一项初步研究：动态导航引导下腭部骨块取骨在口腔种植学中的应用

摘要

该方案介绍了一种利用动态导航引导技术获取腭部环形骨块的新型外科手术方法，旨在解决常规口腔内植骨区域骨量不足的难题，为种植牙领域中的有效骨增量提供了一种可行的解决方案。

摘要

当种植区域骨量不足时，通常需要进行骨增量手术，以确保种植体周围有足够的骨量。在自体骨移植手术中，部分患者在传统的口内取骨部位存在骨量不足的问题。由于徒手完成腭部截骨的难度较高，相关报道较少，因此腭部骨块在骨增量手术中并未常规使用。随着数字化引导种植技术的发展，腭部取骨已成为可行的选择。本文将介绍一种通过动态导航引导获取腭部环状骨块并应用于种植手术的方法。共有三名患者接受了该手术以获取环状腭部骨块，并完成了骨增量手术。种植区域的骨增量效果良好，取骨部位也出现一定程度的骨组织恢复。这是一种安全且有效的获取口内骨块的方法。

引言

近年来，随着种植技术的进步，越来越多的缺牙患者选择牙种植体进行修复治疗^1,2。种植成功的关键之一是牙槽嵴具有足够的骨量。患者在拔牙后常出现不同程度的牙槽骨吸收。根据以往研究，拔牙后12个月内，牙槽嵴宽度减少5-7 mm，高度减少2-4.5 mm³。因此，骨增量是口腔种植学中非常重要的组成部分，为种植条件不足的患者提供了实施种植手术的可能性。

对于不同类型牙槽嵴缺损的患者，可采用不同的骨增量技术进行治疗，例如牵张成骨⁴、上颌窦底提升⁵、引导性骨再生⁶、植骨块移植⁷等。自体骨块移植是牙槽嵴宽度和高度严重丧失患者常用的外科治疗方案，可提供更好的支持并促进骨形成。对于严重骨缺损的患者，需要更大体积的自体骨块。Petrungaro 及其他学者的统计结果显示，在口内取骨部位中，下颌升支、下颌前部和上颌结节分别可获取约 5–10 mL、5 mL 和 2 mL 的骨量。口外取骨部位包括髂后嵴、髂前嵴、胫骨等，可获得 20–70 mL 的骨量，但口外骨块获取手术的难度和风险较高⁸。

对于某些患者，传统的口内取骨部位无法提供足够的骨量。Qinghua 等人在2013年的一项影像学相关研究中表明，上颌腭部是口腔内潜在的截骨区域⁹。腭部骨组织以皮质骨为主，辅以松质骨，从此部位获取的骨块具有良好的支撑性和成骨性能。此外，腭部血供丰富，表面覆盖角化上皮，截骨后具有较强的愈合能力。由于腭部位于手术视野的盲区，且操作空间受限于患者的张口度，其操作区域邻近鼻腔、上颌窦以及多个牙根等重要解剖结构。因此，徒手进行腭部截骨的难度较高，这也是腭部截骨报道较少、腭部骨块在骨增量手术中尚未广泛应用的原因。目前缺乏专门用于腭部取骨的器械，进一步增加了手术难度。

随着计算机辅助种植手术（CAIS）技术的进步，上颌腭部骨块切取成为可能。由于树脂和导板环厚度的要求，静态导板在上颌腭部截骨术中的应用较为困难，这需要患者张口度更大¹⁰。动态CAIS系统的出现克服了上述难题。该系统采用运动追踪技术，实时追踪种植钻针和患者下颌的位置，从而实现对手术过程的实时监控，并通过软件提供实时反馈以指导手术¹¹。动态导航技术通过确保截骨的精确性、降低对患者张口度的要求，并实现手术操作的清晰可视化，使上颌腭部截骨术得以顺利实施。

方案

本研究经四川大学华西口腔医院伦理委员会批准（编号：WCHSIRB-D-2021-209-R1），所有参与者均自愿参加本项临床试验并签署了知情同意书。所有患者均在中国四川大学华西口腔医院种植科就诊，临床表现为伴有水平或垂直骨缺损的牙体缺损，并有接受种植治疗的意愿。

