Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ. Centro de Ciências da Saúde. Faculdade de Odontologia

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1 Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ Centro de Ciências da Saúde Faculdade de Odontologia AVALIAÇÃO DA CONFIABILIDADE DA ORIENTAÇÃO DA CABEÇA EM IMAGENS DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA DE FEIXE CÔNICO Carolina Vieira Valadares, CD Dissertação submetida ao corpo docente da Faculdade de Odontologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, como parte dos requisitos, para a obtenção do Título de Mestre em Odontologia (Ortodontia). Rio de Janeiro 2014

2 AVALIAÇÃO DA CONFIABILIDADE DA ORIENTAÇÃO DA CABEÇA EM IMAGENS DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA DE FEIXE CÔNICO CAROLINA VIEIRA VALADARES, CD Orientador: Profª. Drª. MÔNICA TIRRE DE SOUZA ARAUJO Profª. Drª. CLAUDIA TRINDADE MATTOS Dissertação submetida ao corpo docente da Faculdade de Odontologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, como parte dos requisitos, para obtenção do Título de Mestre em Odontologia (Ortodontia). Comissão Examinadora Profª. Drª. Maria Bernadete S. Stuani, CD Prof. Dr. Lincoln Issamu Nojima, CD Prof. Dr. Eduardo Franzotti Sant Anna, CD Rio de Janeiro 2014

3 ii Ficha Catalográfica VALADARES, Carolina Vieira Avaliação da confiabilidade da orientação da cabeça em imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico. Rio de Janeiro: UFRJ/Faculdade de Odontologia, xix, 83f. Tese: Mestrado em Odontologia (Ortodontia) Universidade Federal do Rio de Janeiro, Faculdade de Odontologia, Orientação da cabeça 2 Tomografia 3 Cone Beam 4 Teses I Título II Dissertação (Mestrado - UFRJ/Faculdade de Odontologia)

4 iii DEDICO Aos meus amados pais, Arnaldo e Evani, por acreditarem em meus sonhos e me fornecerem força, amor, carinho para que eu nunca desista de realizá-los. A minha irmã, Camila, por ser meu exemplo de dedicação e estudo. Além de sempre acreditar que conquistarei meus objetivos. Ao meu Noivo, Gustavo, por todo amor, dedicação, compreensão nesses dois anos. A persistência é o menor caminho do êxito (Charles Chaplin)

5 iv AGRADECIMENTOS Primeiramente devo agradecer a Deus por todas as graças alcançadas por mim devido à fé que tenho Nele. Tenho consciência que em todas as fases da minha vida foi Ele que guiou os meus passos me dando forças pra prosseguir. Agradeço a Ele também os pais maravilhosos que me deu, Arnaldo Valadares e Evani Valadares, que mesmo longe demonstravam todos os dias gestos de amor e carinho por mim. Além de me darem apoio em todos os momentos de fraqueza, fazendo de tudo para que eu me sentisse em casa mesmo estando distante. Muito obrigado meus velhinhos por abdicarem muitas vezes de seus sonhos para realizar os meus. Amo vocês. Não posso esquecer-me da minha irmã, Camila Valadares, por ser sempre minha enciclopédia médica, tirando sempre todas as minhas dúvidas e me ajudando a crescer como toda irmã mais velha deveria ser. Obrigado Mila, te amo, Crem. Aproveito para agradecer ao meu cunhado, Amorim Junior, por todo apoio e pelos momentos de descontração nas minhas idas a São Paulo. Agradeço também ao meu noivo, Gustavo Souza, que mesmo há 4 anos distantes se mostra uma pessoa dedicada ao nosso relacionamento, aturando muitas vezes as minhas crises femininas e me incentivando sempre a crescer mais em minha

6 v profissão. Minha conquista também é sua... Te amo pra sempre. Aproveito para agradecer também aos seus pais (Lúcia e Jorge) e aos seus irmãos (Bruno e Lucas) por todos os momentos de descontração e carinho fornecidos a mim durante minhas curtas, mas muito divertidas, estadias em Aracaju. Dedico também mais essa conquista a todos os meus familiares que também contribuíram para que esse meu sonho de ser Mestre fosse realizado. A todos os tios e tias, principalmente Tia Dete e Tia Dilma, as quais se mostraram sempre preocupadas com meu bem estar longe de casa. Muito obrigado, tias, por toda ajuda. Não posso me esquecer de meus amigos de Aracaju: Karla Lima, Leonardo Bastos, Gabriela Mancia, Ana Carolina Sobral, Cláudia Silva, Leila Freire, Bruno Teixeira, Hericalizandra Santana, Diana Graziele (desculpe se esqueci de alguém, mas sintam-se todos homenageados), por sempre estarem se preocupando comigo e nunca se esquecerem de mim, mesmo eu estando há 2 anos a km de distância. Pode até não parecer, mas vocês muitas vezes me deram a força que eu precisava para continuar apenas com uma mensagem no WhatsApp dizendo Boa Noite. Amo muito todos vocês! Às minhas amigas de moradia: Adriele Araújo, Renata Faria e Ilaíne Matos. Saibam que o tempo que passei com vocês me ensinou muitas coisas. Gosto muito de vocês. Vamos que vamos, as power girls, arrasar na Ortodontia e na Biologia de Aracaju! Acho que vocês já perceberam o quanto eu faço de tudo pelos meus amigos... e vocês podem ter certeza que se um dia precisarem de alguma coisa, podem contar comigo pro que der e vier! Adoro vocês. Aos meus outros amigos de turma: Ana Paula Tenório, Cinthia Candemil, Rowan Vilar, por tornarem meus dias mais engraçados e as coisas sérias mais

7 vi simples. Não podemos perder uma ADEPO sequer para que esses dias de descontração voltem a acontecer. ADORO vocês. Eu tinha que falar dessa integrante da turma separadamente, pois ela é a minha "irmã-carioca : Amanda Cunha. Muito obrigado por tudo o que você e toda sua família fizeram por mim. Obrigado pela sua amizade, pelos momentos de risadas nas nossas idas e vindas da faculdade, pelas saídas sempre super legais, por todo suporte fornecido a mim aí no Rio de Janeiro. Sei que nossa amizade não se resumiu ao período do curso, mas será pra vida toda! Você me ensinou muitas coisas e uma delas foi ser mais organizada com meus estudos e trabalhos. Te admiro muito por isso. Aproveito para agradecer a toda sua família: Alcides Cunha, Magneide Carneiro, Gustavo Cunha, Rodrigo Castro, por fazerem com que eu me sentisse mais uma integrante dessa grande família. Saudações nordestinas pra todos vocês. Agradeço também aos meus amigos do doutorado, em especial: Georgia Lau, Dayanne Lopes, Lucio Maia, Teresa Oliveira, Rodrigo Lima por todos os momentos de descontração, por estarem sempre prontos a me ouvir, pelas corridas na Lagoa. Nunca me esquecerei de nenhum de vocês um só segundo. Aos professores agradeço todo ensinamento transmitido com tanta sabedoria e paciência. Admiro cada um de vocês como profissionais excepcionais e como pessoas compreensivas sempre se preocupando conosco, estrangeiros no Rio de Janeiro! Agradeço a cada um de vocês: Dra. Ana Maria Bolognese, Dra. Margareth Souza, Dr. Eduardo Franzotti, Dra. Matilde Nojima, Dr. Lincoln Nojima, Dr. Vinicius Maciel, Dr. Antônio Carlos Ruellas, Dr. Fernando Brazzale, do fundão do meu coração meu MUITO OBRIGADO. Agradeço a minha orientadora Dra. Mônica Tirre por ter dedicado parte de sua atividade como docente me ajudando no desenvolvimento da minha tese. Aproveito

8 vii para agradecer a Dr. Eduardo Franzotti e ao doutorando Matheus Alves Junior (in memorian) por permitirem que eu desse início a essa pesquisa idealizada por vocês. Muito obrigado pela confiança e toda ajuda! Não posso esquecer-me da Professora Dra. Claudia Trindade. Professora, muito obrigado por também ter dedicado seu tempo a me fornecer ajuda nessa minha caminhada, me dando conselhos não somente como professora, mas também como uma amiga! Gosto muito da senhora! Meu MUITO OBRIGADO também a todos os funcionários do departamento de Ortodontia da UFRJ: Robson França (in memoriam), Waltencir Silva, Diane Esteves, Mônica Nascimento, Gutenberg e Vanilda Saturnino por toda ajuda diária fornecida por vocês a todos os alunos do departamento. Em especial à Diane Esteves, que é uma verdadeira amiga pra mim, sempre se preocupando comigo, indo comigo resolver problemas de tese mesmo que abdicando da presença de seus filhos. Isso pra mim quem faz são os VERDADEIROS AMIGOS. E à Mônica Nascimento, que cuidava de mim quando eu estava doente, como se fosse minha mãe, marcando médicos, fazendo chá. Mônica, OBRIGADO POR TUDO! À CAPES pela bolsa fornecida para que meu sonho de estudar na UFRJ fosse realizado. Enfim, serei eternamente grata a cada um de vocês e estarão no meu coração para sempre! MUITO OBRIGADO!

