Summary
Denne undersøgelse præsenterer en halvautomatisk digital billedanalyseprocedure til planimetrisk kvantificering af afsløret tandplak baseret på billeder erhvervet med et intraoralt fluorescenskamera. Metoden muliggør hurtig og pålidelig kvantificering af plak i forskningsmiljøet.
Abstract
Akkumulering af tandplak kvantificeres ved hjælp af kliniske indekser eller ellers det planimetriske plakindeks (PPI), som måler det relative areal af en tand, der er dækket af plakaflejringer. Sammenlignet med kliniske indekser har PPI en højere diskriminerende effekt, men traditionel planimetry er en tidskrævende analyse, da de plakdækkede og rene tandområder skal bestemmes manuelt for hvert billede ved hjælp af billedbehandlingssoftware. Her præsenterer vi en metode til halvautomatisk planimetrisk kvantificering af tandplak, som muliggør hurtig behandling af op til 1.000 billeder samtidigt. Metoden udnytter den forstærkede kontrast mellem afsløret plak, lydtandoverflader og blødt væv i fluorescensbilleder erhvervet med et intraoralt kamera. Omhyggelig udførelse af de kliniske procedurer og nøjagtig billedoptagelse er afgørende skridt for en vellykket semi-automatiseret identifikation af de plakdækkede områder. Metoden er velegnet til planimetry på sunde ansigts- og orale tandoverflader, på de fleste kompositharpiksrestaureringer og på tænder med ortodontiske beslag, men ikke på metalliske restaureringer. Sammenlignet med traditionelle PPI-optagelser reducerer halvautomatiseret planimetry betydeligt den tid, der bruges på analysen, såvel som det subjektive menneskelige input, hvilket øger reproducerbarheden af planimetriske målinger.
Introduction
Kvantificeringen af plak i forskningsmiljøet sker enten ved hjælp af kliniske indekser eller på anden måde ved registrering af det planimetriske plakindeks (PPI)1. Kliniske indekser, såsom Turesky-modificeret Quigley-Hein-plakindeks, er afhængige af den visuelle vurdering af plakdækning af en operatør og den efterfølgende tildeling af en score på en ordinær skala2. Mens scoringen er hurtig, kræver brugen af kliniske indekser besværlig inter-eksaminator og intra-eksaminator kalibrering, og bedømmelsen lider altid af en vis grad af subjektivitet 3,4,5. Da antallet af scoringer desuden er begrænset, kan kliniske indekser muligvis ikke detektere relevante forskelle i plakdækning6.
For planimetriske optagelser bestemmes omfanget af plakdækning på digitale billeder ved at dividere det plakdækkede område med det samlede areal af tandoverfladen7. Brugen af en kontinuerlig skala øger nøjagtigheden og viser høj diskriminerende kraft i statistisk analyse 8,9,10. Desuden kan man argumentere for, at planimetry er mindre subjektivt, da indekset beregnes og ikke estimeres af eksaminator11. Traditionelt er plakdækkede og samlede tandområder blevet bestemt manuelt for PPI-optagelser ved at tegne interesseområder i hvert billede ved hjælp af billedbehandlingssoftware 7,12. Derfor var planimetrisk analyse tidligere meget tidskrævende, hvilket reducerede dens anvendelighed til større kliniske studier6.
På traditionelle billeder med hvidt lys er kontrasten mellem plakdækkede områder, rene tandområder og det omgivende væv svag, og dermed hæmmes automatiseret billedbehandling, som typisk er afhængig af intensitetsbaseret detektion af objekter, alvorligt13,14. Billeder, der er erhvervet med et fluorescenskamera, viser en signifikant forbedret kontrast mellem afsløret plak, rene tænder, der automatisk fluorescerer stærkt i det grønne spektrum, og ikke-fluorescerende blødt væv1.
