趙雪竹，唐志輝，許衛(wèi)華，鄒立東，吳敏節(jié)，李良忠

北京大學口腔醫(yī)院:1第二門診部；2第三門診部，北京 100101

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仿真頜骨模型結(jié)合牙種植手術(shù)導板在口腔種植教學中的應用

趙雪竹1，唐志輝1，許衛(wèi)華2，鄒立東1，吳敏節(jié)1，李良忠1

北京大學口腔醫(yī)院:1第二門診部；2第三門診部，北京 100101

目的 探索建立制作仿真頜骨模型的方法，為口腔種植的臨床教學提供幫助。方法通過3D打印技術(shù)打印仿真頜骨模型。在對學生進行傳統(tǒng)模式教學之后，利用仿真頜骨模型進一步開展種植教學，讓學生在該模型上進行診斷、手術(shù)設計及預手術(shù)練習，并制作手術(shù)導板。結(jié)果 100%的學生認為對患者真實骨情況的展示，仿真頜骨模型比CT圖像更直觀。學生需要在仿真頜骨模型上進行2～5次預手術(shù)練習方能找到滿意的種植位置。結(jié)論 通過應用3D打印技術(shù)，可以制作仿真頜骨模型，結(jié)合手術(shù)導板可幫助醫(yī)學生完成從理論學習到實際操作的跨越，具有較好的教學前景。

仿真頜骨模型；3D打??；種植手術(shù)導板；口腔種植教學

在口腔醫(yī)學領域，種植牙以其美觀、咀嚼效率高、修復效果穩(wěn)定等特點，已成為缺牙患者的首選修復方式。種植釘因需要被錨入患者的骨組織，因而在種植手術(shù)之前，對患者骨條件的充分了解和認識是手術(shù)成功與否的關(guān)鍵因素。但由于先天發(fā)育、性別、年齡等多方面因素的影響，不同患者在缺牙區(qū)的骨量各不相同，甚至可以說千差萬別，需要醫(yī)師在術(shù)前評估患者的骨量，以選擇不同直徑、長度的種植釘。此外，口腔頜面部解剖結(jié)構(gòu)較為復雜，頜骨內(nèi)常走行著重要的血管神經(jīng)分支和鼻竇等結(jié)構(gòu)，因而醫(yī)師在植入種植釘時，需充分認識并注意規(guī)避這些結(jié)構(gòu)，否則可能造成神經(jīng)麻痹、鼻竇穿孔或致命性血腫等不良后果。因此，種植牙對口腔醫(yī)師的專業(yè)知識及臨床技能要求較高。傳統(tǒng)的口腔醫(yī)學教育模式包括課堂知識傳授、圖片展示及見習等教學手段，醫(yī)學生僅能通過文字描述或二維圖像想象患者頜骨的真實外形。此外，口腔結(jié)構(gòu)由于唇部組織的遮擋，屬于非開放性的術(shù)區(qū)，患者體位及張口度等因素的影響，均會遮擋學生在見習手術(shù)時的視野，也影響了學生對患者骨條件的充分認識。這些因素使得醫(yī)學生往往需要較長的過程才能成為一名合格的種植醫(yī)師。該研究將根據(jù)患者CT影像數(shù)據(jù)經(jīng)3D打印技術(shù)而制造的仿真頜骨模型引入口腔種植教學過程，更加直觀地向?qū)W生展示患者的骨條件，結(jié)合手術(shù)導板的制作，幫助醫(yī)學生實現(xiàn)從理論學習到實踐操作的跨越。

