[摘要]目的 探討口內(nèi)掃描與錐形束CT （CBCT）術(shù)前配準(zhǔn)在口腔種植機(jī)器人輔助種植牙手術(shù)中的應(yīng)用。方法 回顧性分析2023年11月-2024年5月機(jī)器人輔助種植的牙列缺損病例資料40例，手術(shù)前將佩戴定位標(biāo)志物的口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)與CBCT數(shù)據(jù)分別與初始CBCT圖像自動配準(zhǔn)融合并計(jì)算配準(zhǔn)誤差，術(shù)中計(jì)算定位標(biāo)志物注冊平均誤差并對術(shù)后的植入精度進(jìn)行分析。結(jié)果 40例牙列缺損患者佩戴定位標(biāo)志物的口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)和CBCT數(shù)據(jù)分別與初始CBCT影像均成功配準(zhǔn)融合，配準(zhǔn)誤差值分別為（0.157±0.026）mm和（0.154±0.033） mm，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明二者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。定位標(biāo)志物注冊誤差值為（0.037 3±0.003 6） mm。共完成55枚種植體植入，植入點(diǎn)、根尖點(diǎn)的總誤差分別為（0.78±0.41）、（0.89±0.28）mm，橫向誤差分別為（0.44±0.36）、（0.58±0.25） mm，深度誤差分別為（0.51±0.32）、（0.54±0.36） mm；植入角度誤差為1.24°±0.67°。結(jié)論 基于口內(nèi)掃描與CBCT配準(zhǔn)融合技術(shù)能夠滿足口腔種植機(jī)器人術(shù)前配準(zhǔn)的精度需求，增加了機(jī)器人輔助種植牙手術(shù)術(shù)前配準(zhǔn)方式的選擇并減少了患者多次輻射暴露。

[關(guān)鍵詞]牙種植；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；機(jī)器人外科手術(shù)；口內(nèi)掃描

[中圖分類號]R783[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A[doi]10.7518/hxkq.2024.2024213

隨著種植技術(shù)的不斷發(fā)展，種植義齒修復(fù)已成為牙列缺損或牙列缺失最理想的修復(fù)方法。為獲得更優(yōu)的種植效果，計(jì)算機(jī)輔助種植（computer-aided implanr，CAI）技術(shù)為種植體植入提供了個(gè)性化、精準(zhǔn)化手術(shù)方法。目前CAI技術(shù)可分為靜態(tài)3D打印導(dǎo)板系統(tǒng)、動態(tài)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)及種植機(jī)器人系統(tǒng)?？谇环N植機(jī)器人具備實(shí)時(shí)顯示術(shù)區(qū)影像、及時(shí)更改手術(shù)方案和提高鉆孔及植體植入的機(jī)械穩(wěn)定性等優(yōu)勢。但是動態(tài)手術(shù)導(dǎo)航和種植機(jī)器人系統(tǒng)往往需要患者佩戴特定的定位標(biāo)志物后再次進(jìn)行錐形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）檢查以期提供牙頜的空間坐標(biāo)，產(chǎn)生的X線輻射可能會造成患者的擔(dān)憂和困擾?？趦?nèi)掃描基于光學(xué)掃描技術(shù)的原理，在臨床中獲取臨床牙列和周圍軟組織等信息方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。但目前使用口內(nèi)掃描儀識別定位標(biāo)志物用于口腔動態(tài)導(dǎo)航手術(shù)的研究較少?；谝陨媳尘氨菊n題組使用口內(nèi)掃描儀獲取患者日內(nèi)牙列與定位標(biāo)志物空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，用于機(jī)器人種植牙術(shù)前影像學(xué)配準(zhǔn)，并分析其對機(jī)器人輔助種植牙的精度誤差，為臨床應(yīng)用提供參考。

1材料和方法

1.1研究對象

回顧性分析2023年11月-2024年5月使用機(jī)器人輔助種植的牙列缺損患者40例。研究通過解放軍總醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)（倫理批件編號：2022KY137-KS002），術(shù)前告知患者及家屬治療方案及手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，患者及家屬均表示知情同意并簽署知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：1）年齡大于18周歲；2）全身情況基本健康，可耐受種植牙手術(shù)，口腔衛(wèi)生情況可；3）無嚴(yán)重骨缺損；4）張口度大于30 mm。