Her præsenterer vi en metode til halvautomatisk planimetry, der i høj grad reducerer den tid, der bruges på billedanalyse sammenlignet med traditionelle PPI-optagelser. Metoden anvender standard afsløringsprocedurer, et kommercielt tilgængeligt fluorescenskamera og et gratis billedanalyse. De parametre, der er vigtige for billedoptagelse og billedanalyse, samt typiske fejl og begrænsninger ved metoden, diskuteres.
Protocol
Undersøgelsen blev godkendt af Region Midtjyllands etiske udvalg (1-10-72-259-21) og udført i overensstemmelse med Helsingfors-erklæringen og dens ændringer.
1. Fremstilling af en specialfremstillet afstandsstykke (valgfrit)
BEMÆRK: En specialfremstillet 3D-printet afstandsstykke kan bruges under billedoptagelse til at standardisere placeringen af kamerahovedet. Afstandsstykket er ikke obligatorisk til optagelse af fluorescensbillederne.
- Design af afstandsstykket
- Design et afstandsstykke, der passer til kamerahovedet på det intraorale fluorescenskamera. For at gøre det skal du udføre en scanning af kamerahovedet med en digital scanner. Importer scanningen til dedikeret software.
- Design afstandsstykket, så det passer til kamerahovedet med den ønskede morfologi og positioneringsafstand til kamerahovedet (dvs. 4 mm). Eksporter som en STL-fil (et eksempel på et design er vedhæftet som supplerende fil S1).
- Additiv fremstilling af afstandsstykket
- Åbn den printertilknyttede additiv fremstillingssoftware, og vælg de grundlæggende indstillinger. Klik på Printer | Vælg den tilgængelige 3D-printer | Næste | Form: Klar | Næste | Udskrivningstilstand: 50 mikron | Næste | Byggestil: Standard | Næste.
- Importer STL-filen ved at klikke på Filer | Import | Vælg STL-filen | Åben.
- Definer afstandsstykkets position på printplatformen; klik på Transform, og træk afstandsstykket til et hjørne af platformen så tæt på platformens overflade som muligt.
- For at udskrive yderligere afstandsstykker skal du klikke på Kopier | Lineært mønster. Juster antallet og afstanden for at passe yderligere objekter til printplatformen, og klik på Indstil.
- For at designe understøttelsen af objekterne skal du klikke på Smart support | Stil: Generelt | Generer | Type: Port | Opret support.
- Send udskriftsjobbet til 3D-printeren. Klik på Føj til kø. Softwaren udfører automatisk en kvalitetskontrol af STL-filen for at identificere fejl, når du tilføjer til køen. Klik derefter på Føj til kø | Job navn | F4X | Tilføj til kø.
- Monter en ren printplatform på 3D-printeren, og tilføj en passende harpiks. Klik på Start job, og scan harpiksens QR-kode. Bekræft, at printplatformen er tom og ren, at harpiksbakken er fuld, og at harpiksen er omrørt før tilsætning. Klik på Start job.
- Når udskriftsjobbet er færdigt, skal du fjerne afstandsstykkerne fra printplatformen.
- Rengør afstandsstykkerne i et ultralydbad med isopropanol i 3 min. Gentag rengøringen med frisk isopropanol. Lufttør afstandsstykkerne.
- Fastgør den samlede polymerisation af materialet ved at polymerisere afstandsstykkerne i en efterhærdningsovn i 10 minutter.
- Fjern støttematerialet, og pletter afstandsstykkerne for at forhindre lys i at trænge igennem materialet.
2. Afsløring af plak og billedoptagelse
- Monter det specialfremstillede afstandsstykke på fluorescenskameraet (valgfrit). Tilslut det intraorale kamera til en computer, og åbn kamerasoftwaren.
- Klik på Patient | Ny patient til at oprette patienten i systemet. Udfyld patientoplysningerne. Klik på Patient | Gem for at gemme patientdataene. Klik på Video. Det intraorale kamera er nu klar til brug.
- Dæmp lyset i rummet.
- Påfør et rødt afslørende farvestof (dvs. 5% erythrosin) med en bomuldspiller på tandoverfladerne af interesse for at afsløre plak.