1　仿真頜骨模型結(jié)合種植手術(shù)導板在口腔種植教學中的應用

1.1仿真頜骨模型的制作

選擇口內(nèi)單牙缺牙、有種植意向的患者共11例作為教學病例。使用體層攝影（computed tomography，CT）機（DCTPRO-46；VATECH，京畿道，韓國）對每位患者頜面部進行CT掃描。將CT數(shù)據(jù)導入Mimics 16.0軟件（Materialise，勒芬，比利時）中進行三維重建，形成反映患者頜骨形態(tài)的數(shù)字化三維模型。另取患者的石膏模型，通過激光掃描技術(shù)對石膏模型的牙列及粘膜形態(tài)進行掃描，形成反映患者牙列及黏膜形態(tài)的三維數(shù)字模型。將上述兩種三維數(shù)字模型導入Geomagic Studio軟件（Geomagic，北卡羅納，美國），利用軟件的對齊功能，將兩個數(shù)字模型進行配準，形成既能顯示頜骨，又能顯示牙列準確信息的新的數(shù)字模型。之后利用3D快速成型打印機（EDEN260；Objet Geometries，雷霍沃特，以色列），通過3D打印技術(shù)，將數(shù)字化的模型打印為實體的與人體1∶1比例的仿真頜骨模型（如圖1所示）。

圖1　3D打印的仿真頜骨模型

1.2利用仿真頜骨模型進行口腔種植教學

選擇9位青年住院醫(yī)師作為教學對象。所有醫(yī)師均畢業(yè)于北京大學口腔醫(yī)學院，在校期間曾接受過傳統(tǒng)的口腔種植學理論學習，均見習過種植手術(shù)病例5～10例，但未親自主刀過種植手術(shù)。學生可自帶病例，也可由教師提供典型病例，共收集教學病例11例。

首先，教師以傳統(tǒng)的教學方式，以口頭講解、幻燈的方式，講解口腔種植的基本理論，包括診斷、治療設計原則、手術(shù)程序，等。然后，向?qū)W生展示教學病例，以患者的病歷、臨床照片、石膏模型的方式，讓學生初步了解患者的缺牙位置、缺牙間隙等解剖條件。之后，讓學生對患者的CT進行讀片。學生在CT的二維斷層圖像上測量缺牙區(qū)的骨厚度、高度，并觀察毗鄰的重要解剖結(jié)構(gòu)（如神經(jīng)束、重要血管分支、鼻竇，等）的位置、走行，讓學生想象患者真實的骨情況。

之后，拿出對應每個患者的仿真頜骨模型。讓學生從不同角度認真觀察模型所展示的骨條件。包括直觀地觀察模型在缺牙區(qū)的骨高度、骨厚度。必要時，學生可用專用探針或卡尺在仿真頜骨模型上進行測量（如圖2所示）。展開以問題為中心的學習，學生根據(jù)骨條件，提出擬植入的種植釘?shù)闹睆?、長度，進行討論，并向教師提出討論結(jié)果。另外，學生可直觀觀察并指出仿真頜骨模型中潛在的解剖結(jié)構(gòu)位置。例如:圖3展示為與上后牙毗鄰的上頜竇結(jié)構(gòu)，圖4展示為與上前牙鄰近的切牙管結(jié)構(gòu)。學生在設計種植釘被植入的位置及角度時，需有意地規(guī)避這些結(jié)構(gòu)，防止對血管神經(jīng)束或鼻竇黏膜的損傷。

圖2　學生以卡尺在模型上測量缺牙區(qū)的骨量

圖3　仿真頜骨模型可清晰顯示上頜竇結(jié)構(gòu)（箭頭所示）圖4 仿真頜骨模型可清晰顯示切牙管結(jié)構(gòu)（箭頭所示）

在仿真頜骨模型上進行預手術(shù)。學生按照之前討論的設計方案，在頜骨模型上進行鉆孔練習（如圖5所示）。鉆孔后，與術(shù)前設計比較。然后請教師進行評價，提出改進意見，以便在患者口內(nèi)進行真正的手術(shù)操作時加以注意。如對鉆孔位置不滿意，可用普通牙科樹脂將原鉆孔填充，重新模擬鉆孔，直至滿意為止。鉆孔位置滿意后，在鉆孔內(nèi)模擬植入種植釘（如圖6所示）。

