數(shù)字化導(dǎo)板在埋伏多生牙拔除中的應(yīng)用

龐瑜 劉顯 王了

1.口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院 成都 610041；2.口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院口腔頜面外科 成都 610041

多生牙是常見(jiàn)的牙齒數(shù)目發(fā)育異常，好發(fā)于上頜前牙，常因替牙期兒童恒牙遲萌或牙間隙異常拍攝X線片后發(fā)現(xiàn)，多數(shù)需拔除[1]。由于這類(lèi)多生牙埋伏于骨內(nèi)，口內(nèi)不可見(jiàn)，錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描（cone beam computed tomography，CBCT）影像可幫助術(shù)者明確多生牙埋伏深度、與鄰牙和重要解剖結(jié)構(gòu)（如切牙管、上頜竇）的位置關(guān)系、與恒牙（胚）接觸情況及恒牙胚牙根發(fā)育階段等[1]。然而在具體的手術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)施中，臨床醫(yī)生常因?qū)τ跋駥W(xué)數(shù)據(jù)分析不全面、對(duì)解剖結(jié)構(gòu)不熟悉而無(wú)法精準(zhǔn)地將術(shù)前方案應(yīng)用于實(shí)際，出現(xiàn)難以找到多生牙、去骨范圍偏差過(guò)大等情況，造成不必要的損傷。因此，對(duì)于牙槽外科醫(yī)生而言，準(zhǔn)確、直觀的引導(dǎo)方式將極大提高手術(shù)的安全性和微創(chuàng)效果。數(shù)字化導(dǎo)板能輔助埋伏多生牙的拔除，大大降低預(yù)估不足、操作偏差等可能性，同時(shí)通過(guò)精確控制翻瓣和去骨的范圍，縮短手術(shù)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效、微創(chuàng)拔牙。本文就數(shù)字化導(dǎo)板運(yùn)用于埋伏多生牙拔除原理和現(xiàn)狀進(jìn)行探討，并進(jìn)一步展望其未來(lái)在牙槽外科的應(yīng)用前景。

1 數(shù)字化導(dǎo)板的設(shè)計(jì)與應(yīng)用原理

數(shù)字化導(dǎo)板需要利用CBCT和光學(xué)掃描技術(shù)獲取患者口腔數(shù)據(jù)，導(dǎo)入軟件進(jìn)行圖像分割、配準(zhǔn)等處理，經(jīng)計(jì)算機(jī)三維（three dimension，3D）重建為臨床醫(yī)生呈現(xiàn)可視化的立體圖像，便于分析患者數(shù)據(jù)，構(gòu)思手術(shù)方案。通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造（computer-aided design/computeraided manufacturing，CAD/CAM）聯(lián)合快速成型（rapid prototyping，RP）技術(shù)完成數(shù)字化導(dǎo)板的設(shè)計(jì)和制作，為埋伏多生牙拔除提供快速準(zhǔn)確的定位，幫助手術(shù)微創(chuàng)實(shí)施。其主要流程包括圖像數(shù)據(jù)的獲取、3D成像、手術(shù)方案和導(dǎo)板設(shè)計(jì)、導(dǎo)板制作和手術(shù)實(shí)施（圖1）。

圖1 埋伏阻生牙數(shù)字化導(dǎo)板的臨床流程Fig 1 Clinical process of digital guide plate for embedded supernumerary teeth