- Instruer patienten om at skylle med vand i 10 s for at fjerne overskydende farvestof. Fjern enhver tandkødsplet ved hjælp af en bomuldspiller. Lufttør hver tand i 3 s.
- Placer det intraorale kamera i vandret position foran den pågældende tand, hvor afstandsstykket berører tandkødet / tilstødende tænder. Hent fluorescensbilledet ved at trykke på kameraknappen.
BEMÆRK: Sørg for, at hele tandoverfladen af interesse er i fokus og fanget i billedet uden at inkludere antagonist eller kontralaterale tandoverflader. - Gentag trin 2.4-2.6 for alle tænder af interesse.
- Marker alle billederne i kamerasoftwaren. Klik på Gem billeder/videoer i menuen.
BEMÆRK: Sørg for, at billederne gemmes i "plaque"-tilstand og ikke i "caries"-tilstand. Symbolet P/C i menuen angiver den aktuelle tilstand. - Hvis du vil eksportere billederne, skal du gå til fremviseren. Vælg de billeder, der skal eksporteres. Klik på Filer | Eksport (gem som...) | Alle billeder af patienten for at eksportere billederne. Vælg følgende indstillinger i eksportvinduet: Tilstand: Standard | Eksportsti: Vælg den ønskede mappe | Valg af billedtype: Afkryds i venstre felt | Billedtilstand: Originale data. Udvid eksportvinduet for at få vist flere indstillinger. Vælg følgende: Filnavnet indeholder: Kortnummer ELLER Brugerinput ELLER Patientnavn | Format: TIF. Klik på OK for at eksportere billederne.
- Du kan også konfigurere en automatisk fileksport før billedbehandling. Klik på Indstillinger | Vis konfiguration | Moduler | Fremviser | Eksport/e-mail | Eksportmuligheder | Tilstand: Autoeksport| Eksportsti: Vælg den ønskede mappe | Billedtilstand: Originale data. Vælg følgende: Filnavnet indeholder: Kortnummer ELLER Brugerinput ELLER Patientnavn | Format: TIF. Klik på OK for at indstille standardeksportindstillingerne. Når den automatiske fileksport er konfigureret, eksporteres billederne automatisk, når de gemmes (trin 2.8).
3. Digital billedanalyse
BEMÆRK: Den digitale billedanalyse kan udføres når som helst efter billedoptagelsen. Batches på op til 1.000 fluorescensbilleder kan behandles parallelt. Hvis analysen af store billedbatcher overstiger computerkraften, kan billedstørrelsen reduceres inden analysen.
- Kvantificering af det samlede tandareal
- Omdøb alle billederne med sekventielle indeksnumre (dvs. Planimetry_001, Planimetry_002,...). Importer fluorescensbilledserien til en dedikeret billedanalysesoftware (dvs. Daime15) i rød-grøn-blå (RGB)-tilstand ved at klikke på Filer | Importer billeder | Importer som farve.
- Udfør en tærskelbaseret segmentering af billedserien ved at klikke på Segment | Automatisk segmentering | Brugerdefineret tærskel. Indstil tærsklen "Lav" over intensiteten af det orale bløde væv (dvs. 80). Lad tærsklen "Høj" være ved 255. Således genkendes kun tænderne (både rene og plakdækkede områder) som objekter i softwaren. Klik på Anvend | OK | Segment! for at starte segmenteringen.
- Åbn visualizeren ved at dobbeltklikke på navnet på billedserien. Indtast objekteditoren (OBJ). Udfør en visuel kvalitetskontrol af de segmenterede billeder, og slet artefakter ved at afvise og slette sådanne objekter.
- Flet de resterende objekter i alle billederne (I alle billeder | Flet markerede objekter). Nu er der et objekt pr. billede. Kvantificer det samlede tandareal i hvert billede (Analyse | Mål objekter | Ryd alt | Pixels). Eksportér dataene.
- Kvantificering af de plakdækkede områder
- Importer fluorescensbilledserien igen til softwaren, denne gang med opdelte røde, grønne og blå farvekanaler (File | Importer billeder | Import som grå). Luk de blå kanalbilleder. Overfør objektlaget fra RGB-billederne til de røde kanalbilleder (Segment | Overfør objektlag).
