Determinación del volumen de injerto en las técnicas de elevación del seno maxilar

Traballo de fin de grao Determinación do volume de enxerto nas técnicas de elevación do seno maxilar. Determinación del volumen de injerto en las técnicas de elevación del seno maxilar. Determination of the graft volume in maxilary sinus lift techniques. Autora: Laura Formoso Franqueira Tutor: José María Suárez Quintanilla Departamento: Cirugía y especialidades Médico-Quirúrgicas. 06/2021 Traballo de Fin de Grao presentado na Facultade de Medicina e Odontoloxía da Universidade de Santiago de Compostela para a obtención do Grao en Medicina. 2 3 Índice Resumen......................................................................................................................................4 1. Introducción…......................................................................................................................6 1.1. Características del seno maxilar....................................................................................6 1.2. La técnica quirúrgica de elevación de seno...................................................................7 1.3. Variaciones anatómicas del seno maxilar....................................................................10 2. Justificación………………………………………………………………………………12 3. Objetivos.............................................................................................................................14 4. Material y metodología.......................................................................................................15 4.1. Anonimización de imágenes…………………………………………………………16 4.2. Realización de mediciones…………………………………………………………...17 4.3. Cálculo prequirúrgico del volumen del injerto necesario para la colocación de implantes de 12mm de longitud…………………………………………………...17 5. Resultados...........................................................................................................................23 6. Discusión.............................................................................................................................24 7. Conclusiones.......................................................................................................................27 8. Bibliografía........................................................................................................................28 4 Resumen En la actualidad la técnica de elevación de seno maxilar es muy predecible en implantología oral. En el presente trabajo utilizamos la reconstrucción tridimensional del seno maxilar mediante CBCT para calcular el volumen de hueso heterólogo que precisamos para generar el proceso de osteogénesis sobre el que colocar los implantes osteointegrados. Presentamos el programa por imagen que nos permite realizar de manera preoperatoria dichos cálculos. El éxito de la técnica de elevación sinusal indirecta puede estar relacionado con diversos parámetros quirúrgicos como la altura inicial de la cresta ósea, el uso o no de material de injerto heterólogo o autólogo, la técnica de inserción del implante, el tipo de superficie y el diámetro del implante. Es por ello que intentar predecir el volumen total de injerto necesario facilita la planificación preoperatoria y facilita la técnica quirúrgica. Palabras clave: Elevación del seno maxilar, implante dental, injerto de hueso, tomografía computarizada de haz de cono. Resumo Na actualidade a técnica de elevación do seno maxilar é moi predecible en implantoloxía oral. No presente traballo utilizamos a reconstrucción tridimensional do seno maxilar mediante CBCT para calcular o volume de óso heterólogo que precisamos para xerar on proceso de 5 osteoxénese sobre o cal colocar os implantes osteointegrados. Presentamos o programa por imaxe que nos permite realizar de maneira preoperatoria ditos cálculos. O éxito da técnica de elevación sinusal indirecta pode estar relacionado con diversos parámetros quirúrxicos como a altura inicial da cresta ósea, o uso ou non de material de enxerto heterólogo ou autólogo, a técnica de inserción do implante, o tipo de superficie e o diámetro do implante. É por isto que intentar predecir o volume total de enxerto necesario facilita a planificación preoperatoria e facilita a técnica quirúrxica. Palabras clave: Elevación do seno maxilar, implante dental, enxerto de óso, tomografía computarizada de haz de cono. Abstract Nowadays the maxillary sinus lift technique is very predictable in oral implantology. In the present work we use the three-dimensional reconstruction of the maxillary sinus using CBCT to calculate the volume of heterologous bone needed to generate the osteogenesis process on which to place the osseointegrated implants. We present the image program that allows us to perform these calculations preoperatively. The success of the indirect sinus lift technique can be related to several surgical parameters such as the initial height of the bone crest, the use or not of heterologous or autologous graft material, the implant insertion technique, the type of surface and the implant diameter. For these reasons, trying to predict the total volume of graft required facilitates preoperative planning and facilitates surgical technique. Key words: Maxillary sinus elevation, dental implants, bone graft, cone-beam computed tomography. 