Hinweis zum Urheberrecht
Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus-32361
URL: http://www.opus.ub.uni-erlangen.de/opus/volltexte/2012/3236/
Ein neues Koordinatensystem auf Basis der Frankfurter Horizontalen und Crista galli zur computertomographischen Analyse von Unterkiefer-Asymmetrien – eine Vergleichsstudie
A new reference system based on the Frankfort horizontal plane and Crista galli for CT-analysis of mandibular asymmetries - a comparative study
Schiller, Peter Johannes
| SWD-Schlagwörter: |
| Computertomographie , Kraniometrie |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): |
| Koordinatensystem , Asymmetrieindex , Gesichtsasymmetrie |
| Freie Schlagwörter (Englisch): |
| asymmetry index , reference system , facial asymmetry |
| Fakultät: |
| Medizinische Fakultät |
| DDC-Sachgruppe: |
| Medizin |
| Dokumentart: |
| Dissertation |
| Hauptberichter: |
| Hirschfelder, Ursula (Prof. Dr.) |
| Sprache: |
| Deutsch |
| Tag der mündlichen Prüfung: |
| 12.04.2012 |
| Erstellungsjahr: |
| 2011 |
| Publikationsdatum: |
| 03.05.2012 |
| Kurzfassung in Deutsch: |
| 1.1. Hintergrund und Ziele
Asymmetrien des Unterkiefers kommen bei verschiedenen Krankheitsbildern, sowie in unterschiedlich starker Ausprägung vor. Laut Angaben aus der Literatur sind gerade bei der otomandibulären Dysplasie in bis zu 25% der Fälle klinisch ausgeprägte Formen besonders im Bereich der Mandibula zu verzeichnen. Auch bei der kondylären Hyperplasie liegt die Asymmetrie hauptsächlich im Bereich des Unterkiefers. Um solche Asymmetrien im Computertomogramm objektiv bewerten und metrisch vermessen zu können, werden Referenzsysteme benötigt, welche von Asymmetrien möglichst unbeeinflusst und zugleich reproduzierbar konstruiert werden sollten. Doch in den meisten Fällen sind gerade bei ausgeprägteren Asymmetrien des Gesichtsschädels neben den Unterkieferpunkten auch Referenzpunkte im Inneren des Schädels von der Asymmetrie betroffen. Dies stellt das Hauptproblem bei der Auswahl eines geeigneten, möglichst unbeeinflussten Referenzsystems dar.
Ziel der vorliegenden Studie war es, ein neues, von der Median-Sagittal-Ebene unabhängiges Referenzsystem - aufgebaut auf der Frankfurter Horizontalen (FH) und Crista galli- zu etablieren und mit einem bereits bestehenden zu vergleichen. Zusätzlich sollte die Anwendbarkeit eines Asymmetrieindex überprüft werden und verschiedene Einflussfaktoren auf die Ausrichtung des Referenzsystems beurteilt werden.
1.2. Methoden (Patienten, Material und Untersuchungsmethoden)
Computertomographische Datensätze, welche unter „low-dose-Bedingungen“ in den Jahren zwischen 1994 und 2008 durchgeführt wurden standen von insgesamt 45 Patienten aus den Gruppen der otomandibulären Dysplasie, der kondylären Hyperplasie, sowie nicht zuordenbaren sonstigen Asymmetrien zur Verfügung. Die dreidimensionale Auswertung erfolgte mit Hilfe der Software VoXim®. Ein Koordinatensystem, basierend auf den Punkten Nasion, Sella und Dens axis, sowie ein Asymmetrieindex wurden von Katsumata et al.übernommen. Das neu eingeführte Koordinatensystem baut auf der Frankfurter Horizontalen (FH) und der Crista galli zur Ausrichtung der Median-Sagittal-Ebene auf. Bei den Patienten aus der Gruppe der otomandibulären Dysplasie wurde die Konstruktion der Frankfurter Horizontalen wegen der teilweisen Atresie des äußeren Gehörgangs abgeändert. Zum direkten Vergleich der beiden Referenzsysteme dienten der Winkel zwischen den Median-Sagittal-Ebenen, sowie die jeweiligen Werte der Asymmetrieindizes.
1.3. Ergebnisse und Beobachtungen
Es zeigte sich, dass das FH-basierte Koordinatensystem im Vergleich mit dem klinischen Bild enger übereinstimmte als das Katsumata-Koordinatensystem. Die beiden Asymmetrieindizes wichen zum Teil stark voneinander ab mit Werten im Unterkiefer von bis zu 15%, wobei diejenigen nach der Katsumata-Methode größer ausfielen als jene nach der FH-Methode. Die Krankheitsbilder hatten dabei keinen Einfluss auf die Abweichung der Asymmetrieindizes beider Methoden. Die Asymmetriegruppeneinteilung nach Maeda et al.war nicht auf das neue Referenzsystem übertragbar. Es konnten zusätzliche, von Maeda nicht definierte Asymmetriegruppen im Katsumata-Koordinatensystem gefunden werden. Für die Winkel zwischen den Median-Sagittal-Ebenen der beiden Referenzsysteme ergaben sich vor allem in der Gruppe der otomandibulären Dysplasie große Werte mit bis zu 15°. Die Abweichung der beiden Koordinatensysteme konnte hauptsächlich in koronaler Ansicht beobachtet werden und deutete auf eine Rotation des Katsumata-Koordinatensystems um eine Sagittalachse hin. Die intraserielle Streuung der Asymmetrieindizes bei Doppelmessung fiel für das FH-Koordinatensystem deutlich geringer aus.
