CC BY
21
УДК 616.314-76-77-089.843 А.Т. Кенюк
КЛ1Н1КО-ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ОБ^РУНТУВАННЯ МОДИФ1КОВАНОГО МЕТОДУ ОЦ1НКИ РЕДУКЦИ ПЕРПМПЛАНТАТНО1 К1СТКОВО1 ТКАНИНИ ПРИ Р1ЗНИХ СХЕМАХ ОРТОПЕДИЧНО1 РЕАБ1Л1ТАЦП
ДВНЗ «Ужгородський нацюнальний уыверситет»
Вступ
Стоматолог1чна реаб1л1тац1я пац1ент1в i3 симптомами частковоТ та повноТ адентп в сприятливих кл^чних умовах передбачае перспективу викори-стання дентальних iмплантатiв та вiдповiдних су-праконструкцiй як можливого варiанта замщення дiлянки дефекту зубного ряду i вiдновлення функ-цюнальноТ цiлiсностi зубощелепного апарату. Не-зважаючи на велику кшьмсть уже наявних кл^ч-них i лабораторних дослiджень, у iмплантологiчнiй та ортопедичнiй практицi тривае пошук адаптова-них критерпв оцiнки комплексу проведених ятро-генних втручань, як б ураховували специфiку ре-алiзацil кожного етапу лiкування i Тхнш комплекс-ний сумарний ефект iз точки зору покращення якостi життя стоматолопчних пацiентiв.
Clementini M. еt а1. (2013) стверджують, що еволю^я поглядiв на розробку параметрiв ефек-тивностi реабiлiтацiТ пацiентiв iз використанням внутршньокюткових дентальних iмплантатiв пройшла свш незалежний шлях розвитку, сумiж-ний зi зростаючим прогресом як у галузi денталь-ноТ iмплантологiТ, так i в галузi ортопедичноТ стоматологи, i продовжуе вдосконалюватись надал^ формуючи новi об'ективнi взаемозв'язки мiж оста-точним результатом лiкування та кожною фазою реабiлiтацiТ [1]. A.B. Carr (2015) розглядав ефек-тивнють замiщення дефектiв зубного ряду через призму загальних показниш якостi [2], iерархiч-нiсть яких закiнчувалася на досягненн оптимального рiвня життя людини QOL (quality of life), ви-значеного Всесвiтньою органiзацiею охорони здо-ров'я [3], та з урахуванням економiчних аспектiв лiкування. Аналопчний пiхiд до оцiнки стоматоло-пчного здоров'я також запропонували Özhayat E. B. та Gotfredsen K. (2013), при цьому дослщники звертали особливу увагу на якють життя па^етчв, якi користувалися знiмними i незымними ортопе-дичними конструкцiями з використанням рiзних видiв опор, у тому чи^ й iмплантатiв [4].
У будь-якому випадку дефект установлено' ш-фраконструкцп або ж протетичноТ складовоТ комп-рометуе комплексний результат лкування та ставить пiд загрозу усшшнють усiх проведених до того лкувально-профтактичних заходiв. Одним iз найкритичнiших ускладнень е прогресуюча резор-бцiя перiiмплантатноТ кiстковоТ тканини, характер i швидкiсть якоТ залежать як вщ сукупностi ятроген-них факторiв, так i вiд адаптацiйних властивостей кютковоТ тканини щелеп [5]. Характер перИмплан-
татноТ втрати кiстки е циркулярним i об'емним, од-нак за результатами проведеного авторами статт системного огляду вдалося встановити, що ви-значення параметрiв редукцп рiвня альвеолярного гребеня в проведених та опублкованих ранiше дослiдженнях вщбуваеться переважно за допомо-гою плаыметричних рентгенологiчних знiмкiв, якi передбачають реестрацш змiн кiстки лише з медн ального i дистального бокiв iмплантата. Ефектив-нiсть такого пiдходу вже достатньо аргументована досвщом великоТ ктькосп науковцiв i клiнiцистiв, однак пошук алгоритму деталiзацil змiн твердих тканин у дтянц встановленого титанового еле-мента залишаеться актуальним питанням сучас-ноТ iмплантологil [6]. Тим паче, що вивчення при-роди циркулярной втрати перИмплантатноТ' кютко-воТ тканини з використанням рiзних типiв супрако-нструкцiй дозволило б аргументувати вибiр найо-птимальнiших для кожного ключного випадку схем ортопедичноТ реаб^таци.
