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Reconstructions tridimensionnelles de scanners et de cone beam de canines incluses maxillaires afin de localiser des plages d’ankylose avant traction orthodontique
Ó 2017 CEO Published by / E´dite´ par Elsevier Masson SAS All rights reserved / Tous droits re´serve´s
Original Article Article original
Three-dimensional reconstructions of CT scans and cone beam CT of impacted maxillary canines in order to locate areas of ankylosis before orthodontic traction Reconstructions tridimensionnelles de scanners et de cone beam de canines incluses maxillaires afin de localiser des plages d’ankylose avant traction orthodontique Florian Plaisance*, Jean-Baptiste Kerbrat, Patrick Goudot Service de stomatologie, h^opital de la Pitie-Salp^etriere, universite Pierre-et-Marie-Curie Paris VI, 47-83, boulevard de l’H^opital, 75013 Paris, France Available online: 4 November 2017 / Disponible en ligne : 4 novembre 2017
Summary
sume Re
Purpose: The aim of this study was to model impacted maxillary canines and determine whether areas of ankylosis were present before undertaking orthodontic traction.
e de modeliser Objectif : L’objectif de cette etude a et des canines incluses maxillaires et d’apprecier si des plages d’ankylose etaient presentes avant d’operer une traction orthodontique. Materiels et methodes : Le logiciel Amira/ResolveRTÔ version 5.0 de la firme FEI Company est un logiciel de maillage et de rendu de surface qui a permis la reconstruction tridimensionnelle de scanners et de cone beam de canines incluses maxillaires issues de 30 patients (10 fichiers cone beam et 20 fichiers scanners). Resultats et discussion : La mise en evidence de plages d’ankylose presentes sur la racine de certaines canines incluses s’objective par une inversion d’orientation du mail lage de la surface dentaire et a` plus grande echelle en une invagination du tissu osseux dans le tissu dentaire mesurees en unites Hounsfield par le a` differentes densites logiciel AMIRAÔ. Cette observation guidera notre therapeutique soit vers l’extraction de la dent incluse, soit vers son autotransplantation ou encore vers une corticotomie lors que la canine se alveolaire profonde et mobilisation des trouve en position vestibulaire.
Material and methods: Amira/ResolveRTÔ software, version 5.0, by FEI Company is a meshing and surface-rendering program that was used to produce three-dimensional reconstructions from CT scans and cone beam images of the impacted canines of 30 patients (10 cone beam files and 20 CT scan files). Results and discussion: The presence of zones of ankylosis on the roots of certain impacted canines is revealed by the inversion of the direction of meshing on the tooth surface and on a larger scale by invagination of bone tissue into the tooth tissue at various densities measured in Hounsfield units by the AMIRAÔ software program. This observation can guide treatment towards extraction of the impacted tooth, its autotransplantation, or deep alveolar corticotomy, followed by mobilization when the canine is in a vestibular position.
* Correspondence and reprints / Correspondance et tires a` part : Florian Plaisance, 85, avenue Frederic-Mistral, 84100 Orange, France. e-mail address / Adresse e-mail : [email protected] (Florian Plaisance)
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Conclusion: AMIRAÔ software made it possible to detect zones of ankylosis on the roots of certain impacted canines and to adopt a treatment program different from conventional surgicoorthodontic traction. The final aim is to reposition the impacted canine without endangering the adjacent teeth. Ó 2017 CEO. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved
Conclusion : Le logiciel AMIRAÔ a permis la visualisation de plages d’ankylose sur la racine de certaines canines incluses ce qui conduira a` une prise en charge therapeutique differente de la traction orthodontico-chirurgicale classique. En effet, le but est de mettre en place la canine incluse sans mettre en les dents adjacentes. peril Ó 2017 CEO. E´dite´ par Elsevier Masson SAS. Tous droits re´serve´s
Key-words
s Mots-cle
·· ·
Impacted canine. Tooth ankylosis. Image reconstruction.
·· ·
Canine incluse. Ankylose dentaire. Reconstructions d’images.
Introduction and purpose
Introduction et objectif
Medical imagery has evolved considerably over the last twenty years. The development of three-dimensional (3D) imaging, whether by CT scan or CBCT, offers interesting possibilities for the modeling and visual presentation of tooth surfaces.
dicale a connu un de veloppement tre s important L’imagerie me res anne es. Le de veloppement de au cours de ces vingt dernie l’imagerie tridimensionnelle (3D), que ce soit le scanner ou le s de mode lisation inte ressantes CBCT, offre des possibilite dans la visualisation des surfaces dentaires. e La mise en place d’une canine incluse n’est jamais aise ration osseuse et l’ankylose est un processus de prolife unissant deux structures mine ralise es empe ^chant tout re placement naturel ou force de la dent faisant chez certains de grante du tableau clinique de la canine patients partie inte incluse maxillaire. ` partir de fichiers scanners et de fichiers « cone beam » de A rents patients, notre canines incluses maxillaires de diffe te de mode liser ces canines incluses et d’appre cier objectif a e taient pre sentes avant d’ope rer si des zones d’ankylose e une traction orthodontique. Ainsi, nous pourrons donner un sinclusion de ces canines. pronostic de de
The repositioning of an impacted canine is never easy. In certain patients, ankylosis, a bone proliferation process joining two mineralized structures in such a way as to prevent any natural or forced movement, is an integral part of the clinical situation surrounding the impacted maxillary canine. The aim of this study was to model impacted canines, using CT scan and cone beam image files from different patients, to determine whether zones of ankylosis were present before performing orthodontic traction. This made it possible to offer a prognosis for the disimpaction of these teeth.
Material and methods
riel et me thode Mate
AMIRA software
Le logiciel AMIRA
The software used was Amira/ResolveRTÔ version 5.0 by FEI Company: this is a meshing and surface-rendering program that enables biological and medical data from different digital sources to be displayed, manipulated and analyzed.
le logiciel Amira/ResolveRTÔ version Nous avons utilise 5.0 de la firme FEI Company qui est un logiciel de maillage et de rendu de surface permettant la visualisation, la manipes biologiques et me dicales ulation et l’analyse de donne rentes sources nume riques. venant de diffe
3D reconstruction of CT scans
La reconstruction 3D de fichiers scanners
Volume reconstruction from CT scans is performed by stacking adjacent or overlapping slices. The surfaces of structures are displayed, with an impression of relief. A virtual light source illuminates the X-rayed object. Unlike 2D reconstruction, which uses the conventional localized gray levels, 3D reconstruction requires the definition of a density threshold that depends on the objects under study, and manual
La reconstruction volumique de scanners est un empilement es. Elle montre la surface des coupes jointives ou chevauche ant une impression de relief. Pour ce des structures en cre claire l’objet radiofaire, une source lumineuse virtuelle e ` la diffe . A rence de la reconstruction 2D qui utilise les graphie niveaux de gris locaux habituels, la reconstruction 3D cessite la de finition d’un seuil de densite choisi en fonction ne
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Three-dimensional reconstructions of CT scans and cone beam CT of impacted maxillary canines in order to locate areas of ankylosis before orthodontic traction Reconstructions tridimensionnelles de scanners et de cone beam de canines incluses maxillaires afin de localiser des plages d’ankylose avant traction orthodontique
segmentation slice by slice so as to isolate the object from parasitic surrounding structures. With the aim of displaying the images of the teeth alone, thresholding was applied at the corresponding density. In Hounsfield units (HU), cement and enamel densities are close to 1750 W 150 while the one of bone is 1000 W 100, making precise thresholding necessary [1]. This technique is greatly appreciated in dentofacial orthopedics (DFO) on account of its didactic utility in the localization of impacted teeth, but it should always be associated with 2D reconstructions that display the bones, cavities and soft tissue masked by the thresholding. In this study, 3D reconstructions from CT scan files involved a sample of 20 patients.
tudie s, et la segmentation manuelle coupe a` coupe des objets e pour isoler l’objet des structures parasites environnantes. Dans le but de ne faire apparaıˆtre que les dents, un seuillage correspondant a e te re alise . En unite Hounsfield de densite s du ce ment et de l’e mail sont proches de (UH), les densite cessite 1750 W 150, celle de l’os de 1000 W 100 d’ou` la ne s d’un seuillage minutieux [1]. Cette technique est tre cie e en orthope die dento-faciale (ODF) pour son inte re ^t appre didactique dans la localisation de dents incluses mais sa lecpendamment des reconstructions ture ne doit pas se faire inde s, les parties molles efface es par le 2D imageant l’os, les cavite seuillage. tude, les reconstructions tridimensionnelles de Dans notre e sur un e chantillon de 20 patients. fichiers scanners ont porte
Discretization
tisation La discre
The selected images are stacked one on top of another and then discretized: the software selects voxels of the same density and connects them slice by slice. The 3D surface reconstruction is performed by the triangulation method. The AMIRAÔ 5.0 software uses triangular meshing: the continuous surface of the scanned object is transformed into a discontinuous surface formed of a large number of triangles placed edge to edge to form a closed, directional envelope connecting the contours of the different slices.
lectionne e est empile e l’une sur l’autre et Chaque image se tise : le logiciel se lectionne les l’ensemble est ensuite discre ^me densite pour les relier coupe par coupe. Nous voxels de me thode de triparlons de reconstruction surfacique 3D par me AMIRAÔ 5.0 utilise un maillage angulation. Le logiciel utilise sera transtriangulaire. La surface continue de l’objet scanne e en surface discontinue sous forme de multiples trianforme s et jointifs bord a` bord, formant une enveloppe gles oriente e et oriente e, reliant les contours des diffe rentes ferme coupes.
