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Determinacion tomografica de la prevalencia de forma y tamano de los rebordes residuales en pacientes edentados.

TOMOGRAPHIC DETERMINATION OF RESIDUAL RIDGES SHAPE AND SIZE PREVALENCE IN EDENTATE PATIENTS

INTRODUCCION

La perdida de los dientes naturales genera una serie de cambios en el sistema estomatognatico y en las estructuras craneo-faciales, estos aspectos deben ser considerados con el proposito de determinar los cambios que acompanan a los maxilares del paciente edentado, para lograr un diagnostico, pronostico y un plan de tratamiento protesico correcto. La prevalencia del edentulismo en Colombia, segun el Estudio Nacional de Salud Bucal ENSAB III, (1) realizado en 1998, es de 25% en los dos maxilares y de 7% en el maxilar inferior unicamente. En Mexico, en 2006, (2) afecto a 30% de individuos mayores de 65 anos; en Estados Unidos, en 2000, (3) a 30%; en Espana, en 2013, a 33,33%. (4)

Geometricamente, la definicion de arco es considerada como el segmento de una curva. Diversos autores, como Brader, la han definido como una seccion de curva conica, curva catenaria, parabola, elipse, un segmento de circunferencia o una simple esfera. (5-15) Algunos estudios han llevado a clasificar las diferentes formas de los arcos. Chuck, en 1934, evaluo las variaciones en la forma de las arcadas humanas y las describio como cuadradas, estrechas y ovoides. (16-18)

Despues de desaparecer la apofisis alveolar tras la extraccion de los dientes, el individuo mantiene parte del reborde dental, el cual es llamado reborde residual. Las formas del reborde residual pueden ser: ovoide, cuadrada o triangular. (19,20) Misch, en 2009, resalto la importancia de la forma del arco edentado y del arco a restaurar en la planificacion diagnostica para implantes. (21) Sagat y colaboradores, en 2010, estudiaron con elementos finitos la influencia de la forma del arco, la posicion de los implantes y la distribucion del estres alrededor de estos, concluyendo que estos factores son mas importantes que la longitud del extremo libre. (22)

La forma y el tamano del reborde residual pueden estar influenciados por diferentes factores, como los tejidos blandos que cubren el reborde residual, el sexo, la edad y la raza, entre otros. (23-27)

Los metodos diagnosticos utilizados para estudiar y definir la forma y el tamano de los rebordes residuales, pueden ser modelos de yeso, calibracion clinica, mapeo y recientemente, analisis tomograficos especializados para odontologia, como el Cone Beam (CBCT). A partir de estos se desarrolla la tomografia computarizada interactiva (TCI), para crear un puente entre el radiologo y el clinico, donde normalmente es necesaria una plantilla diagnostica para aprovechar las ventajas de esta tecnica. La plantilla diagnostica permite al odontologo incorporar el plan de tratamiento tridimensional, del resultado protesico final, al examen de las imagenes y evaluar la anatomia del paciente para el desarrollo de una planificacion de tratamiento en tres dimensiones, que puede ser visualizado antes de la cirugia por miembros del equipo implantologico. (21)

En la literatura se encuentran muchos estudios sobre prevalencia de arcos dentados en diferentes poblaciones y maloclusiones; (18,28-32) por el contrario, los estudios de formas de rebordes residuales son escasos. (33,34) En la tabla 1 se pueden observar algunos de estos en un analisis comparativo.

En Colombia no se conocen estudios sobre la prevalencia de la forma y el tamano del reborde residual. El objetivo de esta investigacion fue determinar tomograticamente la prevalencia de la forma y el tamano de los rebordes residuales de los pacientes edentados que acudieron al Centro de diagnostico de UniCIEO, en el periodo comprendido entre 2010 y 2012.

METODOS

El presente estudio fue de tipo observacional de corte transversal. (35) El estudio fue evaluado y aprobado por el Comite de Etica de UniCIEO, el 14 de febrero de 2012. Se realizo un censo total de 722 tomografias, de pacientes que habian acudido al Centro de imagenes Diagnosticas de "UniCIEO" en el periodo comprendido entre 2010 a 2012. Se realizo una seleccion de 76 pacientes que cumplian con el criterio de inclusion propuesto: pacientes edentados totales en cualquiera de sus arcadas. Del total se excluyeron 3 pacientes por presentar imagenes distorsionadas, que fue el unico criterio de exclusion planteado. De estos 73 pacientes, se obtuvieron 70 imagenes de rebordes residuales superiores y 32 imagenes de rebordes residuales inferiores, para un total de 102 imagenes tomograficas, a las cuales se les dio un numero consecutivo para identificarlas y guardar la contabilidad del paciente. De los 73 pacientes solo 29 eran edentados, tanto en el maxilar superior como en el inferior.

Tres operadores, con entrenamiento teorico y practico previo, fueron seleccionados para realizar el proceso y determinar la forma y el tamano de cada reborde residual.

Obtencion de las imagenes tomograficas

Las imagenes fueron obtenidas con un tomografo Galileos de haz de cono de ultima generacion (Sirona Dental Systems Inc., Bensheim, Germany). Este sistema maneja volumen de radiografia de 15x15x15 [cm.sup.3], resolucion de boxeles de 0,3/0,15 mm, tiempo de exposicion de 14/2-6 s, duracion de la reconstruccion 4 a 5 min, 85 kV 5-7ma, dosis efectiva: 29 [micron]Sv (21 mas, 85 kV). Utiliza ademas un software (Galaxis 3D) para consultas clinicas dentales, que permite realizar reconstrucciones tridimensionales del volumen de la region maxilofacial, con fines tanto de diagnostico como de planificacion, con una exactitud de medida de [+ o -] 0,15 mm. Para la toma de las imagenes se siguieron las instrucciones del fabricante del equipo, donde se tuvo especial cuidado en que el plano oclusal del paciente quedara paralelo al piso.

Orientacion de las imagenes tomograficas

Se revisaron las 3 opciones de imagenes en las que se podria definir la forma y el tamano del reborde residual de cada paciente: cefalometria lateral, antero posterior o panoramica. Se decidio trabajar en la cefalometria lateral, porque permitia orientar mejor la imagen. Se oriento la imagen de tal forma que la rejilla vertical pasara por la mitad de la apofisis odontoides y del agujero nasopalatino, en el reborde residual superior; en el inferior, que horizontalmente pasara por los agujeros mentonianos y verticalmente por la mitad del cuerpo de la vertebra.

