3D打印导板技术、种植体宏观设计与牙槽嵴形态对sCAIS位置精度及初期稳定性的影响：DLP与ME的体外比较及精度-稳定性权衡

《Journal of Dentistry》：Influence of 3D Printing, Implant Macro-Design and Alveolar Ridge Morphology on Accuracy and Primary Stability in Static Computer-Assisted Implant Surgery: An In Vitro Study

　　

摘要翻译：目的：评估使用数字光处理（digital light processing，DLP）或材料挤出（material extrusion，ME）打印导板的静态计算机辅助种植手术（static computer-assisted implant surgery，sCAIS）的位置精度，并在体外比较两种组织水平种植体（Straumann TLC、TLX）在愈合前磨牙牙槽嵴与磨牙拔牙位点的插入扭矩（insertion torque，IT）和种植体稳定性商（implant stability quotient，ISQ）。方法：使用DLP或ME打印导板在标准化树脂骨模型中植入80枚种植体。通过叠加术前和术后扫描确定角度、嵴顶和根尖偏差；记录IT和ISQ。采用三因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）、对齐秩变换方差分析（aligned rank transform ANOVA）和有序逻辑回归进行统计分析。结果：愈合前磨牙牙槽嵴较磨牙拔牙位点显示更小的角度偏差（2.35 ± 1.36° vs. 3.33 ± 1.62°）、嵴顶偏差（0.50 ± 0.20 vs. 0.75 ± 0.36 mm）和根尖偏差（0.86 ± 0.41 vs. 1.33 ± 0.63 mm）（p<0.01）。打印技术不影响精度，但ME导板显示较低IT。TLC较TLX偏差更大，但达到更高ISQ（81.58 ± 6.03 vs. 77.18 ± 5.18；p<0.01）和IT。结论：在体外，DLP和ME导板在位置精度方面无显著差异。TLC达到更高IT和ISQ，但较TLX偏差更大。愈合前磨牙牙槽嵴的偏差小于磨牙拔牙位点。临床意义：ME打印导板在体外显示与DLP打印导板相当的精度，但临床等效性需体内确认。磨牙拔牙位点应预期更大偏差，并留足安全边缘。种植体宏观设计对精度和初期稳定性的影响方向相反。

论文主体解读

一、研究背景与问题
精确的三维种植体定位是种植支持式修复功能与美学结果的前提，偏离计划位置与生物学及技术并发症相关。sCAIS可较自由手方案显著降低三维偏差，但其精度受解剖、手术、导板及种植体系统特异性和操作者依赖变量影响。牙槽嵴形态被认为是种植体位置精度的重要决定因素：体外研究显示愈合牙槽嵴较新鲜拔牙位点的角度、嵴顶和根尖偏差显著更低，差异归因于外科钻针沿拔牙窝壁阻力最小路径偏转；上颌磨牙拔牙位点因根间骨隔而解剖复杂，可能使骨切开预备和种植体插入复杂化。种植体宏观设计亦是sCAIS位置变异来源，螺纹几何、种植体锥度和钻孔部件间容差间隙差异可影响最终位置，深螺纹锥形种植体较螺纹深度较小的平行壁设计显示更优精度。手术导板多由光聚合，即DLP和立体光刻（stereolithography，SLA）制作，成本高、后处理多且环境可持续性有限；ME是环境友好替代，材料选择更多、后处理少且材料成本通常较低，但ME导板数据少，主要限于体外研究，缺乏与光聚合导板关于sCAIS精度的直接比较。除精度外，初期稳定性对骨结合及即刻或早期负载方案关键，常用ISQ（经共振频率分析（resonance frequency analysis，RFA）获得）和IT评估；深自切螺纹种植体用于即刻流程以确保足够初期稳定性，但其与牙槽嵴形态在精度和稳定性方面的关系尚未在受控比较环境中评估。作者指出，据其所知，打印技术、种植体宏观设计和牙槽嵴形态对位置精度及初期稳定性的联合影响尚未在单一研究中评估。因此，该体外研究旨在同时评估这三项因素对sCAIS位置精度的影响，使用DLP和ME打印导板在模拟愈合牙槽嵴与磨牙拔牙位点的标准化骨模型中开展；次要目的为比较两种种植体类型和牙槽嵴形态间的ISQ与IT，并探索精度与初期稳定性是否同向受影响。零假设为3D打印技术（H0₁）、种植体宏观设计（H0₂）和牙槽嵴形态（H0₃）均不显著影响位置精度、ISQ或IT。

