L. Minsk и A. Polson подтверждают предположение, поскольку в их исследовании у всех женщин, независимо от наличия остеопороза и гормонального статуса, результаты зубной имплантации были практически одинаковыми [111, 203, 208].

Зубные имплантаты могут с успехом применяться у пациентов с остеопорозом, если придерживаться следующих принципов. До размещения имплантатов рекомендуется комплексное обследование пациентов для оценки состояния костной ткани и метаболических нарушений. Пациенты должны пройти осмотр ортопеда, эндокринолога или гинеколога и в случае необходимости получить курс лечения. В послеоперационном периоде рекомендуется прием физиологических доз витамина D и кальция. Пациенты должны соблюдать сбалансированную диету и попытаться бросить курить, поскольку курение - фактор риска развития остеопороза и отторжения имплантатов [175].

Немаловажным условием успешной имплантации является правильный выбор супраструктуры.

А.В. Лясникова и соавт. считают, что применение имплантатов с трикальцийфосфатным покрытием у пациентов с остеопорозом дает хороший результат [81].

При использовании у пациентов с остеопорозом имплантатов с плазмонапыленным покрытием из фосфата кальция в сочетании с терапией бисфосфонатами остеоинтеграция имплантатов повышалась [88, 101, 155, 227].

Местное использование бисфосфонатов для уменьшения резорбции кости после дентальной имплантации у пациентов с остеопорозом предлагают A. Yaffe и соавт. Назначение бисфосфонатов пациентам с остеопорозом позволяет даже вопреки данным литературы производить непосредственную нагрузку на зубные имплантаты. Приводятся также сведения о том, что применение при дентальной имплантации бисфосфонатов последнего поколения (алендронат и ризендронат) эффективно и безопасно [37, 180].

1.6 Показания и противопоказания к проведению имплантации

Как и для любой другой манипуляции, существуют показания и противопоказания к проведению имплантации[18, 25, 60, 78, 96, 119, 157];.

Показаниями к дентальной имплантации служат клинические варианты отсутствия зубов:

- отсутствие одного из зубов в переднем отделе;

- ограниченные включенные дефекты зубного ряда;

- концевые односторонние и двусторонние дефекты зубного ряда;

- полное отсутствие зубов, особенно при снижении высоты альвеолярных отростков;

- непереносимость съемных протезов вследствие повышенной чувствительности к акрилатам или при выраженном рвотном рефлексе;

- нарушение функциональной окклюзии и, как следствие, возникновение болевого синдрома дисфункции ВНЧС [131];

Противопоказания к применению имплантатов - можно разделить на абсолютные и относительные [131].

К абсолютным можно отнести:

- заболевания крови и кроветворных органов;

- заболевания ЦНС (врожденные и приобретенные);

- злокачественные новообразования органов и систем у пациента;

- иммунопатологические состояния;

- системные заболевания соединительной ткани (ревматические, ревматоидные процессы, дерматозы, склеродермия и т.д);

- туберкулез и его последствия;

- заболевания слизистой оболочки полости рта (хронический рецидивирующий афтозный стоматит, красная волчанка, пузырчатка, синдром Шегрена, синдром Бехчета);

- диабет I типа;

Относительными противопоказаниями являются:

- неудовлетворительная гигиена и несанированная полость рта;

- гингивит различной этиологии;

- пародонтит средне-тяжелой и тяжелой степени;

- аномалии прикуса;

- воспалительные и дистрофические заболевания ВНЧС;

- выраженная атрофия или дефект костной ткани альвеолярного отростка/ части;

- вредные привычки (курение, злоупотребление алкоголем, наркомания);

- бруксизм;

- беременность;

Многие авторы считают генерализованный пародонтит средне-тяжелой и тяжелой степени относительным противопоказанием к применению искусственной опоры, только при условии соблюдения гигиены полости рта и регулярном посещении пародонтолога. Другие считают это абсолютным противопоказанием, ввиду того, что оставшиеся зубы являются очагом хронической инфекции и в последующем это может явиться причиной развития воспаления вокруг искусственной опоры [129, 131, 139, 150, 158].

Также одним из важных критериев успешной имплантации является возраст пациента [142]. Ранее считалось возможным проведение операции пациентам до 55-60 лет, однако в настоящее время, при условии хорошего состояния здоровья, она возможна и в более старшем возрасте [65, 142, 167, 223];.

1.7 Особенности протезирования на искусственных опорах

В настоящее время, вопрос об остеоинтеграции дентальных внутрикостных имплантатов представляет наибольший научный и практический интерес. Впервые в научную терминологию понятие «остеоинтеграция» было введено Brаnemark P.I., которое означает структурное и функциональное соединение костной ткани челюсти с поверхностью несущего нагрузку имплантата. Основной теорией остеоинтеграции на сегодняшний день является теория ретракции кровяного сгустка "Blood clot retraction theory" [24, 31, 32, 82, 115, 119,177], согласно которой, процесс остеоинтеграции дентального имплантата состоит из трех последовательных стадий, которые отражают постепенную регенерацию кости:

- первая и наиболее важная фаза остеоинтеграции - остеокондукция, которая заключается в привлечении и миграции остеобластов на поверхность имплантата через остаток кровяного сгустка, сформированного вокруг имплантата;

- вторая фаза - непосредственное костное образование, в результате минерализации костного матрикса. Когда остеогенные клетки достигнут поверхности имплантата, они инициируют образование костного матрикса. В этой фазе параллельно протекают процессы контактного и дистантного остеогенеза;

- третья фаза - фаза ремоделирования кости, характеризуется как длительный процесс, самоподдерживающийся циклами резорбции и образования кости, стабилизация которого достигается приблизительно через 18 месяцев после операции дентальной имплантации.