9 viii RESUMO VALADARES, Carolina Vieira. Avaliação da confiabilidade da orientação da cabeça em imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico. Orientador: Drª. Mônica Tirre De Souza Araújo e Drª. Claudia Trindade Mattos. Rio de Janeiro: UFRJ/Faculdade de Odontologia, Dissertação (Mestrado em Odontologia Ortodontia). 83 f. Os objetivos da presente pesquisa foram avaliar necessidade da reorientação das imagens tomográficas recebidas das clínicas de radiologia e avaliar a concordância intra e inter-avaliador do posicionamento da imagem tomográfica da cabeça. Para isso, imagens de tomografias computadorizadas de feixe cônico (TCFC) foram selecionadas aleatoriamente dos arquivos da clínica do curso de Mestrado em Odontologia (Ortodontia) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). As TCFCs selecionadas foram obtidas através do mesmo tomógrafo e salvas em formato DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). Todas as imagens foram reconstruídas e manipuladas através do software Dolphin Imaging. Pontos de referência foram marcados pelo pesquisador principal previamente às avaliações das

10 ix imagens. Medidas lineares foram feitas dos pontos de referência aos planos de orientação para verificar a diferença entre o posicionamento desses planos nas imagens recebidas e após a orientação pelo pesquisador. Cinco avaliadores fizeram a reorientação das imagens da cabeça utilizando três planos de referência (Frankfurt, Transporiônico e Sagital Mediano), e consecutivamente, medidas lineares e angulares foram utilizadas para avaliar a concordância do posicionamento da cabeça. Foi observada uma grande variação entre os planos das imagens iniciais e após a reorientação. Uma grande diferença no posicionamento do plano coronal (média de 36,65 a 52,6 mm), uma moderada diferença no plano axial (média 11,92 a 12,71 mm) e uma menor diferença do plano sagital (média 3.16 to 8.06 mm) foram detectadas com significância estatística (p<0,0001) nas tomografias como recebidas das clínicas radiológicas. Uma tendência de yaw (média 5,47 a 5,63º), pitch (média 3,95 a 4,18º) e roll (média 2,17 a 2,21º) foi também detectada. Não foram observadas diferenças estatísticas (p>0.05) na avaliação intra e inter-examinador, sendo a orientação feita pelos avaliadores considerada confiável. Porém as maiores diferenças (até 0,64 mm em média) encontradas corresponderam às medidas realizadas em relação ao Plano Coronal. Isso sugere dificuldade na identificação do ponto Pório. Conclui-se que há necessidade de orientação da imagem tomográfica da cabeça antes de sua avaliação e que essa orientação é confiável quando o operador é devidamente treinado.

11 x SUMMARY VALADARES, Carolina Vieira. Avaliação da confiabilidade da orientação da cabeça em imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico. Orientador: Drª. Mônica Tirre De Souza Araújo e Drª. Claudia Trindade Mattos. Rio de Janeiro: UFRJ/Faculdade de Odontologia, Dissertação (Mestrado em Odontologia Ortodontia). 83 f. The aims of this research were to evaluate the need for reorientation of tomographic images received from radiologic clinics and to assess intra and interexaminer concordance of tomographic head image positioning. In order to accomplish that, images of cone beam computed tomography (CBCT) were randomly selected from the files of the clinics of the Masters Course in Dentistry (Orthodontics) of Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). The selected CBCTs had been obtained from the same scanner (i-cat, Imaging Sciences International, Hatfield, Pennsylvania, USA) and saved in DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) format. All images were reconstructed and manipulated through the Dolphin Imaging software. Reference points were marked by the principal investigator before the evaluation of images. Linear measurements were performed from the reference

12 xi points to the orientation planes to identify the difference between the position of these planes in as received images and after orientation by the researcher. Five examiners reoriented the head images using three references planes (Frankfurt, Transporionic and Midsagittal), and consecutively, linear and angular measurements were performed to evaluate the concordance of head positioning. A large variation between planes as received from clinics and after reorientation was observed. A large difference in the coronal plane (mean to 52.6 mm), a moderate difference in the axial plane (mean to mm) and a smaller difference in the sagittal plane (mean 3.16 to 8.06 mm) were observed with statistical significance (p<0.0001) in the scans as received from radiology clinics. A tendency of yaw (mean 5.47 to 5.63º), pitch (mean 3.95 to 4.18º) and roll (mean 2.17 to 2.21º) were detected. No statistical differences (p<0.05) were observed in intra and inter-examiner assessment, and the orientation performed by the examiners was considered reliable. However, the largest differences (up to a mean of 0.64 mm) corresponded to the measurements related to the coronal plane. This suggests a difficulty in identifying the Porion point. We can conclude that there is the need of orientation of the tomographic image of the head before its assessment and that this orientation is reliable when the operator is properly trained.

13 xii LISTA DE FIGURAS DELINEAMENTO DA PESQUISA Figura 1a Figura 1b Figura 2 Pontos marcados previamente ao posicionamento da cabeça. A) Ponto 1, B) Ponto 2, C) Ponto Pontos marcados previamente ao posicionamento da cabeça. D) Ponto 4, E) Ponto 5, F) Ponto Orientação da cabeça no software Dolphin Imaging com o Plano Horizontal de Frankfurt (linha azul), Plano Transporiônico (linha verde) e Plano Sagital Mediano (linha vermelho)..., Figura 3a Medidas Lineares realizadas. A) 1,2_Sag (mm), B) 1,2_Cor (mm), C) 5,6_Cor (mm Figura 3b Medidas Lineares realizadas. D) 3,4_Sag (mm), E) 3,4_Axi (mm), F) 5,6_Axi (mm) Figura 4a Medidas angulares realizadas. A) Roll-Sag ( ), B) Roll- Axi ( ), C) Pitch-Cor ( ) Figura 4b Medidas angulares realizadas. D) Pitch-Axi ( ), E) Yaw- Sag ( ), F) Yaw-Cor ( )... 21

14 xiii Figura 5 Figura 6 Figura 7 Figura 8 Ponto Násio (N) visualizado nos cortes: coronal (A), sagital (B), axial (C) e tridimensionalmente (D) Ponto Espinha Nasal Anterior (ENA) visualizado nos cortes: coronal (A), sagital (B), axial (C) e tridimensionalmente (D) Ponto Básio (Ba) visualizado nos cortes: coronal (A), sagital (B), axial (C) e tridimensionalmente (D) Ponto Primeiro Molar Superior Direito (PMD) visualizado nos cortes: coronal (A), sagital (B), axial (C) e tridimensionalmente (D) Figura 9 Ponto Primeiro Molar Superior Esquerdo (PME) visualizado nos cortes: coronal (A), sagital (B), axial (C) e tridimensionalmente (D) Figura 10 Figura 11 Figura 12 Figura 13 Figura 14 Figura 15 Distância encontrada entre o Ponto N e o plano axial (linha azul) Distância encontrada entre o Ponto ENA e o plano axial (linha azul) Distância encontrada entre o Ponto ENA e o plano coronal (linha verde) Distância encontrada entre o Ponto Ba e o plano coronal (linha verde) Distância encontrada entre o Ponto PMD e o plano sagital (linha vermelha) Distância encontrada entre o Ponto PME e o plano sagital (linha vermelha)

15 xiv ARTIGO 1 Figure 1 Landmarks determined before head reorientation. A) Point 1; B) Point 2; C) Point Figure 2 Landmarks determined before head reorientation. D) Point 4; E) Point 5; F) Point Figure 3 Possible rotations and tilts of the head. A) 1 Roll e 2 Yaw; B) 3 Pitch. 41 Figure 4 Figure 5 Linear measurements performed (mm): A) 1_MSP; 2_MSP;B) 3_MSP; 4_MSP; C) 1_TP; 2_TP Linear measurements performed (mm): D) 5_TP; 6_TP; E) 3_FHP; 4_FHP; F) 5_FHP; 6_FHP. 43 Figure 6 Angular measurements performed: A) Roll-Sag; B) Roll- Axi; C)Pitch-Cor; Figure 7 Angular measurements performed: D) Pitch-Axi; E) Yaw-Sag; F) Yaw-Cor. 45 ARTIGO 2 Figure 1 Figure 2a Figure 2b Reference lines positioned according to selected principles The distances measured: a) from N to FHP; b) from ANS to FHP; c) from ANS to TP The distances measured: d) from Ba to TP; e) from RFM to MSP and f) from LFM to MSP Figure 3 Bland-Altman plots of intra-examiner differences. 65 Figure Angular 4 Bland-Altman plots of inter-examiner differences.. 66

16 xv LISTA DE TABELAS ARTIGO 1 Table I Descriptive statistics (minimum, maximum, mean and standard deviation). 38 ARTIGO 2 Table I Intra-examiner reliability assessed through ICC and Bland-Altman 95% limits of agreement (LoA) 59 Table II Table III Table IV Absolute intra-examiner mean difference (MD) in mm and p-value (p) of paired t test. Inter-examiner reliability assessed through ICC and Bland-Altman 95% limits of agreement (LoA) Absolute inter-examiner mean difference (MD) in mm and p-value (p) of paired t test

17 xvi LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS TCFC TC CBCT PMD FRM PME FLM PSM MSP PHF FHP DICOM ICC Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico Tomografia Computadorizada Convencional Cone Beam Computed Tomography Primeiro Molar Superior Direito First Right Upper Molar Primeiro Molar Superior Esquerdo First Left Upper Molar Plano Sagital Mediano Midsagittal Plane Plano Horizontal de Frankfurt Frankfurt Horizontal Plane Digital Imaging and Communications in Medicine Intraclass Correlation Coeficiente Índice de Correlação Intraclasse FOV Field of view

18 xvii ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO PROPOSIÇÃO DELINEAMENTO DA PESQUISA DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA ARTIGO 1: Head position in as received CBCT images. Valadares, C.V.; Mattos, C.T.; Sant Anna, E.F.; Araújo, M.T.S. A ser submetido para publicação na Revista DentoMaxilloFacial Radiology (Short Communication) ARTIGO 2: Reliability of head orientation in cone beam computed tomography. Valadares, C.V.; Mattos, C.T.; Alves Jr., M; Sant Anna, E.F.; Araújo, M.T.S. A ser submetido para publicação na Revista American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics DISCUSSÃO CONCLUSÃO... 73

