锥形束CT与曲面断层片在后牙区可用骨高度测量与种植模拟中的临床评价

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.20.007

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：
种植模拟：指通过将影像学图像导入相应软件中，通过软件可以预先直观地观察种植病人的牙槽骨条件、下颌神经的位置、上颌窦底的位置等信息，可以在软件中模拟义齿修复完成的效果，然后根据修复效果来选择种植体最佳的位置与角度。并可通过CAD/CAM快速成型技术制作的种植导板在种植手术中得以实现。
锥形束CT和曲面断层片：如今口腔临床上应用最广泛的两种影像学方法，是口腔种植手术进行术前评估必不可少的依据。本文通过应用这两种方法进行后牙区可用骨高度测量和种植体模拟植入来评价两种方法的临床应用效果，比较两种方法的优缺点，为临床应用提供指导。

摘要
背景：锥形束CT和曲面断层片是口腔种植术前评估中应用最广泛的两种影像学方法，锥形束CT应用成本高，普及率低，但曲面断层片在二维平面上测量分析误差较大。
目的：对比锥形束CT与曲面断层片在上下颌后牙区对可用骨量的测量准确性，并评价种植模拟的临床效果。
方法：从复旦大学附属眼耳鼻喉科医院收治的后牙种植患者中选择72例共115颗种植体作为研究对象，分别在术前的锥形束CT和曲面断层片上进行可用牙槽骨高度的测量，测量结果进行统计学分析。并分别在Planmeca Romexis 3.8(锥形束CT)和Cliniview 9.3(曲面断层片)软件中进行种植体模拟植入，比较模拟种植体底部至重要解剖结构的距离和术后实际距离的差异。
结果与结论：①锥形束CT与曲面断层片对种植区可用骨高度测量值之间的差异有显著性意义(P < 0.05)，上颌测量值之间的差异有非常显著性意义(P < 0.01)；②锥形束CT与曲面断层片种植模拟结果与术后实际结果之间的差异有显著性意义(P < 0.05)；③曲面断层片模拟种植结果的平均误差和标准差均较锥形束CT偏大；锥形束CT在上颌后牙区模拟种植的平均误差较曲面断层片明显偏小，在下颌差别不大；④结果提示，锥形束CT在后牙缺牙区能为可用骨高度提供更为清晰准确的测量，并且在上颌优势更大。锥形束CT与曲面断层片在种植模拟上的准确性还有待提高。在下颌，锥形束CT和曲面断层片模拟种植都有较好的准确性；在上颌锥形束CT比曲面断层片更可靠。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

ORCID: 0000-0002-1100-5611(苏怡)

关键词: 组织构建, 骨组织工程, 牙种植, 后牙区, 牙槽骨, 骨植入物, 组织构建, 三维重建, 口腔修复

Abstract:

BACKGROUND: Cone-beam CT (CBCT) and orthopantography are two imaging methods mostly used in the preoperative evaluation of dental implantation. CBCT has high cost and low penetration rate, but orthopantography can result in a larger error in the measurement of bone quantity.
OBJECTIVE: To compare the accuracy of bone quantity measurement using CBCT and orthopantography, and to evaluate the clinical effect of simulation in posterior implant region.
METHODS: 115 implants from 72 patients undergoing implantation of posterior teeth in the Eye & ENT Hospital of Fudan University were selected. The horizontal heights from the top of the alveolar bone to the important anatomic structures (mandibular nerve or maxillary sinus floor) were measured using CBCT and orthopantography and then analyzed statistically. The implantation simulations were performed using Planmeca Romexis3.8 (for CBCT) and Cliniview9.3 (for orthopantography) to compare the differences in stimulated and postoperative horizontal heights.
RESULTS AND CONCLUSION: There were significant differences in the measured data between CBCT and orthopantography (P < 0.05), especially in the maxilla (P < 0.01). There were significant differences between the simulated and postoperative results of the two methods (P < 0.05). The average error and standard deviation in orthopantography were larger than those in CBCT. The average error of implantation simulation using CBCT in the maxilla was smaller than that using orthopantography, whereas the error was similar in mandibular simulations. To conclude, CBCT is more accurate for assessing the quantity of bone in posterior implant region, especially in the maxilla. The accuracy of CBCT and orthopantography in implantation simulation needs to be improved.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Dental Implantation, Maxilla, Mandible, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

卢曦，苏怡. 锥形束CT与曲面断层片在后牙区可用骨高度测量与种植模拟中的临床评价[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(20): 3152-3157.

