医学图像处理软件Image J在评估正畸固定矫治后牙釉质脱矿白斑程度中的作用

于海涛，古力巴哈·买买提力，陈文君

（新疆医科大学第五附属医院口腔科，乌鲁木齐 830011）

当牙釉质中的矿化和再矿化不平衡时龋病的早期病变就已发生［1］。龋病的早期病变，通常称白斑，在正畸患者中常常看见托槽周围有白色或褐色斑点，甚至导致牙齿缺损。这些斑点常常发生在牙齿的唇面和颊面，没有正畸的患者很少发生。这些白斑影响美观，对于严重的患者需要修复治疗。尽管努力教育患者加强口腔卫生，但在固定口腔正畸的患者中牙釉质的脱矿时有发生，仍然是一个棘手问题。多项研究已表明正畸治疗后牙齿的脱矿率和脱矿严重程度都有所增加，脱矿率为2%～97%［2－3］。本研究通过临床检查和数码照片检查，应用医学图像处理软件Image J评价正畸固定矫治后牙釉质脱矿白斑的发生率、白斑平均覆盖率以及其与口腔卫生的关系，现报道如下。

1 材料和方法

1.1 资料来源 2006－2010年连续收集新疆医科大学第五附属医院口腔科固定正畸矫治前后378例患者的数字化照片。378例患者中严格符合纳入标准者208例，其中男性患者101例，女性患者107例。纳入标准：所有患者经过连续正畸治疗并完成治疗，根据中华口腔正畸专业委员会的标准收集临床数码照片。排除数码照片质量较差、拍摄角度不对、记录不全的患者，再治疗的患者、缺失牙的患者、全冠修复的患者；排除牙釉质发育不全、氟斑牙、色斑、正畸治疗前脱矿的患者。要求矫治的患者由接诊的医生记录患者的GI，对计分为2分和3分的患者正畸治疗前指导其有效刷牙，否则剔除这些患者。正畸治疗开始后每次复诊监督患者的口腔卫生，必要时给予口腔卫生指导。

1.2 主要测量指标 牙龈指数［4］（gingival index，GI），具体方法为：在每例患者的16、21、24、31、34、46等6个代表性牙的颊面近中、远中乳头以及中央、舌面中央，用钝头探针进行检测。将每个牙的4个数值相加除以4即为该牙的分值。将受检牙的分值相加除以受检牙数，得出该患者的分值。GI的计分标准：正常龈计分为0分；轻度炎症（轻度颜色改变、水肿、探针不出血）计分为1分；中度炎症（发红、水肿、探针出血）为2分；重度炎症（明显发红、水肿、溃疡、自发出血倾向）为3分。白斑的发生率＝至少有1颗牙齿出现白斑的患者例数／受检人数×100%。白斑平均覆盖率＝发生白斑的累积面积／整个受检牙齿唇面面积×100%。

1.3 方法 所有的检查、记录和校准由同一人操作。记录患者的基本信息（包括患者性别、开始矫治的年龄和矫治结束的年龄）及患者正畸矫治后的牙龈指数。将收集的数码照片导入计算机，由医学图像处理软件Image J处理，记录8颗上颌前牙的唇面的白斑发生率（从上颌左侧第一前磨牙到上颌右侧第一前磨牙，如果第一前磨牙缺失记录第二前磨牙到第二前磨牙）。通过视觉检查照片上白斑的发生率，被定义有白斑的牙齿（图1），用图像处理软件累积各个区域（图2、3），白斑发生的区域面积累积在一起占8颗上颌前牙的唇面面积总和的百分比，没有白斑的记录0。挑选12例拆除矫治器的患者，进行临床检查，计算患者的白斑发生率。在患者口内，在透明薄膜上手工描记2次唇面轮廓和白斑轮廓，以同样的方法描记数码照片。将其结果数字化导入计算机，通过Image J软件计算直接通过手工记录的轮廓和间接在照片上记录的轮廓的白斑占整个牙齿唇面的百分比，量化白斑的发生率，通过Image J软件间隔1w计算白斑占整个唇面的百分比的可重复性，使用这种校准方法检验可重复性，与数码相片相比，临床检查的一致性是评估白斑的金标准［5］。

图1 牙齿唇面出现的白色和褐色斑块

图2 Image J软件计算牙齿唇面面积

图3 Image J软件计算牙齿白斑面积

1.4 统计学处理 用Excel建立数据文件，采用SPSS13.0统计软件进行数据分析。通过组内相关系数评价白斑区域的可重复性。描述性统计白斑发生率、白斑平均覆盖率。将白斑覆盖上颌8颗牙齿的平均百分比划分为3个等级：0级（所有牙齿上都没有白斑）、平均百分比＜10%、平均百分比＞10%。分析比较是否特定的牙位好发白斑，是否特定的牙位发生白斑的面积越多。用卡方检验不同性别白斑发生率和白斑平均覆盖率的差异，综合评价白斑发生率和白斑平均覆盖率与患者牙龈指数之间的关系。

