2022动态导航技术在无牙颌种植中的应用进展（全文）.docx

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1、2022动态导航技术在无牙颌种植中的应用进展（全文）摘要无牙颌种植一直是种植领域的难点，动态导航技术在无牙颌种植中的应用可解决传统无牙颌种植修复中的诸多问题。动态导航技术的优势在于，精确定位引导，修复引导外科，美学效果好；方案设计与种植实时引导可以同时进行；术中将盲视变为直视，可实时引导医师种植及调整方案；全程提高医、技、患三者沟通效率等。本文对动态导航技术在无牙颌的工作流程、临床应用现状和挑战、精度分析及其局限性进行探讨,并对其未来发展提出展望，以期为临床开展动态导航技术引导的无牙颌种植提供参考。无牙颌是一种主要由牙周病引起的老年常见病，可导致患者牙槽骨、口腔黏膜、颗下颌关节等损伤,严重影响

2、患者的咀嚼、吞咽和发音等口腔功能，患者的面容因缺少牙列支撑而易显老态，影响其社交生活与心理健康。随着种植修复技术的进步及生活水平的提高，种植修复已成为目前临床上首选的无牙颌修复方式之一。然而无牙颌种植修复难度较高，且涉及诸多风险1：无牙颌患者多伴随中、重度的牙槽骨萎缩，牙槽崎呈刀刃状，余留骨量较少，增加了术中种植体定位的难度；传统的自由手式的植入操作高度依赖术者的临床经验，在刃状牙槽靖上车针可发生滑移偏位,易损伤上颌窦、下颌神经等解剖结构，并难以保证多颗植体之间保持良好的位置关系；为在术中取得良好的术区视野，往往采取大面积翻瓣，增加了患者术后的疼痛、肿胀及感染风险。近年来，临床医师逐渐选择使用

3、静态导板辅助完成无牙颌种植手术2,但受制于繁冗的术前设计，可视性较差及术中难以灵活更改方案3o动态导航的应用一定程度上弥补了静态导板的局限性，术中将解剖结构的盲视变为直视，实时引导种植体植入并可灵活调改种植方案4o本文旨在探讨动态导航技术在无牙颌的临床应用现状，以期为临床决策提供参考。一、动态导航技术的工作流程动态导航技术由硬件与软件组成,硬件包括导航仪、专用的导航手机、配准定位装置，软件包括系统自带具备术前方案设计、术中实时引导等功能的专用软件，导航设计软件术前可处理及导入锥形束CT等影像制订优化的手术方案。动态导航技术的工作流程分为数据采集、数据处理及种植方案设计、手术实施以及种植上部修复

4、几个环节。1 .数据获取：动态导航技术需获取颌骨的三维信息及修复体信息。通过锥形束CT和口内扫描获取颌骨三维信息，锥形束CT获取患者口腔颌面部软硬组织的重要信息，包括种植区域的牙槽骨高度及厚度、上颌窦底的位置、下颌神经管的位置等5;口内扫描获取口腔内组织表面三维图像信息，生成患者口腔的三维模型，该模型可与锥形束CT的数据配准，更直观地反映患者软硬组织的情况，进而更好地模拟种植体植入过程6o无牙颌修复体信息则需进行下颌运动轨迹描记、下颌副功能检测、咀嚼效率检测和肌功能检测，建立研究模型，分析咬合关系，再制作放射导板，使用双扫描技术等步骤获取。数据收集完成后，术者整合数据资料，指导后续种植修复设计

5、。2 .数据处理及种植方案设计：无牙颌种植修复设计需遵循生物力学、种植美学原则和以修复为导向的治疗理念。通过采集、分析和标记关键结构部位,无牙颌种植修复可实现三维交互设计,实时追踪手术进程，可直观地设计和模拟手术过程。使用动态导航技术进行无牙颌种植术前需配准，术中可实时追踪手术器械尖端，显示其所在位置、路径及周围解剖结构，术者可及时调整器械方向及位置。配准分为有标记点配准与无标记点配准。临床上无牙颌种植使用较多的是有标记点配准,分为骨标记物配准、咬合夹板配准、U型管配准、面部框架式配准和解剖标志点配准等形式703 .手术过程：先扫描患者的口腔数据并导入系统，消毒铺巾局部麻醉后,在术区放置配准装

