DOI: https://doi.org/10.1007/s00784-025-06346-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40285954
تاريخ النشر: 2025-04-26
المؤلف: Lei Fu وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيولوجيا الفموية وبحوث التهاب اللثة
نظرة عامة
هدفت الدراسة إلى تقييم فعالية محول صوتي مدمج بتردد 9 ميغاهيرتز لتصوير العلامات الحيوية التشريحية ذات الصلة بتشخيص أمراض اللثة، وخاصةً للأسنان الخلفية التي يصعب الوصول إليها. تم تصوير ما مجموعه 162 سنًا (53 ضرسًا، 30 نابًا، و79 قاطعًا/كلبًا) من 13 شخصًا، مع التركيز على المعالم التشريحية الرئيسية: قمة عظم الفك (ABC)، نقطة التقاء المينا والعاج (CEJ)، وهامش اللثة (GM). تم أخذ قياسات المسافات بين هذه المعالم لتقييم صحة اللثة ومقارنتها بنتائج الفحص السريري. ومن الجدير بالذكر، تم ملاحظة اختلافات كبيرة في تراجع اللثة، مع قياسات متوسطة تبلغ -1.12 مم لالتهاب اللثة ومرحلة I من التهاب اللثة، و-0.56 مم لمرحلة III من التهاب اللثة (p < 0.0001)، مما يشير إلى أن المحول يميز بشكل فعال شدة مرض اللثة. تشير النتائج إلى أنه بينما يعد المحول على شكل هوكي أداة واعدة لتقييم أمراض اللثة، لا تزال هناك تحديات، خاصة في تحديد CEJ بدقة بسبب دقة الفضاء المتوسطة وجودة الصورة. قد تعيق هذه القيود حساب العلامات الحيوية التصويرية المهمة. كما تسلط الدراسة الضوء على إمكانية دمج تقنيات التصوير المتقدمة، مثل التصوير بالموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد وخوارزميات التعلم الآلي، لتعزيز دقة التشخيص وقابلية التكرار. ستركز الأبحاث المستقبلية على تطوير محولات بتردد أعلى لتحسين قدرات التصوير واستكشاف الموجات فوق الصوتية الوظيفية لتقييم التهاب اللثة والاستجابات الوعائية، مما يوسع من استخدام الموجات فوق الصوتية في التطبيقات السنية بما يتجاوز التصوير الهيكلي التقليدي.
مقدمة
**مقدمة**
التهاب اللثة هو مرض التهابي مزمن شائع يتميز بخلل ميكروبي واستجابة مناعية غير مناسبة من المضيف، مما يؤدي إلى تدمير الهياكل الداعمة للأسنان. يحتل المرتبة بين أكثر العدوى البكتيرية شيوعًا على مستوى العالم، مما يشكل تحديات كبيرة للصحة العامة. تشمل طرق التشخيص التقليدية لالتهاب اللثة الأشعة السينية، والفحص البصري، والتنقيب السريري. بينما تبرز الأشعة السينية الأنسجة الصلبة بشكل فعال، إلا أنها تفشل في تمييز الهياكل اللينة. يتم استخدام الفحص البصري والنزيف عند التنقيب بشكل متكرر لتقييم التهاب الأنسجة، ومع ذلك، يمكن أن تكون هذه الطرق ذات طابع شخصي. يوفر التنقيب السريري قياسات كمية مثل تراجع اللثة، وعمق التنقيب اللثوي (PPD)، ومستوى الارتباط السريري (CAL)، وهي ضرورية للتشخيص الدقيق وتصنيف التهاب اللثة.
الطرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” التصميم التجريبي والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك مصادرها وطرق تحضيرها، بالإضافة إلى البروتوكولات المتبعة لضمان قابلية التكرار وموثوقية النتائج. يصف القسم أيضًا التقنيات التحليلية والأساليب الإحصائية المطبقة لتحليل البيانات التي تم جمعها خلال التجارب.
تستند النتائج الرئيسية إلى التطبيق المنهجي لهذه الطرق، والتي تعتبر حاسمة للتحقق من الفرضيات المطروحة في البحث. تعزز الدقة في المنهجية مصداقية النتائج، مما يسمح بتفسيرات واستنتاجات ذات مغزى من البيانات. بشكل عام، يعمل هذا القسم كأساس لفهم الإطار التجريبي والأساس للنتائج اللاحقة المقدمة في الورقة.
