锥形束CT在种植可视化中的应用

2018-1-31 11:01  来源:中国实用口腔科杂志
作者:张莹莹 刘红红 张志宏 阅读量:6402

    种植牙的出现在过去十年里改变了牙医学的面貌,已成为当今缺失牙修复方式的准则。准确的术前规划对于种植的成功率和精确性非常重要,可利用剩余牙槽骨的高度和宽度又是关键的影响因素。术前对患者拟种植区的评估需要影像学锥形束CT(cone beam computed tomography,CBCT)的辅助,它是从冠状面、矢状面、水平面3个方向对患者的颌面部进行扫描图像重组,获得患者牙齿、牙槽骨及邻近解剖结构的三维影像,为医生做出术前评估提供信息。目前,种植体放入缺牙区的方式主要有3种,分别是传统种植、外科导板辅助种植和动态导航方法,本文着重分析前2种方法。下面将从可视化的角度来阐述CBCT在传统凭经验和“手感”的种植以及外科导板辅助种植中的应用。

    1.CBCT成像特点和种植可视化的概念

    CBCT图像的医学数字成像与通讯(digital imaging and communication in medicine,DICOM)数据最初是由不同体素组成的,而每个体素都有相应的灰度值,灰度值不同代表不同组织吸收射线量的差别。CBCT的成像原理是将患者颌面部的二维扫描数据重建得到其三维图像。可视化技术是指将数值类型的数据利用相应的数据处理软件进行非数值的视觉展现,可以说CBCT的应用实现了口腔种植三维图像的可视化。在CBCT的辅助下,临床医生能够对拟种植区剩余牙槽骨的高度和宽度进行测量;能够清楚标记拟种植区周围重要的解剖结构,然后根据这些信息制定出个性化的术前计划,实现缺牙区的可视化种植。

    2.CBCT在传统种植可视化中的应用

    近年来CBCT逐渐在牙种植领域被用于颌面部组织的三维成像,而牙齿、牙槽骨及邻近软硬组织的精确可视化对于术前诊断和术前规划至关重要。种植科医生术前可根据患者缺牙区CBCT影像来评估剩余牙槽骨的高度、宽度和骨密度,然后选择直径和长度合适的种植体进行手术。根据CBCT的测量信息进行种植,这也是现在大多数翻瓣种植手术的依据。此外,在种植手术过程中,如果术者是一位年资尚轻、经验尚不丰富的种植科医生,术中拍摄CBCT可以验证种植体植入的方向、角度和深度,以便及时做出调整。拟种植区解剖条件的可视化在三维CBCT未出现之前是得不到保证的。研究表明,CBCT图像是从三维角度提供种植体周围有用的信息数据,相比全景片和口内根尖片,它能直观看到拟种植区颊舌侧骨质条件。

    种植体放入后,拍摄术后CBCT可以从三维角度看到种植体的位置,比较术前规划和术后实际种植体的位置和角度可用于评估此次种植的精确性。CBCT在传统翻瓣种植手术前,能够准确显影一些重要解剖结构的位置,如上颌窦、下颌神经管、下牙槽神经及其分支,是临床医生凭“手感”进行种植时避免损伤正常解剖结构的重要影像学参考。

    3.CBCT在外科导板辅助种植中的应用

    3.1基于实验室外科导板的种植可视化

    修复工艺的进步使种植方式已不再局限于传统翻瓣手术,在保证种植成功率的同时,大多数临床医生开始将目光聚焦在提高种植精确度方面,这就推动了种植外科导板的产生。外科手术导板的种类按照支持方式主要分为3种:牙支持式导板、黏膜支持式导板和骨支持式导板。实验室外科导板的制作是融合患者的CBCT数据和口内石膏模型的3D扫描数据,然后在术前规划软件上设计好种植体的位置和角度,最后把这些数据信息转化成STL格式,使用数控机床或者快速原型方法制作出来。

