इंट्राओरल फ्लोरेसेंस कैमरा का उपयोग करके डेंटल प्लाक का अर्ध-स्वचालित प्लानिमेट्रिक परिमाणीकरण
Summary
यह अध्ययन इंट्राओरल फ्लोरेसेंस कैमरा के साथ प्राप्त छवियों के आधार पर प्रकट दंत पट्टिका के प्लानिमेट्रिक परिमाणीकरण के लिए एक अर्ध-स्वचालित डिजिटल छवि विश्लेषण प्रक्रिया प्रस्तुत करता है। विधि अनुसंधान वातावरण में दंत पट्टिका की तेजी से और विश्वसनीय मात्रा का ठहराव करने की अनुमति देती है।
Abstract
दंत पट्टिका संचय को नैदानिक सूचकांक या, अन्यथा, प्लानिमेट्रिक प्लेक इंडेक्स (पीपीआई) का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है, जो एक दांत के सापेक्ष क्षेत्र को मापता है जो पट्टिका जमा द्वारा कवर किया जाता है। नैदानिक सूचकांकों की तुलना में, पीपीआई में एक उच्च भेदभावपूर्ण शक्ति है, लेकिन पारंपरिक प्लैनिमेट्री एक समय लेने वाला विश्लेषण है, क्योंकि छवि-प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके प्रत्येक छवि के लिए पट्टिका-कवर और साफ दांत क्षेत्रों को मैन्युअल रूप से निर्धारित किया जाना है। यहां, हम दंत पट्टिका के अर्ध-स्वचालित प्लानिमेट्रिक परिमाणीकरण के लिए एक विधि प्रस्तुत करते हैं, जो एक साथ 1,000 छवियों के तेजी से प्रसंस्करण की अनुमति देता है। यह विधि इंट्राओरल कैमरे के साथ प्राप्त प्रतिदीप्ति छवियों में प्रकट पट्टिका, ध्वनि दांत सतहों और नरम ऊतकों के बीच बढ़े हुए अंतर का फायदा उठाती है। नैदानिक प्रक्रियाओं का सावधानीपूर्वक निष्पादन और सटीक छवि अधिग्रहण पट्टिका से ढके क्षेत्रों की सफल अर्ध-स्वचालित पहचान के लिए महत्वपूर्ण कदम हैं। विधि ध्वनि चेहरे और मौखिक दांत सतहों पर, अधिकांश समग्र राल बहाली पर, और ऑर्थोडोंटिक कोष्ठक वाले दांतों पर प्लानिमेट्री के लिए उपयुक्त है, लेकिन धातु बहाली पर नहीं। पारंपरिक पीपीआई रिकॉर्डिंग की तुलना में, अर्ध-स्वचालित प्लानिमेट्री विश्लेषण पर खर्च किए गए समय की मात्रा को काफी कम कर देती है, साथ ही व्यक्तिपरक मानव इनपुट, इस प्रकार प्लानिमेट्रिक माप की प्रजनन क्षमता बढ़ जाती है।
Introduction
अनुसंधान वातावरण में दंत पट्टिका का परिमाणीकरण या तो नैदानिक सूचकांकों का उपयोग करके किया जाता है या, अन्यथा, प्लानिमेट्रिक प्लेक इंडेक्स (पीपीआई) 1 को रिकॉर्ड करके। नैदानिक सूचकांक, जैसे कि तुरस्की संशोधित क्विगले-हेन पट्टिका सूचकांक, एक ऑपरेटर द्वारा पट्टिका कवरेज के दृश्य मूल्यांकन और क्रमिक पैमाने2 पर स्कोर के बाद के असाइनमेंट पर निर्भर करता है। जबकि स्कोरिंग त्वरित है, नैदानिक सूचकांकों के उपयोग के लिए श्रमसाध्य अंतर-परीक्षक और इंट्रा-परीक्षक अंशांकन की आवश्यकता होती है, और रेटिंग हमेशा व्यक्तिपरकता 3,4,5 की एक निश्चित डिग्री से ग्रस्त होती है। इसके अलावा, चूंकि स्कोर की संख्या सीमित है, नैदानिक सूचकांक पट्टिका कवरेज 6 में प्रासंगिक अंतर का पता लगाने में विफल हो सकतेहैं।