Lu Xi, Su Yi. Orthopantomography and cone-beam CT for bone height measurement and simulation in posterior implant region[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(20): 3152-3157.

图/表（结果） 2

参考文献

[1] Oshida Y, Tuna EB, Aktören O, et al. Dental Implant Systems. Int J Mol Sci. 2010; 11(4): 1580-1678.

[2] 王迪,杨文香,谢用江. 牙列缺损种植义齿修复的口腔健康相关生活质量分析[J]. 心理医生, 2016, 22(5):129-130.

[3] Aunmeungtong W, Kumchai T, Strietzel FP, et al. Comparative Clinical Study of Conventional Dental Implants and Mini Dental Implants for Mandibular Overdentures: A Randomized Clinical Trial. Clin Implant Dent Relat Res. 2016.

[4] Hu KS, Choi DY, Lee WJ, et al. Reliability of two different presurgical preparation methods for implant dentistry based on panoramic radiography and cone-beam computed tomography in cadavers.J Periodontal Implant Sci. 2012;42: 39-44.

[5] Bruschi M, Steinmüller-Nethl D, Goriwoda W, et al. Composition and Modifications of Dental Implant Surfaces. J Oral Implants. 2015;2015(527426):1-14.

[6] Gittens RA, Scheideler L, Rupp F, et al. A review on the wettability of dental implant surfaces II: Biological and clinical aspects. Acta Biomaterialia. 2014; 10(7):2907-2918.

[7] Esposito M, Grusovin MG, Felice P, et al. Interventions for replacing missing teeth: horizontal and vertical bone augmentation techniques for dental implant treatment. Cochrane Database Syst Rev. 2009;4:CD003607.

[8] Esposito M, Grusovin MG, Rees J, et al. Effectiveness of sinus lift procedures for dental implant rehabilitation: a Cochrane systematic review. Eur J Oral Implantol.2010;3:7-26.

[9] 唐礼,陈东晖.颌骨曲面断层片垂直方向放大率的临床分析[J].中国临床新医学,2009,2(11):1152-1154.

[10] Cati? A, Celebi? A, Valenti?-Peruzovi? M, et al. Evaluation of Precision of Dimensional Measurements of the Mandible on Panoramic Radiographs: A Digital Radiographic Study. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 1998;86(2): 242-248.

[11] Eiu K, Zhuruli GN, Kuznetsov AV, et al. Study of stomatological status in patients of dental implantological clinic according to the data of orthopantomography and computer tomography. Stomatologiia. 2010;89(5):39-42.

[12] Amarnath GS, Kumar U, Hilal M, et al. Comparison of Cone Beam Computed Tomography, Orthopantomography with Direct Ridge Mapping for Pre-Surgical Planning to Place Implants in Cadaveric Mandibles: An Ex-Vivo Study. J Int Oral Health. 2015;7(Suppl 1):38-42.

[13] Dreiseidler T, Mischkowski RA, Neugebauer J, et al. Comparison of cone-beam imaging with orthopantomography and computerized tomography for assessment in presurgical implant dentistry. Int J Oral Maxillofac Implants. 2009;24(2):216-225.

[14] 杨艺强,刘琪,庄东鹏,等.数字化根尖片、曲面断层片、CBCT测量牙齿长度准确性的比较研究[J].临床放射学杂志, 2014, 33(9): 1434-1437.

[15] Lindquist LW, Carlsson GE, Jemt T. A prospective 15-year follow-up study of mandibular fixed prostheses supported by osseointegrated implants. Clinical results and marginal bone loss. Clin Oral Implants Res.1996;7: 329-336.

[16] Paula LK, Solondemello PA, Mattos CT, et al. Influence of magnification and superimposition of structures on cephalometric diagnosis. Dental Press J Orthod. 2015;20(2): 29.