1.1 圖像數(shù)據(jù)的獲取

上頜前牙區(qū)多生牙在牙槽骨內(nèi)的空間位置、牙冠朝向、冠根比例、牙根發(fā)育程度、與鄰牙關(guān)系及重要結(jié)構(gòu)不確定性較強(qiáng)，CBCT可清晰地顯示正常牙牙根、牙槽骨等硬組織形態(tài)，并直觀地提供多生牙位置、深度、傾斜度、與周?chē)M織關(guān)系等信息，是埋伏多生牙拔除的常規(guī)檢查。但要想最大程度的還原真實(shí)的牙頜模型，僅通過(guò)單一成像技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。利用口腔掃描系統(tǒng)對(duì)患者口腔印模材料翻制的石膏模型進(jìn)行掃描，以表面成像的方式補(bǔ)充牙齦等軟組織數(shù)據(jù)，同時(shí)準(zhǔn)確顯示牙冠形態(tài)，有助于后續(xù)的圖像配準(zhǔn)，為導(dǎo)板設(shè)計(jì)提供必要的定位與固位參考，提高導(dǎo)板使用的穩(wěn)定性[2]。一般而言，直接掃描天然牙列的精確性和可重復(fù)性更佳，但這種方式也受到患者開(kāi)口度、牙列形態(tài)等影響[3]。此時(shí)，CT數(shù)據(jù)又能填補(bǔ)掃描盲區(qū)的空白，因此二者的結(jié)合是采用不同支持方式的導(dǎo)板精確制作的基礎(chǔ)。相比以往建模所運(yùn)用的雙掃描技術(shù)（dual scan technique），對(duì)佩戴放射導(dǎo)板的患者和放射導(dǎo)板進(jìn)行2次CT掃描，口腔掃描和CT的組合還有減少輻射，操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)[4]。

1.2 3D成像

將光學(xué)掃描的stl文件和CT影像的數(shù)據(jù)以dicom文件導(dǎo)入3D軟件中，選擇軟硬組織閾值范圍后配準(zhǔn)擬合，使所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至同一坐標(biāo)系，實(shí)現(xiàn)軟硬組織等解剖結(jié)構(gòu)的立體呈現(xiàn)[5]。還可以在對(duì)CBCT數(shù)據(jù)圖像分割、初步重建牙頜模型后，利用逆向工程（reverse engineering，RE）技術(shù)，將口腔掃描牙列數(shù)據(jù)與重建的牙頜模型信息配準(zhǔn)拼接，生成數(shù)據(jù)清晰、高像素的牙列3D模型[6]。常用的3D軟 件 包 括3D-DORCTOR、Mimics、SimPlant、SurgiCase、PROPLAN CMF、Amira以及其他一些開(kāi)源軟件[7]。

1.3 手術(shù)方案和導(dǎo)板設(shè)計(jì)

術(shù)者術(shù)前可在3D圖像中清晰地標(biāo)注出重要的解剖結(jié)構(gòu)（如鄰牙牙根、上頜竇、下頜神經(jīng)管、頦孔等），并根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)和影像學(xué)檢查確定手術(shù)入路，設(shè)計(jì)手術(shù)方案，并運(yùn)用CAD繪制導(dǎo)板，使導(dǎo)板能夠在術(shù)中快速而準(zhǔn)確地定位多生牙。

