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锥形线束计算机断层扫描在犬炎性牙周骨缺损修复中的应用评价秦 旭1,2,3#，周红华4#，李归平1,2,3，成益凡1,2,3，古丽其合热阿布来提1,2,3，朱光勋1,2,31 华中科技大学同济医学院附属同济医院 口腔医学中心，湖北 武汉 430030；2 华中科技大学同济医学院 口腔医学院，湖北 武汉 430030；3 口腔颌面发育与再生湖北省重点实验室 湖北 武汉 430022；4 武汉科技大学附属武昌医院 口腔科，湖北 武汉 430063收稿日期：2023-05-02基金项目：国家自然科学基金资助项目（81300883，81800981）；湖北省自然科学基金资助项目（2019CFB688）；口腔颌面发育与再生湖北省重点实验室开放基金资助项目（2022kqhm003）；武汉市卫生健康科研基金资助项目（WX19C38）作者简介：朱光勋，男，主任医师，博士，研究方向为牙周病变与牙周再生，e-mail:，通信作者#共同第一作者摘要：目的目的 探讨使用锥形线束计算机断层扫描（CBCT）评价不同材料促进炎性犬牙周骨缺损再生的效果。方法方法 制备犬牙周骨缺损的炎症模型24个牙位，随机等分为4组，分别用半脱矿自体牙片、胶原膜联合成品骨粉、单纯胶原膜及空白对照修复牙周骨缺损，修复8周后术区行CBCT检查，分析骨容积及骨密度。结果结果 4组术后伤口均愈合良好，与空白对照相比，半脱矿自体牙片组和胶原膜联合骨粉组牙周成骨容积增大，骨密度升高，且差异有统计学意义（P 0.05）。3D重建提示半脱矿自体牙片组和胶原膜联合骨粉组有新骨形成，单纯胶原膜组及空白对照组有大量纤维结缔组织形成。结论结论 CBCT可用于大动物牙周骨缺损修复的成骨评价，能够衡量骨再生的水平。关键词：脱矿牙片；生物材料；牙周骨缺损；骨再生；锥形线束计算机断层扫描中图分类号：R782.13文献标识码：Adoi：10.13885/j.issn.1000-2812.2023.06.003Evaluation of cone beam computed tomography in the repairof inflammatory periodontal bone defect of caninesQin Xu1,2,3#,Zhou Honghua4#,Li Guiping1,2,3,Cheng Yifan1,2,3,Guliqihere Abulaiti 1,2,3,Zhu Guangxun1,2,31 Department of Stomatology,Tongji Hospital,T ongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,China;2 School of Stomatology,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,China;3 Hubei Province Key Laboratory of Oral and Maxillofacial Development and Regeneration,Wuhan 430022,China;4 Department of Stomatology,Wuchang Hospital,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430063,ChinaAbstract：Objective To evaluate the effect of cone beam computed tomography(CBCT)on promoting the regeneration of inflammatory canine periodontal bone defect.Methods An inflammatory model of canine periodontal bone defect was prepared and randomly divided into 4 groups.The periodontal bone defect was repaired with the semi-demineralized autogenous tooth beam,Bio-Oss and collagen membrane,collagen membrane and blank control,respectively.Eight weeks after the repair,the bone volume and bone density were analyzed via CBCT examination in the operating area.Results The wounds of the 4 groups healed well after operation.Compared with the control group,the volume of periodontal osteogenesis and bone mineral 文章编号：1000-2812(2023)06-0015-05第49卷 第6期2023年6月兰州大学学报（医 学 版）Journal of Lanzhou University（Medical Sciences）Vol.49 No.6June.2023第49卷兰州大学学报（医 学 版）牙周病已成为威胁人类健康的严重疾病，其主要病理改变为牙槽骨的病理性不可逆吸收1，不仅引起牙齿脱落等口腔疾病，也和心血管、消化及泌尿系统等疾病有密切关系2-4。