1. 患者信息收集

1. 根据以下纳入标准选择患者：年龄18-65岁； 良好的口腔卫生状况；无全身性疾病或全身性疾病控制良好；存在水平型或垂直型骨缺损的牙体缺损患者，并希望接受种植治疗；患者依从性良好，自愿参加本项临床试验，并签署知情同意书。
2. 根据以下排除标准排除患者：缺牙区骨量丢失较少、无需进行块状骨移植的患者；上颌腭侧取骨区域骨量不足，无法进行腭侧取骨手术的患者；邻牙存在急性炎症、Ⅱ度及以上松动或单壁骨下袋的患者；患有骨质疏松症或有使用或注射双膦酸盐类药物史的患者；全身性疾病控制不佳者；有头颈部放疗史的患者；妊娠期或哺乳期女性患者不适合接受种植手术；无法配合随访检查的患者。
3. 采集患者佩戴定位装置后进行锥形束计算机断层扫描（Cone Beam Computed Tomography, CBCT）所获得的DICOM数据，扫描范围为100 × 100 mm（宽×高），扫描时间为30秒。
   1. 根据患者的口内情况选择合适的定位装置类型（图1）。使用聚醚印模材料将定位装置固定于患者上颌余留牙上，位置应尽可能靠近缺牙区。手动辅助固定5分钟，确保材料充分固化。
   2. 取下定位装置，用手术刀去除多余材料。将定位装置重新戴入患者口内，检查其复位是否稳固。若无法准确复位或固位不良，应彻底清除所有聚醚材料，并重复步骤1.3.1。
   3. 在患者佩戴定位装置后进行CBCT扫描，并检查其稳定性。使用棉球垫高患者后牙，防止拍摄过程中因咬合导致定位装置移位。在患者佩戴定位装置的状态下获取CBCT扫描的DICOM数据（图2A）。
4. 对患者进行口内扫描，使用口内扫描仪或藻酸盐印模法获取患者口内模型数据（图2B）。

2. 设计动态导航软件

1. 创建新患者。点击 打开案例将DICOM数据和口腔扫描数据导入软件中。
2. 根据患者的种植手术初步设计方案，创建种植体、牙冠及基台牙的位置。在14号位置植入额外的种植体。^th 和 24^th 牙齿位置以指示上颌腭骨的取骨部位。如果患者的种植体设计涉及14^th 和 24^th 体位，重新放置植入物，必要时标记腭侧骨组织取材区域。
3. 点击 开始设计. 点击 切割器 修剪锥形束CT模型以去除干扰设计的部分。注意保留配准装置的高密度透射标记点以及上颌腭部和种植位点等重要结构。
4. 点击 stl 上的皇冠设计 虚拟排列缺失牙齿，注意咬合关系和牙龈边缘位置，以实现以修复为导向的种植治疗。
5. 点击 全景曲线在上颌牙槽嵴顶绘制一条全景线。点击 stl 重叠然后将锥形束CT（CBCT）数据与口内模型数据进行配准。
   注意：该软件具备用于配准的人工智能（AI，Artificial Intelligence）功能，但如果AI配准效果不理想，应采用手动配准。手动配准需通过选择四个尽可能分散的相同点，将CBCT模型与口内模型牙齿的硬组织对齐。
6. 通过观察CBCT上牙冠的外轮廓是否与口内模型的轮廓线重合来检查拟合结果。如果存在偏差，则重复步骤2.5中的手动拟合，必要时更换探针，直至拟合成功。
7. 点击 植入物设计进行种植体植入、取骨及骨增量手术设计。
   1. 在无牙区域放置虚拟种植体，并根据需要将其定位在种植体或骨块保留钉上。点击 精细调节植入物 进行精细调节（图3).
   2. 单击页面左上角示意图中的位置 14 和 24，以创建虚拟种植体。确保虚拟种植体的直径和长度与骨组织提取的设计相匹配。
   3. 将虚拟种植体拖动至腭部，根据骨量获取设计进行放置并精细调整。放置后进行详细检查，注意避免损伤邻近的重要解剖结构，并保留至少1.5 mm的安全距离（图4).
8. 点击 设置标记 点。通过点击三维锥形束CT模型中的高阻射线斑点，软件将自动检测配准装置型号以进行匹配。
9. 保存并导出项目。在手术前将其导入连接至位置传感器的计算机上的导航软件中。

