UNIVERSIDAD DE MURCIA Departamento de dermatología, estomatología, radiología y medicina física FIABILIDAD Y EXACTITUD DE LA DENSITOMETRÍA ÓSEA MAXILAR EN TOMOGRAFÍA COMPUTERIZADA ALFONSO MIGUEL SÁNCHEZ TESIS DOCTORAL,, MURCIA 2011
A mi padre, Eusebio, por enseñarme que en la vida siempre queda algo por hacer. A mi madre, Mª Teresa ejemplo intachable de sacrificio, constancia y amor. Sois un ejemplo a seguir.
A mi mujer Helena, la música de mis ojos. A ti Alfonso, y al bebé que pronto llegará, la plenitud de mi vida. Mi pequeña familia.
Agradecimientos Quisiera agradecer en primer lugar a mi director de tesis la inestimable ayuda que me ha brindado, el Dr. Juan A. Vilaplana Gómez. Gracias por permitirme participar en un proyecto tan fascinante como es la docencia en Cirugía Bucal, y acogerme como a un hijo. También quiero expresar mi más sincera gratitud a mi codirectora, la Dra. Isabel Cañadas Osinki, y a su inseparable lápiz rojo sin el cual esta tesis no sería lo que hoy es. Gracias por ese tiempo que me has brindado y por las largas horas de trabajo dedicado. Tu apoyo, sugerencias y consejos han sido extraordinarios. Mil gracias. Al Dr. Vicente Climent Oltra, Jefe del Servicio de Radiología del Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca, por su inestimable ofrecimiento y disponibilidad para llevar a cabo nuestro estudio en el Servicio de Radiología del Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca, así como a D. Pedro Soler Gallego, técnico de radiología del Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca, por su inmensa paciencia y disponibilidad para realizar nuestro estudio radiológico, a esas tan largas horas de la madrugada. Al Dr. Julio Sáez Castan del Centro Radiológico Tesla de Elche, agradecer el habernos permitido disponer de la inestimable colaboración de la Srta. Silvia Santacreu Ballester. Por esas largas horas dedicadas a transformar todas las tomografías computerizadas del formato DICOM al visualizador SIMPLANT. Gracias Silvia por tu ayuda desinteresada. Quiero agradecer notablemente a mis compañeros de departamento los profesores Jaime y Carlos Vilaplana Vivo, sin cuya constancia, disposición y valiosos consejos, incluso más allá del ámbito puramente académico, no hubiera sido posible comenzar ni terminar esta ardua tarea. Gracias por vuestra apreciada amistad y vuestra ayuda incondicional. Y a ti, Helena, gracias por tu apoyo constante incluso en los momentos de hastío y desánimo. Gracias por estar siempre ahí, sin ti todo esto no sólo no hubiese sido posible, sino que no habría tenido sentido. A todos los familiares que hoy no están con nosotros, pero su recuerdo perdura en el corazón.
