3D打印铝合金种植手术导板准确度的体外评价.pdf

Chin J Dent Mater Dev 2023年第32卷第3期158口腔材料器械杂志基金项目：国家自然科学基金(编号：81771105)通信作者：黄慧，Email:huanghui_ 基础与临床研究 3D 打印铝合金种植手术导板准确度的体外评价余润平袁芸张洪铭黄慧（上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔修复科，上海交通大学口腔医学院，国家口腔医学中心，国家口腔疾病临床医学研究中心，上海市口腔医学重点实验室，上海市口腔医学研究所，上海200011）【摘要】目的在体外树脂模型上设计并模拟种植体植入实验，分析比较一种新型铝合金材质种植导板与传统树脂导板的准确度差异。方法选取一名肯氏 III 类牙列缺损患者并制取硅橡胶印模，灌制超硬石膏模型后使用口内扫描仪扫描，设计并打印 20 个树脂模型。将患者的锥束计算机断层扫描（CBCT）数据导入软件（3Shape Implant Studio 2019）并规划该患者的种植方案，设计种植导板。使用 3D 打印机分别制作树脂与铝合金材质手术导板各一个。通过全程引导手术将种植体植入模型中，植入后拍摄术后 CBCT。在软件中测量术后 CBCT 图像与原治疗计划图像，在近远中面和唇腭面分析种植体相对于原设计在三维线性以及角度上的准确度差异。结果种植体在金属导板引导下的线性偏差分别为近中（0.510.63）mm，远中（0.490.58）mm，唇向（1.141.40）mm，腭向（1.151.42）mm；垂直向（2.090.84）mm。近远中角度和唇腭侧角度的角度偏差分别为（1.410.81）和（1.781.03）。种植体在垂直向的偏差与近远中角度、唇腭侧角度偏差与树脂导板引导下的种植体偏差有统计学差异（P0.05），金属材质导板表现出更好的准确度，而两种材质导板在近远中向和唇腭向上的偏差无统计学差异。结论通过 3D 打印技术制作的铝合金材质导板的线性和角度偏差均在临床可接受范围内，且相较于传统树脂导板，铝合金材质导板由于其高强度、形态小巧的特性，具有更良好的手术视野和散热能力，能够有效提高种植手术的准确度和成功率。【关键词】3D 打印种植导板准确度DOI：10.11752/j.kqcl.2023.03.02 Accuracy of 3D-printed aluminum alloy implant surgical guides:An in-vitro studyYu RunpingYuan YunZhang HongmingHuang Hui（Department of Prosthodontics,Shanghai Ninth Peoples Hospital,Shanghai Jiao Tong University School of Medicine;College of Stomatology,Shanghai Jiao Tong University;National Center for Stomatology;National Clinical Research Center for Oral Diseases;Shanghai Key Laboratory of Stomatology;Shanghai Institute of Stomatology，Shanghai 200011）【Abstract】ObjectiveThis study aimed to analyze and compare the accuracy of a 3D-printed aluminum alloy implant surgical guide and the traditional resin template by designing and simulating implantation experiments on an in-vitro resin model.MethodsA patient with Kennedy III dentition defect was selected,and a silicone rubber impression was prepared.A plaster model was molded,and a digital model was obtained with a scanner to print 20 resin models.The patients cone beam computed tomography(CBCT)data were imported Chin J Dent Mater Dev 2023年第32卷第3期159口腔材料器械杂志into the software(3Shape Implant Studio 2019)to design the treatment plan and implant surgical guide.One surgical guide made of resin and one of aluminum were produced using a 3D printer.The implants were placed in the models utilizing a guided procedure.The post-operative CBCT images were acquired and analyzed against the original images in the software to evaluate the difference in the accuracy of the 3D linearity and angularity of the implants in the proximal-distal and labiodistal planes in terms of the