3D打印與傳統種植導板在牙種植中精度及成功率的比較

林俏霞（廣東省陽江市人民醫院口腔科，廣東陽江 ）529500

種植牙具有固位支持效果、美觀舒適、不傷害鄰近牙齒等優點，因此逐漸成為牙列缺損患者進行口腔修復的主要方法[1]。在傳統種植術中，術者僅憑二維影像結果和臨床經驗確定種植體植入位點，這通常會導致種植位置的偏差，容易損傷口腔重要的解剖結構，并對種植體的美觀和生物力學功能造成不良影響。隨著“修復為導向的種植理念”的提出，種植導板作為這一理念的載體，在術前設計與手術操作間起到了不可替代的橋梁作用[2]。而與傳統真空壓膜種植導板相比， 3D打印種植導板具有速度快、精度高、節省材料、選材廣泛及效率提高等優點[3]。本文對比 3D打印種植導板與傳統種植導板輔助牙種植的手術精度和種植成功率，旨為臨床應用提供一定的參考。

1 資料和方法

1.1 病例與分組

選取 2016年6月至2017年6月來我院進行牙種植治療的牙列缺損患者為研究對象，納入標準：⑴患者自愿簽署知情同意書；⑵種植區骨量充足，無需骨增量手術者；⑶植入部位無感染；⑷開口度良好；⑸頜間距離至少 10 mm，有足夠修復空間者；⑹未接受過放療；⑺能夠按時復診，依從性良好；⑻愿意在術前術后接受放射學設備掃描者；⑼接受標準 X線片檢查和牙周檢查。排除標準：⑴患者有全身系統性疾病，健康狀況不允許承受外科手術；⑵存在不良咬合習慣者；⑶患者有酒精、藥物濫用情況；⑷種植部位存在病損；⑸研究者認為不適宜參加此試驗者。入選 40例，采取隨機數字表法分為傳統種植導板組和 3D打印種植導板組，每組 20例。傳統種植導板組男 11例，女 9例；年齡 23～71歲，平均(56.4 ± 16.9)歲，需種植牙 52顆； 3D打 印種植導板組男 10例，女 10例；年齡 25～69歲，平均(54.2±17.2)歲，需種植牙 53顆。兩組年齡、性別以及需種植牙數差異均無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 術前檢查 對每位患者進行詳細的口腔衛生指導[4]及錐形束 CT(CBCT)與數字化口內掃描，獲取入選患者的骨組織、上頜竇、神經管和口內軟組織數據。采用軟件 Mimics 10.0對CT數據進行三維重建，并將軟組織數據配準到三維模型上形成全信息化模型。

1.2.2 計算機輔助模擬種植手術設計 在全信息化模型的基礎上，利用計算機進行輔助診斷與術前規劃，對每個患者口腔內進行三維測量，以獲取距離、角度和骨密度在內的綜合信息。醫生根據上述信息和咬合情況，為患者設計個性化手術方案和手術種植導板，在仿真手術中模擬放置種植體，直到達到最佳效果，以此作為術后精度評價的標準。為減少偏倚，所有手術方案由同一團隊設計。

1.2.3 種植導板制作 傳統壓膜種植導板：根據傳統種植導板組患者的口腔情況制作石膏模型，在缺牙的位置根據咬合情況和解剖關系雕刻蠟型，恢復牙列完整，再翻制石膏模型。根據完整的石膏模型，在真空壓膜機上用樹脂薄膜壓制種植導板。之后對壓制種植導板進行簡單的修剪，并在缺牙區域的基臺鉆出與導管外徑相同的圓孔，插入導管后，將其固定于種植導板上[5]。3D打印種植導板：首先將種植體以及患者全信息模型以 S TL格式導出。在軟件 S olidworks中根據種植體的軸向位置和大小繪制導向管；在 Geomagic studio軟件中根據患者的口腔解剖形態設計固位結構，通過抽殼操作形成2 mm厚的種植導板，最后在 Mimics 10.0中進行布爾運算完成 3D打印種植導板的設計，將種植導板數據導入3D 打 印機，完成3D打 印種植導板的制作。

1.2.4 種植體植入手術 將種植導板置于患者口腔內，保持種植導板與口腔吻合良好無松動。按照術前設計采用先鋒鉆和引導鉆備孔，為防止種植窩過熱，在此過程中需向種植窩中注入 4℃的生理鹽水。備孔完成后，用生理鹽水沖洗種植窩，植入種植體，最后縫合缺損區黏膜。

1.2.5 術后處理 2 組患者術后均服用抗生素，注意防止飲食壓迫。術后 3個月進入修復期，修復后每3個月定期隨訪和牙周維護。

1.2.6 觀察指標 手術精度的比較：術后所有入選病例再次進行 CBCT掃描，獲取術后口腔三維數據，將數據在 Mimics10.0中重新建模，得到術后三維模型，在 Mimics10.0軟件中把術后模型與術前模型進行配準。重新定義坐標，分別記錄實際種植體與虛擬種植體尖部與頸部中心點的三維坐標。以虛擬種植體作為標準，根據坐標值計算實際種植體在近遠中、頰舌向、垂直向上的偏離值。

