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使用数字容积断层扫描(CBCT)测定骨密度以优化种植体的选择(德)
日期:2023/12/15
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作者:
Manfred Nilius 博士(德)
德国Nilius牙科诊所
德国德累斯顿工业大学牙科学院附属医学院 

Jörg Winterhoff(
德国Nilius牙科诊所

特邀翻译 / 校对:赵旭 / 刘峰


研究目的:颌骨的骨密度分布不均匀,即使在局部,种植体周围的骨密度情况也因典型种植体的形状不同存在或多或少的明显差异。因此,使用传统技术进行种植只能在种植体植入后才能确定其初期稳定性。本病例报告的目的是将数字容积断层扫描(CBCT)骨密度测定作为一种术前预估种植体植入后初期稳定性的方法,并评估其益处。研究方法:在治疗过程中,通过CBCT获得曲面体层片(OPT)和垂直面切片图,进行包括骨密度测量的种植前诊断。在此基础上进行了常规种植体植入位置的规划和种植后骨密度模拟测量。研究结果:骨密度模拟能够在种植体植入前评估种植体拟植入界面处的骨密度。该程序不仅提供骨密度的总体值(平均密度),而且还将具有测算种植体表面相邻区域的不同密度的骨的分布情况。这样就可以选择具有宏观几何形状的种植体及其植入位置,以最大限度提高种植体植入后的初期稳定性。在本病例中,植入过程中的最大扭矩证实了预先记录的骨密度测定值。研究结论:数字容积断层扫描(CBCT)骨密度测定能够配合颌骨的骨密度分布,选择合适的种植体。同时,由于可预见种植体植入后的初期稳定性,可以在规划阶段确定负重发生的位点。因此,在种植体植入设计软件的集成标准的数字容积断层扫描(CBCT)骨密度测量的算法是可取的。


背景介绍

使用锥形束计算机断层扫描(CBCT)和CAD/CAM测量种植体植入稳定性的技术有多种:如切削阻力分析(CRA)、反向扭矩测试(RTT)、共振频率分析(RFA)和冲击锤法。种植体植入扭矩测量作为植体植入过程中的标准方法和用于评估初级稳定性的种植体稳定系数(ISQ)在种植体设计中已被证明是成功的方法。然而,它们的缺点是只有在种植体植入完成后才提供所需的信息。然而,对于临床医生,在种植治疗设计阶段对骨质进行可靠评估,以评估可能的负重时刻是十分重要的。因为这样,序列治疗中的治疗时机就可以预测,并且可以方便与患者进行沟通。

数字容积断层扫描(CBCT)骨密度测定法的使用开辟了预测方法的可能性。借助数字容积断层扫描(CBCT),不仅可以评估骨密度,还可以根据不同质量/厚度的区域的区别预期种植体与骨的接触情况。这使得在术前诊断中可以预测预期的种植体植入后的初期稳定性。牙科医生可以提前单独决定是否可以进行种植体即刻修复,或者是否首选延期修复,以降低种植体早期失败的风险。是否进行骨挤压或进行植骨手术同样也可以通过这种方式进行评估。

下述病例展示了依据骨密度设计种植体植入的示例,并展示了从设计开始到修复后3年随访的情况。


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病例展示

一位55岁的女性患者要求在她的左下颌缺牙区进行固定方式的修复。她全身状况良好,无系统性疾病。患者的牙周指数无明显异常。患者的下颌前部有轻微狭窄。患者先前的牙科治疗病史是由于基牙36缺失,现有桥修复体缩短至34牙冠的远端。在这一区域,有证据表明牙槽嵴已完全愈合但存在中度的萎缩(图1)。在综合病史、诊断和咨询后,患者决定采用种植体支持的全瓷修复体对缺牙区进行修复。同样,33和34的现有牙冠存在不足,由于这些牙齿值得保留因此也应该对修复体进行更换。

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图1:最初始的临床情况。

种植前诊断与治疗设计

种植前诊断的目的是确保根据预期可获得的初期稳定性,为局部骨骼选择尽可能好的种植体,从而规划修复负载的时间。使用口内扫描仪(3Shape TRIOS 3 Basic Pod,软件:3Shape Implant Studio®版本20.1.1,丹麦)对患者的初始情况进行口内扫描,并进行数字容积断层扫描(CBCT)的创立(CBCT:KaVo 3D eXam ConeBeam XG;软件:eXam-VisionQ,版本1.9.3.13,KaVo公司,德国)。根据上述数据,使用Hounsfield单位测量拟种植区域的正位描记图(OPT)及垂直切面图(图2a–c)。在种植手术设计软件(Implant Studio®,3Shape公司,丹麦)中导入数字容积断层扫描(CBCT)数据(包括Hounsfield值)后,完成了引导手术过程的骨密度支持规划(图3)。