INDICE
1. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN. 13 2. ANTECEDENTES. 23 2.1. EL HUESO: 2.1.1. Conceptos generales 25 2.1.2. Anatomía macroscópica 27 2.1.3. Anatomía microscópica. 28 2.1.4. Composición.. 30 2.1.5. Biomecánica.. 33 2.2. OSTEOPOROSIS: 2.2.1. Conceptos generales 36 2.2.2. Afectación maxilar de la osteoporosis. 38 2.3. DENSIDAD MINERAL ÓSEA (DMO): 2.3.1. Conceptos generales 45 2.3.2. Clasificación 47 2.3.3. Influencia en implantología. 52 2.3.4. Ventajas e inconvenientes en implantología. 55 2.3.5. Técnicas de medición. 57 2.4. TOMOGRAFÍA COMPUTERIZADA: 2.4.1. Reseña Histórica 67 2.4.2. Funcionamiento.. 69 2.4.3. Componentes del sistema... 72 2.4.4. Almacenamiento de imágenes. 73 2.4.5. Tipos de CT 83 2.4.6. Tomografía computerizada en Implantología... 91 2.4.7. Ct; Precisión y exactitud 97 2.4.8. Calibración del Ct 101 2.5. ESTABILIDAD PRIMARIA; IMPORTANCIA 2.5.1. Estabilidad primaria.. 111 2.5.2. Estabilidad Secundaria... 112
2.5.3. Técnicas de medición... 114 2.5.4. Factores condicionantes de la estabilidad primaria... 123 2.6. PLANIFICACIÓN EN IMPLANTOLOGÍA 145 2.7. PROTOCOLOS DE ACTUACIÓN... 149 3. HIPÓTESIS DE TRABAJO Y OBJETIVOS 153 4. MATERIAL Y MÉTODOS. 157 4.1. MODELO DE CADÁVER.. 159 4.2. ELABORACIÓN DE PLANO OCLUSAL Y FÉRULA 160 4.3. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PREVIO A CT 165 4.4. DISPOSITIVO DE POSICIONAMIENTO Y CALIBRACIÓN 167 4.5. REALIZACIÓN DE DOS CT 170 4.6. PROGRAMA DE VISUALIZACIÓNY MEDICIÓN DE IMÁGENES. 172 4.7. SELECCIÓN DEL R.O.I 173 4.8. CALIBRACIÓN DE LAS TOMOGRAFÍAS COMPUTERIZADAS 178 4.9. ANÁLISIS ESTADÍSTICO 185 5. RESULTADOS 187 6. DISCUSIÓN. 211 6.1. DISCUSIÓN DEL MATERIAL Y MÉTODO.. 213 6.2. DISCUSIÓN DE RESULTADOS. 239 6.3. RESUMEN 243 7. CONCLUSIONES.. 247 8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.. 251
1. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN
1. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN Los implantes dentales han supuesto una revolución en el desarrollo de la profesión odontológica. Desde sus inicios, ésta ha ido creciendo exponencialmente, innovando técnicas y tratamientos con el fin de la consecución de unos tratamientos más precisos y exitosos. Hoy en día, ya no es admisible la colocación de implantes donde exista abundante hueso como antaño, sino su colocación en el lugar óptimo, donde crear una restauración protésica estética y funcional. El avance en materiales y técnicas prostodóncicas, así como en imagenología; tomografía computerizada (CT), softwares de visualización, cirugías guiadas por ordenador (Birkfellner, 2001), etc., han supuesto esta realidad, el logro de la excelencia clínica. Sin embargo, aun cabe esta cuestión, estamos utilizando realmente bien todas estas técnicas puestas a nuestro alcance? Con el paso de los años, el cirujano implantólogo se va enfrentando a casos cada vez más complejos, situaciones de atrofias óseas severas donde el exceso de longitud de 1 mm puede suponer la lesión de un plexo nervioso o la invasión de una estructura vecina importante. Tras el estudio previo de los maxilares con métodos de diagnóstico complementarios, como el CT helicoidal, los profesionales hemos podido ajustarnos a una relación casi exacta (1:1,07) a la anatomía de estos, de tal forma que gracias a este avance, se han solucionado casos que hace unos años se nos hacían impensables. La alarma se disparó cuando, tras un detallado estudio implantológico de uno de estos casos complicados, se colocaron implantes en un maxilar inferior en el cual, según el CT, nos aproximábamos quedando a tan sólo 1 mm del nervio dentario inferior. Nuestra sorpresa se hizo evidente al realizar una ortopantomografía de control, en la que se observaba, tras corregir la magnificación, que todavía quedaba un margen de separación con respecto al nervio de 2-3 mm. Se revisaron otros casos anteriores en los que se requería un ajuste muy preciso a estructuras anatómicas vecinas y se comprobó que, en mayor o menor medida, existía una variación entre las mediciones con CT previos y las mediciones en ortopantomografías de control una vez colocado el implante. A continuación, nos dispusimos a analizar todos los historiales quirúrgicos de nuestra consulta, observando, tras las revisiones de los pacientes sometidos a la colocación de implantes, que existía una discrepancia clínicamente llamativa entre la posición donde se planifica, mediante CT, la colocación del implante respecto a estructuras importantes (como nervio dentario inferior, suelo del seno maxilar, etc.) y 15
