作者：孫曉迪，張健，天津市口腔醫(yī)院

種植區(qū)骨量不足是影響種植修復(fù)效果的關(guān)鍵因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，>50%的種植患者需要在種植體植入前和種植體植入過(guò)程中進(jìn)行骨增量手術(shù)。目前臨床中常用的骨增量方法有多種，包括引導(dǎo)骨再生（GBR）、骨劈開(kāi)、上頜竇提升、牽張成骨、塊狀骨移植等。然而，傳統(tǒng)的骨增量手術(shù)主要依靠術(shù)者經(jīng)驗(yàn)完成，操作復(fù)雜，不易控制，難以保證較高的精度。

近年來(lái)，數(shù)字化技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開(kāi)辟了新的應(yīng)用，在口腔種植領(lǐng)域中已廣泛應(yīng)用于患者信息采集、術(shù)前規(guī)劃、術(shù)中導(dǎo)板（導(dǎo)航）引導(dǎo)種植體植入、數(shù)字化修復(fù)設(shè)計(jì)及制作等過(guò)程。然而，種植過(guò)程中的數(shù)字化骨增量的應(yīng)用相對(duì)薄弱，精準(zhǔn)的數(shù)字化、個(gè)性化骨重建已成為臨床治療的新目標(biāo)。數(shù)字化、個(gè)性化骨增量即利用錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（CBCT）重建骨缺損的三維影像，將其導(dǎo)入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件進(jìn)行術(shù)前骨增量移植物的虛擬重建，最后將設(shè)計(jì)好的虛擬移植物利用3D打印技術(shù)或CAD/CAM切削技術(shù)制作完成并用于臨床。本文就數(shù)字化在個(gè)性化骨重建方面的研究進(jìn)展做一綜述。

1.數(shù)字化、個(gè)性化骨增量的必要性和優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的骨增量手術(shù)需要術(shù)者具有較高的臨床技能和豐富的經(jīng)驗(yàn)，操作復(fù)雜，不易控制，難以保證較高的精度。GBR是骨增量中最常用的術(shù)式，但是常常因?yàn)槠琳夏さ膭傂院涂臻g維持力不足導(dǎo)致骨移植物的塌陷，影響骨增量的效果。自體骨移植是骨增量的金標(biāo)準(zhǔn)，然而手術(shù)需要開(kāi)辟第二術(shù)區(qū)、需要手動(dòng)修整骨塊、需要顆粒狀移植物填充間隙，導(dǎo)致手術(shù)耗時(shí)長(zhǎng)，患者較強(qiáng)的不適高感，且高度依賴(lài)臨床醫(yī)生的技能和經(jīng)驗(yàn)，并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)30%的并發(fā)癥（包括供骨區(qū)的疼痛、感染、血腫等）的發(fā)生與自體骨移植有關(guān)。CBCT、數(shù)字化制造等技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)字化工作流程逐步成為口腔種植臨床的常規(guī)。術(shù)前做好個(gè)性化骨移植物的準(zhǔn)備，可以減少手術(shù)時(shí)間、提高骨增量的精準(zhǔn)性，這一優(yōu)勢(shì)具有很強(qiáng)的吸引力，并有潛力成為種植臨床實(shí)踐的一部分。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，將現(xiàn)代圖像采集技術(shù)與三維重建軟件相結(jié)合，利用CAD/CAM和3D打印技術(shù)進(jìn)行牙槽骨的個(gè)性化重建和骨移植物的加工制作，可以為患者和臨床醫(yī)生帶來(lái)以下優(yōu)勢(shì)；1）詳細(xì)的術(shù)前規(guī)劃及預(yù)期結(jié)果的虛擬評(píng)估；2）具有最佳匹配性、精確性及穩(wěn)定性的個(gè)性化骨移植物；3）縮短手術(shù)時(shí)間，降低并發(fā)癥；4）減少患者不適感，提高患者整體體驗(yàn)；5）臨床醫(yī)生可根據(jù)患者具體情況，個(gè)性化選擇骨移植物材料。

