• 3D models
• Digital analysis
• Maxillary arch
• Orofacial cleft
• Palatal vault

OBIETTIVI: Lo scopo del presente studio è effettuare un’analisi comparata della morfologia palatale in pazienti affetti da diverse tipologie di labio-palato schisi (LPS), mediante l’utilizzo di modelli digitali 3D delle arcate dentali.
MATERIALI E METODI: Lo studio è stato condotto su 74 pazienti affetti da LPS e trattati consecutivamente presso il Reparto di Ortodonzia dell’Unità Operativa Odontostomatologia dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Parma. I pazienti sono stati classificati in base al tipo di malformazione in: labio-palato-schisi monolaterale (UCLP), labio-palato schisi bilaterale (BCLP), schisi del palato molle (SCP), schisi isolata del labbro (CL) e schisi isolata del palato (CP). Tutti i soggetti disponevano di un modello in gesso delle arcate dentali eseguito prima del trattamento ortodontico (T0); per 45 pazienti, inoltre, era presente anche un modello eseguito al termine di una fase di terapia ortodontica intercettiva (T1). I pazienti in T0 erano in dentizione decidua o mista, con un’età media di 7,2±2,8 anni, mentre i soggetti in T1 erano in dentizione mista o permanente e in età media di 9,5±2,9 anni.
I modelli in gesso sono stati sottoposti a scansione laser mediante uno scanner da laboratorio 3Shape B5000. Con la collaborazione del Dipartimento di Ingegneria “E. Ferrari” dell’Università di Modena e Reggio Emilia è stata sviluppata una tecnica di analisi digitale dei modelli virtuali. I modelli 3D in formato STL sono stati convertiti in un diverso formato (IGES file) utilizzando il software Geomagic Studio e successivamente analizzati mediante il software di progettazione CAD SolidWorks. L’area della volta palatina è stata isolata delimitando due piani di riferimento: quello orizzontale, passante per tre punti del bordo gengivale, e quello verticale, tangente la superficie distale degli ultimi molari presenti in arcata. Sul piano orizzontale è stata disegnata una curva passante per il punto più apicale del bordo gengivale di ogni dente, che determina il perimetro della zona da analizzare. Una volta isolato correttamente il solido, il software ne ha misurato la superficie (mm²) e il volume (mm³).
Dopo un intervallo di 40 giorni lo stesso operatore ha ripetuto le misurazioni su 30 modelli selezionati casualmente e la ripetibilità intra-operatore è stata testata calcolando il Coefficiente di Correlazione Intraclasse (ICC).
L’analisi statistica è stata condotta applicando l’analisi della varianza (ANOVA) e il test post-hoc di Tuckey per ricercare differenze nei valori di superficie e volume tra i diversi sottotipi di schisi. Inoltre, mediante T-test per campioni appaiati, è stato indagato l'effetto del trattamento ortodontico, confrontando i cambiamenti longitudinali da T0 a T1 nei pazienti con UCLP e BCLP. Il livello di significatività è stato settato a p<0.05 per tutti i test.
RISULTATI: I test statistici effettuati sulle misurazioni ripetute hanno dimostrato un ottimo grado di riproducibilità. L’analisi della varianza ha evidenziato differenza statisticamente significative delle variabili analizzate tra i diversi gruppi, in particolare sia superfici che volumi erano significativamente maggiori nei fenotipi CL e SCP. Inaspettatamente, non sono state trovate differenze rilevanti tra i pazienti affetti da UCLP e BCLP. Il confronto longitudinale ha dimostrato un significativo aumento dei parametri da T0 a T1, con un incremento medio di 250 mm2 (p< 0.001) per le superfici e 1200 mm3 (p< 0.001) per i volumi.
CONCLUSIONI: La costrizione mascellare varia notevolmente tra i pazienti CLP, risultando di maggiore entità nei casi in cui il difetto congenito coinvolge l’alveolo e il palato duro. Rispetto alle misurazioni lineari, l’analisi digitale in 3D offre una migliore descrizione della morfologia d’arcata ed è un indicatore affidabile della crescita e degli effetti della terapia ortodontica.

AIM: The aim of the present study is to measure and compare palatal surface area and volume of patients affected by different types of cleft lip and palate (CLP), using three-dimensional (3D) digital dental models. MATERIAL AND METHODS: The sample included 74 subjects affected by orofacial cleft and consecutively referred to the Orthodontic Section of the Academic Hospital of Parma, between January 2004 and December 2017. Patients were classified according to the following cleft phenotypes: Unilateral Cleft Lip and Palate (UCLP), Bilateral Cleft Lip and Palate (BCLP), Cleft of Soft Palate (CSP), isolated Cleft of the Lip (CL) and isolated Cleft of the Palate (CP). All subjects had plaster dental casts taken before the orthodontic treatment (T0); for 45 subjects dental casts taken at the end of the interceptive orthodontic treatment were also available (T1). Patients in T0 were all in deciduous or early mixed dentition, with a mean age of 7,2±2,8 years, while subjects in T1 were in mixed or permanent dentition, with a mean age of 9,5±2,9 years. Digital dental models were obtained from plaster study casts by using 3Shape B500 laser scanner. A method to analyse digital models was developed with the collaboration of the Department of Engineering “E. Ferrari” of University of Modena and Reggio Emilia. 3D casts in STL file format were converted into a different format (IGES file) by Geomagic Studio and processed by the software SolidWorks. From each cast the palatal area was isolated using two reference planes: the horizontal plane was identified selecting three points on the gingival border; the posterior vertical plane was tangent to distal surfaces of the last permanent molar. On the horizontal plane a curve line crossing the lowest points of the gingival border of each tooth was drew to define the perimeter of the palatal area. When the isolation was correctly achieved, the software measured total surface (mm2) and volume (mm3). After 40 days interval, measurements were repeated by the same operator on 30 models randomly selected. Intra-observer reproducibility was tested using Intra-Class Correlation (ICC) coefficients. Statistical analysis was performed using the analysis of variance (ANOVA) and Tukey post-hoc test to assess differences in palatal surface and volume among all subtypes of cleft before the orthodontic therapy. In addition, paired t tests were used to investigate the overall treatment effect by comparing the longitudinal changes from T0 to T1 within UCLP and BCLP patients. The statistical level of significance was set to p<0.05 for all tests. RESULTS: The statistical analysis of the repeated measurements showed high level of reproducibility (ICC = 0.98 for volumes and ICC = 0.97 for surfaces). The analysis of variance revealed a statistically significant difference of measures between the groups. Particularly, palatal surface area and volume were significantly greater in CL and SCP groups compared to UCLP, BCLP and CP groups. Interestingly, no statistically significant differences were found between the UCLP and BCLP patients. The longitudinal evaluation from T0 to T1 showed a statistically significant improvement of both palatal parameters after orthodontic treatment, with a mean increase of surface of 250 mm2 (p< 0.001) and a mean increase of volume of 1200 mm3 (p< 0.001). CONCLUSIONS: Maxillary arch constriction varies among cleft patients, being more severe when the congenital defect involves alveolar and palatal hard tissues. Compared to linear interdental measurements, three-dimensional evaluation can better describe maxillary morphological characteristics, being a reliable indicator of palatal growth, dento-alveolar development and orthodontic treatment outcomes.