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骨化性颌骨病变的精准活检：AI辅助的3D打印导板技术实现微创定位与组织采集。该案例通过整合AI影像分割、数字化印模、CAD设计及 stereolithography 3D打印技术，制作具有深度限位作用的手术导板，在避开下牙槽神经和邻近牙根的条件下，完成骨瘤的病理诊断。术后CBCT显示定位偏差仅0.6mm（线性）、4°（角度）和-0.2mm（深度），证实该全数字工作流程的临床可行性。
骨硬化性颌部病变通常在常规X光片上偶然发现，由于其良性表现和靠近精细解剖结构，很少进行活检。本病例报告介绍了一种完全数字化的工作流程，用于引导对深部下颌骨硬化性病变的活检，该流程整合了基于人工智能的分割技术、口内扫描、计算机辅助设计（CAD）和3D打印手术模板。使用带有深度控制装置的3D打印导板，可以安全精确地将钻头定位在4.6号牙齿的牙根与下颌管之间。这种方法能够准确采集组织样本以进行组织病理学诊断（骨瘤），同时将侵入性和对周围结构的风险降到最低。术后CBCT检查证实了活检的准确性，偏差分别为0.6毫米（线性）、4度（角度）和-0.2毫米（深度）。这项技术展示了人工智能辅助的数字化规划和3D打印在提高骨内病变活检精度方面的潜力。
通俗语言总结本病例报告描述了一种利用先进数字技术进行颌部病变活检的新方法。该过程包括基于人工智能的成像、口内扫描、计算机辅助设计（CAD）和3D打印，以创建精确的手术导板。这些导板有助于安全地定位活检工具，从而减少对周围结构的风险。在本例中，该技术用于活检一个深部颌部病变，并确认其为骨瘤。术后影像学检查验证了活检的准确性，偏差很小。这种方法突显了数字化规划和3D打印在提高骨病变活检精度方面的优势。
无症状的骨硬化性病变通常在常规放射学检查中偶然发现，由于它们通常是良性的，尤其是当它们靠近关键解剖结构时，很少进一步研究。这种方法可能导致这些病变未能得到明确诊断，或者仅根据放射学影像进行初步分类。
对这些病变进行切开活检具有挑战性，这既与它们的位置有关，也与颌面区域的复杂解剖结构有关，该区域包含下牙槽神经和牙根等精细结构。1在这种情况下，3D打印手术导板可能成为提高活检精度和确保准确采集组织样本以进行组织学分析的宝贵工具。2–4
3D打印技术已在口腔和颌面外科手术中得到广泛应用，特别是在种植学领域，使用手术导板已成为标准做法。5然而，关于颌骨病变的3D打印研究仍然有限且分散。最近的一项系统评价6旨在评估CAD/CAM技术对颌骨囊肿和肿瘤外科治疗的贡献，仅纳入了13项研究，其中仅有一项是随机临床试验（RCT）。研究结果表明，3D打印主要用于制作术前规划和可视化的解剖模型，以及教育目的。2仅有8项研究报告了手术导板在术中的使用，主要用于术中截骨，在少数情况下用于术中钻孔定位，而有一项研究描述了3D打印术后装置在骨溶解性病变中的应用7。更多近期研究提供了关于引导活检与手动方法相比的准确性的初步数据，强调了前者的优越性8,9。尽管如此，目前文献尚未提供详细的、标准化的、可重复的完全数字化手术规划方案。本文旨在清晰详细地报告执行计算机引导的骨硬化性病变活检的完整数字化工作流程。
一名38岁男性患者由牙医转诊至坎帕尼亚大学路易吉·范维泰利（Luigi Vanvitelli）口腔外科部门，以查明位于4.5号和4.6号牙齿水平的骨硬化性病变的性质，该病变与这些牙齿的牙尖相关，并且与下颌管（MC）有接触图1。
选择活检的区域位于4.6号牙齿的牙根之间，靠近下颌管（MC）的冠状部分。计划使用两个同轴钻头：一个外径为5毫米，另一个为4毫米（Meisinger T229L-080-RAL和229L-030-RAL；Hager & Meisinger GmbH）。
使用Blue Sky Plan软件10（Blue Sky Bio, LLC.），将口内扫描（STL）文件与锥形束计算机断层扫描（Cone Beam computed tomography）分析的DICOM数据对齐10（Orthopos SL，Dentsply Sirona）。利用人工智能（AI）的自动分割功能对下颌骨、牙齿和下颌管进行了分割图2。需要分析的骨硬化性病变通过应用与Hounsfield量表上的最大和最小灰度值范围相关的过滤器进行了手动分割。
