种植导板的制作及CADCAM技术的应用.pdf

1 3 8-实用口腔医学杂志(JP r a c tS t o m a t 0 1)2 0 1 1J a n，2 7(1)庠#N g 2 訇融旦鳞种植导板的制作及C A D C A M 技术的应用白石柱1刘宝林2陈小文2毕云鹏1魏洪波17 1 0 0 3 2 西安，第四军医大学口腔医院1 修复科，2 种植科【摘要】在牙科种植技术的发展过程中，以修复体为指导的种植观念的出现克服了早期种植体植入后易出现位置不正的问题。C T 扫描提供了关于植入区骨、软组织及相邻重要解剖结构的详细数据，医生在手术前能够在相关软件中参考种植体与修复体、邻牙及相邻重要解剖结构的关系，进行种植体类型、尺寸、植入位置、角度的设计，进一步设计并加工制作种植导板，以将电脑中的虚拟设计准确地转化到实际手术中。该技术在种植领域的应用缩短了手术时间、降低了手术难度、提高了种植修复效果。【关键词l 吐算机辅助设计；牙科种植体；计算机辅助外科；牙科修复体设计C o m p u t e r a s s i s t e di m p l a n t o l o g ya n dC A D C A Mo fi m p l a n td r i l l i n gg u i d e sB A IS h i z h u l，U UB a o l i n 2，C H E NX i a o w e n 2，B IY u n p e n 9 1，形酣H o n g b 0 1 1 7 1 0 0 3 2X i a n，D e p a r t m e n to f P r o s t h o d o n-t i c s，2 D e p a r t m e n to fO r a la n dM a x i l l o f a c i a lS u r g e r y，S c h o o lo fS t o m a t o l o g y，F o u r t hM i l i t a r yM e d i c a lU n i v e r s i t y【A b s t r a c t】M e d i c a l-g r a d eC Ts c 蛐n e 疆p r o v i d ei m a g e so ft h ea n a t o m yo fp a t i e n t si nt h r e ed i m e n s i o n，t h eb o n ea v a i l a b l ef o ri m p l a n tp l a c e-m e n t，s o f tt i s s u et h i c k n e s s e s，l o c a t i o no ft h em a x i l l a r ys i n u s e s，m a n d i b u l a rc a n a la n d8 0o n T h ei m a g e sc a nb ei m p o r t e di n t op r o p r i e t a r ys o f t w a r ep r o g r a m si nc o m p u t e r T h et y p ea n ds i z eo ft h ep l a n n e di m p l a n t，i t sp o s i t i o nw i t h i nt h eb o n e，i t sr e l a t i o n s h i pt ot h ep l a n n e dr e s t o r a-t i o na n da d j a c e n tt e e t ho ro t h e ri m p l a n t s，a n di t sp r o x i m i t yt ot h em a n d i b u l a rc a n a l，i n c i s i v ec a n a l，a n dm a x i l l a r ys i n u s e sc a na l lb ed e t e r-m i n e dp r i o rt os u r g e r y C o m p u t e r-g e n e r a t e dd r i l l i n gg u i d e st h e nC a l lb ef a b r i c a t e df r o mt h ev i r t u a lt r e a t m e n tp h m T h ed r i l l i n gg u i d e sp r o-v