3D打印個性化鈦網引導種植區骨再生的臨床并發癥研究

鄧 磊，雷雨晨，陳 崗，王 超，黃海濤

引導骨組織再生(guided bone regeneration，GBR)因其技術的復雜性一直以來是口腔種植外科研究的熱點及難點問題之一[1-2]。Boyne等[3]1969年嘗試將鈦網用于重建大范圍不連續骨缺損，因其良好的機械性能和穩定的支撐作用，在GBR治療中被廣泛應用，但是在傳統鈦網的應用中也發現其存在一些缺點：如與牙槽骨形態不貼合、需術中彎制延長治療時間、尖銳的邊緣和對黏膜的張力易導致鈦網暴露等[4-6]。隨著3D打印技術的發展，出現了3D打印個性化鈦網，并且已有動物實驗表明3D打印個性化鈦網較傳統鈦網鈦網操作時間更短、暴露率更低[7]。但是，因鈦網本身其疏水的特性，直接與黏膜接觸愈合，仍然會存在鈦網暴露的風險。此外，在移除鈦網后骨移植物表面有時會觀察到一層結締組織，Boyne等[8]將其定義為“假骨膜”，這是由于成纖維細胞的侵入及鈦網的微動形成的，“假骨膜”可能占據0～2 mm厚度的成骨空間[9-10]，影響新骨的形成及改建，二期手術時需要刮除骨移植物表面的纖維結締組織，不僅增加了手術時間及復雜性，還會導致一些新骨的喪失[11]。因此，3D打印個性化鈦網帶來良好骨增量效果的同時，其術后并發癥仍然是值得關注和研究的問題。

1 資料與方法

本研究為前瞻性隊列研究，研究經大連醫科大學附屬第一醫院倫理委員會批準，并獲得所有患者的知情同意。所有手術均由同一位經驗豐富的種植醫生操作。這項研究是根據2013年修訂的《赫爾辛基宣言》進行的。

1.1 一般資料

選擇2019年9月至2021年7月于大連醫科大學附屬第一醫院口腔科就診的9例患者(9個植骨部位，24個缺牙位點)，3例男性，6例女性，年齡(45.6±8.0)歲。所有患者分別有一顆或多顆牙齒缺失，均采用了3D打印個性化鈦網進行引導骨再生。

納入標準：①年齡>18歲；②種植區骨量嚴重不足；③無牙齦炎及重度牙周炎；④患者要求種植修復；⑤無嚴重全身系統性疾??；⑥患者同意用3D打印個性化鈦網進行骨增量手術。

排除標準：①口腔衛生較差；②頭頸部有放射治療史，或目前正進行抗腫瘤化療；③現有或過去進行靜脈注射雙膦酸鹽治療；④心理或精神問題；⑤吸煙>10支/d，且控制較差。

1.2 試驗材料及軟件

Osstell2000種植機，錐形束CT(KaVo Dental)，On Demand 3D Dental軟件，數碼相機。

阿替卡因腎上腺素注射液(1.7 mL，法國碧蘭公司)，3D打印個性化鈦網，人工骨粉(登騰)，可吸收生物膠原膜(海奧)，4-0帶線縫合針，常用種植外科手術器械、植骨專用器械(環形取骨鉆、去骨鉆、微型鈦釘及鈦釘夾持器)，復方氯己定含漱液。

1.3 方法

1.3.1 術前準備 了解患者全身健康狀況，排除種植手術的禁忌證。獲得患者主訴，了解缺失牙原因、缺牙的時間，完成口內外相關術前檢查。所有患者在術前1周接受1次口腔基礎治療，包括口腔衛生指導及全口牙齦上潔治。在外科手術開始之前，所有患者經過定期的牙周維護后均表現出良好的菌斑控制(全口菌斑指數<25%[12])。同時，為患者行相關影像學檢查，通過CBCT對患者術區剩余牙槽骨進行術前評估(圖1)。

