文摘
目标。本研究的目的是审查骨密度评估技术和评估骨标本的宏观结构得分Hounsfield单位(HUs),并决定如果他们总是一致。方法。的下颌骨formalin-fixed人类尸体被牙科体积断层扫描(DVT)计划手术标本位置和制造的指导和手术支架是捏造的。骨圆柱体直径3.5毫米和5毫米的长度,从下颌骨切除使用手术支架以缓慢速度环钻钻。删除后气缸两个扫描进行和第一个扫描的图像用于胡的测定值。去除骨缸被微ct扫描检查以及宏观上。结果。最高的胡值记录interforaminal地区,尤其是在中线(408 - 742)。胡后区域显示低价值,尤其是第一个摩尔地区(22 - 61的权利;14 - 66左边第一摩尔地区)。结论。在这个试点研究的局限性,可以得出的结论是,胡锦涛值可以单独测定骨密度误导诊断工具。
1。介绍
牙科植入物治疗扮演重要角色部分或完整的edentulism。虽然成功是非常高的,上颌骨后可以承受较低的机械力,因为它薄皮质层,和低密度的上颌骨松质(1因此比其他网站更重要。此外,上颌窦限制可用骨体积,需要较短的植入物和/或嫁接过程(2]。
骨密度在计划中扮演一个重要的角色植入牙科的装货时间以及数量的植入物用于义齿支持特别是等关键位置后上颌骨。骨量、结构属性(宏观和微体系结构),和材料性能(弹性模量、矿物密度等)构成骨的机械能力,这是通常被称为骨质量在牙科植入物(3]。实质性的骨质量的变化相应的解剖网站和骨骼质量和植入成功率存在直接联系(4]。由于骨的力学性能是一个关键因素在骨整合的实现和维护,几个分类系统和程序主张评价骨质量和预测预后[5,6]。
这些评估方法有各种各样的限制在解决皮质和松质骨的主观的和定量的方式。有几个放射骨密度(BMD)测量方法产生亲密关系如dual-X-ray吸光测定法(DXA对)扫描7)和Hounsfield单位(HUs)从计算机断层扫描成像(7]。纹理分析已经应用于ct机(8),而Hounsfield单位(胡)已经被用于螺旋CT测量,与下巴BMD (9]。锥束CT (CBCT)是一种比螺旋CT最新发展。其临床应用dentomaxillofacial放射学领域的重要性正在和广泛传播10- - - - - -12),但可用的研究CBCT-based骨质量评估是稀缺的。低剂量CBCT通常建议植入计划,考虑到可能收集临床相关的3 d数据在低剂量,但CBCT不一定允许可靠和准确的骨质量评估时专注于固有的射线密度信息,否则表示,胡锦涛(13]。另一方面,最近的一项研究报道有很强的正相关关系的射线骨密度评估CBCT在现场用骨体积分数评估ct机的牙科植入物上颌骨骨(14]。
尽管存在很强的相关性,仍然失踪方差的30 - 50%从骨密度测量力学性能报告(15,16]。骨质疏松性松质骨的特点是低骨量以及微体系结构的恶化。病人是否诊断骨质疏松性只取决于他/她的BMD和BMD值比较人口平均(17]。临床结果表明,BMD患者的骨质疏松性骨折和病人没有这样的骨折可以有很大的重叠18),导致方差类似于density-mechanical财产关系的研究。松质骨的微体系结构在很大程度上归因于这个方差;密度接近骨组织在松质骨标本的数量却没有量化的微体系结构固有的。加上骨质密度读数,microarchitectural参数的定量测量可能提高我们的能力更好地估计骨强度(19]。Microcomputed断层扫描(ct机)是一种相对较新的方法与高分辨率图像和量化骨(14,20.]。Microcomputed断层扫描(CT机)扫描仪,相似的工作原理和常规临床CT扫描仪,用于研究材料微观结构在三维空间中,研究microarchitectural参数之间的关系21和松质骨的力学性能22]。ct机可能不适用通常在临床实践中,尽管作为一个可靠的方法对骨量和结构评估,它可能提供急需的洞察骨质量的评估提供客观和定量显微结构的数据。图像数据集人类的松质骨标本微米分辨率被收购,从这些数据集,microarchitectural参数已经确定并转换为microfinite元素(FE)模型(23]。结果表明,骨强度和刚度的预测能力是提高骨质密度和微体系结构信息和支持这项工作的预测微体系结构使用当前临床计算机断层扫描成像技术(23]。