Interpolation
L’interpolation
Interpolation gives the model a smooth, polished appearance. Curves are extrapolated by connecting points one to another. With AMIRAÔ this function can be activated, deactivated or performed manually. In our study, it was activated. The CT scan files were thus imported into the software which produced a 3D surface reconstruction to which thresholding in levels of gray was then applied to display the impacted canines with as little residual bony tissue as possible while obtaining the best possible image of the tooth surface. 3D reconstructions of impacted maxillary canines:
le. Elle L’interpolation donne un aspect poli et lisse au mode extrapole les courbes par liaison des points. Sous AMIRAÔ, ^tre active e, de sactive e, ou faite manuellement. elle peut e e. Nous avons donc importe les fichiers Nous l’avons active scanners dans le logiciel qui en a fait une reconstruction sur un seuillage en niveau de facique 3D, puis nous avons effectue gris pour obtenir les canines incluses avec le moins de tissu siduel possible tout en pre servant au mieux la surosseux re face dentaire. Reconstructions tridimensionnelles de scanner de canines incluses maxillaires : ^ge e de 12 ans : la reconstruction — scanner de la patiente 1 a te re alise e avec un seuillage en niveau de gris de 3D a e 1700 UH afin d’isoler au mieux la canine incluse du tissu cier osseux environnant sans perte dentaire et afin d’appre e l’aspect lisse de la racine de la 23 incluse mais non ankylose (fig. 1) ; ^ge de 42 ans : la vue de la face — scanner du patient 2 a siale de la 13 nous montre un point d’ankylose au seuil de me 1750 UH dans la zone cervicale de la racine (fig. 2) ; densite ^me seuil de densite , la vue me siale de la Toujours au me e 23 nous montre une zone d’ankylose comparable localise dans la partie cervicale de la racine et un aspect granuleux de la racine correspondant a` des zones d’inversion d’orientation du maillage de la surface dentaire (fig. 3).
— CT scan of patient 1, age 12: 3D reconstruction was performed with gray-level thresholding at 1700 HU so as to best isolate the impacted canine from the surrounding bony tissue without loss of detail in the tooth and so as to assess the smoothness of the root of tooth 23, impacted but not ankylotic (fig. 1); — CT scan of patient 2, age 42: the view of the mesial surface of tooth 13 with a threshold of 1750 HU reveals a point of ankylosis in the cervical part of the root (fig. 2); With the same density threshold, the mesial view of tooth 23 shows a comparable zone of ankylosis located in the cervical part of the root and the granular appearance of the root corresponding to zones where the orientation of the surface meshing on the tooth has been inverted (fig. 3).
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[(Fig._1)TD$IG]
Fig. 1: Smooth appearance of an impacted canine at a 1700 HU density threshold. 1700 UH. Fig. 1 : Aspect lisse d’une canine incluse au seuil de densite
[(Fig._2)TD$IG]
Fig. 2: Cervical point of ankylosis on tooth 13 with thresholding at 1750 HU. Fig. 2 : Point d’ankylose en cervical de la 13 pour un seuillage a` 1750 UH.
[(Fig._3)TD$IG]
Fig. 3: Points of ankylosis on the mesial surface of tooth 23. siale de la 23. Fig. 3 : Points d’ankylose sur la face me
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— CT scan of patient 3, age 41: on the 3D reconstruction of the mesial surface of tooth 13 after thresholding at 1800 HU, the presence of areas of bone can be noted on the root and the neck of the tooth, revealing the absence of the periodontal ligament, since it was impossible to eliminate the bone present on the tooth after thresholding without also eliminating dental tissue (fig. 4). In the distal view of the tooth, an area of bone seems to be attached to the apex of the canine (fig. 5) and it is only with thresholding at above 1900 HU that it is reduced, revealing zones of ankylosis in the apical region.
^ ge e de 41 ans : sur la recon— scanner de la patiente 3 a siale de la 13 apre s seuillage struction 3D de la face me sence de plage d’os a` 1800 UH, nous pouvons noter la pre sur la racine et au collet de la canine signifiant l’absence de olodentaire car il nous a e te impossible de retirer ligament alve sent sur la dent sans retirer du tissu dentaire apre s l’os pre seuillage (fig. 4). En vue distale de la dent, une plage d’os semble unie a` l’apex rieur a` de la canine (fig. 5) et il faut attendre un seuillage supe 1900 UH pour la voir diminuer et laisser apparaıˆtre des zones d’ankylose au niveau apical.
[(Fig._4)TD$IG]
Fig. 4: Point of ankylosis on the apical third of the root at a threshold of 1800 HU. Fig. 4 : Point d’ankylose dans le tiers apical de la racine au seuil 1800 UH.
[(Fig._5)TD$IG]
Fig. 5: Bony area covering the apex of the canine at a threshold of 1700 HU, distal view. Fig. 5 : Plage osseuse recouvrant l’apex de la canine au seuil 1700 UH en vue distale.
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3D reconstruction of cone beam files
La reconstruction 3D de fichiers cone beam
Cone beam CT has advantages over conventional CT scan since it is perfectly compliant with the legal obligations imposed by European radioprotection directives Euratom 96/29 and 97/43 on the dentist and radiologist who must observe: — the principle of justification whereby benefits must outweigh possible risks; — and the principle of optimization according to which the exposure of individuals to ionizing radiation must be kept to the lowest possible level required to achieve the result. Use of these new devices is thus subject to the ALARA rule (as low as reasonably achievable) [1].
For the purposes of the study, 3D cone beam reconstructions were obtained from a sample of 25 patients, but 15 files had to be eliminated as they could not be processed by the software due to non-fractioning of the overall 3D volume exported from the device into 3D slices in DICOM format (one of the formats accepted by the software).
La tomographie volumique par faisceau conique ou cone re ^ t par rapport au scanner car il beam CT trouve son inte pond parfaitement a` l’obligation le gale (directives eurore ennes de radioprotection Euratom 96/29 et 97/43), pour le pe praticien et le radiologue, de respecter : ne fice doit e ^tre supe rieur — le principe de justification ou` le be au risque potentiel ; — le principe d’optimisation selon lequel l’exposition des per^tre maintenue au sonnes aux rayonnements ionisants doit e ^me niveau le plus faible possible pour atteindre pour un me sultat. L’utilisation de ces nouveaux e quipements ne doit re chapper a` la re gle ALARA (as low as reasonably donc pas e achievable) [1]. ^me un scanner re alise Il semble donc qu’un cone beam ou me gles connues d’optimisation des doses, reste le selon les re chez l’adulte dans la mesure ou` il n’est pas plus souvent justifie quemment pratique sur le me ^me patient. fre Par contre, pour les sujets jeunes et surtout l’enfant, le cone tudes de beam pourrait s’imposer, en particulier pour les e , comme celle d’une dent incluse. Les be ne fices volume limite rapeutique potentiels du CBCT en termes diagnostique et the s a` l’irradiation chez le doivent l’emporter sur les risques lie jeune patient. rement indique pour l’e tude des Le cone beam est particulie s telles que l’os et les dents. Seul le structures de fortes densite elle des densite s et l’e tude des scanner permet la mesure re tissus mous. De plus, le format digital imaging and communications in medicine (DICOM) des fichiers images obtenus ^tre importe ou exporte pour d’autres applications ce qui peut e rend les acquisitions cone beam utilisables par les logiciels de reconstruction 2D et 3D comme le logiciel AMIRAÔ utilise tude [2]. dans notre e aliser l’e tude, les reconstructions tridimensionnelles Afin de re sur un e chantillon de 25 patients dont de cone beam ont porte ^tre e carte s car inutilisables par 15 fichiers cone beam ont duˆ e le logiciel en raison du non-fractionnement du volume 3D de l’appareil en coupes 3D au format DICOM global exporte (un des seuls formats permis avec ce logiciel).
Discretization
tisation La discre
The cone beam has an open X-ray beam that rotates once around the dentomaxillary structures. At the end of the rotation the projections equivalent to the various digitalized 2D images are distributed according to the circular trajectory followed by the system. By combining these projections, a 3D reconstruction of the volume can be created. It is the 3D volume thus obtained that is then divided into several axial 3D slices by the volume reconstruction algorithms in order to obtain DICOM format files that can be used by our software. The selected slices are then stacked one on another and the whole stack is then discretized as for the CT scan files.
de un faisceau ouvert de rayons X effecLe cone beam posse tuant une seule rotation autour des structures dentoquivalents des maxillaires. Au terme de la rotation, les e rentes images 2D nume rise es, se re partissent selon la diffe me. En associant ces trajectoire circulaire de rotation du syste est projections, une reconstruction en 3D du volume projete alisable. C’est ce volume 3D obtenu qui sera ensuite divise re en plusieurs coupes axiales « 3D slice » par des algorithmes de reconstruction volumique afin d’obtenir des fichiers au format DICOM utilisables par notre logiciel. Chaque image de lectionne e est empile e l’une sur l’autre et l’ensemble coupe se tise de la me ^me fa¸con que pour les fichiers est ensuite discre scanners.
