Zakład Chirurgii Stomatologicznej Kierownik: dr hab. n. med. Grzegorz Trybek
al. Powstańców Wielkopolskich 72, 71-111 Szczecin tel.: 91 4661736, fax: 91 4661766, e-mail: kzchstom@pum.edu.pl
Szczecin, 27.11.2020r.
RECENZJA
rozprawy doktorskiej lek. dent. Tomasza Wacha
pt. „Cyfrowa analiza radiologiczna kościozastępczych materiałów złożonych kolagenowo - wapniowo-fosforanowych.”
Promotor: Prof. dr hab. n. med. Marcin Kozakiewicz
Kość to tkanka, w której zachodzą nieustannie procesy osteogenezy i resorpcji pozostające ze sobą w stanie dynamicznej równowagi. Zanik i deficyt objętości tkanki kostnej wynikający czy to z procesów starzenia się organizmu, czy z powodu przeprowadzanych w przebiegu chorób jamy ustnej zabiegów z zakresu chirurgii stomatologicznej, takich jak ekstrakcje zębów, resekcje wierzchołków korzeni, wyłuszczanie torbieli, staje się w konsekwencji powszechnym problemem w późniejszym leczeniu implantologicznym oraz protetycznym. Jedyną metodą leczenia tego problemu są zabiegi augmentacyjne prowadzące do odbudowy kości do wymaganej objętości i jakości. Złotym standardem nadal pozostają przeszczepy kości autologicznej. Niestety metoda ta posiada również wady m.in. powstanie drugiego miejsca zabiegowego (miejsce biorcze) z ryzykiem powstania infekcji, dolegliwości bólowych, obrzęków. Aby unikać zabiegów przeszczepu, wprowadzono różnego rodzaju materiały kościozastępcze (allogenne, ksenogenne oraz alloplastyczne), które są stosowane w chirurgii stomatologicznej i szczękowo-twarzowej od lat i ciągle ewoluują. Najbardziej rozpowszechnioną grupą materiałów alloplastycznych, pochodzenia naturalnego lub syntetycznego, są materiały na bazie fosforanu wapnia.
W przeszłości, chcąc ocenić przebieg procesu gojenia tkanki kostnej, jedyną metodą z wyboru było wykonanie badania histopatologicznego, które wiązało się z dodatkową procedurą chirurgiczną.
W roku 1973 Haralick i współpracownicy opracowali metody liczbowej oceny struktury obrazu tzw. analizę tekstury, co znacznie poszerzyło możliwości diagnostyczne klasycznej radiologii.
Przedstawiona mi do oceny dysertacja lek. dent. Tomasza Wacha została napisana pod kierunkiem prof. dr. hab. n. med. Marcina Kozakiewicza z Kliniki Chirurgii Szczękowo-Twarzowej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. Podstawę niniejszej rozprawy stanowi zbiór spójnych tematycznie artykułów, opublikowanych w recenzowanym, wysoko punktowanym czasopiśmie naukowym (Materials/MDPI; IF=3,057; MNiSW=140) o łącznym IF równym 9,171 i MNiSW=420. Doktorant umiejętnie połączył trzy publikacje w jeden cykl, stanowiący rozprawę doktorską, który opatrzył wstępem uzasadniającym wybór problemu naukowego, jakim postanowił się zająć oraz precyzyjnie wprowadzającym czytelnika w zagadnienia będące tematem przeprowadzonych badań.
Zbiór artykułów pod wspólnym tytułem: „Cyfrowa analiza radiologiczna kościozastępczych materiałów złożonych kolagenowo -wapniowo- fosforanowych”, stanowi integralną całość i porusza aktualną problematykę klinicznego zastosowania preparatów kościozastępczych wykorzystywanych do odbudowy kości w zabiegach rekonstrukcyjnych z zakresu chirurgii stomatologicznej i szczękowo-twarzowej oraz radiologicznej oceny ich wgajania i wpływu na tkankę kostną.
W skład cyklu prac wchodzą następujące publikacje:
1. „New oral surgery materials for bone reconstruction – a comparison of five bone substitute materials for dentoalveolar augmentation.”
[Kozakiewicz M., Wach T. Materials 2020, 13, 2935; doi:10.3390/ma13132935]
2. „Fast versus slow resorbable calcium phosphate bone substitute materials – texture analysis after 12 months of observation.”
[Wach T., Kozakiewicz M. Materials 2020, 13, 3854; doi:10.3390/ma13173854]
3. „Influence of general mineral condition on collagen-guided alveolar crest augmentation.”
[Kozakiewicz M., Szymor P., Wach T. Materials 2020, 13, 3649; doi:10.3390/ma13163649]
Doktorant w wyżej wymienionych publikacjach jest kolejno: drugim, pierwszym oraz trzecim autorem. We wszystkich artykułach pełnił rolę autora korespondencyjnego.