3. 动态导航准备

1. 安装患者追踪器和固定装置
   1. 根据放置位置选择合适的固定装置，同时避免遮挡注册装置和手术区域（图5）。
   2. 使用连接装置将患者追踪器与固定装置连接（图6）。将注册装置重新放回患者口中，将固定装置置入患者口腔内，并调整连接装置的可动关节至合适位置后进行固定。确保患者追踪器不会被术中操作遮挡，且位置传感器的接收器能够获取相关信息。
   3. 在口外将复合树脂材料填充至固定装置后，通过该装置并使用复合树脂材料将患者追踪器固定于患者上颌余留牙齿上（图7）。稳定口内固定装置3-5分钟，直至临时冠材料完全固化后方可松开。
   4. 通过轻触检查患者追踪器的稳固性。若发现松动，需重复上述步骤。
2. 术中注册
   1. 点击患者追踪器图标，进入校准界面。
   2. 根据当前手术所使用的实际手柄追踪器和患者追踪器型号，在软件中选择对应的编码。
   3. 调整位置传感器和手柄追踪器的位置与角度，使位置传感器能够稳定接收来自手柄追踪器和患者追踪器的信号。随后点击注册。
3. 术中校准
   1. 点击右下角的校准按钮，进入对齐界面。
   2. 重置后确认注册装置的紧密性。将钻针更换为动态导航用的短球钻。在助手点击软件上的校准按钮的同时，使用短球钻轻触注册装置上的各个球形凹坑。更换不同的球形凹坑重复操作5至6次。
   3. 检查由人工智能计算出的校准精度；建议误差控制在0.3 mm以内。若精度误差过大，则删除数据并重复步骤3.2。确认精度达标后，点击开始导航。

4. 在动态导航引导下进行腭骨取骨与牙槽嵴骨移植

注意：在以下操作中，每次操作者更换钻针时，助手必须在软件中选择适当类型的钻针。建议操作者通过将钻针尖端放置在邻牙牙冠牙尖上，并观察导航软件中显示的位置是否与实际情况相符，来验证选择的正确性（图8）。

1. 局部麻醉完成后，在动态导航引导下使用先锋钻定位取骨部位。使用直径为2 mm的麻花钻进行引导式窝洞预备。根据术前设计的取骨直径，选用相应的引导式环形骨钻进行骨组织提取。
2. 取环状骨块上方的软组织，置于生理盐水中以备后续使用。
3. 根据手术设计准备环形骨块的中央孔洞。例如，对于需要进行环形植骨手术的患者，应根据所用种植体的尺寸，逐步扩钻骨块的中心部位。
4. 使用微创牙挺小心地移除环状骨块。放置环状骨块 原位 在腭部或生理盐水中保存以备后续使用（图9).
5. 根据手术设计完成植骨手术步骤（图10).

5. 腭部伤口的处理

1. 将含银明胶海绵放置于腭窝的孔洞中以辅助止血。使用外科缝线（单丝聚丙烯缝线 5-0）将软组织固定于腭侧切口处。
2. 用纱布球加压以止血。术后应尽快取藻酸盐印模，并于当日为患者制作压力膜保持器型腭护板。
3. 指导患者术后连续佩戴24小时，仅在每次进食后取下腭护板进行清洁。腭护板应持续佩戴30天。
4. 术后进行上颌锥形束CT（CBCT）扫描。术后1周、2周和1个月分别安排随访。术后2周拆除缝线。
5. 术后指导患者口服阿莫西林胶囊（0.25 g，每日3次），连续使用7天。若对青霉素过敏，则给予阿奇霉素（0.25 g，每日1次），并根据需要服用双氯芬酸钠缓释胶囊（Intaquan 0.1 g，每日2次）以缓解术后疼痛。此外，要求患者术后1个月内使用0.12%复方磺胺甲噁唑漱口液含漱（每次10 mL，每日2–3次）。术后2周拆除缝线，并进行口腔卫生指导。

