高ダイナミックレンジイメージングを用いた近赤外透過照明によるin vitroでのう蝕検出

Near-infrared transillumination with high dynamic range imaging for occlusal caries detection in vitro.

• Friederike Litzenburger
• Alexander Lederer
• Maximilian Kollmuß
• Reinhard Hickel
• Karl-Heinz Kunzelmann
• Katrin Heck

抄録

本研究の目的は、高ダイナミックレンジイメージングを用いた近赤外透過照明（NIRT-HDRI）によるin vitroでの咬合う蝕検出を評価し、International Caries Detection and Assessment System II（ICDAS）およびDigital bitewing radiography（BWR）を用いた目視検査と比較することであった。重度のキャビテーションを伴わない健全な咬合面または咬合面を有する抜歯した永久臼歯61本を目視で組み立てました。2名の検査者が、ICDAS、BWR、NIRT-HDRIを用いて、これらの歯面を2回独立して評価した。後者は、2つのレーザー光源（780nm）とCCDセンサーからなるプロトタイプを用いて実施し、その後画像解析ソフトウェアを用いて処理を行った。すべての方法において，むし歯面，エナメル質および象牙質の病変のしきい値を定義した．マイクロコンピュータ断層撮影を基準とした．これらの手法と基準値との比較を線形加重カッパ分析した結果，ICDASでは0.59/0.08/0.12，BWRでは0.37/0.06/0.58，NIRT-HDRIでは0.33/0.01/0.51の結果が得られた．感度は，ICDAS が 0.85/0.78/0.13，BWR が 0.59/0.00/0.69，NIRT が 0.98/0.33/0.78 であった．3つの閾値における特異度は、ICDASで0.70/0.40/1.00、BWRで0.9/0.96/0.90、NIRT-HDRIで0.30/0.65/0.72であった。信頼性分析の結果、BWRとNIRTでは実質的に一致し、ICDASではほぼ完全に一致していました。NIRT は一般的に咬合虫歯を識別する能力が高いが、過大評価する傾向があった。また、ICDASやBWRと比較して、象牙質齲蝕病変の検出に強みがありました。NIRT-HDRIは、目視検査の補助として、隠れた象牙質齲蝕を検出するのに適した方法であると思われる。

The aim of this study was to assess near-infrared transillumination with high dynamic range imaging (NIRT-HDRI) for occlusal caries detection in vitro and to compare it with visual inspection using the International Caries Detection and Assessment System II (ICDAS) and digital bitewing radiography (BWR). Sixty-one extracted permanent molars with sound or occlusal carious surfaces without severe cavitation were visually assembled. Two examiners assessed twice these surfaces independently using ICDAS, BWR and NIRT-HDRI. The latter was performed with a prototype consisting of two laser sources (780 nm), a CCD sensor and subsequent processing with image analysis software. Thresholds for carious surfaces, enamel and dentin lesions were defined for all methods. Micro-computed tomography served as the reference standard. Linear weighted Kappa analysis of the methods versus the reference at the threshold carious surface, enamel and dentin lesion revealed 0.59/0.08/0.12 for ICDAS, 0.37/- 0.06/0.58 for BWR and 0.33/- 0.01/0.51 for NIRT-HDRI. Sensitivity values at the three thresholds were 0.85/0.78/0.13 for ICDAS, 0.59/0.00/0.69 for BWR and 0.98/0.33/0.78 for NIRT. Specificity values at the three thresholds were 0.70/0.40/1.00 for ICDAS, 0.9./0.96/0.90 for BWR and 0.30/0.65/0.72 for NIRT-HDRI. Reliability analysis revealed substantial agreement for BWR and NIRT and almost perfect agreement for ICDAS. NIRT exhibited a strong ability to identify occlusal dental decay in general; however, it revealed a tendency towards overestimation. Its strength was the detection of dentin caries lesions compared with ICDAS and BWR. NIRT-HDRI seems to be a suitable method to detect hidden dentin caries as a supplement to visual examination.