石文強(qiáng),景 捷,張 雷

人們常因齲病、外傷、牙周炎等原因造成牙齒缺失,種植義齒因其良好的功能與美學(xué)效果已成為修復(fù)缺牙的首要選擇。美學(xué)區(qū)是人們微笑時(shí)可見的牙齒和牙周組織,美學(xué)區(qū)由于其特殊的位置,對(duì)面部美學(xué)及功能有重要作用,種植義齒是恢復(fù)美學(xué)區(qū)功能的有效方式,而良好的種植體周圍軟硬組織是種植修復(fù)長(zhǎng)期成功的關(guān)鍵[1]。為保證種植義齒行使正常功能,美學(xué)區(qū)種植唇側(cè)骨板厚度至少為1 mm,且多數(shù)學(xué)者認(rèn)為美學(xué)區(qū)唇側(cè)骨板厚度大于2 mm可有效維持種植體周圍軟組織頸緣穩(wěn)定性、防止邊緣性骨吸收,而70%～80%人群美學(xué)區(qū)唇側(cè)骨板厚度小于1 mm[2]。美學(xué)區(qū)唇側(cè)骨板主要由束狀骨組成,束狀骨在牙齒缺失后吸收迅速,甚至消失,因此在大部分情況下,美學(xué)區(qū)種植修復(fù)須行骨增量,美學(xué)區(qū)骨增量成為臨床研究的重點(diǎn)。近年來,隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展,多種數(shù)字化技術(shù)可在骨增量術(shù)中使用,有利于精確實(shí)施“以修復(fù)為導(dǎo)向”的骨增量[3]。本文將探討數(shù)字化技術(shù)在美學(xué)區(qū)骨增量術(shù)前評(píng)估、骨移植材料獲取及骨增量常用術(shù)式中的應(yīng)用進(jìn)展,以期為臨床開展美學(xué)區(qū)數(shù)字化骨增量提供參考。

1 數(shù)字化技術(shù)在美學(xué)區(qū)骨增量術(shù)前評(píng)估中的應(yīng)用

錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描(CBCT)是近年來獲取頜面部醫(yī)學(xué)影像的常用技術(shù),其以三維錐形束X線掃描代替?zhèn)鹘y(tǒng)螺旋CT的二維扇形束掃描,具有分辨率高、輻射劑量低等優(yōu)點(diǎn),可分析美學(xué)區(qū)種植相關(guān)解剖因素,評(píng)估牙槽骨質(zhì)量、鼻腭管走行、牙根與牙槽骨關(guān)系及缺牙后牙槽骨變化等。CBCT作為數(shù)字化種植修復(fù)的影像學(xué)基礎(chǔ),可將其影像資料以DICOM格式導(dǎo)入相關(guān)三維編輯軟件,建立精確的醫(yī)學(xué)模型[4]。Bernades等[5]應(yīng)用CBCT三維重建技術(shù)對(duì)上頜骨前部潛在供骨區(qū)進(jìn)行測(cè)量,為骨增量術(shù)中選擇自體骨作為骨移植材料提供參考,提示臨床醫(yī)師骨增量術(shù)前可用CBCT進(jìn)行數(shù)字化快速測(cè)量,以評(píng)估自體骨取骨在骨增量術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值。

Chiapasco等[6]提出以種植義齒的理想位置引導(dǎo)軟硬組織的再生及種植體的植入,即“以修復(fù)為導(dǎo)向的再生”理念,對(duì)種植義齒修復(fù)恢復(fù)美學(xué)區(qū)美學(xué)及功能具有重要指導(dǎo)意義。應(yīng)根據(jù)面部信息及微笑時(shí)笑線位置確定美學(xué)區(qū)種植義齒理想位置,前牙美學(xué)設(shè)計(jì)可在計(jì)算機(jī)輔助下開展,即微笑美學(xué)設(shè)計(jì)(DSD)。DSD可將患者面部信息與口內(nèi)光學(xué)印模擬合,通過進(jìn)行虛擬排牙及3D打印獲得美學(xué)蠟型,于患者口內(nèi)試戴滿意后再次掃描口內(nèi)光學(xué)印模,與CBCT擬合后即獲得種植義齒理想位置[3]。在通過DSD獲得美學(xué)區(qū)種植義齒理想位置后,可結(jié)合患者個(gè)體的解剖進(jìn)行種植體數(shù)字化虛擬植入,以確定最佳種植體植入位置,美學(xué)區(qū)骨增量的進(jìn)一步開展可根據(jù)此位置進(jìn)行設(shè)計(jì),規(guī)劃理想的骨增量范圍[7]。

