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牙支持式导板引导单颗种植体植入修复一例(德)
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作者:

Andreas Kurbad 博士 (德)

美学、数字化、种植专家

本文原载于《世界牙科技术》2021年第9期《CAD/CAM专刊第30-34页。


计算机辅助技术为显著改善种植体支持式修复的规划与实现开辟了新的可能性。口扫采集的三维(3D)数据可以与各种相应的影像学数据合并,由此支持的种植体规划可以生成用于种植导板制作的数据。种植导板周边可以由第三方供应商也可以由加工厂制作。导板的使用不仅能够改善手术植入的过程,而且还可以更快地获得成功且可靠的结果。

关键词:椅旁CAD/CAM,引导手术,种植导板,锥形束计算机断层扫描(CBCT),种植体规划

引言

种植修复是口腔医学的一大进步,但诊断和制定治疗方案需要花费大量精成功的种植修复需要达到理想的功能与美学效果。

计算机辅助技术为显著改善种植体支持式修复体的规划和实现开辟了新的可能性。随着锥形束计算机断层扫描(CBCT)的发展和引入,人们可以经济而方便地获取有关骨结构或病变的三维信息。骨骼和相关软组织之间解剖关系的数字可视化,减少了因或大或小的术中翻瓣暴露术区所带来的损伤,因此,在很大程度上有助于预防术后并发症和投诉。通过使用合适的软件处理3D CBCT数据,可以实现对种植体的虚拟定位。在随后的步骤中,还可以通过在CBCT中对后期修复的可视化,来优化种植体的植入位置。如果想要同时显示修复体和解剖结构,需要患者佩戴阻射性修复体接受影像学检查。这一过程被称为反向规划(backward planning)。

近年来,基于3D口内扫描的口腔数字化领域中也取得了重大进展。这些扫描系统生成的3D数字化STL(stereolithographic,立体光刻)文件,可以与传统或CBCT系统生成的DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine,医学数字成像和通信)文件配准,从而带来明显的优势。通过计算机引导的种植规划软件,口扫数据和不同的修复方案(如固定义齿等)可以与相应的影像学数据实现同步可视化。这使得用户能够以简单的方式,将通过常规或数字方式获得的诊断蜡型和手术设计整合到规划过程中。

在CBCT上显像不明显的软组织,可以通过口扫数据得到精确的补充,从而辅助确定种植体植入的位置。

然而,如果在实际的术中无法实现这种定位,那么使用软件来寻找理论上理想的植入位置就没有什么意义了。因此,就需要事先通过软件制作手术导板,使种植体植入的位置能够得到精确定位,这一过程被称为反向规划。计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)系统,使制作粘膜支持和牙支持式的种植导板成为可能,从而能够辅助精确地定位种植体。这些快速发展的新技术给用户带来了挑战,它的实现需要得到持续的科学评估。这些新技术在日常临床中的广泛应用也受到额外成本负担的限制,尤其是额外的时间和材料成本。本文将介绍如何使用CEREC椅旁CAD/CAM系统(登士柏西诺德公司,德国)快速而经济地设计和制作用于引导种植体植入的手术导板。

基线数据获取

在确定患者一般健康状况适合并满足种植适应证的前提下,进行种植修复规划的第一步,即通过口扫获得口内3D情况(图1)。这一步需要CEREC软件(版本4.x)和将数据导出到GALILEOS Implant 种植规划软件的许可。系统只兼容使用登士柏西诺德系统获取的CBCT数据,因此需要提前准备。

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图1:患者女,36 岁,前牙区单牙缺失。图为拔牙后一年口内像,仍可见明显的组织缺损。

理想的情况是,直接口扫获取牙列信息,此步骤最适合使用CEREC Omnicam(登士柏西诺德公司,德国),但也可以使用CEREC Bluecam(登士柏西诺德公司,德国)。需要注意的是,与传统的印模技术不同,在种植位点需要尽可能多地扩大牙龈扫描范围,直至唇颊粘膜皱襞。之后使用规划软件,可以精确评估软组织的厚度。

