計算機輔助動態(tài)導航技術(shù)在口腔種植手術(shù)中的應用

陳琳 魏凌飛 陳泉林 許勝 肖慧娟 柳忠豪

隨著近年來數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是醫(yī)學影像學技術(shù)及計算機輔助技術(shù)的發(fā)展，口腔種植導航手術(shù)已廣泛開展[1]。傳統(tǒng)的口腔種植導航手術(shù)是利用數(shù)字化外科導板的靜態(tài)導航技術(shù)，該技術(shù)雖然可顯著提高種植手術(shù)的精度及安全性，但存在種植導板加工費用高、制作周期長、術(shù)中無法更改設計方案等局限[2]。計算機輔助動態(tài)導航即動態(tài)導航技術(shù)，首先制作牙支持式定位放射模板，佩戴模板拍攝CBCT，利用導航軟件完成CBCT三維重建及種植設計，術(shù)中通過定位模板配準及紅外光學定位，經(jīng)軟件系統(tǒng)運算解析，動態(tài)追蹤顯示鉆針及種植體與頜骨的位置方向關(guān)系，將種植體植入預定位置。動態(tài)導航系統(tǒng)使術(shù)者的操作可視化，降低手術(shù)復雜性及手術(shù)創(chuàng)傷，實現(xiàn)口腔種植微創(chuàng)治療[3-4]。本文利用計算機輔助動態(tài)導航系統(tǒng)完成系列種植手術(shù)，并觀察評價其臨床效果。

1 資料與方法

1.1 研究對象

納入2016 年7 月～2017 年10 月期間來煙臺市口腔醫(yī)院就診的牙列缺損患者12 名(男5 名， 女7 名)， 平均年齡42.3 歲，每名患者植入1～2 枚種植體。種植術(shù)前充分告知患者可行治療方案、費用及風險，患者知情同意。

納入標準： ①欲行計算機輔助導航下種植固定修復的牙列缺損患者; ②每象限余留穩(wěn)定牙數(shù)≥4 顆; ③CBCT顯示種植區(qū)水平及垂直骨量尚可，規(guī)劃種植體完全位于骨內(nèi)，無需或可行同期水平骨增量； ④牙周組織基本健康； ⑤全身健康狀況基本良好。

排除標準：①存在局部或全身種植修復禁忌癥； ②開口度過小，無法安放定位放射模板及支架； ③剩余骨量嚴重不足。

1.2 研究材料

NewTom CBCT(塞福萊集團，意大利); 迪凱爾計算機輔助動態(tài)導航系統(tǒng)(蘇州迪凱爾醫(yī)療科技有限公司); 口腔種植機[安卓健(北京)醫(yī)療器械有限公司 法國]; Straumann種植體及其種植器械[士卓曼(北京)醫(yī)療器械貿(mào)易有限公司，瑞士]; 藻酸鹽印模材及模型石膏(賀利氏，德國); 硅橡膠(3M公司，美國)。

1.3 臨床過程(典型病例報告)

1.3.1 患者一般資料 患者，馮某，男，因左上后牙缺失來我科要求種植修復?？趦?nèi)檢查：26牙缺失，近遠中距離及合齦距足,全口牙周狀況一般。CBCT檢查顯示： 26牙可用骨高度約7.5 mm， 骨寬度約9.6 mm，上頜竇為斜行竇底(圖 1)。

圖 1 術(shù)前影像

1.3.2 種植治療計劃 方案一： 26牙行上頜竇外提升后同期植入種植體(該方法創(chuàng)傷較大，術(shù)后反應大)； 方案二： 26牙行上頜竇內(nèi)提升后同期植入種植體(因上頜竇底為斜行，術(shù)中上頜竇穿通幾率較大)； 方案三： 26牙種植體根方近中傾斜植入，避開上頜竇。

經(jīng)充分醫(yī)患溝通后，患者最終選擇方案三實施種植手術(shù)。

1.3.3 種植術(shù)前準備

1.3.3.1 硅橡膠配準裝置制作 藻酸鹽取模，灌模，于模型上制作硅橡膠配準裝置(圖 2)，模板正面離散放置5枚氧化鋯小球，患者口內(nèi)試戴，確認固位穩(wěn)定性好。1.3.3.2 CBCT數(shù)據(jù)采集 患者口內(nèi)安放定位放射模板，咬合墊分離上下牙合，拍攝CBCT(圖 3)。

