Análise fractal na mandíbula de atletas: influência de condições bucais na dimensão fractal avaliada em radiografias periapicais e correlação de parâmetros radiográficos com a densidade mineral óssea corporal

Abstract

O objetivo deste trabalho foi realizar uma análise fractal, juntamente com índices radiográficos convencionais, em radiografias periapicais digitais da mandíbula de atletas e identificar se existe influência de variações de normalidade e outras condições bucais nos valores de dimensão fractal. Além disso, buscou-se identificar se existe correlação entre esses índices radiográficos e a densidade mineral óssea corporal nestes indivíduos. Foi conduzido um estudo observacional, transversal, onde foram selecionados atletas que tinham histórico de carga horária semanal de treinamento mínima de 8 horas diárias, pelo período mínimo, 6 meses. No mesmo dia, os indivíduos foram submetidos ao exame de densitometria óssea, em uma varredura de corpo inteiro, do tipo absorciometria por raios-X com dupla energia, com obtenção do valor da densidade mineral óssea (DMO) em g/cm2. Em seguida, foram submetidos a um exame clínico (anamnese e exame físico intrabucal) e foi realizada radiografia periapical digital da região de pré-molar inferior. No exame físico foi avaliada a condição bucal das mucosas, e em seguida, uma análise foi direcionada para identificar variações da normalidade do tipo tórus mandibular e a presença de facetas de desgaste nos dentes. Na anamnese, foram avaliadas questões da saúde geral e queixas relacionadas ao apertamento dental, incluindo diagnóstico prévio de bruxismo. Todos os atletas assinaram um Termo de Consentimento Livre e Esclarecido e o projeto, que faz parte de um macroprojeto, teve sua aprovação no Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos institucional. Na radiografia periapical digital foram selecionadas duas regiões de interesse (ROI): uma na região apical (a) e outra na região interdental (i). Foram extraídos valores de média (MTC) e desvio padrão (DP) dos tons de cinza, acessando o histograma. A dimensão fractal (DF) foi avaliada por dois métodos diferentes: o primeiro por binarização (DF.b) e o segundo pelo método baseado no uso das imagens em escala de cinza (DF.c). A análise estatística foi realizada por meio do teste de correlação de Pearson e as comparações foram realizadas pelos testes T e Mann-Whitney (nível de significância de p<0,05). Foram atendidos 29 atletas, sendo 20 do sexo masculino e 9 do sexo feminino, com idade entre 18 e 55 anos, com uma média de treinamento de 13,8 horas semanais. Destes, 16 atletas apresentaram tórus mandibular bilateral, sendo 8 do sexo feminino e 8 do sexo masculino. Os desgastes dentais foram evidenciados em 15 atletas. O autorrelato de apertamento dental ocorreu em 17 atletas. O valor médio da região apical (a) para MTC_a foi de 138±18 e de DP_a foi de 19±5. A média da DF.b foi de 1,24±0,04 e DF.c foi de 1,19±0,03. Em relação aos resultados da região interdental (i), foi obtida média de MTC_i de 106±28 e de DP_i de 17±3. A média da DF.b foi de 1,22±0,03 e de DF.c de 1,13±0,02. O valor médio da DMO corporal foi de 1,259 com desvio padrão de 0,11. Os valores com correlação significante e de magnitude moderada foram DP_a com DF.c_a (p 0,003; r -0,53), DP_i com DF.c_i (p 0,003; r -0,55), MTC_i com MTC_a (p 0,001; r 0,61) e DF.c_a com DF.b_a (p 0,01, r 0,44). Houve correlação moderada para a DMO com MTC_a (p 0,02, r 0,42) e MTC_i (p 0,04, r 0,38). Outras correlações não foram significantes, ou significantes, mas de magnitude fraca. Não houve diferença significante comparando os valores de DF (DF.b ou DF.c) entre indivíduos com ou sem tórus e com ou sem facetas de desgaste, apenas uma tendência para região interdental entre DF.c nos atletas com ou sem desgaste dental (com faceta 1,12 vs sem faceta 1,14, p 0,06). Conclui-se que é possível utilizar as radiografias periapicais digitais para realização da análise fractal, juntamente com a obtenção de índices convencionais, gerando informações de qualidade óssea para avaliação de atletas. Os valores da dimensão fractal obtidos pelo método de processamento usando as imagens em escala de cinza estão correlacionados com a variação nos níveis de cinza. Ainda, mesmo que de forma moderada, quando aumenta a densidade mineral óssea corporal, os valores dos tons de cinza de ambas as regiões apical e interdental também aumentam. Não parece haver influência da presença de tórus mandibular e facetas de desgaste dental no valor da DF.

