Évaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire

 2018 CEO Published by / E´dite´ par Elsevier Masson SAS All rights reserved / Tous droits re´serve´s

Original Article Article Original

Mandibular canal changes assessed using three-dimensional imaging (CBCT)
Evaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire Iman Asariaa, Manuel O. Lagravereb,* a

Schulich School of Dentistry, University of Western Ontario, London, Ontario, Canada Department of Orthodontics, School of Dentistry, Faculty of Medicine and Dentistry, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada

b

Available online: 17 October 2018 / Disponible en ligne : 17 octobre 2018

Summary


sume
Re

Introduction: To identify changes in the adolescent mandibular canal (MC) using cone-beam computer tomography (CBCT) by locating three-dimensional (3D) anatomical landmarks in the mandible for later growth and treatment applications.

Introduction : Pour identifier les changements du canal mandibulaire (CM) chez l’adolescent, nous avons utilise
la tomographie volumique a` faisceau conique (CBCT) en localisant  des reperes anatomiques tridimensionnels (3D) sur la mandibule afin d’anticiper la croissance a` venir et les applications
therapeutiques.
Methodes : Deux images en CBCT prises a` 1,5 ou 2 ans ^ es
de 11 a` 17 ans) ont et
e
d’intervalle chez 50 patients (ag
a` l’aide du logiciel AVIZO
. Six points de repere  printracees
e
places
au niveau des CMs droit et gauche. cipaux ont et
Nous avons obtenu des coordonnees tridimensionnelles 
(x, y, z). Les distances moyennes entre les reperes apparies
e
mesurees
a` l’aide d’un test t pour echantillons
ont et appa
Les differences

e
ries. de distance moyenne < 1,50 mm ont et
jugees cliniquement non significatives et stables. Pour

 determiner la coherence de la position des reperes, des
e
coupes CBCT successives provenant de 11 patients ont et
effectuees trois fois a` une semaine d’intervalle. Les coor
ont et
e
determin

et nous avons mesure
le coeffidonnees ees

cient de correlation intraclasse (ICC), la difference d’erreur moyenne et les intervalles de confiance.

x et y presentaient

Resultats : Les coordonnees une coher
z presentaient
ence interne de 1,00. Les coordonnees une

coherence de 0,995 ou plus. L’erreur de mesure etait < 1 mm. Le changement de distance moyenne le plus impor
tant etait de 2,25 mm W 3,06 mm entre le foramen mandibu directement situe
sur le canal droit, le laire droit et le repere

Methods: Two CBCT images taken 1.5–2 years apart for 50 patients (ages 11–17) were landmarked using AVIZO
. Six core landmarks were placed relative to the right and left MCs. Three-dimensional coordinates (x, y, z) were obtained. Average distances between paired landmarks were measured using a paired samples t-test. Mean distance differences < 1.50 mm were determined clinically insignificant and stable. To determine landmark position consistency, repeat CBCTs from 11 patients were landmarked three times one week apart. Coordinates were determined and intra-class correlation coefficient statistics (ICC), mean error difference and confidence intervals were measured.

Results: X and y-coordinates had an internal consistency of 1.00. Z-coordinates had a consistency of 0.995 or higher. Measurement error was < 1 mm. The largest mean distance change was 2.25mm W 3.06 mm between the right mandibular foramen and the landmark directly on the right canal, closest to the mesial root of the first molar. The smallest mean distance

* Correspondence and reprints / Correspondance et tire
s a` part : M.O. Lagravere, School of Dentistry, Faculty of Medicine and Dentistry, University of Alberta, ECHA 5-524, 11405 - 87th avenue, T6G1C9 Edmonton, Alberta, Canada. e-mail address / Adresse e-mail : [email protected] (Manuel O. Lagravere)

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Mandibular canal changes assessed using three-dimensional imaging (CBCT)


Evaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire

change was < 0.01mm W 1.7 mm between the right and left mental foramina. Additionally, the bilateral mandibular foramina, bilateral distal and mesial roots of the first molar, and bilateral regions on the MC inferior to both distal and mesial roots of the first molar were stable.

 2018 CEO. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved


 molaire. Le plus proche de la racine mesiale de la premiere
changement de distance moyenne le plus faible etait de < 0,01 mm W 1,7 mm entre les trous mentonniers droit et ^ es,
les trous mentonniers, les gauche. De plus, des deux cot
 molaire et les zones racines, distale et mesiale, de la premiere
en dessous en regard des racines distale et sur le CM situes
 molaire, etaient
mesiale de la premiere stables. 
e
juges
fiables. La region
Conclusion : Tous les reperes ont et
entre les trous mentonniers droit et gauche etait
situee recon^
nue pour etre la plus stable durant cette periode chez les adolescents.  2018 CEO. E´dite´ par Elsevier Masson SAS. Tous droits re´serve´s

Key-words


s Mots cle

Conclusion: All landmarks were determined reliable. The region between the right and left mental foramina was found most stable for this time period in adolescents.

·· ·

Mandibular canal. Cone-beam computed tomography. Superimposition.

·· ·

Canal mandibulaire. Tomographie volumique a` faisceau conique (CBCT). Superposition.

Introduction

Introduction

Mandibular canals (MC) are anatomical structures in the mandible that extend bilaterally from the mandibular foramen to the mental foramen carrying the inferior alveolar nerves, arteries, and veins [1]. The MC is an important anatomical landmark that should be identified before any surgical treatments are to be done in the mandible to prevent injury or other severe complication [1–3]. For example, dental implant surgery can result in neurosensory disturbance causing temporary or permanent paralysis of the mandible [3,4]. Poor assessment of the mandible causes inferior alveolar nerve damage due to perforation of the MC during drilling, by positioning the implant into the MC with subsequent pressure to the nerve, grafting procedures, infection and soft tissue retraction during surgery, osteotomies or fracture repair [3,4]. This can result in the formation of a hematoma, which has been reported to have an incidence of approximately 7% in cases of alveolar atrophy [3,4].

Les canaux mandibulaires (CM) sont des structures anatomi
tendent de fa¸con bilate
rale du ques de la mandibule qui s’e foramen mandibulaire jusqu’au trou mentonnier, et qui transres et les veines alve
olaires infe
rieurs portent les nerfs, les arte re anatomique important qui doit e ^tre [1]. Le CM est un repe
avant tout traitement chirurgical au niveau de la manidentifie
venir toute le
sion ou autre complication grave dibule afin de pre [1–3]. Par exemple, une chirurgie pour la pose d’implants dentaires peut conduire a` des troubles neurosensoriels
sie temporaire ou permanente de la entraıˆnant une paresthe
valuation de la mandibule mandibule [3,4]. Une mauvaise e
sion du nerf alve
olaire infe
rieur suite peut entraıˆner une le a` une perforation du canal mandibulaire durant le forage, en
rieur du CM avec une comprespositionnant l’implant a` l’inte
vitable du nerf, lors des techniques de greffes, suite sion ine
traction des tissus mous durant la a` une infection et a` la re s les oste
otomies ou les re
parations de fracchirurgie, apre
matome, tures [3,4]. Cela peut entraıˆner la formation d’un he
te
rapporte
comme ayant une incidence dans environ qui a e
olaire [3,4]. 7 % des cas d’atrophie alve
hension de l’anatomie intraosseuse du CM Une bonne compre
viter des le
sions. C’est pour cela que est indispensable pour e
ope
ratoire des structures vitales et l’e
valuation l’imagerie pre
d’os disponible sont essentielles pour bien de la quantite
hender la localisation du CM [3,4]. De nos jours, il existe appre
s d’imagerie dans le domaine un grand nombre de possibilite de la dentisterie [1,3,4]. Plusieurs techniques d’imagerie ont
te
utilise
es pour e
valuer le trajet du CM : la radiographie e
rique scanner me
dical panoramique, la tomographie nume
cente : la tomographie volumique a` faisceau (CT), et la plus re conique ou Cone Beam Computarised Tomography (CBCT)
es, le CBCT pre
sente les [1,3,4]. Parmi les trois options cite

A strong understanding of the intrabony anatomy of the MC is needed in order to avoid damage. For this reason, preoperative imaging of vital structures and the assessment of bone availability are critical to properly assess the MC location [3,4]. Currently, a large number of imaging options are available in dentistry [1,3,4]. Several imaging techniques have been used to assess the course of the MC including panoramic radiography, computed tomography (CT) and the most recently introduced CBCT [1,3,4]. From the three mentioned options, CBCT appears to present the best cost-benefit results. Prior to dental implant procedures, dentists currently use panoramic radiography to assess the location of the MC in the mandible;

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Iman Asaria et al.

however, distortion of 2D panoramic radiography often results in miscalculation of the MC location [4]. During CT, patients are exposed to a relatively high radiation dose compared to CBCT [3]. CT has also been shown to produce metal artefacts, have low availability and high cost compared to CBCT [3].