虽然临床CT扫描仪通常产生图像由1毫米3量元素(压)、x射线microcomputed断层扫描(ct机或μCT)在1980年代早期开发的系统有更好的空间分辨率,生产压5-50的范围μ米,体积小或大约1000000倍比CT体素(24,25]。早期的微ct扫描仪是定制的,而不是广泛使用。现在可以使用紧凑的商业系统,迅速成为许多学术和工业研究实验室的重要组件。广泛的标本可以直接检查使用ct机包括矿化组织,如牙齿,骨骼,和材料,如陶瓷、聚合物或生物材料支架(26]。
ct机系统现在广泛使用在许多学术领域,最近的一些评论提出了ct机的当前状态的成像和分析他们(14,27- - - - - -30.]。
强调一直被放置在皮质骨质量预测由于其刚度实现基本稳定(31日,32]。然而,牙科植体主要是接触松质骨的一部分,和松质骨的力学特性也影响implant-bone联盟的负荷能力。事实上,那些将要动手术的骨密度测定中扮演一个重要的角色在规划的外科手术以及假体治疗。在另一项研究人类尸体上颌和下颌骨小梁用形态学数据通过3 d ct机进行了分析和与骨质密度测量在Hounsfield规模和Lekholm-Zarb骨分类(3,5]。
ct机是一种无损、快速、精确的技术,允许测量骨小梁和皮质骨(26]。它可以提供一个空间表示植入表面和骨形成的高地区到几个微米甚至更好,而且可以评价的定性和定量形态测量学的骨整合牙科植入物(33]。
本试验研究的目的是审查当前文献对骨密度评估和评价的宏观结构骨标本被Hounsfield单位在得分。
2。材料和方法
2.1。试验协议
2.1.1。术前CBCT成像
的下颌骨formalin-fixed人类尸体参与了这项研究。去除下颌骨的尸体后,获得了下颌骨被牙科容积扫描断层标本位置(DVT)规划和制造的手术指导。执行的扫描下颌骨Newtom (Newtom锥束三维成像,法新社成像公司,纽约,美国;图1)。手术指南是捏造的演员从一个印象的下颌骨牙槽突(图2)。
2.1.2。样品制备
骨圆柱体直径3.5毫米和5毫米的长度,从尸体下颌骨切除使用手术支架(图3)。切割下颌骨头圆柱体的身体是用低速环钻钻(环钻钻3.5毫米×22毫米,Salvin牙科专业公司,夏洛特,数控,美国不断灌溉下的使用准备的支架(图4)。总共九个骨气缸提取实验;气瓶存储在结果列举0.9%生理盐水含有小血管。然而,由于2缸受损的去除,这些被排除在研究之外。5毫米筒长度选择满足连续性假设,所以机械性能派生为每个气缸的代表整个骨(34]。
2.1.3。术后CBCT Hounsfield单位的成像和决心
删除后气缸两个扫描进行,手术支架和没有手术支架,分别。第一次扫描的图像用于Hounsfield单位的确定值。删除的蛀牙骨标本本地化通过查看第二个和第三个扫描图像和Hounsfield单位值缺失的骨头气缸决心通过的五个价值观:冠状,顶端,颊、舌和中心。软件公司(Newtom成像软件,法新社成像,(美国纽约)能够提供图形化的胡值标志区。对于每个骨头缸,原始CT值转化为胡锦涛通过以下公式(35):胡=),,,骨的值,盐水,分别和空气。
2.1.4。微ct成像
