傳統(tǒng)種植導(dǎo)板與3D打印種植導(dǎo)板的設(shè)計制作及精確性的分析.pdf

1、自20世紀(jì)60年代瑞典科學(xué)家Branemark提出骨結(jié)合理論后，口腔種植學(xué)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。經(jīng)過近五十年各國學(xué)者大量的實驗研究和臨床實踐，種植修復(fù)已在口腔修復(fù)中占據(jù)重要地位，現(xiàn)已成為缺牙修復(fù)的首選方法之一。
　　要達(dá)到良好的種植修復(fù)效果，主要取決于術(shù)前仔細(xì)檢查缺牙部位牙槽嵴的高度、寬度、骨密度以及周圍重要解剖結(jié)構(gòu)，做出正確的診斷和治療計劃，并把術(shù)前設(shè)計準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移到手術(shù)中。盡管經(jīng)驗豐富的醫(yī)生能根據(jù)X線影像在手術(shù)中較準(zhǔn)確的把握種植體

2、位置、方向和深度，但由于頜骨解剖結(jié)構(gòu)的個體差異，放射條件的限制再加上術(shù)中體位和視野的限制，使實際種植位置與預(yù)測種植位置易發(fā)生偏差，這種情況下易造成植入?yún)^(qū)骨穿孔及臨近重要解剖結(jié)構(gòu)如下牙槽神經(jīng)管、上頜竇、切牙孔、鄰牙的損傷。且種植體位置不當(dāng)也影響上部結(jié)構(gòu)的修復(fù)，從而影響修復(fù)后的功能和美觀。
　　臨床上應(yīng)用較多的為傳統(tǒng)導(dǎo)板，它制作簡單，成本低廉，但它只在一定程度上個考慮了種植修復(fù)后的效果和頜骨的解剖結(jié)構(gòu)，對于多牙缺失、頜骨骨量不足的情況

3、還存在一定的局限性。隨著數(shù)字化醫(yī)學(xué)的發(fā)展，3D打印技術(shù)的諸多優(yōu)點和廣泛應(yīng)用，可以根據(jù)患者CT數(shù)據(jù)，利用計算機(jī)輔助設(shè)計并用3D打印技術(shù)制造種植導(dǎo)板。高效、精確為其主要優(yōu)點，但價格較昂貴。
　　目的：
　　本實驗通過應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計和3D打印技術(shù)制作種植導(dǎo)板和抽真空熱壓膜技術(shù)制作傳統(tǒng)種植導(dǎo)板，分別評價3D打印種植導(dǎo)板和傳統(tǒng)種植導(dǎo)板的精確性。
　　方法：
　　1.傳統(tǒng)種植導(dǎo)板與3D打印種植導(dǎo)板的制作
　　1.1

4、 分組及模型的翻制
　　將7副缺失牙的種植模型分為兩組，其中4副用于傳統(tǒng)種植導(dǎo)板，3副用于3D打印種植導(dǎo)板。傳統(tǒng)種植導(dǎo)板與3D打印種植導(dǎo)板輔助下植入種植體的牙位數(shù)均為14顆。用硬石膏翻制缺失牙的種植模型，修整模型，以備使用。
　　1.2 傳統(tǒng)種植導(dǎo)板的制作
　　在缺牙的石膏模型上排列人工牙，恢復(fù)牙列的完整，然后用硬石膏分別翻制2個模型，充填倒凹后將其放置于抽真空壓膜機(jī)上，用1.5mm厚的透明樹脂薄膜壓制2個導(dǎo)板，其中一

5、個導(dǎo)板同模型一同固定在觀測儀上，確定最佳的植入位置和方向，保證種植體間的平行。將慢速手機(jī)固定在觀測儀上，在導(dǎo)板上鉆直徑為5.1mm的孔以容納外徑為5mm的導(dǎo)管，另一導(dǎo)板同前一導(dǎo)板保持相同的方向、角度和位置鉆孔徑為4mm的孔，并在導(dǎo)板頰側(cè)鉆孔埋入牙膠，作為放射導(dǎo)板，埋入的牙膠作為放射導(dǎo)板與模型配準(zhǔn)時的標(biāo)記點。
　　運(yùn)用UX6.0軟件包分別繪制內(nèi)徑為2.4/2.8/3.6/4.0mm外徑為4.5mm長5.5mm的導(dǎo)向管和內(nèi)徑為4.6m