CBCT has become an increasingly important source of 3D volumetric data in clinical orthodontics since its introduction into dentistry in 1998 [5]. CBCT creates 3D data by a single scan around the imaging volume of interest, acquiring several single x-ray projections, using a cone-shaped x-ray beam, unlike the traditional fan-shaped x-ray of CT, and a digital detector that move synchronously and in opposite directions [3,5]. This series of projections is later used to generate a 3D volumetric data set, which can be used to provide primary reconstruction images in three orthogonal planes (axial, sagittal, and coronal) [6]. Moreover, these data can be displayed in a clinically meaningful way, providing cross-sectional images of the maxilla and mandible and is well-suited for imaging in the craniofacial area and is extremely useful for assessing bones [6]. CBCT is quickly becoming accepted as a very accurate and effective method for producing high-contrast cross-sectional images that are crucial references when assessing the location of the MC at any arbitrary angle [4,7,8]. The introduction of CBCT allows clinicians to perform superimpositions in 3D and has eliminated some of the errors that occur with traditional lateral cephalometric superimposition [9]. Nevertheless, superimposition in 3D is still a struggle and stable structures to use as references are still being studied. In the case of the mandible, to understand its growth and development, there is a limited amount of anatomical structures (skeletal and dental) that can be used for its reference. As the mandible is a bone that is not solidly fixed to other bones, a reference within the mandible is recommended. For these reasons, an understanding of the growth and development of the MC in 3D is needed. Further understanding of such anatomical variations is essential to the performance of more predictable surgical procedures, avoiding potential sensory disturbances, hemorrhagic complications, and even failures in anesthetic techniques [9].

Our goal in this study was to assess the changes in the MC over time in the adolescent period, by comparing reference points specifically chosen within the mandible using CBCT imaging. The results of this study will give us insight into the details of change in the MC structure in adolescent years allowing us to determine whether, and at what point the canal should be used as a stable structure to determine treatment progress and

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sultats en termes de couˆt/be
ne
fice. Avant l’arrive
e meilleurs re des techniques implantaires, les dentistes utilisaient la radio
valuer la situation du CM ; cepengraphie panoramique pour e
formation lie
e a` la radiographie panoramique 2D dant, la de
ciation de la localisation entraıˆne souvent une mauvaise appre
s a` une dose du CM [4]. Durant la CT, les patients sont expose
leve
e compare
e a` celle ge
ne
re
e de radiations relativement e
sente e
galement l’inconve
nient de avec le CBCT [3]. La CT pre
facts me
talliques, une faible disponibilite
et produire des arte
leve
compare
au CBCT [3]. un couˆt e
es Le CBCT est devenu une source importante de donne
triques 3D en orthodontie clinique depuis son introducvolume
ne re tion dans le domaine dentaire en 1998 [5]. Le CBCT ge
es 3D gra ^ce a` un scanner unique autour du volume des donne
re ^ t, par l’acquisition de plusieurs projections de rayons X d’inte uniques, a` l’aide d’un faisceau conique – contrairement au
ventail de la CT, et faisceau de rayons X traditionnel en e
tecteur nume
rique qui se de
place de fa¸con synchrone d’un de
es [3,5]. Cette se
rie de projecet dans des directions oppose
e pour ge
ne
rer un ensemble de tions est ensuite utilise
es volume
triques 3D, qui peut servir a` la reconstruction donne d’images primaires dans les trois plans orthogonaux (axial,
es peuvent e ^tre sagittal et coronaire) [6]. De plus, ces donne
es, procurant ainsi des images en coupe du maxillaire affiche s pratiques en clinique, et convenant et de la mandibule tre
gion craniofaciale ; elles sont bien pour l’imagerie de la re s utiles pour e
valuer les structures osseuses [6]. Le aussi tre
te
rapidement accepte
comme e
tant une me
thode CBCT a e s pre
cise et efficace pour produire des images en coupe tre
es qui sont des re
fe
rences essentielles hautement contraste
value la localisation du CM sous n’importe quel lorsque l’on e nement du CBCT a permis aux angle arbitraire [4,7,8]. L’ave
aliser des superpositions 3D en e
liminant cercliniciens de re
es aux superpositions traditionnelles de taines des erreurs lie
le
radiographies [9]. Ne
anmoins, la superposition 3D reste te
fi, et les structures stables a` utiliser sont encore a` l’e
tude. un de Dans le cas de la mandibule, pour comprendre sa croissance
veloppement, il existe une quantite
limite
e de strucet son de tures anatomiques (squelettiques et dentaires) qui peuvent
^tre utilise
es comme re
fe
rence. Etant
que la mandibule e donne
aux autres structures est un os qui n’est pas solidement fixe
d’utiliser une re
fe
rence qui se osseuses, il est recommande
rieur de la mandibule. C’est pourquoi la situe a` l’inte
hension tridimensionnelle de la croissance et du compre
veloppement du CM est ne
cessaire. Une meilleure de
hension de telles variations anatomiques est indispencompre
aliser des techniques chirurgicales plus sable pour pouvoir re
dictibles, en e
vitant les troubles sensoriels, les complicapre
morragiques, voire des e
checs d’anesthe
sie. [9]. tions he
tude e
tait d’e
valuer les modifications du CM Le but de notre e
riode de croissance pubertaire, en avec le temps et en pe
fe
rence se
lectionne
s a` l’inte
rieur comparant des points de re
sultats de de la mandibule a` l’aide de l’imagerie CBCT. Les re
tude nous donneront un aper¸cu de
taille
des changecette e
es ments au niveau de la structure du CM durant les anne d’adolescence ; ainsi nous pourrons savoir dans quelle

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Mandibular canal changes assessed using three-dimensional imaging (CBCT)


Evaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire

effectiveness through superimposition techniques. In particular, we performed measurements assessing to what extent CBCT images show a distortion in the anatomical distance of the MC.

^tre utilise
comme une structure stable mesure le canal peut e
du traitement au travers des techdans le suivi et l’efficacite
niques de superposition. Nous avons en particulier effectue
valuant le degre
de distorsion que pourraient des mesures e
senter les images CBCT dans la distance anatomique du pre CM.

Materials and methods


riels et me
thodes Mate

This study was undertaken after approval from the Health Research Ethics Board, University of Alberta. CBCTs from fifty subjects were selected from the Graduate Orthodontic Clinic patient pool at the University of Alberta in Edmonton, Alberta. Subjects were selected under the following inclusion criteria: 11–17 years old, full permanent dentition erupted (with the exception of third molars), and absence of syndromic characteristics or systemic diseases [7]. These CBCT images were taken as part of a different clinical trial being done. The CBCT images obtained for this study were from 21 males and 29 females. The average age of the patient pool was 14 years. In order to ensure this range did not produce various results in terms of the different ages and sex, an ANOVA test was performed. The results of this showed no statistical significance in terms of age or sex. The patients were imaged for a 1.5–2 year lapse, not from the age of 11 up and until the age of 17. Subjects had CBCTs taken with at least 19–24 months apart signaling the start and end of orthodontic treatment. Subjects had orthodontic treatment that did not involve extraction of teeth. CBCTs were analyzed using AVIZO (Visualization Science Group, New England, MA, USA), (fig. 1), and six landmarks were placed at distinct anatomical locations on both right and left MC of each patient (fig. 2). AVIZO is a software application for scientific data visualization and analysis. This application allows the researcher to perform interactive visualization and


tude a e
te
mene
e apre s avoir obtenu l’approbation du Cette e
d’e
thique de l’universite
d’Alberta. Les coupes CBCT Comite
te
se
lectionne
es parmi le provenant de cinquante sujets ont e
pool de patients de la clinique d’orthodontie de l’universite res d’inclusion, d’Alberta, a` Edmonton. Pour remplir les crite ^tre a ^ ge
s de 11 a` 17 ans, avoir une les patients devaient e te (a` l’exception des troisie mes denture permanente comple
senter de syndromes ou de maladies molaires), et ne pas pre
miques [7]. Ces images CBCT ont e
te
prises en paralle le syste a` un autre essai clinique. Les images de CBCT obtenues pour
tude provenaient de 21 gar¸cons et de 29 filles. L’a ^ge cette e
tait de 14 ans. Un test Anova a moyen du pool de patients e permis de prendre en compte les facteurs de confusion, en ^ge et genre. Il n’existait aucune sigajustant sur le facteur a ^ge ni le genre. Les tomonification statistique concernant l’a
te
re
alise
es durant une pe
riode de graphies des patients ont e
but et a` la fin du traitement 1,5 a` 2 ans, correspondant au de orthodontique, et non a` partir de 11 ans jusqu’a` 17 ans. Le traitement orthodontique n’impliquait pas d’extraction de
te
analyse
es a` l’aide du logiciel dents. Les coupes CBCT ont e AVIZO (Visualization Science Group, New England, MA,
res ont e
te
place
s a` des localisaEtats-Unis ; fig. 1), et six repe tions anatomiques distinctes, sur le CM droit et le CM gauche de chaque patient (fig. 2). Le logiciel AVIZO est une applica
es scientifiques. tion pour la visualisation et l’analyse de donne
aliser une Cette application permet au chercheur de re