प्लानिमेट्रिक रिकॉर्डिंग के लिए, पट्टिका कवरेज की सीमा को दांत की सतह के कुल क्षेत्र से पट्टिका से ढके क्षेत्र को विभाजित करके डिजिटल छवियों पर निर्धारित कियाजाता है। एक निरंतर पैमाने का उपयोग सटीकता को बढ़ाता है और सांख्यिकीय विश्लेषण 8,9,10 में उच्च भेदभावपूर्ण शक्ति दिखाता है। इसके अलावा, कोई यह तर्क दे सकता है कि प्लानिमेट्री कम व्यक्तिपरक है, क्योंकि सूचकांक की गणना की जाती है और परीक्षक11 द्वारा अनुमान नहीं लगाया जाता है। परंपरागत रूप से, छवि-प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर 7,12 का उपयोग करके प्रत्येक छवि में रुचि के क्षेत्रों को खींचकर पीपीआई रिकॉर्डिंग के लिए पट्टिका-कवर और कुल दांत क्षेत्रों को मैन्युअल रूप से निर्धारित किया गया है। नतीजतन, प्लानिमेट्रिक विश्लेषण पहले बहुत समय लेने वाला था, जिसने बड़े नैदानिक अध्ययनों के लिए इसकी प्रयोज्यता को कमकर दिया।
पारंपरिक सफेद-प्रकाश छवियों पर, पट्टिका से ढके क्षेत्रों, साफ दांत क्षेत्रों और आसपास के ऊतकों के बीच का अंतर बेहोश है, और इस प्रकार, स्वचालित छवि प्रसंस्करण, जो आमतौर पर वस्तुओं की तीव्रता-आधारित पहचान पर निर्भर करता है, गंभीर रूप से बाधित होता है। फ्लोरेसेंस कैमरे के साथ प्राप्त की जाने वाली छवियां प्रकट पट्टिका, साफ दांतों के बीच काफी बढ़ा हुआ अंतर दिखाती हैं जो हरे स्पेक्ट्रम में दृढ़ता से ऑटो-फ्लोरेस करते हैं, और गैर-फ्लोरोसेंट नरम ऊतक1।
यहां, हम अर्ध-स्वचालित प्लानिमेट्री के लिए एक विधि प्रस्तुत करते हैं जो पारंपरिक पीपीआई रिकॉर्डिंग की तुलना में छवि विश्लेषण पर खर्च किए गए समय को बहुत कम करता है। विधि मानक प्रकट करने वाली प्रक्रियाओं, एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध फ्लोरेसेंस कैमरा और एक छवि विश्लेषण फ्रीवेयर को नियोजित करती है। छवि अधिग्रहण और छवि विश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण मापदंडों, साथ ही विधि की विशिष्ट गलतियों और सीमाओं पर चर्चा की जाती है।
Protocol
Representative Results
Discussion
फ्लोरेसेंस छवियों के आधार पर अर्ध-स्वचालित प्लानिमेट्री के लिए प्रस्तुत विधि पारंपरिक प्लेनिमेट्री20 की तुलना में अनुसंधान वातावरण में ध्वनि दांत सतहों पर दंत पट्टिका परिमाणीकरण में सुधार का गठन करती है। अर्ध-स्वचालित प्लानिमेट्री पूर्व-निर्धारित पोस्ट-प्रोसेसिंग एल्गोरिदम का उपयोग करके 1,000 छवियों में पीपीआई के एक साथ निर्धारण की अनुमति देती है। इस प्रकार, विधि पारंपरिक प्लैनिमेट्री की तुलना में काफी अधिक समय-कुशल है, जहां कुल दांत क्षेत्रों और पट्टिका-कवर क्षेत्रों को एक छवि प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर 7,12 में रुचि के क्षेत्रों को खींचकर मैन्युअल रूप से निर्धारित किया जाता है। इसके अतिरिक्त, छवि विश्लेषण में मानव निर्णय की सीमा छवि विभाजन के लिए चमक सीमा की पसंद तक कम हो जाती है। इस प्रकार, सभी छवियों को समान रूप से व्यवहार किया जाता है, और परीक्षक व्यक्तिपरकता का प्रभाव बहुत कम होजाता है।
