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Mensuração da Movimentação Dentária Posterior da Maxila: Um Modelo de Avaliação por Sobreposição Palatina e Dentária

Published: February 23, 2024 doi: 10.3791/65531
Automatic Translation
1,2, 2, 2, 2, 2
1Department of Dental Public Health, Faculty of Dentistry, King Abdulaziz University, 2Department of Oral Health Science, Faculty of Dentistry, University of British Columbia

Summary

Este manuscrito apresenta um amplo protocolo para avaliar o movimento tridimensional (3D) dos dentes posteriores superiores com alinhadores transparentes utilizando a sobreposição de modelos digitais, uma ferramenta valiosa em ortodontia e ortopedia dentofacial.

Abstract

Desde a introdução do Invisalign pela Align Technology, Inc., em 1999, questões e debates têm persistido sobre a precisão da terapia com Invisalign (alinhador transparente), particularmente quando comparada ao uso de aparelhos fixos tradicionais. Isso se torna particularmente significativo nos casos envolvendo correções anteroposteriores, verticais e transversais, onde comparações precisas são de suma importância. Para responder a essas questões, este estudo introduz um protocolo meticulosamente elaborado, colocando uma ênfase primária na sobreposição digital do movimento dos dentes posteriores superiores para facilitar a análise precisa. A amostra incluiu 25 pacientes que completaram sua primeira série de alinhadores Invisalign (transparentes). Quatro modelos digitais maxilares (pré-tratamento, pós-tratamento, ClinCheck inicial e final) foram sobrepostos digitalmente usando as rugas palatinas e dentições como referências estáveis. Uma combinação de software foi utilizada para sobreposição de modelos e segmentação dentária. As matrizes de transformação expressaram então as diferenças entre as posições dentárias alcançadas e preditas. Os limiares para diferenças clinicamente relevantes foram de ±0,25 mm para deslocamento linear e ±2° para rotação. As diferenças foram avaliadas pelo teste T-quadrado de Hotelling com correção de Bonferroni. As diferenças médias de rotação (2,036° ± 4,217°) e torque (-2,913° ± 3,263°) foram significativas estatística e clinicamente, com p-valores de 0,023 e 0,0003, respectivamente. A desrotação dos pré-molares e o controle do torque para todos os dentes posteriores foram menos previsíveis. Todas as diferenças médias para as medidas lineares foram estatisticamente e clinicamente insignificantes, exceto que os primeiros molares pareceram ligeiramente (0,256 mm) mais intrusos do que sua posição predita. O sistema de alinhadores transparentes parece atender à sua predição para a maioria dos movimentos dentários translacionais e inclinação mesiodistal em dentes posteriores superiores para casos de não extração com oclusopatias leves a moderadas.

Introduction

Em 1999, aparelhos ortodônticos removíveis fabricados digitalmente foram disponibilizados comercialmente pela Align (Align Technology Inc., Tempe, AZ). Originalmente, este sistema foi projetado para resolver casos não crescentes com aglomeração leve a moderada ou fechar pequenos espaços como uma alternativa estética aos aparelhos fixos tradicionais de borda. Com décadas de melhorias no projeto e fabricação auxiliados por computador (CAD/CAM), materiais odontológicos e planejamento de tratamento, a terapia com alinhadores claros (CAT) já foi usada para tratar mais de 10 milhões de pacientes com várias más oclusões em todo o mundo1. Um estudo retrospectivo recente sugeriu que a TAC é tão eficaz quanto a terapia com aparelho fixo para a população adolescente com oclusopatias leves, com resultados significativamente melhores no alinhamento dentário, relações oclusais e sobressaliência2. O número de consultas, as visitas de emergência e o tempo total de tratamento também tiveram melhores resultados para os pacientes com alinhadores claros. Embora o TAC possa ser usado para tratar más oclusões leves a moderadasem pacientes sem extração3,4 e encurtar a duração do tratamento e o tempo de cadeira5, ainda não está claro se o tratamento é tão eficaz quanto o padrão-ouro do aparelho labial convencional4,6,7,8,9, especialmente para correção anteroposterior e vertical10.

O ClinCheck é uma plataforma de software desenvolvida pela Align para fornecer aos médicos simulações tridimensionais (3D) virtuais de movimentos dentários prospectivos. Preocupada principalmente com o estado inicial do paciente e o plano de tratamento prescrito pelo clínico, também pode ser uma ferramenta de comunicação visual para o paciente. Qualquer incompatibilidade entre os resultados previstos e alcançados pode exigir uma correção no meio do curso, refinamento ou conversão para terapia com aparelho fixo. Consequentemente, a confiabilidade das predições de software tem chamado cada vez mais a atenção dos investigadores. Desde a revisão sistemática de Lagravere e Flores-Mir publicada em 200511, investigações sobre a concordância entre modelos previstos e modelos pós-tratamento têm sido medidas de diferentes maneiras, métodos de mensuração incluindo comprimento do arco, distância intercanina, sobremordida, sobressaliência, desvio da linhamédia12, escore de redução do sistema de classificação objetiva do American Board of Orthodontics (ABO-OGS)13, largura interdental superior e inferior14e medidas derivadas da tomografia computadorizada de feixecônico15.