FIABILIDAD Y EXACTITUD DE LA DENSITOMETRÍA ÓSEA MAXILAR EN CT la posición donde realmente queda situado tras la realización de una ortopantomografía de control. Una discrepancia no justificada, pues, aun considerando la magnificación inherente a la ortopantomografía y eliminándola gracias a su calibración mediante bolas de acero, permanece constante en todos y cada uno de los casos analizados. Esto realmente no era posible ya que el CT es un método diagnóstico de estructuras óseas que permite una relación 1:1,07, es decir, casi exacta. Es más, en algunos casos, incluso al realizar algún CT posterior del mismo maxilar para otros fines, se comprobó que realmente el implante no estaba localizado en la posición exacta en la que se había programado. Tras la revisión de la literatura existente (Bassi, 1999; Akça, 2001; Amorim, 2006; Agbaje, 2007; Birgul, 2008), se comprobó que no existían artículos sobre distorsiones o magnificaciones del CT, es decir, que la comunidad científica lo considera como un método exacto, que se ajusta casi al 100 por ciento a la realidad. Actualmente, se está realizando carga inmediata con prótesis confeccionadas previas a la cirugía, sin encontrar el ajuste preciso que se espera tras el análisis del CT. En este caso, se trata de prótesis realizadas mediante la simulación de colocación de implantes en el maxilar a tratar con métodos altamente cualificados de confección a nivel industrial y, sin embargo, existe algún tipo de error que no permite obtener el ajuste esperado. Con todo, parece ser evidente la existencia de algún factor que se nos escapa y que puede ser el responsable de estas discrepancias de ajuste. Comenzamos, pues, a analizar las condiciones en las que se realizaban las tomografías computerizadas, esperando un error más humano que técnico, y observamos que no existían variaciones de posicionamiento ni estabilización del paciente, de miliamperaje y/o kilovoltaje en la emisión de los rayos X, etc. Sin embargo, estas discrepancias observadas eran constatables independientemente del centro radiológico al cual se enviara al paciente para la realización del CT. Analizando todas las prescripciones remitidas al centro radiológico, se impelía a que el corte axial primario (el que rige todo el reformateo posterior de las imágenes sagitales y ortogonales) fuera paralelo al plano oclusal, tanto para el maxilar superior como para el inferior, pues es así como lo describen algunos autores con el fin de que las imágenes sean lo más útiles posible para la colocación de implantes (Arana-Fernández, 2006; López-Quiles, 2010), y de forma que la prótesis a crear pudiese distribuir las cargas lo más perpendicular posible a dicho plano. Este 16
1. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN plano oclusal que, en boca cerrada es único, con los maxilares separados es distinto, existiendo uno superior y otro inferior. Es importante tener esto en cuenta, ya que el paciente debe abrir bien la boca a la hora de realizarse un CT, para que de esta manera se eviten distorsiones y artefactos que pueden ocasionar restauraciones o prótesis metálicas del maxilar antagonista. Pues bien, fue entonces cuando sacando del cajón todos las tomografías de los últimos dos años, en formato digital, se analizaron de forma meticulosa los scouts (topogramas, escano o escanogramas), es decir, la primera proyección lateral del maxilar y de relativamente baja dosis de radiación, que se le realiza al paciente, tal y como se muestra en la siguiente figura, (Fig. 1). Los objetivos eran los siguientes: Comprobar si está correctamente colocado y orientado en el espacio. Definir la amplitud de ventana que vamos a estudiar (por ejemplo, desde apófisis coronoides hasta sínfisis mandibular). Definir el eje del corte axial primario. Figura 1: Proyección lateral del maxilar previa