प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम मुख्य रूप से नैदानिक प्रक्रियाओं से संबंधित हैं, जिन्हें इष्टतम छवि गुणवत्ता के लिए अत्यधिक मानकीकृत फैशन में किया जाना चाहिए। खुलासा करने वाले समाधान को धीरे से और समान रूप से लागू किया जाना चाहिए, और डाई के वॉशआउट से बचने के लिए कुल्ला और हवा से सुखाने के ठीक बाद छवियों का अधिग्रहण किया जाना चाहिए और इस प्रकार, छवि कंट्रास्ट का नुकसान होना चाहिए। इसके अलावा, मसूड़े के रक्तस्राव से बचने की आवश्यकता है, क्योंकि हीमोग्लोबिन लाल चैनल19 में दर्ज प्रतिदीप्ति को बढ़ा सकता है। परिवेश प्रकाश के हस्तक्षेप को कम करने के लिए कमरे की रोशनी को मंद करने के साथ छवि कैप्चर किया जाना चाहिए, और रोगियों को अपने मुंह को पर्याप्त रूप से खोलने की आवश्यकता होती है, जैसे कि विरोधी दांत छवियों में दिखाई नहीं देते हैं। कैमरे के सिर को दांत की धुरी के लंबवत रूप से रखा जाना चाहिए ताकि ओक्लुसल सतह के हिस्से और विपरीत दांतों को पकड़ने से बचा जा सके।
उप-इष्टतम छवि अधिग्रहण के परिणामस्वरूप कलाकृतियों को – ज्यादातर मामलों में – छवि विश्लेषण के दौरान हटाया जा सकता है, हालांकि काफी बढ़े हुए प्रसंस्करण समय की कीमत पर। विभाजन के दौरान वस्तुओं के रूप में पहचाने जाने वाले कुछ कलाकृतियों को ऑब्जेक्ट संपादक में सरल विलोपन द्वारा साफ किया जा सकता है। यदि कलाकृतियों को पट्टिका के रूप में मान्यता प्राप्त क्षेत्रों के साथ जोड़ा जाता है, तो परिणामस्वरूप वस्तुओं को हटाने से पहले ऑब्जेक्ट संपादक में विभाजित किया जाना चाहिए। चरम मामलों में, ऑपरेटर को सॉफ्टवेयर में रुचि के क्षेत्रों को खींचकर साफ दांत और पट्टिका से ढके क्षेत्रों के मैन्युअल निर्धारण की पुनरावृत्ति करनी पड़ सकती है। यदि सभी नैदानिक प्रक्रियाओं को सटीक रूप से किया जाता है, तो छवि विश्लेषण के दौरान ऑपरेटर के एकमात्र व्यक्तिपरक इनपुट में दहलीज-आधारित विभाजन के लिए कटऑफ मूल्यों का निर्धारण करना शामिल है। आम तौर पर, पट्टिका से ढके और साफ दांत क्षेत्रों को छवियों में अच्छी तरह से परिभाषित किया जाता है, लेकिन यह उल्लेख करने की आवश्यकता है कि चुने गए थ्रेसहोल्ड में छोटे अंतर गणना किए गए पीपीआई मूल्यों को प्रभावित करते हैं, हालांकि अपेक्षाकृत कम सीमा तक। चूंकि किसी विशेष अध्ययन के लिए प्राप्त सभी छवियों को समान थ्रेसहोल्ड के साथ विभाजित किया जा सकता है, कटऑफ मूल्यों की व्यक्तिपरक पसंद उपचार या रोगी समूहों के बीच अंतर को प्रभावित नहीं करती है।