It seems therefore that a cone beam, or even a conventional CT scan performed according to the recognized rules for dose optimization, is generally justified for adults insofar as it is not repeated frequently on the same patient. However, for younger subjects, and above all children, the cone beam could become the standard, particularly for studies of small volumes such as impacted teeth. The potential benefits of CBCT in diagnostic and therapeutic terms outweigh the risks linked to radiation for young patients. CBCT is particularly useful in the study of high-density structures such as bone and teeth. Only with CT can real density measurements be made to enable the study of soft tissue. In addition, thanks to the digital imaging and communications in medicine format (DICOM), image files can be exported or imported to or from other applications, meaning that cone beam acquisitions can be processed by 2D and 3D reconstruction software such as AMIRAÔ, as used in this study [2].
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Interpolation
L’interpolation
Interpolation was activated. 3D reconstructions of cone beam images of impacted maxillary canines: — cone beam of patient 4, age 38: this patient had ankylosis of the apical third of the root, with an apical hook. Thresholding at 34,350 was necessary to isolate the teeth from the bony tissue but a mass remained visible on the apical third of the impacted maxillary canine (fig. 6). Modeling of the distal surface of the root with greater enlargement showed this point of ankylosis at the same density threshold (fig. 7);
te active e. L’interpolation a e Reconstructions 3D de cone beam de canines incluses maxillaires : ^ ge de 38 ans : ce patient — cone beam du patient 4 a sente une ankylose du tiers apical de sa racine avec coupre ve le ne cessaire dure apicale. Un seuillage a` 34 350 s’est re afin d’isoler les dents du tissu osseux mais une masse reste visible au tiers apical de la canine incluse maxillaire (fig. 6). La lisation de la face distale de la racine a` plus fort grossismode ^me seuil de densite sement montre ce point d’ankylose au me (fig. 7) ; ^ge e de 39 ans : au seuil de — cone beam de la patiente 5 a 33 750, la mode lisation montre un point d’ankylose densite en cervical co ^ te palatin de la 23 (fig. 8) ; situe ^ge e de 46 ans : nous retro— cone beam de la patiente 6 a ` uvons toujours cet aspect granuleux de la racine de la 13. A
— cone beam of patient 5, age 39: with a density threshold of 33,750, modeling revealed a point of ankylosis located cervically on the palatal side of tooth 23 (fig. 8); — cone beam of patient 6, age 46: the same granular aspect of the root of tooth 13 was apparent. At 900 HU, numerous points
[(Fig._6)TD$IG]
Fig. 6: Point of ankylosis on the apical third of the root. Fig. 6 : Point d’ankylose au tiers apical de la racine.
[(Fig._7)TD$IG]
Fig. 7: Point of ankylosis on the apical part of the distal surface of the impacted canine. Fig. 7 : Point d’ankylose dans la partie apicale de la face distale de la canine incluse.
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of ankylosis began to become visible (fig. 9). On these images, the crown is at the top of the frame and the apex at the bottom; With a 900 HU threshold, 3D modeling clearly revealed a zone of ankylosis on the cervical part of tooth 23 (fig. 10). — cone beam of patient 7, age 54: on the vestibular view of the reconstruction of this impacted canine, as the threshold increased and the bone disappeared from the root surface, the points of ankylosis became visible (fig. 11). As with the vestibular view, a bony structure could also be observed completely bonded to the palatal surface of the tooth.
900 UH, nous commen¸cons a` observer l’apparition de nombreux points d’ankylose (fig. 9). Sur ces images, la couronne se situe en haut de l’image et l’apex en bas de l’image ; lisation 3D objective parfaitement Au seuil de 900 UH, la mode une zone d’ankylose de la partie cervicale de la 23 (fig. 10). ^ge e de 54 ans : en vue vesti— cone beam de la patiente 7 a lisation de cette canine incluse, au fur bulaire de la mode a` mesure du seuillage, une fois que l’os disparaıˆt de la surface radiculaire, nous voyons apparaıˆtre les points d’ankylose (fig. 11). Comme nous l’avons vu sur la vue vestibulaire, nous pouvons tement aussi observer une plage osseuse qui est comple
[(Fig._8)TD$IG]
Fig. 8: Point of ankylosis in the cervicopalatal zone of tooth 23. Fig. 8 : Point d’ankylose dans la zone cervicopalatine de la 23.
[(Fig._9)TD$IG]
Fig. 9: Zones of ankylosis on the palatal and cervical parts of the canine at a threshold of 900 HU. Fig. 9 : Plages d’ankylose sur la partie palatine et cervicale de la canine au seuil 900 UH.
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[(Fig._10)TD$IG]
Fig. 10: Zone of ankylosis on the cervical part of the canine at a threshold of 900 HU. Fig. 10 : Zone d’ankylose en cervicale de la canine au seuil 900 UH.
[(Fig._1)TD$IG]
Fig. 11: Point of ankylosis at a threshold of 750 HU. Fig. 11 : Point d’ankylose au seuil 750 UH.
As thresholding increased (here at 750 HU), the points of ankylosis became visible as the bony tissue disappeared beneath the density threshold (fig. 12).
e a` la face palatine de la dent. Une fois que le seuilfusionne lage augmente, ici, a` 750 UH, nous observons les points d’ankylose se dessiner au fur et a` mesure que l’os disparaıˆt (fig. 12). au seuillage de densite
Results
sultats Re
The various 3D models produced by the AMIRAÔ software made it possible to observe numerous canines with zones of ankylosis on different parts of their roots. For all these impacted teeth, a technique other than orthodontic traction had to be used to reposition the tooth. Otherwise, it could be extracted or even be left untreated.
rentes mode lisations 3D par le logiciel AMIRAÔ nous Les diffe sentant des ont permis d’observer de nombreuses canines pre rentes parties de leur racine. Pour plages d’ankylose sur diffe toutes ces dents incluses, une technique autre que la traction ^ tre utilise e afin de mettre la dent en orthodontique devra e ^me de s’abstenir. place ou au contraire de l’extraire ou me
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[(Fig._12)TD$IG]
Fig. 12: Area of bone still present and point of ankylosis visible at a threshold of 750 HU. sente et point d’ankylose apparent au seuil 750 UH. Fig. 12 : Plage osseuse toujours pre
Discussion
Discussion
It is appropriate to recall that the maxillary canines are the second most frequently impacted teeth after the wisdom teeth (1 to 2%). Impaction should be suspected if the tooth is not palpable on the vestibular side at age 10–11. The lateral incisor is the tooth that suffers most severely from root resorption in the event of upper canine impaction (20 to 30% of cases) [3–5]. The most severe cases of this type of root resorption are encountered predominantly in women, suggesting the influence of genetic or hormonal factors [6]. Since the prevalence of incisal root resorption associated with canine impaction is 67%, it seems necessary to perform a systematic search for signs of such resorption [7]. Consequently, as soon as resorption is diagnosed, it is advisable to move the canine away as a priority, before attempting any other tooth movements.
Il est bon de rappeler que les canines maxillaires sont les quemment incluses, apre s les dents de dents les plus fre ^tre suspecte e si la dent sagesse (1 a` 2 %). Une inclusion doit e ^ge de 10–11 ans. n’est pas palpable dans le vestibule a` l’a rale est la dent la plus fortement rhisalyse e dans L’incisive late les cas de canine incluse maxillaire (20 a` 30 % des cas) [3–5]. ve res, ce type de re sorption radicuDans les cas les plus se re pre dominante chez les laire se rencontre d’une manie re une influence des facteurs femmes, ce qui sugge ne tiques ou hormonaux [6]. Avec une pre valence de 67 % ge sorptions radiculaires au niveau des incisives dans les de re cessaire de rechercher, cas d’inclusion canine, il apparaıˆt ne re routinie re, des signes de re sorption radiculaire [7]. de manie quence, de s que la re sorption est diagnostique e, il En conse d’e loigner la canine en priorite , avant me ^me de est conseille placer les autres dents. de ration osseuse re unissant deux L’ankylose est une prolife ralise s (os et ce ment voire dentine) distinctes structures mine cessite pour son et mobilisables l’une par rapport l’autre, et ne veloppement une rupture du ligament alve olodentaire. de ^che tout de placement naturel Cette ankylose dentaire empe de la dent et on la retrouve plus fre quemment chez le ou force sence d’une canine incluse sujet de plus de 40 ans en pre ^ce a` notre maxillaire comme nous pouvons le confirmer gra tude. e
Ankylosis is a proliferation of bony tissue joining two mineralized structures (bone and cement or even dentine) that are distinct and normally mobile with respect to one another. Its development is only possible following rupture of the periodontal ligament. This dental ankylosis prevents any natural or forced tooth movement, and is encountered most often in patients aged over 40 with an impacted maxillary canine, as confirmed by our study.