19 xviii 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS ANEXO 1: Comprovante de envio do projeto para o comitê de ética ANEXO 2: Termo de consentimento livre e esclarecido para os examinadores ANEXO 3: termo de consentimento livre e esclarecido para os pacientes... 81

20 1 INTRODUÇÃO Os primeiros relatos na literatura sobre a tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) para uso na Odontologia ocorreram ao final da década de noventa. Mozzo et al. (1998) apresentaram os resultados preliminares de um novo aparelho de TC volumétrica para imagens odontológicas baseado na técnica do feixe em forma de cone (cone-beam technique), batizado como NewTom-9000 (Mozzo et al., 1998). Através de estudos realizados com novos aparelhos tomográficos, foi observado que a quantidade de radiação emitida por estes equivale a um equipamento de radiografia panorâmica e a dose absorvida foi equivalente à dose referente a cinco radiografias periapicais (Mah et al., 2003; Schulze et al., 2004). Nas TCFCs as doses de radiação e custo são menores que nas tomografias computadorizadas convencionais (TC) (Guijarro-Matínez e Swennen, 2011; Alsufyani, Flores-Mir e Major, 2012). Nas radiografias convencionais, as estruturas são atravessadas pelos raios-x e projetadas bidimensionalmente, enquanto nas tomografias evidenciam-se as relações estruturais em profundidade além de ser possível a avaliação do posicionamento radicular em relação ao osso alveolar, posicionamento de germes dentários, inclinação dos elementos dentários e avaliação dos tecidos moles, entre outros (Halazonetis, 2005; Zinsly et al., 2010).

21 2 Existem diversos tipos de tomógrafos, entre eles: X-ray CT scanner Alphard Series (Asahi, Kyoto, Japan), i-cat (Xoran Technologies, Ann Arbor, Mich., and Imaging Sciences International, Hatfield, PA), Newton 3G (Quantitative Radiology, Verona, Italy), Promax 3D (Planmeca, Helsinki, Finland), Scanora 3D (Soredex,Tuusula, Finland). De acordo com o scanner selecionado o posicionamento da cabeça do paciente varia, logo a localização de alguns pontos anatômicos, como o ponto mento (Me) e pório (Po), pode ser modificada (Cevidanes et al., 2009). Além disso, como os operadores variam nas clínicas radiológicas e nem todo tomógrafo possui um sistema de manutenção de uma posição fixa da cabeça do paciente durante o escaneamento, a posição da cabeça apresentada na reconstrução 3D nos diversos softwares pode não ser padronizada, mostrando rotações ou inclinações. Nas TCFC, após a reconstrução 3D da cabeça do paciente é possível corrigir rotações ou inclinações da cabeça por meio do uso de softwares específicos. Para tal, planos de referência (plano axial, plano coronal e plano sagital) são traçados, a fim de padronizar o posicionamento da reconstrução 3D da cabeça (Cevidanes et al., 2009; Baratieri et al., 2010b). Segundo Cevidanes et al. (2009), o posicionamento da cabeça é tão importante quanto as medição realizadas em telerradiografias laterais (Cevidanes et al., 2009). E essa importância se dá não só para gerar telerradiografias laterais a partir da TCFC, como principalmente para medições em relação aos planos de referência. Alguns autores (Moura et al., 2009; Baratieri et al., 2010b; Alves, Baratieri e Nojima, 2011) têm usado os planos de orientação como referência para avaliar alterações esqueléticas e de tecido mole em pacientes em dois ou mais tempos de avaliação.

22 3 Para que essas alterações sejam avaliadas de uma forma confiável, é necessário que a orientação da cabeça seja realizada de forma padronizada e reprodutível. Apesar da importância de um adequado posicionamento de cabeça para a avaliação tomográfica, nenhum estudo avaliou a necessidade de correção desse posicionamento através da diferença entre imagens como recebidas das clínicas radiológicas e após padronização. Poucos estudos investigaram a confiabilidade da orientação da cabeça intra e interavaliador por meio de medidas lineares tridimensionais (Cavalcanti et.al, 2004; Cevidanes, 2009).

23 4 2 PROPOSIÇÃO A partir de imagens tomográficas, avaliar: 2.1. a necessidade de orientação da imagem da cabeça antes da realização de medidas através da avaliação do novo posicionamento dos planos de referência e de possíveis rotações e inclinação da cabeça; 2.2. concordância do posicionamento da imagem da cabeça intra-avaliador; 2.3. concordância do posicionamento da imagem da cabeça inter-avaliador;

24 5 3 DELINEAMENTO DA PESQUISA 3.1 COMITÊ DE ÉTICA O projeto de pesquisa foi encaminhado para análise e aprovação do Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital Universitário da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Com o projeto aprovado (ANEXO 1, página 78), a pesquisa foi iniciada e todos os sujeitos desta pesquisa, tanto os avaliadores quanto os pacientes cujas tomografias foram utilizadas, foram estritamente tratados de acordo com a resolução CNS 196/96, recebendo todas as informações referentes ao estudo e assinando o termo de consentimento livre e esclarecido (ANEXOs 2 e 3, páginas 79 e 81). 3.2 AMOSTRA Imagens de tomografias computadorizadas de feixe cônico foram selecionadas aleatoriamente dos arquivos do Departamento de Ortodontia e Odontopediatria da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), todas utilizadas para documentação ortodôntica dos pacientes em tratamento ou tratados pela instituição. Imagens que apresentaram algum tipo de lesão óssea, fenda palatina/labial ou alguma assimetria facial evidente foram excluídas da pesquisa. Foi necessário que todas as TCFC selecionadas tivessem sido obtidas através do mesmo aparelho de tomografia computadorizada de feixe cônico (i-cat,

25 6 Imaging Sciences International, Hatfield, Pensilvania, EUA) de acordo com protocolo previamente estabelecido e utilizado pelo Departamento de Ortodontia e Odontopediatria (120KV, 3-8mA, campo de visão de 13x17cm, voxel de 0,4 mm e tempo de escaneamento de 20s). Todas as imagens foram salvas em formato DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). Para a reconstrução das imagens em 3D foi utilizado o software Dolphin Imaging versão 11.5 (Dolphin Imaging, Chatsworth, Califórnia, EUA). 3.3 CÁLCULO AMOSTRAL Para a realização do presente estudo, foram utilizadas duas amostras diferentes. Uma das amostras tinha como finalidade avaliar a necessidade de reorientação da imagem da cabeça antes da realização de medições nas tomografias. Um cálculo amostral foi feito utilizando a formula descrita por Pandis (2012), considerando um poder estatístico de 95%, significância de 5%, desvio padrão de 1,4 mm (Lagravere et al., 2010) e uma diferença a ser detectada de 1 mm. Esse cálculo mostrou que 51 TCFC seriam suficientes para esse estudo. Foram utilizadas 56 tomografias para que não houvesse prejuízo para o trabalho se houvesse perda de amostra. A segunda amostra, a ser utilizada para avaliar a confiabilidade intra e interexaminador do posicionamento da cabeça em imagens de TCFC, foi determinada a partir do estudo de Walter et al. (1998). Para se determinar o número de tomografias e de avaliadores necessários para o presente estudo, foram utilizadas as recomendações desses autores para estudos de confiabilidade. Considerando-se ρ0 = 0,6 (nível mínimo aceitável de confiabilidade), ρ1 = 0,9 (nível esperado de

26 7 confiabilidade, α = 0,05, β = 0,2, doze TCFC seriam suficientes (Walter, Eliasziw e Donner, 1998). 3.4 CALIBRAÇÃO DO PESQUISADOR A calibração do pesquisador principal quanto à marcação dos pontos de referência tridimensionais e realização de medidas lineares e angulares foi realizada através de repetição da metodologia em 50% da amostra e foi testada através do coeficiente de correlação intraclasse (ICC). Foi obtido um excelente ICC (0.98). 3.5 AVALIAÇÃO DA NECESSIDADE DA REORIENTAÇÃO DA CABEÇA PREPARAÇÃO DAS IMAGENS Pontos foram previamente marcados nos planos de referência (Coronal, Axial e Sagital) da imagem como recebida da clínica radiográfica, utilizando a régua vertical e horizontal dos cortes tomográficos como auxilio para as marcações. Primeiramente, no corte coronal foram marcados dois pontos (1 e 2) no plano sagital (linha vermelha), utilizando como referência a régua vertical, no local referente a 160 e 40 mm da régua vertical, respectivamente. Em seguida, no corte axial dois pontos (3 e 4) foram marcados no plano sagital (linha vermelha), utilizando como referência a régua vertical, no local referente a 160 e 40 mm da régua vertical, respectivamente. Por fim, no corte axial os dois últimos pontos (5 e 6) foram marcados no plano coronal, utilizando como referência a régua horizontal, no local referente a 100 e 270 mm da régua horizontal, respectivamente (Figura 1a e 1b, página 14 e 15).

