Semi-geautomatiseerde planimetrische kwantificering van tandplak met behulp van een intraorale fluorescentiecamera
27 januari 2023
Deze studie presenteert een semi-geautomatiseerde digitale beeldanalyseprocedure voor de planimetrische kwantificering van onthulde tandplak op basis van beelden verkregen met een intraorale fluorescentiecamera. De methode maakt een snelle en betrouwbare kwantificering van tandplak in de onderzoeksomgeving mogelijk.
Semi-geautomatiseerde planimetrie maakt een snelle, nauwkeurige en objectieve kwantificering mogelijk van gebieden bedekt met tandplak in klinische onderzoeken. In vergelijking met traditionele planimetrie, waarbij met plaque bedekte gebieden handmatig door de operator worden gedefinieerd, is semi-geautomatiseerde planimetrie objectiever en vermindert het de verwerkingstijd aanzienlijk. Monteer om te beginnen de op maat gemaakte afstandhouder op de fluorescentiecamera, sluit vervolgens de intraorale camera aan op een computer en open de camerasoftware.
Klik op Patiënt en vervolgens op Nieuwe patiënt om de patiëntgegevens in het systeem aan te maken en in te vullen. Klik vervolgens op Patiënt en opslaan om de relevante gegevens op te slaan. Klik op Video en de intraorale camera is nu klaar voor gebruik.
Breng een rode onthullende kleurstof aan, die 5% erythrosine is, met een katoenpellet op de tandoppervlakken van belang om de plaque te onthullen. Instrueer de patiënt om gedurende 10 seconden met water te spoelen om de overtollige kleurstof te verwijderen. Verwijder eventuele tandvleesvlek met een katoenpellet en droog elke tand gedurende drie seconden aan de lucht.
Plaats de intra-orale camera in een horizontale positie voor de tand van belang met de afstandhouder die de gingiva of de aangrenzende tanden raakt. Zorg ervoor dat het hele tandoppervlak van belang scherp is en in het beeld is vastgelegd zonder antagonistische of contralaterale tandoppervlakken op te nemen. Verkrijg het fluorescentiebeeld door op de cameraknop te drukken.
Voer de kleuring en beeldacquisitie uit voor alle tanden van belang. Markeer vervolgens alle afbeeldingen in de camerasoftware en klik op Afbeeldingen en video's opslaan in het menu, zodat de afbeeldingen worden opgeslagen in de plaquemodus en niet in de cariësmodus. Het symbool P of C in het menu geeft de huidige modus aan.
Als u de afbeeldingen wilt exporteren, gaat u naar Viewer en kiest u de afbeeldingen die u wilt exporteren. Klik op Bestand en exporteren, Opslaan als en vervolgens op alle afbeeldingen van de patiënt om de afbeeldingen te exporteren. Kies in het venster Exporteren de instelling Modus Standaard en klik op Exportpad.
Selecteer de gewenste map en vink onder Afbeeldingstypeselectie het linkervak aan en kies Afbeeldingsstatus als originele gegevens in het vervolgkeuzemenu. Vouw het exportvenster uit om meer opties weer te geven en selecteer Bestandsnaam bevat om Kaartnummer of Gebruikersinvoer of Patiëntnaam te kiezen. Selecteer vervolgens Formatteren als TIF en klik op OK om de afbeeldingen te exporteren.
U kunt ook een geautomatiseerde bestandsexport instellen voorafgaand aan de imaging door achtereenvolgens te klikken op Opties, Configuratie weergeven, Modules, Viewer, Exporteren of E-mail, Exportopties en vervolgens Automatische exportmodus selecteren. Klik op Exportpad, kies de gewenste map en kies Afbeeldingsstatus als Originele gegevens. Selecteer Bestandsnaam bevat om Kaartnummer of Gebruikersinvoer of Patiëntnaam te kiezen.
Selecteer vervolgens Formatteren als TIF en klik op OK om de standaard exportinstellingen in te stellen. De digitale beeldanalyse kan op elk moment na de beeldacquisitie worden uitgevoerd en tot 1000 fluorescentiebeelden kunnen parallel worden verwerkt. Wijzig de naam van alle afbeeldingen met opeenvolgende indexnummers.