Es en este análisis donde pudimos comprobar que, de cuarenta y un scouts analizados, como se muestra en las siguientes figuras, (Fig. 2 y 3) sólo dos coincidían con el plano oclusal especificado en la orden prescrita al radiólogo. En el resto había una angulación más o menos importante de ese corte axial primario con respecto al plano oclusal. Aunque existen en la actualidad programas informáticos capaces de reconfigurar ese eje axial, ya se hace sobre modelos matemáticos e informáticos de reformateo y no sobre el paciente real. Tras ponernos en contacto con el centro radiológico, se confirmó que la persona que realiza el CT de forma habitual (auxiliar 17
FIABILIDAD Y EXACTITUD DE LA DENSITOMETRÍA ÓSEA MAXILAR EN CT de radiología), sitúa al paciente por medio de unos punteros láser que disponen los escáneres y que marcan al paciente por el tejido blando exterior de la cara, con lo que era prácticamente imposible fijar de una primera vez el plano oclusal. Y es aquí cuando con paciencia y ganas se le van realizando sucesivos scouts con el fin de alinearlo correctamente. Esta ardua tarea cae muchas veces en la desidia, debido a la complejidad de la misma y al aumento en la dosis de radiación a la que eran sometidos los pacientes. Por otro lado, el no disponer de una referencia oclusal extraoral y extrafacial que guíe al técnico en el correcto posicionamiento del paciente, le complica enormemente la tarea llegando, incluso, al abandono de la misma. Sin embargo, la importancia del eje axial de referencia, parece clara cuando la comparamos con el simple ejemplo del salchichón, según el cual, aunque queramos hacer rodajas de 1 mm de grosor, jamás saldrán iguales si las cortásemos perpendicular u oblicuamente al mismo. Son rodajas distintas y por tanto sus características morfológicas y estructurales podrían ser distintas también. Tras lo acontecido, se nos crearon ciertas inquietudes relacionadas con la fiabilidad, entendida como la probabilidad de buen funcionamiento del aparato de CT, así como con la exactitud del mismo. Las mediciones más importantes que realiza el cirujano implantólogo en el CT son de longitud y de densidad ósea, por ello vamos a analizar en el presente estudio uno de ellas, en este caso la densidad ósea debido a la importancia de la misma en al osteointegración de los implantes. planteadas. En las páginas siguientes trataremos de dar respuesta a estas dudas 18
2. ANTECEDENTES
2. ANTECEDENTES 2.1 EL HUESO 2.1.1 conceptos generales El hueso es un tejido conjuntivo especializado, cuya composición, organización y dinámica le permiten aportar una función mecánica de sostén y participar en la homeostasis mineral, teniendo un papel fundamental en el equilibrio del calcio. Está conformado por una matriz mineralizada que incluye distintos tipos celulares, lo que le confiere una gran dureza y resistencia (Cebamanos, 1992; López-Quiles, 1998; Anitua, 2000). A pesar de su rigidez, es un tejido vivo en constante remodelación, dinámico y que mantiene su estructura gracias al equilibrio de acciones opuestas que se suceden en su interior y que lo conservan en un estado de continua renovación. Dependiendo de las necesidades del organismo y de las fuerzas que se generan en él, se suceden cambios continuos en su estructura, atrofiándose o hipertrofiándose según existan o no fuerzas en exceso. Las fuerzas que actúan sobre el tejido óseo modifican pues permanentemente su forma, de tal manera que la presión condiciona su reabsorción y la tensión da lugar a la neoformación ósea. Estas son de tensión, compresión o torsión y si se aplican de forma perpendicular son normales y si se aplican de forma oblicua, son de cizallamiento. Todos los componentes del hueso están ordenados de forma bien definida. Los osteocitos están situados en las lagunas óseas y comunicados entre sí por canalículos. La matriz extracelular se dispone en forma de capas y según lo haga se creará hueso cortical o compacto y esponjoso o trabecular. El hueso, está formado por una capa externa de tejido denso, compacto o hueso cortical que define los límites del hueso interno medular, esponjoso o hueso trabecular el cual contiene además grasa y médula hematopoyética. El hueso cortical tiene cuatro veces más masa que el trabecular aunque éste último tiene un recambio 8-10 veces mayor que el cortical debido a su mayor volumen. En cuanto a sus características diferenciales más significativas, cabría destacar: 25