Полноценная остеоинтеграция внутрикостных имплантатов является основополагающим условием долгосрочного успеха протезирования с опорой на дентальные имплантаты [107, 132, 149, 165, 177]. В связи с этим надежная оценка степени остеоинтеграции внутрикостных имплантатов имеет решающее значение для выбора конструкции протеза, тактики функциональной нагрузки имплантатов, прогнозирования эффективности ортопедического лечения. Актуальность изучения остеоинтеграции дентального внутрикостного имплантата, также обусловлена вопросом определения оптимальных сроков начала этапа протезирования больных при полным и частичным отсутствием зубов ортопедическими конструкциями с опорой на внутрикостные дентальные имплантаты.

Окклюзионная нагрузка должна быть распределена равномерно, чтобы избежать перегрузки имплантата, что может вызвать его потерю. Если в период остеоинтеграции вокруг имплантата происходит ускоренная резорбция кости без клинических признаков периимплантита, необходимо в первую очередь исключить окклюзионную перегрузку [37, 161, 179].

Существуют рекомендации по применению разных типов имплантатов и супраконструкций при костях разной плотности. Выбирая имплантат, предпочитают конструкции, обеспечивающие хороший контакт с костью, чтобы гарантировать первичную стабилизацию имплантата в менее плотной остеопорозной кости [22, 37, 196, 224].

1.8 Строение костной ткани в норме и при патологии

В последние годы непрестанно растет интерес клиницистов к диагностике состояния костной ткани. В практике врача стоматолога данная

проблема наиболее актуальна в пародонтологии и имплантологии, так как успех проводимого, а порой и проведенного лечения во многом зависит от состояния костной ткани челюстей [43, 56, 67, 168];.

Метаболизм костной ткани характеризуется двумя противоположными процессами: образованием новой костной ткани остеобластами и резорбцией (деградацией) старой остеокластами. Масса кости зависит от баланса между резорбцией и образованием кости.

В кости постоянно протекают процессы моделирования и ремоделирования, в результате которых происходит обновление костной ткани [48, 95, 181];.

В скелете взрослого в основном преобладают процессы ремоделирования, с заменой отдельного участка старой кости на новую [44, 57];.

В норме количество новообразованной костной ткани эквивалентно количеству разрушенной. Вследствие нарушений процессов минерализации кости может возникнуть избыточное накопление органического матрикса - остеомаляция. Вследствие неправильного образования органического матрикса и снижения его обызвествления может формироваться другой тип дизостеогенеза - остеопороз [44, 77].

Остеопороз (ОП) - самое частое метаболическое заболевание скелета, характеризующееся прогрессирующим снижением костной массы в единице объема кости по отношению к нормальному показателю у лиц соответствующего пола и возраста, нарушением микроархитектоники костной ткани, приводящими к повышенной хрупкости костей и увеличению риска их переломов от минимальной травмы и даже без таковой. Это системное заболевание костей, включает потерю костной массы и нарушение костной микроархитектоники, приводит к увеличению хрупкости костей и повышенному риску переломов. Для него характерно уменьшение костных перекладин в единице объёма кости, истончение и полное рассасывание части этих элементов. При остеопорозе не происходит уменьшения размеров кости. При остеопорозе разрушение кости не компенсируется её формированием, баланс этих процессов становится отрицательным. Остеопороз часто возникает при недостатке витамина С, плохом питании, длительной неподвижности [15, 49, 109, 112, 124, 170, 174, 178].

Остеомаляция - размягчение костей вследствие нарушения образования органического матрикса и частичного рассасывания минералов костной ткани. В основе патологии: 1) синтез избыточных количеств остеоида при ремоделировании кости, 2) снижение минерализации (вымывание минеральной фазы из кости). На заболевание влияют длительная неподвижность, плохое питание, особенно недостаточность аскорбата и витамина Д, а также нарушение метаболизма витамина Д и дефект кишечных или других рецепторов к кальцитриолу, кальцитонину [77].

1.9 Маркеры метаболизма костной ткани

Для изучения остеопороза и других заболеваний костей скелета активно используются биохимические методы, которые позволяют характеризовать активность процессов формирования и резорбции костного матрикса [49, 98, 100, 124, 162, 169,170,178,202, 208, 216].

Важную информацию о характере костного ремоделирования у пациентов с метаболическими заболеваниями скелета можно получить путем количественного определения специфических биохимических маркеров.

Скорость формирования и резорбции костного матрикса может быть оценена несколькими путями: измерением ферментной активности остеобластов или остеокластов, а также определением компонентов клеточного матрикса, которые высвобождаются в процессе формирования или резорбции костной ткани.

Известны общие маркеры формирования новой костной ткани, такие как костно-специфическая щелочная фосфатаза, остеокальцин плазмы, проколлаген I, пептиды плазмы. К биохимическим маркерам резорбции кости относятся кальций в моче и гидроксипролин, пиридинолин мочи и дезоксипиридинолин, являющиеся производными поперечных волокон коллагена, специфичных для хрящей и костей. Эти маркеры вероятно приобретут еще большее значение в будущем, так как они являются высокочувствительными. Другими маркерами резорбции кости являются кислая тартрат-резистентная фосфатаза плазмы, коллагеновых телопептиды I типа в плазме и в моче и некоторые др. [50, 93, 98, 109, 124, 211, 213, 215].

Остеокальцин (OK) - неколлагеновый кальций, связывающий белок, синтезируемый остеобластами и одонтобластами и определяемый в сыворотке крови. ОК обогащен гаммакарбоксиглутаминовой кислотой, и для его синтеза требуется витамин К. Более 90% синтезируемого остеобластами ОК у молодых и около 70% у взрослых людей включается в костный матрикс, а остальная часть попадает в кровоток. Точно установить долю синтезированного остеобластами ОК, попадающую в кровоток, не представляется возможным. Более того, она может меняться в зависимости от характера метаболических нарушений в кости. Выводится ОК из кровотока почками (посредством клубочковой фильтрации и деградации в почечных канальцах). При выраженном снижении клубочковой фильтрации, в частности, при хронической почечной недостаточности, уровень ОК в крови может быть завышенным. Наличие в кровотоке фрагментов ОК вследствие либо частичного его разрушения в сосудистом русле под воздействием циркулирующих протеаз, либо вследствие его разрушения в процессе резорбции кости, также может приводить к завышенным значениям при определении ОК. Кроме того, уровень ОК в крови подвержен большим суточным колебаниям. Вместе с тем, получена хорошая корреляция между уровнем ОК в крови и данными инвазивных методов оценки состояния процесса формирования кости при различных метаболических поражениях скелета, и поэтому, несмотря на все вышеописанные ограничения, ОК в крови рассматривается, как один из самых информативных биохимических маркеров формирования кости и скорости "костного оборота". Наиболее адекватными методами исследования ОК в настоящее время также считаются радиоиммунологический и иммуноферментный анализы с использованием антител [49, 156, 173, 208].

