基于菌斑染色图像分析初步评价负离子牙刷清除菌斑效率的研究

刘 建，释 栋，马 宁，张 晶，戴世爱，张浩筠，胡文杰

(北京大学口腔医学院·口腔医院牙周科；国家口腔医学中心；国家口腔疾病临床医学研究中心；口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室；国家卫生健康委员会口腔医学计算机应用工程技术研究中心，口腔数字医学北京市重点实验室,北京 100081)

0 引言

有效菌斑控制是治疗和预防牙周疾病的重要环节[1]，而刷牙是日常菌斑控制的主要手段。尽管如此，Slot等学者的研究表明,普通手动牙刷只能将牙面菌斑指数降低约42%[1]。因此,有学者不断尝试设计新的牙刷类型，以提高刷牙的效率。负离子牙刷是一种新型牙刷，它在刷牙过程中释放出的负离子，可以阻止菌斑通过钙离子与牙齿表面的获得性膜相结合，从而抑制菌斑形成[2]。也有研究报告，负离子可以与菌斑有机酸中的氢离子结合，破坏菌斑结构[3]。负离子牙刷是否具有更高的菌斑清除效率，相关研究较少，且不同研究的结果存在较大差异，目前尚未形成统一的认识。本研究的目的是，评价负离子牙刷的菌斑清除效果，为日常应用和临床上医护口腔卫生宣教提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 研究对象

纳入牙周健康志愿者40人，年龄18～35岁，随机分为实验组和对照组，每组20人，随机分组方案由统计专业人员按分段方法产生。具体纳入标准为：①身体健康，无全身系统疾病；②不吸烟；③全口探诊深度(Probing Depth, PD)≤4 mm，且探诊出血(Bleeding on Probing, BOP)阳性位点百分比≤10%；④牙列完整，无缺牙间隙，无明显错牙合畸形。排除标准为：①正畸治疗中；②有未治疗的大面积龋坏。本研究得到北京大学口腔医院伦理委员会批准(PKUSSIRB-201943021)，所有受试者均签署知情同意书。

1.2 试验流程

(1)洁治：所有受试者均进行预防性龈上洁治和抛光。

(2)菌斑积累：洁治后48 h内，受试者停止一切刷牙、牙线等口腔清洁措施，菌斑在牙面自然积累。

(3)菌斑染色：停止刷牙48 h后，对受试者进行牙面菌斑染色，具体方法为用小棉球蘸取菌斑染色剂(Mira-2-Ton，Hager & Werken公司，德国，图1)，在牙龈乳头处挤压，使菌斑染色剂溢出棉球并均匀覆盖牙齿表面(图2)，所有牙齿颊舌侧均用相同方法染色。

图1 菌斑染色前将菌斑显示液滴入双碟

图2 将菌斑显示液染色过程，着色区即为牙菌斑存在区

(4)图像记录：受试者用清水充分漱口后，拍摄患者口内照片(图3)，留存图片以观察分析余留染色剂的位置和范围，并测量牙齿宽度W以计算菌斑大小。

图3 刷牙前牙面着色区即为有菌斑沉积

(5)口腔卫生指导(Oral Hygiene Instruction, OHI)：用统一的宣教视频对所有受试者进行OHI，具体内容为Bass刷牙法。

(6)刷牙：受试者用指定牙刷(KISS YOU, IONIC株式会社，日本)按照说明书建议的握持方式，采用宣教的Bass法刷牙，刷牙时间为3 min，不使用牙膏。试验组所用牙刷可以产生负离子，对照组所用传统牙刷为不能产生负离子的牙刷，除不能产生负离子外，对照组牙刷与试验组牙刷大小形态没有任何区别，受试者与检查者均不知所用牙刷的异同。

(7)再次记录菌斑图像(图4)。

图4 刷牙后着色区减少显示菌斑被部分清除

1.3 图像分析

图像处理软件IPP 7.0 测量图像上的菌斑相对宽度d、牙齿相对宽度w，根据比例关系和牙齿实际宽度W，计算得到菌斑实际宽度D=(d/w)W，并进一步计算菌斑面积及菌斑面积占牙面百分比。

1.4 菌斑评价

根据图像分析结果评价并记录受试者每颗牙齿颊舌侧面的Tureskey改良Quigley-Hein菌斑指数(Tureskey Modified Quigley-Hein Plaque Index, TMQHPI, Tureskey, 1970)，定义为基线菌斑水平。TMQHPI的具体评价标准见表1，由图像分析得到菌斑宽度、菌斑面积、牙面面积等参数后，按表1评价标准给出TMQHPI值。用菌斑清除率描述刷牙后菌斑清除效果，具体计算方式如下：