二、研究开展与结论意义
研究人员在20个标准化部分无牙颌上颌树脂模型中植入80枚种植体，模型模拟D2密度皮质-松质结构；每模型含四个单牙缺牙位点，两个模拟前磨牙区完全愈合牙槽嵴，两个模拟新鲜磨牙拔牙位点。Straumann TLC SP RT（TLC）与Straumann TLX SP RT（TLX）各40枚，愈合牙槽嵴和磨牙拔牙位点各20枚/种植体，DLP与ME导板各20枚/种植体。结果显示：DLP与ME导板在主要位置精度指标无显著差异；TLC较TLX偏差更大但IT和ISQ更高；磨牙拔牙位点较愈合前磨牙牙槽嵴偏差更大。结论提示打印技术对体外位置精度无显著影响，但临床等效性需体内确认；种植体宏观设计对精度和初期稳定性影响方向相反，存在精度-稳定性权衡；磨牙拔牙位点应预期更大偏差并留足安全边缘。

三、关键技术方法（≤250字）
采用标准化部分无牙颌上颌树脂骨模型（BoneModels S.L.U., Spain），模拟D2皮质-松质骨；每模型设两个愈合前磨牙牙槽嵴和两个新鲜磨牙拔牙位点。共植入80枚种植体：Straumann TLC SP RT与TLX SP RT各40枚，DLP与ME导板各20枚/种植体类型。模型经锥形束计算机断层扫描（cone-beam computed tomography，CBCT）和实验室扫描数字化，导入coDiagnostiX进行修复驱动虚拟规划；导板参数标准化（厚度2.5 mm、导板-模型偏移0.08 mm、种植体肩台-套管距离6 mm），分别以DLP和ME制作。全导板下按厂商中硬骨钻孔方案植入，记录IT四分类，并以RFA测量颊舌向和近远中向ISQ。术后安装扫描体扫描，与术前计划叠加，计算角度、肩部和根尖三维偏差；采用三因素ANOVA、ART ANOVA、Levene检验、有序逻辑回归和Spearman秩相关分析。

