3D打印种植导板在后牙即刻种植中的临床应用研究

赵晓军，王会超，许云海，胡永权，李 创

(河北省石家庄市第二医院口腔科，河北 石家庄 050051)

·论 著·

3D打印种植导板在后牙即刻种植中的临床应用研究

赵晓军，王会超，许云海，胡永权，李 创

(河北省石家庄市第二医院口腔科，河北 石家庄 050051)

目的评价3D打印种植导板在后牙区即刻种植的临床效果及精确性。方法选取后牙区即刻种植的患者20例，拍摄口腔颌面锥形束CT(cone beam computed tomography,CBCT)，硅橡胶取印模，灌模型，将CBCT图像和石膏模型扫描数据配准，合成三维颌骨模型，通过Simplant软件设计种植体植入位置，制作3D种植导板。在导板的引导下进行种植窝的预备，并植入种植体，术后拍摄CBCT。应用Mimics软件对比手术前设计的种植体位置与术后实际种植体位置的差异，测量颈部水平偏差距离、根端偏差距离、轴向偏离角度。结果20例患者共20枚种植体的三维位置与术前设计的位置基本一致，颈部水平偏差距离为(0.65±0.19) mm，根端偏差距离为(0.45±0.14) mm，轴向偏离角为(3.20±0.68) °。种植上部修复完成后随访6～12个月，无种植体松动脱落，种植体周围骨质稳定性良好，没有明显骨吸收，种植冠修复体咬合接触良好。结论3D打印手术导板可以准确将术前设计方案转移到手术中，可以提高种植手术的精准度，降低手术风险和并发症的发生，有利于后期上部冠修复，在难度较大的后牙即刻种植的修复中有着重要意义。

牙种植体；3D打印技术;种植导板

近年来以修复为导向的口腔种植技术迅速发展，口腔种植术成为临床牙列缺损、牙列缺失的主要修复方法。传统的种植方法是在手术前对种植方案进行设计，但在手术过程中，种植体植入的位置、角度和方向，主要依赖于术者的经验和操作手法，手术中的操作误差可能会导致种植体植入失败，甚至损伤颌骨的重要解剖结构。因此，计算机辅助外科手术导板技术逐步应用于临床，该技术能精确地将术前模拟种植方案转移到手术中，能提高手术的精准度，减少人为操作误差，减少手术并发症的发生。3D打印技术制作的外科手术导板是目前最先进的导板制作技术之一，3D打印技术，即快速成形技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式构造物体的技术。本研究观察3D打印技术制作的种植手术导板在后牙即刻种植中的应用，旨在评价其在种植手术中的效果及种植体植入后的精确度。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2013年6月—2015年12月在河北省石家庄市第二医院行3D打印手术导板完成后牙即刻种植的患者20例，共20颗牙，其中男性12例，女性8例，年龄28～55岁，平均(42.2±7.1)岁。行即刻种植的双侧磨牙为因大面积龋坏导致的磨牙残根或残冠、劈裂牙、慢性根尖炎症无法保留的患牙。纳入标准：①种植位置的磨牙拔除后牙槽窝有3个及以上骨壁完整；②牙齿无急性炎症，如急性牙周炎和急性根尖周炎；③拔牙位点的牙周袋不超过牙根1/3 深度，骨间隔存在；④如果存在慢性根尖周炎，牙片显示根尖周阴影直径<2 mm,根分叉区无病变；⑤术区可用骨宽度>8 mm，下颌可用骨高度>8 mm，上颌可用骨高度>6 mm；⑥全身健康状况良好,无严重系统性疾病，无拔牙或种植牙手术禁忌证。

1.2 方法

1.2.1 材料和设备 Dentist种植系统，Bio-oss生物骨粉，Bi-gide生物膜，Bio-collagen生物骨块,微创拔牙挺，3D打印导板系统，口腔颌面锥形束CT(cone beam computed tomography,CBCT)影像设备,种植手术器械盒，内提升工具盒