Determinacion del sitio del corte

En la imagen panoramica, en una vista axial para el reborde residual superior, se ubicaron las estructuras anatomicas de referencia escogidas, que se pueden observar en la figura 1.

[FIGURA 1 OMITIR]

Se ubico la guia vertical, pasando por la mitad de la apofisis odontoides, y la horizontal, por la pared posterior del agujero nasopalatino, confrontando esta ubicacion en la seccion trasversal donde la linea guia horizontal estaba presente. Se determino el sitio del corte a nivel de la cortical anterior de la pared posterior mas inferior del agujero nasopalatino. La distancia de la espina nasal anterior al plano guia fue medido por cada operador con la regleta de medidas proporcionada por el software, y despues se compararon, hasta obtener en los tres operadores una concordancia inferior o igual a 1,4 mm de altura, con el fin de analizar la misma imagen. Este rango fue determinado al calcular el error del metodo.

Para el reborde residual inferior, se ubicaron en la opcion de cefalometria lateral en la vista axial las estructuras anatomicas de referencia escogidas (figura 2).

[FIGURA 2 OMITIR]

Se ubico la guia vertical de forma que pasara por todo el centro de la vertebra, y la horizontal por el punto mas anterior del reborde oseo inferior.

Definicion de forma y tamano

En la opcion panoramica en la imagen obtenida, se encontraron las 9 opciones de combinaciones de forma y tamano que ofrece el software Galaxis 3D: ovoide pequena (UP), cuadrada pequena (UP), triangular pequena (VP), ovoide mediana (UM), cuadrada mediana (LIM), triangular mediana (VM), ovoide grande (UG), cuadrada grande (LIG) y triangular grande (VG). Luego, se ubico el corte comprobando las estructuras anatomicas de referencia especificas, tanto para la arcada superior (figura 3), como para la inferior (figura 4).

Cada operador por separado, determino la plantilla que consideraba que mejor se ajustaba a cada uno de los rebordes residuales, y consigno el hallazgo en un formato elaborado para tal efecto. Posteriormente, un cuarto operador reunio los datos en una sola plantilla, encontrando que en 20 de los 70 rebordes residuales superiores y en 6 de los 32 rebordes residuales inferiores, no habia concordancia de por lo menos uno de los tres operadores. Asimismo identifico que el error estaba en la ubicacion de la curva en la parte anterior, por lo que se aclararon los parametros de ubicacion de la curva y se procedio a repetir la evaluacion. En esta se logro una concordancia del 100%.

[FIGURA 3 OMITIR]

[FIGURA 4 OMITIR]

Analisis estadistico

Error del metodo

Para la estandarizacion de la altura del corte en el reborde superior, cada operador tomo dos veces la medida en 25 tomografias, a estos datos se les aplico la prueba t de student, como fue sugerido por Houston para determinar el error sistematico, (36) con un nivel de significancia de 0.05. Para determinar el error aleatorio, se aplico el coeficiente de Dahlberg (37) (tabla 2). Como las diferencias fueron estadisticamente significativas, se determino que la altura del corte no fuera mayor a 1,4 mm, repitiendose la medida tantas veces fuera necesario para conseguirlo.

Para la evaluacion de forma y el tamano solo se acepto una concordancia del 100 % entre los tres operadores.

Metodo estadistico

Los datos fueron digitados en una base de datos de Microsoft Excel, version 2010, y procesados en el programa estadistico R Version 12.2 Stat plus, version 2, 2008.

Se describieron las variables cualitativas mediante distribuciones de frecuencias y porcentuales, las variables cuantitativas con medidas de tendencia central, como el promedio, y medidas de dispersion, como la desviacion estandar. Para el analisis bivariado se utilizo la prueba de correlacion de Pearson, y el test exacto de Fisher para las frecuencias menores de 5. En todas las pruebas se utilizo un nivel de significancia de 0,05.

RESULTADOS

Se examinaron en total 70 imagenes de rebordes residuales superiores y 32 imagenes de rebordes residuales inferiores, para un total de 102 imagenes tomograficas, provenientes de 73 pacientes. La edad promedio fue de 61,31 anos, con una DS de [+ o -] 11,34, la edad minima fue de 24,67 anos y la maxima, de 90,17 anos. De las imagenes de la arcada superior, 46 (65,71%) correspondian a pacientes femeninos y 24 (34,29%) a pacientes masculinos. De las imagenes de la arcada inferior, 18 (56,3%) correspondian a pacientes femeninos y 14 (43,8%) a pacientes masculinos (tabla 3).

Se agrupo en cuatro rangos de edad: < 49,83 anos, con un total de 9 pacientes (12,3%), de 50 a 59 anos, con 28 pacientes (38,4%), de 60 a 69 anos, con 20 pacientes (27,40%) y >70 anos, con 16 pacientes (21,9%). La mayor proporcion (40%) de imagenes del maxilar superior estuvo en el rango de 50 a 59 anos, seguido por 60 a 69 anos (27,1%); para el maxilar inferior, 37,5% de la muestra corresponde a pacientes entre 60 a 69 anos, seguido de 31,3% en el grupo de mayores de 70 anos (tabla 4).

La prevalencia de forma y tamano de la arcada superior fue para UG (48,6%), seguido de VG (42,9%). No se observo ninguna imagen con forma y tamano [??]P, UP, VP y [??]M. Para el maxilar inferior, la prevalencia de tamano y forma fue UG (93,8%), [??]G (6,25). No se presentaron imagenes con tamano y forma LP, [??]P, VP, [??]M, VM y VG, como se puede observar en la figura 5.

No se encontro asociacion estadisticamente significativa entre forma y tamano de los rebordes residuales superior e inferior y las variables sexo y edad, tampoco se observo asociacion entre forma y tamano de la arcada superior e inferior (p>0,05) (tablas 5, 6 y 7).