Various treatments are recommended for the repositioning of an impacted canine
rents traitements sont pre conise s pour la mise en Diffe place d’une canine incluse
Preventive treatments
ventifs Traitements pre
Preventive treatments are:
ventifs sont : Les traitements pre
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— extractions of supernumerary teeth and odontomas, most often located in the palatal process of the maxilla; — extraction of the deciduous canines after monitoring of the orientation of the permanent canine from the age of 8 onwards [8]; — creation of a broader pathway for eruption.
raires et odontomes le plus — extractions des dents surnume s dans le processus palatin du maxillaire ; souvent situe s surveillance de — extractions des canines temporaires apre s 8 ans [8] ; l’orientation de la canine permanente de
Surgico-orthodontic protocol
Protocole orthodontico-chirurgical
Most often impacted canines can be pulled into place by surgico-orthodontic traction. Ankylotic infrapositioned teeth such as incisors can be treated by partial corticotomy [9]. However, for ankylotic impacted canines, deep alveolar corticotomy with mobilization when the canine is in a vestibular position appears to be the best solution.
Les canines incluses peuvent, la plupart du temps, se mettre en place par traction orthodonticochirurgicale. Le traitement es en infraclusion comme les incisives peut des dents ankylose ^tre re alise par corticotomie partielle [9] mais pour les canines e es, la corticotomie alve olaire profonde avec incluses ankylose s lors que la canine se trouve en position mobilisation, de ^tre la meilleure solution. vestibulaire, paraıˆt e ^tre L’autotransplantation d’une canine incluse peut e e lorsqu’aucune autre option the rapeutique active envisage e ou en cas d’e chec de cellesou interceptive n’est approprie sente l’avantage de conserver la dent ci. Cette technique pre voire de repousser la pose d’un bridge ou d’un implant sans que la survenue de l’ankylose n’affecte le niveau osseux olaire durant la pe riode de croissance [10]. alve tude en elle-me ^me, comme pre cise dans les Concernant l’e riels et me thodes, le nombre de cone beam mode lise s a mate te de 10 et le nombre de scanners mode lise s a e te de 20. Sur e lise s, 4 reconstructions 3D nous ont les 10 cone beam mode permis d’observer des zones d’ankylose sur les canines qui taient incluses et sur ces 4 patients, tous s’approchaient de e lise s, la quarantaine voire plus. Sur les 20 scanners mode des dents seules 2 reconstructions nous ont montre es chez des patients a ^ ge s de 41 et 42 ans. L’a ^ge ankylose dispose bien a` l’ankylose des canines incluses maxillaires. pre tudie s, nous Sur le nombre de scanners et de cone beam e lise exactement 18 canines maxillaires gauches avons mode rence non siget 19 canines maxillaires droites d’ou` une diffe nificative entre le nombre d’inclusion de la 13 et de la 23 dans tudie e. la population e
Autotransplantation of an impacted canine can be envisaged when no other active or interceptive treatment is appropriate, or after treatment failure. This technique has the advantage of preserving the tooth or of postponing the installation of a bridge or implant while ensuring that the onset of ankylosis has no impact on the alveolar bone level during growth [10]. Concerning this study, as explained in Material and Methods, there were 10 cone beam reconstructions and 20 CT scan reconstructions. Of the 10 cone beam cases modeled, 4 3D reconstructions made it possible to observe zones of ankylosis on the impacted canines, and all of these 4 patients were aged around 40 or more. Of the 20 CT scan cases modeled, only 2 reconstructions revealed tooth ankylosis, in patients of 41 and 42 years of age. Age is indeed a predisposing factor to the ankylosis of impacted maxillary canines. Among the CT scans and cone beams studied, exactly 18 left maxillary canines and 19 right maxillary canines were modeled, leading to an insignificant difference in the number of impactions of teeth 13 and 23 in the study population.
nagement d’un couloir e ruptif plus large. — ame
The prognosis for disimpaction of a retained canine depends on several factors
sinclusion d’une canine retenue Le pronostic de de pend de plusieurs facteurs de
The patient
Le patient
The factors are: — motivation and cooperation; — age; In adolescents, the physiological potential for eruption, cellular activity and supporting tissue quality are favorable factors for a speedy result of good quality. On the other hand, in adults, the treatment is likely to be longer and more difficult. For other authors, the repositioning of impacted teeth is contra-indicated after a certain age (18).
Les facteurs sont : ration ; — la motivation et la coope ^ge ; — l’a tout, les possibilite s physiologiques d’e ruption, Malgre cellulaire et la qualite des tissus de soutien chez les l’activite et a` la qualite du adolescents, sont favorables a` la rapidite sultat. Par contre, chez l’adulte, le traitement risque d’e ^tre re plus long et plus difficile. Pour d’autres auteurs la mise en e au-dela` d’un place des dents incluses est contre-indique ^ge (apre s 18 ans). certain a tat ge ne ral. — l’e
— general state of health.
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Anatomical considerations
Les conditions anatomiques
Tooth position The prognosis is favorable when the apex of the impacted canine is more or less in its proper place, however oblique the position of the body of the tooth may be. On the other hand, the further the apex is from its proper position (bending, resorption), the poorer the prognosis will be.
La position des dents Le pronostic est favorable quand l’apex de la canine incluse se s a` sa place, quelle que soit l’obliquite du corps trouve a` peu pre loigne de l’endroit ou` il de la dent ; par contre, plus l’apex est e devrait se situer normalement, et plus le pronostic semble favorable (coudures, re sorptions). de
Tooth morphology The most favorable cases are those where the tooth germ has an open apex and an enlarged follicular sac. It thus seems easier to displace a tooth with an open apex. But the risk, when traction is applied to an impacted canine with open apex, is that apexification of the root will be accelerated and the root will be shortened. An apical hook may also be created if, during traction and displacement of the canine, the tooth encounters a significant bony obstacle near the apex, which will then be structured according to the tooth movement around the obstacle.
Therapeutic approaches thus tend towards either extraction of the impacted tooth or its autotransplantation, or again towards deep alveolar corticotomy and mobilization when the canine is in a vestibular position.
La morphologie de la dent Les cas les plus favorables sont les germes dentaires ayant un ricoronaire agrandi. Il semble donc apex ouvert et un sac pe plus facile de tracter une dent avec un apex ouvert. Mais le risque de tracter une canine incluse avec un apex le rer l’apexification de la racine et donc ouvert est d’acce d’obtenir une racine plus courte. Nous pouvons aussi obtenir des coudures radiculaires si lors de la traction et du placement de la canine celle-ci rencontre un obstacle de difiera osseux trop important au niveau de l’apex ; l’apex s’e donc en suivant le mouvement de la dent et en contournant cet obstacle. favorables montrent une inclusion atypique Les cas les plus de ou la pre sence de signes avec une racine ou un apex coude d’ankylose (cas du patient 4). En outre, plus la traction est e tardivement plus les risques d’ankylose commence augmentent. En cas d’ankylose partielle (cas de la patiente 3 et de la s mobilisation, d’appliquer patiente 5), nous proposons, apre gressive beaucoup plus importante, qui peut libe rer une force e diate, en un la dent, ou une mise en place chirurgicale imme seul temps chirurgical quand des zones d’ankylose sont cele es. de Devant l’ankylose vraie (cas du patient 2, de la patiente 6 et de s the rapeutiques se re sument a` : la patiente 7), les possibilite e suivie d’orthodontie — soit l’avulsion de la dent ankylose se fixe ou amovible (remplacement), (fermeture), de prothe ou d’implantologie ; sorption n’est pas — soit l’autotransplantation lorsque la re trop importante (cas du patient 2) et que l’avulsion permet cupe rer la dent extraite. Le pronostic doit, cependant, de re ^tre tre s re serve dans le temps malgre un succe s imme diat e ou a` moyen terme. rapeutique sera donc tourne e soit vers l’extraction de Notre the la dent incluse, soit vers son autotransplantation ou encore olaire profonde avec mobilisation, vers une corticotomie alve s lors que la canine se trouve en position vestibulaire. de
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
The most unfavorable cases involve atypical impactions with an apical hook or signs of ankylosis (the case of patient 4). In addition, the longer traction is delayed the greater the risk of ankylosis. In cases of partial ankylosis (see patients 3 and 5), it is proposed that after mobilization a much stronger extrusive force should be applied, which may free the tooth. Alternatively, immediate surgical positioning can be performed in a single procedure when zones of ankylosis are detected. In cases of true ankylosis (patients 2, 6 and 7), treatment possibilities are limited to: — either extraction of the ankylotic tooth followed by orthodontic space closure, or replacement of the tooth by a fixed or mobile prosthesis, or by an implant; — or autotransplantation when resorption is not too severe (the case of patient 2) and the tooth can be recovered after extraction. The long-term prognosis is nevertheless doubtful despite early or medium-term success.
