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Évaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies aériennes selon deux protocoles d’activation par expansion
ORTHO 276 1-14 Ó 2018 CEO Published by / E´dite´ par Elsevier Masson SAS All rights reserved / Tous droits re´serve´s
Original Article Article original
Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols Evaluation tridimensionnelle des modifications du riennes selon deux volume des voies ae protocoles d’activation par expansion Varghah Lotfia, Ahmed Ghoneimaa,b,*, Manuel Lagraverec, Katherine Kulaa, Kelton Stewarta a
Department of Orthodontics and Oral Facial Genetics, Indiana University School Dentistry, Indianapolis, IN, USA b Department of Orthodontics, Faculty of Dental Medicine, Al-Azhar University, Cairo, Egypt c Department of Dentistry, Orthodontic Graduate Program, University of Alberta, Edmonton, Canada Available online: XXX / Disponible en ligne : XXX
Summary
sume Re
The purpose of this study was to evaluate the airway volume changes associated with rapid maxillary expansion (RME) protocols using different activation rates. A sample of forty RME treated cases was classified into two groups according to the rate of RME activation (Group A: 0.8 mm per day and Group B: 0.5 mm per day). Three-dimensional images were obtained for each case before and three months after expansion. Dolphin imaging software was used to identify landmarks and calculate airway volumes. Intraclass correlation coefficient was used to confirm reliability and Wilcoxon signed rank tests were used for comparison between the initial and final measurements within each group and between groups. Significant increase in the nasal cavity volume for both groups was observed (P < 0.0001 and P = 0.001 for groups A and B respectively). The increase in nasopharynx volume was significant in the group with a more rapid activation rate (P = 0.0006). Significant differences between the two groups in post-treatment changes were detected in the nasal cavity volume (P < 0.0001), nasopharynx volume (P = 0.0035), and soft palate area (P = 0.0081). A more rapid activation rate results in a higher
Le but de cette etude etait d’evaluer les modifications de volume des voies aeriennes associees a` des protocoles d’expansion maxillaire rapide (EMR) utilisant differents par rythmes d’activation. Un echantillon de 40 cas traites e divise en deux groupes selon le rythme d’activation EMR a et de l’EMR (Groupe A : 0,8 mm par jour et Groupe B : 0,5 mm e realis ees pour chaque par jour). Des images en 3D ont et l’expansion. Nous avons utilise le cas avant et trois mois apres logiciel d’imagerie Dolphin pour identifier les reperes et calcu ler les volumes des voies aeriennes. Le coefficient de correla e utilise pour confirmer la fiabilite, et les tion intraclasse a et e utilises pour comparer les tests de rang de Wilcoxon ont et au sein de chaque groupe et entre les mesures enregistrees groupes. On observe une augmentation significative au niveau du volume de la cavite nasale dans les deux groupes (p < 0,0001 et p = 0,001 pour les groupes A et B, respectivement). L’augmentation de volume du nasopharynx est significative dans le groupe traite par un rythme d’activation plus rapide (p = 0,0006). Nous avons trouve des differences significatives entre les deux groupes dans les modifications posttraitement du volume de la cavite nasale (p < 0,0001), du
* Correspondence and reprints / Correspondance et tires a` part : Ahmed Ghoneima, Indiana University School of Dentistry, Department of Orthodontics and Oral Facial Genetics, 1121, West Michigan Street, Indianapolis, IN 46202, USA. e-mail address / Adresse e-mail : [email protected] (Ahmed Ghoneima)
International Orthodontics 2017 ; X : 1-14 http://dx.doi.org/10.1016/j.ortho.2018.01.001
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Varghah Lotfi et al.
volume increase for the nasal cavity and nasopharynx than a slower activation rate.
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volume du nasopharynx (p = 0,0035), et au niveau de la zone du palais mou (p = 0,0081). Un rythme d’activation plus rapide entraine une augmentation plus importante au niveau de la cavite nasale et du nasopharynx qu’un rythme d’activation plus lent. Ó 2018 CEO. E´dite´ par Elsevier Masson SAS. Tous droits re´serve´s
Key-words
s Mots-cle
·· ··
Airway volume. Rapid maxillary expansion. Posterior crossbite. Expansion protocol.
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riennes. Volume des voies ae Expansion maxillaire rapide. e poste rieure. Occlusion croise Protocole d’expansion.
Introduction
Introduction
Posterior crossbite is typically the manifestation of a maxillary transverse deficiency and can be unilateral or bilateral in nature [1]. The prevalence varies in different populations. For example, the prevalence of posterior crossbite in Columbian children is 4.6%, while only 0.99% among South Indian adolescents [1,2]. Maxillary expansion is the most common orthopaedic procedure used in orthodontics to correct posterior crossbite. Since being popularized by Haas in the 1980s, numerous different appliances and expansion protocols have been suggested to address transverse maxillary problems [3].
e poste rieure est typiquement la manifestaL’occlusion croise ficience maxillaire transversale et peut e ^tre unition d’une de rale ou bilate rale [1]. La pre valence varie au sein des late rentes populations. Par exemple, la pre valence d’une diffe e poste rieure chez les enfants colombiens est occlusion croise de 4,6 %, alors qu’elle n’est que de 0,99 % chez les adolescents du sud de l’Inde [1,2]. L’expansion maxillaire est la techdique la plus couramment utilise e en orthodontie nique orthope e poste rieure. Depuis sa diffupour corriger l’occlusion croise es 1980s, de nombreux et divers sion par Haas dans les anne te propose s pour appareillages et protocoles d’expansion ont e mes transversaux du maxillaire [3]. traiter les proble ne ralement re alise e selon une ou L’expansion maxillaire est ge thodes : l’expansion maxillaire rapide (EMR) ou deux me l’expansion maxillaire lente (EML) [4,5]. L’EMR augmente la largeur transversale de l’arcade dentaire maxillaire au niveau ger mouvement simultane des de la base apicale avec un le rieures au sein de leur alve ole. Chez les patients dents poste en cours de croissance, le rythme d’expansion varie de 0,2 mm riode de traitement actif a` 0,5 mm et plus par jour durant une pe d’expansion ne cessaire de un a` trois semaines selon la quantite quence des activations quotidiennes tole re es par le et la fre patient. L’EML utilise des rythmes allant de 0,5 a` 1,0 mm par riode de deux a` six mois pour favoriser semaine sur une pe cidive [6–8]. l’adaptation physiologique et minimiser la re e lorsAvec l’une ou l’autre technique, l’activation est stoppe e est obtenue, puis l’appareillage est que l’expansion souhaite comme contention durant 3–6 mois avant d’e ^tre de pose utilise ne re es durant l’expansion maxillaire [9,10]. Les forces ge affectent l’os maxillaire et la dentition, qui sont tous les deux largis dans la dimension transversale [11]. Le premier site e diane ; cependant, l’expand’action est la suture palatine me galement entraıˆner des modifications sion maxillaire semble e ^ niennes et significatives au niveau d’autres structures cra tudes pre ce dentes ont confirme autour du maxillaire. Des e que l’expansion maxillaire affecte la suture intermaxillaire es le long des os maxillaire, frontal, ainsi que des sutures situe
Maxillary expansion is typically achieved through one of two methods: rapid maxillary expansion (RME) or slow maxillary expansion (SME) [4,5]. RME increases the transverse width of the maxillary dental arch at the apical base with slight simultaneous movement of the posterior teeth within the alveolus. In growing patients, the rate of expansion typically ranges from 0.2 mm to 0.5 mm and more per day during an active treatment time of one to three weeks depending on the required amount of expansion and the frequency of daily activations tolerated by the patient. SME utilizes rates of 0.5 to 1.0 mm per week over the period of two to six months for the purpose of enhancing physiologic adjustment and minimizing relapse [6–8]. With both techniques, appliance activation is stopped when the desired expansion is achieved and then the appliance is used as a retainer for 3–6 months before it is removed [9,10]. The forces generated during maxillary expansion affect the maxillary bone and dentition, both of which are expanded in the transverse dimension [11]. The primary site of action is the midpalatal suture; however, maxillary expansion also appears to cause significant changes in other cranial and circumaxillary structures. Previous studies confirmed that maxillary expansion affects intermaxillary suture as well as sutures along the maxillary, frontal, nasal, sphenoid and zygomatic bones [12,13]. Furthermore, in addition to expanding the
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Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
maxilla, expansion can also affect the structures comprising the airway. Reports have indicated that RME significantly increases the nasal width and decreases maxillary sinus width [14–16]. Although multiple studies have previously confirmed that RME increases airway widths and volume, there is lack of data on airway volume changes following different expansion protocols. The purpose of this study was to evaluate the airway volume changes in two RME protocols using three-dimensional computed tomography data.
noı¨de et zygomatique [12,13]. Par ailleurs, en plus nasal, sphe largissement du maxillaire, l’expansion peut e galement de l’e riennes. Des rapaffecter les structures incluant les voies ae que l’EMR augmente de fa¸con significative la ports ont indique largeur nasale et diminue la largeur du sinus maxillaire [14–16]. tudes aient auparavant confirme Bien que de nombreuses e que l’EMR augmentait la largeur et le volume des voies riennes, nous manquons de donne es sur les modifications ae riennes apre s l’utilisation de diffe rents de volume des voies ae tude e tait d’e valuer protocoles d’expansion. Le but de cette e riennes selon deux les modifications de volume des voies ae es provenant d’une tomoprotocoles d’EMR a` l’aide de donne e par ordinateur. graphie en 3D assiste
Methods
thodes Me
This retrospective radiographic study included patient records representing two groups, 20 patients each, treated with different RME protocols. Group A included 12 females and eight males, with an average age of 12.3 W 1.9 years. Group B included 10 females and 10 males, with an average age of 13.8 W 1.3 years. All subjects were diagnosed with bilateral crossbite and had complete medical and dental records that included three-dimensional cone beam computed tomography (3D CBCT) images showing the full anatomy of the airway to the level of fourth cervical vertebrae. Subjects were all treated with RME as a part of their comprehensive orthodontic treatment. The study was submitted to the Indiana University Purdue University Institutional Review Board and was exempted. Treatment protocol included a hyrax appliance that was attached to the upper first molars and upper first premolars by means of bands and stainless steel wires. After the appliance was cemented, the patients were instructed to activate it by turning the screw daily. Group A was instructed to turn the screw four times per day. Each turn expanded the appliance 0.2 mm for a total of 0.8 mm per day. Group B was instructed to turn the screw two times each day. Each turn expanded the appliance 0.25 mm for a total of 0.5 mm expansion per day. Appliance activation was terminated when the required amount of expansion was achieved and the palatal cusp of the maxillary first molar contacted the buccal cusp of the mandibular first molar. Then the appliance was left in situ as a passive retainer for three months.
