DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05855-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40301841
تاريخ النشر: 2025-04-29
المؤلف: Oğuzhan Baydar وآخرون
الموضوع الرئيسي: الأشعة السينية السنية والتصوير
نظرة عامة
هدفت هذه الدراسة إلى تقييم تأثير إعدادات جهد الأنبوب المتغيرة (80 و 85 و 90 كيلوفولت) على دقة التصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع المخروط (CBCT) في قياس الميكروهيكل التربيقي والشكل الخارجي القشري، باستخدام التصوير المقطعي المجهري (μCT) كمعيار مرجعي. تم تحليل عشرة عينات من عظام الفك للأغنام، مع التركيز على معايير مثل نسبة حجم العظام (BV/TV)، سمك العظام التربيقية (Tb.Th)، المسافة التربيقية (Tb.Sp)، سمك القشرة (Ct.Th)، ومساحة القشرة (Ct.Ar). تم استخدام التحليلات الإحصائية، بما في ذلك اختبارات t المزدوجة وتحليل بلاند-ألتمن، لتقييم توافق القياسات والاختلافات عبر جهد الأنبوب.
أشارت النتائج إلى أن CBCT كان يميل إلى تقدير معلمات العظام التربيقية وسمك القشرة بشكل مفرط بينما كان يقلل من تقدير مساحة القشرة مقارنة بـ μCT، مع توافق عالٍ بين الطريقتين. ومن الجدير بالذكر، تم ملاحظة اختلافات كبيرة في جميع القياسات باستثناء BV/TV و Ct.Ar عبر إعدادات الكيلوفولت المختلفة، مع عدم وجود تباين كبير في قياسات CBCT عند جهود الأنبوب المختبرة. تدعم النتائج الاستنتاج بأن تعديلات جهد الأنبوب ضمن هذا النطاق لها تأثير ضئيل على دقة معظم القياسات الميكروهيكلية. وبالتالي، توصي الدراسة باستخدام صور CBCT عند 80 كيلوفولت لتقييم الميكروهيكل العظمي في الإعدادات السريرية، وخاصة لتقييمات ما قبل الزرع ومراقبة شفاء العظام، مع التأكيد على الحاجة إلى مزيد من البحث الذي يتضمن دراسات بشرية حية لتأكيد هذه النتائج عبر أنظمة CBCT المختلفة.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم لعظام الفك في ضمان الاستقرار الأولي وطويل الأمد لزراعة الأسنان. وتؤكد أن الهيكل المعقد لعظام الفك لا يمكن تقييمه بشكل كافٍ من خلال كثافة العظام وحدها، مما يستلزم تقييمًا شاملاً لكل من الخصائص النوعية والكمية لتخطيط العلاج الفعال للزراعة. تناقش هذه الفقرة أهمية تحليل الميكروهياكل العظمية التربيقية والقشرية، خاصة فيما يتعلق بالتكامل العظمي وتشخيص حالات ما حول الزرع.
بينما تم استبدال القياسات الهيستومورفومترية التقليدية إلى حد كبير بأساليب الراديو مورفومترية بسبب طبيعتها الغازية وتكاليفها العالية، لا يزال التصوير المقطعي المجهري (μCT) هو المعيار الذهبي لتقييم الميكروهيكل العظمي. ومع ذلك، أدت قابليته المحدودة في الجسم الحي إلى التوصية باستخدام التصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع المخروط (CBCT) لتقييم الميكروهيكل العظمي حول زراعة الأسنان. كما تشير المقدمة إلى أن الدراسات الحالية قد ركزت بشكل أساسي على تأثيرات معلمات التعرض على أداء CBCT، خاصة فيما يتعلق بالعظام التربيقية، مع وجود فجوة ملحوظة في البحث بشأن شكل العظام القشرية وتأثير جهد الأنبوب على نتائج التصوير. تهدف الدراسة إلى التحقيق في تأثير إعدادات جهد الأنبوب المتغيرة على دقة القياسات الراديو مورفومترية لكل من العظام التربيقية والقشرية باستخدام CBCT، مقارنةً بهذه النتائج مع قياسات μCT المعتمدة. تفترض الفرضية الصفرية أن التغيرات في جهد الأنبوب لن تؤثر على القياسات الراديو مورفومترية.
الطرق
تحدد فقرة “المواد والطرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والإجراءات المستخدمة للتحقيق في سؤال البحث. توضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار الدراسة. تشمل المنهجية التقنيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، مثل الاختبارات الإحصائية أو النماذج الحسابية، والتي تعتبر حاسمة للتحقق من النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد تصف الفقرة الإعداد التجريبي، بما في ذلك ظروف التحكم وأي متغيرات تم التلاعب بها خلال الدراسة. يسمح هذا النهج الشامل بفهم واضح لكيفية إجراء البحث، مما يسهل مراجعة الأقران ومزيد من البحث في هذا المجال. بشكل عام، تعتبر دقة ووضوح الطرق ضرورية لمصداقية النتائج المقدمة في الورقة.