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Three-dimensional reconstructions of CT scans and cone beam CT of impacted maxillary canines in order to locate areas of ankylosis before orthodontic traction Reconstructions tridimensionnelles de scanners et de cone beam de canines incluses maxillaires afin de localiser des plages d’ankylose avant traction orthodontique
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Original Article Article original
Three-dimensional reconstructions of CT scans and cone beam CT of impacted maxillary canines in order to locate areas of ankylosis before orthodontic traction Reconstructions tridimensionnelles de scanners et de cone beam de canines incluses maxillaires afin de localiser des plages d’ankylose avant traction orthodontique Florian Plaisance*, Jean-Baptiste Kerbrat, Patrick Goudot Service de stomatologie, h^opital de la Pitie-Salp^etriere, universite Pierre-et-Marie-Curie Paris VI, 47-83, boulevard de l’H^opital, 75013 Paris, France Available online: 4 November 2017 / Disponible en ligne : 4 novembre 2017
Summary
sume Re
Purpose: The aim of this study was to model impacted maxillary canines and determine whether areas of ankylosis were present before undertaking orthodontic traction.
e de modeliser Objectif : L’objectif de cette etude a et des canines incluses maxillaires et d’apprecier si des plages d’ankylose etaient presentes avant d’operer une traction orthodontique. Materiels et methodes : Le logiciel Amira/ResolveRTÔ version 5.0 de la firme FEI Company est un logiciel de maillage et de rendu de surface qui a permis la reconstruction tridimensionnelle de scanners et de cone beam de canines incluses maxillaires issues de 30 patients (10 fichiers cone beam et 20 fichiers scanners). Resultats et discussion : La mise en evidence de plages d’ankylose presentes sur la racine de certaines canines incluses s’objective par une inversion d’orientation du mail lage de la surface dentaire et a` plus grande echelle en une invagination du tissu osseux dans le tissu dentaire mesurees en unites Hounsfield par le a` differentes densites logiciel AMIRAÔ. Cette observation guidera notre therapeutique soit vers l’extraction de la dent incluse, soit vers son autotransplantation ou encore vers une corticotomie lors que la canine se alveolaire profonde et mobilisation des trouve en position vestibulaire.
Material and methods: Amira/ResolveRTÔ software, version 5.0, by FEI Company is a meshing and surface-rendering program that was used to produce three-dimensional reconstructions from CT scans and cone beam images of the impacted canines of 30 patients (10 cone beam files and 20 CT scan files). Results and discussion: The presence of zones of ankylosis on the roots of certain impacted canines is revealed by the inversion of the direction of meshing on the tooth surface and on a larger scale by invagination of bone tissue into the tooth tissue at various densities measured in Hounsfield units by the AMIRAÔ software program. This observation can guide treatment towards extraction of the impacted tooth, its autotransplantation, or deep alveolar corticotomy, followed by mobilization when the canine is in a vestibular position.
* Correspondence and reprints / Correspondance et tires a` part : Florian Plaisance, 85, avenue Frederic-Mistral, 84100 Orange, France. e-mail address / Adresse e-mail : [email protected] (Florian Plaisance)
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Conclusion: AMIRAÔ software made it possible to detect zones of ankylosis on the roots of certain impacted canines and to adopt a treatment program different from conventional surgicoorthodontic traction. The final aim is to reposition the impacted canine without endangering the adjacent teeth. Ó 2017 CEO. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved
Conclusion : Le logiciel AMIRAÔ a permis la visualisation de plages d’ankylose sur la racine de certaines canines incluses ce qui conduira a` une prise en charge therapeutique differente de la traction orthodontico-chirurgicale classique. En effet, le but est de mettre en place la canine incluse sans mettre en les dents adjacentes. peril Ó 2017 CEO. E´dite´ par Elsevier Masson SAS. Tous droits re´serve´s
Key-words
s Mots-cle
·· ·
Impacted canine. Tooth ankylosis. Image reconstruction.
·· ·
Canine incluse. Ankylose dentaire. Reconstructions d’images.
Introduction and purpose
Introduction et objectif
Medical imagery has evolved considerably over the last twenty years. The development of three-dimensional (3D) imaging, whether by CT scan or CBCT, offers interesting possibilities for the modeling and visual presentation of tooth surfaces.
dicale a connu un de veloppement tre s important L’imagerie me res anne es. Le de veloppement de au cours de ces vingt dernie l’imagerie tridimensionnelle (3D), que ce soit le scanner ou le s de mode lisation inte ressantes CBCT, offre des possibilite dans la visualisation des surfaces dentaires. e La mise en place d’une canine incluse n’est jamais aise ration osseuse et l’ankylose est un processus de prolife unissant deux structures mine ralise es empe ^chant tout re placement naturel ou force de la dent faisant chez certains de grante du tableau clinique de la canine patients partie inte incluse maxillaire. ` partir de fichiers scanners et de fichiers « cone beam » de A rents patients, notre canines incluses maxillaires de diffe te de mode liser ces canines incluses et d’appre cier objectif a e taient pre sentes avant d’ope rer si des zones d’ankylose e une traction orthodontique. Ainsi, nous pourrons donner un sinclusion de ces canines. pronostic de de
The repositioning of an impacted canine is never easy. In certain patients, ankylosis, a bone proliferation process joining two mineralized structures in such a way as to prevent any natural or forced movement, is an integral part of the clinical situation surrounding the impacted maxillary canine. The aim of this study was to model impacted canines, using CT scan and cone beam image files from different patients, to determine whether zones of ankylosis were present before performing orthodontic traction. This made it possible to offer a prognosis for the disimpaction of these teeth.
Material and methods
riel et me thode Mate
AMIRA software
Le logiciel AMIRA
The software used was Amira/ResolveRTÔ version 5.0 by FEI Company: this is a meshing and surface-rendering program that enables biological and medical data from different digital sources to be displayed, manipulated and analyzed.
le logiciel Amira/ResolveRTÔ version Nous avons utilise 5.0 de la firme FEI Company qui est un logiciel de maillage et de rendu de surface permettant la visualisation, la manipes biologiques et me dicales ulation et l’analyse de donne rentes sources nume riques. venant de diffe
3D reconstruction of CT scans
La reconstruction 3D de fichiers scanners
Volume reconstruction from CT scans is performed by stacking adjacent or overlapping slices. The surfaces of structures are displayed, with an impression of relief. A virtual light source illuminates the X-rayed object. Unlike 2D reconstruction, which uses the conventional localized gray levels, 3D reconstruction requires the definition of a density threshold that depends on the objects under study, and manual
La reconstruction volumique de scanners est un empilement es. Elle montre la surface des coupes jointives ou chevauche ant une impression de relief. Pour ce des structures en cre claire l’objet radiofaire, une source lumineuse virtuelle e ` la diffe . A rence de la reconstruction 2D qui utilise les graphie niveaux de gris locaux habituels, la reconstruction 3D cessite la de finition d’un seuil de densite choisi en fonction ne
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segmentation slice by slice so as to isolate the object from parasitic surrounding structures. With the aim of displaying the images of the teeth alone, thresholding was applied at the corresponding density. In Hounsfield units (HU), cement and enamel densities are close to 1750 W 150 while the one of bone is 1000 W 100, making precise thresholding necessary [1]. This technique is greatly appreciated in dentofacial orthopedics (DFO) on account of its didactic utility in the localization of impacted teeth, but it should always be associated with 2D reconstructions that display the bones, cavities and soft tissue masked by the thresholding. In this study, 3D reconstructions from CT scan files involved a sample of 20 patients.
tudie s, et la segmentation manuelle coupe a` coupe des objets e pour isoler l’objet des structures parasites environnantes. Dans le but de ne faire apparaıˆtre que les dents, un seuillage correspondant a e te re alise . En unite Hounsfield de densite s du ce ment et de l’e mail sont proches de (UH), les densite cessite 1750 W 150, celle de l’os de 1000 W 100 d’ou` la ne s d’un seuillage minutieux [1]. Cette technique est tre cie e en orthope die dento-faciale (ODF) pour son inte re ^t appre didactique dans la localisation de dents incluses mais sa lecpendamment des reconstructions ture ne doit pas se faire inde s, les parties molles efface es par le 2D imageant l’os, les cavite seuillage. tude, les reconstructions tridimensionnelles de Dans notre e sur un e chantillon de 20 patients. fichiers scanners ont porte
Discretization
tisation La discre
The selected images are stacked one on top of another and then discretized: the software selects voxels of the same density and connects them slice by slice. The 3D surface reconstruction is performed by the triangulation method. The AMIRAÔ 5.0 software uses triangular meshing: the continuous surface of the scanned object is transformed into a discontinuous surface formed of a large number of triangles placed edge to edge to form a closed, directional envelope connecting the contours of the different slices.
lectionne e est empile e l’une sur l’autre et Chaque image se tise : le logiciel se lectionne les l’ensemble est ensuite discre ^me densite pour les relier coupe par coupe. Nous voxels de me thode de triparlons de reconstruction surfacique 3D par me AMIRAÔ 5.0 utilise un maillage angulation. Le logiciel utilise sera transtriangulaire. La surface continue de l’objet scanne e en surface discontinue sous forme de multiples trianforme s et jointifs bord a` bord, formant une enveloppe gles oriente e et oriente e, reliant les contours des diffe rentes ferme coupes.
