UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ODONTOLOGIA DE PIRACICABA
MARIANA ROCHA NADAES
CORRELAÇÃO DA PNEUMATIZAÇÃO E MORFOLOGIA DO COMPONENTE TEMPORAL DA ATM: ANÁLISE EM TOMOGRAFIA
COMPUTADORIZADA DE FEIXE CÔNICO
CORRELATION BETWEEN TMJ TEMPORAL COMPONENT
PNEUMATIZATION AND MORPHOLOGY: ANALYSIS BY CONE BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY
PIRACICABA 2018
MARIANA ROCHA NADAES
CORRELAÇÃO DA PNEUMATIZAÇÃO E MORFOLOGIA DO COMPONENTE TEMPORAL DA ATM: ANÁLISE EM TOMOGRAFIA
COMPUTADORIZADA DE FEIXE CÔNICO
CORRELATION BETWEEN TMJ TEMPORAL COMPONENT
PNEUMATIZATION AND MORPHOLOGY: ANALYSIS BY CONE BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY
Tese apresentada à Faculdade de Odontologia de Piracicaba da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Doutora em Radiologia Odontológica, na Área de Radiologia Odontológica.
Thesis presented to the Piracicaba Dental School of the University of Campinas in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor in Dental Radiology, in Dental Radiology area.
Orientadora: Profª. Drª. Deborah Queiroz de Freitas França Coorientador: Prof. Dr. Francisco Haiter Neto
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA TESE DEFENDIDA PELA ALUNA MARIANA ROCHA NADAES E ORIENTADA PELA PROFª. DRª. DEBORAH QUEIROZ DE FREITAS FRANÇA.
Ficha catalográfica
Universidade Estadual de Campinas
Biblioteca da Faculdade de Odontologia de Piracicaba Marilene Girello - CRB 8/6159
Nadaes, Mariana Rocha,
N12c NadCorrelação da pneumatização e morfologia do componente temporal da ATM : análise em tomografia computadorizada de feixe cônico / Mariana Rocha Nadaes. – Piracicaba, SP : [s.n.], 2018.
NadOrientador: Deborah Queiroz de Freitas França. NadCoorientador: Francisco Haiter Neto.
NadTese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba.
Nad1. Osso temporal. 2. Articulação temporomandibular. 3. Tomografia computadorizada de feixe cônico. 4. Diagnóstico por imagem. I. Freitas, Deborah Queiroz de, 1977-. II. Haiter Neto, Francisco, 1964-. III. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Odontologia de Piracicaba. IV. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Correlation between TMJ temporal component pneumatization and morphology : analysis by cone beam computed tomography
Palavras-chave em inglês: Temporal bone
Temporomandibular joint
Cone-beam computed tomography Diagnostic imaging
Área de concentração: Radiologia Odontológica Titulação: Doutora em Radiologia Odontológica Banca examinadora:
Deborah Queiroz de Freitas França [Orientador] Paulo Henrique Ferreira Caria
Matheus Lima de Oliveira Karina Lopes Devito
Anne Caroline Costa Oenning Data de defesa: 01-10-2018
Programa de Pós-Graduação: Radiologia Odontológica
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Odontologia de Piracicaba
A Comissão Julgadora dos trabalhos de Defesa de Tese de Doutorado, em sessão pública realizada em 01 de Outubro de 2018, considerou a candidata MARIANA ROCHA NADAES aprovada.
PROFª. DRª. DEBORAH QUEIROZ DE FREITAS FRANÇA
PROFª. DRª. KARINA LOPES DEVITO
PROFª. DRª. ANNE CAROLINE COSTA OENNING
PROF. DR. PAULO HENRIQUE FERREIRA CARIA
PROF. DR. MATHEUS LIMA DE OLIVEIRA
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida acadêmica do aluno.
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho primeiramente a Deus por me
guiar e amparar em todos os momentos da minha trajetória, à minha
mãe, Rosane, ao meu noivo, Leonardo, às minhas irmãs, Natalia
e Julia e aos meus avós, Jorge e Edna, por serem essenciais em
minha vida, e estarem sempre ao meu lado com todo o amor e carinho
necessários para que eu possa seguir sempre em frente.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, por sempre me guiar. Deus é minha inspiração, minha fé e
meu destino e a Ele agradeço todos os dias!
Ao Magnífico Reitor da Universidade Estadual de Campinas, Prof. Dr.
Marcelo Knobel.
À Faculdade de Odontologia de Piracicaba, na pessoa do seu diretor, Prof.
Dr. Guilherme Elias Pessanha Henriques.
À Coordenação dos cursos de Pós-Graduação, na pessoa da Profa. Dra.
Cinthia Pereira Machado Tabchoury.
À Coordenação do curso de Pós-Graduação em Radiologia Odontológica, na
pessoa do Prof. Dr. Matheus Lima de Oliveira.
Ao Departamento de Diagnóstico Oral, pela permissão da realização desta
pesquisa.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
pela bolsa concedida durante a realização do curso de doutorado.
À minha orientadora, Profa. Dra. Déborah Queiroz de Freitas França, por
sua dedicação em todos as etapas deste trabalho. Obrigada por compartilhar tantos
conhecimentos sempre com muita paciência e carinho. Gostaria que soubesse que essa
Ao meu coorientador, Prof. Dr. Francisco Haiter Neto, por seu empenho na
coorientação deste trabalho. Obrigada por todo o conhecimento compartilhado e por sua
dedicação constante para o nosso amadurecimento e formação profissional.
Aos professores e funcionários da Faculdade de Odontologia de Piracicaba por
contribuírem de diferentes formas para a conclusão deste trabalho.
Aos professores da área de Radiologia, Prof. Dr. Francisco Haiter Neto,
Prof. Dr. Matheus Lima de Oliveira e Profa. Dra. Solange Maria de Almeida, por
todos os ensinamentos e bom convívio durante esses anos.
Aos funcionários da área de Radiologia, Waldeck, Fernando, Luciane e
Sarah, pela disposição dedicada ao bom funcionamento da Radiologia e pela amizade
compartilhada durante esses anos.
À Larissa Lagos pelo empenho e dedicação no desenvolvimento deste trabalho.