tude radiographique re trospective comprend les dossiers Cette e partis en deux groupes de 20 patients chacun, de patients re s avec des protocoles d’EMR diffe rents. Le groupe A traite ^ge moyen de comprend 12 filles et huit gar¸cons, avec un a 12,3 W 1,9 ans. Le groupe B comprend 10 filles et 10 gar¸cons, ^ge moyen de 13,8 W 1,3 ans. Tous les sujets pre senavec un a e poste rieure et des dostent un diagnostic d’occlusion croise dicaux et dentaires complets qui incluent des Images 3D siers me e par ordinateur (CBCTen 3D) obtenues par tomographie assiste te des voies ae riennes jusqu’a` la montrant l’anatomie comple me verte bre cervicale. Les sujets ont tous e te traite s quatrie par EMR qui faisait partie de leur traitement orthodontique glotude a e te soumise au Comite universitaire de re vision bal. L’e Purdue d’Indiana et a e te valide e. institutionnelle de l’universite rapeutique comprend un appareil type hyrax Le protocole the aux premie res molaires supe rieures et aux prequi est scelle res pre molaires maxillaires a` l’aide de bagues et d’armamie s le scellement de l’appareil, on ture en acier inoxydable. Apre rin tous les apprend aux patients a` l’activer en tournant le ve jours. Le groupe A devait tourner la vis quatre fois par jour. Chaque tour de vis entraıˆnant une expansion de l’appareil de 0,2 mm, ce qui correspond a` un total de 0,8 mm par jour. Le groupe B devait tourner la vis deux fois par jour. Chaque tour de vis entraıˆnant une expansion de l’appareil de 0,25 mm, ce qui correspond a` un total de 0,5 mm par jour. L’activation de l’appae lorsque la quantite d’expansion souhaite e est reil est termine re molaire obtenue et que la cuspide palatine de la premie rieure entre en contact avec la cuspide vestibulaire de la supe re molaire mandibulaire. Puis, l’appareil est laisse en premie place comme contention passive pendant trois mois. tude ont e te re alise es pour Les Images 3D incluses dans l’e diatement avant et trois mois apre s chaque patient imme te prises a` l’aide de l’appareil l’expansion. Les images ont e radiologique iCat (Imaging Sciences International, Hatfield, PA) selon un champ de vision de 120 kV, 20 mA, 17 cm 23 cm, une taille de voxel de 0,3 mm, et un temps es d’acquisition de 8,9 secondes. Les images sont oriente dian et le plan de Francfort horizontal selon le plan sagittal me (fig. 1) a` l’aide du logiciel d’imagerie Dolphin 3D, Version
The 3D images included in the study were taken for each patient immediately before and three months after expansion. Images were taken with the iCat machine (Imaging Sciences International, Hatfield, PA) at 120 kV, 20 mA, 17 cm 23 cm field of view, 0.3 mm voxel size, and a scanning time of 8.9 seconds. Images were oriented on the midsagittal and Francfort horizontal planes (fig. 1) using Dolphin imaging software, Version 11.7 Premium (Dolphin Imaging and Management Solutions, Chatsworth, CA).
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[(Fig._1)TD$IG]
Fig. 1: Image orientation. Fig. 1 : Orientation de l’image.
Following landmarks identification, airway volumes for all included subjects were calculated (figs. 2–7). Landmarks and boundaries used for measuring airway volumes are described in Table I.
11.7 Premium (Dolphin Imaging and Management Solutions, tude ont Chatsworth, CA). Les images en 3D incluses dans l’e te re alise es pour chaque patient imme diatement avant et e s l’expansion. Les images ont e te prises avec trois mois apre la machine iCat (Imaging Sciences International, Hatfield, PA) glage d’exposition de 120 kV, 20 mA, 17 cm 23 cm, selon un re e de scannage de une taille de voxel de 0,3 mm, et une dure es selon le plan sagittal 8,9 secondes. Les images sont oriente dian et le plan de Francfort horizontal (Fig. 1) a` l’aide du me logiciel d’imagerie Dolphin 3D, Version 11.7 Premium (Dolphin Imaging and Management Solutions, Chatsworth, CA). Les riennes ont e te calcule s d’apre s l’identifivolumes des voies ae res pour tous les sujets inclus (fig. 2–7). Les cation des repe res et les limites utilise s pour mesurer les volumes des voies repe riennes sont de crits dans le Tableau I. ae
[(Fig._2)TD$IG]
Fig. 2: a, b: boundaries of nasal cavity. c, d: 3-dimensional segmentation (red) of boundaries of the nasal cavity. nasale. Fig. 2 : a et b : limites de la cavite nasale. c et d : segmentation en 3D (tridimensionnelle) (rouge) des limites de la cavite
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Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
[(Fig._3)TD$IG]
Fig. 3: a: boundaries of nasopharynx. b: 3-dimensional segmentation (red) of boundaries of nasopharynx. Fig. 3 : a : limites du nasopharynx. b : segmentation en 3D (tridimensionnelle) (rouge) des limites du nasopharynx.
[(Fig._4)TD$IG]
Fig. 4: a: boundaries of oropharynx. b: 3-dimensional segmentation (red) of boundaries of oropharynx. Fig. 4 : a : limites de l’oropharynx. b : segmentation en 3D (tridimensionnelle) (rouge) des limites de l’oropharynx.
[(Fig._5)TD$IG]
Fig. 5: a: boundaries of hypopharynx. b: 3-dimensional segmentation (red) of boundaries of hypopharynx. Fig. 5 : a : limites de l’hypopharynx. b : segmentation en 3D (tridimensionnelle) (rouge) des limites de l’hypopharynx.
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[(Fig._6)TD$IG]
Fig. 6: a: boundaries of maxillary sinus b: 3-dimensional segmentation (red) of boundaries of maxillary sinus. Fig. 6 : a : limites du sinus maxillaire. b : segmentation [(Fig._7)TD$IG] en 3D (tridimensionnelle) (rouge) des limites du sinus maxillaire.
Fig. 7: Boundaries of soft palate. Fig. 7 : Limites du palais mou.
Landmark identification and volume measurements of ten randomly selected cases were revaluated after 2 weeks for assessment of intra-rater reliability. Reliability was evaluated using intraclass correlation coefficients (ICCs). The initial and final measured volumes (nasal cavity, nasopharynx, oropharynx, hypopharynx and maxillary sinuses) and surface area of soft palate were summarized with descriptive statistics. Wilcoxon signed rank test was used for comparison between the initial and final measurements within each group. Due to non-normality, the data was ranked prior to analysis. ANOVA of ranks was used to compare the initial, final, and posttreatment change measurements between the groups, with an adjustment for the effect of age. The model for final measurements was also adjusted if there existed significant differences in initial measurements. The significance level was set at P < 0.05. The sample provided 80% power to detect an effect size of 0.91.
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res et les mesures des volumes ont e te L’identification des repe e value es deux fois a` deux semaines d’intervalle, sur 10 cas re valuer la fiabilite intra-e valuateurs. La pris au hasard afin d’e est e value e a` l’aide des coefficients de corre lation intrafiabilite s initialement et a` la fin (cavite classe (CIC). Les volumes mesure nasale, nasopharynx, oropharynx, hypopharynx et sinus te maxillaires), ainsi que la zone de surface du palais mou ont e sume s a` l’aide d’une analyse de statistique descriptive. Les re te utilise s pour comparer les tests de rang de Wilcoxon ont e mesures initiales et finales au sein de chaque groupe. En raison , les donne es ont e te classe es avant l’anade la non-normalite l’analyse de variance Anova pour lyse. Nous avons utilise comparer les modifications des mesures initiales, finales et post-traitement entre les groupes, avec un ajustement sur ^ge. Le mode le utilise pour les mesures finales a e galement l’a te ajuste lorsqu’il y avait des diffe rences significatives au niveau e ae te e tabli des mesures initiales. Le niveau de significativite chantillon pre sente une puissance de 80 % pour a` p < 0,05. L’e tecter un effet de taille de 0,91. de
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finition des zones anatomiques. De
Posterior boundary/Limites
Superior boundary/Limites
Inferior boundary/Limites
Line connecting the anterior nasal spine (ANS) to the tip of the nasal bone to nasion (N)/
Line extending from sella (S) to the posterior nasal spine (PNS)/Ligne allant de la selle
Line connecting N to S/Line
Line extending from ANS to PNS/Ligne allant de ENA a`
Line extending from S to PNS/
Line extending from S to the tip of the odontoid process/Ligne
Line extending from S to the tip of the odontoid process/
allant de S au sommet de l’apophyse odontoı¨de
Ligne allant de S au sommet de l’apophyse odontoı¨de
Line extending from the tip of the odontoid process to the posterior superior border of cervical vertebrae (CV4)/Ligne
Line extending from PNS to the tip of the odontoid process/Ligne allant de
anterieures
Nasal cavity/Cavite nasale
Ligne reliant l’epine nasale anterieure (ENA) au sommet de l’os nasal au nasion (N)
Nasopharynx/Nasopharynx
Ligne allant de S a` ENP
Oropharynx/Oropharynx
Line extending from PNS to the tip of the epiglottis/Ligne allant de ENP au sommet de l’epiglotte
posterieures
Hypopharynx
Line extending from the base of the epiglottis to the inferior border of the symphysis/Ligne allant de la base de l’epiglotte au rebord inferieur de la symphyse
Maxillary sinus/Sinus maxillaire
Soft palate area/Zone du palais mou
reliant N a` S
Line extending from the posterior-superior corner of CV4 to the posterior-inferior corner of CV4/Ligne allant du
coin posterosup erieur de CV4 au coin postero-inf erieur de CV4
inferieures
ENP
turcique sella (S) a` l’epine nasale posterieure (ENP)
allant du sommet de l’apophyse odontoı¨de au superieur rebord postero de la vertebre cervicale (CV4)
Hypopharynx/
rieures supe
ENP au sommet de l’apophyse odontoı¨de
Line extending from the base of the epiglottis to the posterior superior border of CV4/Ligne allant de la base de l’epiglotte rebord superieur postero de CV4
Line extending from PNS to the tip of the odontoid process/Ligne allant de ENP au sommet de l’apophyse odontoı¨de
Line extending from the base of the epiglottis to the posterior superior border of CV4/Ligne allant de la base de l’epiglotte rebord superieur postero de CV4
Line extending from the posterior-inferior corner of CV4 to the inferior border of the symphysis/Ligne allant du coin posterosup erieur de CV4 au rebord inferieur de la symphyse
The superior, inferior, medial and lateral aspects of the maxillary sinus as seen on a section including the maxillary first molar inferieure, mediane et laterale du sinus maxillaire vues sur une coupe incluant la bifurcation de bifurcation/Les faces superieure, molaire maxillaire la premiere par le palais mou qui commence et se Confined by the soft palate that starts and ends at PNS through the uvula tip/Confinee termine au niveau de l’ENP a` travers le sommet de la luette
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Anterior boundary/Limites
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Tableau I
Definition of anatomic areas.
