歯科矯正治療患者と双生児の前歯部歯列の一意性の三次元分析

Three-dimensional analysis of the uniqueness of the anterior dentition in orthodontically treated patients and twins.

抄録

歯列の特異性は、ヒトの歯列の形態学的比較において、一対で完全に一致するものが検出されない場合に証明される。このような比較を世界中の無作為集団で確立することは、大規模で代表的なサンプルサイズが必要なため、現実的には不可能である。サンプルサイズを小さくするためには、サンプル層別化が選択肢となる。本研究では、無作為に抽出した被験者（グループ1）、歯科矯正治療を受けた患者（グループ2）、双子（グループ3）、歯科矯正治療を受けた双子（グループ4）において、同一歯列の閾値コントロールサンプル（グループ5）と比較し、ヒトの歯列の独自性を調査した。サンプルは、口腔外3Dスキャンによって得られたデジタルキャストファイル（DCF）で構成された。Geomagic Studio（3D Systems, Rock Hill, SC, USA）ソフトウェアパッケージを用いて、合計2.013対の形態学的比較を行った（グループ1 n=110, グループ2 n=1.711, グループ3 n=172, グループ4 n=10, グループ5 n=10）。グループ内の比較は、DCF間の形態学的差異をユークリッド距離で定量化して行った。グループ間の比較は、一元配置分散分析（One-way ANOVA）を用いて行った。公平な比較を確実にするために、事後分析（post-hoc Power Analysis）を行った。ユニークな義歯とそうでない義歯を区別するためにROC分析を適用した。実験グループ（1～4）内では、同一のDCFは検出されなかった。最も類似したDCFのユークリッド距離は、グループ1で5.19mm、グループ2で2.06mm、グループ3で2.03mm、グループ4で1.88mmであった。グループ2と3はグループ5と統計的に異なっていた（p<0.05）。4群と5群との統計学的有意差は、両群の一対比較をより多く行うことで可能であることが明らかになった。ROC解析の結果、感度80％、特異度66.7％～81.6％であった。本研究では、無作為集団および層別集団におけるヒトの歯列の独自性を支持する証拠が観察された。歯質の量が歯列間の形態学的差異に及ぼす影響と、それが独自性に及ぼす影響について、さらなる研究が必要である。

Dental uniqueness can be proven if no perfect match in pair-wise morphological comparisons of human dentitions is detected. Establishing these comparisons in a worldwide random population is practically unfeasible due to the need for a large and representative sample size. Sample stratification is an option to reduce sample size. The present study investigated the uniqueness of the human dentition in randomly selected subjects (Group 1), orthodontically treated patients (Group 2), twins (Group 3), and orthodontically treated twins (Group 4) in comparison with a threshold control sample of identical dentitions (Group 5). The samples consisted of digital cast files (DCF) obtained through extraoral 3D scanning. A total of 2.013 pair-wise morphological comparisons were performed (Group 1 n=110, Group 2 n=1.711, Group 3 n=172, Group 4 n=10, Group 5 n=10) with Geomagic Studio (3D Systems, Rock Hill, SC, USA) software package. Comparisons within groups were performed quantifying the morphological differences between DCF in Euclidean distances. Comparisons between groups were established applying One-way ANOVA. To ensure fair comparisons a post-hoc Power Analysis was performed. ROC analysis was applied to distinguish unique from non-unique dentures. Identical DCF were not detected within the experimental groups (from 1 to 4). The most similar DCF had Euclidian distance of 5.19mm in Group 1, 2.06mm in Group 2, 2.03mm in Group 3, and 1.88mm in Group 4. Groups 2 and 3 were statistically different from Group 5 (p<0.05). Statistically significant difference between Group 4 and 5 revealed to be possible including more pair-wise comparisons in both groups. The ROC analysis revealed sensitivity rate of 80% and specificity between 66.7% and 81.6%. Evidence to sustain the uniqueness of the human dentition in random and stratified populations was observed in the present study. Further studies testing the influence of the quantity of tooth material on morphological difference between dentitions and its impact on uniqueness remain necessary.