最重要的是,只有设计出修复体后才能导出数据。如果口内尚存在有待拔除的牙齿,就要确保可以在虚拟模型上使用“擦除工具”去掉待拔牙齿。在某些特殊情况下,如果不能做到这一点,那么最好先制作传统的石膏模型,这样可以直接在模型上磨除需要拔除的牙齿。

在本病例中,首先在石膏模型上制作诊断蜡型(Wax-up)(图2)。虽然原则上这在CEREC软件中是可以实现的,但鉴于患者的硬组织和软组织缺损量较大,还是选择了制作实体诊断蜡型。在软件中也可以通过一种建模方法来填充,实现可视化的效果。无论如何,必须计算生成理想的修复体(图3)。只有在切削预览中,才能导出修复体数据。通过在“导出”菜单中选择SSI格式导出数据。数据必须存储在允许用户通过GALILEOS软件导入功能访问的位置。

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图2:在种植位点制作诊断蜡型,特别注重了对于组织缺损的恢复。

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图3:在使用CEREC Omnicam进行口内三维数字化扫描后,根据诊断蜡型生成最佳的修复体。

CBCT检查

这里需要再次强调的是,只有通过登士柏西诺德系统获得的CBCT数据才能用于该技术。在CBCT扫描之前,临床医生必须考虑,在制作一些其他类型的种植导板时,可能需要特殊的咬合记录方法。本文后面将详细描述不同的导板。制作SICAT Classic Guide(SICAT公司,德国) 导板时,患者需要佩戴包含阻射性(基准)标记的专用咬合板接受3D影像学检查,并且必须有标记以供后期定位。CEREC Guide 1的方法也要求使用带有基准标记的特殊咬合板。阻射标记必须加入到制作CEREC Guide 1的热成型材料中。如果事先获得的早期CBCT 影像未包含阻射标记,想要制作此类导板就必须重新拍摄CBCT,患者必须再接受一次射线照射,这通常对患者不利。这样的弊端促使人们开发了不需阻射标记的导板, 如SICAT OPTIGUIDE 和CEREC Guide 2。在CBCT采集过程中,确保图像中包含所有相关结构非常重要(图4),尤其是在使用小视野CBCT时。如果使用了阻射标记,医生还必须确保所有阻射标记位于扫描范围内。最后一步是通过CBCT系统软件像往常一样存储数据。

图4.png

图4:在Galaxis种植规划软件中生成并打开患者的CBCT文件。

配准口扫与CBCT数据

使用Galaxis软件( 西诺德公司, 德国) 将生成的DICOM和STL数据文件合并在一起,并在该软件中进行种植体植入位置的设计。首先打开CBCT文件,随后导入CEREC软件生成的SSI格式的数据集(只能导入此格式的数据)。然后,在CAD/CAM 视图和CBCT 视图中标记相对应的牙齿位置(图5),随后系统将自动配准,最终使一个文件(CAD/CAM)中的数据与另一个文件(Rx volume)中的数据在空间上精确对齐,相同的结构显示在完全相同的位置上。通过这一步,软件就可以同时显示与软组织和骨组织相关的修复体和解剖信息了,这为设计种植体位置提供了大量的附加信息。用户还可以在视图中显示或隐藏各个区域,以便更好地观察分析。

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图5:配准CAD/CAM和CBCT数据文件前,标记相对应的牙齿位置。