[(Fig._1)TD$IG]

Fig. 1: AVIZO 8.1.1. Visualization and analysis software. Fig. 1 : AVIZO 8.1.1. Logiciel de visualisation et d’analyse.

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Iman Asaria et al.

[(Fig._2)TD$IG]

Fig. 2: Measured distances between selected landmark pairs defined and shown in 3D images (Landmark Pair, Description and 3D Reconstruction). Abbreviations: DR: Distal Root; MF: Mandibular Foramen; MeF: Mental Foremen; MR: Mesial Root; DMC: Distal Mandibular Canallandmark placed on the mandibular canal directly below the distal root of the first molar; MMC: Mesial Mandibular Canal-landmark placed on the mandibular canal directly below the mesial root of the first molar; a: Left MF/Right MF: The points at which the paired MF walls connect from the midpoint of the anterior margin of the MF; b: Left MF/Left MMC: The points at which the left MF wall connects to the landmark directly on the canal below the mesial root (MR) of the left first molar (MMC); 716

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Mandibular canal changes assessed using three-dimensional imaging (CBCT)


Evaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire

[()TD$FIG] Fig. 2 (Suite) Fig. 2 (Continued)

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Iman Asaria et al.

[()TD$FIG] Fig. 2 (Suite) Fig. 2 (Continued)

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Evaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire

[()TD$FIG] Fig. 2 (Suite) Fig. 2 (Continued)

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Iman Asaria et al.

c: Right MF/Right MMC: The points at which the midpoint of the anterior margin of MF connects the right MR of the first molar inferior on the mandibular canal (MMC); d: Left MF/Left MeF: The points at which the left MF wall connects the center of the left MeF; e: Right MF/Right MeF: The points at which the midpoint of the anterior margin of MF connects the center of the right MeF; f: Left MeF/Right MeF: The points at which the center of the left MEF connects the center of the right MeF; g: Left DR/Left DMC: The points at which the left distal root (DR) of the first molar connects to the landmark directly on the canal below the DR of the left first molar (DMC); h: Left MR/Left MMC: The points at which the left (MR) of the first molar connects below the left MR of the first molar inferior on the mandibular canal (MMC); i: Right DR/Right DMC: The points at which the right DR of the first molar connects to the landmark directly on the canal below the DR of the right first molar inferior on the mandibular canal (DMC); j: Right MR/Right MMC: The points at which the right MR of the first molar (MR) connects below the right MR of the first molar inferior on the mandibular canal (MMC); k: Left MF/Left DMC: The points at which the left MF wall connects below the left DR of the first molar inferior on the mandibular canal (DMC); l: Right MF/Right DMC: The points at which the midpoint of the anterior margin of MF connects below the right DR of the first molar inferior on the mandibular canal (DMC); m: Left MeF/Left MMC: The points at which the center of the left MEF connects below the left MR of the first molar inferior on the mandibular canal (MMC); n: Right MeF/Right MMC: The points at which the center of the right MEF connects below the right MR of the first molar inferior on the mandibular canal (MMC); o: Left DMC/Left MMC: The points at which the left DR of the first molar inferior on mandibular canal (MMC) connects below the left MR of the first molar inferior on the mandibular canal (MMC); p: Right DMC/Right MMC: The points at which the right DR of the first molar inferior on the mandibular canal (DMC) connects below the right MR of the first molar inferior on the mandibular canal (MMC); q: Left MeF/Left DMC: The points at which the center of the left mental foramen (MeF) connects below the left distal root of the first molar inferior on the mandibular canal (MMC); r: Right MeF/Right DMC: The points at which the center of the right MEF connects below the right DR of the first molar inferior on the mandibular canal (DMC).
es entre les repe res apparie
s se
lectionne
s, de
finis et pre
sente
s en Images 3D (repe re apparie
Landmark Pair, Fig. 2 : Distances mesure
viations : DR : racine distale ; MF : foramen mandibulaire ; MeF : trou mentonnier (foramen mentonnier) ; description et reconstruction 3D).Abre
siale ; DMC : repe re distal au canal mandibulaire place
sur le canal mandibulaire directement en dessous de la racine distale de la MR : racine me re molaire ; MMC : Repe re me
sial au canal mandibulaire place
sur le canal mandibulaire directement en dessous de la racine me
siale de la premie re molaire ; premie
es des MF se rejoignent a` partir du point me
dian du rebord ante
rieur du MF ; a : MF gauche/MF droit : points sur lesquels les parois apparie
es des MF apparie
s se rejoignent a` partir du point me
dian du rebord ante
rieur du MF. b : MF gauche/MMC gauche : les points sur les parois apparie  re situe
directement sur le canal en dessous de la racine me
siale (MR) de la premie re Les points sur lesquels la paroi gauche du MF rejoint le repe molaire gauche (MMC) ;
dian (milieu) du rebord ante
rieur de MF (FM) rejoint le MR droit de la premie re c : MF (FM) droit/MMC droit : les points sur lesquels le point me molaire sous le canal mandibulaire (MMC). d : MF gauche/MeF gauche : les points sur lesquels la paroi gauche du MF rejoint le centre du MeF gauche ;
dian (milieu) du rebord ante
rieur de MF (FM) rejoint le centre du point MeF droit ; e : MF droit/MeF droit : les points sur lesquels le point me f : MeF gauche/MeF droit : les points sur lesquels le centre du MeF gauche rejoint le centre du MeF droit ; re molaire rejoint le repe re situe
directement sur le g : DR gauche/DMC gauche : les points sur lesquels la racine distale gauche (DR) de la premie  re molaire gauche (DMC) ; canal en dessous de la DR de la premie  re molaire rejoint le point infe
rieur MR de la premie re molaire h : MR gauche/MMC gauche : les points sur lesquels la MR gauche de la premie
rieure sur le canal mandibulaire (MMC) ; infe re molaire rejoint le repe re situe
directement sur le canal en dessous de la i : DR droit/DMC droit : les points sur lesquels la DR droite de la premie  re molaire infe
rieure droite sur le canal mandibulaire (DMC) ; DR de la premie re molaire (MR) rejoint le point situe
sous la MR droite de la premie re j : MR droite/MMC droite : les points sur lesquels la MR droite de la premie
rieure sur le canal mandibulaire (MMC) ; molaire infe
en dessous de la DR gauche de la premie re k : MFgauche/DMC gauche : les points sur lesquels la paroi gauche de MF rejoint le point situe
rieure sur le canal mandibulaire (DMC). molaire infe
rieur de MF rejoint le point situe
en dessous de la DR droite de la premie re l : MF droit/DMC droit : les points sur lesquels le milieu du rebord ante
rieure sur le canal mandibulaire (DMC) ; molaire infe  re molaire infe
rieure sur le m : MeF gauche/MMC gauche : les points sur lesquels le centre du point MEF gauche rejoint la MR gauche de la premie canal mandibulaire (MMC) ;

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Mandibular canal changes assessed using three-dimensional imaging (CBCT)


Evaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire

computation on 3D data sets. For our study, AVIZO was used to visualize and reconstruct the patient data from cone-beam computed tomographic images in 3D. AVIZO is also used to place fixed landmarks for data analysis. Three-dimensional definitions of all landmark points are shown in fig. 3. The root tip of the mandibular molar was used as a measuring point for evaluation. For growing children, various postures can be inclined and moved, however the root tip can be used as a measuring point since our study only focused on a two-year gap. During this period, any movement would be considered insignificant and the change would not be that great. The root of the first molar is also easily identifiable and was not moved mesially or distally during orthodontic treatment. Average distances between paired landmark reference points were statistically analyzed in order to determine the most stable regions (Table I).