四、研究结果
1. 角度偏差：通过叠加术前计划与术后扫描并进行三因素分析，3D打印技术无显著影响（p=0.54），种植体宏观设计（p=0.02）和牙槽嵴形态（p<0.01）有显著影响；TLC角度偏差显著高于TLX（3.33 ± 1.75° vs. 2.36 ± 1.19°），愈合前磨牙牙槽嵴显著低于磨牙拔牙位点（2.35 ± 1.36° vs. 3.33 ± 1.62°），未发现三因素间显著交互作用。
2. 种植体肩部三维偏差：3D打印技术无显著影响（p=0.23），种植体宏观设计（p=0.03）和牙槽嵴形态（p<0.01）有显著影响；DLP导板平均嵴顶偏差0.66 ± 0.34 mm，ME导板0.58 ± 0.29 mm；TLC显著高于TLX（0.71 ± 0.36 mm vs. 0.54 ± 0.23 mm），拔牙位点显著高于愈合牙槽嵴（0.75 ± 0.36 mm vs. 0.50 ± 0.20 mm）；种植体宏观设计与牙槽嵴形态存在显著交互（p=0.03），TLC在拔牙位点嵴顶偏差最高；肩部偏差垂直方向受牙槽嵴形态显著影响（p=0.04）。
3. 种植体根尖三维偏差：3D打印技术无显著影响（p=0.23），种植体宏观设计（p=0.03）和牙槽嵴形态（p<0.01）有显著影响；TLC显著高于TLX（1.28 ± 0.64 mm vs. 0.91 ± 0.44 mm），拔牙位点显著高于愈合牙槽嵴（1.33 ± 0.63 mm vs. 0.86 ± 0.41 mm）；根尖总体偏差未见种植体宏观设计与牙槽嵴形态显著交互（p=0.30）。
4. 精度分析：经Levene检验评估各组方差，种植体宏观设计在肩部和根尖两个测量水平显著影响精度，TLX较TLC偏差变异更小；牙槽嵴形态对前庭成分精度有显著影响，愈合牙槽嵴较拔牙位点变异更低；3D打印技术在肩部和根尖均未显著影响精度。
5. 种植体稳定性商（颊舌向，ISQ_bl）：TLC显著高于TLX（p<0.01），愈合牙槽嵴显著高于拔牙位点（p<0.01），3D打印技术亦显著影响ISQ_bl（p<0.01）；种植体宏观设计与牙槽嵴形态、牙槽嵴形态与3D打印技术间交互显著（p<0.01），种植体宏观设计与3D打印技术间交互不显著；TLC与TLX差异在愈合牙槽嵴最大、拔牙位点几乎消失，打印技术差异在TLX愈合牙槽嵴最大。
6. 种植体稳定性商（近远中向，ISQ_md）：TLC显著高于TLX（p<0.01），愈合牙槽嵴显著高于拔牙位点（p<0.01），3D打印技术显著影响ISQ_md（p<0.01）；种植体宏观设计与牙槽嵴形态、3D打印技术与种植体宏观设计（p=0.03）、3D打印技术与牙槽嵴形态（p<0.01）间交互显著；TLC与TLX差异在愈合牙槽嵴最大、拔牙位点较小，DLP与ME差异在TLX愈合牙槽嵴最大（74.90 vs. 81.10）。
7. 插入扭矩：按扭矩控制装置分为0–35、35–50、50–80和>80 Ncm四类，有序逻辑回归显示三因素均与IT显著相关；TLX显著低于TLC（β = ?2.04；p<0.01），拔牙位点显著低于愈合牙槽嵴（β = ?2.82；p<0.01），ME导板显著但相对较弱地关联较低IT（β = ?1.56；p<0.01）；IT与ISQ_md呈中度正相关（Spearman's rho = 0.47；p<0.01），与ISQ_bl呈较强正相关（rho = 0.59；p<0.01），仅描述关联，不能由ISQ预测扭矩。