6 1. Introducción 1.1. CARACTERÍSTICAS DEL SENO MAXILAR. Los senos paranasales son extensiones aéreas de la cavidad nasal, de la que forman parte los senos frontales, etmoidales, esfenoidales y maxilares (1). Los senos maxilares son los más grandes de los senos paranasales; están situados en el maxilar superior y limitados por seis paredes óseas. La pared medial es la que separa al seno maxilar de la fosa nasal, con la que se comunica y drena a través del ostium maxilar, un orificio natural de drenaje (2). En el seno maxilar, son frecuentes las variaciones anatómicas tanto en volumen como en dimensiones y estructuras (otros conductos de drenaje, tabiques óseos intrasinusales…), que condicionan la aparición de procesos secundarios (como infecciones, por ejemplo), y desde el punto de vista quirúrgico obligan a conocer de forma detallada la anatomía de cada seno (3). Actualmente, para el estudio de los senos utilizamos técnicas de imagen avanzadas, dejando atrás la radiología convencional (1); la TC es la técnica de elección que nos permite evaluar la presencia de variaciones anatómicas, así como de otras patologías sinusales que pueda presentar el paciente. Esta prueba de imagen, se ha visto enriquecida con la introducción de la informática, que aporta una nueva percepción de los senos (3), surgiendo el CBCT (Cone Beam Computed Tomography) a finales del siglo XX (1). La tecnología CBCT nos permite realizar reconstrucciones en tres dimensiones con una precisión muy elevada, con una dosis de radiación mucho menor que el TC convencional y de bajo costo, lo que ha causado que se convierta en la modalidad de diagnóstico por imagen de elección (1). 7 1.2. LA TÉCNICA QUIRÚRGICA DE ELEVACIÓN DE SENO. Los implantes osteointegrados tienen resultados predecibles a largo plazo. La tasa más alta de fracaso del implante se encuentra en la región posterior del maxilar debido a las características anatómicas del área, incluidas la calidad y cantidad del hueso (4). Frecuentemente hay disponibilidad ósea vertical insuficiente para la colocación de implantes debido a múltiples causas, tales como pérdida prematura de los dientes, provocando neumatización del seno, enfermedad periodontal y reabsorción ósea fisiológica o iatrógena, imposibilitando la rehabilitación protésica con implantes (4,5). La elevación del seno maxilar es una técnica quirúrgica compleja que permite abordar esta estructura anatómica de una forma amplia, visualizar directamente la cavidad y posibilita la inserción de los implantes rellenando con hueso autólogo y/o biomateriales este espacio (6). Esta técnica fue diseñada por Hilt Tatum en la reunión de implantes dentales de 1976 en Birmingham, Alabama. Sin embargo, la primera publicación fue realizada en 1980 por Boyne y James. (4). La técnica consiste en la apertura de una ventana de forma ovoide rectangular en la pared vestibular del seno maxilar. A continuación, cuidadosamente acercarse hacia arriba y adentro para no perforar la membrana de Schneider, que será desplazada con el material adecuado para crear el espacio necesario para la colocación de material óseo de sustitución. Este espacio neoformado se rellena con biomaterial y hueso (6). (Figuras 1-3). 8 Figura 1: Incisión mucoperióstica y apertura de la ventana sinusal Figura 2: Aspecto vestibular del seno maxilar. Figura 3: Ostectomía para acceder al seno y membrana sinisal. 9 La elevación del suelo del seno maxilar está indicada en el tratamiento con implantes osteointegrados del maxilar posterior cuando no existe buena disponibilidad de hueso. La cresta ósea remanente en la zona posterior del maxilar, nos permite establecer una clasificación en relación al grado de neumatización (Clasificación de Misch, 1984): - Grado I: La altura del segmento maxilar subantral es igual o superior a 10 mm. Permite la colocación de implantes sin necesidad de elevar el seno. - Grado II: La altura del segmento maxilar subantral está entre 10 mm y 8 mm. Estos casos pueden ser tratados por medio de osteótomos. - Grado III: La altura del segmento subantral se encuentra entre 4 y 8 mm. Es preciso aumentar el volumen vertical de hueso elevando quirúrgicamente el seno, colocando injerto