因此，炎性骨缺损的再生修复已受到众多学者的关注5-8。随着生物材料的研究进展，很多材料可用于牙周骨缺损的修复。本团队前期研究发现牙体组织材料作为一种很有前途的骨替代物，在骨缺损修复中展现出良好的性能。诱导骨再生后，需要有效的影像学评价手段，以往主要以计算机断层扫描（computed tomography，CT）技术将标本离体后检测，锥形线束 CT（cone beam CT，CBCT）可以进行活体检测，但是，在大动物牙周骨缺损的应用中研究较少。因此，本研究探索使用CBCT评价犬炎性牙周骨缺损的修复再生效果，以期为大动物的骨修复提供影像学依据。1材料和方法材料和方法1.1 实验动物本研究选取3只18月龄健康成年雄性比格犬，体重1520 kg，在华中科技大学同济医学院附属同济医院动物中心饲养。所有涉及动物使用的程序均按照本院动物伦理委员会的指导原则进行，伦理审核批件号：20120204。1.2 实验方法1.2.1 制备犬炎性牙周骨缺损模型全麻成功后，暴露犬上下颌第2前磨牙和第3前磨牙颊侧牙槽嵴，在牙根上制作标志线（图1B 绿线）作为测量骨再生的标记线。去除颊侧及牙根分叉的骨质后，使用藻酸盐印模材料填塞缺损区，缝合关闭创面，并拔除第4前磨牙用于制备自体牙片。4周后经检查确诊犬牙周炎性骨缺损模型制备成功6。1.2.2 制备半脱矿自体牙片拔除第4前磨牙后，清除表面软组织，立即使用大量生理盐水冲洗并保存牙齿。沿牙齿长轴方向，制备约1 mm厚的牙片（图1F）。牙片表面用 500目碳化硅砂纸打磨光滑，最后样品在 4C的生理盐水保存。牙片植入术前，进行脱矿处理，将牙片置于 0.6 mmol/L 盐酸溶液中浸泡 6 h。然后用大量生理盐水冲洗去除脱矿液。1.2.3 实验分组根据修复方式不同将3只犬共24个牙位的骨缺损模型随机分为4组，每组6个牙位。分别是半脱矿自体牙片组、胶原膜（正海生物技术有限公司，烟台）联合成品骨粉（盖氏制药有限公司，瑞士）组、单纯胶原膜组及空白对照组。1.2.4 标本检测全麻后，仔细暴露牙周炎性骨缺损，去除炎性组织（图1E），保证骨缺损范围一致，分别给予4种不同修复，采用膜钉坚固内固定膜，使用微钛钉坚固内固定牙片（图1G）。8周后使用德国 KAVO 3D EXAM行CBCT检测，检测参数：电压110 kV，电流 15 mA，扫描层厚 0.2 mm。图像经 examvi-sion Q软件三维重建处理，获得三维数据。为避免金属钉对测量的影响，在CBCT检查前去除金属钉。1.3 评价标准 骨容积的评价标准参照以下研究方法：预设计的目的区图1B中绿色标准线在牙根上的标记为基准，对缺损区进行CBCT的3D空间重建，记录区域内的容积。骨密度的评价标准是在图1B中黄色三角区任意选取5个标志点记录骨密度值，以平均值作为一个缺损区的骨密度值。density increased in the semi-demineralized dental beam group and the Bio-Oss and collagen membrane group,and the difference was statistically significant(P 0.05).There was no statistical difference in the bone vol-ume and density in the membrane repair group(P 0.05).3D reconstruction indicated that new bone was formed in the semi-demineralization dental beam group and the Bio-Oss and collagen membrane group,while a large number of fibrous knot tissue was formed in the collagen membrane and the control group.Conclu-sion CBCT can be used for osteogenic evaluation of periodontal bone defect repair in large animals,and can measure the level of bone regeneration.Keywords:demineralized dental beam;biological materials;periodontal bone defect;bone regeneration;cone beam computed tomography16第6期秦 旭，等：锥形线束计算机断层扫描在犬炎性牙周骨缺损修复中的应用评价1.4 统计学分析 采用 SPSS 17.0 软件包对数据进行统计学分析。