Secured-fitted detachable surgical guide for edentulous jaw in maxilla
Satoshi Shigehara1, Ken Nakashima1 , Yoshiaki Takanashi 2, Kiyoto Shiratori 3, Satoru Shintani 4, Eisaku Imamura 5, Norimichi Kawashima6 , Takashi Hongo
1 Shonan dental Care Implant Clinic Kanagawa Japan
2 SHOWA UNIVERSITY Oral & Maxillofacial Surgery tokyo Japan
3Toin University of Yokohama Faculty of Biomedical Engineering kanagawa Japan (湘南デンタルケアーインプラントクリニック 重原聡)

Objectives
近年インプラント治療において,CT画像のデータから光造形モデルの作製やサージカルガイドの臨床応用が多数報告されている.
 しかしながらサージカルガイドを過信するあまり、固定が不確実であったりずれていたことによるインプラントの骨からの逸脱や上顎洞への迷入などの問題も起っており、サージカルガイドの正確性、安定性は安全確実な埋入に不可欠である。
 近年多用されるようになった非切開法によるインプラント埋入は患者への外科的侵襲は少ないが、粘膜上に固定されたガイドの正確な位置確認をする方法がないのが現状である。粘膜の弾性によりガイドの固定が難しく、固定位置を誤れば全てのインプラント埋入位置がずれてしまう危険性が高くなる。
 切開法においても歯槽骨に安定を求めるサージカルガイドではアンダーカットやナイフエッジ状の骨形態では安定が悪い。とくに抜歯即時埋入の症例では術前に歯牙を除いた骨の状況を予測するのは難しくサージカルガイドの安定を求める事が極めて難しい。
 今回我々は,サージカルガイドの正確性と安定性を求めるため、梨状口,切歯窩を基準点、固定点とした骨レベルのサージカルガイドを考案して臨床応用し,有用性が示唆されたので報告する。

Objectives
Guided surgery of implant placement has been utilized in order to promote safety of the surgery and reduce operation time. In addition, surgery with surgical template has a huge advantage in terms of patient comfort in the post- surgical period.
However, some complications and failures related to commercially available guide systems have been reported such as implant dislocation, perforation of maxillary sinus because of inadequate accuracy of the template and/or complexity of the operation sequence. In fact, with currently available commercial guides, there is little verification possible whereas a reliable verification procedure would make the fit of the guide certain during the operation. Even with ‘bone-level’ template, which is considered more precise than ‘mucosa-level’ template, the guide is often unstable on ‘knife-edge’ and/or ‘under-cut’ bone shape. In particular, where immediate placement following tooth extraction is concerned, acquiring adequate fit of template is almost impossible.
We have developed a procedure of guided surgery for edentulous maxilla utilizing a ‘bone-level’ surgical template, which is original, accurate and stable, even for cases of immediate placement following tooth extraction.

Materials and Methods
上顎無歯顎欠損6症例(男性:2人 女性:4人,平均年齢:66.5歳)に対して,術前にヘリカルCT撮影をおこない, マテリアライズ社製の画像解析ソフト,シンプラントを用い埋入位置,本数,方向,長さ,太さを決定した.

Materials and methods
 Six maxillary edentulous cases (2 males and 4 females) were selected for this newly developed guided surgery. The mean age of the patients was 66.5 years
. Helical computed tomography was taken before the operation and diagnosed using the computer software, Simplant (Materialize), for all cases. Stereolithographic model was fabricated based on the CT data.