DISCUSION

Con la perdida dentaria el proceso alveolar desaparece, los alveolos que contenian las raices de los dientes se llenan con hueso nuevo, este proceso alveolar se convierte en el reborde residual, (38) el cual continua remodelandose durante la vida edentula del paciente, sosteniendo cambios progresivos debido a la reabsorcion que puede afectar la forma y tamano de los arcos. (32) El presente estudio observacional de corte transversal, (35) fue realizado para conocer la prevalencia de forma y tamano de los arcos edentados de los pacientes que asistieron al Centro de Imagenes Diagnosticas de UniCIEO, en el periodo comprendido entre 2010 y 2012.

Se evaluaron 722 pacientes con imagenes tomograficas de los arcos maxilares, de los cuales 73 (10,1%) cumplieron los criterios de inclusion con al menos una arcada edentula. La edad promedio fue de 60,8 [+ o -] 11,3 anos y se observaron 102 imagenes tomograficas, 70 de rebordes residuales superiores y 32 de rebordes residuales inferiores. Es importante tener en cuenta que los sujetos de este estudio fueron especificamente para evaluacion de tratamiento implantologico, por lo tanto, la proporcion de sujetos edentados puede variar respecto al de la poblacion general.

En el presente estudio se encontro que la mayor prevalencia de forma y tamano de la arcada superior fue UG (48,6%), seguido VG (42,9%). Para el maxilar inferior la mayor prevalencia de tamano y forma fue UG (93,8%), seguida por [??]G (6,25%). Muy similar a la encontrada por Pietrokovski (33) en su estudio hecho en craneos secos en poblacion israeli, donde la mayor prevalencia de forma de arcos fue la ovoide (superior 65%, inferior 77%), seguida por la triangular (superior 25%, inferior 12%) y, por ultimo, la cuadrada (superior 10%, inferior 11%). Por el contrario, los resultados del presente estudio no concuerdan con el estudio de Bustillos, (34) quien reporta una prevalencia del 100% de forma de arco ovoide, tanto superior como inferior. Posiblemente sus resultados pudieran estar afectados porque la evaluacion de forma de arco fue en modelos de yeso, donde el tejido conectivo podria afectar dicha observacion, como fue sugerido por Krajicek. (23) Misch, (19) en 1993, tambien menciona que, entre las formas de arco del reborde residual, la ovoide es la mas comun, seguida por la forma cuadrada; sin embargo no refiere sus porcentajes ni reporta ningun estudio de prevalencia que sustente esta informacion.

En cuanto a la comparacion de los hallazgos de este estudio con estudios de arcos dentados, Kanashiro (32) observo en individuos brasileros clases II division 1 en arcada superior, mayor prevalencia de forma triangular (73,8%). Podria entonces pensarse en la posibilidad de que este resultado fuera afectado por las alteraciones de habitos parafuncionales, frecuentemente concomitantes con clases II, que tienden a resultar en arcos triangulares. Nojima, (30) en su estudio en poblacion caucasica, clase I y clase II, reporta una prevalencia de forma triangular en la arcada inferior de 46,7% y 69,8% respectivamente. En japoneses clase I, la mayor prevalencia de la forma de arco inferior fue la cuadrada, dicho hallazgo podria relacionarse con caracteristicas propias de la raza. En clase III, tanto para la poblacion caucasica como japonesa, reporta mayor prevalencia de forma cuadrada. Segun lo investigado por Varon y colaboradores (31) en una muestra de pacientes ideales mestizos andinos, se obtuvo un 6% de prevalencia en la forma de arco inferior cuadrada, mientras en el estudio de Abril (28) se reporta una prevalencia mayor en pacientes clase III, con forma de arco inferior cuadrada (19%). Segun Rai, (18) la forma del reborde residual puede no siempre representar a la forma de arco dentado, pero permanece bastante constante en ausencia de intervenciones quirurgicas. Posiblemente las diferencias de forma de arco dentado y edentado tambien puedan deberse a que el metodo de medicion en arcos dentados es mas definido, y la posicion de los dientes es la que determina la forma de este arco.

Una de las dificultades de este estudio fue la estandarizacion del corte coronal del maxilar superior en las imagenes tomograficas, ya que se encontro una gran diferencia de altura a la que se encontraba el agujero nasopalatino, que fue la estructura anatomica de referencia para la imagen del reborde residual superior (rango de 1mm a 13,52mm). Debido a esto se creo un metodo de calibracion entre los observadores para que la imagen del reborde residual que se clasificara fuera la misma entre los tres, dando un margen de error maximo de 1,4mm; sin embargo, segun este estudio, al realizar cortes a diferentes alturas en el mismo paciente, no se encontraron cambios en la clasificacion de la forma y tamano de los arcos.

Una de las mayores fortalezas de este estudio, fue que la clasificacion de la forma y tamano de los rebordes residuales fue realizada sobre imagenes tomograficas, permitiendonos obtener la imagen del reborde residual por medio de 9 plantillas predeterminadas, suministradas por el software Galaxis 3D, donde la ubicacion de la imagen pudo ser objetiva, reproducible y precisa. (39) Adicionalmente, el reborde residual observado correspondio al tejido oseo, contrario a otros estudios realizados, en su gran mayoria con modelos en yeso, donde lo observado involucra los tejidos blandos del reborde residual, pudiendo tener una forma y estructura diferente, (23) siendo esta una variable importante a tener en cuenta. Podria pensarse que una tomografia para clasificar la forma de los rebordes residuales es un analisis muy costoso y sofisticado, pero hoy en dia, en implantologia, es de rutina el uso de estas imagenes para el diagnostico y pronostico adecuado de los pacientes edentados a ser rehabilitados.

Segun Atwood, (38) la reabsorcion de reborde residual es cronica y localizada, y la remodelacion depende de muchos factores, incluyendo la viabilidad celular osea, factores biomecanicos (locales y sistemicos) y patrones individuales de reabsorcion. Debido a que en la presente investigacion no se tuvo acceso a las historias clinicas de los sujetos, no se pudieron tener en cuenta muchos factores que pueden contribuir a remodelar los rebordes residuales, como la realizacion de las exodoncias, si hubo procedimientos quirurgicos como osteotomias para este fin, trauma durante la luxacion de los dientes que pudieran causar fracturas en las paredes alveolares, estatus periodontal y endodoncias por lesiones que afecten el hueso previas a la perdida de los dientes, tiempo de edentulismo, tipo y tiempo de rehabilitacion protesica. Por lo tanto, estas variables no fueron controladas, lo que pudo tener influencia en los hallazgos del presente estudio, convirtiendose en una de sus limitaciones.

