Three-dimensional mandibular characteristics in skeletal malocclusion

Abstract

Abstract

Purpose We aimed to comprehensively analyse a possible correlation between skeletal malocclusions, gender and mandibular characteristics in all three dimensions in adults and to identify mandibular characteristics that are typical for extreme skeletal patterns.

Methods A 3D model of the skull was calculated in 111 adult patients (mean age = 27.0 ± 10.2 years; 49 women, 62 men) from available computed tomography or cone beam computed tomography scans of their heads. Based on the 3D models, the skeletal patterns were examined in (a) the transversal dimension regarding asymmetry according to menton deviation, (b) the sagittal dimension according to the Wits appraisal and (c) the vertical dimension according to the maxillomandibular plane angle. The mandibular characteristics assessed were linear (ramus height and width, body length), angular (ramus, gonial and body angle) and volumetric (ramus/mandibular volume, body/mandibular volume) parameters.

Results

No correlation between transversal skeletal asymmetry and mandibular characteristics were found, while sagittal ( F (16, 174) = 3.32, p < 0.001, η 2 = 0.23) and vertical ( F (16, 174) = 3.18, p < 0.001, η 2 = 0.23) skeletal patterns were shown to have a significant effect on the mandible. Gender correlated with mandibular characteristics independently from the skeletal pattern. Discriminant analysis revealed that class II and III patients differed in ramus and body angle with class II patients showing higher angles (ramus angle: class II = 89.8 ± 3.9° vs. class III = 84.4 ± 4.8°; body angle: class II = 87.7 ± 4.8° vs. class III = 82.1 ± 5.2°). Hypo- and hyperdivergent patients were discriminated by gonial angle, body angle and body/mandibular volume with hyperdivergent patients having a greater gonial and body angle and body/mandibular volume (gonial angle: hypodivergent = 114 ± 9.3° vs. hyperdivergent = 126.4 ± 8.6°; body angle: hypodivergent = 82.9 ± 4.4° vs. hyperdivergent = 87.7 ± 6.5°; body/mandibular volume: hypodivergent = 72.4 ± 2.7% vs. hyperdivergent = 76.2 ± 2.6%).

Conclusion When analysing 3D data for treatment planning of adult patients, the orthodontist should pay attention to angular and volumetric characteristics of the mandible to identify extreme skeletal sagittal or vertical malocclusions.

Zusammenfassung

Zielsetzung Das Ziel der vorliegenden Studie lag in einer umfassenden dreidimensionalen Analyse einer möglichen Korrelation zwischen skelettalen Malokklusionen, dem Geschlecht und mandibulären Charakteristika bei Erwachsenen und der Identifizierung von Mandibulacharakteristika, welche typischerweise bei extremen Gesichtsschädelaufbauten auftreten.

Methoden Von 111 erwachsenen Patienten (mittleres Alter = 27,0 ± 10,2 Jahre; 49 Frauen, 62 Männer), bei denen ein Computertomographie- oder ein digitaler Volumentomographie-Scan des Kopfes vorlag, wurde ein 3‑D-Modell des Schädels erstellt. Anhand dessen wurden der Gesichtsschädelaufbau in a) der transversalen Dimension bezüglich möglicher Asymmetrien anhand der Menton-Deviation, b) der sagittalen Dimension anhand des Wits-Wertes und c) der vertikalen Dimension anhand des Interbasiswinkels klassifiziert. Die Mandibulacharakteristika wurden linear (Ramushöhe und -breite, Corpuslänge), angulär (Ramus, Kiefer- und Corpuswinkel) und volumetrisch (Ramus/Mandibula-Volumen, Corpus/Mandibula-Volumen) beurteilt.

Ergebnisse

Es wurde kein Zusammenhang zwischen einer transversalen Gesichtsasymmetrie und den Mandibulacharakteristika gefunden. Jedoch zeigte sich, dass der sagittale ( F (16, 174) = 3,32, p < 0,001, η 2 = 0,23) und vertikale ( F (16, 174) = 3,18, p < 0,001, η 2 = 0,23) Gesichtsschädelaufbau einen signifikanten Einfluss auf die Mandibula hatte. Das Geschlecht beeinflusste unabhängig vom Gesichtsschädelaufbau die Charakteristika der Mandibula.

Klasse-II- und –III-Patienten unterschieden sich signifikant bezüglich Ramus- und Corpuswinkel (Ramuswinkel: Klasse II = 89,8 ± 3,9° vs. Klasse III = 84,4 ± 4,8°; Corpuswinkel: Klasse II = 87,7 ± 4,8° vs. Klasse III = 82,1 ± 5,2°). Patienten mit skelettal offenem und tiefem Biss unterschieden sich signifikant hinsichtlich Kieferwinkel, Corpuswinkel und Corpus/Mandibula-Volumen (Kieferwinkel: Tiefbiss = 114 ± 9,3° vs. offener Biss = 126,4 ± 8,6°; Corpuswinkel: Tiefbiss = 82,9 ± 4,4° vs. offener Biss = 87,7 ± 6,5°; Corpus/Mandibula-Volumen: Tiefbiss = 72,4 ± 2,7 % vs. offener Biss = 76,2 ± 2,6 %),

Schlussfolgerung Um extreme sagittale oder vertikale Dysgnathien zu erkennen, sollte der Kieferorthopäde bei der Analyse von 3‑D-Daten für die Behandlungsplanung erwachsener Patienten auf anguläre und volumetrische Charakteristika der Mandibula achten.