मैनुअल प्लानिमेट्री की तरह, अर्ध-स्वचालित प्लानिमेट्री एक खुलासा समाधान के उपयोग के कारण पट्टिका निर्माण की अनुदैर्ध्य रिकॉर्डिंग के लिए उपयुक्त नहीं है। एरिथ्रोसिन एक जीवाणुरोधी गतिविधि 21,22,23 के माध्यम से बायोफिल्म विकास में हस्तक्षेप कर सकता है, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि रोगी को घर भेजने से पहले प्रमुख दाग को पेशेवर पट्टिका हटाने की आवश्यकता होती है। हालांकि, वर्णित विधि का उपयोग क्लिनिक में अभ्यस्त पट्टिका के स्तर की नियमित मात्रा के लिए किया जा सकता है। अर्ध-स्वचालित प्लैनिमेट्री की एक और सीमा अलग-अलग दांतों के बीच आकार के अंतर के कारण उत्पन्न होती है। यद्यपि कैमरे और दांत की सतह के बीच की दूरी और इसलिए, दृश्य के क्षेत्र के आकार को मानकीकृत किया जा सकता है, अधिग्रहित छवियों में पड़ोसी दांतों के कुछ हिस्से शामिल हो सकते हैं। इन्हें बैच ऑपरेशन द्वारा हटाया नहीं जा सकता है, लेकिन केवल विश्लेषण के दौरान छवियों की मैन्युअल क्रॉपिंग द्वारा। जबकि अर्ध-स्वचालित प्लैनिमेट्री ध्वनि दांत सतहों पर सुपेरिंगवल पट्टिका और कैलकुलस24 की मात्रा का परिमाणीकरण करने के लिए उपयुक्त है, भविष्य के काम को यह निर्धारित करना होगा कि वर्णित विधि विकास संबंधीदोषों 25, कैविटेटेड और गैर-कैविटेटेड क्षरण घावों के साथ-साथ गंभीर दाग से कैसे प्रभावित होती है।
अंत में, अर्ध-स्वचालित प्लैनिमेट्री एक विधि है जो प्रतिदीप्ति कैमरे का उपयोग करके पट्टिका क्षेत्र कवरेज के तेजी से और विश्वसनीय परिमाणीकरण की अनुमति देती है। इसे नैदानिक परीक्षणों में नियोजित किया जा सकता है जो विभिन्न रोगी समूहों में डी नोवो पट्टिका गठन या पट्टिका हटाने पर विभिन्न उपचार आहार के प्रभाव का आकलन करते हैं।
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक कस्टम-निर्मित स्पेसर के योजक निर्माण में अपनी उत्कृष्ट सहायता के लिए डिर्क लियोनहार्ट को धन्यवाद देते हैं। अध्ययन के दौरान लेने ग्रोन्कजर, जेवियर ई गार्सिया, शार्लोट के. विंडबर्ग और सुसी बी. एरिक्सन को उनके तकनीकी समर्थन के लिए स्वीकार किया जाता है। लेखक फ्लोरेसेंस कैमरा के उपयोग पर तकनीकी सहायता के लिए मैथियास बेक और फलदायी चर्चाओं के लिए मेट आर जोर्गेनसेन को भी धन्यवाद देना चाहते हैं।
Materials
| 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. -. &. #. 2. 1. 4. ;., 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. Microbial inhibition by erythrosin. Journal of Dental Research. 45 (5), 1464-1467 (1966).
- 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).
