Long-face aangezichtsmorfologie en relapse na orthodontie of orthognatische chirurgie

21 maart 2018

Relapse na orthodontie of orthognatische chirurgie komt vaker voor bij mensen met een long-face aangezichtsmorfologie dan bij mensen met een normal-face of short-face aangezichtsmorfologie. Naomi Oom en Hanneke den Uil gingen in het kader van hun bachelorscriptie op zoek naar de mogelijke oorzaak.

In de literatuur is onvoldoende bewijs over de oorzaak van het feit dat relapse na orthodontie of orthognatische chirurgie vaker voorkomt bij mensen met een long-face aangezichtsmorfologie (en een relatief stompe gonionhoek) dan bij mensen met een normal-face of short-face aangezichtsmorfologie (en een respectievelijk gemiddelde of relatief scherpe gonionhoek). Wel is bekend dat bij mensen met een long-face sommige botstructuren en kauwspieren minder goed ontwikkeld zijn.

In dit artikel worden mandibulae met relatief stompe, gemiddelde en scherpe gonionhoeken respectievelijk divergente, gemiddelde en convergente mandibulae genoemd. Na orthodontie of orthognatische chirurgie moet de nieuwe situatie gestabiliseerd worden middels remodelling. Tijdens remodelling vindt resorptie van oud bot plaats door osteoclasten en appositie van nieuw bot door osteoblasten. De mate van perfusie, en daarmee de aanvoer van voedingsstoffen en afvoer van afvalstoffen via het bloed, is hiervoor essentieel.

Osteoclasten en osteoblasten worden gestimuleerd door osteocyten onder invloed van mechanische belasting. De mineralisatiegraad, en daarmee de mate waarin het corticale bot vervormd kan worden, beïnvloedt de belasting die osteocyten waarnemen, en daardoor de signalen gericht op osteoclasten en osteoblasten.

Het verschil in relapse zou veroorzaakt kunnen worden door een verschil in remodelling.

Doelstelling

Het doel van dit onderzoek is om te bepalen of er verschillen zijn in de perfusie en de mineralisatiegraad van het corticale bot van convergente, gemiddelde en divergente mandibulae. De porositeit van het bot is gebruikt als maat voor de perfusie van het bot.

Hypotheses

Bij divergente mandibulae treedt minder remodelling op, waardoor de nieuwe situatie na behandeling minder goed kan worden gestabiliseerd, met als gevolg meer relapse.

Het corticale bot van divergente mandibulae zal een lagere porositeit en/of een hogere mineralisatiegraad hebben.

Materiaal en methoden

Voor dit onderzoek zijn humane juveniele mandibulae gebruikt die ongeveer honderd jaar begraven zijn geweest op de Oosterbegraafplaats in Amsterdam. Sinds de opgraving zijn de mandibulae droog bewaard. De leeftijd bij overlijden is geschat op basis van het stadium van tanddoorbraak. Er zijn 3 leeftijdsgroepen onderzocht: 5, 7 en 11 jaar. Uit de 1006 geïncludeerde mandibulae werden per leeftijdsgroep de mandibulae geselecteerd met de meest uitgesproken stompe en scherpe gonionhoeken, en de gonionhoeken die het dichtst bij de mediaan liggen. Met behulp van micro-CT zijn de porositeit en de mineralisatiegraad van het bot bij de condylus, ramus en angulus van 27 juveniele mandibulae met stompe, gemiddelde en scherpe gonionhoeken geanalyseerd. De resultaten werden statistisch geanalyseerd met SPSS.

Resultaten

De porositeit van het corticale bot was significant lager in convergente mandibulae dan in gemiddelde mandibulae. Bij 11-jarigen was de porositeit significant lager in convergente mandibulae dan in zowel gemiddelde als divergente mandibulae. Naarmate de leeftijd toenam, nam de porositeit van het corticale bot bij de divergente mandibulae toe, maar bij gemiddelde en convergente mandibulae niet.

De mineralisatiegraad van het corticale bot was significant hoger in convergente mandibulae dan in gemiddelde en divergente mandibulae. Dit is gevonden bij alle leeftijdsgroepen.

