数字化技术在牙槽骨增量中应用研究进展
牙槽骨缺损一般由牙周炎症、外伤、肿瘤及牙缺失等原因引起，软硬组织的改建会使其丧失正常的组织轮廓。因此，常需要在种植前或种植同时进行骨增量手术。充足的骨量是种植治疗获得良好临床效果和长期稳定性的重要保证。牙槽骨缺损的骨增量方法包括引导骨再生（guided bone regeneration，GBR）、Onlay 植骨、牙槽骨劈开术、上颌窦底提升术等。
近年来，随着计算机辅助设计与计算机辅助制造（computer aided designand computer aided manufacturing，CAD/CAM）、3D打印等技术在临床上广泛应用，辅助应用数字化技术使牙槽骨缺损区实现精准、高效、微创及个性化骨增量效果成为可能。本文就数字化技术在牙槽骨增量中应用研究进展做一综述，为其临床应用提供参考。
1.数字化技术在牙槽骨增量中的应用优势
种植修复是牙缺失的治疗方法之一，其目的不仅要恢复缺牙区功能，还要改善美观。因此，以恢复功能与美观为目标，着重关注种植三维空间的“以修复为导向”的种植治疗是目前临床主要的治疗模式之一。由于种植体周围与天然牙周围组织结构存在差异，有学者提出有必要从“以修复为导向”转变到“以生物学为导向”。
传统骨增量方法虽能较好地应用于临床治疗中，但大多依赖医生经验，增量效果可预测性不佳。数字化技术近年来发展迅速，术前利用锥形束CT（cone beamCT，CBCT）结合口内扫描、面部扫描等能获取患者口腔颌面部软硬组织信息，医生可根据重建的数字化口腔模型完成术前虚拟设计。同时，利用CAD/CAM、3D打印等技术可达到精准、高效、微创及个性化骨增量效果，旨在实现牙弓外形轮廓的良好恢复。因此，数字化技术指导下的精准软硬组织增量和种植模式具有广泛临床应用前景。
2.数字化技术在牙槽骨增量中的应用效果
2.1 数字化技术对牙槽骨增量方法的影响
2.1.1 GBR及其衍生技术
GBR是临床常见的骨增量方法之一，而稳定的空间和具有理想性能的屏障膜是其治疗成功的重要因素。但对于缺损范围较大的牙槽骨，使用胶原膜或聚四氟乙烯膜的传统GBR常无法保证骨增量效果。有学者采用基于GBR原则衍生的“香肠技术”，不仅使骨移植材料得到有效压缩，而且形成了稳定的成骨空间，在刃状嵴水平骨增量中取得了良好效果，但临床操作要求与技术敏感性较高。
钛网存在力学和生物学性能上的优势，能提供稳定的成骨空间并可抵抗软硬组织塌陷。因此，钛网可用于水平向、垂直向及大面积混合型牙槽骨缺损的三维骨增量中。但平板状的商业钛网需在术中进行弯曲和修剪，不仅与牙槽骨贴合性不佳，增加了手术时间，且存在较高的软组织裂开发生率与技术敏感性。此外，传统钛网植骨的手术效果受医生临床经验的影响，难以实现精确骨增量。
而通过数字化技术设计的个性化钛网，能精准模拟并设计骨增量程度以更好贴合颌骨形态，从而避免对软组织产生更大张力，进一步降低暴露风险，可应用于不同程度牙槽骨缺损的治疗中。此外，为实现更精确的种植同期局限性缺损骨增量，有学者利用数字化技术虚拟设计种植体的三维位置并预测种植体周围骨增量程度，在此基础上获得的数字化增量模型可指导设计钛网，以达到理想的种植体周围骨量控制。
2.1.2 Onlay植骨术
需行Onlay植骨术的患者通常骨缺损范围及程度较大，在传统手术中，取骨常需要根据经验避开重要解剖结构，如下前牙牙根、下颌管等。因此，当这些供区手术风险较大时，还会进一步考虑髂骨或颅骨等区域。数字化技术有效解决了此问题，通过术前数据重建及3D打印技术，可精准避开重要解剖结构，并能最大限度地获取充足的骨量，在减少了手术风险的同时，也避免过多术区的开辟。
2.1.3 上颌窦底提升术
上颌窦底提升术是上颌骨后部垂直骨增量的重要术式，主要包括侧壁开窗上颌窦底提升术及经牙槽嵴顶上颌窦底提升术。
2.1.3.1 侧壁开窗上颌窦底提升术
