A method for cone-beam computed tomography volumetric evaluation of lyophilized bovine bone block for alveolar ridge augmentation: a retrospective study
Original Article

一种用于牙槽嵴增量的冻干牛骨块的锥形束CT扫描体积评估方法：回顾性研究

Otacílio Luiz Chagas Júnior1, Paulo Eduardo Kreisner2, Pedro Henrique de Azambuja Carvalho3

1Graduate Program in Dentistry, Oral and Maxillofacial Surgery, School of Dentistry at Federal University of Pelotas, RS, Brazil; 2MERCOSUL Education and Research Institute in Dentistry, Porto Alegre, Brazil; 3Collaborating Researcher and Professor, Graduate Program in Dentistry, Oral and Maxillofacial Surgery, School of Dentistry at Federal University of Pelotas, RS, Brazil

Contributions: (I) Conception and design: OL Chagas Júnior, PH de Azambuja Carvalho; (II) Administrative support: PE Kreisner; (III) Provision of study materials or patients: PE Kreisner; (IV) Collection and assembly of data: OL Chagas Júnior, PE Kreisner; (V) Data analysis and interpretation: OL Chagas Júnior, PH de Azambuja Carvalho; (VI) Manuscript writing: All authors; (VII) Final approval of manuscript: All authors.

Correspondence to: Otacílio Luiz Chagas Júnior, DDS, MSc, PhD. Graduate Program in Dentistry, School of Dentistry, Federal University of Pelotas, Rua Gonçalves Chaves, 457 – 3° Andar, Pelotas-RS 96015-560, Brazil. Email: otaciliochagasjr@gmail.com.

背景：目前有许多种骨替代物可用于上颌骨重建。其中，牛异种移植颗粒是一种众所周知的骨替代物，并被广泛应用于种植领域：如用以填充新鲜拔牙窝，或作为上颌窦底提升的填充物。然而，很少有研究将该来源的骨块用于牙种植体植入前的水平牙槽嵴增量术。本研究的目的是评估使用冻干牛骨块进行水平牙槽嵴增量后的矿化组织体积的改变。

方法：根据STROBE声明进行横断面观察研究。根据纳入标准，对2010年至2016年在种植体植入前接受过上颌骨增量术的成年患者的文件进行筛选。在牙种植手术前，于重建前以及重建后至少八个月对患者进行锥形束CT扫描。

结果：应用OSIRIX lite v 8.0.2软件，使用“铅笔”工具手动选择移植区域，逐层切片，然后使用“体积ROI”和“计算体积”程序工具，在9个术后扫描样本中评估了11个移植区域。结果表明，体积增益为283.9 mm³。

结论：冻干牛骨块为水平牙槽嵴增量术提供了足够的体积增量。

关键词：骨移植；异种移植物；异种移植

Received: 01 April 2021; Accepted: 06 December 2021; Published: 10 March 2022.

doi: 10.21037/fomm-21-44

前言

与早先只考虑口颌系统疾病或障碍不同，现代口腔医学最重要的目的之一是重建患者的口腔功能、美学和生活质量[1,2]。

自种植牙发展以来，口腔修复的重点是要拥有足够数量和质量的骨，为种植义齿的功能负载和美学需求提供支持；因此，人们提出了类似于原天然牙位置的种植体三维位置的概念[2-5]。

然而，牙槽嵴的局部条件，比如严重萎缩、牙周病或创伤性损伤，由于向心性牙槽骨吸收，往往导致牙槽骨在水平、垂直或2个方向上的体积不足，这会影响植入物放置在生物力学和美学最有利的位置[2,6]。因此，在植体植入前期或同期使用骨移植术，以增强植入方向的准确性和可预测性[7]。

由于其骨传导性、骨诱导和成骨特性，自体骨被认为是骨移植术的金标准[8,9]。然而，该技术的缺点在于需要开辟第二术区、增加手术时间以及可能的术后发病率[6,10]。

目前，在一些病例中，由于患者的自身状况或骨量有限，自体骨不是可行的替代物，此时可使用牛来源的异种骨[10]。此外，牛骨具有良好的生物相容性[11,12]，并具有不同的呈现形式（如微粒或块状）且成功率高[13,14]。此外，在长期稳定性和吸收率方面，脱蛋白牛骨比自体骨[15]具有更低的吸收率，植入物存活率相似[8]。

