研究背景自20世纪60年代瑞典科学家Branemark提出骨结合理论后,口腔种植学得到了突飞猛进的发展。经过近五十年各国学者大量的实验研究和临床实践,种植修复已在口腔修复中占据重要地位,现已成为缺牙修复的首选方法之一。要达到良好的种植修复效果,主要取决于术前仔细检查缺牙部位牙槽嵴的高度、宽度、骨密度以及周围重要解剖结构,做出正确的诊断和治疗计划,并把术前设计准确转移到手术中。尽管经验丰富的医生能根据X线影像在手术中较准确的把握种植体位置、方向和深度,但由于颌骨解剖结构的个体差异,放射条件的限制再加上术中体位和视野的限制,使实际种植位置与预测种植位置易发生偏差,这种情况下易造成植入区骨穿孔及临近重要解剖结构如下牙槽神经管、上颌窦、切牙孔、邻牙的损伤。且种植体位置不当也影响上部结构的修复,从而影响修复后的功能和美观。随着种植技术的发展,“以修复为指导种植技术”理念的提出,就要求医生所植入的种植体能满足术后修复的需要,因此,种植体准确的植入成为种植修复的关键。1987年,Edge首次应用种植导板辅助种植体的植入,改变了之前仅凭借种植医生临床经验和仅有的术前影像学信息来完成种植牙手术。随着科学技术的发展,三维影像技术、计算机辅助设计与制作在口腔医学领域的运用,数字化的种植导板也应运而生。如计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)的种植导板,由于3D打印技术的流行,3D打印种植导板作为计算机辅助设计与制作的种植导板的一种也倍受关注。临床上应用较多的为传统导板,它制作简单,成本低廉,但它只在一定程度上个考虑了种植修复后的效果和颌骨的解剖结构,对于多牙缺失、颌骨骨量不足的情况还存在一定的局限性。随着数字化医学的发展,3D打印技术的诸多优点和广泛应用,可以根据患者CT数据,利用计算机辅助设计并用3D打印技术制造种植导板。高效、精确为其主要优点,但价格较昂贵。目前关于种植导板的研究较多,主要集中在种植导板精确性的研究上。但对于导板的设计制作研究较少,由其是3D打印种植导板的设计制作。因此,在本实验中,我们将设计和制作传统导板与3D打印种植导板并分析其精确性。目的本实验通过应用计算机辅助设计和3D打印技术制作种植导板和抽真空热压膜技术制作传统种植导板,分别评价3D打印种植导板和传统种植导板的精确性。材料本实验的实验对象为缺牙的种植模型7副,拟种植的总缺失牙位28个,由Dentium公司提供。所选种植体为Dentium种植系统Dentium SuperLine系列型号FX4010SW种植体28颗。所用设备为Dentium种植机、Dentium种植器械套盒、PlannecaCBCT机、3D打印机。使用软件为Mimics 10.0软件包(Materialise公司,比利时)、Geomagic Studio2012软件包(杰魔公司,美国)、NX6.0软件包(西门子公司,德国)。方法1.传统种植导板与3D打印种植导板的制作1.1分组及模型的翻制将7副缺失牙的种植模型分为两组,其中4副用于传统种植导板,3副用于3D打印种植导板。传统种植导板与3D打印种植导板辅助下植入种植体的牙位数均为14颗。用硬石膏翻制缺失牙的种植模型,修整模型,以备使用。1.2传统种植导板的制作在缺牙的石膏模型上排列人工牙,恢复牙列的完整,然后用硬石膏分别翻制2个模型,充填倒凹后将其放置于抽真空压膜机上,用1.5mm厚的透明树脂薄膜压制2个导板,其中一个导板同模型一同固定在观测仪上,确定最佳的植入位置和方向,保证种植体间的平行。将慢速手机固定在观测仪上,在导板上钻直径为5.1mm的孔以容纳外径为5mmm的导管,另一导板同前一导板保持相同的方向、角度和位置钻孔径为4mm的孔,并在导板颊侧钻孔埋入牙胶,作为放射导板,埋入的牙胶作为放射导板与模型配准时的标记点。运用UX6.0软件包分别绘制内径为2.4/2.8/3.6/4.0mm外径为4.5mm长5.5mm的导向管和内径为4.6mm外径为5mmm长为5mm的导管,以STL格式输入3D打印机制作出相同内径的导管和不同内径的4个导向管,材料为树脂。将四个不同内径的导向内管进行包埋、铸造成金属导向内管,以配合种植钻的使用,将导管插入传统导板上并用流动树脂固定,即完成传统导板的制作。分别将带上放射导板的模型和单独的放射导板进行CBCT扫描。Mimics10.0软件中根据阈值的不同进行三维重建,将放射导板与模型进行配准,结合放射导板记录的咬合关系和模型的解剖情况放置模拟种植体,此将作为术后评价精确度的标准。1.331D打印种植导板的制作同传统种植导板相同,制作放射导板。分别将带上放射导板的模型和单独的放射导板进行CBCT扫描。在Mimics10.0软件中根据阈值的不同进行三维重建,将放射导板配准到模型上,结合放射导板记录的咬合关系和模型的解剖情况放置模拟种植体,此将作为术后评价精确度的标准。然后将模拟种植体的数据以IGES格式导出。