A：術前口內唇面觀；B：術前口內面觀；C：術前CBCT軸狀面；D：術前CBCT矢狀面

1.3.2 個性化鈦網的設計與制作 將患者術前CBCT影像數據導入Mimics Research 軟件進行三維重建，將重建的三維模型輸入3-Matic軟件，以修復和生物學為導向模擬植入種植體(圖2A)，應用Geomagic軟件虛擬重建牙槽骨輪廓，設計骨增量范圍使種植體唇腭側各有約2 mm厚度的骨量，種植體平臺冠方有1 mm骨量，模擬骨增量的范圍確定后，以此作為鈦網的輪廓(圖2B)。通過3-Matic軟件設計每例患者的鈦網模型，其中鈦網厚度設計為0.3 mm，孔徑為2.0～4.0 mm。此外，鈦網邊緣應距離重要解剖結構至少2 mm，避免損害鄰牙、神經及血管等結構。最后，將個性化鈦網模型導入三維打印機，以醫用級鈦合金粉末為原料制備個性化鈦網。打印后制件表面存在少量毛刺，經酸蝕拋光后表面光滑。在模型上試戴個性化鈦網(圖3)，觀察其與牙槽嵴貼合性。術前所有個性化鈦網均經高溫高壓

A：模擬植入種植體；B：三維重建骨弓輪廓

A、B：數字化技術設計個性化鈦網；C、D：模型試戴個性化鈦網

滅菌。

1.3.3 手術方法 囑患者術前含漱10 mL復方氯己定含漱液2 min?；颊呓浛谕饧翱趦认竞?，植骨區使用阿替卡因腎上腺素注射液局部浸潤麻醉，沿缺損區牙槽嵴頂作切口切至骨面，若術區為下頜后牙區且遠中無鄰牙，則牙槽嵴切口的遠中延伸到磨牙后墊處2 mm的范圍內。在距離手術區域至少一個牙位作近遠中向的垂直切口達前庭溝。切開后用骨膜剝離器翻全厚瓣，翻瓣區域超過膜齦聯合，至少超過骨缺損區5 mm，暴露植骨區骨面。用刮匙清除術區所有軟組織殘留，小球鉆鉆孔進行植骨區骨面去皮質化。術中可于黏骨膜瓣底部，以垂直或者60°角方向連續切開骨膜至黏膜下層，深約1 mm，分離黏膜下層，將齦瓣冠向推進以進行黏膜減張。完成減張后，對照術前設計試戴3D打印個性化鈦網，使其貼合骨面，嘗試拉攏唇(頰)舌(腭)側黏骨膜瓣，檢查切口能否實現在無張力下關閉。在保證重要解剖結構和鄰牙牙根安全的情況下，用環形取骨鉆于擬進行骨增量位點根方及周邊取適量自體骨。將自體骨塊研磨成顆粒狀后以1∶1比例與人工骨植入物混合，固定3D打印個性化鈦網后，將骨移植材料填埋于鈦網與骨壁形成的空間內，并高于鈦網表面1 mm，于骨移植物表面覆蓋可吸收性膠原膜后，將軟組織瓣復位，用水平褥式及單純間斷縫合方式關閉牙槽嵴頂中央切口，用改良垂直褥式縫合方式關閉牙齦乳頭切口，用單純間斷縫合方式關閉垂直釋放切口(圖4)。

A：翻瓣暴露植骨區域并修整骨面；B：試戴3D打印個性化鈦網；C：將自體骨與人工骨移植材料1∶1充填缺損區并覆蓋鈦網表面1 mm；D：骨移植材料表面覆蓋可吸收性膠原膜

1.3.4 術后醫囑 術后囑患者服用抗炎藥物1周，術后24 h用0.12%氯己定含漱液含漱，3次/d，直至拆線。術后2周拆除術區縫線，按時隨訪，術后6～9個月進行二期手術移除鈦網，同期植入種植體。

