种植体精确度影响因素研究进展
种植体精确度影响因素研究进展
随着口腔种植的不断发展，种植修复以其不损伤临牙、异物感小和咀嚼效能好等优点，逐渐成为修复牙列缺损或缺失的一种重要方法，提高了患者的生活质量。近年来，以修复体为指导的种植理念的提出，进一步要求种植体植入时需要有准确的定位、精确的植入角度及深度，使种植修复达到解剖学、生物力学和美学上的预期目标。种植导板作为实现这一理念的载体，实现了数字模拟设计转化为临床实践的目标，近年来得到了极大的发展。评价种植体精确度对于种植技术和种植导板的应用有着重要的作用。本文就种植手术术前设计、种植导板制作、种植术后评价以及精确度评估过程中可能存在的误差等做一综述。
1.术前设计
1.1数据采集
近年来，随着影像技术的不断发展，锥体束CT（cone beam CT，CBCT）逐渐取代了传统的64排螺旋CT。在口腔种植领域，CBCT结合Simplant软件在设计手术方案、模拟种植以及制作手术导板等方面均取得了良好的效果。在牙体牙髓领域，CBCT对于根管数目、位置、路径等有着良好的显示效果四]。在口腔正畸学领域，CBCT在显示颞下颌关节与髁突的位置关系、测量支抗体模拟植入部位的骨量等方面有着良好的应用效果。CBCT之所以在口腔各个领域应用广泛并获得良好的应用效果，与其独特的数据采集原理密切相关。CBCT采集数据的原理和方式均与传统的64排螺旋CT不同：CBCT采用的是二维面状探测器，而传统螺旋CT采用的是线状探测器；传统螺旋CT扫描获得的数据是一维的，而CBCT依靠其具备的二维面状探测器，扫描获得的数据是二维的，重建后可直接得到三维图像，缩小了伪影。
1.2数据处理
将CBCT采集的数据导入第三方的种植体虚拟设计软件，可以将颌骨的CT数据导人其中进行三维重建，将每一例患者的颌骨解剖结构完整地重建出来。临床医生可以通过软件在矢状面、冠状面和横断面上清晰地显示颌骨解剖的具体形态，观察模拟种植位置与邻近重要解剖结构的位置关系，避开重要的解剖结构，减小手术风险，进而设计出模拟的手术方案。在以修复为指导的种植理念的引导下，可以先设计出种植体上部结构的具体位置，然后根据上部结构在牙列中的位置，进一步模拟设计种植体在颌骨中的具体位置、尺寸和方向。但是由于患者CBCT扫描时的移动、CBCT扫描层厚、口腔内金属修复体等扫描偏差，会对第三方软件设计的精确度产生一定的影响。目前，这方面的软件主要有Nobel-Guide&Nobel Procera、Simplant、Med 3D、StraumanncoDi-agnostiX等，其中又以NobelGuide和Simplant最为常见。
2.种植导板
种植导板是在种植手术前根据种植体的个性化设计制作的辅助导板，是将术前设计转变为临床实践的桥梁，可以实现种植术前的设计。根据制作方式的差异，种植导板可大致分为传统导板和CAD/CAM导板。传统导板一般是在石膏模型上完成，其制作简单、精确度欠佳。CAD/CAM导板的制作是建立在术前采集的CT数据基础之上的，具体步骤为：首先，将CT数据导入第三方软件并根据颌骨的解剖结构和咬合关系设计出上部结构的具体位置以及种植体植入方案；然后，根据设计方案在软件中设计种植导板；最后，将设计的导板进行加工制造。
CAD/CAM导板的制作工艺主要分为快速成型技术和数控技术。快速成型技术是将软件设计出的三维模型转化为片层信息，利用快速成型设备，通过光固、烧结和黏结等工艺将材料逐层添加制作出实体来。数控切削技术成型原理是依据CAD三维模型的驱动，在材料上切割，其实质是减材加工。数控切削技术制作的特点在于材料选择较为广泛，但在某些复杂结构导板的加工制作上存在着一定的局限。
3.术后评价
评价种植体植入后精确度的实质就是对比模拟植入的位置与实际植入位置之间的误差，而评价的关键就在于采集种植体植入后的位置信息，进而在软件中将评价指标进行误差计算。
3.1数据采集方式
种植术后的数据采集方式主要是依靠CBCT检查，将采集的信息导人第三方软件中，并与术前采集的CT数据进行配准，测定种植体实际种植部位与术前模拟设计部位之间存在的差异。该种方式的临床效果获得了国内外学者的肯定，但在稳定性上，采用CBCT检查受患者的主观影响较大，在扫描过程中颌骨及头部保持稳定不移动的患者在计算精确度时所得到的误差较小。所有影响图像质量的因素都可能导致分析结果的误差。
近年来，有国外学者采用摄影测量的方法进行误差对比，依靠拍摄角度的不同将采集的数据利用数学和几何学的方法运算分析，计算出实际种植体位点与术前设计位点之间的误差。也有国外学者利用三维重建的方法将种植后的模型佩戴上替代体后进行光学扫描，再与术前扫描的CT数据进行配准后，利用工程软件计算出种植体肩部、顶点以及植入角度的误差。这些非放射性数据采集方式虽然仍然处于实验室研究阶段，但其减少了患者拍摄CT的次数，缩小了患者受辐射的剂量，有可能成为数据采集方式转变的一个方向。
3.2评价指标
目前，国内外对种植体植入后精确性评价的研究较多，术前模拟设计种植体与实际种植体长轴之间的角度偏差常用来作为评价种植体精确度的指标，而在国内外文献资料中也多以种植体牙槽嵴植入点、根方顶点、深度距离以及角度误差这4项作为评价指标。尽管已有大量报道显示计算机辅助种植手术效果优于传统手术，但对于不同软件设计制作的种植导板也有差异。Sarment等报道，Simplant系统的角度误差为（4.5±2.0）°，牙槽嵴植入点和根方止点分别有（0.9±0.5）mm和（1.0±0.6）mm的偏离值。vail Assche等研究表明，NobelGuide系统的角度误差为（2.0±0.8）°，牙槽嵴植入点和根方止点的误差分别为（1.1±0.7）mm和（2.0±0.7）mm。D’haese等研究分析表明，根方止点偏差比牙槽嵴植入点偏差要大，而在风险评估中，牙槽嵴植入点极限值尤为重要，当水平偏差达1.86 IBm或垂直偏差达2.7 mill都可能造成解剖结构的损害。
4.误差分析
由于精确度评价涉及数据采集、种植导板制作、种植手术等一系列过程，因此过程中的每个环节都有产生误差的可能。现将可能产生误差的环节进行分析如下：（1）在进行CBCT扫描过程中，扫描层间距过大或患者在扫描过程中有移动。（2）在利用软件进行三维重建过程中，阈值选择不恰当，阈值太高易导致失真，太低会引入伪影致使图像不清晰，因此阈值的选择至关重要。（3）种植导板受CBCT图像数据及制作工艺影响，存在一定误差。（4）手术过程中产生的误差，包括手术过程中导板定位误差以及手术人为误差。（5）石膏模型扫描数据与CBCT扫描数据配准中存在的基点定位误差和软件配对误差。
5.展望
数字化时代的来临使CAD/CAM技术迅速发展，其与口腔领域的结合产物——计算机辅助种植导板，推动了种植技术的发展，使口腔种植术的安全性和成功率也不断提高，在多颗牙缺失甚至无牙颌的种植手术中得到了良好的应用效果。提高种植体的精确度将会逐渐成为口腔种植领域的研究热点。
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