Cartesian three-dimensional method to quantify displacements between cone beam computed tomography models

ABSTRACT Introduction: Research in Orthodontics and Oral Surgery has been relying on three-dimensional (3D) models to evaluate treatment results with displacement color map techniques, even though it has important limitations. Objectives: This study proposed a method of tracking translational movements of 3D objects to evaluate displacements in surfaces with no shape modification. Methods: Cone Beam Computed Tomography (CBCT) data of ten patients were imported to the Dolphin software. A hypothetical virtual surgical plan (randomly defined) was developed in the software and afterwards verified using the proposed method. All the procedures were carried out by two evaluators, in two different time-points, with a 15-day interval. ITK-Snap software was used to generate high quality STL models. Centroid points were automatically generated and their coordinates were compared to confirm if they represented the known displacements simulated. The paired t-test and the Bland-Altman plots were used, as well as the intraclass correlation coefficient. Results: Interexaminers and intra-examiner tests showed excellent reliability of the method, with mean displacement measurement error values under 0.1mm. The paired t-test did not show any statistically significant differences. Conclusion: The method showed excellent reliability to track the simulated translational displacements of bone segments.

RESUMO Introdução: Grande parte das pesquisas em Ortodontia e Cirurgia Oral tem utilizado modelos tridimensionais e realizado avaliações por meio de mapa de cores de deslocamento, apesar das limitações existentes. Objetivo: O presente estudo teve como objetivo propor um método de rastreamento de movimentos translacionais de objetos 3D, para avaliar deslocamentos em superfícies sem modificação de forma. Métodos: Dez adultos que seriam submetidos à cirurgia ortognática tiveram suas tomografias computadorizadas de feixe cônico pré-cirúrgicas importadas para o software Dolphin. Um plano cirúrgico virtual hipotético com deslocamentos conhecidos foi desenvolvido e posteriormente verificado pelo método proposto. Todos os procedimentos foram realizados por dois avaliadores, em dois momentos diferentes, com intervalo de 15 dias. O software ITK-Snap foi usado para gerar modelos STL de alta qualidade dos ossos do paciente. Os pontos do centroide foram gerados automaticamente, e suas coordenadas foram comparadas, para confirmar se representavam os deslocamentos conhecidos simulados. Para análise estatística, foram usados teste t pareado, coeficiente de correlação intraclasse e os gráficos de Bland-Altman. Resultados: O teste inter e intraexaminadores mostrou boa confiabilidade do método, com valores médios abaixo de 0,1mm para os erros de medida de deslocamento. Conclusão: O método mostrou boa confiabilidade para avaliar o deslocamento de segmentos ósseos após cirurgia ortognática, devendo ser aplicado como uma ferramenta completa de avaliação verdadeiramente tridimensional.

Evaluation of two stereophotogrametry software for 3D reconstruction of virtual facial models

ABSTRACT Objective: The present study aimed to evaluate the accuracy of 3D facial soft tissue virtual models produced by two photogrammetry softwares (AgiSoft Photoscan and 3DF Zephyr Free), when compared to those created by cone beam computed tomography (CBCT). Methods: Ten patients were submitted to two sequences of photographs performed with a DSLR camera (with and without the aid of a ring flash) and CBCT scans. Each photo series for each patient was processed with the softwares, and at the end, five models of each patient were generated: 1) CBCT, 2) AAL (Agisoft Ambient Light), 3) AFL (Agisoft Flash Light), 4) ZAL (Zephyr Ambient Light), and 5) ZFL (Zephyr Flash Light). Color coded maps and root-mean-square (RMS) distances were used to compare the photogrammetry models to the CBCT ones. Results: One sample t-test showed significant differences between all methods versus CBCT. The worst results were seen in the ZAL group (discrepancies up to 5.17mm), while the best results were produced by AAL group (discrepancies up to 2.11mm). Conclusions: It can be concluded that this type of virtual facial models are reasonably accurate, although not perfect, and considering its lower biological and financial cost, they may play an important role in specific situations.