Muito obrigada pela colaboração, paciência e disposição durante esses anos. Seu apoio,
incentivo e amizade foram cruciais para a conclusão desta pesquisa.
Aos professores da banca de qualificação, Profª. Drª. Ana Cláudia Rossi,
Prof. Dr. Alexander Tadeu Sverzut e Prof. Dr. Yuri Nejaim, pelas contribuições no
exame de qualificação dessa tese.
Aos professores da banca de defesa, Profª. Drª. Karina Lopes Devito, Profª.
Drª. Anne Caroline Costa Oenning, Prof. Dr. Matheus Lima de Oliveira, Prof. Dr.
Prof. Dr. Paulo Henrique Ferreira Caria e às suplentes Profª. Drª. Andréa Gonçalves,
Profª. Drª. Francielle Silvestre Verner e Profª. Drª. Luciana Asprino, por prontamente
aceitarem participar e contribuir com suas considerações.
Aos amigos da Radiologia por dividirmos tantos momentos de trabalho e
compartilhamento de conhecimento e pela ótima convivência e bons momentos durante esses
anos. Muito obrigada pela amizade de todos!
Aos queridos amigos, Larissa Lagos, Edwaldo Fernando, Larissa Souza,
Carolina Valadares, Carlos Augusto, Mariane Michels, Luciana Jácome e Amanda
Candemil, gostaria de agradecer especialmente a todos vocês pelos momentos maravilhosos
que passamos juntos. Saibam que vocês foram fundamentais nesse processo e que eu não
sei se teria conseguido chegar até aqui se não tivesse o apoio e amizade de vocês. Muito
obrigada por tudo que compartilhamos durante esses anos!
Especialmente agradeço:
À minha mãe, Rosane, pelo amor incondicional e pelo empenho e determinação
na realização dos meus sonhos. Sempre disposta a apoiar todas as minhas escolhas com
muito carinho, amor e dedicação. Minha amada mãe, muito obrigada por estar sempre
presente e ser tão essencial em minha vida!
Ao meu noivo, Leonardo, meu amado companheiro, se faz essencial em minha
vida, sempre muito carinhoso e dedicado à realização dos meus sonhos. Muito obrigada
por estar sempre presente e por me apoiar em tantos momentos importantes da minha vida.
Provavelmente eu não teria chegado até aqui se não fosse o seu apoio incondicional e o seu
Às minhas irmãs, Natalia e Julia, pela amizade e cumplicidade de todos os
dias. Irmãs amadas, amigas e confidentes. Obrigada por sempre estarem ao meu lado, me
apoiando e incentivando nos momentos mais importantes da minha vida!
Aos meus avós, Jorge e Edna, que são essenciais na minha vida e um exemplo
de amor e dedicação à família. Sempre contribuíram para o meu crescimento, possibilitando
todas as minhas vitórias.
A todos os meus familiares por me ajudarem, direta ou indiretamente, e são um
exemplo de amor e união para mim. Muito obrigada pelo apoio e compreensão durante
esses anos!
À minha amiga, Natalia Pinto, que é a minha irmã de alma. Muito obrigada
por ser tão essencial em minha vida e por sempre me apoiar com sua amizade, amor e
dedicação!
À minha amiga, Caroline Pelágio, confidente e companheira de todas as horas.
Muito obrigada por ser tão presente e por compartilharmos tantos momentos inesquecíveis
em nossas vidas!
RESUMO
A variação individual da morfologia do osso temporal é significativa e seu grau de pneumatização é variável. O conhecimento dessas condições pode fornecer valiosas informações na avaliação da articulação temporomandibular (ATM). Sendo assim, o objetivo desse estudo foi correlacionar a pneumatização do osso temporal e a morfologia da eminência articular e da fossa mandibular. Além disso, foi proposta uma classificação para a pneumatização do componente temporal da ATM. Foi utilizada uma amostra de 100 exames de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) totalizando 200 ATMs. Esses exames foram retirados do acervo de imagens digitais do biobanco da Faculdade de Odontologia de Piracicaba da Universidade Estadual de Campinas - FOP/UNICAMP. As imagens foram avaliadas qualitativa e quantitativamente por meio das reconstruções paracoronal e parassagital da ATM por dois examinadores em consenso. Todas as ATMs foram classificadas quanto à pneumatização no sentido médio-lateral em escores entre 0-1, e no sentido ântero-posterior em escores entre 0-3. A inclinação e a altura da eminência articular e a espessura do teto da fossa mandibular foram obtidas. As medidas lineares e angulares encontradas para as diferentes classificações de pneumatização foram comparadas pela Análise de Variância (ANOVA dois fatores – pneumatização x lado). A pneumatização esteve presente em 83,5% dos casos no sentido médio-lateral e em 88% no sentido ântero-posterior. ANOVA indicou que o lado ou a presença da pneumatização não afetaram significativamente a morfologia da eminência articular e da fossa mandibular (p>0,05). Foi possível concluir que não existe uma relação entre a presença da pneumatização no componente temporal da ATM e sua morfologia. No entanto, os profissionais devem ter em mente a alta prevalência da pneumatização e levar isso em consideração ao realizar a avaliação da ATM. Além disso, foi proposta uma classificação para a pneumatização do componente temporal da ATM considerando a sua extensão nos sentidos ântero-posterior e médio-lateral quando analisada em imagens de TCFC.
Palavras-Chave: Osso Temporal. Articulação Temporomandibular. Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico. Diagnóstico por imagem.
ABSTRACT
The individual variation of temporal bone morphology is significant and its degree of pneumatization is variable. Knowledge of these conditions can provide valuable information in temporomandibular joint (TMJ) evaluation. Therefore, the aim of this study was to evaluate whether a correlation exists between temporal bone pneumatization and the morphology of the articular eminence and glenoid fossa. Additionally, a classification of pneumatization of the temporal component of the TMJ is proposed for use in cone beam computed tomography (CBCT). A sample of 100 CBCT scans was used, totaling 200 TMJs. These exams were chosen from the database of digital images of Piracicaba Dental School, University of Campinas - FOP/UNICAMP. Paracoronal and parasagittal images of the TMJ were evaluated qualitatively and quantitatively by two examiners. In all TMJs, pneumatization was classified in the mid-lateral direction using a score of 0 or 1, and in the anteroposterior direction using a score ranging from 0-3. The inclination and height of the articular eminence and the thickness of the roof of the glenoid fossa were obtained. The linear and angular measurements found for the different pneumatization classifications were compared by two-way ANOVA (pneumatization x side). Pneumatization was found in the mid-lateral direction in 83.5% of the cases and in the anteroposterior direction in 88%. The side or presence of pneumatization did not significantly affect articular eminence and mandibular fossa morphology (p>0.05, ANOVA). It was concluded that the presence or extent of pneumatization of the TMJ temporal component does not affect its morphology. However, professionals should be aware of the high prevalence of pneumatization and take it into account when performing TMJ assessment. In addition, we recommend that professionals and researchers use the proposed classification of TMJ temporal component pneumatization in CBCT images to compare and follow up patients, as well as to standardize and compare results.