（二）建立全州基礎信息及養(yǎng)殖基礎數(shù)據(jù) 按照農(nóng)業(yè)部的安排及幾次會議精神，于2007年4月就開始收集全州養(yǎng)殖基礎數(shù)據(jù)。州、縣動物衛(wèi)生監(jiān)督機構(gòu)通過動物耳標門戶網(wǎng)站建立完善州、縣、鄉(xiāng)、村的機構(gòu)、人員等基礎信息數(shù)據(jù)。目前全州已有1個州級、13個縣（市）級（包括縣級衛(wèi)生監(jiān)督分設單位及合設機構(gòu)）、134個鄉(xiāng)錄入了機構(gòu)、人員等基礎信息。年出欄1 000頭的15個規(guī)模養(yǎng)豬場，也在縣級建立了備案信息，并按月將數(shù)據(jù)信息上報中央數(shù)據(jù)庫。

圖5　在模型上進行預手術(shù)，練習鉆孔圖6 在模型上模擬植入種植釘一枚

此外，也可在仿真頜骨模型上預先制作手術(shù)導板。學生按照術(shù)前設計的方案，在模型上鉆孔的位置插入導向桿，按照導向桿的方向制作手術(shù)導板（如圖7所示）。在對患者進行實操的階段，學生可利用導板，更加精確地控制鉆孔的方向和位置，保證患者的治療安全。

圖7　在模型上制作手術(shù)導板

針對使用仿真頜骨模型進行教學的方式對學生的反應進行調(diào)查。調(diào)查的內(nèi)容包括:對使用這種教學方式的必要性認識；仿真頜骨模型是否能真實反映患者的骨情況；在模型上進行預手術(shù)是否對手術(shù)實操中精確植入種植釘有幫助；在此學習過程中遇到的困難及有何改進意見（教學流程如圖8所示）。

圖8　教學流程圖

2　結(jié)果

所有9（9/9）位學生均完成了對11例（11/11）教學病例的診斷、設計及種植手術(shù)。共制作仿真頜骨模型11個，進行預手術(shù)11例，在模型上完成手術(shù)導板8（8/11）個。有8例手術(shù)（8/11）以學生為主刀，以教師為助手而完成；3例手術(shù)（3/11）以教師主刀，學生作為助手。

1例患者出現(xiàn)了種植術(shù)后種植體脫落的現(xiàn)象，可能與該患者的夜磨牙習慣有關(guān)，教師對該患者進行了復種。其余患者種植釘均穩(wěn)定?，F(xiàn)所有患者均順利完成種植修復，未發(fā)生種植體周圍炎及其他嚴重并發(fā)癥。

100%的學生（9/9）認為觀察仿真頜骨模型對直觀認識患者的骨外形及毗鄰解剖結(jié)構(gòu)很有幫助，100%的學生（9/9）認為對患者真實骨情況的展示，仿真頜骨模型比CT影像更直觀。78%的學生（7/9）認為仿真頜骨模型與在手術(shù)中觀察到的患者實際骨情況完全一致；22%（2/9）的學生則認為略有出入，但認為仍對術(shù)前掌握患者骨形態(tài)有較大幫助。

所有學生（9/9）均認為在仿真頜骨模型上能獨立完成對種植體長度、直徑的選擇，主要的難點在于對種植深度、位置、角度的掌控。往往不能一次就找到最佳的鉆孔位置。但均可以通過2～5次的鉆孔演練，在教師的指導下，最終找到最佳的鉆孔位置，并將種植釘模擬植入到理想的位置。這也說明，在真正的手術(shù)實操進行之前，在模型上進行預手術(shù)很有必要。此外，89%的學生（8/9）認為，通過對仿真頜骨模型上的種植鉆孔位置的記憶，對在患者口內(nèi)實操過程中找到理想的鉆孔位置有較大幫助。

遇到的困難:44%（4/9）的學生認為制作仿真頜骨模型和進行預手術(shù)練習相對耗時，制作周期一般為1～2周，增加了患者等待手術(shù)的時間。另有11%學生（1/ 9）提出，仿真頜骨模型僅能提供患者的骨情況，但不能提供牙齦的信息，無法在該模型上進行切口及翻瓣的練習。

