Misurazione del movimento dei denti posteriori mascellari: una valutazione del modello utilizzando la sovrapposizione palatale e dentale

Summary

Questo manoscritto presenta un protocollo completo per valutare il movimento tridimensionale (3D) dei denti posteriori mascellari con allineatori trasparenti utilizzando la sovrapposizione di modelli digitali, uno strumento prezioso in ortodonzia e ortopedia dentofacciale.

Abstract

Dall'introduzione di Invisalign da parte di Align Technology, Inc. nel 1999, sono persistite domande e dibattiti sulla precisione della terapia con Invisalign (allineatori trasparenti), in particolare rispetto all'uso di apparecchi fissi tradizionali. Ciò diventa particolarmente significativo nei casi di correzioni anteroposteriori, verticali e trasversali, dove i confronti precisi sono di fondamentale importanza. Per rispondere a queste domande, questo studio introduce un protocollo meticolosamente ideato, ponendo un'enfasi primaria sulla sovrapposizione digitale del movimento dei denti posteriori mascellari per facilitare un'analisi accurata. Il campione comprendeva 25 pazienti che avevano completato la loro prima serie di allineatori Invisalign (trasparenti). Quattro modelli digitali mascellari (pre-trattamento, post-trattamento, ClinCheck-iniziale e modelli definitivi) sono stati sovrapposti digitalmente utilizzando le rughe del palato e le dentature come riferimenti stabili. Per la sovrapposizione del modello e la segmentazione dei denti è stata utilizzata una combinazione di software. Le matrici di trasformazione hanno quindi espresso le differenze tra le posizioni dei denti raggiunte e quelle previste. Le soglie per le differenze clinicamente rilevanti erano a ±0,25 mm per lo spostamento lineare e ±2° per la rotazione. Le differenze sono state valutate utilizzando i test T-quadrato di Hotelling con correzione di Bonferroni. Le differenze medie di rotazione (2,036° ± 4,217°) e coppia (-2,913° ± 3,263°) sono risultate significative dal punto di vista statistico e clinico, con valori p rispettivamente di 0,023 e 0,0003. La derotazione dei premolari e il controllo della coppia per tutti i denti posteriori erano meno prevedibili. Tutte le differenze medie per le misurazioni lineari erano statisticamente e clinicamente insignificanti, tranne che i primi molari sembravano leggermente (0,256 mm) più intrusi rispetto alla loro posizione prevista. Il sistema di allineatori trasparenti sembra soddisfare la sua previsione per la maggior parte dei movimenti dei denti traslazionali e per il ribaltamento mesio-distale nei denti posteriori mascellari per i casi non estrattivi con malocclusioni da lievi a moderate.

Introduction

Nel 1999, gli apparecchi ortodontici rimovibili fabbricati digitalmente sono stati resi disponibili in commercio da Align (Align Technology Inc., Tempe, AZ). Originariamente, questo sistema è stato progettato per risolvere casi di non crescita con affollamento da lieve a moderato o spazi ristretti come alternativa estetica ai tradizionali apparecchi fissi a spigolo. Grazie a decenni di miglioramenti nella progettazione e produzione assistita da computer (CAD/CAM), nei materiali dentali e nella pianificazione del trattamento, la terapia con allineatori trasparenti (TAC) è stata utilizzata per trattare oltre 10 milioni di pazienti con varie malocclusioni in tutto il mondo¹. Un recente studio retrospettivo ha suggerito che la CAT è efficace quanto la terapia con apparecchi fissi per la popolazione adolescenziale con lievi malocclusioni, con risultati significativamente migliorati nell'allineamento dei denti, nelle relazioni occlusali e nell'overjet². Anche il numero di appuntamenti, le visite di emergenza e il tempo complessivo di trattamento hanno avuto risultati migliori per i pazienti in terapia con allineatori trasparenti. Sebbene la CAT possa essere utilizzata per trattare le malocclusioni da lievi a moderate non estrattive in pazienti non in crescita ^3,4 e ridurre la durata del trattamento e il tempo alla poltrona⁵, non è chiaro se il trattamento sia efficace quanto il gold standard degli apparecchi labiali convenzionali ^4,6,7,8,9, in particolare per la correzione anteroposteriore e verticale¹⁰.

ClinCheck è una piattaforma software sviluppata da Align per fornire ai medici simulazioni tridimensionali virtuali (3D) dei movimenti futuri dei denti. Principalmente interessato allo stato iniziale del paziente e al piano di trattamento prescritto dal medico, può anche essere uno strumento di comunicazione visiva per il paziente. Qualsiasi discrepanza tra i risultati previsti e quelli raggiunti può richiedere una correzione, un perfezionamento o una conversione a metà corso in terapia con apparecchio fisso. Di conseguenza, l'affidabilità delle previsioni del software ha attirato una crescente attenzione da parte degli investigatori. Dalla revisione sistematica di Lagravere e Flores-Mir pubblicata nel 2005¹¹, le indagini sulla concordanza tra i modelli previsti e i modelli post-trattamento sono state misurate in modi diversi, metodi di misurazione tra cui la lunghezza dell'arcata, la distanza intercanina, l'overbite, l'overjet, la deviazione della linea mediana¹², il punteggio di riduzione del sistema di classificazione oggettiva dell'American Board of Orthodontics (ABO-OGS)¹³, la larghezza interdentale superiore e inferiore¹⁴e misure derivate dalla tomografia computerizzata a fascio conico¹⁵.