6、置，并将红外探测装置对准术区，确保固位稳定准备配准。配准时，用导航仪的光学追踪设备捕捉手机钻头以及患者颌骨位置，再利用标准点匹配颌骨和三维重建影像。在动态导航下，导航仪实时展示钻针与术区的位置，并根据误差图标的引导，精准实施预定设计方案，术后即刻拍摄锥形束CT,评估种植体植入位置。4 .动态导航对无牙颌种植修复的影响：动态导航中的数字化技术通过口内信息扫描、面部信息和锥形束CT数据拟合后进行虚拟排牙，以确定理想的种植体植入位点，使无牙颌种植即刻固定修复，实现了以修复为导向。与自由手相比，术者可结合临床经验与动态导航显示的解剖结构及骨质密度，将种植体精准植入理想位置，并使种植体获得良好的种植体初

7、期稳定性8,从而实现无牙颌种植即刻修复。此外，动态导航术前也可通过三维可视化设计修复体9,根据种植体与修复体的三维位置关系预选最适角度与穿龈高度的复合基台，设计修复螺丝开口位置，使修复体、基台与种植体在三维空间上达到生物力学及美学的和谐统一。JokStad等8和Pozzi等10研究证实，动态导航引导下的无牙颌种植即刻修复预后良好,并发症发生率低，随访10年结果显示边缘骨平均吸收0.76mm,治疗效果较理想11二、动态导航技术在无牙颌种植中的应用及挑战1.动态导航技术在常规无牙颌种植中的应用：动态导航技术应用于无牙颌种植既有明显优势，也有不可忽视的缺点。(1)优势：精细定位引导，修复引导外科，美

8、观效果好；患者可在同一天接受扫描、计划和手术，节省治疗时间成本；手术计划和方案可根据临床情况改变；手术实时可视化，精确度可随时验证3o(2)缺点：术前准备耗时较长，系统错误可影响参考点与患者的关系；技术敏感性高，医师需前期培训；多数导航研究为体外研究，临床应用较少；手术费用较高。动态导航技术是降低无牙颌种植手术难度、提高其修复效果的有效手段。精准的术前设计和术中正确实施是减少手术并发症的重要手段，术后融合工作模型、咬合参数、口扫面扫、锥形束CT等数据，通过咬合分析系统、肌电仪及电子面弓等工具，评估数字化无牙颌上部修复、咬合重建、面部外形重建的精确性，咀嚼肌收缩力及双侧既突运动平衡性等。因此，进

9、一步提高导航的精度和准确性将是未来发展的趋势。此外，动态导航系统现阶段的装置和临床操作流程较复杂，限制了导航系统的普及化，需优化导航系统的装置和操作流程。2.动态导航技术在颊种植中的应用：颗种植体的长期留存率高达95.2%12f颤种植体成为治疗严重萎缩性上颌骨和上颌骨缺损的较优解决方案。但由于术中可见范围有限及解剖结构复杂，截种植被认为是半盲手术，而动态导航技术具有可视化和术中实时更改方案的优势，解决了颔种植视野不佳的问题。2000年，Schramm等13提出在颔种植体手术中应用动态导航技术，与静态导板手术相比，动态导航技术在颊骨植入中的应用不受种植体长度、种植体角度、导板固定不良等因素的影响

10、，且可以帮助建立颗种植体精确定位，有利于实现颔种植体良好的初期稳定性和术后即刻修复。但其在颔种植术中的应用仍存在局限，如成本较高，目前临床应用研究依然匮乏等3oRamezanzade等14认为动态导航微创不翻瓣手术仍存在挑战，目前建议使用保守切口。此外，还有一些导航设备相关的故障风险,如红外摄像机等故障可能终止动态导航手术15L因此术前必须进行常规设备检查，并确保导航装置在患者头部保持固定。3.无牙颌种植中动态导航技术与静态导板技术的比较：目前静态导板已广泛应用于无牙颌种植修复中2,16,17,但其依然存在诸多缺陷：冷却方法不良；解剖结构可视性不佳，术中方案难以更改；对患者开口度要求较高。动态

11、导航技术一定程度上解决了以上问题：冷却水可直达种植位点，减少产热及骨灼伤；实时显示解剖结构，便于医师种植及灵活调整种植方案4;对开口度的要求相对较低3o动态导航技术可为患者提供更好的就诊体验及可预期的种植修复效果。Kaewsiri等18研究显示,在严格控制相关条件下，相同医师分别进行动态导航和静态导板手术，两者的精准度差异无统计学意义。WU等19针对不同术者操作的研究也显示，动态导航与静态导板的精准度差异无统计学意义。综上所述，动态导航具有良好的精准度，同时可弥补静态导板技术的不足。4.种植机器人导航定位系统：动态导航可与种植机器人结合使用。口腔种植机器人通过视觉导航与图像配准技术，实现对机械

