Evaluation of the predictive impact of cephalometric variables

Abstract

In the context of orthodontic treatment planning, the decisions to be made are often affected by the assumption of future growth patterns, especially the direction of mandibular rotation. Using longitudinally available lateral cephalograms from the Belfast Growth Study, it was examined whether, on the basis of the cephalometric variables at the ages of 7, 9 and 11, the direction of mandibular rotation can be predicted in the respective subsequent 4-year intervals. For statistical analysis of this problem, logistic regression models were applied to describe and quantify the influence of potential explanatory variables on the direction of mandibular rotation (dependent variable). In addition, graphical methods taken from the field of medical diagnostics were applied for prediction and for determination of predictive accuracy.

The use of logistic regression models revealed no relations between the explanatory variables SN-MeGo and S-Go/N-Me and the subsequent mandibular growth pattern. Only the upper and lower parts of the gonial angle showed a minor predictive impact. A graphical evaluation of their prognostic impact by means of “receiver operating characteristics” (ROC) curves, complemented by determination of the areas under the curves, confirmed the relations discovered. Nevertheless the prognostic limits of the lateral cephalogram emerged clearly for all variables investigated.

Zusammenfassung

Im Rahmen der kieferorthopädischen Behandlungsplanung werden häufig die zu treffenden therapeutischen Entscheidungen durch die Annahme des künftigen Wachstumsverlaufs, insbesondere der Richtung der Unterkieferrotation, beeinflußt. Anhand longitudinal verfügbarer Fernröntgenseitenbilder der Belfast Growth Study wurde untersucht, ob sich mit Hilfe von kephalometrischen Variablen im Alter von 7, 9 und 11 Jahren die Richtung der Unterkieferrotation im jeweils nachfolgenden 4-Jahres-Intervall vorhersagen läßt. Zur statistischen Bearbeitung dieser Fragestellung wurden logistische Regressionsmodelle angewendet, mit deren Hilfe der Einfluß möglicher Prädiktoren auf die Richtung der Wachstumsrotation beschrieben und quantifiziert wurde. Darüber hinaus wurden zur Vorhersage und zur Bestimmung der Zuverlässigkeit der Prognose graphische Methoden aus dem Bereich der Validierung medizinisch-diagnostischer Verfahren eingesetzt.

In der Modellierung mittels logistischer Regression ergaben sich für die Variablen SN-MeGo und S-Go/N-Me keine für die Bestimmung des künftigen Wachstumsmusters nutzbaren Zusammenhänge. Lediglich der obere und untere Gonionwinkel ließen eine — wenn auch schwache — prädiktive Wertigkeit erkennen. Die Evaluierung der prognostischen Wertigkeit dieser beiden Anteile des Kieferwinkels mit Hilfe graphischer Verfahren unter Anwendung von “receiver operating characteristics”-(ROC-)Kurven ebenso wie die Bestimmung der Flächen unter den Kurven bestätigten den gefundenen Zusammenhang. Insgesamt traten aber auch hier die Grenzen der Vorhersage deutlich hervor.