Застосування сучасних комп’ютерних технологій при гістоморфометричному дослідженні щелепних кісток, уражених радикулярними кістами
DOI:
https://doi.org/10.11603/2311-9624.2018.3.9262Ключові слова:
архітектура щелеп, програмне забезпечення ImageJ, гістоморфометрія кісток, радикулярна кістаАнотація
Резюме. Гістоморфометрія кісткової тканини й надалі залишається важливим об’єктивним методом дослідження механізмів кісткового ремоделювання на тканинному та клітинному рівнях, що дозволяє достовірно вивчити структурні зміни в щелепних кістках при різних захворюваннях. Для обробки цифрових зображень гістологічних препаратів на даний час почали активно використовуватись сучасні комп’ютерні технології. При вивченні фахової літератури не виявлено публікацій, які були б присвячені гістоморфометричному дослідженню мікроархітектури щелепних кісток у ділянках, уражених радикулярними кістами.
Мета дослідження – провести гістоморфометричні дослідження ділянок щелепних кісток, уражених радикулярними кістами, із застосуванням сучасних комп’ютерних технологій.
Матеріали і методи. У наукові спостереження було задіяно 44 хворих віком від 20 до 75 років із радикулярними кістами щелеп. У 23 пацієнтів одонтогенні пухлиноподібні новоутворення містилися на верхній щелепі, а у 21 – на нижній щелепі. Матеріали для гістоморфометричного дослідження отримували під час операційних втручань (цистектомій), проводили забір фрагментів кісткових тканин щелеп із ділянок прилеглих до оболонок радикулярних кіст. Зразки інтактної кісткової тканини верхньої та нижньої щелеп для гістологічного дослідження брали з ділянок, які не зазнавали патологічного впливу з боку пухлиноподібних новоутворень, з маргінального краю вестибулярних поверхонь лунок видалених «причинних» зубів. Після напівавтоматичного переведення зображень гістопрепаратів у чорно-білий колір (у бінарні маски), за допомогою програмного забезпечення ImageJ оцінювали наступні морфометричні показники структури губчастої кістки: трабекулярний простір (%), міжтрабекулярний простір (%), площу перетину міжтрабекулярного простору (мкм2) та вираховували гістоморфометричний коефіцієнт щільності кістки за запропонованою нами формулою. Статистичну обробку отриманих результатів досліджень проводили за допомогою комп’ютерної програми статистичних обчислень Statistica 8.
Результати досліджень та їх обговорення. Під час гістоморфометрії кісткових біоптатів, взятих із ділянок щелеп, прилеглих до оболонок радикулярних кіст малих та середніх розмірів, виявили більшу щільність трабекул у губчастій структурі порівняно з інтактними кістками. При порівнянні морфометричних показників, які отримано при дослідженні верхньощелепних кісток, уражених кістами великих розмірів, з такими у верхньощелепних кістках, прилеглих до кіст середніх та малих розмірів, виявлено тенденцію до ущільнення кісткової тканини у відповідь на зростальну компресію збоку цих пухлиноподібних новоутворень. Процес ущільнення кісткової тканини проходив інтенсивніше на нижніх щелепах. Порівняно з інтактними ділянками щелеп, спостерігали статистично достовірне зростання числа кісткових трабекул у ділянках, що зазнавали хронічного патологічного впливу збоку радикулярних кіст. При порівнянні архітектури губчастої кістки в біоптатах нижньощелепних кісток, взятих із ділянок, прилеглих до кіст, великих розмірів, із даними, отриманими в кісткових тканинах, прилеглих до кіст менших розмірів, виявлено між ними статистично значиму різницю.
Посилання
Vasilyev, A.Yu. (2010). Luchevaya diagnostika v stomatologii [Radiation diagnostics in stomatology]. Moscow: GEOTAR - Media [in Russian].
Bondarenko, N.N. & Balakhontseva, Ye.V. (2012). Izmereniye opticheskoy plotnosti kostnoy tkani alveolyarnogo otrostka chelyustey pri zabolevaniyakh parodonta s pomoshchyu trokhmernoy kompyuternoy tomografii [Measurement of the optical density of the bone tissue of the alveolar process of the jaws in case of periodontal diseases with the help of a three-dimensional computed tomography]. Kazanskiy meditsinskiy zhurnal – Kazan Medical Journal, 4, 660 – 662 [in Russian].