Щелочные фосфатазы - мембранные ферменты, высвобождающиеся в плазму крови. Костная щелочная фосфатаза неспецифична, так как дает перекрестные реакции с другими изоферментами. Известно, что костная щелочная фосфатаза участвует в созревании матрикса кости и его минерализации [50, 93, 98, 109, 212, 215].

Костная щелочная фосфатаза (КЩФ), продуцируемая остеобластами и определяемая в сыворотке крови. Специфичность КЩФ, а также такие характеристики ее метаболизма, как время полужизни в крови, составляющее 1 - 2 дня, отсутствие метаболизма в печени, очищение из крови почками, приближают КЩФ к идеальным маркерам активности остеобластов. Предполагается, что КЩФ участвует в процессе минерализации остеоида, однако до настоящего времени функция ее окончательно не установлена. Вместе с тем показано, что синтез КЩФ возрастает в процессе дифференциации остеобластов, имеющем место в условиях ускоренного формирования кости. Получена также корреляция между уровнем КЩФ в крови и данными инвазивных методов исследования скорости формирования кости у человека (гистоморфометрией и кинетикой радиоактивного кальция в организме). Интерпретация данных исследования КЩФ, однако бывает затруднена, что связано, с одной стороны, половыми и возрастными особенностями ее активности, а с другой, - с недостаточной специфичностью методов, используемых для ее определения. Наиболее адекватными методами исследования КЩФ в настоящее время считаются радиоиммунный и иммуноферментный анализы с использованием моноклональных антител [49, 50, 51, 52, 79, 93, 105].

Также имеются данные о половой принадлежности и активности щелочной фосфатазы. К примеру, Павлов С.А. доказал, что количество белков, участвующих в ремоделировании интактной костной ткани верхней и нижней челюсти человека различно. Для лиц женского пола характерна активность щелочной фосфатазы и повышенное количество белка остеопротегерина, блокирующего остеокластогенез [105].

Все вышеперечисленные источники в основном описывают изменения маркеров метаболизма костной ткани у лиц, с общесоматической патологией. Данных использования в стоматологической практике недостаточно, именно поэтому данный вопрос нуждается в дальнейшем изучении.



ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Клиническая характеристика больных

Для решения задач настоящего исследования нами были обследованы 80 пациентов в возрасте от 20 до 75 лет, с диагнозом частичное отсутствие зубов верхней и нижней челюсти, проходивших лечение в ООО “Клиника профессора Стрельникова” за период с 2008 по 2013 годы.

Все пациенты не имели абсолютных противопоказаний к проведению реконструктивных операций на челюсти и внутрикостной имплантации.

При осмотре пациенты были разделены на 4 группы:

1) после реконструктивных операций на челюсти,

2) после проведенной имплантации на верхней и нижней челюсти

3) контрольная группа,

4) пациенты с сопутствующей патологией.

Распределение больных по полу представлено в таблице 1.

Таблица 1 Распределение контингента обследуемых больных по полу

Группа/пол	1 группа	2 группа	3 группа	4 группа
М	7	21	6	4
Ж	11	14	9	8
Итого:	18	35	15	12

В первой группе нами наблюдались 18 пациентов, в возрасте от 32 до 58 лет, у которых частичное отсутствие зубов верхней или нижней челюсти сочеталось с выраженной атрофией костной ткани. Перед этапом внутрикостной имплантации всем пациентам были проведены реконструктивные операции на челюсти, такие как: открытый синус-лифтинг с антропластикой 12 человек (67%), направленная костная регенерация с применением резорбируемых 4 человека (22%) и нерезорбируемых мембран 2 человека (11%) и комбинации остеопластических материалов.

Во второй группе нами наблюдались 35 пациентов в возрасте от 20 до 65 лет, с диагнозом частичное отсутствие зубов верхней и нижней челюсти. Изначальные условия для имплантации были удовлетворительны, что не потребовало каких-либо дополнительных реконструктивных операций. Пациентам были установлены имплантаты торговых марок ADIN, AlfaBio, Implay (Израиль), имеющие все необходимые сертификаты качества. Имплантация только на нижней челюсти была проведена у 18(52%) пациентов, только на верхней - у 12 (34%), на обеих челюстях - у 5 (14%). В общей сложности данной группе пациентов было установлено 168 имплантатов. В жевательной группе зубов отдавалось предпочтение винтовой фиксации протезов, в передней - цементной.

Рисунок 1. Диаграмма процентного соотношения пациентов в зависимости от локализации установленных имплантатов.

Третью группу составили 15 пациентов без сопутствующей патологии, в возрасте 20-40 лет, в отдаленные сроки после имплантации на верхней и нижней челюсти, из них: 6 (40%) - на верхней, 9 (60%) - на нижней челюсти

Четвертую группу составили 12 пациентов, в возрасте 42-75 лет, с сопутствующей патологией. В нее вошли пациенты с генерализованным пародонтитом тяжелой степени, сахарным диабетом, клинически подтвержденным системным остеопорозом, после онкологических заболеваний. Имплантация проводилась в период ремиссии основного заболевания и только при наличии письменного согласия лечащего врача. Учитывая сложную исходную ситуацию, у 3 (25%) пациентов данной группы была использована методика одноэтапной имплантации.