Keywords: Temporal Bone. Temporomandibular Joint. Cone-Beam Computed Tomography. Diagnostic Imaging.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 13
2 ARTIGO: Correlation between TMJ temporal
component pneumatization and morphology: analysis by cone beam computed tomography 15
3 CONCLUSÃO 38
REFERÊNCIAS 39
APÊNDICE 1: Material e Métodos Detalhados 41
ANEXOS
Anexo 1: Parecer Comitê de Ética em Pesquisa 48 Anexo 2: Comprovante de submissão do artigo 49
1 INTRODUÇÃO
A articulação temporomandibular (ATM) é uma articulação sinovial de alta complexidade constituída por componentes ósseos e tecidos moles. Como estruturas ósseas, apresenta um componente inferior, a cabeça da mandíbula, e um componente superior, o osso temporal. O osso temporal apresenta anatomia complexa e é dividido nas porções mastóide, petrosa, escamosa, timpânica e processo estilóide (Gray,1918).
A porção mastóide do osso temporal apresenta uma variação individual significativa e contém espaços aéreos denominados células mastóides. Essas células são cavidades intraósseas preenchidas por ar resultantes da infiltração de epitélio durante o desenvolvimento ósseo. Dessa forma, o sistema de células aéreas da Mastóide (Mastoid air cell system – MACS) representa um sistema relativamente extenso que interconecta cavidades preenchidas por ar que são decorrentes das paredes do antro da mastóide e da orelha média (Magnuson, 2003).
O MACS compreende espaços aéreos revestidos por um tecido mucoso cuja função principal é a realização de trocas gasosas. Sendo assim, esse sistema forma um reservatório de ar comprimido e atua como um regulador, minimizando a flutuação da pressão. O MACS, em conjunto com o fluxo sanguíneo dos vasos adjacentes, também regula as variações de temperatura da orelha interna, funcionando como um isolante térmico (Sethi et al., 2006).
O tecido ósseo e o MACS seguem um padrão de crescimento semelhante, que ocorre em três fases distintas, desde o nascimento até atingir o seu tamanho final. O antro é a primeira célula aérea da mastóide e apresenta-se bem desenvolvido em recém-nascidos (1-1,5 cm2). As células mastóides medem cerca de 3,5-4 cm2 no
primeiro ano, seguido por um crescimento linear até os 6 anos de idade (1-1,2 cm2/ano), mantendo um crescimento mais lento até atingir a idade adulta (~12 cm2).
(Cinamon, 2009).
A dimensão do MACS é variável e pode se estender e afetar outras partes do osso temporal como a porção escamosa, onde estão localizadas a fossa mandibular e a eminência articular. Portanto, o grau de pneumatização do osso
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temporal pode afetar o componente temporal da ATM, originando locais de mínima resistência e facilitando a disseminação de inúmeros processos patológicos, como tumores, infecções e fraturas (Al-Faleh e Ibrahim, 2005; Shamshad et al., 2017). Como a ATM apresenta uma estrutura anatômica e biomecânica complexas (Tamimi et al., 2018), a morfologia do osso temporal torna-se importante para a compreensão da biomecânica da articulação e do sistema mastigatório, pois interfere na distribuição dos estresses nessas regiões (Kranjcic et al., 2016).
As características do osso temporal têm um significado clínico importante para o planejamento de procedimentos cirúrgicos nessa área. O padrão de pneumatização e morfologia variados pode ser um fator complicador na cirurgia da ATM (Miloglu et al., 2011). Portanto, o componente temporal da ATM deve ser cuidadosamente analisado na avaliação pré-operatória e uma variedade de modalidades de imagem pode ser utilizada.
A tomografia computadorizada (TC) é considerada o método de escolha para a avaliação de estruturas ósseas e células aéreas na base do crânio (Miloglu et al., 2011). Atualmente, a tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) também pode ser usada para avaliar os componentes ósseos da ATM (Jadhav et al., 2014; İlgüy et al., 2015). Essa modalidade fornece imagens volumétricas com alta resolução espacial, custos reduzidos e geralmente níveis mais baixos de dose de radiação em comparação com a TC multidetector (Jadhav et al., 2014; Barghan et al., 2013; Nascimento et al., 2017; Parsa et al., 2012).
Como exposto anteriormente, a variação individual da morfologia do osso temporal é significativa e seu grau de pneumatização é variável. O conhecimento dessas condições pode fornecer valiosas informações na avaliação da ATM. Considerando a importância do assunto, o objetivo nesse estudo foi determinar se existe correlação entre a pneumatização do osso temporal e a morfologia da fossa mandibular e eminência articular usando exames de TCFC. Além disso, foi proposta uma classificação para a pneumatização do componente temporal da ATM considerando a sua extensão nos sentidos ântero-posterior e médio-lateral quando analisada em imagens de TCFC.
2 ARTIGO: CORRELATION BETWEEN TMJ TEMPORAL COMPONENT PNEUMATIZATION AND MORPHOLOGY: ANALYSIS BY CONE BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY
Esse artigo foi submetido à apreciação, visando publicação, pelo periódico Int J Oral Maxillofac Surg, considerado Qualis A1 pela CAPES, com fator de impacto de 1,918. A formatação do artigo baseou-se nas “Instruções aos Autores” preconizadas pela editora do periódico.