Huk, Yu.M., Haiko, O.H., Zyma, A.M., Kincha-Polishchuk, T.A. & Zotia A.V. (2014). Renthenivska densytometriia v otsintsi strukturno-funktsionalnoho stanu kistkovoi tkanyny v patsiientiv iz nedoskonalym osteohenezom [X-ray densitometry in the evaluation of structural and functional status of bone tissue in patients with imperfect osteogenesis]. Zhurnal «Bol, sustavy, pozvonochnik» – Journal of Pain, Joints, Spine, 31 (2), 42-46 [in Ukrainian].
Korobeinikova, Yu.L. (2015). Porivnialna kharakterystyka suchasnykh renthenolohichnykh metodiv diahnostyky v stomatolohii [Comparative characteristics of modern X-ray methods of diagnostics in dentistry]. Visnyk VDNZU «Ukrainska medychna stomatolohichna akademiia» –
Journal of Higher State Medical Institution «Ukrainian Medical Stomatological Academy», 3 (43), 44-46 [in Ukrainian].
Nestulia, K.I. (2016). Promeneva diahnostyka perelomiv nyzhnioi shchelepy [Radiation diagnostics of fractures of the lower jaw]. Promeneva diahnostyka, promeneva terapiia – Radiation Diagnostics, Radiation Therapy, 1, 51-55 [in Ukrainian].
Nakamoto, T., Taguchi, A., Ohtsuka, M., Suei, Y., Fujita, M., Tsuda, M., Sanada, M., Kudo, Y., Asano, A. & Tanimoto K. (2008). A computer-aided diagnosis system to screen for osteoporosis using dental panoramic radiographs. Dentomaxillofacial Radiology, 37, 274-281.
Yasar, F., Apaydin, B. & Yilmaz, H.H. (2012). The effects of image compression on quantitative measurements of digital panoramic radiographs. Med. Oral Patol. Oral Cir. Bucal., 17 (6), е1074-е1081.
Pankaj Bodade, R. & Mody Rajendra, N. (2013). Panoramic Radiography for Screening Postmenopausal Osteoporosis in India: A Pilot Study. OHDM, 12, 65-72.
Shokry, S., Rahman, G., Kandil, H. & Hakeem, H. (2015). Interdental alveolar bone density in bruxers, mild bruxers, and non-bruxers affected by orthodontia and impaction as influencing factors. J. Oral Res., 4 (6), 378-386.
Geiger, M., Blem, G. & Ludwig, A. (2016). Evaluation of imageJ for relative bone density measurement and clinical application. J. Oral Health Craniofac Sci., 1, 12-21.
Tosoni, G.M., Lurie, A.G., Cowan, A.E. & Burleson, J.A. (2006). «Pixel intensity and fractal analyses: detecting osteoporosis in perimenopausal and postmenopausal women by using digital panoramic imagesoriginal». Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, Oral Radiology, and Endodontology, 2, 235 - 241.
Jonasson, G., Sundh, V., Ahlqwist, M., Hakeberg, M., Björkelund, C. & Lissner L. (2011). A prospective study of mandibular trabecular bone to predict fracture incidence in women: A lowcost screening tool in the dental clinic. Bone, 49 (4), 873-879.
Huh, K.H., Baik, J.S., Yi, W.J., Heo, M.S., Lee, S.S., Choi, S.C., Lee, S.B. & Lee, S.P. (2011). Fractal analysis of mandibular trabecular bone: optimal tile sizes for the tile counting method. Imaging Sci. Dent., 41 (2), 71-78.
Jordão Camargo, A., Rodriguez Gonzalez Côrtes, A., Massaharu Aoki E., Gazzano Baladi M., Saito Arita E. & Christopher Aranha Watanabe P. (2016). Analysis of bone quality on panoramic radiograph in osteoporosis research by fractal dimension. Applied Mathematics, 7, 375-386.