2.數(shù)字化、個(gè)性化骨移植物可選的材料

2.1可降解的聚合物
用于臨床的可降解聚合物分為天然聚合物和人工合成聚合物。天然聚合物主要包括膠原蛋白（及其水解產(chǎn)物明膠）、殼聚糖、海藻酸鹽。合成聚合物主要包括聚己內(nèi)酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、聚羥基乙酸（PGA）及其共聚物聚乳酸-羥基乙酸（PLGA）。天然聚合物因具有良好的生物相容性、良好的親水性、可增強(qiáng)周?chē)h(huán)境內(nèi)細(xì)胞的相互作用及細(xì)胞識(shí)別性能，成為臨床中廣泛使用的生物材料。

盡管這些天然聚合物具有良好的生物學(xué)特性，但是它們?nèi)狈ι锘钚?、機(jī)械強(qiáng)度低、降解速度快使其在骨組織工程中的應(yīng)用受到限制。為了克服以上不足，根據(jù)使用區(qū)域承重的不同，它們通常與生物活性材料（如生物陶瓷）或者其他機(jī)械強(qiáng)度高的材料聯(lián)合應(yīng)用。PCL具有良好的生物相容性、機(jī)械穩(wěn)定性、降解速度慢，是目前臨床中應(yīng)用最廣泛的合成聚合物。然而，PCL本質(zhì)上是疏水性的，這導(dǎo)致它具有較差的細(xì)胞親和力。因此，PCL通常與生物陶瓷結(jié)合使用，生物陶瓷增強(qiáng)了構(gòu)建物的生物活性。

2.2生物陶瓷
生物陶瓷是具有良好的生物相容性和降解性的無(wú)機(jī)生物材料，其中包括磷酸鈣生物陶瓷和生物活性玻璃。磷酸鈣生物陶瓷主要包括羥基磷灰石（HA）、磷酸三鈣（TCP）和雙相磷酸鈣（BCP，即70%β-TCP和30%HA），它們具有良好的可塑性、生物相容性、生物活性、親水性及與天然無(wú)機(jī)骨相似的骨傳導(dǎo)性甚至潛在的骨誘導(dǎo)性，作為骨填充材料在牙科領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到了很好的證明?？谇慌R床中應(yīng)用的特殊類(lèi)型的生物活性玻璃稱(chēng)為45S5生物玻璃，具有與骨小梁和皮質(zhì)骨相似的抗壓強(qiáng)度，其暴露于體液時(shí)表面形成一層可與骨形成良好結(jié)合的磷酸鈣，并且在細(xì)胞遷移和增殖方面也顯示出良好的性能。

2.3天然骨
無(wú)論是在宏觀還是微觀層面上，最具活力和生物活性的支架材料都是含有天然骨骼成分尤其是人類(lèi)骨骼成分的天然無(wú)機(jī)骨基質(zhì)?？焖俪尚图夹g(shù)在這類(lèi)支架的構(gòu)建中產(chǎn)生了飛躍。

2.4金屬
金屬生物材料以其優(yōu)異的力學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于牙科和骨科領(lǐng)域。在這類(lèi)生物材料中，鈦和鈦合金因其高度的生物相容性、適當(dāng)?shù)臋C(jī)械支撐和彈性成為骨重建中應(yīng)用最多的金屬材料。然而，鈦和鈦合金的生物不可降解性導(dǎo)致在骨增量中需要二次手術(shù)取出，降低了患者滿(mǎn)意度，增加了醫(yī)療成本。

3.數(shù)字化、個(gè)性化骨增量現(xiàn)狀

數(shù)字化加工制造的技術(shù)分為兩種類(lèi)型：減法制造和加法制造。應(yīng)用于數(shù)字化骨移植物制造的技術(shù)主要是CAD/CAM和3D打印。CAD/CAM是一種減法技術(shù)，即從初始?jí)K狀物減去材料得到所需形狀的產(chǎn)品。3D打印是一種加法技術(shù)，即將原材料以一層一層地疊加的方式構(gòu)建出所需形狀的產(chǎn)品。目前，在骨移植物制造領(lǐng)域二者的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀如下：3.1CAD/CAM在個(gè)性化骨增量中的應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)骨移植物形狀和表面形貌的定制，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能定制，浪費(fèi)材料較多，其優(yōu)勢(shì)在于材料應(yīng)用上較為廣泛，包括同種異體骨、異種骨和異質(zhì)骨。

