Ocena standardowej niepewności pomiaru ANB, ML-NL, 1+:1

Ocena standardowej niepewności pomiaru ANB, ML-NL, 1+:1

Badania kliniczne / Clinical research
Assessment of standard measurement uncertainty for: ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS, nasolabial angle...
Assessment of standard
measurement uncertainty
for: ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS,
nasolabial angle in both
methods of measurement
(conventional and computer)
Ocena standardowej
niepewności pomiaru ANB,
ML-NL, 1+:1-, WITS, kąta
nosowo-wargowego
w obu metodach pomiarów
(konwencjonalnej
i komputerowej)
Agnieszka Świątkowska1 A B C D E
Izabella Dunin-Wilczyńska2 A D E
Eliza Wallner3 D E F
Anna Sękowska4 E F
F
Wkład autorów: A Plan badań B Zbieranie danych C Analiza statystyczna D Interpretacja danych
E Redagowanie pracy F Wyszukiwanie piśmiennictwa
Authors’ Contribution: A Study design B Data Collection C Statistical Analysis D Data Interpretation
E Manuscript Preparation F Literature Search
1, 2, 3, 4
Katedra i Zakład Ortopedii Szczękowej UM w Lublinie
Chair and Departament of Jaw Orthopedics, Medical University of Lublin
Streszczenie
Analiza cefalometryczna jest badaniem przeprowadzanym
na podstawie zdjęcia rentgenowskiego. Początkowo do oceny
punktów kostnych i skórnych stosowano analizę
konwencjonalną (ręczną), z czasem wprowadzono liczne
analizy komputerowe. Cel. Ocena standardowej niepewności
pomiaru ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS, kąta nosowo-wargowego
w obu metodach pomiarów (konwencjonalnej
i komputerowej). Materiał i metody. Do badań wykorzystano
40 telerentgenogramów różnych pacjentów. Zostały one
wykonane w jednej pracowni aparatem cyfrowym, zapisane
1
2
3
4
Abstract
A cephalometric analysis is an examination based on an
X-ray scan. At the beginning, a conventional (manual) analysis
was used to determine skeletal and skin points, but with
time numerous computer analyses were created. Aim. To
assess standard measurement uncertainty for: ANB, ML-NL,
1+:1-, WITS, nasolabial angle in both methods of measurement
(conventional and computer). Material and methods. 40
teleroentgenograms from various patients were used for
analyses. They were taken in one laboratory with a digital
camera, recorded on a CD and printed on a film. Analyses
dr n. med. stażysta specjalizujący się w ortodoncji / DDS, PhD, orthod. postgraduate student
dr n. med., kierownik Katedry i Zakładu Ortopedii Szczękowej / DDS, PhD, the Head of Chair and Departament of Jaw Orthopedics
dr n med., specjalista ortodonta / DDS, PhD, orthod. spec.
lek. stom., specjalista ortodonta / DDS, orthod. spec.
Dane do korespondencji/correspondence address:
Katedra i Zakład Ortopedii Szczękowej
ul. Karmelicka 7
20-081 Lublin
ForumOrthodontic
Ortodontyczneforum
93
Badania kliniczne / Clinical research
A. Świątkowska et al.
na płycie CD oraz wydrukowane na kliszy. Analizy
przeprowadzono metodą konwencjonalną i komputerową
(w programie Ortodoncja 7). Oceniano pomiary kątowe wg
analizy Segnera-Hasunda (ANB, kąt międzyszczękowy ML-NL,
kąt międzysieczny 1+:1-, kąt nosowo-wargowy) oraz pomiar
liniowy WITS. Wszystkie badania zostały wykonane
trzykrotnie przez tę samą osobę w odstępach tygodniowych.
Otrzymane wyniki poddano analizie statystycznej
w programie Statistica 10. Wyniki. Najmniejsza średnia
standardowa niepewność pomiaru wystąpiła przy pomiarze
ANB (0,13 dla analizy komputerowej i 0,16 dla analizy
konwencjonalnej). Średnia standardowa niepewność pomiaru
dla kąta międzyszczękowego (ML-NL) i WITS zawierała się
w przedziale od 0,29 do 0,46 dla obu metod pomiaru.
Największą średnią standardową niepewność pomiaru
zaobserwowano dla kąta międzysiecznego (1+:1-) i kąta
nosowo-wargowego – wartości zawierały się w przedziałach
od 0,95 do 1,09 dla obu metod pomiaru. Średnie standardowe
niepewności pomiaru dla wszystkich pomiarów były niższe
w przypadku analizy komputerowej. Otrzymane różnice nie
były istotne statystycznie. Wnioski. Obie metody pomiarów
mogą być stosowane zamiennie w praktyce ortodontycznej,
jednak analiza wykonana metodą komputerową pozwala na
bardziej precyzyjne wyznaczanie punktów. Największą
średnią standardową niepewność pomiaru stwierdzono dla
kąta międzysiecznego i nosowo-wargowego, należy więc
zwrócić większą uwagę przy ich wyznaczaniu. (Świątkowska
A, Dunin-Wilczyńska I, Wallner E, Sękowska A. Ocena
standardowej niepewności pomiaru ANB, ML-NL, 1+:1-,
WITS, kąta nosowo-wargowego w obu metodach
pomiarów (konwencjonalnej i komputerowej). Forum
Ortod 2016; 12: 93-101).
Nadesłano: 15.04.2016
Przyjęto do druku: 20.06.2016
were performed with a conventional and computer method
(using the Ortodoncja 7 software). Angular measurements
used in the Segner-Hasund analysis (ANB angle, ML-NL
interjaw-base angle, 1+:1- interincisal angle, nasolabial
angle) and WITS linear measurement were analysed. All
examinations were performed three times by the same
person at one-week intervals. The results were subject to
a statistical analysis using the Statistica 10 software. Results.
