Effect of metal sleeve integration on implant placement accuracy using additively manufactured tooth-supported surgical guides: an in vitro study

歯科医が欠損した歯を人工の根（人工歯根）で置き換える必要があるとき、その処置は精密さに依存します。目標は、ネジのようなインプラントを患者の顎の骨の中に、特定の角度と深さで、患者の噛み合わせと完璧に一致するように配置することです。これを達成するために、多くの外科医はコンピュータ上で作成されたデジタルプランを使用し、それをカスタムメイドのテンプレート、すなわちガイドを用いて患者の口内に転送します。このガイドは残っている歯の上にフィットし、コンピュータが指示した正確な場所にドリルを導くための穴が開いています。長年、これらのガイドを作る標準的な方法は、プラスチックの型をプリントし、その穴に小さな硬い金属製のチューブを挿入することでした。これらの金属チューブは、ドリルが摩耗したりドリルが揺れたりするのを防ぐための耐久性のあるチャネルとして機能しますが、理論上は、プラスチックの摩耗やドリルの揺れを防ぐためのものです。しかし、これらの金属部品を追加すると、ガイドのコストが高くなり、製造が難しくなり、時には口内の狭いスペースへの適合が困難になることがあります。これは歯科界に実用的な問いを投げかけます。すなわち、ドリルを軌道に乗せ続けるために金属チューブは本当に必要なのか、それとも完全にプリントされたプラスチック製のガイドだけで十分に機能するのか、という問いです。

マドリード・エウロペア大学の研究者たちは、制御された実験室環境においてこれら2つのデザインを並べてテストすることで、この問いに答えようとしました。彼らは人間の患者は使用しませんでした。代わりに、彼らは人間の上顎のレジンモデルを32個作成しました。各モデルには奥歯が1本欠けています。これらのモデルは実際の患者の口のデジタルスキャンから作成されており、すべてのテストが全く同じ解剖学的形状から始まるように設計されています。チームはこれらのモデルを2つのグループに分けました。第1のグループでは、特別な生体適合性プラスチックのみを使用してプリントされたサージカルガイドを使用し、ドリル用の穴はプリンターによって直接形成されました。第2のグループでは、見た目は同一ですが、プラスチックの中に伝統的な金属チューブが挿入されたガイドを使用しました。両方のガイドは同じコンピュータプランから設計され、同じ高解像度の3Dプリント技術を使用して製造されました。

実験は、単一の外科医がこれら32個のモデルすべてに歯科インプラントを配置するという手順で進められました。外科医はすべてのモデルに対して全く同じ手順に従い、ガイドを使用してドリルを誘導し、その後標準的なインプラントを挿入しました。インプラントが配置された後、研究者たちはモデルを再びスキャンし、インプラントが正確にどこに位置しているかを、コンピュータプラン上の予定地と比較して確認しました。彼らは、インプラントの位置を、水平方向および垂直方向にどれだけ離れたか、そしてインプラントの角度が計画からどれだけ傾いたかという3つの方法で測定しました。

結果は、金属チューブは精度において測定可能な優位性をもたらさないことを示しました。プラスチックのみで作られたガイドは、金属スリーブ付きのガイドと同等の性能を示しました。インプラントの水平位置に関しては、プラスチックのみのガイドの偏差の中央値は0.36ミリメートルでしたが、金属スリーブ付きのガイドの偏差は0.28ミリメートルでした。このわずかな差は統計的に有意ではなく、偶然によるものである可能性があると判断されました。同様に、垂直方向の位置については、プラスチック製のガイドの偏差の中央値は0.53ミリメートルであり、金属製のガイドは0.63ミリメートルでしたが、この差も有意ではありませんでした。インプラントの角度についても、これは制御が最も難しい部分の一つですが、両グループ間に実質的な差は見られませんでした。プラスチック製のガイドは計画から平均8度傾きましたが、金属製のガイドは10度傾いており、研究者たちはこの差に意味はないと判断しました。

これらの知見は、硬い金属チューブがドリルを軌道に乗せ続けるための唯一の方法ではないことを示唆しています。この研究は、現代の3Dプリント技術を用いて製造された、よく設計されたプラスチック製のガイドであれば、伝統的な金属補強版と同じレベルの精度を達成できることを示しています。これは、プラスチック製のガイドが役に立たないとか、決して必要にならないという意味ではありませんが、この特定のタイプの歯軸支持ガイドにおいては、金属成分が最終的な結果を大幅に改善することはないということを示しています。研究者たちは、両方のタイプのガイドに依然として小さな誤差があることを指摘しましたが、これは初期のコンピュータスキャンから最終的なドリリングに至るまで、プロセスには多くのステップが含まれており、各ステップがわずかな不確実性を加えるため、予想されることです。しかし、プラスチック製のガイドが金属製のものと一致したという事実は、厳格な計画と製造プロトコルに従う限り、歯科医が金属スリーブのないガイドを使用することで、ワークフローを簡素化しコストを削減できる可能性があることを示唆しています。

この研究は、実験室のレジンモデルを用いたものであり、生身の人間の口内で行われたものではないことを覚えておくことが重要です。研究者たちは、実際の外科手術に存在する唾液、骨密度、患者の動きといった変数を制御しました。したがって、結果は有望ではありますが、これらはテストされた特定の条件下に適用されるものです。この研究は、制御された状況下において、金属スリーブがインプラント配置の精度を変えないことを裏付けています。現時点では、プラスチック製のガイドと金属スリーブ付きのガイドの選択は、インプラントの配置精度における保証された違いというよりも、患者の口内の空きスペースやクリニックが使用している特定の機器といった、他の要因に左右される可能性があります。この研究は、ガイドによる歯科手術において、精度のために常に金属が必要であるという長年の仮定に対し、データに基づいた明確な代替案を提示しています。