Summary
تقدم هذه الدراسة إجراء تحليل صور رقمي شبه آلي للقياس الكمي المستوي للوحة الأسنان المفصح عنها بناء على الصور التي تم الحصول عليها باستخدام كاميرا مضان داخل الفم. تسمح هذه الطريقة بالقياس الكمي السريع والموثوق للوحة الأسنان في بيئة البحث.
Abstract
يتم قياس تراكم البلاك السني باستخدام المؤشرات السريرية أو ، بخلاف ذلك ، مؤشر البلاك المستوي (PPI) ، والذي يقيس المنطقة النسبية للسن المغطاة برواسب البلاك. بالمقارنة مع المؤشرات السريرية ، يتمتع مؤشر أسعار المنتجين بقوة تمييزية أعلى ، لكن القياس التقليدي هو تحليل يستغرق وقتا طويلا ، حيث يجب تحديد مناطق الأسنان المغطاة بالبلاك والنظيفة يدويا لكل صورة باستخدام برنامج معالجة الصور. هنا ، نقدم طريقة للقياس الكمي شبه الآلي للوحة الأسنان ، والتي تسمح بالمعالجة السريعة لما يصل إلى 1000 صورة في وقت واحد. تستغل الطريقة التباين المعزز بين البلاك المكشوف وأسطح الأسنان السليمة والأنسجة الرخوة في الصور الفلورية التي تم الحصول عليها بكاميرا داخل الفم. يعد التنفيذ الدقيق للإجراءات السريرية والحصول على الصور بدقة من الخطوات الحاسمة للتحديد شبه الآلي الناجح للمناطق المغطاة بالبلاك. هذه الطريقة مناسبة لقياس المساحة على أسطح أسنان الوجه والفم السليمة ، وعلى معظم ترميمات الراتنج المركب ، وعلى الأسنان ذات الأقواس التقويمية ، ولكن ليس على الترميمات المعدنية. بالمقارنة مع تسجيلات PPI التقليدية ، فإن القياس شبه الآلي يقلل بشكل كبير من مقدار الوقت المستغرق في التحليل ، وكذلك المدخلات البشرية الذاتية ، وبالتالي زيادة قابلية استنساخ القياسات المسطحة.
Introduction
يتم إجراء القياس الكمي للوحة الأسنان في بيئة البحث إما باستخدام المؤشرات السريرية أو ، بخلاف ذلك ، عن طريق تسجيل مؤشر البلاك المستوي (PPI) 1. تعتمد المؤشرات السريرية ، مثل مؤشر لوحة Quigley-Hein المعدل من Turesky ، على التقييم البصري لتغطية البلاك من قبل المشغل والتعيين اللاحق للدرجة على مقياس ترتيبي2. في حين أن التسجيل سريع ، فإن استخدام المؤشرات السريرية يتطلب معايرة شاقة بين الفاحصين وداخل الفاحص ، ويعاني التصنيف دائما من درجة معينة من الذاتية3،4،5. علاوة على ذلك ، نظرا لأن عدد الدرجات محدود ، فقد تفشل المؤشرات السريرية في اكتشاف الاختلافات ذات الصلة في تغطية البلاك6.
بالنسبة للتسجيلات المسطحة ، يتم تحديد مدى تغطية البلاك على الصور الرقمية بقسمة المنطقة المغطاة بالبلاك على المساحة الإجمالية لسطح السن7. يزيد استخدام مقياس مستمر من الدقة ويظهر قوة تمييزية عالية في التحليل الإحصائي8،9،10. علاوة على ذلك ، قد يجادل المرء بأن القياس السطحي أقل ذاتية ، حيث يتم حساب المؤشر ولا يقدره الفاحص11. تقليديا ، تم تحديد مناطق الأسنان المغطاة بالبلاك والكلية يدويا لتسجيلات PPI عن طريق رسم مناطق الاهتمام في كل صورة باستخدام برنامج معالجة الصور 7,12. وبالتالي ، كان التحليل المستوي في السابق يستغرق وقتا طويلا للغاية ، مما قلل من قابليته للتطبيق على الدراسات السريرية الأكبر6.
في صور الضوء الأبيض التقليدية ، يكون التباين بين المناطق المغطاة بالبلاك ومناطق الأسنان النظيفة والأنسجة المحيطة باهتا ، وبالتالي ، فإن معالجة الصور الآلية ، والتي تعتمد عادة على الكشف القائم على الكثافة للأشياء ، تعوقهابشدة 13,14. تظهر الصور التي يتم الحصول عليها باستخدام كاميرا مضان تباينا محسنا بشكل كبير بين البلاك المفصح عنه ، والأسنان النظيفة التي تتألق تلقائيا بقوة في الطيف الأخضر ، والأنسجة الرخوة غير الفلورية1.