The minimum mean standard measurement uncertainty
was observed for the measurement of ANB (0.13 for
a computer analysis and 0.16 for a conventional analysis).
The mean standard measurement uncertainty for the
interjaw-base angle (ML-NL) and WITS was in the range
between 0.29 and 0.46 for both measurement methods. The
largest mean standard measurement uncertainty was
observed for the interincisal angle (1+:1-) and nasolabial
angle; the values were in the range between 0.95 and 1.09
for both measurement methods. Mean standard measurement
uncertainties for all measurements were lower in a computer
analysis. The differences obtained were not statistically
significant. Conclusions. Both methods of measurements
can be used interchangeably in the orthodontic practice;
however, a computer method allows to determine points
with a higher precision. The largest mean standard
measurement uncertainty was observed for the interincisal
angle and nasolabial angle, therefore more attention should
be paid during determination of these angles. (Świątkowska
A, Dunin-Wilczyńska I, Wallner E, Sękowska A. Assessment
of standard measurement uncertainty for: ANB, ML-NL,
1+:1-, WITS, nasolabial angle in both methods of
measurement (conventional and computer). Orthod
Forum 2016; 12: 93-101).
Received: 15.04.2016
Accepted: 20.06.2016
Wstęp
Introduction
Słowa kluczowe: analiza cefalometryczna komputerowa,
statystyka, pomiary cefalometryczne
Różnorodność w budowie ludzkich czaszek od wieków
wzbudzała zainteresowanie. Już w XV w. Leonardo da Vinci
rozpoczął badania nad proporcjami ciała ludzkiego. Do
naszych czasów zachowały się ryciny przedstawiające czaszkę
męską z naniesionymi liniami symetrii. W XVIII w. Pieter
Camper wprowadził kąty twarzowe. W XIX w. Broca
zastosował kraniostat, aby udoskonalić techniki pomiarowe.
Podczas XIII Kongresu Towarzystwa Niemieckich
Antropologów we Frankfurcie nad Menem zaakceptowano
płaszczyznę poziomą, zwaną płaszczyzną frankfurcką, jako
powszechną metodę do oceny czaszek. Przełomem okazało
się odkrycie w 1895 r. promieni rentgenowskich, które
zapoczątkowało nową erę w medycynie. W 1931 r. dwaj
dentyści (Hofrath w Dusseldorfie i Broadbent w Cleveland)
Key words: computer cephalometric analysis, statistics,
cephalometric measurements
For many centuries variability of the structure of the human
skull has been gaining much attention. As early as in the
15th century Leonardo da Vinci started his studies on the
proportions of the human body. Figures presenting a male
skull with lines of symmetry survived until our times. In the
18th century Pieter Camper introduced facial angles. In the
19th century Broca used a craniostat to improve measuring
techniques. During the 13th Congress of the German
Anthropological Society in Frankurt-on-Main a horizontal
plane called the Frankfurt plane was approved as a common
method to measure human skulls. The discovery of X-rays
in 1895 turned out to be a breakthrough and it started a new
era in medicine. In 1931 two dental surgeons (Hofrath in
Dusseldorf and Broadbent in Cleveland) independently
ForumOrthodontic
Ortodontyczneforum
94
Badania kliniczne / Clinical research
Assessment of standard measurement uncertainty for: ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS, nasolabial angle...
niezależnie od siebie zaprojektowali urządzenie do
pozycjonowania głowy w stosunku do źródła promieniowania
i kliszy. Pozwoliło to przejść na nowy poziom kraniometrii
i na rozwój cefalometrii (1, 2).
Wśród metod antropometrycznych została wydzielona
kraniometria (zajmująca się bezpośrednim pomiarem
czaszek) i cefalometria (zajmująca się pomiarami głowy na
zdjęciach radiologicznych).
Wiek XX to dalszy rozwój i doskonalenie metod
stosowanych do pomiarów radiologicznych. W tym okresie
powstaje wiele nowych analiz wykorzystywanych do opisu
zdjęć telerentgenowskich, na przykład Sassouniego, Björka,
Arnetta (3, 4). Jest to okres ciągłych badań nad wzrostem
i rozwojem.
Szybki postęp w informatyce pozwolił na szersze
zastosowanie komputerów w praktyce ortodontycznej. Poza
analizą konwencjonalną (ręczną) wprowadzono liczne analizy
komputerowe. Początkowo wykorzystywały one digitalizację,
czyli wprowadzanie współrzędnych z kliszy do komputera
(5, 6). Następnie cyfrowe aparaty pozwalały na zapis obrazu
na płycie CD. Powstały programy komputerowe, które nie
tylko mierzyły, ale również same wyznaczały punkty (7).
Ostatnie lata to rozwój stożkowej tomografii komputerowej,
który dał możliwość bardziej precyzyjnej analizy.
designed devices to position the head in relation to a radiation
source and a film. Consequently, craniometry achieved a new
level and it was possible to develop cephalometry (1, 2).
With regard to anthropometric methods craniometry
(associated with direct measurements of the skull) and
cephalometry (associated with measurements of the head
on X-ray scans) were distinguished.
The 20th century is associated with further development
and perfection of methods used for radiological
measurements. In this period many new analyses used to
describe teleroentgenograms, such as methods by Sassouni,
Björk, Arnett, are developed (3, 4). This period is associated
with continuous studies on the growth and development.
Thanks to rapid advances in the field of information technology
it was possible to use computers in the orthodontic practice.
Apart from conventional (manual) analysis numerous computer
analyses were introduced. At the beginning such analyses were
associated with digitalisation, namely coordinates were
transferred from films into a computer (5, 6). Later, images
were recorded on CDs by digital cameras. Then, computer
software that was able not only to measure but to determine
appropriate points was designed (7). Recent years are
associated with development of cone beam computed
tomography that allows for a more precise analysis.