在該步驟中，導(dǎo)板固位的穩(wěn)定和手術(shù)分牙時(shí)切割深度的控制是較為關(guān)鍵的要素。導(dǎo)板固位良好是準(zhǔn)確定位的前提，不同的支持方式?jīng)Q定了導(dǎo)板使用的穩(wěn)定性[8]。一般而言，口腔手術(shù)導(dǎo)板的支持方式分為牙支持式、骨支持式以及黏膜支持式。目前，牙支持式在臨床應(yīng)用最為廣泛，且在3種支持方式中固位穩(wěn)定最好，所引導(dǎo)的手術(shù)偏差最小[9]。然而在拔除多生牙時(shí)，由于牙齒埋伏位置較深，手術(shù)翻瓣范圍大，而牙支持式導(dǎo)板需要靠牙固位，導(dǎo)板體積也往往較大，尤其是對(duì)于上頜骨高位埋伏多生牙的病例[10]，很大程度上影響手術(shù)的實(shí)施。因此，為最大限度地減少導(dǎo)板體積對(duì)手術(shù)操作的干擾，未來(lái)可考慮采用固位釘固位的骨支持式導(dǎo)板。研究[11]表明，固位釘支持式導(dǎo)板和牙支持式導(dǎo)板具有同樣良好的穩(wěn)定作用。設(shè)計(jì)時(shí)可借鑒種植領(lǐng)域的導(dǎo)板設(shè)計(jì)——在第一個(gè)牙支持式的固位導(dǎo)板引導(dǎo)下預(yù)備固位孔，然后更換骨支持式的導(dǎo)板，并向固位孔中插入固位釘。如此既能減小骨支持式的導(dǎo)板體積，同時(shí)也能達(dá)到較好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，極大地改善手術(shù)的可操作性及效果。分牙時(shí)，切割深度的把握是減少深部創(chuàng)傷的關(guān)鍵。有學(xué)者[12-13]參考CBCT上多生牙唇側(cè)和腭側(cè)緣至腭側(cè)黏膜的距離選擇合適長(zhǎng)度的球鉆和裂鉆，結(jié)合引導(dǎo)環(huán)高度確定止動(dòng)片位置；Giacomino等[14]借鑒種植導(dǎo)板和根尖手術(shù)導(dǎo)板，利用環(huán)鉆搭配墊圈和導(dǎo)板引導(dǎo)環(huán)控制下鉆深度。

此外，在實(shí)現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)板基本功能的基礎(chǔ)上，還可通過(guò)軟件的分析和模擬，將數(shù)字化導(dǎo)板設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的固位導(dǎo)板和其他部件自由組裝的形式，進(jìn)而在更多細(xì)節(jié)上輔助手術(shù)的精細(xì)化操作。比如對(duì)于靠近鄰牙牙根、下頜神經(jīng)管或上頜竇底的病例設(shè)計(jì)安全邊界的指示部件，翻瓣后沿部件邊緣在骨面作淺溝，或?qū)О宀考崾距徰姥栏恢?，明確操作限制范圍[15]；設(shè)計(jì)高速渦輪機(jī)的鉆針切割槽，引導(dǎo)鉆取方向[16]；設(shè)計(jì)帶排水孔的引導(dǎo)環(huán)結(jié)構(gòu)，既能保持翻瓣游離，劃定操作區(qū)域，又能達(dá)到使去骨器械的冷卻水快速溢出的目的[11]。

1.4 導(dǎo)板制作

目前，導(dǎo)板制作主要通過(guò)CAM聯(lián)合RP技術(shù)實(shí)現(xiàn)。3D打印即是RP技術(shù)之一，其他PR技術(shù)還有光固化成型（stereolithography，SLA）、選擇性激光燒結(jié)（selective laser sintering，SLS）等，制作周期一般在數(shù)小時(shí)到數(shù)天不等，取決于材料和設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。材料上，既可選擇金屬塑料復(fù)合材料，也可考慮生物相容性復(fù)合樹(shù)脂導(dǎo)板主體和切割槽或開(kāi)窗孔周金屬部件組裝的方式[16]。但無(wú)論哪種材料都需具備一定的抗力、耐熱特性，可以保證分牙和術(shù)前滅菌時(shí)導(dǎo)板的穩(wěn)定性，并且切割時(shí)不產(chǎn)生碎屑污染術(shù)野。制作好的導(dǎo)板應(yīng)在石膏模型或患者口內(nèi)進(jìn)行精確性匹配，符合精確性等要求后方能用于具體手術(shù)中。

