Введение Болезни пародонта являются приоритетной проблемой стоматологии в связи с чрезвычайно широкой распространенностью среди населения.

Актуальность исследования по повышению эффективности диагностики воспалительных заболеваний пародонта объясняется их широкой распространенностью, частотой появления и отягощениями, связанными образованием в организме очагов хронических инфекций, влияющими на преждевременную потерю зубов, снижением работоспособности, нарушением психоэмоциональной сферы и ограничением результативности терапевтического лечения [1].

Современным направлением научных разработок в пародонтологии является улучшение качества диагностики воспалительных заболеваний пародонта с привлечением методов, которые могли бы использоваться в практике прогнозирования и эффективного лечения больных [2].

Материалы и методы

Данная работа является развитием исследований возможности применения газоаналитических приборов на основе мультисенсорных линеек для диагностики пародонтита. В предыдущих наших работах [3,4] приведены результаты исследования воздействия образца, полученного от пациента с хроническим генерализованным пародонтитом тяжелой степени тяжести в стадии ремиссии, на векторный отклик полупроводникового мультисенсорного чипа, развитого на основе пленки SnO₂ [5]. Образец представлял собой бумажный штифт, пропитанный выделениями из пародонтальных карманов пациента и помещенный в пробирку с плотной резиновой пробкой. Полученные нами результаты [3,4] позволили сделать вывод о возможности применения газоаналитических мультисенсорных систем на основе оксидных полупроводниковых слоев для обнаружения отклонений в газовом составе выделений, производимых организмом пациентов, страдающих заболеваниями полости рта.

По аналогичной методике нами проведено исследование возможности распознавания двух различных образцов бумажных штифтов, пропитанных выделениями из пародонтальных карманов пациента в сравнении с воздухом.

Мультисенсорный чип включал 38 чувствительных элементов, сигнал каждого из которых записывался с частотой опроса около 1 Гц [5]. С целью повышения дифференциации активности сенсоров был применен градиентный нагрев подложки [6]. Температура подложки варьировалась в диапазоне от 270 °С до 320 °С. Время воздействия запаха из пробирки составляло не более 300 секунд, что было достаточно для получения стационарного отклика сенсоров. Было осуществлено по три напуска исследуемых образцов запаха в чередовании с напусками воздуха.

Для распознавания отклика мультисенсорного устройства был использована двухслойная искусственная нейронная сеть с алгоритмом обучения feed-forward. Количество элементов входного слоя соответствовало числу чувствительных элементов мультисенсорного устройства – 38. В скрытом слое было использовано 10 нейронов. Выходной слой содержал 3 нейрона, соответствующих количеству распознаваемым запахам: 1 нейрон - воздух, 2 нейрон - 1 образец, 3 нейрон - 2 образец.

Часть данных, соответствующих сигналам сенсоров, полученных по результатам напусков исследуемых образцов и воздуха, использовалась для обучения нейронной сети, причем исходный массив данных был перемешан и отклики на газы подавались в случайном порядке. Затем обученная сеть осуществляла распознавание 50 напусков, не использованных при обучении. Результаты исследования штифтов – образцов 1, 2, представлены на рис. 1.

Результаты:

Рис 1. Результаты распознавания двух запаховых образцов из пародонтальных карманов пациента на фоне воздуха с помощью нейронной сети по сигналам мультисенсорного газоаналитического устройства (в относительных единицах).

Выводы: Результаты, приведенные на рис.1 позволяют судить о возможности уверенного распознавания относительно воздуха исследуемых образцов.

Данное исследование показывает возможность применения мультисенсорного прибора для распознавания запаха, эмитируемого из пародонтального кармана при пародонтите по отношению к воздуху.

Для дальнейших исследований очевидна необходимость усовершенствования методики забора газа из пародонтального кармана. Нами была подана заявка на полезную модель, предназначенную для отбора газа, имеющегося в пародонтальных карманах человека, страдающего пародонтитом, и передачи его в газоаналитический прибор, для дальнейшей разработки методики неинвазивной диагностики заболеваний зубов и полости рта при проведении манипуляций врачом-стоматологом.