FIABILIDAD Y EXACTITUD DE LA DENSITOMETRÍA ÓSEA MAXILAR EN CT El hueso cortical es elástico y poco plástico, por lo que reacciona bien a las fuerzas perpendiculares y peor a las fuerzas oblicuas o de cizallamiento. El hueso trabecular o esponjoso es plástico y poco elástico. Son menos densos y pueden resistir mejor las deformaciones. Las distintas cargas que actúan sobre los huesos del esqueleto se encuentran relacionadas con las diversas actividades del individuo, tanto compresivas, como de tracción o de cizalladura. El hueso esponjoso trabaja principalmente a compresión, en cambio, el hueso cortical debe soportar fuerzas de compresión, tracción y cizalladura. En la siguiente figura (Fig. 4) podemos observar con detalle la estructura de ambos tipos de hueso, que vamos a ir desarrollando más adelante. Figura 4: Anatomía macroscópica del hueso 26
2. ANTECEDENTES 2.1.2 Anatomía macroscópica Es ampliamente aceptada la distinción macroscópica que contempla el hueso trabecular o esponjoso, tal y como apuntan Cebamanos, en 1992 y Molina, en 2008, donde el hueso trabecular o esponjoso está constituido por una compleja malla de placas y tubos que se entrelazan formando una trabécula tridimensional visible a simple vista. En general la orientación de esta trabécula es al azar aunque de ella depende la capacidad para soportar las cargas. El hueso dentro de cada trabécula es laminar maduro cuyas células (osteocitos) están orientados concéntricamente y tienen una red canalicular bien desarrollada. Esta malla delimita unas cavidades cuyo contenido conjuntivo recibe el nombre de tejido medular o mieloide (médula ósea) el cual puede ser médula ósea amarilla (formada por tejido adiposo) o médula ósea roja (productora de la serie roja, blanca y plaquetaria). A nivel del organismo, constituye el 20 por ciento de la masa ósea esquelética y el 80 por ciento restante el hueso cortical, pero debido a su amplia superficie ósea su proporción volumen/superficie es 10 veces mayor que la del hueso cortical. A pesar de su aparente porosidad y volumen relativamente pequeño, este hueso está muy bien adaptado a resistir fuerzas de compresión, mientras que el cortical resiste mejor las fuerzas de tensión y torsión. Estas propiedades mecánicas del hueso trabecular van a depender de su localización topográfica. Por su parte, el hueso cortical o compacto es macroscópicamente, un hueso denso, cuyas láminas o capas se adosan estrechamente sin dejar huecos ni cavidades. Las láminas se distribuyen circunferencialmente en torno a unos conductos llamados conductos de Havers, que contienen vasos sanguíneos, linfáticos y, a menudo, nervios que irrigan e inervan el hueso. El hueso trabecular, por el contrario, no los contiene. Las capas se van distribuyendo plegadas en espiral en sentido horario y luego antihorario, y así sucesivamente, para asegurar una mayor respuesta a las cargas de torsión. Están conectados entre sí con las cavidades medulares, y con el exterior por los denominados canales de Volkmann. La unidad de hueso compacto formado por 27
FIABILIDAD Y EXACTITUD DE LA DENSITOMETRÍA ÓSEA MAXILAR EN CT un conducto central rodeado por laminillas óseas concéntricas es conocida como osteón. Como rasgos diferenciales, podemos distinguir: El maxilar superior, posee una proporción mayor de hueso esponjoso y por lo tanto sus corticales son más estrechas lo que le confiere menos consistencia y resistencia. La cortical externa es menos gruesa que la interna a nivel incisal y canino, igualándose a nivel molar. La mandíbula o maxilar inferior está compuesto fundamentalmente por cortical presentando un 20 por ciento de esponjosa a nivel incisal y un 10 por ciento a nivel premolar. La cortical externa es más gruesa que la interna y ambas van aumentando de espesor conforme se alejan a la región molar. Sus particulares características lo hacen resistente a las fuerzas de flexión, torsión y cizallamiento. 