动态导航在牙种植体植入中的应用
2022年9月13日
动态计算机辅助种植手术（DCAIS）是一种在无手术导板的情况下，通过光学控制实现的可控式种植体外科植入方法。术中对器械运动和位置的实时控制简化了操作流程，使外科医生获得更大的操作自由度，同时可达到与静态导航方法相似的精度。
数字化计算机种植系统能够在类似 GPS 的框架内实现对器械的实时客观控制。手术过程中器械的位置可以在显示器上的三维图像中实时监控。该技术精确、微创、无需手术导板模板，且易于在小开口口腔中使用。
规划和手术可在同一天进行，且手术过程中可进行调整。建议在实际应用前先在牙科影像上练习该方法。本操作将由本部门助理教授 Tamas Huszar 演示。
首先，在治疗部位的颌骨牙齿上，借助热塑性材料将无线射频装置固定夹固定。在患者口腔中放置标记好的夹子后，进行锥形束计算机断层扫描（CBCT）检查。根据修复结构，使用适当的软件规划种植体的位置。
通过校准插入手机中的手机夹头和旋转标记盘来注册头件。然后在患者追踪器和带标签夹具之间组装臂并进行校准。为检查设备校准情况，将固定在标记或追踪器上的带标签夹具固定在将要进行种植体植入的颌骨牙齿上。
确保将夹子插入术前锥形束CT（CBCT）中标记的相同位置。然后用探针的支点接触夹子上的金属球进行校准。在进行导航种植体植入和局部麻醉时，测量钻针长度并检查实时视觉准确性。
确定钻孔的进入点，并在不翻瓣的情况下探查手术区域。接着，在动态导航控制下进行骨钻孔操作。测量种植体长度后，使用佩戴动态导航系统控制追踪器的手柄器械植入种植体。
使用5/0单丝不可吸收聚丙烯缝线缝合伤口，或固定预制的假体装置。然后获取对照影像学图像。对患者进行锥形束CT（CBCT）扫描，扫描时口腔内不放置夹具。
使用适当的软件根据修复体结构规划种植体的位置，并按照先前所述方法校准设备。若使用无标记夹进行系统校准，需将种植体手术植入方案导入导航系统软件中，然后在导航软件的三维CT图像上选择工作区域。
使用无标记的夹子将追踪器固定在牙齿上；对于无牙颌，则固定专用的追踪器支撑臂。然后在导航系统的三维CT图像上选择至少三个典型的解剖学点。通过探针工具接触口腔内的相应位置，确认所选的解剖学点。
通过探针在解剖结构表面进行描记，对三到四个区域执行精修操作。在局部麻醉下，借助导航系统植入种植体并测量钻孔长度。在确定钻孔点以及进行无瓣手术操作前，检查牙齿或骨面的实时影像准确性。
使用动态导航控制对骨骼进行钻孔。在用手柄安装带有动态导航控制追踪器的种植体之前，测量种植体长度。使用5/0单丝不可吸收聚丙烯缝线关闭伤口，或固定预制的修复体。
然后，开始进行对照放射影像学检查。早期研究数据显示，在颊舌向和近远中向上，平台与角度偏差之间无显著相关性。当比较种植体的计划位置与最终位置时，夹具校准法比示踪剂校准法更为准确，但两者之间无显著差异。
必须检查校准的连续性以及手术过程的追踪情况。系统会提示任何故障。该手术方法可应用于多种可追踪的牙科治疗，例如根尖切除术、正颌手术、根管治疗或复杂的智齿拔除术。
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概述
动态计算机辅助种植手术（DCAIS）是一种利用光学控制进行种植体植入的方法，无需使用外科手术导板。该技术可实现对手术器械位置的实时监控，从而提高手术的精确性和灵活性。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经外科
- 种植学
- 计算机辅助手术
背景
- DCAIS 为外科手术提供了类似 GPS 的框架。
- 它能够在三维图像上实时监测手术器械的位置。
- 该方法具有微创性，且无需使用手术导板模板。
- 在空间受限的环境中尤为适用，例如小口径口腔。
研究目的
- 展示DCAIS在实时外科手术应用中的有效性。
- 突出同一天完成术前规划与手术操作的优势。
- 强调在手术过程中修改手术方案的可能性。
使用的方法
- 实时客观化的仪器控制。
- 在三维显示器上进行实时监控。
- 在实际应用前通过牙科图像进行练习。
- 由经验丰富的助理教授进行演示。
主要结果
- DCAIS 简化了手术流程并提高了外科医生的操作自由度。
- 其精度可与静态导航方法相媲美。
