Sabit ortodontik tedavi sırasında braketler ve ark telleri dişlerin çevresindeki yapıyı karmaşıklaştırır. Diş fırçasının ve ara yüz temizleme araçlarının ulaşması zorlaşır; plak birikimi, diş eti iltihabı, periodontal sorunlar, beyaz nokta lezyonları ve çürük riski artabilir. Ancak klinikte kullanılan plak boyama, floresans görüntüleme ve benzeri yöntemler çoğunlukla yalnızca muayene anındaki durumu gösterir.

Araştırmacılar bu sorunun önemli bir yönünü “muayene günü etkisi” olarak tanımlamaktadır. Hastalar kontrol randevusundan hemen önce normalden daha ayrıntılı temizlik yapabildiği için muayene sırasında görülen plak miktarı, önceki haftalar veya aylar boyunca devam eden gerçek günlük temizlik davranışını olduğundan daha iyi gösterebilir.

Bu çalışmanın temel fikri, hastanın ağzında bir ila üç ay kalan ortodontik ark telini geçmiş ağız ortamının fiziksel kaydı olarak kullanmaktır. Tel ağızda kaldığı süre boyunca yüzeyinde önce tükürük proteinlerinden oluşan edinilmiş pelikül, ardından bakteriyel biyofilm gelişir. Bu biyofilm kalsiyum ve sodyum gibi iyonları tutar; zamanla mineral içeriği artabilir. Periyodik kontrolde çıkarılarak normalde tıbbi atık olarak uzaklaştırılan telin yüzeyindeki bu birikimler, bütün kullanım dönemine ait kümülatif bilgi taşıyabilir.

Araştırmacılar bu birikimi ölçmek için lazer kaynaklı plazma spektroskopisi, yani LIBS kullanan otomatik bir sistem geliştirmiştir. Endüstriyel kamera telin görüntüsünü almakta, görüntü işleme algoritmaları telin merkez hattını belirlemekte ve üç boyutlu hassas hareket tablası tel üzerindeki seçilmiş noktaları lazerin altına taşımaktadır. Lazer darbesi yüzeyde çok küçük bir alanı buharlaştırarak plazma oluşturmakta; yayılan ışığın dalga boyları üzerinden kalsiyum, sodyum, titanyum, nikel, demir ve krom gibi elementler tanımlanmaktadır.

Çalışmada yeni ve kullanılmış bakır-nikel-titanyum, ısı ile etkinleşen nikel-titanyum, nikel-titanyum ve paslanmaz çelik teller incelenmiştir. Kullanılmış tellerin ilk lazer darbesinde kalsiyum ve sodyum sinyalleri belirgin biçimde artmıştır. Kalsiyumun büyük ölçüde en dış biyofilm tabakasında bulunduğu, sodyumun ise daha derin tabakalara ve yüzeydeki mikro gözeneklere kadar ilerleyebildiği öne sürülmüştür.

Plak tabakası metal altyapıya göre daha yumuşak olduğu için lazerin oluşturduğu şok dalgasını kısmen sönümlemiştir. Kullanılmış tellerde ilk darbenin oluşturduğu plazmanın sıcaklığı düşerken elektron yoğunluğu artmıştır. Bu fiziksel değişim, iyonlaşmış kalsiyum çizgilerine göre nötr kalsiyum atomlarının spektral çizgilerini daha belirgin hâle getirmiştir.

Araştırmacılar plak miktarının sayısal göstergesi olarak 616,2 nm dalga boyundaki Ca I atom çizgisinin net tepe alanını seçmiştir. Bu çizginin güçlü rezonans çizgilerine göre kendi kendine soğurulmadan daha az etkilendiği ve plazma sıcaklığındaki değişimlere karşı daha kararlı olduğu belirtilmiştir.

Normalize edilmiş kalsiyum göstergesi bütün tel malzemelerinde bir aylık kullanım ile üç aylık kullanım arasında artmıştır. Aynı tip tel ve kullanım süresinde farklı kişiler arasında da büyük farklılıklar görülmüştür. Telin altı bölgesinin ayrı ayrı incelenmesi ise genel olarak iyi veya kötü ağız hijyeninin yanında arka bölgelerde baskın, ön bölgelerde baskın ve tek tarafta yoğunlaşan plak örüntülerini ortaya çıkarmıştır.

Bununla birlikte yöntem henüz hakem değerlendirmesinden geçmemiştir. Toplam katılımcı ve tel sayısı açık biçimde raporlanmamış, bağımsız doğrulama yapılmamış, kalsiyum sinyali mutlak plak kütlesine dönüştürülmemiş ve yöntemin çürük ya da periodontal hastalık gelişimini öngörüp öngöremediği gösterilmemiştir. Bu nedenle çalışma, klinik kullanıma hazır kesin bir ağız hijyeni testi değil; çıkarılmış ortodontik tellerden geçmiş plak birikimini nesnel olarak değerlendirmeye yönelik deneysel bir yöntem geliştirme çalışmasıdır.

Çalışmanın temel problemi nedir?

Sabit ortodontik tedavide ark telleri, braketler, elastikler ve bağlantı elemanları dişlerin çevresinde plak tutunmasına elverişli çok sayıda yüzey meydana getirir. Özellikle braket çevreleri, telin diş eti tarafı, arka dişler ve dişler arasındaki alanlar klasik fırçalama hareketleriyle yeterince temizlenemeyebilir.

Plak birikimi yalnızca geçici bir görüntü sorunu değildir. Bakterilerin ürettiği asitlerin diş yüzeyinden mineralleri uzaklaştırması sonucunda beyaz nokta lezyonları ve çürükler oluşabilir. Diş eti kenarında devam eden biyofilm ise inflamasyon, kanama, diş eti büyümesi ve periodontal doku hasarıyla ilişkili olabilir.

Bu nedenle ortodontik kontrollerde hastanın ağız hijyeninin doğru değerlendirilmesi önemlidir. Ancak mevcut değerlendirme yöntemlerinin önemli sınırlılıkları bulunmaktadır:

• Plak boyama ve görsel muayene büyük ölçüde klinisyenin yorumuna bağlı olabilir.
• Sonuçlar çoğunlukla nitel veya yarı nicel düzeydedir.
• Bazı yöntemler özel görüntüleme cihazı veya hasta iş birliği gerektirir.
• Ölçüm yalnızca kontrol günündeki anlık durumu gösterir.
• Hasta randevu öncesinde olağan dışı derecede iyi temizlik yaparsa uzun dönemli gerçek davranış gizlenebilir.