骨容积和骨密度均为计量资料，以平均数和标准差（x s）表示，组间比较采用完全随机设计方差分析，多重比较采用LSD-t法，以P 0.05为差异具有统计学意义。2结果结果3 只比格犬在整个实验过程中均活动自如，饮食睡眠大致正常，24个牙位的牙周炎性骨缺损模型均制备成功。修复术后8周，4组共24个牙位的牙周炎性骨缺损修复软组织均愈合良好，未见牙齿脱落及严重的颌骨外露。对所有修复后 8周的术区 CBCT扫描数据进行骨容积和骨密度分析（图2）。与空白对照组相比，半脱矿自体牙片组和胶原膜联合骨粉组牙周成骨容积差异具有统计学意义，结合曲面体层片划定及3D区域重建，后者明显可见新形成骨容积（图3）。单纯胶原膜组与空白对照组相比差异无统计学意义，未见明显骨容积增大。该结果提示半脱矿自体牙片组和胶原膜联合骨粉组有新骨形成，单纯胶原膜组及空白对照组有大量纤维结缔组织形成。颊舌方向轴位片应用于骨密度的分析。结果提示半脱矿自体牙片组在预设计的目的区图1B中黄色三角区的平均骨密度为 352 93.3 mg HA/cm3，胶原膜联合骨粉组为348 62.8 mg HA/cm3，单纯胶原膜组与空白对照组分别为87 37.42 mg A 暴露前磨牙颊侧B 设计骨缺损类型C 填塞印模材料D 模型建立成功H 术后8周情况E 清创缺损范围F 设计半脱矿牙片G 修复牙周骨缺损图1 犬牙周炎性骨缺损模型的制备及修复过程图2 不同修复方式促进牙周骨再生的CBCT分析空白对照组半脱矿牙本质片组胶原膜联合骨粉组胶原膜组白色星号和红色箭头提示新骨形成，白色井号和黄色箭头提示纤维结缔组织形成，绿色箭头提示牙本质片材料。17HA/cm3和 62 44.9 mg HA/cm3。前两组与空白对照组间差异有统计学意义，单纯胶原膜组与空白对照组之间差异无统计学意义（图3）。图3 CBCT扫描数据的骨容积和骨密度分析与空白对照组比较，a P 0.0013讨论讨论在临床研究中，越来越多的组织工程生物材料应用于修复炎性牙周骨缺损。CBCT可以围绕投照体多次数字投照后，交集所获得的数据在计算机中重组进而获得三维图像，当前已普遍应用于临床试验8-10。但是在大动物实验研究中仍缺乏CBCT评价牙周炎性骨组织缺损与再生能力的研究。本研究在前期研究的基础上，使用不同生物材料修复犬炎性牙周骨组织缺损，进而使用CBCT评价修复效果，为 CBCT在大动物骨组织模型中的应用提供数据支持。骨缺损是临床常见而又棘手的问题，如何在低风险并且低并发症的前提下解决骨缺损仍然是一个需要研究的话题11-12。前期研究发现牙周进展性骨缺损受一系列局部微环境影响1,8,13-14，自体骨移植是修复骨缺损的金标准，但是自体骨移植存在供区的供骨量及术后外形和功能影响等问题。本研究制备了犬牙周类根分叉骨缺损模型，去除目的区的正常骨组织后，使用印模材料填充4周，通过印模材料的干扰，更能体现牙周病理性骨缺损的状态15。半脱矿的牙本质有一定的硬度，能够防止软组织进入牙根分叉区域，其缓慢降解的过程中维持了牙根分叉空间，这一空间为牙周骨再生提供了必备条件。牙本质没有排异反应，比胶原膜在修复炎性骨缺损时具有更好的骨传导能力和组织亲和力，利于骨整合6-7。运用CBCT能很好地检测出敏感的牙根分叉区域，在扫描数据中可以明显看到半脱矿牙本质片（图2E绿色箭头），并且在由它维系的牙根分叉空间内，明显可见缺损区的新骨形成，而单纯膜修复不能观察到这个结果。CBCT应用于大动物的牙周缺损再生性术前后的评估有明显优势16。CBCT可以活体动态观察。Micro-CT可以精准评估牙周骨量变化，但是不能对活动物进行检测。CBCT可以将动物麻醉后，进行多维度评估骨量变化，且操作简便。另外，CBCT也可以精确显示牙周病变区骨量变化。学者在临床研究中比较了包括CBCT在内的常用口腔影像学手段检查牙周病变的准确性，发现CBCT能够更好地展示牙周骨缺损的程度16。在一项CBCT应用于猪和人的下颌骨标本的牙周骨缺损研究17中，同时用组织学检查做比对，结果显示CBCT的影像质量最佳。本研究在犬的牙根分叉病变中也可以准确地应用CBCT数据进行靶区的绘制与计算。不同层厚CBCT测量骨缺损体积的结果有差别。研究18发现层厚越薄，CBCT测量骨缺损体积的准确性越高，但不同层厚的CBCT测量值与实际体积之间差异无统计学意义。层厚越薄，重建后的影像越接近真实。但由于体积测量法需要在每层截面上进行缺损范围的着色，层厚越薄意味着测量的工作量会大幅度增加，花费的时间和人力都会增加。因此，接下来将继续研究不同层厚CBCT对大动物牙周骨缺损修复再生的评价体系。参 考 文 献1 Qin Xu,Hoda MN,Susin C,et al.Increased innate lym-第49卷兰州大学学报（医 学 版）18phoid cells in periodontal tissue of the murine model of periodontitis:The role of AMP-activated protein kinase and relevance for the human conditionJ.Frontiers in Immunology,2017,8:922.2 Slots J.Periodontology:past,present,perspectivesJ.Peri-odontology 2000,2013,62(1):7-19.3 李归平,秦旭,朱光勋.