1.3.5 臨床效果評價 觀察患者術后2周、1個月、3個月、6個月及9個月時植骨區域愈合情況，對患者愈合期并發癥進行評價。愈合期并發癥包括軟組織愈合及移植骨愈合并發癥[13]。軟組織愈合由移植區軟組織的初期愈合而決定，術后兩周拆除縫線前觀察是否有軟組織壞死、化膿或鈦網暴露。移植骨愈合是術后1、3、6、9 個月時觀察患者植骨區是否有鈦網暴露及周圍軟組織感染。在隨訪期間為患者提供口腔健康指導，并根據患者的情況進行必要的治療。

2 結 果

9例患者完成了9個術區(24個缺牙位點)的骨增量手術。骨缺損區植入的移植材料均為1∶1的自體骨顆粒與人工骨顆?；旌衔?，均用3D打印個性化鈦網進行骨增量，并用1～2個螺釘固定(平均1.8個)。6～9個月(平均7.6個月)的愈合期后拆除鈦網。表1為患者手術治療及術后并發癥的信息。

表1 患者治療信息Tab.1 Patients’ treatment information

9例患者中有1例患者(編號2)術后出現暫時性頦部皮膚麻木，6個月時緩解，9個月時麻木感基本消失。2例患者(編號1、6)術后14 d拆線時創緣裂開約2 mm，僅有可吸收膜暴露，無鈦網暴露及感染，予以漱口水含漱保持口腔衛生，術后1個月復診時軟組織愈合，術后3、6個月的隨訪過程中未見鈦網暴露及周圍軟組織感染；其余7例患者愈合期未見軟組織裂開、鈦網暴露及感染等并發癥發生。拆除鈦網時術區切開翻瓣后可見部分鈦網表面覆蓋骨移植材料，拆除鈦網后移植骨表面未見纖維結締組織形成(圖5)。

A、B：隨訪過程中術區黏膜愈合良好；C：術區成骨效果良好，骨弓輪廓恢復，可見部分鈦網表面覆蓋骨移植材料；D：拆除鈦網后骨表面未見纖維結締組織形成

3 討 論

在應用GBR技術時，如骨缺損較大，只采用可吸收膠原膜覆蓋骨粉往往存在折疊塌陷的風險，無法維持足夠穩定的成骨空間，從而導致GBR治療的失敗[14-15]。傳統鈦網雖能彌補膠原屏障膜的缺點，但是需術中手工彎制延長了手術時間，而且其尖銳的邊緣易造成黏膜損傷，從而也增加了鈦網暴露的風險。3D打印個性化鈦網相較于膠原膜和傳統鈦網，其良好的機械性能不僅可以在水平向和垂直向上為骨再生提供穩定而充足的成骨空間；同時也能完美貼合牙槽骨原有的輪廓外形，防止黏膜受壓影響植骨材料的穩定性的同時，也不會損傷黏膜而造成鈦網的暴露[16-17]。因此，3D打印個性化鈦網被認為是更加精準化和微創化[18]。

目前3D打印個性化鈦網應用中最主要的并發癥仍然是鈦網暴露的問題[19]，而以往的文獻表明，應用傳統鈦網進行骨增量時暴露率為0～52.7%[20-21]，應用預制鈦網進行引導骨再生時暴露率為7.7%～33.0%[22]。鈦網暴露的可能原因有兩方面：一方面是鈦網材料本身的特性決定的，其表面的化學組成和微觀幾何結構決定了材料的疏水性，當鈦網與黏膜直接接觸，軟組織沿著鈦網孔隙向下生長便會導致鈦網暴露；另一方面原因可能是術區感染、切口裂開、尖銳牙槽骨骨壁、尖銳鈦網邊緣以及嚴重的吸煙史等[23]。在本試驗中，9例患者(9個植骨部位)在愈合期內無鈦網的暴露及周圍軟組織感染等并發癥，分析能明顯降低鈦網暴露的原因主要有以下幾點：①與傳統鈦網相比，3D打印個性化鈦網避免了鈦網切割后銳利的邊緣對軟組織的刺激及彎曲后對軟組織張力，降低了鈦網的暴露率，同時3D打印個性化鈦網無需術中彎制，手術時間相對縮短，減少了術區暴露時間，降低了感染的風險，降低了鈦網暴露的可能性；②與預制鈦網相比，3D打印個性化鈦網的精確度更高，與植骨區域內牙槽骨的貼合性更高，降低了鈦網對其上方軟組織的張力，因此暴露率較預制鈦網降低；③本試驗在個性化鈦網上方覆蓋了骨移植物及可吸收膜，雙重隔離具有疏水特性的鈦網，避免軟組織與鈦網直接接觸而導致軟組織與鈦網空隙下方的移植物緊密接觸，使鈦網上方黏膜張力變大引起鈦網暴露；④由于鈦網越厚，其上方覆蓋的黏膜的張力越大，而導致暴露率增加[24]。而在本試驗中使用厚度為0.3 mm的個性化鈦網，在愈合過程中鈦網厚度足以抵抗彎曲和微運動，有足夠的強度防止外力的壓迫，對黏膜的張力較小，降低了暴露率[25-26]。