“Muayene günü etkisi” neden önemli?

Bir hasta kontrol randevusundan önce dişlerini normalden daha uzun ve dikkatli fırçalayabilir. Muayene sırasında görünür plak azalmış olsa bile hasta önceki haftalarda düzenli biçimde yetersiz temizlik yapmış olabilir.

Bu durum, yalnızca randevu gününde alınan ölçümün hastanın gerçek kümülatif plak yükünü olduğundan düşük göstermesine yol açabilir. Araştırmacılar bunu “examination-day effect”, yani muayene günü etkisi olarak adlandırmaktadır.

Önerilen yöntem anlık diş yüzeyi görüntüsünden farklı bir bilgi kaynağı kullanır. Ark teli bir ila üç ay boyunca ağız ortamında kaldığından, üzerinde biriken mineral içeren biyofilm geçmiş kullanım döneminin birikimli izini taşıyabilir. Böylece tel, muayene günü temizliğinden hemen etkilenmeyen geriye dönük bir kayıt yüzeyi gibi değerlendirilmektedir.

Ortodontik tel nasıl bir “kayıt yüzeyi” hâline geliyor?

Bir ortodontik tel ağıza yerleştirildiğinde yüzeyi çıplak metal olarak uzun süre kalmaz. Çalışmada ve dayandığı literatürde süreç aşamalı olarak açıklanmaktadır:

1. Edinilmiş pelikül: Tükürükteki glikoproteinler dakikalar içinde metal yüzeye tutunarak hücre içermeyen ince bir protein tabakası oluşturur.
2. Bakteriyel kolonizasyon: Ağız bakterileri saatler ve günler içinde bu tabakaya bağlanır ve mikrokoloniler meydana getirir.
3. Olgun biyofilm: Mikroorganizmalar, hücre dışı matriks ve tükürük bileşenleri daha karmaşık bir yapı oluşturur.
4. İyonların tutulması: Biyofilm sünger benzeri yapısıyla tükürükteki Ca²⁺, Na⁺ ve diğer iyonları çevredeki tükürüğe göre daha yüksek yerel yoğunlukta tutabilir.
5. Mineralleşme: Kalsiyum ve fosfat doygunluğa ulaştığında bakteriler ve hücresel artıklar çekirdeklenme merkezi gibi davranabilir; kalsiyum fosfat mikrokristalleri gelişebilir.
6. Sertleşmiş birikim: Süreç ilerledikçe biyofilm kalsiyumca zengin, kısmen mineralize bir yüzey birikimine dönüşebilir.

Dolayısıyla tel yüzeyindeki kalsiyum miktarı yalnızca o anda bulunan gevşek plak tabakasını değil, kullanım dönemi boyunca oluşmuş ve mineralize olmuş birikimin bir bölümünü temsil edebilir.

LIBS nedir ve neyi ölçer?

LIBS, İngilizce Laser-Induced Breakdown Spectroscopy ifadesinin kısaltmasıdır. Türkçede lazer kaynaklı plazma spektroskopisi veya lazer indüklemeli bozunma spektroskopisi olarak adlandırılabilir.

Yöntemin temel işleyişi şöyledir:

1. Kısa süreli ve yüksek enerjili lazer darbesi numunenin çok küçük bir bölgesine odaklanır.
2. Yüzeydeki malzemenin küçük bir kısmı buharlaşır ve iyonlaşarak sıcak bir plazma oluşturur.
3. Plazmadaki uyarılmış atomlar ve iyonlar daha düşük enerji düzeylerine dönerken ışık yayar.
4. Her element kendine özgü dalga boylarında spektral çizgiler oluşturur.
5. Spektrometre bu ışığı dalga boylarına ayırır.
6. Çizgilerin konumları elementin türü, yoğunlukları ve tepe alanları ise deney koşulları altında göreli miktarı hakkında bilgi verir.

Örneğin kullanılan telin metal altyapısına bağlı olarak titanyum, nikel, bakır, demir ve krom çizgileri görülebilir. Plak tabakasında biriken kalsiyum ve sodyum ise farklı karakteristik çizgiler verir.

LIBS analizinin çalışmada öne çıkarılan avantajları hızlı ölçüm, ön işlem gereksiniminin sınırlı olması, çok sayıda elementi aynı spektrumda gösterebilmesi ve çok küçük yüzey alanlarını inceleyebilmesidir.

Analiz lazerin yüzeyden çok küçük miktarda madde kaldırmasına dayanır. Dolayısıyla tamamen tahribatsız değildir. Ancak incelenen teller zaten hastadan çıkarılmış ve atılacak örnekler olduğu için bu mikro düzeydeki hasar klinik kullanımı etkilememektedir.

Neden otomatik bir sistem geliştirilmesi gerekti?

Ortodontik teller yalnızca yaklaşık 0,3–0,7 mm çapında, ince ve eğrisel numunelerdir. Yuvarlak veya dikdörtgen kesitli olabilirler. Telin üzerine manuel olarak lazer odaklamak şu sorunlara yol açabilir:

• Lazer darbesinin telin dışına düşmesi,
• Aynı bölgenin tekrar tekrar ölçülmesi,
• Farklı tellerde ölçüm noktalarının karşılaştırılamaması,
• Taramanın çok uzun sürmesi,
• Odak ve konum hatalarının spektral yoğunlukları değiştirmesi.

Araştırmacılar bu nedenle makine görüşü, hassas hareket kontrolü ve LIBS modülünü birleştiren özel bir düzenek kurmuştur.

Deney düzeneğinin bileşenleri

Makine görüşü telin yolunu nasıl buldu?

