Name: semi-automated planimetric quantification of dental plaque using an intraoral fluorescence camera
Uploaded: 2023-01-27T15:00:00
Duration: 9 min 34 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Semi-Automated Planimetric Quantification of Dental Plaque Using an Intraoral Fluorescence Camera at JoVE.com

Os autores agradecem a Dirk Leonhardt por sua excelente assistência na fabricação aditiva dos espaçadores feitos sob medida. Lene Grønkjær, Javier E. Garcia, Charlotte K. Vindbjerg e Sussi B. Eriksen são reconhecidos por seu apoio técnico durante o estudo. Os autores também gostariam de agradecer a Matthias Beck pelo suporte técnico no uso da câmera de fluorescência e a Mette R. Jørgensen pelas discussões frutíferas.

O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da Região Midtjylland (1-10-72-259-21) e realizado de acordo com a Declaração de Helsinque e suas emendas.
1. Fabricação de um espaçador sob medida (opcional)
NOTA: Um espaçador impresso em 3D personalizado pode ser usado durante a aquisição de imagens para padronizar o posicionamento da cabeça da câmera. O espaçador não é obrigatório para o registro das imagens de fluorescência.
<ol><li>Design do espaçador<ol><li>Projete um espaçador que se encaixe na cabeça da câmera de fluorescência intraoral. Para fazer isso, execute uma varredura da cabeça da câmera com um scanner digital. Importe a digitalização para um software dedicado.</li>
		<li>Projete o espaçador para caber na cabeça da câmera com a morfologia desejada e a distância de posicionamento da cabeça da câmera (ou seja, 4 mm). Exportar como um arquivo STL (um exemplo de um design é anexado como Arquivo Suplementar S1).</li>
	</ol></li>
	<li>Manufatura aditiva do espaçador<ol><li>Abra o software de manufatura aditiva associado à impressora e selecione as configurações básicas. Clique em Impressora | Selecione a impressora 3D disponível | Seguinte | Forma: Clear | Seguinte | Modo de impressão: 50 mícrons | Seguinte | Estilo de construção: Padrão | Em seguida.</li>
		<li>Importe o arquivo STL clicando em Arquivo | Importação | Selecione o arquivo STL | Aberto.</li>
		<li>Definir a posição do espaçador na plataforma de impressão; clique em Transformar e arraste o espaçador para um canto da plataforma o mais próximo possível da superfície da plataforma.</li>
		<li>Para imprimir espaçadores adicionais, clique em Copiar | Padrão linear. Ajuste a contagem e a distância para ajustar objetos adicionais à plataforma de impressão e clique em Definir.</li>
		<li>Para projetar o suporte dos objetos, clique em Suporte inteligente | Estilo: Geral | Gerar | Tipo: Portão | Criar suporte.</li>
		<li>Envie o trabalho de impressão para a impressora 3D. Clique em Adicionar à fila. O software executa automaticamente uma verificação de qualidade do arquivo STL para identificar erros ao adicionar à fila. Em seguida, clique em Adicionar à fila | Nome do trabalho | F4X - Brasil | Adicionar à fila.</li>
		<li>Monte uma plataforma de impressão limpa na impressora 3D e adicione uma resina apropriada. Clique em Iniciar trabalho e escaneie o código QR da resina. Confirme se a plataforma de impressão está vazia e limpa, se a bandeja de resina está cheia e se a resina foi agitada antes da adição. Clique em Iniciar trabalho.</li>
		<li>Quando o trabalho de impressão estiver concluído, remova os espaçadores da plataforma de impressão.</li>
		<li>Limpe os espaçadores em banho de ultrassom com isopropanol por 3 min. Repita a limpeza com isopropanol fresco. Seque os espaçadores ao ar.</li>
		<li>Assegurar a polimerização total do material polimerizando os espaçadores em forno de pós-cura por 10 min.</li>
		<li>Remova o material de suporte e manche os espaçadores para evitar que a luz penetre através do material.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Divulgação de placas e aquisição de imagens
<ol><li>Monte o espaçador personalizado na câmera de fluorescência (opcional). Conecte a câmera intraoral a um computador e abra o software da câmera.</li>
	<li>Clique em Paciente | Novo paciente para criar o paciente no sistema. Preencha os dados do paciente. Clique em Paciente | Salve para salvar os dados do paciente. Clique em Vídeo. A câmera intraoral agora está pronta para uso.</li>
	<li>Escureça as luzes do quarto.</li>
	<li>Aplique um corante revelador vermelho (ou seja, 5% de eritrosina) com um grânulo de algodão nas superfícies dentárias de interesse para revelar a placa.</li>
	<li>Instrua o paciente a enxaguar com água por 10 s para remover o excesso de corante. Remova qualquer mancha gengival usando um pellet de algodão. Seque cada dente ao ar por 3 s.</li>
	<li>Coloque a câmera intraoral em posição horizontal à frente do dente de interesse, com o espaçador tocando a gengiva/dentes adjacentes. Adquira a imagem de fluorescência pressionando o botão da câmera. NOTA: Certifique-se de que toda a superfície dentária de interesse esteja em foco e capturada na imagem sem incluir superfícies dentárias antagonistas ou contralaterais.</li>
	<li>Repita os passos 2.4-2.6 para todos os dentes de interesse.</li>
	<li>Marque todas as imagens no software da câmera. Clique em Salvar imagens/vídeos no menu. NOTA: Certifique-se de que as imagens são salvas no modo "placa" e não no modo "cárie". O símbolo P/C no menu indica o modo atual.</li>
