作者：邵旭鹏，谢志刚，昆明医科大学附属口腔医院口腔种植科
种植体理想的三维位置是实现以修复为导向、以生物学为导向的种植修复的前提，也是保证种植体及种植体周软硬组织长期健康稳定的关键。传统的自由手种植依赖术者临床经验完成，但临床中因为种植体植入的位置异常可能导致生物学、修复机械并发症的发生。动态导航技术相较于自由手种植和静态导板种植表现出更优的精准度及优势。
通过应用临床图像三维可视化技术、配准技术及空间定位技术等，将手术器械、医学影像、患者实际口腔三维位置建立联系，实时监测钻针预备及种植体植入的位置和方向，提高了种植手术的精准度和安全性。近年来，随着人工智能和机器学习技术的融合，动态导航技术的精准度和应用范围进一步扩展。
Wei等进行Mate分析认为动态导航在植入精度上达到了临床精度要求的范围，避免和减少了并发症的发生，提高了种植手术的精准度与安全性， 是一种可靠的种植外科辅助技术。Kunakornsawat等的随机对照研究认为计算机辅助动态导航可以获得很高的精准度，但是在多中心大型随机对照研究和前瞻性研究中，动态导航的可靠性与准确性仍缺乏证据，与其受到多种因素的影响有关。
复杂的系统设备、临床应用过程、局部位点条件等均会对种植体植入的精准度产生影响，动态导航植入并未达到理想的零误差。本文将对可能影响动态导航植入精度的临床因素进行归纳总结，为降低动态导航植入误差提供依据，以期动态导航技术更好地应用于口腔种植外科。
1. 临床系统设备因素
1.1 不同定位方式导航系统
目前动态导航技术主要使用电磁与光学两种追踪定位系统。电磁追踪系统利用电磁场来确定手术器械的位置和方向，不受视线阻挡的影响，提供了更大的灵活性，但会受到周围金属物体或其他电磁设备的干扰，影响准确性。光学跟踪系统通过检测手术器械上的标记，通常是有源发光二极管或无源特征标识反射板，使用一台或多台立体摄像机来确定器械的位置和方向。
光学定位追踪系统精度可达0.1~0.4 mm，较于电磁追踪系统具有更高的准确性，所以应用较为普遍。光学追踪系统的误差来源考虑外界光源或者反射物的干扰，立体摄像头与颌骨定位器及手机翼板的距离以及是否形成直射也会影响精准度。通常认为在1.5 m 左右，术中实时引导时不能移动立体摄像头改变距离或者遮挡光源中断信号，尽量保证红外线形成直射。导航系统是否预热或者设备运行过久产热也会影响仪器的固有参数并最终影响准确性。
Panchal等研究认为不同光学定位追踪导航系统之间没有差异，临床中广泛应用的红外光追踪导航系统是可以实现精准植入的。
1.2 不同光学定位追踪原理导航系统
光学定位追踪系统根据其工作原理可以分为两种：即主动式导航和被动式导航。不同原理的光学定位追踪导航方式的误差来源主要是对于信号接收过程的时间差异。主动式导航指颌骨定位器参考板和手机的翼板上安装着有源发光二极管电子元件，在完成设备连接通电后可发射红外光线被立体摄像头直接捕获；而被动式导航其颌骨定位器参考板和手机翼板为无源的具有特征标识的反射面板，导航仪双目立体摄像头发射红外线，利用反射面板将特征标识矩阵红外线实时反射进入立体摄像头。
Wu等应用体外模型比较了主动式与被动式导航的误差，认为两种方法可以达到相当的体外精度，主动式导航的植体角度误差小于被动式导航；Wang等体外研究共纳入704个种植体，认为主动导航组的精度明显高于被动导航组。目前对于不同原理的光学追踪导航系统的误差研究仍旧处于体外模型研究阶段。
1.3 影像资料