I confronti sono stati effettuati anche sovrapponendo i modelli 3D 16,17,18,19,20,21. Ad esempio, molte piattaforme software attuali, come ToothMeasure (software interno sviluppato da Align Technology), possono sovrapporre in modo riproducibile due modelli digitali utilizzando punti di riferimento selezionati dall'utente su denti non trattati, rughe palatali o impianti dentali. Poiché i modelli previsti e ottenuti di solito non includono le superfici palatali, molti studi precedenti 15,16,17,18 hanno utilizzato i denti posteriori non trattati come riferimento per la sovrapposizione, inclusa la possibilità di aggiungere errori dovuti ai movimenti relativi di questi denti. Questi studi sono stati limitati alle regioni anteriori dell'arcata in casi relativamente semplici con spaziatura o affollamento da lieve a moderato.

Grünheid et al. hanno utilizzato la sovrapposizione matematica per quantificare le discrepanze tra i piani di trattamento virtuali e i risultati effettivi del trattamento per valutare l'accuratezza della TAC a denti completi senza strutture anatomiche stabili nei modelli digitali²⁰. Haouili et al. hanno utilizzato lo stesso metodo in un algoritmo best-fit all'interno del software Compare per condurre uno studio prospettico di follow-up sull'efficacia del movimento dei denti con CAT²¹. L'obiettivo era quello di fornire un aggiornamento sull'accuratezza associata alla tecnologia emergente, ovvero SmartForce, materiali per allineatori SmartTrack e scansioni digitali. I risultati di un miglioramento dell'accuratezza complessiva dal 41%¹⁷ al 50%²¹ sono stati incoraggianti, ma non negano la possibilità che alcuni movimenti dei denti non siano ancora realizzabili in modo soddisfacente con il sistema di allineatori trasparenti.

Una volta previsti e realizzati, i modelli digitali includono un riferimento 3D comune indipendente dalla dentatura, come le ruge palatali, gli impianti dentali o i tori; Possono essere co-registrati all'interno del sistema di coordinate di molte piattaforme software adatte. Se un dente di interesse viene poi segmentato da uno e trasformato matematicamente per far corrispondere la sua versione spostata nell'altro, la matrice di trasformazione contiene le informazioni complete necessarie per descrivere l'intera trasposizione 3D. Il suo contenuto può essere espresso come tre traduzioni e tre rotazioni descritte da una convenzione formale. Un esempio si trova nel software di controllo 3D Invisalign ClinCheck Pro, dove i parametri numerici che indicano i movimenti dei denti 3D necessari per spostare i denti nelle posizioni previste sono mostrati in una tabella dei movimenti dei denti.

Mentre i modelli iniziali e finali (previsti) del software di pianificazione condividono un sistema di coordinate comune fornito dalla stessa piattaforma software, la loro assenza di palati limita la possibilità di co-registrazione con qualsiasi altro modello di dentatura digitale a meno che non possiedano una dentatura identica. In questo contesto, è stato ipotizzato che la sovrapposizione di modelli previsionali e post-trattamento (raggiunti) sarebbe fattibile. Questa fattibilità deriva dalla disponibilità di due coppie: iniziale e finale (sovrapposte automaticamente durante l'esportazione dal software di pianificazione) e un'altra coppia di modelli di pre-trattamento e realizzati (sovrapposti utilizzando ruge palatali). Queste coppie possono essere registrate utilizzando la dentizione pre-trattamento come riferimento per allinearle con il modello iniziale di Invisalign. Successivamente, è stato possibile eseguire la segmentazione dei singoli denti per valutare le differenze nelle loro posizioni e orientazioni. Questa valutazione comporta la trasposizione dei denti tra i modelli e le matrici di trasformazione consentirebbero una quantificazione numerica delle traslazioni e dei riorientamenti.

In questo protocollo, è stato introdotto un approccio per valutare l'efficacia della CAT nell'affrontare le malocclusioni da lievi a moderate sia negli adolescenti che negli adulti, concentrandosi in particolare sui denti posteriori mascellari. L'ipotesi nulla era che non ci fosse alcuna differenza tra la posizione dei denti nei denti posteriori mascellari ottenuta e quella prevista dal software di pianificazione dopo la prima serie di allineatori trasparenti.

Protocol

Questo studio ha ricevuto l'approvazione etica da parte dell'Institutional Review Board dell'Università della British Columbia (n. H19-00787). Per mantenere la riservatezza, tutti i campioni utilizzati nello studio sono stati sottoposti a procedure di de-identificazione. Inoltre, prima della loro inclusione nella ricerca, il consenso informato è stato ottenuto in modo appropriato da tutti i pazienti partecipanti.

NOTA: Ogni partecipante ha contribuito con quattro modelli digitali mascellari, che comprendevano quanto segue:

1. Modello digitale di pre-trattamento, con scansione del palato con iTero
2. Modello digitale post-trattamento, con scansione del palato con iTero
3. Modello di pretrattamento, esportato dal software di pianificazione.
4. Modello previsionale, esportato dal software di pianificazione.