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
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Table I
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Results
sultats Re
The reliability testing demonstrated excellent intra-rater reliability with an ICC value greater than 0.90 for all measurements. There were significant differences in the initial versus final measurements for nasal cavity volume in both groups, and for nasopharynx volume and soft palate area in Group A “0.8 mm/day”. For nasal cavity volume, Group A “0.8 mm/day” had a mean increase of 2705.47mm3 and Group B “0.5 mm/day” had a mean increase of 1054.92mm3. For nasopharynx volume, Group A “0.8 mm/ day” had a mean increase of 456.24mm3 and Group B “0.5 mm/day” had a mean increase of 103.29mm3. The soft palate area had a mean decrease of 6.53mm2 in Group A “0.8 mm/day” and a mean increase of 5.40mm2 in Group B “0.5 mm/day”(Tables II and III). Comparison of pre- and post-treatment measurements between groups showed only a significant difference in hypopharynx volume (P = 0.035) in the pre-treatment measurements. Significant differences in the post-treatment change measurements between the two groups were detected for the nasal cavity volume (P < 0.0001), nasopharynx volume (P = 0.0035), and soft palate area (P = 0.0081) (Tables IV and V).
montre une excellente fiabilite intraLe test de fiabilite valuateurs avec une valeur de CIC supe rieure a` 0,90 pour e rences significatives toutes les mesures. On observe des diffe entre les mesures initiales et finales pour le volume de la cavite nasale dans les deux groupes, ainsi que pour le volume du nasopharynx et au niveau de la zone du palais mou dans le nasale, Groupe A « 0,8 mm/jour ». Pour le volume de la cavite sente une augmentation le Groupe A « 0,8 mm/jour » pre moyenne de 2705,47 mm3 et le Groupe B « 0,5 mm/jour » une augmentation moyenne de 1054,92 mm3. Pour le volume sente une du nasopharynx, le Groupe A « 0,8 mm/jour » pre augmentation moyenne de 456,24 mm3 et le Groupe B « 0,5 mm/jour » une augmentation moyenne de 103,29 mm3. sente une diminution moyenne de La zone du palais mou pre -6,53 mm2 dans le Groupe B« 0,5 mm/jour » (Tableaux II et III). es en de but et en Lorsque l’on compare les mesures enregistre fin de traitement entre les groupes, on observe uniquement rence significative de volume de l’hypopharynx pour une diffe rences significales mesures initiales (p = 0,035). Des diffe te tives de variation des mesures post-traitement ont e es, notamment celle du volume de la cavite nasale trouve (p < 0,0001), du volume du nasopharynx (p = 0,0035), la zone du palais mou (p = 0,0081) (Tableaux IV et V).
Discussion
Discussion
The upper respiratory system consists of the nasal cavity, nasopharynx, oropharynx, and trachea. The shape and diameter of these passages determine the volume of air passing through them [17]. A patent airway and nasal breathing is considered crucial in growth and development of craniofacial structures [18]. Because of the impact on airway, maxillary expansion may be suggested as a possible treatment option for airway constriction cases. In this study, 3D imaging was used to evaluate airway volume changes associated with two different RME activation protocols.
me des voies respiratoires supe rieures comprend la Le syste nasale, le nasopharynx, l’oropharynx, et la trache e. La cavite tre de ces passages de terminent le volume forme et le diame abilite des voies ae riennes d’air les traversant [17]. Une perme re es comme essenet une ventilation nasale sont conside veloppement des structures tielles pour la croissance et le de craniofaciales [18]. En raison de son impact sur les voies riennes, l’expansion maxillaire peut e ^tre propose e comme ae rapeutique potentielle dans les cas de constricune option the riennes. Dans cette e tude, nous avons utilise tion des voies ae valuer les modifications du volume des l’imagerie 3D pour e riennes associe es a` deux protocoles d’activation voies ae rents de EMR. diffe nasale est un effet Une augmentation du volume de la cavite sultats de notre e tude indide l’expansion maxillaire. Les re nasale augmente de fa¸con quent que le volume de la cavite s DMR dans les deux groupes. Ces re sultats significative apre tudes ante rieures [19– sont en accord avec ceux provenant d’e les modifications de volume 22]. Smith et al. [19] ont compare riennes apre s une DMR et ont rapporte que la des voies ae EMR entraıˆne une augmentation significative du volume de la nasale et du nasopharynx. Basciftci et al. [20] ont cavite que la EMR entraıˆnait une augmentation de la larrapporte de la suture palatine geur du plancher nasal a` proximite diane. Les re sultats de notre e tude montrent e galement me nasale et du nasopharynx que les volumes de la cavite
An increase in nasal cavity volume is an effect of maxillary expansion. The results of the present study indicated that the nasal cavity volume significantly increased after RME in both groups. These findings are in agreement with those of previous studies [19–22]. Smith et al. [19] compared airway volume changes after RME and reported that RME causes significant increases in the nasal cavity and nasopharynx volume. Basciftci et al. [20] reported that RME causes an increase in the width of the nasal floor near the midpalatal suture. The results of the present study also showed that both the nasal cavity and the nasopharynx volumes increased more significantly in the group that had a higher activation rate. These expansive effects on the nasal cavity could be explained by the
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Group A “0.8 mm/
Initial/Initiales
day”/Groupe A – « 0.8 mm/jour »
cart type (SD) du volume des voies ae riennes et de la zone du palais mou dans Moyenne et e le groupe A – « 0,8 mm/jour » pour comparer les mesures initiales et finales.
Final/Finales
Change/Modification
P-value/ Valeur p
Mean W SD/
Max/
Min/
Max/
Min
Max
Moyenne W ET
Min
Max
2253.97 W 822.06
1121.5
4677.8
2232.24 W 875.71
1053.5
4767.1
Mean W SD/
Min/
Max/
Moyenne W ET
Min
Max
21.73 W 132.97
181.3
278
0.4038
l’hypopharynx (mm3)
Left maxillary sinus volume/Volume du
11214.58 W 5710.80 3277.8 21773.7 11275.4 W 5910.33 2972.4 22007.5
60.82 W 799.66
2419.3 909.6
0.1429
sinus maxillaire gauche (mm3)
Nasal cavity volume/
18666.7 W 5221.6
Nasopharynx volume/Volume du
3673.92 W 2593.9
243.6
10190.7 W 4990.9
4198.9 24233.8
Volume de la cavite nasale (mm3)
11447.7 27644.5 21372.2 W 5700.3 13530.6
30930
2705.5 W 1146.7
212
11423.4 4130.15 W 2401.93
9339.7
456.24 W 802.63
2224.8 2288.9
0.0006*
4077.5 24290.6
95.32 W 595.11
1535.1 1488.9
0.5706
1166.9
23724
139.72 W 677.83
2015.2 1038.3
0.0973
135.4
367.2
572.6
4322.9 < 0.0001*
nasopharynx (mm3)
Oropharynx volume/
10286 W 4929.22
Volume de l’oropharynx (mm3)
Right maxillary sinus 10974.18 W 5585.77 volume/Volume de
912.1
22726.4 11113.9 W 5793.2
l’oropharynx (mm3)
Soft palate area/Zone
221.09 W 61.19
du palais mou Min: minimum; max: maximum. *
Statistically significant (P < 0.05).
Min : minimum; max : maximum. *
Statistiquement significatif (p < 0,05).
126.4
393.3
214.56 W 52.99
6.53 W 14.24
26.1
16.4
0.0474*
Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols
Hypopharynx volume/Volume de
Mean W SD/
Min/
Moyenne W ET
ORTHO 276 1-14
Tableau II
Mean and standard deviation (SD) of airway volume and soft palate area in group A “0.8 mm/day” for comparison of initial vs. final measurements.
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
International Orthodontics 2017 ; X : 1-14
Table II
9
Tableau III
Group B “0.5 mm/
Initial/Initiales
day”/Groupe B « 0.5 mm/jour »
cart type (SD) du volume des voies ae riennes et de la zone du palais mou dans Moyenne et e le Groupe B – « 0,5 mm/jour » pour comparer les mesures initiales et finales.
Final/Finales
Change/Modification
P-value/ Valeur p
Mean W SD/
Hypopharynx volume/Volume de
Mean WSD/
Min/
Max/
Min/
Max/
Moyenne W ET
Min
Max
Moyenne W ET
Min
Max
1946.88 W 532.45
1197.3
2918.8
1943.92 W 528.80
1064
2677
Mean W SD/
Moyenne W ET
2.95 W 140.76
Min/
Max/
Min
Max
140.76
241.8
0.946
1313.1 2229.3
0.2162
l’hypopharynx (mm3)
Left maxillary sinus volume/Volume du
11067.59 W 3303.08 3550.6 16672.4 11354.67 W 3647.68 2237.5 16484.8
287.08 W 881.68
sinus maxillaire gauche (mm3)
Nasal cavity volume/ 19487.40 W 2744.50 14650.1 24462 20542.32 W 3351.23 15329.6 28398.7 1054.92 W 1264.49 Volume de la cavite nasale (mm3)
5628.8
103.29 W 352.15
496.1
759.4
0.2943
Oro-pharynx volume/ 11352.50 W 2612.59 6858.1 16817.6 11424.01 W 2955.01 6751.3 17380.5
71.51 W 957.69
1672.3 2691.9
0.8695
125.01 W 884.33
1869.3 1621.6
0.4091
Naso-pharynx volume/Volume du
3443.91 W 1384.24
1165.1
6124.9
3457.20 W 1413.14
734.6 3936.7 0.0010*
1243
nasopharynx (mm3) Volume de l’ oropharynx (mm3) International Orthodontics 2017 ; X : 1-14
Right maxillary sinus 10605.84 W 4270.97 1873.2 volume/Volume du
19133 10730.85 W 4553.12 22251.1 18494.5
sinus maxillaire droit (mm3)
Soft palate area/Zone du palais mou (mm2)
197.03 W 26.21
Min: minimum; max: maximum. *
Statistically significant (P < 0.05).
Min : minimum; max : maximum. *
Statistiquement significatif (p < 0,05).