3　討論

3.1仿真頜骨模型使學生直觀認識患者的骨形態(tài)

傳統(tǒng)的口腔教學模式中，主要采用石膏模型及術(shù)前CT向?qū)W生展示患者的情況。但石膏模型僅能提供缺牙區(qū)包括黏膜厚度在內(nèi)的信息，而對覆蓋在黏膜下方的骨的形態(tài)，無法直觀地觀察。CT圖像僅能在二維斷層圖像上進行骨量的測量，學生必須通過自己的想象對患者的骨條件進行認識。況且，再完美的圖像，也不如手里有一個真實的模型更直觀。學生可以360°的觀察缺牙區(qū)的骨形態(tài)，并且可以在模型上直接進行測量。該研究中的9位學生均表示仿真頜骨模型能夠較直觀地展現(xiàn)患者骨量信息，并認為直觀程度優(yōu)于CT圖像；78%的學生認為頜骨形態(tài)與術(shù)中看到的患者真實頜骨情況一致。

另外，人體頜面部結(jié)構(gòu)較為復雜，且存在一定變異。種植手術(shù)區(qū)常緊鄰下齒槽神經(jīng)、頦神經(jīng)袢、上頜竇、切牙管等結(jié)構(gòu)，而這些結(jié)構(gòu)均隱匿于頜骨內(nèi)部，增加了種植手術(shù)的潛在危險。缺乏實戰(zhàn)經(jīng)驗的醫(yī)學生需要對患者的解剖結(jié)構(gòu)做好充分的判斷，才能避免或降低手術(shù)風險。仿真頜骨模型由于源自患者的CT數(shù)據(jù)，可以真實比例展現(xiàn)頜骨內(nèi)潛在的解剖結(jié)構(gòu)。另外，打印仿真頜骨模型的材料MED610是一種具有透明特質(zhì)的樹脂材料，其本身的透明特質(zhì)使得潛在于頜骨內(nèi)部的解剖結(jié)構(gòu)可以直觀地展現(xiàn)給學生，這是傳統(tǒng)的石膏模型無法比擬的。

3.2有助于學生在術(shù)前模擬、練習種植手術(shù)，增加手術(shù)可預期性

仿真頜骨模型可作為學生模擬、練習種植手術(shù)的載體。學生在真正實施種植手術(shù)之前，可先在仿真頜骨模型上練習鉆孔和種植釘?shù)闹踩?，逼真地模擬整個手術(shù)過程。該教學流程不僅讓學生熟悉了手術(shù)的各個環(huán)節(jié)，也體驗了鉆孔時的手感。另外，在模型上模擬植入種植釘之后，學生可通過觀察植釘?shù)奈恢煤头较?，檢驗先前的設計是否存在缺陷，若存在缺陷，可在教師的指導下及時調(diào)整，以避免對患者造成不可逆的影響。所有學生均認為，對種植釘?shù)姆较颉⑸疃燃拔恢玫目刂剖蔷毩暤碾y點，即使是簡單的單牙缺牙病例，也需要2～5次的反復練習才能最終找到理想的植入位置，這更體現(xiàn)了在模型上進行預手術(shù)的必要性。

3.3術(shù)前在仿真頜骨模型上制作手術(shù)導板，可幫助學生在手術(shù)實操過程中增加手術(shù)的準確性，減小因經(jīng)驗不足而造成的人為誤差