Мета дослщження - визначити можливiсть реестрацп змiн рiвня перпмплантатноТ' кютковоТ' тканини через 9-12 мюя^в пiсля встановлення протетичних реставрацш у системi незшмного протезування на iмплантатах (протяжнiсть конс-трукцiй - не бiльше 4 одиниць) та в системi протезування з використанням повних i часткових зым-них протезiв у ролi супраструктур i опорою на iм-плантати, шляхом суперiмпозицil зображень (результат конусно-променевоТ комп'ютерноТ томо-графп зубощелепного апарату); проаналiзувати доцтьнють модифiкованого пiдходу визначення умовноТ об'емноТ втрати твердих тканин у дтянц титанових опор з урахуванням впливу артефак^в на якiсть отриманих томографiчних зрiзiв.
Матерiали i методи дослщження
Дослщження проводили на груш вибiрки па^е-нтiв кiлькiстю 48 оаб. КритерiТ включення в групу дослщження були такк наявнiсть установлених титанових дентальних iмплантатiв; термiн функцн онування протетичних супраконструкцш 9-12 мн ся^в; типи супраконструкцiй: незнiмнi протези на iмплантатах (протяжнiсть конструкцiй - не бтьше 4 одиниць) i повн та частковi знiмнi протези в ролi супраструктур i опорою на iмплантати з мехаыз-мом фксацп типу Locator-абатментiв, Ьа11-атачменiв або замкових кртлень; вiдсутнiсть слн дiв перiiмплантатного ураження в дiлянцi встано-влених iнтраосальних опор; наявнiсть результат томографiчного дослiдження зубощелепного апа-
рату вщразу шсля встановлення дентальних ¡м-плантат1в i в 9-12- мюячний терм1н функцюнуван-ня протетичних супраконструкцш (жодних додат-кових рентгенологiчних дослщжень суто з метою реалiзацiï поставленого наукового завдання не проводили, вс результати КПКТ-дослщжень були вiдiбранi з уже наявних у базi Ушверситетсько1 стоматологiчноï полiклiнiки, м. Ужгород). Пщ час дослiдження з урахуванням залучення до процесу його виконання тре™ оаб (оператора обробки цифрових комп'ютерних даних) та з метою реалн зацiï бiоетичних принципiв проводили попередню анонiмiзацiю i шифрування кожно' пари в^браних результатiв комп'ютерно' томографiï. З метою ви-значення змiн перимплантатно! кiстковоï тканини використовувався модифiкований алгоритм супе-рiмпозицiï зображень (результатiв конусно-променевоï комп'ютерноï томографiï зубощелеп-ного апарату): перетворення кожно1 пари резуль-татiв томографiï (файлiв формату .dcm) у формат .stl з подальшою фрагментацieю зон iнтересу ра-дiусом 1 см навколо кожного дентального iмплан-тата; накладання отриманих фрагментованих графiчних об'eктiв у адаптованому програмному забезпеченн «MeshLab» методом поверхнево-структурного сумщення за релевантними точками зютавлення; визначення циркулярного рiвня змiн кютково1 тканини за колористичною рiзницею кожного проаналiзованого об'екта й обрахунок умов-них показникiв об'eмноï редукцп кiстки. Статистич-ний аналiз отриманих чисельних результат проводили з використанням прикладного програмного забезпечення «Microsoft Excel 2016» («Microsoft Office, 2016») шляхом обрахунку коефiцieнтiв ко-реляцп та достовiрностi.