	<li>Para exportar as imagens, vá para o Visualizador. Escolha as imagens a serem exportadas. Clique em Arquivo | Exportar (salvar como...) | Todas as imagens do paciente para exportar as imagens . Na janela de exportação, escolha as seguintes configurações: Modalidade: Padrão | Caminho de exportação: Escolha a pasta desejada | Seleção do tipo de imagem: Marque a caixa à esquerda | Estado da imagem: Dados originais. Expanda a janela de exportação para exibir mais opções. Selecione o seguinte: Nome do arquivo contém: Número do cartão OU Entrada do usuário OU Nome do paciente | Formato: TIF. Clique em OK para exportar as imagens.<ol><li>Como alternativa, configure uma exportação automatizada de arquivos antes da geração de imagens. Clique em Opções | Mostrar configuração | Módulos | Visualizador | Exportação/Email | Opções de exportação | Modalidade: Autoexport| Caminho de exportação: Escolha a pasta desejada | Estado da imagem: Dados originais. Selecione o seguinte: Nome do arquivo contém: Número do cartão OU Entrada do usuário OU Nome do paciente | Formato: TIF. Clique em OK para configurar as configurações de exportação padrão. Quando a exportação automatizada de arquivos estiver configurada, as imagens serão exportadas automaticamente quando salvas (etapa 2.8).</li>
	</ol></li>
</ol>3. Análise de imagens digitais
OBS: A análise digital da imagem pode ser realizada a qualquer momento após a aquisição da imagem. Lotes de até 1.000 imagens de fluorescência podem ser processados em paralelo. Se a análise de grandes lotes de imagens exceder o poder de computação, o tamanho da imagem pode ser reduzido antes da análise.
<ol><li>Quantificação da área dentária total<ol><li>Renomeie todas as imagens com números de índice sequenciais (ou seja, Planimetry_001, Planimetry_002,...). Importe a série de imagens de fluorescência para um software de análise de imagem dedicado (ou seja, Daime15) no modo Vermelho-Verde-Azul (RGB) clicando em Arquivo | Importar imagens | Importar como cor.</li>
		<li>Execute uma segmentação baseada em limite da série de imagens clicando em Segmento | Segmentação automática | Limite personalizado. Definir o limiar "Baixo" acima da intensidade dos tecidos moles orais (i.e., 80). Deixe o limite "Alto" em 255. Assim, apenas os dentes (áreas limpas e cobertas por placa) são reconhecidos como objetos no software. Clique em Aplicar | Tudo bem | Segmento! para iniciar a segmentação.</li>
		<li>Abra o visualizador clicando duas vezes no nome da série de imagens. Insira o editor de objetos (OBJ). Execute um controle de qualidade visual das imagens segmentadas e exclua artefatos rejeitando e excluindo esses objetos.</li>
		<li>Mesclar os objetos restantes em todas as imagens (Em todas as imagens | Mesclar objetos selecionados). Agora, há um objeto por imagem. Quantificar a área total do dente em cada imagem (Análise | Medir objetos | Limpar tudo | Pixels). Exporte os dados.</li>
	</ol></li>
	<li>Quantificação das áreas cobertas por placa<ol><li>Importe a série de imagens de fluorescência novamente para o software, desta vez com canais de cores vermelho, verde e azul divididos (Arquivo | Importar imagens | Importar como cinza). Feche as imagens do canal azul. Transfira a camada de objeto das imagens RGB para as imagens de canal vermelho (Segmento | Transferir camada de objeto).</li>
		<li>Excluir pixels que não sejam objetos nas imagens do canal vermelho usando o editor de objetos (Em todas as imagens | Excluir pixels que não sejam objetos (voxels)). Os tecidos moles agora são removidos das imagens.</li>
		<li>Para aumentar o contraste entre as áreas de dentes limpos e cobertas de placa, multiplique a série de imagens do canal vermelho por um fator de dois (Edit | Calculadora de imagem | Multiplicação | Parâmetros: Factor 2.00 | Inscreva-se | OK).</li>
		<li>Para remover áreas de dentes limpos das imagens, subtraia a série de imagens do canal verde da série de imagens do canal vermelho aprimorada (Editar | Calculadora de imagem | Imagens do segundo operando: Planimetry_green | Subtração | Inscreva-se | OK).</li>
		<li>Para identificar as áreas cobertas por placa nos dentes, realize uma segmentação baseada em limiares da série de imagens resultante (Segmento | Segmentação automática | Limite personalizado). Defina o limiar "Baixo" acima da intensidade das áreas de dentes limpos (i.e., 80). Deixe o limite "Alto" em 255. Apenas áreas cobertas por placas são reconhecidas como objetos no software. Clique em Aplicar | Tudo bem | Segmento! para iniciar a segmentação.</li>
		<li>Execute um controle de qualidade visual das imagens segmentadas no editor de objetos e exclua artefatos rejeitando e excluindo esses objetos. Mesclar os objetos restantes em todas as imagens (Em todas as imagens | Mesclar objetos selecionados). Quantificar a área coberta pela placa em cada imagem (Análise | Medir objetos | Limpar tudo | Pixels). Exporte os dados.</li>
		<li>Abra as tabelas de dados exportadas em um software dedicado. Calcule o PPI de acordo com a equação (1): Equação (1)<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/65035/65035eq01.jpg" style="margin: auto;"></li>
	</ol></li>
</ol>