设计并生成种植导板数据

种植体植入位置设计必须考虑解剖条件。可植入范围最初由植入平台(implanted platform)的尺寸和形状决定。在这些限制范围内,进一步优化种植体位置和方向,以便尽可能地支持后期的上部结构,同时尽可能地适合和支撑周围的软组织(图6)。一旦确定了所有种植体植入的位置,就要选择合适的钻套(工具盒)系统和手术导板类型。导板的制作可以通过第三方供应商(SICAT公司),也可以由加工厂制作。SICAT公司提供不同类型的导板。SICAT Classic Guide导板基于传统的实体模型,但如前所述,在拍摄CBCT时需要一个带有基准标记的专用咬合板。根据不同的种植体系统提供一系列配套的套筒。SICAT Classic Guide导板仍然是粘膜支持式导板的首选,主要用于复杂的修复病例。OPTIGUIDE导板是一个纯数字解决方案,不需要任何物理模型。唯一需要用户做的就是将数据发送给SICAT。OPTIGUIDE是一种牙支持式导板,仅适用于单牙种植。这同样适用于SICAT数字导板。制作这种导板时,客户得到的仅是数据集,而不是真正的导板,客户必须使用数据集自行制作实际的种植导板。但是,只有少数特定的3D打印机可用于这种导板的加工。目前,该数据还不能用于切削设备。

图6.png

图6:在虚拟设计种植体植入位置时,可以全面考虑后期修复体、软组织和骨组织情况。

基于CEREC制作种植导板的优势体现在,可以及时加工(just-in-time production),并为用户创造附加价值。如前所述,CEREC Guide 1要求使用带有基准标记的口内咬合板进行CBCT拍摄,而且此类热成型咬合板的制作并非完全没有问题。因此,在CEREC Guide 2上市后,之前的解决方案开始逐渐退出历史舞台。数据重新导出并导入CEREC系统后,下一步是切削一个放置在准备好的手术导板中的嵌件。相比之下,CEREC Guide 2是一个更简单、更好的解决方案(图7)。在Galaxis软件中,选择此选项后还可以设置深度止点以满足不同种植体系统工具的要求。需要特别指出的是,必须要知道钻针的长度。

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图7:种植导板(从左到右):SICAT Classic Guide导板和OPTIGUIDE导板,以及CEREC Guide 1和CEREC Guide 2导板(内部制作)。

在制作SICAT种植导板时,导板设计过程完成后,要将数据发送给第三方。如果基于CEREC系统制作导板,则要创建一个可由CAD/CAM系统读取的DXD文件。

使用CEREC或inLab系统制作种植导板

打开使用Galaxis软件生成的CEREC Guide 2种植导板文件后,用户必须首先定义各种参数,包括导板的厚度以及间隙值,后者会影响导板在牙齿上的摩擦力。导板的尺寸可以通过裁剪调整,但这主要取决于用于切削的聚丙烯酸树脂块(CEREC Guide Blocs medi 和maxi)的尺寸。对于单牙种植,包含两到三颗相邻牙齿通常足以确保种植导板的准确定位。套筒环的厚度也可以在一定范围内变化。对于限制进入的解剖部位(如第二磨牙区),可在颊面或舌面上放一个槽,以辅助钻滑动到位。也可以在实际的套筒下方添加一个支架,具体取决于种植手术是否在翻瓣的情况下进行。随后确定检查孔的位置,以确保导板正确就位。

这些软件准备工作完成之后就可以切削制作种植导板了(图8)。但是,有一个问题还需要注意,就是我们通常使用的 CEREC系统中的MC XL切削设备(登士柏西诺德公司)是4轴的,它无法加工一个多种植体导板。因此需要一台5 轴切削机。如果要植入两个或两个以上种植体,则必须为每个种植体制作一个导板。这样就要付出额外的精力,同时其可靠性也有待验证,因此,笔者对这种方法持怀疑态度,尤其是在两种植体相邻的情况下。一个解决方案是使用MC X5切削设备,这也意味着必须使用inLab系统(西诺德公司)设计种植导板,因为它是唯一能够控制MC X5的软件。这种方法的一个优点是,可以使用足够大的丙烯酸树脂盘(inCoris PMMA guide disc 22,西诺德公司),来制作覆盖整个牙弓的导板。inLab软件和MC X5切削装置都是常规设计与制作通用外科导板的必备工具(图9)。

图8.png

图8:将数据重新导入CEREC系统后,可以使用软件设计和修改导板。

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图9:点击切削选项后,可以使用MC XL切削丙烯酸树脂块,制作种植导板。