相比于传统计算机断层扫描(computed tomography，CT)，锥形束计算机断层扫描(cone beam computed tomography，CBCT)显著降低了辐射量，减少了金属伪影，而且具有更高的分辨率。CBCT图像对于动态导航植入精度的影响主要体现在影像采集、处理、重建等过程。确保影像采集时使用正确的技术参数，如适当的曝光水平和扫描范围，以最小化噪声和伪影，从而提高图像质量。使用高分辨率、低伪影的成像技术的设备是至关重要的，根据病例特点选择合适的照射视野、放射剂量、合适的照射模式等优化参数的CBCT 设备。
多源数据的配准和融合对于确保植入规划的一致性和精度非常重要。不准确的数据配准可能导致导航误差。使用先进的数据配准技术，确保不同影像数据之间准确对齐。在设计手术规划时，考虑到各种数据的特点和限制，以实现最佳的数据融合效果。通过对影像资料的高质量采集、精确预处理、准确的三维重建、有效的数据配准和融合，以及恰当的软件和算法选择，可以显著提高动态导航植入手术的精度。通过优化CBCT的采集、处理、重建和校正流程，可以显著提高手术导航的精度，降低手术风险。
1.4 数字化口内扫描
数字化口内扫描技术是用于获取口腔内软硬组织结构的三维图像的一种非侵入性方法，在动态导航植入手术的规划和执行中扮演着重要角色。传统的动态导航临床应用程序中需要导入数字化口内扫描光学立体摄影(Stereolithography，STL)格式数据作术前方案的设计。研究表明，牙颌模型扫描精度可达到10 μm，而口内扫描精度约为20 μm。数字化口内扫描生成的三维模型的准确性直接影响到植入位置的规划，在以修复为导向进行种植体植入设计具有参考意义。
扫描误差包括口内扫描设备本身的精度限制、软件处理算法的准确性，以及操作者技能等因素，都可能导致最终三维模型与实际口腔结构存在偏差。在方案设计过程中将数字化口内扫描数据与其他医学影像整合时可能出现配准误差，也会影响动态导航的精度。
总之，数字化口内扫描误差对动态导航植入精度的影响不容忽视。通过采用高质量的扫描设备、优化扫描流程、提高数据处理和整合的准确性，以及加强操作者的培训，可以显著减少这些误差，提高动态导航植入手术的精度。如何减少多源数据的干扰，简化设计流程，通过人工智能技术辅助完成数据的处理，减少多源资料多重叠加的误差也是值得研究的方向。
1.5 相关软件
动态导航植入手术的成功在很大程度上依赖于相关软件的性能。这些软件包括图像处理软件、手术规划设计软件、手术导航软件等。图像处理软件主要是通过调整对比度、曝光度等对原始数据的处理后获得解剖结构、特征标识点识别清晰的三维模型；设计软件通过手动或者人工智能的功能识别咬合平面、缺牙区域，标识重要解剖结构。其中人工智能的功能减少了因为人为手动标识的误差，从而提高了精准度。
术前涉及的相关软件的数据处理速度和重建精度直接影响三维模型的准确性，进而影响手术规划的精度。术中导航端相关软件的跟踪精度、更新速率和反馈机制直接影响导航的准确性。在术中，可能因为软件的延迟、卡顿不能实时更新跟踪，给术者提供错误的指导，甚至因为软件算法的处理容量有限，导致无法继续导航手术。
2. 临床操作因素
2.1 术前设计过程的资料处理
术前方案设计时，需要手动将多源资料导入然后对CBCT 进行分割、确定咬合平面、标记邻近解剖结构，将数字化口内扫描数据与CBCT 数据融合。因人为操作过程中所产生的误差可能会影响手术的精准度。目前没有对多源资料处理造成误差的相关研究。
2.2 标定过程误差