Sistem önce hareket tablasını kameranın altına getirmekte ve telin görüntüsünü almaktadır. Ardından görüntü işleme zinciri uygulanmaktadır:

1. Kamera kalibrasyonu: OpenCV tabanlı Zhang tek düzlemli dama tahtası yöntemiyle kameranın iç parametreleri ve mercek bozulmaları belirlenmiştir.
2. Bozulma düzeltme: Görüntüdeki optik eğrilikler düzeltilmiştir.
3. Kontrast geliştirme: CLAHE yöntemiyle tel ile arka plan arasındaki yerel kontrast artırılmıştır.
4. Gürültü azaltma: Gauss bulanıklaştırması uygulanmıştır.
5. Kenar belirleme: Canny algoritmasıyla telin kenarları çıkarılmıştır.
6. İskelet çıkarma: Koordinat uzaklık dönüşümü ve uyarlanabilir eşikleme kullanılarak telin yaklaşık merkez hattı elde edilmiştir.
7. Eşit aralıklı örnekleme: Merkez hattı boyunca lazerin uygulanacağı kontrol noktaları seçilmiştir.

Kontrol noktaları belirlendikten sonra tabla tel numunesini lazer çıkışının altına taşımış ve sinyal üreteci lazer darbeleriyle hareket sistemini koordine etmiştir.

Hangi ortodontik teller incelendi?

Örnekler Jilin Üniversitesi Stomatoloji Hastanesinden elde edilmiştir. Kontrol grubunu hiç kullanılmamış yeni teller, deney grubunu ise ağız içinde bir ila üç ay kullanıldıktan sonra çıkarılan teller oluşturmuştur.

Dört ana malzeme grubu incelenmiştir:

• Bakır-nikel-titanyum — CuNiTi,
• Isı ile etkinleşen nikel-titanyum — HA-NiTi,
• Nikel-titanyum — NiTi,
• Paslanmaz çelik — SS.

Hem yuvarlak hem de dikdörtgen kesitli teller kullanılmış ve ortodontik tedavinin başlangıç hizalamasından boşluk kapatma ile ince ayar aşamasına kadar farklı evreler kapsanmıştır.

Çıkarılan teller ölçüm öncesinde nasıl işlendi?

Ağızdan çıkarılan teller:

1. Kalıntı tükürüğü uzaklaştırmak için deiyonize suyla nazikçe yıkandı.
2. %75 tıbbi alkol içinde bekletildi.
3. Ultrasonik temizleme uygulandı.
4. Doğal olarak havada kurutuldu.
5. Kapalı biçimde saklandı.

Bu işlemlere rağmen ölçülen kalsiyum ve sodyum sinyalleri, tel yüzeyine daha kalıcı biçimde bağlanmış veya mineralize olmuş birikimlerin devam ettiğini göstermektedir. Bununla birlikte temizlik işleminin yumuşak ve gevşek biyofilm bileşenlerinin ne kadarını uzaklaştırdığı sayısal olarak incelenmemiştir.

Tel neden altı bölgeye ayrıldı?

Plak birikiminin yalnızca toplam miktarını değil, ağız içindeki yerleşimini de değerlendirebilmek için her tel bir uçtan diğerine altı bölgeye ayrılmıştır:

Her bölgenin içinde eşit aralıklı üç nokta seçilmiş, her noktaya arka arkaya 10 lazer darbesi uygulanmıştır. Bölgenin temsili spektrumu için üç noktanın ortalaması alınmıştır.

Bu nedenle çalışmadaki “tek tarama” ifadesi tek bir lazer darbesi anlamına gelmemektedir. Klinik takipte çıkarılan tek telin otomatik olarak çok sayıda nokta ve darbe üzerinden taranmasını ifade etmektedir.

Temel ölçüm koşulları

• Lazer darbe enerjisi 40 mJ olarak ayarlanmıştır.
• Spektrumlardan yalnızca cihazın karanlık gürültüsü çıkarılmıştır.
• Sürekli spektral arka plan düzeltmesi yapılmamıştır.
• Nicel değerlendirmede tepe alanı normalizasyonu uygulanmıştır.
• Sonuçlar gösterimi kolaylaştırmak amacıyla \(10^7\) ölçek katsayısıyla çarpılmıştır.

Bu nedenle sunulan yoğunluk değerleri doğrudan mikrogram veya miligram cinsinden plak miktarı değildir. Normalize edilmiş ve ölçeklendirilmiş göreli spektral göstergelerdir.

İlk lazer darbesi neden kritik?

Arka arkaya uygulanan lazer darbeleri yüzeyde giderek daha derine ulaşır. İlk darbe en dış tabakayı, sonraki darbeler ise alttaki metal altyapıyı daha fazla temsil eder.

Yeni HA-NiTi telde ilk darbe sırasında kalsiyum ve sodyum çizgileri görülmüş, ancak ikinci ve sonraki darbelerde bunlar büyük ölçüde kaybolmuş; titanyum ve nikel gibi altyapı elementleri baskın hâle gelmiştir.

Araştırmacılar yeni tellerdeki ilk kalsiyum ve sodyum sinyallerinin ağız kaynaklı olmadığını özellikle belirtmektedir. Bunların üretim ve saklama sürecinden kalan kalıntılar olduğu düşünülmüştür. NiTi tel çekme işlemlerinde kalsiyum stearat ve sodyum stearat gibi metal sabunları yağlayıcı olarak kullanılabilir. Isıl şekillendirme, asitle temizleme ve endüstriyel suyla yıkama sonrasında iz miktarda kalıntı yüzeyin mikro gözeneklerinde kalabilir.

Bu bulgu, kullanılmış telde ölçülen kalsiyumu değerlendirirken yeni ve aynı tür telden alınan arka plan sinyalinin çıkarılmasını gerekli kılmıştır.

Kullanılmış telin spektrumu nasıl değişti?

Bir ay kullanılmış HA-NiTi telde ilk darbe spektrumu büyük ölçüde kalsiyum ve sodyum çizgilerinden oluşmuştur. Nikel ve titanyum gibi metal altyapı çizgileri çok zayıf kalmıştır. Bu durum lazerin ilk olarak metalden önce yüzeydeki kalınlaşmış biyofilm ve mineral birikim tabakasını uyardığını düşündürmektedir.

Yeni ve kullanılmış teller arasındaki önemli farklılıklar şöyledir:

Kalsiyum neden dış tabakada, sodyum neden daha derinde görülüyor?

Kalsiyumun ilk darbeden sonra keskin biçimde azalması, kalsiyumca zengin mineral tabakasının büyük ölçüde biyofilmin en dış bölümünde yoğunlaştığı şeklinde yorumlanmıştır. İlk darbe bu tabakayı büyük oranda uzaklaştırınca sonraki darbeler kalsiyum içermeyen metal altyapıya ulaşmaktadır.