临床操作

种植导板的设计与制作大大简化了临床操作,因此在这方面投入的时间和成本是值得的。导板的使用减少了种植手术的并发症和难度,有助于提高结果的可预测性。本病例中,除了种植体系统制造商提供的工具(尤其是钻针)外,还需要登士柏西诺德公司提供的专用植体引导环套筒扳手(CEREC Guide Drill Key Set)(图10)。一些常见的种植体系统,如Straumann和Nobel Biocare,都有完整的外科工具盒。使用先锋钻的套筒可支持其他种植体系统。然而,由于Galaxis软件仅允许选择登士柏西诺德公司的工具,因此无法使用外部制造商提供的引导环套筒工具。如果只设置引导环套筒的外径,有利于使用其他制造商的产品。

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图10:制作完成的导板。先锋钻可通过植体引导环套筒扳手(CEREC Guide Drill Key Set [左])插入。右侧是一个特殊的钻,带有一个深度定位器,用于引导植入。

在术中使用之前,手术导板和植体引导环套筒扳手都必须消毒。用于制作导板的PMMA材料适用于蒸汽灭菌。

在手术开始时,外科医生必须检查以确保种植导板正确就位。新增的检查孔是专为此目的设计的。种植导板要完全就位在牙齿上,防止倾斜。这是确保种植体按照种植位点设计植入的唯一方法。接下来开始预备种植窝,首先将第一把钻针引导器(drill key)插入导板中。由于振动会使其松动,因此必须通过手指按压来稳定导板,这可以由外科医生操作,也可以交给助手。如果需要翻瓣,则翻瓣必须在放入导板之前进行,因为在某些情况下,种植导板是骨支持式的,若在翻瓣之前放置导板,则牙龈会阻挡就位。数字化3D设计时显示的是未翻瓣的骨结构,所以简单的病例可以不需要翻瓣。然后,在种植导板套筒的引导下使用适合的工具打孔。这种方法可以减少组织损伤。无需缝合,术后并发症显著减少。

由于种植导板的结构复杂,外部冷却液对种植窝的冷却作用非常有限。如使用不带内部冷却钻的种植体系统,则需要间歇操作,以避免热损伤。逐级增加钻针和扳手的直径,以达到目标直径(图11)。最后,通过导板的开口插入种植体。一些制造商的种植体会带有一些特殊结构,有助于这一步的操作。

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图11:术中使用种植导板。由于严重的骨和软组织缺损,因此需要翻瓣、进行组织增量手术。

在安全的临床条件下,使用CEREC 系统支持的Ti基底即刻临时修复是有意义的(图12)。软组织塑形这一重大进展可以促进和缩短接下来的临床过程,直至更换为最终的正式修复体(图13)。遵循学习曲线规律。这种方法具有技术敏感性,无法绝对保证预防所有并发症。

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图12:术后4周,可见愈合良好。由于种植体初期稳定性差,未进行即刻修复。

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图13:利用临时基台冠(Telio CAD,义获嘉伟瓦登特)进行软组织塑形(术后5个月)。

导板引导种植手术极大地简化了手术过程,减轻了外科医生和患者的负担(图14)。即使在难度较大的病例中,也可以实现长期预后良好的结果(图15)。此外,这种方法也更快速且经济,尤其是与CEREC Guide 2结合使用时。这些优点有望使种植导板在未来得到更为广泛的应用。

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图14:最终修复体包括一个与钛基底(登士柏西诺德公司)结合的中间结构和一个正式冠(均为IPS e.max CAD Abutment Solutions,义获嘉伟瓦登特公司)。

图15.png

图15:通过完善的术前规划,获得了令人满意的结果。

特别需要指出的是,实施不翻瓣手术、即刻临时修复、采用新的软组织塑形方法等,都有助于实现理想的结果、减少并发症的发生以及缩短治疗时间。

想要证实本方法呈现的优势,还需要做进一步的研究以提供精确而长期的数据。


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