Figuur 1. Het corticale bot is in divergente mandibulae minder dik dan in gemiddelde en convergente mandibulae.
a) convergente mandibulae;
b) gemiddelde mandibulae;
c) divergente mandibulae.

Discussie

De hypothese dat divergente mandibulae een lagere porositeit hebben dan gemiddelde en convergente mandibulae, en dus minder goed doorbloed zouden kunnen zijn, is onwaarschijnlijk. Juist convergente mandibulae hebben namelijk een significant lagere porositeit dan gemiddelde mandibulae. Ook de hypothese dat divergente mandibulae een hogere mineralisatiegraad hebben dan gemiddelde en convergente mandibulae, en dat daardoor de osteoclasten en osteoblasten minder gestimuleerd zouden kunnen worden, is onwaarschijnlijk. Immers, juist convergente mandibulae hebben een significant hogere mineralisatiegraad dan gemiddelde en divergente mandibulae.

Mogelijk is met een grotere onderzoeksgroep aan te tonen dat gemiddelde mandibulae ook een hogere mineralisatiegraad hebben dan divergente mandibulae. Een grotere gonionhoek is dan gerelateerd aan een lagere mineralisatiegraad. Hierdoor zou in het zachtere, minder gemineraliseerde, corticale bot van divergente mandibulae sprake kunnen zijn van ‘teveel’ remodelling, waardoor de mandibula kan remodelleren naar de situatie voor de behandeling, terwijl bij gemiddelde en convergente mandibulae deze drempel niet overschreden wordt. Het corticale bot is in divergente mandibulae minder dik dan in gemiddelde en convergente mandibulae. Dit komt overeen met eerdere onderzoeken. In een dunne cortex wordt dezelfde belasting over een kleiner botvolume verdeeld, waardoor er een relatief sterkere vervorming kan optreden. Aangezien bot remodelleert onder invloed van mechanische belasting, zou deze dunnere cortex zoveel remodelling kunnen initiëren dat de mandibula zich remodelleert naar de situatie voor de behandeling.

Het gevonden verschil in mineralisatiegraad zou ook verklaard kunnen worden door het verschil in corticale dikte: diepere botlagen hebben een hogere mineralisatiegraad dan oppervlakkige botlagen, waardoor een dunnere cortex mogelijk een lagere mineralisatiegraad heeft.

De externe validiteit van deze studie zou beïnvloed kunnen zijn door een verschil in de ontwikkeling van de mandibula, door een verschil in levensstijl. De (hardheid van de) hedendaagse voeding en het aantal eetmomenten verschillen met een eeuw geleden. Bovendien kan diagenese (het proces van postmortem veranderingen) voor microstructurele veranderingen in het bot hebben gezorgd. Gelukkig zijn mandibulae minder gevoelig voor diagenese dan andere botten in het lichaam.

De interne validiteit en betrouwbaarheid van de metingen kan beïnvloed zijn door verkeerde inschattingen van de leeftijd door een afwijkende tandwisseling, of door het ontbreken van informatie over geslacht en groeifase. Door de meest uitgesproken stompe, gemiddelde en scherpe gonionhoeken te kiezen voor deze studie, is de invloed van meetfouten gering.

Conclusies

Het feit dat relapse vaker voorkomt bij mensen met een long-face dan bij mensen met een normal-face of short-face, komt waarschijnlijk niet door verminderde aanvoer van voedingstoffen en afvoer van afvalstoffen als gevolg van een verminderde perfusie. Het komt ook niet door verminderde stimulatie van osteoclasten en osteoblasten door osteocyten onder invloed van mechanische belasting als gevolg van harder corticaal bot.

Het is aannemelijker dat relapse vaker voorkomt bij mensen met een long-face dan bij mensen met een normal-face of short-face door zachter, minder gemineraliseerd corticaal bot, wat leidt tot ‘teveel’ remodelling. Deze lagere mineralisatiegraad komt mogelijk mede doordat mensen met een long-face een dunnere laag corticaal bot hebben. Bovendien wordt dunner corticaal bot relatief zwaarder belast, wat leidt tot meer remodelling onder invloed van mechanische belasting en mogelijk meer relapse.