y al mismo tiempo los implantes. - Grado IV: La altura del segmento subantral es inferior a 4 mm. Se realiza una técnica quirúrgica en dos tiempos, elevando el seno en la primera y colocando los implantes en la segunda (4). Entre las contraindicaciones de este proceso encontramos: dimensión inadecuada del seno, espacio interoclusal excesivo o insuficiente, antecedentes de cirugía de los senos nasales, localización del ostium en el sitio quirúrgico, enfermedades de los senos nasales y por supuesto todas las contraindicaciones generales para la colocación de implantes dentales (4). Se han utilizado diferentes tipos de materiales de injerto para el aumento del suelo del seno como autoinjertos, aloinjertos, xenoinjertos, materiales aloplásticos y factores de crecimiento. El material de injerto debe tener capacidad osteogénica (crecimiento óseo por células procedentes del propio injerto), capacidad osteoinductiva (estimulador de células pluripotenciales indiferenciadas que estimulan el desarrollo de células formadoras de estirpe ósea) y capacidad osteoconductora (crecimiento óseo por aposición sobre una superficie) para proporcionar un resultado óptimo. 16 Tras descartar los estudios que no cumplían los requisitos exigidos, fueron incluidos un total de 68 pacientes, 26 hombres y 42 mujeres, con una edad comprendida entre 40 y 76 años, con una media de 60 años. Fueron estudiados un total de 116 senos maxilares. Para realizar la selección de las imágenes que fueron seleccionadas en este estudio, definimos los siguientes criterios de inclusión y exclusión: Criterios de inclusión: - Pacientes que presentasen a nivel del maxilar superior sectores posteriores edéntulos, de manera parcial o total, pudiendo ser de manera unilateral o bilateral. - Todos ellos debían presentar una altura ósea menor de 8 mm desde la cresta residual al suelo sinusal. - Los pacientes debían otorgar su consentimiento para que sus imágenes diagnósticas puedan ser utilizadas en trabajos de investigación. Criterios de exclusión: - Pacientes con patología quística o tumoral en esta región. - Pacientes que hayan sido sometidos a alguna intervención quirúrgica en la zona. - Pacientes que presenten grandes defectos, malformaciones y/o grandes asimetrías en estas regiones. - Pacientes que no hubiesen cumplido alguno de los protocolos administrativos establecidos por el estudio 4.1. ANONIMIZACIÓN DE LAS IMÁGENES Una vez que realizamos la selección del CBCT que cumplía los criterios de selección requeridos para nuestro estudio, y de acuerdo con la normativa vigente de la ley de protección de datos, procedimos a la anonimización de los datos de carácter personal que puedan aparecer reflejados en el mismo. Para ello empleamos el software DicomCleaner TM, que es una 17 herramienta gratuita de código abierto, que permite al usuario importar, eliminar y /o reemplazar información del encabezado y guardar archivos DICOM. 4.2. REALIZACIÓN DE MEDICIONES Para llevar a cabo las mediciones, empleamos el programa ITK-SNAP®. Se trata de una aplicación de software utilizada para segmentar estructuras en imágenes médicas en 3D. Ha sido desarrollada por Paul Yushkevich, Ph.D., del Penn Image Computing and Science Laboratory (PICSL) de la Universidad de Pennsylvania, y Guido Gerig, Ph.D., del Scientific Computing and Imaging Institute (SCI) de la Universidad de Utah, cuyo objetivo fue crear una herramienta que estuviese dedicada a una función específica, la segmentación, y fuese fácil de usar y aprender. ITK-SNAP® es gratuita, de código abierto y multiplataforma. Proporciona una segmentación semiautomática utilizando métodos de contorno activos, así como delineación manual y navegación de imágenes. En nuestro estudio hemos utilizado la versión 3.6. 4.3.CÁLCULO PREQUIRÚRGICO DEL VOLUMEN DEL INJERTO NECESARIO PARA LA COLOCACIÓN DE IMPLANTES DE 12 mm DE LONGITUD Una vez que importamos las imágenes del CBCT seleccionado en formato DICOM, seleccionamos aquella con la que deseamos trabajar. Una vez abierta, procedemos a seleccionar los cortes en los que se aprecia correctamente el área anatómica a estudiar (Figura 4). 18 Figura 4: Selección de cortes de áreas a estudiar. En primer lugar, iremos a la casilla “Segmentation”, y entre las opciones que nos muestra, seleccionamos el apartado “Label Editor”, que nos ofrece la opción de etiquetar cada región que deseemos segmentar asignándole un color propio. En este caso, elegimos el color rojo para el seno maxilar derecho y el color verde para el seno maxilar izquierdo. En el corte sagital, marcamos una altura de 13 mm desde el reborde alveolar, ya que, aunque estamos planificando la posterior rehabilitación con implantes de 12 mm de longitud, sumaremos un milímetro de profundidad a la longitud del implante, para así poder contar con un margen de seguridad y evitar en lo posible la entrada en el seno y la consiguiente perforación de la membrana de Schneider. Para ello, iremos a la casilla “Line and Ruler Mode”, que nos dotará de una regla que nos permitirá marcar la altura deseada (Figura 5). 