هنا ، نقدم طريقة لقياس المخطط شبه الآلي تقلل بشكل كبير من الوقت المستغرق في تحليل الصور مقارنة بتسجيلات PPI التقليدية. تستخدم الطريقة إجراءات الكشف القياسية ، وكاميرا مضان متاحة تجاريا ، وبرامج مجانية لتحليل الصور. تتم مناقشة المعلمات المهمة للحصول على الصور وتحليل الصور ، بالإضافة إلى الأخطاء النموذجية وقيود الطريقة.
Protocol
تمت الموافقة على الدراسة من قبل اللجنة الأخلاقية لمنطقة Midtjylland (1-10-72-259-21) وأجريت وفقا لإعلان هلسنكي وتعديلاته.
1. تصنيع فاصل حسب الطلب (اختياري)
ملاحظة: يمكن استخدام فاصل مطبوع 3D حسب الطلب أثناء التقاط الصورة لتوحيد موضع رأس الكاميرا. الفاصل ليس إلزاميا لتسجيل الصور الفلورية.
- تصميم الفاصل
- صمم مباعدا يناسب رأس الكاميرا للكاميرا الفلورية داخل الفم. للقيام بذلك ، قم بإجراء مسح لرأس الكاميرا باستخدام ماسح ضوئي رقمي. قم باستيراد المسح الضوئي إلى برنامج مخصص.
- صمم الفاصل ليناسب رأس الكاميرا مع التشكل المطلوب ومسافة تحديد المواقع إلى رأس الكاميرا (أي 4 مم). تصدير كملف STL (مرفق مثال على التصميم كملف تكميلي S1).
- التصنيع الإضافي للفاصل
- افتح برنامج التصنيع الإضافي المرتبط بالطابعة، وحدد الإعدادات الأساسية. انقر فوق الطابعة | حدد طابعة 3D المتوفرة | التالي | الشكل: شفاف | التالي | وضع الطباعة: 50 ميكرون | التالي | نمط البناء: قياسي | التالي.
- قم باستيراد ملف STL بالنقر فوق ملف | استيراد | اختر ملف المحكمة الخاصة بلبنان | افتح.
- تحديد موضع الفاصل على منصة الطباعة ؛ انقر فوق تحويل ، واسحب الفاصل إلى زاوية من المنصة بالقرب من سطح المنصة قدر الإمكان.
- لطباعة فواصل إضافية ، انقر فوق نسخ | نمط خطي. اضبط العد والمسافة لتناسب كائنات إضافية في منصة الطباعة ، وانقر فوق تعيين.
- لتصميم دعم الكائنات ، انقر فوق الدعم الذكي | نمط: عام | توليد | النوع: بوابة | إنشاء الدعم.
- أرسل مهمة الطباعة إلى طابعة 3D. انقر فوق إضافة إلى قائمة الانتظار. يقوم البرنامج تلقائيا بإجراء فحص جودة لملف STL لتحديد الأخطاء عند الإضافة إلى قائمة الانتظار. ثم انقر فوق إضافة إلى قائمة الانتظار | اسم الوظيفة | F4X | أضف إلى قائمة الانتظار.
- قم بتركيب منصة طباعة نظيفة على طابعة 3D ، وأضف راتينج مناسب. انقر فوق بدء الوظيفة ، وامسح رمز الاستجابة السريعة الخاص بالراتنج. تأكد من أن منصة الطباعة فارغة ونظيفة، وأن درج الراتنج ممتلئ، وأن الراتنج قد تم تقليبه قبل الإضافة. انقر فوق بدء العمل.
- عند الانتهاء من مهمة الطباعة، قم بإزالة الفواصل من منصة الطباعة.
- تنظيف الفواصل في حمام الموجات فوق الصوتية مع الأيزوبروبانول لمدة 3 دقائق. كرر التنظيف باستخدام الأيزوبروبانول الطازج. جفف الفواصل بالهواء.
- قم بتأمين البلمرة الكلية للمادة عن طريق بلمرة الفواصل في فرن ما بعد المعالجة لمدة 10 دقائق.
- قم بإزالة مادة الدعم ، وقم بتلطيخ الفواصل لمنع الضوء من اختراق المادة.
2. الكشف عن البلاك والحصول على الصور
- قم بتركيب الفاصل المصنوع حسب الطلب على الكاميرا الفلورية (اختياري). قم بتوصيل الكاميرا داخل الفم بجهاز كمبيوتر ، وافتح برنامج الكاميرا.
- انقر فوق المريض | مريض جديد لإنشاء المريض في النظام. املأ معلومات المريض. انقر فوق المريض | حفظ لحفظ بيانات المريض. انقر فوق فيديو. الكاميرا داخل الفم جاهزة الآن للاستخدام.
- خفت أضواء الغرفة.
- ضع صبغة كاشفة حمراء (أي 5٪ إريثروزين) مع حبيبات قطنية على أسطح الأسنان المهمة للكشف عن البلاك.
- اطلب من المريض شطفه بالماء لمدة 10 ثوان لإزالة الصبغة الزائدة. قم بإزالة أي بقعة لثوية باستخدام حبيبات قطنية. جفف كل سن في الهواء لمدة 3 ثوان.