[17] 陆婧雅,王银龙,朱友明,等.曲面断层片和锥形束CT对下颌阻生第三磨牙与下颌神经管位置关系的研究[J]. 安徽医药, 2016, 20(4):695-698.

[18] Chopra A, Mhapuskar AA, Marathe S, et al. Evaluation of Osseointegration in Implants using Digital Orthopantomogram and Cone Beam Computed Tomography. J Contemp Dent Pract. 2016;17(11):953-957.

[19] Kernen F, Benic GI, Payer M, et al. Accuracy of Three-Dimensional Printed Templates for Guided Implant Placement Based on Matching a Surface Scan with CBCT. Clin Implant Dent Relat Res. 2016;18(4):762-768.

[20] Guerrero ME, Noriega J, Castro C, et al. Does cone-beam CT alter treatment plans? Comparison of preoperative implant planning using panoramic versus cone-beam CT images. Imaging Sci Dent. 2014;44: 121-128.

[21] Sung CE, Cochran DL, Cheng WC, et al. Preoperative assessment of labial bone perforation for virtual immediate implant surgery in the maxillary esthetic zone: A computer simulation study. J Am Dent Assoc. 2015;146(11):808.

[22] Vazquez L, Nizamaldin Y, Combescure C, et al. Accuracy of vertical height measurements on direct digital panoramic radiographs using posterior mandibular implants and metal balls as reference objects. Dentomaxillofac Radiol. 2013;42: 20110429.

[23] 高萃,赵红艳,孙婷婷,等. 曲面断层片和锥形束CT对上颌阻生尖牙的定位分析[J]. 口腔医学研究, 2015, 31(2):171-174.

[24] Yamada S, Uchida K, Iwamoto Y, et al. Panoramic radiography measurements, osteoporosis diagnoses and fractures in Japanese men and women. Oral Dis. 2015; 21(3):335–341.

[25] Yun-Hoa J, Bong-Hae C. Assessment of maxillary third molars with panoramic radiography and cone-beam computed tomography. Imaging Sci Dent. 2015;45(4):233.

[26] Reddy MS, Mayfield-Donahoo T, Vanderven FJ, et al. A comparison of the diagnostic advantages of panoramic radiography and computed tomography scanning for placement of root form dental implants. Clin Oral Implants Res. 1994; 5: 229-238.

[27] 孙小玲,方平娟,孙仁义,等.锥形束CT与曲面断层片下颌神经管与牙槽骨嵴间距离的比较[J]. 温州医科大学学报, 2013, 43(11): 740-742.

[28] 向梅, 张宇. 传统种植导板与3D打印种植导板的设计制作及精确性的分析[D].南方医科大学,2016.

[29] Sarment DP, Sukovic P, Clinthorne N. accuracy of implant placement with a stereolithographic surgical guide. Oral Maxillofac Implants. 2003;18(4):571-557.

[30] Luangchana P, Pornprasertsuk-Damrongsri S, Kiattavorncharoen S, et al. Accuracy of linear measurements using cone beam computed tomography and panoramic radiography in dental implant treatment planning. Oral Maxillofac Implants. 2015;30(6):1287-1294.

[31] 陈佳张志宏刘红红,等.曲面体层片与锥形束 CT 对种植区骨量测量的临床评价[J].安徽医科大学学报,2015,50(3):393-395.

[32] Dagassan-Berndt DC, Zitzmann NU, Walter C, et al. Implant treatment planning regarding augmentation procedures: panoramic radiographs vs. cone beam computed tomography images. Clin Oral Implants. 2015. doi: 10.1111/clr.12666.