En el presente estudio no se encontro asociacion estadisticamente significativa entre edad y sexo con forma y tamano de los rebordes residuales, contrario a lo encontrado por Pietrokovski y colaboradores, (26) quienes concluyen que, con el tiempo y el uso de protesis, las estructuras edentulas pueden sufrir cambios por reabsorcion progresiva lenta. O lo encontrado por Suresh (40) y Gur, (41) quienes sugieren que los cambios hormonales sufridos por las mujeres durante la menopausia, pueden causar una mayor remodelacion de los rebordes oseos residuales y producir formas diferentes de arco a las de los hombres. Se debe tener en cuenta, ademas, que el tamano de muestra de este estudio no alcanza niveles de significancia para asociaciones.

De los 73 pacientes de este estudio, 29 (39,7%) fueron totalmente edentulos, de los cuales en 15 coincidio la forma de la arcada superior con la inferior (51,7%), sin encontrar asociacion estadisticamente significativa entre estas variables. Estos resultados concuerdan con lo mencionado por Misch, (19) al mencionar que es frecuente que la forma de los arcos edentulos maxilo-mandibulares no sea la misma. Esto puede deberse a los diferentes patrones de reabsorcion osea que pueden ocurrir entre ellos.

Misch (21) define la distancia desde el centro del implante mas anterior a una linea que une la cara distal de los dos implantes mas distales como la distancia A-P, que provee una indicacion de la cantidad de extremo libre, que puede ser planeado razonablemente, y resalta que la forma de arco edentado es un elemento critico cuando los implantes anteriores se unen junto a un extremo libre de la restauracion a las regiones posteriores. Una forma de arco cuadrado, provee un pronostico mas pobre que una forma de arco triangular por tener una menor distancia A-P.

En la practica clinica el tamano y la forma de los arcos condiciona la localizacion de los implantes, siendo fundamental en el momento de rehabilitar, asi como la relacion intermaxilar y el tipo de oclusion que podrian simularse sobre estudios con elementos finitos sobre estas nueve formas y tamanos de arco, proporcionadas por el software Galaxis 3D.

Los fracasos de las rehabilitaciones con implantes de pacientes edentados, podrian ser analizados con esta nueva herramienta diagnostica, pues seria posible dilucidar posibles variables que afecten el pronostico de las restauraciones a largo y mediano plazo.

CONCLUSIONES

1. La prevalencia de la forma del reborde residual superior fue ovoide grande (UG), con 48,6%, seguida de la triangular grande (VG), con 42.9%, triangular mediana (VM), con 4,29%, cuadrada grande ([??]G), con 2,86% y ovoide mediana (UM), con 1,43%. En el maxilar inferior solo se observaron ovoide grande (UG), con una prevalencia de 93,75% y cuadrada grande ([??]G), con 6,25%.

2. No se encontro asociacion entre tamano y forma del arco residual con sexo ni edad, tanto en maxilar superior como en el inferior.

3. No se encontro asociacion estadisticamente significativa entre la forma y el tamano del reborde residual superior e inferior.

Declaracion de conflicto de interes: los autores declaran que no tienen conflicto de interes. El estudio fue evaluado y aprobado por el Comite de Etica de UniCIEO el 14 de febrero de 2012.

CORRESPONDENCIA

Sonia Patricia Plaza

Universidad El Bosque Bogota D.C, Colombia

Correo electronico: orthoplaza@hotmail.com
Tabla 1. Tabla de resultados de diferentes estudios de prevalencia
de forma de arcos dentales y rebordes residuales

Estudios de prevalencia de arcadas dentadas y rebordes residuales
en diferentes tipos de poblaciones

Tipo de    Investigadores   Ano      Tipo de     Clasificacion osea
arco                                poblacion

Dentado     Abril et al     1993     Mestiza      Clases II y III
                                   Colombiana         Clases I
                                    Caucasica        Clases II
            Nojima et al    2001                     Clases III
                                                      Clases I
                                    Japonesa         Clases II
                                                     Clases III
                                     Mestiza      Clases I ideales
            Varon et al     2002     Andina
                                   Colombiana
             Kanashiro      2005    Brasilera       Clases II/2
               et al
             Rai et al      2010      India        Sin clasificar
Edentado    Pietrokovski    2007    Israelies      Sin clasificar
               et al
             Bustillos      2008   Venezolanos     Sin clasificar
               et al

Tipo de    Investigadores   Metodo
arco

                            Objeto de           Instrumento
                            estudio             de medicion

Dentado     Abril et al     Modelos         Arcos digitalizados
                                                 13 puntos
                                               fotocopias de
            Nojima et al    Modelos               modelos

                                                 Curvas 3m

                                                 Curvas 3m
            Varon et al     Modelos            Personalizada
                                               Digitalizada
             Kanashiro      Modelos              Curvas 3m
               et al
             Rai et al      Modelos                Rata
Edentado    Pietrokovski    Craneos secos      No reportada
               et al
             Bustillos      Modelos             Plantillas
               et al

Tipo de    Investigadores        Superior               Inferior
arco

                              U     [??]     V      U     [??]    V

                                               %

Dentado     Abril et al     56,06   19,1   24,24
                                                   45     8,3    46,7
                                                   36     4      69
            Nojima et al                           32     44     24
                                                   38,3   53.3   8,3
                                                   52     24     24
                                                   38     58     4

            Varon et al     60      6      34      60     6      34

             Kanashiro      23,8    2,4    73,8    42     25     32,1
               et al
             Rai et al      34      36     30
Edentado    Pietrokovski    65      10     25      77     11     12
               et al
             Bustillos      100                    100
               et al

U = oval, [??] = cuadrado, V = triangular

Tabla 2. Error sistemico y aleatorio de los 3 operadores

Operador      Error        Error
           sistematico   aleatorio

1           p = 0,009    1,936 mm
2           p = 0,005    1,399 mm
3           p =0,099     0,769 mm

Diferencia significativa: p < 0,05.