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图2a-c:源自数字容积断层扫描(CBCT)的拟种植区域的OPT和垂直截面。
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图3:导板引导下种植体植入的设计截图。

除了有限和受限的弹性参数外,依据局部解剖条件确定种植体的长度和直径,而附加的信息现在可以评估种植体的宏观结构对骨内种植部位的相应(初期)稳定性的影响,并进行相应选择。

因此,拥有一个可提供使用相同手术器械和相同种植体表面各种形状的种植体系统也是一个优势(SIC公司,瑞士)。本病例中选择的种植系统允许术者使用相同的扩孔手术器械和方案,但可在三种不同类型的种植体SICace、SICmax、SICtapered,图4a–c之间进行选择。

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图4:(a)SICace(圆柱形)。(b)SICmax(主要为圆柱形)。(c)SICtapered(锥形)。

我们对该系统的不同形态的种植体进行了模拟植入后的模拟骨密度测量,最终选用了锥形种植体(SICtapered),因为拟种植位点的颊侧主要是骨质较软的骨(图5和6)。在这种情况下,锥形种植体的明确的骨挤压效应似乎是我们明智的选择原因(图6)。

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图5:示例:主要为圆柱形种植体的模拟情况(SICmax)。
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图6:锥形种植体的模拟情况(SICtapered)。

由于种植位点主要是D3 / D4骨密度,所以排除了即刻负重,并计划进行非负重的愈合。根据术前计划,在技工中心使用种植体植入设计软件制作种植手术导板,打印用于治疗的种植体窝洞预备方案。

种植体植入和修复过程

使用电子控制骨内麻醉系统(Quicksleeper 5,Dentalhitec公司,德国)进行治疗,在植入区骨中央使用约0.8 ml Ultracain® D-S forte。这避免了使用阻滞麻醉和相关风险,同时也减少了局部麻醉的用药量。基于数字容积断层扫描(CBCT)引导技术为术前设计带来的可靠性,可以执行不翻瓣手术,以确保对周围硬组织和软组织的创伤最小。采用导板引导的种植位点的窝洞预备,即使用导板和相应的器械盒(SIC引导手术,SIC公司,瑞士)。窝洞预备和种植体植入过程中没有出现任何并发症,种植体的最大扭矩分布为14 Ncm(35)和30 Ncm(36)(图7和8)。这与海绵骨最小压缩密度测定的预期值相对应,且没有通过牙槽嵴顶部对密质骨产生应力峰值,并支持无负重愈合的术前计划。

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图7:牙位35的植入扭矩曲线。
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图8:牙位36的植入扭矩曲线。

种植体植入后立即进行长期临时修复体(LTT)的口内扫描(图9a和b,图10)。使用术中收集的患者骨碎片对种植体颈部的小骨缺损进行局部植骨,并使用缝合线关闭创面(Profimed 3/0,medipac公司,希腊)完成治疗(图11和12)。

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图9a和b:种植体在牙位35及36区域被植入骨内。
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图10:数字化印模桩(用于CAD/CAM基台和铣削瓷块的SIC扫描适配器)与颊侧点对齐,以便术后立即扫描。
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图11:放置种植体覆盖螺丝后,种植体颈部平台周围进行局部自体骨覆盖(来自Crestal切割器的骨屑,SIC Crestal切割器)。
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图12:种植体植入后进行影像学检查。

患者在第二天的检查中明确表示对治疗程序满意,并报告了手术伤口的疼痛感轻微。基于治疗当天的口腔内扫描和CBCT数据(在种植体设计软件中匹配),然后以两个单冠的形式对LTT进行数字化设计(图13)。临时修复体是使用多层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合铣削树脂块(CopraTemp Symphony A2 PMMA树脂块,Whitepeaks公司)在钛(Ti)基底瓷粘接基台(SIC粘结基台CAD/CAM)上制造的,最终的ZrO2基台(DD cube ONE®,white,Dental Direkt公司,德国)也是个性化铣削制作的。

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图13:验证种植体35和36的植入轴向(黄色销),并与数字化修复牙冠的设计进行比较。

粘接在钛基底基台上的PMMA临时修复体具有理想的穿龈轮廓以对软组织形态进行塑形,在种植体暴露后具有牙龈塑形的功能,其戴入时间为种植体植入5个月后。两颗种植体均被证明骨结合效果理想,ISQ值分别为72和75(PenguinFRA Instrument Kit,P-I Brånemark,瑞典/SIC公司,瑞士)。影像学检查及临床叩诊检查也证明了种植体愈合理想。