2.1.3 Anatomía microscópica Cuando examinamos el hueso desde la perspectiva microscópica, son tres las distinciones habituales: plexiforme, haversiano y laminar. El primero de ellos, el hueso plexiforme corresponde a un hueso inmaduro que se encuentra en el tejido óseo esponjoso y cortical de los individuos en crecimiento, por lo que durante la maduración es sustituido gradualmente por hueso laminar desde los 14 ó 16 años. Este tipo de hueso está ausente en el esqueleto adulto, aunque se puede formar cuando se acelera la producción de matriz ósea, como ocurre en los callos de fractura y tumores óseos. El hueso plexiforme carece de una relación estable entre el contenido mineral y el colágeno, de tal manera que su densidad mineral es muy variable, a diferencia de los huesos haversiano y laminar, que se describen a continuación, los cuales mantienen una relación fija entre estos elementos. En relación con el hueso Haversiano, éste se encuentra constituido por un conjunto de láminas concéntricas, denominadas osteonas o sistemas de Havers, que tienen un diámetro de alrededor de 200 µm (micrómetros) y una longitud de 1 a 2 28
2. ANTECEDENTES cm. Posee además un eje neurovascular central, denominado canal haversiano, que está recubierto por osteoblastos y células osteoprogenitoras. Los canales haversianos de osteonas contiguas se encuentran unidos entre sí por los conductos de Volkmann, los que se orientan en sentido perpendicular u oblicuo con éstos. Las osteonas están conformadas por alrededor de 4 a 20 láminas óseas, entre las cuales se localizan los osteocitos. A nivel de la unión entre las osteonas vecinas se encuentra una delgada línea de cementación, que está compuesta principalmente por sustancia fundamental calcificada. La microestructura de tipo osteonal o haversiana está presente en el hueso cortical maduro y se forma como resultado de la invasión vascular del tejido óseo ya existente, por lo que posee una menor resistencia mecánica y un sistema circulatorio menos eficiente que el del hueso laminar. Por último, en el hueso laminar, las trabéculas del hueso esponjoso y los sistemas circunferenciales del hueso compacto están compuestos por una serie de láminas óseas paralelas entre sí. Las láminas tienen un espesor que oscila entre 3 y 7 µm y están formadas por fibras colágenas dispuestas paralelamente unas con otras, aunque presentan una orientación distinta respecto de las fibras de láminas vecinas. En la interfaz entre las láminas óseas se encuentran las cavidades osteocitarias con sus correspondientes células, cuya nutrición depende de los canalículos existentes en la matriz ósea, lo que permite el intercambio de moléculas e iones entre los capilares sanguíneos y los osteocitos. Las láminas del hueso laminar y las osteonas del hueso haversiano son diferentes configuraciones geométricas del mismo material, pues en ambas cada punto del tejido se encuentra, aproximadamente, a unos 100 µm de un vaso sanguíneo. Tanto el hueso laminar como el haversiano se encuentran simultáneamente en el tejido óseo humano. De esta manera, las diáfisis de los huesos largos están conformadas por los sistemas circunferenciales externos e internos que corresponden a hueso laminar, entre los cuales se encuentran el sistema de Havers constituido por hueso osteonal y el sistema intermedio que procede de restos de osteonas que fueron parcialmente destruidas durante el crecimiento óseo. 29
FIABILIDAD Y EXACTITUD DE LA DENSITOMETRÍA ÓSEA MAXILAR EN CT 2.1.4 Composición del hueso El hueso constituye un banco de reserva mineral donde el organismo almacena su calcio y fosfatos en formas metabólicamente estables y estructuralmente útiles. Desempeña un doble papel en el organismo: por un lado, constituye la base física de la locomoción y, por otro, la fase mineral del hueso actúa como reservorio de minerales esenciales y sistema tampón. En el proceso continuo de catabolismo y remodelación, el hueso es capaz de realizar ambas funciones. El hueso está constituido principalmente por tres elementos; una matriz proteica, una fase mineral y células óseas (Sánches, 2005). La matriz proteica ocupa aproximadamente el 50 por ciento del volumen óseo total y está formada