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Correlation between TMJ temporal component pneumatization and morphology: analysis by cone beam computed tomography
Mariana Rocha NADAESa
Larissa Pereira LAGOS DE MELOa
Francisco HAITER NETOb
Deborah Queiroz FREITASb
aDDS, MS, Department of Oral Diagnosis, Division of Oral Radiology, Piracicaba
Dental School, University of Campinas (UNICAMP), Av. Limeira, 901, 13414-903, Piracicaba, São Paulo, Brazil.
bDDS, MS, PhD, Department of Oral Diagnosis, Division of Oral Radiology, Piracicaba
Dental School, University of Campinas (UNICAMP), Av. Limeira, 901, 13414-903, Piracicaba, São Paulo, Brazil.
Corresponding author: Mariana Rocha Nadaes. University of Campinas. Piracicaba
Dental School, Department of Oral Diagnosis. Av. Limeira, 901, Zip Code 13414-903, Piracicaba, São Paulo, Brazil. Phone: +55 – 19 – 2106-5327. E-mail: mrnadaes@gmail.com
Abstract
The aim of this study was to evaluate whether a correlation exists between temporal bone pneumatization and the morphology of the articular eminence and glenoid fossa. A sample of 100 cone beam computed tomography scans was used, totaling 200 temporomandibular joints (TMJ). Paracoronal and parasagittal images of the TMJ were evaluated by two examiners. In all TMJ, pneumatization was classified in the mid-lateral direction using a score of 0 or 1, and in the anteroposterior direction using a score ranging from 0-3. The inclination and height of the articular eminence and the thickness of the roof of the glenoid fossa were obtained. The linear and angular measurements found for the different pneumatization classifications were compared by two-way ANOVA (pneumatization x side). Pneumatization was found in the mid-lateral direction in 83.5% of the cases and in the anteroposterior direction in 88%. The side or presence of pneumatization did not significantly affect articular eminence and mandibular fossa morphology (p>0.05, ANOVA). It was concluded that the presence or extent of pneumatization of the TMJ temporal component does not affect its morphology. However, professionals should be aware of the high prevalence of pneumatization and take it into account when performing TMJ assessment.
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Introduction
Mastoid pneumatization refers to air-filled cavities which occur when the epithelium infiltrates the developing temporal bone.1-3 The mastoid air cell system
(MACS) is an extensive system of interconnecting air-filled cavities arising from the mastoid antrum and the middle ear.4 The MACS can extend and affect other
components of the temporal bone such as the glenoid fossa and articular eminence, which form the temporomandibular joint (TMJ). The degree of pneumatization of temporal bone may therefore affect the temporal components of the joint.5
Pneumatization of the temporal component of the TMJ represents sites of minimal resistance, facilitating the spread of various pathological processes into the joint, infections and fractures.5,6 As the TMJ is an anatomically and biomechanically
complex structure,7 the morphology of temporal bone is an important element in the
biomechanics of the joint and masticatory system that interferes with the distribution of stresses in these regions.8
The morphologic features of the temporal bone are important for planning surgical procedures in this area. The temporal component of the joint often exhibits a variable pneumatization pattern and morphology, which can be a possible complicating factor in TMJ surgery.9 Therefore, the bone component of the joint should be carefully
analyzed during preoperative assessment and a variety of imaging modalities have been used for this purpose. Computed tomography (CT) is considered the method of choice for the assessment of bony structures and air spaces in the base of the skull.9
Cone beam computed tomography (CBCT) is nowadays also used to evaluate the osseous components of the TMJ.2,10 This modality provides volumetric images with
The individual variation in the temporal bone is significant and its degree of pneumatization is variable. Thus, temporal bone morphology features and the degree of temporal bone pneumatization could provide valuable information for TMJ assessment. Considering the importance of knowledge about the pneumatization and morphology of the temporal component of the TMJ, the aim of this study was to determine whether a correlation exists between temporal bone pneumatization and the morphology of the glenoid fossa and articular eminence using CBCT. Additionally, we propose a classification of TMJ temporal component pneumatization based on its extent for use in CBCT analysis.
Materials and Methods
The study was approved by the local Institutional Research Ethics Committee (protocol # 58570716).
Sample
The sample consisted of 100 patients (50 males and 50 females; age 20-60 years) who underwent CBCT for evaluation of the dentomaxillofacial region (totaling 200 TMJs). CBCT scans that allowed complete visualization of the TMJ, zygomatic arch, articular eminence, glenoid fossa, external auditory canal, middle ear, and temporal bone mastoid process were included. CBCT images suggestive of fractures, local surgical interventions, congenital craniofacial abnormalities or pathological conditions, such as degenerative bone alterations of the joint, were excluded from the analysis.
All images were taken with an i-CAT Next Generation unit (Imaging Sciences International, Hatfield, PA, USA). The patients were asked to keep their teeth in
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maximum habitual intercuspation, with the Frankfurt plane parallel to the horizontal plane and with the median sagittal plane perpendicular to the horizontal plane, according to the light indicators of the device. The following CBCT acquisition protocol was used: Field of View (FOV) of 13 x 16 cm, 37.07 mA, 120 kVp, voxel of 0.25 mm, and scan time of 26 seconds with 360-degree rotation.
Images analysis
The data sets were evaluated using the universal DICOM viewer CS 3D Imaging Software, version 3.2.13 (Carestream Health, Inc., Atlanta, GA, USA), since the i-CAT Classic software (XoranCat®, Xoran Technologies, Ann Arbor, MI, USA) does not calculate angular measurements. The images were analyzed on a 24.1-inch LCD monitor (MDCR-2124, Barco, Kortrijk, Belgium) at a resolution of 1920 × 1200 pixels under reduced ambient light. Qualitative and quantitative analyses of the images were performed simultaneously by two examiners with six years of experience in CBCT examinations after a training session. The examiners were allowed to adjust brightness and contrast and to freely use the zoom tool.
Information from each side examined was recorded in all analyses. The images were evaluated for classification of TMJ temporal component pneumatization, inclination and height of the articular eminence, and thickness of the roof of the glenoid fossa.
