UNIVERSIDADE CIDADE DE SÃO PAULO

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1 UNIVERSIDADE CIDADE DE SÃO PAULO CURSO DE MESTRADO EM ORTODONTIA AVALIAÇÃO COMPARATIVA DE CARACTERÍSTICAS DOS ARCOS DENTÁRIOS EM TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA POR FEIXE CÔNICO E MODELOS DE GESSO LUIZA DO NASCIMENTO CEZAR MAGALHÃES Dissertação apresentada à Universidade Cidade de São Paulo, como parte dos requisitos para concorrer ao título de Mestre em Ortodontia. São Paulo 2009

2 UNIVERSIDADE CIDADE DE SÃO PAULO CURSO DE MESTRADO EM ORTODONTIA AVALIAÇÃO COMPARATIVA DE CARACTERÍSTICAS DOS ARCOS DENTÁRIOS EM TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA POR FEIXE CÔNICO E MODELOS DE GESSO LUIZA DO NASCIMENTO CEZAR MAGALHÃES Dissertação apresentada à Universidade Cidade de São Paulo, como parte dos requisitos para concorrer ao título de Mestre em Ortodontia. Orientadora: Profa. Dra. Rívea Inês Ferreira São Paulo 2009

3 Ficha Elaborada pela Biblioteca Prof. Lúcio de Souza. UNICID M188a Magalhães, Luiza do Nascimento Cezar. Avaliação comparativa de características dos arcos dentários em tomografia computadorizada por feixe cônico e modelos de gesso. / Luíza do Nascimento Cezar Magalhães --- São Paulo: Universidade Cidade de São Paulo, p.; anexos Bibliografia Dissertação (Mestrado) - Universidade Cidade de São Paulo. Orientador Profa. Dra. Rívea Inês Ferreira 1. Tomografia computadorizada de feixe cônico. 2. Arco dental. 3. Ortodontia. I. Ferreira, Rívea Inês. II. Titulo. Black 4 AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE E COMUNICADA AO AUTOR A REFERÊNCIA DA CITAÇÃO. São Paulo, / / Assinatura: lu_magalhaes_20@hotmail.com

4 FOLHA DE APROVAÇÃO Magalhães. L. N. C. Avaliação comparativa de características dos arcos dentários em tomografia computadorizada por feixe cônico e modelos de gesso.[dissertação de Mestrado]. São Paulo: Universidade Cidade de São Paulo; São Paulo, / / Banca Examinadora 1)... Julgamento:... Assinatura:... 2)... Julgamento:... Assinatura:... 3)... Julgamento:... Assinatura:... Resultado:...

5 Dedicatória À minha filha, Lígia, que é o motivo de tudo isto acontecer; Ao meu marido, Eduardo, pela força e compreensão; Aos meus pais, que sempre estiveram ao meu lado, em todos os momentos importantes, acreditando no meu potencial.

6 Agradecimentos A Deus, por seu amor e compreensão infinitos, possibilitando a realização de todos os meus sonhos, me iluminando os momentos difíceis e de felicidade. À minha orientadora e professora, Rívea Inês Ferreira, pelos seus ensinamentos, pela sua competência, pelo empenho e dedicação para que este projeto se transformasse em algo maior. À minha filha, Lígia, que muitas vezes sentiu a minha ausência, e sempre me deu energia para crescer emocionalmente e profissionalmente. Ao meu marido, Eduardo, pelo seu companheirismo e admiração. Aos meus pais, que tiveram toda a paciência nos momentos difíceis e que me incentivaram a sempre seguir em frente. Essa conquista é nossa!. Amo todos vocês! Ao coordenador do curso de mestrado em Ortodontia da UNICID, Professor Doutor Flávio Vellini-Ferreira, pelo exemplo de profissionalismo. Aos meus mestres, Ana Carla Nahás, Daniela Gamba Garib, Flávio Augusto Cotrim Ferreira, Helio Scavone Jr, Karyna do Valle- Corotti, Paulo Eduardo Carvalho, Rívea Inês Ferreira, pelos

7 conhecimentos transmitidos, e pela grande participação na minha formação de mestre, minha eterna gratidão. Ao professor Edmilson Mazza pela grande colaboração na aplicação dos testes estatísticos deste trabalho. À Dr. Daniel Farinha e Dra. Karyna,por terem aberto as portas de seu centro radiológico e pela ajuda imensa na obtenção das tomografias. A todos que, de alguma forma, ajudaram e contribuíram para que este trabalho pudesse ser realizado.

8 Magalhães. L. N. C. Avaliação comparativa de características dos arcos dentários em tomografia computadorizada por feixe cônico e modelos de gesso.[dissertação de Mestrado]. São Paulo: Universidade Cidade de São Paulo; RESUMO O presente estudo teve por finalidade avaliar comparativamente o desempenho de imagens por tomografia computadorizada por feixe cônico (TCFC) em relação aos modelos de gesso para a análise de características dos arcos dentários, bem como verificar a reprodutibilidade destes métodos. A amostra compreendeu imagens por TCFC em cortes axiais, coronais e parassagitais, adquiridas com o aparelho i- CAT TM, e modelos de gesso pré-tratamento de 30 pacientes ortodônticos, de ambos os gêneros. As características analisadas foram: largura intercaninos, largura intermolares, profundidade e forma dos arcos maxilar e mandibular; profundidade do palato, sobressaliência, sobremordida e dimensão mesiodistal dos dentes superiores e inferiores (de primeiro molar direito a primeiro molar esquerdo). A forma dos arcos foi avaliada visualmente em imagens por TCFC e modelos de gesso com o auxílio do gabarito Ortho Form TM. Um examinador calibrado realizou as mensurações nas imagens por TCFC com o auxílio das ferramentas do programa DentalSlice e as aferições nos modelos de gesso por meio de um paquímetro digital, em duas ocasiões. As análises comparativas entre as mensurações pelos dois métodos estudados foram executadas com a aplicação dos testes de Wilcoxon (α = 0,05) e de correlação de Spearman. Em se tratando da forma do arco, foi utilizado o teste de coincidência de McNemar Bowker (α = 0,05). Houve diferenças significativas entre os métodos para as medidas de largura intermolares superiores e inferiores, sobremordida e dimensões mesiodistais dos dentes 12, 31 e 43 (p < 0,01). Foram observadas correlações fortemente positivas entre a maioria das medidas, à