6、m外徑為5mm長為5mm的導(dǎo)管，以STL格式輸入3D打印機(jī)制作出相同內(nèi)徑的導(dǎo)管和不同內(nèi)徑的4個導(dǎo)向管，材料為樹脂。將四個不同內(nèi)徑的導(dǎo)向內(nèi)管進(jìn)行包埋、鑄造成金屬導(dǎo)向內(nèi)管，以配合種植鉆的使用，將導(dǎo)管插入傳統(tǒng)導(dǎo)板上并用流動樹脂固定，即完成傳統(tǒng)導(dǎo)板的制作。分別將帶上放射導(dǎo)板的模型和單獨的放射導(dǎo)板進(jìn)行CBCT掃描。Mimics10.0軟件中根據(jù)閾值的不同進(jìn)行三維重建，將放射導(dǎo)板與模型進(jìn)行配準(zhǔn)，結(jié)合放射導(dǎo)板記錄的咬合關(guān)系和模型的解剖情況放置模擬種植

7、體，此將作為術(shù)后評價精確度的標(biāo)準(zhǔn)。
　　1.3 3D打印種植導(dǎo)板的制作
　　同傳統(tǒng)種植導(dǎo)板相同，制作放射導(dǎo)板。分別將帶上放射導(dǎo)板的模型和單獨的放射導(dǎo)板進(jìn)行CBCT掃描。在Mimics10.0軟件中根據(jù)閾值的不同進(jìn)行三維重建，將放射導(dǎo)板配準(zhǔn)到模型上，結(jié)合放射導(dǎo)板記錄的咬合關(guān)系和模型的解剖情況放置模擬種植體，此將作為術(shù)后評價精確度的標(biāo)準(zhǔn)。然后將模擬種植體的數(shù)據(jù)以IGES格式導(dǎo)出。在UX6.0軟件中根據(jù)種植體軸向畫內(nèi)徑4.6mm的

8、導(dǎo)向管，以STL格式導(dǎo)出。在Gemagic Studio軟件中，在模型上設(shè)計固位結(jié)構(gòu)抽殼形成2mm厚的導(dǎo)板。最后將固位結(jié)構(gòu)與導(dǎo)向結(jié)構(gòu)運(yùn)用布爾運(yùn)算相連接，形成最終導(dǎo)板，數(shù)據(jù)以STL格式導(dǎo)出。將STL數(shù)據(jù)輸入3D打印機(jī)進(jìn)行處理形成支撐文件并打印出導(dǎo)板。
　　2.傳統(tǒng)種植導(dǎo)板與3D打印種植導(dǎo)板精確性的分析
　　2.1 種植體的植入
　　將不同類型的種植導(dǎo)板分別就位于模型上，其中3D打印種植導(dǎo)板3副，傳統(tǒng)導(dǎo)板4副，各14個擬種

9、植缺失牙位。確定種植導(dǎo)板就位良好后開始手術(shù)，依次替換內(nèi)徑為2.4mm/2.8mm/3.6mm/4.0mm的內(nèi)管來保證手術(shù)過程中直徑為2.2mm/2.6mm/3.4mm/3.8mm的先鋒鉆和成型鉆的精確使用，依據(jù)鉆上刻度來判斷種植體所需的深度是否達(dá)到。鉆孔完成后，在導(dǎo)板的引導(dǎo)下，植入直徑4.0mm長10mm的種植體。
　　2.2 配準(zhǔn)與精確度的評價
　　將植入種植體的模型，再次進(jìn)行CBCT掃描。在Mimics10.0軟件中進(jìn)行

10、模型的三維重建，并根據(jù)種植體與模型閾值的不同，通過閾值的選擇分離出種植體。利用Mimics軟件包把術(shù)后模型與術(shù)前模型進(jìn)行配準(zhǔn)，這樣實際種植體與虛擬種植體即完成配準(zhǔn)。重新定義坐標(biāo)，以虛擬種植體的長軸為z軸，以牙槽嵴的近遠(yuǎn)中向為x軸，以牙槽嵴的唇舌向為y軸，以虛擬種植體頭部的中心點為原點。分別記錄實際種植體與虛擬種植體尖部和頸部中心點的三維坐標(biāo)，利用實際種植體與虛擬種植體坐標(biāo)值之差來計算實際種植體在近遠(yuǎn)中、頰舌向、垂直向上的偏離值，在Gem

