謝瑞 白石柱 趙銥民

計算機(jī)輔助種植技術(shù)給口腔種植領(lǐng)域帶來了重大變革[1-2]。目前臨床中應(yīng)用最廣泛的是靜態(tài)導(dǎo)板輔助種植和動態(tài)導(dǎo)航輔助種植技術(shù)[3-4]。這兩種技術(shù)通過物理引導(dǎo)或客觀參照指導(dǎo)醫(yī)生完成手術(shù),降低了術(shù)中醫(yī)生手感和外科經(jīng)驗對手術(shù)精度的影響[5],目前文獻(xiàn)報道中靜態(tài)導(dǎo)板和動態(tài)導(dǎo)航輔助種植術(shù)后精度相似[6-7]。

但是這兩種輔助種植方式仍然存在一些技術(shù)短板。靜態(tài)導(dǎo)板對術(shù)區(qū)的遮擋會影響窩洞預(yù)備時的冷卻效果,對張口度也提出了更高要求[8]。同時在靜態(tài)導(dǎo)板手術(shù)中,醫(yī)生的使用經(jīng)驗也會對手術(shù)時間和精度產(chǎn)生較大影響。在動態(tài)導(dǎo)航手術(shù)中,醫(yī)生眼睛觀察導(dǎo)航界面,手持種植馬達(dá)完成種植操作,這種“手眼分離”的操作模式對醫(yī)生是一個全新挑戰(zhàn),有研究表明,醫(yī)生往往需要更多的練習(xí)才能達(dá)到理想的手術(shù)效果[9]。所以醫(yī)生經(jīng)驗仍然是靜態(tài)導(dǎo)板和動態(tài)導(dǎo)航手術(shù)精度的重要影響因素之一。

為了進(jìn)一步減小對種植手術(shù)精度的影響,本研究團(tuán)隊從2013 年開始了自主式口腔種植機(jī)器人系統(tǒng)的研發(fā)工作[10],并于2017 年完成了世界首臺自主式口腔種植機(jī)器人種植手術(shù)[11]。Li等[12]報道使用自主式口腔種植機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行種植,術(shù)后肩部和根部種植偏差約為0.2～0.5 mm。 Jia等[13]通過一項回顧性研究評估了自主式口腔種植機(jī)器人系統(tǒng)用于牙列缺損患者種植修復(fù)的精度,結(jié)果顯示,肩部偏差、根方偏差、角度偏差分別為(0.43±0.18) mm、 (0.56±0.18) mm和(1.48°±0.59°)。

雖然自主式口腔種植機(jī)器人的部分研究成果已經(jīng)發(fā)表,精準(zhǔn)的植入效果也得到了驗證,但關(guān)于機(jī)器人牙列缺損種植修復(fù)的隨訪結(jié)果仍然缺少數(shù)據(jù)支持。本研究旨在評價自主式口腔種植機(jī)器人牙列缺損種植精度的同時,回顧性地分析自主式口腔種植機(jī)器人種植修復(fù)后1 年內(nèi)的隨訪情況。

1 資料與方法

1.1 病例資料

納入2020 年9 月～2020 年10 月于空軍軍醫(yī)大學(xué)第三附屬醫(yī)院數(shù)字化口腔醫(yī)學(xué)中心進(jìn)行自主式口腔種植機(jī)器人手術(shù)且隨訪信息完整的患者,收集患者病例信息。本研究通過了空軍軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院倫理委員會的批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號: IRB-REV-20020050)。

納入標(biāo)準(zhǔn): (1)年齡≥18且≤70 周歲,性別不限; (2)由自主式口腔種植機(jī)器人完成種植手術(shù)的下頜后牙牙列缺損患者; (3)剩余牙槽嵴高度及寬度充足; (4)無影響種植體植入和遠(yuǎn)期成功率的軟硬組織缺損或病變; (5)隨訪記錄完整。

排除標(biāo)準(zhǔn):全身系統(tǒng)性疾病未得到有效控制;有頭頸部放療史;尚未控制的牙周病或口腔衛(wèi)生極差者;吸煙數(shù)量大于10 支/d者;無法配合后期隨訪。

1.2 軟件設(shè)計

患者入組后,拍攝CBCT(HiRes3D,北京朗視),進(jìn)行口內(nèi)掃描(3Shape TRIOS 2, 3Shape,丹麥),掃描范圍為全牙列。將獲取數(shù)據(jù)導(dǎo)入至機(jī)器人種植術(shù)前軟件(DentalNavi,北京雅客智慧),參照牙齒形態(tài)特征,將口內(nèi)掃描模型配準(zhǔn)至CBCT重建的頜骨三維模型中;在軟件內(nèi)置數(shù)據(jù)庫中選擇形態(tài)適合的牙冠,調(diào)整牙冠位置、鄰接和咬合;在種植體庫中根據(jù)骨量選擇相應(yīng)種植體(AstraTech TX, Dentsply Sirona,瑞典),根據(jù)牙冠穿出位置和骨量調(diào)整種植體的位置和方向;根據(jù)廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)備策略規(guī)劃機(jī)器人種植的下鉆次序,同時調(diào)整種植手機(jī)的姿態(tài),避免種植手機(jī)柄部同鄰牙發(fā)生碰撞;設(shè)計加工自主式口腔種植機(jī)器人手術(shù)配件,包括開口裝置、視覺標(biāo)記攜帶器、吸唾裝置及注冊孔等(圖1)。