- ضع الكاميرا داخل الفم في وضع أفقي أمام السن محل الاهتمام ، مع لمس الفاصل للثة / الأسنان المجاورة. احصل على صورة التألق بالضغط على زر الكاميرا.
ملاحظة: تأكد من أن سطح السن محل الاهتمام بالكامل في بؤرة التركيز والتقاطه في الصورة دون تضمين أسطح الأسنان المضادة أو المقابلة. - كرر الخطوات 2.4-2.6 لجميع الأسنان ذات الأهمية.
- ضع علامة على جميع الصور في برنامج الكاميرا. انقر فوق حفظ الصور / مقاطع الفيديو في القائمة.
ملاحظة: تأكد من حفظ الصور في وضع "البلاك" وليس في وضع "التسوس". يشير الرمز P / C في القائمة إلى الوضع الحالي. - لتصدير الصور، انتقل إلى العارض. اختر الصور المراد تصديرها. انقر فوق ملف | تصدير (حفظ باسم...) | جميع صور المريض لتصدير الصور. في نافذة التصدير، اختر الإعدادات التالية: الوضع: قياسي | مسار التصدير: اختر المجلد المطلوب | اختيار نوع الصورة: حدد المربع الأيسر | حالة الصورة: البيانات الأصلية. قم بتوسيع نافذة التصدير لعرض المزيد من الخيارات. حدد ما يلي: اسم الملف يحتوي على: رقم البطاقة أو إدخال المستخدم أو اسم المريض | الشكل: TIF. انقر فوق "موافق " لتصدير الصور.
- بدلا من ذلك ، قم بإعداد تصدير ملف تلقائي قبل التصوير. انقر فوق خيارات | إظهار التكوين | الوحدات | العارض | التصدير / البريد الإلكتروني | خيارات التصدير | الوضع: تصدير تلقائي | مسار التصدير: اختر المجلد المطلوب | حالة الصورة: البيانات الأصلية. حدد ما يلي: اسم الملف يحتوي على: رقم البطاقة أو إدخال المستخدم أو اسم المريض | الشكل: TIF. انقر فوق "موافق " لإعداد إعدادات التصدير الافتراضية. عند إعداد تصدير الملف التلقائي، سيتم تصدير الصور تلقائيا عند حفظها (الخطوة 2.8).
3. تحليل الصور الرقمية
ملاحظة: يمكن إجراء تحليل الصور الرقمية في أي وقت بعد التقاط الصورة. يمكن معالجة دفعات تصل إلى 1000 صورة مضان بالتوازي. إذا تجاوز تحليل دفعات الصور الكبيرة قوة الحوسبة ، فقد يتم تقليل حجم الصورة قبل التحليل.
- القياس الكمي لمساحة الأسنان الكلية
- أعد تسمية جميع الصور بأرقام فهرس متسلسلة (على سبيل المثال ، Planimetry_001 ، Planimetry_002,...). قم باستيراد سلسلة الصور الفلورية إلى برنامج مخصص لتحليل الصور (أي Daime15) في وضع الأحمر والأخضر والأزرق (RGB) بالنقر فوق ملف | استيراد الصور | استيراد كلون.
- قم بإجراء تقسيم قائم على العتبة لسلسلة الصور بالنقر فوق مقطع | التجزئة التلقائية | عتبة مخصصة. اضبط عتبة "منخفضة" فوق شدة الأنسجة الرخوة عن طريق الفم (أي 80). اترك عتبة "عالية" عند 255. وبالتالي ، يتم التعرف على الأسنان فقط (المناطق النظيفة والمغطاة بالبلاك) ككائنات في البرنامج. انقر فوق تطبيق | حسنا | الجزء! لبدء التجزئة.
- افتح المتخيل بالنقر المزدوج على اسم سلسلة الصور. أدخل محرر الكائنات (OBJ). قم بإجراء مراقبة جودة مرئية للصور المجزأة ، واحذف القطع الأثرية عن طريق رفض هذه الكائنات وحذفها.
- دمج الكائنات المتبقية في كل الصور (في كل الصور | دمج الكائنات المحددة). الآن ، هناك كائن واحد لكل صورة. تحديد مساحة السن الكلية في كل صورة (تحليل | قياس الكائنات | مسح الكل | بكسل). تصدير البيانات.
- القياس الكمي للمناطق المغطاة بالبلاك
- قم باستيراد سلسلة الصور الفلورية مرة أخرى إلى البرنامج ، هذه المرة باستخدام قنوات ملونة مقسمة باللون الأحمر والأخضر والأزرق (ملف | استيراد الصور | استيراد باللون الرمادي). أغلق صور القناة الزرقاء. نقل طبقة الكائن من صور RGB إلى صور القناة الحمراء (مقطع | نقل طبقة الكائن).
- حذف وحدات البكسل غير الكائنة في صور القناة الحمراء باستخدام محرر الكائنات (في كل الصور | حذف وحدات البكسل غير الكائن (voxels)). تتم الآن إزالة الأنسجة الرخوة من الصور.
