Półautomatyczna planimetryczna kwantyfikacja płytki nazębnej za pomocą wewnątrzustnej kamery fluorescencyjnej
January 27th, 2023
To badanie przedstawia półautomatyczną procedurę cyfrowej analizy obrazu do planimetrycznej kwantyfikacji ujawnionej płytki nazębnej na podstawie obrazów uzyskanych za pomocą wewnątrzustnej kamery fluorescencyjnej. Metoda ta pozwala na szybkie i wiarygodne określenie ilościowe płytki nazębnej w środowisku badawczym.
Półautomatyczna planimetria pozwala na szybką, dokładną i obiektywną ocenę ilościową obszarów pokrytych płytką nazębną w badaniach klinicznych. W porównaniu z tradycyjną planimetrią, w której obszary pokryte płytką nazębną są definiowane ręcznie przez operatora, półautomatyczna planimetria jest bardziej obiektywna i znacznie skraca czas przetwarzania. Aby rozpocząć, zamontuj specjalnie wykonaną podkładkę dystansową na kamerze fluorescencyjnej, a następnie podłącz kamerę wewnątrzustną do komputera i otwórz oprogramowanie kamery.
Kliknij Pacjent, a następnie Nowy pacjent, aby utworzyć i wypełnić informacje o pacjencie w systemie. Następnie kliknij Pacjent i Zapisz, aby zapisać odpowiednie dane. Kliknij Wideo, a kamera wewnątrzustna jest teraz gotowa do użycia.
Nałóż czerwony barwnik ujawniający, który składa się z 5% erytrozyny, z bawełnianym granulem na interesujące powierzchnie zębów, aby odsłonić płytkę nazębną. Poinstruuj pacjenta, aby spłukiwał wodą przez 10 sekund w celu usunięcia nadmiaru barwnika. Usuń wszelkie plamy dziąseł za pomocą bawełnianego granulatu i wysusz każdy ząb na powietrzu przez trzy sekundy.
Umieść kamerę wewnątrzustną w pozycji poziomej przed interesującym Cię zębem, tak aby przekładka dotykała dziąsła lub sąsiednich zębów. Upewnij się, że cała powierzchnia zęba będąca przedmiotem zainteresowania jest wyostrzona i uchwycona na obrazie bez uwzględniania antagonistycznych lub przeciwległych powierzchni zębów. Uzyskaj obraz fluorescencyjny, naciskając przycisk aparatu.
Wykonaj barwienie i akwizycję obrazu dla wszystkich zębów, które Cię interesują. Następnie zaznacz wszystkie obrazy w oprogramowaniu aparatu i kliknij Zapisz obrazy i filmy w menu, upewniając się, że obrazy są zapisywane w trybie płytki nazębnej, a nie w trybie próchnicy. Symbol P lub C w menu wskazuje aktualny tryb.
Aby wyeksportować obrazy, przejdź do Przeglądarki i wybierz obrazy do wyeksportowania. Kliknij Plik i eksportuj, Zapisz jako, a następnie wszystkie obrazy pacjenta, aby wyeksportować obrazy. W oknie Eksport wybierz ustawienie Tryb Standardowy i kliknij Eksportuj ścieżkę.
Wybierz żądany folder i w obszarze Wybór typu obrazu zaznacz pole po lewej stronie i wybierz Stan obrazu jako Oryginalne dane z menu rozwijanego. Rozwiń okno eksportu, aby wyświetlić więcej opcji, a następnie wybierz opcję Nazwa pliku zawiera, aby wybrać Numer karty lub Dane wejściowe użytkownika lub Imię pacjenta. Następnie wybierz Formatuj jako TIF i kliknij OK, aby wyeksportować obrazy.
Alternatywnie skonfiguruj automatyczny eksport plików przed obrazowaniem, klikając kolejno Opcje, Pokaż konfigurację, Moduły, Przeglądarka, Eksport lub E-mail, Opcje eksportu, a następnie wybierz tryb automatycznego eksportu. Kliknij opcję Eksportuj ścieżkę i wybierz żądany folder, a następnie wybierz Stan obrazu jako Oryginalne dane. Wybierz opcję Nazwa pliku zawiera, aby wybrać opcję Numer karty lub Dane wejściowe użytkownika lub Imię pacjenta.
Następnie wybierz Formatuj jako TIF i kliknij OK, aby skonfigurować domyślne ustawienia eksportu. Cyfrowa analiza obrazu może być wykonana w dowolnym momencie po akwizycji obrazu, a równolegle można przetwarzać do 1000 obrazów fluorescencyjnych. Zmień nazwy wszystkich obrazów na kolejne numery indeksów.
Zaimportuj serię obrazów fluorescencyjnych w dedykowanym oprogramowaniu do analizy obrazu w trybie czerwonym, zielonym, niebieskim, klikając Plik, Importuj obrazy i Importuj jako kolor. Wykonaj segmentację progową serii obrazów, klikając opcję Segment, Automatyczna segmentacja, a następnie Próg niestandardowy. Ustaw dolny próg powyżej intensywności tkanek miękkich jamy ustnej i pozostaw wysoki próg na poziomie 255.