上颌后牙区残余骨高度不足4 ~ 5 mm的患者常采用侧壁开窗。由于上颌窦黏膜穿孔的发生率为20% ~25%，且穿孔风险会因上颌窦间隔的存在而增加，因此术前准确规划侧壁截骨轮廓是手术成功的关键。Goodacre等提出一种利用数字化程序设计并制定单一3D打印导板的技术，可对截骨轮廓精确定位，减少了并发症的发生和手术时间，并可与种植体植入导板相结合。Osman等将导板引导与传统入路方法做对比，发现导板引导在定位截骨轮廓和减少上颌窦黏膜穿孔方面效果更佳。
2.1.3.2 经牙槽嵴顶上颌窦底提升术
与侧壁开窗上颌窦底提升术相比，经牙槽嵴顶上颌窦底提升术更保守、快速、微创且易被患者接受。然而，传统经牙槽嵴顶上颌窦底提升术是在盲视下进行的，这使得上颌窦黏膜穿孔的可能性增加。有学者认为，上颌窦黏膜厚度小于2 mm的患者不应在盲视下行上颌窦底提升术。因此，Matern等利用实时CT引导和内窥镜进行微创经牙槽嵴顶上颌窦底提升术，旨在减少手术时间并降低并发症发生风险。内窥镜可清晰、动态地监测术区黏膜变化，为种植手术的成功提供了有力保障。
相关系统性综述表明，相比于传统的手动器械，通过使用手术导板、动力器械及停止装置，可进一步降低经牙槽嵴顶上颌窦底提升手术的侵入性，减少窦底骨折或穿孔的发生。Pozzi等对66例患者采用CAD/CAM生成导板行经牙槽嵴顶上颌窦底提升术并同期种植，3年后随访发现，平均骨高度增加了（6.4 ± 1.6）mm；此外，采用引导手术行经牙槽嵴顶上颌窦底提升术缩短了手术时间并避免了手术并发症。
2.2 数字化技术在骨块移植中的应用
2.2.1 自体骨块移植
自体骨移植被视为牙槽骨缺损重建的“金标准”，但自体骨块的获取存在术区解剖结构损伤、供区骨量获取有限及相关并发症等风险。通过数字化技术设计骨块尺寸，定位最佳截骨平面，可避免损伤重要结构，并最大限度获取所需体积的骨块。有研究发现，数字化技术导板引导下切取颏部骨块可减少神经感觉相关并发症。
一项随机对照试验结果也表明，数字化导板在减少术后并发症方面具有优越性，且获取的骨块与骨缺损区更加拟合；相较于传统取骨方式，其获取的骨块体积更大，骨修整时间更少，且无需二次植骨。De Stavola等详细介绍了计算机控制的骨块切取程序，其可通过导板明确截骨方向并分析最大工作深度，可准确获取所需体积的骨块，手术精度较高。由于自体骨移植对第二术区的损伤，有学者选择在缺损区顶端基底骨充足的部位取骨。
基于“以修复为导向”的原则，利用数字化技术构建缺损模型并制作取骨导板，通过原位骨块移植，最终获得了良好的骨增量效果。综上，数字化技术使自体骨块的获取过程更可控，在尽可能减少损伤的同时，能获得与骨缺损区匹配度更佳的足够骨体积，并减少了骨修整时间。
2.2.2 个性化骨块移植
鉴于自体骨块的获取会导致与供区相关并发症，且骨吸收率较高，由此同种异体骨块移植因无需开辟第二术区、手术时间短且移植后再吸收率低等优点成为自体骨块移植的替代方法之一。然而，同种异体骨在较长时间的塑形阶段可能会与各种污染源接触而易受到感染。相关病例报告指出，使用CAD/CAM技术可缩短手术时间，降低骨块感染的可能，且可精准定制与缺损区轮廓匹配性更佳的个性化骨块。
一项随机对照试验将个性化定制骨块与自体骨块相对比，发现使用定制骨块的手术时间更短，且术后6个月骨吸收量更少。另一例病例报告也显示定制的同种异体骨块具有良好的稳定性，种植体负荷后无骨吸收迹象。Kloss等对个性化同种异体骨块增量5年后行组织学活检，发现骨块已完全重塑，增量区形成了与健康天然骨组织基本相同且血管化良好的活性骨。
2.3 数字化技术在骨支撑材料中的应用
2.3.1 个性化钛网
个性化钛网包括3D打印钛网和三维预制钛网，在缩短手术时间、增加骨量、移植物的血管化与生物稳定性及降低并发症等方面显示出良好效果。动物和临床研究均显示相较于传统钛网，使用个性化钛网将手术时间缩短约30 min，且与骨缺损区更贴合。Chiapasco等对53个严重缺损的牙槽骨位点应用个性化钛网植骨，发现术后垂直和水平骨增量分别为（4.78 ±1.88）mm和（6.35 ± 2.10）mm。