Comparações também foram feitas pela sobreposição de modelos 3D 16,17,18,19,20,21. Por exemplo, muitas plataformas de software atuais, como o ToothMeasure (software interno desenvolvido pela Align Technology), podem sobrepor de forma reprodutível dois modelos digitais usando pontos de referência selecionados pelo usuário em dentes não tratados, rugas palatinas ou implantes dentários. Como os modelos previstos e alcançados geralmente não incluem as superfícies palatinas, muitos estudos prévios15,16,17,18 utilizaram os dentes posteriores não tratados como referência para sobreposição, incluindo a possibilidade de adicionar erros devido aos movimentos relativos desses dentes. Esses estudos têm se limitado às regiões anteriores do arco em casos relativamente simples, com espaçamento ou apinhamento leve a moderado.

utilizaram sobreposição matemática para quantificar as discrepâncias entre planos de tratamento virtuais e resultados reais do tratamento para avaliar a acurácia da TAC de dentição total sem estruturas anatômicas estáveis em modelos digitais20. Haouili e col. utilizaram o mesmo método em um algoritmo de melhor ajuste dentro do software Compare para conduzir um estudo prospectivo de seguimento sobre a eficácia da movimentação dentária com CAT21. O objetivo era fornecer uma atualização sobre a precisão associada à tecnologia emergente, ou seja, SmartForce, materiais alinhadores SmartTrack e digitalizações digitais. Seus achados de uma melhor acurácia global de 41%17 para 50%21 foram encorajadores, mas não negam a possibilidade de que alguns movimentos dentários ainda não sejam satisfatoriamente alcançáveis com o sistema alinhador transparente.

Quando previstos e alcançados, os modelos digitais incluem uma referência 3D comum independente da dentição, como rugas palatinas, implantes dentários ou tori; Eles podem ser co-registrados dentro do sistema de coordenadas de muitas plataformas de software adequadas. Se um dente de interesse é então segmentado de um e transformado matematicamente para corresponder à sua versão deslocada no outro, a matriz de transformação contém as informações completas necessárias para descrever toda a transposição 3D. Seu conteúdo pode ser expresso como três traduções e três rotações descritas por uma convenção formal. Um exemplo é encontrado no software de controle Invisalign ClinCheck Pro 3D, onde os parâmetros numéricos que indicam os movimentos dentários 3D necessários para mover os dentes para suas posições previstas são mostrados em uma tabela de movimento dentário.

Enquanto os modelos inicial e final (previsto) do software de planejamento compartilham um sistema de coordenadas comum fornecido pela mesma plataforma de software, sua ausência de palatos restringe a possibilidade de co-registro com qualquer outro modelo de dentição digital, a menos que possuam dentição idêntica. Nesse contexto, hipotetizou-se que a sobreposição de modelos preditos por software e pós-tratamento (alcançados) seria viável. Essa viabilidade decorre da disponibilidade de dois pares: inicial e final (sobrepostos automaticamente durante a exportação a partir de softwares de planejamento) e outro par de modelos pré-tratamento e alcançado (sobrepostos usando rugas palatinas). Esses pares puderam ser registrados utilizando-se a dentição pré-tratamento como referência para alinhá-los ao modelo inicial de Invisalign. Posteriormente, foi possível realizar a segmentação dos dentes individuais para avaliar diferenças em suas posições e orientações. Essa avaliação envolve a transposição de dentes entre os modelos, e as matrizes de transformação permitiriam uma quantificação numérica das traduções e reorientações.

Nesse protocolo, foi introduzida uma abordagem para avaliar a efetividade do TAC na abordagem de oclusopatias leves a moderadas em adolescentes e adultos, enfocando especificamente os dentes posteriores superiores. A hipótese nula foi a de que não houve diferença entre a posição dentária obtida e a predita pelo software de planejamento nos dentes posteriores superiores após a primeira série de alinhadores transparentes.

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Protocol

Este estudo recebeu aprovação ética do Comitê de Ética em Pesquisa da University of British Columbia (nº H19-00787). Para manter o sigilo, todas as amostras utilizadas no estudo foram submetidas a procedimentos de desidentificação. Além disso, antes de sua inclusão na pesquisa, o consentimento informado foi adequadamente obtido de todos os pacientes participantes.

OBS: Cada participante contribuiu com quatro modelos digitais maxilares, que englobaram o seguinte:

  1. Modelo digital de pré-tratamento, com o palato escaneado com iTero
  2. Modelo digital pós-tratamento, com o palato escaneado por iTero
  3. Modelo de pré-tratamento, exportado do software de planejamento.
  4. Modelo previsto, exportado do software de planejamento.

Esse protocolo aproveitou uma combinação de várias ferramentas de software, que incluíam CloudCompare, Meshmixer e Rhinoceros. Essas plataformas de software desempenharam um papel fundamental na facilitação do processo de registro e na possibilidade de segmentação de dentes individuais com a finalidade de analisar seus movimentos e orientações. Vale a pena notar que essas ferramentas de software podem ser replicáveis com outras opções de software de código aberto, desde que possam atingir objetivos semelhantes. Um fluxo de trabalho ilustrando a sequência do software é apresentado na Figura 1.

1. Preparo

  1. Obtenha os modelos inicial e final (previsto) como arquivos estereolitográficos (STL) do software de planejamento clicando em Ferramentas > Exportar > STL.
    OBS: Os modelos exportados do software de planejamento apresentam apenas coroas clínicas e gengiva virtual sem palato.
  2. Obtenha os modelos digitais de pré-tratamento e pós-tratamento como arquivos STL a partir do software modelo digitalizado (OrthoCAD) selecionando a digitalização, clicando e escolhendo Exportar > Tipo de Exportação (shell aberto), Formato de Dados (Arquivo por arco [arcos orientados em oclusão]).
    NOTA: Os modelos exportados do software de escaneamento de modelos incluem não apenas dentição, mas também gengiva e todo o palato.