27 AVALIAÇÃO DAS IMAGENS Após a marcação dos pontos, foi realizado o posicionamento das 56 imagens tomográficas da cabeça por um mesmo examinador (CVV). Para isso, o posicionamento dos planos de referência escolhidos era considerado adequado de acordo com os seguintes princípios (Figura 2, página 16): a) Plano Horizontal de Frankfurt (PHF) correspondente ao plano axial e traçado através da união entre os pontos Pório Direiro (Po) e Orbitais (Or) direito e esquerdo. b) Plano Transporiônico (PT) correspondente ao plano coronal e traçado através da união entre os pontos Pório (Po) bilateralmente e perpendicular ao Plano Horizontal de Frankfurt. c) Plano Sagital Mediano (PSM) definido pelo ponto espinha nasal anterior (ENA) e perpendicular aos planos previamente definidos MEDIÇÕES REALIZADAS Após a reorientação da imagem da cabeça em 3D, doze medições lineares e seis angulares foram realizadas em cada uma das 56 tomografias. Tais medidas correspondem a distâncias e ângulos formados entre os pontos de referência previamente marcados pelo pesquisador e os planos de referência posicionados. As medidas angulares propostas foram nomeadas de acordo com termos usados na descrição do movimento de um avião no espaço 3D e já anteriormente utilizados por alguns autores para descrever características dentofaciais e problemas ortodônticos. Esses termos são roll (inclinação frontal da cabeça), pitch (rotação da cabeça no sentido horário ou anti-horário) e yaw (rotação laterolateral da cabeça) (Figure 3, página 41). As medidas lineares avaliadas foram:

28 9 a) 1_Sag: distância entre o ponto 1 e o plano sagital no corte coronal (Figura 3a..A, página 17). b) 2_Sag: distância entre o ponto 2 e o plano sagital no corte coronal (Figura 3a.A, página 17). c) 1_Cor: distância entre o ponto 1 e o plano coronal no corte sagital (Figura 3a.B, página 17). d) 2_Cor: distância entre o ponto 2 e o plano coronal no corte sagital (Figura 3a.B, página 17). e) 5_Cor: distância entre o ponto 5 e o plano coronal no corte axial (Figura 3a.C, página 17). f) 6_Cor: distância entre o ponto 6 e o plano coronal no corte axial (Figura 3a.C, página 17). g) 3_Sag: distância entre o ponto 3 e o plano sagital no corte axial (Figura 3b.D, página 18). h) 4_Sag: distância entre ponto 4 e o plano sagital no corte axial (Figura 3b.D, página 18). i) 3_Axi: distância entre o ponto 3 e o plano axial no corte sagital (Figura 3b.E, página 18). j) 4_Axi: distância entre o ponto 4 e o plano axial no corte sagital (Figura 3b.E, página 18). k) 5_Axi: distância entre o ponto 5 e o plano axial no corte coronal (Figura 3b.F, página 18). l) 6_Axi: distância entre o ponto 6 e o plano axial no corte coronal (Figura 3b.F, página 18). As medidas angulares foram:

29 10 m) Roll-Sag: ângulo formado entre os pontos 1 e 2 e o plano sagital no corte coronal (Figura 4a.A, página 19). n) Roll-Axi: ângulo formado pelos pontos 5 e 6 e o plano axial no corte coronal (Figura 4a.B, página 19). o) Pitch-Cor: ângulo formado entre os pontos 1 e 2 e o plano coronal no corte sagital (Figura 4a.C, página 19). p) Pitch-Axi: ângulo formado entre os pontos 3 e 4 e o plano axial no corte sagital (Figura 4b.D, página 20). q) Yaw-Sag: ângulo formado entre os pontos 3 e 4 e o plano sagital no corte axial (Figura 4b.E, página 20). r) Yaw-Cor: ângulo formado pelos pontos 5 e 6 e o plano coronal no corte axial (Figura 4b.F, página 20) ANÁLISE ESTATISTICA Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística através do programa SPSS (versão 20.0, Chicago, IL, USA), sendo considerado significativo um p-valor abaixo de 0,05. Para análise das modificações sofridas pelo posicionamento da imagem tomográfica da cabeça a análise descritiva foi feita. Também foi realizado o teste T de uma amostra para avaliar a diferença entre os valores achados e o valor de 1 mm ou 1º. 3.6 AVALIAÇÃO DA CONFIABILIDADE DO POSICIONAMENTO PREPARAÇÃO DAS IMAGENS

30 11 Inicialmente, o pesquisador principal (CVV) realizou marcações de pontos de referência tridimensionais em cada imagem selecionada para a pesquisa. Os pontos marcados foram: a) Násio (Na) - ponto mais anterior e central da sutura frontonasal (Figura 5, pag.21); b) Espinha Nasal Anterior (ENA) - corresponde ao ponto mais anterior e central da maxila (Figura 6, página 21); c) Básio (Ba) - ponto localizado na porção mais inferior e central na margem anterior do forame Magno (Figura 7, página 22); d) Primeiro Molar Superior Direito (PMSD) ponto localizado no centro da ponta da cúspide mésio vestibular do Primeiro Molar Superior Direito (Figura 8, página 22); e) Primeiro Molar Superior Esquerdo (PMSE) ponto localizado no centro da ponta da cúspide mésio vestibular do Primeiro Molar Superior Esquerdo (Figura 9, página 23) AVALIAÇÃO DAS IMAGENS A avaliação das imagens foi realizada por cinco alunos do segundo ano do curso de pós-graduação - Mestrado em Ortodontia - da UFRJ que concordaram em participar da pesquisa. Cada participante avaliou as doze tomografias, posicionando duas vezes cada imagem com intervalo de duas semanas entre as observações. Todos os avaliadores foram previamente calibrados e orientados quanto ao uso do software Dolphin Imaging versão 11.0 (Dolphin Imaging, Chatsworth, Califórnia, EUA).

31 12 Os avaliadores posicionaram a imagem da reconstrução 3D da cabeça. Para isso, eles deviam posicionar adequadamente os planos de referência (PHF, PT e PSM) escolhidos pelo pesquisador como descritos anteriormente (Figura 2, página 16). É importante salientar que os pontos de referência tridimensionais previamente marcados pelo pesquisador não eram visíveis no momento de orientação da cabeça pelos avaliadores, não interferindo, portanto, nessa etapa MEDIÇÕES REALIZADAS Após o posicionamento da reconstrução 3D da cabeça por cada avaliador, seis medidas lineares foram realizadas pelo pesquisador principal. Tais medidas correspondem a distâncias entre os pontos de referência tridimensionais previamente marcados pelo pesquisador e os planos de referência posicionados pelos avaliadores. Todas as medições lineares foram realizadas perpendicularmente aos planos de referência. As medidas foram as seguintes: a) Distância de Násio (N) ao plano axial: No corte sagital, o plano coronal (linha verde) foi movido até coincidir com o ponto de referência em avaliação (N). Após isso, a distância entre o ponto N e o plano axial (linha Azul) foi mensurada (Figura 10, página 24). b) Distância de Espinha Nasal Anterior (ENA) ao plano axial: No corte sagital, o plano coronal (linha verde) foi movido até coincidir com o ponto de referência em avaliação (ENA). Após isso, a distância entre o ponto ENA e o plano axial (linha azul) foi mensurada (Figura 11, página 24).

32 13 c) Distância de Espinha Nasal Anterior (ENA) ao plano coronal: No corte sagital, o plano axial (linha azul) foi movido até coincidir com o ponto de referência em avaliação (ENA). Após isso, a distância entre o ponto ENA e o plano coronal (linha verde) foi mensurada (Figura 12, página 25). d) Distância de Básio (Ba) ao plano coronal: No corte sagital, o plano axial (linha azul) foi movido até coincidir com o ponto de referência em avaliação (Ba). Após isso, a distância entre o ponto Ba e o plano coronal (linha verde) foi mensurada (Figura 13, página 25). e) Distância de Primeiro molar superior direito (PMD) ao plano sagital mediano: No corte coronal, o plano axial (linha azul) foi movido até coincidir com o ponto de referência localizado na ponta da cúspide mésio vestibular do primeiro molar superior direito (PMD). Após isso, a distância entre o ponto PMD e o plano sagital mediano foi mensurada (Figura 14, página 26). f) Distância de Primeiro molar superior esquerdo (PME) ao plano sagital mediano: No corte coronal, o plano axial (linha azul) foi movido até coincidir com o ponto de referência localizado na ponta da cúspide mésio vestibular do primeiro molar superior esquerdo (PME). Após isso, a distância entre o ponto PME e o plano sagital mediano foi mensurada (Figura 15, página 26). As distâncias medidas, ao serem comparadas, serviram para determinar as diferenças na orientação da cabeça, já que os pontos de referência tridimensionais estavam fixos (salvos nas imagens). Após a aferição de todas as distâncias, os valores encontrados foram computados e as imagens foram salvas sem estarem posicionadas para que outro

33 14 avaliador pudesse posicioná-las sem influência do posicionamento do avaliador anterior ANÁLISE ESTATÍSTICA Os dados computados foram submetidos à análise estatística através do programa SPSS (versão 20.0, Chicago, IL, USA), sendo considerado significativo um p-valor abaixo de 0,05. A confiabilidade intra-examinador do posicionamento da cabeça foi testada através do ICC comparando-se as medições feitas após os dois posicionamentos por cada avaliador. Foi calculada a diferença média e a significância do erro através do teste t pareado. A confiabilidade inter-examinador do posicionamento da cabeça foi testada através do ICC comparando-se as medições após o posicionamento de todos os avaliadores no segundo tempo de avaliação. Foi calculada a diferença média e a significância do erro também através do teste t pareado. Como o ICC avalia somente a associação entre as amostras e pequenos erros podem ser negligenciados, foi realizado também o método descrito por Bland e Altman, o qual avalia a concordância através de gráficos onde pode se observar os vieses, o erro, possíveis outliers e tendências da amostra (Hirakata e Camey, 2009).

34 15 A B C Figura 1a Pontos marcados previamente ao posicionamento da cabeça. A) Ponto 1; 2) Ponto 2 e C) Ponto 3.

35 16 D E F Figura 1b Pontos marcados previamente ao posicionamento da cabeça. D) Ponto 4; E) Ponto 5 e F) Ponto 6.

36 17 Figura 2 Orientação da cabeça no software Dolphin Imaging com o Plano Horizontal de Frankfurt (linha azul), Plano Transporiônico (linha verde) e Plano Sagital Mediano (linha vermelha).

