Dental compensations and 3D perioral soft tissue analysis in relation to 3D skeletal pattern
Creators: name: Μαραθιώτης, Κωνσταντίνος Θωμά
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Μορφομετρία
Περιστοματικά μαλακά μόρια
Οδοντικές αντισταθμίσεις
Morphometrics
Perioral soft tissue
Dental compensations

description: Introduction: Three dimensional (3D) morphometry and its application to orthodontics is at present a new field of scientific research, providing the opportunity to explore the relationships between hard and soft tissues’ variability of morphology. Aim: The aim of this study was using 3D morphometric methods to assess the associations between dental compensations and 3D perioral soft tissue outline with the 3D skeletal pattern in human individuals. Materials and Methods: Pretreatment Cone-Beam-Computed-Tomography (CBCT) scans of 47 patients (16 males, 31 females; mean age 20,8 years) were used. All scans were available in DICOM format. The Viewbox 4.0 software (dHAL software, Kifissia, Greece) was used for rendering and 3D skull reconstruction. Fixed landmarks, semi-landmarks and surface landmarks with 3D coordinates (x,y,z) were used to describe soft tissue shape. The Generalized Procrustes Analysis and Principal Component Analysis were performed to analyze the shape data. The error of the method was calculated with interclass correlation using 15 repeated measurements. Sexual dimorphism between the genders was tested within the sample with unpaired t-tests. A multiple linear regression analysis was conducted to relate 3D perioral soft tissue outline and dental compensations in relation to 3D skeletal pattern. Perioral soft tissues were described by 4 Principal Components, the PC1P, PC2P, PC3P and PC4P. Results: Principal Component analysis concerning the incisors inclinations in relation to 3D mandibular shape, indicated a statistical significant relationship between incisors and the PC1, PC2, PC3, PC4 first principal components describing the shape of the mandible. The centroid size (In_CS) of the mandible, was significantly correlated only with the angle of lower incisors with APog plane (1i_APog). Perioral Principal Components (PCPs) and the 3D mandibular Principal Components PC_Ms were correlated to each other. The mandibular width, the gonial angle, the inclination of the condyles, the inclination of symphysis, and the alveolar height described by the PC1_M were linked with the anteroposterior relation of the perioral soft tissues. The Principal Component analysis also indicated correlation between perioral soft tissues and incisors inclinations. The PC1, which expresses the changes of soft tissues on the vertical plane, is found to be correlated with the inclination of lower incisor to the mandibular plane. Upper incisors inclinations were correlated only with PC3, which describes the lips relationships, thickness and prominence. Correlations were found between age and perioral soft tissue shape and size. Their shape was found to change in the vertical dimension (p=0,01) and their size was found to increase (p=0,031). Variation due to sexual dimorphism was also found, as males tended to have increased lip thickness and more protrusive lower lip compared to females (PC2 and PC3) (p=0,029, p=0,033). Conclusion: Several correlations were found between a) 3D mandibular shape and incisors inclinations, b) 3D perioral soft tissues and mandibular shape and c) 3D perioral soft tissues and incisors inclinations, which enhance and broaden our knowledge and understanding on craniofacial relationships. These findings, along with similar ones of future studies, will allow for better evaluation of the 3D craniofacial complex and its relationship with the corresponding soft tissues.