Klinische relevantie

De resultaten uit dit onderzoek kunnen nuttig zijn bij de diagnose, behandelingsplanning en prognose in de orthodontie van long-face, normal-face en short-face patiënten. Echter, eerst is nader onderzoek nodig om de bevindingen en de nieuwe hypotheses uit de discussie omtrent porositeit, mineralisatiegraad en corticale dikte te bevestigen.

Literatuur

  1. Eggensperger, N., Smolka, K., Luder, J., & Iizuka, T. (2006). Short-and long-term skeletal relapse after mandibular advancement surgery. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, 35(1), 36-42. doi: 10.1016/j.ijom.2005.04.008
  2. Hoppenreijs, T.J., Freihofer, H.P.M., Stoelinga, P.J., Tuinzing, D.B., & Van 't Hof, M.A. (1998). Condylar remodelling and resorption after Le Fort I and bimaxillary osteotomies in patients with anterior open bite: A clinical and radiological study aesthetic and reconstructive surgery. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, 27(2), 81-91. doi: 10.1016/S0901-5027(98)80301-9
  3. Joss, C.U., & Vassalli, I.M. (2009). Stability After Bilateral Sagittal Split Osteotomy Advancement Surgery With Rigid Internal Fixation: A Systematic Review. Journal of Oral Maxillofacial Surgery, 67(2), 301-313. doi: 10.1016/j.joms.2008.06.060
  4. Koolstra, J.H., Jongenburger, M.C.M., Landweer, G.R., & Willems, N.M.B.K. (2017). The relationship between a dolichofacial morphology and bone adaptation of the articular tubercle. Archives of Oral Biology, 78(1), 20-25. doi: 10.1016/j.archoralbio.2017.02.005
  5. Proffit, W.R., Fields, H.W., & Nixon, W.L. (1983). Occlusal Forces in Normal- and Long-face Adults. Journal of Dental Research, 62(5), 566-570. doi: 10.1177/00220345830620051201
  6. Weijs, W.A., & Hillen, B. (1984). Relationships between Masticatory Muscle Cross-section and Skull Shape. Journal of Dental Research, 63(9), 1154-1157. doi: 10.1177/00220345840630091201
  7. Frost, H.M. (1990b). Skeletal structural adaptations to mechanical usage (SATMU): 2. Redefining Wolff's Law: The remodeling problem. The Anatomical Record, 226(4), 414-422. doi: 10.1002/ar.1092260403
  8. Frost, H.M. (1987). Bone “mass” and the “mechanostat”: A proposal. The Anatomical Record, 219(1), 1-9. doi: 10.1002/ar.1092190104
  9. Currey, J.D. (1988). The effect of porosity and mineral content on the Young’s modulus of elasticity of compact bone. Journal of Biomechanics, 21(2), 131-139. doi: 10.1016/0021-9290(88)90006-1
  10. Burger, E.H., Klein-Nulend, J., & Smit, T.H. (2003). Strain-derived canalicular fluid flow regulates osteoclast activity in a remodelling osteon - a proposal. Journal of Biomechanics, 36(10), 1453-1459. doi: 10.1016/S0021-9290(03)00126-X
  11. Huiskes, R. (2000). If bone is the answer, then what is the question? Journal of Anatomy, 197(2), 145-156. doi: 10.1046/j.1469-7580.2000.19720145.x
  12. Schour, I., & Massler, M. (1940a). Studies In Tooth Development: The Growth Pattern Of Human Teeth, Part I. The Journal of the American Dental Association, 27(11), 1778-1793. doi: 10.14219/jada.archive.1940.0340
  13. Schour, I., & Massler, M. (1940b). Studies In Tooth Development: The Growth Pattern Of Human Teeth, Part II. The Journal of the American Dental Association, 27(12), 1918-1931. doi: 10.14219/jada.archive.1940.0367
  14. Izard, G. (1927). The goniomandibular angle in dentofacial orthopedia. International Journal of Orthodontia, Oral Surgery and Radiography, 13(7), 578-581. doi: 10.1016/S0099-6963(27)90110-0
  15. Masumoto, T., Hayashi, I., Kawamura, A., Tanaka, K., & Kasai, K. (2001). Relationships among facial type, buccolingual molar inclination, and cortical bone thickness of the mandible. The European Journal of Orthodontics, 23(1), 15-23. doi: 10.1093/ejo/23.1.15
  16. Özdemir, F., Tozlu, M., & Germec Cakan, D. (2013). Cortical bone thickness of the alveolar process measured with cone-beam computed tomography in patients with different facial types. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 143(2), 190-196. doi: 10.1016/j.ajodo.2012.09.013
  17. Mulder, L., Koolstra, J.H., De Jonge, H.W., & Van Eijden, T.M.G.J. (2006). Architecture and mineralization of developing cortical and trabecular bone of the mandible. Anatomy and Embyology, 211(1), 71-78. doi: 10.1007/s00429-005-0054-0
  18. Almonaitiene, R., Balciuniene, I., & Tutkuviene, J. (2010). Factors influencing permanent teeth eruption: Part one - general factors. Stomatologija, Baltic Dental and Maxillofacial Journal, 12(3), 67-72. Retrieved from http://sbdmj.lsmuni.lt/103/103-01.
  19. Bell, L.S. (1995). Post mortem microstructural change to the skeleton [Doctoral dissertation]. London, UK: Department of Anatomy and Developmental Biology, Faculty of Science, University of Londen. Retrieved from http://discovery.ucl.ac.uk/1317796/1/285099.   

