title: The Correlation of 'Calcivis® Caries Activity Imaging System' with Visual Systems of Detecting Dental Caries in Order to Discover Active Carious Lesions – an In-vitro Study
title: Korrelation des 'Calcivis® Caries Activity Imaging System' mit visuellen Kariesdetektionssystemen zur Erfassung von aktiven kariösen Läsionen – eine In-vitro-Studie
Creators: name: Kneib, Lukas
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2017
Subjects: Detektion
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
Karies
Läsion

description: Ziel: Eine adäquate Diagnose der
      Zahnkaries umfasst neben der Erfassung der Veränderung und
      deren Ausdehnung auch die Entscheidung uber eine mögliche
      Aktivität der Läsion. Zur Beurteilung der Kariesaktivität
      werden primär visuelltaktile Kriterien herangezogen, mit
      deren Hilfe die Wahrscheinlichkeit bzw. Tendenz zur
      Progression einer kariösen Läsion abgeschätzt werden kann.
      Die vorliegende Studie zielte darauf ab, die Fähigkeit eines
      neuen digitalen Verfahrens zur Bestimmung der Aktivität einer
      Läsion mittels Biolumineszenzverfahrens (Calcivis® Caries
      Activity Imaging System) zu uberprufen. Material und Methode:
      Fur die Studie standen 46 extrahierte menschliche bleibende
      Seitenzähne zur Verfugung (35 Molaren, 11 Prämolaren). Je
      Zahn wurden bei einem Messpunkt die Ausdehnung und die
      Aktivität der Läsion nach den Kriterien von visuellen
      Kariesdetektionsverfahren (NYVAD et al. und ICDAS)
      klassifiziert. Alle Messpunkte wurden mit einem Prototyp des
      Calcivis-Systems nach Herstellerangaben erfasst. Die dabei
      entstandenen digitalen Abbildungen wurden auf Vorliegen einer
      Aktivität (Biolumineszenz, blaue Felder im Bereich der
      Messpunkte) beurteilt. Danach wurden die Zähne durch den
      Messpunkt geteilt und funf Subgruppen zugeteilt. Innerhalb
      der Gruppen wurde je eine Hälfte des Zahnes mit einem der
      Gruppe zugeteilten Präparat zur Inaktivierung der Läsion
      behandelt (Duraphat-Fluoridlack, Kariesinfiltrant ICON,
      Curodont PROTECT, Curodont REPAIR, Kontrollgruppe). Danach
      wurden weitere Aufnahmen mit dem Calcivis System erstellt und
      die Aufnahmen erneut auf das Vorliegen einer Aktivität bzw.
      Inaktivität bewertet. Als Goldstandard zur Beurteilung der
      Aktivität diente das Anfärben der Zahnschnitte mit einem
      geeigneten Agens (Methylrot). Fur die statistische Analyse
      der Daten wurden die Kappa-Statistik und der
      Rangkorrelations-koeffizient nach Spearman (rs) eingesetzt.
      Fur die Bestimmung der diagnostischen Gute der Verfahren
      wurden Receiver-Operation-Characteristic Curves (ROCKurven)
      konstruiert und die Flächen unter den Kurven (AUC)
      verglichen. Das Signifikanzniveau lag bei α = 0,05.
      Ergebnisse: Mit beiden visuellen Kriterien (ICDAS, Nyvad)
      wurden 41 Messpunkte als aktive Läsion und 5 Messpunkte als
      nicht aktive Karies eingestuft. Der Kappa- Wert fur die
      Übereinstimmung zwischen Nyvad- und ICDAS-Kriterien
      hinsichtlich der Aktivität der Läsion lag bei 0,78. Die
      Kappa-Werte fur die Übereinstimmung der visuellen Befunde im
      Vergleich zum Calcivis lagen bei: Nyvad/Calcivis = 0,78 sowie
      ICDAS/Calcivis = 1,0. Die Korrelation der visuellen Verfahren
      und der Biolumineszenz-Methode war signifikant positiv (p
      &lt; 0,001, zweiseitig) und lag bei rs (Nyvad/Calcivis) =
      0,776 und rs (ICDAS/Calcivis) = 1,0. Die diagnostische Gute
      (AUC) des Calcivis lag bei 0,89 (Nyvad-Kriterien als
      Referenzwert) und bei 1,0 (ICDAS-Kriterien als Referenzwert).