النتائج
يقدم قسم النتائج النتائج الرئيسية من الدراسة التي استخدمت محول صوتي بتردد 9 ميغاهيرتز (CL15-7، فيليبس) لتصوير هياكل اللثة. توضح الشكل 1a صورة صوتية تمثيلية لسن ولثته، بينما يوضح الشكل 1b تصميم المحول، الذي تم تحسينه للتصوير السطحي على عمق 1 سم بدقة تبلغ حوالي 170 ميكرومتر. تقع المعالم التشريحية، بما في ذلك قمة عظم الفك (ABC)، نقطة التقاء المينا والعاج (CEJ)، وهامش اللثة (GM)، ضمن 5 مم من سطح اللثة، مما يجعلها مثالية للتصوير باستخدام هذا المحول.
لتحسين جودة التصوير، تم استخدام وسادة هلامية بسمك 4 مم تحت المحول، ملفوفة في فيلم تيغاديرم، مما حسن من اقتران الموجات فوق الصوتية دون الحاجة إلى هلام الموجات فوق الصوتية التقليدي. تعزز هذه الابتكارات بشكل كبير من التجربة السريرية من خلال السماح للوسادة الجيلاتينية بالتكيف مع اللثة وسطح السن. تم تعريف أربع خصائص قائمة على التصوير: (1) تراجع اللثة القائم على الصورة (iGR)، المسافة من GM إلى CEJ، والتي يمكن أن تكون سلبية أو إيجابية؛ (2) فقدان العظم القائم على الصورة (iABL)، المسافة من ABC إلى CEJ؛ (3) ارتفاع اللثة القائم على الصورة (iGH)، المسافة من ABC إلى GM؛ و(4) سمك اللثة القائم على الصورة (iGT)، المقاس عند مستوى CEJ. توفر هذه المقاييس رؤى قيمة حول صحة اللثة وتقييم المرض.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم فعالية محول صوتي بتردد 9 ميغاهيرتز لتصوير اللثة بالموجات فوق الصوتية في الجسم الحي، مما يبرز إمكانيته كبديل غير جراحي للتنقيب التقليدي عن اللثة. تؤكد قيود التنقيب، بما في ذلك تدخله، وتباين القياسات، واعتماده على تقنية الفاحص، على الحاجة إلى أدوات تشخيصية أكثر موثوقية. أظهرت تقنية التصوير بالموجات فوق الصوتية القدرة على تحديد المعالم التشريحية الرئيسية بدقة مثل قمة عظم الفك (ABC)، نقطة التقاء المينا والعاج (CEJ)، وهامش اللثة (GM)، بدقة تصل إلى 50 ميكرومتر. تتيح هذه القدرة قياسات دقيقة للمعايير السريرية مثل فقدان الارتباط السريري (CAL) وتراجع اللثة، والتي تعتبر حاسمة لمراقبة تقدم مرض اللثة.
شملت الدراسة تصوير 162 سنًا من 13 شخصًا، مع إجراء مقارنات بين القياسات المستمدة من الموجات فوق الصوتية ونتائج التنقيب التقليدي. بينما قدم التصوير بالموجات فوق الصوتية رؤى قيمة، فقد حدد حالات أقل من تراجع اللثة مقارنة بالتنقيب، مما يشير إلى وجود اختلافات في تحديد CEJ بين الطريقتين. أكدت التحليلات الإحصائية موثوقية قياسات الموجات فوق الصوتية، حيث كانت التباينات بين الفاحصين أقل من تلك الخاصة بالتنقيب السريري. يُوصى بإجراء أبحاث مستقبلية لتطوير محولات بتردد أعلى لتحسين الدقة واستكشاف دمج تقنيات التعلم الآلي لتعزيز تفسير الصور ودقة التشخيص. بشكل عام، تدعم النتائج إمكانية استخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية كأداة قيمة في تقييم أمراض اللثة، مما يمهد الطريق للتقدم في علم أمراض اللثة السريري.
DOI: https://doi.org/10.1007/s00784-025-06346-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40285954
Publication Date: 2025-04-26
Author(s): Lei Fu et al.