Questo protocollo sfruttava una combinazione di diversi strumenti software, tra cui CloudCompare, Meshmixer e Rhinoceros. Queste piattaforme software hanno svolto un ruolo fondamentale nel facilitare il processo di registrazione e consentire la segmentazione dei singoli denti allo scopo di analizzarne i movimenti e gli orientamenti. Vale la pena notare che questi strumenti software possono essere replicabili con altre opzioni software open source, a condizione che possano raggiungere obiettivi simili. Nella Figura 1 viene presentato un flusso di lavoro che illustra la sequenza del software.

1. Preparazione

1. Ottenere i modelli iniziali e finali (previsti) come file stereolitografici (STL) dal software di pianificazione facendo clic su Strumenti > Esporta > STL.
   NOTA: I modelli esportati dal software di pianificazione presentano solo corone cliniche e gengiva virtuale senza palato.
2. Ottenere i modelli digitali di pre-trattamento e post-trattamento come file STL dal software di modellazione scansionato (OrthoCAD) selezionando la scansione, facendo clic e scegliendo Esporta > Tipo di esportazione (shell aperto), Formato dati (File per arcata [archi orientati in occlusione]).
   NOTA: I modelli esportati dal software di scansione del modello includono non solo la dentizione, ma anche la gengiva e l'intero palato.

2. Sovrapposizione palatale di modelli digitali pre e post-trattamento in CloudCompare

1. Apri il software e trascina e rilascia i file STL dei modelli digitali di pre-trattamento e post-trattamento.
2. Selezionare ciascun modello e fare clic su Modifica colori > > Imposta univoco per modificare i colori dei modelli selezionati.
3. Selezionare il modello digitale post-trattamento e fare clic sull'icona Traslazione/Ruota . Fare clic con il pulsante destro del mouse per trascinare il modello in modo che siano affiancati. Fare clic sul segno di spunta verde.
4. Selezionare il modello digitale di pretrattamento e fare clic sull'icona Segmento .
5. Fare clic su quattro punti sulla ruga palatale e fare clic con il pulsante destro del mouse per deselezionare. Fai clic su "Segmenta in entrata", quindi fai clic sul segno di spunta verde. Ripetere i passaggi da 2,4 a 2,5 per il modello digitale post-trattamento.
6. Nascondete i modelli PostTreatModel.remaining e PreTreatModel.remaining e selezionate i modelli PostTreatModel.part e PreTreatModel.part .
7. Fare clic sull'icona di allineamento Registrazione approssimativa (selezione della coppia di punti) e posizionare almeno tre punti di riferimento corrispondenti sul palato su ciascun lato della linea mediana sia per il palato pre che per il post-trattamento. Fai clic su Allinea, quindi fai clic sul segno di spunta verde.
8. Mostrate le mesh per entrambi i modelli e spostate il modello PostTreatModel.remaining non trasformato copiando la matrice di trasformazione, facendo clic su Modifica > Applica trasformazione e incollando la matrice di trasformazione.
   NOTA: Gli output della matrice di trasformazione vengono visualizzati nella console.
9. Nascondere i modelli PostTreatModel.remaining e PreTreatModel.remaining e selezionare i modelli PostTreatModel.part e PreTreatModel.part .
10. Fate clic sull'icona di allineamento Registrazione fine (Fine Registration) e assicuratevi che il modello PreTreatModel.part sia selezionato come riferimento. Fare clic su OK.
    NOTA: Confermare il valore quadratico medio (RMS) risultante nella finestra delle informazioni di registrazione. È accettabile una deviazione di ≤ 0,05 RMS.
11. Visualizzare le mesh per entrambi i modelli e spostare il modello PostTreatModel.remaining non trasformato copiando la matrice di trasformazione, facendo clic su Modifica > Applica trasformazione e incollando la matrice di trasformazione.
12. Salvare i modelli PostTreatModel.remaining e PreTreatModel.remaining sovrapposti come file STL.

3. Preparazione del modello software per la sovrapposizione con il software Rhinoceros

1. Importare separatamente i file STL del software di pianificazione, il pretrattamento e i modelli previsti.
   NOTA: Quando si importano modelli software in software di misura come Rhinoceros o CloudCompare, l'orientamento e la registrazione dei modelli vengono mantenuti
2. Selezionare la gengiva simulata e premere Canc per rimuoverla.
3. Fate clic su MeshTools, quindi selezionate Meshplane. Disegna un piano attorno ai denti e sposta il piano su 1/3 occlusale delle corone dentali. Questo migliorerà la precisione di sovrapposizione.
4. Fare doppio clic sul pulsante Destra per espandere la vista destra.
5. Immettere il comando MeshBooleanSplit e selezionare il piano e tutti i denti, quindi premere Invio.
6. Eliminare le porzioni piane e cervicali dei denti lasciando le corone occlusali di 1/3.
7. Salvate il modello diviso come file STL.
8. Ripetere tutti i passaggi per l'altro modello.