由于在治疗过程中需要进行相应的正畸治疗(Invisalign,爱齐公司,美国)临时修复体需要在2个月后戴入(图14)。随后,使用推荐的20 Ncm扭矩将钛粘接基底(DD cube ONE®,white)上个性化制作的的最终ZrO2基台拧紧固位。牙位33及34上的不良的牙冠将被移除,并在同一时间进行相应的修复。并且,我们还利用这个机会进行了影像学检查(图15)。

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图14a至c:长期临时修复体的就位。
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图15:通过影像学检查确认长期临时修复体的就位情况。

在对牙位33和34进行最终牙体预备后,重新进行口腔内下颌扫描,以便在正畸治疗完成后制作最终修复体。扫描内容除了牙体预备完成的牙位33和34外,还包括牙位35和36上的基台。

最终的牙冠实际上是在技工室的CAD软件中设计的(图16),然后由ZrO2瓷块(DD cube ONE®,white)铣削而成,并进行了特征的个性化处理(MiYO,Jensen公司,德国)。

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图16:使用CAD软件对最终修复体进行设计。

在经过包括正畸治疗的为期18个月的治疗后,在左下颌的牙位33,34,35,36的基牙及种植体支持的基台上戴入最终的修复体(图17a–c)。使用双固化粘接复合树脂(Variolink® Esthetic DC,neutral,义获嘉伟瓦登特公司,列支敦士登)对牙冠进行粘接。患者对修复体的功能和美学效果感到十分满意。

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图17a至c:最终修复体在就位后通过双固化粘接剂进行固位。

在戴入修复体后进行最终的影像学检查(图18)。患者仍然按时规律复诊。最近一次复查的OPG为术后3年,其影像学检查显示种植体植入后其周围骨水平稳定(图19)。修复体的临床功能和周围的软组织均未变化,患者对治疗效果感到满意。

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图18:牙冠就位后的影像学检查结果。
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图19:种植体植入3年后的影像学检查结果。


讨论

本病例展示了使用现代的数字化诊断、治疗设计和制造方法进行种植体相关设计和治疗及如何提高治疗效果可靠性,获得可预测的临床结果。基于数字容积断层扫描(CBCT)的种植体设计,结合骨密度测量分析和模拟种植体植入,在本病例中起着决定性的作用。这么做可以在每个病例都按照具体情况在合适位置植入理想的种植体。通过这种方式,利用客观数据及其影像学数据,首次能够评估已经处于设计阶段的种植体的预期骨结合状况,并对种植体的负重时间做出正确的决定。

对治疗计划的任何更改,例如在本例中开始治疗后所需的正畸治疗,都可以在数字化工作流程中实施,而不会出现口内扫描的问题。当最小的角化组织高度保持在2 mm时,可以使用不翻瓣种植技术。

由于患者戴入了长期临时修复体,因此可以根据咀嚼功能进行相应的调整。本病例中所选方法证明是灵活的,包括选择特定类型的种植体(圆柱形种植体,主要是圆柱形种植体或锥形种植体)。甚至可以完成窝洞预备工作后,在植入阶段再选择种植体的形状。与平行壁的种植体相比,本例中选择的锥形种植体仍然允许通过略微调整植入深度来改变对骨骼的压缩情况,以创造更好的初期稳定性。

因此,种植设计软件持续发展的下一个阶段可能是在算法中加入基于数字容积断层扫描(CBCT)的骨密度测量。该设计软件将对种植体植入位置、植入方式(常规或不翻瓣)和选择合适类型的种植体提出影响深远的建议。这可能会像种植设计软件的建议一样,通过人工智能进一步优化。

不言而喻,治疗的最终决定由种植医生做出,必要时需要与患者一起讨论协商。而更可能的是,使用进一步高级软件中的可能治疗方案的直观影像资料,可以更清楚地跟患者解释这一点。“种植体植入术必须变得更简单”!如果遵循这一原则,我们希望未来知情的患者在造访种植中心后,由于获得恰当的解释和可靠的预期治疗时间表,会对种植修复有很高的积极性,并期待着进行种植修复。

注:本例中的一些照片是非特定的,用于澄清治疗程序的一个示例,部分照片已在EDI杂志上关于种植体设计可靠性研究框架(SICtapered)中进行了发表。


数据可用性

本研究中所有支持最终结论的数据均在本文中体现。


伦理批准

作者确保所述工作已按照世界医学协会道德规范(赫尔辛基宣言)进行。


知情同意

患者已在纸质知情同意书上签字,同意本文发表。


利益冲突

所有作者声明,本文无利益冲突。


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