11、agic Studio軟件中分別擬合模擬的虛擬種植體和實際種植體中軸線，將軸線以IGES格式導(dǎo)入UX6.0軟件中，測量兩軸線所成的角即代表實際種植體的角度偏離值。
　　2.3 統(tǒng)計學(xué)分析
　　為評價測量的可靠性，自測量當(dāng)日計算一周后重復(fù)測量，前后測量值進(jìn)行配對t檢驗，當(dāng)兩次測量結(jié)果無差異即無統(tǒng)計學(xué)意義(p＞0.05)取兩次測量值的平均值作為最終測量值。運(yùn)用SPSS13.0統(tǒng)計軟件統(tǒng)計分析3D打印種植導(dǎo)板和傳統(tǒng)導(dǎo)板引導(dǎo)下種植體

12、尖部、頸部在近遠(yuǎn)中向、頰舌向和垂直向的偏離值的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差以及種植體尖端、頸部和角度偏離值的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。通過配伍方差分析分別比較兩種種植導(dǎo)板在近遠(yuǎn)中向、頰舌向、垂直向三個方向的偏值，應(yīng)用兩獨立樣本t檢驗比較傳統(tǒng)導(dǎo)板與3D打印種植導(dǎo)板在尖部、頸部、角度的偏離值，P＜0.05定義為有統(tǒng)計學(xué)差異。
　　結(jié)果：
　　1.將模型進(jìn)行CBCT掃描，成功獲取高質(zhì)量的掃描圖像，通過Mimics10.0軟件創(chuàng)建出精確的三維模型;
　　

13、2.利用抽真空熱壓膜技術(shù)成功制作了傳統(tǒng)種植導(dǎo)板，且種植導(dǎo)板在模型上就位良好，與牙槽嵴和剩余牙較貼合，無左右擺動，前后翹動，導(dǎo)板有一定的堅硬度，無變形，透光性較好;
　　3.利用Mimics10.0，Geomagical studio2012及NX6.0軟件成功設(shè)計出了數(shù)字化的種植導(dǎo)板;
　　4.將設(shè)計好的數(shù)字化種植導(dǎo)板輸入3D打印機(jī)，應(yīng)用3D打印機(jī)成功打印出種植導(dǎo)板，導(dǎo)板表面光滑，連續(xù)，有一定的強(qiáng)度，無變形。導(dǎo)板就位良好，組

14、織面無樹脂瘤，與模型貼合良好，無翹動、擺動。
　　5.在3D打印種植導(dǎo)板、傳統(tǒng)種植導(dǎo)板的輔助下，種植體成功植入了下頜模型中。
　　6.將植入種植體的模型再行CBCT掃描，三維重建后，與初始模擬種植的模型在Mimics10.0軟件中進(jìn)行配準(zhǔn)后導(dǎo)入Geomagical Studio2012和UX6.0軟件中，分析植入誤差。在傳統(tǒng)導(dǎo)板引導(dǎo)下實際種植體頸部在近遠(yuǎn)中向、頰舌向、垂直向偏離值分別為0.86±0.16、0.83±0.20m

15、m、0.67±0.17mm，實際種植體尖端在近遠(yuǎn)中向、頰舌向、垂直向偏離值分別為1.03±0.13mm、1.00±015mm、0.76±0.19mm，種植體尖端、頸部、角度的偏離值分別為1.61±0.15mm、1.37±0.2mm、2.89±0.72°。在3D打印種植導(dǎo)板引導(dǎo)下實際種植體頸部在近遠(yuǎn)中向、頰舌向、垂直向偏離值分別為0.19±0.11mm、0.13±0.04mm、0.33±0.10mm，實際種植體尖端在近遠(yuǎn)中向、頰舌向、垂直

16、向偏離值分別為0.27±0.11 mm、0.20±0.07mm、0.46±0.25mm，種植體尖端、頸部、角度的偏離值分別為0.60±0.21mm、0.42±0.10mm。
　　結(jié)論：
　　1.傳統(tǒng)導(dǎo)板是在石膏模型上制作的，在一定程度上考慮了種植后的修復(fù)體，因此基本上保證了最終的修復(fù)效果，且制作簡單，價格低廉，因此廣泛運(yùn)用于臨床上。但由于這種方法只是在診斷模型上制作，只有模型表面信息，而缺乏骨組織內(nèi)部的信息，即使在術(shù)中完全暴