Qualitative evaluation: TMJ temporal component pneumatization
Pneumatization of the temporal component was assessed in the anteroposterior and mid-lateral directions on parasagittal and paracoronal sections, respectively, by
adapted from Zamaninaser et al.14 were used to express the degree of pneumatization
in the temporal bone: 0 – MACS limited to the mastoid process; 1 – MACS extending beyond the mastoid process to the deepest point of the glenoid fossa; 2 – MACS extending beyond the deepest point of the glenoid fossa to the crest of the articular eminence (above the mandibular condyle); 3 – MACS extending beyond the crest of the articular eminence (Figure 1). In the mid-lateral direction, two scores were used: 0 (absent) – MACS limited to the mastoid process or located medially to the medial wall of the glenoid fossa; 1 (present) – MACS located laterally to the medial wall of the glenoid fossa (Figure 2).
Temporal component pneumatization was also classified as uni- or multilocular according to the method of Tyndall and Matteson.1 Unilocular pneumatization was
identified as a single radiolucent oval air defect with well-defined bony borders. Multilocular pneumatization was identified as numerous radiolucent small air cavities.
Quantitative evaluation: TMJ temporal component morphology
In each TMJ, the long axis of the glenoid fossa was traced in its greatest mid-lateral extension from the axial reconstructed image of the CBCT examination (Figure 3). This approach permitted to obtain a 0.25-mm thick paracoronal reconstruction of the central portion and of higher dimension of the long axis of the glenoid fossa, allowing analysis of the temporal component of the TMJ. From this paracoronal reconstruction, secondary parasagittal reconstructed images were generated perpendicular to the long axis of the glenoid fossa at intervals of 1 mm. A 0.25-mm thick parasagittal reconstruction could thus be obtained from the most central portion of the glenoid fossa.
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For evaluation of the inclination and height of the articular eminence and thickness of the roof of the glenoid fossa, some anatomical landmarks adapted from Verner et al.15 and Ejima et al.16 were identified in the central reconstructed images of
the TMJ:
• Articular Eminence landmark: lowermost point of articular eminence; • Glenoid Fossa landmark: uppermost point of the glenoid fossa;
• Middle Cranial Fossa landmark: point on the floor of the middle cranial fossa located in the thinnest part of the roof of the glenoid fossa.
From these anatomical landmarks, lines were defined in the central reconstructed images of the TMJ for the quantitative measurements:
• Articular Eminence line: line parallel to the horizontal plane, passing through the Articular Eminence landmark;
• Glenoid Fossa line: line parallel to the horizontal plane, passing through the Glenoid Fossa landmark;
• Posterior Surface of Articular Eminence line: line tangent to the largest posterior surface of the articular eminence;
• Middle Cranial Fossa line: line parallel to the horizontal plane, passing through the Middle Cranial Fossa landmark.
The inclination and height of the articular eminence were measured from these lines on the central parasagittal reconstructed images of the TMJ. The inclination of the articular eminence in the anteroposterior direction was measured as the parasagittal angle (α) formed by the intersection of the Articular Eminence line with the Posterior Surface of Articular Eminence line (Figure 4A). The parasagittal height (h) of the articular eminence was determined by measuring the perpendicular distance
The thickness of the roof of the glenoid fossa was measured on the central parasagittal and paracoronal reconstructed images of the TMJ. The parasagittal thickness (PSth) and paracoronal thickness (PCth) of the roof of the glenoid fossa were determined as the perpendicular distance between the Glenoid Fossa line and Middle Cranial Fossa line on parasagittal (Figure 4C) and paracoronal reconstructed images (Figure 4D), respectively.
Thirty days after the first evaluation, 30% of the sample was reassessed to calculate intraexaminer agreement.
Statistical analysis
The SPSS 22.0 program (SPSS, Inc., Chicago, IL, USA) was used for statistical analysis, adopting a significance level of 5%. Normality of the parametric data was evaluated by the Shapiro-Wilk test. Analysis of variance (two-way ANOVA) was used to compare the measurements found for the different degrees of pneumatization (score 0-3 for the anteroposterior direction and score 0 or 1 for the mid-lateral direction)and for the right and left sides. The null hypothesis considered that there was no significant difference in the measurements between the different groups. The weighted kappa test was performed to evaluate intraexaminer agreement for the categorical variables and the intraclass correlation coefficient (ICC) was used to calculate agreement for the parametric data.
Results
The distribution of temporal bone pneumatization in the anteroposterior and mid-lateral directions is shown in Table 1. A high prevalence of pneumatization of TMJ
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components was observed (88% and 83.5% for anteroposterior and mid-lateral directions, respectively).
Table 2 shows the mean linear and angular measurements of the articular eminence and glenoid fossa morphology according to the degree of pneumatization. ANOVA indicated no differences in the measurements between the different pneumatization degrees or different sides (p>0.05).
Following the classification proposed by Tyndall and Matteson,1 all cases of
temporal bone pneumatization evaluated were classified as multilocular in this study. The weighted kappa test revealed excellent intraexaminer agreement for the classification of the degree of pneumatization (0.889 for anteroposterior pneumatization; 0.965 for mid-lateral pneumatization, and 1.0 for locus classification), according to Landis and Koch.17 The ICC also showed excellent reproducibility for
evaluation of the articular eminence (ICC = 0.985 for inclination and 0.994 for height) and roof of the glenoid fossa (ICC = 0.976 for parasagittal thickness and 0.937 for paracoronal thickness), according to Szklo and Nieto.18
Discussion
The morphology and degree of pneumatization of temporal bone provide important clinical information about the temporal component of the TMJ. Knowledge of these features is useful for the interpretation of imaging examinations and to understand the spread of pathological processes into the joint.6 In addition, information
about functional aspects and the development of MACS and adjacent structures is essential to justify a certain surgical approach.19
revealed a higher prevalence6,9,20 than that determined previously by two-dimensional
radiography (1.0-2.6%).1,21 Within this context, pneumatization of the temporal
component of the TMJ has been considered an important anatomical variation. Since this joint is an anatomically and biomechanically complex structure,7 many factors can
affect its morphology or function. The TMJ allows a wide range of mandibular movements and the transmission of forces and loads to the skull base.22 Thus, a high
mechanical load is transferred to the components of the temporal bone of this system.8
Since the MACS in the TMJ temporal component represents an area of minimal resistance,5 we hypothesized that the degree of pneumatization of the temporal
component of the joint may affect its morphology. Our hypothesis was also based on our daily CBCT examinations, which suggested that pneumatization would occupy a large area in the TMJ temporal component, indicating some interference with TMJ morphology. In this context, it was observed a tendency to increase the thickness of the roof of glenoid fossa when pneumatization reached that region (score 3), although without statistical significance.