结果

2021年5月至2022年5月期间，四川大学华西口腔医院纳入三例患者进行腭部骨切开术。获取的腭源性环状骨块用于自体骨环移植，并在同期种植手术中植入。所有患者均接受了3.3 mm的Straumann种植体。所有患者移植骨块均成功整合，种植体骨结合良好，修复效果满意，患者对美学和功能均感到满意。结果表明，在口腔内使用腭部环状骨块可实现良好的骨增量效果，从而完成种植手术。

术后1个月随访时，所有患者的腭部截骨切口均达到临床I期愈合（图11）。术后患者佩戴腭护板，可对伤口实施局部轻压，以防止出血、保护创面，并使患者能够完成说话、进食等日常活动。术后1个月，腭部骨组织取骨区域可实现良好的软组织愈合，患者可恢复正常的口腔生理功能。

骨块提取的准确性
术后骨块提取的准确性分析使用商业软件完成，并测量了设计截骨位置与实际偏差之间的位点容差和角度误差（图12）。结果如表1所示，平均角度偏差为4.28° ± 3.36°，平均位点容差为1.01 ± 0.25 mm。采用动态导航引导腭部环形骨块的提取，可确保骨块获取的精确性，具有安全性和可行性。

	角度偏差（°）	位点容差（mm）
Case1	7.73	0.74
Case2	1.02	1.08
Case3	4.08	1.22
平均值	4.277 ± 3.359	1.013 ± 0.2468

表1：截骨精度误差。 获得的平均角度偏差为4.2877° ± 3.3659°，平均位置公差为1.013 ± 0.25468 mm。

骨尺寸测量
所有锥形束CT（CBCT）均进行了建模，并在同一患者不同时间点进行CBCT扫描，同时匹配剩余牙齿（图13）。沿种植体长轴方向，测量唇侧、种植体长轴中心及舌侧的高度增量，取平均值作为术后6个月的种植体周围骨高度增量（图14A）。在种植体颈部的唇侧和舌侧分别测量骨增量值，并在颈部下方0 mm、1 mm、2 mm和3 mm处进行相应测量，其平均值分别记录为唇侧骨增量值和舌侧骨增量值（图14B）。

在腭部骨环移植术后6个月，种植体周围骨增量的高度为5.04 ± 0.66 mm，唇侧骨增量为3.55 ± 0.55 mm，舌侧骨增量为1.94 ± 0.84 mm（表2）。采用腭部骨环进行即刻种植可有效恢复种植体周围骨量，为牙体修复提供基础。

	骨高度（mm）	唇侧（mm）	舌侧（mm）
病例1	3.23	2.97	1.44
病例2	1.64	4.07	2.91
病例3	1.83	3.61	1.47
平均值	5.043 ± 0.656	3.550 ± 0.552	1.94 ± 0.840

表2：种植体植入后6个月的骨增量。 种植体周围骨增量高度为5.04 ± 0.66 mm，唇侧骨增量为3.55 ± 0.55 mm，舌侧骨增量为1.94 ± 0.84 mm。采用腭侧骨环进行同期种植可有效恢复种植体周围骨量，为牙体修复提供基础。

骨去除区域的愈合情况
术后6个月，患者腭侧未见明显瘢痕，骨组织取材部位已完全愈合，对患者的长期生活质量无不良影响。

术后6个月的锥形束CT（CBCT）显示腭部骨组织已完全重塑。将CBCT模型与术前、手术当天及术后6个月的CBCT模型进行配准，并使用Mimics软件计算体积差异。术前CBCT模型与手术当天CBCT模型之间的体积差被计为取骨量（图15A）。术后6个月CBCT模型与手术当天CBCT模型之间的体积差被记录为骨组织恢复量（图15B）。如表3所示，三名患者的骨组织恢复率介于25.23%至54.46%之间。术后6个月，可在取骨部位观察到新骨形成，表明上颌腭部是口腔内具有潜力的可重复利用骨源。

	骨去除体积 (mm3)	骨回收体积 (mm3)	骨回收率
Case1	211.44	115.14	54.46%
Case2	254.36	67.22	26.43%
Case3	364.58	91.97	25.23%