12、臂的实时导航，辅助医师完成种植手术，保证手术精准性200口腔种植机器人系统可实现手术区域解剖结构的判读、术前种植精确设计、手术自动精准定位、手术导航实时校准和即刻种植修复等功能，达到精准、高效、微创、舒适的手术要求，也将成为无牙颌种植领域的研究热点。三、牙颌种植动态导航的精度分析及影响因素误差分析是在应用数字化种植外科技术值得讨论的话题。利用种植体误差分析软件，先将术前种植体虚拟植入图像和术后图像进行配准重叠，再测量并比较术前设计与术后实际位点的偏差值。评估参数包括种植体肩部偏差、根尖部偏差、植入深度偏差、角度偏差、颊舌向偏差及近远中向偏差。数字化无牙颌种植修复程序复杂，在实施的不同阶段存在诸

13、多误差，将影响最终种植修复的精准度。动态导航工作流程包括图像处理、虚拟种植体规划、校准、配准和外科手术等步骤，每个步骤都可能产生误差，因此精准的术前设计和术中正确实施是减少手术误差的重要手段。1.图像获取与数据处理误差：锥形束CT扫描层的厚度、体素尺寸的大小、扫描时患者的稳定、口内金属修复体造成的伪影等都会影响图像数据的准确性。较厚的层可产生伪影，因此层厚度和体素大小均影响数据准确性。目前，研究中推荐的层厚为200m,层厚超过IoOOm可能导致较大的误差21o此外，图像体素尺寸随着三维图像分辨率的增加而降低，缩小体素尺寸有利于提高图像质量22o术前和术后拍摄锥形束CT时间间隔可影响测量精度2,

14、患者下颌运动在拍摄锥形束CT时容易移动造成伪影，导致成像不准确23,因此术后需及时拍摄锥形束CTo2酒已准方式：配准方式是影响动态导航精确度最重要的因素，不同的配准方式可影响最终的种植精度。临床医师必须了解不同配准方法的适应证和配准特点，以减少误差。配准包括标记点配准及无标记点配准两种方式，临床常用前者，其误差主要来源于基准点定位误差、基准点配准误差和目标点配准误差24o因在图像采集和手术中不受位移影响，骨标记物配准被视为配准金标准25,但其对骨量要求较高；咬合夹板配准虽然无创，但其术前成本较高，且不适用于牙槽骨严重萎缩的无牙颌患者，可能导致无法精准定位空间26o无标记点配准利用面部融合原理进

15、行轮廓匹配，其优点在于无创，但扫描精度会受术区软组织影响。有研究显示，在上颌骨采用无标记点配准方法进行术区配准，精度较差27,成本较高，无法在无牙颌种植中广泛应用。另外一项体外研究对几种不同配准方法精度进行比较，结果显示骨标记物配准、咬合夹板配准和面部框架式配准的精度误差均在临床可接受的范围内28L3 .术者经验：术者操作的熟练程度、种植体植入位点、方向和深度等均可影响最后修复的精确度。Golob等29研究使用动态导航技术在模型上放置的尝试中，新手通过练习可以在减少角度偏差和缩短手术时间方面取得明显改善。在临床试验方面，Stefanelli等30回顾性比较了不同时间点植入物的偏差，指出经过一定

16、练习后偏差显著减少。Block等31认为动态导航需通过一定学习曲线才可达到熟练，因此医师可先进行体外模型培训。4 .应用误差：上下颌的植入位点也可能影响准确性，但目前缺乏共识。研究表明下颌植入的准确性更高，可视性好32,33o然而，也有研究显示上颌骨和下颌骨之间的偏差差异无统计学意义34,这需要进一步的临床研究验证。目前研究表明导航系统的差异不是造成误差的主要原因，一篇系统性综述比较了5种导航系统的精度，结果显示差异并无统计学意义21四、展望综上，动态导航技术在无牙颌种植中的应用可弥补静态导板系统的诸多临床不足，具有广阔的应用前景。但目前因术前准备耗时、操作流程繁琐、技术敏感性高等因素限制，动态导航在无牙颌种植方面的应用及推广受限。动态导航优势与局限性并存