167.5
244.7
202.43 W 27.15
167.5
258.7
5.40 W 13.30
17.9
22.2
0.068
Varghah Lotfi et al.
Mean and SD of airway volume and soft palate area in group B “0.5 mm/day” for comparison of initial vs. final measurements.
ORTHO 276 1-14
10
Table III
ORTHO 276 1-14
Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
Table IV
Tableau IV
Comparison of the pre-treatment measurements between the two groups.
Comparaison entre les deux groupes des mesures prises avant traitement.
Measurements/Mesures
Group A “0.8 mm/day”/ Groupe A « 0.8 mm/jour » 3
Hypopharynx volume (mm )/Volume de
Group B “0.5 mm/day”/ Groupe B « 0.5 mm/jour »
P-value/ Valeur p
Mean/Moyenne
SD/ET
Mean/Moyenne
SD/ET
2253.97
822.06
1946.88
532.45
0.035*
11214.58
5710.8
11067.59
3303.08
0.2832
18666.7
5221.6
19487.4
2744.5
0.6063
3673.92
2593.9
3443.91
1384.24
0.9972
10190.7
4990.9
11352.5
2612.59
0.3178
10974.18
5585.77
10605.84
4270.97
0.5424
221.09
61.19
197.03
26.21
0.1634
3
l’hypopharynx (mm )
Left maxillary sinus volume (mm3)/Volume du sinus maxillaire gauche (mm3)
Nasal cavity volume (mm3)/Volume de la cavite nasale (mm3)
Nasopharynx volume (mm3)/Volume du nasopharynx (mm3)
Oropharynx volume (mm3)/Volume de l’oropharynx (mm3)
Right maxillary sinus volume (mm3)/Volume du sinus maxillaire droit (mm3)
Soft palate area (mm2)/Zone du palais mou (mm2) *
Statistically significant (P < 0.05).
Statistiquement significatif (p < 0,05).
*
Table V
Tableau V
Comparison of the post-treatment changes between the two groups.
Comparaison entre les deux groupes des mesures prises s traitement. apre
Measurements/Mesures
3
Hypopharynx volume (mm )/Volume de
Group A “0.8 mm/day”/ Groupe A « 0.8 mm/jour »
Group B “0.5 mm/day”/ Groupe B « 0.5 mm/jour »
Mean/Moyenne
SD/ET
Mean/Moyenne
SD/ET
2232.24
875.71
1943.92
528.8
0.7207
11275.4
5910.33
11354.67
3647.68
0.6563
21372.2
5700.3
20542.32
3351.23
< 0.0001*
4130.15
2401.93
3457.2
1413.14
0.0035*
10286
4929.22
11424.01
2955.01
0.9567
11113.9
5793.2
10730.85
4553.12
0.9957
214.56
52.99
202.43
27.15
0.0081*
P-Value/ Valeur p
l’hypopharynx (mm3)
Left maxillary sinus volume (mm3)/Volume du sinus maxillaire gauche (mm3)
Nasal cavity volume (mm3)/Volume de la cavite nasale (mm3)
Nasopharynx volume (mm3)/Volume du 3
nasopharynx (mm )
Oropharynx volume (mm3)/Volume de l’oropharynx (mm3)
Right maxillary sinus volume (mm3)/Volume du sinus maxillaire droit (mm3)
Soft palate area (mm2)/Zone du palais mou (mm2) *
Statistically significant (P < 0.05).
Statistiquement significatif (p < 0,05).
*
International Orthodontics 2017 ; X : 1-14
11
ORTHO 276 1-14
Varghah Lotfi et al.
fact that forces induced by RME primarily affect maxillary frontonasal interfaces [21].
The results also showed a significant decrease in the area of the soft palate in the group with the higher activation rate. No other previous studies have investigated the effect of RME on the soft palate area. However, some literature reported that RME causes downward displacement of the palate. Smith et al. [19] reported that posterior nasal spine (PNS) moved downward after RME. Jafari et al. [13] showed that RME causes a downward displacement in midline structures such as the palate. We propose that the decrease in the soft palate area may be the result of this downward movement and the stretch in the palatal soft tissue. Differences in oropharynx, hypopharynx, and maxillary sinus volumes were non-significant for both groups. These findings confirm previous reports [19,23]. In a retrospective study using CBCT to assess changes in volume of oropharynx in adolescents treated with RME, Zhao et al. [23] concluded that there is no evidence to support that RME increases oropharyngeal volumes. Similarly, Smith et al. [19] showed that RME does not result in significant volume changes in oropharynx and hypopharynx. The lack of significant increase in the oropharynx, hypoharynx, maxillary sinus volumes and the soft palate area in this study could also be explained by the findings of Ghoneima et al. [12] who investigated the effect of RME orthopaedic forces on cranial and circumaxillary sutures. They concluded that cranial sutures respond differently to RME forces according to their anatomic location and that the forces primarily affect the anterior sutures, intermaxillary and maxillary frontal nasal interfaces. Thus, the increased airway volume associated with RME is limited to areas directly adjacent to anterior sutures, the nasal cavity and nasopharynx.
The results of comparing the initial measurements between the two groups showed a significant difference only in hypopharynx volume. While statistically significant differences in post-treatment changes were detected in the nasal cavity volume, nasopharynx volume, and soft palate area indicating that differences in activation rates considerably affects those structures. The fact that the increases recorded in the nasal cavity and nasopharynx volume were more in the group with a higher activation rate confirms that more rapid expansion protocols would result in higher volume increase than the slower activation rate.
12
augmentent de fa¸con significative dans le groupe qui a subi un leve . Ces effets d’expansion sur la rythme d’activation plus e nasale pourraient s’expliquer par le fait que les forces cavite induites par la EMR affectent principalement les interfaces maxillaires frontonasaux [21]. sultats montrent e galement une diminution significative Les re de la zone du palais mou dans le groupe ayant subi le rythme leve . Aucune autre e tude a` ce jour n’avait d’activation le plus e l’effet de la EMR sur la zone du palais mou. recherche rature qui Cependant, il existe quelques articles dans la litte que la EMR entraıˆnait de placement du palais vers ont rapporte pine nasale le bas. Smith et al. [19] rapportent que l’e rieure (ENP) se de place vers le bas apre s EMR. Jafari poste placement vers et al. [13] montrent que la EMR entraıˆne un de diane, tel que le le bas au niveau des structures de la ligne me rons que la diminution observe e au niveau palais. Nous sugge ^tre due a` ce mouvement de la zone du palais mou pourrait e tirement du palais mou. vers le bas et a` l’e rences de volumes observe es au niveau de l’orophaLes diffe rynx, de l’hypopharynx, et des sinus maxillaires sont non sigsultats confirment nificatives dans les deux groupes. Ces re s par des e tudes pre ce dentes [19,23]. Dans une ceux rapporte tude re trospective utilisant la tomographie a` faisceaux e valuer les modifications coniques (cone beam CBCT) pour e de volume au niveau de l’oropharynx chez des adolescents s par EMR, Zhao et al. [23] concluent qu’il n’existe traite tayer que l’EMR augmente les volumes aucune preuve pour e s. De me ^me, Smith et al. [19] montrent que la oropharynge EMR n’entraıˆne aucune modification de volume au niveau tude, de l’oropharynx et de l’hypopharynx. Dans notre e l’absence d’une augmentation significative des volumes de l’oropharynx, de l’hypopharynx, et du sinus maxillaire, ainsi galement qu’au niveau du la zone du palais mou pourrait e sultats de Ghoneima et al. [12] qui ont s’expliquer par les re value l’effet des forces orthope diques sur les sutures e ^ niennes et circumaxillaires. Ils ont conclu que les sutures cra ^ niennes re pondent de fa¸con diffe rente aux forces de l’EMR cra en fonction de leur localisation anatomique, et que les forces rieures, les interaffectaient principalement les sutures ante faces intermaxillaire et maxillo-fronto-nasales. Ainsi, l’augriennes associe e a` l’EMR mentation du volume des voies ae e aux zones directement adjacentes aux sutures est limite rieures, la cavite nasale et le nasopharynx. ante sultats de la comparaison des mesures initiales entre Les re rence significative uniqueles deux groupes montrent une diffe ment pour le volume de l’hypopharynx alors que nous trouvons rences statistiquement significatives dans les modifides diffe nasale, cations post-traitement pour les volumes de la cavite du nasopharynx, et au niveau de la zone du palais mou, indirences de rythme d’activation affectent quant que les diffe rablement ces structures. Le fait que l’augmentation conside e pour les volumes de la cavite nasale et du nasoenregistre rieure dans le groupe ayant subi un rythme pharynx soit supe leve confirme que les protocoles d’expand’activation plus e sion plus rapides semblent entraıˆner une augmentation de volume plus importante qu’un rythme d’activation plus lent.
International Orthodontics 2017 ; X : 1-14
ORTHO 276 1-14
Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
In the present study, changes in airway volumes for two RME protocols that differ in their activation rates showed higher increases in the group with the higher activation rate suggesting that the higher expansion rates used, the more significant the increase in nasal and nasopharyngeal volumes. Since maxillary expansion is considered as a treatment option for airway constriction, understanding the effect of expansion rate on airway volume is crucial.
tude, les modifications du volume des voies Dans notre e riennes selon deux protocoles d’EMR qui diffe rent par leurs ae rythmes d’activation montrent des augmentations plus importantes dans le groupe ayant subi le rythme d’activation le plus leve , sugge rant ainsi que plus le rythme d’activation est e leve , e nasale et du nasopharynx augplus les volumes de la cavite que l’expansion maxillaire est mentent. Etant donne re e comme une option the rapeutique pour traiter la conside riennes, la compre hension de l’effet constriction des voies ae riennes est du rythme d’expansion sur le volume des voies ae essentielle.
Conclusion
Conclusion
In this study, airway volume changes after RME were affected by the rate of the expander activation. A more rapid activation rate results in a higher volume increase for the nasal cavity and nasopharynx than a slower activation rate.
tude, les modifications de volume des voies Dans cette e riennes apre s une EMR sont affecte es par le rythme d’actiae vation du disjoncteur. Un rythme d’activation plus rapide entraıˆne une augmentation de volume plus importante pour nasale et le nasopharynx qu’un rythme d’activation la cavite plus lent.
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
Acknowledgement The authors would like to thank Beth Moser for her valuable statistical assistance.
Remerciements Les auteurs souhaitent remercier Beth Moser pour son aide efficace pour les statistiques.
References/References 1.
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International Orthodontics 2017 ; X : 1-14
13
ORTHO 276 1-14
Varghah Lotfi et al.
9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.