      Der Unterschied war statistisch nicht signifikant (p &gt;
      0,05). Die Korrelation der Calcivis-Messungen zur Histologie
      lag fur die behandelten Zahnhälften bei rs = 0,47 (p =
      0,002), und fur die unbehandelten Zahnhälften bei rs = -0,01
      (p &gt; 0,05). Diskussion und Schlussfolgerung: Die
      Ergebnisse der vorliegenden Studie lassen die
      Schlussfolgerung zu, dass der Einsatz des Calcivis bei der
      Erfassung der Aktivität einer kariösen Läsion im Bereich der
      koronalen Karies in-vitro gute Ergebnisse liefert. Das
      Verfahren stellt sich somit bezogen auf die Erfassung der
      Kariesaktivität als geeignet heraus, auch wenn die erste
      Definition uber das Vorliegen einer Karies visuell erfolgen
      sollte, da die Kamera des Calcivis-Systems fur die reguläre
      Bilddarstellung weniger geeignet zu sein scheint. Als
      vorteilhaft gilt, dass das Vorliegen einer aktiven,
      behandlungsbedurftigen Karies auch fur den Patienten
      nachvollziehbar dargestellt werden kann. Die Bestimmung der
      Aktivität einer Karies bietet gerade bei initialen Läsionen
      den Vorteil, dass Zähne vorerst nicht zwingend invasiv
      versorgt werden mussen, sondern zunächst remineralisierende
      bzw. minimalinvasive Maßnahmen angewendet werden können. Ob
      und inwieweit der Erfolg solcher Maßnahmen auch mittels
      Biolumineszenzverfahren wie dem Calcivis darstellbar ist,
      kann die vorliegende Studie weitestgehend, jedoch noch nicht
      endgultig klären; dies mussen weiterfuhrende Studien
      uberprufen.
description: The Aim: A proper diagnosis of
      caries includes the decision about the possible activity of
      the lesion apart from its detection, modification and extent.
      For assessing the activity of caries first of all
      visual-tactile methods are applied, with the help of which
      the probability or rather the tendency of the progression of
      a carious lesion can be estimated. The study on hand aims at
      checking the qualification of a new type of a digital process
      to categorize the activity of a lesion by means of the
      Calcivis Caries Activity Imaging System. Material and Method:
      46 extracted permanent human teeth were available for this
      study (35 molars, 11 pre-molars). The extent and activity of
      a lesion at an investigation site on each tooth were
      classified in accordance with the criteria of visual caries
      detection methods (NYVAD et al. and ICDAS). All investigation
      sites were recorded with a prototype of the Calcivis System
      according to the manufacturer’s specifications. Thus
      resulting digital images were reviewed with regard to a
      possible activity (Bioluminescence, blue areas at the
      investigation sites). Afterwards the teeth were hemisectioned
      through the investigation site, randomized, and split up into
      five groups. Different methods for inactivation lesions were
      used on the tooth halves (fluoride, ICON caries infiltrant,
      Curodont PROTECT, Curodont REPAIR, control group). After that
      further images with the Calcivis System were produced and
      again assessed concerning the activity/inactivity. The gold
      standard used in the evaluation of activity or inactivity was
      the color transition of the tooth sections by means of methyl
      red solution. The kappa statistic and the rank correlation
      coefficient according to Spearman (rs) were used for the
      statistical analysis of the data. In order to categorize the
      diagnostic accuracy of the process, Receiver-
      Operation-Characteristic-Curves (ROC curves) were constructed
      and the area under the curves (AUC) were compared with each
      other. The level of significance was α = 0.05. Results: By
      the two visual criteria (ICDAS, Nyvad) 41 investigation sites
      as active lesions and 5 sites as inactive caries were
      categorized. The kappa value of the agreement between Nyvad
      and ICDAS criteria with regard to the activity of the lesion
      was at 0.78. The kappa values for the agreement of the visual
      findings to Calcivis were: Nyvad/Calcivis = 0.78 and
      ICDAS/Calcivis = 1.0. The correlation of the visual methods
      and the bioluminescence method was significantly positive (p
      &lt; 0.001, two-sided), where rs (Nyvad/Calcivis) = 0.776 and
      rs (ICDAS/Calcivis) = 1.0. The diagnostic accuracy (AUC) of
      Calcivis was at 0.89 (NYVAD criteria as reference value) and
      at 1.0 (ICDAS criteria as reference value). The difference
      was not statistically significant (p &gt; 0.05). The
      correlation of the Calcivis measurements to histology for the
      treated tooth halves was rs = 0.47 (p = 0.002), and for the
      untreated tooth halves rs = -0.01 (p &gt; 0.05). Discussion
      and Conclusion: The use of a Calcivis prototype provids good
      results with regard to activity assessment of a carious
      lesion in the field of the coronal caries in-vitro. Referring
      to the assessment of caries activity the process is proven to
      be appropriate even if the first detection of caries should
      performed visually, as the camera of the Calcivis system
      seems to be less suitable. The classification of the caries
      activity is especially advantageous with initial lesions so
      that teeth need not urgently be treated invasively,
      remineralizing or rather minimal-invasive methods can be
      applied instead. The study on hand may to a large extent, but
      not yet finally clarify if and in how far the success of such
      processes also by means of the bioluminescence method like
      Calcivis is feasible; further studies will have to verify
      this.