Classification and volumetric assessment of cleft lip and palate malformations using cone beam computed tomography

Orientador: Solange Maria de Almeida BoscoloTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de PiracicabaResumo: presente estudo propôs-se a avaliar in vitro a acurácia de três métodos diferentes para mensuração do volume de fissuras orofaciais em imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC), e a influência do campo de visão (FOV) e voxel nessas medidas. Além disso, também objetivou-se apresentar uma classificação para fissuras alveolares e palatinas unilaterais baseada em imagens de TCFC, bem como estimar a quantidade de osso necessário para enxerto ósseo desses indivíduos e avaliar a relação desse volume com os escores atribuídos na aplicação da classificação. Para a avaliação in vitro, fissuras unilaterais foram simuladas em três crânios que foram subsequentemente preenchidas com cera e escaneados em equipamento de TCFC, usando quatro protocolos de aquisição variando os tamanhos de FOV e voxel. Usando três diferentes métodos, o volume do defeito/cera foi avaliado nas imagens definindo-se: (1) largura, altura e comprimento do defeito em projeção de máxima intensidade; (2) as áreas dos defeitos nas reconstruções axiais; (3) a variação dos tons de cinza da região de interesse e a segmentação do defeito. Os valores obtidos em cada método nos diferentes protocolos foram comparados ao volume real da cera (padrão ouro) por meio dos testes ANOVA e Tukey. Os métodos 2 e 3 não diferiram do padrão ouro (p>0,05). Contrariamente, o método 1 apresentou valores significativamente superestimados (p0.05). Os volumes calculados em exames de TCFC provaram ser confiáveis para avaliação volumétrica de fissuras alveolares e palatinas quando os métodos 2 e 3 foram utilizados, independentemente do tamanho de FOV e voxel. Para a avaliação in vivo, imagens de TCFC de 33 indivíduos com fissuras alveolares e palatinas unilaterais foram utilizadas. Três observadores avaliaram as imagens tomográficas atribuindo os devidos escores da classificação proposta pelos autores, denominada classificação GAND: defeito, arco, nasal e dental. Adicionalmente, uma avaliação quantitativa dessas fissuras foi realizada por um avaliador segmentando-se o defeito e calculando-se o volume necessário para enxerto ósseo dos mesmos. Os escores e reprodutibilidade da classificação GAND foram analisados por meio do teste Kappa ponderado. Já a associação da avaliação volumétrica com os quesitos defeito e nasal foi verificada usando-se ANOVA, enquanto a concordância intraobservador foi analisada por meio do coeficiente de correlação intraclasse (CCI). A reprodutibilidade intraobservador da classificação variou de 0,29 a 0,92 e de 0,29 a 0,91 entre os observadores. Não foram observados valores estatisticamente significantes quando avaliada a relação do volume com os parâmetros "defeito" e "nasal" da classificação GAND (p>0,05). A concordância intraobservador da avaliação volumétrica foi 0,97. A incorporação de imagens tomográficas no manejo de pacientes com fissuras permitiu uma maior compreensão das verdadeiras dimensões dos defeitos. A classificação GAND é um novo sistema que permite a avaliação rápida da extensão e complexidade da fenda. Para melhores resultados, recomenda-se incorporar resultados clínicos ao exame tomográfico, especialmente para o parâmetro arco. Não é possível estimar a quantidade de osso necessária para enxerto ósseo baseando-se na classificação; para tal, indica-se a segmentação individualizada para cada pacienteAbstract: The present study aimed to evaluate the accuracy of three different methods for volumetric assessment of orofacial clefts in cone beam computed tomography (CBCT) images, and the influence of the field of view (FOV) and voxel sizes in these measurements. In addition, it was also aimed to propose a classification for unilateral cleft lip and palate (UCLP) malformations based on CBCT images, as well as estimate the amount of bone necessary for grafting and evaluate the relation of this volume with the scores attributed in the classification. For the in vitro evaluation, unilateral defects were simulated in three skulls which were subsequently filled with wax and scanned in a CBCT unit using four acquisition protocols, varying FOV and voxel sizes. Using three different methods, the defect/wax volume was evaluated on the images by defining: (1) width, height and facial-palatal length of the defect in maximum intensity projection; (2) the areas of the defect on axial slices; (3) the threshold and segmentation of the region of interest. The values obtained for each method in different protocols were compared to the actual volume of the wax (gold standard) by ANOVA and Tukey tests. Methods 2 and 3 did not differ from the gold standard (p> 0.05). In contrast, method 1 had significantly overestimated values (p 0.05). The volumes calculated on CBCT images proved to be reliable for volumetric evaluation of alveolar/palatal clefts when methods 2 and 3 are used regardless FOV and voxel sizes. For the in vivo evaluation, CBCT images of 33 subjects with UCLP were used. Three observers evaluated the images assigning scores proposed in GAND classification: gap, arch, nasal and dental. Additionally, a quantitative assessment of these defects was performed by one examiner who segmented the defects and estimated the amount of graft needed for posterior alveolar bone grafting. The scores and reproducibility of GAND classification was analyzed using weighted Kappa test. The association of volume assessment with the classification (gap and nasal parameters) was verified using ANOVA, while the intraobserver agreement was analyzed using Intraclass correlation coefficient (ICC). The intraobserver reproducibility of the classification ranged from 0.29 to 0.92 and ranged from 0.29 to 0.91 between the observers. There were no statistically significant values when evaluating the association of the volume with the classification (p> 0.05). The intraobserver agreement in the volumetric assessment was 0.97. The incorporation of CBCT imaging in the management of patients with OFC has allowed for a greater understanding of the true dimensions of the defects. The GAND classification is a novel system that allows the quick estimation of the extent and complexity of the cleft. For better results, it is recommended to incorporate clinical findings to the CBCT examination, especially for the arch parameter. It is not possible to estimate the amount of bone needed for ABG based on the classification; individualized surgical planning should be done for each patient specificallyDoutoradoRadiologia OdontologicaDoutora em Radiologia Odontológic