1.5 手術(shù)操作

為滿(mǎn)足不同的臨床需要，導(dǎo)板在設(shè)計(jì)和應(yīng)用上各不相同。盡管導(dǎo)板的首要功能是定位，但除此之外，導(dǎo)板還可輔助皮瓣切口和去骨，這就涉及到手術(shù)切口的選擇。在現(xiàn)有研究中，手術(shù)切口可大致分為導(dǎo)板形態(tài)切口和器械形態(tài)切口。前者是指切口形態(tài)同導(dǎo)板邊緣形態(tài)，既可直接沿導(dǎo)板邊緣作切口，如學(xué)者們[16-17]設(shè)計(jì)的導(dǎo)板，也可用染料標(biāo)記后取下導(dǎo)板再行切口，如鄭相淮等[18]設(shè)計(jì)的導(dǎo)板。目前多數(shù)研究都采取了導(dǎo)板形態(tài)切口，而采用該種切口的皮瓣僅掀起，即翻瓣，仍保有皮瓣的血供。后者利用導(dǎo)板定位，但按器械末端形態(tài)在黏膜上作標(biāo)記，如Giacomino等[14]在導(dǎo)板引導(dǎo)下利用環(huán)鉆在黏膜上加壓形成出血點(diǎn)，并以此為皮瓣邊界切取全厚瓣保存在Hanks平衡溶液中，術(shù)后原位縫合。采用這種切口皮瓣可一定程度縮小創(chuàng)面面積，減少手術(shù)創(chuàng)傷和出血量，但存在皮瓣壞死的可能。總之，不同的手術(shù)操作方式與導(dǎo)板設(shè)計(jì)密切相關(guān)，術(shù)者在前期方案制定時(shí)應(yīng)考慮周全。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前，數(shù)字化導(dǎo)板在牙槽外科的應(yīng)用還相對(duì)有限，為數(shù)不多的報(bào)道主要集中在前牙埋伏多生牙拔除的病例。在這些研究中，導(dǎo)板設(shè)計(jì)和手術(shù)實(shí)施的復(fù)雜程度有所差異。Jo等[19]僅將導(dǎo)板用于定位和指導(dǎo)去骨，故在翻瓣后就位，限制鉆針的操作范圍；劉培才等[17]對(duì)唇側(cè)入路手術(shù)設(shè)計(jì)了兩段式導(dǎo)板，沿黏膜支持部分作導(dǎo)板形態(tài)切口，再按骨面支持部分的開(kāi)窗孔去骨，兩部分通過(guò)角度對(duì)齊或設(shè)計(jì)為嵌入式接合；腭側(cè)入路的導(dǎo)板則設(shè)計(jì)為一整體，在沿齦溝切口翻瓣后就位，去骨；鄭相淮等[18]設(shè)計(jì)了唇側(cè)一體式導(dǎo)板，就位后用龍膽紫標(biāo)記定位部件下緣，移走導(dǎo)板，作黏膜弧形切口，翻瓣后再次就位，沿定位部件上緣去骨，暴露多生牙。王雨薇等[20]設(shè)計(jì)出一款步驟組裝式導(dǎo)板，翻瓣、去骨、分牙，在軟件中模擬和分析后分別設(shè)計(jì)導(dǎo)板部件，按需組裝至固位導(dǎo)板上。各式導(dǎo)板或簡(jiǎn)單或復(fù)雜，無(wú)絕對(duì)優(yōu)劣之分，結(jié)合具體病例實(shí)現(xiàn)安全微創(chuàng)拔牙才是核心。

然而，數(shù)字化導(dǎo)板的應(yīng)用不止于此，同樣需要“定位”的手術(shù)還有完全埋伏智齒拔除和頜骨囊腫摘除。王文超等[21]在翻瓣后利用方形3D打印導(dǎo)板準(zhǔn)確開(kāi)窗，6例完全埋伏牙的拔除和囊腫摘除均一期愈合；Ahn等[22]在軟件中設(shè)計(jì)下頜磨牙根尖定位導(dǎo)板時(shí)先定位去骨的中心位置，再模擬頰部軟組織阻擋最少的去骨角度設(shè)計(jì)鉆道，手術(shù)時(shí)沿鉆道鉆取定位的中心點(diǎn)至一定深度后，取下導(dǎo)板，在直視洞內(nèi)的情況下逐步擴(kuò)展。這在某種程度上解決了口內(nèi)操作空間有限，而導(dǎo)板在口腔深部可能加劇操作空間限制的問(wèn)題。

