Modificazioni condilari e mandibolari in pazienti affetti da Artrite Idiopatica Giovanile: studio volumetrico mediante Tomografia Computerizzata a Fascio Conico

INTRODUZIONE

L’Artrite Idiopatica Giovanile (AIG) è una malattia cronica ad eziologia sconosciuta che viene diagnosticata prima dei 16 anni di età. È la malattia reumatica più frequente nell’infanzia, con una prevalenza nel mondo di 1 bambino su 1.000, persiste per almeno 6 settimane e può avere un esordio sistemico improvviso: febbre alta, rash cutanei, epato-splenomegalia e sierosite. Il sesso femminile risulta essere più colpito, con un rapporto di 2:1. Spesso persiste anche in età adulta, ed è causa di disabilità funzionali (1-3).
L’artrite provoca numerose alterazioni morfologiche, le più gravi delle quali si manifestano a livello articolare, con una sinovite proliferativa non suppurativa; le articolazioni colpite risultano calde, tumefatte e dolenti, soprattutto al risveglio o dopo inattività. Il danno articolare consiste in una degenerazione dei capi articolari e/o del disco articolare. L’erosione è causata da uno strato di cellule infiammatorie, tessuto di granulazione e fibroblasti che prolifera sulla superficie articolare (4).
Recenti studi affermano che l’articolazione temporomandibolare (ATM) viene colpita frequentemente, con una percentuale che varia da 63% a 75%. Il coinvolgimento dell’ATM è spesso asintomatico e la diagnosi con le tecniche radiologiche tradizionali è possibile solo in fase avanzata, il che ritarda notevolmente la terapia. L’infiammazione sinoviale nell’ATM causa riassorbimento osseo a livello del condilo mandibolare e della fossa glenoide, degenerazione a livello del disco articolare (5). Queste alterazioni possono avere diversi gradi di severità e vanno da leggeri riassorbimenti ed appiattimenti dei capi ossei fino alla completa deformazione delle superfici articolari con grave compromissione della funzione masticatoria (figg. 1 e 2).

Il danno dell’ATM è più frequente nei pazienti di sesso femminile, con un esordio precoce della malattia, con un sottotipo poliarticolare e con positività agli anticorpi antinucleo (ANA) (6-8).
Nella clinica generalmente il paziente manifesta una ridotta capacità nell’apertura della bocca e spesso con una latero-deviazione, mentre all’esame radiografico è evidente la riduzione del movimento di traslazione della mandibola.
Nei pazienti in crescita il coinvolgimento dell’Articolazione Temporomandibolare condiziona la crescita del condilo ed altera lo sviluppo della mandibola, con implicazioni funzionali (9). Nel caso in cui entrambe le articolazioni risultino coinvolte, il paziente presenterà la tipica “bird face” ed avrà una ridotta funzione masticatoria; nel caso in cui una sola articolazione venga colpita, ci sarà una asimmetria mandibolare con deviazione verso il lato affetto durante il movimento di apertura (10) (figg. 3 e 4).

Dal momento in cui la tecnologia TC a fascio conico è stata introdotta sul mercato, il suo utilizzo si è diffuso rapidamente. Questa tecnologia tridimensionale genera una rappresentazione realistica delle strutture anatomiche del massiccio facciale, viene utilizzata per creare ricostruzioni 3D volumetriche e per ricavare immagini 2D nelle diverse proiezioni. Le immagini ottenute con la CBCT offrono una buona qualità a fronte di una dose di raggi X relativamente bassa (11, 12).
MATERIALI E METODI

In questo studio sono stati considerati 83 pazienti con Artrite Idiopatica Giovanile: 15 maschi, di cui 5 con patologia monolaterale e 10 con patologia bilaterale, e 68 femmine, di cui 31 con patologia monolaterale e 37 con patologia bilaterale.
La diagnosi di Artrite Idiopatica Giovanile è stata eseguita da un pediatra reumatologo secondo i criteri classificativi della International League of Association for Rheumatology (ILAR).
Tutti i pazienti sono stati esaminati clinicamente e radiograficamente per confermare il coinvolgimento dell’ATM.
L’esame clinico prevedeva analisi del volto, esame intraorale e analisi funzionale dell’ATM.
È stata scelta, quale esame radiografico, l’acquisizione volumetrica del cranio del paziente mediante Cone Beam CT, metodica che permette di ottenere misurazioni reali senza distorsioni con un basso dosaggio di radiazioni al paziente.
È stata impiegata l’apparecchiatura i-CAT 3D Dental (Xoran Technologies), con Field of View (FoV) di 16 cm x 13 cm e con voxel isotropico della dimensione di 0,4 mm (13).
Il volume viene acquisito dall’apparecchiatura con un solo giro di 360° del sensore intorno al capo del paziente, successivamente il file volumetrico grezzo generato dalla macchina viene elaborato dal computer che lo suddivide in slice assiali. Con i vari software a disposizione l’operatore può importare questi dati e rielaborali ottenendo immagini anche nelle altre proiezioni (coronali e sagittali).
Per la segmentazione, le ricostruzioni tridimensionali e le misurazioni volumetriche eseguite in questo lavoro è stato utilizzato il software Mimics (Materialise, Belgio) (figg. 5 e 6).