Sodyum çizgileri ise daha fazla darbe boyunca devam etmiştir. Araştırmacılar bunu iki mekanizmayla açıklamaktadır:

• Sodyum iyonlarının suda yüksek çözünürlüğe sahip olması ve biyofilmin derin su ağına ya da tel yüzeyindeki mikro korozyon boşluklarına ilerleyebilmesi,
• 588,99 ve 589,59 nm’deki sodyum D çizgilerinin yaklaşık 2,1 eV gibi düşük uyarılma enerjisine sahip güçlü rezonans çizgileri olması.

Bu nedenle çok az miktarda kalmış sodyum bile lazerle kolayca uyarılarak belirgin sinyal üretebilir.

Dört farklı tel malzemesinde ortak sonuç neydi?

Araştırmacılar kullanılmış tellerin ortalama ilk darbe spektrumundan yeni tellerin ortalama ilk darbe spektrumunu çıkarmıştır. Bu işlem HA-NiTi, CuNiTi, NiTi ve paslanmaz çelik için ayrı ayrı uygulanmıştır.

Çalışmada sözel olarak tanımlanan fark spektrumu işlemi açıklama amacıyla şu şekilde gösterilebilir:

\[ D(\lambda)=\operatorname{Norm}\left(\overline{W_1(\lambda)}\right) -\operatorname{Norm}\left(\overline{N_1(\lambda)}\right) \]

Burada:

• \(D(\lambda)\), belirli dalga boyundaki fark spektrumunu,
• \(\lambda\), dalga boyunu,
• \(\overline{W_1}\), kullanılmış tellerin ortalama ilk darbe spektrumunu,
• \(\overline{N_1}\), yeni tellerin ortalama ilk darbe spektrumunu,
• Norm, çalışmada uygulanan alan normalizasyonunu ifade eder.

Bu denklem PDF’de açık matematiksel biçimde yazılmamış, yöntem bölümündeki sözel tanımın açıklayıcı gösterimi olarak burada verilmiştir.

Dört malzemenin tamamında:

• Negatif farklar çoğunlukla Ti, Ni, Fe ve Cr gibi metal altyapı elementlerinde,
• Pozitif farklar ise plakta zenginleşen Ca ve Na çizgilerinde görülmüştür.

Bu ortak örüntü, gözlenen kalsiyum ve sodyum artışının tek bir tel alaşımına özgü olmadığını desteklemektedir.

Atom çizgisi ile iyon çizgisi arasındaki fark nedir?

Spektrumda Ca I etiketi nötr kalsiyum atomlarından, Ca II etiketi ise bir elektron kaybederek iyonlaşmış kalsiyumdan gelen ışımayı ifade eder.

Daha sıcak ve yüksek iyonlaşma derecesine sahip plazmada Ca II çizgileri güçlenme eğilimindedir. Daha düşük sıcaklıktaki plazmada ise nötr atomların, yani Ca I çizgilerinin göreli payı artabilir.

Yeni metal telin sert yüzeyi lazer şok dalgasını güçlü biçimde geri yansıtır. Geri dönen şok plazmayı sıkıştırır ve daha fazla ısıtır. Bu nedenle sert metal yüzeyinde iyon çizgileri daha güçlü olabilir.

Kullanılmış tel üzerindeki yumuşak veya kısmen mineralize plak tabakası ise şok enerjisinin bir bölümünü soğurur ve dağıtır. Plazma daha düşük sıcaklıkta kalır; kalsiyumun atom çizgileri iyon çizgilerine göre seçici biçimde güçlenir.

Plak tabakası plazmayı nasıl değiştirdi?

Çalışmada plazma sıcaklığı Boltzmann grafiği yöntemiyle, elektron yoğunluğu ise Stark genişlemesi yöntemiyle hesaplanmıştır. PDF’de bu hesaplamaların açık denklemleri verilmediği için formüller yeniden oluşturulmamıştır.

Dört tel malzemesinin tamamında kullanılmış teller şu ortak değişimi göstermiştir:

• İlk darbenin oluşturduğu plazma sıcaklığı azalmıştır.
• Elektron yoğunluğu artmıştır.

Sıcaklığın düşmesi yumuşak biyofilmin şok dalgasını tamponlamasıyla açıklanmıştır. Elektron yoğunluğunun artması ise düşük iyonlaşma enerjili sodyum gibi elementlerin plazmaya kolayca serbest elektron sağlamasıyla ilişkilendirilmiştir.

Buradaki görünürde çelişkili durum önemlidir: Plazma daha soğuk olmasına rağmen daha fazla elektron içerebilir. Çünkü elektron sayısı yalnızca sıcaklığa değil, plazmadaki elementlerin ne kadar kolay iyonlaştığına da bağlıdır.

Neden Ca I 616,2 nm çizgisi seçildi?

Plak miktarını ölçmek için kullanılacak spektral çizginin iki özelliği taşıması gerekir:

• Toplam kalsiyum miktarı değiştiğinde duyarlı biçimde yanıt vermesi,
• Tel alaşımı, plak sertliği ve plazma sıcaklığındaki değişimlerden mümkün olduğunca az etkilenmesi.

Ca II 393,3 nm gibi iyon çizgileri güçlü olmakla birlikte plazma sıcaklığına ve plağın mineralizasyon düzeyine duyarlıdır. Erken evredeki yumuşak plak daha düşük sıcaklıklı plazma oluşturursa iyon çizgisi gerçek kalsiyum miktarını olduğundan düşük gösterebilir.

Ca I 422,7 nm atom çizgisi de çok güçlüdür; ancak yüksek kalsiyum yoğunluğunda kendi kendine soğurulmaya yatkındır. Plazmanın daha soğuk dış bölgesindeki temel hâl atomları, merkezden yayılan aynı dalga boyundaki ışığı yeniden soğurabilir. Bunun sonucunda çizginin yoğunluğu kalsiyum miktarıyla doğrusal biçimde artmayabilir.

Ca I 612,2 ve 616,2 nm çizgileri rezonans dışı geçişlerdir ve kendi kendine soğurulma etkisinin daha zayıf olduğu belirtilmiştir. Araştırmacılar toplam plak kalsiyumunun nicel göstergesi olarak Ca I 616,2 nm çizgisinin net tepe alanını seçmiştir.