To test the researcher’s consistency in accurate landmark placement, a reliable method in locating landmarks from CBCTs from 11 subjects (not from the main sample) was done. Each CBCT volume for the reliability test was landmarked three times one week apart to determine intra-reliability of the repeated landmarks. Altogether six landmarks, for both right and left regions of the mandible, were chosen as presented in Fig. 3. Three-dimensional coordinates were obtained from the landmarks and descriptive statistics and ICC analysis were used to determine if the landmarks were reliable for further use in analyzing changes in the MC structure over time.

Data was analyzed using ANOVA and paired t-test.


risation interactives sur des ensemvisualisation et une nume
es 3D. Pour notre e
tude, le logiciel AVIZO a e
te
bles de donne
pour visualiser et reconstruire les donne
es du patient utilise a` partir des images tomographiques 3D CBCT. Le logiciel
galement servi a` positionner les repe res fixes pour AVIZO a e
es. Les de
finitions 3D de tous les points de l’analyse des donne re sont pre
sente
es dans la fig. 3. L’apex de la molaire repe
te
utilise
comme point de mesure. Chez des mandibulaire a e
riode de croissance, la position de la preadolescents en pe re molaire peut e ^tre plus ou moins incline
e et changeante, mie
anmoins son apex peut e ^tre utilise
comme point de mesure, ne
tant donne
l’intervalle court de notre e
tude 18–24 mois. e
riode, tout mouvement peut e ^tre conside
re
Durant cette pe comme non significatif, et le changement comme peu
terminant. La racine de la premie re molaire est e
galement de
placement me
sial ou facile a` identifier et n’a pas subi de de distal durant le traitement orthodontique. Les distances
fe
rence apparie
s ont e
te
anamoyennes entre les points de re
es de fa¸con statistique afin de de
terminer les re
gions les lyse plus stables (Tableau I).
gularite
du chercheur dans la pre
cision de Pour tester la re res, nous avons utilise
une me
thode l’emplacement des repe res sur les coupes provenant de fiable en localisant les repe
chantillon principal). Chaque tomogra11 sujets (et non de l’e
te
marque
e trois fois a` une semaine d’intervalle, afin phie a e
terminer la fiabilite
intrae
valuateurs pour les mesures de de
pe
te
es. Au total, six repe res, a` la fois pour les re
gions droite re
te
se
lectionne
s comme le et gauche de la mandibule, ont e
es tridimensionnelles ont e
te
montre la fig. 3. Les coordonne res, et nous avons utilise
une anaobtenues a` partir des repe lyse statistique descriptive et une analyse d’ICC pour
terminer si les repe res e
taient fiables en vue d’une future de
valuation des changements se produisant utilisation dans l’e au niveau de la structure du CM avec le temps.
es ont e
te
analyse
es a` l’aide de l’analyse Anova et Les donne
. du test t apparie

Results


sultats Re

Using ICC, agreement testing was performed for the x, y, and z axes to determine intra-reliability of the repeated landmarks prior to analysis of subject pool for the study. For the x and yaxes coordinates, all landmarks had an internal consistency


liminaire a` l’e
tude, un test de concordance avec De fa¸con pre
te
re
alise
pour les axes x, y et z axes afin de de
terminer ICC a e
intraclasse des mesures re
pe
te
es. Pour les coorla fiabilite
es des axes x et y, tous les repe res pre
sentaient une donne


en dessous de la MR droite de la premie re molaire n : MeF droit/MMC droit : les points sur lesquels le centre du point MEF droit rejoint le point situe
rieure sur le canal mandibulaire (MMC) ; infe re molaire infe
rieure sur le canal mandibulaire (MMC) rejoint le o : DMC gauche/MMC gauche : les points sur lesquels la DR gauche de la premie
en dessous de la MR de la premie  re molaire infe
rieure sur le canal mandibulaire (MMC) ; point situe re molaire infe
rieure sur le canal mandibulaire (DMC) rejoint le point p : DMC droite/MMC droite : les points sur lesquels la DR droite de la premie
en dessous de la MR droite de la premie re molaire infe
rieure sur le canal mandibulaire (MMC) ; situe
en dessous de la racine q : MeF gauche/DMC gauche : les points sur lesquels le centre du trou mentonnier gauche (MeF) rejoint le point situe  re molaire infe
rieure sur le canal mandibulaire (MMC) ; distale gauche de la premie
en dessous de la racine distale DR r : MeF droit/DMC droite : les points sur lesquels le centre du trou mentonnier droit MEF rejoint le point situe  re molaire infe
rieure sur le canal mandibulaire (DMC). droite de la premie

International Orthodontics 2018 ; 16 : 712-732

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Iman Asaria et al.

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International Orthodontics 2018 ; 16 : 712-732

Mandibular canal changes assessed using three-dimensional imaging (CBCT)


Evaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire

Table I

Tableau I

Measured landmark pair distances from CBCT analysis of mandibular canal. Mean differences and standard deviation between Time 2 and Time 1 shown. Groups highlighted in red have mean distances < 1.50 mm and are determined to be clinically stable regions.


s mesure
s a` partir de l’analyse Distances des points apparie
rences des des coupes CBCT du canal mandibulaire. Diffe
carts types entre les Temps 2 et Temps 1. Les moyennes et e
s en rouge pre
sentaient des distances groupes souligne
re
es comme des moyennes < 1,50 mm et sont conside
gions cliniquement stables. re

Distances

Mean (Moy) Differences Between „ / entre T2-T1 (mm), 1.71 1.76 2.25 0.52 1.16 0.00 1.37 1.28 0.69 0.72 1.90 2.24 0.89 0.88 0.21 0.09 1.27 0.98

Left MF/Right MF* / MF gauche/MF droit* Left MF/Left MMC* / MF gauche/MMC gauche* Right MF/Right MMC* / MF droite/MMC droite* Left MF/Left MeF / MF gauche/MeF gauche Right MF/Right MeF* / MF droite/MeF droite* Left MeF/Right MeF G / MeF gauche/MeF droite Left DR/Left DMC* / DR gauche/DMC gauche* Left MR/Left MMC* / MR gauche/MMC gauche* Right DR/Right DMC / DR droite/DMC droite Right MR/Right MMC* / MR droite/MMC droite * Left MF/Left DMC* / MF gauche/DMC gauche* Right MF/Right DMC* / MF droite/DMC droite* Left MeF/Left MMC* / MeF gauche/MMC Gauche* Right MeF/Right MMC* / MeF droite/MMC droite * Left DMC/Left MMC / DMC gauche/MMC Gauche Right DMC/Right MMC / DMC droite/MMC droite Left MEF/Left DMC* / MEF gauche/DMC gauche* Right MEF/Right DMC* / MEF droite/DMC droite*

Std. Deviation / (ET)

2.04 3.09 3.06 2.48 2.47 1.69 1.99 1.76 2.60 1.85 3.05 3.55 2.31 2.51 1.76 1.64 2.54 2.88

*: Data with p-value < 0.05. Abbreviations: MF: Mandibular Foramen; MeF: Mental Foramen; DMC: Distal Mandibular Canal-landmark placed on the mandibular canal directly below the distal root of the first molar; MMC: Mesial Mandibular Canal-landmark placed on the mandibular canal directly below the mesial root of the first molar.

[(Fig._3)TD$IG] Fig. 3: Definitions of selected anatomical landmarks using CBCT images visualized in three planes (Landmark, 3D Constructions, Axial View XY, Sagittal View YZ and Coronal View XZ). a: Mandibular foramen (MF): Mesial surface of ramus of the mandible; b: Mental foramen (MeF): The geometric center of the MeF; c: Distal Root of 1st molar (DR): Inferior most aspect of 1st molar root; d: Mesial Root of 1st molar (MR): Inferior most aspect of 1st molar root; e: Distal Root of 1st molar Reference on Canal (DMC): Landmark on the canal Inferior to distal root of 1st molar; f: Mesial Root of 1st molar Reference on Canal (MMC): Landmark on the canal Inferior to mesial root of 1st molar.
finition des repe res anatomiques se
lectionne
s a` l’aide d’images CBCT visualise
es selon trois plans (repe re, constructions 3D, vue Fig. 3 : De axiale XY, vue sagittale YZ et vue coronaire XZ).
siale du ramus de la mandibule ; a : foramen mandibulaire (FM) : surface me
ome
trique du MeF ; b : trou mentonnier (MeF) : le centre ge c : racine distale de la 1re molaire (DR) : zone la plus basse de la racine de la 1re molaire ;
siale de la 1re molaire (MR) : zone la plus basse de la racine de la 1re molaire ; d : racine me
fe
rence de la racine distale de la 1re molaire sur le canal (DMC) : repe re sur le canal infe
rieur a` l’aplomb de DR. e : point de re
fe
rence de la racine me
siale de la 1re molaire sur le canal (MMC) : repe re sur le canal infe
rieur en dessous et a` l’aplomb de MR. f : point de re

International Orthodontics 2018 ; 16 : 712-732

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Iman Asaria et al.