14
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International Orthodontics 2017 ; X : 1-14
Original Article Article original
Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols Evaluation tridimensionnelle des modifications du riennes selon deux volume des voies ae protocoles d’activation par expansion Varghah Lotfia, Ahmed Ghoneimaa,b,*, Manuel Lagraverec, Katherine Kulaa, Kelton Stewarta a
Department of Orthodontics and Oral Facial Genetics, Indiana University School Dentistry, Indianapolis, IN, USA b Department of Orthodontics, Faculty of Dental Medicine, Al-Azhar University, Cairo, Egypt c Department of Dentistry, Orthodontic Graduate Program, University of Alberta, Edmonton, Canada Available online: XXX / Disponible en ligne : XXX
Summary
sume Re
The purpose of this study was to evaluate the airway volume changes associated with rapid maxillary expansion (RME) protocols using different activation rates. A sample of forty RME treated cases was classified into two groups according to the rate of RME activation (Group A: 0.8 mm per day and Group B: 0.5 mm per day). Three-dimensional images were obtained for each case before and three months after expansion. Dolphin imaging software was used to identify landmarks and calculate airway volumes. Intraclass correlation coefficient was used to confirm reliability and Wilcoxon signed rank tests were used for comparison between the initial and final measurements within each group and between groups. Significant increase in the nasal cavity volume for both groups was observed (P < 0.0001 and P = 0.001 for groups A and B respectively). The increase in nasopharynx volume was significant in the group with a more rapid activation rate (P = 0.0006). Significant differences between the two groups in post-treatment changes were detected in the nasal cavity volume (P < 0.0001), nasopharynx volume (P = 0.0035), and soft palate area (P = 0.0081). A more rapid activation rate results in a higher
Le but de cette etude etait d’evaluer les modifications de volume des voies aeriennes associees a` des protocoles d’expansion maxillaire rapide (EMR) utilisant differents par rythmes d’activation. Un echantillon de 40 cas traites e divise en deux groupes selon le rythme d’activation EMR a et de l’EMR (Groupe A : 0,8 mm par jour et Groupe B : 0,5 mm e realis ees pour chaque par jour). Des images en 3D ont et l’expansion. Nous avons utilise le cas avant et trois mois apres logiciel d’imagerie Dolphin pour identifier les reperes et calcu ler les volumes des voies aeriennes. Le coefficient de correla e utilise pour confirmer la fiabilite, et les tion intraclasse a et e utilises pour comparer les tests de rang de Wilcoxon ont et au sein de chaque groupe et entre les mesures enregistrees groupes. On observe une augmentation significative au niveau du volume de la cavite nasale dans les deux groupes (p < 0,0001 et p = 0,001 pour les groupes A et B, respectivement). L’augmentation de volume du nasopharynx est significative dans le groupe traite par un rythme d’activation plus rapide (p = 0,0006). Nous avons trouve des differences significatives entre les deux groupes dans les modifications posttraitement du volume de la cavite nasale (p < 0,0001), du
* Correspondence and reprints / Correspondance et tires a` part : Ahmed Ghoneima, Indiana University School of Dentistry, Department of Orthodontics and Oral Facial Genetics, 1121, West Michigan Street, Indianapolis, IN 46202, USA. e-mail address / Adresse e-mail : [email protected] (Ahmed Ghoneima)
International Orthodontics 2017 ; X : 1-14 http://dx.doi.org/10.1016/j.ortho.2018.01.001
1
ORTHO 276 1-14
Varghah Lotfi et al.
volume increase for the nasal cavity and nasopharynx than a slower activation rate.
Ó 2018 CEO. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved
volume du nasopharynx (p = 0,0035), et au niveau de la zone du palais mou (p = 0,0081). Un rythme d’activation plus rapide entraine une augmentation plus importante au niveau de la cavite nasale et du nasopharynx qu’un rythme d’activation plus lent. Ó 2018 CEO. E´dite´ par Elsevier Masson SAS. Tous droits re´serve´s
Key-words
s Mots-cle
·· ··
Airway volume. Rapid maxillary expansion. Posterior crossbite. Expansion protocol.
·· ··
riennes. Volume des voies ae Expansion maxillaire rapide. e poste rieure. Occlusion croise Protocole d’expansion.
Introduction
Introduction
Posterior crossbite is typically the manifestation of a maxillary transverse deficiency and can be unilateral or bilateral in nature [1]. The prevalence varies in different populations. For example, the prevalence of posterior crossbite in Columbian children is 4.6%, while only 0.99% among South Indian adolescents [1,2]. Maxillary expansion is the most common orthopaedic procedure used in orthodontics to correct posterior crossbite. Since being popularized by Haas in the 1980s, numerous different appliances and expansion protocols have been suggested to address transverse maxillary problems [3].
e poste rieure est typiquement la manifestaL’occlusion croise ficience maxillaire transversale et peut e ^tre unition d’une de rale ou bilate rale [1]. La pre valence varie au sein des late rentes populations. Par exemple, la pre valence d’une diffe e poste rieure chez les enfants colombiens est occlusion croise de 4,6 %, alors qu’elle n’est que de 0,99 % chez les adolescents du sud de l’Inde [1,2]. L’expansion maxillaire est la techdique la plus couramment utilise e en orthodontie nique orthope e poste rieure. Depuis sa diffupour corriger l’occlusion croise es 1980s, de nombreux et divers sion par Haas dans les anne te propose s pour appareillages et protocoles d’expansion ont e mes transversaux du maxillaire [3]. traiter les proble ne ralement re alise e selon une ou L’expansion maxillaire est ge thodes : l’expansion maxillaire rapide (EMR) ou deux me l’expansion maxillaire lente (EML) [4,5]. L’EMR augmente la largeur transversale de l’arcade dentaire maxillaire au niveau ger mouvement simultane des de la base apicale avec un le rieures au sein de leur alve ole. Chez les patients dents poste en cours de croissance, le rythme d’expansion varie de 0,2 mm riode de traitement actif a` 0,5 mm et plus par jour durant une pe d’expansion ne cessaire de un a` trois semaines selon la quantite quence des activations quotidiennes tole re es par le et la fre patient. L’EML utilise des rythmes allant de 0,5 a` 1,0 mm par riode de deux a` six mois pour favoriser semaine sur une pe cidive [6–8]. l’adaptation physiologique et minimiser la re e lorsAvec l’une ou l’autre technique, l’activation est stoppe e est obtenue, puis l’appareillage est que l’expansion souhaite comme contention durant 3–6 mois avant d’e ^tre de pose utilise ne re es durant l’expansion maxillaire [9,10]. Les forces ge affectent l’os maxillaire et la dentition, qui sont tous les deux largis dans la dimension transversale [11]. Le premier site e diane ; cependant, l’expand’action est la suture palatine me galement entraıˆner des modifications sion maxillaire semble e ^ niennes et significatives au niveau d’autres structures cra tudes pre ce dentes ont confirme autour du maxillaire. Des e que l’expansion maxillaire affecte la suture intermaxillaire es le long des os maxillaire, frontal, ainsi que des sutures situe
Maxillary expansion is typically achieved through one of two methods: rapid maxillary expansion (RME) or slow maxillary expansion (SME) [4,5]. RME increases the transverse width of the maxillary dental arch at the apical base with slight simultaneous movement of the posterior teeth within the alveolus. In growing patients, the rate of expansion typically ranges from 0.2 mm to 0.5 mm and more per day during an active treatment time of one to three weeks depending on the required amount of expansion and the frequency of daily activations tolerated by the patient. SME utilizes rates of 0.5 to 1.0 mm per week over the period of two to six months for the purpose of enhancing physiologic adjustment and minimizing relapse [6–8]. With both techniques, appliance activation is stopped when the desired expansion is achieved and then the appliance is used as a retainer for 3–6 months before it is removed [9,10]. The forces generated during maxillary expansion affect the maxillary bone and dentition, both of which are expanded in the transverse dimension [11]. The primary site of action is the midpalatal suture; however, maxillary expansion also appears to cause significant changes in other cranial and circumaxillary structures. Previous studies confirmed that maxillary expansion affects intermaxillary suture as well as sutures along the maxillary, frontal, nasal, sphenoid and zygomatic bones [12,13]. Furthermore, in addition to expanding the
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ORTHO 276 1-14
Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
maxilla, expansion can also affect the structures comprising the airway. Reports have indicated that RME significantly increases the nasal width and decreases maxillary sinus width [14–16]. Although multiple studies have previously confirmed that RME increases airway widths and volume, there is lack of data on airway volume changes following different expansion protocols. The purpose of this study was to evaluate the airway volume changes in two RME protocols using three-dimensional computed tomography data.
noı¨de et zygomatique [12,13]. Par ailleurs, en plus nasal, sphe largissement du maxillaire, l’expansion peut e galement de l’e riennes. Des rapaffecter les structures incluant les voies ae que l’EMR augmente de fa¸con significative la ports ont indique largeur nasale et diminue la largeur du sinus maxillaire [14–16]. tudes aient auparavant confirme Bien que de nombreuses e que l’EMR augmentait la largeur et le volume des voies riennes, nous manquons de donne es sur les modifications ae riennes apre s l’utilisation de diffe rents de volume des voies ae tude e tait d’e valuer protocoles d’expansion. Le but de cette e riennes selon deux les modifications de volume des voies ae es provenant d’une tomoprotocoles d’EMR a` l’aide de donne e par ordinateur. graphie en 3D assiste
Methods
thodes Me
This retrospective radiographic study included patient records representing two groups, 20 patients each, treated with different RME protocols. Group A included 12 females and eight males, with an average age of 12.3 W 1.9 years. Group B included 10 females and 10 males, with an average age of 13.8 W 1.3 years. All subjects were diagnosed with bilateral crossbite and had complete medical and dental records that included three-dimensional cone beam computed tomography (3D CBCT) images showing the full anatomy of the airway to the level of fourth cervical vertebrae. Subjects were all treated with RME as a part of their comprehensive orthodontic treatment. The study was submitted to the Indiana University Purdue University Institutional Review Board and was exempted. Treatment protocol included a hyrax appliance that was attached to the upper first molars and upper first premolars by means of bands and stainless steel wires. After the appliance was cemented, the patients were instructed to activate it by turning the screw daily. Group A was instructed to turn the screw four times per day. Each turn expanded the appliance 0.2 mm for a total of 0.8 mm per day. Group B was instructed to turn the screw two times each day. Each turn expanded the appliance 0.25 mm for a total of 0.5 mm expansion per day. Appliance activation was terminated when the required amount of expansion was achieved and the palatal cusp of the maxillary first molar contacted the buccal cusp of the mandibular first molar. Then the appliance was left in situ as a passive retainer for three months.