Результати дослiдження та ïx обговорення
Стоматологiчне здоров'я е невiд'eмною части-ною показника QOL (якост життя), а результати будь-якого ортопедичного лкування мають бути нацтеы на досягнення найбiльш оптимально мо-жливих показникiв функцiональностi, довговiчностi реабшп"ацп, виправдання економiчноï доцiльностi та психолопчно1 задоволеностi пацiента. Така концептуалiзацiя оцшки ефективностi реабiлiтацiï пацiента формуе i низку критерпв для верифiкацiï кл^чно1 успiшностi використання протетичноï конструкцiï вщповщно до умов клiнiчноï ситуацiï, з яких лкар виходить у кожному окремому випадку через реалiзацiю адаптованих етатв комплексного лiкування з розумшням особливостей взаемодiï компонентiв зубощелепноГ системи органiзму [7]. Цi фактори е детермшантами, якi визначають мо-жливiсть забезпечення вiдповiдного рiвня вах ви-щезгаданих критерiïв i визначаються дизайном протетичноï конструкцiï та супровщних утримува-льних одиниць (кiлькiстю i топографiею iмпланта-тiв, системою зв'язку мiж конструкцiйними одини-цями й елементами зубощелепного апарату, типом фксацп супра- й шфраскладових), особливю-тю матерiалiв (рiвнем iндивiдуалiзацiï стандартних заготовок до конкретних умов кл^чно1 ситуацп, комбiнацiею алгоритмiв з'еднання, структурними
особливостями), бюмехаычними параметрами (дieю функцюнальних i парафункцiональних сил, наявнiстю й особливостями дшчого плеча сили, шляхом уведення, положенням вщносно антагош-спв, типом самих антагонiстiв та ш.) [8].
Кiсткова тканина як об'ект дослiдження i супе-рiмпозицiТ результат томографiчних дослiджень е унiкальним i3 точки зору можливостей аналiзу, який за своею структурою дозволяе однаково ефективно використовувати алгоритми накладан-ня зображень як за поверхневими параметрами, так i за воксельними характеристиками. Сталють текстури i контурiв кiсток щелеп на КТ-зшмку ар-гументують доцтьнють комбшацп обох технiк сумщення зображень для формулювання остаточ-них висновш вiдносно статистичноТ значимостi результат Тх використання i комбшованоТ' iмпле-ментацп специфiчного варiанта суперiмпозицiТ [9]. Для суперiмпозицiТ зображень (результатiв конус-но-промененвоТ комп'ютерноТ томографи) за будь-якого методу сумщення використовуеться ^ера-тивний алгоритм найближчих точок (Iterative Closest Point — ICP), таким чином досягаеться мн нiмiзацiя рiзницi мiж двома масивами графiчноТ шформаци у форматi реального часу. У ходi його реалiзацiТ вiдбуваються чисельне змщення i рео-рiентацiя об'ек^в дослiдження для зведення вщ-стан мiж порiвнюваними поверхнями до м^маль-но допустимого значення. З урахуванням вище-описаних принципiв були виконан обрахунок по-казникiв редукцiТ кютковоТ тканини навколо дентальних iмплантатiв за рiзних схем протезування i порiвняння отриманих даних iз параметрами ре-естрацiТ перiiмплантацiйних змiн iз медiального i дистального бокiв iмплантата за класичним алгоритмом.
Середнi показники резорбцп кiстковоТ тканини з медiального i дистального бокiв iнтраосальних конструкцш у системi незнiмного протезування з опорою на iмплантатах у фронтальному вщд^ верхньоТ щелепи складали 1,08-1,12 мм, у диста-льному вщд^ верхньоТ щелепи - 1,12-1,13 мм, у фронтальному вщд^ нижньоТ щелепи - 1,21-1,24 мм, у дистальному вiддiлi нижньоТ щелепи - 1,101,13 мм; у системi протезування з використанням повних i часткових знiмних протезiв у ролi супра-структур i опорою на iмплантати у фронтальному вщд^ верхньоТ щелепи - 1,18-1,22 мм, у дистальному вщд^ верхньоТ щелепи - 1,12-1,15 мм, у фронтальному вщд^ нижньоТ щелепи - 1,30-1,37 мм, у дистальному вщд^ нижньоТ щелепи 1,241,31 мм. Завдяки модифкованому методу суперн мпозицiТ зображень удалося визначити специфiчнi зони найбiльшоТ редукцiТ кютковоТ тканини з урахуванням рiвня резорбцп кютки з вестибулярних i язикових бокiв iмплантатiв, що в умовних одини-цях редукцiТ об'ему коливалися в дiапазонi 4,465,41 i в обох схемах протезування були майже од-наковими: в системi незнiмного протезування з опорою на iмплантати у фронтальному вщд^ верхньоТ щелепи середнi показники складали 4,46-4,52, у дистальному вщд^ верхньоТ щелепи - 4,71-4,79, у фронтальному вщд^ нижньоТ ще-
лепи - 4,99-5,11, у дистальному вщд^ нижньоТ щелепи - 4,58-4,67; у системi протезування з ви-користанням повних i часткових знiмних протезiв у ролi супраструктур i опорою на iмплантати у фронтальному вщд^ верхньоТ щелепи - 4,87-4,95, у дистальному вщд^ верхньоТ щелепи - 4,62-4,74, у фронтальному вщд^ нижньоТ щелепи - 5,365,41, у дистальному вщд^ нижньоТ щелепи - 5,115,18. Коефiцiент кореляцп Пiрсона мiж показника-ми редукци кiстковоТ тканини, визначеними шляхом оцшки ТТ рiвня з медiального i дистального бо-кiв iмплантатiв, а також методом суперiмпозицiТ, становив 0,72-0,88.
