带有内冲洗功能的种植导板是否可以降低预备时的骨温？

文献解读

SIMPLICITY

使用带有内部冲洗功能的三维打印手术导板的骨温变化

骨过热是植入物早期失效的一个可能原因。当使用手术导板时，由于冲洗效果降低，热损伤的风险更大。本体外研究旨在评估额外的内置冲洗对植入物截骨术期间骨温变化的影响。研究使用了12头牛肋骨。进行了锥束计算机断层扫描（CBCT），并为每头牛制作了带有额外内置冲洗管的三维打印手术导板。总共进行了48次预备，以比较补充性内置冲洗系统（A组）与单独的外部冲洗（B组）、无冲洗（C组）以及自由手手术与外部冲洗（D组）的效果。通过放置在1.5、7和12毫米深度的三个热电偶测量温度。在1组中，最大温度变化的中位数分别为3.0℃、1.9℃和2.3℃；在2组中为2.3℃、1.7℃和0.9℃；在3组中为3.2℃、1.6℃和2.0℃；在4组中为2.0℃、2.0℃和1.3℃。四组之间未发现差异。总体而言，使用第一根钻头（皮质穿孔器）时观察到的温度升高幅度最大。实验后的 CBCT 显示，存在不透射线的物质堵塞了内部冲洗通道的孔隙。在这种体外环境中，额外的内部冲洗并未发现对降低骨温有显著贡献。

在愈合的早期阶段，由于对骨头的热应力过大，过热可能是种植体失败的一个原因。 

在高速使用切削工具进行种植体位点准备期间以及种植体植入期间，总会产生摩擦热。当骨组织暴露于过热环境时，可能会引发组织坏死。研究表明，骨组织存活的阈值温度为 47℃持续 1 分钟，并且观察到暴露时间与受损区域的范围之间呈线性关系。

热会导致组织脱水、膜蛋白变性、成骨细胞和破骨细胞活性降低，并中断微循环，导致细胞坏死。此外，坏死组织更容易受到细菌感染。最终，热损伤会导致不可逆的骨吸收，这会阻碍骨整合过程。有几个因素会影响植入物过热。

手术准备情况已得到明确，包括钻头特性、宿主骨、与操作者相关的变量以及手术技术。 

计算机引导的手术能够实现精确的植入物定位，并减少术后不适。然而，在引导手术中存在一些关于骨过热的风险担忧。先前的研究发现，使用手术导板进行钻孔操作时，与传统钻孔方法相比，温度的升高幅度更大。

正如之前的研究报告，增加钻头长度和物理屏障（如套管和导管本身）可能会阻挡灌溉液流向钻孔部位，从而导致灌溉不足。此外，钻头和套管之间的摩擦可能会产生热量。因此，人们提倡了各种策略，包括大量持续的灌溉、频繁的间歇性钻头移动、在一定使用后更换钻具以及改进冷却程序。其他手术策略包括导钻引导手术、半引导手术（自由手植入）和开放瓣引导手术。

近年来，三维（3D）打印技术的巨大进步为外科导板的生产提供了替代传统光刻技术的替代方案。在此背景下，一种新型3D打印外科导板被提出，其特点是内置的补充性内部冲洗，旨在为手术区域提供额外的冲洗。这种导板可能是降低骨过热的可行选择，但其有效性从未得到过测试。假设在导板引导的植入手术中，使用这种补充性冲洗与传统的外部冲洗相比，可以减少骨温的升高。

本体外研究的目的是探究在牙科种植窝洞预备过程中，内置补充性冲洗对骨温变化的影响。为此，制作了带有内置补充性冲洗管的手术导板，用于牛肋骨的引导性预备。对不同的冲洗方法进行了测试，并在三个固定位置记录了钻孔过程中的骨温。 