The classification of temporal bone pneumatization is complex and can be divided into different regions: middle ear, mastoid, perilabyrinthine, petrous apex, and accessory.9 Specific classifications for the anatomical regions involved can be used to
evaluate pneumatization of the TMJ temporal component. In this respect, the roof of the glenoid fossa and the articular eminence are important anatomical regions for TMJ assessment.
Since classification is difficult and complex and seems to vary among studies, we propose the use of anatomical landmarks commonly employed in TMJ assessment to evaluate the extent of pneumatization for professionals and in future studies. Our anteroposterior classification was based on that used by Zamaninaser et al.,14 which
26
seems to be a logical progression considering the temporal component of the joint. However, the authors used such classification for panoramic radiographs, while we propose its use for CBCT images. Regarding the anteroposterior classification, score 0 does not reach TMJ temporal component, being restrict to the mastoid area. Scores 1 and 2 correspond to the posterior and anterior part of the glenoid fossa, respectively, and score 3 refers to the articular eminence. Additionally, mid-lateral evaluation performed on paracoronal reconstructed images was proposed, which classifies pneumatization as score 0 or 1. Thus, classification can be easily done in the views commonly used for evaluation of the TMJ, i.e., the parasagittal and paracoronal views. This approach seems to be more feasible than a previously proposed classification that uses axial reconstruction.2
No correlation was found between the morphology and pneumatization of TMJ components as demonstrated by the similar linear and angular measurements in the groups with different degrees of pneumatization. However, a high prevalence of pneumatization was observed, which was 44.5% and 33.5% in the posterior and anterior part of the roof of the glenoid fossa, respectively (totaling 78%), and 10% in the articular eminence. Thus, the prevalence of TMJ temporal component pneumatization was 88% in the anteroposterior direction. Temporal bone pneumatization was also assessed in previous studies using CBCT scans and its prevalence ranged from 30.2 to 72%10,21 for pneumatization in the roof of the glenoid
fossa and from 5 to 51.8%9,10,21 for pneumatization in the articular eminence. The
divergence in the results can be explained by differences in the sample design, including the size and age group selected, as well as differences in CBCT units and acquisition protocols. Additionally, some differences in the anatomical landmarks used
component pneumatization in the mid-lateral direction on paracoronal reconstructed images was 83.5%; however, we found no studies in the literature that classified mid-lateral TMJ temporal bone pneumatization using CBCT scans.
In our study, all cases of temporal bone pneumatization evaluated were classified as multilocular by means of CBCT scanner, in agreement with the results of a previous study that found a prevalence of 99.8% and 96.6% for glenoid fossa and articular eminence pneumatization, respectively.21 Since CBCT provides images
without superimposition, it exceeds the diagnostic accuracy of panoramic radiographs in the evaluation of temporal air cavities.21 CBCT clearly showed the presence of air
cells in the temporal bone due to the high spatial resolution resulting from the use of smaller detection elements and thus smaller voxel sizes that provide more detail in the image obtained.23 The evaluators therefore performed a dynamic assessment of the
images, which permitted complete evaluation of the MACS and of the connections between its air cavities.
The development of the temporal component of the TMJ depends on masticatory function associated with jaw movements. The inclination of the articular eminence is an important element in the biomechanics of the TMJ and masticatory system because it guides mandibular movements.22 Mandibular dislocation is an
involuntary forward movement beyond the articular eminence, with the condyle remaining stuck in the anterior-most position.24 Therefore, a pronounced articular
eminence with a steeper inclination allows limitations of unwanted movements.8
Additionally, it is known that theexternal stimulus can affect the thickness of the roof of the glenoid fossa.16 Perforation of the articular disc or alteration in retrodiscal
28
bone thickness.25 However, the thickness of the roof of the glenoid fossa is unaffected
by condyle morphology in the coronal plane and the number of remaining teeth.16
In this study, we did not find the hypothesized correlation, i.e., no correlation exists between pneumatization of TMJ components and their morphology. However, we highlight the high prevalence of TMJ pneumatization, which should be considered in cases of pathological processes at this site or during surgical planning. Moreover, as we found some difficulties in classifying pneumatization when we designed the study, we propose a simple classification to score its extent based on anatomical landmarks and reconstructed images that are usually examined in TMJ assessment.
In conclusion, the presence or extent of pneumatization in the temporal component of the TMJ does not affect its morphology. However, professionals should be aware of the high prevalence of pneumatization and take it into account when performing TMJ assessment, especially if a surgery is planned. In addition, a classification of pneumatization of the TMJ temporal component was proposed based on its extent in the anteroposterior and mid-lateral directions. We recommend that professionals and researchers use this classification in CBCT images to compare and follow up their patients, to standardize research methods, and to compare results.
Funding
This work was partially financed by CAPES.
Competing interests
Local Institutional Research Ethics Committee (protocol # 58570716).
Patient consent
30
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34
Tables
Table 1. Levels of TMJ pneumatization in the anteroposterior and mid-lateral
directions TMJ pneumatization Anteroposterior Mid-lateral Score 0 n (%) Score 1 n (%) Score 2 n (%) Score 3 n (%) Score 0 n (%) Score 1 n (%) Right 15 (7.5%) 43 (21.5%) 33 (16.5%) 9 (4.5%) 15 (7.5%) 85 (32.5%) Left 9 (4.5%) 46 (23%) 34 (17%) 11 (5.5%) 18 (9.0%) 82 (41.0%) Total 24 (12%) 89 (44.5%) 67 (33.5%) 20 (10%) 33 (16.5%) 167 (83.5%)
Table 2. Means (standard deviation) of linear and angular measurements for
morphology of articular eminence and glenoid fossa according to TMJ temporal component pneumatization levels
TMJ pneumatization
TMJ morphology
Articular Eminence Roof of Glenoid Fossa
Direction Score Parasagittal Angle (°) Parasagittal High (mm) Parasagittal Thickness (mm) Paracoronal Thickness (mm) Anteroposterior 0 53.58 (13.92) 5.94 (1.30) 1.50 (1.30) 0.97 (0.39) 1 57.00 (13.04) 6.40 (1.53) 1.55 (1.26) 1.04 (0.62) 2 57.85 (13.93) 6.62 (1.33) 1.73 (1.08) 1.20 (0.79) 3 61.15 (12.79) 6.62 (1.69) 2.20 (1.51) 1.11 (0.51) p value 0.306 0.239 0.165 0.361 Mid-lateral 0 51.67 (12.73) 6.27 (1.51) 1.74 (1.77) 1.08 (0.49) 1 58.40 (13.34) 6.47 (1.46) 1.65 (1.11) 1.10 (0.69) p value 0.08 0.467 0.713 0.916
Captions to illustrations
Figure 1. Parasagittal reconstructions of cone beam computed tomography images
exemplifying the anteroposterior classification of TMJ temporal component pneumatization: A - score 0; B - score 1; C - score 2; D - score 3.