1.00. Z-axis coordinates for landmarks had a consistency of 0.995 or higher. All landmarks were determined to be reliable. An independent samples t-test was used to determine if there were statistically significant changes in distances between landmark pairs in specific groups as highlighted in Table I. These results were then analyzed for clinical significance. Although the standard deviations in Table I are larger than the mean value, this can still be used to find a stable structure using this data since the standard deviation can be larger than the mean when the range of numbers is large.

Mean distances < 1.50 mm were determined to be clinically insignificant for change and therefore were determined to be stable regions. From all of the distances, we had 72% of the paired distances with a change less than 1.50 mm. The largest mean distance change was 2.25 mm W 3.06 mm between the right MF and the landmark termed RightmmC, which is the point on the canal directly below the mesial root of the first molar as shown in figs. 2 and 4. The smallest mean distance change was < 0.01 mm W 1.7 between the right and left mental foramina (fig. 2, fig. 5). Bilateral mental foramina, bilateral mandibular foramina, bilateral distal and mesial roots of the first molar, and bilateral regions on the mandibular canal inferior to both distal and mesial roots of the first molar all had a mean distance < 1.50 mm. Of the 18 pairings measured, 13 had positive correlations between T1 and T2. The paired


rence interne de 1,00. Les coordonne
es de l’axe z cohe
sentaient une cohe
rence de 0,995 ou plus. Tous les pre res ont e
te
conside
re
s comme fiables. Un t test sur repe
chantillons inde
pendants a e
te
utilise
pour de
terminer s’il e existait des variations de distances significatives entre les res apparie
s dans les groupes spe
cifiques, comme cela repe
vidence dans le Tableau I. Ces re
sultats ont est mis en e
te
analyse
s pour connaıˆtre leur signification clinique. ensuite e
carts-types du Tableau I soient plus importants Bien que les e
sultats restaient tout de me ^me que la valeur moyenne, les re
cartvalables pour valider une structure stable, sachant que l’e ^tre plus important que la moyenne lorsque type peut e
tendue de la valeur est grande. l’e
te
de
termine
es Les distances moyennes < 1,50 mm ont e
tant cliniquement non significatives en terme de comme e
quent, elles sont conside
re
es changement, et par conse
gions stables. Parmi toutes les distances, comme des re
es pre
sentaient un changement 72 % des distances apparie
rieur a` 1,50 mm. Le changement de distance moyenne le infe
tait de 2,25 mm W 3,06 mm entre le foramen plus important e re que nous avons appele
mandibulaire (FM) droit et le repe
sur le canal juste en dessous RightmmC, qui est le point situe
siale de la premie re molaire, comme le monde la racine me trent les figs. 2 et 4. Le changement de distance moyenne le
tait < 0,01 mm W 1,7 entre les trous mentonniers plus faible e
rale, les trous droit et gauche (fig. 2, fig. 5). De fa¸con bilate mentonniers, les foramens mandibulaires, les racines distale
siale de la premie re molaire, et les re
gions du canal et me

[(Fig._4)TD$IG]

Fig. 4: Box plot of the largest mean distance change (2.25 mm W 3.06 mm) was between the right mandibular foramen (Right MF) to the right landmark on the canal directly below the mesial root of the first molar (RightmmC). Fig. 4 : Diagramme en boıˆtes du changement le plus important pour la distance moyenne (2,25 mm W 3,06 mm) : entre le FM droit

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Mandibular canal changes assessed using three-dimensional imaging (CBCT)


Evaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire

samples correlation test obtained 7 distances that were highly correlated in T1 and T2 and all having correlations > 0.750. There was a significant difference between Time 1 and Time 2 groups in the t-test results for all measurements with a pvalue < 0.05 (Table I). Paired landmark distances determined most stable are highlighted in fig. 6.


es sous les racines distales et me
siales de la mandibulaire situe re molaire, pre
sentaient toutes une distance moyenne premie
s, 13 d’entre eux < 1,50 mm. Sur les 18 appariements mesure
lations positives entre T1 and T2. Le test montraient des corre
lation pour les e
chantillons apparie
s a montre
de corre
le
es en T1 et T2, avec des 7 distances hautement corre
lations > 0,750. Les re
sultats du test t ont montre
une corre
rence significative entre les groupes Temps 1 et Temps 2, diffe pour toutes les mesures avec une valeur p < 0,05 (Tableau I). res apparie
s conside
re
es comme Les distances pour les repe
vidence dans la fig. 6. les plus stables sont mises en e

[(Fig._5)TD$IG]

Fig. 5: Box plot of the smallest mean distance change was < 0.01 mm W 1.7 between the right and left mental foramina (MeF). Fig. 5 : Diagramme en boıˆtes du changement le plus petit pour la distance moyenne < 0,01 mm W 1,7 entre les deux MeF.

[(Fig._6)TD$IG]

Fig. 6: 3D reconstruction of clinically stable landmark pairs highlighted in blue.  res apparie
s cliniquement Fig. 6 : Reconstruction 3D des repe
s en bleu. stables souligne

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Iman Asaria et al.

Discussion

Discussion

The purpose of the present study was to analyze MC growth in 3D. The study is concerned with using natural anatomical reference structures of the mandible to test the stability of the MC for superimposition [10–12]. Previous studies attempted to analyze mandibular growth in 3D. For example, the study of fetal mandibular development cross-sectionally from histological serial sections showed that in the younger specimens, the development of the structures of the mandible and the development of overall fetal body size took place independently from each other [13,14]. Additionally, a separate study analyzed CBCT images taken before and after orthognathic surgery for the assessment of mandibular anatomy and position [15]. Previous studies in 3D have assessed the mandible in its entirety, but to our knowledge no comprehensive study specific to the growth of the MC in 3D has been done until our present study.


sente e
tude e
tait d’analyser la croissance Le but de la pre
tude s’est attache
e a` utiliser des tridimensionnelle du CM. L’e
fe
rences anatomiques naturelles de la mandistructures de re
tudier la stabilite
du CM lors des superpositions bule pour e
tudes pre
alables ont tente
d’analyser la crois[10–12]. Des e
tude transversale sance mandibulaire en 3D. Par exemple, l’e
veloppement fœtal de la mandibule base
e sur des se
ries du de
que, dans les e
chantillons de coupes histologiques a montre
veloppement des structures de la manles plus jeunes, le de
veloppement de la taille du corps fœtal dans son dibule et le de
pendamment l’un de l’autre ensemble se produisaient inde
tude a analyse
des images de [13,14]. De plus, une autre e s chirurgie orthognathique pour CBCT prises avant et apre
valuer l’anatomie et la position de la mandibule [15]. Des e
tudes pre
ce
dentes re
alise
es en 3D ont e
value
la mandibule e
, mais a` notre connaissance, aucune e
tude dans sa globalite approfondie en 3D portant – en particulier sur la croissance
te
mene
e a` ce jour (en dehors de la du CM – n’a encore e ^tre). no
sultats du traitement est essentielle dans la La mesure des re prise en charge du patient. De mauvaises superpositions
hension des effets du traitement sur entrainent une incompre
cises perla face et la dentition [16]. Des superpositions pre
valuer de fa¸con efficace le suivi mettent aux orthodontistes d’e
sultats pour ame
liorer la qualite
des du traitement et les re
sa soins du patient [16]. Le cone beam CBCT a montre
riorite
sur les radiographies panoramiques pour supe
senter le CM, et qui en fait un outil pre
ope
ratoire ide
al repre
tant donne
qu’il facilite grandement l’identipour la chirurgie, e
aliser la pose fication et la localisation du CM avant de re d’implants dentaires [4,7–9].
tude pre
ce
dente avait attire
l’attention sur la possibilite
Une e
voir le sche
ma de la croissance mandibulaire en obserde pre
cifiques vant des structures anatomiques mandibulaires spe
tude de Bjo €rk, l’analyse de la croissance con[11]. Selon l’e
le
ments cliniquement siste principalement en trois e significatifs :
valuation du de
veloppement de la forme de la face qui – une e peut impliquer des changements rotationnels dans les relations intermaxillaires ;
valuation du potentiel de croissance global de la face : – une e fort ou faible ;
valuation du taux individuel de maturation [11]. – une e €rk se basait sur le suivi d’un e
chantillon de sa propre e
tude Bjo
dois examine
s par pris au hasard de 243 gar¸cons sue
le
radiographie de profil a` l’a ^ge de 12 ans, puis a` nouveau te ^ge de 20 ans [11,17]. Cette e
tude a trouve
que l’amplitude a` l’a des changements individuels a` la fois en forme et en taille du
adolescence e
tait squelette facial qui se sont produits a` la pre
de ceux observe
s a` l’a ^ge adulte [11,17]. d’environ la moitie
tude sur le CM a e
te
re
alise
e sur une pe
riode de temps Notre e €rk en raison de la limitation de plus courte que celle de Bjo temps. De ce fait, nous n’avons pas pu mesurer les

