Use of micro-computed tomography in two and three-dimensional morphometric analyses for experimental bone loss evaluation in rats

Introdução: A histomorfometria do osso é um dos métodos padronizados que pode ser utilizado para quantificar a microestrutura do osso trabecular. Existem muitos meios de acesso para conseguir a visualização dos defeitos ósseos no caso de um acometimento de doença periodontal, por exemplo. A extensão e morfologia da perda óssea alveolar podem ser acessadas e examinadas após confecção de retalhos mucoperiosteais em cirurgias periodontais ou através de exames radiográficos. A partir de então, a tecnologia da micro- CT tornou-se padrão ouro para avaliação da arquitetura 3D do osso trabecular; exibindo como uma de suas principais vantagens sua habilidade em proporcionar resultados quantitativos com pouco ou nenhum preparo da amostra e sem a sua destruição. Metodologia: Foram utilizados 40 ratos machos: ratos normotensos (WK) e espontaneamente hipertensos (SHR) foram divididos em grupos com doença periodontal induzida por ligaduras (DP), e grupos controle, em que a DP não foi induzida (C). Cada um desses quatro grupos foram divididos em 2 subgrupos, de acordo com o período de eutanásia, que foi realizada no 10° e no 21° dia do experimento, desse modo cada grupo teve um n=5. Os animais do grupo DP receberam ligadura com fio de algodão ao redor do primeiro molar inferior. Após a eutanásia todas as hemimandíbulas dos animais tiveram seu tecido mole removido através de processos químico e biológico a fim de proporcionar uma peça histológica preparada adequadamente para ser escaneada no microtomógrafo. Para realização da análise microtomográfica foi utilizado um aparelho modelo 1172 da fabricante SkyScan®. As amostras foram verificadas nos três planos espaciais através dos softwares CTAN®, DATA VIEWER® e CTVOX® que também foram utilizados para a visualização tridimensional, análise qualitativa e quantitativa da anatomia externa e interna do osso alveolar. Resultados: Os resultados das medidas lineares foram aqueles extraídos de uma imagem bidimensional de uma fatia única escolhida por ser a mais representativa para detectar a perda óssea alveolar. Para a quantificação dos parâmetros volumétricos foi realizada a avaliação em dois pontos distintos: a área da região de furca do M1 mandibular e a área da região interproximal entre M1 e M2 da mandíbula. De todos os parâmetros avaliados e analisados os mais representativos para detectar a perda óssea alveolar neste modelo de estudo foram: Furca e JCE-COV (junção cemento-esmalte crista óssea vestibular) em 2D (medidas lineares) e a relação entre a superfície óssea e o volume ósseo; relação entre o volume ósseo e o volume total; porosidade e densidade mineral óssea nos parâmetros em 3D (medidas volumétricas). Conclusão: A metodologia empregada mostrou ser eficiente para a caracterização da perda óssea alveolar nos grupos controle e doença periodontal. A região escolhida e o método de análise tem influência no resultado. Assim medidas lineares e medidas volumétricas de uma mesma amostra podem apresentar porcentagens diferentes em relação à perda óssea.Introduction: The histomorphometry of bone is one of the standard methods that can be used to quantify the microstructure of the trabecular bone. There are many ways to get access to the visualization of bone defects in the case of onset of periodontal disease, for example. The extent and morphology of alveolar bone loss may be accessed and examined after making mucoperiosteais flaps in periodontal or through radiographic examinations surgeries. Since then, the technology of micro - CT has become the gold standard for evaluation of the 3D architecture of trabecular bone; showing as one of its main advantages its ability to provide quantitative results without destruction and with little or no sample preparation. Methodos: Normotensive rats (WK) and spontaneously hypertensive (SHR) were divided into groups of ligature-induced periodontal disease (PD), and control groups (C), where PD is not induced. 40 rats were used and each of these four groups were divided into 2 subgroups according to the time of euthanasia , which was held on the 10th and 21st day of the experiment , thus each group had an n = 5 . The animals in the PD group received ligature with cotton thread around the first molar. After euthanasia, all animals had their mandibles soft tissue removed through chemical and biological processes to provide a suitably prepared for micro-ct analysis. In order to perform the micro-CT analysis, a model 1172 device manufacturer of SkyScan® was used. The samples were observed in the three spatial planes through the CTAN®, DATA VIEWER® and CTVOX® softwares which were also used for threedimensional visualization, qualitative and quantitative analysis of the external and internal anatomy of the alveolar bone. Results: The results of linear measurements were those extracted from a twodimensional image of a single slice chosen for being the most representative for detecting bone loss. For quantification of the volumetric parameters were assessed at two different points: the area of the furcation region of the mandibular M1 and interproximal area of the region between M1 and M2 of the jaw. Of all the most representative in detecting alveolar bone loss in this model of study parameters were evaluated and analyzed : Furcation and cementum-enamel junction to the buccal bone crest = 2D (linear measurements) and the relationship between the bone surface and bone volume ; ratio of bone volume to the total volume ; porosity and bone mineral density in 3D parameters ( volumetric measurements). Conclusion: The methodology was efficient for the characterization of alveolar bone loss in the periodontal disease groups. The region chosen and method of analysis have affected the outcome. Thus, linear and volumetric measurements of the same sample may have different percentages in relation to bone loss