- لتعزيز التباين بين مناطق الأسنان المغطاة بالبلاك والنظيفة ، اضرب سلسلة صور القناة الحمراء بعامل اثنين (تحرير | حاسبة الصور | الضرب | المعلمات: العامل 2.00 | التقديم | حسنا).
- لإزالة مناطق الأسنان النظيفة من الصور ، اطرح سلسلة صور القناة الخضراء من سلسلة صور القناة الحمراء المحسنة (تحرير | حاسبة الصور | صور المعامل الثاني: Planimetry_green | الطرح | التقديم | حسنا).
- لتحديد المناطق المغطاة بالبلاك على الأسنان ، قم بإجراء تجزئة قائمة على العتبة لسلسلة الصور الناتجة (Segment | التجزئة التلقائية | عتبة مخصصة). اضبط عتبة "منخفضة" فوق شدة مناطق الأسنان النظيفة (أي 80). اترك عتبة "عالية" عند 255. يتم التعرف على المناطق المغطاة باللوحة فقط ككائنات في البرنامج. انقر فوق تطبيق | حسنا | الجزء! لبدء التجزئة.
- قم بإجراء مراقبة جودة مرئية للصور المجزأة في محرر الكائنات ، واحذف القطع الأثرية عن طريق رفض هذه الكائنات وحذفها. دمج الكائنات المتبقية في كل الصور (في كل الصور | دمج الكائنات المحددة). تحديد المنطقة المغطاة باللوحة في كل صورة (تحليل | قياس الكائنات | مسح الكل | بكسل). تصدير البيانات.
- افتح جداول البيانات المصدرة في برنامج مخصص. احسب PPI وفقا للمعادلة (1):
معادلة (1)
Representative Results
تسمح الطريقة المقدمة بالقياس الكمي السريع شبه الآلي للمناطق المغطاة بالبلاك على الأسنان (الشكل 1). يتم تصور رواسب البلاك بواسطة الإريثروزين ، بينما تترك مناطق الأسنان النظيفة وكذلك الكريات المكتسبة غير ملوثة16 (الشكل 2 أ). عندما يتم الحصول على الصور باستخدام كاميرا مضان ، يتم تحسين التباين بين مناطق الأسنان النظيفة والمناطق المغطاة بالبلاك والأنسجة الرخوة المحيطة بشكل كبير (الشكل 2B ، C). تعمل الكاميرا الفلورية بنافذتين للكشف ، واحدة باللون الأخضر والأخرى في الطيف الأحمر. بالمقارنة مع مناطق الأسنان النظيفة ، تبدو المناطق المغطاة بالبلاك أكثر إشراقا قليلا في القناة الحمراء (الشكل 2D ، E). في القناة الخضراء ، يتم إخفاء التألق الذاتي للسن بشكل كبير في المناطق المغطاة بالبلاك (الشكل 2F). يتم استغلال تأثير التقنيع هذا أثناء تحليل الصورة ، عندما يتم طرح صور القناة الخضراء من صور القناة الحمراء (الشكل 2G). يسمح التباين القوي بين المناطق النظيفة والمغطاة بالبلاك في الصور الناتجة (الشكل 2H) بتحديد شبه آلي لمؤشر أسعار المنتجين على أساس عتبة الكثافة. يمكن معالجة ما يصل إلى 1000 صورة مضان في وقت واحد.
يمكن استخدام فاصل مطبوع 3D حسب الطلب لتحسين الوضع القياسي لرأس الكاميرا على مسافة مماثلة من السن محل الاهتمام. يحمي الفاصل أيضا السن من الضوء المحيط وبالتالي يعزز التباين بين البلاك المفصح عنه ومناطق الأسنان النظيفة والأنسجة الرخوة المحيطة في الصور المكتسبة. يتم تثبيت الفاصل على رأس الكاميرا بمساعدة ثلاثة عناصر احتفاظ (الشكل 3).
يمكن استخدام الطريقة الموصوفة للتسجيلات المسطحة للوحة فوق البلاك وحساب التفاضل والتكامل على كل من أسطح الأسنان الوجهية والفموية (الشكل 4A-D). اعتمادا على انحناء قوس الأسنان ، قد يكون من الصعب وضع الفاصل على اتصال وثيق باللثة وبالتالي الحفاظ على نفس المسافة بين رأس الكاميرا والسن. نظرا لأن تغطية منطقة البلاك يتم تحديدها بالنسبة إلى إجمالي مساحة السن ، فمن غير المرجح أن تؤثر هذه الاختلافات على تسجيلات PPI. تتألق مواد مختلفة بلون الأسنان في الطيف الأخضر بكثافة متفاوتة17،18،19. وبالتالي ، يمكن تحديد PPI عادة باستخدام خوارزمية تحليل الصور القياسية على الأسنان باستخدام الأسمنت الشارد الزجاجي وترميمات الراتنج المركب (الشكل 4E-H). في المقابل ، عادة ما تنبعث ترميمات الملغم والزهر بشكل خافت في كل من القنوات الحمراء والخضراء ، وبالتالي ، لا يمكن تحديد تغطية اللوحة على هذه الأسطح (الشكل 4I ، J). وينطبق الشيء نفسه على الأقواس المعدنية لتقويم الأسنان ، ولكن نظرا لأن سطح القوس يتم استبعاده عادة من تسجيلات PPI ، فإن قياس المسطحات شبه الآلي مناسب لمرضى تقويم الأسنان (الشكل 4K ، L).