在现有文献中，很少研究探讨块状冻干牛骨基质（lyophilized bovine bone matrix，LBBM）在牙槽嵴重建中的应用[11,16-25]。相反，对于相同的颗粒状材料，特别是在拔除后的位点保存和上颌窦底提升术中的应用，有足够数据可用。因此，本研究旨在评估种植手术前使用LBBM进行水平牙槽嵴增量后获得的骨体积增量。本文编写遵循STROBE报告清单（详见https://fomm.amegroups.com/article/view/10.21037/fomm-21-44/rc)

方法

研究设计

本回顾性横断面观察研究使用二手数据并遵循STROBE声明[21]。对使用过块状LBBM进行水平牙槽嵴增量术的患者进行锥形束CT（cone-beam computed tomography，CBCT）扫描，获得的数据保存为医学数字成像与通信（DICOM）格式，以评估植入物体积。

伦理声明

该研究是在遵循《赫尔辛基宣言》（2013年修订）原则下进行的。该研究获得了UFPEL牙科学院研究伦理委员会的批准（2017年第011235号）。鉴于本研究的回顾性设计和二手数据的使用，患者的个人同意权不强制执行。然而，所有患者在手术前均签署了自愿知情同意书。

样本选择

对2010年至2016年在种植体植入前接受上颌骨增量的患者进行了筛选。具有完整图表数据的成年患者，已使用LBBM进行植骨手术，植骨区域既往无炎症或根尖周病，无影响骨再生的全身或代谢状况，有骨重建前（T0）以及种植体植入前（T1）骨重建后八个月的可用的DICOM格式的CBCT数据，具备这些条件的患者被纳入本研究。排除植骨手术时或拍摄CBCT前怀孕的患者、有吸烟习惯的患者和数据不完整的患者。

CBCT体积评估

数据匿名后，将CBCT扫描后获得的DICOM数据集存储在硬盘中，用于之后在OsiriX Lite软件（8.0.2版，Pixmeo，GNU LGPL，瑞士日内瓦）中进行三维重建。根据空间方向对重建图像进行标准化，法兰克福平面与地面平行，穿过翼板的冠状面垂直于法兰克福平面，矢状面根据穿过冠状面成90°的中线固定。在头部定位后，为每个患者生成头部处于最终位置的新DICOM图像。

从标准化的DICOM数据中获得横断面三维重建。接着，一名校准检查员在移植物出现起的所有截面中，使用铅笔工具在轴平面上划定LBBM的对应区域；然后将感兴趣区（region of interest，ROI）工具应用于分隔区域，并使用“体积ROI”工具计算先前选定区域的体积（图1）。

图1
图1 一个植入术后 8 个月的CBCT图像样本。(A) 轴向视图中的锥形束CT扫描，以蓝色显示选定的ROI。(B) 根据所选ROI和ROI体积计算工具的三维模拟体积。

统计分析

根据患者的人群特征和增量部位，将获得的数据进行汇总。使用描述性统计分析体积测量数据。

结果

首先，图表筛选确定了 34 例在既定时间间隔内接受骨增量手术的患者。在这些患者中，只有 9例符合纳入标准，共有 11 个骨增量部位。所有患者均使用 OrthoGen®骨块（OrthoGen，Baumer S.A，Mogi MIrim，SP，巴西）进行骨增量治疗，并在 T0 期获拍摄CT 数据。对于所有病例，在骨重建8个月后，种植体植入之前进行T1 CT采集。

在所有纳入的数据中，9 个增量部位位于上颌前部，2 个位于上颌后部。在这些患者中未观察到骨增量失败或移植物丧失的情况。纳入的所有病例均未记录术后并发症。所有重建区域均采用种植牙修复。CBCT分析中骨移植物的平均体积为0.2839±0.0917 cm³（表1）。人口统计数据未显示移植物体积与性别、年龄或手术部位之间的任何相关性。

Table 1
表1 块状LBBM移植患者的描述性数据和移植物植入前CBCT体积
Full table

讨论

在当前文献中，使用 LBBM 进行骨增量治疗是一个相对未被探索的主题。由于骨重建的复杂性和临床相关性，替代生物材料的研究对促进种植体临床实践具有重要意义。根据Hämmele等[13]的研究，骨替代材料的优点之一是防止第二个供骨手术部位出现相关并发症，因此，生物材料研究的进展代表了引导骨再生技术的重要进展。

在对狗进行的临床前动物研究中，Araújo等[22]评估了应用LBBM作为骨新生支架的上置法植骨。这些作者认为，植入6个月后，LBBM保留了其尺寸、结构和体积。然而，在移植物和植入床之间观察到少量新骨，这表明使用LBBM可能需要更长的愈合期。在本研究中，我们在植入8个月后评估了移植物材料，观察到融合良好的移植物，并在影像评估中观察到与宿主骨相似的剩余结构、体积和可接受的密度。Hämmele等[13]进行了临床回顾性分析，并在20例患者中观察到，种植体植入前的必要时间为9～10个月。