Figure 2. Paracoronal reconstructions of cone beam computed tomography images
exemplifying the mid-lateral classification of TMJ temporal component pneumatization: A – score 0 (absence); B - score 1 (presence).
Figure 3. A - Axial reconstruction of cone beam computed tomography image. For
obtaining the paracoronal reconstruction of the TMJ, the long axis of the glenoid fossa was traced in its greatest medial lateral extension. For obtaining the parasagittal reconstruction, a perpendicular line to the paracoronal reference was drawn. B - Paracoronal reconstruction. C - Parasagittal reconstruction.
Figure 4. Parasagittal and Paracoronal reconstructions of cone beam computed
tomography TMJ images exemplifying: A - parasagittal angle (α) of articular eminence; B - parasagittal height (h) of the articular eminence; C - parasagittal thickness (PSth) of the roof of the glenoid fossa; D - paracoronal thickness (PCth) of the roof of the glenoid fossa.
36 Figures Figure 1 Figure 2 Figure 3
38
3 CONCLUSÃO
A presença e o grau da pneumatização no componente temporal da ATM não afetam a sua morfologia.No entanto, os profissionais devem ter em mente a alta prevalência de pneumatização e levar isso em consideração na avaliação da ATM, especialmente se uma cirurgia for planejada. Além disso, foi proposta uma classificação para a pneumatização do componente temporal da ATM considerando a sua extensão nos sentidos ântero-posterior e médio-lateral. Sendo assim, profissionais e outros pesquisadores poderão utilizar essa classificação na avaliação da ATM em imagens de TCFC, o que facilitará a comparação e o acompanhamento de pacientes, assim como entre resultados de diferentes pesquisas.
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APÊNDICE 1
MATERIAL E MÉTODOS DETALHADOS
Aspectos éticos
O presente estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Faculdade de Odontologia de Piracicaba, da Universidade Estadual de Campinas - FOP/UNICAMP – Protocolo nº 58570716.
Amostra
Foi utilizada uma amostra de 100 pacientes, dentre eles 50 homens e 50 mulheres com idade entre 20 e 60 anos, submetidos ao exame de TCFC para avaliação da região dentomaxilofacial, totalizando 200 ATMs. Esses exames foram retirados do acervo de imagens digitais do biobanco da FOP/UNICAMP.
Critérios de inclusão e exclusão
Foram incluídos os exames de TCFC que permitiram uma visualização completa da ATM, arco zigomático, eminência articular, fossa mandibular, canal auditivo externo, orelha média e processo mastóide do osso temporal. Os exames que apresentaram imagens sugestivas de fraturas, intervenções cirúrgicas locais, anormalidades craniofaciais congênitas ou condições patológicas, como as alterações ósseas degenerativas da articulação, foram excluídos das análises.
Aquisição das imagens
Todas as imagens foram adquiridas através da unidade i-CAT Next Generation (Imaging Sciences International, Pensilvânia, EUA). Os pacientes foram posicionados em máxima intercuspidação habitual, com o plano de Frankfurt paralelo ao plano horizontal e com o plano sagital mediano perpendicular ao plano horizontal,
42
de acordo com os indicadores luminosos do aparelho. O protocolo de aquisição utilizado nos exames de TCFC foi campo de visão (FOV) de 13 x 16 cm, 37,07 mAs, 120 kVp, voxel 0,25 mm e tempo de varredura de 26 segundos com rotação de 360 graus. Após o escaneamento, as imagens foram exportadas no formato DICOM (Digital Image Communication in Medicine), codificadas e aleatorizadas para avaliação.
Avaliação das imagens
As avaliações das imagens foram realizadas utilizando o software visualizador DICOM universal CS 3D Imaging Software, versão 3.2.13 (Carestream Health Inc., Atlanta, EUA), uma vez que o software i-CAT Classic (XoranCat® - Xoran Technologies, Ann Arbor, MI, EUA) não realiza medições angulares. As imagens foram analisadas em um monitor LCD de 24,1 polegadas (MDCR-2124, Barco, Kortrijk, Bélgica) com resolução de 1920 × 1200 pixels e com luz ambiente reduzida. As imagens foram avaliadas qualitativa e quantitativamente por dois examinadores juntos após uma sessão de treinamento e com seis anos de experiência em exames de TCFC. Os examinadores foram autorizados a ajustar o brilho e contraste e usar a ferramenta de zoom livremente.
Informações de cada lado avaliado foram registradas em todas as análises. As imagens foram avaliadas quanto à classificação da pneumatização do componente temporal da ATM, da inclinação e altura da eminência articular e da espessura do teto da fossa mandibular.
Avaliação qualitativa – Pneumatização do componente temporal da ATM
A pneumatização do componente temporal da ATM foi avaliada nas direções ântero-posterior e médio-lateral nas reconstruções parassagital e paracoronal, respectivamente, pela avaliação dinâmica dos exames de TCFC.
Na direção ântero-posterior, quatro escores adaptados de Zamaninaser et al., 2012 foram utilizados para determinar o grau de pneumatização do componente temporal da ATM: 0 - MACS limitado ao processo mastóide; 1 - MACS estende-se
estende-se além da porção mais profunda da fossa mandibular até a crista da eminência articular (acima da cabeça da mandíbula); 3 - MACS estende-se além da crista da eminência articular (Figura 1).