- Slet pixel, der ikke er objekt, i de røde kanalbilleder ved hjælp af objekteditoren (I alle billeder | Slet pixels, der ikke er objekt (voxels)). Blødt væv fjernes nu fra billederne.
- For at forbedre kontrasten mellem plakdækkede og rene tandområder skal du gange billedserien med den røde kanal med en faktor på to (Rediger | Billedberegner | Multiplikation | Parametre: Faktor 2,00 | Ansøg | OK).
- Hvis du vil fjerne rene tandområder fra billederne, skal du trække den grønne kanalbilledserie fra den forbedrede billedserie for røde kanaler (Rediger | Billedberegner | Anden operand billeder: Planimetry_green | Subtraktion | Ansøg | OK).
- For at identificere de plakdækkede områder på tænderne skal du udføre en tærskelbaseret segmentering af den resulterende billedserie (Segment | Automatisk segmentering | Brugerdefineret tærskel). Indstil tærsklen "Lav" over intensiteten af de rene tandområder (dvs. 80). Lad tærsklen "Høj" være ved 255. Kun plakdækkede områder genkendes som objekter i softwaren. Klik på Anvend | OK | Segment! for at starte segmenteringen.
- Udfør en visuel kvalitetskontrol af de segmenterede billeder i objekteditoren, og slet artefakter ved at afvise og slette sådanne objekter. Flet de resterende objekter i alle billederne (I alle billeder | Flet markerede objekter). Kvantificer det plakdækkede område i hvert billede (Analyse | Mål objekter | Ryd alt | Pixels). Eksportér dataene.
- Åbn de eksporterede datatabeller i en dedikeret software. Beregn PPI i henhold til ligning (1):
Ligning (1)
Representative Results
Den præsenterede metode muliggør hurtig, halvautomatisk planimetrisk kvantificering af plakdækkede områder på tænderne (figur 1). Plakaflejringer visualiseres af erythrosin, mens rene tandområder såvel som den erhvervede pellicle efterlades ufarvet16 (figur 2A). Når billeder tages med et fluorescenskamera, forbedres kontrasten mellem de rene tandområder, plakdækkede områder og omgivende blødt væv betydeligt (figur 2B, C). Fluorescenskameraet fungerer med to detekteringsvinduer, et i det grønne og et i det røde spektrum. Sammenlignet med de rene tandområder ser de plakdækkede områder lidt lysere ud i den røde kanal (figur 2D, E). I den grønne kanal maskeres tandens autofluorescens betydeligt i de plakdækkede områder (figur 2F). Denne maskeringseffekt udnyttes under billedanalyse, når de grønne kanalbilleder trækkes fra de røde kanalbilleder (figur 2G). Den stærke kontrast mellem de rene og plakdækkede områder i de resulterende billeder (figur 2H) muliggør en intensitetstærskelbaseret, halvautomatisk bestemmelse af PPI. Op til 1.000 fluorescensbilleder kan behandles samtidigt.
En specialfremstillet 3D-printet afstandsstykke kan bruges til at forbedre den standardiserede placering af kamerahovedet i en identisk afstand fra den pågældende tand. Afstandsstykket beskytter også tanden mod omgivende lys og forstærker derved kontrasten mellem den afslørede plak, rene tandområder og omgivende blødt væv i de erhvervede billeder. Afstandsstykket er monteret på kamerahovedet ved hjælp af tre fastholdelseselementer (figur 3).
