基于分形维数分析比较侧壁开窗与穿牙槽嵴上颌窦提升术后骨小梁结构变化的回顾性队列研究

《BMC Medical Imaging》：Comparison of trabecular bone structure using fractal dimension analysis in patients undergoing lateral window and transcrestal sinus lift procedures: a retrospective cohort study

本研究针对上颌后牙区骨量不足患者，通过分形维数（FD）分析全景片，系统比较了穿牙槽嵴（无植骨）与侧壁开窗（使用异种骨移植材料）两种上颌窦提升技术术后6个月的骨小梁结构改变。结果显示穿牙槽嵴组FD值显著增加（p<0.001），而侧壁开窗组FD值显著降低（p=0.0032），表明两种技术呈现不同的骨改建模式。该研究为无创监测窦提升术后骨质量变化提供了新的影像学评估方法。

　　

在后牙缺失后的种植修复领域，上颌窦底区域的骨量不足一直是困扰临床医生的难题。随着上颌窦气化过程和牙槽嵴吸收的持续进行，可用于种植体植入的骨高度日益减少，严重影响了种植体的初期稳定性和长期成功率。为应对这一挑战，上颌窦提升术应运而生，其中穿牙槽嵴和侧壁开窗两种技术路线各具特色：前者以微创优势见长，后者则提供更广阔的手术视野和植骨空间。然而，传统评估骨愈合质量的方法如组织学分析具有侵入性局限，锥形束CT（CBCT）虽能提供高分辨率图像但存在辐射剂量和成本较高等问题，迫切需要开发一种无创、可重复且成本效益高的骨质量监测手段。

在此背景下，Afyonkarahisar健康科学大学口腔颌面外科的Hasan Akpinar团队在《BMC Medical Imaging》发表了一项创新性研究，首次采用分形维数（FD）分析技术，系统比较了两种主流上颌窦提升术后的骨小梁结构变化规律。分形分析作为一种定量评估复杂几何结构的数学工具，能够通过计算FD值来客观反映骨小梁的微观结构特征，其对投影几何和放射密度的不敏感性使其特别适合纵向研究。

研究人员采用回顾性队列设计，纳入了2020-2024年间接受的46例窦提升手术（穿牙槽嵴无植骨21例，侧壁开窗联合异种骨移植25例）。通过分析术后一周（T₀）和6个月（T₁）的92张全景片，在种植体根方标准化选取30×30像素的兴趣区（ROI），按照White-Rudolph协议进行图像预处理后，利用ImageJ软件的盒计数法计算FD值。

关键技术方法包括：采用标准化拍摄参数的全景放射摄影；基于White-Rudolph协议的图像预处理流程；ImageJ软件的盒计数法分形维数计算；严格匹配的病例纳入标准（单一医疗机构队列，排除影响骨代谢疾病患者）；统计学采用配对t检验和独立样本t检验。

患者基线特征

两组患者在年龄分布上无显著差异（穿牙槽嵴组52.66±7.28岁，侧壁开窗组54.22±8.23岁），但残余牙槽嵴高度存在明显区别：穿牙槽嵴组平均高度为6.40±1.35毫米（符合该技术适用于>4毫米骨高度的临床标准），而侧壁开窗组仅为3.25±0.87毫米（适应2-4毫米骨高度病例）。这种基线差异正好反映了两种技术的临床适应症区别。

分形维数变化规律

穿牙槽嵴组显示出显著的FD值增长（T₀：0.92±0.06 vs T₁：1.10±0.07，p<0.001），增幅达19.6%。相反，侧壁开窗组却出现小幅但显著的FD值下降（T₀：1.28±0.08 vs T₁：1.22±0.09，p=0.0032）。组间比较显示，侧壁开窗组在T₀和T₁时间点的FD值均显著高于穿牙槽嵴组（p<0.001和p=0.009）。

图像处理流程验证

研究采用严格标准化的图像处理流程，包括高斯模糊、图像相减、二值化、形态学操作等步骤，最终生成用于盒计数分析的骨架化图像。组内相关系数（ICC）达到0.93（95% CI：0.89-0.96），证实了测量方法的高度可靠性。

研究结论表明，两种窦提升技术引导了截然不同的骨改建轨迹。穿牙槽嵴技术通过自然愈合过程促进骨小梁结构的持续优化，FD值的稳步增长反映了生理性骨愈合过程中小梁结构的复杂化趋势。而侧壁开窗技术中异种骨移植材料（Bio-Oss）的缓慢重塑特性，导致早期阶段出现FD值下降，这可能源于移植颗粒吸收与新骨形成之间的暂时失衡。

这一发现具有重要临床意义：FD分析可作为无创监测窦提升术后骨质量变化的有效工具，帮助医生根据移植材料特性调整种植体负载时机。对于使用异种骨移植的病例，FD值的初期下降提示需要更长的愈合期才能获得理想骨整合，而穿牙槽嵴技术可能允许相对早期的功能性负载。

该研究的创新点在于首次将分形分析应用于两种不同窦提升技术的比较研究，揭示了移植材料生物学特性对早期骨改建模式的深刻影响。尽管存在回顾性设计和短期随访的局限性，但研究为理解不同窦提升技术的骨愈合动力学提供了新的视角，为个性化种植治疗方案制定提供了科学依据。未来需要更长期的前瞻性研究来验证FD分析在预测种植长期成功率方面的临床价值。