en su mayor parte por una proteína fibrosa, el colágeno. Los haces de colágeno se entrecruzan creando un armazón estructural sobre el cual se sitúa la fase mineral. En cuanto a la celularidad del hueso, podemos distinguir tres tipos fundamentales: osteocitos, osteoblastos y osteoclastos. Éstas, representan el 2 por ciento de los componentes orgánicos del hueso, detallándose a continuación sus rasgos característicos: El Osteoblasto, o célula formadora de hueso, posee un núcleo excéntrico y está encargado de sintetizar matriz ósea. Ésta es preparada por la acción de la fosfatasa alcalina ósea para el proceso de la mineralización. Derivan de células pluripotenciales embrionarias (llamadas células madre o stem cells) que se van diferenciando hasta constituir el osteoblasto, célula final que no sufre mitosis. Estos osteoblastos, secretan una matriz ósea llamada osteoide, que se deposita en láminas encima de la matriz preexistente por deposición de cristales de fosfato cálcico o más exactamente de hidroxiapatita; Ca 10 ( PO4) 6 (OH) 2. El Osteoide es un producto cuya modificación extracelular construye una estructura orgánica insoluble formada en su mayor parte por colágeno tipo I. Se forma a razón de 2-3 µm al día y cuando alcanza las 20 µm, tras madurar durante 10 días, se mineraliza a razón de 1-2 µm al día. 30
2. ANTECEDENTES La vida media del osteoblasto es de 1-10 semanas, transcurrido el cual mueren por apoptosis, salvo un 15 por ciento que se transforma en osteocitos (no se sabe por qué unas se transforman en osteocitos y otras no), y otras se transforman en células de revestimiento las cuales no se incorporan a la matriz y adoptan un aspecto aplanado. Las Células de revestimiento son células aplanadas, con escasos organelos y corresponden a osteoblastos que han concluido la síntesis de matriz ósea, por lo que se encuentran en reposo sobre las superficies óseas inactivas. En el adulto pueden cubrir hasta el 80 por ciento de las superficies trabeculares y endocorticales y están separadas del límite mineralizado del hueso por una fina capa de tejido conectivo. Al igual que los osteoblastos, están conectadas entre sí y con los osteocitos mediante uniones comunicantes. Por efecto de diversos estímulos, estas células dejan libre la superficie del hueso, permitiendo la llegada de los osteoclastos. Las células de revestimiento habitualmente no presentan actividad mitótica, pero al ser estimuladas se pueden transformar de nuevo en osteoblastos. El Osteocito maduro es una célula ovalada envuelta dentro de la matriz por una laguna (lagunas óseas). Son células relativamente inactivas aunque su función es crucial para el mantenimiento de la viabilidad ósea (también llamada homeostasis esquelética y mineral del organismo). Estos contactan entre sí y con los osteoblastos a través de unas prolongaciones que emergen de su superficie creando un sistema canalicular a través del cual se transmiten señales a los osteoblastos y de éstos a los osteocitos (conductos de Havers y de Volkmann). Son células relativamente inactivas, no se dividen ni secretan matriz aunque su metabolismo es esencial para la viabilidad del hueso y para el mantenimiento de la homeostasis (equilibrio de las condiciones internas dentro del organismo). Su vida media es de varios años, incluso décadas. Es incapaz de renovarse de forma que su reemplazo se hace a través de la diferenciación de las células precursoras de los osteoblastos. El Osteoclasto, es una célula grande, multinucleada (aunque entran en el sistema hematopoyético como mononucleada y a través de fusionarse entre ellas se transforman en multinucleadas de tamaño incluso mayor a las 100 µm de diámetro), precursor de los granulocitos macrófagos, cuya función es absorber la matriz 31