作为一个试点研究的一部分,左边的骨头缸第一前磨牙摩尔地区的人类尸体骨ct机扫描随机选择。骨头缸是放置在一个自定义容器包裹在纸与生理盐水浸泡,防止干燥,和各向同性的扫描14岁μm分辨率模型1172微ct扫描仪(Skyscan, Kontich,比利时)使用CBCT扫描技术(图5)。CBCT是一种新型CT图像采集技术,到几百CT图像(而不是1 - 3图像在正常CT)是由一个数据采集的数据重建荧光图象处理平面数据。扫描和重建所需的总时间大约是30分钟/样本,从而恶化的骨头缸由于受到环境条件明显减少。确保一致的CT图像分辨率之间的所有数据集,扫描仪转盘位置是固定在一个特定的SOD和SID 19.03毫米和356.90毫米的距离,分别。x射线参数设定在51 kV和200年μ和CT图像处理50的比例系数和平均三次。这些参数,与0.5毫米铝板放在x射线探测器,实现良好对比度的合成骨小梁之间的CT图像。14.836合成数据集有一个各向同性的分辨率μm。合成CT图像为每个骨头microarchitectural汽缸评估参数(19)等组织体积,骨体积,骨体积百分比,组织表面,骨表面,十字路口表面,骨头比表面、骨表面密度、骨小梁模式因素,结构模型指数,小梁厚度、小梁数目和小梁分离(CT分析仪、Skyscan、比利时)(图6)。
3所示。结果
3.1。Microarchitectural关系参数和Hounsfield单位和Microarchitectural参数之间的相互关系
本研究的主要目的是研究推断microarchitectural参数的可能性,从临床CT图像。
的松质骨体积总量的核心是骨体积密度(BV /电视),这是在0.12 - -0.29的范围。
胡的所有测量值,意味着,范围如表所示1。胡的最高价值观遇到interforaminal地区,尤其是在中线(408 - 742)。胡后区域显示低价值,尤其是第一个摩尔地区(22 - 61的权利;14 - 66左边第一摩尔地区)。骨头缸由微ct扫描显示一个不协调的结构当胡锦涛的捐助网站被认为是。HU值表示一个更高密度的骨头,而微CT图像显示,而spongious骨(图6)。
4所示。讨论
我们研究的主要目标之间的关系,胡锦涛从CT图像和microarchitectural参数,密度在客观值(毫克/厘米3)和胡,是体内的一个诊断工具的评价骨质量的评估。
formalin-fixed尸体下颌骨是收获,本研究中使用的有几个原因。主要原因是缓解获得相比,一个新鲜的尸体,建议在一些研究[36,37]。另一个原因是防止传染病。组织固定10%福尔马林(甲醛4%)被广泛用于保存标本没有制冷,提供人员保护的好处从标本与传染病38- - - - - -42]。尽管假设福尔马林固定改变骨的力学性能,研究未能演绎定量数据(43,44]。醛的化学固定通过使用已被证明导致力学性能的直接影响骨形成增加的国际米兰,intrafibrillar交叉连接的伯胺组胶原蛋白多肽链(38,44)表明,当福尔马林固定的矿物成分没有影响骨骼,它会导致胶原原纤维更密集。然而,在最近的一项研究报告说,福尔马林固定和冻结不会影响小鼠骨的粘弹性和弹性力学性能45]。古今的使用骨是用于研究测试的力学行为和骨折固定设备的功效,关节假体,和其他重建整形设备(46]。
定性评估CT机精度是通过比较标准histomorphometric数据与相应的CT切片标本。结果表明,总体上有一个好的histomorphometric数据和microtomographic数据之间的相关性。一位作者获得的相关系数为0.855 (33]。
从这个初步研究结果提出了疑问,除了骨密度,骨microarchitectural clinical-CT成像参数也可以预测。我们选择使用CBCT,因为它是一个三维的测量通常用于牙科。在类似的研究(47,48),据报道,合理评价松质骨结构,图像数据集的决议不超过100人μ应该使用m。Microarchitectural参数clinical-CT成像和组织学部分也比较结果表明,高分辨率clinical-CT Microarchitectural参数导致了过高的估计。在最近的一项研究[3),扫描最初是用来评估骨质量主观Lekholm和Zarb分类(5]在门牙和摩尔缺齿的网站评级皮质的分布和松质骨和松质骨的密度在胡决心通过一个函数平均CT设备的多个片在各自站点的数据。同样,在我们的研究中,Hounsfield单位确定通过气缸的平均五个值删除:冠状,顶端,颊,中心,和舌,另外说胡各缸的值的范围。