    种植规划软件结合CBCT数据设计的虚拟种植体之所以能够处于最优的位置,是因为术前的虚拟规划可以事先考虑到拟种植区重要的解剖结构,也可以预先看到远期的种植修复结果,符合当今以修复为导向的主题原则。手术导板的使用不仅提高了临床种植的成功率和精确性,虚拟种植规划也有利于术前的医患沟通,更容易达到令患者满意的修复效果。一篇系统性评价研究表明,在缺牙的上颌骨中行种植修复时,尽管使用实验室外科导板和传统翻瓣种植的方法在长期的随访过程中有着相似的成活率,但相比传统方法,使用外科导板进行种植的患者在术后2周内有更少的并发症,如血肿、感染、长期疼痛等,原因是凭经验和“手感”种植时种植体植入位置邻近鼻颚神经,两种方法的对比说明了外科手术导板的实用性。

    在实验室条件下,可以把种植术后结果用同样大小的种植体替代体转移到患者的研究模型上,然后对带有种植体替代体和扫描导板的石膏模型进行CBCT扫描,根据术前虚拟规划种植体位置与术后实际种植体位置之间的偏差对实验室外科导板的精确性进行评价。术后对患者带有扫描导板和种植体替代体的特殊研究模型进行CBCT扫描,可以减少患者所受到的辐射剂量。德国美因茨大学的一项评估实验室外科导板精确性的研究表明,对局部缺牙患者进行种植时,种植体肩部的平均线性偏差为(0.32±0.23)mm、底部的平均线性偏差为(0.49±0.29)mm、平均角度偏差为(2.1±1.31)°,这些数据证实了实验室外科导板用于局部缺牙患者的种植修复的可靠性。

    3.2基于CAD/CAM外科导板的种植可视化

    静态手术导板制作方法中的另一种选择是采用计算机辅助设计和计算机辅助制作(computer aided design and computer aided manufacturing,CAD/CAM)来生成导板。种植手术前,基于患者CBCT图像和计算机口内扫描图像,使用规划软件对拟种植区将要植入种植体的位置和角度进行设计,然后把这些数据以STL格式输入到3D打印机中,制成外科导板。CBCT图像不论在种植术前还是术后都起到了关键作用。术前规划是把CBCT中的DICOM数据输入到规划软件中,其作用包括骨量的评估、选择合适大小的种植体、确定植入的深度和方向、避免重要的解剖结构和三维方向上对未来修复结果进行预测;术后同样把CBCT数据输入到规划软件中,以STL的格式重建三维颌骨,根据术前术后种植体的位置和角度来比较手术导板结合CAD数据的精确性。

    CBCT作为计算机引导种植手术的影像学基础,同时把术前设计的修复信息和CBCT数据转化成STL格式来生成外科导板,促进了牙种植术追求精确性种植的发展目标。一项采用实时导航方法和CAD/CAM手术导板的体外对比性研究结果显示,使用外科导板时在种植体肩部平均偏差为(1.07±0.15)mm、根部平均偏差为(1.63±0.37)mm、角度偏差为(5.26±1.32)°,相比导航方法,它的误差性更小,为临床医生选择恰当的种植方式提供了选择。

    4.种植可视化的新进展

    未来的牙种植学会逐渐发展为完全数字化,包括数字化口内扫描模型、CAD/CAM手术导板或者术中实时计算机导航,彻底改变传统依靠术中“手感”的手术方式。种植术中导航的运用使医生对整个手术过程实时可视化,时刻能观察到种植体的位置与角度,这无疑会极大程度提高手术的精确性。甚至,未来新发展的口内扫描仪能显影颌面部软组织形态,再由成熟的影像叠加技术把CBCT图像和口内扫描图像结合起来,实现对软硬组织的完全三维呈现,达到比目前种植技术更精确的目标。

    5.小结

    当今种植牙成功的标准是在实现患者远期成功率的基础上增加了精确性种植的要求,科技的进步也推动着计算机引导结合CBCT图像辅助种植逐步达到数字化种植的高度。依靠CBCT的三维图像可以在术前做好手术规划,同时对手术方案的可行性和成功率进行评估,建立数字化三维颌骨模型来仿真种植手术,实现口腔种植的可视化。如何方便快捷地做出种植术前规划,简化外科导板及一些导航系统的操作流程,降低种植导航的手术成本;以及如何把CBCT数据和计算机引导手术融合起来,增大可视化种植的精确度和可操作性,并在国内外进行推广,提高整个口腔种植领域的水平,将是未来需要实现的目标。

编辑: 陆美凤

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