FIABILIDAD Y EXACTITUD DE LA DENSITOMETRÍA ÓSEA MAXILAR EN CT mineralizada. Es un macrófago rico en enzimas lisosomiales y posee una membrana celular especializada para el proceso de reabsorción ósea. Su activación y producción parece depender de señales emitidas por los osteoblastos (Cruz, 1994). Al unirse al hueso, desarrolla su borde ondulado y es con esta forma con la que cumple su función de reabsorción ósea a través de la liberación de enzimas. En cuanto al segundo componente estructural del hueso, el Componente o Matriz Orgánica, está constituido en su mayor parte por el tejido osteoide, por colágeno tipo I (95 por ciento) y proteínas no colágenas (5 por ciento). Ayuda a que las células conserven su estado diferenciado. Supone el 35 por ciento del peso del hueso deshidratado y le proporciona la resistencia a la tracción. El colágeno tipo I del osteoide es el sustrato en el que se deposita el fosfato cálcico (mineralización). Es un proceso ordenado, dependiente del tiempo y modulado por las células. Se realiza a razón de 1-2 µm al día. Por último, como tercer componente fundamental del hueso, el Componente o Matriz Inorgánica está constituido esencialmente por un análogo de la hidroxiapatita rica en carbonato denominada apatita ósea. Presenta imperfecciones en su estructura cristalina, lo que le confiere mayor solubilidad y, por tanto, mayor disponibilidad para la actividad metabólica y para el intercambio de líquidos corporales. Corresponde al 60-70 por ciento del peso del hueso deshidratado y le confiere la resistencia a la compresión y la cizalladura. El 99 por ciento del calcio, el 85 por ciento del fósforo y del 40-60 por ciento del sodio y magnesio, reside en el esqueleto. Los principales factores que regulan el metabolismo óseo son el estrés mecánico (o fuerzas que actúan sobre él), los niveles de iones en el espacio extracelular (calcio y fosfato) y las influencias hormonales (hormonas paratiroideas, glucocorticoides, esteroides gonadales y metabolitos activos de la vitamina D). En términos generales, las enfermedades metabólicas del hueso son el resultado de la alteración en la función de la célula ósea, producida por estímulos patológicos de tipo físico, hormonal o iónico. La estructura normal del hueso es bastante uniforme aunque varía según el sexo, la edad y la localización anatómica, siendo ésta última importante debido a que distintas fuerzas mecánicas, según la musculatura y el peso, dan lugar a una respuesta 32
2. ANTECEDENTES ósea para adaptarse a estas necesidades. Es lo que se conoce como Ley de Wolff (Wolff, 1892 ). Wolff sostuvo que el hueso debe su forma, densidad y propiedades a un proceso evolutivo de manera que éste se forma y transforma según las cargas a las cuales está sometido, hasta poder soportar dichas cargas de una forma óptima, afirmando que todo cambio producido en la forma y función del hueso, o únicamente en la propia función, viene seguido de ciertos cambios definitivos en la arquitectura interna y de una alteración similar en la conformación externa, en función de varias leyes matemáticas. En un estudio realizado por Issever, en 2003, se demostró mediante la utilización de la micro tomografía computerizada (micro-ct), un aumento muy significativo de número y densidad ósea de la malla trabecular en la columna vertebral de monos sometida durante un determinado tiempo a cargas compresivas. Con este estudio se confirmó la importancia de la ley de Wolf en la remodelación ósea. Por su parte, Barone en 2003, confirmó mediante densitometría a los 6 meses de la colocación de implantes, que los que recibieron carga inmediata presentaban mayor densidad peri-implantaria que los que recibieron carga diferida, corroborando también que la función aumenta la mineralización. 2.1.5 Biomecánica del hueso El ultimo aspecto que destacamos del hueso, es la biomecánica. Aunque éste posee una resistencia a la tensión similar a la del hierro, es tres veces más ligero y diez veces más flexible. El esqueleto se adapta a su función específica en el organismo, tanto respecto a su configuración, como a su estructura microscópica. La naturaleza suele seguir, en general, la ley del mínimo, de tal manera que las funciones mecánicas de carga y de protección se consiguen con el mínimo peso y máxima eficacia. De manera general, la resistencia (resistencia a la deformación) y la rigidez, lo aportan la fase inorgánica, mientras que la tenacidad (resistencia a la fractura), lo aporta la fase orgánica. El mineral es duro y frágil, mientras que la proteína (húmeda) es mucho más blanda pero más resistente (a la tracción, compresión, 33