研究设计

在这项体外实验中，对内置冲洗管以进行补充内部冲洗的3D打印手术导板进行了测试。在截骨准备期间记录了骨温。研究的工作流程如图S1所示。研究使用了12具新鲜的牛肋骨。这些标本是从当地一家肉店获得的，并保存在-18℃下。在实验开始前，所有标本的软组织都被去除。

外科导板制作

每个骨标本均接受了锥束计算机断层扫描（CBCT），参数如下：85 千伏，4 毫安，14.4 秒。根据 CBCT 数据，使用专用软件进行种植规划。对于每个标本，规划了四个 4.1×13 毫米的 T3 Certain®平行壁非平台型可切换种植体。这些种植体旨在彼此完全平行，垂直于骨嵴，种植体间距为 3 毫米。在肋骨的两侧各规划了一个固定针。还在骨切迹外侧垂直设计了直径为 1.8 毫米的钻孔，用于插入热电偶（图 1a）。

随后，根据个体规划，使用 Objet30 OrthoDesk打印机为每根肋骨制作了一个丙烯酸（MED620）3D 打印手术导板。X 轴、Y 轴和 Z 轴的轴分辨率分别为 600 像素/英寸、600 像素/英寸和 900 像素/英寸。

该导管内置有用于内部冲洗的内置管系统，在每个聚醚醚酮（PEEK）套管附近设有孔隙（图 1b、c）。内部冲洗管系统的平均直径为 2.2 毫米（范围为 3.6 毫米至 1 毫米）。

图 1 。实验中使用的 3D 打印导板之一的虚拟规划（a）以及两侧的图像（（b）和（c））。（1）固位针；（2）热电偶钻孔；（3）植入位置。

温度测量

骨温使用 K 型热电偶测量，热电偶尖端为 0.5 毫米，与数据记录仪温度计相连，能够进行持续的实时温度记录。该设备能够以 0.5 秒的间隔和 0.01°C 的分辨率记录温度。在三个截骨深度处，从假体表面标称位置 1.5 毫米处记录骨温：热电偶（Tc）分别插入距骨皮质 1.5 毫米（Tc1）、7 毫米（Tc2）和 12 毫米（Tc3）的深度（图 2）。

图 2 。（a）该程序的示意图。计划进行一个 4.1×13 毫米的牙科种植体骨凿术。在距骨嵴的三个骨凿深度（1.5 毫米（Tc1）、7 毫米（Tc2）和 12 毫米（Tc3））处，记录距标称种植体表面 1.5 毫米处的骨温。（b）其中一个 3D 打印导板固定在其自身实验样本上，放置了三个热电偶（Tc）。

手术方案

以下条件进行了测试：使用带有内置管的外部冲洗和额外的内部冲洗的手术导板进行引导性截骨术（第 1 组）；仅使用带有外部冲洗的手术导板进行引导性截骨术（第 2 组）；使用不带冲洗的手术导板进行引导性截骨术（第 3 组）；在不使用手术导板的情况下完成截骨术，并进行外部冲洗（第 4 组）。

在 12 对肋骨中的每一对中进行了四次牙科种植体骨切开术——每组一次——因此本研究总共纳入了 48 个部位（图 3）。每对肋骨中骨切开术的位置通过计算机生成的方法进行随机选择。

在实验开始前，将标本浸泡在室温（19℃）水中12小时。将每根肋骨夹在台钳上，制作固定针孔，然后将手术导板固定在基底上。用1.8毫米的校准钻头制备热电偶的侧孔，然后将热电偶的尖端插入。

窝洞预备是使用手术电机以 1200 转/分钟的转速进行的，按照制造商（Zimmer Biomet Dental）的建议，采用顺序钻孔准备程序。关于冲洗方式，对于第 1、2 和 4 组，使用手术电机的泵以 90 毫升/分钟的流量在室温下使用 0.9%的生理盐水进行冲洗。在第 1 组中，连接 Y 型冲洗管路到外部和内置管路系统进行内部冲洗；在第 2 组和第 4 组中，冲洗管路仅连接到外部冲洗；在第 3 组中，不进行冲洗。

