Die Frankfurter Horizontale in der räumlichen Kephalometrie: Eine Methode zur Steigerung der Reliabilität ihrer Referenzpunkte, analysiert mittels Kovarianzmatrizen

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2017-01-30
Issue Year
2017
Authors
Kamm, Robert-Alexander
Editor
Abstract

1.2.1 Background and Objective

The landmarks of the Frankfurt Horizontal Plane (FH) have been subject to multiple studies which have discovered certain distinctive patterns of scatter over repeated point measurements, resulting in a decreased reliability especially in the transversal and sagittal directions. If there was a possibility to decrease this scatter, the FH could provide an adequate reference for 3D analysis. The objective of this study was to ascertain how, and to which degree, the scatter of the Frankfurt Horizontal’s landmarks may be reduced, particularly in the transversal direction.

1.2.3 Materials and Methods

Initially, additional Landmarks which appeared suitable for enhancing the Frankfurt Horizontal were determined. With the software VoXim®, the spatial computer tomography data of 20 patients was analysed and geometrical structures with which the reliability of the Frankfurt Horizontal could be improved were devised. Two different methods were employed for a statistical analysis of the outcome. On the one hand an analysis of the data was executed by a statistical method by Baumrind und Frantz and on the other hand by a spatial enhancement of this method developed by A. Bewersdorff . Additionally, for the assessment of variance a more complex method based on covariance matrices was used as this appeared to be more suitable for use in three-dimensional space. Finally, the outcome of these two different methods was compared and analysed with respect to the reduction of scattering.

1.2.4 Results and Discussion

Suitable methods for increasing the reliability of the Frankfurt Horizontal’s points were determined, resulting in four replacement landmarks for Orbitale and Porion of both sides, named Porion* and Orbitale*. Statistical analysis revealed an increase of reliability for all of the new landmarks, which especially holds for the transversal and sagittal directions. These results were confirmed by both statistical methods. Serving as a value for scattering in multiple measurements, the standard deviation of the new landmarks was analysed. This displayed a reduction to up to a third of the original data. For left Orbitale a reduction of the mean standard deviation of the data of all patients in the direction of maximum scattering from 0,77 mm to 0,47 mm for Orbitale* could be proven. For right Orbitale a reduction from 0,94 mm to 0,48 mm was apparent. The mean standard deviation of left Porion was reduced from 0,85 mm to 0,29 mm. The reduction of standard deviation for right Porion was from 0,92 mm to 0,30 mm respectively. For these findings the test of significance resulted in a p-value below 0,001 for all of the new landmarks. These improvements allow this modified FH, in conjunction with the analysis of vertical asymmetry, to be used for the assessment of transversal and sagittal deviations of symmetry.

Abstract

1.1.1 Hintergründe und Fragestellung

Referenzpunktuntersuchungen der Frankfurter Horizontalen (FH) ergaben bei Mehrfachmessung eine charakteristische Streuung mit unzureichender Reliabilität in transversaler und sagittaler Richtung. Ließe sich diese Streuung reduzieren, wäre mit der Frankfurter Horizontalen eine geeignete Grundlage für räumliche Untersuchungen gegeben. Ziel war es, eine Methode zu finden, wie und in welchem Ausmaß die Referenzpunktstreuung der FH, insbesondere in transversaler Richtung, reduziert werden kann. Anschließend sollte analysiert werden, ob und wie sehr die Streuung reduziert werden konnte.

1.1.3 Material und Methoden

Zunächst wurden zusätzliche anthropologische Punkte ermittelt, die zur Ergänzung der FH geeignet erschienen. Anhand von CT-Aufnahmen von 20 Patienten wurden mit Hilfe des Auswertungsprogramms VoXim® geometrische Konstruktionen entwickelt, mit denen die Reliabilität verbessert werden sollte. Bei der statistischen Auswertung kamen zwei unterschiedliche Verfahren zur Anwendung. Um den dreidimensionalen Daten gerecht zu werden erfolgte eine Varianzanalyse, die auf einem statistischen Auswertungsverfahren von Baumrind und Frantz, sowie einer räumlichen Erweiterung von diesem durch A. Bewersdorff basierte. Zusätzlich fand ein komplexes statistisches Verfahren Anwendung, das für räumliche Daten geeigneter erschien und auf Kovarianzmatrizen basierte. Die Ergebnisse wurden anschließend hinsichtlich der auftretenden Streuung untersucht.

1.1.4 Ergebnisse und Diskussion

Es konnten neue Referenzpunkte für die Frankfurter Horizontale gefunden werden, die Porion* und Orbitale* genannt wurden und in der statistischen Untersuchung eine Verbesserung der Reliabilität im Vergleich zu den ursprünglichen anthropologischen Punkten Porion und Orbitale in sagittaler und besonders in transversaler Richtung ergaben. Diese Ergebnisse konnten mit beiden statistischen Verfahren bestätigt werden. Die Standardabweichung, hierbei als Kennwert für die Streuung bei Mehrfachmessung, konnte für die neuen Punkte teilweise auf bis zu ein Drittel reduziert werden. Hierbei erfuhr das linke Orbitale* im Vergleich zum ursprünglichen Orbitale eine Reduktion der mittleren Standardabweichung aller Patientendatensätze in Richtung der maximalen Streuung von 0,77 mm auf 0,47 mm. Für das rechte Orbitale wurde eine Reduktion von 0,94 mm auf 0,48 mm erreicht. Das linke Porion erfuhr eine Reduktion von 0,85 mm auf 0, 29 mm. Das rechte Porion konnte von 0,92 mm auf 0,30 mm Standardabweichung bei Porion* reduziert werden. Die hochsignifikanten Verbesserungen (p≤0,001) erlauben es über die Beurteilung vertikaler Asymmetrien hinaus, eine modifizierte FH auch zur Analyse transversaler und sagittaler Symmetrieabweichungen heranzuziehen.

DOI
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