يعتمد التحديد شبه الآلي الناجح للمناطق المغطاة بالبلاك على الصور الفلورية بشكل كبير على التنفيذ الدقيق لجميع خطوات الإجراء السريري. إذا دخل الكثير من الضوء المحيط إلى الصور ، يزداد سطوع الخلفية في القناة الحمراء ، مما يجعل التمايز بين الأسنان والأنسجة الرخوة صعبا (الشكل 5 أ ، ب). لذلك ، يجب تعتيم أضواء الغرفة أثناء التقاط الصورة. إذا لم يفتح المريض الفم بشكل كاف أثناء الحصول على الصورة ، فقد يتم تصوير الأسنان المضادة جنبا إلى جنب مع السن محل الاهتمام وإعاقة المعالجة شبه الآلية (الشكل 5C). عندما يتم إجراء قياس المسطحات على الضواحك أو الأضراس ، فإن الانحناء الصحيح للكاميرا مهم لتجنب تصوير أجزاء من سطح الإطباق (الشكل 5D ، E). بمجرد الكشف عن رواسب البلاك ، يجب على المشغل المضي قدما على الفور في الحصول على الصورة. خلاف ذلك ، قد يتم غسل الإريثروزين ، وقد يصبح التباين بين مناطق الأسنان المغطاة بالبلاك والنظيفة باهتا جدا. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، قد يؤدي محلول الكشف إلى تلطيخ اللثة بقوة ، وقد لا تتم إزالة البقعة أثناء الشطف التالي (الشكل 5F). لتجنب المبالغة في تقدير المنطقة المغطاة بالبلاك ، يمكن تقليل البقعة عن طريق شطف إضافي أو عن طريق المسح اللطيف للثة باستخدام حبيبات قطنية.
الشكل 1: سير العمل للقياس الكمي شبه الآلي لتغطية البلاك على أسطح الأسنان. اختصار: PPI = مؤشر اللوحة المسطحة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: إجراء تحليل الصور الرقمية. (أ) صورة الضوء الأبيض للوحة المكشوفة (السن 26 ، جانب الوجه). (B) الصورة المقابلة التي تم الحصول عليها بكاميرا مضان (وضع أحمر-أخضر-أزرق [RGB]). لاحظ التباين المعزز بين مناطق الأسنان المغطاة بالبلاك والنظيفة. (ج) يتم تحديد مساحة السن الكلية ، المميزة بالمخطط البرتقالي ، من خلال التجزئة القائمة على عتبة الشدة. (D) يتم نقل طبقة الكائن من صورة RGB إلى صورة القناة الحمراء (مخطط برتقالي) ، ويتم حذف وحدات البكسل غير الكائن (الخلفية ، الأنسجة الرخوة). (ه) يتعزز سطوع صور القناة الحمراء بمعامل اثنين. (و) صورة القناة الخضراء. لاحظ انخفاض التألق الذاتي في المناطق المغطاة بالبلاك. (G) بعد طرح صورة القناة الخضراء (F) من صورة القناة الحمراء المعدلة (E) ، يكون التباين بين المناطق المغطاة بالبلاك ومناطق الأسنان النظيفة واضحا. (ح) بعد التجزئة القائمة على عتبة الشدة ، يتم تحديد المناطق المغطاة باللوحة كأشياء (مخطط برتقالي) ، ويمكن حساب مؤشر اللوحة المستوية (PPI) (PPI = 81.6٪). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: فاصل حسب الطلب. فاصل مصنوع حسب الطلب ينظر إليه من الأمام (A) والجانب (B) و (C) من الخلف. (د) كاميرا مضان مع فاصل مثبت (مخطط برتقالي). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: تطبيقات وقيود القياس شبه الآلي. (أ) صورة مضان لسطح سن الوجه. (ب) صورة معالجة مقابلة توضح المناطق المغطاة باللويحات (مخطط برتقالي ؛ مؤشر اللوحة المستوية [PPI] = 51.9٪). ج: صورة مضان لسطح سن فموي. (د) صورة معالجة مقابلة توضح المناطق المغطاة بالبلاك (مخطط برتقالي؛ مؤشر أسعار المنتجين = 14.5٪. (ه-ح) صور للأسنان مع ترميمات الراتنج المركب. يتألق الترميم في E بقوة في الطيف الأخضر ، في حين أن الترميم في G يبدو أكثر خفوتا قليلا من مناطق الأسنان النظيفة المحيطة. في كلتا الصورتين ، يمكن تحديد PPI باستخدام خوارزمية تحليل الصور القياسية. (و ، ح) صور معالجة تظهر المناطق المغطاة باللوحة (الخطوط العريضة البرتقالية; مؤشر أسعار المنتجين = 20.3٪ و 20.2٪ على التوالي). (ط، ي) صور مضان لسن مع ترميم الملغم (I) وسن بتاج معدني خزفي (J ، مخطط أزرق ، تمت إضافته يدويا). كلا الترميمين غير فلورسنت ، ولا يمكن قياس رواسب البلاك عن طريق القياس شبه الآلي. (ك) صورة مضان لسن مع قوس تقويم أسنان معدني. نظرا لاستبعاد القوس من التحليل ، يمكن تحديد مؤشر أسعار المنتجين باستخدام خوارزمية تحليل الصور القياسية (L ، مخطط برتقالي ، PPI = 31.5٪). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: تأثير الإجراءات السريرية على جودة الصورة ونتائج القياس شبه الآلي . (أ) صورة مضان تم الحصول عليها بأضواء غرفة خافتة. يتم تحديد مساحة السن الإجمالية بشكل صحيح بعد تجزئة الصورة المستندة إلى العتبة (مخطط برتقالي). (ب) صورة مضان لنفس السن تم الحصول عليها مع تشغيل مصابيح الغرفة. بسبب زيادة انبعاث الخلفية في الطيف الأحمر ، يفشل التقسيم القائم على العتبة في التمييز بدقة بين أسطح الأسنان والأنسجة الرخوة المحيطة (مخطط برتقالي). (ج) صورة مضان تم الحصول عليها مع فتحة فم غير كافية. تظهر الأسنان المضادة غير المكشوفة في الصورة ، وبالتالي ، يتم تضمينها في إجمالي مساحة الأسنان (الخطوط العريضة البرتقالية). للحصول على مؤشر لوحة مستوي صحيح ، يجب إزالتها يدويا أثناء تحليل الصورة. ( د) صورة مضان تم الحصول عليها مع الوضع الأمثل لرأس الكاميرا. تقتصر مساحة الأسنان الكلية (المخطط البرتقالي) على جانب الوجه. (ه) صورة مضان للسن في D مكتسبة مع انحناء دون المستوى الأمثل لرأس الكاميرا. يتم التقاط جزء من سطح الإطباق ، مما يؤدي إلى زيادة مساحة الأسنان الكلية (مخطط برتقالي). (F) صورة الضوء الأبيض للوحة المكشوفة مع تلطيخ بارز للثة. قد يؤدي الانبعاث العالي في الطيف الأحمر إلى المبالغة في تقدير المنطقة المغطاة بالبلاك. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الملف التكميلي S1: الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
Discussion
تشكل الطريقة المقدمة لقياس المسطحات شبه الآلية القائمة على الصور الفلورية تحسنا في قياس كمية لوحة الأسنان على أسطح الأسنان السليمة في بيئة البحث مقارنة بالقياس التقليدي20. يسمح القياس شبه الآلي بالتحديد المتزامن ل PPI في ما يصل إلى 1000 صورة باستخدام خوارزمية ما بعد المعالجة المحددة مسبقا. وبالتالي ، فإن الطريقة أكثر كفاءة من حيث الوقت من القياس التقليدي ، حيث يتم تحديد إجمالي مناطق الأسنان والمناطق المغطاة بالبلاك يدويا عن طريق رسم مناطق الاهتمام في برنامج معالجة الصور 7,12. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل مدى الحكم البشري في تحليل الصورة إلى اختيار عتبة سطوع لتجزئة الصورة. وبالتالي ، يتم التعامل مع جميع الصور على حد سواء ، ويتم تقليل تأثير ذاتية الفاحص بشكل كبير11.
ترتبط الخطوات الحاسمة في البروتوكول في الغالب بالإجراءات السريرية ، والتي يجب إجراؤها بطريقة موحدة للغاية للحصول على جودة صورة مثالية. يجب تطبيق محلول الكشف بلطف وبشكل موحد ، ويجب الحصول على الصور مباشرة بعد الشطف والتجفيف بالهواء لتجنب غسل الصبغة ، وبالتالي فقدان تباين الصورة. علاوة على ذلك ، يجب تجنب نزيف اللثة ، لأن الهيموغلوبين قد يعزز التألق المسجل في القناة الحمراء19. يجب إجراء التقاط الصورة مع تعتيم أضواء الغرفة لتقليل تداخل الضوء المحيط ، ويحتاج المرضى إلى فتح أفواههم بشكل كاف ، بحيث لا تظهر الأسنان المضادة في الصور. يجب وضع رأس الكاميرا بشكل عمودي على محور السن لتجنب التقاط جزء من سطح الإطباق والأسنان المقابلة.