9 exceção da profundidade do palato (RS = 0,395) e de um terço das dimensões mesiodistais analisadas (RS: 0,435-0,621). Não houve diferenças significantes entre os métodos na classificação da forma dos arcos. As avaliações de reprodutibilidade demonstraram diferenças significantes entre as medidas de sobremordida (p < 0,001) em imagens por TCFC. Quanto aos modelos de gesso, ocorreram divergências para a profundidade da mandíbula, sobressaliência e dimensões mesiodistais dos dentes 14, 32 e 41 (p < 0,05). Em adição, para as imagens por TCFC, houve correlações fortemente positivas entre as medidas lineares, porém fracas em um terço dos dentes (RS: 0,362-0,575). Com os modelos de gesso, as correlações foram fortemente positivas, exceto para profundidade do palato (RS = 0,474). No caso das variáveis que se apresentaram estatisticamente diferentes, os valores médios comparados exibiram diferenças inferiores a 1 mm. Clinicamente, as imagens por TCFC podem apresentar bom desempenho para mensurações e avaliações de características dos arcos dentários. Os métodos de aferição em imagens por TCFC e modelos de gesso mostraram-se reproduzíveis para as análises realizadas. Palavras-chave: Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico; Arco Dentário; Medidas; Modelos Dentários; Ortodontia.

10 Magalhães. L. N. C. Comparative assessment of characteristics of the dental arches in cone-beam computed tomography and plaster models.[dissertação de Mestrado]. São Paulo: Universidade Cidade de São Paulo; ABSTRACT The aim of this research was to compare the performance of images obtained by Cone Beam Computerized Tomography (CBCT) and plaster study models, in analyzing the characteristics of dental arches. The sample consisted of images by CBCT and plaster models obtained from 30 patients of both sexes, this diagnostic material being used for orthodontic planning at a later stage. A previously calibrated examiner performed the occlusal evaluations twice, by means of the two modes of reproducing the dental arches. The images collected and the plaster models were analyzed and measured in accordance with the following criteria: Shape, width and depth of maxillary and mandibular dental arches, dentoalveolar discrepancy, palate depth, overjet and overbite. Arch form was evaluated visually on CBCT images and dental casts, aided by Ortho Form TM template. For this purpose the image visualization program DentalSlice, specifically for the study of images obtained by CBCT of the maxillofacial region was used; whereas, for the plaster models, a electronic digital caliper was suffice. The comparisons between the measurements obtained by the two methods were made by applying the Wilcoxon (α = 0.05) and Spearman correlation tests. The results showed that as regards comparison of the two methods, the studied measurements presented no statistically significant differences, except for the intermolar width, overbite and mesiodistal width measurement of the teeth 12, 31 and 43. With application of the Spearman test, strongly positive correlations were observed between the linear measurements, but there were weakly positive correlations for various teeth. There were no significant

11 differences in the evaluations of the shapes of the maxillary and mandibular arches. When evaluating the reproducibility, CBCT was shown to be reproducible, except for overbite, and for the models, except for the depth of the mandible and overjet, in addition to mesiodistal width measurement of the teeth 14, 32 and 41. When the Spearman test was applied, there were strongly positive correlations between the linear measurements for the images by CBCT, but weak correlations for the mesiodistal width measurement of the teeth. Whereas, in the case of the plaster models, the correlations were strongly positive, with exception of the palate depth. It was concluded that for the majority of linear measurements of dental arches and mesiodistal width of permanent teeth, there were no statistically significant differences between the methods of measurement in CBCT images and plaster models. In the case of the variables that were shown to be statistically different, comparison of the mean values showed a variation of less than 1 mm. There was a high number of strongly positive correlations between the mean values obtained in images by CBCT and plaster models, as well as an absence of significant differences between the evaluations of the shape of dental arches by both methods, It is suggested that images by CBCT present good performance and clinical applicability for measurements of the characteristics of dental arches. The comparative tests between the measurements obtained in the first and second gauging, in images by CBCT and plaster models demonstrated absence of significant differences in more than 82% of the comparisons. The differences between the mean values calculated in the first and second evaluations were lower than 1 mm; in 34% of the mesiodistal width measurements of the teeth evaluated in CBCT images, there were weak positive correlations between the first and second evaluations. On the other hand, with plaster models, weak positive correlation was observed for the palate depth

12 measurement. Based on the comparative analyses and correlation tests applied to the repeated measurements, it is suggested that the methods of gauging in images by CBCT and plaster models are reproducible for evaluating the characteristics of dental arches. Key-words: Cone-Beam Computed Tomography; Dental Arch; Measures; Dental Models; Orthodontics.