2 數(shù)字化技術(shù)在獲取骨移植材料中的應(yīng)用

骨增量術(shù)中常應(yīng)用骨移植材料幫助恢復(fù)骨缺損區(qū)骨量,骨移植材料根據(jù)組織來源及材料主要分為自體骨和自體骨替代材料兩大類[8]。根據(jù)患者個(gè)體解剖學(xué)差異及術(shù)者所選骨增量術(shù)式的需要,可應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)獲得不同類型骨移植材料。

2.1 數(shù)字化技術(shù)在獲取自體骨中的應(yīng)用:自體骨由于其獨(dú)特的骨傳導(dǎo)、骨誘導(dǎo)和骨生成性被認(rèn)為是骨移植材料的金標(biāo)準(zhǔn),常用的自體骨取骨位點(diǎn)有下頜升支、外斜嵴、頦部、上頜結(jié)節(jié)、髂骨嵴、腓骨等,且當(dāng)上前牙美學(xué)區(qū)骨缺損較小時(shí),也可進(jìn)行原位取骨,即從上前牙美學(xué)區(qū)鄰近的上頜骨腭突、前鼻棘區(qū)、鼻底區(qū)取骨[5,8]。

通過術(shù)前虛擬設(shè)計(jì)可精確計(jì)算供骨區(qū)截骨安全位置及骨缺損區(qū)植骨位置,經(jīng)3D打印技術(shù)獲得數(shù)字化截骨導(dǎo)板,術(shù)中根據(jù)截骨導(dǎo)板精確獲取所需形狀與體積的自體骨,以精確匹配缺損區(qū)所需骨移植材料并避免產(chǎn)生神經(jīng)、天然牙損傷等并發(fā)癥[9-10]。Zhu等[9]通過數(shù)字化截骨導(dǎo)板精確截取下頜外斜棘區(qū)自體骨塊,經(jīng)簡(jiǎn)單少量地修整后固定于嚴(yán)重萎縮的美學(xué)區(qū)骨缺損區(qū),極大地縮小了手術(shù)切口并縮短手術(shù)時(shí)間,獲得了良好的骨增量及種植修復(fù)效果。Cristoforetti等[10]將數(shù)字化截骨導(dǎo)板與超聲骨刀聯(lián)合運(yùn)用,通過截骨導(dǎo)板控制截骨線的位置、角度、深度,較自由手取骨獲得了更大取骨體積,并顯著降低了取骨區(qū)附近精細(xì)結(jié)構(gòu)的損傷風(fēng)險(xiǎn)。

計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)態(tài)導(dǎo)航技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的高度數(shù)字化集成系統(tǒng),具有主動(dòng)式動(dòng)態(tài)紅外光圖像示蹤技術(shù),可標(biāo)記骨組織結(jié)構(gòu)及周圍鄰近解剖結(jié)構(gòu),手術(shù)過程中可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)器械角度和深度,可彌補(bǔ)截骨導(dǎo)板需要術(shù)前制作種植導(dǎo)板而增加了手術(shù)成本及周期的缺點(diǎn)[11]。計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)態(tài)導(dǎo)航技術(shù)引導(dǎo)下的自體骨取骨應(yīng)在取骨患者解剖允許的范圍內(nèi),以及實(shí)時(shí)的臨床需要的取骨位置上進(jìn)行取骨,可避免骨增量術(shù)中實(shí)時(shí)改變術(shù)式而術(shù)前制作的數(shù)字化截骨導(dǎo)板無(wú)法使用的問題[12]。Felice等[12]應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)態(tài)導(dǎo)航技術(shù)于中度萎縮下頜骨的磨牙后區(qū)取骨,根據(jù)該系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋的骨骼及神經(jīng)位置指示,術(shù)者于磨牙后區(qū)牙槽嵴頂偏頰側(cè)做小切口且未向嵴頂及舌側(cè)剝離黏骨膜,保證了供骨區(qū)的充足血運(yùn),并在其指示的安全范圍內(nèi)最大限度地獲得了骨增量所需骨塊,術(shù)后未出現(xiàn)神經(jīng)癥狀及其他并發(fā)癥。