У ходi апробацiТ ктькох алгоритмiв оптимiзацiТ якостi зображення з метою швелювання впливу артефактiв у ролi найоптимальнiшого був в^фбра-ний специфiчний алгоритм мiнiмiзацiТ ефекту утверднення променя в дтянц титановоТ штрао-сальноТ конструкцiТ. На першому етап цього алгоритму передбачаеться визначення порогових зна-чень щiльностi iмплантата (середне значення до-слiджуваноТ вибiрки з певноТ кiлькостi томограм) для того, щоб обмежити вплив маргшально висо-ких показникiв щiльностi ще на етап препроцесин-гу. Пюля виконання дослiдження iз заданими гра-ничними параметрами проводиться мануальне видтення перiiмплантатноТ дiлянки у формi зрiза-ного конуса з основою 1 мм - показника середньоТ дисторцп якостi зображення кiстковоТ тканини на-вколо iмплантатiв, установленого в рашше прове-дених дослiдженнях. Пюля формування зони ште-ресу вона пщдаеться обробцi двома кластерними алгоритмами реконструкцп SLC (Single Like Clustering) та CLC (Complete-Linkage Clustering). Обидва е ^еративними зi стандартною величиною кластера. При цьому пороговий рiвень вщновлен-ня якостi зображення в дослщжуванш дiлянцi ви-значаеться параметрами вщстаы мiж двома кластерами. Перший алгоритм шщше реконструкцiю зони штересу за показниками якостi зображення сусщых пiкселiв, не порушених дистор^ею артефакту, якi знаходяться в безпосередньому контак-тi з пограничною областю графiчних змiн. Пара-лельно з цим вщбуваеться тотальна реставра^я конусоподiбноТ областi шляхом реконструкцiТ кла-стерiв за узагальненими показниками найкращоТ якостi зображення, отриманоТ в розрiзi всього цифрового реформату. Таким чином удаеться максимально пщвищити якють зображення перед конвертацiею файла у формат .stl, що було доведено високими рiвнями кореляцп отриманих результат дослiдження шляхом суперiмпозицiТ з параметрами редукцiТ кютки, визначеними за кла-сичним алгоритмом iз медiального i дистального бош iмплантата.
Висновок
Використання принципу суперiмпозицiТ резуль-татiв комп'ютерно-томографiчних дослiджень, зроблених вщразу пiсля встановлення iмплантатiв та в 9-12-мюячний термiн функцiонування проте-тичних конструкцiй, забезпечуе можливостi для визначення показниш змiн перiiмплантатноТ кют-
ковоТ тканини з урахуванням циркулярноТ природи редукцiТ кiсткового гребеня й об'емного характеру його резорбцп. Отриман данi дозволяють шдивн дуалiзувати пщхщ до оцiнки якостi комплексу про-ведених ятрогенних втручань з урахуванням впливу рiзних факторiв на стан перИмплантатноТ кiстковоТ тканини, в тому чи^ й адекватностi ви-бору схем ортопедичноТ реабiлiтацiТ стоматолоп-чних хворих з опорою на iмплантати. Висока ко-реляцiя показникiв редукцп кiстковоТ тканини, ви-значених шляхом оцшки ТТ рiвня з медiального i дистального бокiв, а також методом суперiмпози-цiТ, свiдчить про взаемовщповщнють отриманих результатiв об'ективному стану альвеолярного гребеня, а також про те, що процес конвертацп файлiв формату .dcm у формат .stl за запропоно-ваним алгоритмом забезпечуе оптимальне ыве-лювання впливу окремих артефак^в на якiсть ре-нтгенолопчного зображення.