2. Sobreposição palatina de modelos digitais pré e pós-tratamento no CloudCompare

  1. Abra o software e arraste e solte os arquivos STL dos modelos digitais pré e pós-tratamento.
  2. Selecione cada modelo e clique em Editar > cores > Definir exclusivo para alterar as cores dos modelos selecionados.
  3. Selecione o modelo digital pós-tratamento e clique no ícone Traduzir/Rodar . Clique com o botão direito do mouse para arrastar o modelo para que eles fiquem lado a lado. Clique na marca de seleção verde.
  4. Selecione o modelo digital de pré-tratamento e clique no ícone Segmento .
  5. Clique em quatro pontos na ruga palatina e clique com o botão direito do mouse para desmarcar. Clique em Segmentar em e, em seguida, clique na marca de verificação verde. Repita as etapas 2.4 a 2.5 para o modelo digital pós-tratamento.
  6. Oculte os modelos PostTreatModel.remaining e PreTreatModel.remaining e selecione os modelos PostTreatModel.part e PreTreatModel.part .
  7. Clique no ícone de alinhamento Registro aproximado (seleção de pares de pontos) e coloque pelo menos três pontos de referência correspondentes no palato de cada lado da linha média para os palatos pré e pós-tratamento. Clique em Alinhar e, em seguida, clique na marca de verificação verde.
  8. Reexibir as malhas de ambos os modelos e mover o modelo PostTreatModel.remaining não transformado copiando a matriz de transformação, clicando em Editar > Aplicar Transformação e colando a matriz de transformação.
    Observação : as saídas da matriz de transformação são mostradas no console.
  9. Oculte os modelos PostTreatModel.remaining e PreTreatModel.remaining e selecione os modelos PostTreatModel.part e PreTreatModel.part .
  10. Clique no ícone de alinhamento Registro fino e verifique se o modelo PreTreatModel.part está selecionado como referência. Clique em Ok.
    Observação : confirme o quadrado médio raiz resultante (RMS) na janela de informações de registro. Um desvio de ≤ 0,05 RMS é aceitável.
  11. Reexibir as malhas de ambos os modelos e mover o modelo PostTreatModel.remaining não transformado copiando a matriz de transformação, clicando em Editar > Aplicar Transformação e colando a matriz de transformação.
  12. Salve os modelos PostTreatModel.remaining e PreTreatModel.remaining sobrepostos como arquivos STL.

3. Preparação do modelo de software para sobreposição com o software Rhinoceros

  1. Importe os arquivos STL do pré-tratamento do software de planejamento e dos modelos previstos separadamente.
    NOTA: Ao importar modelos de software para softwares de medição, como Rhinoceros ou CloudCompare, a orientação e o registro dos modelos são preservados
  2. Selecione a gengiva simulada e pressione Delete para removê-la.
  3. Clique em MeshTools, selecione Meshplane. Desenhe um plano ao redor dos dentes e mova o plano para o 1/3 oclusal das coroas dentárias. Isso melhorará a precisão da sobreposição.
  4. Clique duas vezes no botão Direita para expandir a exibição à direita.
  5. Digite o comando MeshBooleanSplit e selecione o plano e todos os dentes e pressione Enter.
  6. Excluir o plano e as porções cervicais dos dentes deixando as coroas dentárias oclusais de 1/3.
  7. Salve o modelo dividido como um arquivo STL.
  8. Repita todas as etapas para o outro modelo.

4. Sobreposição de modelos digitais de pré-tratamento e pós-tratamento com o CloudCompare

  1. Arraste e solte os arquivos STL dos modelos digitais pré-tratamento e pós-tratamento previamente sobrepostos palatalmente e dos modelos preditos split pré-tratamento e split.
  2. Selecione cada modelo e clique em Editar > cores > Definir exclusivo para alterar as cores dos modelos selecionados.
  3. Selecione os modelos digitais de pré e pós-tratamento e clique no ícone Traduzir/Rodar . Clique com o botão direito do mouse para arrastar os modelos para que eles fiquem lado a lado.
  4. Solicite que o software oculte o modelo previsto de divisão e o modelo digital pós-tratamento desmarcando as caixas correspondentes. Selecione o modelo de pré-tratamento dividido e o modelo digital de pré-tratamento.
  5. Clique no ícone de alinhamento Registro aproximado e coloque os pontos de referência correspondentes nas cúspides das coroas no modelo de pré-tratamento dividido e no modelo digital de pré-tratamento. Clique em Alinhar e, em seguida, clique na marca de verificação verde.
  6. Reexibir o modelo previsto de divisão e o modelo de pós-tratamento e mover o modelo de pós-tratamento não transformado copiando a matriz de transformação, clicando em Editar > Aplicar Transformação e colando a matriz de transformação.
  7. Ocultar os modelos preditos pós-tratamento e dividir. Selecione os modelos de pré-tratamento e pré-tratamento dividido. Clique no ícone de alinhamento Registro fino para obter o melhor ajuste entre o modelo de pré-tratamento dividido e o modelo digital de pré-tratamento.
  8. Reexibir as malhas e mover o modelo não transformado copiando a matriz de transformação, clicando em Editar > Aplicar Transformação e colando a matriz de transformação.
  9. Reexibir os modelos digitais split previsto e pós-tratamento e, em seguida, ocultar o modelo digital split pré-tratamento e pré-tratamento para exibir a sobreposição (Figura 2).
  10. Salve os modelos como arquivos STL.

5. Segmentação da coroa usando Meshmixer

  1. Importe o modelo previsto dividido e o modelo digital pós-tratamento para o Meshmixer.
  2. Clique em Editar > Duplicar para duplicar os modelos do número de dentes a serem segmentados. Rotule cada modelo com o número de dente correspondente a ser segmentado.
  3. Oculte o modelo previsto de divisão clicando no ícone Olho , mantendo o modelo digital pós-tratamento visível.
  4. No modelo pós-tratamento, clique em Selecionar e ajuste o tamanho do Pincel. Para segmentar a coroa selecionada, arraste a ferramenta Pincel sobre a superfície oclusal do dente selecionado, prestando muita atenção às pontas das cúspides.
  5. Clique em Modificar > Inverter e, em seguida, em Editar > Descartar para excluir o restante do modelo, deixando a coroa segmentada.
  6. Reexibir o modelo previsto de divisão e ocultar o modelo pós-tratamento clicando nos ícones de olho correspondentes.
  7. Repita as etapas 5.4-5.5 para o modelo previsto de divisão.
  8. Exporte cada coroa selecionada como arquivos STL.
  9. Repita todas as etapas para cada segmentação dentária.