Dopo l’importazione dei file DICOM si esegue un thresholding selezionando i livelli di grigio di interesse. Il passo successivo consiste nella segmentazione della mandibola dal mascellare superiore. La segmentazione è il processo di separazione di oggetti in una immagine; nelle immagini di tipo biomedicale trova ampia applicazione in quanto la visualizzazione tridimensionale di strutture anatomiche viene migliorata notevolmente tramite questo processo. Per questo la segmentazione è un importante passaggio nella diagnosi e nell’analisi dell’anatomia; tuttavia ad oggi non esiste un software che permetta di eseguire una perfetta segmentazione in modo completamente automatico, per cui tutti i passaggi richiedono una certa esperienza da parte dell’operatore. Gli artefatti delle immagini da CBCT riducono l’accuratezza della segmentazione; essi possono essere dovuti a metalli presenti nel cavo orale (corone, perni, apparecchi ortodontici) oppure possono essere “aloni” lineari o circolari presenti nelle aree periferiche del FoV.
Si calcola a questo punto il 3D object e si ottiene la rappresentazione tridimensionale della mandibola. Si eliminano le corone degli elementi dentari con i loro possibili artefatti.
Per poter calcolare i volumi si deve eseguire la suddivisione della mandibola nelle varie componenti: condilo, ramo, corpo, emisinfisi. Questa operazione si esegue manualmente per ogni paziente, con un comando dedicato presente nel software Mimics.
Per effettuare questa suddivisione sono stati presi due piani di riferimento: l’asse di simmetria anatomico e il piano articolare. L’asse di simmetria anatomico è stato costruito usando un piano passante per il punto incisivo inferiore e per il punto della metà del mento (il punto più basso della sinfisi sul piano frontale). Il piano articolare è il piano perpendicolare all’asse di simmetria anatomico passante per il centro geometrico della sella turcica vista sul piano laterale e per il Nasion (la sutura fronto-nasale sul piano laterale).
Per prima cosa il volume della mandibola è stato diviso in due volumi; il volume dell’emimandibola destra e il volume dell’emimandibola sinistra attraverso il piano di simmetria anatomico. Successivamente sono state calcolate le due emisinfisi utilizzando per il taglio il piano parallelo al piano di simmetria anatomico passante per il Menton ipsilaterale (il punto più basso della sinfisi visto sul piano laterale). Il volume dei condili è stato ottenuto utilizzando per il taglio il piano parallelo al piano articolare passante per il punto più basso dell’incisura sigmoidea. I volumi rimanenti vengono suddivisi con la bisettrice dell’angolo formato tra le tangenti ai margini inferiore e posteriore della mandibola passante per il Gonion (punto di massima curvatura dell’angolo mandibolare), ottenendo i corpi ed i rami mandibolari.
Tutti i volumi sono stati calcolati in millimetri cubi (mm³). Le misurazioni sono state effettuate tutte da un singolo operatore per ridurre l’errore; le misurazioni sono state ripetute con un intervallo di 15 giorni e sono stati considerati i valori medi tra le due misurazioni.
È stato usato il test t Student per determinare la significatività dello studio che è stata stabilita per un p-value < 0,05.

RISULTATI

Sono stati analizzati 83 pazienti affetti da AIG, di cui 15 maschi e 68 femmine (età media 12,3 anni).
La media dei volumi dell’intera mandibola è stata 45108,35 mm³.
La media dei volumi delle emimandibole destre è stata 22588,79 mm³ e quella delle emimandibole sinistre 22665,23 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,47).
La media dei volumi delle emimandibole colpite dalla malattia nei 36 pazienti con AIG monolaterale è stata 22633,9 mm³; le emimandibole dal lato sano hanno avuto una media dei volumi di 24557,55 mm³. La differenza è stata statisticamente significativa (p = 0,03).
La media dei volumi dei condili destri è stata 1135,29 mm³ e quella dei condili sinistri 1141,08 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,46).
La media dei volumi dei condili colpiti dalla malattia nei 36 pazienti con AIG monolaterale è stata di 998,22 mm³ mentre la media dei volumi dei condili sani è stata 1431,31 mm³. La differenza è stata statisticamente molto significativa (p = 0,00008) (figg. 7 e 8).