Den beskrevne metode kan anvendes til planimetriske optagelser af supragingival plaque og calculus på både ansigts- og orale tandoverflader (figur 4A-D). Afhængigt af tandbuens krumning kan det være svært at placere afstandsstykket i tæt kontakt med tandkødet og derved holde samme afstand mellem kamerahovedet og tanden. Da plakområdets dækning bestemmes i forhold til det samlede tandareal, er det usandsynligt, at sådanne forskelle påvirker PPI-optagelserne. Forskellige tandfarvede materialer fluorescerer i det grønne spektrum med varierende intensiteter17,18,19. Derfor kan PPI normalt bestemmes med standardbilledanalysealgoritmen på tænder med glasionomercement og kompositharpiksrestaureringer (figur 4E-H). I modsætning hertil udsender amalgam- og støbte restaureringer normalt svagt i både den røde og den grønne kanal, og det er derfor ikke muligt at bestemme plakdækningen på sådanne overflader (figur 4I, J). Det samme gælder for metalliske ortodontiske beslag, men da beslagets overflade typisk er udelukket fra PPI-optagelser, er halvautomatisk planimetry velegnet til ortodontiske patienter (figur 4K, L).
Den vellykkede halvautomatiske identifikation af plakdækkede områder på fluorescensbilleder er stærkt afhængig af den omhyggelige udførelse af alle trin i den kliniske procedure. Hvis der kommer for meget omgivende lys ind i billederne, øges lysstyrken af baggrunden i den røde kanal, hvilket gør differentieringen mellem tænderne og blødt væv vanskelig (figur 5A, B). Derfor skal rumlyset dæmpes under billedoptagelsen. Hvis patienten ikke åbner munden tilstrækkeligt under billedoptagelsen, kan antagonisttænder afbildes sammen med den pågældende tand og hæmme den halvautomatiske behandling (figur 5C). Når planimetry udføres på premolarer eller molarer, er den korrekte vinkling af kameraet vigtig for at undgå billeddannelse af dele af den okklusale overflade (figur 5D, E). Når plakaflejringerne er afsløret, skal operatøren straks gå videre til billedoptagelsen. Ellers kan erythrosinet vaskes ud, og kontrasten mellem de plakdækkede og rene tandområder kan blive for svag. I nogle tilfælde kan den afslørende opløsning dog kraftigt plette tandkødet, og pletten fjernes muligvis ikke under den følgende skylning (figur 5F). For at undgå en overvurdering af det plakdækkede område kan pletten reduceres ved en ekstra skylning eller ved forsigtig aftørring af tandkødet med en bomuldspiller.
Figur 1: Arbejdsgang til halvautomatisk kvantificering af plakdækning på tandoverflader. Forkortelse: PPI = planimetrisk plaqueindeks. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Procedure for digital billedanalyse. (A) Hvidt lysbillede af afsløret plak (tand 26, ansigtsaspekt). (B) Tilsvarende billede taget med et fluorescenskamera (rød-grøn-blå [RGB]-tilstand). Bemærk den forbedrede kontrast mellem de plakdækkede og rene tandområder. (C) Det samlede tandareal, markeret med den orange kontur, identificeres ved intensitetstærskelbaseret segmentering. (D) Objektlaget fra RGB-billedet overføres til det røde kanalbillede (orange kontur), og pixels, der ikke er objekt (baggrund, blødt væv), slettes. (E) Lysstyrken på de røde kanalbilleder forbedres med en faktor på to. (F) Det grønne kanalbillede. Bemærk den reducerede autofluorescens i de plakdækkede områder. (G) Efter subtraktion af det grønne kanalbillede (F) fra det modificerede røde kanalbillede (E) er kontrasten mellem de plakdækkede områder og rene tandområder tydelig. (H) Efter intensitetstærskelbaseret segmentering identificeres de plakdækkede områder som objekter (orange kontur), og det planimetriske plakindeks (PPI) kan beregnes (PPI = 81,6%). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Specialfremstillet afstandsstykke. En specialfremstillet afstandsstykke set fra (A) forsiden, (B) siden og (C) bagfra. (D) Fluorescenskamera med monteret afstandsstykke (orange kontur). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Anvendelse og begrænsninger af halvautomatisk planimetry. (A) Fluorescensbillede af en ansigtstandoverflade. (B) Tilsvarende behandlet billede, der viser de plakdækkede områder (orange kontur; planimetrisk plakindeks [PPI] = 51,9%). (C) Fluorescensbillede af en oral tandoverflade. D) Tilsvarende behandlet billede, der viser de plakdækkede områder (orange kontur; PPI = 14,5%). (E-H) Billeder af tænder med kompositharpiksrestaureringer. Restaureringen i E fluorescerer kraftigt i det grønne spektrum, mens restaureringen i G fremstår lidt svagere end de omgivende rene tandområder. I begge billeder kan PPI bestemmes ved hjælp af standard billedanalysealgoritmen. (F,H) Behandlede billeder, der viser de plakdækkede områder (orange konturer; PPI = henholdsvis 20, 3% og 20, 2%). (I,J) Fluorescensbilleder af en tand med en amalgamrestaurering (I) og en tand med en metalkeramisk krone (J, blå kontur, tilføjet manuelt). Begge restaureringer er ikke-fluorescerende, og plakaflejringerne kan ikke kvantificeres ved halvautomatisk planimetry. (K) Fluorescensbillede af en tand med en metallisk ortodontisk beslag. Da beslaget er udelukket fra analysen, kan PPI bestemmes ved hjælp af standard billedanalysealgoritmen (L, orange kontur, PPI = 31,5%). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: De kliniske procedurers indflydelse på billedkvaliteten og resultaterne af halvautomatisk planimetry . (A) Fluorescensbillede erhvervet med dæmpet rumbelysning. Det samlede tandareal bestemmes korrekt efter tærskelbaseret billedsegmentering (orange kontur). (B) Fluorescensbillede af den samme tand erhvervet med rumlyset tændt. På grund af en øget baggrundsemission i det røde spektrum skelner den tærskelbaserede segmentering ikke nøjagtigt mellem tandoverfladerne og det omgivende bløde væv (orange kontur). (C) Fluorescensbillede taget med utilstrækkelig mundåbning. De ikke-afslørede antagonisttænder er synlige på billedet og dermed inkluderet i det samlede tandareal (orange konturer). For at opnå et korrekt planimetrisk plakindeks skal de fjernes manuelt under billedanalysen. (D) Fluorescensbillede taget med optimal placering af kamerahovedet. Det samlede tandareal (orange kontur) er begrænset til ansigtsaspektet. (E) Fluorescensbillede af tanden i D opnået ved suboptimal vinkling af kamerahovedet. En del af den okklusale overflade fanges, hvilket resulterer i et øget samlet tandareal (orange kontur). (F) Hvidt lys billede af afsløret plak med fremtrædende farvning af tandkødet. Den høje emission i det røde spektrum kan føre til en overvurdering af det plakdækkede område. Klik her for at se en større version af denne figur.
Supplerende fil S1: Klik her for at downloade denne fil.
Discussion
Den præsenterede metode til semi-automatiseret planimetry baseret på fluorescensbilleder udgør en forbedring af plakkvantificering på sunde tandoverflader i forskningsmiljøet sammenlignet med traditionel planimetry20. Halvautomatisk planimetry giver mulighed for samtidig bestemmelse af PPI i op til 1.000 billeder ved hjælp af en forudbestemt efterbehandlingsalgoritme. Dermed er metoden betydeligt mere tidseffektiv end konventionel planimetry, hvor de samlede tandområder og plakdækkede områder bestemmes manuelt ved at tegne interesseområder i et billedbehandlingsprogram 7,12. Derudover reduceres omfanget af menneskelig vurdering i billedanalysen til valget af en lysstyrketærskel for billedsegmentering. Derved behandles alle billederne ens, og eksaminatorsubjektivitetens indflydelse reduceres kraftigt11.
De kritiske trin i protokollen er overvejende relateret til de kliniske procedurer, som skal udføres på en meget standardiseret måde for optimal billedkvalitet. Den afslørende opløsning skal påføres forsigtigt og ensartet, og billederne skal erhverves lige efter skylning og lufttørring for at undgå udvaskning af farvestoffet og dermed tab af billedkontrast. Desuden skal tandkødsblødning undgås, da hæmoglobin kan forbedre den registrerede fluorescens i den røde kanal19. Billedoptagelsen skal udføres med rumlyset dæmpet for at reducere interferensen af omgivende lys, og patienterne skal åbne munden tilstrækkeligt, så antagonisttænderne ikke vises på billederne. Kamerahovedet skal placeres vinkelret på tandaksen for at undgå at fange en del af den okklusale overflade og kontralaterale tænder.