排除標(biāo)準(zhǔn)：1）有嚴(yán)重的出血傾向（血小板lt;50X10和凝血功能嚴(yán)重紊亂，凝血酶原時(shí)間gt;18 s，凝血酶原活動度lt;40％）；2）嚴(yán)重全身性疾?。ㄈ缣悄虿?、高血壓等）；3）嚴(yán)重牙周病，口腔衛(wèi)生情況差；4）大量吸煙及飲酒者；5）口腔或頜骨有未控制的炎癥、良性或惡性腫瘤及頜骨疾病。

1.2手術(shù)規(guī)劃及設(shè)備

初次診療患者拍攝CBCT后以DICOM格式保存，導(dǎo)人種植機(jī)器人導(dǎo)航軟件（RemeDent V3.0，北京柏惠維康科技公司）進(jìn)行圖像的三維重建處理，對上下頸骨、上頜竇、下牙槽神經(jīng)管等感興趣區(qū)域自動分割，并對缺失牙位進(jìn)行高度、近遠(yuǎn)中寬度及頰舌向?qū)挾鹊墓橇繙y量。在種植機(jī)器人導(dǎo)航軟件選定種植系統(tǒng)和種植體型號，規(guī)劃植入位置，完成手術(shù)規(guī)劃。

使用臨時(shí)冠橋樹脂材料（Protemp，3M公司，美國）將帶有陶瓷球的定位標(biāo)志物（北京柏惠維康科技公司）黏貼于患者口內(nèi)同頜對側(cè)2～3顆牙齒表面。患者佩戴標(biāo)志物后行CBCT（NewTom公司，意大利）檢查，以DICOM格式導(dǎo)出?；颊呷耸中g(shù)間取仰臥位，使用口內(nèi)掃描儀（Trios3，3Shape公司，丹麥）獲取含有定位標(biāo)志物的口腔內(nèi)牙齒掃描數(shù)據(jù)，以STL格式導(dǎo)出。所有操作由1名具備豐富臨床經(jīng)驗(yàn)和口內(nèi)掃描經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生完成。使用種植機(jī)器人導(dǎo)航軟件分別將帶有定位標(biāo)志物的口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)和CBCT數(shù)據(jù)與初始CBCT影像進(jìn)行自動配準(zhǔn)融合，手動標(biāo)注識別點(diǎn)，計(jì)算配準(zhǔn)誤差。

1.3手術(shù)過程

患者取仰臥位，術(shù)區(qū)常規(guī)消毒鋪單，使用4％阿替卡因腎上腺素注射液局部浸潤麻醉?；谂錅?zhǔn)融合后的影像數(shù)據(jù)，種植機(jī)器人導(dǎo)航軟件自動提取定位標(biāo)志物在影像學(xué)的空間坐標(biāo)系位置，借助光學(xué)追蹤定位儀識別完成患者注冊，然后通過光學(xué)追蹤定位儀對將帶有標(biāo)定板的機(jī)械臂進(jìn)行四象限的識別標(biāo)定，機(jī)械臂注冊完成。注冊完成后可實(shí)現(xiàn)對患者、種植機(jī)器人機(jī)械臂和光學(xué)追蹤定位儀的空間位置匹配。

術(shù)者將機(jī)械臂移動至術(shù)區(qū)，機(jī)器人完成自動校準(zhǔn)，根據(jù)術(shù)前手術(shù)規(guī)劃，機(jī)械臂自動進(jìn)行種植窩洞預(yù)備，達(dá)到規(guī)劃深度及角度后選定植入模式完成種植體自動植入，術(shù)者驗(yàn)證所有位點(diǎn)種植體的初期穩(wěn)定性均大于35 N·cm。根據(jù)植入位置、深度及角度評估，保證種植體初期穩(wěn)定性條件下可選擇安放封閉螺絲或愈合基臺。術(shù)區(qū)減張縫合，拆除定位標(biāo)志物，手術(shù)完成。術(shù)后口服抗生素，必要時(shí)口服鎮(zhèn)痛藥。

1.4評價(jià)指標(biāo)