النتائج
تقدم نتائج الدراسة تحليلًا مقارنًا لقياسات العظام التربيقية والقشرية التي تم الحصول عليها من التصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع المخروط (CBCT) والتصوير المقطعي المجهري (μCT) عبر ثلاثة إعدادات مختلفة من الكيلوفولت (kV). تشير النتائج إلى أن معلمات العظام التربيقية، وخاصة نسبة حجم العظام (BV/TV)، سمك العظام التربيقية (Tb.Th)، والانفصال التربيقي (Tb.Sp)، أظهرت قيمًا أعلى في صور CBCT مقارنةً بقياسات μCT. ومن الجدير بالذكر، بينما أظهر Tb.Th زيادة طفيفة مع ارتفاع جهد الأنبوب من 80 إلى 90 كيلوفولت، أظهر Tb.Sp انخفاضًا طفيفًا بين 85 و90 كيلوفولت. بالمقابل، كانت قياسات مساحة القشرة (Ct.Ar) أقل لـ CBCT عند 80 و85 كيلوفولت ولكنها كانت أعلى عند 90 كيلوفولت مقارنةً بـ μCT، مع كون سمك القشرة (Ct.Th) أكبر باستمرار في CBCT عبر جميع إعدادات الجهد.
كشفت التحليلات الإحصائية عن عدم وجود اختلافات كبيرة بين μCT وCBCT بالنسبة لـ BV/TV وCt.Ar (p > 0.01)، بينما لوحظت اختلافات كبيرة بالنسبة لـ Tb.Th وTb.Sp وCt.Th عبر جميع إعدادات الكيلوفولت (p < 0.01). أشارت مخططات بلاند-ألتمن إلى أن قياسات CBCT ظلت ضمن حدود الاتفاق بنسبة 95% لجميع المعلمات المورفومترية، على الرغم من أن الاتجاه التصاعدي في قياسات Ct.Th اقترح زيادة التحيز بين الطريقتين التصويريتين مع زيادة الفرق المتوسط. وُجد أن موثوقية المراقبين كانت ممتازة، مع معاملات ارتباط الفئة الداخلية (ICCs) تتراوح من 0.91 إلى 0.97 لـ μCT ومن 0.92 إلى 0.97 لـ CBCT، مما يشير إلى أن قياسات CBCT كانت عمومًا أكثر موثوقية أو قابلة للمقارنة مع μCT عبر المعلمات التي تم تقييمها.
المناقشة
تؤكد فقرة المناقشة في الدراسة على الاعتبارات الأخلاقية والصرامة المنهجية في تقييم الخصائص الميكروهياكلية لعظام الفك باستخدام فكوك الأغنام كنموذج. التزمت البحث بالإرشادات الأخلاقية، مما يضمن عدم التضحية بأي حيوانات خصيصًا للدراسة. تم إجراء حسابات حجم العينة باستخدام صيغة كوكرا، مما أسفر عن إجمالي 30 قياسًا لكل مجموعة لتعزيز القوة الإحصائية. شملت تقنيات التصوير المستخدمة التصوير المقطعي المجهري (μCT) والتصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع المخروط (CBCT)، مع ضبط معلمات محددة لتحسين جودة الصورة مع تقليل التعرض للإشعاع.
تشير النتائج الرئيسية إلى أنه بينما كانت قياسات CBCT عمومًا تقدر معلمات العظام التربيقية بشكل مفرط مقارنةً بـ μCT، إلا أنها قدمت تقييمات موثوقة لنسبة حجم العظام (BV/TV) ومساحة القشرة (Ct.Ar) عبر جهود الأنبوب المتغيرة. ومن الجدير بالذكر، أن الدراسة لم تجد تأثيرًا كبيرًا لجهد الأنبوب على دقة القياسات المورفومترية، مما يدعم الفرضية الصفرية. تشير النتائج إلى أن CBCT عند 80 كيلوفولت يمكن استخدامه بفعالية لتقييم العظام قبل الجراحة، مع تحقيق توازن بين جودة الصورة وسلامة المريض. ومع ذلك، يعترف المؤلفون بالقيود المتعلقة باستخدام نماذج حيوانية والحاجة إلى مزيد من التحقق من خلال دراسات في الجسم الحي لتأكيد قابلية تطبيق هذه النتائج على تقييمات العظام البشرية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05855-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40301841
Publication Date: 2025-04-29
Author(s): Oğuzhan Baydar et al.
Primary Topic: Dental Radiography and Imaging
Overview
This study aimed to assess the influence of varying tube voltage settings (80, 85, and 90 kV) on the accuracy of cone-beam computed tomography (CBCT) in measuring trabecular microstructure and cortical morphology, using micro-CT (μCT) as a reference standard. Ten sheep mandible bone samples were analyzed, focusing on parameters such as bone volume fraction (BV/TV), trabecular thickness (Tb.Th), trabecular space (Tb.Sp), cortical thickness (Ct.Th), and cortical area (Ct.Ar). Statistical analyses, including paired t-tests and Bland-Altman analysis, were employed to evaluate measurement agreement and differences across tube voltages.