13 LISTA DE TABELAS Tabela Comparação das medidas lineares dos arcos dentários, obtidas por meio de imagens por TCFC e modelos de gesso Tabela Comparação das medidas mesiodistais dos dentes (mm), obtidas por meio de imagens por TCFC e modelos de gesso( Tabela Coeficientes de correlação de Spearman (RS) para as medidas obtidas nas imagens por TCFC e nos modelos de gesso Tabela Coeficientes de correlação de Spearman (RS) para as medidas obtidas nas imagens por TCFC e nos modelos de gesso Tabela Avaliação da coincidência entre a forma do arco superior em imagens por TCFC e modelos de gesso Tabela Avaliação da coincidência entre a forma do arco inferior em imagens por TCFC e modelos de gesso Tabela Comparação das medidas lineares dos arcos dentários, obtidas por meio de imagens por TCFC, aferidas em duas ocasiões distintas Tabela Comparação das medidas mesiodistais dos dentes, obtidas por meio de imagens por TCFC, aferidas em duas ocasiões distintas.. 80 Tabela Comparação das medidas lineares dos arcos dentários, obtidas por meio de modelos de gesso, aferidas em duas ocasiões distintas Tabela Comparação das medidas mesiodistais dos dentes, obtidas por meio de modelos de gesso, aferidas em duas ocasiões distintas Tabela Coeficientes de correlação de Spearman (RS) para as medidas obtidas nas imagens por TCFC, aferidas em duas ocasiões distintas Tabela Coeficientes de correlação de Spearman (RS) para as medidas obtidas nas imagens por TCFC, aferidas em duas ocasiões distintas Tabela Coeficientes de correlação de Spearman (RS) para as medidas obtidas nos modelos de gesso, aferidas em duas ocasiões distintas Tabela Coeficientes de correlação de Spearman (RS) para as medidas obtidas nos modelos de gesso, aferidas em duas ocasiões distintas p.

14 LISTA DE QUADROS p. Quadro Especificações de alguns aparelhos de TCFC para uso odontológico Quadro Padronização das imagens por TCFC com referência às características avaliadas Quadro Aleatorização da amostra total Quadro Aleatorização das imagens por TCFC e dos modelos de gesso para calibração intra-examinador... 63

15 LISTA DE FIGURAS Figura Posicionamento do paciente para a realização dos exames por TCFC no aparelho i-cat TM Figura Ilustração dos cortes axial (A), parassagital (B) e coronal (C) Figura Esquema apresentando as larguras intercaninos e intermolares (A, maxilar; B, mandibular) Figura Imagens por TCFC em projeções axiais apresentando as larguras intercaninos e intermolares para maxila (A: linha laranja, LgCMx; linha verde, LgMMx) e mandíbula (B: linha lilás, LgCMd; linha laranja, LgMMd) Figura Imagens das mensurações em modelos de gesso representando as larguras intercaninos (A, Maxila; B, Mandíbula) e intermolares (C, Maxila; D, Figura Imagem por TCFC em projeção axial apresentando as medidas mesiodistais para os dentes superiores Figura Mensuração da dimensão mesiodistal dos dentes em modelos de gesso com auxílio de paquímetro digital Figura Esquema apresentando a profundidade dos arcos dentários. A: Maxilar; B: Mandibular Figura Imagens por TCFC em projeções axiais representando o esquema da Figura 4.8 (A, Maxila: linha perpendicular verde, Prof Mx; B, Mandíbula: linha perpendicular laranja, Prof Md) Figura Mensuração das profundidades dos arcos dentários em modelos de gesso com auxílio de paquímetro digital (A, Maxila; B, Mandíbula) Figura Esquema apresentando a profundidade do palato Figura Imagem por TCFC em projeção coronal representando o esquema da Figura Figura Mensuração da profundidade do palato em modelos de gesso com auxílio de paquímetro digital Figura Esquema representando as características de sobressaliência (SS) e sobremordida (SM), com a imagem por TCFC em projeção paras-sagital, exibindo as respectivas dimensões p.

16 Figura Mensuração da Sobressaliência (SS) e Sobremordida (SM) em modelos de gesso com auxílio de paquímetro digital Figura Gabaritos Ortho Form para avaliação da forma dos arcos em imagens obtidas por TCFC e modelos de gesso Figura Sobreposição do gabarito Ortho Form para avaliação da forma dos arcos em imagens por TCFC Figura Sobreposição do gabarito Ortho Form para avaliação da forma dos arcos em modelos de gesso Figura Exemplo de mensuração da largura mesiodistal de um dente em modelo de gesso Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras intercaninos e intermolares da maxila e da mandíbula, aferidas em imagens por TCFC (eixo x) e modelos de gesso (MG - eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas de profundidade da Maxila e da Mandíbula e profundidade do palato, aferidas em imagens por TCFC (eixo x) e modelos de gesso (MG - eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas da sobressaliência e sobremordida, aferidas em imagens por TCFC (eixo x) e modelos de gesso (MG - eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes superiores direito, aferidas em imagens por TCFC (eixo x) e modelos de gesso (MG - eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes superiores esquerdo, aferidas em imagens por TCFC (eixo x) e modelos de gesso (MG - eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes inferiores esquerdo, aferidas em imagens por TCFC (eixo x) e modelos de gesso (MG - eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes inferiores direito, aferidas em imagens por TCFC (eixo x) e modelos de gesso (MG - eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras intercaninos e intermolares da maxila e da mandíbula, aferidas em imagens por TCFC, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas de profundidade da maxila e da mandíbula e profundidade do palato, aferidas em imagens por TCFC, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y)... 85

17 Figura Gráficos de dispersão para as medidas da sobressaliência e sobremordida, aferidas em imagens por TCFC, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes superiores direito, aferidas em imagens por TCFC, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes superiores esquerdo, aferidas em imagens por TCFC, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes inferiores esquerdo, aferidas em imagens por TCFC, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes inferiores direito, aferidas em imagens por TCFC, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras intercaninos e intermolares da maxila e da mandíbula, aferidas em modelos de gesso, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas de profundidade da maxila e da mandíbula e profundidade do palato, aferidas em modelos de gesso, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas da sobressaliência e sobremordida, aferidas em modelos de gesso, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes superiores direito, aferidas em modelos de gesso, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes superiores esquerdo, aferidas em modelos de gesso, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes inferiores esquerdo, aferidas em modelos de gesso, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y) Figura Gráficos de dispersão para as medidas das larguras mesiodistais dos dentes inferiores direito, aferidas em modelos de gesso, em ocasiões distintas (T1, eixo x; T2, eixo y)