Çalışmada kullanılan kalsiyum göstergesi açıklama amacıyla şu biçimde ifade edilebilir:

\[ I_{\mathrm{Ca}}= 10^7\int_{\lambda_1}^{\lambda_2}D(\lambda)\,d\lambda \quad \text{(Ca I 616,2 nm tepe aralığı)} \]

Burada:

• \(I_{\mathrm{Ca}}\), normalize edilmiş toplam kalsiyum birikim göstergesini,
• \(D(\lambda)\), kullanılmış ve yeni tel arasındaki normalize fark spektrumunu,
• \(\lambda_1-\lambda_2\), 616,2 nm çizgisinin net tepe alanının hesaplandığı dalga boyu aralığını,
• \(10^7\), sonuçların kolay gösterimi için kullanılan ölçek katsayısını temsil eder.

Bu ifade yöntemin metinsel açıklamasını matematiksel olarak özetlemek amacıyla verilmiştir. Sonuç birimi mutlak kalsiyum kütlesi değil, normalize edilmiş keyfî yoğunluk birimidir.

Sodyum neden doğrudan plak miktarı göstergesi olarak seçilmedi?

Sodyum çizgileri son derece duyarlıdır; fakat nicel ölçüm için iki önemli soruna sahiptir:

• 588,99 ve 589,59 nm rezonans çizgileri güçlü kendi kendine soğurulma gösterebilir.
• Sodyum miktarı plak olgunlaşması sırasında kalsiyumla doğrusal biçimde artmamaktadır.

Erken biyofilm aşamasında kalsiyum ve sodyum birlikte artmıştır. Mineralizasyon ilerledikçe hidroksiapatit benzeri kalsiyum fosfat kristalleri büyümüş, kalsiyum sinyali artmaya devam ederken sodyum sinyali tepe yaptıktan sonra azalmış ve daha sonra dengelenmiştir.

Araştırmacılar bu değişimi, mineral kristallerinin biyofilmdeki sulu ve sodyumca zengin fazın yerini alması ve hidroksiapatit örgüsünün tek değerlikli sodyumu iki değerlikli kalsiyum kadar kolay barındıramamasıyla açıklamıştır.

Bu nedenle sodyum toplam plak miktarını doğrudan ölçmek için uygun görülmemiştir. Bununla birlikte kalsiyum-sodyum ilişkisi, gelecekte plağın mineral olgunluğunu değerlendirebilecek ek bir gösterge olabilir.

Plak birikimi kullanım süresiyle nasıl değişti?

Ca I 616,2 nm temelli normalize edilmiş gösterge, dört tel malzemesinin tamamında bir aylık kullanımdan üç aylık kullanıma doğru artmıştır:

Bu sayılar normalize edilmiş spektral yoğunluk değerleridir; plak ağırlığı veya kalsiyum konsantrasyonu değildir. Farklı tel malzemeleri yüzey kimyası, pürüzlülük ve lazer-plazma etkileşimi bakımından farklı olabileceği için malzemeler arasındaki ham değerlerin doğrudan üstünlük sıralaması olarak yorumlanması uygun değildir.

Sonuçların temel mesajı, aynı tel malzemesi içinde daha uzun kullanım süresinin daha fazla kalsiyum birikimiyle ilişkili olmasıdır.

Hastalar arasında ne kadar fark vardı?

Aynı tip tel ve aynı kullanım süreleri karşılaştırıldığında dört hastanın kalsiyum göstergeleri önemli ölçüde farklı bulunmuştur:

Hasta 4’teki birikim diğer hastalardan belirgin biçimde yüksektir. Araştırmacılar bu farkın yalnızca fırçalama davranışından kaynaklanmayabileceğini belirtmektedir. Olası etkenler arasında şunlar bulunmaktadır:

• Beslenme alışkanlıkları,
• Tükürük akış hızı,
• Tükürük pH’sı ve mineral içeriği,
• Plak mineralizasyonuna bireysel yatkınlık,
• Fırçalama ve ara yüz temizliği,
• Telin ağızda bulunduğu gerçek çevresel koşullar.

Bu nedenle yüksek kalsiyum sinyali otomatik olarak “hasta dişlerini hiç fırçalamadı” şeklinde yorumlanmamalıdır. Sonuç, temizlik davranışı ile bireysel ağız ortamının birleşik etkisini temsil edebilir.

Tel üzerindeki bölgesel dağılım ne gösterdi?

Altı bölgenin ayrı ayrı incelenmesi, yalnızca toplam plak miktarının değil, temizliğin hangi bölgelerde yetersiz kaldığının da tahmin edilebileceğini göstermiştir.

Değerler yine normalize edilmiş göreli göstergelerdir. Çalışmada üç temel bölgesel yetersiz temizlik modeli tanımlanmıştır:

1. Arka bölge baskın model

Ön bölgelerde kalsiyum göstergesi düşük, iki arka bölgede belirgin biçimde yüksektir. Bu durum azı dişleri çevresine ve telin arka bölümlerine yeterli temizlik uygulanmadığını düşündürmektedir.

2. Ön bölge baskın model

Ön dişlere karşılık gelen 3 ve 4 numaralı bölgelerde birikim arka bölgelere göre daha yüksektir. Bu model, özellikle braketlerin diş eti tarafında veya ön bölgedeki tel çevresinde hatalı fırçalama tekniği bulunabileceğini düşündürmektedir.

3. Tek taraflı birikim modeli

Telin bir tarafında diğer tarafa göre daha yüksek kalsiyum birikimi görülmüştür. Araştırmacılar bunu uzun süreli tek taraflı çiğneme alışkanlığı, bir tarafta daha fazla gıda kalıntısı tutulması veya bir tarafın daha az temizlenmesiyle ilişkilendirmiştir.

Spektral haritalar klinik görüntülerle uyumlu muydu?

Araştırmacılar bölgesel kalsiyum haritalarını hastaların ağız içi periodontal görüntüleriyle karşılaştırmıştır. Şekillerde:

• Arka bölge baskın kalsiyum birikiminin arka diş eti inflamasyonu ve hiperplazisiyle,
• Ön bölge baskın birikimin ön diş eti inflamasyonu, diş eti büyümesi ve demineralizasyon görünümüyle,
• Tek taraflı birikimin bir tarafta daha fazla kanama ve posterior plak görünümüyle

uyumlu olduğu gösterilmiştir.