Figura 1. Reconstruções parassagitais de imagens por tomografia computadorizada
de feixe cônico exemplificando o escore 0 (A), escore 1 (B), escore 2 (C) e escore 3 (D) para classificação anteroposterior da pneumatização do componente temporal da ATM.
Para o sentido médio-lateral, dois escores foram utilizados: 0 (ausente) - MACS limitado ao processo mastóide ou localizado medialmente à parede medial da fossa mandibular; 1 (presente) - MACS localizado lateralmente à parede medial da fossa mandibular (Figura 2).
Figura 2. Reconstruções paracoronais de imagens por tomografia computadorizada
de feixe cônico, exemplificando a classificação médio-lateral de ausência (A - escore 0) ou presença (B - escore 1) de pneumatização do componente temporal da ATM.
A pneumatização do componente temporal da ATM também foi classificada de acordo com as características de seu aspecto uni ou multilocular, seguindo a
44
metodologia descrita por Tyndall e Matteson, 1985. A pneumatização unilocular foi identificada como um único defeito aéreo oval radiolúcido com margens ósseas bem definidas. A pneumatização multilocular foi identificada como numerosas pequenas cavidades aéreas radiolúdidas.
Avaliação quantitativa - Morfologia do componente temporal da ATM
Em cada ATM, a partir da imagem da reconstrução axial do exame de TCFC, o longo eixo da fossa mandibular foi traçado em sua maior extensão médio-lateral (Figura 3). Dessa forma, foi possível obter uma reconstrução paracoronal de 0,25 mm de espessura da porção central e de maior extensão do longo eixo da fossa mandibular, permitindo a análise do componente temporal da ATM. A partir da reconstrução paracoronal obtida foram geradas reconstruções parassagitais secundárias perpendiculares ao longo eixo da fossa mandibular com 1 mm de intervalo entre elas. Foi possível obter um corte parassagital de 0,25 mm de espessura a partir da porção mais central da fossa mandibular.
Figura 3. (A) Reconstrução axial de imagem por tomografia computadorizada de feixe
cônico. Para a obtenção da reconstrução paracoronal da ATM, o longo eixo da fossa mandibular foi traçado em sua maior extensão médio-lateral. Para a obtenção da reconstrução parassagital, foi traçada uma linha perpendicular à referência paracoronal. (B) Reconstrução paracoronal. (C) Reconstrução parassagital.
Para avaliação da inclinação e altura da eminência articular e da espessura do teto da fossa mandibular, alguns pontos anatômicos adaptados de Verner et al.,
• Ponto Eminência Articular: ponto mais inferior da eminência articular (Figura 4A);
• Ponto Fossa Mandibular: o ponto mais superior da fossa mandibular (Figura 4B);
• Ponto Fossa Craniana Média: o ponto do assoalho da fossa craniana média localizado na região de menor espessura do teto da fossa mandibular (Figura 4C).
Figura 4. Reconstruções parassagitais de imagens por tomografia computadorizada
de feixe cônico da ATM exemplificando os pontos anatômicos identificados. (A) Ponto Eminência Articular. (B) Ponto Fossa Mandibular. (C) Ponto Fossa Craniana Média.
A partir dos pontos anatômicos, foram definidas linhas nas reconstruções centrais da ATM para a realização das medidas obtidas nas avaliações quantitativas: • Linha Eminência Articular: Linha paralela ao plano horizontal, passando pelo ponto Eminência Articular (Figura 5A);
• Linha Fossa Mandibular: linha paralela ao plano horizontal, passando pelo ponto Fossa Mandibular (Figura 5B);
• Linha Vertente Posterior da Eminência Articular: linha que tangencia a maior superfície possível da vertente posterior da eminência articular (Figura 5C);
• Linha Fossa Craniana Média: linha paralela ao plano horizontal, passando pelo ponto Fossa Craniana Média (Figura 5D).
46
Figura 5. Reconstruções parassagitais de imagens por tomografia computadorizada
de feixe cônico da articulação temporomandibular exemplificando as linhas definidas. (A) Linha Eminência Articular. (B) Linha Fossa Mandibular. (C) Linha Vertente Posterior da Eminência Articular. (D) Linha Fossa Craniana Média.
A partir dessas linhas, medidas da inclinação e da altura da eminência articular foram realizadas através da reconstrução parassagital central da ATM. A medida da inclinação da eminência articular na direção ântero-posterior foi obtida através do ângulo parassagital (α) formado pela interseção da linha de Eminência Articular com a linha Vertente Posterior da Eminência Articular (Figura 6A). A altura parassagital (h) da eminência articular foi determinada pela medida da distância perpendicular entre a linha Eminência Articular e a linha Fossa Mandibular (Figura 6B).
A espessura do teto da fossa mandibular foi realizada a partir das reconstruções parassagitais e paracoronais centrais da ATM. A espessura parassagital (PSth) e a espessura paracoronal (PCth) do teto da fossa mandibular foram determinadas pela distância perpendicular entre a linha Fossa Mandibular e a linha Fossa Craniana Média nas reconstruções parassagital (Figura 6C) e paracoronal (Figura 6D), respectivamente.
Figura 6. Reconstruções parassagitais e paracoronal de imagens por tomografia
computadorizada de feixe cônico da articulação temporomandibular exemplificando o ângulo parassagital (α) da eminência articular (A), a altura parassagital (h) da eminência articular (B), a espessura parassagital (PSth-C) e espessura paracoronal (PCth - D) do teto da fossa mandibular.
Trinta dias após a primeira avaliação, 30% da amostra foi reavaliada para calcular a concordância dos examinadores.
Análise estatística
Para a análise estatística, foi utilizado o programa SPSS 22.0 (SPSS Inc., Chicago, Illinois, EUA). As análises adotaram nível de significância de 5%. Os dados paramétricos foram submetidos ao teste de Shapiro-Wilk para análise de normalidade. As medidas lineares e angulares encontradas para as diferentes classificações de pneumatização foram comparadas pela Análise de Variância (ANOVA dois fatores – pneumatização x lado). A hipótese nula considerou não haver diferença entre os grupos.
A concordância intraexaminador foi avaliada pelos testes Kappa ponderado (variáveis categóricas) e Coeficiente de Correlação Intraclasse (ICC) (dados paramétricos).
48
ANEXOS
