自主式口腔種植機器人牙列缺損種植修復的臨床回顧性研究

謝瑞 白石柱 趙銥民

計算機輔助種植技術給口腔種植領域帶來了重大變革[1-2]。目前臨床中應用最廣泛的是靜態導板輔助種植和動態導航輔助種植技術[3-4]。這兩種技術通過物理引導或客觀參照指導醫生完成手術,降低了術中醫生手感和外科經驗對手術精度的影響[5],目前文獻報道中靜態導板和動態導航輔助種植術后精度相似[6-7]。

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

為了進一步減小對種植手術精度的影響,本研究團隊從2013 年開始了自主式口腔種植機器人系統的研發工作[10],并于2017 年完成了世界首臺自主式口腔種植機器人種植手術[11]。Li等[12]報道使用自主式口腔種植機器人系統進行種植,術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器人系統用于牙列缺損患者種植修復的精度,結果顯示,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器人的部分研究成果已經發表,精準的植入效果也得到了驗證,但關于機器人牙列缺損種植修復的隨訪結果仍然缺少數據支持。本研究旨在評價自主式口腔種植機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器人種植修復后1 年內的隨訪情況。

1 資料與方法

1.1 病例資料

納入2020 年9 月～2020 年10 月于空軍軍醫大學第三附屬醫院數字化口腔醫學中心進行自主式口腔種植機器人手術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大學口腔醫院倫理委員會的批準(批準號: IRB-REV-20020050)。

納入標準: (1)年齡≥18且≤70 周歲,性別不限; (2)由自主式口腔種植機器人完成種植手術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期成功率的軟硬組織缺損或病變; (5)隨訪記錄完整。

排除標準:全身系統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生極差者;吸煙數量大于10 支/d者;無法配合后期隨訪。

1.2 軟件設計

患者入組后,拍攝CBCT(HiRes3D,北京朗視),進行口內掃描(3Shape TRIOS 2, 3Shape,丹麥),掃描范圍為全牙列。將獲取數據導入至機器人種植術前軟件(DentalNavi,北京雅客智慧),參照牙齒形態特征,將口內掃描模型配準至CBCT重建的頜骨三維模型中;在軟件內置數據庫中選擇形態適合的牙冠,調整牙冠位置、鄰接和咬合;在種植體庫中根據骨量選擇相應種植體(AstraTech TX, Dentsply Sirona,瑞典),根據牙冠穿出位置和骨量調整種植體的位置和方向;根據廠家提供的標準預備策略規劃機器人種植的下鉆次序,同時調整種植手機的姿態,避免種植手機柄部同鄰牙發生碰撞;設計加工自主式口腔種植機器人手術配件,包括開口裝置、視覺標記攜帶器、吸唾裝置及注冊孔等(圖1)。

圖1 自主式口腔種植機器人手術術前軟件設計

1.3 手術和修復流程

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

手術后3 個月,患者復診,檢查種植體骨結合情況,并拍攝根尖片,進行永久修復(圖2)。

圖2 手術和修復流程

1.4 效果評價

手術后患者拍攝CBCT,用于種植體植入精度的評價。所有患者均參與了修復后即刻(基線)以及修復后6 個月、修復后12 個月的檢查隨訪。檢查內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 將術后CBCT圖像導入軟件中(Mimics version 21, Materialise, 比利時),對種植體實際位置的頜骨進行分割。在逆向工程軟件中(Geomagic Studio, Geomagic Inc, 美國)配準術前CBCT重建頜骨與術后CBCT實際的頜骨。在3-matic軟件中(3-matic, Materialise, Belgium)測量計劃與實際植入位置的差異(圖3A)。

圖3 種植體偏差測量(A)和近遠中邊緣骨高度測量(B)