Celso Souza de Assis, A., Oliveira de Gamba, T. & Eli Leonelli de Moraes, M. (2017). Hormone replacement therapy affects mandibular bone architecture in postmenopausal women: a fractal dimension assessment. Rheumatol. Orthop. Med., 2, 1, 1-4.
Voytovich, A.V., Anisimova, L.O. & Kormilchenko, V.V. (2001). Vzglyad na osteoporoz s pozitsiy kostnoy morfometrii (Kompyuternoye gistomorfometricheskoye issledovaniye) [A look at osteoporosis from the position of bone morphometry (Computer Histomorphometric Study)]. Osteoporoz i osteopatii – Osteoporosis and Osteopathy, 1, 1-4 [in Russian].
Fujita, Y., Watanabe, K., Uchikanbori, Sh. & Maki, K. (2011). Effects of risedronate on cortical and trabecular bone of the mandible in glucocorticoid-treated growing rats. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 139, 3, e267–e277.
Povorozniuk, V.V. & Makohonchuk, A.V. (2013). Vplyv systemnoho osteoporozu na reparatyvnu reheneratsiiu kistkovoi tkanyny [Influence of system osteoporosis on reparative regeneration of bone tissue]. Travma – Trauma, 14 (2), 59-62 [in Ukrainian].
Doube, M., Kłosowski, M.M., Arganda-Carreras,I., Cordelières, F.P., Dougherty, R.P., Jackson, J.S., et al. (2010). BoneJ: Free and extensible bone image analysis in ImageJ. Bone, 47(6), 1076-1079.
Shi, L., Liu, S., Wang, D., Wong, H.L., Huang, W.H., Wang, Y.X., Griffith, J.F., Leung, P.C. & Ahuja A.T. (2012). Computerized quantification of bone tissue and marrow in stained microscopic images. Cytometry Part. A., 81A, 916-921.
Ilyina, R.Yu., Dzamukov, R.A. & Leksin, R.V. (2015). Novyye metody diagnostiki snizheniya kostnoy plotnosti chelyustnykh kostey [New methods for diagnosing bone density reduction in the jaw bones]. Prakticheskaya meditsina – Practical Medicine, 4 (89), 50-53 [in Russian].
Schneider, C.A., Rasband, W.S. & Eliceiri, K.W. (2012). NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat. Meth., 9 (7), 671-675.
Havryltsiv, S.T. (2017). Vyvchennia optychnoi shchilnosti shchelepovykh kistok u khvorykh iz radykuliarnymy kistamy na tli osteoporozu ta bez porushen mineralnoho obminu [The study of the optical density of the jaw bones in patients with radicular cysts against the background of osteoporosis and without disturbances in the mineral metabolism]. Klinichna stomatolohiia – Clinical Dentistry, 3, 29-36 [in Ukrainian].
Nikolayuk, V.I., Kabanova, A.A. & Karpenko, Ye.A. (2015). Densitometriya v diagnostike patologii chelyustno-litsevoy oblasti [Densitometry in the diagnosis of maxillofacial pathology]. Vestnik VGMU – Bulletin of VSMU, 5, 114-120 [in Russian].
Grebnev, G.A., Borodulina, I.I., Chernegov, V.V., Tegza, N.V. & Yagubov G.M. (2014). Intraоchagovaya reshetchataya osteotomiya pri khirurgicheskom lechenii radikulyarnoy kisty chelyusti [Intra focal osteotomy in the surgical treatment of the radicular cyst of the jaw]. Infektsii v khirurgii – Infections in Surgery, 1, 5-7 [in Russian].
Trezubov, V.N., Veber, V.R., Parshin, Yu.V., Bulicheva, Ye.A., Volkovoy, O.A. & Konchakovskiy, A.V. (2017). Razmyshleniya o vozmozhnosti adaptatsii i regeneratsii chelyustnoy kosti v ekstremalnykh klinicheskikh usloviyakh [Reflections on the possibility of adaptation and regeneration of the jawbone in extreme clinical conditions]. Institut stomatologii – Institute of Stomatology,
, 64-65 [in Russian].