Ancak bu karşılaştırma görsel ve nitel düzeydedir. Çalışmada körlenmiş klinik değerlendirme, standart plak indeksi, gingival indeks, duyarlılık-özgüllük analizi veya korelasyon katsayısı raporlanmamıştır. Bu nedenle “iyi uyum”, nicel tanı doğruluğu kanıtı olarak değerlendirilmemelidir.

Bu yöntem klinikte ne sağlayabilir?

Yöntem doğrulanır ve standartlaştırılırsa çıkarılmış tek bir telin otomatik taramasıyla üç farklı bilgi üretme potansiyeli taşımaktadır:

1. Kümülatif ağız hijyeni: Bütün kullanım dönemi boyunca oluşan toplam mineralize plak yükünün göreli değerlendirmesi.
2. Bireysel birikim yatkınlığı: Aynı tel ve benzer sürelerde diğer hastalara göre daha yüksek birikim gösteren kişilerin belirlenmesi.
3. Temizlik açısından zayıf bölgeler: Arka, ön veya tek taraflı plak yoğunlaşmasının haritalanması.

Böyle bir sonuç, “dişlerinizi daha iyi fırçalayın” şeklindeki genel uyarı yerine daha hedefli önerilere olanak verebilir. Örneğin klinisyen, “sağ arka bölgede belirgin birikim bulunuyor; ara yüz fırçasını ve tek demet fırçayı bu bölgede daha dikkatli kullanmanız gerekiyor” biçiminde kişiselleştirilmiş eğitim verebilir.

Ortodontik tel korozyonuyla ilişkisi

Yoğun plak tabakasının altında tükürüğün doğal yıkama etkisi azalabilir. Bakterilerin asidik metabolitleri bölgede birikebilir ve metal yüzeyin yerel kimyasal ortamını değiştirebilir.

Bu durum:

• Tel yüzeyinde korozyonun hızlanmasına,
• Mikro çukurların oluşmasına,
• Metal iyonlarının salınmasına,
• Yüzey sürtünmesinin değişmesine

katkıda bulunabilir. Çalışma doğrudan metal iyonu salınımını veya mekanik performansı ölçmemiştir; bu olası sonuçları önceki literatüre dayanarak tartışmıştır.

Çalışmanın literatürde cevap verdiği boşluk

Daha önce SEM-EDX, XPS ve proteomik analizlerle kullanılmış ortodontik teller üzerinde protein, kalsiyum, sodyum ve diğer birikimlerin bulunduğu gösterilmişti. LIBS de diş dokusunda element analizi, çürük ve demineralizasyon araştırmaları için kullanılmıştı.

Ancak önceki ortodontik LIBS çalışmaları çoğunlukla telin kendi alaşım bileşimini tanımlamaya odaklanmıştı. Bu çalışma ise LIBS’yi tel üzerindeki biyofilm-mineral birikimini nicel olarak değerlendirmek ve buradan hastanın geçmiş ağız hijyenine ilişkin bilgi çıkarmak için kullanmayı önermektedir.

Yenilik yalnızca kalsiyumun görülmesi değildir. Araştırmacılar:

• İnce ve eğrisel telleri otomatik izleyen bir makine görüşü sistemi geliştirmiş,
• Yeni tellerdeki üretim kaynaklı kalsiyum arka planını dikkate almış,
• Plak tabakasının plazma sıcaklığı ve elektron yoğunluğu üzerindeki etkisini incelemiş,
• Nicel gösterge için Ca I 616,2 nm çizgisini seçmiş,
• Zamansal, kişisel ve bölgesel plak örüntülerini birlikte değerlendirmiştir.

Gündelik yaşama ve ortodontik tedaviye olası etkisi

Sabit ortodontik tedavi aylar veya yıllar sürebilir. Bu dönemde ağız hijyeninin yetersiz kalması, tedavi tamamlandığında dişlerin düzgün sıralanmasına rağmen kalıcı beyaz nokta lezyonları, çürükler veya diş eti sorunlarıyla karşılaşılmasına neden olabilir.

Çıkarılan tellerin analizi, hastanın geçmiş dönemde temizliği hangi bölgelerde ihmal ettiğini somut veriyle göstermeyi hedeflemektedir. Bu yaklaşım özellikle davranış değişikliğinin zor olduğu ergen hastalarda görsel ve sayısal geri bildirim aracı olabilir.

Ancak sistem yalnızca tel değiştirildiğinde bilgi verebilir. Ağızdaki aktif plak birikimini sürekli veya gerçek zamanlı olarak takip etmez. Ayrıca tel üzerinde az birikim bulunması, diş yüzeylerinde hiç plak olmadığı veya çürük riskinin bulunmadığı anlamına gelmez.

Nguvu za utafiti

• Normalde atılacak klinik materyali bilgi kaynağına dönüştürmesi,
• Dört farklı ortodontik tel malzemesini incelemesi,
• Yeni telleri kontrol olarak kullanması,
• Üretim kalıntısı kaynaklı kalsiyum ve sodyumu ağız kaynaklı birikimden ayırmaya çalışması,
• Birinci ve ardışık lazer darbeleriyle tabakaların derinlik davranışını incelemesi,
• Makine görüşüyle otomatik ve hassas tel izleme sistemi geliştirmesi,
• Plazma sıcaklığı ile elektron yoğunluğunu mekanizma açıklamasına dâhil etmesi,
• Kendi kendine soğurulma sorununu dikkate alarak nicel çizgi seçmesi,
• Kullanım süresi, kişiler arası fark ve bölgesel dağılımı aynı çalışma içinde değerlendirmesi,
• Spektral haritaları ağız içi klinik görüntülerle karşılaştırması.