18 LISTA DE TRADUÇÕES E ABREVIATURAS Termo utilizado / Traduções Tomografia Computadorizada por Feixe Cônico Cone Beam Computerized Tomography Tomografia Computadorizada Análise de Variância Analysis of Variance Sistema de mensuração objetiva da Academia Americana de Ortodontia American Board of Orthodontics Objective Grading System Modelagem de Deposição Fundida Fused Deposition Modeling Estereolitografia Stereolithography Sinterização Powder Sintering Tridimensional Reformatação Multiplanar Multiplanar Reformatting Projeção de Intensidade Máxima Maximum Intensity Projection Aprendizagem Interativa no Ambiente da TCFC CBCT Interactive Learning Environment Campo de visão Field of View Dosímetros termoluminescentes Termoluminescents Dosimeters Abreviatura TCFC CBCT TC ANOVA ABO OGS FDM SLA SLS 3D MPR MIP CILE FOV DTL TLD Tela plana Flat Panel Endurecimento do raio Beam Hardening Análise de multivariância Multivariate Analysis of Variance Máquina de medição de coordenadas Coordinate measuring machine MANOVA MMC CMM

19 SUMÁRIO p. 1 INTRODUÇÃO REVISÃO DE LITERATURA O emprego de modelos de gesso no diagnóstico e planejamento ortodôntico A forma do arco dentário e suas aplicações clínicas na Ortodontia Obtenção e confiabilidade de modelos digitais Histórico sobre a utilização da TC em Odontologia Aquisição de imagens por TCFC Alguns aparelhos para aquisição de imagens por TCFC e suas vantagens Aplicações clínicas da TCFC PROPOSIÇÃO MATERIAL E MÉTODOS Seleção da amostra Critérios de inclusão Obtenção dos elementos de diagnóstico Caracterização dos elementos de diagnóstico Avaliação das características dos arcos dentários Processamento dos modelos de gesso e das imagens por TCFC Erro do método Análise estatística Análise do desempenho da TCFC como método de diagnóstico de características dos arcos dentários Estimativa da reprodutibilidade dos métodos RESULTADOS Desempenho da TCFC como método de mensuração de características dos arcos dentários Estimativa da reprodutibilidade das avaliações em imagens por TCFC e modelos de gesso... 79

20 6 DISCUSSÃO Aplicação clínica do estudo de características dos arcos dentários em imagens por TCFC e modelos de gesso Análise da reprodutibilidade dos modelos de gesso para estudo de características dos arcos dentários Validação e análise da reprodutibilidade de imagens por TCFC para estudo de características dos arcos dentários Limitações do uso das imagens por TCFC na prática clínica CONCLUSÃO REFERÊNCIAS ANEXOS APÊNDICES

21 INTRODUÇÃO

22 2 1 INTRODUÇÃO O desenvolvimento da oclusão deve ser considerado como resultado de interações entre fatores definidos geneticamente e fatores ambientais externos e internos, incluindo a função orofacial. Já o tipo facial de um indivíduo é determinado, em grande parte, geneticamente, o que o torna fator importante para o diagnóstico e tratamento ortodôntico, uma vez que certos procedimentos realizados durante a terapia ortodôntica podem atenuar ou acentuar esta característica facial. A forma dos arcos dentários parece exibir uma correlação significante com o tipo facial, que está intimamente associado a um tipo específico de cabeça, comprimento nasomaxilar, forma do palato, inclinações do ramo mandibular e comprimento dos arcos dentários (ESTEVES; BOMMARITO, 2007). Nesse contexto, as características de interesse para o diagnóstico ortodôntico são: as condições de espaço no arco dentário, o tamanho dentário, a forma dos arcos e suas dimensões. A análise de modelos de estudo ortodônticos é um passo substancial no diagnóstico e plano de tratamento, porém alguns Ortodontistas avaliam os modelos subjetivamente. Embora o modelo de gesso seja considerado o padrão ouro na análise de características dos arcos dentários, diversos aspectos podem influenciar a precisão das mensurações em modelos, dentre eles: as condições do espaço existente, a inclinação dos dentes, rotações, presença de contatos interproximais e variações anatômicas (ZILBERMAN; HUGGARE; PARIKAKIS, 2003). Os modelos de estudo em gesso têm uma longa e comprovada história na Ortodontia, com vantagens que vão desde a técnica rotineira para a sua obtenção, a facilidade de produção e baixo custo à possibilidade de montagem em articulador.

23 Introdução 3 Contudo, alternativas ao uso de modelos de gesso têm sido sugeridas: fotocópias, fotografias e imagens digitalizadas (HILDEBRAND et al., 2008; RHEUDE et al., 2005). Os modelos de gesso, apesar de serem considerados elementos essenciais ao diagnóstico ortodôntico, apresentam certas limitações. A necessidade de locais apropriados para sua estocagem e o risco de quebra, o que causaria a destruição permanente do registro do paciente, seriam as maiores desvantagens do emprego desse método de diagnóstico. Outra limitação é a dificuldade na análise de suas informações à distância, principalmente para a Ortodontia contemporânea, que muitas vezes requer abordagem multidisciplinar, por profissionais situados em consultórios diferentes e até mesmo em cidades distintas. Nesses casos, os modelos de gesso têm de ser replicados e enviados ao outro profissional, aumentando o custo do trabalho e o tempo de espera para troca de informações (OLIVEIRA et al., 2007). Durante as duas últimas décadas, houve, em todos os níveis da sociedade, um desenvolvimento significativo e a expansão da tecnologia da informação. Na Ortodontia, esses avanços vêm se manifestando, principalmente, em instrumentos de diagnóstico. O emprego de fotografias e radiografias digitais, bem como de programas de avaliação cefalométrica e de previsão dos resultados de cirurgias ortognáticas, torna-se cada vez mais comum no cotidiano da clínica ortodôntica atual. A utilização de modelos dentários digitalizados, através da varredura a laser, foi anunciada como o novo componente da documentação totalmente digitalizada (OLIVEIRA et al., 2007). Podem ser obtidos modelos de gesso digitalizados bidimensionais e tridimensionais. Em se tratando de documentação odontológica de casos clínicos, a tomografia computadorizada (TC) foi desenvolvida por Sir Godfrey Hounsfield, em

