Der Toothbrushing Systematic Index - eine neue Analysemethode des Zahnputzverhaltens

Abstract

Das Ziel der vorliegenden Studie war die Entwicklung und Anwendung eines universalen Index zur Beschreibung systematischen Zahnputzverhaltens. Dazu wurden schrittweise folgende Fragestellungen bearbeitet: Wie kann systematisches Zähneputzen definiert werden? Wie kann diese Definition in einen mathematischen Algorithmus übersetzt werden? Wie kann dieser Algorithmus in einen Index überführt werden? Bildet dieser Index systematisches Zähneputzen anhand simulierter Daten sinnvoll ab? Bildet dieser Index systematisches Zähneputzen anhand klinischer Daten sinnvoll ab?Für die mathematische Herleitung des Index wurden im Vorfeld vier Parameter ((1)-(4)) definiert, welche systematisches Zahnputzverhalten charakterisieren:(1) Vollständigkeit (alle Putzareale sollen mit der Zahnbürste erreicht werden)(2) Isochronalität (alle Putzareale sollen mit annähernd der gleichen Zeit erreicht werden)(3) Konsistenz (es sollen so wenig Putzarealwechsel wie möglich stattfinden, um ein konzentriertes Putzen zu gewährleisten)(4) Darüber hinaus sollte eine hinreichende Putzdauer eingehalten werden. Diese Parameter wurden in zwei Algorithmen gebracht, die als Summanden den Gesamtindexwert für den Toothbrushing Systematic Index (TSI) bilden, welcher Werte zwischen 0 und 2 annehmen kann. Der TSI wurde zur Validierung zunächst auf simulierte Putzsequenzen angewendet. Dabei wurden unterschiedliche Spannweiten von Putzdauern, erreichten Arealen und Wechselhäufigkeit zwischen den Arealen bei isochronalem und nicht-isochronalem Putzen generiert. Dabei erreichte der TSI Werte zwischen 0,00 und 1,97. Je höher der erreichte Indexwert, desto systematischer ist die simulierte Putzsequenz. Sehr hohe TSI Werte erreichten simulierte Putzsequenzen, die eine ausreichend lange Gesamtputzzeit und eine möglichst geringe Anzahl an Arealwechsel aufwiesen, sowie alle Areale vollständig und in annähernd der gleichen Putzzeit erreichten. Umgekehrt fanden sich geringe TSI-Werte bei nicht-Einhalten der beschriebenen Kriterien für systematisches Putzen. Als Datengrundlage für die klinische Validierung dienten 202 Videodateien von insgesamt 63 Probanden. Diese Videodateien waren im Jahr 2005 zu anderen Studienzwecken erhoben worden (Schlueter et al. 2010; 2013). Für unsere Zwecke waren diese Videodateien sehr gut geeignet, da die Probanden der damaligen Studie eine Mundhygieneunterweisung in eine Zahnputzsystematik erhalten hatten. Dabei lagen auch Videodateien einer nicht instruierten Kontrollgruppe vor. Für die vorliegende Studie wurden die Videodateien mit der Beobachtungssoftware INTERACT (Mangold 2011) erneut ausgewertet und im Hinblick auf systematisches Zahnputzverhalten reanalysiert. Erfasst wurden hierbei die Gesamtputzdauer, die Putzdauer auf den einzelnen Zahnflächen sowie die Häufigkeit der Arealwechsel und die Anzahl an aufgesuchten Putzarealen. Vor Instruktion zeigte sich ein ähnlich unsystematisches Putzverhalten zwischen der nicht instruierten Kontrollgruppe (TSI: 1,15 ± 0,29) und der Instruktionsgruppe (1,25 ± 0,27). Nach Instruktion zeigt sich eine statistisch signifikante Verbesserung im TSI (nach zwei Wochen: 1,69 ± 0.14; nach 4 Wochen: 1,72 ± 0,13), während sich der TSI bei der Kontrollgruppe ohne Instruktion nicht veränderte (nach zwei Wochen: 1,24 ± 0,27; nach 4 Wochen: 1,18 ± 0.34). Sechsundzwanzig der insgesamt 63 Probanden adaptierten die gezeigte Putzsystematik vollständig und erreichten TSI Werte von 1,74 ± 0,09. Die vorliegende Studie zeigt, dass kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den TSI Werten nach Systematikunterweisung und der vollständigen Adaptation dieser Zahnputzsystematik besteht. Alle instruierten Probanden systematisierten ihr Zahnputzverhalten nach Mundhygieneinstruktion entsprechend den oben genannten Systematikkriterien, unabhängig davon, ob die gezeigte Systematik perfekt umgesetzt werden konnte. Die größte Veränderung im Zahnputzverhalten ließ sich auf den Oralflächen beobachten, welche zu Studienbeginn generell nur rudimentär aufgesucht wurden (Putzdauer Oralflächen Baseline: 34,0 s ± 25,8 s). Nach Mundhygieneunterweisung wurden die Oralflächen mit einem deutlich höheren Zeitaufwand gereinigt (Putzdauer Oralflächen nach einmaliger Systematikunterweisung: 109,1 s ± 58,9 s), wodurch sich die Plaquemenge auf diesen Flächen ebenfalls reduzierte. Das