Mipaka ya utafiti

• Çalışma hakem değerlendirmesinden geçmemiş bir preprinttir.
• Toplam hasta ve toplam tel sayısı PDF’de açık ve bütüncül biçimde belirtilmemiştir.
• Hastaların yaşı, cinsiyeti, beslenme alışkanlığı, tükürük özellikleri ve başlangıç periodontal durumu ayrıntılı olarak verilmemiştir.
• Sağlanan metinde etik kurul onayı ve hasta onamı hakkında açık bilgi bulunmamaktadır.
• Örnekler ağızdan çıkarıldıktan sonra alkol ve ultrasonik temizlemeye tabi tutulmuştur; bu işlemlerin biyofilm miktarını ne ölçüde değiştirdiği araştırılmamıştır.
• Ca I 616,2 nm göstergesi mutlak kalsiyum kütlesine veya gerçek plak ağırlığına kalibre edilmemiştir.
• Algılama sınırı, nicel tayin sınırı, günler arası tekrarlanabilirlik ve cihazlar arası yeniden üretilebilirlik raporlanmamıştır.
• Yeni tellerdeki üretim kalıntılarının marka, üretim serisi ve saklama koşullarına göre değişip değişmediği ayrıntılı incelenmemiştir.
• Tel malzemesi, yüzey pürüzlülüğü, kesit biçimi ve korozyonun sinyale etkisi tamamen ayrıştırılmamıştır.
• Boltzmann ve Stark analizlerinin dayandığı plazma denge varsayımlarına ilişkin ayrıntılı doğrulama sunulmamıştır.
• Klinik karşılaştırma standardize plak ve gingival indekslerle sayısallaştırılmamıştır.
• Yöntem için duyarlılık, özgüllük, ROC eğrisi veya sınıflandırma eşik değerleri belirlenmemiştir.
• Yüksek kalsiyum birikiminin ileride çürük, beyaz nokta lezyonu veya periodontitis gelişimini öngörüp öngörmediği araştırılmamıştır.
• Çalışma bağımsız bir hasta grubunda veya başka bir klinik merkezde doğrulanmamıştır.
• “Ağız hijyeni” göstergesi yalnızca fırçalama davranışından değil, tükürük, beslenme, bireysel mineralizasyon ve tel malzemesinden de etkilenebilir.
• Yöntem kontrol randevusunda çıkarılan tel hakkında geriye dönük bilgi verir; ağız içindeki mevcut durumu gerçek zamanlı izlemez.

Utafiti unasema nini na hausemi nini?

Umuhimu wake kwa zamani, sasa na siku zijazo

Geçmiş açısından ortodontik plak değerlendirmesi çoğunlukla dişlerin o günkü görünümüne, plak boyamasına ve klinisyenin gözlemlerine dayanmıştır. Kullanılmış ark telleri üzerindeki birikimler farklı yüzey analizleriyle gösterilmiş olsa da bunlar hastanın geçmiş hijyen davranışını haritalayan pratik bir göstergeye dönüştürülmemiştir.

Bugün açısından çalışma, spektroskopi ile makine görüşünü birleştirerek kullanılmış telin otomatik taranabileceğini göstermektedir. Kalsiyum sinyalinin kullanım süresi, bireysel farklılıklar ve telin ağız içindeki konumuyla bağlantılı olarak değişmesi, normalde atılacak bir malzemenin geriye dönük sağlık verisi taşıyabileceğini düşündürmektedir.

Gelecek açısından yöntemin klinik bir araca dönüşebilmesi için aşağıdaki araştırmalar gereklidir:

• Daha geniş ve iyi tanımlanmış hasta grupları,
• Farklı yaş ve ortodontik tedavi türlerinde doğrulama,
• Standart plak, gingival ve periodontal indekslerle körlenmiş karşılaştırma,
• Mutlak kalsiyum ve plak kütlesi kalibrasyonu,
• Marka ve tel malzemesine özgü referans aralıkları,
• Algılama sınırı ve tekrarlanabilirlik testleri,
• Otomatik klinik raporlama yazılımı,
• Çürük ve periodontal komplikasyonların ileriye dönük tahmini,
• Farklı merkezlerde bağımsız doğrulama,
• Maliyet, işlem süresi ve klinik uygulanabilirlik analizi.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Muundo wa utafiti

Ölçüm iş akışı

1. Yeni ve kullanılmış teller hazırlandı.
2. Tel endüstriyel kameranın altına yerleştirildi.
3. Kamera kalibrasyonu ve mercek bozulması düzeltmesi uygulandı.
4. CLAHE ve Gauss filtresiyle görüntü iyileştirildi.
5. Canny algoritmasıyla tel kenarları çıkarıldı.
6. Telin merkez hattı ve eşit aralıklı kontrol noktaları belirlendi.
7. Hareket tablası kontrol noktalarını lazer altına taşıdı.
8. Her bölgede üç noktaya, her noktada 10 adet 40 mJ lazer darbesi uygulandı.
9. Spektrumdan cihaz karanlık gürültüsü çıkarıldı.
10. Üç noktanın ortalama spektrumu hesaplandı.
11. Yeni ve kullanılmış telin birinci darbe spektrumları karşılaştırıldı.
12. Spektrumlar alan normalizasyonuna tabi tutuldu ve \(10^7\) ile ölçeklendirildi.
13. Ca I 616,2 nm net tepe alanı plak kalsiyum göstergesi olarak hesaplandı.
14. Sonuçlar süre, hasta ve altı tel bölgesi açısından değerlendirildi.

Başlıca spektral çizgiler

Temel mekanizma özeti

Başlıca sayısal bulgular

Şekillerin bilimsel anlamı

Grafik özet, ortodontik tel üzerindeki kalsiyum ve sodyum birikiminin lazerle analiz edilerek ağız hijyeni haritasına dönüştürülmesi fikrini göstermektedir. Yeni ve kullanılmış tellerin karşılaştırılması, yüzeydeki plak tabakası ve altındaki metal altyapı ayrı katmanlar olarak sunulmuştur.

Şekil 1, farklı telleri ve yaklaşık 0,5 mm ölçeğindeki yuvarlak ile dikdörtgen kesitleri göstermektedir. Bu görüntüler, numunelerin ne kadar ince olduğunu ve otomatik konumlandırma gereksinimini ortaya koymaktadır.

Şekil 2, lazer, spektrometre, endüstriyel kamera, halka ışık, fiber ve üç boyutlu hareket tablasından oluşan deney düzeneğini göstermektedir.

Şekil 3, kameradan lazer ölçümüne geçişi ve görüntü işleme basamaklarını göstermektedir. Mercek düzeltmesi, Canny kenar çıkarımı, tel konturu, merkez hattı ve eşit aralıklı ölçüm noktaları görsel olarak sunulmuştur.

Şekil 4, telin iki arka, iki yan ve iki ön olmak üzere altı anatomik bölgeye ayrılmasını göstermektedir.