2 结果

临床口内检查白斑平均覆盖面积和描计数码照片的组内相关系数为0.93，数码照片的可重复性指数组内相关系数为0.96，临床检查和数码相片检查比较，组内相关系数为0.88，临床检查和数码照片得分的差异为0.002。只有2处小的损坏临床检查时没有发现，而在数码照片上发现。

白斑的发生率为31.3%，白斑的平均覆盖率为8.4%，中切牙的白斑的平均覆盖率最少 （P ＜0.001），第 一 前 磨 牙 少 于 侧 切 牙 和 尖 牙 （P ＜0.001）。但侧切牙和尖牙白斑的覆盖率差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。男、女性患者白斑的发生率差异无统计学意义 （P＞0.05），见表2。矫治结束后牙龈指数越高的患者白斑发生率越高，并且白斑的平均覆盖率的等级越高，见表3。

表1 不同牙位白斑发生率和平均覆盖率

表2 不同性别的白斑发生情况

表3 矫治结束后不同牙龈指数的患者白斑发生情况

3 讨论

牙釉质表面粘接的固定矫治器易成为菌斑聚集处［6－7］，口腔内的菌群种类也会迅速发生变化，菌斑内出现了大量的产酸菌，这些产酸菌在很大程度上能够降低菌斑内的pH值，有研究表明患者行固定矫治器治疗时牙釉质龋白斑的患病率在最初6个月时急剧上升［8］。因此，使用固定正畸矫治器治疗者更易发生龋病。

本研究与Joshua等［5］的研究结果一致，白斑的发生率和流行情况在牙列的左侧和右侧无差异。侧切牙和尖牙是白斑发生最严重的牙位，其次是第一前磨牙和中切牙。上颌8颗前牙在固定矫治结束的患者中白斑发生率为31.3%，这一结果要低于Joshua等［5］的研究结果（49.6%）。出现这种差异可能与检查方法和标准的不同、检查样本的所在地域不同、研究的时间段不同、开始矫治的年龄不同及治疗时间差异等多种因素有关，这将是本课题进一步研究的方向。

本组男性和女性患者的白斑发生率分别为29.7%和32.7%，与Joshua等［5］报道的男性和女性患者白斑的发生率分别为46%和29%的结果不一致。本研究发现男性患者的白斑平均覆盖率要高于女性，分析原因可能是女性患者更注重口腔卫生。固定矫治结束后患者的牙龈指数较高、口腔卫生较差是上颌前牙发生白斑的高度危险因素。本研究没有进一步追踪患者的口腔卫生习惯，这应是将来研究的方向。

本研究通过使用图像处理软件Image J有效得出白斑的发生率和好发牙位以及白斑的平均覆盖率。依据白斑的发生面积较精确地评价白斑的严重程度。本研究强调保持口腔卫生在整个固定矫治治疗过程中非常重要。当患者不能保持口腔卫生时，要意识到早期矫治会导致牙釉质破坏的增加。今后的研究应从三维方向的深度和总的脱矿量评价脱矿的严重程度，分析固定矫治过程中牙釉质脱矿的危险因素，更好地指导口腔医生综合防治牙釉质脱矿的发生。

［1］ Featherstone JD.The continuum of dental caries－evidence for a dynamic disease process［J］.Dent Res，2004，83（9）：C39－42.

［2］ Ogaard B，Larsson E，Henriksson T，et al.Effects of combined application of antimicrobial and fluoride varnishes in orthodontic patients［J］.Am J Orthod Dentofacial Orthop，2001，120：28－35.

［3］ Banks PA，Chadwick SM，Asher－McDade C，et al.Fluoridereleasing elastomerics：aprospective controlled clinical trial［J］.Eur J Orthod，2000，22：401－407.

［4］ 傅民魁.口腔正畸学［M］.北京：人民卫生出版社，2004：98－102.

［5］ Joshua A，Chapman W，Roberts E，et al.Risk factors for incidence and severity of white spot lesions during treatment with fixed orthodontic appliances［J］.Am J Orthod Dentofacial Orthop，2010，138（8）：188－194.

［6］ 钟春梅，刘进，葛元输，等.接受固定正畸治疗的患者口腔卫生状况追踪观察［J］.临床口腔医学杂志，2010，26（5）：290－292.

［7］ 华咏梅，王祝玲，石四箴，等.儿童固定矫治中龋病活跃性变化的观察［J］.中华口腔医学杂志，2001，36（6）：14－16.

［8］ 王丽芬，黄志刚，张 霞.固定正畸矫治器对牙釉质龋白斑患病率的影响［J］.临床口腔医学杂志，2011，27（5）：287－288.