表1 TMQHPI评价标准

续表

菌斑清除率=

×100%

1.5 统计分析

所有受试者完成试验后，由管理员揭盲，对两组刷牙前后TMQHPI菌斑指数及差值进行统计分析，以评价刷牙的菌斑清除效果，将刷牙后TMQHPI降低值占基线TMQHPI的百分比定义为菌斑清除率。菌斑清除效果评价不仅针对全口，还针对前牙区(中切牙、侧切牙和尖牙)、后牙区(前磨牙、磨牙)、唇/颊面及舌/腭面等特定区域。TMQHPI和菌斑清除率均为计量资料，用均数±标准差描述，用独立样本t检验进行统计检验，统计软件为SPSS 21.0，当P<0.05时认为差异有显著性。

2 结果

2.1 全口菌斑清除效果

试验组和对照组停止刷牙后菌斑指数(以下称基线)平均TMQHPI分别为2.61±0.93和2.65±0.95，差异无显著性，P=0.395；刷牙后两组的平均TMQHPI分别为0.99±0.89和1.18±1.04，均显著低于基线水平；试验组刷牙后TMQHPI显著低于对照组，P<0.05；刷牙前后两组TMQHPI差值分别为1.62±1.14和1.46±1.17，两组的菌斑清除率分别为59.9%±34.9%和54.1%±38.2%，试验组显著高于对照组，P<0.05。见表2。

表2 试验组和对照组全口刷牙前后TMQHPI及差值

2.2 前牙区唇侧菌斑清除效果

试验组和对照组前牙区唇侧基线TMQHPI分别为2.75±0.98和2.61±0.96，差异无显著性，刷牙后分别降低为0.61±0.89和0.54±1.04，两组之间差异无显著性，但均显著低于刷牙前。见表3。

表3 试验组和对照组前牙唇侧刷牙前后TMQHPI及差值

2.3 前牙区舌/腭侧菌斑清除效果

试验组和对照组前牙区舌/腭侧基线TMQHPI分别为2.22±0.75和2.26±0.71，两者差异无显著性；刷牙后TMQHPI分别降低为0.99±0.70和1.23±0.79，均显著低于刷牙前；试验组刷牙前后TMQHPI差值为1.23±0.93，显著高于对照组(1.03±0.93)，P<0.05；两组菌斑清除率分别为53.7%±34.7%和43.6%±35.8%，试验组显著高于对照组，P<0.05。见表4。

表4 试验组和对照组前牙舌侧刷牙前后TMQHPI及差值

2.4 后牙区颊侧菌斑清除效果

试验组和对照组后牙区颊侧基线TMQHPI分别为3.10±0.97和3.19±1.04，刷牙后分别降低为0.94±1.03和1.09±1.21，刷牙前后差异有显著性，但两组之间差异无显著性。见表5。

表5 试验组和对照组后牙颊侧刷牙前后TMQHPI及差值

2.5 后牙区舌/腭侧菌斑清除效果

试验组和对照组后牙区舌/腭侧基线TMQHPI分别为2.32±0.71和2.42±0.76，差异无显著性；刷牙后分别降低为1.34±0.75和1.74±0.86，刷牙前后差异分别为0.98±0.75和0.68±0.69，菌斑清除率分别为40.7%±31.0%和28.4%±30.2%，试验组显著高于对照组，P<0.05。见表6。

表6 试验组和对照组后牙舌侧刷牙前后TMQHPI及差值

试验组和对照组口腔不同部位的菌斑清除率比较见图5。

图5 不同牙面的菌斑清除率

3 讨论

牙周炎是我国最常见的两大口腔疾病之一，根据第四次全国口腔健康流行病学调查结果，我国35岁以上人群牙周疾病患病率高达82.6%～89%[3]。牙周炎常引起牙周组织破坏，严重者会导致牙齿松动、移位，是首要的失牙原因，因此，预防和控制牙周炎是口腔医护工作者的重要任务。