4. Sovrapposizione di modelli digitali previsionali e post-trattamento con CloudCompare

1. Trascina e rilascia i file STL dei modelli digitali di pre-trattamento e post-trattamento precedentemente sovrapposti e dei modelli di pre-trattamento divisi e previsti divisi.
2. Selezionare ciascun modello e fare clic su Modifica colori > > Imposta univoco per modificare i colori dei modelli selezionati.
3. Selezionare i modelli digitali pre-trattamento e post-trattamento e fare clic sull'icona Traslazione/Ruota . Fare clic con il pulsante destro del mouse per trascinare i modelli in modo che siano affiancati.
4. Richiedi al software di nascondere il modello previsto diviso e il modello digitale post-trattamento deselezionando le caselle corrispondenti. Selezionare il modello di pretrattamento diviso e il modello digitale di pretrattamento.
5. Fare clic sull'icona di allineamento Registrazione approssimativa e posizionare i punti di riferimento corrispondenti sulle cuspidi delle corone sia sul modello di pretrattamento diviso che sul modello digitale di pretrattamento. Fai clic su Allinea, quindi fai clic sul segno di spunta verde.
6. Visualizzare il modello stimato diviso e il modello di post-trattamento e spostare il modello di post-trattamento non trasformato copiando la matrice di trasformazione, facendo clic su Modifica > Applica trasformazione e incollando la matrice di trasformazione.
7. Nascondere i modelli previsti post-trattamento e suddividi. Selezionare i modelli di pretrattamento e pretrattamento suddiviso. Fare clic sull'icona di allineamento Registrazione fine per ottenere il miglior adattamento tra il modello di pretrattamento diviso e il modello digitale di pretrattamento.
8. Per visualizzare le mesh e spostare il modello non trasformato, copiare la matrice di trasformazione, fare clic su Modifica > Applica trasformazione e incollare la matrice di trasformazione.
9. Mostrare i modelli digitali di suddivisione, previsti e post-trattamento, quindi nascondere il modello di pre-trattamento diviso e il modello digitale di pre-trattamento per visualizzare la sovrapposizione (Figura 2).
10. Salvare i modelli come file STL.

5. Segmentazione della corona con Meshmixer

1. Importare il modello previsto diviso e il modello digitale post-trattamento in Meshmixer.
2. Fare clic su Modifica > Duplica per duplicare i modelli in base al numero di denti da segmentare. Etichettare ogni modello con il numero di dente corrispondente da segmentare.
3. Nascondi il modello previsto diviso facendo clic sull'icona a forma di occhio , mantenendo visibile il modello digitale post-trattamento.
4. Nel modello di post-trattamento, fare clic su Seleziona e regolare le dimensioni del pennello. Per segmentare la corona selezionata, trascinate lo strumento Pennello sulla superficie occlusale del dente selezionato, prestando molta attenzione alle punte delle cuspidi.
5. Fate clic su Modifica (Modify) > Inverti (Invert), quindi su Modifica > Elimina (Scar) per eliminare il resto del modello, lasciando la corona segmentata.
6. Mostrare il modello previsto diviso e nascondere il modello post-trattamento facendo clic sulle icone a forma di occhio corrispondenti.
7. Ripetere i passaggi da 5.4 a 5.5 per il modello stimato di suddivisione.
8. Esporta ogni corona selezionata come file STL.
9. Ripeti tutti i passaggi per ogni segmentazione del dente.

6. Sovrapposizione dentale con CloudCompare

1. Importa le corone digitali segmentate post-trattamento e dividi le corone previste dal software nel software. Assicurarsi che l'orientamento e la registrazione nel cloud rimangano coerenti. Stabilire la griglia di coordinate globali per standardizzare l'orientamento dei denti destro e sinistro, migliorando l'affidabilità della metodologia. Il centro della griglia deve rappresentare la coordinata (0,0,0,0,0,0) del cloud del software CloudCompare.
2. Selezionate entrambe le corone e fate clic su Modifica > Normali (Normals) > Calcola > per vertice.
3. Selezionare ciascun dente e fare clic su Modifica > Colori > Imposta univoco per modificare i colori dei modelli selezionati.
4. Nascondi il dente post-trattamento deselezionando la casella e seleziona sia il dente post-trattamento nascosto che il dente previsto visibile.
5. Selezionare la vista inferiore, fare clic sull'icona Traslazione/Rotazione e utilizzare i piani X, Y e Z per ruotare il dente in modo che la cuspide vestibolare sia allineata con la linea verticale.
6. Selezionare la vista laterale sinistra, fare clic sull'icona Traduci/Ruota e allineare le cuspidi vestibolari e linguali con la linea orizzontale.
7. Selezionare la vista posteriore, fare clic sull'icona Trasla/Ruota e allineare le cuspidi vestibolari e linguali con la linea orizzontale.
   NOTA: Cerca di allineare le sue superfici occlusali e facciali con gli assi e i piani assoluti. Assicurarsi che il centro del rettangolo di selezione del dente sia posizionato all'origine assoluta. Aderendo alla griglia delle coordinate globali, le posizioni di tutti i denti saranno standardizzate. Questo passaggio garantisce una conversione coerente e accurata delle traslazioni X, Y e Z su tutti gli assi, indipendentemente dalla posizione specifica di un singolo dente.
8. Una volta che tutte le cuspidi sono allineate, fare clic sull'icona Trasla/Ruota per centrare il dente sulla griglia in tutte le viste.
9. Mostrare il dente post-trattamento e selezionare il dente previsto e il dente post-trattamento.
10. Fare clic sull'icona di allineamento Registrazione fine per registrare il dente post-trattamento sul dente previsto. Fare clic su OK.
    NOTA: Al termine, CloudCompare mostrerà le informazioni di registrazione, inclusa la sovrapposizione RMS (Figura 3).
11. Per determinare le differenze di posizione e di rotazione tra i due denti, selezionare il dente post-trattamento, copiare la matrice di trasformazione, fare clic su Modifica > Applica trasformazione e incollare la matrice di trasformazione.
12. Selezionare l'icona Angoli di Eulero per visualizzare i movimenti rotazionali e lineari tra il dente previsto e il dente post-trattamento.
13. Documenta tutte le misure di traslazione e rotazione in un foglio di calcolo. Ripeti questo processo per tutti i denti posteriori rimanenti.
    NOTA: Utilizzare il sistema di classificazione del modello ABO (American Board of Orthodontics)¹² per identificare le differenze di misurazione clinicamente significative. Differenze superiori a 0,5 mm linearmente e 2 gradi angolarmente sono considerate clinicamente rilevanti.
14. Regolare i valori di misurazione per la direzione antero-posteriore dei denti del lato destro in un foglio di calcolo. Questa regolazione tiene conto dell'orientamento standardizzato dei denti del lato destro rispetto ai denti del lato sinistro.

