影像学及光学技术应用于继发龋诊断的研究进展_马平川.pdf

北京口腔医学 2023年第31卷第1期 Beijing Journal of Stomatology February 2023，Vol.31，No.164影像学及光学技术应用于继发龋诊断的研究进展马平川 孙小钦 程磊 陈宇 韩琪【摘要】继发龋是充填修复最常见的并发症，临床上常用的检查无法早期诊断继发龋。可以用于诊断的激光荧光技术和定量光导荧光技术等新方法可以评价早期龋但还未应用于临床。其他技术如发光二极管技术、激光光热辐射技术测量-调制发光技术等还处于体外研究阶段。当前继发龋的临床诊断难度较高。本文对可用于继发龋的影像学与光学诊断技术进行综述，旨在为今后的无创临床诊断及研究提供一定帮助及启发。【关键词】继发龋；激光荧光技术；横断面显微照相【中图号】R781.1【文献标识码】A【DOI】10.20049/j.bjkqyx.1006-673X.2023.01.013继发龋通常由于充填材料发生断裂或聚合收缩，在充填体-牙界面产生微渗漏与菌斑滞留区所致1，是龋病充填治疗失败的最主要原因，比例可达 40%70%2。继发龋的早期诊断有重要的意义，但相比原发龋，继发龋的检测具有一定的难度3。原发龋尚可使用一些风险评估方法进行预测，但是继发龋并没有相关的参考4。目前临床常用视诊、探诊和影像学检查对可疑病变区牙体组织的颜色、脱矿程度、硬度等进行评估来诊断继发龋5。X 线片对继发龋的诊断有一定局限，X 线阻射性质的充填材料可产生阴影效应，影响医生对病变区的判断。组织学显微检查及激光共聚焦显微镜技术(confocal laser scanning microscope，CLSM)结合可以作为在体外诊断继发龋的金标准，但这些方法无法应用于临床。近年来也有新的技术出现，如激光荧光相关技术（laser fluorescence,LF）、发光二极管技术（LED）、激光光热辐射技术测量-调制 发 光 法（photothermal radiometry-luminescence，PTR-LUM）及近红外成像技术（near-infrared imaging，NIR）等，为继发龋的检测及诊断提供新的思路。本文对可用于继发龋诊断的相关影像学与光学技术进行综述，旨在为继发龋无创临床诊断及研究提供一定帮助及启发。影像学检查方法1.X 线牙合翼片除视诊探诊之外，牙合翼片(bitewing radiograph)是临床中最常用的继发龋检查方法6。牙合翼片能够完整展现牙体组织与充填体之间的密合情况及病变范围，而且能与对颌牙和邻牙对比判断是否龋坏。Neuhaus 等5、Diniz 等3与 Lenzi 等7的研究均说明牙合翼片的特异性较高，对诊断修复体邻接面与接近表面的继发龋均有较好表现，且可重复性较高。但牙合翼片的缺点是低敏感性8，牙合翼片对于龋病范围的估计准确性不高，特别在 X 线阻射材料的病例中较明显，Mialhe 等9认为是充填体的阻挡导致评估病变范围的准确性下降。因此虽然 X 线片能一定程度上显示视诊和探诊无法查及的牙面情况，但 X 线片诊断继发龋的敏感性较低，患牙不同牙面的龋坏可能被牙体结构遮挡而显示不清，影响对继发龋的判断。2.锥形束计算机断层扫描同为临床常用的检查方法，锥形束计算机断层扫描（cone beam computed tomography，CBCT）的优势在于能够提供轴向、冠状面和矢状面的三维影像更全面地反映牙体状况，因而具有较高准确性与诊断效能。Sousa 等10的研究显示 CBCT 对修复体周围以及修复体下方脱矿组织的诊断效能较好。其他学者的研究也提示 CBCT 对树脂充填体周围或下方的继发龋的诊断准确率高效果可靠11-13。CBCT的 3D 视角及更清晰的图像能更好的展现各个方位的龋坏，利于医生诊断参考。Vedpathak 等14的研究也显示尽管后续还需要改进算法来降低伪影对于基金项目：四川省国际科技创新合作项目（2019YFH0024）；成都市技术创新研发项目（2018-YF05-01233-SN）作者单位：610041 成都 四川大学华西口腔医院病理科（马平川、孙小钦、陈宇、韩琪），牙体牙髓病科（程磊）通信作者：韩琪，E-mail：，电话：[phone]综述北京口腔医学 2023年第31卷第1期 Beijing Journal of Stomatology February 2023，Vol.31，No.165继发龋诊断的影响，CBCT 目前已经能够有效地诊断修复体下方的龋坏。但有研究者依然认为 CBCT应作为视诊探诊等传统方法的辅助手段进行继发龋诊断15。同时尽管 CBCT 的检测准确性比 X 线片更高，但患者对辐射剂量存在顾虑，且费用相对较高。因此使用时应充分考虑患者的意愿和要求。3.