计算机辅助引导种植手术(computer-guided surgery, CGS)已广泛应用于口腔种植修复治疗中。用于规划种植体植入的专用计算机软件可以支持临床医生根据导入的颌骨状况(CBCT数据)、口内情况(口内扫描数据)以及上部修复结构的诊断蜡型或未来理想修复体设计来决定种植体的三维位置，做到“以修复为导向”。此后，根据软件的虚拟规划制作种植手术导板，用来辅助种植手术过程，帮助临床医生将虚拟的手术计划准确地转移到实际手术当中，提高手术的安全性、精准性，从而缩短手术时间并减少患者的不适[1,2,3]。

几项关于CGS种植体植入准确性的研究报告称，种植体的设计位置和植入位置可能存在一些偏差[4,5,6]。近期一项Meta分析发现，全程数字化导板引导下种植体颈部的平均偏差为0.90 mm(0.74～1.05 mm),根尖部的平均偏差为1.21 mm(1.02～1.39 mm),平均角度偏差为2.6°(2.0°～3.2°);非全程引导下种植体颈部的平均偏差为1.14 mm(0.89～1.39 mm),根尖部的平均偏差为1.34 mm(1.17～1.50 mm),平均角度偏差为2.8°(2.3°～3.2°)[7]。影响计算机辅助种植精度的因素包括CBCT影像采集、不同种植设计软件、导板加工过程、手术过程等，各阶段的细小误差累积便可对种植体的植入精度产生一定影响[8]。

国内外其他研究也揭示了一些临床相关因素(如手术技巧、术者操作的熟练程度、导板类型和手术区域等)会影响计算机辅助种植的精度[9,10,11]。同时，拟种植位点的骨质情况也是需要评估的重要因素之一，尤其是在术前设计种植体拟植入位置的过程中，骨质情况可能影响种植体在导板引导下植入的准确性[12]。计算机断层扫描图像可以提供牙槽骨的三维几何形态和定量数据，以及根据亨斯菲尔德单位(Hounsfield unit, HU)值确定的牙槽骨密度[13]。然而，牙槽骨骨质状况(拟种植位点的骨质骨量)对CGS种植体植入准确性的影响尚不清楚。因此，本研究拟利用3Shape软件进行虚拟种植体设计、制作手术导板并完成导板下种植体植入，并对骨质相对不理想的病例(可获得或未获得理想初始稳定性)进行术前术后种植体周骨质情况和种植体植入三维位置精度分析，为牙支持式数字化全程导板设计改良和手术流程优化提供理论基础。

1、资料与方法

1.1 研究对象

选取2021年12月—2023年2月在南京医科大学附属口腔医院口腔种植科就诊的29例患者。本研究经南京医科大学附属口腔医院伦理委员会审查(PJ2021-173-001),所有患者知情同意。

纳入标准：①临床诊断为单颗牙缺失的牙列缺损；②全身状况良好；③病历资料完整；④符合数字化导板引导种植手术适应证；⑤咬合关系正常，开口度正常；⑥患者或家属依从性好，对数字化导板下种植手术和相关治疗情况知情同意；⑦缺牙位点骨质相对较差，拟种植区牙槽骨的平均骨密度按Misch分类[14]属于D4、D3b(HU<600)[15]或D2(颈部D4),牙槽嵴顶多为凹坑状且皮质骨菲薄或缺如(图1)。

排除标准：①患有严重糖尿病或骨相关疾病，无法保证种植体的稳定；②近1年内头颈部放射治疗史；③妊娠期或哺乳期；④患有重度精神病无法配合种植修复流程；⑤大量吸烟(>10支/d)。

图1 骨质分析示意图   

1.2 术前设计

获取患者术前CBCT影像与口内扫描数据，使用3Shape Implant Studio(3Shape, Copenhagen, Danmark)软件进行牙支持式的数字化导板设计(图2),并通过3D打印制作牙支持式、全程种植导板，消毒备用。

