歯科インプラント受入部位の骨密度評価におけるコーンビームCTの信頼性：マイクロCTによる組織形態学的解析

The reliability of cone-beam computed tomography to assess bone density at dental implant recipient sites: a histomorphometric analysis by micro-CT.

抄録

目的:

本研究の目的は、上顎骨への歯科インプラント挿入部位の骨生検のマイクロCTにより評価した骨体積率（BV/TV）で表される組織形態学的骨密度との関係を分析し、システムから提供される密度値によって術前に放射線骨密度（RBD）を決定するツールとしてのコーンビームCT（CBCT）の信頼性を客観的に評価することであった。

OBJECTIVES: The aim of this study was to objectively assess the reliability of the cone-beam computed tomography (CBCT) as a tool to pre-operatively determine radiographic bone density (RBD) by the density values provided by the system, analyzing its relationship with histomorphometric bone density expressed as bone volumetric fraction (BV/TV) assessed by micro-CT of bone biopsies at the site of insertion of dental implants in the maxillary bones.

材料と方法:

無歯顎の健康な患者31名の39本の歯科インプラント挿入部位の上顎骨の骨生検を分析した。インプラントプランニングにはNobelGuide™ソフトウェアを使用し、個々の立体裁断サージカルガイドの作製も可能であった。CBCT画像の解析により、計画したインプラントの長軸に沿ったインプラント受入部位の平均密度値（アキシャルRBD）を術前に決定することができた。ステレオリソグラフィー・サージカルガイドは、インプラント挿入のガイドとして、また、正確なインプラント部位のコアから円筒形の骨生検を採取するために使用された。BV/TVを含むいくつかの骨の微細構造変数のさらなる分析は、抽出された骨生検のマイクロCTによって行われた。

MATERIAL AND METHODS: Thirty-nine bone biopsies of the maxillary bones at the sites of 39 dental implants from 31 edentulous healthy patients were analyzed. The NobelGuide™ software was used for implant planning, which also allowed fabrication of individual stereolithographic surgical guides. The analysis of CBCT images allowed pre-operative determination of mean density values of implant recipient sites along the major axis of the planned implants (axial RBD). Stereolithographic surgical guides were used to guide implant insertion and also to extract cylindrical bone biopsies from the core of the exact implant site. Further analysis of several osseous micro-structural variables including BV/TV was performed by micro-CT of the extracted bone biopsies.

結果:

平均軸方向RBDは478±212（範囲：144-953）であった。上顎骨と下顎骨の皮質骨の密度値には統計的に有意な差（P=0.02）が認められた。RBDとBV/TVの間には高い正のピアソンの相関係数（r=0.858、P<0.001）が認められ、回帰式は（1）軸上RBD=-19.974+10.238-BB/TV、（2）BV/TV=14.258+0.72-軸上RBDであった。RBDは海綿体厚さ（Tb.Th）、海綿体数（Tb.N）とも正の相関があったが、海綿体分離（Tb.Sp）、構造モデル指数、逆連結性（Tb.Pf）とは負の相関がある。密度値が450以上であれば、BV/TVが50％以上、平均Tb.Thが0.2mm以上、平均Tb.Spが0.3mm以下、平均Tb.Nが2以上であることと関連していた。

RESULTS: Mean axial RBD was 478 ± 212 (range: 144-953). A statistically significant difference (P = 0.02) was observed among density values of the cortical bone of the upper maxilla and mandible. A high positive Pearson's correlation coefficient (r = 0.858, P < 0.001) was observed between RBD and BV/TV, with the regression equations: (1) Axial RBD = -19.974 + 10.238·BV/TV; (2) BV/TV = 14.258 + 0.72·Axial RBD. RBD was also positively correlated with the trabecular thickness (Tb.Th) and trabecular number (Tb.N), but negatively correlated with trabecular separation (Tb.Sp), structural model index, and inverse connectivity (Tb.Pf). Density values upper than 450 were associated with BV/TV upper than 50%, mean Tb.Th upper than 0.2 mm, mean Tb.Sp lower than 0.3 mm, and mean Tb.N upper than 2.

結論:

CBCTで評価したRBDは、上顎骨のインプラント埋入部位において、マイクロCTで評価したBV/TVと強い正の相関があった。CBCTによる術前の密度値の推定は、骨密度を客観的に判断するための信頼性の高いツールである。

CONCLUSION: RBD assessed by CBCT has a strong positive correlation with BV/TV assessed by micro-CT at the site of dental implants in the maxillary bones. Pre-operative estimation of density values by CBCT is a reliable tool to objectively determine bone density.