1.2.2 种植体的选择和植入位置设计 种植体长度选择：上颌植入的种植体长度均≥7 mm，上颌后牙可用骨组织高度≤8 mm的患者必要时进行上颌窦提升。下颌后牙种植体长度以种植体尖端距离下颌神经管外缘1～2 mm为准。种植体直径选择：患者纳入标准为颊舌向骨宽度>8 mm,所以根据具体情况种植体直径选择4.8 mm、5.0 mm 2种。种植体颊舌向角度设计：种植体周围有至少2 mm厚度的骨组织包绕,种植体中心轴线指向对颌牙的功能尖顶点。种植体近远中方向角度设计：种植体植入点尽量位于缺牙间隙近远中距的中点，种植体中心长轴线平分缺牙间隙。种植体与两侧相邻牙的距离为1.5～2.0 mm。

1.2.3 种植导板的制作 患者术前拍摄曲面断层(图1)及CBCT,采集DICOM格式数据。本研究应用法国生产EDXL019口腔CT机进行锥形束射线立体断层摄影技术扫描。 使用硅橡胶取模，超硬石膏灌注模型。采用mimics软件对患者的DICOM 数据进行图像配准等处理， 进行三维重建，对颌骨解剖结构进行标示，设计种植方案，确定种植体植入的位点、深度和角度，确定种植导板开孔的位置及高度，用3D打印方式制作出最终的种植手术导板，完成导板制作(图2)。

图1 术前曲面断层片

图2 3D种植打印导板

1.2.4 种植体植入 患者取仰卧位，常规消毒铺巾，阿替卡因肾上腺素注射液行局部浸润麻醉。用微创拔牙挺分根法无创拔除患牙，保持拔牙窝骨壁和牙槽间隔的完整，将消毒后的3D打印手术导板放入口内就位固定后，直接备洞，按顺序依次更换导向管和导向钻，完成种植窝洞预备，取下种植导板，翻瓣，刮净窝洞及其周围的炎症肉芽组织，上颌后牙可用骨高度不足者同期行上颌窦内提升手术，生理盐水冲洗窝洞，植入种植体，连接愈合基台或者覆盖螺丝，视情况在种植体周围的间隙或者骨缺损处植入Bio-oss人工骨粉,覆盖Bi-gide生物膜，采用GBR技术处理。严密缝合，关闭切口。为防止术区感染，术后口服阿莫西林胶囊(0.5 g/次，3次/d，口服5 d)、甲硝唑片(0.4 g/次，2次/d，口服5 d)，漱口液漱口，保持口腔卫生。

手术操作均由同一位副主任医师完成，手术完成后即刻进行曲面断层(图3)及CBCT扫描。将CBCT数据导入到mimics软件中，进行种植体和颌骨三维重建，与术前的设计方案进行匹配。进一步测量预定种植体位置与手术完成后实际种植体位置的颈部水平偏差距离、根端偏差距离、轴向偏离角度。前后数据匹配由同一人操作3次，测量后取平均值，保留小数点后两位数。

图3 种植体植入后

2 结 果

20例患者20颗种植体全部在3D打印种植导板的引导下完成外科手术，对比术前预定的种植体位置与术后实际种植体位置的差异，匹配种植前后的CBCT并分析数据，结果表明术前预定位置与术后实际位置的颈部水平偏差距离(0.65±0.19) mm，根端偏差距离(0.45±0.14) mm，轴向偏离角(3.20±0.68) °。

种植体植入后4～6个月完成上部牙冠修复，手术及修复效果良好，观察随访1年，种植体无松动脱落，种植体周围骨质无明显吸收，上部牙冠修复体无松动脱落，咬合关系良好。

3 讨 论

近些年，口腔种植技术在口腔医学领域发展迅猛，其中后牙即刻种植[1]可以减小患者就诊次数，缩短缺牙时间，减轻患者痛苦[2-3]，以其特有的优势和特点，受到广大医生和患者的欢迎，是目前口腔种植领域的研究热点[4]。即刻种植手术对医生的经验和技术要求很高，要求植入位点准确，并利用骨间隔和现有骨量保证种植体的初期稳定性。在后牙即刻种植手术中，由于牙槽骨间隔的存在，在种植窝预备时，首先用定位钻定点，扩孔钻常常会向骨质较疏松的方向倾斜，引起种植体的植入位置、方向与术前预计的植入方向的偏差[5]，这种植入角度和方向的误差，在上部牙冠修复时，有的可以通过角度基台调整，严重的会造成上部牙冠修复的困难、重要神经血管损伤，或者导致种植体颊侧骨板薄而引起远期并发症等情况的发生。由3D打印技术制作的口腔种植手术导板是种植外科学近年来发展起来的前沿技术[6]，该技术在术前获取患者的颌骨三维CT数据，将DICOM格式的CT数据导入到专用的种植设计软件中，重建出患者的颌骨三维模型，再将术前石膏模型的三维扫描数据导入到软件中，通过计算机软件术者可以精确设计种植体的角度、方向、深度等，详细制定种植设计方案，并通过制定的手术计划打印制作3D种植导板，手术时通过3D打印种植导板能准确指导手术，减小因人为手术操作误差而导致种植体植入偏差，同时尽最大可能避免各种副损伤，化解手术风险。