○ガイド作製法
1. 画像解析ソフトのミミックス(マテリアライズ社製)を用いデータ処理を行い,光造形3D骨モデルを作製した.
2.3Dモデル上で梨状口下縁、切歯窩を基準とするサージカルガイドを作製した。梨状口から口蓋部を覆うようにエルコプレスシート1mmを軟化後圧接してプレートを作り、SimPlantで設計した角度にチタンスリーブをアクリリックレジンにて固定してサージカルプレートとした。
その後3Dモデル上でサージカルプレートを装着してモデルサージェリーを行い、サージカルガイドの安定、埋入方向、深度等を確認した。
ドリル深度は事前にガイドスリーブ上縁からと骨縁からの深度(唇舌側それぞれ)を測定して3つの計測値で整合性を高めるようにした。
3.抜歯即時埋入の症例は、モデル上で歯牙を削去し、歯牙のない状況で同様にサージカルガイドを作製した。
4.通法にしたがい歯槽頂切開,骨膜剥離をおこないガイドが安定していることを確認してインプラント窩を形成し所定のインプラントを埋入した。
ガイドは術野を確保するため、抜歯、ドリリング、骨形成を行う部位に安定を求めず、上顎骨歯槽部を覆い、ガイドの前後縁が弾性により梨状口下縁、切歯窩前縁に嵌入して固定され、維持安定するようにした. 
サージカルガイドのサイドの縁は上顎洞前縁(anterior border of maxilla sinus)になるように設定し、傾斜埋入の際のメルクマールになるようにした.

Fabrication of surgical guide
A surgical guide was created upon the stereolithographic model. We utilized two anatomical landmarks in maxilla; bottom edge of anterior nasal aperture (ANA) and incisive fossa (IF). Consequently, with this original feature, the guide could be secured on the bone surface and detached during the operation. Drill sleeves made of titanium were placed as planned on 1mm thick transparent thermoforming sheet (Erkodur, Erkodent) with self-curing acrylic resin (Unifast III, GC). Position, number, length and width of implants were decided using the computer software.
Preoperative model surgery was performed to confirm stability of the template and three-dimensional position of implants. Depth of drilling was measured up buccally and palatally and recorded using two reference points: top of the drill sleeve and top of the bone. In immediate placement following tooth extraction, the tooth on the stereolithographic model was removed before the base plate of the guide was fabricated.
Immediate interim prosthesis was prepared on the same model following the model surgery.
In keeping with common practice, crestal and vertical release incisions were made, the stability of the guide verified, the implant cavity created and the implant placed. Instead of using the sites of extraction, drilling and osteoplasty, in order to secure stability of the surgical area, the edentulus maxilla was covered with the anterior and posterior edges of the guide set and anchored in lower border of piriform aperture (Apertura piriformis) and incisive fossa.
The side of the guide was set up to become the anterior border of maxilla sinus, using it as a reference point for angular insertions.

○術式
1)局所麻酔下で、抜歯症例では丁寧に抜歯後、歯槽頂切開,ガイドの最遠心から縦切開剥離する.梨状口,切歯孔を明示する.
2) ガイドを装着し、梨状口と切歯孔前縁に固定されている事、上顎骨に密着,維持安定していること、着脱および再現性があること、前鼻棘、切歯窩を結ぶラインを参考に左右的なズレがない事を確認する。
3) ドリリングを正中側から開始する。注水ホールから注水を行い、過熱に注意する。
4)注水ホールから骨レベルのドリル深度を確認する.
5)形成を終えたインプラント窩に深度ゲージを挿入し、ガイドの固定、形成方向の確認に利用しながら、後方の形成をおこなう。
6)形成終了後,ガイドを撤去し通法どおり埋入をおこなう 

Surgical procedure
Surgery was performed under local anesthesia. When necessary, tooth extraction was done carefully. Crestal incision and vertical release incision were made and the mucoperiosteum flap was elevated minimally. After ANA and IF were exposed, the guide was positioned upon the bone surface. Three-dimensional fit and stability of the template was verified by the surgeon. For horizontal accuracy, an imaginary line between ANA and IF was referred to. Detachment and re-attachment of the guide was possible during the operation.
Drilling was started from center to posterior. Cooling against overheat was done carefully through the cooling hole on the template. Drilling depth from bone surface to bottom was confirmed through the same cooling opening. After the drill preparation, depth gauge was inserted in the hole to confirm the depth and to gain stability of guide.
After completion of all implant site preparation and removal of the guide, implants were installed by ordinary means. A provisional prosthesis was immediately delivered on the same day of surgery.