<ol>
	<li>Pretty, I. A., Edgar, W. M., Smith, P. W., Higham, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+dental+plaque+in+the+research+environment.">Quantification of dental plaque in the research environment.</a> Journal of Dentistry. 33 (3), 193-207 (2005).</li><li>Turesky, S., Gilmore, N. D., Glickman, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+plaque+formation+by+the+chloromethyl+analogue+of+victamine+C.">Reduced plaque formation by the chloromethyl analogue of victamine C.</a> Journal of Periodontology. 41 (1), 41-43 (1970).</li><li>Marks, R. 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B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer-based+intraoral+image+analysis+of+the+clinical+plaque+removing+capacity+of+3+manual+toothbrushes.">Computer-based intraoral image analysis of the clinical plaque removing capacity of 3 manual toothbrushes.</a> Journal of Clinical Periodontology. 28 (8), 746-752 (2001).</li><li>Smith, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parametric+vs.+nonparametric.+Analyzing+the+periodontal+and+gingival+indicies.">Parametric vs. nonparametric. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dental+calculus+detection+using+the+VistaCam.">Dental calculus detection using the VistaCam.</a> Clinical and Experimental Dental Research. 2 (3), 226-229 (2016).</li><li>Seow, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+defects+of+enamel+and+dentine:+Challenges+for+basic+science+research+and+clinical+management.">Developmental defects of enamel and dentine: Challenges for basic science research and clinical management.</a> Australian Dental Journal. 59, 143-154 (2014).</li></ol>

O estudo foi financiado pela Novozymes A/S e pelo Innovation Fund Denmark (processo número 9065-00244B). Os financiadores não tiveram qualquer papel na coleta, análise e interpretação dos dados ou na redação do relatório.

O método apresentado para planimetria semi-automatizada baseada em imagens de fluorescência constitui uma melhoria na quantificação da placa dental em superfícies dentárias hígidas no ambiente de pesquisa em comparação com a planimetriatradicional20. A planimetria semi-automatizada permite a determinação simultânea do IBP em até 1.000 imagens usando um algoritmo de pós-processamento pré-determinado. Dessa forma, o método é consideravelmente mais eficiente em termos de tempo do que a planimetria convencional, onde as áreas dentárias totais e as áreas cobertas por placa são determinadas manualmente pelo desenho de regiões de interesse em um software de processamento de imagens 7,12. Além disso, a extensão do julgamento humano na análise da imagem é reduzida à escolha de um limiar de brilho para a segmentação da imagem. Dessa forma, todas as imagens são tratadas da mesma forma, e a influência da subjetividade do examinador é bastante reduzida11.
As etapas críticas do protocolo estão predominantemente relacionadas aos procedimentos clínicos, que precisam ser realizados de forma altamente padronizada para a ótima qualidade da imagem. A solução reveladora deve ser aplicada suave e uniformemente, e as imagens devem ser adquiridas logo após o enxágue e secagem ao ar para evitar a lavagem do corante e, assim, a perda do contraste da imagem. Além disso, o sangramento gengival precisa ser evitado, uma vez que a hemoglobina pode potencializar a fluorescência registrada no canal vermelho19. A captação das imagens deve ser realizada com as luzes da sala apagadas para reduzir a interferência da luz ambiente, e os pacientes precisam abrir a boca suficientemente, para que os dentes antagonistas não apareçam nas imagens. A cabeça da câmera deve ser posicionada perpendicularmente ao eixo do dente para evitar a captura de parte da superfície oclusal e dentes contralaterais.
Artefatos resultantes da aquisição de imagens subótimas podem, na maioria dos casos, ser removidos durante a análise da imagem, embora às custas de um tempo de processamento consideravelmente maior. Alguns artefatos que são reconhecidos como objetos durante a segmentação podem ser limpos pela exclusão simples no editor de objetos. Se os artefatos forem confluentes com as áreas reconhecidas como placa, os objetos resultantes deverão ser divididos no editor de objetos antes da remoção. Em casos extremos, o operador pode ter que recorrer à determinação manual do dente limpo e áreas cobertas de placa bacteriana, desenhando regiões de interesse no software. Se todos os procedimentos clínicos forem realizados com precisão, a única entrada subjetiva do operador durante a análise da imagem consiste em determinar os valores de corte para as segmentações baseadas em limiares. Geralmente, as áreas cobertas por placa e dentes limpos são bem definidas nas imagens, mas é preciso mencionar que pequenas diferenças nos limiares escolhidos influenciam os valores calculados do IBP, embora em uma extensão relativamente baixa. Como todas as imagens adquiridas para um determinado estudo podem ser segmentadas com limiares idênticos, a escolha subjetiva dos pontos de corte não afeta as diferenças entre os grupos de tratamento ou de pacientes.
Assim como a planimetria manual, a planimetria semi-automatizada não é adequada para registros longitudinais do acúmulo de placa devido ao uso de uma solução reveladora. A eritrosina pode interferir no crescimento do biofilme por meio de atividade antibacteriana21,22,23, mas, o mais importante, a coloração proeminente requer remoção profissional da placa antes que o paciente seja enviado para casa. No entanto, o método descrito pode ser utilizado para a quantificação regular dos níveis habituais de placa na clínica. Outra limitação da planimetria semi-automatizada surge devido às diferenças de tamanho entre os dentes individuais. Embora a distância entre a câmera e a superfície dentária e, portanto, o tamanho do campo de visão possam ser padronizados, as imagens adquiridas podem incluir partes dos dentes vizinhos. Estes não podem ser removidos por uma operação em lote, mas apenas pelo recorte manual das imagens durante a análise. Embora a planimetria semi-automatizada seja apropriada para a quantificação da placa supragengival e do cálculo24 em superfícies dentárias hígidas, trabalhos futuros terão que determinar como o método descrito é afetado por defeitos dedesenvolvimento25, lesões de cárie cavitadas e não cavitadas, bem como manchas severas.
Em conclusão, a planimetria semi-automatizada é um método que permite quantificar de forma rápida e confiável a cobertura da área de placa usando uma câmera de fluorescência. Pode ser empregado em ensaios clínicos que avaliam a formação de nova placa em diferentes grupos de pacientes ou o efeito de diferentes regimes de tratamento na remoção da placa.

