A Comparison of 2 Patient Populations Using Fractal Analysis

Abstract

This study was undertaken to demonstrate that the fractal dimensions calculated using digitized non-standardized, clinical radiographs of mandibular alveolar bone from a population of patients diagnosed with periodontitis are statistically different from fractal dimensions calculated from another population diagnosed as having gingivitis or healthy gingiva. The fractal dimension was calculated using a public domain fractal analysis program distributed by the National Institutes of Health (NIH). Fractal dimensions were calculated from digitized clinical radiographs for 29 patients diagnosed with healthy gingiva and/or gingivitis and 32 patients diagnosed with periodontitis and compared. To estimate the reproducibility of the technique, we recalculated the fractal dimension from images of the gingivitis patients 3 months after the original calculations and compared them to the originals. A 2 sample, 2-tailed Student t test showed the gingivitis data group to be different from the periodontitis data group (P = 0.0012). The original gingivitis and repeat gingivitis groups fractal dimension calculation were the same and analysis showed the two data sets were not significantly different (P = 0.99). We found that: 1) fractal dimensions could be used to distinguish between gingivitis and periodontitis patient groups; 2) fractal dimensions could be calculated from non-standardized clinical radiographs; and 3) fractal dimensions for gingivitis patients were reproducible over a 3-month period.

IMAGING SYSTEMS USED FOR DIAGNOSIS OF PERIODONTAL PATHOLOGY Part 2: Alternative Imaging Systems and Image Processing Methods

“…'nın periapikal filmlerin elde edilmesi aşamasında kullanılan ışınlama parametrelerinin ve açılandırma değişikliklerinin fraktal analiz yöntemi ile elde edilen fraktal boyut değerlerine olan etkisini araştırdıkları çalışmada, ışınlama parametre değişikliklerinin fraktal boyutta istatistiksel olarak anlamlı bir fark yaratmadığı saptanmıştır. 68 Jolley ve ark'nın 2006 yılında yaptıkları çalışmanın sonuçları da bu bulguları destekler niteliktedir. 55 Bu durum, standardizasyonu sağlamak için özel ekipmanlar gerektiren "dijital çıkartma radyografisi" gibi yöntemlerle karşılaştırıldığında, fraktal analiz yöntemine ilişkin bir kullanım kolaylığı oluşturmaktadır.…”

“…52 Dişhekimliğinde fraktal analiz yönteminden periodontal dokulardaki değişikliklerin saptanmasında da yararlanılabileceği ortaya konmuştur. [66][67][68] Shrout ve ark. periodontitis tanısı konmuş hastalardan alınan periapikal radyografiler kullanılarak hesaplanan fraktal boyut değerlerinin gingivitisli ya da sağlıklı bireylerden elde edilen değerler ile karşılaştırıldığında istatistiksel olarak anlamlı farklılık gösterdiğini saptamışlardır.…”

“…periodontitis tanısı konmuş hastalardan alınan periapikal radyografiler kullanılarak hesaplanan fraktal boyut değerlerinin gingivitisli ya da sağlıklı bireylerden elde edilen değerler ile karşılaştırıldığında istatistiksel olarak anlamlı farklılık gösterdiğini saptamışlardır. 68 Updike ve ark. fraktal analiz yöntemi kullanarak periodontitis hastalarını sağlıklı periodontal dokuları olan bireylerle karşılaştırmalı olarak değerlendirdikleri çalışmada, hem orta derecedeki hem de şiddetli periodontitis olgularının fraktal analiz değerlerinin sağlıklı bireylere ait değerlerden istatistiksel olarak anlamlı farklılık gösterdiğini saptamıştır.…”

“…70 Bu çalışmalarda; fraktal analiz yönteminin sağlıklı, gingivitisli ve periodontitisli bireylerin ayrımında kullanılabilecek bir yöntem olduğu ve bu analizin gerçekleştirilebilmesi için standart koşullarda çekilmiş filmlere gerek duyulmadığı da vurgulanmaktadır. [66][67][68][69][70] SONUÇ Bilimsel araştırmaların sonuçları iki boyutlu görüntüleme sistemleri ile elde edilen dental grafiler üzerinde gerçekleştirilen görüntü analiz işlemlerinin; kemik yoğunluğunda meydana gelen değişikliklerin saptanmasında güvenilir bir yöntem olduğunu göstermektedir. İki boyutlu sistemlerle elde edilen görüntüler 3 boyutlu sistemler ile karşılaştırıldığında hastaya ulaşan radyasyon dozunun da göreceli olarak düşük olduğu göz önünde bulundurulursa, iki boyutlu görüntüler kullanılarak 3 boyutlu yöntemler ile elde edilebilen bilgilere ulaşılmasının avantajı açığa çıkmaktadır.…”

Using fractal dimension to evaluate alveolar bone defects treated with various bone substitute materials

“…The technique appears to be relatively insensitive to variations in film exposure or alignment [1,37,39,40] and is relatively independent of technical settings of periapical radiographs [41] but is affected by the size and shape of the regions of interest [1]. Fractal dimension has been shown to distinguish patients with gingivitis and periodontitis [42] and those with and without osteoporosis [25] and has been used for assessment of dental implant sites [43]. A method of computing fractals based on Fourier's two-dimensional power spectrum was used in cases when crucial information about the degree of structural systematicity depended on the direction and size of the structures analysed [34,[44][45][46].…”