腺苷酸活化蛋白激酶在牙周病发生发展中的研究进展J.国际口腔医学杂志,2022,49(3):343-348.4 成益凡,秦旭,姜鸣,等.牙周病中固有淋巴细胞的研究进展J.国际口腔医学杂志,2023,50(1):32-36.5 秦旭,石玮,马博,等.自体牙本质片修复骨缺损的实验研究J.临床口腔医学杂志,2014,30(7):393-394.6 Qin Xu,Zou Fang,Chen Weimin,et al.Demineralized dentin as a semi-rigid barrier for guiding periodontal tissue regenerationJ.Journal of Periodontology,2015,86(12):1370-1379.7 Qin Xu,Raj RM,Liao XF,et al.Using rigidly fixed au-togenous tooth graft to repair bone defect:An animal modelJ.Dental Traumatology,2014,30(5):380-384.8 李归平,成益凡,古丽其合热 阿布来提,等.AMPK/NF-B参与牙龈卟啉单胞菌脂多糖诱导的人牙周韧带细胞的炎症反应J.临床口腔医学杂志,2023,39(1):7-11.9 林海,尤金朝,赵亮.上颌前牙不同内收方式相关牙槽骨改建的CBCT研究J.临床口腔医学杂志,2020,36(11):686-691.10 程子健,黄鹏,戚刚刚,等.基于卷积神经网络的牙周炎智能诊断J.兰州大学学报:医学版,2022,48(10):32-35.11 Yang Tao,Hao Zhichao,Wu Zhenzhen,et al.An engi-neered lamellar bone mimicking full-scale hierarchical architecture for bone regenerationJ.Bioactive Materi-als,2023,27:181-199.12 陈晓婧,刘欧胜,王松灵.生物活性玻璃研发及在口腔医学领域中的应用J.兰州大学学报:医学版,2021,47(5):1-9.13 Xu Lianyi,Sun Xiaojuan,Zhu Guangxun,et al.Local de-livery of simvastatin maintains tooth anchorage during mechanical tooth moving via anti-inflammation property and AMPK/MAPK/NF-kB inhibitionJ.Journal of Cel-lular and Molecular Medicine,2021,25(1):333-344.14 Qin Xu,Li Qilin,Chen Weimin,et al.The circadian expression of osteogenic factors in periodontal tissue loading mechanical force:New concepts of the person-alized orthodontic careJ.EPMA Journal,2019,10(1):13-20.15 Carlo RE,Borges AP,Araujo MV,et al.Periodontal regeneration using a bilayered PLGA/calcium phosphate constructJ.Biomaterials,2011,32(35):9244-9253.16 邵云敏,孙颖.CBCT在牙周病学研究中的应用J.口腔医学,2018,38(5):457-461.17 Almeida VC,Pinheiro LR,Salineiro F,et al.Perfor-mance of cone beam computed tomography and conven-tional intraoral radiographs in detecting interproximal alveolar bone lesions:A study in pig mandiblesJ.BMC Oral Health,2017,17(1):100.18 Fleiner J,Hannig C,Schulze D,et al.Digital method for quantification of circumferential periodontal bone level using cone beam CTJ.Clinical Oral Investigations,2013,17(2):389-396.（责任编辑：金 红）第6期秦 旭，等：锥形线束计算机断层扫描在犬炎性牙周骨缺损修复中的应用评价19