19 Figura 5: “Line and ruler mode” para marcar la altura deseada. A continuación, empleamos la herramienta “Snake ROI Tool”, para seleccionar la región de interés para la segmentación de contorno activa semiautomática, y pulsaremos la casilla “Segment 3D” para que comience el proceso. Procedemos entonces a realizar el ajuste de los valores threshold (límites/umbrales) superior e inferior, así como la smoothness (suavidad). En este caso, trabajamos con un límite threshold inferior con unos valores en torno a -1000, y un límite threshold superior con unos valores en torno a -600. Asimismo, el valor para el parámetro smoothness fue de 3 (Figura 6). Figura 6: Segmentación semiautomática y ajuste de threshold y smoothness. 20 De todas formas, deberemos ajustar estos valores de forma individualizada cada vez que realicemos una segmentación, hasta que logremos una imagen precisa de lo que queramos aislar. Cuando estemos satisfechos con la imagen lograda, iremos a la casilla “Next.” En este momento, empezaremos a añadir burbujas en los espacios seleccionados de las imágenes a segmentar, pudiendo seleccionar el tamaño de las mismas, hasta lograr un llenado de los mismos (Figura 7). En el paso 3/3 seleccionaremos la velocidad (Size Speed) y oprimiremos la tecla “Play” para que comience el proceso de segmentación, permitiéndonos la visualización del mismo. Figura 7: Reconstrucción 3D de la estructura anatómica del seno. Cuando observemos que la segmentación esté correctamente realizada, finalizaremos la misma oprimiendo la tecla “Finish”. Nos aparecerá en la pantalla la segmentación de la imagen seleccionada, en este caso el volumen de injerto, en los cortes axial, sagital y coronal. En este momento, pulsaremos la tecla “Update”, y se cargará la imagen tridimensional del área segmentada en la ventana inferior izquierda de la pantalla (Figura 8). 21 Figura 8: Volumen de injerto en los cortes axial, sagital y coronal y tridimensional del área segmentada. A continuación, repetimos el proceso de segmentación para el seno maxilar izquierdo (Figuras 9). Una vez completado, obtendremos las imágenes correspondientes a los dos injertos segmentados. Figura 9: Selección altura deseada para iniciar segmentación del seno maxilar izquierdo. En este momento, vamos a la tecla de “Volumen and Statistics” y nos aparece en la pantalla los volúmenes medidos expresados en milímetros cúbicos. Esta aplicación de software nos 22 permite la visualización tridimensional de ambos injertos en la misma pantalla, así como la posibilidad de desplazar los mismos en los diferentes planos del espacio, permitiéndonos observar su morfología desde todos los ángulos posibles. Por último, guardamos la imagen segmentada y el espacio de trabajo asignándole un nombre determinado. Este software nos permite obtener una imagen tridimensional del injerto necesario para poder colocar implantes de esta longitud, calculando su volumen en milímetros cúbicos, para poder planificar de la manera más exacta posible la cantidad de biomaterial que necesitaremos emplear. La justificación de la medida de implantes seleccionada se basa en la consideración de que, en la actualidad, para rehabilitar la región posterior del maxilar mediante implantes, cuando la altura de la cresta ósea sea de aproximadamente 8 mm, es posible recurrir a la utilización de implantes cortos (aquellos con una longitud igual o menor de 8 mm) sin necesidad de realizar una cirugía de elevación de seno maxilar. Por otro lado, consideramos que los implantes con una longitud de 12 mm son los más habitualmente utilizados en aquellos casos que se ha realizado un injerto en el seno maxilar. De todas formas, cabe destacar que ITK-SNAP® nos permite delimitar la altura que nosotros deseemos, calculando el injerto necesario en mm³. 23 5. Resultados En este estudio se han incluido un total de 68 pacientes, 26 hombres y 42 mujeres, con una edad comprendida entre 40 y 76 años, con una media de 60 años. Fueron estudiados un total de 116 senos maxilares. En el lado derecho, el volumen máximo de injerto para una altura de 13 mm fue de 3178.0 mm³, y el volumen mínimo fue de 366.4 mm³, con una media de 1321.5 mm³. La media en el grupo de las mujeres fue de 1330.743 mm³ y en el grupo de los varones fue de 1304.415 mm³. En el lado izquierdo, el volumen máximo de injerto para una altura de 13mm fue de 5940.0 mm³, y el volumen mínimo fue de 308.3 mm³, con una media de 1503.5 mm³. La media en el grupo de las mujeres fue de 1415.919 mm³ y en el grupo de los varones fue de 1640.661 mm³. Al realizar los contrastes de las variables volumen de injerto a 13mm y sexo, mediante el t-test con un nivel de confianza: 95%, obtuvimos un p-value = 0.8654 para el lado derecho, y un p-value = 0.4016 para el lado izquierdo, no pudiendo observarse diferencias estadísticamente significativas. (Tablas 1 y 2). 