6. Sobreposição dentária com CloudCompare

  1. Importe as coroas digitais segmentadas de pós-tratamento e divida as coroas previstas por software no software. Certifique-se de que a orientação e o registro na nuvem permaneçam consistentes. Estabelecer a Grade Mundial de Coordenadas para padronizar a orientação dos dentes direito e esquerdo, aumentando a confiabilidade da metodologia. O centro da grade deve representar a coordenada (0,0,0,0,0,0) da nuvem de software CloudCompare.
  2. Selecione ambas as coroas e clique em Editar > Normais > Computar > por vértice.
  3. Selecione cada dente e clique em Editar > cores > Definir exclusivo para alterar as cores dos modelos selecionados.
  4. Oculte o dente pós-tratamento desmarcando a caixa e selecione o dente oculto pós-tratamento e o dente visível previsto.
  5. Selecione a visualização inferior, clique no ícone Traduzir/Girar e use os planos X, Y e Z para girar o dente de forma que a cúspide bucal se alinhe com a linha vertical.
  6. Selecione a vista lateral esquerda, clique no ícone Traduzir/Girar e alinhe as cúspides vestibulares e linguais com a linha horizontal.
  7. Selecione a vista traseira, clique no ícone Traduzir/Girar e alinhe as cúspides vestibulares e linguais com a linha horizontal.
    OBS: Visa alinhar suas superfícies oclusais e faciais com os eixos e planos do mundo. Certifique-se de que o centro da caixa delimitadora do dente esteja posicionado na origem mundial. Ao aderir à Grade Mundial de Copom, as posições de todos os dentes serão padronizadas. Esta etapa garante uma conversão consistente e precisa das traduções X, Y e Z em todos os eixos, independentemente da posição específica de um dente individual.
  8. Depois que todas as cúspides se alinharem, clique no ícone Traduzir/Girar para centralizar o dente na grade em todas as exibições.
  9. Revenda o dente pós-tratamento e selecione o dente previsto e o dente pós-tratamento.
  10. Clique no ícone de alinhamento Registro fino para registrar o dente pós-tratamento sobre o dente previsto. Clique em OK.
    NOTA: Após a conclusão, o CloudCompare mostrará as informações de registro, incluindo a sobreposição RMS (Figura 3).
  11. Para determinar as diferenças posicionais e rotacionais entre os dois dentes, selecione o dente pós-tratamento, copie a matriz de transformação, clique em Editar > Aplicar Transformação e cole a matriz de transformação.
  12. Selecione o ícone Ângulos de Euler para exibir os movimentos rotacionais e lineares entre o dente previsto e o dente pós-tratamento.
  13. Documente todas as medições de conversão e rotação em uma planilha. Repita este processo para todos os dentes posteriores restantes.
    NOTA: Use o sistema de classificação do modelo ABO (American Board of Orthodontics)12 para identificar diferenças de medidas clinicamente significativas. Diferenças maiores que 0,5 mm linearmente e 2 graus angularmente são consideradas clinicamente relevantes.
  14. Ajuste os valores de medição para a direção anteroposterior dos dentes do lado direito em uma planilha. Esse ajuste leva em conta a orientação padronizada dos dentes do lado direito para os dentes do lado esquerdo.

7. Especificações de medição

  1. Entenda a sequência de rotação e convenções de medição: O CloudCompare emprega a convenção extrínseca Tait-Bryan ZYX (origem mundial) para suas medições.
    OBS: Para tradução, os eixos representam X (direção bucolingual), Y (direção mesiodistal) e Z (direção vertical: intrusão/extrusão). Os movimentos angulares são representados pelos eixos X (Psi - inclinação mesiodistal), Y (Theta - torque bucolingual) e Z (Phi - rotação mesiodistal)22. Os movimentos dentários são expressos em termos da anatomia do dente, independentemente de sua posição na arcada. O sinal de medidas (+, -) indica a direção da origem do mundo e a rotação em torno de seus eixos.
  2. Importância da relevância contextual: Observe que os termos direcionais que descrevem os movimentos dentários (por exemplo, mesial, distal, bucolingual) referem-se ao dente específico e não levam em conta as alterações relativas à arcada dentária.

8. Análise estatística

  1. Use o pacote estatístico R (v 3.2.3, RStudio Inc.) via RStudio (versão 1.4.1103) para todas as análises.
  2. Selecione 32 dentes aleatoriamente e realize medições duplicadas em um intervalo de 1 mês.
  3. Testar a confiabilidade intraexaminador com coeficientes de correlação intraclasse (CCI) e análise de Bland Altman para ambos os conjuntos de medidas.
  4. Aplicar os testes T-quadrado de Hotelling para testar as diferenças de predição média entre as posições dentárias previstas e alcançadas para ambos os parâmetros angulares e lineares.
  5. Ajuste para comparações dentárias múltiplas usando uma correção de Bonferroni em p-valores, visando uma taxa de erro familiar de 0,05.
  6. Realize um teste post-hoc do T-quadrado de Hotelling se quaisquer diferenças significativas forem detectadas para determinar se as diferenças de predição para cada tipo de dente e parâmetro de movimento são significativas. Considere discrepâncias de 0,25 mm ou mais em medidas lineares e 2° ou acima para medidas angulares como clinicamente relevantes.