Artefakter, der skyldes suboptimal billedoptagelse, kan - i de fleste tilfælde - fjernes under billedanalysen, dog på bekostning af en betydeligt øget behandlingstid. Nogle artefakter, der genkendes som objekter under segmentering, kan ryddes ved simpel sletning i objekteditoren. Hvis artefakter flyder sammen med de områder, der genkendes som plak, skal de resulterende objekter opdeles i objekteditoren, før de fjernes. I ekstreme tilfælde kan operatøren være nødt til at vende tilbage til den manuelle bestemmelse af de rene tand- og plakdækkede områder ved at tegne områder af interesse i softwaren. Hvis alle de kliniske procedurer udføres nøjagtigt, består operatørens eneste subjektive input under billedanalysen i at bestemme afskæringsværdierne for de tærskelbaserede segmenteringer. Generelt er de plakdækkede og rene tandområder veldefinerede på billederne, men det skal nævnes, at små forskelle i de valgte tærskler påvirker de beregnede PPI-værdier, omend i relativt lav grad. Da alle billeder, der er erhvervet til en bestemt undersøgelse, kan segmenteres med identiske tærskler, påvirker det subjektive valg af afskæringsværdier ikke forskellene mellem behandlingen eller patientgrupperne.
Ligesom manuel planimetry er halvautomatisk planimetry ikke egnet til langsgående optagelser af plaqueopbygning på grund af brugen af en afslørende opløsning. Erythrosin kan forstyrre biofilmvækst gennem en antibakteriel aktivitet21,22,23, men vigtigst af alt kræver den fremtrædende plet professionel plakfjernelse, før patienten sendes hjem. Den beskrevne metode kan dog anvendes til regelmæssig kvantificering af sædvanlige plakniveauer i klinikken. En anden begrænsning af halvautomatisk planimetry opstår på grund af størrelsesforskellene mellem individuelle tænder. Selvom afstanden mellem kameraet og tandoverfladen og dermed synsfeltets størrelse kan standardiseres, kan de erhvervede billeder omfatte dele af nabotænderne. Disse kan ikke fjernes ved en batchoperation, men kun ved manuel beskæring af billederne under analysen. Mens halvautomatisk planimetry er passende til kvantificering af supragingival plaque og calculus24 på sunde tandoverflader, skal fremtidigt arbejde bestemme, hvordan den beskrevne metode påvirkes af udviklingsdefekter25, kaviterede og ikke-kaviterede karieslæsioner samt alvorlig plet.
Afslutningsvis er halvautomatisk planimetry en metode, der muliggør hurtig og pålidelig kvantificering af plakarealdækning ved hjælp af et fluorescenskamera. Det kan anvendes i kliniske forsøg, der vurderer de novo plaquedannelse i forskellige patientgrupper eller effekten af forskellige behandlingsregimer på fjernelse af plak.
Disclosures
Studiet er finansieret af Novozymes A/S og Innovationsfonden (bevillingsnummer 9065-00244B). Bidragyderne havde ingen rolle i indsamlingen, analysen og fortolkningen af data eller i udarbejdelsen af rapporten.
Acknowledgments
Forfatterne takker Dirk Leonhardt for hans fremragende hjælp til additiv fremstilling af de specialfremstillede afstandsstykker. Lene Grønkjær, Javier E. Garcia, Charlotte K. Vindbjerg og Sussi B. Eriksen anerkendes for deres tekniske support under undersøgelsen. Forfatterne vil også gerne takke Matthias Beck for teknisk support til brugen af fluorescenskameraet og Mette R. Jørgensen for frugtbare diskussioner.
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).