24 Introdução , e desde o primeiro protótipo, houve uma evolução gradual em quatro gerações de sistemas, além dos sistemas mais atuais de TC com multidetectores. O método de classificação para cada sistema é baseado na organização das partes individuais do dispositivo e no movimento físico do feixe de raios X durante a captura de dados. A tomografia computadorizada por feixe cônico (TCFC) foi desenvolvida ao final dos anos 90, como o resultado de um processo de evolução da demanda de informação tridimensional obtida por meio de TC convencionais (KAU et al., 2005). A TCFC foi desenvolvida para resolver algumas das limitações dos dispositivos da TC (COTRIM-FERREIRA et al., 2008). A técnica da TCFC utiliza uma fonte de raios X emissora de um feixe cônico em uma fonte rotacional e um sensor recíproco acoplados por meio de uma haste em U ou em C ao redor da cabeça do paciente, para adquirir várias imagens de projeções únicas ou bases. Toda a varredura, portanto, abrange várias imagens de projeções únicas, similares à telerradiografia em norma lateral (FARMAN; SCARFE, 2006). Com a tecnologia da TCFC, projeções em diversos planos anatômicos dos arcos podem ser adquiridas em menos de um minuto. O Ortodontista pode ter qualidade de diagnóstico em radiografias periapicais, panorâmicas, oclusais e cefalométricas. É possível identificar e localizar dentes impactados e patologias bucais em suas posições específicas, obter medidas e realizar avaliação oclusal em imagens que reproduzem os arcos dentários, analisar as vias aéreas superior e inferior, avaliar altura e densidade do osso alveolar, bem como a morfologia da articulação temporomandibular (KAU et al., 2005; MAVERNA; GRACCO, 2007). Os benefícios incluem a dose relativamente baixa de radiação em comparação à TC helicoidal e uma resolução satisfatória (COTRIM-FERREIRA et al., 2008; KIM et al., 2007).

25 Introdução 5 No que tange à documentação ortodôntica, a utilização de modelos tridimensionais virtuais dos arcos dentários parece bastante promissora, se for comprovada a precisão e a fidedignidade para diagnóstico. O arquivamento eletrônico de todas as informações dos arcos dentários dos pacientes, eliminaria os problemas de armazenamento, recuperação e manutenção dos modelos de gesso. Em adição, melhoraria o gerenciamento do consultório e a comunicação entre especialistas, facilitando a consulta e o intercâmbio dos dados (ZILBERMAN; HUGGARE; PARIKAKIS, 2003). As radiografias dentárias e as fotografias também são comumente utilizadas no diagnóstico e plano de tratamento ortodôntico. Estas imagens bidimensionais estão sujeitas a erros geométricos e de posicionamento do paciente. A acurácia das avaliações em imagens por TCFC tem sido estudada em diferentes aparelhos com resultados variados. Embora alguns trabalhos tenham evidenciado diferenças significantes entre as imagens por TCFC e a estrutura anatômica, os pesquisadores esclareceram que, do ponto de vista clínico, as variações não poderiam ser apreciadas como relevantes (BALLRICK et al., 2008; SAKABE et al., 2007). Considerando o estado da arte no que se refere às aplicações da TCFC em Ortodontia e a escassez de trabalhos sobre a avaliação das características dos arcos dentários por meio deste método de diagnóstico por imagem, o presente estudo teve por finalidade comparar o desempenho das imagens obtidas por TCFC para mensurações intra e interarco ao de modelos de gesso, estimando-se a reprodutibilidade de ambos os métodos.

26 REVISÃO DE LITERATURA

27 7 2 REVISÃO DE LITERATURA 2.1 O emprego de modelos de gesso no diagnóstico e planejamento ortodôntico Diversos estudos apontaram a eficácia de mensurações e análises de características dos arcos dentários em modelos de gesso, inclusive para validação de outros métodos de mensuração e classificação da forma dos arcos (HILDEBRAND et al., 2008; MULLEN et al., 2007; STEVENS et al., 2006; ZILBERMAN; HUGGARE; PARIKAKIS, 2003). A seguir, são descritos alguns estudos interessantes que demonstram as aplicações clínicas dos modelos de gesso ortodônticos. Bondevik, em 1998, examinou as mudanças na largura dos arcos, sobressaliência, sobremordida e condições de espaço em pacientes entre 23 e 34 anos. Foram utilizados dois modelos de gesso de cada paciente, com intervalo de um ano entre os registros, sem que os mesmos tivessem sido submetidos a tratamento ortodôntico ou cirurgia bucomaxilofacial. As medidas foram obtidas utilizando-se um paquímetro digital. Foram executadas as seguintes mensurações: a distância entre o ponto mais mesial do primeiro molar e o ponto mais distal do canino, as larguras intercaninos e intermolares, o perímetro do arco anterior, as larguras mesiodistais dos dentes, a sobressaliência e a sobremordida. De acordo com os relatos de Redahan e Lagerström (2003), a discrepância dentária interarco é frequentemente requisitada e empregada como ferramenta de diagnóstico pré-tratamento e prognóstico, devido à influência nas decisões de plano de tratamento ortodôntico. Os autores realizaram um estudo com o objetivo de examinar a associação entre as variáveis esqueléticas e dentárias e a taxa de