Tabla 3. Distribucion de la muestra segun sexo

Sexo        Pacientes   Imagenes arcadas

                        Superiores Inferiores

                #        %    #     %     #     %

Femenino       46       63    46   65,7   18   56,3
Masculino      27       36    24   34,3   14   43,7
Total          73       100   70   100    32   100

Tabla 4. Distribucion de la muestra segun rangos de edad

Rangos de edad   Pacientes   Imagenes arcadas

                             Superiores   Inferiores

                     #         %     #     %     #     %

<49,83               9       12,3    9    12,9   1    3,1
50 a 59             28       38,4    28    40    9    28,1
60 a 69             20       27,4    19   27,1   12   37,5
                    16       21,9    14    20    10   31,3
Total               73       100,0   70   100    32   100

Tabla 5. Asociacion de forma y tamano de las arcadas segun
sexo

ARCADA     Tamano Forma   UM   UG   [??]G   VM   VG    P
               Sexo

                               #

Superior      Hombre      1    19     2     3    21
              Mujer            15                9    0,99
Total           70        1    34     2     3    39
Inferior      Hombre           17     1
              Mujer            13     1               0,40
Total           32             30     2

p [menor que o igual a] 0,05: diferencia significativa.

Tabla 6. Asociacion de forma y tamano de las arcadas
segun rangos de edad

Arcada     Tamano    UM   UG   [??]G   VM   VG    P
           y forma

Superior   < 49,8    1    3      1          4
           50 a 59        15     1     1    11
           60 a 69        9            2    8    0,6
            < 70          7                 7
Total        70           34     2     3    30
Inferior   < 49,8         1
           50 a 59        9
           60 a 69        12                     0,23
            < 70          8      2
Total        32           30     2

p [menor que o igual a] 0,05: diferencia significativa.

Tabla 7. Asociacion de forma y tamano entre arcada
superior e inferior

Arcada       Tamano    UM   UG   [??]G   VM   VG
             y forma

Superiores     70      1    34     2     3    30   0,56
Inferiores     32           30     2

p [menor que o igual a] 0,05: diferencia significativa.

Figura 5. Prevalencia de forma y tamano de las arcadas

     Superior   Inferior

Forma y tamano

UG   34 48,6%   30 93,8%
UM   1 1,4%
UG   2 2,86%    2 6,2%
VG   30 42,9%
VM   3 4,25%

Nota: Tabla derivada de grafico de barra.


INTRODUCTION

Losing natural teeth produces several changes in the stomatognathic system and the craniofacial structures, which must be taken into account when determining the changes occurring in the edentate patient's maxilla and to achieve proper diagnosis, prognosis, and prosthetic treatment plan. According to the 1998 Oral Health National Study ENSAB III, (1) the prevalence of edentulism in Colombia is 25% in both maxillae and 7% in the mandible only. In Mexico, in 2006, (2) it affected 30% of individuals over 65 years; in the United States, in 2000, (3) it affected 30% of the same population, and 33.33% in Spain in 2013. (4)

Geometrically, an arch is defined as a segment of a curve. Several authors, like Brader, have defined the arch as a section of a conical curve, a catenary curve, a parabola, an ellipse, a segment of the circumference, or a simple sphere. (5-15) Some studies have even classified arch shapes. In 1934, Chuck evaluated the various human arch shapes and described them as square, narrow, and ovoid. (16-18)

Once the alveolar process disappears after teeth extraction, the patient keeps part of the tooth--the so-called residual ridge--. Residual ridges can be ovoid, square, or triangular. (19,20) In 2009, Misch highlighted the importance of the shape of both the edentate arch and the arch to be restored in diagnosing and planning implants. (21) In 2010, Sagat et al conducted a finite elements study to assess the influence of arch shape, implant position, and stress distribution around it, concluding that these factors are more important than the length of the free end. (22)

The shape and size of residual ridges can be influenced by numerous factors, including the soft tissues covering the residual ridge, sex, age, and race, to name just a few. (23-27)

The diagnostic methods to study and define the shape and size of residual ridge include plaster models, clinical calibration, mapping, and, recently, specialized Cone Beam tomographic analysis (CBCT) for use in dentistry. This led to the development of interactive computerized tomography (ICT) as a bridge between radiologists and clinicians, who usually need a diagnostic template to take advantage of this technique. Diagnostic templates allow dentists to incorporate a three-dimensional treatment plan (from the final prosthetic result) into the image examination phase and to evaluate the patient's anatomy in a threedimensional treatment plan that can be viewed prior to surgery by members of the team involved in the implant. (21)

There are numerous studies on the prevalence of dentate arches in different populations and malocclusion types, (18, 28-32) but the studies on residual ridge shape are scarce. (33,34) Table 1 shows a comparative analysis of some of these studies.

There are no available studies on the shape and size prevalence of residual ridges in Colombia. The objective of this tomographic study was to determine the prevalent shape and size of residual ridges in edentate patients who consulted the UniCIEO Diagnostic Center between 2010 and 2012.

METHODS

This was an observational cross-sectional study. (35) The project was evaluated and approved by the UniCIEO Ethics Committee on February 14, 2012. The sample included 722 CT scans of patients who consulted the UniCIEO Diagnostic Imaging Center between 2010 and 2012. We selected 76 patients who met the inclusion criterion: having at least one totally edentate arch. Three patients were excluded because they presented distorted images--this being the only exclusion criterion--. From the remaining 73 patients, we obtained 70 images of upper residual ridges and 32 images of lower residual ridges, for a total of 102 tomographic images, which were labeled with a consecutive number for identification purposes and to preserve patients' confidentiality. Out of the 73 patients, only 29 were edentate in both maxillae.

Three operators with previous theoretical and practical training were selected to conduct the analysis and to determine the shape and size of each residual ridge.

Tomographic imaging

Images were obtained with a Galileos CT cone beam scanner (Sirona Dental Systems Inc., Bensheim, Germany). This system has a 15 x 15 x 15 [cm.sup.3] x-ray volume, voxels of 0.3/0.15 mm resolution, time of exposure of 14/2-6 s, duration of reconstruction of 4 to 5 min, 85 kV, 5-7 ma, and an effective dose: 29 [micro]Sv (21 more, 85 kV). It also uses a software for dental clinical consultation (Galaxis 3D), which provides three-dimensional volume reconstructions of the maxillofacial region, useful for both diagnosis and planning, with an accuracy of [+ or -] 0.15 mm. The manufacturer's instructions for imaging were carefully followed, making sure that the patient's occlusal plane remained parallel to the floor.