Measuring treatment outcomes is critical to patient care. Poor superimpositions result in a misunderstanding of treatment effects on the face and dentition [16]. Accurate superimpositions allow orthodontists to effectively evaluate treatment progress and outcomes to improve the quality of patient care [16]. CBCT has been shown superior to panoramic radiographs in displaying the MC, making it an ideal preoperative assessment tool for surgery since it greatly facilitates the identification and localization of the MC before dental implant procedures [4,7–9]. A previous study drew attention to the possibility of predicting the mandibular growth pattern by looking at specific anatomic mandibular structures [11]. According to this study done by researcher Bj€ork, growth analysis consists primarily of three clinically significant items: – an assessment of the development in shape of the face which can imply changes in the intermaxillary relationship; – an assessment of whether the intensity of the facial growth in general is high or low; – an evaluation of the individual rate of maturation [11]. In his publication, Bj€ork refers to a follow-up on his own study of a random sample of 243 Swedish boys examined by lateral x-ray cephalometry at 12 years of age and again at 20 years [11,17]. This study found that the range of the individual changes in both form and size of the facial skeleton that took place at this age was roughly half the range the changes in form or size at adult ages [11,17]. Our study of the MC was done over a shorter time span in comparison to Bj€ork’s due to time limitations. As a result, we were unable to measure changes in the MC from adolescence to adulthood however; our results

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International Orthodontics 2018 ; 16 : 712-732

Mandibular canal changes assessed using three-dimensional imaging (CBCT)


Evaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire

showed that 28% of the measured landmark pairs had a clinically significant change in form and size of the MC during the adolescent time period studied. The other 72% of the landmark distances remained stable during the analysis of our sample of adolescents. According to Bj€ork, a cephalometric radiograph from a single stage of development is undoubtedly of great value in facilitating a morphologic analysis of the facial structures [11]. In his publication, Bj€ork emphasizes that the younger the child, the more difficult it is to assess the final facial form from morphologic analysis [11]. Using his method of growth analysis outlined above, in addition to the new technology of CBCT from our study, the assessment of the growth trend at an early stage can be done [11]. This information can be used in designing the treatment or evaluating the problems that may arise before growth is completed, as Bj€ork had previously mentioned [11]. By means of Bj€ork’s implant method, where it is possible to locate sites of growth and resorption in the individual jaws and examine individual variations in direction and intensity, the growth pattern of the mandible can be found [11]. From Bj€ork’s implant studies, he confirms that growth in length of the mandible occurs essentially at the condyles [11]. In relation to our analysis of the MC, we found that the distance between both right and left mandibular foramina, the landmarks closest to the condyle, showed a clinically significant change in distance, supporting Bj€ork’s findings (Table I). For growing adolescents, it is thought that jaws including the condylar will grow, however since our study only focused on a two-year gap, growth would be small and considered insignificant.

Also similar to Bj€ork’s conclusion on how the anterior aspect of the chin is extremely stable with no growth having been found except in a few cases of pathologic development, our study of the MC shows regions of the mental foramina, landmarks placed closest to the anterior position of the chin, were found to be the most stable regions of our study (fig. 6) [11,18]. According to Bj€ork, individual variations in the direction of growth at the condyles are large and, in the adolescent period, have been found to vary by almost 45 degrees [11]. He states that growth is not always linear in direction, supported by our study of the canal as growth was shown in both directions, but may curve slightly forward or even backward [11]. In Bj€ork’s study, the pattern of mandibular growth is generally characterized by an upward, forward-curving growth at the condyles, while at the same time there is resorption on the lower aspect of the gonial angle, the angle of the mandible located at the posterior border at the junction of the lower border of the ramus of the mandible, and some apposition below the symphysis [11]. Our study did not assess changes in these particular locations in relation to the MC, however Bj€ork already

International Orthodontics 2018 ; 16 : 712-732

^ge adulte ; changements du CM de l’adolescence jusqu’a` l’a
anmoins, nos re
sultats montrent que 28 % des repe res ne
s mesure
s pre
sentaient un changement cliniquement apparie significatif en termes de forme et de taille du CM durant la
riode d’adolescence e
tudie
e. Les autres 72 % des dispe res sont demeure
s stables durant l’analyse tances de repe
chantillon d’adolescents. Selon Bjo €rk, une radiograde notre e
phalome
trique provenant d’un seul stade de phie ce
veloppement est certainement d’une grande valeur pour de faciliter une analyse morphologique des structures faciales €rk soulignait que plus l’enfant [11]. Dans sa publication, Bjo
valuer la forme faciale finale est jeune, plus il est difficile d’e a` partir d’une analyse morphologique [11]. En utilisant sa
thode d’analyse de la croissance (de
crite ci-dessus), et me en l’associant avec la nouvelle technologie du CBCT pour
tude, on peut e
valuer la tendance de croissance a` un notre e
coce [11]. Cette information peut e ^tre utilise
e pour stade pre
valuer les proble mes qui peuvent planifier le traitement ou e €rk l’avait survenir avant la fin de la croissance, comme Bjo
alablement mentionne
[11]. Avec la me
thode utilisant des pre €rk, lorsque qu’il est possible de localiser les implants de Bjo
sorption au niveau des ma ^choires sites de croissance et de re et d’examiner les variations individuelles en direction et en
, on peut de
terminer le sche
ma de croissance de la intensite
thode des implants, Bjo €rk a montre
mandibule [11]. Avec la me que la croissance en longueur de la mandibule se produit essentiellement au niveau des condyles [11]. Quant a` notre
que la distance entre les analyse sur le CM, elle a montre res les plus proches du condyle, foramens mandibulaires, repe
de dimension d’une fa¸con cliniquement signifiavait change
tayer les re
sultats de Bjo €rk (Tableau I). cative, ce qui vient e ^choires y Chez les adolescents en pleine croissance, les ma
s grandir ; cependant, compris les condyles sont suppose
tant donne
que notre e
tude s’est de
roule
e seulement sur e
riode de 2 ans, la croissance devrait e ^tre plus faible une pe
re
e comme non significative. et conside €rk : notre e
tude Autre similitude avec les conclusions de Bjo
de la re
gion ante
rieure du menton montre une grande stabilite sans croissance aucune, sauf dans quelques cas de
veloppement pathologique ; ce qui signifie que les re
gions de res place
s le plus pre s de la du trou mentonnier et les repe
rieure du menton sont les re
gions les plus stables position ante €rk, les variations individuelles concer(fig. 6) [11,18]. Selon Bjo nant la direction de la croissance au niveau des condyles sont
riode de l’adolescence, elles peuimportantes et, durant la pe
s [11]. Pour cet auteur, la vent atteindre presque 45 degre
aire en direction, ce que croissance n’est pas toujours line
tude ou` nous observons que la l’on retrouve dans notre e croissance se fait dans les deux directions, mais peut aussi
ge  rement vers l’avant ou vers l’arrie re [11]. Dans s’incurver le
tude de Bjo €rk, le sche
ma de la croissance mandibulaire est l’e
ne
ralement caracte
rise
par une croissance curviline
aire ge vers le haut et vers l’avant au niveau des condyles, alors qu’en ^me temps, il se produit une re
sorption sur la partie me
rieure de l’angle goniaque (angle de la mandibule situe
infe
mite
poste
rieure a` la jonction entre le corpus et le a` l’extre