文献中用于移植物评估的体积法并不常见。大多数研究通过二维测量评估牙槽嵴和根尖的宽度、长度和高度。Smolka等[23]采用了最相似的方法。Gorla等还使用DICOM Works软件根据Cavalieri原理[24]，通过面积总和来评估骨体积。

我们的数据提供了有关移植物融合和体积的初步见解。然而，和先前作者[11,18,20,21]一样，本研究的局限在于其回顾性设计阻碍了对吸收率的精确评估；另外的局限性是，小样本量也阻碍了进一步统计分析骨体积与临床数据的相关性。

Block等[16]评估了使用颗粒状牛骨基质的移植区域的宽度增量，并使用CBCT扫描，他们发现最终增量为1.5 mm。Hämmele等[13]发现，6个月后宽度增量为3.7 mm。尽管存在局限性，但可以观察到与本研究所强调的类似的体积维持模式，显示最终体积为283.9 mm³。

此外，Steigmann[19]通过摩擦法评估块状LBBM的植入，并发现仅6个月后的断层密度与宿主骨相似。在本研究中，所有异种移植物均采用passant螺钉技术植入，愈合期为8个月。

目前关于异种移植物的生理特性、骨传导性和成功率的知识大多来自对其颗粒形式的研究，用于位点保存、引导骨再生或上颌窦底提升术，以及与自体移植物相关的移植物体积保存。根据最近的文献，在骨块中可以观察到颗粒骨的相同特征[17,20]。

结论

基于这一病例系列并考虑到研究的局限性，块状LBBM在植入8个月后显示出与宿主骨相似的断层密度和体积。因此表明块状LBBM是水平牙槽嵴增量术的一种有价值的替代方法。

Acknowledgments

Funding: None.

Footnote

Provenance and Peer Review: This article was commissioned by the editorial office, Frontiers of Oral and Maxillofacial Medicine, for the series “Xenogenous and Xeno-synthetic Bone Substitutes: State-of-the-art and Clinical Outcomes”. The article has undergone external peer review.

Reporting Checklist: The authors have completed the STROBE reporting checklist. Available at https://fomm.amegroups.com/article/view/10.21037/fomm-21-44/rc

Data Sharing Statement: Available at https://fomm.amegroups.com/article/view/10.21037/fomm-21-44/dss

Conflicts of Interest: All authors have completed the ICMJE uniform disclosure form. (available at https://fomm.amegroups.com/article/view/10.21037/fomm-21-44/coif). The series “Xenogenous and Xeno-synthetic Bone Substitutes: State-of-the-art and Clinical Outcomes” was commissioned by the editorial office without any funding or sponsorship. PHAC served as the unpaid Guest Editor of the series. The authors have no other conflicts of interest to declare.

Ethical Statement: The authors are accountable for all aspects of the work in ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved. The study was conducted in accordance with the Declaration of Helsinki (as revised in 2013). The study was approved by Research Ethics Committee of the Faculty of Dentistry at UFPEL (No. 011235/2017). Owing to the retrospective design of this study and the use of secondary data, individual consent from patients was waived. However, all patients signed free and informed consent before the surgical procedures.

Open Access Statement: This is an Open Access article distributed in accordance with the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0), which permits the non-commercial replication and distribution of the article with the strict proviso that no changes or edits are made and the original work is properly cited (including links to both the formal publication through the relevant DOI and the license). See: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.

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译者介绍
章文冉
上海交通大学医学院口腔八年制学生。（更新时间：2022/8/18）
译者介绍
张佳园
上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔第二门诊，在读硕士研究生，住院医师。（更新时间：2022/8/18）
审校介绍
于德栋
上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔第二门诊副主任医师，博士，硕士研究生导师。荷兰ACTA种植修复科博士后，国际口腔种植协会专家委员会委员（ITI Fellow），中华口腔医学会种植专业委员会青年委员，上海市口腔种植专业委员会委员，上海口腔遗传病与罕见病专业委员会委员。主持国家自然科学基金2项，发表SCI 收录论文10余篇。（更新时间：2022/8/18）

（本译文仅供学术交流，实际内容请以英文原文为准。）

doi: 10.21037/fomm-21-44
Cite this article as: Chagas Júnior OL, Kreisner PE, Azambuja Carvalho PHD. A method for cone-beam computed tomography volumetric evaluation of lyophilized bovine bone block for alveolar ridge augmentation: a retrospective study. Front Oral Maxillofac Med 2022;4:2.

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