孙皖苏，陈青峰，张亨国，潘涛，孙卫革，蒋勇

(1.安徽医科大学第四附属医院口腔科，安徽 合肥 230022；2.中国人民解放军国防科技大学门诊部，安徽 合肥 230022；3.安徽医科大学第一附属医院口腔科，安徽 合肥 230022；4.南京中医药大学附属八一医院口腔科，江苏 南京 210002)

在口腔种植领域，颌骨骨质对种植体周围骨的重建及种植体预后起着至关重要的作用。众所周知成功率及种植修复远期效果主要取决于骨-种植体界面成功的骨结合。现今大多数口腔种植研究者主要集中在骨质(牙槽骨高度和宽度)精确测量、骨密度测量、解剖学标志以及模拟手术[1-2]。然而骨质评估主要由骨矿物质的密度及骨小梁结构两方面决定。骨小梁的微结构是骨质重要参数之一[3]。计算三维骨参数及骨结构指数根据美国骨与矿物质代谢学会的推荐规范。尺寸单位毫米(mm),根据Parfittis系统命名参数：骨小梁体积百分数(BV/TV)，骨小梁模式因素(Tb.Pf)，结构模型指数(SMI)，骨小梁厚度(Tb.Th)，骨小梁数(Tb.N)，骨小梁间隙(Tb.Sp)(表1)。

表1 骨小梁三维形态参数

显微CT(Micro-CT)是骨小梁结构评估的金标准，但是Micro-CT只能用于评估小的骨样本，不能用于扫描临床患者[4]。锥形束CT(CBCT)由于广泛的实用性，迅速扫描及图像处理，高分辨率颌骨的曲面重建图像，显著降低的扫描辐射和平民化的价格，选定颌骨种植区域使用CBCT种植前后扫描的需求激增。

近年来，研究者通过体外实验对比CBCT与Micro-CT扫描人体颌骨样本，评估骨小梁结构。研究数据表明CBCT评估颌骨骨小梁结构可行[5]。

1 资料与方法

1.1一般资料此次研究病例取自安徽医科大学第一附属医院口腔种植科，2015年2月至2017年6月，25～60岁年龄段种植修复患者，选取符合以下条件的20例患者，其中男性7例，女性13例。

入选标准：(1)患者年龄超过18周岁，无糖尿病，甲状腺疾病，骨质疏松症等严重疾病，无抽烟史；(2)患者种植后即刻拍摄CBCT扫描片。患者种植术后3个月复诊，行二期手术后一周安装种植体上部结构进行全冠修复(种植体上部结构采用黏接固位)。术后6个月复诊拍摄CBCT扫描片；(3)患者缺牙区骨量满足种植体植入要求，均无需植入骨粉。种植手术由相同的种植医生和修复医生完成。种植体选择ITI Straumann 10 mm骨水平种植体，牙龈切开翻瓣，种植体植入完成后软组织皮瓣缝合固定。

排除标准：(1)种植体植入手术时伴局部或全身感染性疾病；(2)骨质疏松症；(3)肾脏疾病或钙代谢紊乱；(4)颌骨良、恶性疾病；(5)颌骨外伤或近期外科手术；(6)近期或长期服用二膦酸盐类药物；(7)曾经颈部和头部行放射治疗。

1.2检查方法20例患者通过CBCT(SS-X9010DPro-3DE，合肥美亚光电技术有限公司)扫描记录影像学图像。患者编号1～20，手术后即刻图像编号Ⅰ，术后6个月图像编号Ⅱ。所有患者颌骨扫描遵循如下曝光条件：像素0.26 mm，360°旋转，管电压88 Kv，管电流8 mA，扫描时间60 s,分辨率0.27 px·mm-1，层厚0.251 5 mm ，视野480 mm×480 mm。

1.3图像处理

1.3.1导入图像 使用Xnconvert软件将CBCT图像转化成BMP图像格式后导入松质骨分析软件CTAn (Version 1.13，SkyScan，Belgium)。

1.3.2种植体周围骨感兴趣区域(ROI)高度选择 通过“Regions of interest”操作，在种植体纵切面图上选择完整种植体高度(10 mm),选取的图像集保存为ROI文件，供后续分析。

1.3.3确定骨小梁与种植体灰度阈值 进入“binary selection”界面，种植体在对应的灰度阈值范围为254～255时，完全显影。而种植体周围骨组织，在对应的灰度阈值范围为13～41时，完全显影(图1)，同时尽量避免选入低密度软组织结构。

1.3.4种植体周围骨小梁结构分析 进入“custom processing”界面，种植体区域需向外扩张6个像素，避开扫描时紧贴金属的骨质，减少高密度金属伪影影响。种植体区域扩张26个像素图像剪切扩张的6像素图像，获得20像素种植体周围圆环形图像即为ROI横断面(本研究对应图片资料见图2)。最后通过三维分析程序计算感兴趣集(VOI)区域的骨小梁微结构参数，代表相应的种植体周围骨形成情况。