Cel
Aim
Materiał i metody
Material and methods
Ocena standardowej niepewności pomiaru ANB, ML-NL,
1+:1-, WITS, kąta nosowo-wargowego w obu metodach
pomiarów (konwencjonalnej i komputerowej).
Do badań wykorzystano 40 telerentgenogramów różnych
pacjentów. Wszystkie zdjęcia pochodziły z jednej pracowni
i posiadały wysoką jakość obrazu. Zostały wykonane aparatem
cyfrowym KODAK 9000 C i zapisane na płycie CD. Do wydruku
na kliszy użyto drukarki laserowej. Ekspozycja przy
wykonywaniu takich zdjęć trwa 1 sekundę, co zmniejsza
ryzyko powstania artefaktów na skutek poruszenia się pacjenta.
Pomiary przeprowadzono dwoma metodami: konwencjonalną,
używając negatoskopu, kalki, ołówka i przyrządów
pomiarowych (linijek, kątomierza) oraz posługując się
programem komputerowym Ortodoncja 7. W badaniu
uwzględniono wybrane pomiary kątowe z analizy SegneraHasunda: kąt ANB, międzyszczękowy ML-NL, międzysieczny
1+:1-, kąt nosowo-wargowy oraz pomiar liniowy WITS. Przy
wyznaczaniu pomiaru WITS w analizie ręcznej posłużono
się płaszczyzną zgryzową według Steinera (tzn. przechodzącą
przez największą liczbę guzków zębów trzonowych
i przedtrzonowych).
Wszystkie badania metodą konwencjonalną i komputerową
dla każdego pomiaru były przeprowadzane trzykrotnie przez
tę samą osobę w odstępach tygodniowych. Wykonywano je
To assess standard measurement uncertainty for: ANB,
ML-NL, 1+:1-, WITS, nasolabial angle in both methods of
measurement (conventional and computer).
40 teleroentgenograms from various patients were used for
analyses. All images were taken from one laboratory and
their image quality was high. They were taken with the
KODAK 9000 C digital camera and recorded on a CD. A laser
printer was used to print films. When taking such images
an exposure lasts only 1 second, therefore the risk of artefacts
due to patient’s movement is low.
Measurements were taken with two techniques:
a conventional one with a negatoscope, tracing paper, pencil
and measuring devices (rulers, protractor) and the other
one with the Ortodoncja 7 computer software. Selected
angular measurements used in the Segner-Hasund analysis
were included in the study: ANB angle, ML-NL interjaw-base
angle, 1+:1- interincisal angle, nasolabial angle and WITS
linear measurement. In order to determine the WITS
measurement in a manual analysis the Steiner occlusal plane
(the plane drawn through the largest number of cusps of
molars and premolars) was used.
All examinations using a conventional and manual method
were performed three times by the same person at one-week
intervals, for each measurement. They were performed at
ForumOrthodontic
Ortodontyczneforum
95
Badania kliniczne / Clinical research
A. Świątkowska et al.
o tej samej porze dnia, z przerwą godzinną po każdorazowej
analizie dziesięciu telerentgenogramów. Powyższe
postępowanie przy wyznaczaniu punktów miało na celu
wyeliminowanie ewentualnych błędów wynikających ze
zmęczenia wzroku badającego.
Następnie dla każdego z 40 zdjęć i każdej metody policzono
za pomocą średniej arytmetycznej średni pomiar
i standardową niepewność pomiaru na podstawie serii
trzech pomiarów.
W przeprowadzonej analizie cechą statystyczną była
standardowa niepewność pomiarów ANB, ML-NL, 1+:1-,
WITS, kąta nosowo-wargowego.
Otrzymane wyniki poddano analizie statystycznej
w programie Statistica 10. Wykorzystano statystyki opisowe
dla standardowych niepewności pomiarów, test normalności
Shapiro-Wilka, test kolejności par Wilcoxona oraz test t-studenta.
Przyjęto poziom istotności α = 0,05, zatem rozpatrywane różnice
są istotne statystycznie dla p mniejszego od 0,05.
the same time, with one-hour break after each analysis of
ten teleroentgenograms. Such an approach used to determine
points was aimed to eliminate any possible errors associated
with eye strain of an examiner.
Then, an arithmetic mean was used to calculate the mean
measurement and standard measurement uncertainty based
on a series of three measurements for each out of 40
photographs and each method.
In this analysis a statistical parameter included standard
measurement uncertainty for: ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS,
nasolabial angle.
The results were subject to a statistical analysis using the
Statistica 10 software. Descriptive statistics for standard
measurement uncertainties, Shapiro-Wilk test of normality,
Wilcoxon’s signed-rank test and t-student test were used.
The significance level was α = 0.05, therefore discussed
differences are statistically significant for p below 0.05.
Wyniki
The following descriptive statistics were obtained for
a computer (kp) and conventional (kn) measurement method
for standard measurement uncertainties for the number of
analysed photographs n = 40: mean standard measurement
uncertainty (M); standard deviation of the mean standard
measurement uncertainty (SD); coefficient of variation of
the standard measurement uncertainty (V); minimum
standard measurement uncertainty (Min); median standard
measurement uncertainty (Me); maximum standard
measurement uncertainty (Max). These values are presented
in the table 1.
Minimum mean standard measurement uncertainty (M)
was observed for the measurement of ANB (0.13 for
a computer analysis and 0.16 for a conventional analysis).
The mean standard measurement uncertainty (M) for the
interjaw-base angle (ML-NL) and WITS was in the range
between 0.29 and 0.46 for both measurement methods. The
largest mean standard measurement uncertainty (M) was
observed for the interincisal angle (1+:1-) and nasolabial
angle; the values were in the range between 0.95 and 1.09
for both measurement methods (tab. 1.).