7. Specifiche di misurazione

1. Comprendere la sequenza delle convenzioni di rotazione e misurazione: CloudCompare utilizza la convenzione estrinseca Tait-Bryan ZYX (origine mondiale) per le sue misurazioni.
   NOTA: Per la traslazione, gli assi rappresentano X (direzione buccolinguale), Y (direzione mesiodistale) e Z (direzione verticale: intrusione/estrusione). I movimenti angolari sono rappresentati dall'asse X (Psi - ribaltamento mesiodistale), dall'asse Y (Theta - coppia buccolinguale) e dall'asse Z (Phi - rotazione mesiodistale)²². I movimenti dei denti sono espressi in termini di anatomia del dente, indipendentemente dalla sua posizione nell'arcata. Il segno delle misure (+, -) indica la direzione dall'origine del mondo e la rotazione attorno ai suoi assi.
2. Importanza della rilevanza contestuale: Si noti che i termini direzionali che descrivono i movimenti dei denti (ad esempio, mesiale, distale, buccolinguale) si riferiscono al dente specifico e non tengono conto delle alterazioni relative all'arcata dentale.

8. Analisi statistica

1. Utilizzare il pacchetto statistico R (v 3.2.3, RStudio Inc.) tramite RStudio (versione 1.4.1103) per tutte le analisi.
2. Seleziona 32 denti a caso ed esegui misurazioni duplicate a intervalli di 1 mese.
3. Testare l'affidabilità all'interno dell'esaminatore con i coefficienti di correlazione intra-classe (ICC) e le analisi di Bland Altman per entrambi i set di misurazioni.
4. Applicare i test a T al quadrato di Hotelling per testare le differenze medie di previsione tra le posizioni dei denti previste e quelle raggiunte sia per i parametri angolari che per quelli lineari.
5. Regola per confronti di più denti utilizzando una correzione di Bonferroni sui valori p, mirando a un tasso di errore per famiglia di 0,05.
6. Condurre un test post-hoc del T-quadrato di Hötelling se vengono rilevate differenze significative per determinare se le differenze di previsione per ciascun tipo di dente e parametro di movimento sono significative. Considerare le discrepanze di 0,25 mm o più nelle misurazioni lineari e di 2° o superiore per le misurazioni angolari come clinicamente rilevanti.

Results

È stata necessaria una dimensione minima del campione di 24 casi per rilevare una variazione dell'effetto di 0,6° per gli angoli medi di punta e coppia, con una potenza dell'80% e un alfa di 0,05²³. I criteri di inclusione erano i seguenti: (1) dentizione permanente completa attraverso i primi molari, (2) malocclusioni di Classe I, o meno di 2 mm di malocclusioni di Classe II/III con spaziatura, o affollamento da lieve a moderato che avevano subito un trattamento Invisalign non estrattivo, (3) completamento della prima serie di allineatori Invisalign almeno e (4) ruge palatali presentate sia nelle scansioni intraorali iniziali che in quelle di perfezionamento. I criteri di esclusione erano: (1) precedente esposizione ad apparecchi ausiliari di espansione e distalizzazione, (2) faccette di usura visibili nella dentatura durante il trattamento, (3) storia di traumi, sindrome craniofacciale o denti mancanti e (4) scarsa aderenza all'uso degli allineatori documentata sulla tabella. I secondi molari di diversi casi erano assenti o in eruzione e quindi esclusi dall'analisi. Di conseguenza, questo studio comprendeva 150 denti (50 primi premolari, 50 secondi premolari e 50 primi molari) selezionati tra 25 partecipanti (17 femmine e 8 maschi), di età compresa tra 12 e 44 anni con un'età media di 24,8 ± 8,8 anni. Dei 25 pazienti, 4 erano di classe I, 15 erano di classe II e 6 erano malocclusioni di classe III, tutti inferiori a 2 mm. Il numero medio di vassoi è stato di 24,8 ± 11,2 e la durata media del trattamento è stata di 214 ± 131 giorni. Tra i 150 denti posteriori mascellari, c'erano 63 denti senza alcun attacco, 7 con attacchi convenzionali e 80 con attacchi ottimizzati.

