摘要：針對國內種牙手術中普遍存在的依賴醫生臨牀經驗進行操作，手術的精確度和質量有待改善的問題，將圖像處理、三維重建、快速成形制造等現代設計與製造技術與醫學結合，構建精確種牙技術體系。對系統框架、口腔三維重建、手術導板設計、物理模型製造等關鍵問題進行了深入研究，實現了種牙導板的設計與製造，並在11例種牙手術中得到了應用。臨牀應用實例表明，應用精確種牙技術體系，種牙的效率和質量可以得到有效提高。
關鍵詞：設計 製造 精確種牙 快速成形
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20世紀50年代，被譽爲種植牙鼻祖的瑞典哥德堡大學教授BRANEMARK發明鈦金屬與骨的結合並提出了“骨整合”的概念，從而奠定了現代種植學的發展方向。人工種牙就是在缺牙區的齒槽骨裏植入能與骨頭結合良好的鈦金屬牙根，即種植體，經過3～6個月的逾合期，鈦金屬牙根和周圍的牙牀骨完全結合，成爲堅固且能承受巨大咬合力的人工牙根，然後在人工牙根上透過基臺聯接氧化鋁等材料做成的人工牙冠，這樣就在堅固的牙根上再造出美觀、舒適、感受很像真牙的牙齒，如圖1a所示【l】。由於鈦金屬具有良好的生物相容性，不被排斥，可與骨內的骨細胞相結合而牢牢地固定在頜骨內，因此人工牙根具有良好的固定力，可支撐咀嚼時所需的各種假牙。
種牙時，怎樣確定人工牙根植入的位置、角度、深度等參數是非常重要的問題，這將直接影響種牙後牙齒的咬合情況，進而影響牙齒的使用。目前的種牙手術中，醫生透過二維X光片進行分析並制定方案，即術前須做口腔曲面全景體層攝影檢查，雖然x線曲面體層片能顯示種植區域周圍骨關係的一定資訊，但該方法僅能提供二維平面圖像，醫生只能間接透過二維圖像來推測三維解剖結構關係，即所謂的“思維三維”，並且缺乏相關計算機輔助設計和製造技術的支援，實際臨牀手術時，所有的操作只能靠醫生經驗進行，制定的方案無法得到精確實施。
隨着現代工程技術的應用和發展，各種計算機輔助技術如圖像處理、反求工程(Reverseengineering，RE)、計算機輔助設計(Computer aideddesign，CADy計算機輔助製造(Computer aidedmanufacture，CAM)、快速成形(Rapid prototyping，RP)等在醫學領域得到了廣泛應用，牙科特別是種植牙手術中也逐漸應用到這些先進工程技術，並形成了計算機輔助種牙方法。目前，國外計算機輔助種牙技術已經有比較成熟的解決方案和應用實例，比較有影響的是瑞典的Nobel Biocare公司ProceraⅢ牙科解決方案和比利時Materlise公司的SimplaIlt圓牙科解決方案，爲世界各地的醫生和患者提供種植所需的數據處理服務、手術導板和種植體等產品。由於國內缺乏相關的研究和技術支援，種植中所需的數據處理服務、導板和種植體等產品都依賴進口，費用高昂，且週期較長，因此國內種植界大多采用常規方法進行種植，手術效果得不到保證。圖1b、lc是常用種牙手術和國外在導板支援下的種牙手術的比較，導板是透過在骨骼三維重建的基礎上進行理論分析和計算得到種牙參數的基礎上設計出來的，種植時將導板置於患者口腔中固定，種植的角度、深度完全由導板上的鑽套確定和保證，醫生根本無須考慮；而國內種牙手術中透過一些粗略的估計和汁算確定人工種植的位置和方向，臨牀手術中完全靠醫生的經驗進行操作。
隨着醫學技術與工程技術的不斷交叉與融合，反求工程、快速成形等現代設計與製造技術在醫學領域的應用已經得到了廣泛研究。HIEU掣¨1利用快速成形等技術實現了顱頜面缺損修復個性化植入體的設計和製造，並在臨牀手術中得到了成功應用。LIU等【5】詳細探討了快速成形的各種原理以及在牙科中應用的可行性，分析了實現精確種牙的工程技術方法。國內研究主要集中在三維重建、生物力學分析等方面，柏鋼等【6】研究了下頜神經管的CT掃描、重建方法及在後牙種植中的應用。遊素蘭等【7J利用Mimics軟件建立了下頜的三維有限元模型，用於生物力學分析。林豔萍等【8】研究了正頜外科手術中計算機生成牙合板的方法，臨牀應用表明手術精度和效率都得到了提高。分析國內外的研究現狀表明，在利用現代設計與製造技術實現精確種牙方面，目前還缺乏有針對性的系統研究。