Mean standard measurement uncertainties for all
measurements were lower in a computer analysis (fig. 1.).
Standard deviation of the mean standard measurement
uncertainty (SD) and coefficient of variation of the standard
measurement uncertainty (V) were higher in a computer
method for the interincisal angle and WITS measurement
(tab. 1.). It means that variability of the standard measurement
uncertainty expressed as standard deviation and coefficient
was higher in a computer analysis compared to a conventional
analysis. In a computer analysis standard measurement
uncertainties were less bunched around the mean compared
to a conventional method. The differences were not
statistically significant.
Dla komputerowej (kp) i konwencjonalnej (kn) metody
pomiaru otrzymano następujące statystyki opisowe dla
standardowych niepewności pomiarów przy liczbie
analizowanych zdjęć n = 40: średnia standardowa niepewność
pomiaru (M); odchylenie standardowe średniej standardowej
niepewności pomiaru (SD); współczynnik zmienności
standardowej niepewności pomiaru (V); najmniejsza
standardowa niepewność pomiaru (Min); wartość środkowa
standardowej niepewności pomiaru (Me); maksymalna
standardowa niepewność pomiaru (Max). Te wartości
znajdują się w pierwszej tabeli.
Najmniejsza średnia standardowa niepewność pomiaru
(M) wystąpiła przy pomiarze ANB (0,13 dla analizy
komputerowej i 0,16 dla analizy konwencjonalnej). Średnia
standardowa niepewność pomiaru (M) dla kąta
międzyszczękowego (ML-NL) i WITS zawierała się
w przedziale od 0,29 do 0,46 dla obu metod pomiaru.
Największą średnią standardową niepewność pomiaru (M)
zaobserwowano dla kąta międzysiecznego (1+:1-) i kąta
nosowo-wargowego wartości zawierały się w przedziałach
od 0,95 do 1,09 dla obu metod pomiaru (tab. 1.).
Średnie standardowe niepewności pomiaru dla wszystkich
pomiarów były niższe w przypadku analizy komputerowej
(ryc. 1.).
Odchylenie standardowe średniej standardowej
niepewności pomiaru (SD) oraz współczynnik zmienności
standardowej niepewności pomiaru (V) przyjął wyższe
wartości w metodzie komputerowej dla kąta międzysiecznego
i pomiaru WITS (tab. 1.). Oznacza to, że zmienność
standardowej niepewności pomiaru, wyrażona odchyleniem
standardowym i współczynnikiem, była większa w metodzie
komputerowej w porównaniu z metodą konwencjonalną.
W metodzie komputerowej standardowe niepewności
Results
ForumOrthodontic
Ortodontyczneforum
96
Badania kliniczne / Clinical research
Assessment of standard measurement uncertainty for: ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS, nasolabial angle...
pomiarów były mniej skupione wokół średniej od tej w metodzie
konwencjonalnej. Różnice nie były istotne statystycznie.
Zbadano, czy można uważać, że wartości standardowych
niepewności pomiarów pochodzą z populacji o rozkładzie
normalnym w poszczególnych metodach pomiaru (tab. 2.).
Na mocy testu normalności Shapiro-Wilka w standardowych
niepewnościach pomiarów ANB i ML-NL, otrzymanych
metodą konwencjonalną, oraz parametrów 1+:1- i WITS,
otrzymanych metodą komputerową, odrzucono hipotezę
o normalności rozkładu wartości standardowych niepewności
pomiarów. Dla pozostałych przypadków nie było podstaw
do odrzucenia hipotezy o normalności ich rozkładów.
Dla pomiaru kąta nosowo-wargowego porównano testem
t-studenta (dla prób powiązanych i zależnych) średnie
standardowe niepewności pomiarów otrzymane metodą
komputerową i konwencjonalną. Natomiast dla pomiarów
ANB, ML-NL, 1+:1- i WITS do porównania rozkładów
standardowych niepewności pomiarów w obu metodach
pomiaru zastosowano nieparametryczny test kolejności par
Wilcoxona (dla prób powiązanych).
It was tested whether values of standard measurement
uncertainties might be considered as coming from
a population with a normal distribution in individual methods
of measurement (tab. 2.).
Using the Shapiro-Wilk test of normality for standard
measurement uncertainties for ANB and ML-NL obtained
with a conventional method and 1+:1- and WITS parameters
obtained with a computer method a hypothesis of a normal
distribution of values of standard measurement uncertainties
was rejected. There were no grounds to reject a hypothesis
of a normal distribution for other cases.
With regard to the measurement of the nasolabial angle
the t-student test (for paired and dependent samples) was
used to compare mean standard measurement uncertainties
obtained with a computer and conventional method. On the
other hand, for measurements of ANB, ML-NL, 1+:1- and WITS
the Wilcoxon non-parametric signed-rank test (for paired
samples) was used to compare distributions of standard
measurement uncertainties in both measuring methods.
Tab.1. Statystyki opisowe dla standardowych niepewności pomiarów: ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS, kąta nosowo-wargowego dla komputerowej (kp) i konwencjonalnej (kn) metody pomiaru.
Tab.1. Descriptive statistics for standard measurement uncertainties: ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS, nasolabial angle for a
computer (kp) and conventional (kn) measurement method.