RESUMO Objetivo: O presente estudo teve como objetivo avaliar a acurácia de modelos virtuais 3D de tecidos moles faciais produzidos por dois softwares de fotogrametria (AgiSoft Photoscan e 3DF Zephyr Free), em comparação aos gerados por tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC). Métodos: Dez pacientes foram submetidos a duas sequências de fotografias realizadas com câmera DSLR (com e sem auxílio de ring flash) e a TCFC. Cada série de fotografias de cada paciente foi processada com os softwares e, ao fim, foram gerados cinco modelos de cada paciente: 1) TCFC; 2) AAL (Agisoft Ambient Lighting); 3) AFL (Agisoft Flash Light); 4) ZAL (Zephyr Ambient Lighting); e 5) ZFL (Zephyr Flash Light). Mapas codificados por cores e distâncias quadráticas médias (RMS) foram usados para comparar os modelos de fotogrametria com os de TCFC. Resultados: O teste t para uma amostra mostrou diferenças significativas entre todos os métodos versus a TCFC. Os piores resultados foram observados no grupo ZAL (discrepâncias de até 5,17 mm), enquanto os melhores resultados foram produzidos pelo grupo AAL (discrepâncias de até 2,11 mm). Conclusões: Pode-se concluir que esse tipo de modelos faciais virtuais é razoavelmente preciso, embora não sejam perfeitos; e, considerando-se seu menor custo biológico e financeiro, podem desempenhar um papel importante em situações específicas.

Evaluation of dental school student's satisfaction regarding their own smile esthetics and facial profile

Introduction: Facial aesthetics is especially important in a person's life. However,what is considered aesthetic by the orthodontist does not always correspond withthe patient's opinion, since aesthetics is very subjective. Thus, the aim of this studyis to evaluate the perception of dentalgraduate students in relation to their ownsmile and facial profile, analyzing if there would be any difference between thisself-evaluation associated with the year students are attending in dental schooland the technical knowledge progressively acquired. Materials and methods: Atransverse observational study was performed, in which a questionnaire wasapplied to all dentistry students at the State University of Rio de Janeiro. Thequestionnaire inquired about: student's current semester, age, gender, nationality,and previous history of orthodontic treatment. It also contained a Likert scale ofsatisfaction about their smile, the aesthetic component of the Index of OrthodonticTreatment Need (IOTN) for students to compare with their smile, and a scale forfacial profile comparison. The chi-squared test was applied using the SPSS 13.0software and all analyzes were performed with 95% confidence (p < 0.05). Results:A total of 253 questionnaires were distributed and 166 were filled out. Amongthose, 103 people reported having had orthodontic treatment before. The level ofsatisfaction with their own smile was high, reaching 78% in the first year of thecourse, 63% in the second, 87% in the third, and 72% in the fourth year. There wasa preference for a slightly convex profile for both genders. It is observed that 62%of the sample reported having been submitted to orthodontic treatment beforeand the percentage of white students who had received previous orthodontictreatment was substantially higher than other ethnicities. The qui-square testfound a significant statistical difference in ethnicity among students that hadreceived previous orthodontic treatment (p=0.008). Conclusion: There was nodifference in the aesthetic perception of the smile and profile in relation to theyear attended by dental school students, with the level of satisfaction with theirown smile being high.

