Estudio de la correlación entre parámetros histomorfométricos y de valoración de la estabilidad de los implantes. Nuevo método de determinación del BIC basado en imágenes BS-SEM

Abstract

La presente tesis doctoral se enmarca en el campo de la implantología, dentro de un proyecto encaminado a mejorar la predictibilidad clínica de los implantes. Los objetivos del presente trabajo han sido: 1) establecer un procedimiento de análisis de imagines para medir el contacto hueso-implante (BIC, Bone-to-Implant Contact) mediante una aproximación sistemática, no-subjectiva basada, en imágenes de microscopía electrónica de barrido con electrones retrodispersados (BS-SEM), 2) estudiar la relación entre la Frecuencia de Resonancia (FR) y otros parámetros de estabilidad del implante, tales como el parámetro histomorfométrico BIC, y 3) clarificar la controvertida relación entre la FR y las mediciones histomorfométricas de BIC.

Un total de 36 implantes dentales (9 mm length, Ø 4.0 mm; Biohorizons, Implant Systems Inc., Birmingham, AL, USA) con superficie SBM (Soluble blasting Media, arenado conpartículas solubles) se implantaron en las mandíbulas de seis perros Beagle. Las mediciones de AFR (Análisis de Frecuencia de Resonancia) se llevaron a cabo con un aparato magnético Osstell Mentor en el momento de la instalación de los implantes y durante los tiempos monitorizados, a las 1, 2, 4, 6 y 8 semanas, antes de la retirada del implante. Los perros se sacrificaron y los implantes se retiraron en bloque después de 8, 6, 4, 2, 1 y 0 semanas, respectivamente. Se consideró un grupo como tiempo 0, inmediatamente después de la implantación. Las muestras se incrustaron en polímeros de metacrilato de metilo (Technovit) y se cortaron a lo largo de su eje más largo. La observación de las muestras se llevó a cabo mediante BS-SEM, adquiriendo 10-16 imágenes por muestra. El procesado de las imágenes y la determinación del BIC se llevaron a cabo usando el paquete de procesado de imágenes Fiji. Las imágenes se unieron unas con otras, se filtraron y se estableció un umbral para los niveles de grises máximos, con lo que se obtuvo una imagen binaria del implante completo, que finalmente se dilató y perfiló. La longitud de este perfil se midió como el máximo posible BIC. Las regiones de coincidencia entre esta línea y el hueso fueron consideradas como el BIC real. El BIC% a diferentes tiempos se comparó con los correspondientes valores del cociente de estabilidad del implante (ISQ, Implant Stability Quocient) de las mediciones de AFR.

El método propuesto para la determinación del BIC, basado en SEM, que posee mucha mayor resolución que el microscopio óptico, permitió la adquisición de imágenes altamente discriminativas con gran contraste entre el implante y el hueso. La elevada resolución y el gran contraste de las imágenes SEM proporcionaron resultados más precisos que los obtenidos por el método clásico. Además, la metodología de análisis de imágenes descrita en este estudio delinea con precisión y automáticamente el contorno del implante; lo que da lugar a mediciones sin “sesgo”. El promedio del porcentaje de BIC fue 35%, con un rango de 24,7 a 45,5%. Estos valores fueron similares a los resultados publicados en la bibliografía. No se obtuvo una correlación estadísticamente significativa entre los valores de BIC y ISQ (Osstell Mentor). La ausencia de correlación entre estos dos parámetros está en concordancia con varios estudios previos en humanos y animales de experimentación. La falta de correlación entre el BIC y el ISQ sugiere que el ISQ, tal como se determina por el AFR, no es capaz de identificar la relación entre la FR y los datos histomorfométricos.

The aims of the present work was 1) to establish an image analysis procedure for measuring the bone-to-implant contact (BIC) by a systematic non-subjective approach based on backscattered scanning electron microscopy (BS-SEM), 2) to study the relationship between resonance frequency (RF) and other parameters of implant stability, such as the histomorphometrical bone-to-implant contact (BIC) parameter, and 3) to clarify the controversial relationship between RF and histomorphometrical BIC measurements.

A total of 36 dental implants {9 mm length, Ø 4.0 mm with a SBM (Soluble Blasting Media) surface} were implanted in six beagle dog mandibles. RFA (Resonance Frequency Analysis) assessments were performed with a magnetic Osstel Mentor device at the time of implant installation, and during the monitoring period at weeks 1, 2, 4, 6 and 8, before implant retrieval. The dogs were sacrificed and the implants were removed in block after 8, 6, 4, 2, 1 and 0 weeks, respectively and then embedded in resin and cut along their long axis. Sample observation was performed by BS-SEM, acquiring 10 to 16 images per sample. Image processing and BIC determination were performed using the Fiji image processing package.

The methodology of image analysis described in this study delineates precisely and automatically the contour of the implant, which results in non-biased measurements. The average percentage of BIC was 35%, ranging from 24.7 to 45.5%. These values were similar to the results documented in the literature for implants of similar roughness in animal models. No statistically significant correlation between BIC and ISQ values (Osstell Mentor) was identified. The lack of correlation between BIC and ISQ values suggests that ISQ as determined by RFA is not able to identify the relationship between RF and histomorphometrical data.