Longitudinal intraoral radiographs are routinely used to assess bone-implant interface after dental implant placement. Bone loss in peri-implant bone has been measured to assess the degree of bone loss. However, bone patterns have not been thoroughly analyzed although they are strongly associated with the strength of bone-implant interface. Therefore, we sought to investigate the early change of bone patterns in peri-implant bone. Peri-implant bone images were sampled longitudinally, or after dividing into coronal vs. apical and proximal vs. distal parts by placing region of interests (ROI) in the intraoral radiographs. Image normalization and registration were performed as preprocessing. Then, ROI images were processed by erosion, tophat operation, and recombined in multiple scales. Intensity and texture features were calculated from the grayscale image within the ROI. Complexity features computed from the binary mask image and skeletonized image. Orientation features were computed from gradient map of grayscale ROI image. In the longitudinal analysis, complexity feature (the number of branching point per ROI) and texture feature (Inverse difference moment) were increased but texture features such as difference of entropy and information measure of correlation 1 were decreased between 4 weeks and 8 weeks after implant placement (n=45, Wilcoxon pairwise signed rank test, p<0.025). Peri-implant bone intensity increased between 8 weeks and 20 weeks (p<0.015). Thickness of peri-implant bones gradually increased over 25 weeks (Pearson’s analysis, = 0.139, p<0.015). In the comparison of the coronal and apical parts of the implant, all features were significantly different at 4 weeks after implant (p<0.025). However, complexity feature (length of bone marrow per ROI) (p>0.06) was not different at 8 weeks. Furthermore, complexity feature such as thickness (p>0.09) and star volume of bone marrow (p>0.045) and texture feature (inverse difference moment) (p>0.075) were also not different at 20 weeks. Peri-implant bones may undergo bone formation during the early weeks in marginal side more dominantly compared to apical side. Finally in the comparison of the proximal and distal parts of peri-implant bones, all features were significantly different at 4 weeks and 8 weeks after implant (p<0.025). However, complexity feature (thickness) (p>0.035) and texture feature (sum of entropy) (p>0.10) were not different at 20 weeks. Peri-implant bones may undergo bone formation during the early weeks in proximal parts more dominantly compared to distal parts. Our longitudinal analysis results suggest that the changes of intensity, complexity, texture, and orientation features in peri-implant bone after implant placement may be used to evaluate the loss and formation of peri-implant bone. And, our comparison results of coronal and apical parts of the implant indicate that peri-implant bone structure of coronal parts of the implant was restored rapidly. Finally, our comparison results of proximal and distal peri-implant bone indicate that peri-implant bone structure of proximal side was restored rapidly.
임프란트 식립 후 임프란트와 주변 골의 경계 면을 평가하기 위해 주로 구내 방사선 영상이 사용된다. 이를 이용하여 골의 흡수 정도를 평가하기 위해 주변 골의 소실이 측정된다. 하지만 골 구조는 임프란트와 주변 골 사이 경계 면의 강도와 관련이 있음에도 불구하고 정량적인 분석이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 임프란트 식립 후 초기에 주변 골의 골 구조를 조사하기 위한 기법을 개발하였다. 임프란트의 상단과 하단 부분의 주변 골, 임프란트에 가까운 주변 골과 먼 쪽 주변 골, 또한 시간 경과에 따른 임프란트 전체의 주변 골을 구강내 영상에서 관심 영역으로 선택하였다. 각 관심 영역 내의 골을 분석하기 위해 먼저 Image normalization 기법과 Image registration 기법을 적용하였다. 또한 다중 크기 영상 분할 기법을 적용하여 특징들을 추출하였다. 밝기와 구조 특징들은 관심 영역 내의 골소주와 골수강의 분할된 영상으로부터 계산 되었다. 각도와 질감 특징들은 그레이 스케일 영상에서 계산되었다. 중요한 특징들이 Wilcoxon pairwise signed rank test에 의하여 발견되었다. 먼저, 시간 경과에 따른 변화가 4주, 8주, 그리고 20주의 시간에서 분석되었다. 20주에서는 밝기 특징이 증가함을 확인할 수 있었다. 또한 simple linear regression을 이용하여 변화의 경향을 분석한 결과 25주에 걸쳐 두께가 일정하게 증가하는 것을 발견할 수 있었다. 두 번째로, 임프란트 상단과 하단 부분의 골을 비교하였다. 대부분의 특징들은 8주에서 상단과 하단 부분의 골에서 크게 다르게 나타났다. 하지만 구조 특징들은 20주에서 다르지 않게 나타났다. 마지막으로, 임프란트에 가까운 주변 골과 먼 쪽 주변 골을 비교하였다. 상단과 하단 골 분석 결과와 마찬가지로 8주에서는 가까운 주변 골과 먼 쪽 주변 골에서 특징들이 크게 다르게 나타났으나, 20주에서는 구조 특징과 질감 특징은 다르지 않게 나타났다. 우리의 분석 결과는 임프란트 식립 후 임프란트 주변 골의 손실과 형성을 평가하기 위해 밝기 특징, 구조 특징, 질감 특징, 그리고 각도 특징들이 유용하게 사용될 수 있음을 보여준다.