37 18 A 1 2 B 1 2 C 5 6 Figura 3a Medidas lineares realizadas. A) 1,2_Sag (mm), B) 1,2_Cor (mm), C) 5,6_Cor (mm).

38 19 D 3 4 E 4 3 F 6 5 Figura 3b Medidas lineares realizadas. D) 3,4_Sag (mm), E) 3,4_Axi (mm), C) 5,6_Axi (mm).

39 20 A 1 2 B 5 6 C 1 2 Figura 4a Medidas angulares realizadas. A) Roll-Sag ( ), B) Roll-Axi ( ), C) Pitch-Cor ( ).

40 21 D 4 3 E 3 4 F 5 6 Figura 4b Medidas angulares realizadas. D) Pitch-Axi ( ), E) Yaw-Sag ( ), F) Yaw-Cor ( ).

41 22 Figura 5 Ponto Násio (N) visualizado nos cortes: coronal (A), sagital (B), axial (C) e tridimensionalmente (D). Figura 6 Ponto Espinha Nasal Anterior (ENA) visualizado nos cortes: coronal (A), sagital (B), axial (C) e tridimensionalmente (D).

42 23 Figura 7 Ponto Básio (Ba) visualizado nos cortes: coronal (A), sagital (B), axial (C) e tridimensionalmente (D). Figura 8 Ponto Primeiro Molar Superior Direito (PMD) visualizado nos cortes: coronal (A), sagital (B), axial (C) e tridimensionalmente (D).

43 24 Figura 9 Ponto Primeiro Molar Superior Esquerdo (PME) visualizado nos cortes: coronal (A), sagital (B), axial (C) e tridimensionalmente (D). Figura 10 Distância encontrada entre o Ponto N e o plano axial (linha azul).

44 25 Figura 11 Distância encontrada entre o Ponto ENA e o plano axial (linha azul). Figura 12 Distância encontrada entre o Ponto ENA e o plano coronal (linha verde).

45 26 Figura 13 Distância encontrada entre o Ponto Ba e o plano coronal (linha verde). Figura 14 Distância encontrada entre o Ponto PMD e o Plano Sagital Mediano (linha vermelha)

46 Figura 15 Distância encontrada entre o Ponto PME e o Plano Sagital Mediano (linha vermelha) 27

47 28 4 DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA 4.1 ARTIGO 1 Head position in as received CBCT images. Valadares, C.V.; Mattos, C.T.; Sant Anna, E.F.; Araújo, M.T.S. A ser submetido para publicação na Revista DentoMaxilloFacial Radiology (Short Communication). 4.2 ARTIGO 2 Reliability of head orientation in cone beam computed tomography. Valadares, C.V.; Mattos, C.T.; Alves Jr., M; Sant Anna, E.F.; Araújo, M.T.S. A ser submetido para publicação na Revista American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics.

48 29 ARTIGO 1 (Short Communication) Head position in as received CBCT images CV Valadares, CT Mattos, EF Sant Anna, MTS Araújo* *Correspondence to: Dra Mônica Tirre de Souza Araújo, Faculdade de Odontologia, Departamento de Ortodontia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rua Professor Rodolpho Paulo Rocco, 325, Ilha do Fundão, Rio de Janeiro - RJ. monicatirre@ortodontia.ufrj.br ABSTRACT The aim of this study was to evaluate the differences between the initial (as received) head position and the one after adequate orientation of the image in the cone beam computed tomography (CBCT), looking for evidence of the need of reorientation of CBCT head images before performing measurements on radiographs extracted. Fiftysix CBCT scans were randomly selected and included in this research. Six landmarks were determined on the reference planes (coronal, sagittal and axial) of as received images. After head reorientation by an experienced operator using Frankfurt horizontal plane, transporionic plane and midsagittal plane, twelve linear and six angular measurements were done to quantify the distance between the points and the references planes and also the angulation between initial and final reference planes. A large variation between the reference planes of initial and reoriented images was observed. The greater differences were in the coronal plane (mean to mm), moderate differences were observed in the axial plane (mean to mm) and the smaller differences were in the sagittal plane (mean 3.16 to 8.06 mm). A tendency of yaw (mean 5.47 to 5.63º), pitch (mean 3.95 to 4.18o) and roll (mean 2.17 to 2.21o) were detected. The tomographic images as received from the radiological

49 30 clinic showed significant differences (p<0.0001) in the positioning of the planes and in tilt and rotations of the head. Therefore, a proper reorientation of the head is crucial before evaluation of specific measurements. KEY WORDS Head orientation, CBCT, head position. INTRODUCTION Cone beam computed tomography (CBCT) has been increasingly used in Orthodontics. This is probably due to the fact that radiographs are two-dimensional images and may present distortion, superimposition of anatomic structures, which may be due to an incorrect positioning of the head, among other problems. These situations can difficult an accurate evaluation of the malocclusion 1,2. In addition, cephalometric, panoramic and occlusal radiographs can be extracted from the CBCT image 3,4. It is worth noting that even in CBCT head positioning errors are still a common problem. Some machines have head-positioning devices that are used during scanning (upper lip rest and chin rest) 3,5, although they can cause soft tissue distortion, which may interfere in important cephalometric measurements 3. Moreover, as different operators position the patients heads before the scanning, the human error is embedded in the process and the head positioning is not necessarily correct in the CBCTs as received from the radiological clinic. The advantage of CBCTs is that it is possible to correct head positioning errors through specific softwares. In order to do so, references planes (axial, coronal and sagittal) must be defined to standardize the repositioning of 3D head image. The necessity of an adequate orientation of the head image is proved by the possibility of changes in the position of some anatomic points, as Menton and Porion 5. For that

50 31 reason, cephalometric measurements may be changed if the cephalogram is generated from the CBCT without the correction of head position 6. The aim of this research was to evaluate the differences between the initial positioning of the head in the 3D image (as received from the radiological clinic) and head position after the adequate orientation of the image in a specific software, looking for evidence of the real necessity of reorientation of the head before manipulation of CBCT. MATERIALS AND METHODS This study was approved by the research ethics committee of the University Hospital Clementino Fraga Filho from Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). All subjects that allowed their scans to be used in the study were treated strictly in accordance with the resolution CNS 196/96, were informed about the study and, if they agreed, signed the free and informed consent form. A sample size calculation was performed using the formula described by Pandis 7, considering a statistical power of 95%, a significance of 5%, a standard deviation of 1.4 mm 8 and a difference to be detected of 1 mm. That calculation showed that 51 CBCTs would be enough for this study. Fifty-six CBCTs from patients treated or under treatment in the orthodontics clinics from the Program of Post-Graduation in Dentistry of UFRJ were randomly selected from the files of the institution. The exclusion criteria used in this research were: CBCT images that presented an evidenced asymmetry, bone lesion, cleft palate/lip, or from patients who had any kind of systemic disease reported in their initial anamnesis. All CBCTs selected were obtained from the same scanner (i-cat, Imaging Sciences International, Hatfield, Pensilvania, EUA) according to a standard protocol previously estabilished (120 KV, 3-8 ma, 13x17cm-FOV, 0.4mm-voxel, and 20 s

51 32 scanning time). The scans performed were saved in DICOM (digital imaging and communication in medicine) format. The Dolphin Imaging software (version 11.0, Dolphin Imaging, Chatsworth, California, USA) was used to reconstruct and manipulate the images in 3D. Before reorientation of the head image, three-dimensional landmarks were determined on the three reference planes (coronal, axial and sagittal) in the image as received from the radiological clinic, using the vertical and horizontal rulers of the tomography slices as a tool to position the landmarks. Firstly, on the coronal slice, two landmarks (1 and 2) were marked on the sagittal plane (red line) corresponding to 40 and 160 mm of the vertical ruler, respectively. Then, on the axial slice, two landmarks (3 and 4) were marked on the sagittal plane (red line) corresponding to 40 and 160 mm of the vertical ruler, respectively. Ultimately, still on the axial slice, two landmarks (5 and 6) were marked on the coronal plane (green line) corresponding to 100 and 270 mm of the horizontal ruler, respectively (Figure 1 and 2). After that, reorientation of the head was performed. In order to accomplish that, the reference planes chosen were placed according to the following principles: a) Frankfurt Horizontal Plane (FHP) corresponding to the axial plane and passing through porion (Po) and right and left orbital (Or); b) Transporionic Plane (TP) corresponding to the coronal plane and passing through the left and right porion, perpendicularly to FHP; c) Midsagittal Plane (MSP) corresponding to the sagittal plane and passing through the anterior nasal spine (ANS), perpendicularly to FHP and TP. After the adequate positioning of reference planes, twelve linear and six angular measurements were performed in each tomography. The objective of the linear

52 33 measurements was to observe the distance between each reference plane to its correspondent after head reorientation. The objective of the angular measurements was to evaluate the rotations and tilts of the head during scanning: roll, yaw and pitch (Figure 3), terms used in describing the movement of an airplane in 3D space and already used by some authors to describe dentofacial traits and orthodontic problems 9. The linear measurements evaluated were: distance between landmark 1 and MSP on the coronal slice (1_MSP), distance between landmark 2 and MSP on the coronal slice (2_MSP) (Figure 4, A), distance between landmark 3 and MSP on the axial slice (3_MSP), distance between landmark 4 and MSP on the axial slice (4_MSP) (Figure 4, B), distance between landmark 1 and TP on the sagittal slice (1_TP), distance between landmark 2 and TP on the sagittal slice (2_TP) (Figure 4, C), distance between landmark 5 and TP on the axial slice (5_TP), distance between landmark 6 and TP on the axial slice (6_TP) (Figure 5, D), distance between landmark 3 and FHP on the sagittal slice (3_FHP), distance between landmark 4 and FHP on the sagittal slice (4_FHP) (Figure 5, E), distance between landmark 5 and FHP on the coronal slice (5_FHP), distance between landmark 6 and FHP on the coronal slice (6_FHP) (Figure 5, F). The angular measurements evaluated were: 1) to evaluate roll (coronal slice) the angle formed by landmark 1, landmark 2 and MSP (Roll-Sag) and the angle formed by landmark 5, landmark 6 and FHP(Roll-Axi); 2) to evaluate pitch (sagittal slice) the angle formed by landmark 1, landmark 2 and TP (Pitch-Cor) and the angle formed by landmark 3, landmark 4 and FHP (Pitch-Axi); 3) to evaluate yaw (axial slice) the angle formed by landmark 3, landmark 4 and MSP (Yaw-Sag) and the angle formed by landmark 5, landmark 6 and TP (Yaw-Cor) (Figure 6 and 7). All measurements were performed by the same experienced operator (CVV).