Orientation of tomographic images

After considering the three available methods to determine the shape and size of each patient's residual ridges: lateral, antero-posterior, and panoramic cephalometric imaging, we chose lateral cephalometric radiography because it allows better image orientation. Images were oriented in such a way that the vertical grid would go through the middle odontoid process and the nasopalatine foramen in the upper residual ridge; and in the lower residual ridge it would go horizontally through the menton orifice and vertically through the middle of the vertebra.

Defining the cutting site

In the panoramic image, the anatomical structures of reference were located in an axial view of the upper residual ridge, as shown in figure 1.

[FIGURE 1 OMITTED]

The vertical guide was positioned in such a way that it went through the middle of the odontoid process and the horizontal guide through the posterior wall of the nasopalatine foramen; this site was intersected at the transverse section where the horizontal guide was positioned. We decided that the cutting site would be located at the level of the anterior cortical of the lowest posterior wall of the nasopalatine foramen. The distance from the anterior nasal spine to the guide plane was measured by each operator with the ruler included in the software and then these measures were compared until obtaining a concordance no greater than or equal to 1.4 mm in height among the three operators, in order to have the same image for the analysis. This range was determined by calculating the method's error.

For the lower residual ridge, the chosen anatomical structures of reference were placed at the axial view of the lateral cephalometric radiography (figure 2).

[FIGURE 2 OMITTED]

The vertical guide was positioned in such a way that in went through the center of the vertebra, and the horizontal through the anterior-most point of the lower bone ridge.

Defining shape and size

The obtained panoramic image showed the nine shape and size combinations offered by Galaxis 3D: small ovoid (UP), small square (UP), small triangular (VP), medium ovoid (UM), medium square (UM), medium triangular (VM), large ovoid (UG), large square (UG), and large triangular (VG). The cutting site was then located by checking the specific anatomical structures of reference for both upper arch (figure 3) and lower arch (figure 4).

Each operator individually chose the template that in their opinion best fitted each residual ridge and recorded the findings in a form developed for this purpose. Later, a fourth operator brought the data in a single template, finding out lack of concordance in at least one of the three operators in 20 of the 70 upper residual ridges and in 6 of the 32 lower residual ridges. He also noticed that the error came from the curve location at the anterior area, so parameters of curve location were clarified and the evaluation was conducted once again. A 100% concordance was achieved.

[FIGURE 3 OMITTED]

[FIGURE 4 OMITTED]

Statistical analysis

Method Error

In order to standardize the cut's height at the upper ridge, each operator took the measurement two times in 25 scans; the obtained data were analyzed with the Student's t test as suggested by Houston to determine systematic errors, (36) with a significance level of 0.05. To determine random error, Dahlberg coefficient (37) was used (table 2). As the differences were statistically significant, we decided to have a cut's height no greater than 1.4 mm, repeating as many times as necessary to achieve it.

For shape and size evaluation, we only accepted a 100% concordance among the three operators.

Statistical method

The data were entered in a Microsoft Excel 2010 database, and processed in the R statistical program, version 12.2 Stat plus, version 2, 2008.

The qualitative variables were described by frequency and percentage distribution, and the quantitative variables with measures of central tendency (like average) and measures of dispersion (like standard deviation). For the bivariate analysis we used Pearson's correlation test and Fisher's exact test for frequencies below 5. A significance level of 0.05 was used in all the tests.

RESULTS

We examined 70 images of upper residual ridges and 32 images of lower residual ridges, for a total of 102 tomographic images from 73 patients. The average age was 61.31 years, with SD of [+ or -] 11.34. The minimum age was 24.67 years and the maximum was 90.17 years. Concerning the upper arch, 46 (65.71%) were female patients and 24 (34.29%) were male patients. In terms of the lower arch, 18 (56.3%) were female and 14 (43.8%) were male patients (table 3).

Patients were grouped in four age ranges: < 49,83 years, 9 patients (12.3%), from 50 to 59 years, 28 patients (38,4%), from 60 to 69 years, 20 patients (27.40%) and > 70 years, 16 patients (21.9%). The highest proportion (40%) of upper maxilla images was found in the range of 50 to 59 years, followed by 60 to 69 years (27.1%); concerning the lower maxilla, 37.5% of the sample were patients 60 to 69 years old, followed by 31.3% in the group of patients older than 70 years (table 4).

The prevalent shape and size of the upper maxilla was UG (48.6%), followed by VG (42.9%). No image presented these shape and size: [??]P, UP, VP, VP and [??]M. For the lower maxilla, the prevalent size and shape were UG (93.8%) and [??]G (6.25). No images presented this size and shape: [??]P, UP, VP, [??]M, VM, and VG, as shown in figure 5.

No statistically significant association was found between shape and size of upper and lower residual ridges and the variables sex and age, and no association was observed between shape and size of the upper and lower arch (p > 0.05) (tables 5, 6, and 7).

DISCUSSION

With tooth loss, the alveolar process disappears, the alveoli containing teeth roots are filled with new bone, and this alveolar process becomes residual ridge, (38) which evolves during the edentulous life of patient, with constant changes due to resorption that can affect the shape and size of the arches. (32) This observational cross-sectional study (35) was conducted to evaluate the prevalent size and shape of the arches of edentate patients who consulted UniCIEO Diagnostic Image Center between 2010 and 2012.

We evaluated 722 patients with tomographic images ofthe maxillary arches, of which 73 (10.1%) met the inclusion criteria with at least one edentulous arch. The average age of patients was 60.8 [+ or -] 11.3 years and 102 tomographic images were observed, 70 residual ridges in the upper maxilla and 32 residual ridges in the lower maxilla. It is important to note that the subjects of this study were specifically undergoing evaluation for implant treatment, therefore, the proportion of edentate subjects may vary with respect to the general population.

In the present study we found out that the most prevalent upper arch shape and size was UG (48.6%), followed by VG (42.9%). For the mandible, the highest size and shape prevalence was UG (93.8%), followed by UG (6.25%). These are similar to the findings by Pietrokovski (33) in a study on dry skulls in Israeli population, where the most prevalent arch shape was the ovoid (upper 65%, lower 77%), followed by the triangular (upper 25%, lower 12%) and the square (upper 10%, lower 11%). On the other hand, the results of the present study disagree with those of Bustillos, (34) who reported a prevalence of 100% ovoid arch shape both upper and lower. His results could have been affected because arch shape was evaluated in plaster models, where connective tissue may affect the observations, as suggested by Krajicek. (23) In 1993, Misch (19) also mentioned that the ovoid is the most common residual ridge arch shape, followed by the square shape; however, he does not mention percentages neither prevalence reports to support this information.