28 Revisão de literatura 8 tamanho dentário interarco anterior pré-tratamento, pós-tratamento e a mudança nessas variáveis durante o tratamento, para avaliar o benefício do emprego da análise da discrepância de tamanho dentário interarco. Os arquivos de 137 pacientes já tratados foram utilizados nesse estudo. A seleção dos pacientes foi baseada em cefalogramas e modelos de gesso satisfatórios em T1 (pré-tratamento) e T2 (pós-tratamento imediato). As mensurações foram realizadas utilizando-se um paquímetro digital com ponta modificada para maior precisão. As mensurações obtidas foram: largura mesiodistal dos dentes, de canino a canino superior e inferior, para o cálculo da análise de discrepância dentária; sobressaliência; sobremordida; largura intercaninos; índice de irregularidade de Little e condições de espaço (apinhamento). Os resultados mostraram uma diferença estatisticamente significante entre a repetição das medidas de sobressaliência. No entanto, como a diferença média foi de 0,01 mm, não foi considerada clinicamente significante. Esteves e Bommarito (2007) realizaram uma pesquisa com o objetivo de avaliar as possíveis correlações entre a morfologia do arco dentário superior (largura, comprimento e profundidade) e o tipo facial, em uma amostra de indivíduos com más oclusões de Classe I, Classe II e Classe III de Angle. Foram utilizadas telerradiografias em norma lateral e modelos de estudo em gesso de 135 pacientes não submetidos a tratamento ortodôntico anteriormente. A profundidade do palato e as dimensões do arco dentário superior foram avaliadas a partir de medições realizadas nos modelos de estudo em gesso. No modelo do arco dentário superior de cada paciente foi efetuada a demarcação dos pontos de referência sobre as faces oclusais dos dentes. Após a determinação dos pontos de referência, foram obtidas, por meio de um paquímetro digital, as dimensões transversais e

29 Revisão de literatura 9 anteroposterior do arco dentário superior, sendo estas: distância intercaninos, distância intermolares, medida anteroposterior e profundidade do palato. 2.2 A forma do arco dentário e suas aplicações clínicas na Ortodontia Em 1971, Beazley avaliou a acurácia dos dois métodos mais comumente utilizados para estimativa de discrepância do comprimento do arco e apresentou um novo método para avaliação deste fator. Adicionalmente, comparou o método por ele proposto aos já empregados. Foram utilizados dez modelos de gesso de pacientes com dentadura permanente, os quais foram avaliados visualmente e pela técnica do fio de latão. O método sugerido baseou-se numa linha desenhada sobre os pontos de contato dos seis dentes anteriores inferiores e uma linha que se conecta com os pré-molares e molares. Utilizando uma forma do arco de pontos de contato relacionados com a forma do arco individual de cada paciente, construiu-se um diagrama para cada paciente. As discrepâncias do comprimento do arco desse novo método foram comparadas com os métodos citados anteriormente. Os resultados mostraram que, para o método visual, houve uma taxa de discordância que variou de 2,5 a 5,5 mm. Para o método do fio de latão a discordância foi ainda maior (5,5 a 12,5 mm). Para o método criado, a taxa de discordância foi a menor entre os três métodos (1,5 a 2 mm), o que confirmou a sua eficácia e aplicabilidade. Para Raberin et al. (1993), o arco dentário mandibular é considerado o maior elemento de referência de diagnóstico e terapia em Ortodontia. A estabilidade da forma e da dimensão do arco dentário mandibular seria um fator de estabilidade dos resultados terapêuticos. Os autores estudaram as dimensões do arco dentário mandibular normal e desenvolveram uma classificação de forma simplificada para a

30 Revisão de literatura 10 prática clínica. A amostra de 278 modelos de gesso de pacientes adultos, com todos os dentes permanentes, oclusão em Classe I e sem desvios de linha média, foi submetida às mensurações sagitais e transversais do arco dentário mandibular. Estas foram realizadas a partir dos seguintes pontos de referência reproduzíveis: bordos incisais, cúspides de caninos, cúspides mesiovestibulares dos primeiros molares e cúspides distovestibulares dos segundos molares. As dimensões dos arcos dentários foram determinadas de acordo com as três medidas sagitais e as três medidas transversais: a amplitude do arco foi avaliada pela largura intercaninos, intermolares média e intemolares posterior. O comprimento do arco foi avaliado de acordo com o arco da curva anterior, denominado profundidade do canino, comprimento médio do arco e comprimento total do arco. A partir desses dados foi desenvolvida a classificação. Para tanto foram criadas cinco proporções e, baseado no resultado destas, as medidas foram consideradas positivas, sendo o arco classificado como estreito; negativas, sendo o arco classificado como largo; média, o arco foi classificado como médio; e, quando a largura intercaninos e a profundidade dos caninos estavam notadamente acima da média, foram classificados como triangular e quando a largura intercaninos e a profundidade dos caninos estavam notadamente menores do que a média, foram classificados como quadrados. Segundo Lee (1999), a forma do arco dentário está sujeita a mudanças devido a diversos fatores. As dimensões do arco alteram-se com o crescimento, com considerável variação individual, apresentando também dimorfismo entre gêneros. Além disso, as alterações podem ser decorrentes de induções por aparelhos ortopédicos maxilofaciais. As correções de mordidas cruzadas com disjuntores palatais alteram a forma do arco. Nas correções anteroposteriores, muitas vezes, também se faz necessária a alteração da forma do arco dentário, para que haja um