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Representative Results

Um tamanho amostral mínimo de 24 casos foi necessário para detectar uma mudança de efeito de 0,6° para os ângulos médios de ponta e torque, com potência de 80% e alfa de 0,0523. Os critérios de inclusão foram: (1) dentição permanente completa através dos primeiros molares, (2) más oclusões de Classe I, ou menos de 2 mm de Classe II/III com espaçamento, ou apinhamento leve a moderado que tenham sido submetidos ao tratamento com Invisalign sem extração, (3) conclusão da primeira série de alinhadores Invisalign pelo menos e (4) rugas palatinas apresentadas nos exames intra-orais inicial e de refinamento. Os critérios de exclusão foram: (1) exposição prévia a aparelhos auxiliares de expansão e distalização, (2) facetas de desgaste visível na dentição durante o tratamento, (3) história de trauma, síndrome craniofacial ou dentes perdidos e (4) baixa adesão ao uso do alinhador documentada no prontuário. Os segundos molares de vários casos estavam ausentes ou em erupção e, portanto, excluídos da análise. Assim, este estudo incluiu 150 dentes (50 primeiros pré-molares, 50 segundos pré-molares e 50 primeiros molares) selecionados entre 25 participantes (17 mulheres e 8 homens), com idades entre 12 e 44 anos, com média de idade de 24,8 ± 8,8 anos. Dos 25 pacientes, 4 eram Classe I, 15 Classe II e 6 Classes III, todas menores que 2 mm. O número médio de bandejas foi de 24,8 ± 11,2 e a duração média dos tratamentos foi de 214 ± 131 dias. Entre os 150 dentes posteriores superiores, havia 63 dentes sem fixação, 7 com fixação convencional e 80 com fixação otimizada.

As médias dos CCIs para confiabilidade intraexaminador foram superiores a 0,990, sugerindo que a concordância intraexaminador foi excelente (Tabela 1). Os resultados das análises de Bland-Altman estão apresentados na Tabela 2, que também mostrou alta concordância intraexaminador.

A Tabela 3 mostra as diferenças angulares e lineares entre a posição dentária prevista e alcançada nos dentes posteriores superiores. Em geral, as medidas angulares de rotação, torque e ponta apresentaram variação notavelmente maior do que as medidas de distância para translações buco-lingual, mesial-distal e ocluso-gengival. As diferenças médias de rotação para os primeiros e segundos pré-molares foram maiores que 2° e o intervalo de confiança de 95% não incluiu zero. Isso sugere que, clinicamente, o primeiro e o segundo pré-molares superiores foram significativamente rodados mesialmente. O torque para todos os tipos dentários desviou-se substancialmente de zero, enquanto a diferença média para os segundos pré-molares e primeiros molares foi menor que -2°, sugerindo que todos os dentes posteriores superiores, especialmente os segundos pré-molares e primeiros molares, apresentaram um torque da coroa bucal clinicamente mais relevante em relação à posição prevista.

Os resultados do teste T-quadrado de Hotelling e os intervalos de confiança global de 95% com correção de Bonferroni para cada parâmetro são apresentados na Tabela 4. Os resultados indicam que as diferenças médias de rotação (2,036° ± 4,217°) e torque (-2,913° ± 3,263°) foram estatisticamente diferentes de zero, com p-valores de 0,023 e 0,0003, respectivamente.

Para explorar melhor os possíveis efeitos do uso de anexos na precisão da predição, uma investigação primária pode ser visualizada na Figura 4, que mostrou pequenas diferenças entre diferentes anexos (Não, convencional ou apego otimizado). No entanto, isso provavelmente se deve às baixas frequências de fixação convencional.

Figure 1
Figura 1: Um fluxo de trabalho da sequência de uso do software. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2: Sobreposição dos modelos software-final (previsto) e pós-tratamento (alcançado). (A) Quatro modelos de um sujeito registrados no mesmo sistema de coordenadas. A codificação por cores indica os modelos de pré e pós-tratamento com palatos mas dentições diferentes, o modelo inicial sem palato e a mesma dentição do modelo pré-tratamento, e o modelo final sem palato e a dentição predita. O método de sobreposição é descrito no texto. (B) Os modelos final e pós-tratamento preditos pelo software mostrados isoladamente. Diferenças nas posições e orientações dentárias foram medidas neste estudo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3: Sobreposição dentária com medidas. (A) Primeiro molar segmentado a partir do modelo alcançado (pós-tratamento) registrado na versão programada prevista. A matriz de transformação para registro e o quadrado médio raiz (RMS) do ajuste é da janela pop-up do CloudCompare. (B) ângulos e deslocamentos de Euler derivados da matriz de transformação. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4: Comparação das diferenças de previsão sem fixação com os anexos convencionais e otimizados. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Parâmetro Significar 95% CI Significado
Rotação (°) 1 1 1 0
Torque (°) 0.991 0.982 0.996 0
Dica (°) 0.992 0.983 0.996 0
Vestibular-Lingual (mm) 0.999 0.997 0.999 0
Mesial-Distal (mm) 0.99 0.979 0.995 0
Ocluso-Gengival (mm) 0.998 0.996 0.999 0

Tabela 1: Coeficientes de correlação intraclasse (CCI) para confiabilidade intraexaminador (n = 32 dentes). IC: intervalo de confiança.

Parâmetro Diferença média 95% CI
Rotação (°) 0.032 -0.045 0.137
Torque (°) 0.182 -0.099 0.503
Dica (°) 0.061 -0.08 0.218
Vestibular-Lingual (mm) -0.011 -0.043 0.012
Mesial-Distal (mm) 0.008 -0.033 0.048
Ocluso-Gengival (mm) 0.011 -0.002 0.026

Tabela 2: Resultados das análises de Bland-Altman para concordância intraexaminador (n = 32 dentes). IC: intervalo de confiança.