2.2 Методы обследования больных

Обследование больных включало:

1) изучение общего состояния организма больного;

2) клинический осмотр лица и полости рта;

3) оценка гигиенического состояния полости рта пациентов;

4) изучение ортопантомограмм и компьютерных томограмм пациентов;

5) определение биохимических маркеров метаболизма костной ткани в сыворотке крови обследуемых.

2.2.1 Изучение общего состояния пациента

Общее состояние организма оценивалось на основании анамнеза жизни, заключения терапевта, данных исследования крови.

При сборе анамнеза определялся общий статус больного и связанные с ним показания и противопоказания к проведению имплантации и реконструктивных операций на челюсти. Особо внимание уделялось факторам, которые смогли бы стать противопоказанием к хирургическому вмешательству или оказать неблагоприятное влияние на установку искусственной опоры.

Важное место в сборе анамнеза занимало выяснение причины потери зубов и факторов, в результате которых ранее проведённое протезирование не имело успеха. Сбор анамнеза позволяет оценить психологический статус больного, его готовность пойти на некоторые сложности связанные с хирургической операцией и последующим протезированием.

Заключение терапевта необходимо для подтверждения правильности полученных анамнестических сведений.

Для определения оценки состояния пациента нами использовался общий анализ крови, включающий определение концентрации гемоглобина, числа эритроцитов, лейкоцитов, подсчёт лейкоцитарной формулы и определение скорости оседания эритроцитов. Исследовались количественное содержание тромбоцитов и время свёртывания по Сухареву. При проведении анализов учитывались возрастные особенности состава крови. Данные интерпретировались по Л.А. Даниловой [41].

Помимо общего анализа крови, все пациенты были обследованы на наличие антител к вирусным гепатитам В, С и ВИЧ.

2.2.2 Клинический осмотр лица и полости рта

Клиническое обследование проводилось по общепринятой схеме. При осмотре лица особое внимание уделялось больным с челюстно-лицевой патологией, поскольку внешние признаки могли служить предпосылкой трудностей для проведения имплантации и дальнейшего протезирования связанных с фиксацией будущего протеза и нарушениями гигиены, которые были последствием рубцовых изменений после оперативного вмешательства.

Традиционное обследование полости рта позволяло получить объективную информацию о состоянии области планируемого хирургического вмешательства для прогнозирования результатов лечения. Особое внимание уделялось исследованию локализации и протяжённости дефекта, а также степени атрофии костной ткани челюстей. Оценивали состояние окклюзионных взаимоотношений и качество имеющихся зубных протезов.

Обследование полости рта заканчивали проведением индексов и проб, позволяющих собрать данные для прогнозирования лечения. Среди них особое место принадлежит индексам позволяющим провести предварительную оценку пародонта зубов и тканей вокруг имплантата. При наличии заболеваний пародонта данное исследование позволяет определить степень распространения процесса и составить представление об интенсивности его течения.

Изучение полости рта заканчивалось определением гигиенического состояния, так как санация полости рта является одним из наиболее важных факторов успешного лечения.

2.2.3 Оценка гигиенического состояния полости рта

Оценку гигиенического состояние полости рта проводили с использованием индекса эффективности гигиены Quiqley-Hein-Plaque Index (Q-H Index) в модификации Turesky (табл. 2).

Таблица 2 Критерии оценки зубного налета в индексе Quiqley-Hein

Баллы	Критерии оценки.
0	Отсутствие зубного налета.
1	Прерывистые отложения зубного налета в придесневой области коронки.
2	Тонкая сплошная полоса зубного налета (высотой до 1 мм) в придесневой части коронки.
3	Полоса зубного налета высотой более 1 мм, но менее 1/3 площади поверхности коронки.
4	Зубной налет покрывает более 1/3, но менее 2/3 площади поверхности коронки.
5	Зубной налет покрывает более 2/3 площади поверхности коронки.

Оценку проводили в области 6 точек (по три на вестибулярной и оральной поверхностях коронки). Оценивали все зубы, за исключением третьих моляров и зубов, покрытых искусственными коронками. Индекс эффективности гигиены вычисляли по формуле:



где ? баллов - сумма баллов по критериям оценки;

n - число обследуемых поверхностей.

Интерпретацию индекса проводили следующим образом:

0 - отличная гигиена полости рта;

0 - 0,6 - хорошая гигиена полости рта;

0,7 - 1,6 - удовлетворительная гигиена полости рта;

? 1,7 - неудовлетворительная гигиена полости рта.

Оценку объективного состояния пародонта проводили с помощью пародонтального индекса (PI) Russel.

Признаки поражения пародонта оценивали в соответствии с критериями, изложенными в таблице 3.

Таблица 3 Критерии оценки состояния пародонта в пародонтальном индексе Russel

Баллы	Критерии оценки.
0	Воспаления нет.
1	Легкий гингивит, ограниченный областью десневого сосочка.
2	Гингивит (воспаление десны вокруг зуба, нарушения эпителиального прикрепления нет)
6	Гингивит с образованием пародонтального кармана (эпителиальное прикрепление нарушено, имеется патологический зубодесневой карман, зуб подвижен)
8	Выраженная деструкция тканей пародонта, наличие пародонталь- ного кармана, подвижность зуба.

Оценку проводили в области всех зубов. Индекс Russel вычисляли по формуле:

PI = ,



где n - число зубов.

Интерпретацию индекса проводили следующим образом:

0,1 - 1,0 - начальная и I стадия заболевания;

1,5 - 4,0 - II стадия заболевания;

4,0 - 8,0 - III стадия заболевания.

2.2.4 Изучение ортопантомограмм и компьютерных томограмм пациентов

Рентгенологическое исследование, ввиду своей доступности и информативности, в настоящее время, занимает одно из ведущих мест в практике врача стоматолога.

В рамках данного диссертационного исследования всем обследуемым проводилась рентгенологическая диагностика состояния костной ткани челюстей на всех этапах комплексной реабилитации, с использованием внутрикостных имплантатов.

Используемый алгоритм рентгенологического исследования, при лечении пациентов с частичным отсутствием зубов верхней и нижней челюсти с применением искусственных опор позволяет оценить динамику изменения костной ткани.