31 Revisão de literatura 11 melhor encaixe entre os arcos. Nos casos de planejamento ortodôntico com extrações, em que pese a alteração da forma do arco, pode-se gerar uma estabilidade maior da mesma. Concebe-se ainda o efeito muscular dos lábios, bochechas e língua na forma dos arcos dentários, o que justifica o estabelecimento do equilíbrio miofuncional para a manutenção da estabilidade. Noroozi, Hosseinzadeh e Saeeda (2001) afirmaram que muitas formas geométricas e funções matemáticas têm sido propostas como modelos do arco dentário humano. No entanto, tornou-se claro que os modelos definidos por um parâmetro não podem descrever a forma do arco dentário fidedignamente. Pesquisas recentes têm mostrado que a forma do arco dentário humano é fidedignamente representada matematicamente pela função beta. Dois parâmetros, a profundidade e a largura do arco dentário na região do segundo molar, definem esse modelo. Quando se utiliza a função beta, se o valor da medida da largura estiver aumentado em 1 mm e a medida da profundidade estiver aumentada em 1,5 mm, a equação resultante será uma excelente representação da forma do arco dentário, incluindo-se os segundos molares. Observam-se arcos dentários humanos naturalmente bem alinhados com diferentes formas. Estas são grosseiramente classificadas em quadrada, ovóide e triangular. Os autores tentaram apresentar um modelo definido por quatro parâmetros, isto é, pelas profundidades e larguras do arco dentário nas regiões de caninos e segundos molares. Foram utilizados 23 modelos pré-tratamento ortodôntico, de pacientes com oclusão desenvolvida em Classe I. As profundidades e larguras dos arcos dentários nas regiões de caninos e segundos molares foram medidas utilizando-se um paquímetro digital. Dois operadores mediram cada distância e, quando houve diferença, a média dos valores foi utilizada. Todos os resultados das fórmulas representaram as curvas que

32 Revisão de literatura 12 passariam exatamente sobre o contato dos incisivos centrais, cúspides dos caninos e cúspides distovestibulares dos segundos molares. Os resultados mostraram a aplicabilidade do modelo proposto em substituição à função beta, já que a curva da equação pode ser larga ou estreita, tanto na região anterior quanto na região posterior do arco dentário. Oliveira et al. (2004) explicaram que as diferentes formas do arco dentário têm sido estudadas desde o século passado e a sua predeterminação, antes do tratamento ortodôntico, representa um fator importante para o sucesso da terapêutica. A morfologia dos arcos está em harmonia com o formato da face e com o tipo de dente de cada indivíduo. Os autores realizaram uma pesquisa visando investigar qual o formato de arco mais prevalente dentre os casos estudados na Universidade Cidade de São Paulo UNICD, por meio de uma espécie de gabarito da técnica MBT (McLaughlin, Bennett e Trevisi), desenvolvido pela empresa 3M- UNITEK. A amostra foi composta por 148 pares de modelos de gesso, nos quais constavam todos os dentes permanentes já erupcionados, nenhum dente ausente e os pacientes não apresentavam histórico de tratamento ortodôntico. Os modelos foram submetidos à avaliação visual com o gabarito Ortho Form (3M-UNITEK), o qual foi copiado em uma folha de transparência, que era posicionada sobre cada modelo e que possibilitou a classificação da forma do arco em cônica, quadrada e ovóide. O arco mais frequentemente encontrado nesta pesquisa foi o tipo três. Pandey et al. (2005) realizaram um estudo com o objetivo de classificar a forma do arco em pacientes fissurados. Para isso, foram utilizadas imagens por TC das maxilas de cinqüenta pacientes, no corte axial mais evidente do arco, que foi usado para traçar a forma do arco dentário superior. Os arcos foram classificados de

33 Revisão de literatura 13 acordo com as formas em U ou V, podendo se apresentar convergentes, divergentes ou paralelas. Para Trivino, Siqueira e Scanavini (2007), a manutenção da forma original do arco dentário, principalmente em suas dimensões transversais, e, conseqüentemente, o equilíbrio entre as estruturas ósseas, musculares e tecidos moles são aspectos essenciais para se atingir a estabilidade longínqua no tratamento ortodôntico. Os autores afirmaram que a maioria dos estudos preconiza a utilização de formas de arcos individualizadas para cada paciente, sendo mais recomendáveis os diagramas que fornecem configurações distintas e não o emprego de uma forma de arco média, obtida a partir de medidas também médias. 2.3 Obtenção e confiabilidade de modelos digitais Conforme Baumrind et al. (2003), a maior vantagem dos modelos digitais é que estes podem ser formatados com relativa eficiência a partir de informações bi ou tridimensionais de qualquer fonte de raios X, convencional ou volumétrica. Atualmente, modelos de estudo digitais com tecnologia avançada têm sido destacados por vários fornecedores ortodônticos, mais notavelmente o Invisalign (Align Technology, Inc., Santa Clara, CA), OrthoCAD (Cadent, Inc., Carlstadt, NJ), emodel (Geodigm Corporation, Chanhassen, MN) e Suresmile (OraMetrix, Inc., Dallas, TX). Hajeer et al., em 2004, descreveram as etapas para produção de modelos tridimensionais. O primeiro passo, a confecção do modelo, utiliza a matemática para descrever as propriedades físicas de um objeto. O objeto modelado pode ser visto como uma malha poligonal. A malha é normalmente formada por triângulos ou

34 Revisão de literatura 14 polígonos e pode ser utilizada como um modo de visualização. Uma parte do procedimento da confecção do modelo consiste em adicionar uma superfície para o objeto através da superposição de uma camada de pixels e essa é chamada de imagem ou mapa texturizado. No segundo passo, imprime-se o efeito claro e escuro, que proporciona um maior realismo para o objeto tridimensional. O último passo é chamado de interpretação, em que o computador converte os dados anatômicos coletados do paciente em um objeto tridimensional natural, observado na tela do computador. O sistema de coordenadas cartesianas nas imagens tridimensionais é formado pelos eixos x (ou dimensão transversal), y (ou dimensão vertical) e z (dimensão anteroposterior ou eixo da profundidade). As coordenadas x, y e z definem o espaço tridimensional, em que dados multidimensionais são representados. Segundo Oliveira et al. (2007), existem dois métodos para aquisição de modelos dentários digitalizados. O primeiro é conhecido como "varredura destrutiva a laser" (laser destructive scanning), em que o modelo de estudo é revestido com uma matriz sólida e de cor contrastante. Em seguida, a superfície do bloco é cortada paralelamente ao plano oclusal até que o primeiro traço do modelo de gesso se torne aparente. A partir de então, uma varredura a laser da superfície bidimensional é realizada e seus dados são armazenados como uma camada em um arquivo de computador. Posteriormente, outra fatia de 0,003 polegada do bloco é cortada, uma nova varredura é feita e suas informações, novamente armazenadas. Este processo é repetido até que toda dentição já irrompida tenha sido mapeada numa série de camadas sucessivas. Consequentemente, um mapa tridimensional, consistindo de camadas bidimensionais empilhadas, é obtido. Essa é a metodologia utilizada pela companhia Cadent (Fairview, NJ, EUA) para obtenção de seus modelos