Pomiar
Measurement
Metoda
Method
n
M
SD
V
Min
Me
Max
ANB
kp
40
0.13
0.06
47.4%
0.00
0.09
0.26
kn
40
0.16
0.11
68.6%
0.00
0.06
0.49
ML-NL
kp
40
0.44
0.25
56.5%
0.03
0.41
1.09
kn
40
0.46
0.29
63.3%
0.00
0.37
1.26
kp
40
0.95
0.57
60.3%
0.15
0.58
2.48
kn
40
1.09
0.55
50.8%
0.03
0.76
2.35
WITS
kp
40
0.29
0.15
50.0%
0.06
0.16
0.76
40
0.30
0.12
41.7%
0.03
0.23
0.58
Kąt nosowo-wargowy
Nasolabial angle
kp
40
0.95
0.47
49.7%
0.15
0.57
1.79
kn
40
1.00
0.52
52.1%
0.17
0.64
2.36
1+:1-
ANB
WITS
ML-NL kąt n-w
1+:1-
nasolabial angle
Ryc. 1. Wykres przedstawia różnicę między średnią
standardową niepewnością pomiaru dla poszczególnych pomiarów w obu metodach analizy.
Fig. 1. The chart presents a difference between the
mean standard measurement uncertainty for individual measurements in both methods of analysis.
0
0,2
0,4
0,6
analiza konwencjonalna
conventional analysis
0,8
analiza komputerowa
computer analysis
1
1,2
ForumOrthodontic
Ortodontyczneforum
97
Badania kliniczne / Clinical research
A. Świątkowska et al.
Tab.2. Test normalności Shapiro-Wilka dla standardowych niepewności pomiarów: ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS, kąta
nosowo-wargowego w poszczególnych metodach pomiaru.
Tab. 2. Shapiro-Wilk test of normality for standard measurement uncertainties for: ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS, nasolabial
angle in individual measurement methods.
Pomiar
Measurement
Metoda
Method
ANB
Kąt międzyszczękowy
Inter-jaw base angle (ML-NL)
Kąt międzysieczny
Interincisal angle (1+:1-)
WITS
Kąt nosowo-wargowy
Nasolabial angle
Test normalności Shapiro-Wilka
Shapiro-Wilk test of normality
n
W
P
komputerowa / computer
40
0.9820
0.7637
konwencjonalna / conventional
40
0.9331
0.0204
komputerowa / computer
40
0.9701
0.3636
konwencjonalna / conventional
40
0.9376
0.0287
komputerowa / computer
40
0.9187
0.0070
konwencjonalna / conventional
40
0.9692
0.3396
komputerowa / computer
40
0.9345
0.0227
konwencjonalna / conventional
40
0.9745
0.4917
komputerowa / computer
40
0.9616
0.1901
konwencjonalna / conventional
40
0.9540
0.1042
Tab.3. Test kolejności par Wilcoxona porównania pomiarów ANB, ML-NL, 1+:1- i WITS w obu metodach pomiaru.
Tab. 3. The Wilcoxon signed-rank test to compare measurements: ANB, ML-NL, 1+:1- and WITS for both measurement methods.
Pomiar / Measurement
Test kolejności par Wilcoxona / Wilcoxon signed-rank test
N
T
Z
P
ANB
40
309.0
1.3576
0.1746
ML-NL
40
409.0
0.0134
0.9893
1:1
40
328.0
1.1022
0.2704
WITS
40
386.0
0.3226
0.7470
Tab.4. Test t-studenta porównania średnich standardowych niepewności pomiarów kąta nosowo-wargowego dla obu
metod pomiaru.
Tab. 4. The t-student test to compare the mean standard measurement uncertainties for the nasolabial angle for both measurement methods.
Test t-studenta / T-Student test
Pomiar / Measurement
kąt nosowo-wargowy / nasolabial angle
Na mocy testu kolejności par Wilcoxona rozkłady wartości
standardowych niepewności pomiarów ANB, ML-NL, 1+:1i WITS otrzymane w obu metodach pomiaru nie różniły się
znacząco (tab. 3.).
Dla pomiaru kąta nosowo-wargowego średnie
standardowe niepewności pomiarów otrzymane metodą
komputerową i konwencjonalną również nie różniły się
istotnie (tab. 4).
n
t
p
40
-0.5615
0.5777
Based on the Wilcoxon signed-rank test distributions of
values of standard measurement uncertainties for ANB,
ML-NL, 1+:1- and WITS obtained for both measurement
methods did not differ significantly (tab. 3.).
With regard to the measurement of the nasolabial angle
the mean standard measurement uncertainty obtained with
a computer and conventional method also did not differ
significantly (tab. 4).
ForumOrthodontic
Ortodontyczneforum
98
Badania kliniczne / Clinical research
Assessment of standard measurement uncertainty for: ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS, nasolabial angle...
Dyskusja
W pracy oceniano standardową niepewność pomiaru dla
powszechnie stosowanych w praktyce ortodontycznej kątów
z analizy cefalometrycznej oraz pomiaru WITS. Badania
wykonano metodą konwencjonalną i komputerową.
Kąt ANB i pomiar WITS określają położenie żuchwy w relacji
do szczęki i są kluczowe przy planowaniu leczenia
ortodontycznego. Kąt międzyszczękowy (ML-NL wyraża
stopień nachylenia żuchwy w stosunku do podstawy szczęki),
kąt międzysieczny (1+:1- określa wzajemne osiowe nachylenie
zębów siecznych górnych i dolnych) oraz kąt nosowowargowy (kąt oceniany na tkankach miękkich twarzy, nie
zależy od wieku ani płci tylko od kształtu nosa i pozycji wargi
górnej) odgrywają zasadniczą rolę w estetyce twarzy (8).
Wielkość powyższych kątów jest uwzględniana przy
planowaniu leczenia ekstrakcyjnego.
Najbardziej precyzyjnie spośród analizowanych kątów,
zarówno metodą komputerową jak i konwencjonalną,
wyznaczano kąt ANB. Podobne wyniki uzyskali inni badacze
(9, 10). Nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic
w zależności od metody pomiaru, co znalazło potwierdzenie
w piśmiennictwie (10, 11, 12). Różnice w wartościach kąta
ANB inni badacze wiązali z wyznaczaniem punktu A.