Все рентгенологические снимки были сделаны на аппарате RAYSCAN Symphony.

Алгоритм рентгенологического исследования:

I группа - пациенты после реконструктивных операций на челюсти.

ОПТГ- при обращении к врачу.

КЛКТ- при планировании хирургического вмешательства.

ОПТГ- непосредственно после реконструктивной операции на челюсти.

ОПТГ- через 1 месяц после реконструктивной операции на челюсти.

КЛКТ- перед имплантацией.

ОПТГ- непосредственно после имплантации.

ОПТГ-через 1 месяц после имплантации.

ОПТГ- перед этапом протезирования.

II группа - пациенты после проведенной имплантации на верхней и нижней челюстях.

ОПТГ- при обращении к врачу.

КЛКТ- при планировании имплантации.

ОПТГ- непосредственно после имплантации.

ОПТГ-через 1 месяц после имплантации.

ОПТГ- перед этапом протезирования.

III группа - контрольная.

ОПТГ - при обращении к врачу.

IV группа - пациенты с сопутствующей патологией.

ОПТГ - при обращении к врачу.

ОПТГ- через 3 месяца после обращения.

ОПТГ - через 6 месяцев после обращения.

Методика оценки остеоинтеграции дентальных внутрикостных имплантатов на основе автоматической обработки изображений.

Одним из методов косвенной оценки степени остеоинтеграции являются рентгенологические исследования (включая способ денситометрической оценки плотности костной ткани). Программное обеспечение современных компьютерных томографов (КТ) и ортопантомографов предоставляет специалисту возможность оценки плотности ткани на линейном участке с помощью денситометрических кривых.

Для оценки изменения плотности костной ткани в динамике, а так же степени остеоинтеграции имплантатов необходимо сравнение нескольких снимков, полученных через определенные интервалы времени. В этом случае осуществляется косвенная визуальная оценка на максимально близких срезах исследуемой области. При этом возникает ряд сложностей.

Практически невозможно провести одно и то же позиционирование пациентов при выполнении снимка. Система фиксации на КТ - специальная накусочная пластинка, подбородочная, височные и лобные опоры исключает только размытость изображения и асимметрию элементов. Кроме того, нередко снимки выполняются на разных видах оборудования (двумерные, трехмерные реконструкции с КТ), в различных условиях съемки объекта (контрастность, жесткость рентгенографического изображения и др.)

Для количественной оценки показателей, характеризующих изменение плотности костной ткани по границе с имплантатом, необходимо исследование срезов полностью анатомически совпадающих в пространстве, т.е. изображения должны быть точно совмещены. Программное обеспечение современных КТ не позволят проводить сравнительную обработку пары снимков, отсутствуют функции совмещения изображений, оценки изменений структуры тканей.

Таким образом, для планирования операций, оценки динамики остеоинтеграции установленных имплантатов и анализа отдаленных результатов лечения задача точного совмещения исследуемых областей на различных снимках является актуальной. При точном совмещении исследуемых областей оценка изменений выполняется статистическими методами обработки изображений. При выполнении оценки изменений на объемных изображениях достоверность оценки увеличивается за счет квадратичного увеличения обрабатываемых точек.

Современная томографическая техника позволяет получить большой объем информации об исследуемых областях. Для хранения и передачи изображений и другой медицинской информации используется стандарт DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). Изображение в этом формате хранится в виде массивов.

Математическая модель многомерного изображения (рис.2). В общем случае считаем, что изображение (б) задано в узлах 3-мерной сетки (двухмерная (а) соответствует плоскому изображению). Значения в узлах сетки соответствуют яркости изображения. Шаг сетки определяется точностными характеристиками приборов формирующих изображения. В настоящее время возможности дентальной объемной томографии позволяют получить 3D-изображения с объемным разрешением деталей с пространственным разрешением 1-2 пары линий на мм.

Рисунок 2. Сетка для плоского и объемного изображения.

Высокая мощность вычислительных средств способствует интенсивному развитию методов совмещения изображений в целях выявления изменений в серии изображений. Однако автоматические методы совмещения разработаны лишь для узкого класса задач.

Задача совмещения изображений заключается в нахождении такого пространственного преобразования и преобразования яркости, которые позволяют одно изображение преобразовать во второе таким образом, чтобы соответствующие между собой точки на двух изображениях совпадали. Значительно упрощается совмещение изображений при наличии дополнительной информации. Особенностью задачи совмещения двух дентальных рентгеновских изображений для оценки изменения в структуре тканей, оценки остеоинтеграции имплантатов, является наличие априорных данных о самих имплантатах. Изображения при этом являются зашумленными, разной контрастности, могут быть получены с разным разрешением.

Предлагаемая методика оценки остеоинтеграции, основана на применении методов корреляционной обработки и учете априорной информации об имплантате. Методика включает следующую последовательность действий:

1. Подготовка базы данных эталонов имплантатов.

2. Выбор снимков для сравнения. Один из снимков выбирается в качестве базового (относительно которого выполняется сравнение) показателей. Предварительное выделение исследуемой области.

3. Предварительная обработка изображений.

4. Совмещение изображений. Выполнение геометрических преобразований.

5. Распознавание имплантата. Выделение контура. Определение типа имплантата.

6. Выделение периимплантатной области методом исключения области имплантата.

7. Оценка показателей периимплантатной области.

Рассмотрим особенности реализации каждого из этапов.

Подготовка информации об имплантатах.

Для обеспечения работы алгоритмов необходимо хранение информации об имплантатах. Информация включает название имплантата, производителя, геометрические характеристики от производителя. На основе информации о геометрических параметрах имплантатов рассчитываются показатели необходимые для алгоритмов обработки.

В алгоритмах обработки использование непосредственных измерений имплантатов от производителей не представляется возможным. Автоматическое определение размеров по полученным цифровым изображениям имплантатов можно обеспечить, только построив контуры имплантата (линейные, пространственные). Линейные измерения зависят от масштабирования. Необходима разработка такого описания имплантата, которое было бы инвариантно к масштабированию и повороту.