1.4. Praktische Schlussfolgerungen
Die Vergleiche mit den klinischen Bildern, die stark überhöhten Asymmetrieindizes seitens der Katsumata-Methode und der gleichzeitige Zusammenhang mit der Abweichung der beiden Koordinatensysteme ließen auf eine bessere Ausrichtung des Koordinatensystems auf der Basis der Frankfurter Horizontalen schließen. Zusätzlich zeigte die verringerte intraserielle Streuung als Zeichen einer erhöhten Reproduzierbarkeit im Vergleich zum Katsumata-Asymmetrieindex, dass gerade bei Unterkieferasymmetrien das FH-Koordinatensystem mit seinem Asymmetrieindex für die schnittbildbasierte 3D-Analyse besser geeignet zu sein scheint. Für transversale Beurteilungen von Unterkieferasymmetrien wirkte sich die transversale Fehlerbreite der Referenzpunkte des median-sagittal-basierten Koordinatensystems (Katsumata) negativ aus. Das neu etablierte Koordinatensystem, basierend auf der Frankfurter Horizontalen und der Crista galli als einzigem medianen Referenzpunkt, wurde von diesen transversalen Abweichungen weniger beeinflusst.
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| Kurzfassung in Englisch: |
| 2.1. Background and objectives
Mandibular asymmetries occur as symptoms of different diseases or syndromes as well as varying in severity of development. According to medical publications, up to 25 % of all cases just by otomandibular dysplasia alone are registered as clinically pronounced deformations, especially in the mandibular region. Also in condylar hyperplasia the asymmetries are located mainly in the mandible region. In order to evaluate and measure such asymmetries in computed tomography objectively, reference systems are needed, which, if possible, should not be influenced by asymmetries and should be constructed such that they are reproducible as well. Unfortunately especially in most cases of pronounced asymmetries of the facial skull, mandibular landmarks and intracranial reference points are affected by asymmetries. This is the main problem in choosing an adequate reference system, which should be as unaffected as possible.
The objective of this study was to establish a new reference system, independent from the mid-sagittal reference plane and based on the Frankfort horizontal plane (FH) and Crista galli. Also it was to be compared to an already existing system. Additionally, the application of an asymmetry index was to be tested and different factors that could influence the alignment of the reference systems were to be assessed.
2.2. Material and methods
CT data sets performed under low-dose conditions in the period between 1994 and 2008 were available from a total of 45 patients with the syndromes of otomandibular dysplasia, condylar hyperplasia and other, unrelated asymmetries. The three-dimensional evaluation was performed with VoXim® software. A reference system based on Nasion, Sella and Dent as well as an asymmetry index was taken over from Katsumata et al. The newly introduced reference system was based on the Frankfort plane and Crista galli, which aligns along the mid-sagittal plane. In patients with otomandibular dysplasia, the construction of the Frankfort plane was modified because of partial atresia of the acoustic meatus. In order to directly compare both reference systems the angle between both mid-sagittal planes and the respective values of the asymmetry index were used.
2.3. Results and observations
The results showed that the reference system based on the Frankfort horizontal plane coincided more closely with the clinical image than the Katsumata coordinate system. At some points both asymmetry indices deviated radically from each other with values of up to 15% in the mandible. Thereby the asymmetry values of Katsumata were higher than the asymmetry values of the FH-method. The type of syndromes did not have any influence on the deviation of the asymmetry indices in either method. The classification of asymmetry groups according to Maeda et al.could not be transfered to the new reference system. But asymmetry groups, not defined by Maeda, were found in Katsumata’s reference system. The angles between the mid-sagittal planes of both reference systems showed high values of up to 15°, especially in the group of otomandibular dysplasia. The deviance of both reference systems was observed mainly in the coronal view of CT and indicated a rotation of Katsumata reference system around the sagittal axis. The intraobserver variation of the asymmetry indices were decidedly less when measurements were repeated using the FH reference system.
2.4. Conclusion
A better alignment of the reference system based on the Frankfort horizontal plane is apparent when regarding the comparison with the clinical image, the greatly raised asymmetry indices from the Katsumata method and the simultaneous correlation with the deviance of both reference systems. Additionally, the lower intraobserver variation signalized a higher reproducibility as compared to the Katsumata asymmetry index. Also, especially with mandibular asymmetries, the FH reference system with its asymmetry index seems to be more practical for threedimensional CT analysis. The transversal error range of reference points for transversal evaluation of mandibular asymmetries had a more negative effect in the Katsumata reference system, which is based on a mid-sagittal plane. The new reference system, based on the Frankfort horizontal plane and Crista galli single mid-sagittal reference point, was less affected by transversal deviations.
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