The results indicated that CBCT tended to overestimate trabecular parameters and cortical thickness while underestimating cortical area compared to μCT, with high agreement between the modalities. Notably, significant differences were observed in all measurements except for BV/TV and Ct.Ar across the different kV settings, with no significant variation in CBCT measurements at the tested tube voltages. The findings support the conclusion that tube voltage adjustments within this range have minimal impact on the accuracy of most microstructural measurements. Consequently, the study recommends using CBCT images at 80 kV for evaluating bone microstructure in clinical settings, particularly for pre-implant assessments and monitoring bone healing, while emphasizing the need for further research involving in vivo human studies to confirm these results across various CBCT systems.
Introduction
The introduction highlights the critical role of alveolar bone in ensuring the primary and long-term stability of dental implants. It emphasizes that the complex structure of alveolar bone cannot be adequately assessed through bone density alone, necessitating a comprehensive evaluation of both qualitative and quantitative characteristics for effective implant therapy planning. The section discusses the importance of analyzing trabecular and cortical bone microstructures, particularly in relation to osseointegration and the diagnosis of peri-implant conditions.
While traditional histomorphometry has been largely replaced by radiomorphometric methods due to its invasive nature and high costs, micro-computed tomography (μCT) remains the gold standard for bone microstructure evaluation. However, its limited in vivo applicability has led to the recommendation of high-resolution cone-beam computed tomography (CBCT) for assessing bone microstructure around dental implants. The introduction also notes that existing studies have primarily focused on the effects of exposure parameters on CBCT performance, particularly concerning trabecular bone, with a notable gap in research regarding cortical bone morphology and the influence of tube voltage on imaging outcomes. The study aims to investigate the impact of varying tube voltage settings on the accuracy of radiomorphometric measurements of both trabecular and cortical bone using CBCT, comparing these results to the established μCT measurements. The null hypothesis posits that changes in tube potential will not affect the radiomorphometric measurements.
Methods
The “Materials and Methods” section of the research paper outlines the experimental design and procedures employed to investigate the research question. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the study. The methodology encompasses the techniques applied for data collection and analysis, such as statistical tests or computational models, which are crucial for validating the findings.
Additionally, the section may describe the experimental setup, including control conditions and any variables manipulated during the study. This comprehensive approach allows for a clear understanding of how the research was conducted, facilitating peer review and further research in the field. Overall, the rigor and clarity of the methods are essential for the credibility of the results presented in the paper.
Results
The results of the study present a comparative analysis of trabecular and cortical bone measurements obtained from Cone Beam Computed Tomography (CBCT) and Micro-Computed Tomography (μCT) across three different kilovolt (kV) settings. The findings indicate that trabecular bone parameters, specifically bone volume fraction (BV/TV), trabecular thickness (Tb.Th), and trabecular separation (Tb.Sp), exhibited higher values in CBCT images compared to μCT measurements. Notably, while Tb.Th demonstrated a slight increase with rising tube voltage from 80 to 90 kV, Tb.Sp showed a minor decrease between 85 and 90 kV. In contrast, cortical area (Ct.Ar) measurements were lower for CBCT at 80 and 85 kV but higher at 90 kV compared to μCT, with cortical thickness (Ct.Th) consistently greater in CBCT across all voltage settings.
Statistical analysis revealed no significant differences between μCT and CBCT for BV/TV and Ct.Ar (p > 0.01), while significant differences were observed for Tb.Th, Tb.Sp, and Ct.Th across all kV settings (p < 0.01). Bland-Altman plots indicated that CBCT measurements remained within the 95% limits of agreement for all morphometric parameters, although an upward trend in Ct.Th measurements suggested increasing bias between the two imaging modalities as the mean difference grew. Interobserver reliability was found to be excellent, with Intraclass Correlation Coefficients (ICCs) ranging from 0.91 to 0.97 for μCT and 0.92 to 0.97 for CBCT, indicating that CBCT measurements were generally more reliable or comparable to μCT across the assessed parameters.
Discussion
The discussion section of the study emphasizes the ethical considerations and methodological rigor in evaluating the micromorphometric properties of alveolar bone using sheep mandibles as a model. The research adhered to ethical guidelines, ensuring no animals were sacrificed specifically for the study. Sample size calculations were performed using Cochran’s formula, resulting in a total of 30 measurements per group to enhance statistical power. The imaging techniques employed included micro-computed tomography (μCT) and cone-beam computed tomography (CBCT), with specific parameters set to optimize image quality while minimizing radiation exposure.
Key findings indicate that while CBCT measurements generally overestimated trabecular parameters compared to μCT, they provided reliable assessments of bone volume fraction (BV/TV) and cortical area (Ct.Ar) across varying tube voltages. Notably, the study found no significant impact of tube voltage on the accuracy of morphometric measurements, supporting the null hypothesis. The results suggest that CBCT at 80 kV can be effectively utilized for pre-surgical bone evaluations, balancing image quality with patient safety. However, the authors acknowledge limitations related to the use of animal models and the need for further validation through in vivo studies to confirm the applicability of these findings to human bone assessments.