Анализ показал, что наиболее информативными показателями описания имплантатов для цифровой обработки являются: геометрические максимальные размеры, компактность, фрактальная размерность контура сечения имплантата и контура объемного имплантата, коэффициенты преобразования Фурье плоского изображения контура.

Среди них необходимо отметить показатели, обладающие свойством инвариантности к масштабированию и перемещению: это фрактальная размерность и коэффициенты преобразования Фурье от плоского изображения.

Изображение рассматривается как точки на комплексной плоскости:. Выполняется преобразование Фурье. Нормирование коэффициентов (деление на первый член) обеспечивает инвариантность к масштабированию, вычитание фазы - инвариантность к повороту. Большее количество коэффициентов обеспечивает более детальное описание. Для различения цилиндрических, конических, коротких имплантатов достаточно иметь не более 10 коэффициентов.

Фрактальная размерность - показатель чувствительный к изрезанности контуров. Его использование позволяет различать имплантаты в первую очередь по шагу резьбы. Для идентификации по шагу резьбы достаточно выделять для анализа часть верхушки имплантата, захватывая участок резьбы. Определены фрактальные размерности имплантатов с разным шагом и глубиной резьбы с помощью программы HAUSDIM (Alceu Ferraz Costa). Отличие составляет 15-19%, что делает возможным разделение имплантатов по данному показателю.

Предварительная обработка изображений.

Обработка совмещаемого и базового изображений включает пространственную фильтрацию для устранения шумов, при необходимости передискретизацию одного из изображений для его поворота и приведения к необходимому масштабу.

Изображение рассматривается как реализации двумерного случайного дискретного процесса, наблюдаемого прибором в условиях нахождения объекта в зоне контролируемого пространства либо при отсутствии объекта наблюдения. В составе наблюдаемого процесса, независимо от условий, имеется аддитивный компонент - некоррелированный гауссов шум собственно прибора.

Результат воздействия такого шума можно исключить посредством выполнения операции сглаживания каждого изображения методами нелинейной фильтрации [64]. Оставшийся фон исследуется по характеристикам выборочной автокорреляционной матрицы. Информация об имплантате и фоне при этом не исказится, сохранятся все однородные фрагменты и ступенчатые (резкие) перепады на изображении, то есть сохраняется информация для выделения граничных точек фрагментов имплантата.

Совмещение изображений.

Предлагается использовать корреляционный метод совмещения, основанный на применении методики скользящего окна и использовании коэффициента корреляции в качестве меры сходства. Метод достаточно надежен и точен, в том числе и при наличии шумов.

Разработана процедура проверки правильности совмещения, основанная на сравнении пространственного соответствия между расположением эталонов и положением максимумов коэффициентов корреляции.

Совмещение изображений после имплантации целесообразно проводить, используя априорную информацию о размерах имплантата, что существенно повышает скорость обработки и увеличивает вероятность правильного распознавания (совмещения).

Распознавание имплантата. Выделение контура. Определение типа.

Для обеспечения обработки периимплантатной области необходимо исключение изображения имплантата из обработки, т.к. внутренняя его структура меняется на этапах протезирования, а интересуют изменения в периимплантатной области. Для этого необходимо «распознать» его на изображении.

Если известны точные данные об установленном имплантате, изображение эталона из базы данных имплантатов совмещается методом скользящего окна. Критерий распознавания - максимум корреляционной функции, равенство площадей сечений, равенство объемов. Из базового и совмещаемого изображения исключается область имплантата. Далее осуществляется оценка характеристик периимплантатной области сравниваемых изображений.

При отсутствии информации об имплантате осуществляется сравнение с изображениями имплантатов из базы эталонов. Для сокращения вычислений предварительно осуществляется выделение внешнего контура имплантата, определение его типа. По выделенному контуру вычисляется фрактальная размерность, которая позволяет выделить множество эталонов, к которому может принадлежать рассматриваемый имплантат. Проведенный анализ возможности распознавания по информации о фрактальной размерности и геометрических размерах показывает, что хорошо разделяются имплантаты по шагу резьбы, длине, компактности. Для разделения среди конических имплантатов, цилиндрических необходимо использование дополнительной информации (например: вид абатмента). В дальнейшем необходимо обучение нейронной сети для распознавания более тонких различий между эталонами имплантатов.

Применение распознавания типов имплантатов при решении задач идентификации личности может существенно ограничить область поиска.

Для выделения контура использовались: алгоритм градиентного обнаружителя граничных точек, алгоритмы обнаружителей граничных точек Превитта, Робертса, Собела, Канни, алгоритм на основе дифференциального оператора Лапласа [33, 89, 219]. Выделение граничных точек областей осуществлялось в предположении, что граничные точки имеют большую величину модуля градиента функции яркости изображения. Контуры также можно использовать для получения более четких границ. Для этого получали лапласиан и складывали с исходным изображением. В результате имеем более четкие границы. На рисунке показаны результаты обработки снимка.

Рисунок 3. Последовательная обработка снимка.

а - исходный снимок, б- контур построенный методом Канни, в -выделение имплантата на основании построенного контура и эталон, г- имплантат, приведенный к однородной структуре

Численная реализация известных методов обнаружения границ в применении к имплантатам показала, что лучший результат дает алгоритм Канни. Фрактальные размерности эталона и выделенного изображения отличаются не значительно, площади сечения имплантатов близки.

Численная реализация предложенного метода осуществлялась с использованием математического пакета инструментов Image Processing Toolbox MATLAB R2011a.

Работу предложенной методики покажем на плоских цифровых изображениях (фрагментах ОПТГ) пациента К. выполненных 06.04.2011 (рис.4) и 20.06.2013.(рис.5). Первый снимок соответствует времени установки корневой части имплантата, на втором снимке - через 2 года после окончательного протезирования.

Рисунок 4. Фрагмент ОПТГ пациента К перед этапом протезирования

Рисунок 5. Фрагмент ОПТГ пациента К через 2 года после протезирования.