2.2 數(shù)字化技術(shù)在獲取自體骨替代材料中的應(yīng)用:雖然自體骨作為骨移植材料的金標(biāo)準(zhǔn),但其供骨量有限、吸收快、供骨區(qū)創(chuàng)傷等缺點(diǎn)限制了其廣泛臨床應(yīng)用[8]。因此,來源廣泛的自體骨替代材料在骨增量術(shù)中前景廣闊,常用的自體骨替代材料主要有同種異體骨、異種骨、人工合成骨等,可作為骨組織再生的支架,具有生物可吸收性、可塑性、易處理性等優(yōu)點(diǎn)[13]。

為滿足美學(xué)區(qū)個(gè)性化、精細(xì)化骨增量需要,常采用數(shù)字化加工制造技術(shù)進(jìn)一步處理自體骨替代材料,主要包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAD/CAM)及3D打印技術(shù),其中CAD/CAM是通過從初始物塊中去除一定材料獲得所需形狀產(chǎn)品的減法程序,而3D打印技術(shù)是通過將材料逐層堆疊獲得所需形狀產(chǎn)品的加法程序[14]。通過CAD/CAM制作與患者骨缺損區(qū)精確匹配的個(gè)性化人工骨塊,可避免骨塊的椅旁修整,從而縮短手術(shù)時(shí)間并減輕患者痛苦[15]。3D打印技術(shù)可通過調(diào)整原材料混合比例以改變自體骨替代材料物理及生物學(xué)性能,且由于其獨(dú)特的逐層堆疊工藝,可根據(jù)骨缺損區(qū)需要改變移植物外部形狀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)[14]。Liu等[16]以生物活性陶瓷為原料利用3D打印技術(shù)獲得仿生支架,通過大鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明其可有效誘導(dǎo)毛細(xì)血管的形成及成骨細(xì)胞的黏附與成骨分化。Mangano等[17]以雙相磷酸鈣為原料利用3D打印技術(shù)獲得個(gè)性化骨移植材料并植入羊上頜竇,發(fā)現(xiàn)骨移植材料與竇腔融合且隨時(shí)間的增加逐漸由邊緣向中心成骨。

3 數(shù)字化技術(shù)在美學(xué)區(qū)骨增量常用術(shù)式中的應(yīng)用

骨增量術(shù)主要包括引導(dǎo)骨再生術(shù)(GBR)、骨移植術(shù)、牽張成骨術(shù)、骨劈開術(shù)等,其中美學(xué)區(qū)骨增量最常采用的是單獨(dú)或聯(lián)合應(yīng)用GBR和骨移植術(shù)[18]。隨著數(shù)字化技術(shù)與材料學(xué)的發(fā)展,修復(fù)美學(xué)區(qū)牙槽嵴不同程度的水平向和(或)垂直向骨缺損,GBR與骨移植術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已有了新的方案。

3.1 數(shù)字化技術(shù)在美學(xué)區(qū)GBR相關(guān)術(shù)式中的應(yīng)用:GBR以生物膜作為屏障分離骨缺損區(qū)軟硬組織,阻擋上皮細(xì)胞與成纖維細(xì)胞長(zhǎng)入骨缺損區(qū),為骨組織再生創(chuàng)造環(huán)境,GBR成功的“PASS”原則包括①初期創(chuàng)口無(wú)張力關(guān)閉;②充足的血供;③創(chuàng)造成骨空間;④維持穩(wěn)定的成骨環(huán)境[19]。