Tłumaczyli to trudnym w diagnostyce rejonem na zdjęciu.
Uysal jako problematyczny przy wyznaczaniu podawał punkt
Nasion (12). Na powyższe wyniki mogła wpłynąć jakość
zdjęć, które były wykonane na kliszy, a następnie skanowane.
Zdjęcia analizowane w przedstawionych badaniach
wykonywano cyfrowym aparatem rentgenowskim, a następnie
nanoszono na kliszę drukarką laserową.
WITS był jedynym pomiarem liniowym analizowanym w badaniu.
Ważne jest, aby płaszczyznę okluzji zawsze wyznaczać tą samą
metodą. Jankowska w swojej pracy doktorskiej (Kąt ANB i pomiar
WITS: wiarygodność i wpływ na postępowanie ortodontyczne
w przypadkach wad przednio-tylnych) udowodniła, że ma to
istotny wpływ na wartość pomiaru (13).
W obu metodach analizy pomiaru WITS uzyskano zbliżone
wartości średniej standardowej niepewności pomiaru.
W badaniach Chena i współpracowników stwierdzono istotne
różnice statystyczne, porównując obie metody pomiaru WITS
(10). Mogła na to wpłynąć technika skanowania zdjęć.
W badaniu własnym największa średnia standardowa
niepewność pomiaru wystąpiła przy kącie międzysiecznym
i kącie nosowo-wargowym. Przy pozostałych pomiarach
średnia standardowa niepewność pomiaru oscylowała
pomiędzy 0,13–0,46 w obu metodach analizy. Tu wyraźnie
wzrosła do wartości 0,95–1,09. Chen i Nagasaka uważają,
że im bliżej siebie są położone punkty tworzące badany kąt,
tym większe będą różnice w jego wartości przy kolejnych
próbach wyznaczania (10, 15).
Innym wytłumaczeniem jest trudność przy odnajdywaniu
wierzchołków zarówno górnych jak i dolnych siekaczy, nawet
przy zdjęciach bardzo dobrej jakości oraz możliwości
powiększenia obrazu na monitorze i zmiany kontrastu. Siekacze
Discussion
The paper assessed the standard measurement uncertainty
for angles measured in a cephalometric analysis used commonly
in the orthodontic practice and WITS measurement. The tests
were performed with a conventional and computer method.
The ANB angle and WITS measurement determine the
position of the mandible in relation to the maxilla and are vital
when planning orthodontic treatment. The interjaw-base angle
(ML-NL, indicates a degree of inclination of the mandible in
relation to the maxillary base), the interincisal angle (1+:1-,
indicates mutual axial inclination of the upper and lower
incisors) and the nasolabial angle (an angle measured on facial
soft tissues, does not depend on the age or sex but on the shape
of the nose and a position of the upper lip) play significant roles
in the facial aesthetics (8). Values of these angles are taken into
account when planning extraction treatment.
The ANB angle was the most precisely determined of all
analysed angles, both in a computer and conventional method.
Similar results were obtained by other authors (9, 10). There
were no statistically significant differences observed between
various measurement methods, and it was also confirmed in the
literature (10, 11, 12). Differences in values of the ANB angle
were considered to be related to the determination of the A point
by other authors. They associated this problem with difficulties
diagnosing this region in photographs. According to Uysal the
Nasion point was associated with problems during determination
(12). Results as above might have been affected by the quality
of photographs as they were taken on a film, then scanned.
Photographs analysed in these studies were taken with a digital
X-ray camera, then transferred onto a film with a laser printer.
WITS was the only linear measurement analysed in the study.
It is important to determine the occlusal plane using the same
method in all cases. In her PhD dissertation (Kąt ANB i pomiar
WITS: wiarygodność i wpływ na postępowanie ortodontyczne
w przypadkach wad przednio-tylnych [ANB angle and WITS
measurement: reliability and effects on orthodontic treatment
in cases of anteroposterior defects]) Jankowska proved that it
had a significant effect on the value of measurements (13).
In both methods used to analyse the WITS measurement the
values of the mean standard measurement uncertainty were
similar. In the studies by Chen et al. there were significant statistical
differences when both methods to measure WITS were compared
(10). It might have been affected by a photo scanning technique.
In our study the largest mean standard measurement
uncertainty was observed for the interincisal angle and
nasolabial angle. With regard to other measurements the
mean standard measurement uncertainty was in the range
0.13–0.46 for both methods of analysis. Here, the value
increased visibly to 0.95–1.09. According to Chen and Nagasaka
when points forming a given angle are located close to each
other, differences in the value of this angle will be greater
during subsequent attempts of its determination (10, 15).
Another explanation is associated with the fact that it is difficult
to find apices of both upper and lower incisors even in high-quality
ForumOrthodontic
Ortodontyczneforum
99
Badania kliniczne / Clinical research
A. Świątkowska et al.
i kły żuchwy najczęściej stoją w jednej linii, przez co ich korzenie
się pokrywają. Najdłuższy jest korzeń kła, który często przysłania
i uniemożliwia odnalezienie wierzchołka siekacza dolnego (5).
Podobnie duża średnia standardowa niepewność pomiaru
wystąpiła przy kącie nosowo–wargowym. Sommer
i współpracownicy również odnotowali duże rozbieżności
przy wielokrotnych pomiarach powyższego kąta. Tłumaczono
to gorszą jakością obrazu tkanek miękkich (14).
W przeprowadzonym badaniu jakość obrazu badanych struktur
była wysoka, a mimo to wystąpiły trudności w wyznaczeniu
punktu subnasale (punkt najmniejszej krzywizny przy przejściu
w wargę górną). Mogło to być spowodowane dużą zmiennością
tej okolicy. Ponadto do wyznaczenia kąta były potrzebne trzy
blisko siebie leżące punkty, w związku z czym nawet niewielki
błąd w wyznaczeniu jednego z nich znacznie wpływał na
zmianę wartości kąta. Z tego względu maksymalna standardowa
niepewność pomiaru była czternaście razy większa od
minimalnej. Kąt międzyszczękowy przyjmował zbliżone
wartości średniej standardowej niepewności pomiaru w obu
metodach analizy. Podobne wyniki uzyskali inni badacze (14).