圖1 自主式口腔種植機(jī)器人手術(shù)術(shù)前軟件設(shè)計

1.3 手術(shù)和修復(fù)流程

患者術(shù)前常規(guī)口內(nèi)外消毒、鋪巾。手術(shù)均采用局麻下不翻瓣的方式。完成機(jī)器人末端和患者頜骨的空間注冊后,按照術(shù)前規(guī)劃的用鉆順序,由自主式口腔種植機(jī)器人逐級預(yù)備種植窩洞,隨后自主植入對應(yīng)種植體。安裝愈合基臺后拍攝CBCT。

手術(shù)后3 個月,患者復(fù)診,檢查種植體骨結(jié)合情況,并拍攝根尖片,進(jìn)行永久修復(fù)(圖2)。

圖2 手術(shù)和修復(fù)流程

1.4 效果評價

手術(shù)后患者拍攝CBCT,用于種植體植入精度的評價。所有患者均參與了修復(fù)后即刻(基線)以及修復(fù)后6 個月、修復(fù)后12 個月的檢查隨訪。檢查內(nèi)容包括種植體周圍軟組織情況和X線檢查。

1.4.1 精度評價 將術(shù)后CBCT圖像導(dǎo)入軟件中(Mimics version 21, Materialise, 比利時),對種植體實(shí)際位置的頜骨進(jìn)行分割。在逆向工程軟件中(Geomagic Studio, Geomagic Inc, 美國)配準(zhǔn)術(shù)前CBCT重建頜骨與術(shù)后CBCT實(shí)際的頜骨。在3-matic軟件中(3-matic, Materialise, Belgium)測量計劃與實(shí)際植入位置的差異(圖3A)。

圖3 種植體偏差測量(A)和近遠(yuǎn)中邊緣骨高度測量(B)

1.4.2 邊緣骨高度 在基線、修復(fù)后6 個月、修復(fù)后12 個月采用平行投照技術(shù)拍攝種植體根尖片。拍攝由同一名經(jīng)驗豐富的技師完成,圖像校準(zhǔn)參照物為種植體長度和螺距。規(guī)定種植體近遠(yuǎn)中向的冠方平臺為基準(zhǔn)面,與種植體近遠(yuǎn)中接觸的牙槽骨頂點(diǎn)向冠方平臺做垂線,近遠(yuǎn)中垂線的平均值就是種植體的邊緣骨高度。所有的數(shù)據(jù)測量由2名醫(yī)師完成,若兩者測量結(jié)果相差<0.5 mm,則取均值,若差異>0.5 mm,則重新測量(圖3B)。

1.4.3 種植體周圍軟組織情況 種植體周圍軟組織評估指標(biāo)包括探診深度、探診出血和改良菌斑指數(shù)。 探查工具為牙周探針(UNC Probe, Hu-Friedy, 美國)。 探診深度在基線和每次隨訪時記錄,探診出血和改良菌斑指數(shù)在每次隨訪時記錄。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

采用 SPSS 19.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析,種植體植入偏差、邊緣骨高度、種植體周圍軟組織情況使用平均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行描述。使用線性回歸模型分析不同種植體直徑和長度對精度的影響?；€、修復(fù)后6 個月和修復(fù)后12 個月的邊緣骨高度采用重復(fù)測量方差分析。P<0.05 為差異有顯著性。

2 結(jié) 果

2.1 病例資料

本研究共納入20 名患者,共計20 顆種植體。詳細(xì)病例資料統(tǒng)計如表1所示。

表1 患者臨床資料

2.2 術(shù)后精度評價

20 顆種植體植入精度的肩部偏差、根部偏差以及角度偏差分別是(0.34±0.11) mm、 (0.34±0.15) mm, (0.82°±0.38°)(表2)。線性混合模型顯示,不同種植體直徑和長度且對精度的影響無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)(圖4)。

表2 植入精度評價

圖4 偏差中位數(shù)、四分位數(shù)和范圍值,包括種植體直徑和種植體長度的植入精度箱狀圖

2.3 種植體存留率

所有病例均完成永久修復(fù)。 1 年內(nèi)隨訪期間,患者無明顯不適癥狀,骨結(jié)合良好,牙冠無損壞脫落,種植體穩(wěn)定。影像學(xué)顯示,種植體周圍無明顯低密度影,種植體1 年存留率為100%。

