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CBCT图像能获取患者牙根、牙槽骨、神经导管等重要解剖结构信息，这些解剖结构的三维可视化呈现是保证种植手术得以安全进行的前提。而通过光学扫描方式获取的患者口内牙、牙列、黏膜以及上下牙列的咬合关系等三维可视信息是准确设计缺失牙、预告最终修复效果的关键要素。要想进行“以修复为导向”种植的数字化虚拟设计，首先要在同一个坐标体系中对CBCT的DICOM格式数据和口扫的STL格式数据进行重叠融合，进而生成一个既能显示口内牙冠、牙列、黏膜形态，又能显示下方的牙根、牙槽骨、上颌窦、神经管等结构的可视化三维虚拟模型。
种植导板软件正是通过CBCT和口扫数据共有的解剖结构关键点（或放射导板上的阻射点），利用矩阵计算得到两个数据之间的刚体运动矩阵，从而通过矩阵计算，完成两套数据的重叠和融合，生成新的融合体模型。在此基础上，种植导板软件采用人机交互的模式，在颌骨的各种截面上投影确定种植体的最佳位置，生成虚拟种植导板，以实现对种植位点的约束和固定。种植导板模型的生成也是种植导板软件的主要功能，而种植导板生成算法包含两个部分：①导板基板的生成；②基于布尔运算的网格拼接。导板基板主要根据所选取的牙齿覆盖区域，通过计算机图形学中的模型膨胀算法实现模型的增厚，生成导板基板模型。通过模型的布尔运算完成网格拼接，实现导板基板模型与中空导筒结构的模型重组，最终生成种植导板模型。
种植导板软件的主要功能包括最终修复体的可视化设计、“以修复为导向”的种植体三维空间位点设计，以及设计生成能约束和控制种植位点的种植导板。虽然大多数种植导板软件的种植导板设计步骤都类似，但不同软件的具体功能有所差异，图 2-3-1 和表 2-3-1是各个软件主要功能的比较。
图2-3-1 四种种植导板软件的功能界面
表 2-3-1 四种软件的主要功能
续表
尽管不同的种植导板软件有各自的特点，但是在临床应用上都大同小异，种植导板软件的主要应用流程基本相同（图 2-3-2），包括：
（1）在软件中设计最终修复体，可在口扫光学模型基础上通过软件直接生成，也可在制作好排牙模型后通过仓扫获得。
（2）在软件中将CBCT数据与完成修复设计的光学模型数据融合。
（3）在可视化的修复体及颌骨软硬组织信息指导下，精确进行种植体植入位点和分布的设计、基台和修复桥架信息的设计。
（4）设计导筒型号、位置及导板覆盖范围。
图2-3-2 种植导板软件的基本应用流程图
（5）生成数字化种植导板的打印文件和临床使用报告。
下面将以 3Shape的Implant Studio软件为例，详细地介绍数字化种植导板的设计过程。
进入 3Shape的Implant Studio软件界面，建立患者相关基本信息、缺牙位置及设计要求（图 2-3-3）。
导入患者缺牙侧牙列的口扫模型数据、CBCT的DICOM数据文件，以及对颌的口扫模型数据（图 2-3-4）。
在光学模型的缺牙区域设计最终修复体的位置、形态（图 2-3-5）。
图2-3-3 进入软件，完成建单
图2-3-4 根据提示，导入相关数据
图2-3-5 设计修复体解剖外形
依次完成CBCT工作区域选择、工作侧牙列
平面定义、工作侧牙弓曲线定义，并在CBCT模型和口扫光学模型对齐融合后进行检查（图 2-3-6）。
在可视化、可测量化的状态下进行种植体植入位点及种植方案的设计（图 2-3-7）。
在完成导环型号、导环位置、导板覆盖范围、支撑杆、观察窗和患者ID标签的设计后，需要对种植导板设计进行核准确认，最后软件会自动生成导板报告和STL格式的 3D打印文件（图 2-3-8，图 2-3-9）。
图2-3-6 裁剪CT并与口扫模型对齐融合
图2-3-7 种植体三维位点设计
图2-3-8 创建种植导板
图2-3-9 核准并导出种植导板
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Implant Studio软件设计种植导板流程
现有的种植导板软件大多采用单机桌面安装的方式，多数软件仅限Windows操作系统使用，此外还需要在电脑上插入加密狗等方式。上述问题一方面给习惯使用Mac OS操作系统的医生或技师带来了一定的困扰，另一方面在互联网高度发达的当下也大大限制了种植导板的应用场景。
目前，修复效果的设计、数据的融合、种植体植入位点的放置、种植导板的设计等步骤均需要手动完成，导致软件临床使用的人力成本高。对于一些没有特殊设计要求的常规病例，实现种植导板设计全流程的智能化十分必要。