在UX6.0软件中根据种植体轴向画内径4.6mmm的导向管,以STL格式导出。在Gemagic Studio软件中,在模型上设计固位结构抽壳形成2mm厚的导板。最后将固位结构与导向结构运用布尔运算相连接,形成最终导板,数据以STL格式导出。将STL数据输入3D打印机进行处理形成支撑文件并打印出导板。2传统种植导板与3D打印种植导板精确性的分析2.1种植体的植入将不同类型的种植导板分别就位于模型上,其中3D打印种植导板3副,传统导板4副,各14个拟种植缺失牙位。确定种植导板就位良好后开始手术,依次替换内径为2.4mm/2.8mm/3.6mm/4.0mm的内管来保证手术过程中直径为2.2mm/2.6mm/3.4mm/3.8mm的先锋钻和成型钻的精确使用,依据钻上刻度来判断种植体所需的深度是否达到。钻孔完成后,在导板的引导下,植入直径4.0mm长10mm的种植体。2.2配准与精确度的评价将植入种植体的模型,再次进行CBCT扫描。在Mimics10.0软件中进行模型的三维重建,并根据种植体与模型阂值的不同,通过阈值的选择分离出种植体。利用Mimics软件包把术后模型与术前模型进行配准,这样实际种植体与虚拟种植体即完成配准。重新定义坐标,以虚拟种植体的长轴为z轴,以牙槽嵴的近远中向为x轴,以牙槽嵴的唇舌向为y轴,以虚拟种植体头部的中心点为原点。分别记录实际种植体与虚拟种植体尖部和颈部中心点的三维坐标,利用实际种植体与虚拟种植体坐标值之差来计算实际种植体在近远中、颊舌向、垂直向上的偏离值,在Gemagic Studio软件中分别拟合模拟的虚拟种植体和实际种植体中轴线,将轴线以IGES格式导入UX6.0软件中,测量两轴线所成的角即代表实际种植体的角度偏离值。2.3统计学分析为评价测量的可靠性,自测量当日计算一周后重复测量,前后测量值进行配对t检验,当两次测量结果无差异即无统计学意义(p>0.05)取两次测量值的平均值作为最终测量值。运用SPSS 13.0统计软件统计分析3D打印种植导板和传统导板引导下种植体尖部、颈部在近远中向、颊舌向和垂直向的偏离值的均数和标准差以及种植体尖端、颈部和角度偏离值的均数和标准差。通过配伍方差分析分别比较两种种植导板在近远中向、颊舌向、垂直向三个方向的偏值,应用两独立样本t检验比较传统导板与3D打印种植导板在尖部、颈部、角度的偏离值,P<0.05定义为有统计学差异。结果1.将模型进行CBCT扫描,成功获取高质量的扫描图像,通过Mimics 10.0软件创建出精确的三维模型；2.利用抽真空热压膜技术成功制作了传统种植导板,且种植导板在模型上就位良好,与牙槽嵴和剩余牙较贴合,无左右摆动,前后翘动,导板有一定的坚硬度,无变形,透光性较好；3.利用Mimics10.0, Geomagical studio2012及NX6.0软件成功设计出了数字化的种植导板；4.将设计好的数字化种植导板输入.3D打印机,应用3D打印机成功打印出种植导板,导板表面光滑,连续,有一定的强度,无变形。导板就位良好,组织面无树脂瘤,与模型贴合良好,无翘动、摆动。5.在3D打印种植导板、传统种植导板的辅助下,种植体成功植入了下颌模型中。6.将植入种植体的模型再行CBCT扫描,三维重建后,与初始模拟种植的模型在Mimics10.0软件中进行配准后导入Geomagical Studio 2012和UX6.0软件中,分析植入误差。在传统导板引导下实际种植体颈部在近远中向、颊舌向、垂直向偏离值分别为0.86±0.16、0.83±0.20mm、0.67±0.17mm,实际种植体尖端在近远中向、颊舌向、垂直向偏离值分别为1.03±0.13mm、1.00±015mm、 0.76±0.19mm,种植体尖端、颈部、角度的偏离值分别为1.61±0.15mm、 1.37±0.2mm.2.89±0.72°、在3D打印种植导板引导下实际种植体颈部在近远中向、颊舌向、垂直向偏离值分别为0.19±0.11mm、0.13±0.04mm、0.33±0.10mm,实际种植体尖端在近远中向、颊舌向、垂直向偏离值分别为0.27±0.11mm、 0.20±0.07mm、0.46±0.25mm,种植体尖端、颈部、角度的偏离值分别为0.60±0.21mm、0.42±0.10mm。结论1.传统导板是在石膏模型上制作的,在一定程度上考虑了种植后的修复体,因此基本上保证了最终的修复效果,且制作简单,价格低廉,因此广泛运用于临床上。但由于这种方法只是在诊断模型上制作,只有模型表面信息,而缺乏骨组织内部的信息,即使在术中完全暴露出骨面,它仍然不能提供最可靠的保证,对于多牙缺失,骨量不足的情况有一定的局限性。2.3D打印种植导板是结合影像数据,利用数字化加工制作完成,制作速度快、精确性较高。可以通过相应的设计软件自行设计种植导板后再送制作,既节省了时间和费用,也避免了医生和技工之间的沟通障碍。在精确性上,3D打印种植导板在近远中、颊舌向上的精确性要优于垂直向上的精确性。3D打印种植导板优于传统种植导板的精确性。