自定位三维打印个性化钛网在引导骨再生中的精准植入效果及体外评价

《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：In vitro evaluation of a self-positioning individualized titanium mesh for improved accuracy in guided bone regeneration

本研究通过体外实验证实，自定位三维打印个性化钛网（3D-PITM）可显著提升引导骨再生（GBR）的植入精度，其轮廓偏差（0.82±0.07 mm）与螺钉定位准确度（0.10±0.13 mm）均优于传统设计，为种植修复提供了更可预测的技术方案。

　　

1 引言

充足的骨体积与理想牙槽嵴形态是种植体成功植入的关键。引导骨再生（GBR）作为骨缺损修复标准技术，其效果受钛网植入精度影响显著。传统三维打印个性化钛网（3D-PITM）虽具解剖适配优势，但术中定位偏差仍导致骨增量几何形态偏离计划。本研究创新性设计自定位3D-PITM，通过集成定位翼结构，在体外模型中系统评估其植入精度与骨增量可预测性。

2 材料与方法

2.1 模型制备与分组

基于患者CBCT数据制作10个标准化上颌骨缺损模型，采用立体光刻技术（分辨率50 μm）打印。实验组与对照组分别使用自定位3D-PITM与传统3D-PITM，每组5个模型。模型内置网状结构模拟皮质骨与松质骨解剖特征。

2.2 钛网设计

自定位3D-PITM包含网格主体、间歇连接件与定位翼三部分。定位翼延伸至缺损边缘稳定区域，通过接触解剖参考面提供空间定位引导。钛网采用选择性激光熔化（SLM）工艺制造，制造公差±0.1 mm。

2.3 手术与评估方法

术中使用去蛋白牛骨矿化物（Bio-Oss）进行骨移植，通过术前术后CBCT扫描获取三维模型。采用含锆珠的透明牙科支架实现模型精准配准，利用Geomagic软件分析轮廓偏差、螺钉定位误差、骨体积差异及二维截面增量数据。

3 结果

3.1 骨增量轮廓精度

实验组轮廓偏差（0.82±0.07 mm）显著低于对照组（1.02±0.13 mm），P=0.003。自定位设计使骨增量形态更贴合术前计划。

3.2 螺钉定位准确度

实验组螺钉三维定位偏差（0.10±0.13 mm）较对照组（0.65±0.32 mm）显著改善，P=0.026。定位翼结构有效提升初始定位稳定性。

3.3 骨体积恢复精度

实验组骨体积偏差（910.95±124.05 mm³）较对照组（2171.78±588.59 mm³）显著降低，相对偏差范围为1.77%-2.57%。自定位设计显著提升体积恢复可预测性。

3.4 二维截面评估

垂直方向偏差实验组（0.26±0.37 mm）优于对照组（0.64±0.86 mm）。水平方向在螺钉平台下2 mm与4 mm处偏差显著改善（P=0.021，P=0.018），表明自定位设计可优化颊舌向轮廓恢复。

4 讨论

自定位3D-PITM通过集成定位辅助结构，显著降低术中手动定位误差。定位翼在接触解剖参考面后提供空间引导，使网格主体在螺钉固定前已达成初步对位。该设计尤其适用于前牙区等美学敏感区域，可减少因定位偏差导致的骨增量不足或过度问题。需注意体外模型未模拟软组织愈合与骨改建过程，且样本量有限，后续需开展体内实验验证临床适用性。

5 结论

自定位3D-PITM在体外模型中显著提升GBR手术的植入精度与骨增量可预测性，其轮廓偏差、螺钉定位与体积恢复指标均优于传统设计。该技术为复杂骨缺损修复提供了更精准的解决方案，但需进一步临床研究验证其生物学效应。