53 34 Data were statistically analyzed using SPSS (version 20.0, Chicago, IL, USA), considering a significant p-value below To evaluate the differences between the position of the tomographic image of the head as received and after reorientation by the researcher, a descriptive analysis was applied and a one sample t test was performed to evaluate the difference between the values found and the value of 1 mm or 1º, which would be clinically acceptable 8. RESULTS Table I shows the descriptive analysis of the differences of as received and reoriented head position and a large variation could be observed. Regarding the linear measurements, the midsagittal plane showed the smallest differences (mean 3.16 to 8.06 mm) measured in the coronal or axial slices. The transporionic plane showed the largest differences (mean to mm) measured in the sagittal or axial slices. The Frankfurt horizontal plane showed reasonable differences (mean to mm) measured in the sagittal or coronal slices. The angular measurements showed a greater tendency of yaw, observed in the axial plane (mean 5.47 to 5.63 o ); moderate pitch, observed in the sagittal plane (mean 3.95 to 4.18 o ); and less roll, observed in the coronal plane (mean 2.17 to 2.21 o ). However, maximum values ranged from 7.4 to 13.3º. The one sample t test showed statistical difference (p<0.0001) for all measurements evaluated.

54 35 DISCUSSION The aim of our research was to assess the necessity of head image reorientation before using the tomographic image for radiograph generation or for cephalometric measurements. Several researches about the reliability of the measurements performed on CBCT have been published in recent years. Most of them compared measurements performed on conventional radiograph with the ones on CBCT. Some of these authors have suggested that when a tomography is requested other conventional radiographs are not necessary since the radiographs extracted from the CBCT have a similar accuracy 5,6,10. Cevidanes et al 5 performed a research to evaluate measurements in radiographs extracted from CBCT with the head positioned in two different orientations. Significant differences were observed between measurements in both orientations and the authors suggested that the differences do not affect only the measurements, but also the location of some anatomical points, in addition to the diagnosis and treatment plan. On the other hand, El-Beialy et al 3 in their research had the objective to evaluate the accuracy and reproducibility of measurements made in CBCT with different orientations of dry skulls. They observed that the accuracy and reproducibility were not affected by the changes in the skulls position. However, they did not assess differences in radiograph generation when the head image position was not corrected. An important point that is discussed in the present research is the possibility of errors during the patient s head positioning during the scanning. Tilts and rotations can cause large changes in cephalometric points, like Menton 6, if the head is not positioned correctly previously to the tomography generation and if reorientation of the

55 36 head is not performed. Few studies 5,6,10-14 that evaluated measurements on CBCT described the reorientation of 3D image of the head before their evaluations. The results obtained in the present study showed tilts and rotation of the head during the scanning and the difference between the original planes and the ones positioned by the researcher. The tilts and rotations of the head can affect in a significant way the radiographic images extracted from the CBCT. Roll mainly affects the lateral cephalometric radiograph, especially bilateral structures such as orbits, teeth and the lower border of the mandible, making them divergent in the vertical direction. Yaw mainly affects the lateral cephalometric radiograph, especially bilateral structures like orbits, teeth and the posterior border of the mandible, which may become divergent horizontally. Additionally, both yaw and pitch may affect posteroanterior cephalometric radiograph, causing superimposition of structures and impairing the visualization of specific cephalometric points. The panoramic radiograph can be affected by all tilts and rotations suffered by the head image and the occlusal radiographs can be affected by roll and pitch. Our findings suggest that reorientation of the head is of extreme importance before generating radiographs from the tomographic exam. CONCLUSION Significant differences were observed among the tomographic images as received from the radiological clinic and after reorientation of the head image in the positioning of reference planes, showing tilts and rotations of the head during scanning. Therefore, a proper reorientation of the head is crucial, especially before radiograph extraction.

56 37 REFERENCES 1. Mozzo P, Procacci C, Tacconi A, Martini PT, Andreis IA. A new volumetric CT machine for dental imaging based on the cone-beam technique: preliminary results. Eur Radiol 1998;8: Berco M, Rigali PH, Miner RM, DeLuca S, Anderson NK, Will LA. Accuracy and reliability of linear cephalometric measurements from cone-beam computed tomography scans of a dry human skull. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2009;136:17.e11-19; discussion El-Beialy AR, Fayed MS, El-Bialy AM, Mostafa YA. Accuracy and reliability of conebeam computed tomography measurements: Influence of head orientation. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2011;140: Hechler SL. Cone-beam CT: applications in orthodontics. Dent Clin North Am 2008;52: , vii. 5. Cevidanes L, Oliveira AE, Motta A, Phillips C, Burke B, Tyndall D. Head orientation in CBCT-generated cephalograms. Angle Orthod 2009;79: Kumar V, Ludlow JB, Mol A, Cevidanes L. Comparison of conventional and cone beam CT synthesized cephalograms. Dentomaxillofac Radiol 2007;36: Pandis N. Sample calculations for comparison of 2 means. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2012;141: Lagravère MO, Major PW, Carey J. Sensitivity analysis for plane orientation in three-dimensional cephalometric analysis based on superimposition of serial cone beam computed tomography images. Dentomaxillofac Radiol 2010;39: Ackerman JL, Proffit WR, Sarver DM, Ackerman MB, Keand MR. Pitch, roll, and yaw: Describing the spatial orientation of dentofacial traits American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics 2007;131: Kumar V, Ludlow J, Soares Cevidanes LH, Mol A. In vivo comparison of conventional and cone beam CT synthesized cephalograms. Angle Orthod 2008;78: GUIJARRO-MATÍNEZ R, SWENNEN G. Cone-beam computerized tomography imaging and analysis of the upper airway: a systematic review of the literature. International Journal of Oral & Maxillofacial Surgery; 2011: p Baratieri C, Nojima LI, Alves Jr. M, Souza MMG, Nojima MG. Transverse effects of rapid maxillary expansion in Class II malocclusion patients: A Cone-Beam Computed Tomography study Dental Press J Orthod; 2010: p Alves M, Baratieri C, Nojima LI. Assessment of mini-implant displacement using cone beam computed tomography. Clin Oral Implants Res 2011;22: Hassan B, Nijkamp P, Verheij H, Tairie J, Vink C, van der Stelt P et al. Precision of identifying cephalometric landmarks with cone beam computed tomography in vivo. Eur J Orthod 2013;35:38-44.

57 38 Table I: Descriptive statistics (minimum, maximum, mean and standard deviation) Linear Measurements (mm) Minim Maxim Mean Std. Deviation 1_MSP _MSP _MSP _MSP _TP _TP _TP _TP _FHP _FHP _FHP _FHP Angular Measurements (º) Roll-Sag Roll-Axi Pitch-Cor Pitch-Axi Yaw-Sag Yaw-Cor Minin minimum; Maxim maximum; Std. deviation standard deviation; MSP midsagittal plane; TP transporionic plane; FHP Frankfurt horizontal plane; Sag sagittal plane; Axi axial plane; Cor coronal plane

58 39 A A B C B D E F C Figure 1 Landmarks determined before head reorientation. A) Point 1; B) Point 2; C) Point 3.

59 40 D E F Figure 2 Landmarks determined before head reorientation. D) Point 4; E) Point 5; F) Point 6.

60 Figure 3 Possible rotations and tilts of the head. A) 1 roll; 2 - yaw; B) 3 pitch. 41

61 42 A A B C D B E C C Figure 4 Linear measurements performed (mm): A) 1_MSP; 2_MSP;B) 3_MSP; 4_MSP; C) 1_TP; 2_TP.

62 43 D E F Figure 5 Linear measurements performed (mm): D) 5_TP; 6_TP; E) 3_FHP; 4_FHP; F) 5_FHP; 6_FHP.

63 44 A B B C D C E F Figure 6 Angular measurements performed: A) Roll-Sag; B) Roll-Axi; C) Pitch-Cor.

64 45 D E F Figure 7 Angular measurements performed: D) Pitch-Axi; E) Yaw-Sag; F) Yaw-Cor.