引言

材料方法

1.1 设计 对比观察试验。

1.2 时间与地点 于2015年5月至2016年3月在复旦大学附属眼耳鼻喉科医院口腔科完成。

1.3 对象 收集2015年5月至2016年3月在复旦大学附属眼耳鼻喉科医院口腔科进行种植手术患者的曲面断层片和CBCT，选择72例共115颗种植体作为研究对象。72例患者手术年龄为28-41岁，其中男34例，女38例。共植入种植体115颗，分别采用CBCT和曲面断层片对115颗种植体进行测量分析。

纳入标准：①所有患者有完整的病史资料、术前及术后3个月的曲面断层片和CBCT片；②缺牙区均为前磨牙或磨牙，研究区影像能清晰显示重要解剖结构(下颌神经管与上颌窦底)，种植体影像无明显伪影；③所有患者手术均采用ITI系统，种植体直径为4.1 mm，长度为10 mm；④缺牙区牙槽嵴顶距离重要解剖结构的距离≥12 mm。

排除标准：①缺牙区相邻牙患有根尖周炎或牙周炎；②口腔内有金属修复体或显影的根管填充物；③植入种植体时进行了骨增量手术；④种植体植入时偏向下颌神经管或上颌窦底颊侧或舌侧；⑤对颌牙过于颊向或舌向倾斜。

1.4 材料 所有患者手术均采用ITI系统，种植体直径为4.1 mm，长度为10 mm。所有种植体均由瑞士straumann公司生产，材质为2级钛合金，进过活性亲水SLA表面处理技术。

1.5 方法

CBCT图像获取：患者采取站立位，面部中线与地面垂直，听眶线与地面平行，由同一个放射科医师应用CBCT机(Planmeca ProMax 3D Mid，芬兰)进行常规拍摄。所得图像通过Planmeca Romexis 3.8软件进行处理和三维重建，得到种植区域冠状面及矢状面各层面图像。

曲面断层片获取：患者采取站立位，面部中线与地面垂直，听眶线与地面平行，将直径5 mm的钢球用软蜡包裹置于口内缺牙区，由同一个放射科医师应用曲面断层机(ORTHOPANTOMOGRAPH OP200 D，芬兰)进行常规拍摄，所得图像通过CliniView 9.3软件进行处理。由同一个测量人员在CliniView9.3软件中用鼠标在种植区域按照种植体预计植入方向测量钢球的直径，每个钢球测量3次，取3次的平均值n(mm)，该曲面断层片的放大率计算公式为 (n-5) 5×100%，见图1。

在术前CBCT冠状面窗口中根据缺牙区近远中距离定位种植体植入位置。若缺牙区前后相邻牙存在，则植入点为两牙邻面连接线的中点；若为游离端缺失，则植入点为距相邻牙邻面5 mm位置，植入方向与邻牙牙体长轴平行。在相应矢状面窗口中，植入方向沿着牙槽骨的长轴方向，测量牙槽骨最高点至主要解剖结构(上颌为上颌窦底，下颌为下颌神经管上缘)的距离，分别获得上颌可用牙槽骨高度a和下颌可用牙槽骨高度b，见图2A。通过Planmeca Romexis 3.8软件按照植入方向放置种植体(直径4.1 mm，长度10 mm)于种植区域，测量种植体底部最低点至主要解剖结构的距离，上颌记为a¹，下颌记为b¹，见图2B。在术后3个月CBCT冠状位窗口中定位种植体中心点，在矢状面窗口中，测量种植体底部最低点至重要解剖结构的距离，上颌记为a²，下颌记为b²，见图2C。

在术前曲面断层片中，根据缺牙区近远中距离定位种植体植入位置(具体方法同CBCT)，与近中邻牙做平行线，垂直于平行线测量牙槽骨最高点至重要解剖结构的距离，分别获得上颌可用牙槽骨高度a’和下颌可用牙槽骨高度b’。通过Cliniview 9.3软件按照CBCT冠状面的植入方向标准放置种植体(直径4.1 mm，长度10 mm)于种植区域，测量种植体底部最低点至重要解剖结构的距离，上颌记为a¹’，下颌记为b¹’，见图2D。在术后3个月曲面断层片中，测量种植体底部最低点至主要解剖结构的距离，上颌记为a²’，下颌记为b²’，见图2E。以上数据均由同一人重复测量3次，每次间隔1周，最后取3次测量值的平均值作为最终数据。