1.3.3.3 術(shù)前手術(shù)方案規(guī)劃 將術(shù)前CBCT影像以DICOM文件格式導入計算機輔助動態(tài)導航系統(tǒng)，選擇需要的CBCT數(shù)據(jù)進行三維重建，分離上下頜骨，繪制曲面斷層片，進行術(shù)前規(guī)劃，制作修復體模型，以修復體為導向規(guī)劃種植體參數(shù)(Straumann standard WN 4.8 mm×10 mm)、三維位置(種植體根方近中傾斜約15°，距上頜竇安全距離1.5 mm)及種植窩洞預備程序，完成術(shù)前手術(shù)方案設計(圖 4)。

圖 2 硅橡膠配準裝置

圖 3 術(shù)前CBCT影像

1.3.4 術(shù)前系統(tǒng)配準及動態(tài)導航種植手術(shù) 患者入手術(shù)室，消毒鋪巾，26術(shù)區(qū)阿替卡因腎上腺素局部浸潤麻醉，術(shù)區(qū)安放硅橡膠配準裝置，確認固位穩(wěn)定。于右上頜安放固位裝置，通過自凝樹脂進行固定(圖 5)。連接種植手柄紅外追蹤系統(tǒng)，進行計算機輔助動態(tài)導航系統(tǒng)口外標定，依次配準硅橡膠配準裝置上的氧化鋯小球標記點，完成術(shù)前系統(tǒng)配準。取下硅橡膠配準裝置，在動態(tài)導航系統(tǒng)指導下(圖 6)，環(huán)鉆去牙齦并依次備孔，植入種植體，安放愈合基臺。手術(shù)醫(yī)生可以有選擇性地從各個方位適時觀察手術(shù)入路以及手術(shù)區(qū)域的各種參數(shù)，遵照軟件指示，動態(tài)調(diào)整植入的位點、角度和深度以確保種植結(jié)果符合預定方案，從而最大限度地減少創(chuàng)傷及術(shù)后并發(fā)癥，完成真正意義上的微創(chuàng)的計算機輔助外科手術(shù)。

1.3.5 術(shù)后影像學評估 術(shù)后患者拍攝CBCT，獲取上下頜骨及術(shù)中植入種植體數(shù)據(jù)信息，顯示種植體精準植入預定位點，種植體距上頜竇底距離，及頰腭側(cè)骨壁充足，大大簡化了手術(shù)，降低了術(shù)中及術(shù)后并發(fā)癥的風險，縮短了治療周期，降低了手術(shù)費用(圖 7)。

圖 4 術(shù)前手術(shù)方案設計

圖 5 確保固定裝置固位牢靠

1.4 評估指標

①確認種植體植入位置與重要解剖結(jié)構(gòu)間是否存在合適安全距離; ②將術(shù)后CBCT與術(shù)前設計進行三維配準重合后，測量實際種植位置與種植規(guī)劃位置之間的頸部、根方及角度偏差。

圖 6 動態(tài)導航軟件界面

2 結(jié) 果

在計算機輔助動態(tài)導航系統(tǒng)指導下完成左上后牙區(qū)種植體傾斜植入，術(shù)后CBCT顯示種植體精確植入規(guī)劃位置，規(guī)避鄰近重要解剖結(jié)構(gòu)，未發(fā)生相關(guān)手術(shù)并發(fā)癥。

將術(shù)后CBCT文件和術(shù)前手術(shù)設計方案文件分別導入迪凱爾口腔種植手術(shù)精度驗證系統(tǒng)，分別對術(shù)前虛擬種植體、術(shù)中實際植入種植體及相應的上下頜骨進行重建，將術(shù)前術(shù)后數(shù)據(jù)進行頜骨水平的配準，測量實際種植位置與種植規(guī)劃位置之間偏差。結(jié)果顯示種植體頸部偏差為(1.11±0.49) mm(0.4～1.95 mm)， 根方偏差為(1.36±0.6) mm(0.5～2.39 mm)，角度偏差為(3.14°±1.73°)(0.43°～6.66°)(表 1)。

圖 7 術(shù)后CBCT影像

患者編號缺牙位點種植位點頸部偏差(mm)根方偏差(mm)角度偏差(°)114140.40.61.96225、2625261.561.591.951.842.913.65332320.460.51.34414140.691.323.01545451.951.972.14621211.041.283.33711110.80.565.57836361.932.394.69926262.253.9511.7410151511.640.431135351.041.074.021226261.031.766.661324240.90.761.16x±s1.11±0.491.36±0.603.14±1.73

