Η συνδιακύμανση του σχήματος των πρώτων μόνιμων γομφίων και των οστικών στοιχείων του κρανιοπροσωπικού συμπλέγματος

Abstract

The aim of this study was to evaluate shape covariation of craniofacial complex (CFC) and first molars (M1, M1) and to identify how the factor of age is affecting this relationship. In addition, the shape variability, allometry and sexual dimorphism of CFC and first molars were assessed.Our sample consisted of dental casts and corresponding lateral cephalometric radiographs of 220 human subjects. The sample was subdivided by age into two groups of 110 subjects each, the adult group (above 18 years) and the pre-pubertal group (below 12 years). Gender was equally distributed in both groups. Inclusion criteria were free medical history, absence of dental restorations, tooth attrition and decay. No attempt was made to select subjects based on their skeletal pattern. Casts and lateral cephalometric radiographs with poor quality and artifacts were not included.Dental casts and lateral cephalometric radiographs were scanned with a structured light 3D scanner and a optical scanner, respectively. A number of 265, 274 and 71 surface and curve semilandmarks were placed on first molar (upper and lower) and craniofacial complex configurations produced. Craniofacial complex and first molar shape variability was assessed by performing multivariate morphometric statistical methods such as principal component analysis (PCA), partial least squares (2B-PLS) and multiple regression. Average error was calculated at 3.1% (range: 0.8% to 4.9%), 3.3% (range: 1.9% to 4.7%) and 1.95% (range: 0.41% to 3.96%) of the extents of the shape space, for M1, M1 and CFC analysis respectively.Molar shape variation was related to mesiodistal-buccolingual ratio changes and relative cusp position. Distal cusps displayed the greatest shape variability. Molars of males were larger than those of females (2.8% and 3.2% for M1, M1), but no shape dimorphism was observed. Larger M1 was associated with shorter cusps, expansion of the distal cusp and constriction of the mesial cusps (predicted variance 3.25%). M1 displayed weaker allometry (predicted variance 1.59%). M1, M1 shape covariation proved significant (RV=17.26%, p<0.0001). The main parameter of molar covariation was cusp height. CFC vertical dimension was the main parameter of shape variation followed by anteroposterior axis deviations. Male CFC was larger (4%-5.7%) to female and was characterized by a prominent chin and a clockwise rotation of cranial base only for the adult group. Allometry, although statistically significant (p=0.0002) it was rather weak (PV=2.1%). Mandibular prognathism was associated with increased centroid size. Covariation proved to be statistically important only for the M1 and CFC (RV=14%, RV=12% and p=0.0099, p=0.0162, respectively). A class III tendency with high angle mandible was correlated with a tooth elongation and a decrease of distolingual, mesiobucal and distal cusp heights for both age groups. The identified differences between age groups as time progresses indicate the important role of the environment to this relationship.