本研究所有患者在实际植入种植体时植入方向和位置按照CBCT模拟植入时的标准，由同一位主刀医师完成。

1.6 主要观察指标 在术前CBCT和曲面断层片中测量牙槽嵴顶至主要解剖结构的距离得出可用骨高度，并分别进行种植体模拟植入，测量模拟植入的种植体底部最低点至主要解剖结构的距离，所得模拟结果。在术后3个月的CBCT和曲面断层片中测量种植体底部最低点至主要解剖结构的距离，得出术后实际距离。

1.7 统计学分析 采用 SPSS 22.0软件对数据进行分析，经检验，各组数据均符合正态分布。分别对术前CBCT和曲面断层片中的可用骨高度测量数据进行配对t 检验。分别对CBCT和曲面断层片中模拟植入的种植体底部最低点至主要解剖结构的距离与术后实际距离进行配对t 检验。设定CBCT中模拟植入的种植体底部最低点至重要解剖结构的距离与术后实际距离的差值为d，曲面断层片中模拟植入的种植体底部最低点至重要解剖结构的距离与术后实际距离的差值为d’，│d│的均值表示CBCT中预测距离的平均误差，│d’│的均值表示曲面断层片中预测距离的平均误差，比较两者的平均误差以对比两种方法的可靠性。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

讨论

医学影像学的进步对种植修复技术的发展起着极为重要的作用。种植手术的一个至关重要的环节就是术前计划，包括术前诊断，种植体直径、长度的选择以及植入位置和方向等^[20-21]。而较为准确便捷的影像学技术为一个合理的术前计划提供了保证。目前应用最广泛的种植术前影像学检查是曲面断层片，它有着经济、高效、放射量较少等优点。但它不能提供较为复杂的颌骨立体影像，因为它的数据显示在一个二维平面上^[22-25]。并且在图像上的某些区域由于投照角度的关系有一定的变形，测量时需要按照合适的放大率进行校正^[26]。CBCT的投影数据是二维的，但重建后获得三维的图像，能清晰显示颌骨各方向的解剖结构。尽管CBCT获得的影像数据更全面，但Guerrero等^[20]学者的研究结果显示，术者根据CBCT和曲面断层片图像选择的种植体直径基本一致，而在前牙区选择的种植体长度也无显著差异。孙小玲等^[27]以CBCT为基准，计算出曲面断层片在下颌第一磨牙处垂直放大率平均为25.27%，下颌第二磨牙处垂直放大率平均为17.55%，并且两处放大率均较稳定。该学者认为可从曲面断层片粗略估算下颌神经管上缘与牙槽骨嵴间实际距离。本研究首先探讨CBCT和曲面断层片对后牙区可用骨高度的测量是否有明显差别。从表1可以看出，CBCT与曲面断层片比较，测量值之间的差异有显著性意义，其中上颌的测量值之间差异有非常显著性意义(P < 0.01)，分析其原因，曲面断层片图像是一个二维平面，上颌窦底与上颌骨可能发生重叠，本研究中有10例患者在曲面断层片中测量上颌可用骨高度时测量值小于10 mm，造成曲面断层片中的测量值较CBCT偏小。本研究没有定量地分析哪种影像学方法的测量值更接近真实值，但由于曲面断层片中有计算放大率的误差，作者认为CBCT在后牙缺牙区对可用骨高度能提供一个更清晰准确的测量，并且在上颌优势更大。

如今大多数CBCT和曲面断层片的操作软件都能提供种植体模拟植入的功能，作者在进行模拟植入时常常发现模拟的种植体底部至下颌神经管或上颌窦底的距离与术后实际距离不一致，本研究通过定量的方法对比分析CBCT和曲面断层片的模拟结果存在多大差别，并且与术后实际结果进行比较，从而评价其临床应用价值。表2的结果显示CBCT与曲面断层片的模拟结果与术后实际结果比较差异有显著性意义(P < 0.05)，95%置信区间数值均为负数，提示在上下颌模拟结果均较术后结果偏小。因此，作者认为CBCT与曲面断层片在种植模拟上的准确性还有待提高，分析原因可能因为种植体模拟植入的方向和手术时实际植入方向不一致，而且CBCT是在矢状面断层图上进行测量，造成种植体底部至重要解剖结构的距离出现偏差。提示在进行种植手术时，采用数字化3D种植导板的重要性，它可以使术者将种植体按照预期的位置、角度和方向植入。向梅等^[28]研究传统种植导板与3D打印种植导板的设计制作及精确性发现3D打印导板制作速度快，精确性优于传统种植导板，并且在近远中、颊舌向上的精确性要优于垂直向上的精确性。Sarment等^[29]比较传统种植导板和CAD/CAM种植导板发现传统种植导板辅助种植体植入，其颈部和尖端的偏离值明显偏大，分别为(1.5±0.7) mm、(2.1±1.0) mm，而CAD/CAM种植辅助下种植体的颈部和尖端的偏离值减小到(0.9±0.5) mm、(1.0±0.6) mm。说明3D种植导板在辅助种植体植入方面有着较大的优势。

