画像解析を用いた再生骨骨質の評価法の開発

アイテムタイプ

Thesis or Dissertation

言語

日本語

キーワード

X線CT, 治療成績, 間葉系幹細胞移植, 間葉系間質細胞, 骨再生, 骨質, 評価法, 画像診断, CT画像, ImageJ, TRI/3D-BON

その他(別言語等)のタイトル

Development of analyzing method for the quality of regenerated bone using image-based analyses

作成者(その他言語)

宮林秀企
Miyabayashi Hideki

内容記述

【背景と目的】インプラント治療においては、歯槽骨量が不足する症例も多く、骨再生治療が頻用されている。しかしながら、再生された骨の性状や経時的変化については十分検討されてこなかった。その理由として、再生骨を評価するための低侵襲で有用な解析手法がないことがあげられる。本研究では、骨再生の新たな評価法として、画像解析技術に着目した。画像処理によってCT画像から骨梁を抽出し、その変化によって骨再生の程度や経時的変化を解析する方法の有用性を検討した。【対象と方法】対象は、東京大学医科学研究所附属病院において、自己骨髄間質細胞を用いた歯槽骨再生臨床研究にエントリーされた15症例中、細胞移植から12か月以上経過した5症例である。骨再生の方法としては、自己の骨髄間質細胞を担体であるβ-TCP顆粒とともに培養を行い、得られた培養骨を上顎洞底部へ移植した。細胞移植後3、6、12か月の時点で撮影されたCTのAxial画像を用いた。解析法はImageJ (NIH)による骨梁構造の抽出と、骨梁構造計測ソフトを用いた定量的解析である。骨梁構造計測ソフトとして、ラトック社のTRI/3D-BONを用いた。ImageJによる解析では、細胞移植後3か月の画像を用いて、既存骨の骨梁は描出されるが、再生骨中の人工骨顆粒は描出されない処理条件を選択した。得られた条件にて再生骨を経時的に観察し、骨梁様構造の再生とインプラント埋入可能な骨質との関係を検討した。次に、TRI/3D-BONでは既存骨と細胞移植後3か月のデータを比較することで、再生骨の特徴を描出することのできる解析項目を抽出した。また、インプラント埋入は全例細胞移植6か月に可能であったため、この時点のパラメーター値をインプラント可能な骨質の評価値として使用することで、インプラント埋入時期の推測に使用できる可能性について検討を行った。【結果】通常のCT画像では、細胞移植3か月の時点においてβ-TCP顆粒様の構造が確認できるものの、再生骨とβ-TCP顆粒とを区別することは困難であった。また、経時的に両者の境界はさらに不明瞭になっていった。ImageJを用いた検討では、術後3か月のCT画像データを用い、骨梁構造を抽出するための画像処理条件について検討を行った。バックグラウンドの補正を行った後に高周波ノイズをフィルタリングにて除去することで、可及的にβ-TCPは除去され、骨梁は維持される条件を設定した。この画像処理条件において細胞移植3、6、12か月後のCT画像を解析したところ、経時的に再生骨の骨梁様構造は増加した。また骨梁の再生は移植部位全体に認められた。しかしながら、細胞移植6か月後のCT画像においてはインプラント埋入部にはまだ骨梁が描出されておらず、骨質とImageJによる骨梁描出との関連は明かではなかった。次にソフトウエアによる骨梁の定量的解析を行った。再生骨に特有のパラメーターを抽出するため、既存骨と細胞移植3か月後の移植部位のデータを比較し、有意差を示す項目を抽出した。抽出された項目（BV/TV、 Fractal dimension、 TBPf）の経時的変化を検討したところ、3か月後から12か月後にかけて徐々に既存骨の平均値に近づいていった。インプラント埋入が可能であった細胞移植6か月後のパラメーター値は、細胞移植6か月後における骨密度の平均値は61％、Fractal dimensionの平均値は2.25、 TBPfの平均値は-0.11（1/mm）であった。【考察と結語】本研究から、CT画像の処理によって人工骨を排除し、骨梁様構造を抽出する再生骨評価法の可能性が示唆された。しかしながら、インプラント埋入が可能であった細胞移植6か月後においてもインプラント埋入部では十分な骨梁が認められない症例が多く、ImageJによる骨梁様構造の描出画像をインプラント埋入時期の判断に使用することは困難と考えられた。一方で、CT画像を骨梁構造計測ソフトにより解析することで、通常のCT画像の読影のみでは得られない骨の定量的な解析が可能であった。インプラント埋入が可能であった細胞移植後6か月時のパラメーター値は、インプラント埋入可能な骨質をCT画像上で評価するパラメーター値と考えられることから、今後さらにデータ数を重ねることで、外科処置の前にインプラント埋入部位の骨質を判定出来る可能性が示唆された。今後はコーンビームCT検査など、より解像度の高い画像を用いることで、評価法としての信頼性が高まるものと考えられた。CT画像や他のエックス線画像における画像解析技術の組み合わせによって低侵襲な再生骨の評価が可能となれば、インプラント治療の予知性を高めるとともに、適切な治療時期の選択によって患者の負担軽減につながることが期待される。
2015

日付

2016-06-02

フォーマット

application/pdf

その他の資源識別子

甲第187号

資源識別子URI

http://id.nii.ac.jp/1070/00002508/

本文フルテキストへのリンク

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