Results
1. 今回の症例は6症例、インプラント総数は39本、5本のインプラントは抜歯即時埋入であった。6症例とも術後のレントゲンにて計画通りの理想的な埋入が確認された。
2. サージカルガイド作製のための光造形3D骨モデルは精度もよく、サージカルガイドの作製後、モデルサージェリーを行い、手術内容の確認、修正をおこなうことができた。
3. 梨状口、切歯窩に固定を求めたサージカルガイドは固定が確実で、着脱の繰り返しも容易で操作性に優れていた.
4. 固定のためのスクリュー等を使用していないため、着脱が容易で埋入位置、方向などをガイドを外して確認することができた。
5. ガイドの強度も十分で、術中の破損、トラブルもなかった。
6. 切開、剥離範囲が広くなり、手術侵襲が大きいが、解剖学的に安全な部位であり、明視野にすることにより、上顎骨正中縫合部が明示されて位置付け確認の基準とすることができた。

1. There were six cases in this report with a total of 39 implants. Out of these, five were placed immediately after tooth extraction. All cases were checked by X-ray after surgery and in all we found that the implants were placed in optimal sites, as planned.
2. Stereolithography bone models for making surgical guide were very accurate, and could be used for model surgery pre-operation.
The preoperative planning could readily translate to the surgical process by use of this surgical guide with the best possible results for implant placement. The surgeon was able to check and verify the plan and fit of this surgical guide.
3.We found that the surgical guides that are fixed to piriform aperture (Apertura piriformis) and incisive fossa ensure secure attachment. Further, they were easy to maneuver and stood up well to repeated detachment.
4. Because no screw is used for attachment making for facile detachment, the surgeon may readily ascertain the entry position and check the angle directry with this detachable surgical guide.
5. The guide demonstrated ample strength, so that there was no damage or malfunction during surgery.
6. Even though the surgical area is widened in the process making the surgery more invasive, the widened area is anatomically safe to work in. With the field of vision secure, the surgeon was able to clearly point out the positions of the median suture of the maxilla, insor fossa and anterior nasal spine, using them as points of reference to increase the likelihood of driving the implants with correct angulations.

Conclusions
 インプラントの形成、埋入をより安全、確実にするために、CTデータ上でも誤差が少なく明瞭な基準点である梨状口下縁と切歯窩を固定点とするガイドを作製し、インプラント埋入に応用した。
 複雑な形態を呈しやすい歯槽骨にではなく、歯槽を挟みこんで形態的に安定した梨状口下縁、切歯窩の2点を固定源としているため、ガイドの固定は確実で、形成時の脱落やズレも発生しなかった。また固定のためのスクリューなどは使用していないため、繰り返しの着脱も容易であり、埋入位置、方向、深度の確認も術中繰り返し行う事ができた。
 粘膜の切開、剥離を行い、梨状口下縁を明視野に行うため外科的侵襲はあるが(術野が広くはなるが)、骨幅が狭く、埋入位置、方向が限定され、より正確な形成埋入を要求される症例では特に非常に有用な術式とサージカルガイドである。
The new concept surgical guide which is fixed to lower border of piriform aperture and incisive fossa was applied to implant placement. Their reference points are clearly indicated on CT image and surgical area.
Because the alveolar bone is sandwiched between their fixed points, this surgical guide is stable and easy detachable allowing for the inspection of the entry position, the direction and depth of the implant placement.
Even though the surgical area is widened by its use, this new concept detachable surgical guide is very useful and effective, especially in cases involving nallowly-shaped alveolar bones, buried insertion positions and in circumstances that demand a more accurate placement.

湘南デンタルケアーインプラントクリニック 重原聡