从表3可以发现曲面断层片模拟种植结果的平均误差和标准差均较CBCT偏大，而且曲面断层片在下颌进行种植体模拟的平均误差与CBCT较为接近，而在上颌的平均误差较CBCT明显偏大。可认为CBCT在种植模拟中比曲面断层片更可靠一些，而且在上颌由于放射投照角度和上颌窦底与上颌骨发生重叠等原因，CBCT模拟种植体植入的准确性更要优于曲面断层片。

对于CBCT和曲面断层片在颌骨骨量测量上的准确性，国内外学者的研究结果尚不完全统一。Luangchana等^[30]学者在CBCT和曲面断层片中对种植区域的颌骨进行线性测量，并与手工测量进行比较，发现CBCT和曲面断层片的测量系统都能获得足够精确的线性测量结果。但是下颌的测量值的绝对误差和绝对百分比误差要小于上颌，并且CBCT中获得的测量值的均值较曲面断层片偏小。这与本研究中表1获得的结果接近。陈佳等^[31]对79例种植患者的种植体在CBCT和曲面断层片中进行测量，发现愈合帽直径与种植体高度的测量值之间差异有显著性意义(P < 0.01)，并且CBCT的测量值与真实值差异较小，但同时发现曲面断层片中各测量项目与标准值差值平均值的绝对值最大仅为 0.334 mm，说明CBCT和曲面断层片测量差异的临床意义并不十分显著，他认为对于后牙区骨量测量不在临界值附近的种植病例，曲面断层片也可获得较好的诊断效果。

而另一部分学者通过定性的方法对CBCT和曲面断层片的种植术前计划进行对比研究。有学者认为对于上颌窦CBCT比曲面断层片有着更高的诊断价值，尤其是对于有着潜在性骨增量需求的病例，曲面断层片可能错失某些重要病理因素，从而导致潜在的手术失败可能。而本研究也发现在曲面断层片中进行上颌后牙区的种植体模拟植入时，获得的模拟结果与术后实际结果的平均误差较大。

但是曲面断层片影像的最大局限是无法获得颌骨的三维结构。它只能提供垂直方向上的颌骨信息，而颌骨颊舌侧的宽度与缺损难以从曲面断层片上获得。Dagassan- Berndt等^[32]让6名种植专家对59例种植病例进行术前计划，发现曲面断层片能获得较为合理的颌骨垂直方向上的骨增量计划，而与CBCT比较，水平方向上的骨缺损常常发生“漏诊”，但是他们认为影像学诊断和手术计划的制定受观察者经验和思路的影响较大。

综上所述，尽管CBCT能从三维空间上提供更为详细的颌骨信息，但是由于其高昂的成本、较高的放射率以及拍摄技术要求高等特点在普通牙科诊所及基层医院中的普及受到一定限制，作者认为对于下颌后牙区根据曲面断层片分析可用骨高度，根据临床检查分析颊舌向骨宽度，结合种植体模拟植入，也能获得较为合理的影像学诊断和治疗计划。而CBCT与曲面断层片在种植模拟上的准确性还有待提高，并且建议采用数字化3D种植导板，它可以使术者将种植体按照预期的位置、角度和方向植入。而对于上颌后牙区骨高度不足的病例，曲面断层片的测量结果具有不确定性，需结合CBCT制定种植计划，以避免误差造成的不良后果。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程