Перспектива подальших дослiджень
Ураховуючи результати дослщження стану кiс-тковоТ тканини навколо дентальних iмплантатiв, використаних у ролi опор повних i часткових знiм-них протезiв, у майбутньому доцтьно визначити параметри стабтьносп цих iнтраосальних конс-трукцiй i зiставити Тх зi специфiчними зонами циркулярноТ резорбцп навколо титанового елемента. Таким чином, е перспектива пошуку вщповщних кореляцш мiж показниками ISQ та об'емом резорбцп перпмплантатноТ' кютковоТ' тканини. Отриманi дат дозволять глибше зрозумiти характер редукцп кютковоТ тканини i динамку змш показникiв стабiльностi при рiзних схемах ортопедичного лi-кування з використанням рiзноТ кiлькостi дентальних iмплантатiв у ролi iнтраосальних опор проте-тичних супраконстуркцiй.
Лiтература
1. Immediate versus delayed positioning of dental implants in guided bone regeneration or onlay graft regenerated areas: a systematic review / [M.Clementini, A. Morlupi, C. Agrestini, A. Barlattani] // International journal of oral and maxillofacial surgery. - 2013. - №42(5). - P. 643-650.
2. Carr A. B. Evidence and the practice of prosthodontics: 20 years after EBD introduction / A.B. Carr //Journal of Prosthodontics. - 2015. - Т. 24, №. 1. - P. 12-16.
3. The impact of rehabilitation using removable partial dentures and functionally orientated treatment on oral health-related quality of life: a randomised controlled clinical trial / G. McKenna, P.F. Allen, D. O'Mahony ^t а!.] // Journal of dentistry. - 2015. - №43(1). - P. 66-71.
4. Ozhayat E. B. Oral health-related quality-of-life in patients to be treated with fixed or removable partial dental prostheses / E.B. Ozhayat, K. Gotfredsen //Acta Odontologica Scandinavica. - 2013. - Т. 71, №. 1. - С. 113-119.
5. Павличко Р. Р. Фактори ризику виникнення уск-ладнень в дентальнш iмплантацiТ / Р.Р. Павличко //Кл^чна стоматолопя. - 2013. - №. 3-4. - С. 9999.
7.
PeriDimplant bone tissue assessment by comparing the outcome of intraoral radiograph and cone beam computed tomography analyses to the histological standard / L. Corpas, R. Jacobs, M. Quirynen [et al.] // Clinical oral implants research. - 2011. - №22(5). - P. 492-499.
Carlsson G. E. Implant and root supported overdentures-a literature review and some data on bone loss in edentulous jaws / G.E. Carlsson //The journal of advanced prosthodontics. - 2014. - T. 6, №. 4. - C. 245-252.
Pjetursson B. E. Quality of reporting of clinical studies to assess and compare performance of implantDsupported restorations / B.E. Pjetursson, M. Zwahlen, N.P. Lang //Journal of clinical periodontology. - 2012. - Т. 39, №. 12. - С. 139-159. Баркова А. В. Особливост обробки зображень стандарту dicom на етат планерування дентально''' 1мплантаци / Баркова А. В., Даниленко Т. В. //Укра'шський журнал телемедицини та медично''' телематики. - 2012. - №. 10. - С. 27-32.
Стаття надшшла 1.09.2016 р.