早在1994年，Eufinger等利用CAD/CAM技術(shù)研磨了帶齒的干骨塊，制作了用于onlay植骨的塊狀骨模型。該研究是CAD/CAM技術(shù)用于個(gè)性化骨重建的初始，其目的是體外評(píng)估需要移植骨塊的大小及形態(tài)。2013年，Schlee等研磨同種異體的脛骨頭用于患者下頜后牙區(qū)的個(gè)性化骨增量，6個(gè)月后成功植入種植體。天然骨中除了同種異體骨以外，異種骨（如牛源）在CAD/CAM個(gè)性化骨增量中也取得了良好的臨床效果。

在異質(zhì)骨方面，F(xiàn)igliuzzi和Mangano用CAD/CAM技術(shù)研磨珊瑚來(lái)源的多孔羥基磷灰石塊，分別用于下頜后牙區(qū)和上頜竇的個(gè)性化骨增量，明顯縮短了手術(shù)時(shí)間。Mangano也研磨了雙相磷酸鈣塊用于下頜前牙區(qū)個(gè)性化骨增量，術(shù)中用富含生長(zhǎng)因子的血小板（PRGF）促進(jìn)骨形成。一年后，該病例進(jìn)行組織學(xué)檢查顯示成熟的骨改建、新形成的骨小梁和殘存的雙相磷酸鈣顆粒。同樣，CAD/CAM研磨雙相磷酸鈣塊制作個(gè)性化水平和/或垂直骨移植物用于15個(gè)病例，8個(gè)月后評(píng)估顯示垂直和水平骨增加分別是2.1±0.9mm和3.0±1.0mm。

目前，CAD/CAM技術(shù)制造的個(gè)性化骨移植物已經(jīng)用于臨床病例，并取得了成功的結(jié)果。CAD/CAM技術(shù)生產(chǎn)的同種異體塊移植物已在美國(guó)上市，但是目前估計(jì)需要6周的交付時(shí)間，且與其他商用的非個(gè)性化骨移植物相比，成本要高得多。同時(shí)，移植物的長(zhǎng)期穩(wěn)定性也需進(jìn)一步的觀察。

3.2 3D打印在個(gè)性化骨增量中的應(yīng)用
在個(gè)性化骨移植物制作方面，3D打印技術(shù)的應(yīng)用主要有3種方式：1）輔助制作個(gè)性化骨移植物；2）制作骨移植物的個(gè)性化屏障膜；3）直接制作個(gè)性化骨移植物。3D打印技術(shù)與CAD/CAM技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)在于可定制移植物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可調(diào)整材料比例及結(jié)構(gòu)優(yōu)化移植物的物理及生物性能，且浪費(fèi)材料最小。

3.2.1 3D打印骨缺損模型
在傳統(tǒng)的塊狀骨移植過(guò)程中，修整骨塊的外形使其適應(yīng)受骨區(qū)輪廓需要花費(fèi)大量的時(shí)間。若術(shù)前預(yù)制好骨塊外形，術(shù)中臨床醫(yī)生只需將無(wú)菌骨塊固定于受骨區(qū)域即可。Jacotti和Venet利用3D打印技術(shù)制作了骨缺損部位模型，術(shù)前手動(dòng)研磨同種異質(zhì)骨塊，使其外形匹配模型缺損區(qū)輪廓。該技術(shù)減少了手術(shù)時(shí)間，獲得了良好的臨床效果。