1.3 手术操作

常规种植术前消毒、麻醉，在数字化种植导板全程引导下，使用配套导板工具盒逐级备洞(不进行极差备洞),完成种植体的植入，严密缝合。术中对种植体植入扭矩(insertion torque, IT)和植入稳定性商(implant stability quotient, ISQ)进行记录，ISQ使用共振频率分析(resonance frequency analysis, RFA)装置平行和垂直于牙槽骨进行测量，重复3次取均值记录。种植术后再次拍摄CBCT,并交代术后注意事项。

图2 导板设计图

1.4 数据采集

收集3Shape Implant Studio中术前设计的拟植入种植体周围骨质情况。将术前CBCT导入Mimics(Materialise NV,比利时)软件记录术前缺牙区牙槽骨的Misch分类。再将术前、术后CBCT影像数据导入3Shape Implant Studio软件中进行3次匹配。定义术前设计种植体的根尖点为原点，设计种植体的颊侧为x轴正方向，近中为y轴正方向，平行于种植体轴心向头顶方向为z轴正方向。种植体的长度为z,则设计种植体的根尖点坐标为(0,0,0),颈部中心点为(0,0,z),术后实际植入种植体的根尖点为(x1,y1,z1),颈部中心点为(x2,y2,z2)。利用软件记录(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)坐标(图3)。通过以下公式对种植体植入的颈部偏差(a)、根尖部偏差(b)和角度偏差(θ)进行计算：

比较术前设计与术后种植体颈部、根尖部以及角度偏差，取3次测量结果的平均值作为最终结果，并收集术后实际种植位点的种植体周围骨质情况。

1.5 统计学分析

本研究使用SPSS 23.0软件进行统计学处理。计量资料采用(平均值±标准差)表示，使用单因素方差分析(one-way ANOVA)和双因素方差分析(two-way ANOVA)进行组间比较。采用双侧检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1 纳入病例及种植体植入情况统计

图3 种植体三维偏差测量示意图

本研究共收集29例患者：①上颌11例，下颌18例；D2(颈部D4)分类的病例均为下颌，而D4、D3b(HU<600)分类的病例上下颌均有分布，两类骨质病例的位置分布有明显统计学差异(P<0.05)。②男15例，女14例，两类骨质相对较差患者的性别分布没有统计学差异(P>0.05)。D4、D3b(HU<600)年龄≥45岁共计14例，年龄<45岁共计7例；D2(颈部D4)年龄≥45岁共计4例，年龄<45岁共计4例。两类骨质相对较差患者年龄分布没有显著性差异(P>0.05)。

所有种植体平均植入扭矩为(26.03±5.31)N·cm, ISQ为64.81±7.44;除3枚种植体外，其余种植体初期稳定性均≥20 N·cm。两种分类的种植体植入扭矩和ISQ没有统计学差异(表1)。

表1 纳入病例情况汇总

对不同尺寸种植体的植入扭矩和ISQ进行统计分析，统计结果见表2～3。种植体直径对于植入扭矩和ISQ的影响均没有统计学差异(P>0.05),而种植体长度对植入扭矩的影响具有统计学差异(P<0.05),种植体长度越长，植入扭矩越高。

表2 不同尺寸种植体的植入扭矩和ISQ统计

表3 种植体直径和长度对植入扭矩和ISQ的影响分析

2.2 术前设计和术后实际种植体周围骨质情况

所有获得或未获得较好初始稳定性的D4、D3b(HU<600)类和D2(颈部D4)类患者，术前设计和术后实际种植体颈、体、根部1/3周围骨质情况如图4所示。

D4、D3b(HU<600)分类的牙槽骨骨质较为疏松，但进行术前设计时，借助数字化软件，能够将种植体植入位置设计在更有利于骨结合的D3类骨质中。如编号为O、P、Q等的患者能够通过术前的个性化设计，将种植体的体1/3植入在D3占比达50%以上的骨质中，在导板下按照设计顺利进行了手术，初期扭力值也达到了25 N·cm以上。红色编号为初期扭力值未达到25 N·cm的病例，可以观察到这类病例中多数未能够在设计种植体植入位置时将种植体尽可能被D3类骨质包绕。

D2(颈部D4)分类的牙槽骨颈部疏松，但体部和根部主要由致密的骨小梁组成，这一分类的体1/3和根1/3部位的D2骨质(蓝色区域)占比多于D4、D3b(HU<600)分类，且同样将种植体植入位置设计在更有利于骨结合的D3类骨质中。

