Este estudio presenta un procedimiento semiautomatizado de análisis de imágenes digitales para la cuantificación planimétrica de la placa dental revelada basado en imágenes adquiridas con una cámara de fluorescencia intraoral. El método permite la cuantificación rápida y fiable de la placa dental en el entorno de investigación.
La acumulación de placa dental se cuantifica utilizando índices clínicos o, de lo contrario, el índice de placa planimétrica (IBP), que mide el área relativa de un diente que está cubierta por depósitos de placa. En comparación con los índices clínicos, el IBP tiene un mayor poder discriminatorio, pero la planimetría tradicional es un análisis que requiere mucho tiempo, ya que las áreas de dientes cubiertas de placa y limpias deben determinarse manualmente para cada imagen utilizando un software de procesamiento de imágenes. Aquí, presentamos un método para la cuantificación planimétrica semiautomatizada de la placa dental, que permite el procesamiento rápido de hasta 1.000 imágenes simultáneamente. El método explota el contraste mejorado entre la placa revelada, las superficies dentales sanas y los tejidos blandos en imágenes de fluorescencia adquiridas con una cámara intraoral. La ejecución cuidadosa de los procedimientos clínicos y la adquisición precisa de imágenes son pasos cruciales para la identificación semiautomática exitosa de las áreas cubiertas de placa. El método es adecuado para la planimetría en superficies dentales faciales y orales sanas, en la mayoría de las restauraciones de resina compuesta y en dientes con brackets de ortodoncia, pero no en restauraciones metálicas. En comparación con los registros PPI tradicionales, la planimetría semiautomatizada reduce considerablemente la cantidad de tiempo dedicado al análisis, así como la entrada humana subjetiva, lo que aumenta la reproducibilidad de las mediciones planimétricas.
La cuantificación de la placa dental en el entorno de investigación se realiza utilizando índices clínicos o, de lo contrario, mediante el registro del índice de placa planimétrica (IBP)1. Los índices clínicos, como el índice de placa de Quigley-Hein modificado de Turesky, se basan en la evaluación visual de la cobertura de placa por parte de un operador y la posterior asignación de una puntuación en una escala ordinal2. Si bien la puntuación es rápida, el uso de índices clínicos requiere una laboriosa calibración entre examinadores e intraexaminadores, y la calificación siempre adolece de cierto grado de subjetividad 3,4,5. Además, como el número de puntuaciones es limitado, los índices clínicos pueden no detectar diferencias relevantes en la cobertura de placa6.
Para las grabaciones planimétricas, el grado de cobertura de la placa se determina en imágenes digitales dividiendo el área cubierta de placa por el área total de la superficie del diente7. El uso de una escala continua aumenta la precisión y muestra un alto poder discriminatorio en el análisis estadístico 8,9,10. Además, se puede argumentar que la planimetría es menos subjetiva, ya que el índice es calculado y no estimado por el examinador11. Tradicionalmente, las áreas dentales cubiertas de placa y totales se han determinado manualmente para grabaciones de IBP dibujando regiones de interés en cada imagen utilizando software de procesamiento de imágenes 7,12. En consecuencia, el análisis planimétrico consumía mucho tiempo, lo que redujo su aplicabilidad para estudios clínicos más grandes6.
En las imágenes tradicionales de luz blanca, el contraste entre las áreas cubiertas de placa, las áreas limpias de los dientes y los tejidos circundantes es débil y, por lo tanto, el procesamiento automatizado de imágenes, que generalmente se basa en la detección de objetos basada en la intensidad, se ve gravemente obstaculizado13,14. Las imágenes que se adquieren con una cámara de fluorescencia muestran un contraste significativamente mejorado entre la placa revelada, los dientes limpios que se autofluorescen fuertemente en el espectro verde y los tejidos blandos no fluorescentes1.
Aquí, presentamos un método para la planimetría semiautomatizada que reduce en gran medida el tiempo dedicado al análisis de imágenes en comparación con las grabaciones PPI tradicionales. El método emplea procedimientos de divulgación estándar, una cámara de fluorescencia disponible comercialmente y un software gratuito de análisis de imágenes. Se discuten los parámetros importantes para la adquisición de imágenes y el análisis de imágenes, así como los errores típicos y las limitaciones del método.
El método presentado para la planimetría semiautomatizada basada en imágenes de fluorescencia constituye una mejora en la cuantificación de la placa dental en superficies dentales sanas en el entorno de investigación en comparación con la planimetría tradicional20. La planimetría semiautomatizada permite la determinación simultánea del PPI en hasta 1.000 imágenes utilizando un algoritmo de posprocesamiento predeterminado. De este modo, el método es considerablemente más eficiente en el tiempo que la planimetría convencional, donde las áreas totales de los dientes y las áreas cubiertas de placa se determinan manualmente dibujando regiones de interés en un software de procesamiento de imágenes 7,12. Además, el alcance del juicio humano en el análisis de imágenes se reduce a la elección de un umbral de brillo para la segmentación de imágenes. De este modo, todas las imágenes son tratadas por igual, y la influencia de la subjetividad del examinador se reduce considerablemente11.