65 46 ARTIGO 2 RELIABILITY OF HEAD ORIENTATION IN CONE BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY Carolina Vieira Valadares, a Claudia Trindade Mattos, b Matheus Alves Jr, c Eduardo Franzotti Sant Anna, d Mônica Tirre de Souza Araújo d a MS student, Department of Pediatric Dentistry and Orthodontics, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil. b Professor, Dental Clinics Department, Universidade Federal Fluminense, Niterói, Brazil. c MS, PhD student, Department of Pediatric Dentistry and Orthodontics, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil. d Associate professor, Department of Pediatric Dentistry and Orthodontics, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil. ABSTRACT Objective: The aim of this study was to evaluate intra and interexaminer reliability of head orientation in cone beam tomography (CBCT). Materials and Methods: Five examiners oriented the head by determining reference planes in twelve tomographic images. Each examiner performed orientation twice with a 15-day interval between them. Six linear measurements from reference planes to previously determined landmarks were performed by the same calibrated researcher immediately after reorientation performed by each examiner. ICC and the Bland- Altman method were used to assess intra and inter-examiner reliability. Results: Intra and inter-examiner ICC was above 0.90 for 100% of the assessed measurements. Bland-Altman absolute limits of agreement varied between 0.33 and 2.44 mmin intra-examiner assessment, and between 0.36 and 3.33 mm in interexaminer assessment. The largest mean differences corresponded to the measurements that included the Transporionic plane. No statistically significant

66 47 difference was observed in the paired t test that compared intra and inter-examiner differences. Conclusions: Head orientation and the definition of reference planes in CBCT images were considered reliable when examiners are trained. Keywords: Head orientation, CBCT, Cone Beam. INTRODUCTION The first reports in the literature of the use of cone beam computed tomography (CBCT) in Dentistry occurred at the end of the 1990s. Mozzo et al 1 reported NewTom as a "new volumetric CT machine for dental images based on the technique of the cone-shaped beam". Since then, it has been widely tested and researched. In conventional radiography, the maxillofacial structures are crossed by the ray and projected two-dimensionally, which causes distortion in the images and superposition of structures, making the identification of specific points or landmarks difficult. 2 The CBCT scans allow a better view and assessment of specific points in the maxillofacial complex through the use of software. Thus, root position, the position of dental germs, inclination and torque of teeth and soft tissues can be assessed more accurately and faithfully. 2-4 The CBCT also presents the advantage of permitting the acquisition of radiographic images from its files through the use of software. Additionally, direct measurements may be performed in the three-dimensional (3D) reconstruction or using sagittal, coronal and axial slices. Some authors used the reference lines or planes as a guide for evaluating bone, skeletal and soft tissue changes in different CBCT images from the same patient in two or more periods of time. 2,5,6

67 48 For that reason, one of the most important concerns in the use of CBCT measurements is head orientation. According to some authors, the right selection of head orientation is as important in measurements made in CBCT cephalograms as in conventional cephalometry. 7 A recent research in our department has shown that CBCT images as received from radiologic clinics present a wide variation in head position and need to be reoriented by professionals prior to the generation of radiographic images from CBCT and prior to direct measurements from structures or landmarks to the lines or planes of reference. In CBCT, after 3D reconstruction of the patient's head, it is possible to correct rotations or inclinations of the head by reorienting it. Reference lines (axial, coronal and sagittal plane) are determined in order to standardize its position. 2,7 Despite the importance of proper head orientation, only a few authors 7-12 evaluated the changes in linear measurements in different head positions in CBCT. Although some authors 8,13-15 tested the accuracy and reliability of linear measurements in CBCT, they did not specify how head orientation was performed. The aim of this article was to assess intra and interexaminer reliability of head orientation in CBCT images. MATERIALS AND METHODS This research was approved by the Ethics Research Committee in the University Hospital Clementino Fraga Filho, from Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). All subjects in this study, examiners and patients whose CT scans were used, were treated strictly in accordance with the Resolution CNS 196/96, getting all the

68 49 information regarding the study and, if in agreement, signing the Informed Consent Form. To define the number of CBCTs that should be used, we followed the recommendations from Walter et al 16 for reliability studies. Considering ρ0 = 0.06 (minimum acceptable level of reliability), ρ1 = 0.9 (expected level of reliability), α = 0.05, β = 0.2, twelve CBCTs would be sufficient. Twelve CBCTs were randomly selected from the files of the Department of Pediatric Dentistry and Orthodontics of Universidade Federal do Rio de Janeiro. All files used were part of the orthodontic records from patients that were being or had been treated at the institution. The CBCTs of patients who agreed to participate in the study were selected. But CBCTs images with bone lesions or from patients presenting cleft palate, any kind of systemic disease or restorations in the maxillary first molars were excluded from the sample. All CBCTs selected should have been obtained from the same equipment (i-cat, Imaging Sciences International, Hatfield, Pensilvania, EUA) according to a standard protocol (120KV, 3-8mA, 13x17cm FOV, 0.4mm voxel and scan time of 20 s). The data obtained were imported in Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) format and handled in Dolphin Imaging software, version 11.0 (Dolphin Imaging, Chatsworth, CA, USA). Three-dimensional landmarks were marked in the CBCT images by the same researcher (CVV). The selected landmarks were: Nasion (N - the foremost point of the frontonasal suture), Anterior Nasal Spine (ANS - the anterosuperior end of the maxilla), Basion (Ba - lowest point of the image of the anterior margin of the foramen

69 50 magnum), Right Upper First Molar (RFM - mesiobuccal cusp of the right first molar) and Left Upper First Molar (LFM - mesiobuccal cusp of the left first molar). Five examiners were selected among postgraduate students from UFRJ (Master Degree in Orthodontics). The examiners, after instruction and training, reoriented each CBCT head image. In order to accomplish that, reference lines chosen by the researcher should be positioned according to some principles: a) Frankfurt horizontal plane (FHP) corresponding to the axial plane passing by the union of right Porion (Po) and right and left Orbital (Or); b) Transporionic plane (TP) corresponding to the coronal plane passing by the union of Porion bilaterally and perpendicular to the FHP; c) Midsagittal plane (MSP) corresponding to the sagittal plane passing by ANS and perpendicular to the planes previously defined (Figure 1). Each examiner reoriented the head position in twelve scans twice with a fifteen-day interval between assessments. The three-dimensional landmarks previously marked by the researcher were not visible at the time of head orientation by the examiners and they did not interfere in this phase. After head positioning by each examiners, six linear measurements were made by the researcher (CVV) in each CBCT. Such measures reflect the distances between the three-dimensional landmarks and the reference planes positioned by the examiners. The distances measured were: from N to FHP; from ANS to FHP, from ANS to TP, from Ba to TP, from RFM to MSP and from LFM to MSP (Figure 2). All values obtained were registered in a table. The comparison of these distances determined the differences in head orientation, since the three-dimensional landmarks were fixed (they were saved in the images) and the planes were determined by each examiner.

70 51 Before the beginning of the research, calibration of the researcher who marked the landmarks and made linear measurements was tested by marking the points and obtaining measurements twice in six previously oriented CBCTs with a fifteen dayinterval. The results obtained were submitted to a statistical analysis. The researcher calibration was evaluated by the intraclass correlation coefficient (ICC). Intra-examiner reliability of the head positioning was tested by comparing the measurements made at two different times by each examiner. Inter-examiner reliability was tested by comparing the second measurements of all evaluators. Reliability was tested by ICC and the Bland-Altman method. Additionally, the mean difference was calculated and the paired t-test with Benjamini-Hochberg correction for multiple comparisons was applied to test the significance of differences. RESULTS The researcher was considered calibrated as the ICC applied to her two measurements was excellent (0.98). The results of intra-examiner reliability assessed through the ICC and the Bland- Altman method are shown in Table I. The ICC was above 0.90 for 100% of the evaluated measures. The absolute limits of agreement of Bland-Altman (95%) varied between 0.33 and 2.44 mm. The intra-examiner absolute mean difference for each variable assessed and the p-value of paired t test are shown in Table II. There were no statistically significant differences and the mean difference ranged from 0.01 to 0.61 mm.

71 52 The assessment of inter-examiner reliability using the ICC and the Bland-Altman method are described in Table III. The ICC was above 0.90 for 100% of the evaluated measures. The absolute limits of agreement of Bland-Altman (95%) ranged from 0.36 to 3.33 mm. The inter-examiner absolute mean difference and the p-value of paired t test are shown in Table IV. There were no statistically significant differences and the mean difference ranged from 0.01 to 0.66 mm. The Bland-Altman plots show intra-examiner (Figure 3) and inter-examiner (Figure 4) differences for each measure. Although some limits of agreement are very large (Tables I and III), the figures show that in all comparisons at least 80% of these differences reached only 1.1 mm (intra-examiner) and 1.2 mm (inter-examiner). DISCUSSION Previously, the only tool that existed for skeletal assessment in Orthodontics was the radiographs. 2 Nowadays, the radiographs may be replaced by CBCTs. Liedke et al 17 conducted a study aiming to compare linear measurements made on conventional cephalograms and CBCT images. As a result, they observed a strong similarity between the measurements performed on both. 17 Although some studies showed that the amount of radiation emitted by CBCT scanners be equivalent to a panoramic x-ray equipment and the absorbed dose related to five periapical radiographs 18,19, CBCT should only be solicited when specifically indicated due to its radiation dose compared to radiographs. 17 Errors in the measurements performed may be caused due to patient s altered head position. Although there are currently several resources to help positioning the

72 53 patient's head during radiographic and tomographic exams, inclination and rotation are still possible and, if not corrected, could affect the measurements by altering the location of specific points. 7 In CBCT these errors could be avoided by correcting head orientation through software tools prior to the measurements. The aim of this study was to evaluate the intra and inter-examiner reliability of head orientation performed using Dolphin Imaging software. No measure assessed in this study was previously evaluated by other authors. For the assessment of the results obtained in this study, the ICC was used. The ICC evaluates only the association between measurements, but sometimes small errors cannot be detectible. The method described by Bland and Altman was also performed to potentiate analysis. This method evaluates the concordance using graphics where the bias, error, outliers and trends of the measurements can be observed. 20 The use of more than one statistical test to evaluate reliability is strongly recommended. 21 In the present study an excellent intra and inter-examiner ICC was observed in all measurements. This may be due to the fact that all examiners are part of the same postgraduation course (MSc in Orthodontics, Universidade Federal do Rio de Janeiro), all of them were trained in the same way, having virtually the same experience with the use of the software, and the instructions were provided by the principal researcher to all examiners. This can be considered a limitation of the study, since it does not represent the population of examiners (clinical orthodontists). However, the standardization of examiners shows the importance of training and instruction to perform head positioning. Cevidanes et al 7 conducted a study where an orthodontist, a dental radiologist and a student of the third year of Dentistry performed head orientation in CBCT images