3.2.2 3D打印骨重建導(dǎo)板
在傳統(tǒng)的自體塊狀骨移植過(guò)程中（包括大面積的頜骨重建），取出的骨塊與缺損區(qū)難以達(dá)到預(yù)期的匹配，需要手動(dòng)調(diào)整骨塊大小及形態(tài)，導(dǎo)致手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)，手術(shù)精準(zhǔn)性及治療效果不理想。利用數(shù)字化的術(shù)前虛擬設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)可以根據(jù)缺損區(qū)的需要制作取骨/截骨導(dǎo)板，從而精準(zhǔn)地獲取所需骨塊。Schepers等利用虛擬設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)，術(shù)前設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板用于腓骨供區(qū)骨塊的精準(zhǔn)獲取，實(shí)現(xiàn)了頜骨缺損的骨重建。

3.2.3 3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)
鈦網(wǎng)具有良好的生物相容性和空間維持能力在種植領(lǐng)域的骨增量手術(shù)中得到青睞，但是傳統(tǒng)的鈦網(wǎng)需要術(shù)中修整、彎曲以適應(yīng)骨增量的輪廓，這延長(zhǎng)了手術(shù)時(shí)間。同時(shí)，傳統(tǒng)鈦網(wǎng)無(wú)法完全貼合牙槽骨形態(tài)，易導(dǎo)致粘膜損傷、鈦網(wǎng)暴露等并發(fā)癥。Sumida等比較了個(gè)性化鈦網(wǎng)與傳統(tǒng)鈦網(wǎng)作為屏障膜用于骨增量手術(shù)的效果，結(jié)果顯示個(gè)性化鈦網(wǎng)明顯縮短了手術(shù)時(shí)間、降低了鈦網(wǎng)暴露風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.4 3D打印個(gè)性化骨移植物
目前，3D打印個(gè)性化骨移植物的研究?jī)H限于動(dòng)物研究。Mangano等以雙相磷酸鈣為原料通過(guò)3D打印技術(shù)制作了羊的個(gè)性化上頜竇骨移植物，植入后的第45天、90天時(shí)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，骨移植物與竇腔完全融合，新骨隨著時(shí)間從移植物邊緣向中心增加。另一項(xiàng)動(dòng)物研究比較了自體骨塊與3D打印無(wú)水磷酸氫鈣塊的垂直骨增量效果，發(fā)現(xiàn)二者在骨高度增加方面無(wú)顯著性差異，但是3D打印骨塊殘余骨體積較多。后續(xù)比較了3mm與4mm高度的3D打印骨塊，結(jié)果顯示分別有40%和37%的骨形成，50%和55%的骨殘留。Bae等將PCL、TCP、BMP-2（骨形成蛋白2）等多種材料混合，通過(guò)3D打印制作的骨移植物植入動(dòng)物骨缺損區(qū)，得到了良好的成骨效果。這些研究說(shuō)明3D打印的個(gè)性化骨移植物有潛力替代自體骨塊移植，但要轉(zhuǎn)化為臨床現(xiàn)實(shí)還有許多工作要做。

4.展望

在種植外科中，成功的骨增量需要移植物與受骨區(qū)間無(wú)縫接觸、良好的穩(wěn)定性及血管化。個(gè)性化骨增量對(duì)患者和醫(yī)生有強(qiáng)烈的吸引力，它可以與受骨區(qū)達(dá)到完美擬合，獲得良好的吻合度和穩(wěn)定性。但是，較差的血管生成可能導(dǎo)致局部壞死和失敗，移植物越大，血管生成越困難。目前，個(gè)性化骨增量的研究處于初級(jí)階段，促進(jìn)血管化問(wèn)題將成為未來(lái)的挑戰(zhàn)。通過(guò)優(yōu)化生物材料的性能、植入生長(zhǎng)因子/干細(xì)胞/干細(xì)胞來(lái)源的外泌體等組織工程技術(shù)或許將為解決這一問(wèn)題提供可能。由于個(gè)性化骨增量顯著的潛在優(yōu)勢(shì)和良好的臨床前景，可以預(yù)見(jiàn)，隨著研究的深入，數(shù)字化、個(gè)性化移植物將被廣泛用于臨床，將成為骨增量的未來(lái)。

來(lái)源：口腔頜面修復(fù)學(xué)雜志,2020,21(03):189-192.

