マイクロコンピュータ断層撮影法による歯科矯正用ミニスクリュー埋入部位の骨密度測定

Measuring bone density at orthodontic miniscrew implantation sites using microcomputed tomography.

抄録

目的:

本研究は，小動物におけるミニスクリュー埋入部位の骨密度（BMD）および皮質骨厚（CBT）の測定精度を確認し，in vivoマイクロコンピュータ断層撮影（micro-CT）の有用性を検証することを目的とした。

PURPOSE: This study was performed to determine the accuracy of measurements of bone mineral density (BMD) and cortical bone thickness (CBT) at miniscrew implantation sites in small animals and to verify the usefulness of in vivo microcomputed tomography (micro-CT).

材料と方法:

ラットの大腿骨を，in vivo micro-CTを用いて，ミニスクリューを埋入する前と後にスキャンした。画像は、骨量測定ソフトウェアを用いて、減算法で重ね合わせた。各スクリュー部位において、全BMDは直径1.6mm、深さ2.0mmの円柱の平均BMD、皮質BMDは直径1.6mm、深さ1.0mmの円柱の平均BMDとして算出した。CBTは，ラット大腿骨の経軸画像で3回測定し，その平均値を用いた。すべてのミニスクリューは，デジタル・トルク・テスターで確認した最大トルクで留置した。また，in vivo micro-CTの有用性と正確性を検証するために，micro-CT画像上のCBTと組織切片上のCBTを比較した。

MATERIALS AND METHODS: Rat femurs were scanned before and after placing miniscrews using in vivo micro-CT. The images were superimposed using a subtraction method with bone volume measurement software. At each screw site, the total BMD was calculated as the average BMD of a cylinder 1.6 mm in diameter and 2.0 mm in depth, while the cortical BMD was the average BMD of a cylinder 1.6 mm in diameter and 1.0 mm in depth. CBT was measured three times on transaxial images of the rat femurs, and the average value was used. All miniscrews were placed using the maximum torque, verified with a digital torque tester. To verify the usefulness and accuracy of in vivo micro-CT, CBT on micro-CT images was compared with that measured on histologic sections.

結果:

装着トルクと皮質BMD（R = 0.572）、全BMD（R = 0.732）、CBT（R = 0.788）との間には、有意な相関関係が認められた。また、電界放出型走査電子顕微鏡像で測定したCBTとin vivo micro-CTで測定したCBTの間には有意な相関関係が認められた（R = 0.974）。

RESULTS: Significant correlations were observed between placement torque and cortical BMD (R = 0.572), total BMD (R = 0.732), and CBT (R = 0.788). There was a significant correlation between CBT measured via field-emission scanning electron microscopy images and CBT measured with in vivo micro-CT (R = 0.974).

結論:

高解像度のin vivo micro-CTと3次元サブトラクション法による画像重ね合わせを併用することにより，小動物において狭い範囲のBMDを海綿体構造の再現性高く正確に測定することができる。

CONCLUSIONS: The BMD over a narrow range can be measured accurately in small animals with high reproducibility of the trabecular structure using a combination of high-resolution in vivo micro-CT and image superimposition using a three-dimensional subtraction method.