1.4.1配準(zhǔn)融合精度分析

使用種植機(jī)器人導(dǎo)航軟件分別將帶有定位標(biāo)志物的口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)和CBCT數(shù)據(jù)與初始CBCT影像自動配準(zhǔn)融合，選定4個(gè)感興趣位點(diǎn)作為驗(yàn)證點(diǎn)（圖1），計(jì)算配準(zhǔn)誤差值。

1.4.2定位標(biāo)志物注冊精度分析

用種植機(jī)器人導(dǎo)航軟件進(jìn)行術(shù)前患者注冊，使用光學(xué)追蹤定位儀分別對定位標(biāo)志物的7個(gè)陶瓷球位點(diǎn)進(jìn)行空間識別定位（圖2），計(jì)算定位標(biāo)志物注冊精度誤差。

1.4.3種植精度分析

患者術(shù)后行CBCT檢查，以DICOM格式導(dǎo)入種植機(jī)器人導(dǎo)航軟件，使用術(shù)后驗(yàn)證模塊，對種植體實(shí)際植入位置和術(shù)前手術(shù)規(guī)劃的圖像進(jìn)行虛擬疊加，以評估種植機(jī)器人輔助手術(shù)的精準(zhǔn)性，分別計(jì)算植入點(diǎn)、根尖點(diǎn)的總誤差、橫向誤差、深度誤差及植入角度誤差。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料使用均數(shù)士標(biāo)準(zhǔn)差表示，計(jì)數(shù)資料以例數(shù)或率（％）表示。采用配對f檢驗(yàn)對口內(nèi)掃描配準(zhǔn)與CB-CT配準(zhǔn)的誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)a=0.05。使用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)分別檢查植入點(diǎn)、根尖點(diǎn)的總誤差、橫向誤差、深度誤差及植入角度誤差等變量數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，Pgt;0.05表明變量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。

2結(jié)果

2.1臨床資料特點(diǎn)

研究納入牙列缺損患者共40例，其中男性18例，女性22例；年齡33～-70歲，平均年齡（56.23±17.65）歲。在種植機(jī)器人輔助下共植入55顆種植體，其中使用士卓曼種植體（Straumann公司，瑞士）45枚，其中BL鈦鋯種植體7枚，BLT鈦鋯種植體15枚，BLT親水鈦鋯種植體8枚，美學(xué)鈦鈷種植體10枚，美學(xué)親水鈦鋯種植體5枚；使用登騰種植體（Dentium公司，韓國）10枚，型號均為SuperLineII。

2.2術(shù)前配準(zhǔn)誤差分析

40例牙列缺損患者佩戴定位標(biāo)志物后獲得的口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)和CBCT數(shù)據(jù)分別與初始CBCT數(shù)據(jù)均成功配準(zhǔn)融合，每例患者的配準(zhǔn)融合誤差值由4個(gè)感興趣位點(diǎn)的配準(zhǔn)誤差平均值獲得。40例口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)與初始CBCT配準(zhǔn)融合誤差絕對值的均值為（0.157±0.026）mm，佩戴定位標(biāo)志物的CBCT數(shù)據(jù)與初始CBCT配準(zhǔn)融合誤差絕對值的均值為（0.154±0.033）mm，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明兩種配準(zhǔn)誤差絕對值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.476）。

2.3定位標(biāo)志物注冊精度分析

使用RemeDent V3.0軟件對40例牙列缺損患者進(jìn)行術(shù)前機(jī)器人，患者注冊，分別對定位標(biāo)志物的7個(gè)陶瓷球位點(diǎn)進(jìn)行空間識別定位，計(jì)算定位標(biāo)志物注冊平均誤差值；40例定位標(biāo)志物注冊誤差絕對值的均值為（0.037 3±0.003 6）mm。

2.4機(jī)器人輔助種植術(shù)后誤差統(tǒng)計(jì)

使用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)分別檢查55個(gè)種植位點(diǎn)術(shù)后植入點(diǎn)、根尖點(diǎn)的總誤差、橫向誤差和深度誤差及植入角度誤差，結(jié)果顯示P值均大于0.05，表明以上變量均符合正態(tài)分布。植入點(diǎn)、根尖點(diǎn)總誤差分別為（0.78±0.41）、（0.89±0.28）mm，橫向誤差分別為（0.44±0.36）、（0.58±0.25）mm，深度誤差分別為（0.51±0.32）、（0.54±0.36）mm；植入角度誤差為1.24°±0.67°。