La media dei volumi dei rami destri è stata 5181,53 mm³ e quella dei rami sinistri 5106,66 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,38).
Il ramo del lato colpito dalla malattia nei 36 pazienti con AIG monolaterale ha avuto una media di volume di 5061,35 mm³ mentre la media dei volumi del lato sano è stata 5573,29 mm³. La differenza è stata statisticamente molto significativa (p = 0,01).
La media dei volumi degli emicorpi destri è stata 13943,65 mm³ mentre la media dei volumi degli emicorpi sinistri è stata 14085,14 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,40).
La media dei volumi degli emicorpi colpiti dalla malattia nei 36 pazienti con AIG monolaterale è stata 14196,42 mm³ mentre la media dei volumi degli emicorpi del lato sano è stata 15143,56 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,12).
La media dei volumi delle emisinfisi destre è stata di 2261,01 mm³ mentre la media dei volumi delle emisinfisi sinistre è stata di 2254 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,47).
La media dei volumi delle emisinfisi dei lati colpiti dalla malattia nei pazienti con AIG monolaterale è stata di 2377,91 mm³ mentre la media dei volumi delle emisinfisi dei lati sani di 2409,39 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,42).
Facendo una analisi dei dati si nota molto chiaramente come ci sia una differenza statisticamente molto significativa tra i volumi dei lati colpiti dalla malattia rispetto a quelli sani per quanto riguarda il condilo, il ramo e l’emimandibola, mentre non ci sono differenze statisticamente significative tra gli emicorpi e le emisinfisi (tabb. 1 e 2).

Gruppo controllo

Sono stati analizzati 20 pazienti sani, 10 maschi e 10 femmine(età media 11,7 anni).
La media dei volumi dell’intera mandibola è stata 45644,28 mm³.
La media dei volumi delle emimandibole destre è stata 22738,93 mm³ e quella delle emimandibole sinistre 22905,35 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,46).
La media dei volumi dei condili destri è stata 1223,3 mm³ e quella dei condili sinistri 1222,57 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,5).
La media dei volumi dei rami destri è stata 4975,92 mm³ e quella dei rami sinistri 4972,82 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,5).
La media dei volumi degli emicorpi destri è stata 14423,76 mm³ mentre la media dei volumi degli emicorpi sinistri è stata 14609,71 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,42).
La media dei volumi delle emisinfisi destre è stata di 2115,95 mm³ mentre la media dei volumi delle emisinfisi sinistre è stata di 2100,25 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,47) (tab. 3).
Confronto tra gruppo test e gruppo controllo

Sono stati confrontati i volumi mandibolari totali dei pazienti sani con quelli dei pazienti affetti da AIG.
La media dei volumi mandibolari nei pazienti sani è stata 45644,28 mm³; la media negli 83 pazienti affetti da AIG è stata 45108,35 mm³. La differenza non è stata statisticamente significativa (p = 0,12).
Confrontando la media dei volumi mandibolari dei pazienti sani con quella dei pazienti con AIG monolaterale (46730,22 mm³), la differenza è stata statisticamente significativa (p = 0,04).
Confrontando la media dei volumi mandibolari dei pazienti sani con quella dei pazienti con AIG bilaterale (43.512,79 mm³), la differenza è stata statisticamente significativa (p = 0,02) (tab. 4).
DISCUSSIONE