Interpolation
L’interpolation
Interpolation gives the model a smooth, polished appearance. Curves are extrapolated by connecting points one to another. With AMIRAÔ this function can be activated, deactivated or performed manually. In our study, it was activated. The CT scan files were thus imported into the software which produced a 3D surface reconstruction to which thresholding in levels of gray was then applied to display the impacted canines with as little residual bony tissue as possible while obtaining the best possible image of the tooth surface. 3D reconstructions of impacted maxillary canines:
le. Elle L’interpolation donne un aspect poli et lisse au mode extrapole les courbes par liaison des points. Sous AMIRAÔ, ^tre active e, de sactive e, ou faite manuellement. elle peut e e. Nous avons donc importe les fichiers Nous l’avons active scanners dans le logiciel qui en a fait une reconstruction sur un seuillage en niveau de facique 3D, puis nous avons effectue gris pour obtenir les canines incluses avec le moins de tissu siduel possible tout en pre servant au mieux la surosseux re face dentaire. Reconstructions tridimensionnelles de scanner de canines incluses maxillaires : ^ge e de 12 ans : la reconstruction — scanner de la patiente 1 a te re alise e avec un seuillage en niveau de gris de 3D a e 1700 UH afin d’isoler au mieux la canine incluse du tissu cier osseux environnant sans perte dentaire et afin d’appre e l’aspect lisse de la racine de la 23 incluse mais non ankylose (fig. 1) ; ^ge de 42 ans : la vue de la face — scanner du patient 2 a siale de la 13 nous montre un point d’ankylose au seuil de me 1750 UH dans la zone cervicale de la racine (fig. 2) ; densite ^me seuil de densite , la vue me siale de la Toujours au me e 23 nous montre une zone d’ankylose comparable localise dans la partie cervicale de la racine et un aspect granuleux de la racine correspondant a` des zones d’inversion d’orientation du maillage de la surface dentaire (fig. 3).
— CT scan of patient 1, age 12: 3D reconstruction was performed with gray-level thresholding at 1700 HU so as to best isolate the impacted canine from the surrounding bony tissue without loss of detail in the tooth and so as to assess the smoothness of the root of tooth 23, impacted but not ankylotic (fig. 1); — CT scan of patient 2, age 42: the view of the mesial surface of tooth 13 with a threshold of 1750 HU reveals a point of ankylosis in the cervical part of the root (fig. 2); With the same density threshold, the mesial view of tooth 23 shows a comparable zone of ankylosis located in the cervical part of the root and the granular appearance of the root corresponding to zones where the orientation of the surface meshing on the tooth has been inverted (fig. 3).
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[(Fig._1)TD$IG]
Fig. 1: Smooth appearance of an impacted canine at a 1700 HU density threshold. 1700 UH. Fig. 1 : Aspect lisse d’une canine incluse au seuil de densite
[(Fig._2)TD$IG]
Fig. 2: Cervical point of ankylosis on tooth 13 with thresholding at 1750 HU. Fig. 2 : Point d’ankylose en cervical de la 13 pour un seuillage a` 1750 UH.
[(Fig._3)TD$IG]
Fig. 3: Points of ankylosis on the mesial surface of tooth 23. siale de la 23. Fig. 3 : Points d’ankylose sur la face me
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Three-dimensional reconstructions of CT scans and cone beam CT of impacted maxillary canines in order to locate areas of ankylosis before orthodontic traction Reconstructions tridimensionnelles de scanners et de cone beam de canines incluses maxillaires afin de localiser des plages d’ankylose avant traction orthodontique
— CT scan of patient 3, age 41: on the 3D reconstruction of the mesial surface of tooth 13 after thresholding at 1800 HU, the presence of areas of bone can be noted on the root and the neck of the tooth, revealing the absence of the periodontal ligament, since it was impossible to eliminate the bone present on the tooth after thresholding without also eliminating dental tissue (fig. 4). In the distal view of the tooth, an area of bone seems to be attached to the apex of the canine (fig. 5) and it is only with thresholding at above 1900 HU that it is reduced, revealing zones of ankylosis in the apical region.
^ ge e de 41 ans : sur la recon— scanner de la patiente 3 a siale de la 13 apre s seuillage struction 3D de la face me sence de plage d’os a` 1800 UH, nous pouvons noter la pre sur la racine et au collet de la canine signifiant l’absence de olodentaire car il nous a e te impossible de retirer ligament alve sent sur la dent sans retirer du tissu dentaire apre s l’os pre seuillage (fig. 4). En vue distale de la dent, une plage d’os semble unie a` l’apex rieur a` de la canine (fig. 5) et il faut attendre un seuillage supe 1900 UH pour la voir diminuer et laisser apparaıˆtre des zones d’ankylose au niveau apical.
[(Fig._4)TD$IG]
Fig. 4: Point of ankylosis on the apical third of the root at a threshold of 1800 HU. Fig. 4 : Point d’ankylose dans le tiers apical de la racine au seuil 1800 UH.
[(Fig._5)TD$IG]
Fig. 5: Bony area covering the apex of the canine at a threshold of 1700 HU, distal view. Fig. 5 : Plage osseuse recouvrant l’apex de la canine au seuil 1700 UH en vue distale.
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3D reconstruction of cone beam files
La reconstruction 3D de fichiers cone beam
Cone beam CT has advantages over conventional CT scan since it is perfectly compliant with the legal obligations imposed by European radioprotection directives Euratom 96/29 and 97/43 on the dentist and radiologist who must observe: — the principle of justification whereby benefits must outweigh possible risks; — and the principle of optimization according to which the exposure of individuals to ionizing radiation must be kept to the lowest possible level required to achieve the result. Use of these new devices is thus subject to the ALARA rule (as low as reasonably achievable) [1].
For the purposes of the study, 3D cone beam reconstructions were obtained from a sample of 25 patients, but 15 files had to be eliminated as they could not be processed by the software due to non-fractioning of the overall 3D volume exported from the device into 3D slices in DICOM format (one of the formats accepted by the software).
La tomographie volumique par faisceau conique ou cone re ^ t par rapport au scanner car il beam CT trouve son inte pond parfaitement a` l’obligation le gale (directives eurore ennes de radioprotection Euratom 96/29 et 97/43), pour le pe praticien et le radiologue, de respecter : ne fice doit e ^tre supe rieur — le principe de justification ou` le be au risque potentiel ; — le principe d’optimisation selon lequel l’exposition des per^tre maintenue au sonnes aux rayonnements ionisants doit e ^me niveau le plus faible possible pour atteindre pour un me sultat. L’utilisation de ces nouveaux e quipements ne doit re chapper a` la re gle ALARA (as low as reasonably donc pas e achievable) [1]. ^me un scanner re alise Il semble donc qu’un cone beam ou me gles connues d’optimisation des doses, reste le selon les re chez l’adulte dans la mesure ou` il n’est pas plus souvent justifie quemment pratique sur le me ^me patient. fre Par contre, pour les sujets jeunes et surtout l’enfant, le cone tudes de beam pourrait s’imposer, en particulier pour les e , comme celle d’une dent incluse. Les be ne fices volume limite rapeutique potentiels du CBCT en termes diagnostique et the s a` l’irradiation chez le doivent l’emporter sur les risques lie jeune patient. rement indique pour l’e tude des Le cone beam est particulie s telles que l’os et les dents. Seul le structures de fortes densite elle des densite s et l’e tude des scanner permet la mesure re tissus mous. De plus, le format digital imaging and communications in medicine (DICOM) des fichiers images obtenus ^tre importe ou exporte pour d’autres applications ce qui peut e rend les acquisitions cone beam utilisables par les logiciels de reconstruction 2D et 3D comme le logiciel AMIRAÔ utilise tude [2]. dans notre e aliser l’e tude, les reconstructions tridimensionnelles Afin de re sur un e chantillon de 25 patients dont de cone beam ont porte ^tre e carte s car inutilisables par 15 fichiers cone beam ont duˆ e le logiciel en raison du non-fractionnement du volume 3D de l’appareil en coupes 3D au format DICOM global exporte (un des seuls formats permis avec ce logiciel).
Discretization
tisation La discre
The cone beam has an open X-ray beam that rotates once around the dentomaxillary structures. At the end of the rotation the projections equivalent to the various digitalized 2D images are distributed according to the circular trajectory followed by the system. By combining these projections, a 3D reconstruction of the volume can be created. It is the 3D volume thus obtained that is then divided into several axial 3D slices by the volume reconstruction algorithms in order to obtain DICOM format files that can be used by our software. The selected slices are then stacked one on another and the whole stack is then discretized as for the CT scan files.
de un faisceau ouvert de rayons X effecLe cone beam posse tuant une seule rotation autour des structures dentoquivalents des maxillaires. Au terme de la rotation, les e rentes images 2D nume rise es, se re partissent selon la diffe me. En associant ces trajectoire circulaire de rotation du syste est projections, une reconstruction en 3D du volume projete alisable. C’est ce volume 3D obtenu qui sera ensuite divise re en plusieurs coupes axiales « 3D slice » par des algorithmes de reconstruction volumique afin d’obtenir des fichiers au format DICOM utilisables par notre logiciel. Chaque image de lectionne e est empile e l’une sur l’autre et l’ensemble coupe se tise de la me ^me fa¸con que pour les fichiers est ensuite discre scanners.