除接受规范的牙周基础治疗外，患者良好的自我菌斑控制是维护牙周组织长久健康的重要保证。有研究表明，在菌斑控制不理想的患者中，牙周炎的进展速度更快[4]，因此，口腔卫生宣教已成为牙周病诊疗过程中的必要环节。北京大学口腔医院牙周科在每台牙椅旁均放置牙齿仿真模型，以便于医生和护士进行椅旁口腔卫生指导，通过制作了规范的Bass刷牙法视频二维码，供患者观看学习。临床上医护共同参与的个性化椅旁口腔卫生指导，对促进患者的牙周健康十分重要[5]。对大多数患者而言，使用合适的工具、掌握正确的方法、每日至少刷牙两次是最简单易行的菌斑控制方法[6-7]，这是牙周病学界近百年来的共识。

刷牙过程中刷毛与牙面之间的机械摩擦是清除菌斑的主要机制，负离子牙刷产生的负离子是否能促进刷牙的菌斑清除效率，目前仍存争议。有研究认为，负离子牙刷具有更高的菌斑清除效率并能改善牙龈炎症水平。Van Swol等进行了为期6个月的随机双盲对照试验，结果显示相对于对照组，负离子牙刷可以显著降低菌斑指数和牙龈指数[4]；Deshmukh等研究认为，相对于传统牙刷，负离子牙刷不仅可以提高菌斑清除效率，还可以显著减少菌斑中的微生物数量[2]。但也有研究未能证实负离子牙刷相对于传统牙刷的优势[5-6]。

本研究结果显示，负离子牙刷和传统牙刷均能有效清除菌斑，两者对牙齿唇颊面的菌斑清除效果并无差异，但负离子牙刷对舌腭侧的菌斑清除效果显著优于传统牙刷，两者菌斑清除率相差10%～12%。张晓芳等[8]统计了81名在校大学生刷牙后各牙面菌斑指数，发现上颌磨牙腭侧面、下颌磨牙及前磨牙舌侧面较其他各面明显或严重，出现这种结果的原因可能是由于各牙面所处的解剖位置不同，牙刷放置于适宜位置的难度不同。唇颊侧的刷牙难度较低，且刷牙不会产生明显不适感，再者，多数人在唇颊侧的刷牙时间比较充分，所以不论是否有负离子存在，刷毛的机械摩擦作用足以达到良好的菌斑清除效果。而舌腭侧的刷牙难度较高，受上下前牙的阻挡，牙刷不易放置于目标位置，下颌舌侧还受舌的限制，有人在刷牙过程中会产生恶心不适等反应，所以部分人在舌腭侧刷牙过程中所应用的时间不足，而刷牙时间不足也是影响刷牙效果的因素之一[1]。这一点从本研究的数据也可以得到证实，从结果来看，不论使用何种牙刷，前牙唇侧的菌斑清除率最高，而后牙舌侧的菌斑清除率最低，这也提示了不同位置刷牙的难度存在显著的差异。因此，当刷牙时间不足时，刷毛与牙面的机械摩擦不充分，负离子的存在有助于降低菌斑清除的难度，从而提高刷牙效率。

值得指出的是，近年来我国人口老龄化趋势明显，针对高龄人群、常年卧床患者和意识障碍等特殊患者由于自身口腔清洁能力低下，且存在运动障碍、感觉障碍和语言障碍等，刷牙效果和效率受到很大影响，且往往患者及家属容易忽视，甚至将口腔卫生认为是低优先事项[9]。有研究表明，强化口腔护理不仅有利于其口腔健康，还可减少坠积性肺炎发生率[10]。如何开发和应用适合此类人群的口腔清洁工具，是口腔医学界和企业界应该关注的问题，而本研究中采用的负离子牙刷因负离子的存在能够提高口腔护理效果，值得在这类患者中尝试应用并进行研究。

4 结论

本研究表明，负离子牙刷和传统牙刷均能有效清除菌斑，但在舌/腭侧等刷牙难度较大的区域，负离子牙刷可以在一定程度上提高菌斑清除的效果。

口腔护理工作者作为口腔健康教育的主要实施者，在协助医生治疗的过程中，积极做好个性化椅旁健康教育，与医生共同研究和解决影响口腔健康的因素和难题，易于患者掌握正确的口腔卫生方法，并养成良好的口腔卫生习惯[6]，这是口腔护理工作者的义务和责任。在日益繁重的口腔临床工作中，护理工作者应密切关注高龄和特殊人群的口腔卫生状况，积极开发、推广和运用一些适宜有效的清洁工具(如负离子牙刷等)进行口腔卫生措施指导，来达到事半功倍的口腔清洁效果，有利于他们牙周健康和口腔健康，提高他们的生活质量。