2 结果

BV/TV、Tb.Pf、SMI、Tb.Th、Tb.N术后即刻、术后6个月前后变化差异有统计学意义(P<0.05)：术后6个月相对于术后即刻，BV/TV、Tb.Th、Tb.N数值增加；Tb.Pf、SMI数值减少。Tb.Sp术后即刻、术后6个月前后变化差异无统计学意义(P>0.05)。

表2 时间变化前后种植体周围骨小梁参数

注：图A、C分别为同一患者种植手术后即刻、种植术后6个月，圆环柱状感兴趣区域横截面；B、D分别为此横截面圆环形感兴趣区域内骨小梁二值化图

图2种植体周围骨小梁感兴趣区域横截面图

具体见表2。

3 讨论

种植体周围骨对种植体初期稳定性起着至关重要的作用，同样也是种植体成功率的影响因素之一[6]。因此种植体手术后，追踪不同时期种植体周围骨小梁结构变化为判断种植体初期稳定提供另一依据。目前大多数临床研究主要集中在，不同时期通过CBCT图像测量种植体周围骨长度、宽度、高度，以及CBCT自带“骨密度测量程序”测量二维平面图像颌骨的骨密度。但是以上参数将骨小梁视为无孔的均匀结构，使用单一的灰度值评估，不能全面反映三维空间骨小梁的变化。尽管Micro-CT是分析骨小梁结构的金标准[7]，但其只能用于体外小样本扫描，从而限制了临床使用范围[8]。

本研究通过CBCT图像分析比较种植体周围骨在种植术后即刻与术后半年骨小梁变化，得出骨小梁结构的变化趋势，为临床医生判断植入种植体的预后效果提供数据支持。术后6个月相对于术后即刻，BV/TV、Tb.Th、Tb.N数值增加，说明在VOI内骨小梁体积相对于总骨体积呈增长趋势，骨小梁的立体厚度呈增长趋势，骨小梁数目呈增长趋势。Tb.Pf、SMI数值减少，说明在VOI内孤立未连接的骨小梁数量呈减少趋势，骨小梁三维立体结构向板状结构变化，骨小梁趋向连接紧密。

骨小梁网状结构是复杂的三维立体结构，其有多种组成方式[9]。评估骨强度的骨小梁参数是Tb.Pf、Tb.Th、Tb.N、Tb.Sp，骨密度与骨强度并不总是呈正相关[9]。例如，低密度骨可能伴随低数值Tb.Th与Tb.N，高数值Tb.Sp[10]。研究指出当BV/TV值升高，骨小梁形态呈板状(低SMI值)，当BV/TV值降低，骨小梁形态呈棒状(高SMI值)。密质骨可以Tb.N 和 Tb.Th数值低伴连接紧密的骨小梁，松质骨可以Tb.N 和 Tb.Th数值高伴稀疏的骨小梁[9]。

一些研究报道指出[11-16]，CBCT测量出的骨小梁参数值与Micro-CT测量出的骨小梁参数值相比偏小或偏大。出现测量误差主要有以下四点原因。第一，骨小梁厚度大约100～300 μm，CBCT体素270 μm是常规Micro-CT体素10 μm的 27倍，由于体素(CT容积数据采集中最小的体积单位)差别大，CBCT扫描图像只能识别厚的骨小梁，导致测量出偏小的骨小梁数量[11]。高体素图像同样会导致部分容积效应的增加，测量出的Tb.Th数值不精确[12]，高体素、低分辨率图像同样会导致以上误差。第二，信噪比对图像描绘精细解剖结构成像起着重要作用，足够高的信噪比可以补偿低空间分辨率带来的影响[13]。CBCT信噪比比Micro-CT信噪比低[14]。第三，每一次患者扫描颌骨图像时头部微小的移动同样影响图像质量。第四，CTAn软件中骨小梁阈值选择范围[15]，阈值的低值选择过小导致软组织干扰后续数据分析，阈值的高值选择过大导致牙体、根管治疗充填材料，密质骨干扰后续分析。由于较小的骨小梁在二值化图像中没有显现，导致CBCT图像通过灰度值分析薄骨小梁区域时出现较大的测量误差，如Tb.Sp数值偏大。研究者推荐对密度相对较大的骨小梁进行CBCT图像分析，尽量减少实验分析误差[16]。因此本研究选择种植术后6个月与术后即刻骨小梁进行对比，术后6个月种植体周围骨结构变化趋于稳定。研究分析种植体整体周围骨小梁变化趋势，并未再细分种植体冠部1/3，中部1/3，底部1/3周围骨小梁测量，同样基于减少研究数据误差考虑。

综上所述，CBCT可应用于临床分析种植体周围骨小梁结构变化。种植体周围骨小梁经过6个月时间，骨小梁体积增长，数目、厚度增加，骨小梁之间的连接更加紧密，骨小梁形态趋向板状结构，骨小梁之间的空间厚度未见明显变化。本研究为观察种植体植入后初期稳定性及种植修复远期效果提供CBCT图像分析种植体周围骨小梁变化的研究思路。同样在种植体周围炎的治疗与研究中，通过观察牙周治疗前后种植体颈部骨小梁变化，判断种植体周围炎病情发展。在即刻种植修复远期效果的观察中，可通过CBCT图像分析种植体周围骨小梁变化情况评估。

(本文图1见插图9-2)