本研究结果显示，在手术时采用分根法、微创拔牙术等技术可使牙槽骨壁保存完整，然后按照术前设计，通过牙支持式3D打印导板引导完成种植体植入手术，种植体与拔牙窝之间的间隙充填Bio-oss骨粉，采用GBR技术处理。表明在后牙即刻种植中,应用3D打印导板技术指导种植手术，能够很好地满足种植手术和修复的精确要求，提高手术和修复的精度。

国内外也有不少学者进行过种植导板和即刻种植方面的相关研究， Schneider等[7]对计算机辅助种植定位技术的精确度分析表明，种植体肩部平均偏差为1.07 mm，根部平均偏差为1.63 mm，角度平均偏差为5.26 °。Pettersson等[8]对139枚种植体进行研究，结果显示肩部平均误差为0.80 mm，根部平均误差为1.09 mm，角度平均误差为2.26 °。何女等[9]结果显示，在位点、深度和轴向角度的三维方向上使用数字化导板后植入位置与原设计的误差分别为(0.22±0.07) mm、(0.17±0.08) mm、(0.65±0.19) °。郭秋云等[10]对 45 枚种植体偏离值为(0.85±0.19) mm，根部偏离值为(0.97±0.21) mm，角度偏离值为(4.53±1.89) °。王宏远等[11]利用CAD/CAM手术导板辅助下不翻瓣植入20枚种植体，结果显示，头部偏差量为(1.19±0.02) mm，尾部偏差量为(1.03±0.06) mm，角度偏差量为(0.73±0.64) °。本研究结果表明，20 枚种植体颈部水平偏差距离为(0.65±0.19) mm，根端偏差距离为(0.45±0.14) mm，轴向偏离角为(3.20±0.68) °。分析本研究种植前后种植体偏差角度和方向极小的原因为CBCT 数据精准，导板的制作采用三维打印方式生成，且所用导板为牙支持式导板，能提供稳固的支撑，戴入口腔后,稳定性和匹配性良好[12-13]；另外,所有手术由同一名医生操作完成，并由同一名医生完成所有数据测量工作，每个环节都极大程度地减小了操作误差。

综上所述，在3D打印种植导板的帮助引导下，口腔后牙即刻种植手术实现了种植体的精确植入，与术前设计方案基本一致，减少了手术并发症，增加了安全性，简化了手术操作，值得广泛推广。在口腔种植手术中有很多情况：如在上颌后牙区骨高度不足，不正确的植入方向及植入深度可能会导致穿透上颌窦黏膜[14]；前牙区骨宽度不足，植入角度的误差会导致唇侧骨板过薄、远期骨吸收、种植体颈部暴露，使美学修复失败；多颗牙连续缺失，全口固定种植义齿等，植入的误差会增加种植体各种风险和并发症，严重者可导致种植治疗方案失败。3D打印种植导板的特点和优势[15-16]同样可以体现在这些种植手术中，以减少手术并发症的发生，提高种植手术成功率[17]，从而给广大患者带来福音。

[1] 黄建生,周磊,宋光保.后牙区即刻种植的临床研究[J].现代口腔医学杂志，2004,18(3)：251-252.

[2] 徐淑兰,周磊,杨烁,等.后牙区即刻种植颈部骨组织改建的临床研究[J].中国口腔种植学杂志，2013,18(2):82.

[3] 周延民.后牙区即刻种植软硬组织处理[J].中国口腔种植学杂志,2013,18(2):65.

[4] Cafiero C, Marenzi G, Blasi A, et al. Soft and hard tissues healing at immediate transmucosal implants placed into molar extraction sites with collagen membrane uncovered:a 12-month prospective study[J]. Implant Dent,2013,22(5):474-480.