i d e s 鲫a c e u r a t em e a n so fp l a c i n ga ni m m e d i a t e，t e m p o r a r y，o rf i n a lp r o s t h e s i sa c c o r d i n gt oap r o s t h e t i e a l l y-d r i v e nt r e a t m e n tp l a n，s h o r t e n st h eo p e r a t i o nt i m ea n dr e d u c e sc o m p l i c a t i o no fs u r g e r y【K e yw o r d s】C o m p u t e r-a i d e dd e s i g n；D e n t a li m p l a n t s；C o m p u t e r a s s i s t e ds u r g e r y；D e n t a lp r o s t h e s i s 抵劬在上世纪8 0 年代早期，也就是种植技术发展中比较早的时期，种植体植入的位置、角度是在翻开黏骨膜瓣、暴露出骨面后，依据局部骨床的情况来确定，这样手术后往往会发现种植体植入位置不正(d e n t a li m p l a n t sm a l p e s i t i o n)，包括植入部位、角度与深度的不正。植入位置不正会给最终的修复效果带来很大影响，如上前牙区种植体倾斜角度过大，使修复体很难获得满意的美观效果；多个种植体间角度差异过大，给后期修复体的制作带来很大困难；修复后功能恢复也不太好，会存在生物力学方面的问题；另外还可能损伤下颌神经管、切牙管、上颌窦或邻牙牙根(图1)。患者对种植修复后美观与功能恢复的期望值越来越高，这就要求每一颗种植体都能够得到精确的植入，避免植入位置不正，以厦能够满足患者在美观与功能上的要求。当种植技术发展到一定阶段后，口腔种植医师们逐渐认识到在确定种植体植入位置时，应该首先考虑的是最终修复体的位置，因为种植手术的最终目的是义齿修复，这样就出现了一个新的观念一以修复体为指导的种植技术(p r o s t h e t i e a l l yg u i d e di m p l a n t o l o g y)，要求种植体的植入位置能够保证修复体获得最佳的功能和美观，并且易于维护。即在手术前依据最终修复体的设计来确定种植体正确的位置，而不再是最初的只是由局部骨组织的情况来确定。但问题是如何将术前设计好的种植体的位置转化到手术中呢9 这就需要制作种植导板。1 种植导板简介种植导板是在手术前依据种植体设计制作的手术辅助导板，是将术前设计与手术操作联接在一起的桥梁，应用种植导板能将种植设计准确地转化到手术操作中，从而在手术中实现种植体的准确植入。种植导板在结构上包括两个组成部分：导管与定位板(图2)。其中导管的位置和角度记录了术前确定的种植体的位置与角度、深度的信息，通过导管将这些信息转移到手术中，就可以指导种植体植入在准确的位置。而其前提是手术时种植导板在口内所处的位置应该与设计制作过程中所处的位置一致，定位板就起着这个定位作用。它与骨、牙齿或牙槽嵴表面相贴合，由于骨和牙齿的外形很复杂，因此种植导板只能就位于唯的位置。为了保证手术的准确性，对种植导板有一些具体的要求。万方数据即每罱_ 口臧F 一慧蔓重-习：精架l 村n：渗晰蜡刖；B=翻制f I 懵擞W：f：嵌q W 川I、腔【雌1)坤m 艇I _：_ 时荆“郎m 坪M E 呻什插 舨中：F：透I9阿8 R 冉坤竹I m 记n。导扳Ll jf 缱rI 肛浃制作种m 坤饭万方数据1 4 0 实用几腔茨学杂志(JP r a t tS t o m a t 0 1)2 0 1lJ a n，2 7(1)入不同直径的内管；内管的外径与外管的内径吻合，内管的内径与不同的种植钻直径相匹配。手术的时候，攻第一钻时需要套上内径与第钻匹配的内管，更换内径与第二钻匹配的内管后再进行第二钻，整个导板制作过程并不复杂。利用这种方法制作的种植导板，考虑到了完成后的修复体，因此基本上保证了最终的修复效果。但由于这种方法只是在诊断模型上制作导板，只有模型表面信息，而缺乏骨组织内部的信息，即使在手术中完全暴露出骨面，它仍然不能提供最可靠的保证。因为只有在种植体的设计中综合考虑修复体和植入区骨组织尤其是骨内部结构的信息，才能保证种植修复的成功。3 计算机辅助设计制作种植导板的发展当C T 技术应用到牙科领域以后，为医生提供了较传统曲面断层片更为详细可靠的数据，尤其是骨组织内部的信息，从而实现了三维诊断。