Vanaf nul uitgezocht

Naomi Oom (22) en Hanneke den Uil (21) hadden al langere tijd het idee onderzoek te doen naar het verschil in behandelresultaat van orthognatische en orthodontische behandelingen bij mensen met een long-face en mensen met een short-face. Volgens hen is het een klinisch zeer relevant onderwerp waar nog maar weinig onderzoek naar is gedaan. In het kader van hun bachelorscriptie kregen ze de kans om dit samen op te pikken. Er was van tevoren geen plan over hoe ze het moesten aanpakken. “We hebben vanaf punt nul alles zelf moeten bedenken en uitzoeken”, zegt Oom. Maar dat ging goed, omdat ze veel vertrouwen kregen van hun begeleiders, dr. ir. Jan Harm Koolstra en dr. Clara Korstjens. Die waren erg enthousiast en stuurden hen af en toe bij. Oom en Den Uil vonden eigenlijk alle aspecten van het onderzoek leuk, zelfs het literatuuronderzoek dat ze eerst deden. Het schrijven van de discussieparagraaf viel wel wat tegen en kostte de nodige tijd. “Je moet dan vanuit een helikopterview kijken waar de hiaten zitten, en dat is lastig”, aldus Den Uil. Eigenlijk hadden ze nog wel meer aspecten rondom hun onderwerp willen onderzoeken, maar daar was geen tijd voor. Vanwege de naderende vakantie en het begin van de master, hebben ze actief een punt achter de scriptie moeten zetten. Ze zijn trots op het resultaat en denken dat het een goed startpunt is voor vervolgonderzoek. Of ze zelf verder willen als onderzoeker? “Later misschien”, denkt Den Uil. “Maar we geven er nu de voorkeur aan eerst als algemeen practicus aan de slag te gaan.” 

Naomi Oom en Hanneke Den Uil, Amsterdam

Het onderzoek van Naomi Oom en Hanneke den Uil naar de oorzaak van het feit dat relapse na orthodontie of orthognatische chirurgie vaker voorkomt bij mensen met een long-face aangezichtsmorfologie dan bij mensen met een normal-face of short-face aangezichtsmorfologie, is één van de 5 genomineerde inzendingen voor de NT-GSK Bachelorscriptie Award 2018.

Het onderzoek is gedaan in Amsterdam en werd begeleid door dr. ir. Jan Harm Koolstra en dr. Clara Korstjens.

0 reacties op Long-face aangezichtsmorfologie en relapse na orthodontie of orthognatische chirurgie