通过虚拟选择基台方向和角度，为非平行全牙弓种植体设计工程化假肢轴

《BMC Research Notes》：Engineering prosthetic axes for unparallel full arch implants by the virtual selection of abutment orientation and angulation

　　摘要：本文描述了一种用于虚拟确定骨整合牙科种植体基台角度、方向和牙龈高度的技术。首先对需修复的牙弓进行了锥形束计算机断层扫描（CBCT）和光学扫描。然后使用Exocad软件程序设计了蜡模假体，并通过种植体规划软件将虚拟种植体放置在CBCT图像中显示的骨整合种植体上。随后虚拟定位基台，并根据虚拟设计的假体选择其角度和方向。该技术为工程化非平行种植体的修复轴提供了一种既节省时间又经济的数字解决方案。

引言：骨整合是一种自然愈合过程，涉及骨细胞（成骨细胞）与种植体螺纹之间的直接接触[1, 2]。骨整合牙科种植体与骨头直接接触，没有牙周韧带的支持[3]。因此，非被动式假体可能导致生物学和机械性问题，如螺丝松动、断裂甚至种植体骨整合失败[4, 5, 6, 7, 8, 9]。螺丝固定的种植体支撑固定假体由种植体、经黏膜基台和假体组成，这些部件可以作为一个整体或通过一个杆状结构连接[10]。这种类型的假体能够在牙科种植体之间提供牢固的固定，便于维修时的拆卸，并且比水泥固定的假体减少生物学并发症[11, 12, 13, 14]。为了获得更好的美学效果，螺丝固定假体的制作需要平行排列的种植体或具有从前牙冠缘延伸出的螺丝通道的平行修复轴[12]。不利的种植体位置和角度可能是由于解剖学限制（如下牙槽神经的位置、上颌窦的气化以及牙槽嵴吸收后的剩余骨量），或者是由于种植体植入时的不当规划造成的[11, 12]。多单位基台具有不同的角度和牙龈高度，它们对于调整不利的种植体角度、便于假体制作以及将螺丝通道调整至更美观的位置非常有用[3, 12]。此外，根据基台与种植体的连接方式，多单位基台在口内有许多可能的朝向[11, 13]。在口内选择基台的角度、方向和牙龈高度是一个耗时且成本高昂的过程，需要操作者具备高超技能并且需要多次就诊[11, 13, 14]。计算机辅助设计软件主要分为两大类：专门用于假体制作的牙科软件或种植体规划的软件，以及填补两者之间空白的通用软件。近年来，通过添加自由成形功能，牙科软件得到了快速发展[8, 15]。数字修复学和牙科软件程序的持续发展为种植体和假体规划带来了重大改进，使得可以在更少的就诊次数和时间内简化工作流程[16]。然而，关于通过虚拟选择基台的方向、角度和牙龈高度来工程化修复轴的相关报道仍然较少。

本文的目标是通过引入一种既节省时间又经济有效的数字方法，来虚拟确定多个非平行种植体的修复轴，以实现美观的螺丝通道和共同的插入路径。

技术流程：
- 数据采集：
a. 使用口内扫描仪（Medit i700；Medit）获取需修复的颌骨及其对颌牙的光学扫描数据，并将3D数据导出为标准 tessellation language (STL) 文件（图1）。同时进行CBCT扫描，并将医学图像导出为Digital Image and Communication in Medicine (DICOM) 文件。
- 假体蜡模制作：
b. 将颌骨扫描的STL文件导入CAD软件程序（Dental CAD；Exocad GmbH）的蜡模制作模块，通过旋转和移动软件工具虚拟设置牙齿来设计假体蜡模（图2）。
c. 将颌骨扫描的DICOM文件和蜡模假体的STL文件导入种植体规划软件程序（Real Guide 5.2软件，3DIEMME），然后利用辅助人工智能软件工具对齐颌骨的STL和DICOM文件（图3）。
- 虚拟种植体放置：
d. 在DICOM文件中显示的骨整合种植体上放置虚拟种植体。虚拟种植体应与骨整合种植体具有相同的直径、长度以及轴向、垂直和水平方向（图4和5）。
- 虚拟选择基台的方向、角度和牙龈高度：
e. 通过将虚拟基台放置在每个种植体上来控制假体轴，通过虚拟旋转基台来选择适当的角度，以便在前牙冠缘处形成平行的螺丝通道（图6和7；补充视频1，可在线观看）。可以通过测量DICOM文件中的种植体顶部与代表软组织的STL文件之间的距离来选择基台的牙龈高度（图8）。
- 口内基台安置和假体制作：
f. 在记录基台的角度、方向和牙龈高度后，按照制造商推荐的扭矩在口内固定每个基台，然后继续进行传统的工作流程（使用印模转移和传统印模）或数字工作流程（使用扫描体和口内扫描仪）来完成假体制作（图9、10和11）。

讨论：本文介绍了如何利用数字技术，通过虚拟选择基台的角度、方向和牙龈高度来工程化多个角度不利的种植体的修复轴。以往的技术仅涉及替换现有假体的基台[3, 10]，但据作者所知，目前尚无关于虚拟选择基台角度和方向的文章。虽然可以在口内进行基台选择，但这一过程耗时且成本高，对修复医生和患者都十分繁琐，尤其是在全牙弓种植体错位的情况下。口内基台选择需要尝试多种角度和方向，直到找到合适的角度，这需要准备具有不同角度和牙龈高度的基台库存。本技术允许牙医在临床就诊前约30分钟内选择最佳的基台方向和角度。
本文讨论了许多挑战，包括将骨整合种植体的3D位置和角度虚拟转移到牙科软件中，以及利用现有的种植体规划软件来虚拟确定螺丝通道的位置，并将修复轴从不利的方向调整为有利的方向。在基台选择之前，先进行假体蜡模的虚拟设计，以便将螺丝通道放置在美观和功能上合适的位置。虚拟种植体应与骨整合种植体具有相同的直径、长度和3D方向，这有助于检查DICOM文件在轴向、冠部和矢状平面上的虚拟叠加质量。该技术的局限性在于修复医生的数字种植体和假体设计技能，以及牙科诊所是否配备了种植体规划软件、光学扫描仪和CBCT机器。此外，某些种植体和基台品牌在种植体规划软件库中的缺失也是该技术的限制因素。未来可能会研究如何引导多单位基台在预规划位置的精确安装。同时，建议进行研究以评估该方案的准确性，特别是涉及基台连接的情况。

总结：本文提出的技术基于CBCT和数字技术，通过选择基台的方向、角度和牙龈高度，提供了一种既节省时间又经济的解决方案，用于工程化修复轴并控制螺丝通道的位置。