Średnia standardowa niepewność pomiaru dla wszystkich
pomiarów była wyższa w analizie konwencjonalnej. Natomiast
testy statystyczne nie wykazały istotnych różnic pomiędzy
średnią standardową niepewnością pomiaru dla obu metod
badania. Do podobnych wniosków doszli Uysal i Baysal (12).
Zwrócili oni również uwagę na fakt, że na dokładność
pomiarów ma wpływ doświadczenie lekarza. Chen
i współpracownicy, wykorzystując mniej precyzyjny skaner,
wykazali wyższość analizy ręcznej nad komputerową (16).
Nowsze badania uznają metodę komputerową za bardziej
precyzyjną (9, 10, 14, 17, 18). Wszyscy jednocześnie
podkreślają, że stwierdzone różnice nie mają znaczenia
klinicznego, chociaż Ghoneima zasugerował, że u pojedynczych
pacjentów mogą one wpływać na planowanie leczenia (18).
W publikacjach porównywano analizy komputerowe, w których
automatycznie wyznaczano punkty, z konwencjonalną
i półautomatyczną analizą. Analizy w pełni automatyczne były
mało dokładne, co wykluczało ich stosowanie w codziennej praktyce
(14, 19). Analiza CBCT (Cone beam computed tomography )
umożliwia najbardziej precyzyjne pomiary, jednak wykonywanie
tego typu zdjęć wyłącznie w celu diagnostyki cefalometrycznej
nie jest wskazane ze względu na dawkę promieniowania (17, 20,
21). Najlepszej jakości zdjęcie uzyskuje się przy użyciu aparatów
cyfrowych, ponadto ta technika obrazowania pozwala na redukcję
dawki promieniowania nawet o połowę (22).
W powyższym badaniu wszystkie analizy zostały wykonane
przez jedną osobę z długoletnim doświadczeniem. Zdjęcia
zrobiono tym samym aparatem, więc ich techniczna jakość
była zbliżona. Różnice w wartościach poszczególnych kątów
i pomiaru WITS powstające w kolejnych próbach w obu
metodach analizy wynikały głównie z trudności
w precyzyjnym oznaczeniu punktu.
Należy stwierdzić, że obie metody pomiarów mogą być
stosowane zamiennie. Na korzyść komputerowej (przy
photographs and even when it is possible to enlarge images on
the screen and change contrast. The incisors and canines in the
mandible are usually located in one line, therefore their roots
overlap. The canine root is the longest and it often covers the apex
of the lower incisor and makes it impossible to find (5).
A similarly large mean standard measurement uncertainty was
observed for the nasolabial angle. Sommer et al. also observed
great discrepancies when they measured this angle many times.
In their opinion it was caused by a worse image quality in case of
soft tissues (14). In the study performed the image quality was
high for tested structures, and despite this there were problems
determining the subnasale point (the point of the smallest concavity
along the distance to the upper lip). It might have been caused by
high variability of this area. Additionally, three adjacent points
were required to determine this angle, therefore even a small
mistake associated with determination of one of them significantly
affected changes in this angle. Consequently, the maximum standard
measurement uncertainty was fourteen times larger than the
minimum. The interjaw-base angle had similar values of the mean
standard measurement uncertainty in both methods of analysis.
Other authors obtained similar results (14).
The mean standard measurement uncertainty for all
measurements was higher in a conventional analysis. However,
statistical tests did not demonstrate any significant differences
between the mean standard measurement uncertainty for both
test methods. Uysal and Baysal had similar conclusions (12).
They also draw attention to the fact that physician’s experience
affects precision of measurements. Chen et al. used a less precise
scanner and demonstrated that a manual analysis was superior
to a computer one (16). However, the latest studies consider
a computer method to be more precise (9, 10, 14, 17, 18). All
simultaneously emphasise that observed differences are of no
clinical significance; however, Ghoneima suggested that they
may affect planned treatment in individual cases (18).
There are publications comparing computer analyses where
points were determined automatically with conventional and
semi-automatic analyses. Fully-automatic analyses were hardly
precise, therefore they cannot be used in everyday practice
(14, 19). The CBCT (Cone beam computed tomography )
analysis allows for the most precise measurements; however,
it is not recommended to perform such imaging tests only for
the purposes of a cephalometric diagnosis due to a radiation
dose (17, 20, 21). Images of the best quality are obtained with
digital cameras and additionally, this imaging method makes
it possible to reduce a radiation dose even by half (22).
In this study all analyses were performed by one person
with long-term experience. Images were taken with the same
camera, therefore their technical quality was consistent.
Differences in values of individual angles and the WITS
measurement observed during subsequent attempts in both
methods of analysis were mainly associated with problems
to determine points in a precise way.
It should be stated that both methods of measurements can
be used interchangeably. The benefits of a computer analysis
ForumOrthodontic
Ortodontyczneforum
100
Badania kliniczne / Clinical research
Assessment of standard measurement uncertainty for: ANB, ML-NL, 1+:1-, WITS, nasolabial angle...
wykorzystaniu zdjęć cyfrowych) przemawia większa
dokładność (mniejsza średnia standardowa niepewność
pomiaru), na co wpływa możliwość powiększenia obrazu
i dodania kontrastu oraz szybszy czas jej wykonania (9, 12).
Zaletą jest łatwiejszy sposób archiwizacji oraz możliwość
przesyłania danych w celach konsultacyjnych.