3 討 論

3.1 動態(tài)導航技術(shù)的精度分析及誤差來源

大量研究表明，計算機輔助動態(tài)導航種植手術(shù)與計算機輔助外科導板種植手術(shù)精度基本一致，均優(yōu)于簡易導板種植手術(shù)及傳統(tǒng)自由種植手術(shù)[5-6]。Emery等[7]臨床前模型研究表明，與術(shù)前虛擬設計的種植體對比，計算機輔助動態(tài)導航種植手術(shù)植入種植體角度誤差為(0.89°±0.35°)，種植體根部水平誤差為(0.38±0.21) mm；對無牙病例種植體角度誤差為(1.26°±0.66°)，種植體根部水平誤差為(0.56±0.17) mm。Elian等[8]臨床研究報告計算機輔助動態(tài)導航種植手術(shù)種植體頸部水平誤差為(0.89±0.53) mm，根部水平誤差為(0.96±0.5) mm,角度誤差為(3.78°±2.76°)。 Somogyi-Ganss等[6]報告動態(tài)導航種植手術(shù)存在偶發(fā)的較大誤差偏離，在臨床應用中應警惕。在本研究中，遵循以修復為導向的種植理念，同時預留足夠的安全距離，種植體距離各重要解剖結(jié)構(gòu)預留1.5 mm安全距離，術(shù)后CBCT顯示均獲得了理想的種植體植入三維位置，種植體頸部偏差為1.11±0.49 mm(0.4～1.95 mm)，根方偏差為(1.36±0.6) mm(0.5～2.39 mm)，角度偏差為(3.14°±1.73°)(0.43°～6.66°)，與前述臨床研究數(shù)據(jù)結(jié)果類似。

影響計算機輔助動態(tài)導航種植手術(shù)準確性的因素有很多，如配準裝置的制作精度及機械穩(wěn)定性、CBCT圖像的掃描質(zhì)量及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換誤差、術(shù)前標定及配準的精度、導航系統(tǒng)追蹤的穩(wěn)定性和反應速度、操作過程誤差等[9-10]。為使種植手術(shù)盡可能精準，應提高配準裝置的固位穩(wěn)定性，采用高質(zhì)量的CBCT影像并選取成熟的動態(tài)導航系統(tǒng)，同時要減少操作誤差[9]。在本研究中，應用硅橡膠+氧化鋯小球制作牙支持式配準裝置，固位穩(wěn)定性好，并通過術(shù)前多次配準降低誤差。應用迪凱爾動態(tài)導航種植系統(tǒng)在前期模型實驗中驗證其光學追蹤穩(wěn)定性良好，術(shù)中系統(tǒng)運行流暢，無明顯卡頓現(xiàn)象。

3.2 計算機輔助導航手術(shù)的適應癥

計算機輔助動態(tài)導航及靜態(tài)導航手術(shù)均可顯著提高種植手術(shù)精確性。它們廣泛適用于以下情形：不翻瓣種植;需精確控制種植體間及種植體與天然牙間位置關(guān)系時;美學區(qū)種植;需規(guī)避重要解剖結(jié)構(gòu)時[11]。兩種導航方式各有特色，由于無牙頜患者口內(nèi)無明顯解剖標志，應用計算機輔助外科導板更為合適[12]。相較于靜態(tài)導航手術(shù)，動態(tài)導航尤其適用于以下情形：患者開口度較小;缺牙間隙小或角度問題致缺乏外科導板或套筒空間;即刻種植;難以肉眼直視的后牙區(qū)[2]。本研究中所示病例報告中，由于上頜竇解剖條件，需行種植體傾斜植入，軸向延長線靠近27牙冠，無法通過外科導板進行種植體植入，因而選擇動態(tài)導航手術(shù)。

4 結(jié) 論

利用計算機輔助動態(tài)導航技術(shù)可取得滿意的臨床效果，可顯著縮短治療周期，降低治療復雜性，減少術(shù)后并發(fā)癥，并且治療效果安全可靠，患者滿意度高。同時值得注意的是，計算機輔助動態(tài)導航種植技術(shù)在國內(nèi)外的應用仍處于起步階段，需要進一步的臨床及臨床前研究提供支持，需要開發(fā)更成熟的導航系統(tǒng)。