A quantificação da placa dentária no ambiente de pesquisa é realizada por meio de índices clínicos ou, então, pelo registro do índice planimétrico de placa (IBP)1. Índices clínicos, como o índice de placas de Quigley-Hein modificado por Turesky, baseiam-se na avaliação visual da cobertura da placa por um operador e na subsequente atribuição de um escore em uma escala ordinal2. Embora a pontuação seja rápida, o uso de índices clínicos requer laboriosa calibração interexaminador e intraexaminador, e a classificação sempre sofre certo grau de subjetividade 3,4,5. Além disso, como o número de escores é limitado, os índices clínicos podem falhar em detectar diferenças relevantes na cobertura de placa6.
Para registros planimétricos, a extensão da cobertura da placa é determinada em imagens digitais dividindo-se a área coberta pela área total da superfície dentária7. O uso de uma escala contínua aumenta a acurácia e apresenta alto poder discriminatório na análise estatística 8,9,10. Além disso, pode-se argumentar que a planimetria é menos subjetiva, pois o índice é calculado e não estimado pelo examinador11. Tradicionalmente, as áreas dentárias totais e cobertas por placa são determinadas manualmente para o registro dos IBP, desenhando-se as regiões de interesse em cada imagem por meio de um software de processamento de imagens 7,12. Consequentemente, a análise planimétrica era anteriormente muito demorada, o que reduziu sua aplicabilidade para estudos clínicosmaiores6.
Nas imagens tradicionais de luz branca, o contraste entre as áreas cobertas por placa, as áreas de dentes limpos e os tecidos circundantes é tênue e, portanto, o processamento automatizado de imagens, que normalmente depende da detecção de objetos baseada na intensidade, é severamente prejudicado13,14. Imagens adquiridas com câmera de fluorescência mostram contraste significativamente acentuado entre placa bacteriana revelada, dentes limpos que se autofluorescem fortemente no espectro verde e tecidos moles não fluorescentes1.
Aqui, apresentamos um método de planimetria semi-automatizada que reduz consideravelmente o tempo gasto na análise de imagens em comparação com os registros tradicionais de PPI. O método emprega procedimentos de divulgação padrão, uma câmera de fluorescência disponível comercialmente e um freeware de análise de imagem. Os parâmetros importantes para aquisição e análise das imagens, bem como os erros e limitações típicas do método, são discutidos.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D Sprint Basic</td>
			<td>3D systems</td>
			<td></td>
			<td>Additive manufacturing software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5% erythrosine; Top Dent Rondell R&#246;d</td>
			<td>Top&#160;Dent&#160;Lifco Dental AB</td>
			<td>6327</td>
			<td>Disclosing solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D1000 lab scanner</td>
			<td>3 Shape</td>
			<td></td>
			<td>Lab scanner used to scan the camera head</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DBSWIN 5.17.0</td>
			<td>D&#252;rr Dental</td>
			<td></td>
			<td>Software for VistaCam</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital image analysis in microbial ecology (Daime), version 2.2.2</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Freeware for image analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LC-3D Print Box</td>
			<td>NextDent</td>
			<td></td>
			<td>Polymerization unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meshmixer 3.5</td>
			<td>Autodesk</td>
			<td></td>
			<td>Freeware for designing custom-made spacer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NextDent 5100</td>
			<td>3D systems</td>
			<td></td>
			<td>3D-printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NextDent Ortho IBT</td>
			<td>3D systems</td>
			<td></td>
			<td>Material for spacer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound bath T660/H</td>
			<td>Elma Schmidbauer GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VistaCam iX HD Smart intraoral camera&#160;</td>
			<td>D&#252;rr Dental</td>
			<td></td>
			<td>Coupled with a fluorescence camera head</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

semi-automated planimetric quantification of dental plaque using an intraoral fluorescence camera

O acúmulo de placa dental é quantificado por meio de índices clínicos ou, de outra forma, do índice planimétrico de placa (IBP), que mede a área relativa de um dente que é coberto por depósitos de placa. Comparado aos índices clínicos, o IBP tem maior poder discriminatório, mas a planimetria tradicional é uma análise demorada, pois as áreas dentárias limpas e cobertas por placa têm que ser determinadas manualmente para cada imagem usando um software de processamento de imagem. Apresentamos aqui um método para a quantificação planimétrica semi-automatizada da placa dentária, que permite o processamento rápido de até 1.000 imagens simultaneamente. O método explora o contraste acentuado entre placa revelada, superfícies dentárias sãs e tecidos moles em imagens de fluorescência adquiridas com uma câmera intraoral. A execução cuidadosa dos procedimentos clínicos e a aquisição precisa das imagens são etapas cruciais para o sucesso da identificação semi-automatizada das áreas cobertas pela placa. O método é adequado para planimetria em superfícies dentárias faciais e bucais sólidas, na maioria das restaurações de resina composta e em dentes com braquetes ortodônticos, mas não em restaurações metálicas. Em comparação com os registros tradicionais do IBP, a planimetria semi-automatizada reduz consideravelmente o tempo gasto na análise, bem como a entrada humana subjetiva, aumentando a reprodutibilidade das medidas planimétricas.