Importeer de fluorescentiebeeldreeks in een speciale beeldanalysesoftware in de rode, groene, blauwe modus door te klikken op Bestand, Afbeeldingen importeren en Importeren als kleur. Voer een drempelbasissegmentatie van de afbeeldingsreeks uit door te klikken op Segmenteren, Automatische segmentatie en vervolgens op Aangepaste drempel. Stel de lage drempel boven de intensiteit van de orale zachte weefsels en laat de hoge drempel op 255.
Zo herkent de software alleen de tanden met schone en met tandplak bedekte gebieden als objecten. Klik op Toepassen, OK en Segmenteren om de segmentatie te starten. Open de visualizer door te dubbelklikken op de naam van de afbeeldingsreeks en voer de objecteditor in.
Voer een visuele kwaliteitscontrole uit van de gesegmenteerde gebieden en verwijder artefacten door dergelijke objecten af te wijzen en te verwijderen. Voeg de resterende objecten in alle afbeeldingen samen door in alle afbeeldingen te klikken en geselecteerde objecten samen te voegen. Nu is er nog maar één object per afbeelding.
Kwantificeer het totale tandoppervlak in elke afbeelding door achtereenvolgens te klikken op Analyse, Objecten meten, Alles wissen en vervolgens op Pixels. Exporteer ten slotte de gegevens. Importeer de fluorescentiebeeldreeks opnieuw in de software, dit keer met gesplitste rode, groene en blauwe kleurkanalen door te klikken op Bestand, Afbeeldingen importeren en Importeren als grijs.
Sluit de blauwe kanaalafbeeldingen en breng de objectlaag over van de rode, groene, blauwe afbeeldingen naar de rode kanaalafbeeldingen door op Segmenteren en objectlaag overbrengen te klikken. Verwijder niet-objectpixels in de rode kanaalafbeeldingen met de objecteditor in alle afbeeldingen en verwijder niet-objectpixels. Zachte weefsels worden nu uit de beelden verwijderd.
Vermenigvuldig de rode kanaalafbeeldingsreeks met een factor 2 door achtereenvolgens op Bewerken, Afbeeldingscalculator, Vermenigvuldiging, Parameters te klikken en een factor 2,00 in te voeren. Klik vervolgens op Toepassen en OK om het contrast tussen met tandplak bedekte en schone tandgebieden te verbeteren. Als u schone tandgebieden uit de afbeeldingen wilt verwijderen, trekt u de reeks groene kanaalafbeeldingen af van de uitgebreide reeks rode kanaalafbeeldingen door te klikken op Bewerken, Afbeeldingscalculator, Tweede operandafbeeldingen, planimetriegroen, Aftrekken, Toepassen en vervolgens OK.To de met plaque bedekte gebieden op de tanden identificeren, een drempelbasissegmentatie uitvoeren en de resterende objecten samenvoegen zoals eerder gedemonstreerd.
voor kwantificering van het totale tandoppervlak Kwantificeer de totale plaque bedekte gebieden in elke afbeelding door achtereenvolgens te klikken op Analyse, Objecten meten, Alles wissen en vervolgens op Pixels. Exporteer ten slotte de gegevens. Open de geëxporteerde gegevenstabellen in speciale software en bereken de planimetrische plaque-index, PPI, volgens vergelijking één.
Plaqueafzettingen worden gevisualiseerd door erythrosine, terwijl schone tandgebieden en de verworven pellicle onbevlekt blijven. Beelden die zijn gemaakt met een fluorescentiecamera verbeteren het contrast tussen de schone tandgebieden, met plaque bedekte gebieden en de omliggende zachte problemen aanzienlijk. In vergelijking met de schone tandgebieden lijken de met plaque bedekte gebieden iets helderder in het rode kanaal.