35 Revisão de literatura 15 digitalizados. O outro método utilizado para a obtenção de um modelo dentário virtual é a "varredura a laser não destrutiva" (laser non-destructive scanning), que envolve a varredura do modelo de gesso como um todo, girando-o nos três planos do espaço, obtendo-se a cópia do modelo original. A acurácia do sensor a laser é de 0,01 mm. Esse método é empregado pela Geodigm (Chanhassen, MN, EUA) para a construção de seus modelos digitalizados. O programa para o processamento das imagens computadorizadas é conhecido como emodel e possui ferramentas que permitem a obtenção das medidas rotineiramente avaliadas nas análises de modelos de gesso ortodônticos. Mullen et al. (2007) compararam a acurácia e o tempo necessário para a análise de Bolton com modelos digitais e modelos de gesso ortodônticos. Foram utilizados modelos pré-tratamento de 30 pacientes. O estudo foi dividido em duas partes: a primeira envolveu a realização das medições nos modelos de gesso e nos modelos digitais, para a determinação do comprimento total do arco (soma das larguras mesiodistais de todos os dentes em um arco, de primeiro molar a primeiro molar), o coeficiente de Bolton e o tempo gasto para a análise de Bolton. Na segunda parte, foi investigado se houve qualquer magnificação no processo de criação do modelo digital. Os resultados mostraram que a acurácia da análise de Bolton foi similar com os dois métodos. O tempo necessário para as medições e os cálculos foi significativamente menor com modelos digitais. Gracco et al. (2007) também admitiram que as medições em modelos digitais podem ser facilmente obtidas, utilizando-se as ferramentas de software fornecidas por uma companhia especializada. Os autores compararam a acurácia e o tempo requerido para a realização de medições em modelos de gesso e nos digitais. Os resultados mostraram que o tempo gasto para se obter as medidas pelos dois

36 Revisão de literatura 16 métodos não apresentou diferença significante, porém o método que utilizou o software demandou 6,525 minutos a menos. Não houve diferenças estatisticamente significantes entre os métodos de medição para qualquer dos arcos. Os autores concluíram que as medições em modelos digitais são tão confiáveis quanto as executadas em modelos de gesso, com a vantagem da redução no tempo de trabalho. Hildebrand et al. (2008) realizaram um estudo com o propósito de avaliar a versão computadorizada do sistema de mensuração objetiva do American Board of Orthodontics (ABO OGS), utilizando o método manual como o padrão ouro. A amostra foi constituída por 36 modelos de estudo de casos ortodônticos finalizados, os quais foram enviados à OrthoCAD para serem convertidos em modelos digitais tridimensionais. Nos modelos digitais, os valores do ABO (American Board of Orthodontics) foram computados através do programa do ABO OGS da OrthoCAD, versão Nos modelos de gesso, os valores foram obtidos com a régua do ABO. Os resultados mostraram uma alta confiabilidade intra-examinador (r = 0,998) e que os valores do ABO para os modelos digitais foram consistentemente mais altos em comparação aos obtidos em modelos de gesso. Entre os sete componentes que compreendem o valor total, três deles (alinhamento, contatos oclusais e sobressaliência) apresentaram diferenças estatisticamente significantes. O programa ABO OGS da OrthoCAD, embora seja reproduzível, não confere os mesmos dados que o método manual. Em adição, ocorre superposição de estruturas nos modelos digitais em oclusão, o que leva a interferências nas medições interarco. Em 2008, Gracco et al. compararam os vários sistemas de prototipagem rápida para aplicação em Ortodontia. As tecnologias que produziram os melhores resultados em termos de acurácia de reprodução de detalhes morfológicos dos

37 Revisão de literatura 17 modelos de gesso foram a modelagem de deposição fundida (FDM) e a estereolitografia (SLA), ambas utilizando resina. Além destas destacou-se também a sinterização (SLS) com Duraform GF, que, graças às suas partículas de vidro, conferiu sucesso na escultura dos detalhes morfológicos. Segundo esses autores, há uma concepção errônea, no campo ortodôntico, de como esse método preciso pode ser extremamente útil na prática. Trabalhos futuros servirão para caracterizar tanto o uso específico como geral de sistemas de aquisição de dados. 2.4 Histórico sobre a utilização da TC em Odontologia Nas últimas décadas, várias modalidades de imagem têm sido utilizadas na área de diagnóstico dentomaxilofacial, porém nenhuma delas com resultados inteiramente satisfatórios para o planejamento de implantes, registro da articulação temporomandibular (ATM), detecção de fraturas faciais e visualização de lesões do tecido mole na região de cabeça e pescoço. A TC foi desenvolvida em 1967 por Sir Godfrey N. Hounsfield e, desde o primeiro protótipo, tem havido uma evolução gradual desse sistema. A primeira geração de scanners consistiu de uma única fonte de radiação e um detector. A informação era obtida corte por corte, através da translação e rotação da fonte de raios X, também conhecida como pencil beam. A unidade Hounsfield foi desenvolvida nessa geração, assim como o primeiro tomógrafo comercializado, introduzido em A segunda geração foi apresentada em 1975, como um melhoramento, apresentando a partir de então o feixe em leque, sendo que múltiplos detectores foram incorporados no plano da leitora. No entanto, esses detectores não possuíam extensão para o diâmetro do objeto. A terceira geração apareceu em 1976, com detectores maiores, em forma de arco, que reduziram a necessidade da fonte girar ao redor do objeto para as mensurações e