五、讨论总结与结论翻译
讨论指出，在本体外研究限制内，打印技术对位置精度无显著影响，而种植体宏观设计和牙槽嵴形态有影响，且初期稳定性对种植体宏观设计呈相反模式；H0₁对位置精度未拒绝，但对IT和ISQ_md被拒绝，H0₂和H0₃被拒绝。打印技术对精度无显著影响与Pieralli et al.和Gamba et al.报告ME打印与光聚合导板sCAIS精度相当一致，但非显著差异不能证明等效，需体内确认。TLC较TLX角度、嵴顶和根尖偏差更高，与既往报告平行壁浅螺纹BL较锥形深螺纹BLX偏差更高一致；作者假设螺纹深度较低的种植体在插入时压缩侧方骨，放大骨切开预备中起始的偏转力，而深自切螺纹可能允许微小角度修正；Raabe et al.支持深螺纹种植体较仅骨切开预测位置更准确，但与一项人体尸体研究报告深螺纹种植体偏差更高相反。拔牙位点嵴顶和根尖偏差高于愈合牙槽嵴与Dulla et al.观察新鲜前牙拔牙位点三维偏差更高一致；机制为外科钻针沿位点壁阻力最小路径偏转，偏转始于先锋骨切开并持续整个钻孔序列，尤其多根位点；但本设计中愈合牙槽嵴位于前磨牙区、拔牙位点位于磨牙区，牙槽嵴形态与解剖位置混杂，区域尺寸、骨结构、入路和导板支撑差异可能贡献，所有交互及位点间ISQ和扭矩差异亦然；结果应读作愈合前磨牙牙槽嵴与磨牙拔牙位点比较，而非牙槽窝形态的孤立效应。平均角度偏差与Tahmaseb et al.系统综述基准大致一致，支持工作流程总体有效性。核心发现为两种种植体宏观设计的相反行为：TLC较TLX偏离计划位置更大，但两个方向ISQ和IT更高；TLX植入更准确但初期稳定性较低；该权衡在两个牙槽嵴形态均出现，拔牙位点最明显，TLC在所有亚组中嵴顶偏差最高，而深自切螺纹设计通常用于即刻植入。作者提出未经检验的解释：同一宏观设计决定两种结果，TLC较宽核心结合相同终钻可能增加侧向压缩从而提高IT和ISQ，同时放大偏转力；TLX深螺纹可能逐渐嵌入骨切开并允许微小修正；本研究不能确定哪种行为临床更优，较高初期稳定性可能对即刻或早期负载 decisive，而较高精度可能在美学或解剖关键位点更重要。TLC初期稳定性较高与Jenner et al.发现BL较深螺纹BLX稳定性更高一致；TLC螺纹深度减小但与TLX最大直径相同致核心更宽，相同终钻（? 3.2 mm）可能增加侧向压缩；TLX较小嵴顶profile钻可能致骨切开更宽、接触较少，降低RFA读数。ME导板较低IT及打印技术影响ISQ但全局位置精度无显著，因果关系难解释需谨慎：扭矩仅四类，导板技术在模型层面分配（每技术10个模型），模型特异特征不能与导板效应分离，多结局和交互检验不能排除偶然；钻槽尺寸偏差或导板刚度和弯曲强度差异可能改变钻针引导和骨切开，但未测量这些属性，DLP与ME手术导板弯曲强度差异尚未研究，仍为假设。临床上最可能保持相关的是磨牙拔牙位点偏差更大，因牙槽窝壁和根间解剖导致钻针偏转内在且一致，角度、嵴顶和根尖偏差及两种种植体宏观设计均一致；计划即刻磨牙植入并采用sCAIS的临床医生应预期位置可预测性降低，对关键结构如上颌窦和邻根留足安全边缘，尤其根尖偏差最大处。DLP与ME导板精度可比可能仅在标准化条件（完全就位、套管精确贴合、稳定支撑）满足时临床成立，软组织、唾液、有限入路和患者移动可能不同影响技术。局限包括：标准化合成树脂模型实验控制好但不能重现临床异质皮质/松质结构、牙周组织、牙槽窝解剖和生物力学行为；绝对IT和ISQ、钻针偏转及骨-种植体界面反应不能直接转移至患者；患者移动、导板支撑、软组织管理、术区视野受限和操作者经验增加误差；牙槽嵴形态与解剖位置混杂限制所有位点相关结果解释；每模型四枚种植体共享模型层面条件，非完全独立观察，统计模型未考虑，导板作为独立因素处理可能致p值过于乐观；扭矩仅四类；所有种植体由单一有经验操作者植入，不能评估操作者间变异；桌面扫描与临床流程不同但可高度准确数字化；导板制作、套管贴合和手术执行不能隔离，偏差不能归因于个体误差来源；每种宏观设计仅评估一个直径和长度，其他几何及单根拔牙位点可能不同。未来应在临床环境中由更多操作者评估上述流程，包括DLP与ME导板正式等效性评估；评估不同种植体直径和长度；临床研究应探讨较高IT伴较低精度（TLC）与较低扭矩伴较高精度（TLX）对长期结局影响；关于即刻流程，应评估计划与转移种植体位置间偏差对修复体适合性的潜在影响。

研究结论翻译：在本体外研究限制内，DLP与ME打印导板在主要位置精度指标（角度、嵴顶和根尖偏差）间未检测到显著差异；然而，这并不确立临床等效性，需体内确认。关于初期稳定性，ME导板与较低IT相关，打印技术影响ISQ_md，但机制不明，这些发现应谨慎解释。深螺纹TLX种植体在愈合牙槽嵴和拔牙位点均显示显著高于TLC的精度，而TLC种植体在所有模拟牙槽嵴形态中显示显著更高IT和ISQ，表明精度与稳定性之间存在权衡。不能从本研究推导哪种行为临床更优。无论所用种植体宏观设计如何，磨牙拔牙位点种植体植入显示显著高于愈合前磨牙牙槽嵴的偏差，尽管本设计中牙槽嵴形态与解剖区域混杂。