此外，本試驗中9例患者中有1例患者術后出現暫時性頦部皮膚麻木。出現這種情況的主要原因是患者35、36、37缺失時引起牙槽骨吸收，導致頦神經位置上移，暴露術區過程中手術剝離，術中植入物壓迫及術后水腫對頦神經產生刺激，造成術后暫時性頦部皮膚麻木，未對患者進行特殊處置，隨訪觀察發現6個月時緩解，9個月時麻木感基本消失。2例患者術后14 d拆線時創緣裂開約2 mm，僅有可吸收膜暴露，無鈦網暴露及感染，予以漱口水含漱保持口腔衛生，術后1個月復診時軟組織愈合，術后3、6個月的隨訪中未見鈦網暴露及周圍軟組織感染。分析創緣裂開的主要原因是術中對黏膜減張不夠，導致部分區域黏膜張力過大。由于軟組織裂開范圍較小，同時在其下方的可吸收膜的屏障作用下無鈦網暴露及感染，再通過使用漱口液降低感染的可能性，促進了軟組織的愈合，在隨后的隨訪過程中未見鈦網的暴露及周圍組織感染的并發癥發生。

6～9個月的愈合期后移除個性化鈦網，在骨移植物表面未見明顯纖維結締組織形成。本試驗中骨移植物表面未見明顯“假骨膜”形成的原因可能有以下兩方面：①在鈦網表面覆蓋骨移植材料及可吸收性膠原膜。Her等[27]認為與使用小孔徑(<2 mm)的鈦網相比，大孔徑(> 2 mm)鈦網的使用導致更多的軟組織向內生長，并且研究表明即使在鈦網表面蓋可吸收膜也不能阻止或減少軟組織的侵入[28-29]，因此在使用大孔徑的鈦網進行骨增量時，在鈦網上方覆蓋骨移植材料，不僅有利于成骨，同時減少了成纖維細胞侵入的空間，在骨移植物表面覆蓋可吸收膜，形成阻止軟組織進入缺損區的屏障。②3D打印個性化鈦網的精確性高，與植骨區牙槽嵴貼合性好，固位后減少了鈦網的微動。Proussaefs等[30]提出，鈦網的微動可以誘導結締組織和肉芽組織的形成。本試驗中所使用的固位釘的數量平均為1.8，Sumida等[31]指出傳統鈦網所用固位釘的數量平均為3.23，與傳統鈦網相比，3D打印個性化鈦網所用固位釘更少，即與增量區域牙槽骨貼合性更好，固位后鈦網微動更小，減少了骨移植物表面纖維結締組織的形成。

綜上所述，目前針對植入鈦網術后帶來的并發癥，我們除了要做好圍手術期預防感染的措施，優化3D打印個性化鈦網的厚度、質量及孔徑大小等參數外，還需注意術中合理的設計切口，采用過量骨粉植入聯合可吸收性膠原膜的覆蓋，雙重隔離鈦網與黏膜的直接接觸，最后充分減張縫合軟組織，必要時行軟組織移植術，從而可以有效減少切口裂開、鈦網暴露以及感染等并發癥。