tude radiographique re trospective comprend les dossiers Cette e partis en deux groupes de 20 patients chacun, de patients re s avec des protocoles d’EMR diffe rents. Le groupe A traite ^ge moyen de comprend 12 filles et huit gar¸cons, avec un a 12,3 W 1,9 ans. Le groupe B comprend 10 filles et 10 gar¸cons, ^ge moyen de 13,8 W 1,3 ans. Tous les sujets pre senavec un a e poste rieure et des dostent un diagnostic d’occlusion croise dicaux et dentaires complets qui incluent des Images 3D siers me e par ordinateur (CBCTen 3D) obtenues par tomographie assiste te des voies ae riennes jusqu’a` la montrant l’anatomie comple me verte bre cervicale. Les sujets ont tous e te traite s quatrie par EMR qui faisait partie de leur traitement orthodontique glotude a e te soumise au Comite universitaire de re vision bal. L’e Purdue d’Indiana et a e te valide e. institutionnelle de l’universite rapeutique comprend un appareil type hyrax Le protocole the aux premie res molaires supe rieures et aux prequi est scelle res pre molaires maxillaires a` l’aide de bagues et d’armamie s le scellement de l’appareil, on ture en acier inoxydable. Apre rin tous les apprend aux patients a` l’activer en tournant le ve jours. Le groupe A devait tourner la vis quatre fois par jour. Chaque tour de vis entraıˆnant une expansion de l’appareil de 0,2 mm, ce qui correspond a` un total de 0,8 mm par jour. Le groupe B devait tourner la vis deux fois par jour. Chaque tour de vis entraıˆnant une expansion de l’appareil de 0,25 mm, ce qui correspond a` un total de 0,5 mm par jour. L’activation de l’appae lorsque la quantite d’expansion souhaite e est reil est termine re molaire obtenue et que la cuspide palatine de la premie rieure entre en contact avec la cuspide vestibulaire de la supe re molaire mandibulaire. Puis, l’appareil est laisse en premie place comme contention passive pendant trois mois. tude ont e te re alise es pour Les Images 3D incluses dans l’e diatement avant et trois mois apre s chaque patient imme te prises a` l’aide de l’appareil l’expansion. Les images ont e radiologique iCat (Imaging Sciences International, Hatfield, PA) selon un champ de vision de 120 kV, 20 mA, 17 cm 23 cm, une taille de voxel de 0,3 mm, et un temps es d’acquisition de 8,9 secondes. Les images sont oriente dian et le plan de Francfort horizontal selon le plan sagittal me (fig. 1) a` l’aide du logiciel d’imagerie Dolphin 3D, Version
The 3D images included in the study were taken for each patient immediately before and three months after expansion. Images were taken with the iCat machine (Imaging Sciences International, Hatfield, PA) at 120 kV, 20 mA, 17 cm 23 cm field of view, 0.3 mm voxel size, and a scanning time of 8.9 seconds. Images were oriented on the midsagittal and Francfort horizontal planes (fig. 1) using Dolphin imaging software, Version 11.7 Premium (Dolphin Imaging and Management Solutions, Chatsworth, CA).
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Varghah Lotfi et al.
[(Fig._1)TD$IG]
Fig. 1: Image orientation. Fig. 1 : Orientation de l’image.
Following landmarks identification, airway volumes for all included subjects were calculated (figs. 2–7). Landmarks and boundaries used for measuring airway volumes are described in Table I.
11.7 Premium (Dolphin Imaging and Management Solutions, tude ont Chatsworth, CA). Les images en 3D incluses dans l’e te re alise es pour chaque patient imme diatement avant et e s l’expansion. Les images ont e te prises avec trois mois apre la machine iCat (Imaging Sciences International, Hatfield, PA) glage d’exposition de 120 kV, 20 mA, 17 cm 23 cm, selon un re e de scannage de une taille de voxel de 0,3 mm, et une dure es selon le plan sagittal 8,9 secondes. Les images sont oriente dian et le plan de Francfort horizontal (Fig. 1) a` l’aide du me logiciel d’imagerie Dolphin 3D, Version 11.7 Premium (Dolphin Imaging and Management Solutions, Chatsworth, CA). Les riennes ont e te calcule s d’apre s l’identifivolumes des voies ae res pour tous les sujets inclus (fig. 2–7). Les cation des repe res et les limites utilise s pour mesurer les volumes des voies repe riennes sont de crits dans le Tableau I. ae
[(Fig._2)TD$IG]
Fig. 2: a, b: boundaries of nasal cavity. c, d: 3-dimensional segmentation (red) of boundaries of the nasal cavity. nasale. Fig. 2 : a et b : limites de la cavite nasale. c et d : segmentation en 3D (tridimensionnelle) (rouge) des limites de la cavite
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Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
[(Fig._3)TD$IG]
Fig. 3: a: boundaries of nasopharynx. b: 3-dimensional segmentation (red) of boundaries of nasopharynx. Fig. 3 : a : limites du nasopharynx. b : segmentation en 3D (tridimensionnelle) (rouge) des limites du nasopharynx.
[(Fig._4)TD$IG]
Fig. 4: a: boundaries of oropharynx. b: 3-dimensional segmentation (red) of boundaries of oropharynx. Fig. 4 : a : limites de l’oropharynx. b : segmentation en 3D (tridimensionnelle) (rouge) des limites de l’oropharynx.
[(Fig._5)TD$IG]
Fig. 5: a: boundaries of hypopharynx. b: 3-dimensional segmentation (red) of boundaries of hypopharynx. Fig. 5 : a : limites de l’hypopharynx. b : segmentation en 3D (tridimensionnelle) (rouge) des limites de l’hypopharynx.
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Varghah Lotfi et al.
[(Fig._6)TD$IG]
Fig. 6: a: boundaries of maxillary sinus b: 3-dimensional segmentation (red) of boundaries of maxillary sinus. Fig. 6 : a : limites du sinus maxillaire. b : segmentation [(Fig._7)TD$IG] en 3D (tridimensionnelle) (rouge) des limites du sinus maxillaire.
Fig. 7: Boundaries of soft palate. Fig. 7 : Limites du palais mou.
Landmark identification and volume measurements of ten randomly selected cases were revaluated after 2 weeks for assessment of intra-rater reliability. Reliability was evaluated using intraclass correlation coefficients (ICCs). The initial and final measured volumes (nasal cavity, nasopharynx, oropharynx, hypopharynx and maxillary sinuses) and surface area of soft palate were summarized with descriptive statistics. Wilcoxon signed rank test was used for comparison between the initial and final measurements within each group. Due to non-normality, the data was ranked prior to analysis. ANOVA of ranks was used to compare the initial, final, and posttreatment change measurements between the groups, with an adjustment for the effect of age. The model for final measurements was also adjusted if there existed significant differences in initial measurements. The significance level was set at P < 0.05. The sample provided 80% power to detect an effect size of 0.91.
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res et les mesures des volumes ont e te L’identification des repe e value es deux fois a` deux semaines d’intervalle, sur 10 cas re valuer la fiabilite intra-e valuateurs. La pris au hasard afin d’e est e value e a` l’aide des coefficients de corre lation intrafiabilite s initialement et a` la fin (cavite classe (CIC). Les volumes mesure nasale, nasopharynx, oropharynx, hypopharynx et sinus te maxillaires), ainsi que la zone de surface du palais mou ont e sume s a` l’aide d’une analyse de statistique descriptive. Les re te utilise s pour comparer les tests de rang de Wilcoxon ont e mesures initiales et finales au sein de chaque groupe. En raison , les donne es ont e te classe es avant l’anade la non-normalite l’analyse de variance Anova pour lyse. Nous avons utilise comparer les modifications des mesures initiales, finales et post-traitement entre les groupes, avec un ajustement sur ^ge. Le mode le utilise pour les mesures finales a e galement l’a te ajuste lorsqu’il y avait des diffe rences significatives au niveau e ae te e tabli des mesures initiales. Le niveau de significativite chantillon pre sente une puissance de 80 % pour a` p < 0,05. L’e tecter un effet de taille de 0,91. de
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finition des zones anatomiques. De
Posterior boundary/Limites
Superior boundary/Limites
Inferior boundary/Limites
Line connecting the anterior nasal spine (ANS) to the tip of the nasal bone to nasion (N)/
Line extending from sella (S) to the posterior nasal spine (PNS)/Ligne allant de la selle
Line connecting N to S/Line
Line extending from ANS to PNS/Ligne allant de ENA a`
Line extending from S to PNS/
Line extending from S to the tip of the odontoid process/Ligne
Line extending from S to the tip of the odontoid process/
allant de S au sommet de l’apophyse odontoı¨de
Ligne allant de S au sommet de l’apophyse odontoı¨de
Line extending from the tip of the odontoid process to the posterior superior border of cervical vertebrae (CV4)/Ligne
Line extending from PNS to the tip of the odontoid process/Ligne allant de
anterieures
Nasal cavity/Cavite nasale
Ligne reliant l’epine nasale anterieure (ENA) au sommet de l’os nasal au nasion (N)
Nasopharynx/Nasopharynx
Ligne allant de S a` ENP
Oropharynx/Oropharynx
Line extending from PNS to the tip of the epiglottis/Ligne allant de ENP au sommet de l’epiglotte
posterieures
Hypopharynx
Line extending from the base of the epiglottis to the inferior border of the symphysis/Ligne allant de la base de l’epiglotte au rebord inferieur de la symphyse
Maxillary sinus/Sinus maxillaire
Soft palate area/Zone du palais mou
reliant N a` S
Line extending from the posterior-superior corner of CV4 to the posterior-inferior corner of CV4/Ligne allant du
coin posterosup erieur de CV4 au coin postero-inf erieur de CV4
inferieures
ENP
turcique sella (S) a` l’epine nasale posterieure (ENP)
allant du sommet de l’apophyse odontoı¨de au superieur rebord postero de la vertebre cervicale (CV4)
Hypopharynx/
rieures supe
ENP au sommet de l’apophyse odontoı¨de
Line extending from the base of the epiglottis to the posterior superior border of CV4/Ligne allant de la base de l’epiglotte rebord superieur postero de CV4
Line extending from PNS to the tip of the odontoid process/Ligne allant de ENP au sommet de l’apophyse odontoı¨de
Line extending from the base of the epiglottis to the posterior superior border of CV4/Ligne allant de la base de l’epiglotte rebord superieur postero de CV4
Line extending from the posterior-inferior corner of CV4 to the inferior border of the symphysis/Ligne allant du coin posterosup erieur de CV4 au rebord inferieur de la symphyse
The superior, inferior, medial and lateral aspects of the maxillary sinus as seen on a section including the maxillary first molar inferieure, mediane et laterale du sinus maxillaire vues sur une coupe incluant la bifurcation de bifurcation/Les faces superieure, molaire maxillaire la premiere par le palais mou qui commence et se Confined by the soft palate that starts and ends at PNS through the uvula tip/Confinee termine au niveau de l’ENP a` travers le sommet de la luette
Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols
Anterior boundary/Limites
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Tableau I
Definition of anatomic areas.