數(shù)字化導(dǎo)板的應(yīng)用，通過(guò)快速定位多生牙可縮短手術(shù)時(shí)間至平均16.8 min[23]。這不僅避免了因定位偏差需擴(kuò)大創(chuàng)面、延時(shí)操作的情況，而且術(shù)后并發(fā)癥少，真正做到安全、微創(chuàng)拔除埋伏多生牙[24]，這對(duì)經(jīng)驗(yàn)尚且不足的醫(yī)生或在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)將有很好的應(yīng)用前景。然而，導(dǎo)板輔助拔牙也存在著明顯劣勢(shì)，比如醫(yī)院需配備相應(yīng)的設(shè)備如口內(nèi)掃描儀、3D打印機(jī)等，而這些設(shè)備在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)難以配置。未來(lái)，隨著主動(dòng)外包醫(yī)療服務(wù)醫(yī)療的發(fā)展，有望形成患者在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)完成術(shù)前基本檢查、外包公司與醫(yī)師配合完成導(dǎo)板與手術(shù)設(shè)計(jì)、公司完成導(dǎo)板制作，最后醫(yī)療機(jī)構(gòu)完成手術(shù)的新模式，上述模式的規(guī)范應(yīng)用有望促進(jìn)導(dǎo)板輔助拔除多生牙的微創(chuàng)化、精準(zhǔn)化發(fā)展。

除了數(shù)字化導(dǎo)板的靜態(tài)導(dǎo)航方式外，在頜面外科應(yīng)用廣泛的手術(shù)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)也有用于拔除埋伏多生牙的報(bào)道。將導(dǎo)航系統(tǒng)安裝于患者頭部，術(shù)者通過(guò)查看實(shí)時(shí)圖像，根據(jù)導(dǎo)航探針的移動(dòng)情況判斷多生牙位置，也可實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的拔除。對(duì)比數(shù)字化導(dǎo)板，動(dòng)態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)雖然在準(zhǔn)確性上可能更勝一籌，甚至提供操作預(yù)警，但在設(shè)備上的資金投入遠(yuǎn)大于導(dǎo)板制作，推廣難度相對(duì)較大。

3 展望

數(shù)字化導(dǎo)板在多生牙拔除中的應(yīng)用，其直觀、快速、準(zhǔn)確、便捷等優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，手術(shù)微創(chuàng)效果肯定。同時(shí)，導(dǎo)板的應(yīng)用大大降低了拔除埋伏多生牙的技術(shù)敏感性，對(duì)臨床經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足的年輕醫(yī)生或基層醫(yī)療單位開(kāi)展手術(shù)業(yè)務(wù)大有裨益。不過(guò)數(shù)字化導(dǎo)板在多生牙拔除的實(shí)際應(yīng)用中還有諸多方面有待完善?，F(xiàn)階段，已報(bào)道的數(shù)字化拔牙導(dǎo)板多為用于定位，在設(shè)計(jì)上較為簡(jiǎn)易，難以用于輔助拔除較為復(fù)雜的阻生多生牙，這些導(dǎo)板在定位的精確性上與傳統(tǒng)方式相比有多大差異、導(dǎo)板除了引導(dǎo)定位和去骨外其他細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)如何幫助手術(shù)更微創(chuàng)高效仍需大樣本、高質(zhì)量的臨床研究進(jìn)行深入探索。此外，目前應(yīng)用較多的牙支持式導(dǎo)板設(shè)計(jì)體積相對(duì)較大，一定程度上影響了較為復(fù)雜手術(shù)的實(shí)施。隨著導(dǎo)板設(shè)計(jì)精確化程度不斷提高和材料的不斷改進(jìn)，未來(lái)骨支持式導(dǎo)板有望在多生牙拔除、阻生牙開(kāi)窗、頜面部囊腫摘除中獲得更多的應(yīng)用。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。