Para-metro Primeiro Pré-molar (n=50) Segundo pré-molar (n=50) Primeiro Molar (n=50)
Significar SD 95% CI Significar SD 95% CI Significar SD 95% CI
Rotação (°) 2.801 3.881 1.767 4.023 2.472 5.265 1.195 4.148 0.835 3.004 0.098 1.74
Torque (°) -1.261 1.912 -1.765 -0.722 -3.597 3.586 -4.588 -2.512 -3.881 3.413 -4.895 -2.934
Dica (°) 0.746 2.851 -0.079 1.632 0.409 3.015 -0.434 1.238 -0.326 1.917 -0.582 0.506
Vestibular-Lingual (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
Mesial-Distal (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
Ocluso-Gengival (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

Tabela 3: Estatística descritiva das diferenças angulares e lineares entre a posição dentária prevista e alcançada para os primeiros pré-molares superiores, segundos pré-molares e primeiros molares. Valores positivos indicaram uma posição dentária mais bucal, distal ou oclusal, ou com mais rotação mesial, mais ponta da coroa distal ou mais torque da coroa lingual do que a posição dentária predita. DP: desvio padrão; IC: intervalo de confiança.

Parâmetro Significar SD 95% CI P
Rotação (°) 2.036 4.217 1.408 2.756 0.023*
Torque (°) -2.913 3.263 -3.411 -2.388 0.0003*
Dica (°) 0.374 2.641 -0.049 0.8 1
Vestibular-Lingual (mm) -0.128 0.534 -0.216 -0.041 0.186
Mesial-Distal (mm) 0.17 0.569 -0.076 0.258 1
Ocluso-Gengival (mm) -0.201 0.405 -0.266 -0.136 0.123

Tabela 4: Comparação das diferenças angulares e lineares de predição de médias em todos os dentes posteriores superiores medidos pelo teste do quadrado de Hotelling com correção de Bonferonni. Valores positivos indicaram uma posição dentária mais bucal, distal ou oclusal, ou com mais rotação mesial, mais ponta da coroa distal ou mais torque da coroa lingual do que a posição dentária predita. *P < 0,05.

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Discussion

As rugas palatinas têm uma configuração única na adolescência; permanecem constantes durante o crescimento, são autênticos marcadores de identificação pessoal e são considerados referências anatômicas estáveis para a sobreposição de modelos maxilares24,25,26,27. Dai e col. utilizaram esse método para comparar a movimentação dentária alcançada e predita dos primeiros molares superiores e incisivos centrais com alinhadores transparentes após a primeira extração de pré-molares28. O modelo pós-tratamento alcançado foi registrado via software Rapidform para o modelo pré-tratamento e pós-tratamento planejado. Eles relataram diferenças estatisticamente significativas entre os movimentos dentários previstos e alcançados. Os modelos pré e pós-tratamento foram adquiridos de diferentes fontes (impressões de alginato e exames intraorais). As medidas da movimentação dentária foram expressas dentro de um sistema de coordenadas, utilizando o plano oclusal posterior como plano transversal e a sutura palatina como guia para a construção de um plano sagital médio. Como os parâmetros angulares e translacionais dos respectivos primeiros molares superiores e incisivos centrais superiores foram projetados nesses planos, é difícil comparar seus resultados com investigações utilizando diferentes sistemas de coordenadas (por exemplo, uma origem de coordenadas baseada no centro de resistência aproximado de um dente)17,18,19,20,21.

O estudo limitou-se ao arco maxilar para que o palato e suas rugas pudessem ser utilizados para registrar os modelos previstos e alcançados. Previamente, o registro do modelo era feito utilizando dentes posteriores não tratados ou presumidamente estáveis 16,17,18,19, algoritmos de melhor ajuste 20,21, mini-implantes26,27, tori29, implantes30, base do crânio31 ou outras estruturas ósseas32. Dai et al., em um dos poucos estudos anteriores que utilizaram a sobreposição palatina para avaliar a eficácia do alinhador claro, compararam os movimentos dentários alcançados e preditos dos primeiros molares superiores e incisivos centrais nos casos deextração28, embora não tenham relatado diferenças individuais na posição e orientação dentária com os seis graus de liberdade utilizados neste e em outrosestudos20, 21º.

Os dentes anteriores não foram incluídos neste protocolo porque as formas de suas coroas clínicas eram muito difíceis de orientar dentro do sistema de coordenadas mundiais usado pelo CloudCompare para expressar suas transformações. No entanto, os pré-molares e molares apresentaram pontos de referência oclusais e regularidade da superfície facial suficientes para permitir que a superfície oclusal, o eixo longo e a caixa delimitadora de cada dente tratado fossem orientados para a origem e as coordenadas de mundo do software.

O uso de uma matriz de transformação para fornecer as informações translacionais e rotacionais que descrevem o movimento dentário durante o registro requer a adesão a convenções específicas. O CloudCompare emprega a convenção de Tait-Bryan, na qual uma sequência de rotação do eixo ZYX é adotada primeiro, seguida pelas traduções 3D do mundo zero necessárias para completar a correspondência. Como os ângulos relatados neste estudo refletem a convenção de Tait-Bryan33, estudos utilizando convenções diferentes produziriam resultados diferentes. O alinhamento do dente pós-tratamento à origem e às coordenadas mundiais garantiu que as medidas indicassem a translação da posição original do dente e das direções determinadas pela anatomia superficial específica de cada dente.

De modo geral, nossos resultados mostraram que a rotação e o torque da posição dentária alcançada foram estatisticamente e clinicamente significativamente diferentes das previsões, com maior rotação mesial e torque bucal após o tratamento com alinhadores transparentes. Enquanto o movimento rotacional nos primeiros molares superiores foi relativamente bem-sucedido, a desrotação no primeiro e segundo pré-molares foi mais problemática, sugerindo que a morfologia das coroas pré-molares pode contribuir para essa diferença. Esses achados são semelhantes a um estudo recente realizado por Al-Nadawia et al., que verificaram que a acurácia dos movimentos dos dentes posteriores com um protocolo de 7 dias não é tão precisa quanto o protocolo de 14 dias para intrusão, intrusão distal, ponta da coroa distal e torque da coroabucal34. Para determinar se a acurácia do Invisalign havia melhorado com a nova tecnologia, Haouili e col. atualizaram o estudo pioneiro de Kravitz e col.17 e também encontraram a menor acurácia global com rotação, particularmente desafiadora para caninos, pré-molares e molares21.