医生将诊断蜡型制作成临时修复体，戴入患者口内进行C T 扫描，得到的断层影像上就可以同时观察到修复体与骨组织的信息，以此来辅助手术的设计。但此时扫描数据只能在与C T 机相连的计算机工作站上进行观察，医师间及医师与患者间交流不便；显示的多维图像相互间联系不够直观，无法同步显示颌骨拟种植区域解剖结构的三维图像；而且扫描完成后如果发现种植设计存在问题需要更改修复体位置，还要重新进行扫描。随着计算机技术的发展，上世纪9 0 年代初期出现了能够在个人电脑中浏览C T 断层数据并进行三维重建的软件，紧接着一些嗅觉敏锐的公司开发出了能够虚拟设计种植体植入的软件。在软件中可以根据上下颌的咬合关系模拟出最终的修复体，结合局部骨组织的信息就可将种植体设计在最佳位置上。这类软件的一大优点是种植修复医师能在显示器屏幕中的多个窗口上同时观察到基于C T 扫描的轴位图像和重建的侧向断层图像及颌骨三维模型，完全克服了c T 胶片中静止图像区域联系不够直观的缺陷；操作时，可以随意浏览轴位、侧向断层及全景各层面颌骨结构影像，达到不同视角观察同一解剖部位的目的，还可以在三维模型中对种植方案进行更直观的观察和调整。另一优点是软件提供了包括线距、角度、容积和骨密度的测量功能。通过线距测量可预先获取受植区牙槽骨的高度和宽度，与下颌神经管或上颌窦底的关系及距离；通过骨密度的测定能了解受植区的骨质情况，最终为种植体的直径、长度、形态和数量的选择提供基本的依据。在此基础上，利用软件能够进一步设计出种植手术辅助导板，准确地记录种植体的相关信息及其与相邻骨面、牙面或黏膜表面的位置关系。与此同时。以快速原型(r a p i dp r o t o t y p i n g，R P)为代表的先进制造技术也逐渐地发展成熟起来，能够加工出具有任意复杂形状的零件。利用快速原型技术可以非常快速准确的将电脑中的种植导板模型加工成实物，最终实现了电脑虚拟设计向手术实际应用的转化。这些软件的开发和应用，极大的推动了种植技术的发展，使得牙种植体的植入更为精确，复杂牙列缺损及牙列缺失患者的即刻种植修复得以实现。表1 列出了目前应用较多的一些计算机辅助种植设计相关的商业软件。其中S i m p l a n t 和N o b e l G u i d e 应该是这一领域中开发最早、最成熟的软件。计算机辅助设计制作种植导板的整个过程是这样的(图4)：首先医生要为患者制作一副临时的扫描修复体。临时修复体在美观、咬合等各方面都应与最终修复体一致，患者佩戴扫描修复体进行c T 扫描。如果患者缺牙不多，也可以不制作临时修复体而直接在软件中进行修复体的设计与模拟；扫描数据保存为D I C O M 格式输出并导入个人电脑。利用相关软件读取数据进行三维重建，在此基础上结合修复体与骨组织二者的信息，制定最佳种植设计方案，包括种植体的数目、位置、角度、深度的设计，进而完成种植导板的设计，将导板模型数据经处理后输入快速成型机加工制作导板，消毒以后就可以用于手术。4 计算机辅助设计制作种植导板的应用形式计算机辅助设计制作的种植导板以其依据何种组织进行定位，分为3 种应用形式，分别是骨支持导板、黏膜支持导板以及牙支持导板，3 种导板各有其适应证，设计过程也存在差别(图5)。表l计算机辅助种植设计相关商业软件万方数据实用口腔医学杂志(JP r a c tS t o m a t 0 1)2 0 1 IJ a n，2 7(1)1 4 l 图4 计算机辅助设计制作种植导板流程图4 1 骨支持导板适用于无牙颌以及缺牙较多的牙列缺损，导板直接覆盖在颌骨表面，手术时需要翻开黏骨膜瓣，直接暴露出骨面，导板与骨面紧密贴合。由于骨面的形态可以直接由C T 数据获得，因此这种导板设计过程相对简单。4 2 黏膜支持种植导板主要适用于无牙颌患者。导板直接覆盖在牙槽嵴的黏膜上，不需要翻开黏骨膜瓣，通过环切的方式去除局部黏膜，植入种植体。由于黏膜有一定动度。因此通常要在导板的颊侧面设计几个固位孔，通过微型种植体先将种植导板固定在牙槽嵴A：骨支持导板；B：黏膜支持导板；C：牙支持导板图5 种植导板的3 种应用形式顶。然后完成种植体植入。由于手术创伤J、，不切开黏骨膜瓣，因此可以在术前制作完成临时或最终修复体，术后实现即刻义齿戴入，N o b e l 公司的。T e e t hi na nH o u r 技术采用的就是黏膜支持种植导板。但是由于种植导板要求与黏膜表面贴合，而通过C T 扫描无法准确获取黏膜表面的形态数据，因此需要制作扫描修复体，利用2 次扫描的方法获得修复体组织面的数据，间接得到黏膜表面的形态。