一、传统种植模板与快速成型模板的设计制作和应用的模型实验及准确性比较
1.1材料和方法
1.1.1材料、软件与设备锥体束CT (韩国),Eden快速成型机(objet,以色列),模拟种植体(noble,瑞典),光敏树脂,金属导向管,空气压膜机,Imm厚塑料膜片,上颌7654丨4567游离缺失的成品塑料模型(noWe公司提供),Mimics. 10医学图像重建软件(Materialise 公司,比利时),Geomagic Studio 10 (Geomagic 公司,美国)。
1.1.2研究对象上颂7654 I 4567游离缺失的石膏模型
1.1.3实验方法
1.1.3.1制作传统手术模板及含定位标记的影像学模板在上颂7654丨4567游离缺失的成品塑料模型上按修复原则排列人工牙,恢复牙列的完整性,然后翻制两个硬石膏模型和两个普通石膏模型,菩通石食模型充填不利倒四后用透明树脂膜片,在空气ffi膜机上)玉膜,压好模后修剪边缘。人工牙放入其中一个之中,在人工牙的中央窝部位即理想中将来基台所在部位钻孔以容纳金属导向管,外径5mm内径2.1rnm的金属导向管置于其中,此作为传统手术模板使用。而另一个在人工牙的3合面中心部位钻直径Imm,深度Imm的孔洞,埋入X线阻射牙胶。此作为定位标记模板使用。其作用有二: 一方面,在软件中设计种植体位置时,埋入的X线阻射牙胶可以作为参考,它代表咬合所要求的位置;另一方面在最后的精度评价阶段的图形配准将以记点进行点配准。
1.1.3.2 CBCT 扫描把含有定位标记的影像学模板戴在石膏模型上进行锥体束CT扫描,层厚0.2mm, CT数据以DICOM格式刻盘输出。
1.1.3.3三维重建与模拟种植CT数据导入mimics软件中,经Thresholding、edit mask等操作完成上颂骨模型的三维重建测量缺牙区牙槽骨的高度、颊舌向宽度、与邻牙的距离,综合考虑测量结果并借鉴牙胶所指示的位置进行种植方案的设计,决定种植体的种类、长度、直径、植入部位和植入深度。利用mimics软件中的CAD工具,虚拟放置直径和长度与种植体相同的圆柱体[23],调整其位置和方向,最终得到种植体理想位置参数。此位置将作为评价种植体位置偏差的依据。圆柱体冠方延长5mm,直径改为5rnm形成新的模型数据(如图1),该数据以IGES格式导出,在此基础上设计模板。种植体位置的选择依据如下:1.兼顾定位标记牙胶所标记位点,此位点实为种植修复依据咬合关系、力传导、美观要求所决定的冠方的位置。2.骨量要求即根方要求如下:颊舌向:牙槽嵴宽度应大于种植体直径2mm,使种植体两侧至少各有1mm的骨量;冠根向:上颌牙槽嵴高度至少等于种植体的长度,在上颌窦的下方无需预留安全区。下颂骨牙槽嵴高度至少比种植体长2mm,在下颂神经管区域保留2mm的安全区。近远中向:为了保护牙槽骨和牙周膜以及修复组件的安装,种植体与天然牙之间应至少保证2mm的骨间距,两个种植体之间必须保持3mm的骨间距。
二、快速成型种植手术导板的临.......... 27-33
2.1 材料、软件与............ 27
2.2 实验方法......... 27-28
2.2.1 病历选择........... 27
2.2.2 CBCT扫描........ 27
2.2.3 三维重建与模拟种......... 27
2.2.4 快速成型种植模板的设........... 27-28
2.2.5 种植手术............ 28
2.2.6 观察和评价种............ 28
2.3 结果与结论......... 28-31
2.4 讨论....... 31-32
2.4.1 误差分析....... 31-32
2.5 小结............ 32-33
结论 ...................33-34
2.4.1误差分析
2.4.1.1三维重建由于导板的设计是在重建出来的三维模型的基础上进行的,种植导板直接利用口腔余留牙齿进行固位,三维重建的精确度尤其是重建出来的牙齿的精确性直接影响模板的就位、稳定性,决定模板的精度。另外,导板精度评价时预期植入位置与理想植入位置的对比也是在模型三维重建的基础上进行的,因此三维重建误差直接影响导板的精确性。而阈值的选择是三维重建的关键[49]。阈值过高或过低都会影响兴趣组织与周围组织的分离,造成重建模型与实际组织之间的误差。当最低阈值降低后,选择了软组织。当选择个较高的阈值,只选择了致密的骨组织。阈值选择过高会造成无法就位,阈值过低则模板会晃动。所以在实际操作时必须反复对比,不断实践,最终在最适合的阈值下完成重建。
2.4.1.2图像配准模板精度的评价以植入前后CT数据的配准为基础,利用特征性标志点和放射标记牙胶完成点配准,借助软件内STL配准功能完成配准肉眼观察颌骨表面和断面是否完全重合。经过多次反复配准,选取最佳的配准效果进行测量比较。
2.4.1.3 CT扫描误差有研究表明,CT扫描后重建测量与实体解剖测量所得的各项数据经统计学处理无显著性差异与普通的CT和螺旋CT相比,锥体束CT具有更好的分辨率,更适合提取硬组织。扫描时我们选择最小的层厚以求得到最真实的图像,使扫描结果与实际情况最大程度的相符,在本实验中CBCT层厚选择0.2mm,而螺旋CT的最小层厚为0.625mm,所有使用CBCT拍摄的重建图像与实际更相符。
2.3.1.4快速成型技术导板在计算机中设计完成后,通过STL技术完成模板的实体化过程。J-Ychoi曾对快速成型的医学模型误差进行过测量,测量结果显示误差大约为0.56±0.39%[52]。快速成型的材料对精度有直接的影响,本实验使用的光敏树脂尺寸稳定,收缩性小。采用进口 Eden快速成型机,尺寸精确度高。
2.4.1.5导向孔的高度及导板的固位和稳定性山于上述误差的存在和个别牙齿的形态不规则或排列不规则而在固位的牙齿上出现不利倒凹,可能会产少导板就位时与起固位作用的牙齿不能完全适合,这时就需临床上做略微的选磨,去除影响导板就位的倒凹部分,使导板充分就位。总之,导板的精确度从拍摄C T到设计和制作再到手术操作和精度评价方法等,受到每一步的影响,但导板的精度是值得肯定的,它能够提高种植体植入的安全性和准确性,提高种植手术的成功率。种植手术未来发展的方向将是计算机辅助外科,它借助空问定位导航系统实现术中三维可视实时动态导航,这将为种植外科的发展开辟一个薪新的领域
2.5小结在快速成型模板的辅助下完成种植手术,种植体顺利植入,手术方案得到了准确的实施,种植体的植入位置和方向与预期的设计一致,符合临床应用要求。模板的稳定性直接影响到其精确性,三维重建误差使得重建后骨豁和牙齿与患者实际有微小差异,从而使根据重建图像外形生成的手术导板与实际不能完全匹配,从而影响设计的准确转移,这成为本实验中的一个难点,需要进一步研究解决。
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