727

Iman Asaria et al.

states that the MC is not remodeled to the same extent as the outer surface of the jaw, and the trabeculae related to the canal are therefore relatively stationary [11]. With this, Bj€ork suggests the curvature of the MC, therefore, reflects the earlier shape of the mandible [11]. The lower border of a developing molar germ suggested seven structural signs seen on lateral head films for the identification of the mandibular growth rotation:

– inclination of the condylar head; – curvature of the MC; – shape of the lower border of the mandible; – inclination of the symphysis; – interincisal angle; – interpremolar or intermolar angle; – anterior lower face height [11]. Researchers Bj€ork and Skieller have proposed a number of areas for superimposition within the mandible including the posterior contour of the MC [18]. It has been suggested that posteriorly, the mandible can be superimposed on the contours of the alveolar canal, which are stable throughout growth and the third molar germ can be used if there is no root development [16]. This previous study advises that in order to verify if the mandibular superimposition is correct, it is important to always check the anterior border of the ramus since it usually moves posterior with growth, indicating resorption of bone [16]. In relation to our study, the validity of Bj€ork and Skieller’s methods for the superimposition of serial cephalometric radiographs of the mandible for the analysis of changes over the duration of routine orthodontic treatment in growing subjects can be assessed [18,19]. Similar to our study which selected adolescent patients, Bj€ork and Skieller’s study was limited to a period of six years around puberty in order to obtain uniformity with regards to physical maturity [19]. For our study, CBCTs taken 1.5–2 years apart were used to locate anatomical landmarks in the mandible. Three-dimensional coordinates were obtained from the landmarks and average distances between paired landmark reference points were measured. In comparison, Bj€ork’s study used a method by which the metallic implants were inserted in the mandible to serve as fixed reference points on the films for each profile radiograph [19]. Facial photographs were taken showing the first and last stages and facial development was traced using contours of the mandible [19]. Both the position and inclination of the first molar was indicated by means of a longitudinal axis through the midpoint of the occlusal surface and from these axes, the changes in the sagittal molar occlusion could also be read off. Bj€ork found different types of rotation of the mandible during growth: forward rotation with the center at the premolars and backward rotation with the center at the occluding molars [19]. Our study found different results since the landmarks below the distal and mesial roots

728

ramus), et une apposition au-dessous de la symphyse [11].
tude n’a pas e
value
les remodelages dans ces zones Notre e res en relation avec le CM, cependant, Bjo €rk menparticulie
ja` que le CM n’e
tait pas remodele
de fa¸con aussi tionnait de ^choire, et que les importante que la face externe de la ma
culations autour du canal e
taient de ce fait relativement trabe €rk sugge
rait donc que la courbure du fixes [11]. En ce sens, Bjo
tait la forme pre
coce de la mandibule [11]. Le rebord CM, refle
rieur d’un germe de molaire en voie de de
veloppement a infe
te
accompagne
de sept signes structuraux repe
re
s sur les e
le
radiographies de profil pour l’identification de la croissance te en rotation de la mandibule : ^te du condyle ; – l’inclinaison de la te – la courbure du CM ;
rieur de la mandibule ; – la forme du bord infe – l’inclinaison de la symphyse ; – l’angle interincisif ;
molaire ou intermolaire ; – l’ange interpre
roinfe
rieure de la face [11]. – la hauteur ante €rk et Skieller ont propose
un certain nombre de Les auteurs Bjo zones pour les superpositions de la mandibule incluant le
rieur du CM [18]. Ils ont sugge
re
comme struccontour poste tures stables durant toute la croissance dans le secteur post
rieur : les contours du canal alve
olaire infe
rieur ainsi que le e me molaire mandibulaire, en l’absence de germe de la troisie
veloppement radiculaire [16]. Cette pre
ce
dente e
tude de recommandait pour une bonne superposition de la mandibule
rifier le rebord ante
rieur du ramus, e
tant donne
de toujours ve
place ge
ne
ralement vers l’arrie re avec la croisqu’il se de
sorption de l’os [16]. La validite
des sance, indiquant une re
thodes de Bjo €rk et Skieller pour la superposition de me
le
radiographies en se
ries de la mandibule afin d’analyser te les changements se produisant au cours d’un traitement orthodontique de routine chez des sujets en pleine croissance
tude e
galement [18,19]. se retrouve dans notre e ^me que dans l’e
tude de Bjo €rk et Skieller, nous avons De me
lectionne
des patients adolescents avec une fourchette limse
e a` une pe
riode de six ans aux environs de la puberte
, de ite
en termes de maturite
[19]. fa¸con a` obtenir une uniformite
tude, les coupes CBCT utilise
es pour localiser Dans notre e res anatomiques mandibulaires ont e
te
re
alise
es les repe
es tridimensionnelles a` 1,5–2 ans d’intervalle. Les coordonne res et des distances moyennes obtenues a` partir des repe
fe
rence apparie
s ont e
te
mesure
es, alors entre les points de re
tude de Bjo €rk a utilise
une me
thode dans laquelle des que l’e
talliques e
taient inse
re
s dans la mandibule pour implants me
fe
rence fixes enregistre
s sur servir de points de re
le
radiographie de profil [19]. Des photographies du visage te
veloppement montrant les premiers et derniers stades du de
te
trace
es a` l’aide des contours de la mandibule facial ont e re molaire e
tait [19]. La position et l’inclinaison de la premie
e par l’axe longitudinal passant par le point me
dian indique perpendiculaire a` la surface occlusale ; a` partir de ces axes, les changements au niveau de l’occlusion molaire sagittale ont
galement e
te
releve
s. Bjo €rk a trouve
diffe
rents types de rotae tion de la mandibule durant la croissance : une rotation vers

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Mandibular canal changes assessed using three-dimensional imaging (CBCT)


Evaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire

of the first molar placed directly on the canal, and the landmarks on the tips of the distal and mesial roots of the first molar appeared to be stable and thus did not have clinically significant forward or backward rotation as Bj€ork’s study suggests. One possible reason for this difference may be due to the 3D coordinates obtained from CBCT in comparison to the measured distances from cephalometric growth tracings in 2D. A clinical assessment of the molar eruption should therefore be made on the basis, not of the lower border but, rather, of the MC, which has been shown to be more stable according to Bj€ork [19].

A study done by Bj€ork and Skieller on facial development and tooth eruption at the age of puberty shows how the rotation of the mandible can be judged clinically by superimposing longitudinal radiographs with respect to characteristic internal structures in the mandible [19]. This was previously termed ‘the structural method’ and uses structural features in the mandible and the type of remodeling, to predict the direction of rotation on the basis of a single profile radiograph [11]. These structural features become particularly evident during puberty [19]. His study found that overall, a general feature of the facial development was marked by the forward rotation of the face, including the two jaws, but greater for the mandible [19]. As orthodontic treatment should be planned in accordance with the individual pattern of facial growth, it is essential to increase our knowledge in this field. It is likewise of importance to time the treatment according to the rate of maturation. In the present study, the identification of the MC and structures of the mandible on CBCT cross-sectional images was considered a relatively easy task (i.e. the canal could be clearly visualized and discriminated in nearly every region throughout its extension in each of the cross-sectional images). Our study indicates the bilateral mental foramina, bilateral mandibular foramina, bilateral distal and mesial roots of the first molar, and bilateral regions on the MC inferior to both distal and mesial roots of the first molar showed the most stability clinically. Measurements greater than 1.50 mm indicate clinically unstable regions and underwent the most change. These significant distance changes may be due to growth that is occurring within the mandible since the patients under review were adolescents and according to previous research, there is substantial mandibular growth occurring during adolescence over a number of years [20,21]. According to a study by Bishara, the adolescent growth spurt in the mandible occurs in less than 25% of the cases, but the presence, onset, duration, and magnitude of the pubertal growth spurt in facial dimensions cannot be accurately predicted for any single individual [21]. Since the adolescents of our study may exhibit different growth patterns, there are