[5] 马竞.上颌后牙区口腔3D导板种植精确性研究[J].中国医学工程，2015,23(5)：88，90.

[6] 汤雨龙,惠瑞宗,曹志强,等.3D打印技术在口腔种植导板制作中的应用[J].解放军医药杂志,2015,27(11)：32-35.

[7] Schneider D，Marquardt P，Zwahlen M，et al. A systematic review on the accuracy and the clinical outcome of computer-guided template-based implant dentistry[J]. Clin Oral Implants Res，2009，20(Suppl 4):73-86.

[8] Pettersson A，Komiyama A，Hultin M，et al. Accuracy of virtually planned and template guided implant surgery on edentate patients[J]. Clin Implant Dent Relat Res，2012，14(4):527-537.

[9] 何女，钱江，赵佳佳,等.数字化导板用于牙种植的三维精度分析[J].口腔颌面外科杂志，2015,25(2)：117-120.

[10] 郭秋云,白石柱,董瑜,等.结合三维激光扫描的CAD/CAM牙种植导板的临床精度评价[J].临床口腔医学杂,2014,30(1):3-6.

[11] 王宏远,缪宇,安婧薇,等.CAD/CAM导板在上颌后牙种植修复中的临床应用研究[J].口腔颌面修复学杂志,2013,14(3)：150-154.

[12] Ramasamy M,Giri,Raja R,et al. Implant surgical guides:From the past to the present[J]. J Pharm Bioallied Sci,2013,5(Suppl 1):S98-102.

[13] 徐红.口腔种植与精密修复数字化导板在口腔种植中的应用[J].中国实用口腔科杂志，2015，9(9)：84,86.

[14] 周苗，车月娟，李树袆,等.磨牙区即刻种植的回顾性研究[J].中国口腔种植学杂志，2015,20(2):89-93.

[15] 向梅，张宇.种植导板的设计制作及临床应用前景[J].中国组织工程研究，2015,19(3):488-492.

[16] 张侃.计算机种植导板在斜向种植手术的应用[J].口腔医学，2015,35(11):961-963.

[17] 莫晖，莫业跃，庄秀妹,等.基于3D打印技术新型金属镂空式种植外科导板的临床应用[J].中华口腔医学研究杂志，2014,8(2)：128-133.

(本文编辑：赵丽洁)

Clinical application of 3D printed implant guide in immediate implantation of posterior teeth

ZHAO Xiao-jun, WANG Hui-chao, XU Yun-hai, HU Yong-quan, LI Chuang
(DepartmentofStomatology,theSecondHospitalofShijiazhuangCity，HebeiProvince，Shijiazhuang050051，China)

Objective To evaluate the clinical effect and accuracy of 3D printing implant template applied to the immediate implantation in posterior teeth areas. Methods Twenty patients of the immediate implantation in posterior teeth are selected. After cone beam computed tomography(CBCT) scan of oral maxillofacial, silicone rubber impression, perfusion model, the registration is required between CBCT image and plaster model scanning data in order to compound a three dimensional jaw model. The implant position is designed via Simplant software and then 3D implant template is ready to fabricate. Under guide of template, the implant socket is prepared for implants and CBCT is required after the operation. Through Mimics software, the differences between designing position and actual position of implant should be measured mainly in neck-horizontal deviation distance, apical deviation distance as well as axial deviation angle. Results The three dimensional position of twenty implants respectively in twenty patients are basically as same as the designing position with neck-horizontal deviation distance of(0.65±0.19) mm, apical deviation distance of(0.45±0.14) mm, axial deviation angle of(3.20±0.68) °. For 6-12 months of follow-up after restoration, no implant loosens off, the stability of bones around implant is sound without distinct bone resorption. The implant coping restoration can offer a good occlusion. Conclusion 3D printing surgical guide can accurately transfer designing plan into the operation, improve precision of implantation and reduce the operation risk and complications. Also, it is beneficial to restore upper copings in later period and plays an important role in the difficult immediate implantation of posterior teeth.

dental implants; 3D printing technology; implanted guiding plate

2017-03-01；

2017-04-19

赵晓军(1975-)，男，河北石家庄人，河北省石家庄市第二医院副主任医师，医学硕士，从事口腔修复、口腔种植研究。

R782.12

A

1007-3205(2017)06-0691-04

10.3969/j.issn.1007-3205.2017.06.017