يمكن إزالة القطع الأثرية الناتجة عن الحصول على الصور دون المستوى الأمثل - في معظم الحالات - أثناء تحليل الصورة ، على الرغم من ذلك على حساب زيادة وقت المعالجة بشكل كبير. يمكن مسح بعض القطع الأثرية التي يتم التعرف عليها ككائنات أثناء التجزئة عن طريق الحذف البسيط في محرر الكائنات. إذا كانت القطع الأثرية متداخلة مع المناطق المعترف بها على أنها لوحة ، فيجب تقسيم الكائنات الناتجة في محرر الكائن قبل الإزالة. في الحالات القصوى ، قد يضطر المشغل إلى العودة إلى التحديد اليدوي للأسنان النظيفة والمناطق المغطاة بالبلاك عن طريق رسم مناطق الاهتمام بالبرنامج. إذا تم تنفيذ جميع الإجراءات السريرية بدقة ، فإن الإدخال الذاتي الوحيد للمشغل أثناء تحليل الصورة يتكون من تحديد قيم القطع للتجزئة القائمة على العتبة. بشكل عام ، يتم تحديد مناطق الأسنان المغطاة بالبلاك والنظيفة جيدا في الصور ، ولكن يجب الإشارة إلى أن الاختلافات الصغيرة في العتبات المختارة تؤثر على قيم PPI المحسوبة ، وإن كان ذلك إلى حد منخفض نسبيا. نظرا لأن جميع الصور التي تم الحصول عليها لدراسة معينة يمكن تقسيمها بعتبات متطابقة ، فإن الاختيار الشخصي لقيم القطع لا يؤثر على الاختلافات بين العلاج أو مجموعات المرضى.
تماما مثل القياس اليدوي ، فإن القياس شبه الآلي غير مناسب للتسجيلات الطولية لتراكم البلاك بسبب استخدام حل الإفصاح. قد يتداخل الإريثروزين مع نمو الأغشية الحيوية من خلال نشاط مضاد للبكتيريا21،22،23 ، ولكن الأهم من ذلك ، أن البقعة البارزة تتطلب إزالة البلاك المهنية قبل إرسال المريض إلى المنزل. ومع ذلك ، يمكن استخدام الطريقة الموصوفة للقياس الكمي المنتظم لمستويات البلاك المعتادة في العيادة. ينشأ قيد آخر على قياس المسطحات شبه الآلية بسبب اختلافات الحجم بين الأسنان الفردية. على الرغم من أن المسافة بين الكاميرا وسطح السن ، وبالتالي حجم مجال الرؤية يمكن توحيدها ، إلا أن الصور المكتسبة قد تتضمن أجزاء من الأسنان المجاورة. لا يمكن إزالتها عن طريق عملية دفعية ولكن فقط عن طريق الاقتصاص اليدوي للصور أثناء التحليل. في حين أن القياس شبه الآلي مناسب للقياس الكمي للوحة فوق التفاضل والتكامل وحساب التفاضلوالتكامل 24 على أسطح الأسنان السليمة ، سيتعين على العمل المستقبلي تحديد كيفية تأثر الطريقة الموصوفة بعيوب النمو25 ، وآفات التسوس المتجوفة وغير المتجوفة ، وكذلك البقع الشديدة.
في الختام ، فإن القياس شبه الآلي هو طريقة تسمح بالقياس الكمي السريع والموثوق لتغطية منطقة البلاك باستخدام كاميرا مضانة. يمكن استخدامه في التجارب السريرية التي تقيم تكوين البلاك الجديد في مجموعات مختلفة من المرضى أو تأثير أنظمة العلاج المختلفة على إزالة البلاك.
Disclosures
تم تمويل الدراسة من قبل Novozymes A / S وصندوق الابتكار الدنماركي (رقم المنحة 9065-00244B). لم يكن للممولين أي دور في جمع البيانات وتحليلها وتفسيرها أو في كتابة التقرير.
Acknowledgments
يشكر المؤلفون ديرك ليونهاردت على مساعدته الممتازة في التصنيع الإضافي للفواصل المصنوعة حسب الطلب. تم تكريم Lene Grønkjær و Javier E. Garcia و Charlotte K. Vindbjerg و Sussi B. Eriksen لدعمهم الفني أثناء الدراسة. يود المؤلفون أيضا أن يشكروا ماتياس بيك على الدعم الفني بشأن استخدام الكاميرا الفلورية و Mette R. Jørgensen على المناقشات المثمرة.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3D Sprint Basic | 3D systems | Additive manufacturing software | |
| 5% erythrosine; Top Dent Rondell Röd | Top Dent Lifco Dental AB | 6327 | Disclosing solution |
| D1000 lab scanner | 3 Shape | Lab scanner used to scan the camera head | |
| DBSWIN 5.17.0 | Dürr Dental | Software for VistaCam | |
| Digital image analysis in microbial ecology (Daime), version 2.2.2 | Freeware for image analysis | ||
| LC-3D Print Box | NextDent | Polymerization unit | |
| Meshmixer 3.5 | Autodesk | Freeware for designing custom-made spacer | |
| NextDent 5100 | 3D systems | 3D-printer | |
| NextDent Ortho IBT | 3D systems | Material for spacer | |
| Ultrasound bath T660/H | Elma Schmidbauer GmbH | ||
| VistaCam iX HD Smart intraoral camera | Dürr Dental | Coupled with a fluorescence camera head |
References
- Pretty, I. A., Edgar, W. M., Smith, P. W., Higham, S. M. Quantification of dental plaque in the research environment. Journal of Dentistry. 33 (3), 193-207 (2005).