图4 两类较差骨质患者的种植体周围分段Misch分类骨质占比情况

标红为植入扭力<25 N·cm。

2.3 种植体三维偏差值统计

对两类骨质较差的患者分别进行颈部、根尖部和角度偏差值统计，总体在颈部的偏差值为(0.94±0.59)mm, 根尖偏差值为(1.40±0.81)mm, 角度偏差值为4.10°±2.99°。

对两种分类骨质下种植体的偏差值进行比较，D2(颈部D4)分类的种植体植入颈部、根尖部和角度偏差的平均值均小于D4、D3b(HU<600)类，其中角度偏差的差异具有统计学意义(P<0.05)(表4)。

表4 两类骨质颈部、根尖部偏差及角度偏差值统计结果

考虑到在种植手术过程中，周围骨质较差对不同直径扩孔钻和不同扩孔深度的影响可能不同，对不同尺寸种植体的植入偏差进行统计和分析(表5～6)。种植体长度和直径对种植体植入的颈部和根尖部偏差没有明显影响，但是对角度偏差有明显影响(P<0.05),种植体长度越长，直径越大，角度偏差越小。

表5 不同尺寸种植体的植入三维偏差统计

表6 种植体直径和长度对植入三维偏差的影响分析

为探究不同部位的各类骨质占比对偏差值的具体影响，将不同部位的各类骨质占比作为自变量，颈部偏差、根尖部偏差和角度偏差值分别作为因变量进行皮尔逊相关线性回归分析。如表7所示，D3和D5类骨质对种植体植入偏差影响较大。在本研究中，种植体体部1/3周围D3类骨质占比越高，其颈部、根尖和角度偏差越小；而体部1/3周围D5类骨质占比越高，其颈部、根尖和角度偏差越大，均有统计学差异(P<0.05)。

3、讨论

缺牙区骨质、骨量在种植术前成功率评估中有重要参考价值，对口腔种植临床实践和理论研究均具有深远意义。临床上常见拟种植区骨质相对较差的患者，牙周炎症性骨吸收常使牙槽骨密度降低或缺损；而慢性根尖周炎患牙周围骨组织在长期受到轻微刺激后，可能引起骨质增生[16]。即使患牙拔除，长期的炎症刺激也可能使该类牙槽骨难以恢复为理想骨质。本文纳入研究的两类骨质相对较差病例，即拟种植区牙槽骨骨质Misch分类是D4、D3b(HU<600)或D2(颈部D4),可一定程度代表上述患者。

表7 种植体周围不同部位的各类骨质百分比与植入三维偏差的线性回归分析

对本研究纳入的两类较差骨质病例基本情况进行分析发现，两类病例的上下颌位置分布有明显区别。D4、D3b(HU<600)分类患者上颌和下颌数量相近，而D2(颈部D4)分类均为下颌病例。可能是由于D2(颈部D4)分类的病例多伴有致密性骨炎发生，而致密性骨炎好发于下颌前磨牙或磨牙区。

研究表明，牙槽骨的骨质是预测种植体初期稳定性的关键因素，良好的初期稳定性有利于种植体骨整合，但较差的牙槽骨质量容易使初期稳定性降低[17]。术前CBCT精确评估骨质和种植体植入设计对提高种植体初期稳定性非常重要[18,19]。林野等[20,21]发现ISQ值在54.92～80.20,种植体植入扭矩在20～60 N·cm更有利于骨整合。本研究通过种植体植入扭矩和RFA对种植体的初期稳定性进行评估，发现两类较差骨质病例的植入扭矩和ISQ没有明显差异，所有种植体平均植入扭矩(26.03±5.31)N·cm, ISQ为64.81±7.44,说明通过数字化技术的辅助，种植体在较差骨质中基本获得了比较好的初期稳定性。根据文献报道，增加种植体的直径和长度可能有助于提高种植体的初期稳定性[22]。在本研究中，仅有种植体长度对IT的影响具有统计学意义，提示为骨质较差的患者尽可能选择长度更长的种植体有助于获得更高的初期稳定性。另外，本研究通过观察所有种植体周围不同部位的各类骨质占比情况，发现将种植体植入在有更高D3类骨质占比的牙槽骨中有利于提高种植体的初期稳定性。