作者：孫曉迪，張健，天津市口腔醫(yī)院

種植區(qū)骨量不足是影響種植修復(fù)效果的關(guān)鍵因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，>50%的種植患者需要在種植體植入前和種植體植入過(guò)程中進(jìn)行骨增量手術(shù)。目前臨床中常用的骨增量方法有多種，包括引導(dǎo)骨再生（GBR）、骨劈開(kāi)、上頜竇提升、牽張成骨、塊狀骨移植等。然而，傳統(tǒng)的骨增量手術(shù)主要依靠術(shù)者經(jīng)驗(yàn)完成，操作復(fù)雜，不易控制，難以保證較高的精度。

近年來(lái)，數(shù)字化技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開(kāi)辟了新的應(yīng)用，在口腔種植領(lǐng)域中已廣泛應(yīng)用于患者信息采集、術(shù)前規(guī)劃、術(shù)中導(dǎo)板（導(dǎo)航）引導(dǎo)種植體植入、數(shù)字化修復(fù)設(shè)計(jì)及制作等過(guò)程。然而，種植過(guò)程中的數(shù)字化骨增量的應(yīng)用相對(duì)薄弱，精準(zhǔn)的數(shù)字化、個(gè)性化骨重建已成為臨床治療的新目標(biāo)。數(shù)字化、個(gè)性化骨增量即利用錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（CBCT）重建骨缺損的三維影像，將其導(dǎo)入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件進(jìn)行術(shù)前骨增量移植物的虛擬重建，最后將設(shè)計(jì)好的虛擬移植物利用3D打印技術(shù)或CAD/CAM切削技術(shù)制作完成并用于臨床。本文就數(shù)字化在個(gè)性化骨重建方面的研究進(jìn)展做一綜述。

1.數(shù)字化、個(gè)性化骨增量的必要性和優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的骨增量手術(shù)需要術(shù)者具有較高的臨床技能和豐富的經(jīng)驗(yàn)，操作復(fù)雜，不易控制，難以保證較高的精度。GBR是骨增量中最常用的術(shù)式，但是常常因?yàn)槠琳夏さ膭傂院涂臻g維持力不足導(dǎo)致骨移植物的塌陷，影響骨增量的效果。自體骨移植是骨增量的金標(biāo)準(zhǔn)，然而手術(shù)需要開(kāi)辟第二術(shù)區(qū)、需要手動(dòng)修整骨塊、需要顆粒狀移植物填充間隙，導(dǎo)致手術(shù)耗時(shí)長(zhǎng)，患者較強(qiáng)的不適高感，且高度依賴(lài)臨床醫(yī)生的技能和經(jīng)驗(yàn)，并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)30%的并發(fā)癥（包括供骨區(qū)的疼痛、感染、血腫等）的發(fā)生與自體骨移植有關(guān)。CBCT、數(shù)字化制造等技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)字化工作流程逐步成為口腔種植臨床的常規(guī)。術(shù)前做好個(gè)性化骨移植物的準(zhǔn)備，可以減少手術(shù)時(shí)間、提高骨增量的精準(zhǔn)性，這一優(yōu)勢(shì)具有很強(qiáng)的吸引力，并有潛力成為種植臨床實(shí)踐的一部分。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，將現(xiàn)代圖像采集技術(shù)與三維重建軟件相結(jié)合，利用CAD/CAM和3D打印技術(shù)進(jìn)行牙槽骨的個(gè)性化重建和骨移植物的加工制作，可以為患者和臨床醫(yī)生帶來(lái)以下優(yōu)勢(shì)；1）詳細(xì)的術(shù)前規(guī)劃及預(yù)期結(jié)果的虛擬評(píng)估；2）具有最佳匹配性、精確性及穩(wěn)定性的個(gè)性化骨移植物；3）縮短手術(shù)時(shí)間，降低并發(fā)癥；4）減少患者不適感，提高患者整體體驗(yàn)；5）臨床醫(yī)生可根據(jù)患者具體情況，個(gè)性化選擇骨移植物材料。