L’Artrite Idiopatica Giovanile, quando coinvolge il condilo mandibolare, produce cambiamenti morfologici e di superficie, quali l’erosione corticale, l’appiattimento, la sclerosi, la formazione di osteofiti e un ridotto spazio articolare.
La tecnica TC a fascio conico permette di acquisire il volume del complesso maxillofacciale del paziente velocemente e con una ridotta dose di raggi X. Le immagini ottenute non presentano le distorsioni tipiche della radiologia tradizionale bidimensionale, tuttavia la loro qualità è influenzata dalla dimensione del voxel, dalla posizione del paziente durante la scansione e dall’apparecchiatura che viene utilizzata durante la scansione, per questo tutte le scansioni analizzate in questo lavoro sono state eseguite con la medesima apparecchiatura.
Le misurazioni effettuate sulle proiezioni TC sono reali, senza deformazioni dimensionali.
La tecnica TC Cone Beam si è dimostrata abbastanza sensibile da mostrare all’operatore le erosioni condilari e le zone a ridotta mineralizzazione.
In particolare è stato possibile individuare in pazienti affetti da AIG danni a livello del condilo prima ancora di avere sintomatologia articolare, permettendo una tempestiva terapia che ha ridotto, ed in alcuni casi riparato, l’erosione condilare (14).
Dall’analisi dei dati è emerso che i pazienti colpiti da AIG, in seguito alla sinovite e all’infiammazione dell’ATM, hanno avuto limitazioni nella crescita sia del condilo che del ramo. Di conseguenza il danno condilare si manifesta unilateralmente come diminuzione della crescita del ramo e deviazione della mandibola verso il lato colpito. La normale crescita fisiologica del condilo si trova sul lato opposto (15). Non vi era nessuna correlazione significativa tra il condilo colpito e l’emicorpo sullo stesso lato. Ciò si verifica perché il corpo della mandibola cresce con modalità differenti; la crescita del ramo dipende dalla cartilagine condilare e, quindi, se questa è danneggiata, lo sviluppo del ramo è alterato.
Rispetto alle CBCT, la TC convenzionale e RM presentano lo svantaggio di richiedere molto più tempo di seduta e una maggiore collaborazione dei bambini; in particolare nei bambini molto piccoli, l’anestesia generale o la sedazione cosciente possono essere richieste. Le TC e le RM possono essere particolarmente difficili da eseguire su pazienti che non sono in grado di sedersi o stare fermi immobili per un lungo periodo di tempo. Al contrario, la CBCT può essere eseguita in 10-40 secondi, a seconda della regione programmata e della qualità desiderata dell’immagine.
Un inizio precoce e la regolazione ottimale della terapia aggressiva mediante farmaci antireumatici sono stati estremamente efficaci nel prevenire danni irreversibili alle articolazioni (16, 17). Pertanto, la diagnosi precoce ed accurata di AIG e il monitoraggio sensibile del processo di malattia sono essenziali. Una tecnologia avanzata di imaging in grado di individuare anche la minima traccia di danno articolare erosivo può consentire la previsione del futuro deterioramento strutturale e funzionale.
Per quanto riguarda la sinfisi, sia i pazienti maschili sia i femminili hanno mostrato cambiamenti significativi nella crescita dei tessuti molli e ossei nella regione sinfisaria.
Non c’è stata una grande significatività nel confronto tra i volumi mandibolari dei pazienti sani e quelli dei pazienti affetti da AIG. Alla luce di ciò è possibile ipotizzare una compensazione durante la crescita del ramo controlaterale al lato affetto dalla malattia artritica. Questa ipotesi necessita di ulteriori approfondimenti attraverso l’analisi della terapia a cui sono sottoposti i pazienti ed il coinvolgimento che tale terapia ha nelle fasi di crescita della mandibola.

CONCLUSIONI

Nei pazienti in fase di crescita, il coinvolgimento dell’articolazione temporomandibolare, se non trattato precocemente, può causare gravi anomalie nello sviluppo craniofacciale e malformazioni facciali (18). Nei giovani pazienti affetti da AIG è difficile fare diagnosi di danno articolare, soprattutto nelle fasi iniziali della malattia, in quanto il coinvolgimento dell’ATM è spesso asintomatico (19, 20). Le tecniche radiografiche bidimensionali non sono molto utili nella valutazione dell’articolazione in quanto mostrano solo le alterazioni di dimensioni considerevoli e solamente se l’esame è eseguito con una sezione corretta a livello delle ATM; non risultano in genere evidenti le piccole alterazioni della superficie condilare (erosioni, decalcificazioni, osteofiti).
La CBCT fornisce informazioni utili a completare esami clinici e di laboratorio nella diagnosi e nel trattamento di AIG. I pazienti sottoposti a CBCT con evidenza di danno ATM non possono essere identificati in maniera attendibile mediante l’esame clinico. La CBCT rappresenta un miglioramento nel quantificare i cambiamenti morfologici del condilo e della mandibola, dando un quadro preciso di queste strutture nelle AIG e permettendo l’acquisizione di una vera misurazione volumetrica dei componenti della mandibola. L’uso della CBCT e il protocollo diagnostico 3D nei giovani pazienti con AIG ha messo a disposizione immagini quantitative e volumetriche affidabili, accurate e precise delle strutture condilari, mandibolari e dei loro rapporti dimensionali.
Il processo patologico può influenzare la crescita molto tempo prima che i cambiamenti radiografici vengano visti. Nessuno dei segni clinici o sintomi di disfunzione dell’ATM sono predittori di distruzione ossea dell’ATM.