在动态导航手术中，标定(校准)过程是确保手术精度的关键步骤。不同定位追踪方式、不同光学定位追踪导航原理的标定过程中产生的误差会直接影响到动态导航植入精度。标定过程主要包括设备的校准、手术器械与导航系统的同步，以及患者解剖标记的准确识别。设备机械臂的刚性不足、关节磨损、传感器校准不准确等均可能导致标定误差。定期进行设备和系统的精确校准，确保所有组件的精度符合标准。提供充分的操作培训，确保操作者正确执行标定过程，减少人为误差。通过以上策略，可以有效管理和减少标定过程中的误差，进一步提高动态导航植入手术的精度。
2.3 配准过程误差
2.3.1 配准装置及固定装置的稳定性
配准过程是动态导航植入手术中的一个关键步骤，它确保了手术导航系统中的CBCT 图像数据与患者的实际解剖位置之间的准确对应。配准装置的类型、配准装置的稳定性、配准过程的稳定性对动态导航植入精度有着直接的影响。拍摄CBCT 时配准装置的翘动，配准时球钻对凹坑的压力也可能使其发生微动会导致配准误差增加。配准标记一般可以分为侵入性和非侵性两类，其中侵入性的配准标记包括在牙槽骨内安置的骨内标记，而非侵入性配准标记则是指位于能够固定于口内或口外的无创性配准装置上的标记点，此种配准方法应用较为广泛，或者采用特征性解剖牙尖作为标记点的无配准装置的配准方式，临床上常用的配准方式是通过U 型管配准。
Ma等研究认为牙尖比对配准方法也表现出相似的准确性水平。但是牙尖比对的配准方式对CBCT 的图像质量要求更高，需要显示明显的牙尖解剖形态。U 型管上的氮化硅小球的显影更容易在CBCT 中识别，降低了配准的误差。U 型管配准装置优势明显，在临床中广泛应用。U 型管在临床应用中是通过硅橡胶固定在术区同颌对侧稳定的牙齿上，硅橡胶材料的收缩、取戴复位U 型管的次数可能会造成CBCT中标记点与口腔内实际标记点之间的差异，从而影响精准度。颌骨定位器是识别虚拟和真实之间的稳定标记，若在术中不稳定，将会引起种植手术器械在患者口腔内实际位置与导航系统显示位置存在差异。
固定装置的稳定主要是确保颌骨定位器参考板的稳定，通常使用临时冠材料固定在部分基牙上，与侵入型装置相比，利用基牙固定的无创固定装置的优势明显。在实际应用过程中我们发现如果固定装置完全松动脱落，是无法继续进行导航手术的，但是如果可以再复位到初始位置，通过辅助稳定，仍旧可以继续完成动态导航手术。那么如果固定装置区域的基牙倒凹足够，可以确保不出现脱落甚至微动，对植入精度的影响也应该越小。目前没有配准装置、固定装置稳定性对动态导航植入的精度影响的相关研究。通过优化配准装置、固定装置的选择和使用、确保配准过程的稳定性，以及减少手术过程中的复位次数，可以显著提高手术的精度和成功率。
2.3.2 医生学习曲线及患者因素
医生的学习曲线对动态导航植入手术的精度的影响体现在动态导航应用的过程中。动态导航系统是一种高度技术化的工具，它要求医生不仅具备丰富的临床经验，还需要熟练掌握系统的操作和应用。不同学习曲线的临床医生，对动态导航手术的了解和掌握不同，操作的熟练度不同，可能会由于人为因素导致误差的产生。Stefanelli等报道，影响其准确性的最重要因素是外科医生的经验。而Pellegrino等研究发现，动态导航对于经验丰富的医生和年轻临床医生来说，都可以被认为是一种可靠的技术。
Spille等也认为年轻医生可以通过一定的培训应用动态导航解决一些复杂病例。Block等还研究了不同术者应用动态导航辅助种植的精准度没有差异。大多数学者认为临床医生只要通过一系列的学习，都可以应用动态导航实现精准种植。患者的张口度可能会影响手术操作，术者调整手术器械的范围受到限制，临床中对于张口困难的患者应该选择使用导航手术。
3. 种植位点局部条件