生物膜的應(yīng)用是GBR成功的關(guān)鍵,理想的生物膜應(yīng)具有細(xì)胞屏障、支架、穩(wěn)定和保護(hù)作用[20]。3D打印技術(shù)可制作個(gè)性化生物膜,并可在生物膜支架中加載生長(zhǎng)因子和活細(xì)胞,利于在時(shí)間和空間上控制骨再生過程[21]。Kim等[22]以聚乳酸-聚乙醇酸共聚物為原料利用3D打印技術(shù)獲得生物膜,在GBR中較傳統(tǒng)聚乳酸生物膜具有更強(qiáng)的生物相容性及生物吸附性。此類通過3D打印獲得的生物膜在骨增量術(shù)中應(yīng)用廣泛,但其具體在美學(xué)區(qū)骨增量術(shù)中的應(yīng)用效果仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。

鈦網(wǎng)是GBR解決復(fù)雜性骨缺損的常用屏障膜,其具有良好的空間支撐能力,并可通過表面的多孔結(jié)構(gòu)保障充足的血供[3]。美學(xué)區(qū)骨缺損形狀多樣,傳統(tǒng)成品鈦網(wǎng)難以與骨缺損區(qū)緊密貼合,常須椅旁修整鈦網(wǎng)形狀,修整后銳利的鈦網(wǎng)邊緣易刺激黏膜,可引起疼痛、鈦網(wǎng)暴露等并發(fā)癥[23]。可通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)符合“以修復(fù)為導(dǎo)向”的理想骨增量輪廓,再應(yīng)用3D打印技術(shù)獲得個(gè)性化鈦網(wǎng),具有空間維持性強(qiáng)、手術(shù)時(shí)間短、并發(fā)癥少等優(yōu)點(diǎn),且術(shù)前即可根據(jù)輪廓計(jì)算術(shù)中所需的骨移植材料的量[24]。此外,利用數(shù)字化完成理想修復(fù)體及種植體位置設(shè)計(jì)后,可將虛擬骨增量模型進(jìn)行3D打印,在理想骨輪廓模型上預(yù)彎鈦網(wǎng)[3]。數(shù)字化預(yù)彎鈦網(wǎng)應(yīng)用于相應(yīng)美學(xué)區(qū)骨缺損位點(diǎn),可使GBR術(shù)中骨增量范圍與術(shù)前數(shù)字化設(shè)計(jì)一致,其技術(shù)敏感度低,但相較于3D打印鈦網(wǎng)可塑性更佳[25]。袁帥等[26]應(yīng)用個(gè)性化鈦網(wǎng)修復(fù)美學(xué)區(qū)大面積水平、垂直、水平-垂直聯(lián)合等骨缺損,其于多類型骨缺損中的應(yīng)用均顯示其可使GBR成骨效果佳、美學(xué)效果改善明顯。

Merli等[27]提出的柵欄技術(shù),是在患者骨缺損區(qū)模型將鈦板彎制成型,以鈦板為“柵欄”創(chuàng)造成骨空間,為骨缺損區(qū)維持穩(wěn)定的成骨環(huán)境而完成GBR。然而,傳統(tǒng)柵欄技術(shù)彎制鈦板技術(shù)敏感性高、可重復(fù)性低,術(shù)中難以按預(yù)定位置精確固定鈦板,增加了鈦板暴露、創(chuàng)口感染等風(fēng)險(xiǎn)。劉菁晶等[28]在嚴(yán)重垂直骨缺損的上前牙美學(xué)區(qū)應(yīng)用數(shù)字化改良柵欄技術(shù),于3D打印獲得模擬骨增量后的頜骨模型上彎制鈦板,極大地簡(jiǎn)化與標(biāo)準(zhǔn)化鈦板的彎制,并通過導(dǎo)板實(shí)現(xiàn)鈦板的精確固定,未出現(xiàn)鈦板暴露等并發(fā)癥,術(shù)后6～8個(gè)月評(píng)估顯示垂直和水平骨量均獲得明顯改善。