2. Предварительное выделение исследуемой области и совмещение изображений. На этом этапе выделяется область изображения, содержащая имплантат. Данная процедура может быть выполнена специалистом как в ручную, так и программно путем выделения на двух изображениях контура имплантата и окаймления его областью достаточной для сравнения изображений. Выделенные области могут не совпадать по размеру и ракурсу.

Для выделения одинаковых по размеру относительно имплантата областей выбирается начало координат относительно какой-либо опорной точки имплантата строится центральная ось имплантата относительно краевых точек контура. Далее выполняется поворот для совмещения осей, путем последовательного изменения величины смещения по горизонтали и вертикали достигается совмещение имплантатов.

На рисунке 6 приведены области (а) и (в), выделенные из предыдущих снимков (рис.4 и рис.5), для совмещения осей предварительно осуществлен поворот на 1,2 град. Результат совмещения показан на рисунке 6(б). Для дальнейшего анализа выбирается область пересечения изображений (б), соответствующая изображениямI1 и I2 размером 125*166 пкс, показанным на рис. 5.

а) б) в)

Рисунок 6. Совмещение изображений.

Рисунок 7. Автоматически выделенные области для анализа плотности ткани.

Принятие решения об идентификации фрагментов двух (в общем случае и более) изображений осуществляется по вычисленным корреляционным матрицам с использованием критерия в виде отношения функций правдоподобия или по статистике в виде максимальных собственных значений матриц, вычисленных для фрагментов.

Критерием правильности совмещения рассматриваемых изображений является максимум коэффициента корреляции изображений. Вычисление коэффициента корреляции двумерных изображений выполняется по рекуррентным соотношениям. Отсутствие четко выраженного максимума является признаком невозможности решения задачи совмещения.

3. Повышение качества изображений выбранных для сравнения. После выделения исследуемых областей необходимо повысить качество сравниваемых изображений (убрать шум, повысить контрастность и т.д

Результат применения нелинейного фильтра (контрастирование с гамма-коррекцией) к изображениям I1 и I2 показан на рисунках 8,9.

Рисунок 8. ИзображениеI1 до и после удаления шума.

Рисунок 9. Изображение I2 до и после удаления шума.

4. Выделение внешнего контура имплантата, распознавание его типа. На этом этапе необходимо исключить область имплантата из обработки, с целью дальнейшей оценки плотности окружающей его ткани.

Выделение граничных точек областей осуществляется в предположении, что граничные точки имеют большую величину модуля градиента функции яркости изображения.

Плотность имплантата существенно отличается от плотности окружающих тканей, однако он не однороден. Этот факт обуславливает то, при применении пороговых методов происходит выделение многосвязной области (рис.10). Для сравнения изображений необходимо выделение внешнего контура. При дальнейшей обработке принимается, что значение плотности имплантата одинаково, т.е. он однороден.

Рисунок 10. Многосвязная область имплантата для изображений I1 и I2.

Оценка показателей плотности периимплантатной области.

Результат выделения внешнего контура имплантата - замкнутая область и для любой точки на изображении можно определить принадлежность ее имплантату. Для оценки изменения плотности тканей вокруг имплантата достаточно оценить разность изображений. Под разностью изображений понимается разность интенсивности в соответствующих пикселях двух изображений. Изменение плотности ткани можно оценить по количеству пикселей, значения которых превышают заданный порог, их знаку, также по средней плотности костной ткани окружающей имплантат. Расположение точек, значения в которых превысили пороговое значение, указывают на область, в которой есть изменения качества костной ткани.

Для рассматриваемых изображений количество пикселей, изменение значений в которых превысило пороговое (50% от прежней плотности), составляет 15% от общего количества пикселей, при этом они расположены в малой окрестности имплантата (0.5-0.7 от диаметра имплантата). На основании полученных расчетов можно установить, что плотность костной структуры в этой области снизилась.

Методика оценки изменения плотности костной ткани на основе корреляционной обработки изображений, учета априорных данных о форме имплантата позволяет осуществить полное совмещение сечений объекта на различных снимках одного и того же объекта, осуществить оценку относительного изменения плотности костной ткани.

Также особенностью методики является то, что она впервые использована для оценки состояния костной ткани челюстных костей.

2.2.5 Изучение биохимических маркеров метаболизма костной ткани

Определение биохимических маркеров метаболизма костной ткани позволяет: оценить состояние кости, установить скорость обменных процессов в костной ткани и темпы спонтанной потери костной массы, тем самым позволив прогнозировать риск послеоперационных осложнений.

Нами была предложена методика определения “зрелости” кости с использованием маркеров метаболизма костной ткани у пациентов с частичным отсутствием зубов с применением искусственных опор.

Преимуществом предложенной методики является простота выполнения и возможность воспроизведения в любой биохимической лаборатории, отсутствие необходимости дорогостоящего оборудования. Методика позволяет с высокой точностью прогнозировать эффективность результатов проведенных хирургических вмешательств.

Отличительной особенностью нашего исследования является использование сразу 3 маркеров метаболизма: два из которых оценивают образование (остеокальцин и костный изофермент щелочной фосфатазы), а третий- катепсин К - резорбцию костной ткани.

Совместное использование 3-х маркеров позволит индивидуализировать процесс диагностики и улучшить прогноз проводимого лечения.

Также особенностью методики является то, что она впервые использована для оценки состояния костной ткани челюстных костей.

Исследование указанных маркеров метаболизма костной ткани проводили с помощью изоферментгного метода на анализаторе иммуноферментных реакций АИФР - 01 “Униплан” (Россия), с использованием реагентов: остеокальцин - N-MID (Великобритания), костный изофермент щелочной фосфатазы - Quidel Metra BAP (США), катепсин К - Biomedica (США). Единицы измерения: остеокальцин - нг/мл, костный изофермент щелочной фосфатазы - Ед/л, катепсини К - пмоль/л.

Интервал обследования биохимических показателей в сыворотке крови пациентов всех 4 групп после вмешательств составил 3,6 и 12 месяцев.