设计软件在患者虚拟颌骨上摆放的种植体是否可以精准地转移到患者口内，也是临床医生非常关心的问题[23]。Putra等[24]研究发现，在牙槽骨条件较差的情况下，可能会出现较高的种植体植入偏差。与前文所述Meta分析[7]结果相比，本研究中所有种植体的植入偏差仅有角度偏差值相对较高。对两种分类病例的精确度进行比较，发现颈部偏差和根尖部偏差没有明显差异，而D4、D3b(HU<600)分类的角度偏差显著更大。说明数字化外科导板应用时，较低密度的骨质容易引起更大的角度偏差，一方面可能是由于低密度骨质无法提供足够的支持和稳定性，容易在种植体植入过程中发生位移或塌陷，导致种植体的角度偏差增加；另一方面，在数字化外科导板的引导下，为将种植体植入到正确的位置，植入工具通常会施加一定的切削力以穿过骨组织，而低密度骨质的骨组织强度和稳定性较差，容易导致切削力在局部区域集中，从而增加了种植体植入时的角度偏差[25]。

本研究对不同尺寸种植体的植入偏差进行分析，发现对于骨质较差的病例，种植体长度越长、直径越大，角度偏差越小。较长的种植体长度和较大的直径可以提供更多的植入区域和更广泛的接触面积，从而增加种植体与周围骨质的接触面积，提高了种植体的稳定性。在骨质条件较差的情况下，这种更大的稳定性可以减少种植体在植入过程中出现的偏差[26]。同时，较大直径的种植体可以将植入区域的压力分散到更广泛的骨质表面上，减少了局部压力的集中，降低了周围骨质的应力集中程度，从而减少可能出现的位移。因此，临床医生为骨质较差患者选择较大直径和更长长度的种植体有助于减少角度偏差[27]。

本研究对种植体周围分段Misch分类骨质占比情况进行比较，发现种植体的体1/3段D5骨质占比越高，偏差越大；D3骨质占比越大，偏差越小。拟种植区骨质为D4、D3b(HU<600)的种植体植入的精准度略低于骨质为D2(颈部D4),角度偏差值有统计学差异，可能是由于D4、D3b(HU<600)分类的种植体体1/3段D5类骨质占比普遍更高。D3、D4两类骨质占比与根尖部以及颈部的偏差也存在类似相关性。因此，在术前设计时，将种植体的体部摆放在D3骨质占比更高区域，除可获得更大的机械嵌合力(即更高的植入扭力)外，也可一定程度上减少骨质对导板误差的影响[28]。

但本研究也存在一定局限性，因样本容量相对较小，可能限制了结果的泛化能力。同时，本研究中有部分骨质较差的患者未能获得25 N·cm以上的植入扭矩(一例患者植入扭矩为10 N·cm, 其余均在19 N·cm以上),所有种植体骨结合良好均完成永久修复。笔者认为，针对骨质情况相对较差的患者，还可以在优化导板设计(加深导环厚度、改良导板固位设计)和增加引导下种植外科手术技巧方面展开探索，如根据种植体周骨质具体情况灵活选择极差备洞等手术技巧。

参考文献:

[9]邵琴,杨国利.全程导航与部分导航的数字化种植导板的对比分析[J].口腔医学,2020,40(3):285-288.

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[21]方菊,吴涛.植入扭矩与种植体骨结合的研究进展[J].中国口腔种植学杂志,2020,25(4):187-191.

[28]姜向瑞,薛坤,李葆祚.不同骨质对牙支持式数字化种植导板精确度的影响分析[J].口腔医学研究,2022,38(2):134-137.

基金资助:国家自然科学基金(82170993,81901056);江苏省自然科学基金(BK20190649);

文章来源:钱雨馨,李建,张建兰,等.骨质情况对计算机辅助设计种植导板应用精确性的影响分析[J].口腔医学,2024,44(07):508-514.