2.數(shù)字化、個(gè)性化骨移植物可選的材料

2.1可降解的聚合物
用于臨床的可降解聚合物分為天然聚合物和人工合成聚合物。天然聚合物主要包括膠原蛋白（及其水解產(chǎn)物明膠）、殼聚糖、海藻酸鹽。合成聚合物主要包括聚己內(nèi)酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、聚羥基乙酸（PGA）及其共聚物聚乳酸-羥基乙酸（PLGA）。天然聚合物因具有良好的生物相容性、良好的親水性、可增強(qiáng)周?chē)h(huán)境內(nèi)細(xì)胞的相互作用及細(xì)胞識(shí)別性能，成為臨床中廣泛使用的生物材料。

盡管這些天然聚合物具有良好的生物學(xué)特性，但是它們?nèi)狈ι锘钚?、機(jī)械強(qiáng)度低、降解速度快使其在骨組織工程中的應(yīng)用受到限制。為了克服以上不足，根據(jù)使用區(qū)域承重的不同，它們通常與生物活性材料（如生物陶瓷）或者其他機(jī)械強(qiáng)度高的材料聯(lián)合應(yīng)用。PCL具有良好的生物相容性、機(jī)械穩(wěn)定性、降解速度慢，是目前臨床中應(yīng)用最廣泛的合成聚合物。然而，PCL本質(zhì)上是疏水性的，這導(dǎo)致它具有較差的細(xì)胞親和力。因此，PCL通常與生物陶瓷結(jié)合使用，生物陶瓷增強(qiáng)了構(gòu)建物的生物活性。

2.2生物陶瓷
生物陶瓷是具有良好的生物相容性和降解性的無(wú)機(jī)生物材料，其中包括磷酸鈣生物陶瓷和生物活性玻璃。磷酸鈣生物陶瓷主要包括羥基磷灰石（HA）、磷酸三鈣（TCP）和雙相磷酸鈣（BCP，即70%β-TCP和30%HA），它們具有良好的可塑性、生物相容性、生物活性、親水性及與天然無(wú)機(jī)骨相似的骨傳導(dǎo)性甚至潛在的骨誘導(dǎo)性，作為骨填充材料在牙科領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到了很好的證明?？谇慌R床中應(yīng)用的特殊類(lèi)型的生物活性玻璃稱(chēng)為45S5生物玻璃，具有與骨小梁和皮質(zhì)骨相似的抗壓強(qiáng)度，其暴露于體液時(shí)表面形成一層可與骨形成良好結(jié)合的磷酸鈣，并且在細(xì)胞遷移和增殖方面也顯示出良好的性能。

2.3天然骨
無(wú)論是在宏觀還是微觀層面上，最具活力和生物活性的支架材料都是含有天然骨骼成分尤其是人類(lèi)骨骼成分的天然無(wú)機(jī)骨基質(zhì)?？焖俪尚图夹g(shù)在這類(lèi)支架的構(gòu)建中產(chǎn)生了飛躍。

2.4金屬
金屬生物材料以其優(yōu)異的力學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于牙科和骨科領(lǐng)域。在這類(lèi)生物材料中，鈦和鈦合金因其高度的生物相容性、適當(dāng)?shù)臋C(jī)械支撐和彈性成為骨重建中應(yīng)用最多的金屬材料。然而，鈦和鈦合金的生物不可降解性導(dǎo)致在骨增量中需要二次手術(shù)取出，降低了患者滿(mǎn)意度，增加了醫(yī)療成本。

3.數(shù)字化、個(gè)性化骨增量現(xiàn)狀

數(shù)字化加工制造的技術(shù)分為兩種類(lèi)型：減法制造和加法制造。應(yīng)用于數(shù)字化骨移植物制造的技術(shù)主要是CAD/CAM和3D打印。CAD/CAM是一種減法技術(shù)，即從初始?jí)K狀物減去材料得到所需形狀的產(chǎn)品。3D打印是一種加法技術(shù)，即將原材料以一層一層地疊加的方式構(gòu)建出所需形狀的產(chǎn)品。目前，在骨移植物制造領(lǐng)域二者的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀如下：3.1CAD/CAM在個(gè)性化骨增量中的應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)骨移植物形狀和表面形貌的定制，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能定制，浪費(fèi)材料較多，其優(yōu)勢(shì)在于材料應(yīng)用上較為廣泛，包括同種異體骨、異種骨和異質(zhì)骨。