Os dados de tradução não mostraram diferenças estatisticamente significantes para as três direções, concordando com estudos prévios. Simon e col. verificaram que a distalização de molares superiores foi o movimento mais efetivamente previsto18. Uma diferença de predição não estatística, mas clinicamente significativa, foi observada para o movimento ocluso-gengival nos primeiros molares no presente estudo, que tendeu a ser ligeiramente intruso em relação às suas posições previstas. Haouili e col. também indicaram que, embora a extrusão dos incisivos superiores tenha melhorado com o uso de acessórios de extrusão otimizados, a extrusão dos molares superiores e inferiores apresentou a menor acurácia21.

No presente estudo, os movimentos dentários com anexos não foram diferentes dos dentes sem anexos na obtenção dos movimentos dentários desejados. Os movimentos dentários com fixação otimizada pareceram ser ligeiramente imprecisos com o movimento rotacional. Embora os dentes com fixação otimizada tenham mostrado movimento dentário de torque mais preciso em comparação com os implementos convencionais ou sem anexos, os movimentos dentários de torque geral foram desafiadores. afirmaram que os anexos podem proporcionar melhoras clínicas diminutas com movimentos rotacionais em comparação com nenhum apego; entretanto, não com significância estatística16. Simon et al., por outro lado, verificaram que os anexos são significativamente benéficos na desrotação de pré-molares18. Cortona e col. também abordaram com um estudo finito que a maneira mais eficiente de derotar dentes arredondados da mandíbula era adicionar um único acessório com 1,2° de ativação do alinhador35. Nucera e col. revisaram sistematicamente os efeitos dos anexos compostos na terapia com alinhadores claros e delinearam os resultados contraditórios na literatura atual36. A falta de evidências justifica novos ensaios clínicos que esclareçam a influência dos anexos e seu número, tamanho, forma e posição em cada movimento ortodôntico.

Em geral, o Invisalign atingiu a maioria dos movimentos dentários posteriores previstos em adolescentes e adultos com oclusopatias leves a moderadas. Especificamente, a desrotação prevista dos pré-molares superiores, e especialmente do primeiro pré-molar, foi mais desafiadora. Todos os dentes posteriores superiores tenderam ao torque bucalmente sem controle adequado do torque. Quanto mais posicionado distalmente o dente, mais imprevisível é o resultado. Com ou sem anexos ou diferentes tipos de anexos parecia não fazer diferença na previsão. Geralmente, refinamentos adicionais ou supercorreção seriam necessários para atingir todas as previsões. Comparações de Invisalign-predito com modelos digitais clinicamente obtidos no arco maxilar podem se beneficiar do registro do modelo usando características palatais e dentárias, segmentação dentária individual e as transformações matemáticas usadas para combiná-los.

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Disclosures

Os autores não têm nada a revelar.

Acknowledgments

Este trabalho foi financiado pelo International Align Research Award Program (Align Technology Inc., Tempe, AZ). No entanto, a fonte de financiamento não teve envolvimento na condução da pesquisa e/ou elaboração do artigo. Gostaríamos de agradecer à Dra. Sandra Tai e ao Dr. Samuel Tam por seu generoso apoio para fornecer os casos Invisalign e Nikolas Krstic por seu apoio profissional para análises estatísticas.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CloudCompare  GPL software   Version 2.11 open-source software (https://www.cloudcompare.net/)
Meshmixer software  Autodesk, Inc.
Rhinoceros 5.0  Robert McNeel & Associates Version 5.0