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au niveau des pre
molaires, et une l’avant avec le centre situe re avec le centre situe
au niveau de rotation vers l’arrie
tude a trouve
des re
sultats molaires en occlusion [19]. Notre e
rents : e
tant donne
que les repe res situe
s sur le canal en diffe
siale et distale, de la premie re molaire, regard des racines, me
s sur les apex de ces dernie res e
taient juge
s et ceux situe stables, ils n’ont pas eu d’incidence clinique sur la rotation vers re, comme dans l’e
tude de Bjo €rk. L’une l’avant ou vers l’arrie
rence peut e ^tre des raisons possible pour expliquer cette diffe
es 3D obtenues a` partir des CBCT, due aux coordonne
es aux distances mesure
es a` partir des trace
s compare
phalome
triques 2D. Une e
valuation clinique de l’e
ruption ce ^tre effectue
e en se basant, non pas molaire devrait donc e
rieur mais pluto ^t sur le CM, qui a e
te
mentionne
sur le bord infe
tant plus stable selon Bjo €rk [19]. comme e
tude mene
e par Bjo €rk et Skieller sur le de
veloppement Une e
ruption dentaire a` l’a ^ge de la puberte
montre facial et l’e ^tre appre
cie
e clincomment la rotation de la mandibule peut e iquement en superposant des radiographies longitudinales
ristiques de la par rapport aux structures internes caracte
e “structurale”, cette mandibule [19]. Initialement appele
thode de superposition sur te
le
radiographie de profil utilise me les structures de la mandibule et le type de remodelage, pour
dire la direction de rotation [11]. Ces structures deviennent pre rement e
videntes durant la puberte
[19]. Son e
tude a particulie
que, dans l’ensemble, on note une caracte
ristique trouve
ne
rale du de
veloppement facial qui est marque
e par la rotage
rieure de la face et concerne les deux maxillaires ; tion ante cependant, elle est plus importante pour la mandibule [19].
que le traitement orthodontique doit e ^tre planifie
Etant donne
ma de la croissance faciale, il est en accord avec le sche essentiel d’accroıˆtre nos connaissances dans ce domaine. Il
tablir une chronologie du traiteest tout aussi important d’e ment en fonction du taux de maturation.
tude, l’identification du CM et des structures de la Dans notre e
te
une ta ^che relativement mandibule sur des coupes CBCT a e ^tre clairement visualise
et facile (c.-a`-d. que le canal pouvait e
dans presque toutes les re
gions dans toute son identifie
tendue sur chacune des images transversales). Notre e
tude e
rale que les deux trous mentonniers, les indique de fa¸con bilate
siale deux foramens mandibulaires, les racines distale et me re molaire, et les re
gions situe
es sur le CM aude la premie
clinique. dessous de celles-ci montrent la meilleure stabilite
rieures a` 1,50 mm indiquent les re
gions Les mesures supe cliniquement instables et qui ont subi le plus de changements. ^tre dus Ces changements de distance significatifs peuvent e
tant a` la croissance qui se produit au sein de la mandibule e
que les patients suivis e
taient des adolescents, et que donne
ce
dentes, il se produit une croisselon des recherches pre
rable durant l’adolescence sur sance mandibulaire conside
es [20,21]. D’apre s une e
tude de Bishara, le plusieurs anne pic de croissance chez l’adolescent au niveau de la mandibule
sence, le se produit dans moins de 25 % des cas, mais la pre
clenchement, la dure
e et l’intensite
du pic de croissance de pubertaire au niveau des dimensions faciales ne peuvent ^tre de
termine
s avec pre
cision pour chacun des patients pas e

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Iman Asaria et al.

There are several factors that are important to consider when looking at precision and accuracy of a landmark in 3D in order to minimize human error within 3D cephalometry for the most accurate analysis [1,22]. First, the quality of the image and the contrast between adjacent structures are critical factors in the reliability of the identification of different landmarks [1]. It is also important to consider both voxel size and human error when looking at landmark analysis since voxel size is variable and depends on various factors including the CBCT equipment and settings, which continue to improve as the technology evolves [22]. Human error is defined as the error of landmark identification and both an increased voxel size and the human error of identification decrease the precision and the accuracy of the analysis [22]. Research and development of future applications for CBCT, such as simulation, growth prediction, forensics, modeling and manufacturing, is currently ongoing [9]. Further studies with a greater pool of subjects should be performed on our research question in order to increase the reliability of the stable regions found. Comparison of the variables with a control group could not be incorporated into the study design. This was due to limitations involving the ethics of imaging a patient without any form of orthodontic treatment.


que les adolescents de notre e
tude peuvent [21]. Etant donne
senter des sche
mas de croissance diffe
rents, il faut prepre
vision des changements craniofandre en compte dans la pre
, la chronolociaux plusieurs facteurs : la direction, l’intensite gie, le rythme du changement ainsi que les effets du traitement
tude, les patients e
taient soumis [21]. En effet, dans notre e a` un traitement orthodontique, et bien que les orthodontistes,
ne
ral bien conscients de l’impact du traitement soient en ge ^me orthodontique sur leur patient, ils ne sont pas vraiment a` me
dire de fa¸con pre
cise la direction, la chronologie, et de pre
s a` la croissance l’ampleur des changements de la face lie chez chacun des patients [21]. Donc le traitement orthodon
livre
aux patients inclus dans notre e
tude peut avoir eu tique de ^tre l’une des raisons du un effet sur la croissance, et pourrait e
vident observe
pour cinq des repe res instables changement e
s. dans les groupes apparie
rer dans la Plusieurs facteurs sont importants a` conside
cision et de l’exactitude d’un repe re 3D recherche de la pre pour minimiser l’erreur humaine et obtenir une analyse
phalome
trique 3D la plus exacte possible [1,22] : la qualite
ce de l’image et le contraste entre les structures adjacentes [1] ;
tant donne
que celle-ci est variable selon la taille des voxels, e
quipement d’imagerie CBCT et les re
glages, qui s’ame
liorl’e
volue [22] ; ent progressivement a` mesure que la technologie e
finie comme e
tant l’erreur d’identil’erreur humaine qui est de res. Ainsi une taille de voxel accrue associe
e fication des repe
cision et a` l’erreur humaine d’identification diminue la pre l’exactitude de l’analyse [22]. La recherche et le
veloppement de futures applications pour le CBCT, telles de
vision de croissance, la me
decine que la simulation, la pre
gale, la mode
lisation et la fabrication, sont actuellement en le
tudes avec e
chantillons de sujets plus cours [9]. D’autres e ^tre mene
es sur notre the me de important devraient e
des re
gions stables que recherche afin d’accroıˆtre la fiabilite
es. La comparaison des variables avec un nous avons cible
moin n’a pas pu e ^tre inte
gre
e dans notre groupe te
thodologie. Ceci est duˆ aux limitations d’ordre e
thique lie
es me a` l’application d’imagerie a` un patient en l’absence de tout traitement orthodontique.

Conclusion

Conclusion

In reference to the canal, the region between the right and left mental foramina was found most stable for this time period in adolescents. When choosing the most accurate and precise landmarks for 3D mandibular superimpositions, bilateral mental foramina, landmarks below the distal and mesial roots of the first molar directly on the canal, and distal and mesial roots of the first molar appeared to be the best options of the analyzed landmarks. Caution is needed when using right MF distances to the right landmark on the MC closest to the distal root of the first molar because of their higher mean errors in location.


fe
rence au canal mandibulaire, la re
gion situe
e entre les En re
re
e comme la trous mentonniers droit et gauche est conside
riode pe
ripubertaire. Les meilleurs plus stable durant la pe res analyse
s pour re
aliser les superpositions mandiburepe
cises possible sont les deux trous menlaires 3D les plus pre res situe
s directement sur le canal sous les tonniers, les repe
siale de la premie re molaire ainsi que les racines distale et me apex de celle-ci. Il faut rester prudent lorsque l’on utilise les re distances entre le foramen mandibulaire FM droit et le repe sur le CM droit le plus proche de la racine distale de la prere molaire en raison des erreurs moyennes plus e
leve
es mie dans la localisation.

several components that influence the prediction of craniofacial changes including the direction, the magnitude, the timing, the rate of change, and the effects of treatment [21]. Additionally, the patients in our study were subjected to orthodontic treatment and although orthodontists, in general, are well informed regarding the effects of orthodontic treatment on the patient, they are not yet able to accurately predict the direction, timing, and magnitude of the facial changes that occur with growth in any single individual [21]. As a result, the orthodontic treatment provided to the individuals in our study may have had an effect on the growth and could be a reason for the change evident in five of the unstable landmark pair groups.

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Mandibular canal changes assessed using three-dimensional imaging (CBCT)


Evaluation par imagerie tridimensionnelle des modifications du canal mandibulaire

Disclosure of interest


claration de liens d’inte
re ^ts De

The authors declare that they have no competing interest.


clarent ne pas avoir de liens d’inte
re ^ ts. Les auteurs de

References/Re
fe
rences 1. 2. 3.

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