Gli ICC medi per l'affidabilità intra-esaminatore erano superiori a 0,990, suggerendo che l'accordo intra-esaminatore era eccellente (Tabella 1). I risultati delle analisi di Bland-Altman sono riportati nella Tabella 2, che ha mostrato anche un elevato accordo intra-esaminatore.

La Tabella 3 mostra le differenze angolari e lineari tra la posizione dei denti prevista e quella raggiunta nei denti posteriori mascellari. In generale, le misure angolari per la rotazione, la coppia e la punta hanno avuto una variazione notevolmente maggiore rispetto alle misure di distanza per le traslazioni buccale-linguale, mesiale-distale e occlusale-gengivale. Le differenze medie di rotazione per i primi premolari e i secondi premolari erano maggiori di 2° e l'intervallo di confidenza al 95% non includeva zero. Ciò suggerisce che, dal punto di vista clinico, il primo e il secondo premolare mascellare sono stati ruotati in modo significativo mesialmente. La coppia per tutti i tipi di denti si è sostanzialmente discostata dallo zero, mentre la differenza media per i secondi premolari e i primi molari è stata inferiore a -2°, suggerendo che tutti i denti posteriori mascellari, in particolare i secondi premolari e i primi molari, avevano una coppia della corona vestibolare clinicamente più rilevante rispetto alla posizione prevista.

I risultati del test T-quadrato di Hotelling e gli intervalli di confidenza complessivi al 95% con correzione di Bonferroni per ciascun parametro sono presentati nella Tabella 4. I risultati indicano che le differenze medie di rotazione (2,036° ± 4,217°) e coppia (-2,913° ± 3,263°) erano statisticamente significativamente diverse da zero, con valori p rispettivamente di 0,023 e 0,0003.

Per esplorare ulteriormente i possibili effetti dell'uso dell'attaccamento sull'accuratezza della previsione, è possibile visualizzare un'indagine primaria nella Figura 4, che ha mostrato differenze minori tra i diversi allegati (No, convenzionale o ottimizzato). Tuttavia, ciò è probabilmente dovuto alle basse frequenze dell'attacco convenzionale.

Figura 1: Un flusso di lavoro della sequenza di utilizzo del software. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Sovrapposizione dei modelli software-finale (predetto) e post-trattamento (realizzato). (A) Quattro modelli di un soggetto registrati nello stesso sistema di coordinate. La codifica a colori indica i modelli di pre-trattamento e post-trattamento con palati ma dentature diverse, il modello iniziale del software senza palato e la stessa dentatura del modello pre-trattamento e il modello finale del software senza palato e la dentatura prevista. Il metodo per la sovrapposizione è descritto nel testo. (B) I modelli finali e post-trattamento predetti dal software sono mostrati da soli. In questo studio sono state misurate le differenze nelle posizioni e nell'orientamento dei denti. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Sovrapposizione dentale con misure. (A) Un primo molare segmentato dal modello ottenuto (post-trattamento) registrato nella versione prevista dal software. La matrice di trasformazione per la registrazione e il valore quadratico medio (RMS) dell'adattamento provengono dalla finestra pop-up di CloudCompare. (B) Angoli e spostamenti di Eulero derivati dalla matrice di trasformazione. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Confronto delle differenze di previsione senza allegato con allegati convenzionali e ottimizzati. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Parametro	Significare	95%	CI	Significato
Rotazione (°)	1	1	1	0
Coppia (°)	0.991	0.982	0.996	0
Punta (°)	0.992	0.983	0.996	0
Buccale-Linguale (mm)	0.999	0.997	0.999	0
Mesiale-Distale (mm)	0.99	0.979	0.995	0
Occlusale-Gengivale (mm)	0.998	0.996	0.999	0

Tabella 1: Coefficienti di correlazione intra-classe (ICC) per l'affidabilità intra-esaminatore (n = 32 denti). CI: intervallo di confidenza.

Parametro	Differenza media	95%	CI
Rotazione (°)	0.032	-0.045	0.137
Coppia (°)	0.182	-0.099	0.503
Punta (°)	0.061	-0.08	0.218
Buccale-Linguale (mm)	-0.011	-0.043	0.012
Mesiale-Distale (mm)	0.008	-0.033	0.048
Occlusale-Gengivale (mm)	0.011	-0.002	0.026

Tabella 2: Risultati delle analisi di Bland-Altman per l'accordo intra-esaminatore (n = 32 denti). CI: intervallo di confidenza.