As for the comparison of our findings with studies on dented arches, Kanashiro (32) observed higher prevalence of upper arch triangular shape (73.8%) among class II division 1 Brazilian individuals. One may think then that this result was affected by alterations in parafunctional habits, often concomitant with class II, which tend to result in triangular arches. In his study in class I and class II Caucasian population, Nojima, (30) reported a prevalence of lower arch triangular shape of 46.7% and 69.8% respectively. Among class I Japanese population, the most prevalent lower arch shape was the square--a finding that may be associated to race characteristics--. Among Caucasian and Japanese population, class III presents a higher prevalence of the square shape. According to the study by Varon et al (31) in a sample of ideal Andean mestizo patients, there is a 6% prevalence of lower arch square shape, while the study by April (28) reports a higher prevalence of lower arch square shape in class III patients (19%). According to Rai, (18) residual ridge shape may not always reflect the shape of the toothed arch, but it remains fairly steady in the absence of surgical interventions. The shape differences between dentate arch and edentulous arch may also arise from the fact that the method of measuring dentate arches is more defined and the position of the teeth determines arch shape.

One of the difficulties of this study was the standardization of the coronal section of the maxilla in tomographic images, since we found a great difference in nasopalatine foramen which height, since that was the anatomical structure of reference for the image of the upper residual ridge (ranging from 1 mm to 13.52 mm). Because of this we created a method of observer calibration so that the residual ridge to be classified were the same among the three of them, with a margin of maximum error of 1.4 mm; however, according to this study, making cuts at different heights in the same patient did not produce changes in arch shape and size classification.

One of the greatest strengths of this study was that the classification of the shape and size of residual ridges was performed on tomographic images, obtaining residual ridge images through 9 default templates supplied by the Galaxis 3D software that facilitated objective, reproducible and accurate image location. (39) Additionally, residual ridges were observed on bone tissue, contrary to other studies, most of which use plaster models to observe residual ridge soft tissue, which may have different shape and structure, (23) and this is an important variable to take into account. One may think that using tomography to classify residual ridge shape is a very expensive and sophisticated analysis, but nowadays this type of images are common in implantology for accurate diagnosis and prognosis of edentate patients to be rehabilitated.

According to Atwood, (38) the resorption of residual ridge is chronic and localized, and remodeling depends on many factors, including the bone cell viability, biomechanical (local and systemic) factors, and individual resorption patterns. Since the present study did not include the patients' medical records, it did not take into account many factors that can contribute to residual ridges remodeling, such as tooth extractions, surgical procedures such as osteotomies for this purpose, trauma during teeth dislocation that may have caused fractures in alveolar walls, periodontal status and root canal treatment due to lesions that affect the bone prior to teeth loss, time of edentulism, or type and time of prosthetic rehabilitation. Therefore, these variables were not controlled, which might have influenced the findings of the present study, thus becoming one of its limitations.

The present study did not show statistically significant associations between age and sex and residual ridge shape and size, contrary to the findings by Pietrokovski et al, (26) who concluded that, over time and with prosthesis use, edentulous structures may suffer changes by slow progressive resorption, or to the findings by Suresh (40) and Gur, (41) who suggested that hormonal changes that women undergo during menopause may cause greater residual ridge changes and different arch shapes in comparison to men. It must also be taken into account that the sample size of this study does not reach levels of significance for associations.

Out of the 73 patients of this study, 29 (39.7%) were totally edentulous, and in 15 of them (51.7%) the upper and lower maxilla shape coincided, without statistically significant association between these variables. These results agree with the study by Misch, (19) who pointed out that it is frequent that the edentulous maxillo-mandibular arches shape is not the same. This may be due to different bone resorption patterns that occur among them.

Misch (21) defines the distance from the center of the anterior-most implant to a line joining the distal side of the two distal-most implants as the A-P distance, which indicates the amount of free end that can be reasonably planned, and emphasizes that the shape of dentate arches is a critical element when anterior implants are connecter to a free end of the restoration in posterior areas. A square arch shape provides a poorer prognosis than a triangular one by having a shorter A-P distance.

In clinical practice, the size and shape of the arches determines the location of implants, being fundamental when rehabilitating, as well as the intermaxillary relationship and the type of occlusion which could be simulated in finite elements studies on these nine arch shapes and sizes provided by the Galaxis 3D software.

The failures of restorations with implants in edentate patients could be analyzed with this new diagnostic tool, as it would be possible to elucidate potential variables that affect the prognosis of restorations in the long and medium term.

CONCLUSIONS

1. The prevalent upper residual ridge shape was large ovoid (UG), with 48.6%, followed by large triangular (VG), with 42.9%, medium triangular (VM), with 4.29%, large square ([??]G), with 2,86% and medium ovoid (UM), with 1.43%. In the lower maxilla we only observed large ovoid (UG), with a prevalence of 93.75% and large square ([??]G), with 6.25%.

2. We did not find associations between size and shape of the residual arch and sex or age, both in the upper and lower maxilla.

3. We did not find statistically significant associations between the shape and size of upper and lower residual ridges.

Conflict of interest statement: the authors declare that they have no conflict of interest. The study was evaluated and approved by UniCIEO Ethics Committee on February 14, 2012.

CORRESPONDING AUTHOR

Sonia Patricia Plaza

Universidad El Bosque Bogota D.C., Colombia

Email: orthoplaza@hotmail.com

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AMPARO CONSTANZA VARON DE GAITAN, [1] JUAN CARLOS BUSTAMANTE MESA, [2] ANA CATALINA HOYOS GALVIS, [3] ANDRES FELIPE ZAPATA SUAREZ, [4] SONIA PATRICIA PLAZA RUIZ [5]

[1] Odontologa, especialista en Ortodoncia. Vicerrectora Academica UniCIEO, Bogota D.C, Colombia. Correo electronico: sacademica@ cieo.edu.co.

[2] Odontologo, estudiante especializacion en Implantologia. UniCIEO, Bogota D.C, Colombia. Correo electronico: juacarbus@hotmail.com.