Badania zostały przeprowadzone w Klinice Chirurgii Szczękowo-Twarzowej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi pod kierunkiem prof. dr. hab. n. med. Marcina Kozakiewicza. Na przeprowadzenie badań stanowiących podstawę dysertacji Doktorant uzyskał zgodę Uniwersyteckiej Komisji Bioetycznej nr RNN/485/11/KB.
Celem głównym cyklu artykułów była ocena procesu gojenia się wszczepionych materiałów kościozastępczych kolagenowo-wapniowo-fosforanowych po 12 miesiącach obserwacji, wykorzystując cechy radiotekstury uzyskane z analizy obrazów i ocena czy zastosowanie danego materiału jest przewidywalne. Ponadto autor dysertacji podjął próbę odpowiedzenia na pytanie, czy możliwa jest ocena procesu gojenia wszczepionych materiałów kolagenowo-wapniowo- fosforanowych bez dodatkowego zabiegu chirurgicznego wykorzystując cyfrową analizę radiotekstury dwuwymiarowego obrazu rentgenowskiego.
W tym celu przeprowadzono analizę cech tekstury kości referencyjnej do których porównywane były cechy tekstury materiałów kościozastępczych. Porównano w modelu badawczym szybko i wolno resorbujący się materiał kościozastępczy po okresie 12 miesięcznego procesu gojenia. Dokonano oceny wpływu ogólnego stanu obrotu kostnego na zmianę tekstury miejsca wszczepienia materiału kościozastępczego (kolagenu) podczas regeneracji kości szczęki i żuchwy.
W badaniu wzięło udział 263 pacjentów: 111 mężczyzn oraz 152 kobiety w wieku pomiędzy 10 a 75 rokiem życia. Grupa badana to pacjenci z wprowadzonymi materiałami kościozastępczymi fosforanu wapnia do ubytków kostnych powstałych po wykonanych procedurach chirurgicznych.
Grupę kontrolną stanowiły obrazy prawidłowej, niedotkniętej ingerencją chirurgiczną, kości beleczkowej pacjentów – tzw. kość referencyjna. Analizie poddano 440 cyfrowych zdjęć rentgenowskich. Pacjenci zostali poddani procedurom chirurgicznym takim jak podniesienie dna zatoki szczękowej (129 pacjentów), resekcje wierzchołków korzeni (102 pacjentów), wyłuszczenie torbieli kości szczęk (47 pacjentów), ekstrakcje zębów (102 pacjentów). Pacjenci zostali podzieleni na 5 grup w zależności od zastosowanego materiału. W badaniu wykorzystano 5 różnych materiałów koścozastępczych: Osteovit, Cerasorb Foam, Osbone, Endobone oraz Cerasorb, które były wprowadzane w chwili zabiegu do loży kostnej. Badanie polegało na przeprowadzeniu analizy tekstury obrazów rentgenowskich wykonanych bezpośrednio po zabiegu (00M) oraz 12 miesięcy po zabiegu (12M). Wybrano cechy tekstury statystycznie znamienne, gdzie p<0.05 i poddano je
Kryteriami włączenia do badania były: dwuwymiarowe zdjęcia RTG, badania laboratoryjne celem sprawdzenia poziomu hormonów, jonów oraz witamin: parahormon (PTH norma od 10 do 60 pg/ml), tyreotropina (TSH norma od 0.23 do 4.0 µU/ml), wapń w surowicy krwi (Ca2+ norma od 9 do 11 mg/dl), hemoglobina glikowana (HbA1c norma < 5%), witamina D3 (norma od 31 do 50 ng/ml) a także densytometria, gdzie zbadano T-score (T-score przedstawia stosunek gęstości mineralnej kości BMD badanego pacjenta w stosunku do średniej BMD osoby młodej). Wartości w zakresie normy to >-1.0; osteopenia -1.0 do -2.5; osteoporoza <-2.5.
Kryteriami wyłączającymi pacjentów z badania były uszkodzone zdjęcia rentgenowskie w wizualnej ocenie badającego, brak wykonanych badań laboratoryjnych, powikłania pozabiegowe, niekontrolowane choroby ogólne, potrzeba przeszczepu kości autogennej.
Zdjęcia rentgenowskie wykonywano w trakcie trwania badania zaczynając od dnia zabiegu chirurgicznego (00M) oraz 12 miesięcy po zabiegu (12M) za pomocą aparatu Digora Optime system (SOREDEX, Helsinki, Finland) w ustandaryzowany sposób, ze ściśle zadanymi parametrami: 7 mA, 70 mV i 0.1s (Focus apparatus — Instrumentarium Dental, Tuusula, Finland).
Powtarzalność wykonywania zdjęć otrzymano poprzez użycie pozycjonerów RINN (90° stopni wiązki promieniowania X w stosunku do powierzchni płytki fosforowej).