采用了 Zimmer Biomet Dental 公司的 Certain®Tapered Navigator®系统进行引导手术。以下钻孔顺序采用连续运动：皮质穿孔钻，2.0 毫米、2.75 毫米、3.00 毫米和 3.25 毫米的螺旋钻。每次钻孔后，使用注射器用室温生理盐水冲洗骨切部位，以清除骨屑和碎屑。在完成一个钻孔步骤到开始下一个步骤之间等待 30 秒。为了确保第 4 组精确的骨切，使用手术导板进行初始皮质雕刻（约 1.5 毫米深）。根据制造商的建议，使用了钻孔定位手柄。为了防止钻头磨损的影响，使用了四套新的钻头，每套钻头仅用于 12 例骨切。

实验完成后，取出导管，并使用与上述相同的参数进行 CBCT 检查，旨在对内管系统的情况进行定性研究。

图 3 。对 4 种实验条件的比较：（1）使用手术导板进行引导预备，采用外部冲洗，并使用额外的内置管进行额外的内部冲洗（第 1 组）；（2）使用手术导板进行引导预备，仅采用外部冲洗（第 2 组）；（3）使用手术导板进行引导预备，不进行冲洗（第 3 组）；（4）在不使用手术导板的情况下完成预备，并进行外部冲洗（第 4 组）。

实验后的 CBCT 观察显示，存在不透射线的物质部分阻塞了内冲洗管的孔径，并且还附着在导向套的内表面上

图 8 。实验阶段后其中一个手术导板的锥束计算机断层扫描（CBCT）图像。浓缩的骨屑部分占据了内置冲洗管的最终部分。

在本研究中，对带有内置冲洗功能的手术导板进行了研究，旨在为手术区域提供额外的冲洗源。内置冲洗管的设计旨在到达钻头主体，位于导套下方。据我们所知，除了一个病例报告描述了类似的导板外，目前还没有关于这种3D打印手术导板的其他研究发表。据推测，这种设计的导板应该能够克服计算机引导的种植手术中的一个主要问题，即骨过热的风险。

然而，这项研究并不支持最初的假设，即补充灌溉可能会降低骨温的升高，因为我们未发现不同组之间最大温差的任何显著差异。

观察到，在大多数情况下，使用第一颗钻头（即皮质穿孔钻）时，皮质骨（Tc1）的中位最高温度最高（图4）。这一事实与之前的研究一致，可能是由于相对较小的钻头对完整的高密度骨的影响所致。皮质骨比松质骨更致密，更耐受；它具有高摩擦系数和低热导率，这会阻碍散热。实际上，初始钻头在钻入点会遇到更大的阻力，必须去除大量的皮质骨。另一方面，后续较大的钻头引起的温度变化较小，因为它们必须去除较少的皮质骨组织，并且较大的螺旋间隙可以促进冲洗和骨屑的去除。位于髓骨的Tc2和Tc3记录到的温度变化较小，这可能是由于髓骨的密度较低，钻孔时的切割阻力较低，与皮质骨相比。

在刘等人的研究中，对通过手持件进行的常规外部冲洗、手术导板中的内管以及带有内部冷却的钻头进行了比较。结果表明，带有内管的导板是一种优于常规外部冲洗的冲洗方法，但效率不如内部钻头冷却。然而，在本研究中，使用补充内部冲洗（第 1 组）与仅使用外部冲洗（第 2 组）相比，并未显著降低温度变化。第 3 组和第 4 组之间的温度变化也未发现显著差异。然而，对于主要结果，可以勾勒出一个趋势，即第 3 组温度升高最多，第 4 组温度升高最少。