1.4.2 邊緣骨高度 在基線、修復后6 個月、修復后12 個月采用平行投照技術拍攝種植體根尖片。拍攝由同一名經驗豐富的技師完成,圖像校準參照物為種植體長度和螺距。規定種植體近遠中向的冠方平臺為基準面,與種植體近遠中接觸的牙槽骨頂點向冠方平臺做垂線,近遠中垂線的平均值就是種植體的邊緣骨高度。所有的數據測量由2名醫師完成,若兩者測量結果相差<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包括探診深度、探診出血和改良菌斑指數。 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在每次隨訪時記錄。

1.5 統計學分析

采用 SPSS 19.0 軟件對數據進行統計學分析,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準差進行描述。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?；€、修復后6 個月和修復后12 個月的邊緣骨高度采用重復測量方差分析。P<0.05 為差異有顯著性。

2 結 果

2.1 病例資料

本研究共納入20 名患者,共計20 顆種植體。詳細病例資料統計如表1所示。

表1 患者臨床資料

2.2 術后精度評價

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計學意義(P>0.05)(圖4)。

表2 植入精度評價

圖4 偏差中位數、四分位數和范圍值,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。 1 年內隨訪期間,患者無明顯不適癥狀,骨結合良好,牙冠無損壞脫落,種植體穩定。影像學顯示,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定,均獲得良好骨結合(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。重復測量方差分析顯示邊緣骨高度差異無統計學意義(P<0.0.5)(表3)。

表3 邊緣骨高度

圖5 不同隨訪時間節點根尖片

2.5 種植體周圍軟組織情況

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

表4 種植體周圍軟組織情況

3 討 論

計算機輔助種植技術的出現降低了醫生操作經驗對手術精度的影響,從而確保種植體精準植入到符合力學和生物學要求的最佳位置[14-15]。根據文獻報道,靜態導板和動態導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的精度分析表明人為因素仍然是手術偏差的主要來源之一[8-9]。

隨著外科機器人技術的應用和發展,機器人精準、穩定、高效的特點已經被越來越多的醫生所認可。主從式種植機器人系統Yomi(Neocis, USA)的應用進一步提升了輔助種植的精度,Mozer等[16]完成的病例表明,主從式種植機器人系統的肩部偏差約為0.79 mm,根部偏差為0.87 mm,角度偏差為1°。這種主從式機器人系統綜合了靜態導板的物理約束優勢和動態導航的靈活性和可視性,實現了植入精度的提升,但手術的操作仍然由醫生操控機械臂完成,不可避免的是,操作機器人的經驗還是會對植入精度產生影響。如何進一步減小人為因素對手術結果的影響,自主化、智能化的外科機器人技術為本團隊指明了發展方向[17-18]。自主式口腔種植機器人系統綜合應用視覺傳感、力傳感、三維可視化和微型模塊化機器人等技術,實現了機器人自主定位、自主進出口腔、自主預備植窩洞、自主植入種植體等操作,最大程度降低了醫生外科經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,自主式口腔種植機器人體現出了的精度優勢。線性回歸模型說明不同的種植體直徑或長度對手術精度的影響并沒有差異,說明了自主式口腔種植機器人手術具有一定的穩定性,特別對種植體植入方向的控制。

在1年的隨訪中,所有種植位點邊緣骨高度并沒有發生顯著的變化,這個結果得益于以修復為導向的種植體術前規劃[19]和機器人技術的精準實現。所有病例的遠期隨訪工作仍在繼續。同時,更加微創、精準的機器人手術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生積極的影響。

本研究病例數量有限,下一步應擴大病例數,區分不同的機器人手術術式,從植入精度出發分析自主式口腔種植機器人的臨床應用效果,優化自主式口腔種植機器人的應用流程。

4 結 論

本研究中自主式口腔種植機器人在牙列缺損種植修復中的應用取得了良好的療效,植入精度高, 1 年內隨訪結果顯示邊緣骨高度無顯著變化。后期應繼續開展隨訪工作,以評價自主式口腔種植機器人的遠期療效。