2.5典型病例

患者，女，36牙拔除半年余，CBCT可見36牙拔牙窩空虛，骨質(zhì)愈合不良；骨量測量顯示：頰舌徑10.1 mm，舌側(cè)牙槽嵴寬度為3.1 mm，頰側(cè)骨質(zhì)較差，拔牙窩底距離下牙槽神經(jīng)管頂高度約9 mm（圖3A）；種植方案擬使用Straumann Bone Level Tapered Roxolid SLA、4.1 mmx12 mm（直徑×長度）種植體，種植角度偏頰，避開下牙槽神經(jīng)管（圖3B）。術(shù)前下頜前牙區(qū)黏貼定位marker，并進(jìn)行3 Shape口內(nèi)掃描與CBCT配準(zhǔn)，術(shù)中患者與機(jī)械臂注冊完成后，在種植機(jī)器人輔助下完成種植窩洞預(yù)備和種植體植入（圖3C）。戴人封閉螺絲，縫合，術(shù)后再次行CBCT對種植機(jī)器人輔助種植進(jìn)行評估（圖3D）。植入點(diǎn)、根尖點(diǎn)總誤差分別為0.55、0.44 mm，橫向誤差分別為0.51、0.40 mm，深度誤差分別為0.20、0.18 mm；植入角度誤差為1.31°。

3討論

我國第四次全國口腔健康流行病學(xué)調(diào)查顯示，口腔內(nèi)牙缺失的發(fā)病率隨著年齡增長而顯著提高?？谇环N植修復(fù)是當(dāng)前牙缺失的首選治療方式。種植手術(shù)最初是由醫(yī)生憑經(jīng)驗(yàn)制定手術(shù)方案并自由手完成手術(shù)，對于種植方向和深度難以掌控；數(shù)字化3D打印種植導(dǎo)板的出現(xiàn)為種植體的植入位置、深度和角度的精準(zhǔn)植入提供了較優(yōu)的種植效果，但仍存在導(dǎo)板制作過程煩瑣、成本高、受患者張口度影響及導(dǎo)板阻礙種植鉆頭的冷卻水進(jìn)入種植窩等缺點(diǎn)。為提高種植手術(shù)精準(zhǔn)度和減少術(shù)后并發(fā)癥，機(jī)器人輔助口腔種植手術(shù)的出現(xiàn)也為年輕醫(yī)生提供了更多的幫助和指導(dǎo)。

機(jī)器人種植手術(shù)系統(tǒng)是通過對缺牙區(qū)的實(shí)時(shí)定向?qū)Ш?，在機(jī)械臂的引導(dǎo)下植入種植體；按照控制方式可分為被動式和自主式，對于感知目標(biāo)區(qū)域的類型可分為光學(xué)感知和物理感知。2021年國家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)兩款口腔種植機(jī)器人應(yīng)用于口腔種植牙手術(shù)，標(biāo)志著我國日腔種植手術(shù)進(jìn)入“機(jī)器人”時(shí)代。本研究所使用的口腔種植機(jī)器人是我國自主研發(fā)的第一臺自主式、光學(xué)感知式口腔種植機(jī)器人。該款種植機(jī)器人能夠捕捉光學(xué)部位折射的不可見光，輔助種植過程不易受環(huán)境光的影響；并且能夠根據(jù)術(shù)前規(guī)劃由機(jī)械臂自主進(jìn)行窩洞預(yù)備，術(shù)者只需對植入過程進(jìn)行監(jiān)管和更換鉆頭，大大減少了在窩洞預(yù)備和植體植入過程中的人為操作誤差。