Cyfrową analizę tekstury zdjęć rentgenowskich wykonano przy użyciu oprogramowania MaZda wersja 4.6, opracowanego przez Politechnikę Łódzką. Uzyskane dane poddano analizie statystycznej. Test Shapiro-Wilka został użyty do badania normalności rozkładu danych.
Porównanie średnich wartości cech tekstury wykonano w przypadku, gdy zmienna miała w pomiarach rozkład normalny testem t-Studenta oraz w przeciwnym przypadku testami Wilcoxona. Porównanie pomiędzy różnymi parametrami ogólnego stanu mineralnego przeprowadzono za pomocą testu jednokierunkowego ANOVA lub testu Kruskala-Wallisa w zależności od obecności rozkładu normalnego. Wykonano również prostą analizę regresji w celu zbadania zależności między parametrami ogólnego stanu mineralnego a cechami tekstury radiologicznej. W analizie przyjęto poziom istotności p=0,05. Wszystkie wartości p poniżej wartości 0,05 interpretowano jako świadczące o występowaniu istotnych zależności.
Temat zastosowania cyfrowej analizy radiologicznej kościozastępczych materiałów złożonych kolagenowo-wapniowo-fosforanowych poruszony w pracy doktorskiej jest tematem innowacyjnym, aktualnym i rzadko opisanym w literaturze medycznej. Dlatego jego dobór przez lek. dent. Tomasza Wacha jest uzasadniony, a przeprowadzone 12 miesięczne obserwacje stanowią niebywale wartościowy materiał badawczy.
Powyższe publikacje zostały przez doktoranta połączone w jeden cykl, który stanowi podstawę rozprawy doktorskiej. Przedstawiono streszczenie polskie i angielskie. W sposób skrótowy i czytelnie przedstawiają one ideę pracy Doktoranta. Powyższy cel został zrealizowany, a wyniki badań szczegółowo opisane w publikacjach naukowych. Doktorant sformułował trafne wnioski potwierdzające założony cel badań:
Rozprawa doktorska przedstawia cyfrową analizę tekstury obrazów rentgenowskich jako nowoczesną metodę oceny struktury materiałów kościozastępczych oraz kości szczęki i żuchwy bez ingerencji chirurgicznej. Porównane materiały kościozastępcze zawierające fosforan wapnia, uzyskują obraz charakterystyczny dla żywej kości, po 12 miesiącach procesu gojenia w miejscu ich wprowadzenia, tzn. doprowadzono do regeneracji prawidłowej kości. Niemniej jednak ich mikrostruktura może się różnić od nienaruszonej tkanki kostnej szczęki lub żuchwy. Analiza przeprowadzona 12 miesięcy po zabiegu na wszczepionym kolagenie przedstawia brak wytworzenia się normalnego ubeleczkowania kostnego w nowo uformowanej tkance kostnej.
Materiały zawierające w swoim składzie wolniej resorbujący się składnik (syntetyczny hydroksyapatyt – Endobone) będą przebudowywały się dłużej oraz będą zapewniały odpowiednie utrzymanie objętości miejsca regenerowanego. Niemniej jednak ma to swoją wadę: granulki materiału nadal mogą zostać odnalezione w regenerowanym regionie bez zastąpienia ich żywą kością po wielu miesiącach procesu gojenia. Materiały szybko resorbujące wykazują tendencję do szybszego odtwarzania struktury tkanki kostnej. Analiza wpływu ogólnego stanu gospodarki mineralnej wykazała korelację pomiędzy procesem gojenia materiału kościozastępczego a wiekiem pacjenta oraz poziomem TSH.
Dzięki tym analizom Doktorant wysnuł wniosek, iż wykorzystanie cech tekstury obrazu może pomóc w ocenie jakości struktury miejsca wprowadzenia materiału kościozastępczego bez uciekania się do biopsji kości.
Reasumując, dysertacja lek. dent. Tomasza Wacha napisana jest poprawnie, w sposób prawidłowy porusza problematykę badanego tematu. Badania zostały zaplanowane, przeprowadzone i opisane w sposób prawidłowy. Praca wnosi nowe treści do tematyki diagnostyki radiologicznej oraz szeroko pojętego pojęcia zabiegów augmentacyjnych mających zastosowanie w chirurgii jamy ustnej i stanowi niewątpliwie wartościowy zbiór publikacji.
Z ogromną przyjemnością stwierdzam, że przedstawiona mi do recenzji praca pt. „Cyfrowa analiza radiologiczna kościozastępczych materiałów złożonych kolagenowo-wapniowo- fosforanowych” spełnia wymogi stawiane rozprawom doktorskim określonym w Ustawie o stopniach naukowych i tytule naukowym. Wnoszę zatem do Wysokiej Rady Nauk Medycznych Uniwersytetu Medycznego w Łodzi o dopuszczenie lek. dent. Tomasza Wacha do dalszych etapów przewodu doktorskiego oraz wyróżnienie pracy.