The aim of this study was to conduct fractal analysis, accompanied by conventional radiographic indexes, in digital periapical radiographs from the mandible bone of athletes. Thus, identify the impact of the normality variation and other oral findings in the fractal dimension values. In addition, to identify the correlation between the mentioned radiographic indexes with the whole body bone mineral density. An observational cross-sectional study was conducted with athletes with a history of at least an 8 hours training routine, for a minimum period of 6 months. On the same day, the individuals were submitted to a whole body scan with a dual-energy X-ray absorptiometry to obtain the bone mineral density (BMD, g/cm2), following a digital periapical radiograph of the inferior pre-molar region. An intraoral physical examination was performed to identify the presence of mandibular torus and erosive tooth wear. Anamnesis was performed focusing on the self-reported jaw clenching and previous bruxism diagnostic. All individuals signed an individual consent for participation in the study, which was approved by the institutional ethics committee. Two regions of interest (ROI) were selected within the radiograph: one at the apical (a) and the other at the interdental (i) areas. Mean (MGL) and standard deviation (SD) gray level were obtained from the histogram. Fractal dimension (FD) was assessed by two different methods: one by binarization (FD.b) and the other on a method based on the use of the images in gray-scale (FD.g). Statistics were performed by Pearson correlation test and comparison T-test and Mann-Whitney test (significance level of p<0.05). Nineteen athletes were enrolled in the study, 20 males and 9 females, with ages varying from 18 to 55 years old, with a mean of 13.8 hours of training weekly. Sixteen athletes revealed bilateral mandibular torus, 8 females and 8 males. Teeth wear was diagnosed in 15 individuals. The self-reported clenching was reported by 17 participants. The mean values for the apical region (a) were: 138±18 for MGL_a and 19±5 for SD_a. The mean FD.b was 1.24±0.04 and FD.g of 1.19±0.03. For the interdental region (i), the mean MGL_i was 106±28 and 17±3 for SD_i. The mean FD.b was 1.22±0.03 and FD.g was 1.13±0.02. The mean whole-body BMD was 1.259±0.11. Significant moderate correlations were found between: SD_a with FD.g_a (p 0.003; r -0.53); SD_i with FD.g_i (p 0.003; r -0.55); MGL_i with MGL_a (p 0.001; r 0.61); and, FD.g_a with FD.b_a (p 0.01, r 0.44). BMD was correlated with MGL_a (p 0.02, r 0.42) and MGL_i (p 0.04, r 0.38). Other correlations revealed to be non-significant or with weak magnitude. There was no significant comparison between FD values (FD.b and FD.g) between individuals with or without mandibular torus and with or without tooth wear. There was only a tendency at the interdental region comparing athletes with or without tooth wear (1.12 presenting the condition versus 1.14 for the ones without the erosive wear, p 0.06). In conclusion, it is possible to use digital periapical radiographs to perform fractal analysis, together with conventional radiographic indexes, allowing obtaining bone health information on the athlete’s evaluation. Fractal dimension values obtained on the gray-scale-based method were correlated with the gray level variation within the image. In addition, even revealing a moderated magnitude, when the whole body mineral density increases, the gray levels revealed higher values in both apical and interdental regions. It seems that the presence of mandibular torus and tooth wear does not have an impact on the fractal dimension values.