It seems therefore that a cone beam, or even a conventional CT scan performed according to the recognized rules for dose optimization, is generally justified for adults insofar as it is not repeated frequently on the same patient. However, for younger subjects, and above all children, the cone beam could become the standard, particularly for studies of small volumes such as impacted teeth. The potential benefits of CBCT in diagnostic and therapeutic terms outweigh the risks linked to radiation for young patients. CBCT is particularly useful in the study of high-density structures such as bone and teeth. Only with CT can real density measurements be made to enable the study of soft tissue. In addition, thanks to the digital imaging and communications in medicine format (DICOM), image files can be exported or imported to or from other applications, meaning that cone beam acquisitions can be processed by 2D and 3D reconstruction software such as AMIRAÔ, as used in this study [2].
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Three-dimensional reconstructions of CT scans and cone beam CT of impacted maxillary canines in order to locate areas of ankylosis before orthodontic traction Reconstructions tridimensionnelles de scanners et de cone beam de canines incluses maxillaires afin de localiser des plages d’ankylose avant traction orthodontique
Interpolation
L’interpolation
Interpolation was activated. 3D reconstructions of cone beam images of impacted maxillary canines: — cone beam of patient 4, age 38: this patient had ankylosis of the apical third of the root, with an apical hook. Thresholding at 34,350 was necessary to isolate the teeth from the bony tissue but a mass remained visible on the apical third of the impacted maxillary canine (fig. 6). Modeling of the distal surface of the root with greater enlargement showed this point of ankylosis at the same density threshold (fig. 7);
te active e. L’interpolation a e Reconstructions 3D de cone beam de canines incluses maxillaires : ^ ge de 38 ans : ce patient — cone beam du patient 4 a sente une ankylose du tiers apical de sa racine avec coupre ve le ne cessaire dure apicale. Un seuillage a` 34 350 s’est re afin d’isoler les dents du tissu osseux mais une masse reste visible au tiers apical de la canine incluse maxillaire (fig. 6). La lisation de la face distale de la racine a` plus fort grossismode ^me seuil de densite sement montre ce point d’ankylose au me (fig. 7) ; ^ge e de 39 ans : au seuil de — cone beam de la patiente 5 a 33 750, la mode lisation montre un point d’ankylose densite en cervical co ^ te palatin de la 23 (fig. 8) ; situe ^ge e de 46 ans : nous retro— cone beam de la patiente 6 a ` uvons toujours cet aspect granuleux de la racine de la 13. A
— cone beam of patient 5, age 39: with a density threshold of 33,750, modeling revealed a point of ankylosis located cervically on the palatal side of tooth 23 (fig. 8); — cone beam of patient 6, age 46: the same granular aspect of the root of tooth 13 was apparent. At 900 HU, numerous points
[(Fig._6)TD$IG]
Fig. 6: Point of ankylosis on the apical third of the root. Fig. 6 : Point d’ankylose au tiers apical de la racine.
[(Fig._7)TD$IG]
Fig. 7: Point of ankylosis on the apical part of the distal surface of the impacted canine. Fig. 7 : Point d’ankylose dans la partie apicale de la face distale de la canine incluse.
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of ankylosis began to become visible (fig. 9). On these images, the crown is at the top of the frame and the apex at the bottom; With a 900 HU threshold, 3D modeling clearly revealed a zone of ankylosis on the cervical part of tooth 23 (fig. 10). — cone beam of patient 7, age 54: on the vestibular view of the reconstruction of this impacted canine, as the threshold increased and the bone disappeared from the root surface, the points of ankylosis became visible (fig. 11). As with the vestibular view, a bony structure could also be observed completely bonded to the palatal surface of the tooth.
900 UH, nous commen¸cons a` observer l’apparition de nombreux points d’ankylose (fig. 9). Sur ces images, la couronne se situe en haut de l’image et l’apex en bas de l’image ; lisation 3D objective parfaitement Au seuil de 900 UH, la mode une zone d’ankylose de la partie cervicale de la 23 (fig. 10). ^ge e de 54 ans : en vue vesti— cone beam de la patiente 7 a lisation de cette canine incluse, au fur bulaire de la mode a` mesure du seuillage, une fois que l’os disparaıˆt de la surface radiculaire, nous voyons apparaıˆtre les points d’ankylose (fig. 11). Comme nous l’avons vu sur la vue vestibulaire, nous pouvons tement aussi observer une plage osseuse qui est comple
[(Fig._8)TD$IG]
Fig. 8: Point of ankylosis in the cervicopalatal zone of tooth 23. Fig. 8 : Point d’ankylose dans la zone cervicopalatine de la 23.
[(Fig._9)TD$IG]
Fig. 9: Zones of ankylosis on the palatal and cervical parts of the canine at a threshold of 900 HU. Fig. 9 : Plages d’ankylose sur la partie palatine et cervicale de la canine au seuil 900 UH.
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Three-dimensional reconstructions of CT scans and cone beam CT of impacted maxillary canines in order to locate areas of ankylosis before orthodontic traction Reconstructions tridimensionnelles de scanners et de cone beam de canines incluses maxillaires afin de localiser des plages d’ankylose avant traction orthodontique
[(Fig._10)TD$IG]
Fig. 10: Zone of ankylosis on the cervical part of the canine at a threshold of 900 HU. Fig. 10 : Zone d’ankylose en cervicale de la canine au seuil 900 UH.
[(Fig._1)TD$IG]
Fig. 11: Point of ankylosis at a threshold of 750 HU. Fig. 11 : Point d’ankylose au seuil 750 UH.
As thresholding increased (here at 750 HU), the points of ankylosis became visible as the bony tissue disappeared beneath the density threshold (fig. 12).
e a` la face palatine de la dent. Une fois que le seuilfusionne lage augmente, ici, a` 750 UH, nous observons les points d’ankylose se dessiner au fur et a` mesure que l’os disparaıˆt (fig. 12). au seuillage de densite
Results
sultats Re
The various 3D models produced by the AMIRAÔ software made it possible to observe numerous canines with zones of ankylosis on different parts of their roots. For all these impacted teeth, a technique other than orthodontic traction had to be used to reposition the tooth. Otherwise, it could be extracted or even be left untreated.
rentes mode lisations 3D par le logiciel AMIRAÔ nous Les diffe sentant des ont permis d’observer de nombreuses canines pre rentes parties de leur racine. Pour plages d’ankylose sur diffe toutes ces dents incluses, une technique autre que la traction ^ tre utilise e afin de mettre la dent en orthodontique devra e ^me de s’abstenir. place ou au contraire de l’extraire ou me
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[(Fig._12)TD$IG]
Fig. 12: Area of bone still present and point of ankylosis visible at a threshold of 750 HU. sente et point d’ankylose apparent au seuil 750 UH. Fig. 12 : Plage osseuse toujours pre
Discussion
Discussion
It is appropriate to recall that the maxillary canines are the second most frequently impacted teeth after the wisdom teeth (1 to 2%). Impaction should be suspected if the tooth is not palpable on the vestibular side at age 10–11. The lateral incisor is the tooth that suffers most severely from root resorption in the event of upper canine impaction (20 to 30% of cases) [3–5]. The most severe cases of this type of root resorption are encountered predominantly in women, suggesting the influence of genetic or hormonal factors [6]. Since the prevalence of incisal root resorption associated with canine impaction is 67%, it seems necessary to perform a systematic search for signs of such resorption [7]. Consequently, as soon as resorption is diagnosed, it is advisable to move the canine away as a priority, before attempting any other tooth movements.
Il est bon de rappeler que les canines maxillaires sont les quemment incluses, apre s les dents de dents les plus fre ^tre suspecte e si la dent sagesse (1 a` 2 %). Une inclusion doit e ^ge de 10–11 ans. n’est pas palpable dans le vestibule a` l’a rale est la dent la plus fortement rhisalyse e dans L’incisive late les cas de canine incluse maxillaire (20 a` 30 % des cas) [3–5]. ve res, ce type de re sorption radicuDans les cas les plus se re pre dominante chez les laire se rencontre d’une manie re une influence des facteurs femmes, ce qui sugge ne tiques ou hormonaux [6]. Avec une pre valence de 67 % ge sorptions radiculaires au niveau des incisives dans les de re cessaire de rechercher, cas d’inclusion canine, il apparaıˆt ne re routinie re, des signes de re sorption radiculaire [7]. de manie quence, de s que la re sorption est diagnostique e, il En conse d’e loigner la canine en priorite , avant me ^me de est conseille placer les autres dents. de ration osseuse re unissant deux L’ankylose est une prolife ralise s (os et ce ment voire dentine) distinctes structures mine cessite pour son et mobilisables l’une par rapport l’autre, et ne veloppement une rupture du ligament alve olodentaire. de ^che tout de placement naturel Cette ankylose dentaire empe de la dent et on la retrouve plus fre quemment chez le ou force sence d’une canine incluse sujet de plus de 40 ans en pre ^ce a` notre maxillaire comme nous pouvons le confirmer gra tude. e
Ankylosis is a proliferation of bony tissue joining two mineralized structures (bone and cement or even dentine) that are distinct and normally mobile with respect to one another. Its development is only possible following rupture of the periodontal ligament. This dental ankylosis prevents any natural or forced tooth movement, and is encountered most often in patients aged over 40 with an impacted maxillary canine, as confirmed by our study.