种植位点的解剖结构的差异、手术可视性、操作难度以及特定颌位的生物力学特性等因素，包括不同颌位、骨质、嵴顶骨皮质厚度、嵴顶骨面斜度等，不同因素导致的误差并不是单一存在，而是相互重合累积。
3.1 颌位
不同颌位对动态导航植入精度的影响报道较少。Cristache等认为应用静态导板技术种植时下颌的三维误差比上颌小。对于动态导航的研究，国内陈泉林等比较了上下颌、前后牙区的精度，认为不同颌位、不同牙位对精准度没有影响。段琳娜等的研究认为上颌前部的精度高于下颌前部，下颌后部的精度高于上颌后部，同颌前部的精度高于后部。不同颌位对动态导航植入精度影响可能是因为邻牙的阻挡，但是在无牙颌手术中颌位是否还会影响精度，目前尚未见相关报道。
3.2 软组织
软组织因素，尤其是决定是否进行翻瓣手术，对动态导航植入精度有着重要影响。翻瓣手术可以提供更好的视野，使得医生可以直接观察到植入区域的骨质情况，从而可能提高植入位置的准确性，但是可能增加手术区域的创伤。不翻瓣手术的主要挑战在于视野受限和软组织厚度的影响。医生不能直接观察到植入区域的骨质状况，过厚的软组织可能影响钻针的稳定性，从而对植入位置的精度造成影响。陈泉林等研究认为翻瓣与否对动态导航的精准度没有影响，需要根据患者的骨质状况、植入区域的解剖特点和个人经验来决定最佳手术方案。
3.3 骨质密度、植入位点骨皮质厚度以及牙槽嵴顶形态
骨质密度的大小以及骨皮质的厚度不同，对钻针、种植体的限制程度不同。Putra等研究结果认为低骨密度、牙槽骨嵴颊舌宽度较窄可能是影响静态导板种植准确性的危险因素。
Erbay Elibol等的临床研究表明骨皮质越厚时，与种植体的接触将越紧密。陈雨妍等的研究将骨皮质以1.5 mm 为界限分为两组，结果表明牙槽嵴顶骨皮质厚度≥1.5 mm 的位点精准度优于<1.5 mm 的位点。既往的研究均认为植入位点牙槽嵴顶骨皮质越厚，精准度越高。前牙美学区即刻种植中，腭侧皮质骨越多，阻力越大，精准度反而越低，与斜坡及腭侧的阻力对钻针唇颊侧的压力有关。
3.4 种植体的长度及宏观形态
王
Wei等的临床随机对照研究比较了即刻种植中不同种植体的宏观形态对精准度的影响，研究认为无论是锥形植体还是柱形植体两者比较没有统计学差异。Schnutenhaus等比较了静态导板下锥形与柱形植体的误差值，仅仅得出在植入点上的偏差有差异，并不能直接说明锥形或者柱形植体的宏观形态对精度的影响。种植体的宏观形态并不会影响动态导航植入的精度。
4. 小结
动态导航植入的精度受到多种因素的影响，包括系统设备带来的误差、临床操作带来的误差、患者种植位点局部条件造成的误差等。选择高性能的导航设备及软件算法，获取高质量的影像学资料，减少多源数据的融合，优化数据的处理方式，人工智能技术赋能减少人为对数据资料处理造成的误差。简化临床程序，改变操作习惯，术前对局部位点的条件进行充分评估，减少误差的产生。
通过综合这些因素的影响，结合最新的技术进展和临床研究成果，可以进一步提高植入精度，提升患者的治疗效果。对于不同光学追踪原理的导航、配准装置的稳定性、配准装置U 型管的复位次数等影响因素的研究仍旧缺乏证据，未来的研究应当集中于探索如何利用人工智能或者机器学习优化这些因素、简化临床操作，以及开发新技术和方法，使得动态导航技术更好地应用在口腔种植中。
来源：邵旭鹏，谢志刚.影响动态导航植入精度的临床因素研究进展[J].口腔医学研究，2025，41(02)：96-100.DOI：10.13701/j.cnki.kqyxyj.2025.02.003.
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