Все обследуемые были информированы о характере исследований и письменно подтвердили свое согласие на участие в них. Изучения проходили в соответствии с этическими принципами проведения научных медицинских исследований с участием человека, определенными Хельсинской декларацией Всемирной Медицинской Ассоциации (1964-2000) [225].

Для оценки количественных показателей использовались методы параметрической статистики. Рассчитывались средние значения (М) и их ошибки репрезентативности (± m). Достоверность различий средних величин определяли с помощью t- критерия Стьюдента.



ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Рентгенологическое исследование состояния костной ткани

В рамках проведенного диссертационного исследования был использован алгоритм рентгенологического исследования, при лечении пациентов с частичным отсутствием зубов верхней и нижней челюсти с применением искусственных опор. Этот алгоритм заключался в проведении серии рентгенологических снимков, включающих ортопантомографию (ОПТГ) и конусно-лучевую компьютерную томографию (КЛКТ) на всех этапах реабилитации больных.

Алгоритм рентгенологического исследования:

I группа - пациенты после реконструктивных операций на челюсти.

ОПТГ- при обращении к врачу.

КЛКТ- при планировании хирургического вмешательства.

ОПТГ- непосредственно после реконструктивной операции на челюсти.

ОПТГ- через 1 месяц после реконструктивной операции на челюсти.

КЛКТ- перед имплантацией.

ОПТГ- непосредственно после имплантации.

ОПТГ-через 1 месяц после имплантации.

ОПТГ- перед этапом протезирования.

Итого: 6 ОПТГ+2 КЛКТ.

II группа - пациенты после проведенной имплантации на верхней и нижней челюстях.

ОПТГ- при обращении к врачу.

КЛКТ- при планировании имплантации.

ОПТГ- непосредственно после имплантации.

ОПТГ-через 1 месяц после имплантации.

ОПТГ- перед этапом протезирования.

Итого: 4 ОПТГ+1 КЛКТ.

III группа - контрольная.

ОПТГ - при обращении к врачу.

IV группа - пациенты с сопутствующей патологией.

ОПТГ - при обращении к врачу.

ОПТГ- через 3 месяца после обращения.

ОПТГ - через 6 месяцев после обращения.

Итого: 3 ОПТГ.

Для определения состояния костной ткани челюстей, было проведено рентгенологическое обследование 80 пациентов, которые были разделены на 4 основные группы (см.главу 2). Всего проанализировано 299 ОПТГ и 71 КлКТ (таб. 4).

При анализе рентгенограмм, особо внимание уделялось:

- возрасту обследуемого;

- виду хирургического вмешательства (вид операции, исходные характеристики костной ткани, локализация дефекта зубного ряда);

- динамике изменений костной ткани;

- наличию сопутствующей патологии.

Таблица 4 Количество проведенных рентгенологических исследований в I-IV группах обследуемых

Группа обследования	I группа	II группа	III группа	IV группа
Количество пациентов в группе	18	35	15	12
Пол (м/ж)	7	11	21	14	6	9	4	8
Количество ОПТГ	108	140	15	36
Количество КЛКТ	36	35	-	-

Использовалась возрастная классификации ВОЗ: 25-44 - молодой возраст; 44-60 - средний возраст; 60-75 - пожилой возраст; 75-90 - старческий возраст.

Возрастные характеристики обследуемых: 48 обследуемых (60%) -молодого возраста, 24 пациента (30%)- среднего возраста, 8 пациентов (10%) - пожилого возраста.

Таблица 5 Возрастная характеристика обследуемых I-IV групп

Группа обследования	I	II	III	IV
Кол-во пациентов в группе	18	35	15	12
Средний возраст	32-58	20-65	18-40	42-75
Возрастные группы	молодой	средний	молодой	средний	пожилой	молодой	молодой	средний	пожилой
	13	5	18	12	5	15	2	7	3

Хирургические вмешательства и изменения костной ткани на рентгенограммах.

I группа. Пациенты после реконструктивных операций.

Обследуемые данной группы в зависимости от локализации дефекта зубного ряда разделены на подгруппы:

I А - дефекты зубного ряда локализованы на верхней челюсти:

- 5 пациентов с диагнозом частичное отсутствие зубов верхней челюсти справа. Неравномерная выраженная атрофия костной ткани альвеолярного отростка верхней челюсти справа.

- 5 пациентов с диагнозом частичное отсутствие зубов верхней челюсти слева. Неравномерная выраженная атрофия костной ткани альвеолярного отростка верхней челюсти слева.

- 2 пациента с диагнозом частичное отсутствие зубов верхней челюсти справа и слева. Неравномерная выраженная атрофия костной ткани альвеолярного отростка верхней челюсти справа и слева.

Всем вышеперечисленным пациентам была проведена операция - открытый синус-лифтинг с антропластикой.

I Б - дефекты зубного ряда локализованы на нижней челюсти:

- 3 пациента с диагнозом частичное отсутствие зубов нижней челюсти справа. Неравномерная выраженная атрофия костной ткани альвеолярного гребня нижней челюсти справа.

- 3 пациента с диагнозом частичное отсутствие зубов нижней челюсти слева. Неравномерная выраженная атрофия костной ткани альвеолярного гребня нижней челюсти слева.

Всем вышеперечисленным пациентам была проведена операция - направленная костная регенерация. Из них: у 2 пациентов были использованы нерезорбируемые мембраны (Gore Tex), 4 - резорбируемые мембраны (Bio - Gide Perio).

При изучении рентгенологических снимков обследуемых I группы получены следующие результаты:

У 7 пациентов (58%) I А группы через 1 месяц после операции наблюдалось значительное увеличение плотности аугментата (введенного остеопластического материала), у остальных 5 пациентов (42%) - этот процесс более явно проявился к концу 2 месяца. Однако, у всех обследуемых визуальная плотность введенного остеопластического материала приблизилась к плотности окружающей кости к концу 4 - началу 5 месяца.

Что же касается обследуемых I Б группы, то здесь состояние аугментата, на наш взгляд, зависело от используемых, во время реконструктивных операций, материалов.