早在1994年，Eufinger等利用CAD/CAM技術(shù)研磨了帶齒的干骨塊，制作了用于onlay植骨的塊狀骨模型。該研究是CAD/CAM技術(shù)用于個(gè)性化骨重建的初始，其目的是體外評(píng)估需要移植骨塊的大小及形態(tài)。2013年，Schlee等研磨同種異體的脛骨頭用于患者下頜后牙區(qū)的個(gè)性化骨增量，6個(gè)月后成功植入種植體。天然骨中除了同種異體骨以外，異種骨（如牛源）在CAD/CAM個(gè)性化骨增量中也取得了良好的臨床效果。

在異質(zhì)骨方面，F(xiàn)igliuzzi和Mangano用CAD/CAM技術(shù)研磨珊瑚來(lái)源的多孔羥基磷灰石塊，分別用于下頜后牙區(qū)和上頜竇的個(gè)性化骨增量，明顯縮短了手術(shù)時(shí)間。Mangano也研磨了雙相磷酸鈣塊用于下頜前牙區(qū)個(gè)性化骨增量，術(shù)中用富含生長(zhǎng)因子的血小板（PRGF）促進(jìn)骨形成。一年后，該病例進(jìn)行組織學(xué)檢查顯示成熟的骨改建、新形成的骨小梁和殘存的雙相磷酸鈣顆粒。同樣，CAD/CAM研磨雙相磷酸鈣塊制作個(gè)性化水平和/或垂直骨移植物用于15個(gè)病例，8個(gè)月后評(píng)估顯示垂直和水平骨增加分別是2.1±0.9mm和3.0±1.0mm。

目前，CAD/CAM技術(shù)制造的個(gè)性化骨移植物已經(jīng)用于臨床病例，并取得了成功的結(jié)果。CAD/CAM技術(shù)生產(chǎn)的同種異體塊移植物已在美國(guó)上市，但是目前估計(jì)需要6周的交付時(shí)間，且與其他商用的非個(gè)性化骨移植物相比，成本要高得多。同時(shí)，移植物的長(zhǎng)期穩(wěn)定性也需進(jìn)一步的觀察。

3.2 3D打印在個(gè)性化骨增量中的應(yīng)用
在個(gè)性化骨移植物制作方面，3D打印技術(shù)的應(yīng)用主要有3種方式：1）輔助制作個(gè)性化骨移植物；2）制作骨移植物的個(gè)性化屏障膜；3）直接制作個(gè)性化骨移植物。3D打印技術(shù)與CAD/CAM技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)在于可定制移植物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可調(diào)整材料比例及結(jié)構(gòu)優(yōu)化移植物的物理及生物性能，且浪費(fèi)材料最小。

3.2.1 3D打印骨缺損模型
在傳統(tǒng)的塊狀骨移植過(guò)程中，修整骨塊的外形使其適應(yīng)受骨區(qū)輪廓需要花費(fèi)大量的時(shí)間。若術(shù)前預(yù)制好骨塊外形，術(shù)中臨床醫(yī)生只需將無(wú)菌骨塊固定于受骨區(qū)域即可。Jacotti和Venet利用3D打印技術(shù)制作了骨缺損部位模型，術(shù)前手動(dòng)研磨同種異質(zhì)骨塊，使其外形匹配模型缺損區(qū)輪廓。該技術(shù)減少了手術(shù)時(shí)間，獲得了良好的臨床效果。