- Turesky, S., Gilmore, N. D., Glickman, I. Reduced plaque formation by the chloromethyl analogue of victamine C. Journal of Periodontology. 41 (1), 41-43 (1970).
- Marks, R. G., et al. Evaluation of reliability and reproducibility of dental indices. Journal of Clinical Periodontology. 20 (1), 54-58 (1993).
- Matthijs, S., Sabzevar, M. M., Adriaens, P. A. Intra-examiner reproducibility of 4 dental plaque indices: Dental plaque indices. Journal of Clinical Periodontology. 28 (3), 250-254 (2001).
- Shaloub, A., Addy, M. Evaluation of accuracy and variability of scoring-area-based plaque indices. Journal of Clinical Periodontology. 27 (1), 16-21 (2000).
- Söder, P. -Ö, Jin, L. J., Söder, B. Computerized planimetric method for clinical plaque measurement. European Journal of Oral Sciences. 101 (1), 21-25 (1993).
- Lang, N. P., Ostergaard, E., Loe, H. A fluorescent plaque disclosing agent. Journal of Periodontal Research. 7 (1), 59-67 (1972).
- Staudt, C. B., et al. Computer-based intraoral image analysis of the clinical plaque removing capacity of 3 manual toothbrushes. Journal of Clinical Periodontology. 28 (8), 746-752 (2001).
- Smith, M. R. Parametric vs. nonparametric. Analyzing the periodontal and gingival indicies. Journal of Periodontal Research. 17 (5), 514-517 (1982).
- Quirynen, M., Dekeyser, C., van Steenberghe, D. Discriminating power of five plaque indices. Journal of Periodontology. 62 (2), 100-105 (1991).
- Al-Anezi, S. A., Harradine, N. W. T. Quantifying plaque during orthodontic treatment. The Angle Orthodontist. 82 (4), 748-753 (2012).
- Smith, R. N., Brook, A. H., Elcock, C. The quantification of dental plaque using an image analysis system: reliability and validation. Journal of Clinical Periodontology. 28 (12), 1158-1162 (2001).
- Kang, J., Ji, Z., Gong, C. Segmentation and quantification of dental plaque using modified kernelized fuzzy C-means clustering algorithm. 2010 Chinese Control and Decision Conference. , 788-791 (2010).
- Klaus, K., Glanz, T., Glanz, A. G., Ganss, C., Ruf, S. Comparison of quantitative light-induced fluorescence-digital (QLF-D) images and images of disclosed plaque for planimetric quantification of dental plaque in multibracket appliance patients. Scientific Reports. 10 (1), 4478 (2020).
- Daims, H., Lücker, S., Wagner, M. Daime, a novel image analysis program for microbial ecology and biofilm research. Environmental Microbiology. 8 (2), 200-213 (2006).
- Arnim, S. S. The use of disclosing agents for measuring tooth cleanliness. Journal of Periodontology. 34 (3), 227-245 (1963).
- Meller, C., Klein, C. Fluorescence properties of commercial composite resin restorative materials in dentistry. Dental Materials Journal. 31 (6), 916-923 (2012).
- Kiran, R., Chapman, J., Tennant, M., Forrest, A., Walsh, L. J. Detection of tooth-colored restorative materials for forensic purposes based on their optical properties: An in vitro comparative study. Journal of Forensic Sciences. 64 (1), 254-259 (2019).
- Shakibaie, F., Walsh, L. J. Fluorescence imaging of dental restorations using the VistaCam intra-oral camera. Australian Journal of Forensic Sciences. 51 (1), 3-11 (2019).
- Rey, Y. C. D., Rikvold, P. D., Johnsen, K. K., Schlafer, S. A fast and reliable method for semi-automated planimetric quantification of dental plaque in clinical trials. Journal of Clinical Periodontology. , (2022).
- Baab, D. A., Broadwell, A. H., Williams, B. L. A comparison of antimicrobial activity of four disclosant dyes. Journal of Dental Research. 62 (7), 837-841 (1983).
- Begue, W. J., Bard, R. C., Koehne, G. W.
- Marsh, P. D., et al. Antibacterial activity of some plaque-disclosing agents and dyes (short communication). Caries Research. 23 (5), 348-350 (1989).
- Shakibaie, F., Walsh, L. J. Dental calculus detection using the VistaCam. Clinical and Experimental Dental Research. 2 (3), 226-229 (2016).
- Seow, W. Developmental defects of enamel and dentine: Challenges for basic science research and clinical management. Australian Dental Journal. 59, 143-154 (2014).