Резюме
Юсткова тканина як об'ект дослщження i суперiмпозицiТ результат томографiчних дослщжень е ушка-льним iз точки зору можливостей аналiзу, який за своею структурою дозволяе однаково ефективно вико-ристовувати алгоритми накладання зображень як за поверхневими параметрами, так i за воксельними характеристиками. Використання принципу суперiмпозицiТ результат ком'ютерно-томографiчних досл^ джень, зроблених вщразу шсля встановлення iмплантатiв та в 9-12- мюячний термiн функцiонування про-тетичних конструкцш, забезпечуе можливостi для визначення показниш змiн перiiмплантатноТ кiстковоТ тканини з урахуванням циркулярноТ природи редукцiТ кюткового гребеня й об'емного характеру його резо-рбцiТ. Отриманi данi дозволяють iндивiдуалiзувати пiдхiд до оцiнки якост комплексу проведених ятроген-них втручань iз можливiстю аналiзу впливу рiзних факторiв на стан перпмплантатноТ' кютковоТ тканини, в тому числi й адекватност вибору схем ортопедичноТ реаб^тацп стоматологiчних хворих з опорою на iм-плантати.
Ключовi слова: рiвень перИмлантатноТ кiстковоТ тканини, суперiмпозицiя зображень.
Резюме
Костная ткань как объект исследования и суперимпозиции результатов томографических исследований является уникальным с точки зрения возможностей анализа, который по своей структуре позволяет одинаково эффективно использовать алгоритмы наложения изображений как по поверхностным параметрам, так и по воксельным характеристикам. Использование принципа суперимпозиции результатов комьютерно-томографических исследований, сделанных сразу после установки имплантатов и в 9-12-месячный период функционирования протетической конструкции, обеспечивает возможности для определения показателей изменений периимплантатной костной ткани с учетом циркулярной природы редукции костного гребня и объемного характера его резорбции. Полученные данные позволяют индивидуализировать подход к оценке качества комплекса проведенных ятрогенных вмешательств с возможностью анализа влияния различных факторов на состояние периимплантатной костной ткани, в том числе и адекватности выбора схем ортопедической реабилитации стоматологических пациентов с опорой на им-плантаты.
Ключевые слова: уровень периимплантатной костной ткани, суперимпозиция изображений.
6
8
9
UDC 616.314-76-77-089.843
CLINICAL AND EXPERIMENTAL ARGUMENTATION OF MODIFIED METHOD FOR PERI-IMPLANT BONE REDUCTION EVALUATION DURING VARIOUS SCHEMES OF PROSTHETIC REHABILITATION
Kenyuk A.T.
SHEE "Uzhhorod National University", Department of Prosthodontics, Uzhgorod
Summary
Peri-implant bone loss is circular and volumetric by its main features, but in the most of researches level of bone reduction is measured via two-dimensional approach from the medial and distal sides of the implant structure. The effectiveness of this approach have been well documented by the significant number of scientists and clinicians, but the research of algorithm that provides specification of changes in the hard tissue around the established titanium element remains topical issues of modern implantology.
So, the aim of the paper was to determine the possibility of registering peri-implant bone changes through 912 months after the fixation of definitive prosthetic restorations in the system of non-removable implant supported prosthetics and system using full and partial overdentures as superstructures and supported by the implants. Evaluation process was held by the principle of image superimposition. Another objective of our study was to analyze the feasibility of the modified approach for determination volumetric loss of hard tissue due to the influence of artifacts on the quality of the tomographic slices.
In order to determine peri-implant bone changes was used a modified algorithm of images superimposition which includes converting of each patient's pairs of .dcm files to .stl format with further fragmentation zones of interest with a radius of 1 cm around each dental implant. Overlaying process of received fragments were held in adapted graphics software MeshLab by combining structured surface superimposition with the relevant points of comparison. Circular definition of bone changes was highlighted by color difference for each of the analyzed objects, after which was conducted calculation of conventional parameters corresponded to the volumetric reduction of bone.
Bone tissue as an object of research and superimposition of tomographic evaluation results, is unique in terms of analysis capacities that by its structure allows the efficient use of surface parameters and the voxel characteristics algorithms for image overlaying. Using the superimposition principle of computer-tomographic studies made immediately after implants installation and in the 9-12 months of prosthetics functioning provides opportunities to identify indicators of peri-implant bone changes considering the circular nature of the bone crest reduction and its volumetric nature of resorption. The obtained data allow to individualize the approach of assessing the quality of complex iatrogenic interventions conducted with the ability to analyze the impact of various factors on peri-implant bone changes, including the adequacy of choosing specific schemes of prosthetic rehabilitation of dental patients supported by implants structures.
Keywords: level peri-implant bone, images superimposition.
