傳統(tǒng)種植導板與3D打印種植導板的設計制作及精確性的分析.pdf

1、自20世紀60年代瑞典科學家Branemark提出骨結合理論后，口腔種植學得到了突飛猛進的發(fā)展。經(jīng)過近五十年各國學者大量的實驗研究和臨床實踐，種植修復已在口腔修復中占據(jù)重要地位，現(xiàn)已成為缺牙修復的首選方法之一。
　　要達到良好的種植修復效果，主要取決于術前仔細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構，做出正確的診斷和治療計劃，并把術前設計準確轉移到手術中。盡管經(jīng)驗豐富的醫(yī)生能根據(jù)X線影像在手術中較準確的把握種植體

2、位置、方向和深度，但由于頜骨解剖結構的個體差異，放射條件的限制再加上術中體位和視野的限制，使實際種植位置與預測種植位置易發(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構如下牙槽神經(jīng)管、上頜竇、切牙孔、鄰牙的損傷。且種植體位置不當也影響上部結構的修復，從而影響修復后的功能和美觀。
　　臨床上應用較多的為傳統(tǒng)導板，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后的效果和頜骨的解剖結構，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)學的發(fā)展，3D打印技術的諸多優(yōu)點和廣泛應用，可以根據(jù)患者CT數(shù)據(jù)，利用計算機輔助設計并用3D打印技術制造種植導板。高效、精確為其主要優(yōu)點，但價格較昂貴。
　　目的：
　　本實驗通過應用計算機輔助設計和3D打印技術制作種植導板和抽真空熱壓膜技術制作傳統(tǒng)種植導板，分別評價3D打印種植導板和傳統(tǒng)種植導板的精確性。
　　方法：
　　1.傳統(tǒng)種植導板與3D打印種植導板的制作
　　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)種植導板，3副用于3D打印種植導板。傳統(tǒng)種植導板與3D打印種植導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)種植導板的制作
　　在缺牙的石膏模型上排列人工牙，恢復牙列的完整，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上，用1.5mm厚的透明樹脂薄膜壓制2個導板，其中一

5、個導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。將慢速手機固定在觀測儀上，在導板上鉆直徑為5.1mm的孔以容納外徑為5mm的導管，另一導板同前一導板保持相同的方向、角度和位置鉆孔徑為4mm的孔，并在導板頰側鉆孔埋入牙膠，作為放射導板，埋入的牙膠作為放射導板與模型配準時的標記點。
　　運用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的導向管和內(nèi)徑為4.6m

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

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

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

9、植缺失牙位。確定種植導板就位良好后開始手術，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到。鉆孔完成后，在導板的引導下，植入直徑4.0mm長10mm的種植體。
　　2.2 配準與精確度的評價
　　將植入種植體的模型，再次進行CBCT掃描。在Mimics10.0軟件中進行

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軟件包把術后模型與術前模型進行配準，這樣實際種植體與虛擬種植體即完成配準。重新定義坐標，以虛擬種植體的長軸為z軸，以牙槽嵴的近遠中向為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，利用實際種植體與虛擬種植體坐標值之差來計算實際種植體在近遠中、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)計學分析
　　為評價測量的可靠性，自測量當日計算一周后重復測量，前后測量值進行配對t檢驗，當兩次測量結果無差異即無統(tǒng)計學意義(p＞0.05)取兩次測量值的平均值作為最終測量值。運用SPSS13.0統(tǒng)計軟件統(tǒng)計分析3D打印種植導板和傳統(tǒng)導板引導下種植體

12、尖部、頸部在近遠中向、頰舌向和垂直向的偏離值的均數(shù)和標準差以及種植體尖端、頸部和角度偏離值的均數(shù)和標準差。通過配伍方差分析分別比較兩種種植導板在近遠中向、頰舌向、垂直向三個方向的偏值，應用兩獨立樣本t檢驗比較傳統(tǒng)導板與3D打印種植導板在尖部、頸部、角度的偏離值，P＜0.05定義為有統(tǒng)計學差異。
　　結果：
　　1.將模型進行CBCT掃描，成功獲取高質量的掃描圖像，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成功制作了傳統(tǒng)種植導板，且種植導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軟件成功設計出了數(shù)字化的種植導板;
　　4.將設計好的數(shù)字化種植導板輸入3D打印機，應用3D打印機成功打印出種植導板，導板表面光滑，連續(xù)，有一定的強度，無變形。導板就位良好，組

14、織面無樹脂瘤，與模型貼合良好，無翹動、擺動。
　　5.在3D打印種植導板、傳統(tǒng)種植導板的輔助下，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軟件中進行配準后導入Geomagical Studio2012和UX6.0軟件中，分析植入誤差。在傳統(tǒng)導板引導下實際種植體頸部在近遠中向、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打印種植導板引導下實際種植體頸部在近遠中向、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。
　　結論：
　　1.傳統(tǒng)導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體，因此基本上保證了最終的修復效果，且制作簡單，價格低廉，因此廣泛運用于臨床上。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，即使在術中完全暴