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
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Table I
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Varghah Lotfi et al.
Results
sultats Re
The reliability testing demonstrated excellent intra-rater reliability with an ICC value greater than 0.90 for all measurements. There were significant differences in the initial versus final measurements for nasal cavity volume in both groups, and for nasopharynx volume and soft palate area in Group A “0.8 mm/day”. For nasal cavity volume, Group A “0.8 mm/day” had a mean increase of 2705.47mm3 and Group B “0.5 mm/day” had a mean increase of 1054.92mm3. For nasopharynx volume, Group A “0.8 mm/ day” had a mean increase of 456.24mm3 and Group B “0.5 mm/day” had a mean increase of 103.29mm3. The soft palate area had a mean decrease of 6.53mm2 in Group A “0.8 mm/day” and a mean increase of 5.40mm2 in Group B “0.5 mm/day”(Tables II and III). Comparison of pre- and post-treatment measurements between groups showed only a significant difference in hypopharynx volume (P = 0.035) in the pre-treatment measurements. Significant differences in the post-treatment change measurements between the two groups were detected for the nasal cavity volume (P < 0.0001), nasopharynx volume (P = 0.0035), and soft palate area (P = 0.0081) (Tables IV and V).
montre une excellente fiabilite intraLe test de fiabilite valuateurs avec une valeur de CIC supe rieure a` 0,90 pour e rences significatives toutes les mesures. On observe des diffe entre les mesures initiales et finales pour le volume de la cavite nasale dans les deux groupes, ainsi que pour le volume du nasopharynx et au niveau de la zone du palais mou dans le nasale, Groupe A « 0,8 mm/jour ». Pour le volume de la cavite sente une augmentation le Groupe A « 0,8 mm/jour » pre moyenne de 2705,47 mm3 et le Groupe B « 0,5 mm/jour » une augmentation moyenne de 1054,92 mm3. Pour le volume sente une du nasopharynx, le Groupe A « 0,8 mm/jour » pre augmentation moyenne de 456,24 mm3 et le Groupe B « 0,5 mm/jour » une augmentation moyenne de 103,29 mm3. sente une diminution moyenne de La zone du palais mou pre -6,53 mm2 dans le Groupe B« 0,5 mm/jour » (Tableaux II et III). es en de but et en Lorsque l’on compare les mesures enregistre fin de traitement entre les groupes, on observe uniquement rence significative de volume de l’hypopharynx pour une diffe rences significales mesures initiales (p = 0,035). Des diffe te tives de variation des mesures post-traitement ont e es, notamment celle du volume de la cavite nasale trouve (p < 0,0001), du volume du nasopharynx (p = 0,0035), la zone du palais mou (p = 0,0081) (Tableaux IV et V).
Discussion
Discussion
The upper respiratory system consists of the nasal cavity, nasopharynx, oropharynx, and trachea. The shape and diameter of these passages determine the volume of air passing through them [17]. A patent airway and nasal breathing is considered crucial in growth and development of craniofacial structures [18]. Because of the impact on airway, maxillary expansion may be suggested as a possible treatment option for airway constriction cases. In this study, 3D imaging was used to evaluate airway volume changes associated with two different RME activation protocols.
me des voies respiratoires supe rieures comprend la Le syste nasale, le nasopharynx, l’oropharynx, et la trache e. La cavite tre de ces passages de terminent le volume forme et le diame abilite des voies ae riennes d’air les traversant [17]. Une perme re es comme essenet une ventilation nasale sont conside veloppement des structures tielles pour la croissance et le de craniofaciales [18]. En raison de son impact sur les voies riennes, l’expansion maxillaire peut e ^tre propose e comme ae rapeutique potentielle dans les cas de constricune option the riennes. Dans cette e tude, nous avons utilise tion des voies ae valuer les modifications du volume des l’imagerie 3D pour e riennes associe es a` deux protocoles d’activation voies ae rents de EMR. diffe nasale est un effet Une augmentation du volume de la cavite sultats de notre e tude indide l’expansion maxillaire. Les re nasale augmente de fa¸con quent que le volume de la cavite s DMR dans les deux groupes. Ces re sultats significative apre tudes ante rieures [19– sont en accord avec ceux provenant d’e les modifications de volume 22]. Smith et al. [19] ont compare riennes apre s une DMR et ont rapporte que la des voies ae EMR entraıˆne une augmentation significative du volume de la nasale et du nasopharynx. Basciftci et al. [20] ont cavite que la EMR entraıˆnait une augmentation de la larrapporte de la suture palatine geur du plancher nasal a` proximite diane. Les re sultats de notre e tude montrent e galement me nasale et du nasopharynx que les volumes de la cavite
An increase in nasal cavity volume is an effect of maxillary expansion. The results of the present study indicated that the nasal cavity volume significantly increased after RME in both groups. These findings are in agreement with those of previous studies [19–22]. Smith et al. [19] compared airway volume changes after RME and reported that RME causes significant increases in the nasal cavity and nasopharynx volume. Basciftci et al. [20] reported that RME causes an increase in the width of the nasal floor near the midpalatal suture. The results of the present study also showed that both the nasal cavity and the nasopharynx volumes increased more significantly in the group that had a higher activation rate. These expansive effects on the nasal cavity could be explained by the
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Group A “0.8 mm/
Initial/Initiales
day”/Groupe A – « 0.8 mm/jour »
cart type (SD) du volume des voies ae riennes et de la zone du palais mou dans Moyenne et e le groupe A – « 0,8 mm/jour » pour comparer les mesures initiales et finales.
Final/Finales
Change/Modification
P-value/ Valeur p
Mean W SD/
Max/
Min/
Max/
Min
Max
Moyenne W ET
Min
Max
2253.97 W 822.06
1121.5
4677.8
2232.24 W 875.71
1053.5
4767.1
Mean W SD/
Min/
Max/
Moyenne W ET
Min
Max
21.73 W 132.97
181.3
278
0.4038
l’hypopharynx (mm3)
Left maxillary sinus volume/Volume du
11214.58 W 5710.80 3277.8 21773.7 11275.4 W 5910.33 2972.4 22007.5
60.82 W 799.66
2419.3 909.6
0.1429
sinus maxillaire gauche (mm3)
Nasal cavity volume/
18666.7 W 5221.6
Nasopharynx volume/Volume du
3673.92 W 2593.9
243.6
10190.7 W 4990.9
4198.9 24233.8
Volume de la cavite nasale (mm3)
11447.7 27644.5 21372.2 W 5700.3 13530.6
30930
2705.5 W 1146.7
212
11423.4 4130.15 W 2401.93
9339.7
456.24 W 802.63
2224.8 2288.9
0.0006*
4077.5 24290.6
95.32 W 595.11
1535.1 1488.9
0.5706
1166.9
23724
139.72 W 677.83
2015.2 1038.3
0.0973
135.4
367.2
572.6
4322.9 < 0.0001*
nasopharynx (mm3)
Oropharynx volume/
10286 W 4929.22
Volume de l’oropharynx (mm3)
Right maxillary sinus 10974.18 W 5585.77 volume/Volume de
912.1
22726.4 11113.9 W 5793.2
l’oropharynx (mm3)
Soft palate area/Zone
221.09 W 61.19
du palais mou Min: minimum; max: maximum. *
Statistically significant (P < 0.05).
Min : minimum; max : maximum. *
Statistiquement significatif (p < 0,05).
126.4
393.3
214.56 W 52.99
6.53 W 14.24
26.1
16.4
0.0474*
Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols
Hypopharynx volume/Volume de
Mean W SD/
Min/
Moyenne W ET
ORTHO 276 1-14
Tableau II
Mean and standard deviation (SD) of airway volume and soft palate area in group A “0.8 mm/day” for comparison of initial vs. final measurements.
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
International Orthodontics 2017 ; X : 1-14
Table II
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Tableau III
Group B “0.5 mm/
Initial/Initiales
day”/Groupe B « 0.5 mm/jour »
cart type (SD) du volume des voies ae riennes et de la zone du palais mou dans Moyenne et e le Groupe B – « 0,5 mm/jour » pour comparer les mesures initiales et finales.
Final/Finales
Change/Modification
P-value/ Valeur p
Mean W SD/
Hypopharynx volume/Volume de
Mean WSD/
Min/
Max/
Min/
Max/
Moyenne W ET
Min
Max
Moyenne W ET
Min
Max
1946.88 W 532.45
1197.3
2918.8
1943.92 W 528.80
1064
2677
Mean W SD/
Moyenne W ET
2.95 W 140.76
Min/
Max/
Min
Max
140.76
241.8
0.946
1313.1 2229.3
0.2162
l’hypopharynx (mm3)
Left maxillary sinus volume/Volume du
11067.59 W 3303.08 3550.6 16672.4 11354.67 W 3647.68 2237.5 16484.8
287.08 W 881.68
sinus maxillaire gauche (mm3)
Nasal cavity volume/ 19487.40 W 2744.50 14650.1 24462 20542.32 W 3351.23 15329.6 28398.7 1054.92 W 1264.49 Volume de la cavite nasale (mm3)
5628.8
103.29 W 352.15
496.1
759.4
0.2943
Oro-pharynx volume/ 11352.50 W 2612.59 6858.1 16817.6 11424.01 W 2955.01 6751.3 17380.5
71.51 W 957.69
1672.3 2691.9
0.8695
125.01 W 884.33
1869.3 1621.6
0.4091
Naso-pharynx volume/Volume du
3443.91 W 1384.24
1165.1
6124.9
3457.20 W 1413.14
734.6 3936.7 0.0010*
1243
nasopharynx (mm3) Volume de l’ oropharynx (mm3) International Orthodontics 2017 ; X : 1-14
Right maxillary sinus 10605.84 W 4270.97 1873.2 volume/Volume du
19133 10730.85 W 4553.12 22251.1 18494.5
sinus maxillaire droit (mm3)
Soft palate area/Zone du palais mou (mm2)
197.03 W 26.21
Min: minimum; max: maximum. *
Statistically significant (P < 0.05).
Min : minimum; max : maximum. *
Statistiquement significatif (p < 0,05).