O método apresentado permite a quantificação planimétrica rápida e semi-automatizada das áreas cobertas por placa nos dentes (Figura 1). Os depósitos de placa são visualizados pela eritrosina, enquanto as áreas dentárias limpas, bem como a película adquirida, não são coradas16 (Figura 2A). Quando as imagens são adquiridas com uma câmera de fluorescência, o contraste entre as áreas de dentes limpos, áreas cobertas por placa e tecidos moles circundantes aumenta consideravelmente (Figura 2B,C). A câmera de fluorescência opera com duas janelas de detecção, uma no espectro verde e outra no vermelho. Em comparação com as áreas de dentes limpos, as áreas cobertas por placa aparecem ligeiramente mais brilhantes no canal vermelho (Figura 2D,E). No canal verde, a autofluorescência do dente é mascarada consideravelmente nas áreas cobertas por placa (Figura 2F). Esse efeito de mascaramento é explorado durante a análise das imagens, quando as imagens do canal verde são subtraídas das imagens do canal vermelho (Figura 2G). O forte contraste entre as áreas limpas e cobertas por placa nas imagens resultantes (Figura 2H) permite uma determinação semi-automatizada do IBP baseada em limiar de intensidade. Até 1.000 imagens de fluorescência podem ser processadas simultaneamente.
Um espaçador impresso em 3D feito sob medida pode ser usado para melhorar o posicionamento padronizado da cabeça da câmera a uma distância idêntica do dente de interesse. O espaçador também protege o dente da luz ambiente e, assim, aumenta o contraste entre a placa revelada, as áreas limpas do dente e os tecidos moles circundantes nas imagens adquiridas. O espaçador é montado na cabeça da câmera com a ajuda de três elementos de retenção (Figura 3).
O método descrito pode ser utilizado para registros planimétricos da placa supragengival e cálculo nas faces facial e bucal (Figura 4A-D). Dependendo da curvatura da arcada dentária, pode ser difícil posicionar o espaçador em contato próximo com a gengiva e, assim, manter a mesma distância entre a cabeça da câmera e o dente. Como a cobertura da área da placa é determinada em relação à área total do dente, é improvável que tais diferenças afetem os registros dos IBP. Diferentes materiais dentilaterais fluorescem no espectro verde com intensidades variáveis17,18,19. Assim, o IBP geralmente pode ser determinado com o algoritmo padrão de análise de imagens em dentes com cimentos de ionômero de vidro e restaurações de resina composta (Figura 4E-H). Em contraste, restaurações de amálgama e gesso geralmente emitem fraca tanto no canal vermelho quanto no verde, não sendo possível determinar a cobertura da placa nessas superfícies (Figura 4I,J). O mesmo vale para braquetes ortodônticos metálicos, mas como a superfície do braquete é tipicamente excluída dos registros dos IBP, a planimetria semi-automatizada é adequada para pacientes ortodônticos (Figura 4K,L).
O sucesso da identificação semi-automatizada de áreas cobertas por placa em imagens de fluorescência é altamente dependente da execução cuidadosa de todas as etapas do procedimento clínico. Se muita luz ambiente entra nas imagens, o brilho do fundo no canal vermelho é aumentado, o que dificulta a diferenciação entre os dentes e os tecidos moles (Figura 5A,B). Portanto, as luzes da sala precisam ser apagadas durante a captura da imagem. Se o paciente não abrir a boca o suficiente durante a aquisição das imagens, dentes antagonistas podem ser fotografados juntamente com o dente de interesse e dificultar o processamento semi-automatizado (Figura 5C). Quando a planimetria é realizada em pré-molares ou molares, a angulação correta da câmera é importante para evitar a obtenção de imagens de partes da superfície oclusal (Figura 5D,E). Uma vez divulgados os depósitos da placa, o operador deve proceder imediatamente à aquisição da imagem. Caso contrário, a eritrosina pode ser lavada, e o contraste entre as áreas dentárias limpas e cobertas de placa pode se tornar muito tênue. Em alguns casos, no entanto, a solução reveladora pode manchar fortemente a gengiva, e a mancha pode não ser removida durante o enxágue seguinte (Figura 5F). Para evitar uma superestimação da área coberta pela placa, a mancha pode ser reduzida por um enxágue adicional ou pela limpeza suave da gengiva com um pellet de algodão.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65035/65035fig01.jpg"> Figura 1: Fluxo de trabalho para quantificação semi-automatizada da cobertura de placa bacteriana nas superfícies dentárias. Abreviação: PPI = índice de placa planimétrica. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65035/65035fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65035/65035fig02.jpg"> Figura 2: Procedimento de análise digital de imagens. (A) Imagem com luz branca da placa revelada (dente 26, aspecto facial). (B) Imagem correspondente adquirida com uma câmera de fluorescência (modo Red-Green-Blue [RGB]). Observe o contraste acentuado entre as áreas de dentes limpos e cobertas por placa. (C) A área dentária total, marcada pelo contorno alaranjado, é identificada pela segmentação baseada no limiar de intensidade. (D) A camada de objeto da imagem RGB é transferida para a imagem de canal vermelho (contorno laranja) e os pixels não objeto (fundo, tecidos moles) são excluídos. (E) O brilho das imagens do canal vermelho é realçado por um fator de dois. (F) A imagem do canal verde. Observe a redução da autofluorescência nas áreas cobertas por placa. (G) Após a subtração da imagem do canal verde (F) da imagem do canal vermelho modificado (E), o contraste entre as áreas cobertas pela placa e as áreas dos dentes limpos é evidente. (H) Após a segmentação por limiar de intensidade, as áreas cobertas pela placa são identificadas como objetos (contorno laranja) e o índice planimétrico da placa (IBP) pode ser calculado (IBP = 81,6%). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65035/65035fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65035/65035fig03.jpg"> Figura 3: Espaçador personalizado. Um espaçador feito sob medida visto da frente (A), (B) lado e (C) atrás. (D) Câmera de fluorescência com espaçador montado (contorno laranja). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65035/65035fig03large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65035/65035fig04.jpg"> Figura 4: Aplicações e limitações da planimetria semi-automatizada. (A) Imagem de fluorescência de uma superfície dentária facial. (B) Imagem processada correspondente mostrando as áreas cobertas pela placa (contorno laranja; índice de placa planimétrica [IPP] = 51,9%). (C) Imagem de fluorescência de uma superfície dentária oral. (D) Imagem processada correspondente mostrando as áreas cobertas pela placa (contorno laranja; IBP = 14,5%). (E-H) Imagens de dentes com restaurações em resina composta. A restauração em E fluoresce fortemente no espectro verde, enquanto a restauração em G parece ligeiramente mais fraca do que as áreas de dentes limpos circundantes. Em ambas as imagens, o PPI pode ser determinado usando o algoritmo padrão de análise de imagens. (F,H) Imagens processadas mostrando as áreas cobertas pela placa (contornos alaranjados; IBP = 20,3% e 20,2%, respectivamente). (I,J) Imagens de fluorescência de um dente com restauração de amálgama (I) e de um dente com coroa metalocerâmica (J, contorno azul, adicionado manualmente). Ambas as restaurações são não-fluorescentes, e os depósitos de placa não podem ser quantificados por planimetria semi-automatizada. (K) Imagem de fluorescência de um dente com braquete ortodôntico metálico. Como o braquete é excluído da análise, o IBP pode ser determinado usando o algoritmo padrão de análise de imagem (L, contorno laranja, PPI = 31,5%). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65035/65035fig04large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65035/65035fig05.jpg"> Figura 5: Influência dos procedimentos clínicos na qualidade da imagem e nos resultados da planimetria semi-automatizada . (A) Imagem de fluorescência adquirida com luzes de ambiente escurecidas. A área total do dente é determinada corretamente após a segmentação da imagem baseada em limiares (contorno laranja). (B) Imagem de fluorescência do mesmo dente adquirida com as luzes da sala acesas. Devido a um aumento da emissão de fundo no espectro vermelho, a segmentação baseada em limiares não consegue diferenciar com precisão entre as superfícies dentárias e os tecidos moles circundantes (contorno laranja). (C) Imagem de fluorescência adquirida com abertura bucal insuficiente. Os dentes antagonistas não revelados são visíveis na imagem e, portanto, incluídos na área total do dente (contornos alaranjados). Para obter um índice de placa planimétrico correto, eles devem ser removidos manualmente durante a análise das imagens. (D) Imagem de fluorescência adquirida com ótimo posicionamento da cabeça da câmera. A área total do dente (contorno alaranjado) é limitada ao aspecto facial. (E) Imagem de fluorescência do dente em D adquirida com angulação subótima da cabeça da câmera. Parte da superfície oclusal é capturada, resultando em um aumento da área total do dente (contorno alaranjado). (F) Imagem em luz branca da placa revelada com coloração proeminente da gengiva. A alta emissão no espectro vermelho pode levar a uma superestimação da área coberta pela placa. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65035/65035fig05large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Arquivo suplementar S1: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65035/Supplemental%20file%20S1.stl" target="_blank">Clique aqui para baixar este arquivo.</a>