種植成功率：術后第 3、6、9、12個月定期臨床隨訪，對種植成功率進行評價。成功的判斷標準為：⑴種植體無松動；⑵在 X 線片檢查中，種植體-骨界面無透射影；⑶種植后無持續性和(或)不可逆的癥狀及體征，如疼痛、感染、神經疾患、感覺異常及和下頜管損傷等。

1.3 統計學處理

采用t檢驗及卡方檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 手術精度比較

3D打印種植導板組種植體頸部和尖部在近遠中向、頰舌向、垂直向上的偏離值均小于傳統種植導板組(P<0.01)，見表 1。

2.2 種植成功率比較

雖然 3D打印種植導板組成功率高于傳統種植導板組，但兩組間差異未達統計學意義(P>0.05)，見表2。

3 討論

口腔種植經過數十年的發展已比較成熟，種植義齒在臨床上具有治療時無需損傷鄰牙、舒適耐用、使用方便、美觀等特點，近年來越來越受患者的青睞，且要求也更高，同時也給臨床醫師提出了更高的要求。種植導板是近年來臨床出現的臨床新應用，主要是為了提高臨床口腔種植的手術精度和種植成功率，它作為最終的信息載體，是將術前的設計方案與手術連接在一起的橋梁。隨著科技和醫學技術的發展，不同工藝的種植導板也不斷涌現，為改進臨床操作水平提供了基礎。

表1 患者術后種植體偏離值比較±s，mm)

表1 患者術后種植體偏離值比較±s，mm)

兩組比較均P<0.01

垂直向1.45±0.260.46±0.16組別頸部尖部傳統種植導板組3D種植導板打印組種植牙數5253近遠中向1.22±0.210.36±0.14頰舌向0.86±0.290.43±0.13垂直向0.89±0.230.27±0.12近遠中向1.32±0.230.34±0.15頰舌向1.78±0.270.53±0.18

表2 患者術后種植成功率比較例(%)

種植導板的種類不同，精確性也各有不同。Valente等[6]比較了傳統種植導板與 3D 打印制作的種植導板的精確性，傳統種植導板輔助下種植體頸部和尖端的偏離值分別為(1.5 ± 0.7)、(2.1± 1.0) mm，在 3D打印制作的種植導板輔助下種植體頸部與尖端的偏離值減小到(0.9 ± 0.5)、(1 .0 ± 0.6) mm， 兩者差異有統計學意義。我們認為，這可能與傳統種植導板的制作過程比較繁雜，而且許多因素受人為影響所致。比如制作過程需要 2次翻制石膏模型，另外在用透明樹脂薄膜壓膜時，若透明樹脂太薄則易變性，影響導板的穩定性；或者加熱溫度不夠，導板不能與模型貼合，濕度太高，不僅導板易變形而且也降低了導板的厚度等。

3D打印技術是一種基于三維數字成像技術和多層次連續打印技術的新型實體模型制造技術，其基礎為計算機數控技術、激光技術、計算機輔助設計/計算機輔助制造(CAD/CAM)技術及新材料技術[7]。3D 打 印種植導板在制作前通過專業軟件對 CBCT 數據進行分析，可詳細了解術前種植區域的重要解剖結構和骨量，這有利于改善種植體與對頜牙以及鄰牙的關系，有利于提高種植成功率。通過 CBCT獲取術前三維數據與設計信息， 3D打印機可以快速制作出種植手術導板以協助精準定位術中種植體的位置和方向[8]。這簡化了手術過程，縮短了手術時間，在一定程度上減少對醫生技術的依賴，提高了手術精度。 1987年Edge等[9-10]率先將 3D打 印技術應用于制作個性化手術導板。此后， 3D打印手術導板獲得了迅速的發展。

本文通過對比實驗探究了 3D打印制作的種植手術導板與傳統種植導板在手術精度和種植成功率方面的差異，發現 3D打印的手術種植導板的手術精度優于傳統種植導板(P<0.01)，但是 3D打印種植導板在頰舌向的偏離大于另外兩個方向，這可能是由于頰舌向口腔黏膜較豐富，種植導板固定過程中黏膜讓位導致的。 3D打印種植導板組在 6個月之后的種植成功率雖高于傳統種植導板組，但兩組間差異無統計學意義(P>0.05)。這說明 3D打印種植導板相對于傳統種植導板具有顯著優勢，這一方面可能由于3D打印的手術種植導板提高了種植手術精度，簡化了手術方案，降低了術中、術后并發癥，提高了修復體的咬合效果[11]；另一方面因為傳統種植導板缺乏植入區域骨組織和軟組織相關信息[12]。

本實驗研究表明，相較于傳統種植導板，3D打印種植導板在具有精準度高和種植成功率高的特點，在口腔義齒種植領域具有較大的應用前景。然而， 3D打印目前也存在一定的缺陷需要改 進[13]，由于3D打印種植導板從設計、加工到制作需要經過較多的環節，每個環節都存在一定的偏差，偏差逐漸積累就會影響導板的穩定性，從而影響最后的植入精度[14]。這需要更多的科研工作者做進一步的研究，逐漸減少各個環節的誤差，從而進一步提高3D打印導板輔助手術的精度，促進3D打 印手術導板在臨床上的應用。