表3：腭侧骨切开术后6个月的骨愈合情况。 骨愈合率介于25.23%至54.46%之间。

根据上述结果，可以明显看出，在动态导航引导下获取腭部骨环是安全且有效的。术后，软组织和骨组织均愈合良好。术后1个月，患者即可恢复正常的口腔生理功能，术后6个月可观察到新骨形成。在同期种植手术中使用腭部骨环，术后6个月显示出良好的骨增量效果，表明腭部骨环能够为口腔种植手术提供所需的骨量增量。

图 1：不同类型的咬合记录装置。咬合记录装置的选择取决于患者缺牙的区域。请点击此处查看此图的放大版本。

图 2：获取锥形束CT（CBCT）的DICOM数据。 DICOM数据通过以下方式获取：A）高阻射线标记点，以及B）患者口内扫描数据。请点击此处查看此图的放大版本。

图 3：导航软件界面。 该界面显示了种植设计程序。 请点击此处查看此图的放大版本。

图4：导航软件界面。 该界面显示了腭侧骨切开设计的选项。请点击此处查看此图的放大版本。

图5：固定装置。 上图显示了固定装置，左侧的数字表示其可使用的口内位置。如图所示，24号可用于上颌左侧和下颌右侧牙列。请点击此处查看该图的放大版本。

图6：连接装置设置。 使用连接装置将患者追踪器与固定装置连接。请点击此处查看此图的放大版本。

图 7：固定装置的定位。 固定装置使用复合树脂材料固定在位。请点击此处查看此图的放大版本。

图8：钻针的使用方法。（A）根据操作步骤在软件中更换合适的钻针，（B）轻敲残留的牙尖以进行验证。请点击此处查看该图的放大版本。

图9：环形骨块。 示意图为已切除的环形骨块的直径与厚度。 请点击此处查看此图的放大版本。

图10：骨植入。 骨植入通过环状骨块完成。请点击此处查看此图的放大版本。

图11：术后1个月的结果。 患者术后1个月腭侧切口的照片。请点击此处查看该图的放大版本。

图12：拔牙位点的验证。 对骨组织拔除位点进行准确性验证。请点击此处查看该图的放大版本。

图13：患者CBCT数据的模型。 这些模型显示了在不同时间点拟合的CBCT数据。请点击此处查看该图的放大版本。

图14：参数测量。 （A）骨高度增加量，（B）唇侧和舌侧骨增量分别进行测量。 请点击此处查看该图的放大版本。

图15：Bohr操作。 使用软件执行Bohr操作，以获得（A）从患者体内取出的骨量模型和（B）回收骨量的模型。请点击此处查看该图的放大版本。

讨论

块状骨移植在临床上常用于增加骨缺损区域的骨量。根据来源不同，移植用骨块可分为三类：同种异体骨、异种骨和自体骨。同种异体骨易于获取且相对便宜，但在垂直向骨增量方面的效果有限¹²。异种骨虽可获得较好的成骨效果，但成本较高，并存在排斥反应及伦理问题等风险。自体骨移植具有取骨与移植间隔时间短的特点，使骨组织在体外停留时间极短¹³。其生物活性和骨诱导能力显著强于其他骨替代材料，因此目前被视为骨增量的金标准¹⁴。

常用的自体骨移植取骨部位包括上颌结节和下颌升支， 原位，以及颏部。上颌结节主要由松质骨构成，骨量有限，无法获取块状骨，因此自体骨粉的制备较为普遍¹⁵下颌升支以皮质骨为主，可提供良好的支撑力，但骨诱导潜力较差。¹⁶。该 原位 制备骨环可能影响种植区域可用于固位的骨量，进而可能影响种植体的初期稳定性¹⁷最后，颏骨环由一层薄的皮质骨和松质骨构成，适用于骨环手术。然而，从此区域取骨可能引起下唇麻木等并发症¹⁸.