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References

  1. Align Technology Inc. ALGN Q320 Financial slides and historical data. , https://investor.aligntech.com/events (2020).
  2. Borda, A. F., et al. Outcome assessment of orthodontic clear aligners vs fixed appliance treatment in a teenage population with mild malocclusions. Angle Orthodontist. 90 (4), 485-490 (2020).
  3. Patterson, B. D., et al. Class II malocclusion correction with Invisalign: Is it possible. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 159 (1), e41-e48 (2021).
  4. Roberston, L., et al. Effectiveness of clear aligner therapy for orthodontic treatment: A systematic review. Orthodontics and Craniofacial Research. 23 (2), 133-142 (2020).
  5. Papadimitriou, A., Mousoulea, S., Gkantidis, N., Kloukos, D. Clinical effectiveness of Invisalign orthodontic treatment: a systematic review. Progress in Orthodontics. 19 (1), 37-60 (2018).
  6. Ke, Y., Zhu, Y., Zhu, M. A comparison of treatment effectiveness between clear aligner and fixed appliance therapies. BMC Oral Health. 19 (1), 24 (2019).
  7. Zheng, M., Liu, R., Ni, Z., Yu, Z. Efficiency, effectiveness and treatment stability of clear aligners: a systematic review and meta-analysis. Orthodontics and Craniofacial Research. 20 (3), 127-133 (2017).
  8. Papageorgiou, S. N., Koletsi, D., Iliadi, A., Peltomaki, T., Eliades, T. Treatment outcome with orthodontic aligners and fixed appliances: a systematic review with meta-analysis. European Journal of Orthodontics. 42 (3), 331-343 (2020).
  9. Galan-Lopez, L., Barcia-Gonzalez, J., Plasencia, E. A systematic review of the accuracy and efficiency of dental movements with Invisalign. Korean Journal of Orthodontics. 49 (3), 140-149 (2019).
  10. Rossini, G., Parrini, S., Castroflorio, T., Deregibus, A., Debernardi, C. L. Efficacy of clear aligners in controlling orthodontic tooth movement: A systematic review. Angle Orthodontist. 85 (5), 881-999 (2015).
  11. Lagravère, M. O., Flores-Mir, C. The treatment effects of Invisalign orthodontic aligners: a systematic review. Journal of the American Dental Association. 136 (12), 1724-1729 (2005).
  12. Krieger, E., Seiferth, J., Saric, I., Jung, B. A., Wehrbein, H. Accuracy of Invisalign® treatments in the anterior region: First results. Journal of Orofacial Orthopedics. 72 (2), 141-149 (2011).
  13. Buschang, P. H., Shaw, S. G., Ross, M., Crosby, D., Campbell, P. M. Predicted and actual end-of-treatment occlusion produced with aligner therapy. Angle Orthodontist. 85 (5), 723-727 (2015).
  14. Houle, J. P., Piedade, L., Todescan, R., Pinheiro, F. H. The predictability of transverse changes with Invisalign. Angle Orthodontist. 87 (1), 19-24 (2017).
  15. Zhou, N., Guo, J. Efficiency of upper arch expansion with the Invisalign system. Angle Orthodontist. 90 (1), 23-30 (2020).
  16. Kravitz, N. D., Kusnoto, B., Agran, B., Viana, G. Influence of attachments and interproximal reduction on the accuracy of canine rotation with Invisalign. A prospective clinical study. Angle Orthodontist. 78 (4), 682-687 (2008).
  17. Kravitz, N. D., Kusnoto, B., BeGole, E., Obrez, A., Agran, B. How well does Invisalign work? A prospective clinical study evaluating the efficacy of tooth movement with Invisalign. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 135 (1), 27-35 (2009).
  18. Simon, M., Keilig, L., Schwarze, J., Jung, B. A., Bourauel, C. Treatment outcome and efficacy of an aligner technique-regarding incisor torque, premolar and molar distalization. BMC Oral Health. 14, 68 (2014).
  19. Charalampakis, O., Iliadi, A., Ueno, H., Oliver, D. R., Kim, K. B. Accuracy of clear aligners: a retrospective study of patients who needed refinement. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 154 (1), 47-54 (2018).
  20. Grünheid, T., Loh, C., Larson, B. E. How accurate is Invisalign in nonextraction cases? Are predicted tooth positions achieved. Angle Orthodontist. 87 (6), 809-815 (2017).
  21. Haouili, N., Kravitz, N. D., Vaid, N. R., Ferguson, D. J., Makki, L. Has Invisalign improved? A prospective follow-up study on the efficacy of tooth movement with Invisalign. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 158 (3), 420-425 (2020).
  22. Alwafi, A. A., Hannam, A. G., Yen, E. H., Zou, B. A new method assessing predicted and achieved mandibular tooth movement in adults treated with clear aligners using CBCT and individual crown superimposition. Scientific Reports. 13, 4084 (2023).
  23. Huanca Ghislanzoni, L. T., et al. Evaluation of tip and torque on virtual study models: a validation study. Progress in Orthodontics. 26 (1), 14-19 (2013).
  24. English, W. R., et al. Individuality of human palatal rugae. Journal of Forensic Sciences. 33 (3), 718-726 (1988).
  25. Almeida, M. A., et al. Stability of the palatal rugae as landmarks for analysis of dental casts. Angle Orthodontist. 65 (1), 43-48 (1995).
  26. Jang, I., et al. A novel method for the assessment of three-dimensional tooth movement during orthodontic treatment. Angle Orthodontist. 79 (3), 447-453 (2009).
  27. Chen, G., et al. Stable region for maxillary dental cast superimposition in adults, studied with the aid of stable miniscrews. Orthodontics and Craniofacial Research. 14 (2), 70-79 (2011).
  28. Dai, F. F., Xu, T. M., Shu, G. Comparison of achieved and predicted tooth movement of maxillary first molars and central incisors: first premolar extraction treatment with Invisalign. Angle Orthodontist. 89 (5), 679-687 (2019).
  29. An, K., Jang, I., Choi, D. S., Jost-Brinkmann, P. G., Cha, B. K. Identification of a stable reference area for superimposing mandibular digital models. Journal of Orofacial Orthopedics. 76 (6), 508-519 (2015).
  30. Miller, R. J., Kuo, E., Choi, W. Validation of Align Technology's Treat IIITM digital model superimposition tool and its case application. Orthodontics and Craniofacial Research. 6 (s1), 143-149 (2003).
  31. Cevidanes, L. H. C., Oliveira, A. E. F., Grauer, D., Styner, M., Proffit, W. R. Clinical application of 3D Imaging for assessment of treatment outcomes. Seminars in Orthodontics. 17 (1), 72-80 (2011).
  32. Rose, D. Rotations in three-dimensions: Euler Angles and rotation matrices. , http://danceswithcode.net/engineeringnotes/rotations_in_3d/rotations_in_3d_part1.html (2015).
  33. Tait-Bryan angles - Wikimedia Commons. , https://commons.wikimedia.org/wiki/Tait-Bryan_angles (2023).
  34. Al-Nadawi, M., et al. Effect of clear aligner wear protocol on the efficacy of tooth movement. Angle Orthodontist. 91 (2), 157-163 (2021).
  35. Cortona, A., Rossini, G., Parrini, S., Dergibus, A., Castroflorio, T. Clear aligner orthodontic therapy of rotated mandibular round-shaped teeth: A finite element study. Angle Orthodontist. 90 (2), 247-254 (2020).
  36. Nucera, R., et al. Effects of composite attachments on orthodontic clear aligners therapy: A systematic review. Materials. 15 (2), 533 (2022).

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Alwafi, A. A., Panther, S., Lo, A., Yen, E. H., Zou, B. Measuring Maxillary Posterior Tooth Movement: A Model Assessment using Palatal and Dental Superimposition. J. Vis. Exp. (204), e65531, doi:10.3791/65531 (2024).

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