然后获得了每个组件的STL文件，这对病例研究非常有用。获取不同组件的单独文件有助于手术规划，因为可以分别可视化每个组件。所选的钻头使用Rhinoceros CAD10（Robert McNeel & Associates）进行3D设计。
所有文件都被导入Nomad Sculpt软件11（Stéphane Ginier；2025）中。Nomad Sculpt软件具有先进的可视化功能，可以更好地管理文件之间的移动和旋转。确定了钻头的进入方向和深度，同时考虑了使用延长件的情况图3。一旦确认了钻头的最终位置，所有文件都被导出并导入3Shape Appliance Designer软件12（3Shape A/S；2025）中图3。这种类型的支持结构也可以通过Form4BL 3D打印机（Formlabs Inc.）打印出来。
使用“创建外壳”功能创建了与牙齿支撑部分相关的模板部分。应用偏移量以改善支撑结构的被动性并消除任何欠切。
使用布尔减法在Nomad Sculpt中预先设计并定位的钻头CAD模型位置创建了一个实心圆柱体，以形成套管。
使用“杆”功能将套管连接到牙齿支撑部分。从牙齿支撑部分、套管和杆之间的布尔连接中减去口内扫描模型，以消除对黏膜和隐窝的任何干扰。
为了确保钻孔在预定深度停止，使用Rhinoceros CAD10（Robert McNeel & Associates）创建了两个环（针对两个不同的钻头），以防止钻孔接触套管时进一步前进。这两个模板是通过3D光固化打印机（SprintRay Inc.，使用基于激光的UV光源13）使用增材技术制作的图4。
在局部麻醉后，进行了边缘黏膜骨膜瓣手术，暴露了下颌体后部。这种方法是必要的，因为病变位置较深，而且在最大张口时，颊侧皱褶会导致模板移位和不稳定。
一旦导板正确放置在下颌弓上，就使用第一个钻头在预定深度进行骨钻削，借助机械止动装置辅助操作。然后使用第二个钻头挖出病变组织。取出骨样本后送至病理科进行组织病理学检查，确诊为骨瘤图5。
手术结束后，冲洗了手术部位，实现了止血，并使用不可吸收丝线进行了软组织缝合。术后CBCT检查确认了骨窗口、下颌管和4.6号牙齿牙根之间的安全距离图6。术后过程顺利，没有出现下唇感觉减退或异常感觉等并发症。
利用AI对下颌结构和病变进行分割，结合数字印模和专用设计软件，使得手术导板的制作变得直接且可预测。这些导板有助于临床医生进行活检，否则这些活检将具有高度侵入性11，需要大量牺牲生物组织（无论是瓣的大小还是切除的骨量），并且存在损伤下牙槽神经或病变涉及的相邻牙齿牙根的高风险。
最近的研究评估了此类引导活检的准确性，包括一项体外研究8和两项临床研究3,9。所有研究均一致表明，使用桌面光固化3D打印机制作的手术导板能够显著提高活检的准确性。
深度控制止动装置的规划和设计确保了采集到足够的活检样本，使病理科能够进行可靠的组织病理学评估。在骨硬化性病变的情况下，由于骨组织和病变组织在临床上的相似性，采集足够的病变组织可能具有挑战性，尤其是当病变靠近精细解剖结构时。
在当前的手术计划中，决定使用两个同轴钻头：一个外径为5毫米，另一个为4毫米。做出这一选择有两个主要原因：首先，增加截骨线的厚度，从而便于将器械更靠近牙尖定位，以便充分切除整个样本（考虑到样本由皮质骨、髓质骨和骨硬化性病变组成）；其次，随着深入病变，空间变得越来越狭窄（在牙根和下颌管之间），因此只有4毫米的钻头被带到工作长度进行取样，而5毫米的钻头则保持在其较浅的位置。
术后CBCT成像用于评估活检的质量，并测量计划位置与实际位置之间的偏差。结果显示准确性良好：圆柱轴的线性偏差为0.6毫米，角度偏差为4度，深度偏差为-0.2毫米。
尽管这些偏差很小，但可能归因于整个数字化工作流程中的累积误差——从分割和设计到手术导板的制作，以及在旋转手柄使用过程中导板的轻微弯曲。
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