目前對于機(jī)器人與患者之間的配準(zhǔn)方式主要分為有標(biāo)記點(diǎn)配準(zhǔn)和無標(biāo)記點(diǎn)配準(zhǔn)，有標(biāo)記點(diǎn)配準(zhǔn)可分為侵人性配準(zhǔn)和非侵人性配準(zhǔn)。驗(yàn)證配準(zhǔn)精度的金標(biāo)準(zhǔn)是侵人性配準(zhǔn)標(biāo)記，通過將特制的骨內(nèi)配準(zhǔn)裝置安置在患者的牙槽骨內(nèi)進(jìn)行識別。在臨床中較常用的配準(zhǔn)方式則為非侵入性配準(zhǔn)（識別固定于患者口內(nèi)或口外的無創(chuàng)標(biāo)志點(diǎn)），如佩戴“含硅橡膠印記的U型管”“基于口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)制作的3D打印定位導(dǎo)板”及本研究中所使用的定位標(biāo)志物，該標(biāo)志物內(nèi)部禽有7顆放射標(biāo)記點(diǎn)的磁珠，佩戴標(biāo)志物后進(jìn)行CBCT檢查；機(jī)器人導(dǎo)航軟件能夠?qū)BCT中包含的放射標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行識別，獲得標(biāo)志點(diǎn)的空間定位坐標(biāo)，二者疊加后可完成患者口內(nèi)標(biāo)記點(diǎn)與CBCT影像的配準(zhǔn)。

口內(nèi)掃描儀是基于光學(xué)掃描技術(shù)在臨床數(shù)字化診療過程中對口腔內(nèi)牙列、咬合等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的設(shè)備。在本研究中通過使用口內(nèi)掃描儀對牙列缺失患者的牙列及佩戴的定位標(biāo)志物進(jìn)行掃描重建，口腔種植機(jī)器人導(dǎo)航軟件能夠特異性識別口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)和初診拍攝CBCT數(shù)據(jù)中標(biāo)記的感興趣區(qū)域，并將口內(nèi)掃描和CBCT數(shù)據(jù)與初始CB-CT數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，兩種配準(zhǔn)誤差絕對值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，滿足臨床配準(zhǔn)要求。但掃描儀的類型、掃描過程中溫度及光照強(qiáng)度等外界因素、牙齒表面粗糙度等患者因素可能造成在提取牙列數(shù)據(jù)的過程中產(chǎn)生誤差，可能對與CBCT的配準(zhǔn)融合產(chǎn)生誤差。在臨床操作中，使用口內(nèi)掃描儀進(jìn)行口內(nèi)掃描及與初始CBCT配準(zhǔn)融合的時(shí)間相較于佩戴標(biāo)志物后進(jìn)行CBCT檢查和配準(zhǔn)的時(shí)間更久，操作難度更高。但在機(jī)器人輔助種植手術(shù)前使用口內(nèi)掃描儀對患者牙齒進(jìn)行掃描重建及與初始CBCT配準(zhǔn)，不僅能夠減少患者術(shù)前可能受到的輻射損害，對于后期牙冠修復(fù)也發(fā)揮重要的意義。

目前日內(nèi)掃描配準(zhǔn)CBCT用于口腔種植機(jī)器人術(shù)前定位技術(shù)的研究較少，為保證機(jī)器人輔助種植牙的精準(zhǔn)性，本研究對患者的術(shù)前定位仍選擇了佩戴定位標(biāo)志物后拍攝CBCT進(jìn)行配準(zhǔn)。Yang等使用口腔種植機(jī)器人在單顆牙種植手術(shù)及全口無牙頜種植手術(shù)中證明了機(jī)器人輔助種植相比于傳統(tǒng)自由手手術(shù)，能夠突破術(shù)中操作視野及手術(shù)帶來的操作局限性，在后牙區(qū)種植更加便利。本研究對55個(gè)種植位點(diǎn)術(shù)后植入點(diǎn)、根尖點(diǎn)的總誤差、橫向誤差和深度誤差及植入角度誤差進(jìn)行分析，結(jié)果也驗(yàn)證了口腔種植機(jī)器人輔助種植手術(shù)所具備的精準(zhǔn)性。但所納入樣本量相對較少，在未來的研究中仍需進(jìn)一步提高口內(nèi)掃描與CBCT配準(zhǔn)的精準(zhǔn)度，以期實(shí)現(xiàn)基于口內(nèi)掃描識別定位標(biāo)志物用于機(jī)器人輔助種植牙手術(shù)的臨床方案。

綜上所述，基于口內(nèi)掃描與CBCT配準(zhǔn)融合技術(shù)能夠滿足口腔種植機(jī)器人術(shù)前定位識別的需求，增加了機(jī)器人輔助種植手術(shù)術(shù)前配準(zhǔn)的方式選擇，并且能夠減少患者術(shù)前可能受到更多的輻射損害，對臨床診療有較大的價(jià)值。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。