據(jù)De Bruyn H（2008年）對歐洲學院的研究顯示，只有5%的學院允許學生作為種植手術(shù)的主刀［6］。醫(yī)學生缺乏種植手術(shù)主刀經(jīng)驗的原因，主要是由于種植手術(shù)的高風險，初學者常因經(jīng)驗不足或手感欠佳而給患者帶來不可逆的損傷。該研究中學生往往需要在仿真頜骨模型上練習2～5次鉆孔，才能最終找到理想的鉆孔位置，而如何將在模型上找到的理想鉆孔位置最終實現(xiàn)在患者的口內(nèi)，導板是良好的媒介。在仿真頜骨模型上制作導板，并以導板為導向，可增加手術(shù)的準確性及可控性，對患者而言更加安全可靠。該研究中，除一例患者出現(xiàn)種植體脫落以外（存在夜磨牙習慣），其余患者均順利完成修復，未出現(xiàn)嚴重并發(fā)癥。

3.4利用頜骨仿真模型進行種植教學的局限性

仿真頜骨模型僅能體現(xiàn)患者骨的信息，而不能體現(xiàn)粘膜的形態(tài)及性質(zhì)，醫(yī)學生無法進行切口、翻瓣及縫合的練習。教師可在頜骨模型上灌注人工牙齦以模擬天然牙齦，或令醫(yī)學生在動物模型上另行練習。

總之，將仿真頜骨模型結(jié)合種植手術(shù)導板應用于口腔種植的教學，可讓學生更直觀地了解患者的骨形態(tài)。在仿真頜骨模型上進行預手術(shù)，能較逼真地模擬真實患者，幫助學生實現(xiàn)從體外模型到患者實體的轉(zhuǎn)換，增加醫(yī)學生作為主刀進行種植手術(shù)的安全性，具有較好的教學應用前景。但同時，教師需根據(jù)仿真頜骨模型的特點合理安排教學流程，并與其他教學方式交叉并行，以更好地適應種植教學的需求。

［1］李曙明，李萌，楊益民，等.3D打印及計算機輔助技術(shù)在骨科臨床教學中的應用探討［J］.中國醫(yī)學教育技術(shù)，2015，29（2）：191-193

［2］趙波，劉穎，邱曉文，等.3D打印技術(shù)在脊柱外科手術(shù)教學和訓練中的應用［J］.中國醫(yī)學教育技術(shù)，2015，29（5）：547-549

［3］管吉，楊樹欣，管葉，等.3D打印技術(shù)在醫(yī)療領域的研究進展［J］.中國醫(yī)療設備，2014，29（4）：71-72

［4］王彩梅，張衛(wèi)平，李志疆.3D打印在醫(yī)療器械領域的應用［J］.生物骨科材料與臨床研究，2013，10（6）：26-28

［5］熊小青，馮曉寧.三維打印快速原型機技術(shù)分析［J］.鑄造技術(shù)，2006（12）：18

［6］De Bruyn H，Koole S，Mattheos N，et al.A survey on undergraduate implant dentistry education in Europe［J］.Eur JDent Edu，2009，13（Suppl 1）：3-9

Application of emu lational jaw model
and implant surgery template in implant dentistry education

Zhao Xuezhu1，Tang Zhihui1，Xu Weihua2，Zou Lidong1，Wu Minjie1，Li Liangzhong11The Second Dental Center；2The Third Dental Center，Stomatology Hospital of Peking University，Beijing 100101，China

Objective To establish amethod ofmaking emulational jaw models as assistant tools in implant dentistry education.M ethods Emulational jaw models were fabricated by 3D printing technology.After traditional teaching methods，emulational jaw models were used to help studentsmake diagnosis，design operation and simulate operation.Surgical templates then were also fabricated on the emulational jaw models，which would guide the implant insertion surgery more precisely and safely. Resu lts All of the students thought that emulational jaw models could display the morphology of jaw bonemore intuitively than CT.Generally，after two to five simulation exercises on the 3D models，young doctors could finally insert implants in a satisfactory position.Conclusion We canmake emulational jaw modelswith 3D printing technology，which can help students achieve the leap from preclinical teaching to clinical practicemore smoothly.Therefore，it has promising future in teaching.

emulational jaw model；3D printing；implant surgery template；implant dentistry education

R-058；G642.0

A

1004-5287（2016）03-0313-04

10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201603022