Los pasos críticos en el protocolo están predominantemente relacionados con los procedimientos clínicos, que deben realizarse de una manera altamente estandarizada para una calidad de imagen óptima. La solución reveladora debe aplicarse suave y uniformemente, y las imágenes deben adquirirse inmediatamente después del enjuague y el secado al aire para evitar un lavado del tinte y, por lo tanto, una pérdida de contraste de la imagen. Además, el sangrado gingival debe evitarse, ya que la hemoglobina puede mejorar la fluorescencia registrada en el canal rojo19. La captura de imágenes debe realizarse con las luces de la habitación atenuadas para reducir la interferencia de la luz ambiental, y los pacientes necesitan abrir la boca lo suficiente, de modo que los dientes antagonistas no aparezcan en las imágenes. El cabezal de la cámara debe colocarse perpendicularmente al eje del diente para evitar capturar parte de la superficie oclusal y los dientes contralaterales.
Los artefactos que resultan de una adquisición de imágenes subóptima pueden, en la mayoría de los casos, eliminarse durante el análisis de imágenes, aunque a expensas de un tiempo de procesamiento considerablemente mayor. Algunos artefactos que se reconocen como objetos durante la segmentación se pueden borrar mediante una simple eliminación en el editor de objetos. Si los artefactos son confluentes con las áreas reconocidas como placa, los objetos resultantes deben dividirse en el editor de objetos antes de eliminarlos. En casos extremos, el operador puede tener que recurrir a la determinación manual de las áreas limpias cubiertas de dientes y placa dibujando regiones de interés en el software. Si todos los procedimientos clínicos se realizan con precisión, la única entrada subjetiva del operador durante el análisis de imágenes consiste en determinar los valores de corte para las segmentaciones basadas en umbrales. En general, las áreas dentales cubiertas de placa y limpias están bien definidas en las imágenes, pero debe mencionarse que pequeñas diferencias en los umbrales elegidos influyen en los valores de IBP calculados, aunque en un grado relativamente bajo. Como todas las imágenes adquiridas para un estudio en particular pueden segmentarse con umbrales idénticos, la elección subjetiva de los valores de corte no afecta las diferencias entre el tratamiento o los grupos de pacientes.
Al igual que la planimetría manual, la planimetría semiautomática no es adecuada para registros longitudinales de la acumulación de placa debido al uso de una solución reveladora. La eritrosina puede interferir con el crecimiento del biofilm a través de una actividad antibacteriana21,22,23, pero lo más importante es que la mancha prominente requiere la eliminación profesional de la placa antes de que el paciente sea enviado a casa. Sin embargo, el método descrito se puede utilizar para la cuantificación regular de los niveles habituales de placa en la clínica. Otra limitación de la planimetría semiautomática surge debido a las diferencias de tamaño entre los dientes individuales. Aunque la distancia entre la cámara y la superficie del diente y, por lo tanto, el tamaño del campo de visión se puede estandarizar, las imágenes adquiridas pueden incluir partes de los dientes vecinos. Estos no se pueden eliminar mediante una operación por lotes, sino solo mediante el recorte manual de las imágenes durante el análisis. Si bien la planimetría semiautomatizada es apropiada para la cuantificación de la placa supragingival y el cálculo24 en superficies dentales sanas, el trabajo futuro tendrá que determinar cómo el método descrito se ve afectado por defectos del desarrollo25, lesiones de caries cavitadas y no cavitadas, así como manchas severas.
En conclusión, la planimetría semiautomatizada es un método que permite la cuantificación rápida y fiable de la cobertura del área de placa utilizando una cámara de fluorescencia. Se puede emplear en ensayos clínicos que evalúan la formación de placa de novo en diferentes grupos de pacientes o el efecto de diferentes regímenes de tratamiento en la eliminación de la placa.
The authors have nothing to disclose.
Los autores agradecen a Dirk Leonhardt por su excelente asistencia en la fabricación aditiva de los espaciadores hechos a medida. Lene Grønkjær, Javier E. Garcia, Charlotte K. Vindbjerg y Sussi B. Eriksen son reconocidos por su apoyo técnico durante el estudio. Los autores también desean agradecer a Matthias Beck por el apoyo técnico en el uso de la cámara de fluorescencia y a Mette R. Jørgensen por las fructíferas discusiones.
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 |