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Semi-Automated Planimetric Quantification of Dental Plaque Using an Intraoral Fluorescence Camera

Este estudo apresenta um procedimento semi-automatizado de análise de imagens digitais para a quantificação planimétrica da placa dental revelada a partir de imagens adquiridas com uma câmera de fluorescência intraoral. O método permite a quantificação rápida e confiável da placa bacteriana no ambiente de pesquisa.

Quantificação Planimétrica Semi-Automatizada de Placa Dentária Utilizando Câmera de Fluorescência Intraoral

Dental plaque accumulation is quantified using clinical indices or, otherwise, the planimetric plaque index (PPI),&#160;which measures the relative area ...

A planimetria semi-automatizada permite a quantificação rápida, precisa e objetiva das áreas cobertas com placa dental em ensaios clínicos. Em comparação com a planimetria tradicional, onde as áreas cobertas pela placa são definidas manualmente pelo operador, a planimetria semi-automatizada é mais objetiva e reduz consideravelmente o tempo de processamento. Para começar, monte o espaçador personalizado na câmera de fluorescência, conecte a câmera intraoral a um computador e abra o software da câmera.Clique em Paciente e, em seguida, em Novo paciente para criar e preencher as informações do paciente no sistema. Em seguida, clique em Paciente e Salvar para salvar os dados pertinentes. Clique em Vídeo e a câmera intraoral já está pronta para uso.Aplique um corante revelador vermelho, que é 5% eritrosina, com um pellet de algodão nas superfícies dentárias de interesse para revelar a placa. Instrua o paciente a enxaguar com água por 10 segundos para remover o excesso de corante. Remova qualquer mancha gengival usando um grânulo de algodão e seque ao ar cada dente por três segundos.Coloque a câmera intra-oral em posição horizontal à frente do dente de interesse com o espaçador tocando a gengiva ou os dentes adjacentes. Certifique-se de que toda a superfície dentária de interesse esteja em foco e capturada na imagem sem incluir superfícies dentárias antagonistas ou contralaterais. Adquira a imagem de fluorescência pressionando o botão da câmera.Realizar a coloração e aquisição de imagens para todos os dentes de interesse. Em seguida, marque todas as imagens no software da câmera e clique em Salvar imagens e vídeos no menu, certificando-se de que as imagens sejam salvas no modo placa e não no modo cárie. O símbolo P ou C no menu indica o modo atual.Para exportar as imagens, vá para Viewer e escolha as imagens a serem exportadas. Clique em Arquivo e Exportar, Salvar como e, em seguida, em todas as imagens do paciente para exportar as imagens. Na janela Exportar, escolha a configuração Modo Padrão e clique em Caminho de exportação.Selecione a pasta desejada e, em Seleção de tipo de imagem, marque a caixa à esquerda e escolha Estado da imagem como Dados originais no menu suspenso. Expanda a janela de exportação para exibir mais opções e selecione Nome do arquivo contém para escolher Número do cartão ou Userinput ou Nome do paciente. Em seguida, selecione Formatar como TIF e clique em OK para exportar as imagens.Como alternativa, configure uma exportação automatizada de arquivos antes da criação de imagens clicando sequencialmente em Opções, Mostrar configuração, Módulos, Visualizador, Exportar ou Enviar por e-mail, Opções de exportação e selecione Modo de exportação automática. Clique em Exportar caminho e escolha a pasta desejada e escolha Estado da imagem como Dados originais. Selecione Nome do arquivo contém para escolher Número do cartão ou Userinput ou Nome do paciente.Em seguida, selecione Formatar como TIF e clique em OK para configurar as configurações de exportação padrão. A análise digital das imagens pode ser realizada a qualquer momento após a aquisição das imagens, e até 1000 imagens de fluorescência podem ser processadas em paralelo. Renomeie todas as imagens com números de índice sequenciais.Importe a série de imagens de fluorescência em um software de análise de imagem dedicado no modo vermelho, verde, azul clicando em Arquivo, Importar imagens e Importar como cor. Execute uma segmentação de base de limite da série de imagens clicando em Segmento, Segmentação automática e, em seguida, em Limite personalizado. Defina o limiar baixo acima da intensidade dos tecidos moles orais e deixe o limiar alto em 255.Assim, o software reconhece apenas os dentes com áreas limpas e cobertas por placa bacteriana como objetos. Clique em Aplicar, OK e Segmentar para iniciar a segmentação. Abra o visualizador clicando duas vezes no nome da série de imagens e digite o editor de objetos.Execute um controle de qualidade visual das áreas segmentadas e exclua artefatos rejeitando e excluindo esses objetos. Mescle os objetos restantes em todas as imagens clicando em todas as imagens e mescle os objetos selecionados. Agora há apenas um objeto por imagem.Quantifique a área total do dente em cada imagem clicando sequencialmente em Análise, Medir objetos, Limpar tudo e, em seguida, Pixels. Por fim, exporte os dados. Importe a série de imagens de fluorescência novamente para o software, desta vez com canais de cores vermelho, verde e azul divididos clicando em Arquivo, Importar imagens e Importar como cinza.Feche as imagens do canal azul e transfira a camada de objeto das imagens vermelhas, verdes e azuis para as imagens de canal vermelho clicando em Segmentar e Transferir camada de objeto. Exclua pixels que não sejam objetos nas imagens do canal vermelho usando o editor de objetos em todas as imagens e exclua pixels que não sejam objetos. Os tecidos moles agora são removidos das imagens.Multiplique a série de imagens do canal vermelho por um fator de 2 clicando sequencialmente em Editar, Calculadora de imagem, Multiplicação, Parâmetros e inserindo um fator de 2,00. Em seguida, clique em Aplicar e OK para melhorar o contraste entre as áreas cobertas de placa bacteriana e as áreas dos dentes limpos. Para remover áreas dentárias limpas das imagens, subtraia a série de imagens do canal verde da série de imagens do canal vermelho aprimorada clicando em Editar, Calculadora de imagem, Imagens do segundo operando, planimetria verde, Subtração, Aplicar e, em seguida, OK.To identificar as áreas cobertas pela placa nos dentes, executar uma segmentação da base do limiar e mesclar os objetos restantes, conforme demonstrado anteriormente.para quantificação da área total do dente Quantifique as áreas totais cobertas pela placa em cada imagem clicando sequencialmente em Análise, Medir objetos, Limpar tudo e, em seguida, Pixels. Por fim, exporte os dados. Abra as tabelas de dados exportados em software dedicado e calcule o índice de placa planimétrica, PPI, de acordo com a equação um.Os depósitos de placa são visualizados pela eritrosina, enquanto as áreas dos dentes limpos e a película adquirida não são manchadas. Imagens adquiridas com uma câmera de fluorescência aumentam consideravelmente o contraste entre as áreas dos dentes limpos, áreas cobertas de placa bacteriana e problemas moles circundantes. Em comparação com as áreas de dentes limpos, as áreas cobertas de placa aparecem ligeiramente mais brilhantes no canal vermelho.No canal verde, a autofluorescência do dente é mascarada consideravelmente nas áreas cobertas pela placa. Esse efeito de mascaramento é explorado para subtrair as imagens do canal verde do canal vermelho. O forte contraste entre as áreas limpas e cobertas por placa nas imagens resultantes permite uma determinação semi-automatizada do IBP baseada no limiar de intensidade.O método descrito pode ser usado para registros planimétricos da placa super gengival e cálculo em ambas as superfícies dentárias faciais e bucais. Diferentes materiais de cor dental fluorescem no espectro verde com intensidades variadas. Assim, o IBP geralmente pode ser determinado com um algoritmo padrão de análise de imagens em dentes com cimento de ionômero de vidro e restaurações compostas.Em contraste, restaurações de amálgama e gesso geralmente emitem fraca nos canais vermelho e verde, não sendo possível determinar a cobertura da placa em tais superfícies. O mesmo vale para braquetes ortodônticos metálicos, mas como a superfície do braquete é tipicamente excluída dos registros de IBP, a planimetria semi-automatizada é adequada para pacientes ortodônticos. Na identificação semi-automatizada de áreas cobertas por placa, se muita luz ambiente entra na diferenciação entre os dentes e os tecidos moles é difícil.A abertura insuficiente da boca dificulta o processamento semi-automatizado. Quando a planimetria é realizada em pré-molares ou molares, a angulação correta da câmera é vital para evitar a obtenção de imagens de partes da superfície oclusal. É muito importante secar os dentes e diminuir a luz da sala antes de tirar uma foto.Certifique-se de não capturar dentes antagonistas ou partes da superfície oclusal.