3.2 數(shù)字化技術(shù)在美學(xué)區(qū)骨移植術(shù)相關(guān)術(shù)式中的應(yīng)用:骨移植術(shù)是美學(xué)區(qū)骨增量的另一常用術(shù)式,其根據(jù)骨缺損區(qū)需要植入不同類型自體骨和自體骨替代材料,并常與GBR聯(lián)合使用[3]。當(dāng)牙槽嵴缺損嚴(yán)重、剩余牙槽骨固位形態(tài)較差時(shí),采用顆粒狀骨移植術(shù)聯(lián)合上述GBR技術(shù)塑形困難、易移位、成骨環(huán)境不穩(wěn)定,常導(dǎo)致成骨效果不佳,可考慮使用塊狀骨移植術(shù)[19]。根據(jù)患者骨缺損情況應(yīng)用數(shù)字化術(shù)前設(shè)計(jì)確定所需塊狀骨的大小與形狀,充分考慮患者全身及供骨情況后選用數(shù)字化自體骨取骨技術(shù)、CAD/CAM、3D打印技術(shù)等獲取塊狀骨,可獲得符合術(shù)前設(shè)計(jì)方案并與缺損區(qū)精確匹配的自體塊狀骨、同種異體塊狀骨、人工合成塊狀骨等,塊狀骨于骨缺損區(qū)就位后常采用一個(gè)或多個(gè)鈦釘?shù)膱?jiān)強(qiáng)內(nèi)固定方法固定,以避免骨塊移動(dòng),提高成功率[9,14-15]。數(shù)字化技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)塊狀骨移植椅旁操作時(shí)間長(zhǎng)、材料浪費(fèi)多等缺陷,有效提高了臨床效率,避免了骨塊就位前臨床操作的盲目性,為美學(xué)區(qū)個(gè)性化骨移植術(shù)的發(fā)展指明了方向。

Khoury等[29]提出的皮質(zhì)骨片技術(shù)可作為修復(fù)牙槽嵴水平向和垂直向重度三維骨缺損的重要選擇,皮質(zhì)骨片技術(shù)是將傳統(tǒng)自體骨塊切為兩片厚度約為1 mm的皮質(zhì)骨片,將皮質(zhì)骨片以鈦釘固定,恢復(fù)唇頰側(cè)或唇頰側(cè)和舌腭側(cè)的缺損骨壁,皮質(zhì)骨片間需充填顆粒狀自體骨或混合骨移植材料,可有效增加植骨體積、同期完成三維方向的骨重建[18]。應(yīng)用皮質(zhì)骨片技術(shù)重建全牙列萎縮牙槽嵴,患者口內(nèi)供骨區(qū)無(wú)法提供足量自體骨,該研究通過數(shù)字化術(shù)前設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)制作數(shù)字化截骨導(dǎo)板,于患者顱骨獲取充足皮質(zhì)骨片,充分恢復(fù)牙槽嵴骨量后完成牙列種植修復(fù)。數(shù)字化技術(shù)輔助下皮質(zhì)骨片技術(shù)是一項(xiàng)高效、安全、可預(yù)測(cè)的骨增量技術(shù),在處理美學(xué)區(qū)美學(xué)重建、重度萎縮牙槽骨等復(fù)雜病例中具有廣闊應(yīng)用前景。

數(shù)字化技術(shù)在美學(xué)區(qū)骨增量中快速發(fā)展,為美學(xué)區(qū)實(shí)現(xiàn)以“修復(fù)的導(dǎo)向”的骨增量帶來了新突破。對(duì)于美學(xué)區(qū)骨增量,數(shù)字化技術(shù)是一種高效且可靠的工具,為良好功能與美學(xué)的重建提供了方案。數(shù)字化技術(shù)應(yīng)貫穿骨增量全過程,但臨床常因缺乏設(shè)備、費(fèi)用高等現(xiàn)實(shí)問題難以實(shí)現(xiàn),應(yīng)加強(qiáng)數(shù)字化理念和數(shù)字化設(shè)備的研發(fā)與推廣,根據(jù)醫(yī)院及患者具體情況考量,選擇一種或多種數(shù)字化方法,以最小代價(jià)獲得最大收益?？深A(yù)見的是,隨著信息技術(shù)與材料學(xué)的發(fā)展,數(shù)字化骨增量將朝著便利且高效的方向發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)良好的義齒種植及修復(fù)創(chuàng)造條件。