根据假设，骨再生极限条件为 47℃持续 1 分钟，在本研究的所有组中，钻孔过程中的升温幅度似乎相当安全。根据本体外研究中观察到的温度变化，阈值从未被超过。相反，在大多数情况下，最大升温幅度低于 5℃。这些数值与之前的体外和离体研究一致。在研究牛肋骨引导和徒手种植手术中钻孔速度和冲洗液温度的影响时，巴拉克等人记录的最大骨温升幅为 2.10℃。在另一项针对猪肋骨的离体研究中，开放瓣和无瓣引导种植手术的骨温最大升温幅度为 4.81℃。

必须指出的是，在钻孔部位实际的最大骨温无法通过热电偶来测量。探头尖端位于距热源 1.5 毫米处，对应于标称的植入物表面。骨的热导率较低，我们可以预期骨内的热分布程度较低。因此，正如阿格瓦米等人所表明的，截骨术附近区域的温度可能会高得多。

在本研究中，通过从起始温度的平均温度增量来评估温度升高的持续性。在第一组中，Tc2 的值显著高于第二组，Tc3 的值高于第二组、第三组和第四组。这种差异尽管数量有限，但可能表明第一组的髓骨中存在热集中，特别是在制备的尖端。据推测，钻孔制备导致面向骨头的内部冲洗管孔隙堵塞，如之前报道的那样。这一理论在实验阶段结束后进行的 CT 观察中得到了证实。事实上，内置冲洗管的最后部分受到了浓缩骨组织的影响（图 8）。这种阻塞性物质可能以两种方式对温度变化产生负面影响，因为它会阻碍内部冲洗管的冲洗流动，并增加与钻头的摩擦力。

为减少这种现象，可以假设应进行更强大的冲洗。在本研究的设定中，冲洗液流量源自手持件，并在外部和内部之间分布。

在管内。可以推测，管末端的流体压力太弱。可以推荐一种不同于手持件提供的冲洗源。此外，钻孔方法可能导致堵塞的形成。尽管最近的一项研究表明，在传统的窝洞预备中，间歇性钻孔运动不会降低骨温，但在引导手术中，这种方法可能具有相关性，因为它会增加冲洗流量，并从钻孔部位清除大量骨屑。

进一步的研究应该在不同的条件下测试该指南，例如额外的冲洗水源和不同的钻孔方法。应该进行有限元分析，以确定哪些因素（例如，灌溉的体积流量和压力）应该修改，以避免管道堵塞。

文献结论

额外的内部冲洗并未导致平均骨温降低。在体外模型的限制范围内，结果表明温度升高从未超过骨损伤的阈值。使用皮质穿孔钻时，温度变化最大。此外，还发现骨碎片阻塞了内部冲洗管，从而降低了导管的冷却效率。本研究结果强调了进一步研究补充冲洗系统的必要性和优化的重要性，并评估钻孔方法对骨加热的影响。

    患者术前口内及面相照片

患者：42岁

男性患者。

主诉：牙齿松动要求治疗。

现病史：患者两年前发现牙齿逐渐松动脱落，后于外院进行活动牙修复，近半年余留牙脱落，义齿无法佩戴，现来我院就诊要求治疗。

既往史：既往体健，无其他系统病史，否认重大疾病史，有口腔拔牙史。

口腔检查：口腔卫生情况差，全口牙龈红肿，余留牙颈部大量牙结石附着，伴有不同程度附着丧失，牙周探针深度普遍大于8mm，上下前牙I~III°松动。

辅助检查：术前化验，血糖5.2mmol/L，血压120/90mmHg，血常规全血分析无异常， HIV1/2：（－），HBsAg（乙型肝炎病毒）：（－），HCV（丙型肝炎病毒）：（－），TP（梅毒螺旋体）：（－）。

诊断： 全口慢性牙周炎，上下颌牙列缺损。

    术前CBCT

CBCT显示上半口牙槽骨水平吸收，骨宽度尚可，双侧磨牙区骨量一般。

治疗计划：拔除上颌牙列，数字化导板下微创种植6枚登腾种植体，马龙桥修复。