W ten sposób oprogramowanie rozpoznaje tylko zęby z czystymi i pokrytymi płytką nazębną obszarami jako obiekty. Kliknij Zastosuj, OK i Segmentuj, aby rozpocząć segmentację. Otwórz wizualizator, klikając dwukrotnie nazwę serii obrazów i wejdź do edytora obiektów.
Przeprowadź wizualną kontrolę jakości segmentowanych obszarów i usuń artefakty, odrzucając i usuwając takie obiekty. Scal pozostałe obiekty na wszystkich obrazach, klikając wszystkie obrazy i scal wybrane obiekty. Teraz na obrazie jest tylko jeden obiekt.
Określ ilościowo całkowitą powierzchnię zęba na każdym obrazie, klikając kolejno Analiza, Zmierz obiekty, Wyczyść wszystko, a następnie Piksele. Na koniec wyeksportuj dane. Zaimportuj ponownie serię obrazów fluorescencyjnych do oprogramowania, tym razem z podzielonymi kanałami koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego, klikając Plik, Importuj obrazy i Importuj jako szary.
Zamknij obrazy kanału niebieskiego i przenieś warstwę obiektu z obrazów czerwonego, zielonego i niebieskiego na obrazy kanału czerwonego, klikając opcję Segmentuj i Przenieś warstwę obiektu. Usuń piksele niebędące obiektami na obrazach kanału czerwonego za pomocą edytora obiektów we wszystkich obrazach i usuń piksele niebędące obiektami. Tkanki miękkie są teraz usuwane z obrazów.
Pomnóż serię obrazów z czerwonego kanału przez współczynnik 2, klikając kolejno Edycja, Kalkulator obrazu, Mnożenie, Parametry i wprowadzając współczynnik 2.00. Następnie kliknij Zastosuj i OK, aby zwiększyć kontrast między obszarami zębów pokrytymi płytką nazębną a czystymi. Aby usunąć czyste obszary zębów z obrazów, odejmij serię obrazów kanału zielonego od serii obrazów kanału rozszerzonego kanału czerwonego, klikając Edycja, Kalkulator obrazu, Obrazy drugiego operandu, Planimetria zielona, Odejmowanie, Zastosuj, a następnie OK.To zidentyfikować obszary pokryte płytką nazębną na zębach, wykonać segmentację podstawy progu i scalić pozostałe obiekty, jak pokazano wcześniej.
w celu ilościowego określenia całkowitej powierzchni zęba Określ ilościowo całkowite obszary pokryte płytką nazębną na każdym obrazie, klikając kolejno Analiza, Zmierz obiekty, Wyczyść wszystko, a następnie Piksele. Na koniec wyeksportuj dane. Otwórz wyeksportowane tabele danych w dedykowanym oprogramowaniu i oblicz wskaźnik płytki planimetrycznej, PPI, zgodnie z równaniem pierwszym.
Złogi płytki nazębnej są uwidocznione przez erytrozynę, podczas gdy czyste obszary zębów i nabyta błonka pozostają nieprzebarwione. Obrazy uzyskane za pomocą kamery fluorescencyjnej znacznie zwiększają kontrast między czystymi obszarami zębów, obszarami pokrytymi płytką nazębną i otaczającymi miękkimi problemami. W porównaniu z czystymi obszarami zębów, obszary pokryte płytką nazębną wydają się nieco jaśniejsze w czerwonym kanale.
W kanale zielonym autofluorescencja zęba jest znacznie zamaskowana w miejscach pokrytych płytką nazębną. Ten efekt maskowania jest wykorzystywany do odejmowania obrazów kanału zielonego od kanału czerwonego. Silny kontrast między obszarami czystymi i pokrytymi płytką nazębną na uzyskanych obrazach pozwala na półautomatyczne określenie PPI w oparciu o próg intensywności.
Opisana metoda może być stosowana do planimetrycznych zapisów płytki nazębnej i kamienia nazębnego zarówno na powierzchni twarzy, jak i jamy ustnej. Materiały o różnych kolorach zębów fluoryzują w zielonym widmie z różną intensywnością. W związku z tym PPI można zwykle określić za pomocą standardowego algorytmu analizy obrazu na zębach z uzupełnieniami szklano-jonomerowymi i kompozytowymi.
Natomiast uzupełnienia amalgamatowe i gipsowe zwykle słabo emitują zarówno w kanale czerwonym, jak i zielonym, a zatem nie jest możliwe określenie pokrycia płytką nazębną na takich powierzchniach. To samo dotyczy metalowych zamków ortodontycznych, ale ponieważ powierzchnia zamka jest zwykle wykluczana z zapisów IPP, półautomatyczna planimetria jest odpowiednia dla pacjentów ortodontycznych. W przypadku półautomatycznej identyfikacji obszarów pokrytych płytką nazębną, jeśli do wnętrza dostaje się zbyt dużo światła otoczenia, trudno jest rozróżnić zęby i tkanki miękkie.