In het groene kanaal wordt de autofluorescentie van de tand aanzienlijk gemaskeerd in de met plaque bedekte gebieden. Dit maskerende effect wordt gebruikt om de groene kanaalafbeeldingen van het rode kanaal af te trekken. Het sterke contrast tussen de schone en plaque bedekte gebieden in de resulterende beelden maakt een intensiteitsdrempel mogelijk op basis van semi-geautomatiseerde bepaling van de PPI.
De beschreven methode kan worden gebruikt voor planimetrische registraties van de super gingivale plaque en calculus op zowel gezichts- als mondtandoppervlakken. Verschillende tandkleurige materialen fluoresceren in het groene spectrum met verschillende intensiteiten. Daarom kan de PPI meestal worden bepaald met een standaard beeldanalysealgoritme op tanden met glasionomeercement en composietrestauraties.
Daarentegen stoten amalgaam- en gipsrestauraties meestal zwak uit in zowel de rode als de groene kanalen, en het is dus niet mogelijk om de plaquedekking op dergelijke oppervlakken te bepalen. Hetzelfde geldt voor metalen orthodontische beugels, maar omdat het beugeloppervlak meestal wordt uitgesloten van PPI-opnamen, is semi-geautomatiseerde planimetrie geschikt voor orthodontische patiënten. Bij semi-geautomatiseerde identificatie van met plaque bedekte gebieden, als er te veel omgevingslicht binnenkomt, is differentiatie tussen de tanden en zachte weefsels moeilijk.
Onvoldoende mondopening belemmert de semi-geautomatiseerde verwerking. Wanneer planimetrie wordt uitgevoerd op voorkiezen of kiezen, is een correcte camera-angulatie van vitaal belang om beeldvormingsdelen van het occlusale oppervlak te voorkomen. Het is erg belangrijk om de tanden te drogen en het licht in de kamer te dimmen voordat je een foto maakt.
Zorg ervoor dat u geen antagonistische tanden of delen van het occlusale oppervlak vastlegt.
Overzicht
Deze studie presenteert een semi-geautomatiseerde digitale beeldanalyseprocedure voor de kwantificering van tandplak met behulp van een intra-orale fluorescentiecamera. De methode verbetert de nauwkeurigheid en efficiëntie van de plaquebeoordeling in klinische studies.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Tandheelkundig onderzoek
- Beeldanalyse
- Klinische studies
Achtergrond
- Traditionele planimetrie is afhankelijk van de handmatige definitie van plaquegebieden.
- Intra-orale fluorescentiecamera's verbeteren de visualisatie van tandplaque.
- Snelle en objectieve kwantificeringsmethoden zijn essentieel voor klinisch onderzoek.
- Digitale beeldanalyse kan meerdere beelden gelijktijdig verwerken.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een semi-geautomatiseerde methode voor het kwantificeren van tandplak.
- Het verminderen van de verwerkingstijd in vergelijking met traditionele methoden.
- Het verhogen van de objectiviteit van metingen van het plakareaal.
Gebruikte methoden
- Gebruik van een op maat gemaakte afstandhouder en een intra-orale fluorescentiecamera.
- Toepassing van een rode plaque-kleurstof om plaque zichtbaar te maken.
- Beeldacquisitie en -verwerking met behulp van gespecialiseerde software.
- Drempelwaarde-gebaseerde segmentatie voor het kwantificeren van plaquegebieden.
Belangrijkste resultaten
- De semi-geautomatiseerde methode vermindert de verwerkingstijd aanzienlijk.
- Er werd een verbeterd contrast tussen schone en met plaque bedekte gebieden bereikt.
- Tot 1000 afbeeldingen kunnen parallel worden verwerkt.
- De kwantificering van plaquegebieden was nauwkeurig en betrouwbaar.
Conclusies
- De ontwikkelde methode is effectief voor de kwantificering van tandplak.
- Het biedt een objectievere benadering in vergelijking met handmatige methoden.