original design.ResultsThe implant displacement of group metal surgical guides were(0.510.63)mm mesially(M),(0.490.58)mm distally(D),(1.141.40)mm labially(L),and(1.151.42)mm palatally(P);(2.090.84)mm vertically(V).The angulation displacement of the mesiodistal angle and the labiopalatal angle was(1.410.81)(AMD)and(1.781.03)(ALP).There were statistical differences between the vertical deviation and the mesiodistal,labiopalatal angulation of the implant(P0.05),and the metal surgical guide showed a higher degree of accuracy.However,there was no significant difference between the two kinds of surgical guides in the mesial and distal directions and the labial and palatal directions.ConclusionsThe linearity and angulation displacement of the 3D-printed aluminum alloy surgical guide is considced to be within the acceptable range clinical application.Compared with the traditional resin surgical guides,the aluminum alloy template has better surgical vision and heat dissipation ability due to its high strength and structure,which can effectively improve the accuracy and success rate of implant surgery.【Key words】3D printImplant surgical guideAccuracy近 20 年来，随着 CBCT 精度的提高，相关种植软件的开发以及 3D 打印技术的日趋成熟，利用数字化种植导板、导航技术进行术前规划并在术中精准植入种植体，可实现以修复为导向，并获得最佳的种植修复的治疗效果。其中静态导板技术具有操作便捷、便于临床推广、精准性高的特点，可有效协助医师在手术过程中避开重要的神经和血管，提高种植手术的安全性并已广泛应用于临床实践。在种植引导手术中，个性化的 3D 打印静态种植导板应用最为广泛，目前市场上多使用立体光刻技术(SLA)，采用光聚合树脂增材制造方法1。由于树脂强度较低，在术中偶有发生折裂的现象，对治疗的整体成功率影响较大2。因而，树脂手术导板需要有足够的厚度以防止在手术期间发生折裂，这使得树脂导板通常具有较大的体积，在后牙区域，以及开口受限的病例中会妨碍医生的操作，同时也会影响冷却水的注入，不利于窝洞预备过程中的冷却。尽管树脂导板相较于金属导板更好就位，但是相应的缺乏稳定性3,4。而相较于树脂导板，铝合金制的金属导板有着良好的散热、高强度、轻薄等优势，但临床应用较少，文献中也缺少采用金属打印制作静态导板精度的相关研究。本研究的主要目的是比较 3D 打印金属材质种植导板与树脂导板的准确度差异，为临床新型导板的应用提供一定的实验数据支持。1材料和方法1.1研究对象从 2021 年 8 月至 2021 年 9 月期间于上海交通大学附属第九人民医院口腔修复科就诊的牙列缺损患者 CBCT 数据库中选择 1 名患者，纳入标准为：患者既往体健，无种植手术禁忌证，种植区骨量及骨密度正常，CBCT 影像清晰，缺牙类型为肯氏类缺损。本研究通过了上海交通大学医学院附属第九人民医院伦理委员会的伦理审批（伦理号：SH9H-2020-T291-3）。1.2实验材料实验所使用的种植导板设计软件为 Implant Studio 2019(3Shape)。通过 KaVo 3D eXam(KaVo Dental,Biberach,Germany)获 得 CBCT 数 据，设定扫描参数（深度 165 mm，高度 140 mm，体素大小 0.3 mm，扫描时间 8.9 s，曝光时间 2.4 s，90 kVP，10 mA 和 1598 mGy/cm2），运用高分辨Chin J Dent Mater Dev 2023年第32卷第3期160口腔材料器械杂志激光扫描机（3D Shape D700，美国）扫描模型数据；采用 Stratasys 3D 打印机（Formlabs 公司，美国）和金属 3D 打印机（德国 CONCEPT LASER）分别打印种植树脂导板和金属导板各一个；使用Dentium 种植系统进行体外模型种植体植入术。1.3缺牙模型及导板制作使用硅橡胶制取患者牙列印模并灌制超硬石膏模型，将修整后的石膏模型用扫描仪（3shape Trios A/S口内扫描仪）扫描，获得超硬石膏的扫描数据，并以 STL 格式输出，使用牙科模型树脂（Formlabs）打印患者缺牙模型，打印分辨率为 0.1 mm，共计 20 个树脂模型用于模拟种植植入，其中树脂导板组（R 组）10 个，金属导板组（M 组）10 个。导入患者 CBCT 数据和数字化模型至电脑软件内，使用软件进行种植治疗规划设计。使用 Dentium sup