Parametro	Primo premolare (n=50)				Secondo premolare (n=50)				Primo molare (n=50)
	Significare	SD	95%	CI	Significare	SD	95%	CI	Significare	SD	95%	CI
Rotazione (°)	2.801	3.881	1.767	4.023	2.472	5.265	1.195	4.148	0.835	3.004	0.098	1.74
Coppia (°)	-1.261	1.912	-1.765	-0.722	-3.597	3.586	-4.588	-2.512	-3.881	3.413	-4.895	-2.934
Punta (°)	0.746	2.851	-0.079	1.632	0.409	3.015	-0.434	1.238	-0.326	1.917	-0.582	0.506
Buccale-Linguale (mm)	-0.18	0.455	-0.311	-0.046	-0.156	0.516	-0.307	-0.018	-0.048	0.619	-0.203	0.132
Mesiale-Distale (mm)	0.143	0.535	-0.006	0.309	0.155	0.56	-0.01	0.299	0.213	0.618	0.041	0.392
Occlusale-Gengivale (mm)	-0.141	0.407	-0.256	-0.031	-0.206	0.408	-0.323	-0.09	-0.256	0.398	-0.363	-0.147

Tabella 3: Statistiche descrittive per le differenze angolari e lineari tra la posizione dei denti prevista e quella raggiunta per i primi premolari mascellari, i secondi premolari e i primi molari. I valori positivi indicavano una posizione del dente più buccale, distale o occlusale, o con una maggiore rotazione mesiale, una punta della corona più distale o una coppia della corona linguale maggiore rispetto alla posizione del dente prevista. SD: deviazione standard; CI: intervallo di confidenza.

Parametro	Significare	SD	95%	CI	P
Rotazione (°)	2.036	4.217	1.408	2.756	0.023*
Coppia (°)	-2.913	3.263	-3.411	-2.388	0.0003*
Punta (°)	0.374	2.641	-0.049	0.8	1
Buccale-Linguale (mm)	-0.128	0.534	-0.216	-0.041	0.186
Mesiale-Distale (mm)	0.17	0.569	-0.076	0.258	1
Occlusale-Gengivale (mm)	-0.201	0.405	-0.266	-0.136	0.123

Tabella 4: Confronti delle differenze di previsione della media angolare e lineare in tutti i denti posteriori mascellari misurati con i test T-quadrati di Hotelling con correzione di Bonferonni. I valori positivi indicavano una posizione del dente più buccale, distale o occlusale, o con una maggiore rotazione mesiale, una punta della corona più distale o una coppia della corona linguale maggiore rispetto alla posizione del dente prevista. *P < 0,05.

Discussion

Le ruge palatali hanno una configurazione unica nell'adolescenza; Rimangono costanti durante la crescita, sono marcatori autentici per l'identificazione personale e sono considerati riferimenti anatomici stabili per la sovrapposizione^del modello mascellare 24,25,26,27. Dai et al. hanno utilizzato questo metodo per confrontare il movimento dei denti raggiunto e previsto dei primi molari mascellari e degli incisivi centrali con allineatori trasparenti dopo la prima estrazione dei premolari²⁸. Il modello di post-trattamento ottenuto è stato registrato tramite il software Rapidform nel modello di pre-trattamento e nel modello di post-trattamento pianificato. Hanno riportato differenze statisticamente significative tra i movimenti dei denti previsti e quelli raggiunti. I modelli pre e post trattamento sono stati acquisiti da diverse fonti (impronte di alginato e scansioni intraorali). Le misure del movimento dei denti sono state espresse all'interno di un sistema di coordinate utilizzando il piano occlusale posteriore come piano trasversale e la sutura palatale come guida per la costruzione di un piano sagittale medio. Poiché i parametri angolari e traslazionali per i rispettivi primi molari mascellari e incisivi centrali superiori sono stati proiettati su questi piani, è difficile confrontare i loro risultati con indagini che utilizzano diversi sistemi di coordinate (ad esempio, un'origine di coordinate basata sul centro di resistenza approssimativo di un dente)17,18,19,20,21.

Lo studio è stato limitato all'arcata mascellare in modo che il palato e le sue ruge potessero essere utilizzati per registrare i modelli previsti e realizzati. In precedenza, la registrazione del modello è stata effettuata utilizzando denti posteriori non trattati o presumibilmente stabili 16,17,18,19, algoritmi best-fit ^20,21, miniviti ^26,27, tori²⁹, impianti³⁰, la base cranica³¹ o altre strutture ossee³². In uno dei pochi studi precedenti che utilizzavano la sovrapposizione palatale per valutare l'efficacia degli allineatori trasparenti, Dai et al. hanno confrontato i movimenti dei denti raggiunti e previsti dei primi molari mascellari e degli incisivi centrali nei casi di estrazione²⁸, sebbene non abbiano riportato differenze individuali nella posizione e nell'orientamento dei denti con i sei gradi di libertà utilizzati in questo e in altri studi^{20, Ore 21}.

I denti anteriori non sono stati inclusi in questo protocollo perché le forme delle loro corone cliniche erano troppo difficili da orientare all'interno del sistema di coordinate globali utilizzato da CloudCompare per esprimere le sue trasformazioni. Tuttavia, i premolari e i molari avevano sufficienti punti di riferimento occlusali e regolarità della superficie facciale per consentire l'orientamento della superficie occlusale, dell'asse lungo e del riquadro di delimitazione di ciascun dente trattato in base all'origine e alle coordinate globali del software.