starre Festhalten an definierten Putzreihenfolgen sollte zukünftig zu Gunsten flexibleren Mundhygieneinstruktionen überdacht werden. Der entwickelte TSI ist in der Lage systematisches Mundhygieneverhalten abzubilden, auch wenn es keiner konventionellen Systematikinstruktion folgt und erscheint daher zur Grundlagenforschung in Bezug auf die Entwicklung effektiver Methoden zur Verbesserung des Mundhygieneverhaltens ebenso geeignet wie für individuelle Trainingsprogamme. The present study describes the development and validation of an universal index aiming to quantify and objectify tooth brushing systematics. To this end, the following questions were answered step by step: How can systematic brushing be defined? How can this definition be translated into a mathematical algorithm? How can this algorithm be converted into an index? Does this index reflect systematic brushing on the basis of simulated data? Does this index reflect systematic brushing on the basis of clinical data?Prior to developing the algorithm for the index, four parameters ((1)-(4)) were defined to characterise systematic toothbrushing:(1) completeness of brushing (all areas should be brushed)(2) isochronal brushing (all areas should be reached with an equal distribution of brushing duration)(3) consistency (avoiding frequent alternations between areas)(4) in addition, a sufficient brushing time should be maintained.These parameters were put into two algorithms, which add up the total index value for the Toothbrushing Systematic Index (TSI), which can reach values between 0 and 2.The TSI was first applied to simulated brushing sequences for validation. Different spans of cleaning durations, areas reached and frequency of changes between the areas were generated for isochronal and non-isochronal brushing. Under these conditions, the TSI achieved values between 0.00 and 1.97. The higher the TSI value, the more systematic was the simulated brushing pattern. High TSI values were reached in cases in which the simulated brushing pattern showed a long brushing duration, avoiding frequent alterations between areas and reaching all areas with an equal distribution of brushing duration. Concerning low TSI-values the reverse was found.In a next step, clinical observational data of 63 participants (202 video recordings) were used deriving from a previous study (Schlueter et al. 2010; 2013). For our clinical validation, these data were most suitable because the participants were instructed in a tooth brushing systematic. Additionally, clinical observational data of a non-instructed control group were available. The videos were reanalysed with the video coding software INTERACT (Mangold 2011). Parameters of interest were the total brushing duration, brushing duration in each area of the dentition, the number of changes between areas as well as the number of areas reached.Concerning the clinical observational data, similar brushing behaviour was observed in the control (TSI: 1.15 ± 0.29) and the instructed group (TSI: 1.25 ± 0.27) at baseline. The TSI-value of the control group (after two weeks: 1.24 ± 0.27; after four weeks: 1.18± 0.34) showed no significant difference to the baseline value. In contrast, the TSI- value of the instructed group increased significantly (after two weeks: 1.69 ± 0.14; after four weeks: 1.72 ± 0.13).Twenty-six of 63 participants adopted the demonstrated toothbrushing systematic perfectly and reached TSI-values of 1.74 ± 0.09.The clinical data revealed that there was no significant difference in TSI values after instruction and after perfect adoption of the toothbrushing systematic. All instructed subjects were able to improve their brushing behaviour with respect to the aforementioned criteria irrespective of presenting a perfectly systematic brushing pattern. This was most evident on oral surfaces: at baseline, many subjects did not reach these areas of the dentition and the mean brushing duration was rather short (34.0 s ± 25.8 s). After instruction, brushing oral surfaces was distinctly improved (109.1 s ± 58.9 s) which was associated with a significant reduction of plaque index values.Thus, adhering to rigid instruction schemes should be reconsidered. The new TSI index was able to demonstrate systematic brushing behaviour beyond conventional patterns and may be suitable for basic research in oral hygiene education as well as for individual training programs.