Various treatments are recommended for the repositioning of an impacted canine
rents traitements sont pre conise s pour la mise en Diffe place d’une canine incluse
Preventive treatments
ventifs Traitements pre
Preventive treatments are:
ventifs sont : Les traitements pre
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Three-dimensional reconstructions of CT scans and cone beam CT of impacted maxillary canines in order to locate areas of ankylosis before orthodontic traction Reconstructions tridimensionnelles de scanners et de cone beam de canines incluses maxillaires afin de localiser des plages d’ankylose avant traction orthodontique
— extractions of supernumerary teeth and odontomas, most often located in the palatal process of the maxilla; — extraction of the deciduous canines after monitoring of the orientation of the permanent canine from the age of 8 onwards [8]; — creation of a broader pathway for eruption.
raires et odontomes le plus — extractions des dents surnume s dans le processus palatin du maxillaire ; souvent situe s surveillance de — extractions des canines temporaires apre s 8 ans [8] ; l’orientation de la canine permanente de
Surgico-orthodontic protocol
Protocole orthodontico-chirurgical
Most often impacted canines can be pulled into place by surgico-orthodontic traction. Ankylotic infrapositioned teeth such as incisors can be treated by partial corticotomy [9]. However, for ankylotic impacted canines, deep alveolar corticotomy with mobilization when the canine is in a vestibular position appears to be the best solution.
Les canines incluses peuvent, la plupart du temps, se mettre en place par traction orthodonticochirurgicale. Le traitement es en infraclusion comme les incisives peut des dents ankylose ^tre re alise par corticotomie partielle [9] mais pour les canines e es, la corticotomie alve olaire profonde avec incluses ankylose s lors que la canine se trouve en position mobilisation, de ^tre la meilleure solution. vestibulaire, paraıˆt e ^tre L’autotransplantation d’une canine incluse peut e e lorsqu’aucune autre option the rapeutique active envisage e ou en cas d’e chec de cellesou interceptive n’est approprie sente l’avantage de conserver la dent ci. Cette technique pre voire de repousser la pose d’un bridge ou d’un implant sans que la survenue de l’ankylose n’affecte le niveau osseux olaire durant la pe riode de croissance [10]. alve tude en elle-me ^me, comme pre cise dans les Concernant l’e riels et me thodes, le nombre de cone beam mode lise s a mate te de 10 et le nombre de scanners mode lise s a e te de 20. Sur e lise s, 4 reconstructions 3D nous ont les 10 cone beam mode permis d’observer des zones d’ankylose sur les canines qui taient incluses et sur ces 4 patients, tous s’approchaient de e lise s, la quarantaine voire plus. Sur les 20 scanners mode des dents seules 2 reconstructions nous ont montre es chez des patients a ^ ge s de 41 et 42 ans. L’a ^ge ankylose dispose bien a` l’ankylose des canines incluses maxillaires. pre tudie s, nous Sur le nombre de scanners et de cone beam e lise exactement 18 canines maxillaires gauches avons mode rence non siget 19 canines maxillaires droites d’ou` une diffe nificative entre le nombre d’inclusion de la 13 et de la 23 dans tudie e. la population e
Autotransplantation of an impacted canine can be envisaged when no other active or interceptive treatment is appropriate, or after treatment failure. This technique has the advantage of preserving the tooth or of postponing the installation of a bridge or implant while ensuring that the onset of ankylosis has no impact on the alveolar bone level during growth [10]. Concerning this study, as explained in Material and Methods, there were 10 cone beam reconstructions and 20 CT scan reconstructions. Of the 10 cone beam cases modeled, 4 3D reconstructions made it possible to observe zones of ankylosis on the impacted canines, and all of these 4 patients were aged around 40 or more. Of the 20 CT scan cases modeled, only 2 reconstructions revealed tooth ankylosis, in patients of 41 and 42 years of age. Age is indeed a predisposing factor to the ankylosis of impacted maxillary canines. Among the CT scans and cone beams studied, exactly 18 left maxillary canines and 19 right maxillary canines were modeled, leading to an insignificant difference in the number of impactions of teeth 13 and 23 in the study population.
nagement d’un couloir e ruptif plus large. — ame
The prognosis for disimpaction of a retained canine depends on several factors
sinclusion d’une canine retenue Le pronostic de de pend de plusieurs facteurs de
The patient
Le patient
The factors are: — motivation and cooperation; — age; In adolescents, the physiological potential for eruption, cellular activity and supporting tissue quality are favorable factors for a speedy result of good quality. On the other hand, in adults, the treatment is likely to be longer and more difficult. For other authors, the repositioning of impacted teeth is contra-indicated after a certain age (18).
Les facteurs sont : ration ; — la motivation et la coope ^ge ; — l’a tout, les possibilite s physiologiques d’e ruption, Malgre cellulaire et la qualite des tissus de soutien chez les l’activite et a` la qualite du adolescents, sont favorables a` la rapidite sultat. Par contre, chez l’adulte, le traitement risque d’e ^tre re plus long et plus difficile. Pour d’autres auteurs la mise en e au-dela` d’un place des dents incluses est contre-indique ^ge (apre s 18 ans). certain a tat ge ne ral. — l’e
— general state of health.
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Anatomical considerations
Les conditions anatomiques
Tooth position The prognosis is favorable when the apex of the impacted canine is more or less in its proper place, however oblique the position of the body of the tooth may be. On the other hand, the further the apex is from its proper position (bending, resorption), the poorer the prognosis will be.
La position des dents Le pronostic est favorable quand l’apex de la canine incluse se s a` sa place, quelle que soit l’obliquite du corps trouve a` peu pre loigne de l’endroit ou` il de la dent ; par contre, plus l’apex est e devrait se situer normalement, et plus le pronostic semble favorable (coudures, re sorptions). de
Tooth morphology The most favorable cases are those where the tooth germ has an open apex and an enlarged follicular sac. It thus seems easier to displace a tooth with an open apex. But the risk, when traction is applied to an impacted canine with open apex, is that apexification of the root will be accelerated and the root will be shortened. An apical hook may also be created if, during traction and displacement of the canine, the tooth encounters a significant bony obstacle near the apex, which will then be structured according to the tooth movement around the obstacle.
Therapeutic approaches thus tend towards either extraction of the impacted tooth or its autotransplantation, or again towards deep alveolar corticotomy and mobilization when the canine is in a vestibular position.
La morphologie de la dent Les cas les plus favorables sont les germes dentaires ayant un ricoronaire agrandi. Il semble donc apex ouvert et un sac pe plus facile de tracter une dent avec un apex ouvert. Mais le risque de tracter une canine incluse avec un apex le rer l’apexification de la racine et donc ouvert est d’acce d’obtenir une racine plus courte. Nous pouvons aussi obtenir des coudures radiculaires si lors de la traction et du placement de la canine celle-ci rencontre un obstacle de difiera osseux trop important au niveau de l’apex ; l’apex s’e donc en suivant le mouvement de la dent et en contournant cet obstacle. favorables montrent une inclusion atypique Les cas les plus de ou la pre sence de signes avec une racine ou un apex coude d’ankylose (cas du patient 4). En outre, plus la traction est e tardivement plus les risques d’ankylose commence augmentent. En cas d’ankylose partielle (cas de la patiente 3 et de la s mobilisation, d’appliquer patiente 5), nous proposons, apre gressive beaucoup plus importante, qui peut libe rer une force e diate, en un la dent, ou une mise en place chirurgicale imme seul temps chirurgical quand des zones d’ankylose sont cele es. de Devant l’ankylose vraie (cas du patient 2, de la patiente 6 et de s the rapeutiques se re sument a` : la patiente 7), les possibilite e suivie d’orthodontie — soit l’avulsion de la dent ankylose se fixe ou amovible (remplacement), (fermeture), de prothe ou d’implantologie ; sorption n’est pas — soit l’autotransplantation lorsque la re trop importante (cas du patient 2) et que l’avulsion permet cupe rer la dent extraite. Le pronostic doit, cependant, de re ^tre tre s re serve dans le temps malgre un succe s imme diat e ou a` moyen terme. rapeutique sera donc tourne e soit vers l’extraction de Notre the la dent incluse, soit vers son autotransplantation ou encore olaire profonde avec mobilisation, vers une corticotomie alve s lors que la canine se trouve en position vestibulaire. de
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
The most unfavorable cases involve atypical impactions with an apical hook or signs of ankylosis (the case of patient 4). In addition, the longer traction is delayed the greater the risk of ankylosis. In cases of partial ankylosis (see patients 3 and 5), it is proposed that after mobilization a much stronger extrusive force should be applied, which may free the tooth. Alternatively, immediate surgical positioning can be performed in a single procedure when zones of ankylosis are detected. In cases of true ankylosis (patients 2, 6 and 7), treatment possibilities are limited to: — either extraction of the ankylotic tooth followed by orthodontic space closure, or replacement of the tooth by a fixed or mobile prosthesis, or by an implant; — or autotransplantation when resorption is not too severe (the case of patient 2) and the tooth can be recovered after extraction. The long-term prognosis is nevertheless doubtful despite early or medium-term success.
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