- Deze techniek kan nuttig zijn in klinische studies voor tandheelkundig onderzoek.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Semi-geautomatiseerde planimetrische kwantificatie van tandplak met behulp van intraorale fluorescentiebeeldvorming beantwoordt de behoefte aan objectieve, high-throughput metingen in tandheelkundig onderzoek en klinische studies. Door handmatige input te verminderen en de reproduceerbaarheid te verhogen, vergroot deze methode het voorspellende vertrouwen in studies naar interventies voor de mondgezondheid en ondersteunt zij een robuuste datageneratie voor vroege ontdekkings- en validatiefasen. Deze aanpak is bijzonder relevant voor portfolioteams die op zoek zijn naar schaalbare, gestandaardiseerde kwantificatieworkflows bij de ontwikkeling van tandheelkundige producten.
Strategische toepassingen in biopharma R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt objectieve kwantificering van tandplak mogelijk voor hypothese-gestuurde studies.
- Vermindert operator-bias, wat de functionele validatie van doelwitten voor orale gezondheid ondersteunt.
- Faciliteert reproduceerbare metingen die cruciaal zijn voor mechanistische risicoreductie in tandheelkundig onderzoek.
Screening & assayontwikkeling
- Bereidt gevalideerde beeldgebaseerde assays voor voor downstream screening van mondzorgverbindingen.
- Ondersteunt assay-standaardisatie en reproduceerbaarheid via semi-geautomatiseerde analyse.
- Maakt snelle, kwantitatieve output mogelijk die geschikt is voor high-throughput screening-omgevingen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt kwantificeringsmethoden uit met translationele biomarkerstrategieën in de orale gezondheidszorg.
- Waarborgt continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie door het bieden van robuuste, schaalbare metingen.
- Ondersteunt risicogecorrigeerde beslissingen voor de verdere ontwikkeling van tandheelkundige therapeutica en hulpmiddelen.
Integratie van Pijplijn & Workflow
Deze semi-geautomatiseerde planimetrische workflow is geïntegreerd in het continuüm van ontdekking tot preklinisch onderzoek voor tandheelkundig onderzoek, waardoor schaalbare kwantificering mogelijk wordt gemaakt, van vroege hypothesetoetsing tot preklinische validatie.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing en het verduidelijken van signaalpaden door het leveren van objectieve plaque-metingen.
- Screening: Levert reproduceerbare en kwantitatieve resultaten van het plaque-oppervlak die direct klaar zijn voor assay-analyse ter evaluatie van verbindingen.
- Analytica: Genereert gestandaardiseerde datatabellen voor statistische vergelijking van de plaque-dekking onder verschillende condities.
- Translationeel onderzoek: Slaat een brug tussen de ontdekkingsfase en de preklinische fasen met consistente, high-throughput kwantificering.
- Bedrijfsbrede hergebruik: Biedt een herbruikbare digitale beeldvormings- en analysecapaciteit voor diverse tandheelkundige onderzoeksprogramma's.
Operationele en zakelijke impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit in studies naar orale gezondheid.
- Operationele waarde: Standardiseert de kwantificatie van plaque, verbetert de reproduceerbaarheid en ondersteunt de schaalbaarheid naar grote beeldsets.
- Strategische waarde: Verbetert de kwaliteit van go/no-go-beslissingen en de kapitaalefficiëntie door het mogelijk maken van robuuste, objectieve datageneratie.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en de verdere ontwikkeling van interventies voor tandgezondheid.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in digitale beeldvorming en drempelwaarde-gebaseerde segmentatieanalyse.
- Toegang tot intra-orale fluorescentiecamera's en compatibele beeldanalyse-software is noodzakelijk.
- Vereist standaardisatie van beeldvormingsprotocollen en dataverwerking tussen verschillende teams.
- De workflow moet worden aangepast voor verschillende restauratiematerialen en metalen oppervlakken moeten, indien aangegeven, worden uitgesloten.
- Houdt rekening met praktische beperkingen zoals omgevingslicht, medewerking van de patiënt en anatomische toegankelijkheid.
Veelgestelde vragen over Biofarmaceutica
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:38
Plaque Disclosure and Image Acquisition
3:34
Digital Image Analysis: Quantification of the Total Tooth Area
5:09
Digital Image Analysis: Quantification of the Plaque-Covered Areas
7:04
Results: Semi-Automated Planimetric Quantification of Plaque-Covered Areas on Teeth
9:07
Conclusion