首先，目前市面上种植导板软件的设计格式不兼容，每种软件的设计存储文件格式不一致，导致无法使用软件A打开查看软件B的设计文件，给种植医生和设计人员带来了不便。其次，各种软件的功能并不完全相同，如coDiagnostiX可以将CBCT重建的颌骨进行分割，从而增加配准的准确性，而Implant Studio则不具备此功能；同样，在Implant Studio导板设计板块里有各种第三方半程导板的导环数据可供选择，而coDiagnostiX软件里半程导板的导筒只能依靠设计者根据已知的导环数据进行编辑设计，如果编辑错误还可能导致误差，降低了工作效率。
需要强调的是，尽管数字化种植导板的设计在很多时候是由加工中心的技术人员完成，但种植医生才是整个种植方案的总设计师和实施者，加工中心的种植导板设计技术人员的主要作用是协助种植医生提高临床治疗的运转效率和治疗效果，而不是代替种植医生完成方案设计。种植医生必须要学习和掌握种植导板软件的相关知识和临床使用技能，使自己可以和技术人员更好地沟通协作，从而全程参与到种植病例数字化设计的每一个环节中。
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正确的种植修复效果设计和准确的术前修复效果评估是实现“以修复为导向”种植的第一步骤，也是关键步骤。无论是采用传统的诊断蜡型，还是在数字化软件中进行虚拟排牙设计，其目的都是在术前确定未来修复体的状态，包括修复体的形态、三维位置以及多颗牙的排列形式。上述修复设计既是后续一系列外科与修复操作的预定目标，又是在种植戴牙后要尽可能达到的最终效果。
如前所述，数字化种植的实质是从现实到虚拟、再从虚拟回到现实的转化过程，即种植医生利用数字化技术在现实的口颌系统环境与虚拟的数字化世界之间进行的来回转化。就目前的常用技术而言，最终修复效果的数字化设计包括以下几种方式：①虚拟设计—虚拟评估法，即在数字化光学模型上进行修复体设计，并在数字化软件中进行效果评估；②虚拟设计—现实评估法，即在数字化光学模型上进行修复体设计后，通过树脂 3D打印获得此修复体的实体，并戴入患者口内，在现实口颌系统中进行效果评估；③现实设计评估—虚拟再现法，即先在石膏模型上制作蜡牙或排树脂牙，并直接在口内试戴评估效果，再通过仓扫等方式将上述排牙模型转化为已呈现出修复效果的虚拟数字化模型，进而进行效果评估。
种植体三维位点的准确性依赖于正确的修复体形态和位置设计，尤其是在对种植位点精度要求很高的前牙美学区。因此，最终修复体的设计与评估至关重要。本书之所以根据现实与虚拟之间的转化形式进行上述分类，主要是因为虚拟世界的设计与现实世界所呈现的视觉效果之间存在差异。由于最终修复效果是在现实世界中的患者口内呈现，因此口内试戴修复体并进行直观评估的效果优于电脑屏幕上虚拟评估的效果。需要说明的是，在本书中，虽然用口内照片和虚拟设计图像进行对比，但照片也是二维图像，和现实中肉眼直接观察到的口内效果仍存在差异。因此，对于高美学要求的病例，在患者口内试戴修复体能更有利于种植医生直观、精准地评估修复效果，从而进行精准的种植修复设计。此外，对于无牙颌患者，口内直接试戴类似活动义齿的放射导板并进行评估仍是目前最常用的方式。
虚拟设计—虚拟评估法，即理想修复体的设计和预告都是在软件中完成的，此虚拟设计方案不转化为实物，医生直接在电脑软件界面进行虚拟效果的评估。该方法适用于简单的后牙缺失病例和一些相对简单的前牙病例。
根据国际口腔种植学会（International Team for Implantology，ITI）共识的种植病例难度SAC分类，外科操作仅涉及单纯备洞与种植体植入，不需要进行软硬组织增量，且修复空间和上下颌位关系正常的非美学位点病例（无全身性疾病、牙周疾病、口腔卫生、依从性等问题）被定义为简单病例。对于该类病例（图 3-1-1），修复设计通常较为简单，仅通过数字化软件进行最终修复效果的虚拟设计和预告，即可获得可靠的评估效果。因此，经过虚拟界面评估后的修复方案可直接用于指导种植体植入位点的设计。
图3-1-1 虚拟设计和虚拟评估（后牙）
尽管在ITI共识对种植病例难度的SAC分类中，涉及美学区的前牙病例均被定义为复杂病例（A，advanced）或高度复杂病例（C，complex），但在临床实践中对于缺牙间隙大小正常、覆
覆盖正常、缺牙区轮廓较为饱满、软硬组织没有明显缺损、厚龈型、低位或中位笑线、美学风险较低的单颗前牙缺失病例，仅采用数字化的虚拟设计和虚拟评估也是能满足需求的（图 3-1-2）。
图3-1-2 虚拟设计和虚拟评估（前牙）
虚拟设计—虚拟评估法的整个过程在数字化虚拟世界中完成，较为快捷、方便，配合椅旁导板打印系统可极大地提高种植导板的临床使用效率。但是，由于虚拟世界和现实环境之间存在视觉差异，对于绝大多数SAC分类为复杂或高度复杂的病例，如伴软硬组织缺损的多颗前牙缺失病例、缺牙较多且颌位关系不稳定的复杂病例、无牙颌病例，以及对美学要求较高的前牙病例，如果完全依赖于虚拟界面的操作容易造成对上部修复设计效果的“误判”，进而导致种植位点设计出现偏差。