Dellavia等在严重骨缺损位点使用CAD/CAM定制的钛网，愈合9个月后垂直和水平骨增量分别为（5.20 ± 1.76）mm和（6.80 ± 2.51）mm，说明个性化钛网在牙槽骨严重缺损部位的应用中具有优越性；术后9个月的组织学分析显示术区血管化良好，新形成的骨组织高度矿化、结构良好且排列整齐。
Li等将数字化定制钛网与可吸收性膜对比发现，愈合6个月及负荷1年后数字化钛网组都显示出更少的垂直和水平骨吸收量，更有利于维持成骨空间，在硬组织稳定性上表现良好；此外，钛网暴露可能不会显著影响新形成组织的组织学特征，提示当软组织裂开时，数字化定制钛网对牙槽骨结构的良好适应性可更好稳定移植物，提高治疗成功率。一项前瞻性研究也显示应用个性化预成钛网的骨增量手术精度可达95.82%，且新生骨有良好血供。
尽管个性化钛网显示出较好的治疗效果，但钛网暴露仍是愈合期的主要并发症。Cucchi等发现当可吸收胶原膜覆盖钛网时，钛网暴露率减小。Hartmann 等对55例患者行三维骨缺损的数字化增量设计并制作个性化钛网，发现在钛网上覆盖富血小板纤维蛋白膜可改善和加快创口愈合，并显著减少钛网暴露的发生。除覆盖膜外，切口设计对钛网暴露也有一定影响。Sagheb等发现相比于使用牙槽嵴顶中间切口，使用改良桥式切口后钛网暴露发生率降低。
2.3.2 数字化钛板
钛板与钛网具有相似的力学性能，钛板表面圆钝光滑，不仅能稳定维持成骨空间，且可降低对软组织的刺激及术后暴露风险。Merli等发现应用钛板后，其与胶原膜可产生“栅栏式”屏障，术后6 个月的垂直骨增量为（6.75 ± 1.66）mm，且无并发症发生。但钛板的弯制与固定存在一定难度，具有技术敏感性，限制了其在临床应用。满毅等提出钛板弯制形状可通过术前虚拟设计及随后的3D打印模型来确定，并设计钛钉植入导板和骨增量导板确定钛板固定位置，以达到精准骨增量目的。
另一项研究使用同样方法治疗后6 ~ 8个月，平均垂直和水平牙槽骨增量分别为（5.44 ± 1.73）mm和（6.01 ± 1.51）mm；Micro-CT显示致密骨质形成，且新骨与基骨连接紧密，进一步证实了其应用效果。综上，通过数字化技术模拟骨缺损区的增量效果并以此制作的颌骨增量模型，为钛板的弯制提供参考，不仅精准预估了成骨空间也简化了手术操作。但此技术应用较少，目前仍处于临床研究阶段。
2.3.3 高分子支撑材料
聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）是一种性能优良的高分子聚合物，其弹性模量与人骨组织相似，一定程度上可减少骨吸收，在骨缺损修复中具有良好的应用前景。Mounir等研究表明，在牙槽骨严重缺损的修复中，定制钛网和PEEK植入物均取得了良好的治疗效果，且PEEK组在12个月的随访中未出现伤口裂开等并发症。此外，另一项随机对照试验也证实定制的PEEK与预成钛网应用于骨增量中的效果相似。有学者通过精确的三维重建并使用CAD/CAM定制PEEK薄板，发现其能有效改善上颌前牙区牙槽骨严重缺损的情况，术后6个月平均垂直和水平骨增量分别为（3.47 ± 1.46）mm和（3.42 ± 1.10）mm，显著改善牙槽骨重建效果。PEEK虽具有与骨更匹配的机械性能，并可有效降低软组织裂开发生风险，但由于其有限的骨传导性能且缺乏成骨及骨整合潜力，仍无法代替钛的应用。
总之，通过3D打印等技术可定制高分子材料的形状、孔隙、性能及微观结构来改善支架的生物学性能，将3D打印技术与骨组织工程技术相结合应用于骨缺损修复是近年来研究热点之一。
3. 结语
充足的牙槽骨骨量是种植成功的重要前提。数字化技术影响下的“以生物学为导向”的精准骨增量理念逐渐形成，数字化技术在骨缺损修复中具有良好应用前景。数字化技术的应用使医生可在术前获取骨缺损区信息，重建骨缺损模型并进行虚拟设计，通过制备数字化导板或骨支撑材料实现诊疗方案的精准术中转移，减少手术误差，有效提高植骨效果，做到精准、高效、微创、个性化地修复牙槽骨缺损。但如何进一步提高数字化技术对信息获取的准确性及导板和骨支撑材料等的稳定性仍需继续探索。