获取描述的气瓶用环钻钻在另一项研究(3]。很难准确地切割骨骼标本,对应的CT体积感兴趣的,如果要切除骨标本临床成像后,作为一项研究中指出23]。在前面提到的研究中,删除后的标本进行扫描的骨头因为这个原因。然而在目前的研究中我们喜欢用整个下颌骨CBCT模拟临床应用。
在一项由Fanuscu和张3),在拱门前网站被指出是体积密度比后网站,表明不同的骨密度。这是指出,体积密度保持在上颌骨切除稳定,而在下颌骨corono-apical随深度增大而减小的方向,是在我们的研究。
当前分类和过程评估骨机械能力有一定的缺点,在质量方面,结构和材料是骨小梁不能很好地解决。有不成功的尝试量化骨密度在考虑机械强度。弗里et al。49]提出客观的切削阻力过程力学特性可能会提供一个综合值预测对初稳性骨质量。然而,力学的钻井钻和承受咬合的部队的植入必须进一步调查和相关的。Trisi和饶50]histomorphometrics相比,感觉很切削阻力和证明主观触觉被证明是穷人以辨别细微的差异。
大约十年前基于映像的骨质密度的分类,利用灰度值通过CT建议(51]。术前骨密度测量的方法是提倡特定站点的预后指标,客观和定量结果Hounsfield规模将提供骨质量信息。下面这个角度看,骨密度Hounsfield单位在预测的可靠性评估的初步研究。提出分类评估骨量;然而,其机械价值是有限的结构和材料特性。里格斯等。52]报道骨量增加骨质疏松患者的药物,发现骨强度没有增加和骨折风险不是降低预期增加骨密度。这表明有一个复杂的微体系结构的重要影响骨的机械能力。
应该强调,CBCT数据有更大的比传统的螺旋CT散射x射线。这可能提高重建图像的噪声,从而影响低对比度检测能力(53]。由于散射和工件,胡锦涛CBCT中的值是无效的,因此该方法的关联BMD胡锦涛值从CBCT并不理想。此外,散射和工件在不均匀组织CBCT恶化和减少胡值200胡(54),确认了胡CBCT骨质量评估不是一个有效的方法。以来到目前为止CBCT-based骨质量评估既不准确也不可靠,需要找到方法来规避这一特定发展的缺点,以便有一个可靠的方法来评估骨质量或需要方法,除了密度测量,骨质量的评估。骨密度评估研究中得出结论,下颌皮质骨是密度比上颌骨的骨密质,而松质骨也有类似的密度在下颌骨和上颌骨。分化的主要问题似乎在于组织类似的密度(14]。因此,纹理分析可能发挥作用,这是由于骨质量可能表达microarchitectural组成。可能是由于这个原因最近的一项研究得出的结论是,ct机的相关性和传统histomorphometry应该是未来研究的主题14]。与经典histomorphometry建筑指标等参数骨体积(BV)、总量(电视)和骨表面可以直接决定从3 d图像获得的ct机,没有假设几何模型(55]。
故障率的增加植入物,放置在后部区域是归因于不同的骨骼质量和数量和升高咬合的应力摩尔地区(56,57]。因此它是非常重要的分析后植入手术前上颌骨骨密度。
在这个试点研究的局限性,可以得出的结论是,胡锦涛值可以单独测定骨密度误导诊断工具。建议未来的研究集中在密度量化从临床CT图像和那些涉及到各种骨类型具有不同的力学性能可以使预测有关骨质量。
确认
团队要感谢SKYSCAN提供微ct扫描的可能性和技术支持。他们欣赏的努力Asim Horasan Teknodent(总工程师)为这项研究技术和后勤援助。作者宣称没有利益冲突。