Primary Topic: Oral microbiology and periodontitis research
Overview
The study aimed to evaluate the efficacy of a compact 9-MHz hockey-stick ultrasound transducer for imaging anatomical biomarkers relevant to periodontal diagnosis, particularly for hard-to-reach posterior teeth. A total of 162 teeth (53 premolars, 30 molars, and 79 incisors/canines) from 13 subjects were imaged, focusing on key anatomical landmarks: the alveolar bone crest (ABC), cementoenamel junction (CEJ), and gingival margin (GM). Measurements of distances between these landmarks were taken to assess periodontal health and compared with clinical examination results. Notably, significant differences in gingival recession were observed, with average measurements of -1.12 mm for gingivitis and Stage I periodontitis, and -0.56 mm for Stage III periodontitis (p < 0.0001), indicating that the transducer effectively stratifies periodontal disease severity. The findings suggest that while the hockey-stick transducer is a promising tool for periodontal assessment, challenges remain, particularly in accurately identifying the CEJ due to moderate spatial resolution and image quality. This limitation may hinder the calculation of important imaging biomarkers. The study also highlights the potential for integrating advanced imaging techniques, such as 3D ultrasound and machine learning algorithms, to enhance diagnostic accuracy and reproducibility. Future research will focus on developing higher-frequency transducers for improved imaging capabilities and exploring functional ultrasound to assess gingival inflammation and vascular responses, thereby expanding the utility of ultrasound in dental applications beyond traditional structural imaging.
Introduction
**Introduction**
Periodontitis is a prevalent chronic inflammatory disease characterized by microbial dysbiosis and an inappropriate host immune response, leading to the destruction of tooth-supporting structures. It ranks among the most common bacterial infections globally, posing significant public health challenges. Traditional diagnostic methods for periodontitis include radiography, visual inspection, and clinical probing. While radiography effectively highlights hard tissue, it falls short in differentiating soft tissue structures. Visual inspection and bleeding on probing are frequently employed to evaluate tissue inflammation, yet these methods can be subjective. Clinical probing offers quantitative measures such as gingival recession, periodontal probing depth (PPD), and clinical attachment level (CAL), which are essential for accurate diagnosis and classification of periodontitis.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including their sources and preparation methods, as well as the protocols followed to ensure reproducibility and reliability of the results. The section also describes the analytical techniques and statistical methods applied to analyze the data collected during the experiments.
Key findings are derived from the systematic application of these methods, which are crucial for validating the hypotheses posed in the research. The rigor in the methodology enhances the credibility of the results, allowing for meaningful interpretations and conclusions to be drawn from the data. Overall, this section serves as a foundation for understanding the experimental framework and the basis for the subsequent findings presented in the paper.
Results
The results section presents key findings from the study utilizing a 9-MHz hockey-stick transducer (CL15-7, Philips) for imaging periodontal structures. Figure 1a illustrates a representative ultrasound image of a tooth and its periodontium, while Figure 1b details the transducer’s design, optimized for superficial imaging at a depth of 1 cm with a resolution of approximately 170 µm. The anatomical landmarks, including the alveolar bone crest (ABC), cementoenamel junction (CEJ), and gingival margin (GM), are situated within 5 mm of the gingival surface, making them ideal for imaging with this transducer.
To enhance imaging quality, a 4-mm thick gel pad was employed beneath the transducer, wrapped in Tegaderm film, which improved ultrasound coupling without the need for traditional ultrasound gel. This innovation significantly enhances the clinical experience by allowing the gel pad to conform to the gingiva and tooth surface. Four imaging-based characteristics were defined: (1) image-based gingival recession (iGR), the distance from GM to CEJ, which can be negative or positive; (2) image-based alveolar bone loss (iABL), the distance from ABC to CEJ; (3) image-based gingival height (iGH), the distance from ABC to GM; and (4) image-based gingival thickness (iGT), measured at the CEJ level. These metrics provide valuable insights into periodontal health and disease assessment.
Discussion
In this study, the efficacy of a 9-MHz hockey-stick transducer for in vivo periodontal ultrasound imaging was evaluated, highlighting its potential as a non-invasive alternative to traditional periodontal probing. The limitations of probing, including its invasiveness, variability in measurements, and dependence on examiner technique, underscore the need for more reliable diagnostic tools. The ultrasound imaging technique demonstrated the ability to accurately identify key anatomical landmarks such as the alveolar bone crest (ABC), cementoenamel junction (CEJ), and gingival margin (GM), with a resolution of up to 50 μm. This capability allows for precise measurements of clinical parameters like clinical attachment loss (CAL) and gingival recession, which are critical for monitoring periodontal disease progression.
The study involved imaging 162 teeth from 13 subjects, with comparisons made between ultrasound-derived measurements and traditional probing results. While ultrasound imaging provided valuable insights, it identified fewer cases of gingival recession compared to probing, suggesting discrepancies in CEJ identification between the two methods. Statistical analyses confirmed the reliability of ultrasound measurements, with inter-examiner variability being lower than that of clinical probing. Future research is recommended to develop higher-frequency transducers for improved resolution and to explore the integration of machine learning techniques to enhance image interpretation and diagnostic accuracy. Overall, the findings support the potential of ultrasound imaging as a valuable tool in periodontal assessment, paving the way for advancements in clinical periodontology.