Introdução: A estética facial apresenta grande importância na vida dos indivíduos. Entretanto, nem sempre o considerado estético pelo ortodontista corresponde com a opinião do paciente, visto que a estética é subjetiva. Assim,objetivou-se avaliar a percepção de graduandos da faculdade de Odontologia, em relação ao próprio sorriso e perfil facial, analisando se haveria diferença nesta percepção em relação ao período que cursariam e à medida que os conhecimentos são adquiridos. Materiais e Métodos: Desenvolveu-se este estudo observacional transversal, no qual distribuiu-se um questionário para todos os alunos do curso de Odontologia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. O questionário continha perguntas sobre o período cursado, idade, sexo, naturalidade, história prévia de tratamento ortodôntico, satisfação com o sorriso, índice de Necessidade de Tratamento Ortodôntico (IOTN) para ser comparado com o sorriso, além de escala para comparação do perfil facial. O teste do qui-quadrado foi aplicado no software SPSS 13.0 e todas as análises foram realizadas com 95% de confiança (p<0,05). Resultados: Foram preenchidos 166 dos 253 questionários distribuídos. Destes, 103 alunos relataram tratamento ortodôntico prévio. O grau de satisfação com o próprio sorriso foi alto, sendo de 78% no primeiro ano de faculdade, 63% no segundo, 87% no terceiro e 72% no quarto ano. Houve preferência pelo perfil levemente convexo para ambos os gêneros. Foi observado que 62% da amostra já havia feito tratamento ortodôntico, sendo a maioria da etnia branca. O teste qui-quadrado encontrou diferença estatisticamente significativa na etnia dos estudantes que receberam tratamento ortodôntico prévio (p=0,008). Conclusão: Não houve diferença na percepção estética do próprio sorriso e perfil em relação ao período cursado, sendo o grau de satisfação com o próprio sorriso bastante alto.

Análise dos fatores que motivam pacientes jovens e adultos a buscarem tratamento ortodôntico / Analysis of factors tht motivate young and adult patients to seek orthodontic treatment

Introdução: as más oclusões apresentam alta prevalência na população brasileira e causam grande impacto funcional e psicossocial, interferindo na qualidade de vida dos indivíduos e sendo consideradas um problema de saúde pública. A satisfação do paciente com os resultados da correção ortodôntica está diretamente relacionada à compreensão dos fatores que o motivaram na busca pelo tratamento. O objetivo do presente estudo foi conhecer os motivos que levam pacientes jovens e adultos a buscarem tratamento ortodôntico em um curso de pós-graduação. Materiais e Métodos: foram selecionados 60 participantes, de am-bos os gêneros, com idades entre 14 e 18 anos (grupo de jovens) e de 30 a 55 anos (grupo de adultos), divididos igualmente entre os grupos. Os dados foram coletados mediante a aplicação de dois questionários distintos (um aos jovens e outro aos adultos) e os resultados foram tabulados e comparados através de estatística descritiva. As variáveis quantitativas foram analisadas através do teste t de Student para amostras independentes, sendo adotado o nível de significância de 5% (p<0,05). Resultados: a correção de problemas dentários foi o fator motivador mais apontado pelos jovens (55%) e pelos adultos (45%). Como fator desmotivador para se submeter ao tratamento ortodôntico, 28% dos adultos mencionaram a possibilidade de longa duração do tratamento. Conclusões: a principal motivação na busca por tratamento ortodôntico, tanto para os jovens como para os adultos, foram os fatores relacionados com a estética dentária e do sorriso. De modo geral, os pacientes estudados não estiveram dispostos a pagar custos adicionais para reduzir o tempo de tratamento ou para o tornar mais estético (AU)

Introduction: malocclusions have high prevalence in the Brazilian population and cause great functional and psychosocial impact, interfering in quality of life, and being considered a public health problem. Patients' satisfaction with orthodontic correction results is directly related to the understanding of the factors that motivated them to seek orthodontic treatment. The aim of the present work was to study the reasons that lead young and adult patients to seek orthodontic treatment in a post-graduation program. Materials and Methods: 60 individuals of both genders, aged between 14 and 18 years (young people group) and between 30 and 55 years (adult group), were selected and equally divided between groups. Data were collected through the application of two different questionnaires (one to the young people and the other to the adults), and the results were tabulated and compared through descriptive statistics. Quantitative variables were analysed using Student's t-test for independent samples. Level of significance of 5% (p <0.05) was adopted. Results: correction of dental problems was the main motivatin factor pointed by young people (55%) and adults (45%). As demotivating factors to submit themselves to orthodontic treatment, 28% of adults mentioned the possibility of long-term treatment. Conclusions: the main motivation for seeking orthodontic treatment for both, young people and adults, were factors related to dental aesthetic and smile. In general, studied patients were not willing to pay for additional costs to reduce treatment time or to make it more aesthetic (AU)