Niewystarczające otwarcie ust utrudnia półautomatyczne przetwarzanie. Gdy planimetria jest wykonywana na zębach przedtrzonowych lub trzonowych, prawidłowe kątowanie kamery jest niezbędne, aby uniknąć obrazowania części powierzchni zgryzu. Bardzo ważne jest, aby przed zrobieniem zdjęcia wysuszyć zęby i przyciemnić światło w pomieszczeniu.
Upewnij się, że nie uchwyciłeś zębów antagonistycznych ani części powierzchni zgryzu.
Przegląd
To badanie przedstawia półautomatyczną procedurę analizy cyfrowych obrazów do ilościowego określania płytki nazębnej za pomocą wewnątrzjamowej kamery fluorescencyjnej. Metoda ta zwiększa dokładność i efektywność oceny płytki w badaniach klinicznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Badania stomatologiczne
- Analiza obrazów
- Badania kliniczne
Tło
- Tradycyjna planimetria opiera się na ręcznym wyznaczaniu obszarów płytki.
- Wewnątrzjamowe kamery fluorescencyjne poprawiają wizualizacje płytki nazębnej.
- Szybkie i obiektywne metody ilościowe są niezbędne w badaniach klinicznych.
- Analiza cyfrowych obrazów może przetwarzać wiele zdjęć jednocześnie.
Cel badania
- Opracowanie półautomatycznej metody ilościowego określania płytki nazębnej.
- Zmniejszenie czasu przetwarzania w porównaniu z tradycyjnymi metodami.
- Zwiększenie obiektywności pomiarów obszarów płytki.
Zastosowane metody
- Użycie niestandardowego rozstawnika i wewnątrzjamowej kamery fluorescencyjnej.
- Zastosowanie czerwonego barwnika ujawniającego do wizualizacji płytki.
- Przechwytywanie i przetwarzanie obrazów za pomocą dedykowanego oprogramowania.
- Segmentacja oparta na progu do ilościowego określania obszarów płytki.
Główne wyniki
- Półautomatyczna metoda znacznie zmniejsza czas przetwarzania.
- Osiągnięto zwiększony kontrast między czystymi obszarami a obszarami pokrytymi płytką.
- Można przetwarzać do 1000 obrazów jednocześnie.
- Ilościowe określenie obszarów płytki było dokładne i niezawodne.
Wnioski
- Opracowany metoda jest skuteczna w ilościowym określaniu płytki nazębnej.
- Oferuje bardziej obiektywne podejście w porównaniu z metodami manualnymi.
- Ta technika może być przydatna w badaniach klinicznych w dziedzinie stomatologii.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Semi-automated planimetric quantification of dental plaque using intraoral fluorescence imaging addresses the need for objective, high-throughput measurement in dental research and clinical trials. By reducing manual input and increasing reproducibility, this method enhances predictive confidence in oral health intervention studies and supports robust data generation for early discovery and validation phases. The approach is particularly relevant for portfolio teams seeking scalable, standardized quantification workflows in dental product development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables objective quantification of dental plaque for hypothesis-driven studies.
- Reduces operator bias, supporting functional validation of oral health targets.
- Facilitates reproducible measurement critical for mechanistic de-risking in dental research.
Screening & Assay Development
- Prepares validated image-based assays for downstream screening of oral care compounds.
- Supports assay standardization and reproducibility through semi-automated analysis.
- Enables rapid, quantitative outputs suitable for high-throughput screening environments.
Translational & Preclinical Research
- Aligns quantification methods with translational biomarker strategies in oral health.
- Ensures continuity from discovery through preclinical validation by providing robust, scalable measurement.
- Supports risk-adjusted advancement decisions for dental therapeutics and devices.
Pipeline & Workflow Integration
This semi-automated planimetric workflow integrates into the discovery-to-preclinical continuum for dental research, enabling scalable quantification from early hypothesis testing to preclinical validation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by providing objective plaque measurements.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible, and quantitative plaque area outputs for compound evaluation.
- Analytics: Generates standardized data tables for statistical comparison of plaque coverage across conditions.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical phases with consistent, high-throughput quantification.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable digital imaging and analysis capability for diverse dental research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in oral health studies.
- Operational Value: Standardizes plaque quantification, enhances reproducibility, and supports scalability to large image sets.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by enabling robust, objective data generation.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of dental health interventions.
Implementation Considerations
- Requires expertise in digital imaging and threshold-based segmentation analysis.
- Needs access to intraoral fluorescence cameras and compatible image analysis software.
- Demands cross-team standardization of imaging protocols and data handling.
- Must adapt workflow for different restorative materials and exclude metallic surfaces as indicated.
- Considers practical limitations such as ambient light, patient cooperation, and anatomical access.
Biopharma FAQs
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