description: Εισαγωγή: Η τρισδιάστατη (3Δ) μορφομετρία και η εφαρμογή της στην Ορθοδοντική αποτελεί σήμερα ένα νέο πεδίο επιστημονικής έρευνας, παρέχοντας την ευκαιρία για εις βάθος διερεύνηση της ποικιλότητας της μορφολογίας των σκληρών και μαλακών ιστών. Σκοπός: Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν η διερεύνηση των σχέσεων μεταξύ των οδοντοφατνιακών αντισταθμίσεων και της 3Δ μορφολογίας των περιστοματικών μαλακών μορίων, με το 3Δ σκελετικό τύπο αύξησης του ατόμου, με χρήση μεθόδων της 3Δ μορφομετρίας. Υλικά και μέθοδοι: Χρησιμοποιήθηκαν προθεραπευτικές απεικονίσεις Υπολογιστικής-Τομογραφίας-Κωνικής-Δέσμης (ΥΤΚΔ) 47 ασθενών (16 άντρες, 31 γυναίκες, μέσος όρος ηλικίας 20,8 έτη). Όλες οι απεικονίσεις ήταν διαθέσιμες σε αρχεία τύπου DICOM. Για την τρισδιάστατη αναδιαμόρφωση του κρανίου χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Viewbox 4 (dHAL software, Kifissia, Greece). Για να περιγραφεί η μορφολογία των μαλακών μορίων χρησιμοποιήθηκαν σταθερά σημεία, semi-landmarks και σημεία επιφανείας με τρισδιάστατες συντεταγμένες (x,y,z). Η Γενικευμένη Ανάλυση του Προκρούστη και η Ανάλυση Κύριων Παραγόντων χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση των δεδομένων. Η πολλαπλή γραμμική ανάλυση παλινδρόμησης διεξήχθη για να συσχετίσει την 3Δ μορφολογία των περιστοματικών μαλακών μορίων και τις οδοντικές αντισταθμίσεις σε σχέση με το 3Δ σκελετικό τύπο αύξησης. Τα περιστοματικά μαλακά μόρια περιγράφηκαν από 4 Κύριους Παράγοντες, τους PC1P, PC2P, PC3P και PC4P. Αποτελέσματα: Η Ανάλυση Κύριων Παραγόντων έδειξε στατιστικά σημαντική σχέση μεταξύ των τομέων και των πρώτων Κύριων Παραγόντων PC1, PC2, PC3, PC4 που περιέγραφαν τη μορφολογία της κάτω γνάθου. Το κεντροειδές μέγεθος (In_CS) της κάτω γνάθου συσχετίστηκε σημαντικά μόνο με τη γωνία των κάτω τομέων με το επίπεδο APog (1i_APog). Οι περιστοματικοί Κύριοι Παράγοντες (PCPs) και οι 3Δ Κύριοι Παράγοντες της κάτω γνάθου PC_Ms συσχετίστηκαν μεταξύ τους. Το εύρος της κάτω γνάθου, η γωνία του γωνίου, η κλίση των κονδύλων, η κλίση της σύμφυσης και το ύψος της φατνιακής ακρολοφίας που περιγράφηκαν από το PC1_M συσχετίστηκαν με την προσθιοπίσθια σχέση των περιστοματικών μαλακών μορίων. Η ανάλυση Κύριων Παραγόντων έδειξε επίσης συσχέτιση μεταξύ των περιστοματικών μαλακών μορίων και των κλίσεων των τομέων. Ο PC1, που εκφράζει τις μεταβολές των μαλακών μορίων στο κατακόρυφο επίπεδο συσχετίστηκε με τις κλίσεις των κάτω τομέων ως προς το επίπεδο της κάτω γνάθου. Συσχετίσεις παρατηρήθηκαν μεταξύ ηλικίας και μορφολογίας και μεγέθους των περιστοματικών μαλακών μορίων. Η μορφολογία τους βρέθηκε να μεταβάλλεται ως προς το κατακόρυφο επίπεδο (p=0,01) ενώ το μέγεθός τους να αυξάνεται (p=0,031). Παρατηρήθηκε επίσης ποικιλότητα εξαιτίας του διμορφισμού των δύο φύλων, με τους άντρες να τείνουν να έχουν αυξημένο πάχος χειλέων και μεγαλύτερη προβολή του κάτω χείλους σε σχέση με τις γυναίκες (PC2 and PC3) (p=0,029, p=0,033). Συμπεράσματα: Βρέθηκαν αρκετές συσχετίσεις μεταξύ α) της 3Δ μορφολογίας της κάτω γνάθου και των κλίσεων των τομέων, β) των 3Δ περιστοματικών μαλακών μορίων και της μορφολογίας της κάτω γνάθου και γ) των 3Δ περιστοματικών μαλακών μορίων και των κλίσεων των τομέων, οι οποίες ενισχύουν και διευρύνουν τις γνώσεις μας για τις σχέσεις του κρανιοπροσωπικού συμπλέγματος. Αυτά τα ευρήματά μας, σε συνδυασμό με παρόμοιες μελλοντικές μελέτες, θα επιτρέψουν τη βαθύτερη κατανόηση των 3Δ σκελετικών δομών του κρανιοπροσωπικού συμπλέγματος και τη σχέση τους με τη μορφολογία των αντίστοιχων μαλακών ιστών.