- 手术过程中可进行实时调整。
- 该技术在狭小解剖空间中具有良好的易用性和有效性。
结论
- DCAIS 代表了种植手术领域的一项重大进步。
- 该方法的灵活性和精确性可改善手术效果。
- 建议进一步使用牙科影像进行训练以实现最佳应用。
常见问题
行业重要性概述
牙种植学中的动态导航系统可实时追踪手术器械，无需使用外科导板，从而提高在解剖空间受限区域的操作精度。该方法支持术中反复规划与实时调整，减少对预制模板的依赖，并实现当日工作流程的整合。该技术提升了手术的灵活性与准确性，这对于引导手术技术在转化应用中的可预测性至关重要。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 科学价值：通过角度和平台位移的定量偏差分析，实现对种植体定位准确性的假设检验。
- 操作价值：利用锥形束CT（CBCT）衍生的度量指标，比较不同标记条件下跟踪可靠性的校准方法。
筛选与检测方法开发
- 科学价值：生成标准化的术后影像数据集，用于评估多个种植体植入位置的空间准确性。
- 操作价值：通过使用偏差指标及统计分析（均值、标准差、标准误）比较计划位置与实际植入位置，促进可重复性测试。
转化与临床前研究
- 科学价值：建立了一种与疾病相关的系统，用于评估口腔外科手术（包括牙体牙髓和正颌手术）中的导航引导效果。
- 操作价值：展示了从术前规划到术后验证的连续性，支持基于风险调整的导航辅助技术的推进。
流程与工作流整合
动态导航通过实现引导手术工具的迭代设计、校准和验证循环，融入从发现到转化的连续过程，可直接应用于临床前模型优化和与生物标志物相关的结局关联分析。
- Discovery Biology：通过量化种植体植入过程中的角度偏差和线性偏差指标，支持基于机制的风险评估。
- Screening：通过在校准与未校准条件下重复进行种植体植入并分析偏差，实现类似检测方法的可重复性测试。
- Analytics：提供定量输出结果（平台偏差单位为 mm，角度单位为度），可用于对不同校准方法及操作一致性的统计学比较。
- Translational Research：与术前规划和术后验证工作流程相衔接，支持影像引导干预技术开发中的转化连续性。
- Enterprise Reuse：将导航系统定位为可重复使用的平台，适用于多种牙科及颌面外科手术，超越单一的种植体植入应用。
运营与企业影响
- 科学价值：在截骨和植入体就位过程中，通过提供实时、客观的空间反馈，减少仪器与组织相互作用的机制模糊性。
- 操作价值：通过基于夹具或依赖追踪器的校准工作流程，消除对物理手术导板的需求，从而提升标准化和可扩展性。
- 战略价值：通过证明标记与无标记校准方法之间的准确性相当，提高在采用导航系统时“实施/不实施”决策的可信度。
- 产品组合影响：基于经过验证的精度指标和手术适应性，实现对计算机辅助手术工具的风险调整后优先级排序。
实施注意事项
- 需要具备光学追踪系统、锥形束CT（CBCT）图像配准及导航软件校准方面的专业知识。
- 依赖于相关设备，包括光学标记物、配备追踪器的手持装置以及三维可视化显示系统。
- 要求放射科、手术规划团队与手术团队之间在坐标映射方面实现跨团队标准化。
- 需考虑无牙颌与有牙颌解剖结构追踪器及下颌形态差异所带来的适应性问题。
- 受限于术前影像采集以及视线路径依赖的光学追踪，后者在复杂的手术区域中可能受到遮挡。
生物制药常见问题
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:59
The Traditional Workflow of Dynamic Navigation Systems
2:43
Dynamic Navigation Systems Using the Tracer Calibration Method (Not Labeled Method)
4:35
Results: Impact of Different Calibration Methods on the Accuracy of Dynamic Computer-Aided Implant Surgery (DCAIS)
5:02
Conclusion