设计时要在电脑软件中将2 次扫描的数据配准在一起。设计过程较骨支持导板复杂。4 3 牙支持种植导板主要适用于缺牙数量较少的牙列缺损，导板覆盖在邻近缺损区的基牙上获得固位。上述传统制作方法得到的也是牙支持种植导板，但两者有很大不同，计算机辅助设计制作的牙支持种植导板，由于在设计时已经对植入区骨量以及邻近的重要解剖结构有了充分考虑，所以手术时也可以采用黏膜环切，而不用翻开黏骨膜瓣。同样由于扫描精度的影响。通过C T 数据重建得到的基牙表面形态不准确，还需要对牙列石膏模型进行更精细的扫描，并将扫描数据与C T 数据配准在一起，因此设计过程也较骨支持导板复杂。案是否定的，原因就在于两方面：时间和金钱，利用计算机辅助设计制作种植导板肯定会在这两方面付出更多。手术前的设计过程需要更多时间，包括取模、灌模、完成诊断蜡型、制作扫描修复体、进行C T 扫描、扫描数据的输出、利用C T 数据在计算机中进行虚拟设计、制作加工种植导板等等。患者和医生都需要支付更多的费用，导板制作过程中扫描修复体的制作、C T 扫描、加工导板所产生的相关费用都需要患者支付；对于医生，需要升级计算机硬件。购买相关软件，以及购买相应的手术器械。这些都是不小的开支。那么在什么情况下需要应用计算机辅助设计制作种植导板呢7 下面列出了一些适应证：a、骨量不充足但患者不接受植骨；b、种植体方向需要避免损伤邻近的重要解剖结构或邻牙；c、多个种植体间需要获得一致的植入角度；d、全牙列的种植修复：e x 需要完成即刻义齿修复；f、因手术或创伤后软硬组织的解剖结构发生了明显改变的o5 计算机辅助设计制作种植导板的适应证6 计算机辅助设计制作种檀导板的优点临床实际操作中。需要给每位患者都制作种植导板吗?答6 1实现了精确的术前设计与准确的手术操作万方数据1 4 2 实用I：1 腔医学杂志(JP r a t tS t o m a t 0 1)2 0 1 IJ a n，2 7(1)应用C A D C A M 技术制作种植导板，在手术前几乎可以准确的获取一切相关信息，种植体的种类和规格、种植体在骨内的位置、种植体与修复体、邻牙或邻近种植体的关系、种植体和下颌神经管、切牙管、上颌窦的关系以及黏膜厚度、植入区骨质的密度都可以在术前进行精确的测量和设计，在手术中几乎不会再有任何意外情况发生。借助于先进的制造技术，能够准确快速的制作出种植导板，将精确设计非常准确的转化到手术中，医生最终按照术前设计将种植体植入到患者口内，这是传统方法无法比拟的。6 2 简化了种植手术操作，提高了手术效果手术时可以不用暴露骨面，因此不需要翻开黏骨膜瓣，可以采用黏膜环切的方法进行微创手术。从而减少了手术创伤，缩短了手术时间，减少了患者的不适，也能够减少医生手术时的压力，减少可能的手术并发症。同时采用环切的方法，还可以实现即刻种植义齿的修复，尽早的恢复了患者的容貌与功人民卫生出版社推出：2 0 11 国家医师资格考试能，缩短了患者整体修复周期。6 3 架起了沟通的桥梁应用C A D C A M 技术设计制作种植导板为包括种植医生、修复医生、技师在内的整个治疗团队以及医生与患者之间提供了直观的交流工具，使彼此间的沟通更清晰，医患双方更容易达成理解和配合，提高了手术的成功率，提高了患者的接受程度和满意度，最终能够获得更理想的修复效果。同时还可以实现远程医疗，初学者能够通过网络得到专家的指导，这对于种植技术的初学者来说具有重要意义。计算机辅助技术是口腔医学的一个重要发展方向和行业进步的必然趋势。在口腔种植领域，广泛应用与普及计算机辅助种植体设计及导板加工制作技术，必将会促进医生制定出更理想的治疗方案，为患者取得更满意的修复效果。(收稿：2 0 1 0-1 2-2 6 修回：2 0 1 l-O l-0 6)实践技能应试指南(口腔执业医师)(2 4 元)医学综合笔试应试指南(医学人文概要)(4 9 元)医学综合笔试应试指南(口腔执业助理医师)(9 2 元)中国协和医科大学出版社推出：2 0 11 国家执业医师资格考试：口腔医师实践技能应试指导(含助理医师)(含光盘)口腔助理医师应试习题集(含光盘)口腔医师应试习题集(含光盘)医学人文精讲与同步练习(赠2 0 0 元学习卡)(3 8 元)(5 3 元)(7 6 元)(3 8 元)以上图书，需购者，请直接汇款至西安市长乐西路1 4 5 号第四军医大学口腔医学院实用口腔医学杂志编辑部收(含邮费)，邮编：7 1 0 0 3 2。电话：[phone](传真)8 4 7 7 6 2 1 3E m a i l：j p r-s f m m u e d u c n万方数据