[3] Odontologa, estudiante especializacion en Implantologia. UniCIEO, Bogota D.C, Colombia. Correo electronico: pacificb@hotmail.com.

[4] Odontologo, estudiante especializacion en Implantologia. UniCIEO, Bogota D.C, Colombia. Correo electronico: felione26@hotmail.com.

[5] Odontologa, especialista en Ortodoncia. Estudiante Maestria en Epidemiologia. Universidad El Bosque, Bogota D.C, Colombia. Correo electronico: orthoplaza@hotmail.com.

[1] Dentist, Orthodontics Specialist. Academic Vice-President, UniCIEO, Bogota D.C, Colombia. Email: sacademica@cieo.edu.co.

[2] Dentist, Candidate to Specialization in Implantology. UniCIEO, Bogota D.C., Colombia. E-mail: juacarbus@hotmail.com.

[3] Dentist, Candidate to Specialization in Implantology. UniCIEO, Bogota D.C., Colombia. E-mail: pacificb@hotmail.com.

[4] Dentist, Candidate to Specialization in Implantology. UniCIEO, Bogota D.C., Colombia. E-mail: felione26@hotmail.com.

[5] Dentist, Orthodontics Specialist. Epidemiology Master's Degree candidate. Universidad El Bosque, Bogota D.C, Colombia. E-mail: orthoplaza@hotmail.com.

RECIBIDO: MAYO 28/2013-ACEPTADO: SEPTIEMBRE 10/2013

SUBMITTED: MAY 28/2013-ACCEPTED: SEPTEMBER 10/2013
Table 1. Results of studies on the prevalent shape of dental
arches and residual ridges

Studies on the prevalence of toothed arches and residual
ridges in different populations

Type of      Researchers     Year       Type of            Bone
arch                                  population      classification

             Abril et al     1993   Mixed Colombian     Classes II
                                                          and III
                                                         Classes I
                                       Caucasian        Classes II
            Nojima et al     2001                       Classes III
                                                         Classes I
Toothed                                Japanese         Classes II
                                                        Classes III
                                      Mix-Andean      Classes I ideal
             Varon et al     2002      Colombian

           Kanashiro et al   2005      Brazilian        Class II/2
              Rai et al      2010       Indian         Unclassified
Edentate    Pietrokovski     2007       Israeli        Unclassified
                et al
           Bustillos et al   2008     Venezuelan       Unclassified

Type of      Researchers       Method
arch

                             Object of       Measuring
                               study         instrument

             Abril et al       Models     Digitized arches

                                             13 points
                                           photocopies of
            Nojima et al       Models          models

Toothed                                      Curves 3m

                               Models        Curves 3m
             Varon et al                       Custom
                                             Digitized
           Kanashiro et al     Models        Curves 3m
              Rai et al        Models           Rate
Edentate    Pietrokovski     Dry skulls     Not reported
                et al
           Bustillos et al     Models        Templates

Type of      Researchers     Upper                  Lower
arch

                               U     [??]     V       U     [??]

                               %

             Abril et al     56.06   19.1   24.24

                                                    45      8.3
                                                    36      4
            Nojima et al                            32      44
                                                    38.3    53.3
Toothed                                             52      24
                                                    38      58
                             60      6      34      60      6
             Varon et al

           Kanashiro et al   23.8    2.4    73.8    42      25
              Rai et al      34      36     30
Edentate    Pietrokovski     65      10     25      77      11
                et al
           Bustillos et al   100                    100

Type of      Researchers
arch

                              V

             Abril et al

                             46.7
                             69
            Nojima et al     24
                             8.3
Toothed                      24
                             4

             Varon et al     34

           Kanashiro et al   32.1
              Rai et al
Edentate    Pietrokovski     12
                et al
           Bustillos et al

U = oval, [??] = square, V = triangular

Table 2. Systemic and random error of the three operators

Operator   Systematic error   Random error

1             p = 0.009         1.936 mm
2             p = 0.005         1.399 mm
3             p = 0.099         0.769 mm

Significant difference: p < 0.05.

Table 3. Sample distribution according to sex

Sex      Patients   Arch images

                    Upper      Lower

            #        %    #     %     #      %

Female      46      63    46   65.7   18   56.3
Male        27      36    24   34.3   14   43.7
Total       73      100   70   100    32   100.0

Table 4. Sample distribution according to age

Age ranges   Patients   Arch images

                        Upper        Lower

                #         %     #     %     #     %

<49.83          9       12.3    9    12.9   1    3.1
50-59           28      38.4    28    40    9    28.1
60-69           20      27.4    19   27.1   12   37.5
>70             16      21.9    14    20    10   31.3
Total           73      100.0   70   100    32   100

Table 5. Association of shape and size of the arches
according to sex

ARCH    Size Shape   UM   UG   [??]G   VM   VG    P
           Sex

                     #

Upper      Man       1    19     2     3    21
          Woman           15                9    0.99
Total       70       1    34     2     3    39
Lower      Man            17     1
          Woman           13     1               0.40
Total       32            30     2

p [less than or equal to] 0.05: significant difference.

Table 6. Association of size and shape of the arches
according to age

Arch    Size and   UM   UG   [??]G   VM   VG    P
         shape

         < 49.8    1    3      1          4
Upper    50-59          15     1     1    11
        60 to 69        9            2    8    0.6
          < 70          7                 7
Total      70           34     2     3    30
         < 49.8         1
Lower    50-59          9
        60 to 69        12                     0.23
          < 70          8      2
Total      32           30     2

p [less than or equal to] 0.05: significant difference.

Table 7. Association of size and shape between lower
and upper arches

Arch      Size      UM   UG   [??]G   VM   VG    P
        and shape

Upper      70       1    34     2     3    30   0.56
Lower      32            30     2

p [less than or equal to] 0.05: significant difference.

Figure 5. Prevalent shape and size of the arches

     Upper      Lower

Shape and size

UG   34 48,6%   30 93,8%
UM   1 1,4%
UG   2 2,86%    2 6,2%
VG   30 42,9%
VM   3 4,25%

Note: Table made from bar graph.
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Author:Varon De Gaitan, Amparo Constanza; Bustamante Mesa, Juan Carlos; Hoyos Galvis, Ana Catalina; Zapata
Publication:Revista Facultad de Odontologia
Date:Jan 1, 2014
Words:9799
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