L'utilizzo di una matrice di trasformazione per fornire le informazioni traslazionali e rotazionali che descrivono il movimento dei denti durante la registrazione richiede il rispetto di convenzioni specifiche. CloudCompare utilizza la convenzione Tait-Bryan, in cui viene adottata prima una sequenza di rotazione dell'asse ZYX, seguita dalle traduzioni 3D dal mondo zero necessarie per completare la corrispondenza. Poiché gli angoli riportati in questo studio riflettono la convenzione di Tait-Bryan³³, gli studi che utilizzano convenzioni diverse produrrebbero risultati diversi. L'allineamento del dente post-trattamento all'origine e alle coordinate del mondo ha assicurato che le misurazioni indicassero la traslazione dalla posizione originale del dente e le direzioni determinate dall'anatomia superficiale specifica di ciascun dente.

Nel complesso, i nostri risultati hanno mostrato che la rotazione e la coppia della posizione del dente raggiunta erano statisticamente e clinicamente significativamente diverse dalle previsioni, con una maggiore rotazione mesiale e coppia vestibolare dopo il trattamento con allineatori trasparenti. Mentre il movimento rotatorio nei primi molari mascellari ha avuto relativamente successo, la derotazione nel primo e nel secondo premolare è stata più problematica, suggerendo che la morfologia delle corone premolari potrebbe contribuire a questa differenza. Questi risultati sono simili a un recente studio condotto da Al-Nadawia et al., che hanno scoperto che l'accuratezza dei movimenti dei denti posteriori con un protocollo di 7 giorni non è così accurata come il protocollo di 14 giorni per l'intrusione, l'intrusione distale, la punta della corona distale e la coppia della corona buccale³⁴. Al fine di determinare se l'accuratezza di Invisalign fosse migliorata con la nuova tecnologia, Haouili et al. hanno aggiornato lo studio pionieristico di Kravitz et al.¹⁷ e hanno anche trovato la minima precisione complessiva con la rotazione, particolarmente impegnativa per canini, premolari e molari ²¹.

I dati di traduzione non hanno mostrato differenze statisticamente significative per tutte e tre le direzioni, in accordo con gli studi precedenti. Simon et al. hanno scoperto che la distalizzazione dei molari superiori era il movimento più efficacemente previsto¹⁸. Nel presente studio è stata notata una differenza predittiva non statistica ma clinicamente significativa per il movimento occlusale-gengivale nei primi molari, che tendevano ad essere leggermente intrusi rispetto alle loro posizioni previste. Haouili et al. hanno anche indicato che, sebbene l'estrusione degli incisivi mascellari sia migliorata con l'uso di attacchi di estrusione ottimizzati, l'estrusione dei molari mascellari e mandibolari ha avuto la precisione più bassa²¹.

Nel presente studio, i movimenti dei denti con attacchi non erano diversi dai denti senza attacchi nel raggiungere i movimenti dei denti desiderati. I movimenti dei denti con attacco ottimizzato sembravano essere leggermente imprecisi con il movimento rotatorio. Sebbene i denti con attacco ottimizzato mostrassero un movimento del dente di coppia più accurato rispetto agli attacchi convenzionali o senza attacchi, i movimenti complessivi dei denti di coppia erano impegnativi. Kravitz et al. hanno affermato che gli attacchi possono fornire piccoli miglioramenti clinici con movimenti rotazionali rispetto a nessun attaccamento; tuttavia, non con una significatività statistica¹⁶. D'altra parte, Simon et al. hanno scoperto che gli attacchi sono significativamente utili quando si deruotano i premolari¹⁸. Cortona et al. hanno anche affrontato con uno studio finito che il modo più efficiente per deruotare i denti mandibolari di forma rotonda era quello di aggiungere un singolo attacco con un 1,2° di attivazione dell'allineatore³⁵. Nucera et al. hanno esaminato sistematicamente gli effetti degli attacchi compositi sulla terapia con allineatori trasparenti e hanno delineato i risultati contraddittori nella letteratura corrente³⁶. La mancanza di prove giustifica ulteriori studi clinici per chiarire l'influenza degli attacchi e il loro numero, dimensione, forma e posizione su ciascun movimento ortodontico.

Nel complesso, Invisalign ha raggiunto la maggior parte dei movimenti dei denti posteriori previsti negli adolescenti e negli adulti con malocclusioni da lievi a moderate. In particolare, la prevista derotazione dei premolari mascellari, e in particolare del primo premolare, è stata più impegnativa. Tutti i denti posteriori mascellari tendevano a torcersi vestibolalmente senza un adeguato controllo della coppia. Più il dente è posizionato distale, più imprevedibile è il risultato. Con o senza allegati o diversi tipi di allegati sembravano non fare alcuna differenza nella previsione. In genere, per ottenere tutte le previsioni sarebbero necessari ulteriori perfezionamenti o correzioni eccessive. I confronti tra i modelli predetti da Invisalign e i modelli digitali clinicamente ottenuti nell'arcata mascellare possono trarre vantaggio dalla registrazione del modello utilizzando sia le caratteristiche palatali che dentali, la segmentazione dei singoli denti e le trasformazioni matematiche utilizzate per abbinarli.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
CloudCompare	Software GPL	Versione 2.11	software open source (https://www.cloudcompare.net/)
Software Meshmixer	Autodesk, Inc.
Rinoceronte 5.0	Robert McNeel & Associati	Versione 5.0