Research

JoVE Journal

Medicine

In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) Intravascular Molecular Imaging of Inflammatory Plaque, a Multimodal Approach to Imaging of Atherosclerosis

In vivo Near Infrared Fluorescence NIRF Intravascular Molecular Imaging of Inflammatory Plaque, a Multimodal Approach to Imaging of Atherosclerosis

In vivo Near Infrared fluorescência de imagem intravascular (NIRF) Molecular da placa inflamatória, uma Abordagem Multimodal para imagem da Aterosclerose

The vascular response to injury is a well-orchestrated inflammatory response triggered by the accumulation of macrophages within the vessel wall leading ...

Medicina

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography (FDG-PET/CT)

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography FDG-PET/CT

A quantificação da atividade da placa aterosclerótica e Inflamação Vascular utilizando [18-F] Positron fluorodesoxiglicose Tomografia por Emissão / tomografia computadorizada (FDG-PET/TC)

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)1 and carotid intimal medial thickness (C-IMT)2 ...

Using Quantitative Real-time PCR to Determine Donor Cell Engraftment in a Competitive Murine Bone Marrow Transplantation Model

Usando Quantitative PCR em tempo real para determinar enxerto célula dadora num modelo murino de osso Competitiva Marrow Transplantation

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules ...

Confocal Time Lapse Imaging as an Efficient Method for the Cytocompatibility Evaluation of Dental Composites

Confocal Time Lapse de imagem como um método eficiente para a Avaliação citocompatibilidade of Dental Composites

It is generally accepted that in vitro cell material interaction is a useful criterion in the evaluation of dental material biocompatibility. The ...

Fluorescence-mediated Tomography for the Detection and Quantification of Macrophage-related Murine Intestinal Inflammation

Tomografia computadorizada mediada por fluorescência para a detecção e quantificação de inflamação Intestinal murino macrófago-relacionados

Murine models of disease are indispensable to scientific research. However, many diagnostic tools such as endoscopy or tomographic imaging are not ...

Semi-automated Analysis of Mouse Skeletal Muscle Morphology and Fiber-type Composition

Semi automatizados de análise da morfologia do músculo esquelético de rato e composição de fibra-tipo

For years, distinctions between skeletal muscle fiber types were best visualized by myosin-ATPase staining. More recently, immunohistochemical staining of ...

Controlled Semi-Automated Laser-Induced Injuries for Studying Spinal Cord Regeneration in Zebrafish Larvae

Lesões semi-automatizadas semi-automatizadas controladas por laser para estudar a regeneração da medula espinhal em larvas de zebrafish

Zebrafish larvae possess a fully functional central nervous system (CNS) with a high regenerative capacity only a few days after fertilization. This makes ...

Robotic Left Hepatectomy using Indocyanine Green Fluorescence Imaging for an Intrahepatic Complex Biliary Cyst

Hepatectomia Esquerda Robótica usando Imagem de Fluorescência Verde Indocyanina para um Cisto Biliar complexo intraháptico

Biliary cysts (BC) are rare congenital dilatations of intra- and extrahepatic parts of the biliary tract and bear a significant risk of carcinogenesis. ...

Dynamic Navigation for Dental Implant Placement

Navegação dinâmica para colocação de implantes dentários

In modern implantology, the application of surgical navigation systems is becoming increasingly important. In addition to static surgical navigation ...

Detection and Removal of Tooth-Colored Composite Resin Using the Fluorescence-Aided Identification Technique

Detecção e Remoção de Resina Composta Cor de Dente utilizando a Técnica de Identificação Auxiliada por Fluorescência

The detection and removal of tooth-colored filling materials is a major challenge for every dentist. The Fluorescence-aided Identification Technique (FIT) ...