24 6. Discusión A la hora de planificar una cirugía de elevación de seno maxilar, uno de los aspectos fundamentales a tener en cuenta es el volumen que deberá tener el injerto para lograr una determinada altura que nos permita la posterior rehabilitación mediante implantes dentales. Estos últimos años, numerosos estudios clínicos han intentado desarrollar una metodología que permitiera de una manera preoperatoria calcular el volumen de injerto necesario. Precisamente uno de los primeros fue el planificado por Ariji et al. (8) en 1994, en el que midieron el volumen normal del seno maxilar mediante el empleo de CT axial en 115 casos, analizando la relación de edad, presencia de premolares y molares, tamaño del esqueleto facial y la altura y anchura del cuerpo. El volumen observado fue de 4.56-35.21 cm³ en pacientes cuya edad estaba en torno a los 20 años, no encontrando diferencias significativas en cuanto al sexo. En otro estudio posterior reralizado por Uchida et al. (9) en 1998, se evaluó el tamaño del seno maxilar en 32 cadáveres, con un total de 59 senos, para utilizarlo como una ayuda para determinar el volumen del injerto óseo antes de la cirugía. Observaron que, en injertos óseos de seno maxilar, teniendo en consideración diferencias individuales en el volumen del seno maxilar y la reabsorción del hueso injertado, se necesitan 4.74 cm³ o más para lograr un levantamiento de 15 mm, y 7.37 cm³ o más para crear un espacio óseo disponible de 20 mm. Ese mismo año, Uchida et al. (10) publicaron un trabajo similar al anterior, en el que midieron el volumen de un total de 38 senos ayudándose de imágenes tomográficas computarizadas y reconstrucciones en 3D. Gaggl et al. (11) publicaron un trabajo en el que realizaban en tres casos clínicos, la planificación de tratamiento para elevaciones de seno mediante el uso de modelos fresados 3D derivados de la tomografía computadorizada previa. Posteriormente, practicaban la elevación de seno maxilar empleando cresta ilíaca y la colocación de implantes inmediatos simultáneos. En 2006, Krenmair et al. (12) publicó un estudio que tenía como objetivo calcular el aumento de volumen para la elevación de seno maxilar basándose en tomografía computarizada de sección transversal para dos alturas diferentes (12 y 17 mm). Fue calculado para 44 elevaciones, obteniendo los siguientes resultados: 25 • Para lograr una altura de 12 mm era necesario un incremento de 7.2 ± 2.1 mm. y el volumen requerido fue de 1.7 ± 0.9 cm³. • Para lograr una altura de 17 mm era necesario un incremento de 12.4 ± 2.0 mm. y el volumen requerido fue de 3.6 ± 1.5 cm³. Observaron una correlación significativa entre el aumento de la altura y el volumen calculado para la realización de la elevación de seno. De manera específica y en cuanto al cálculo del volumen de injerto, en el 2010, AriasIrimia et al. (13) publicó un trabajo que tenía como objetivo principal la evaluación de la utilidad del software CompuDent para determinar el volumen preoperatorio de injerto óseo y el cálculo del volumen de injerto necesario para la rehabilitación usando dos medidas de implantes. Incluyeron un total de 32 pacientes, 16 varones y 16 mujeres, con una media de edad de 59.7 años. Calcularon el volumen de injerto necesario para 47 elevaciones de seno. El volumen medio de injerto para lograr un levantamiento de 13.4 fue de 2.42 cm³ para el seno maxilar derecho, con un rango de 1.4 cm³ a 4.1 cm³, y 2.50 cm³ para el seno maxilar izquierdo, con un rango de 1.04 cm³ a 3.79 cm³. Asimismo, el volumen medio de injerto para lograr un levantamiento de 15mm fue de 3.01 cm³ para el seno maxilar derecho, con un rango de 1.78 cm³ a 4.59 cm³, y 3.09 cm³ para el seno maxilar izquierdo, con un rango de 1.42 cm³ a 4.49 cm³. En el 2012, AriasIrimia et al. (14) publicó un estudio muy similar al anterior, en el que realizan el cálculo para 62 elevaciones. El volumen medio de injerto para lograr una elevación de 13.4 mm fue de 2.61 ± 0.69 cm³ para el seno maxilar derecho, con un rango de 1.38-4.1 cm³, y de 2.68 ± 0.81cm³ para el seno maxilar izquierdo, con un rango de 1.1-4.25 cm³. El volumen medio de injerto para una elevación de 15 mm fue de 3.13 ± 0.75 cm³ para el seno maxilar derecho, con un rango de 1.59-4.81 cm³, y de 3.29 ± 1.02 cm³ para el seno maxilar izquierdo, con un rango de 1.48-5.11 cm³. En ambos artículos concluyen que este software es una