Şekil 5, yeni HA-NiTi telde dört ardışık lazer darbesini karşılaştırmaktadır. İlk darbede yüzey kalıntılarına ait Ca ve Na görülürken üçüncü ve dördüncü darbelerde Ni ile Ti altyapısı baskın hâle gelmektedir.

Şekil 6, bir ay kullanılmış HA-NiTi telde ilk darbede kalsiyum ve sodyumun baskın olduğunu; sonraki darbelerde metal altyapı çizgilerinin ortaya çıktığını göstermektedir.

Şekil 7, dört tel malzemesinin fark spektrumlarında Ca ve Na çizgilerinin pozitif, metal altyapı çizgilerinin negatif olduğunu göstermektedir. Bu sonuç ağız içi kullanım sonrasında yüzeyde ortak bir mineral birikim örüntüsü geliştiğini desteklemektedir.

Şekil 8, sert metal yüzeyde şok dalgasının geri yansıyarak plazmayı ısıtması ile yumuşak biyofilmde şokun sönümlenmesini karşılaştırmaktadır.

Şekil 9, dört malzemenin tamamında kullanılmış tellerde plazma sıcaklığının azaldığını, elektron yoğunluğunun ise arttığını göstermektedir.

Şekil 10, aynı tel malzemesinde üç aylık örneklerin bir aylık örneklere göre daha yüksek kalsiyum göstergesi taşıdığını göstermektedir.

Şekil 11, sodyum ile kalsiyum arasındaki ilişkinin doğrusal olmadığını göstermektedir. Sodyum başlangıçta yükselmekte, kalsiyum artmayı sürdürdükçe tepe yaptıktan sonra azalmakta ve dengelenmektedir.

Şekil 12, beş tel örneğinin altı bölgesindeki kalsiyum yoğunluğunu ısı haritasıyla göstermektedir. Genel iyi, genel kötü, arka bölge baskın, ön bölge baskın ve tek taraflı birikim örüntüleri buradan çıkarılmıştır.

Şekil 13, spektral olarak belirlenen bölgesel örüntüleri hastaların ağız içi görüntüleriyle karşılaştırmaktadır. Arka diş eti inflamasyonu, ön bölge diş eti büyümesi, demineralizasyon, tek taraflı kanama ve plak görünümüyle nitel uyum gösterilmiştir.

Hitimisho la kiufundi

Çalışma, kullanılmış ortodontik ark tellerinin yalnızca metal parçası olmadığını; ağızda kaldıkları dönemde oluşan mineral içeren biyofilm aracılığıyla geçmiş ağız ortamına ilişkin ölçülebilir bilgi taşıyabildiğini göstermektedir.

Ca I 616,2 nm çizgisine dayalı LIBS göstergesi kullanım süresiyle artmış, kişiler arasındaki farklılıkları ve tel üzerindeki temizlik açısından zayıf bölgeleri ayırt etmiştir. Bununla birlikte yöntemin klinik karar aracı olabilmesi için mutlak kalibrasyon, standart klinik indekslerle karşılaştırma, büyük örneklem, bağımsız doğrulama ve prospektif komplikasyon takibi gereklidir.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Bu içerik, Ziheng Xu, Guang Yang, Xiangyu Han, Cairong Gao, Yuzhuo Wang ve Dongming Qu tarafından hazırlanan “Detection of Plaque Deposition on Orthodontic Archwire Surfaces and Retrospective Assessment of Oral Hygiene Based on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy” başlıklı çalışmaya dayanmaktadır.

Yazarların kurumları Jilin Üniversitesi Ölçüm ve Elektrik Mühendisliği Koleji, Jilin Eyaleti İz Analiz Teknolojileri ve Cihazları Anahtar Laboratuvarı ile Jilin Üniversitesi Stomatoloji Hastanesidir.

Çalışma; hastaların ağızlarında kullanılmış ve daha sonra çıkarılmış ortodontik teller üzerinde gerçekleştirilen ex vivo laboratuvar deneyi ve analitik yöntem geliştirme çalışmasıdır. Hastalara deneysel tedavi uygulanmamış, klinik müdahale grupları karşılaştırılmamıştır.

Belgede açıkça “This preprint research paper has not been peer reviewed” ifadesi bulunmaktadır. Dolayısıyla çalışma hakem değerlendirmesinden geçmemiştir. Belge Elsevier’e sunulmuş preprint olarak tanımlanmakta, ancak PDF’de doğrulanabilir nihai dergi kabulü veya çalışmanın kendisine ait DOI bilgisi verilmemektedir.

Çalışma Jilin Eyaleti Eğitim Departmanı Bilimsel Araştırma Projesi tarafından JJKH2025009ZKJ numaralı destekle finanse edilmiştir. Yazarlar sonuçları etkileyebilecek mali veya diğer çıkar ilişkileri bulunmadığını bildirmiştir. Verilerin talep üzerine sağlanacağı belirtilmiştir.

PDF’de toplam hasta ve örnek sayısı, ayrıntılı katılımcı özellikleri, etik kurul bilgisi ve bilgilendirilmiş onam süreci açık biçimde sunulmamıştır. Bu eksiklikler klinik örneklerin kullanıldığı bir yöntem geliştirme çalışmasının değerlendirilmesinde dikkate alınmalıdır.

Ca I 616,2 nm’den elde edilen sonuçlar normalize edilmiş ve ölçeklendirilmiş spektral yoğunluk göstergeleridir. Bunlar mutlak plak kütlesi, bakteri sayısı veya kalsiyum konsantrasyonu değildir. Yöntem ayrıca çürük, periodontal hastalık veya tel korozyonu için doğrulanmış tanı testi olarak değerlendirilmemelidir.

Çalışma, çıkarılan tel üzerindeki kalsiyum birikimini geçmiş ağız hijyeninin olası bir göstergesi olarak yorumlamaktadır. Ancak tel birikimi; temizlik davranışının yanı sıra tükürük kimyası, beslenme, bireysel mineralizasyon eğilimi, tel malzemesi, yüzey pürüzlülüğü ve kullanım süresinden etkilenebilir.

Bu içerik yalnızca sağlanan PDF’deki deneysel yöntem, spektrumlar, grafikler, tablolar, sayısal değerler ve yazarların yorumları temel alınarak hazırlanmıştır. PDF’de bulunmayan klinik tanı doğruluğu, çürük tahmini, tedavi başarısı veya rutin klinik kullanıma hazır olma iddiası eklenmemiştir.