2.4 邊緣骨高度

20 顆種植體周圍邊緣骨高度穩(wěn)定,均獲得良好骨結(jié)合(圖5)。在基線、 6 月和12 月的隨訪中邊緣骨高度分別為(1.30±0.50) mm、 (1.27±0.44) mm、(1.21±0.38) mm。重復(fù)測量方差分析顯示邊緣骨高度差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.0.5)(表3)。

表3 邊緣骨高度

圖5 不同隨訪時間節(jié)點(diǎn)根尖片

2.5 種植體周圍軟組織情況

所有患者均接受了詳細(xì)且一致的口腔衛(wèi)生宣教。隨訪期間患者口腔衛(wèi)生狀況良好, 探針深度變化無統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.0.5),種植體周圍軟組織詳細(xì)結(jié)果見表4。

表4 種植體周圍軟組織情況

3 討 論

計算機(jī)輔助種植技術(shù)的出現(xiàn)降低了醫(yī)生操作經(jīng)驗對手術(shù)精度的影響,從而確保種植體精準(zhǔn)植入到符合力學(xué)和生物學(xué)要求的最佳位置[14-15]。根據(jù)文獻(xiàn)報道,靜態(tài)導(dǎo)板和動態(tài)導(dǎo)航種植肩部偏差分別為(1.40±0.72) mm和(1.73±0.43) mm,根部偏差分別為(1.66±0.61) mm和(1.86±0.82) mm,角度偏差分別為(4.98°±2.16°)和(5.75°±2.09°)。針對這兩種輔助種植技術(shù)的精度分析表明人為因素仍然是手術(shù)偏差的主要來源之一[8-9]。

隨著外科機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,機(jī)器人精準(zhǔn)、穩(wěn)定、高效的特點(diǎn)已經(jīng)被越來越多的醫(yī)生所認(rèn)可。主從式種植機(jī)器人系統(tǒng)Yomi(Neocis, USA)的應(yīng)用進(jìn)一步提升了輔助種植的精度,Mozer等[16]完成的病例表明,主從式種植機(jī)器人系統(tǒng)的肩部偏差約為0.79 mm,根部偏差為0.87 mm,角度偏差為1°。這種主從式機(jī)器人系統(tǒng)綜合了靜態(tài)導(dǎo)板的物理約束優(yōu)勢和動態(tài)導(dǎo)航的靈活性和可視性,實(shí)現(xiàn)了植入精度的提升,但手術(shù)的操作仍然由醫(yī)生操控機(jī)械臂完成,不可避免的是,操作機(jī)器人的經(jīng)驗還是會對植入精度產(chǎn)生影響。如何進(jìn)一步減小人為因素對手術(shù)結(jié)果的影響,自主化、智能化的外科機(jī)器人技術(shù)為本團(tuán)隊指明了發(fā)展方向[17-18]。自主式口腔種植機(jī)器人系統(tǒng)綜合應(yīng)用視覺傳感、力傳感、三維可視化和微型模塊化機(jī)器人等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人自主定位、自主進(jìn)出口腔、自主預(yù)備植窩洞、自主植入種植體等操作,最大程度降低了醫(yī)生外科經(jīng)驗不足所造成的植入偏差。

在本研究中,種植體的植入的肩部偏差、根部偏差以及角度偏差分別是(0.34±0.11) mm, (0.34±0.15) mm, (0.82°±0.38°),相比于其他輔助種植技術(shù),自主式口腔種植機(jī)器人體現(xiàn)出了的精度優(yōu)勢。線性回歸模型說明不同的種植體直徑或長度對手術(shù)精度的影響并沒有差異,說明了自主式口腔種植機(jī)器人手術(shù)具有一定的穩(wěn)定性,特別對種植體植入方向的控制。

在1年的隨訪中,所有種植位點(diǎn)邊緣骨高度并沒有發(fā)生顯著的變化,這個結(jié)果得益于以修復(fù)為導(dǎo)向的種植體術(shù)前規(guī)劃[19]和機(jī)器人技術(shù)的精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。所有病例的遠(yuǎn)期隨訪工作仍在繼續(xù)。同時,更加微創(chuàng)、精準(zhǔn)的機(jī)器人手術(shù)也更利于剩余軟硬組織的保留和軟組織的塑性,對種植體周圍軟組織的健康產(chǎn)生積極的影響。

本研究病例數(shù)量有限,下一步應(yīng)擴(kuò)大病例數(shù),區(qū)分不同的機(jī)器人手術(shù)術(shù)式,從植入精度出發(fā)分析自主式口腔種植機(jī)器人的臨床應(yīng)用效果,優(yōu)化自主式口腔種植機(jī)器人的應(yīng)用流程。

4 結(jié) 論

本研究中自主式口腔種植機(jī)器人在牙列缺損種植修復(fù)中的應(yīng)用取得了良好的療效,植入精度高, 1 年內(nèi)隨訪結(jié)果顯示邊緣骨高度無顯著變化。后期應(yīng)繼續(xù)開展隨訪工作,以評價自主式口腔種植機(jī)器人的遠(yuǎn)期療效。