Różnice w pomiarach poszczególnych kątów i wartości WITS
uzyskane w obu metodach nie były istotne statystycznie i nie
wpłynęły na plan leczenia pacjenta. Wynika to z dużej rozpiętości
normy dla poszczególnych pomiarów w stosunku do wielkości
wyliczonej średniej standardowej niepewności pomiaru.
(with digital images) include higher precision (lower mean
standard measurement uncertainty), therefore it is possible to
magnify an image and improve its contrast, and moreover, an
analysis is faster to perform (9, 12). Benefits also include easier
archivisation and a possibility to transfer data for consultations.
Differences in measurements of individual angles and
WITS values obtained in both methods were not statistically
significant and did not affect a patient’s treatment plan. It
is a result of the fact that the reference range for individual
measurements in relation to the value of calculated standard
measurement uncertainty is wide.
Wnioski
Conclusions
Piśmiennictwo / References
12. Uysal T, Baysal A, Yagci A. Evaluation of speed, repeatability, and
reproducibility of digital radiography with manual versus computerassisted cephalometric analyses Eur J Orthod 2009; 3: 523-8.
Obie metody pomiarów mogą być stosowane zamiennie w praktyce
ortodontycznej, jednak analiza wykonana metodą komputerową
pozwala na bardziej precyzyjne wyznaczanie punktów.
Największą średnią standardową niepewność pomiaru
stwierdzono dla kąta międzysiecznego i nosowo-wargowego,
więc przy ich wyznaczaniu należy zwrócić większą uwagę.
1.
Finlay LM. Craniometry and cephalometry: a history prior to the
advent of radiography. Angle Orthod 1980; 50: 312-21.
3.
Arnett GW, Jelic JS, Kim J, Cummings DR, Beress A, Worley
CM, Chung B, Bergman R. Soft tissue cephalometric analysis:
Diagnosis and treatment planning of dentofacial deformity. Am J
Orthod Dentofacial Orthop 1999; 116: 239-53.
2.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Malinowski A. Antropologia. PWN 1985.
Ghom A G. Textbook of Oral Radiology. Elsevier 2008.
Segner D, Hasund A. Indywidualna cefalometria. Med Tour Press
International 2015.
Forsyth DB, Shaw WC, Richmond S. Digital imaging of
cephalometric radiography, Part 1: Advantages and limitations of
digital imaging. Angle Orthod 1996; 6: 37-42.
Leonardia R, Giordanob D, Maioranac F. Automatic Cephalometric
Analysis. A Systematic Review. Angle Orthod 2008; 78: 145-51.
Dobrowolska–Zarzycka M, Mitura I, Sidorowicz Ł. Wpływ
położenia szczęki i siekaczy górnych na wartość kąta nosowowargowego. Forum Ortod 2008; 4: 166-73.
Chen SK, Chen YJ, Chung-Chen JY, Chang HF. Enhanced Speed
and Precision of Measurement in a Computer-Assisted Digital
Cephalometric Analysis System. Angle Orthod 2004; 74: 501-7.
10. Chen YJ, Chen SK, Chung-Chen YJ, Chang HF. The Effects of
Differences in Landmark Identification on the Cephalometric
Measurements in Traditional Versus Digitized Cephalometry.
Angle Orthod 2004; 74: 155-61.
11. Erkan M, Gurel HG, Nur M, Demirel B. Reliability of four different
computerized cephalometric analysis programs. Eur J Orthod
2012; 34: 318-21.
Both methods of measurements can be used interchangeably
in the orthodontic practice; however, a computer method
allows to determine points with a higher precision. The largest
mean standard measurement uncertainty was observed for
the interincisal angle and nasolabial angle, therefore more
attention should be paid during determination of these angles.
13. Jankowska J. Kąt ANB i pomiar WITS: wiarygodność i wpływ
na postępowanie ortodontyczne w przypadkach wad przedniotylnych. Praca doktorska UMW 2015.
14. Sommer T , Ciesielski R, Erbersdobler J, Orthuber W, FischerBrandies H. Precision of cephalometric analysis via fully and
semiautomatic evaluation of digital lateral cephalographs.
Dentomaxillofac Radiol 2009; 38: 401-6.
15. Nagasaka S, Fujimura T, Segoshi K. Development of a nonradiographic cephalometric system. Eur J Orthod 2003; 25: 77-85.
16. Chen YJ, Chen SK, Chang HF, Chen KC. Comparison of Landmark
Identification in Traditional Versus Computer-Aided Digital
Cephalometry. Angle Orthod 2000; 70: 387-92.
17. Navarro R, Oltramari-Navarro P, Fernandes T, Oliveira G, Conti A,
Almeida M, Almeida R. Comparison of manual, digital and lateral
CBCT cephalometric analyses. J Appl Oral Sci 2013; 21: 167-76.
18. Ghoneima A, Albarakati S, Baysal A, Uysal T, Kula K. Measurements
from conventional, digital and CT-derived cephalograms: a comparative
study. Aust Orthod J 2012; 28: 232-9.
19. Leonardia R, Giordanob D, Maioranac F, Spampinatod C.
Automatic Cephalometric Analysis. A Systematic Review. Angle
Orthod 2008; 78: 145-51.
20. Ogawa N, Miyazaki Y, Kubota M, Huang JC, Miller AJ, Maki K.
Application of cone beam CT 3D images to cephalometric
analysis. Orthodontic Waves 2010; 69: 138-50.
21. Różyło‑Kalinowska I. Zastosowanie tomografii stożkowej w ortodoncji.
Med Prakt Stomatol 2015; 3: 1-5.
22. Visser H, Ro T, Hermann KP. Dose Reduction by Direct-Digital
Cephalometric Radiography. Angle Orthod 2001; 71: 159-63.
ForumOrthodontic
Ortodontyczneforum
101