Σκοπός της παρούσης ερευνητικής εργασίας είναι ο προσδιορισμός της σχέσης γομφίων-κρανιοπροσωπικού συμπλέγματος (ΚΠΣ) και της μεταβολής του συσχετισμού οδόντων-σκελετού με την αύξηση της ηλικίας καθώς και η μελέτη της μεταβλητότητας του σχήματος των γομφίων και του ΚΠΣ, στην οποία περιλαμβάνεται ο σεξουαλικός διμορφισμός και η αλλομετρία.Το δείγμα μας αποτέλεσαν 220 ασθενείς διαχωρισμένοι σε δύο ηλικιακές ομάδες (κάτω των 12 και άνω των 18 ετών) και με ισομοιρασμένο το φύλο. Τα οδοντικά εκμαγεία και οι κεφαλομετρικές ακτινογραφίες των ασθενών σαρώθηκαν με τη χρήση τρισδιάστατου σαρωτή δομημένου φωτός και οπτικού σαρωτή αντίστοιχα. Ένας ολικός αριθμός 265, 274 και 71 σημείων και ημισημείων καμπυλών και επιφανείας τοποθετήθηκαν στις παραχθέντες διαμορφώσεις των μασητικών επιφανειών των άνω και κάτω πρώτων γομφίων δεξιά (M1, M1) καθώς και στο ΚΠΣ αντίστοιχα. Η μελέτη της μεταβλητότητας του σχήματος αξιολογήθηκε με τη χρήση γεωμετρικών μορφομετρικών μεθόδων ανάμεσα στις οποίες, περιλαμβάνονταν η ανάλυση κυρίων παραγόντων και η ανάλυση των μερικών ελαχίστων τετραγώνων. Ο μέσος όρος σφάλματος μετρήσεων ανήλθε στα 3,1%, 3,3% και 1,95% για τους M1, M1 καθώς και για το ΚΠΣ αντίστοιχα. Ο κύριος παράγοντας γομφιακής μεταβολής σχήματος, σχετίζονταν με την αναλογία της εγγύς-άπω προς παρειογλωσσική διάσταση και τη σχετική θέση των φυμάτων. Τα άπω φύματα παρουσίαζαν μεγαλύτερη μεταβλητότητα σε σχέση με τα εγγύς. Από την άλλη πλευρά, η κάθετη διάσταση του ΚΠΣ ήταν η κύρια παράμετρος μεταβλητότητας σχήματος ακολουθούμενη από τις μεταβολές στην εγγύς άπω διάσταση. Το μέγεθος των δοντιών και του ΚΠΣ των αρρένων ήταν μεγαλύτερο από εκείνο των θηλέων (2,8%, 3,2%, 4,0-5,7% για τους M1, M1 καθώς και το ΚΠΣ αντίστοιχα). Το ΚΠΣ των αρρένων της ομάδας των ενηλίκων χαρακτηρίζονταν από έντονο πώγωνα και στροφή της κρανιακής βάσης σύμφωνα με τους δείκτες του ρολογιού. Στα δόντια δεν παρατηρήθηκε σεξουαλικός διμορφισμός σχήματος. Αλλομετρία παρουσίασαν τόσο τα δόντια όσο και το ΚΠΣ. Μεγαλύτεροι M1 σχετίζονταν με χαμηλού ύψους φύματα, διεύρυνση του άπω φύματος και σύσφιξη της εγγύς περιοχής (Predicted variance PV=3,25%, p<0,0001). O προγναθισμός της κάτω γνάθου συνδέθηκε με αύξηση του μεγέθους του κεντροειδούς (PV=2,1%, p=0,0002). Η αλλομετρία των M1 αν και στατιστικώς σημαντική ήταν αρκετά ασθενής (PV=1,59%, p=0,0021). H συμμεταβολή των M1, M1 καθώς και του M1 με το ΚΠΣ αποδείχθηκε στατιστικώς σημαντική (RV=17,26%, p<0,0001 για τους γομφίους και RV ανηλίκων=14,05, p=0,0099, RV ενηλίκων=12,31%, p=0,016 για το ΚΠΣ και τον M1). O κύριος παράγοντας της γομφιακής συμμεταβολής ήταν το ύψος των φυματων. Όσον αφορά τη σχέση του ΚΠΣ με τον M1, η σκελετική τάση ΙΙΙης Τάξης με αυξημένη γωνία της κάτω γνάθου συνδέονταν με μια οδοντική επιμήκυνση και αύξηση του ύψους των άπω, εγγύς-παρειακού και άπω γλωσσικού φυμάτων και για τις δύο ηλικιακές κατηγορίες. Τέλος, οι επιμέρους παρατηρούμενες διαφορές της συμμεταβολής ΚΠΣ-γομφίου μεταξύ των ηλικιακών ομάδων αποτελεί ένδειξη του σημαντικού ρόλου που διαδραματίζει η διαφορική επίδραση του περιβάλλοντος.