3.2.2 3D打印骨重建導(dǎo)板
在傳統(tǒng)的自體塊狀骨移植過(guò)程中（包括大面積的頜骨重建），取出的骨塊與缺損區(qū)難以達(dá)到預(yù)期的匹配，需要手動(dòng)調(diào)整骨塊大小及形態(tài)，導(dǎo)致手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)，手術(shù)精準(zhǔn)性及治療效果不理想。利用數(shù)字化的術(shù)前虛擬設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)可以根據(jù)缺損區(qū)的需要制作取骨/截骨導(dǎo)板，從而精準(zhǔn)地獲取所需骨塊。Schepers等利用虛擬設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)，術(shù)前設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板用于腓骨供區(qū)骨塊的精準(zhǔn)獲取，實(shí)現(xiàn)了頜骨缺損的骨重建。

3.2.3 3D打印個(gè)性化鈦網(wǎng)
鈦網(wǎng)具有良好的生物相容性和空間維持能力在種植領(lǐng)域的骨增量手術(shù)中得到青睞，但是傳統(tǒng)的鈦網(wǎng)需要術(shù)中修整、彎曲以適應(yīng)骨增量的輪廓，這延長(zhǎng)了手術(shù)時(shí)間。同時(shí)，傳統(tǒng)鈦網(wǎng)無(wú)法完全貼合牙槽骨形態(tài)，易導(dǎo)致粘膜損傷、鈦網(wǎng)暴露等并發(fā)癥。Sumida等比較了個(gè)性化鈦網(wǎng)與傳統(tǒng)鈦網(wǎng)作為屏障膜用于骨增量手術(shù)的效果，結(jié)果顯示個(gè)性化鈦網(wǎng)明顯縮短了手術(shù)時(shí)間、降低了鈦網(wǎng)暴露風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.4 3D打印個(gè)性化骨移植物
目前，3D打印個(gè)性化骨移植物的研究?jī)H限于動(dòng)物研究。Mangano等以雙相磷酸鈣為原料通過(guò)3D打印技術(shù)制作了羊的個(gè)性化上頜竇骨移植物，植入后的第45天、90天時(shí)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，骨移植物與竇腔完全融合，新骨隨著時(shí)間從移植物邊緣向中心增加。另一項(xiàng)動(dòng)物研究比較了自體骨塊與3D打印無(wú)水磷酸氫鈣塊的垂直骨增量效果，發(fā)現(xiàn)二者在骨高度增加方面無(wú)顯著性差異，但是3D打印骨塊殘余骨體積較多。后續(xù)比較了3mm與4mm高度的3D打印骨塊，結(jié)果顯示分別有40%和37%的骨形成，50%和55%的骨殘留。Bae等將PCL、TCP、BMP-2（骨形成蛋白2）等多種材料混合，通過(guò)3D打印制作的骨移植物植入動(dòng)物骨缺損區(qū)，得到了良好的成骨效果。這些研究說(shuō)明3D打印的個(gè)性化骨移植物有潛力替代自體骨塊移植，但要轉(zhuǎn)化為臨床現(xiàn)實(shí)還有許多工作要做。

4.展望

在種植外科中，成功的骨增量需要移植物與受骨區(qū)間無(wú)縫接觸、良好的穩(wěn)定性及血管化。個(gè)性化骨增量對(duì)患者和醫(yī)生有強(qiáng)烈的吸引力，它可以與受骨區(qū)達(dá)到完美擬合，獲得良好的吻合度和穩(wěn)定性。但是，較差的血管生成可能導(dǎo)致局部壞死和失敗，移植物越大，血管生成越困難。目前，個(gè)性化骨增量的研究處于初級(jí)階段，促進(jìn)血管化問(wèn)題將成為未來(lái)的挑戰(zhàn)。通過(guò)優(yōu)化生物材料的性能、植入生長(zhǎng)因子/干細(xì)胞/干細(xì)胞來(lái)源的外泌體等組織工程技術(shù)或許將為解決這一問(wèn)題提供可能。由于個(gè)性化骨增量顯著的潛在優(yōu)勢(shì)和良好的臨床前景，可以預(yù)見(jiàn)，隨著研究的深入，數(shù)字化、個(gè)性化移植物將被廣泛用于臨床，將成為骨增量的未來(lái)。

來(lái)源：口腔頜面修復(fù)學(xué)雜志,2020,21(03):189-192.