167.5
244.7
202.43 W 27.15
167.5
258.7
5.40 W 13.30
17.9
22.2
0.068
Varghah Lotfi et al.
Mean and SD of airway volume and soft palate area in group B “0.5 mm/day” for comparison of initial vs. final measurements.
ORTHO 276 1-14
10
Table III
ORTHO 276 1-14
Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
Table IV
Tableau IV
Comparison of the pre-treatment measurements between the two groups.
Comparaison entre les deux groupes des mesures prises avant traitement.
Measurements/Mesures
Group A “0.8 mm/day”/ Groupe A « 0.8 mm/jour » 3
Hypopharynx volume (mm )/Volume de
Group B “0.5 mm/day”/ Groupe B « 0.5 mm/jour »
P-value/ Valeur p
Mean/Moyenne
SD/ET
Mean/Moyenne
SD/ET
2253.97
822.06
1946.88
532.45
0.035*
11214.58
5710.8
11067.59
3303.08
0.2832
18666.7
5221.6
19487.4
2744.5
0.6063
3673.92
2593.9
3443.91
1384.24
0.9972
10190.7
4990.9
11352.5
2612.59
0.3178
10974.18
5585.77
10605.84
4270.97
0.5424
221.09
61.19
197.03
26.21
0.1634
3
l’hypopharynx (mm )
Left maxillary sinus volume (mm3)/Volume du sinus maxillaire gauche (mm3)
Nasal cavity volume (mm3)/Volume de la cavite nasale (mm3)
Nasopharynx volume (mm3)/Volume du nasopharynx (mm3)
Oropharynx volume (mm3)/Volume de l’oropharynx (mm3)
Right maxillary sinus volume (mm3)/Volume du sinus maxillaire droit (mm3)
Soft palate area (mm2)/Zone du palais mou (mm2) *
Statistically significant (P < 0.05).
Statistiquement significatif (p < 0,05).
*
Table V
Tableau V
Comparison of the post-treatment changes between the two groups.
Comparaison entre les deux groupes des mesures prises s traitement. apre
Measurements/Mesures
3
Hypopharynx volume (mm )/Volume de
Group A “0.8 mm/day”/ Groupe A « 0.8 mm/jour »
Group B “0.5 mm/day”/ Groupe B « 0.5 mm/jour »
Mean/Moyenne
SD/ET
Mean/Moyenne
SD/ET
2232.24
875.71
1943.92
528.8
0.7207
11275.4
5910.33
11354.67
3647.68
0.6563
21372.2
5700.3
20542.32
3351.23
< 0.0001*
4130.15
2401.93
3457.2
1413.14
0.0035*
10286
4929.22
11424.01
2955.01
0.9567
11113.9
5793.2
10730.85
4553.12
0.9957
214.56
52.99
202.43
27.15
0.0081*
P-Value/ Valeur p
l’hypopharynx (mm3)
Left maxillary sinus volume (mm3)/Volume du sinus maxillaire gauche (mm3)
Nasal cavity volume (mm3)/Volume de la cavite nasale (mm3)
Nasopharynx volume (mm3)/Volume du 3
nasopharynx (mm )
Oropharynx volume (mm3)/Volume de l’oropharynx (mm3)
Right maxillary sinus volume (mm3)/Volume du sinus maxillaire droit (mm3)
Soft palate area (mm2)/Zone du palais mou (mm2) *
Statistically significant (P < 0.05).
Statistiquement significatif (p < 0,05).
*
International Orthodontics 2017 ; X : 1-14
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ORTHO 276 1-14
Varghah Lotfi et al.
fact that forces induced by RME primarily affect maxillary frontonasal interfaces [21].
The results also showed a significant decrease in the area of the soft palate in the group with the higher activation rate. No other previous studies have investigated the effect of RME on the soft palate area. However, some literature reported that RME causes downward displacement of the palate. Smith et al. [19] reported that posterior nasal spine (PNS) moved downward after RME. Jafari et al. [13] showed that RME causes a downward displacement in midline structures such as the palate. We propose that the decrease in the soft palate area may be the result of this downward movement and the stretch in the palatal soft tissue. Differences in oropharynx, hypopharynx, and maxillary sinus volumes were non-significant for both groups. These findings confirm previous reports [19,23]. In a retrospective study using CBCT to assess changes in volume of oropharynx in adolescents treated with RME, Zhao et al. [23] concluded that there is no evidence to support that RME increases oropharyngeal volumes. Similarly, Smith et al. [19] showed that RME does not result in significant volume changes in oropharynx and hypopharynx. The lack of significant increase in the oropharynx, hypoharynx, maxillary sinus volumes and the soft palate area in this study could also be explained by the findings of Ghoneima et al. [12] who investigated the effect of RME orthopaedic forces on cranial and circumaxillary sutures. They concluded that cranial sutures respond differently to RME forces according to their anatomic location and that the forces primarily affect the anterior sutures, intermaxillary and maxillary frontal nasal interfaces. Thus, the increased airway volume associated with RME is limited to areas directly adjacent to anterior sutures, the nasal cavity and nasopharynx.
The results of comparing the initial measurements between the two groups showed a significant difference only in hypopharynx volume. While statistically significant differences in post-treatment changes were detected in the nasal cavity volume, nasopharynx volume, and soft palate area indicating that differences in activation rates considerably affects those structures. The fact that the increases recorded in the nasal cavity and nasopharynx volume were more in the group with a higher activation rate confirms that more rapid expansion protocols would result in higher volume increase than the slower activation rate.
12
augmentent de fa¸con significative dans le groupe qui a subi un leve . Ces effets d’expansion sur la rythme d’activation plus e nasale pourraient s’expliquer par le fait que les forces cavite induites par la EMR affectent principalement les interfaces maxillaires frontonasaux [21]. sultats montrent e galement une diminution significative Les re de la zone du palais mou dans le groupe ayant subi le rythme leve . Aucune autre e tude a` ce jour n’avait d’activation le plus e l’effet de la EMR sur la zone du palais mou. recherche rature qui Cependant, il existe quelques articles dans la litte que la EMR entraıˆnait de placement du palais vers ont rapporte pine nasale le bas. Smith et al. [19] rapportent que l’e rieure (ENP) se de place vers le bas apre s EMR. Jafari poste placement vers et al. [13] montrent que la EMR entraıˆne un de diane, tel que le le bas au niveau des structures de la ligne me rons que la diminution observe e au niveau palais. Nous sugge ^tre due a` ce mouvement de la zone du palais mou pourrait e tirement du palais mou. vers le bas et a` l’e rences de volumes observe es au niveau de l’orophaLes diffe rynx, de l’hypopharynx, et des sinus maxillaires sont non sigsultats confirment nificatives dans les deux groupes. Ces re s par des e tudes pre ce dentes [19,23]. Dans une ceux rapporte tude re trospective utilisant la tomographie a` faisceaux e valuer les modifications coniques (cone beam CBCT) pour e de volume au niveau de l’oropharynx chez des adolescents s par EMR, Zhao et al. [23] concluent qu’il n’existe traite tayer que l’EMR augmente les volumes aucune preuve pour e s. De me ^me, Smith et al. [19] montrent que la oropharynge EMR n’entraıˆne aucune modification de volume au niveau tude, de l’oropharynx et de l’hypopharynx. Dans notre e l’absence d’une augmentation significative des volumes de l’oropharynx, de l’hypopharynx, et du sinus maxillaire, ainsi galement qu’au niveau du la zone du palais mou pourrait e sultats de Ghoneima et al. [12] qui ont s’expliquer par les re value l’effet des forces orthope diques sur les sutures e ^ niennes et circumaxillaires. Ils ont conclu que les sutures cra ^ niennes re pondent de fa¸con diffe rente aux forces de l’EMR cra en fonction de leur localisation anatomique, et que les forces rieures, les interaffectaient principalement les sutures ante faces intermaxillaire et maxillo-fronto-nasales. Ainsi, l’augriennes associe e a` l’EMR mentation du volume des voies ae e aux zones directement adjacentes aux sutures est limite rieures, la cavite nasale et le nasopharynx. ante sultats de la comparaison des mesures initiales entre Les re rence significative uniqueles deux groupes montrent une diffe ment pour le volume de l’hypopharynx alors que nous trouvons rences statistiquement significatives dans les modifides diffe nasale, cations post-traitement pour les volumes de la cavite du nasopharynx, et au niveau de la zone du palais mou, indirences de rythme d’activation affectent quant que les diffe rablement ces structures. Le fait que l’augmentation conside e pour les volumes de la cavite nasale et du nasoenregistre rieure dans le groupe ayant subi un rythme pharynx soit supe leve confirme que les protocoles d’expand’activation plus e sion plus rapides semblent entraıˆner une augmentation de volume plus importante qu’un rythme d’activation plus lent.
International Orthodontics 2017 ; X : 1-14
ORTHO 276 1-14
Three-dimensional evaluation of airway volume changes in two expansion activation protocols
riennes selon deux protocoles d’activation par expansion Evaluation tridimensionnelle des modifications du volume des voies ae
In the present study, changes in airway volumes for two RME protocols that differ in their activation rates showed higher increases in the group with the higher activation rate suggesting that the higher expansion rates used, the more significant the increase in nasal and nasopharyngeal volumes. Since maxillary expansion is considered as a treatment option for airway constriction, understanding the effect of expansion rate on airway volume is crucial.
tude, les modifications du volume des voies Dans notre e riennes selon deux protocoles d’EMR qui diffe rent par leurs ae rythmes d’activation montrent des augmentations plus importantes dans le groupe ayant subi le rythme d’activation le plus leve , sugge rant ainsi que plus le rythme d’activation est e leve , e nasale et du nasopharynx augplus les volumes de la cavite que l’expansion maxillaire est mentent. Etant donne re e comme une option the rapeutique pour traiter la conside riennes, la compre hension de l’effet constriction des voies ae riennes est du rythme d’expansion sur le volume des voies ae essentielle.
Conclusion
Conclusion
In this study, airway volume changes after RME were affected by the rate of the expander activation. A more rapid activation rate results in a higher volume increase for the nasal cavity and nasopharynx than a slower activation rate.
tude, les modifications de volume des voies Dans cette e riennes apre s une EMR sont affecte es par le rythme d’actiae vation du disjoncteur. Un rythme d’activation plus rapide entraıˆne une augmentation de volume plus importante pour nasale et le nasopharynx qu’un rythme d’activation la cavite plus lent.
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
Acknowledgement The authors would like to thank Beth Moser for her valuable statistical assistance.
Remerciements Les auteurs souhaitent remercier Beth Moser pour son aide efficace pour les statistiques.
References/References 1.
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Varghah Lotfi et al.
9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.
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