73 54 and evaluated the reliability of measurements performed at cephalometries generated from CBCT scans after that orientation. A good inter-examiner agreement was observed despite differences in their background. According to the authors, this is due to careful calibration performed before orientation and measurements. In our study, the measurements with larger variations, according to the limits of agreement of the Bland-Altman method were Ba-TP (intra and inter-examiner) and ANS-TP (intra-examiner). This may be due to the difficulty of determining the Porium position during the definition of the Transporionic plane. The difficulty in determining Porium position has been reported by other authors. Sang-Hun Yu et al 22 conducted a study with the objective of evaluating the reliability of identifying cephalometric landmarks on lateral cephalometric radiographs on a monitor. Significant differences were observed between examiners only when marking Porion, Pogonion and the point corresponding to the greater concavity of the anterior border of the ramus on both sides. 22 With the same objective, Schlicher et al 23 conducted a study to evaluate the reliability and accuracy of cephalometric landmarks marked on CBCTs using Dolphin Imaging software. Nine orthodontists evaluated nineteen CBCT scans and identified 32 points in each. The most inconsistent points were right Porion and right Orbital. 23 The correction of head orientation before performing measurements is important to generate x-rays from CBCT 7 and to realize three-dimensional measurements using reference lines or planes. Alves Jr. et al 6 measured the distance between landmarks identified in mini-implants and the references planes (axial, coronal and sagittal) in two times. According to the authors, the initial and final threedimensional position of the mini-implants and their displacement could be inferred from these measurements. 6 Baratieri et al 2 assessed the initial and final molar angulation in

74 55 patients undergoing rapid maxillary expansion by measuring the angle of the long axis of the teeth in relation to the sagittal plane defined in the orientation of the head. In our study, although the transporionic plane position showed the greatest differences in the Bland-Altman method, the plots indicate that in 80% of the mesaurements, the differences fell within the limits of 1.1 (intra-examiner) and 1.2 mm (inter-examiner). We consider these limits as clinically acceptable. Additionally, absolute mean differences were as great as 0.66 mm and no difference was statistically significant. Therefore, in our study, the positioning of the three references planes (FHP, TP, MSP) was considered reliable. The confirmation of the reliability of standardized head orientation validates studies that used reference planes in their three-dimensional measures and encourages further future studies to use that methodologyto assess changes in the craniofacial complex over time. CONCLUSION Head orientation and the definition of reference planes in CBCT images were considered reliable when the operator is well trained. We suggest that other studies, using different orientation plans, should be performed in the future. ACKNOWLEDGEMENTS The authors thank Amanda Carneiro da Cunha, Ana Paula Tenório de Sá, Cinthia Candemil Nuernberg, Renata de Faria Santos and Rowan do Vale Vilar for their valuable contribution to this research.

75 56 REFERENCES 1. Mozzo P, Procacci C, Tacconi A, Martini PT, Andreis IA. A new volumetric CT machine for dental imaging based on the cone-beam technique: preliminary results. Eur Radiol 1998;8: Baratieri C, Nojima LI, Alves Jr. M, Souza MMG, Nojima MG. Transverse effects of rapid maxillary expansion in Class II malocclusion patients: A Cone-Beam Computed Tomography study Dental Press J Orthod; 2010: p Zinsly SdR, Moraes LCd, Moura Pd, Ursi W. Assessment of pharyngeal airway space using Cone-Beam Computed Tomography. Dental Press J Orthod; 2010: p Halazonetis DJ. From 2-dimensional cephalograms to 3-dimensional computed tomography scans Am J Orthod Dentofacial; 2005: p Moura PM, Lima LV, Faria MDB, Gutfilen B. Expansão rápida da maxila avaliação de dois métodos de reconstrução 3D por meio de um modelo laboratorial Rev. Dental Press Ortop Facial; 2009: p Alves M, Baratieri C, Nojima LI. Assessment of mini-implant displacement using cone beam computed tomography. Clin Oral Implants Res 2011;22: Cevidanes L, Oliveira AE, Motta A, Phillips C, Burke B, Tyndall D. Head orientation in CBCT-generated cephalograms. Angle Orthod 2009;79: Berco M, Rigali PH, Miner RM, DeLuca S, Anderson NK, Will LA. Accuracy and reliability of linear cephalometric measurements from cone-beam computed tomography scans of a dry human skull. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2009;136:17.e11-19; discussion Lagravère MO, Hansen L, Harzer W, Major PW. Plane orientation for standardization in 3-dimensional cephalometric analysis with computerized tomography imaging. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2006;129: Chen CM, Lai S, Tseng YC, Lee KT. Simple technique to achieve a natural head position for cephalography. Br J Oral Maxillofac Surg 2008;46: Hassan BH, Stelt Pvd, Sanderink G. Accuracy of three-dimensional measurements obtained from cone beam computed tomography surface-rendered images for cephalometric analysis: infl uence of patient scanning position. European Journal of Orthodontics; 2009: p Sheikhi M, Ghorbanizadeh S, Abdinian M, Goroohi H, Badrian H. Accuracy of linear measurements of galileos cone beam computed tomography in normal and different head positions. Int J Dent 2012;2012: El-Beialy AR, Fayed MS, El-Bialy AM, Mostafa YA. Accuracy and reliability of cone-beam computed tomography measurements: Influence of head orientation. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2011;140: Gribel BF, Gribel MN, Frazäo DC, McNamara JA, Manzi FR. Accuracy and reliability of craniometric measurements on lateral cephalometry and 3D measurements on CBCT scans. Angle Orthod 2011;81: Kobayashi K, Shimoda S, Nakagawa Y, Yamamoto A. Accuracy in measurement of distance using limited cone-beam computerized tomography. Int J Oral Maxillofac Implants 2004;19: Walter, S. D.; Eliasziw, M.; Donner, A. Sample Size And Optimal Designs For Reliability Studies. Statistics in Medicine. 17: p Liedke GS, Delamare EL, Vizzotto MB, da Silveira HL, Prietsch JR, Dutra V et al. Comparative study between conventional and cone beam CT-synthesized half and total skull cephalograms. Dentomaxillofac Radiol 2012;41:

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77 58 FIGURE LEGENDS Figure 1: Reference lines positioned according to selected principles. Figure 2: The distances measured: a) from N to FHP; b) from ANS to FHP, c) from ANS to TP, d) from Ba to TP, e) from RFM to MSP and f) from LFM to MSP. Figure 3 Bland-Altman plots of intra-examiner differences. Figure 4. Bland-Altman plots of inter-examiner differences.

78 59 Table I: Intra-examiner reliability assessed through ICC and Bland-Altman 95% limits of agreement (LoA) Examiner 1 Examiner 2 Examiner 3 Examiner 4 Examiner 5 ICC Bland-Altman Bland-Altman Bland-Altman Bland-Altman Bland-Altman ICC ICC ICC ICC 95% LoA 95% LoA 95% LoA 95% LoA 95% LoA N-FHP ; ; ; ; ; 0.74 ANS-FHP ; ; 0, ; ; ; 0.92 ANS-TP ; 1, ; ; ; ; 0.95 Ba-TP ; ; ; ; ; 1.65 RFM-MSP ; ; ; ; ; 0.51 LFM-MSP ; ; ; ; ; 1.57 Table II. Absolute intra-examiner mean difference (MD) in mm and p-value (p) of paired t test Examiner 1 Examiner 2 Examiner 3 Examiner 4 Examiner 5 MD p MD p MD p MD p MD P N-FHP ANS-FHP ANS-TP Ba-TP RFM-MSP LFM-MSP

79 60 Table III. Inter-examiner reliability assessed through ICC and Bland-Altman 95% limits of agreement (LoA) ICC Bland-Altman 95% LoA Ex 1 X Ex 2 Ex 1 X Ex 3 Ex 1 X Ex 4 Ex 1 X Ex 5 Ex 2 X Ex 3 Ex 2 X Ex 4 Ex 2 X Ex 5 Ex 3 X Ex 4 Ex 3 X Ex 5 Ex 4 X Ex 5 N-FHP ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 1.31 ANS-FHP ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 2.05 ANS-TP ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 1.01 Ba-TP ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 1.60 RRM-MSP ; ; ,41; ; ; ; ; ; ; ; 0.92 LFM-MSP ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

80 61 Table IV. Absolute inter-examiner mean difference (MD) in mm and p-value (p) of paired t test Ex 1 X Ex 2 Ex 1 X Ex 3 Ex 1 X Ex 4 Ex 1 X Ex 5 Ex 2 X Ex 3 Ex 2 X Ex 4 Ex 2 X Ex 5 Ex 3 X Ex 4 Ex 3 X Ex 5 Ex 4 X Ex 5 MD p MD p MD p MD p MD p MD p MD p MD p MD p MD p FHP ANS-FHP ANS-TP Ba-TP RFM-MSP LFM-MSP

81 Frankfurt horizontal plane 62 Transporionic Plane Midsagittal Plane Transporionic Plane Frankfurt horizontal plane Figure 1: Reference lines positioned according to selected principles.

82 Figure 2a: The distances measured: A) from N to FHP; B) from ANS to FHP; C) from ANS to TP. 63