根据既往文献⁹，上颌腭部骨量丰富，是口腔内取骨的潜在理想部位。上颌腭部主要由皮质骨构成，并辅以松质骨。这种骨组织构成适用于口腔内多种骨增量手术¹⁹。从胚胎学角度来看，上颌骨与下颌骨同源，具有较高的骨组织存活力²⁰。本研究中3例患者在采用腭部环形骨块完成手术后6个月复查时，均表现出良好的种植体骨结合。环形骨块可在种植体颈部周围提供充足的骨体积，实现长期稳定的骨增量。在腭部环形骨移植术后6个月，种植体周围骨增量高度为5.043 ± 0.656 mm，唇侧骨增量为3.550 ± 0.552 mm，舌侧骨增量为1.94 ± 0.840 mm。该结果与既往文献报道相似，其中垂直向骨增量平均约为4 mm²¹。

有文章报道了使用腭侧边缘切口进行腭部骨切开术，并翻起全厚瓣，该术式仅能进入腭骨的前部区域。Rodriguez-Recio 等人的病例报告采用计算机软件辅助分析腭部取骨及骨移植手术过程，但并未在手术中使用计算机辅助导航技术²²。尽管腭部是口腔内潜在的高质量取骨区域，但在口腔骨增量手术中仍未能常规应用。这可能是因为在口腔局部麻醉条件下，腭部取骨操作较难实施。当患者处于仰卧位时，术者无法直接观察其腭部，手术视野受到限制。此外，腭部邻近患者的鼻腔以及前牙和前磨牙的牙根，因此需要借助数字化辅助技术，以确保骨切开术顺利进行，同时避免损伤重要的解剖结构²³。

静态导板可满足高精度取骨的要求，但导板设计需保证树脂及导环的厚度¹⁰，这进一步增加了对患者张口度的要求，因此静态导板不适用于腭部骨切开术。动态导航自2000年起已应用于口腔种植手术²⁴，其通过注册装置将真实的口腔三维信息与数字化的口腔三维信息进行配准，并利用手机追踪器和患者追踪器对种植手机与患者颌骨进行校准，从而实现现实与虚拟的连接，以引导手术操作。动态导航可达到与静态导板相当的手术精度，且对患者张口度无特殊要求，不会遮挡术区视野²⁵。本研究中，采用动态导航成功实施了腭部骨切开术，未出现损伤邻近重要解剖结构等并发症。术后对精度进行了验证，平均角度误差为4.277° ± 3.359°，平均位置误差为1.013 ± 0.2468 mm。该结果与文献综述报道的位置误差1.29 ± 0.50 mm、角度误差3.06° ± 1.37°相近，表明使用动态导航进行取骨是一种安全且有效的技术。

截骨区域位于腭部，说话和进食时更容易触碰到伤口。我们建议患者佩戴压力膜保持器型腭护板，以促进术后切口的短期保护，并确保正常的言语和进食功能。所有患者的骨移植区表面软组织均在1个月内完全愈合，患者恢复了正常的生理功能。影像学检查显示，术后6个月截骨区域的骨组织恢复率为25.23%至54.46%。这表明上颌腭侧截骨术后骨组织有一定恢复，对患者长期影响较小。

然而，该技术仍存在一些局限性。使用该技术进行上颌腭部截骨时，仅能获取圆形的骨块，无法获得矩形或其他形状的骨块，这对手术中种植体的设计造成了一定限制。目前尚无专门用于腭部取骨的外科器械，因此手术操作仍较困难。此外，现有样本量较小，观察时间较短，腭部骨块的相关应用效果还需更多病例和更长的观察周期来进一步验证。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
3D 骨移植套装	Zepf	47.500.31
3-matic 软件	Materialise	13
3Shape 软件	3Shape	1.7.27.6
Bio-Gide	Geistlich
Bio-Oss	Geistlich
Carestream 360 口腔扫描仪	OneX	FN-11
CBCT 扫描仪 Morita 3D Accuitom	Morita	1620
Dcarer 动态导航系统	Dcarer
牙科种植动态导航系统软件	Dcarer	3.0.7.2432
牙科牵开器	Zepf	17.008.01
Drufomat 扫描仪	DREVE	DV3300
GraphPad Prism 9	GraphPad	9
Mimics 软件	Materialise	21
PROLENE 单丝聚丙烯缝合线 5-0	Johnson & Johnson	W8310
Straumann 牙科种植系统	Straumann	021.3312
Straumann 外科工具箱	Straumann	040.165
临时冠桥材料自动混合系统	Coltene	170152-202
热成型箔膜与板材	DREVE	20172636510