横断面显微照相技术横断面显微照相技术（transverse microradiography,TMR）能够通过分析电子影像来定量计算出牙体组织脱矿或再矿化程度，常被用作脱矿组织检测的金标准16，已作为一种成熟的实验研究技术被广泛使用。TMR 可以利用摄像机将牙体样本的显微放射照片数字化并使用软件定量计算矿物含量，该技术主要特点是可以定量计算，拥有极高的准确性，即使对于较小程度的脱矿区域，TMR 的检测效果也十分优秀，对不同程度的病损均具有较好的识别精度17。TMR 属于实验研究技术，使用时需要将样本切割成厚度为 150 m 左右的薄片，因此其能够将检测范围精度缩小至 10 m 或以下，可检测至酸蚀组织的前沿边界，适合用于脱矿或者再矿化组织的定量分析17。TMR 极佳的准确性十分适用于牙本质和釉质的脱矿研究18，该方法能够定量显示脱矿区域的脱矿深度和脱矿量19，龋病脱矿研究中常将其作为“金标准”20。许多通过改变充填材料的性质和功能进而防治继发龋的相关研究中会使用 TMR 技术来进行脱矿以及再矿化分析，如 Cassiano 等21、Han 等22、Weir 等23的实验中均涉及了使用 TMR设备定量检测脱矿组织与龋病相关的内容。TMR 技术的局限性在于对样本的制备要求较高，需要保证样本平行制备并且对齐，界面之间要保持接触避免表面模糊。并且 TMR 技术只能在体外实验研究中使用，无法应用于临床诊断方面，但其能够定量的显示脱矿组织的脱矿量与脱矿深度，适合用做诊断性研究的金标准或者评价防龋材料相关实验研究的检测方法。未来随着切片技术与样本制备设备的进步，TMR 技术也有望降低样本制备的繁琐性，应用于更多相关研究之中。光学相关诊断技术1.激光荧光技术（LF）激光荧光技术能够展现龋坏组织在红外波长的荧光照射与正常组织的差别，相比与正常组织，龋坏组织可以显示的荧光更强24，该技术属于临床诊断技术，相关的仪器种类较多，其中DIAGNOdent 仪器有较好的可重复性，目前大多数的激光荧光仪是 DIAGNOdent 的 LFpen，其能够捕捉、分析和量化牙齿在 655 nm 波长激光照射下的荧光发光团从而识别出龋坏组织。在使用无荧光特性充填材料如复合树脂的病例中，激光荧光技术的敏感性和特异性均优于影像学检查24，Rodrigues 等25与 Unlu 等26的研究显示LF诊断继发龋的敏感性高。同时LF的可重复性好，对操作者经验要求低，不需要病人做复杂配合25，并且 LF 技术辐射量更低。但 LF 的结果易受到其他因素影响，例如具有荧光特性充填材料如银汞合金会影响 LF 读数，Diniz 等27的研究提示 LF 在银汞合金病例中敏感性低总体准确率偏低，这也与之前的研究3结果相类似。另一方面龋坏部位也可能影响读数，Neuhaus5的研究中虽然材料是银汞合金，结果却显示牙颈部龋损病例中 LF 的表现比影像学方法准确性更高，这可能是由于颈部龋损周围干扰少因而结果较好。因此研究者普遍认为在复合树脂等没有荧光干扰性材料的病例中，LF 技术可以作为有效的辅助诊断手段28,29，但并不适用于使用有荧光特性充填材料的病例。目前 LF 技术临床应用并不广泛，还需更多的临床研究验证，且更适合与其他方法结合使用。2.定量光导荧光技术定量光导荧光技术（quantitative light-induced fluorescence，QLF）技术可以定量显示龋损的范围，具有无破坏、可定量分析、易操作等优点，是一种具有发展潜力的继发龋临床诊断方法。其原理在于牙体组织自身的荧光性，QLF 捕捉的图像可以显示完整牙体组织与脱矿牙体组织之间荧光反射的差异，在图像中龋坏区域会显示暗区。同时 QLF 还可以捕捉菌斑代谢物卟啉所产生的红色荧光，通过暗区的比对以及红色区的定位可以进行继发龋的诊断与牙菌斑的定位30。QLF 与 LF 一样都具有较高的可重复性，有无损伤性、无辐射性等优点，易于携带便于操作，目前的各项研究结果均提示其诊断效能优异。QLF 还可以计算相应检测区域具体脱矿的程度来参考诊断，具有精准定量的优势。有实验表明 QLF 技术北京口腔医学 2023年第31卷第1期 Beijing Journal of Stomatology February 2023，Vol.31，No.166对于早期龋与牙隐裂是一种有效的临床检测手段31。Ando 等32的实验表明 QLF 与 LF 方法相比有更高的敏感性，应该被用作检测早期继发龋病变的方法，但是对于较深的继发龋可能 QLF 并不合适。QLF的检验效果与传统的检测方法在检测牙色充填材料周围的继发龋的方面基本相持7，能够提供足够的敏感性与特异性27。除此之外 QLF 技术还可以显示菌斑的位置和数量从而更好的辅助判断30。QLF 的局限性也与 LF 类似，充填材料的性质可能对结果造成影响，因此并不适合用于具有荧光性充填材料的病例。基于目前研究的结果，QLF技术更适合作为辅助与参考诊断方法来协助继发龋的诊断。3.釉质荧光成像技术与荧光辅助去龋技术釉质荧光成像技术（fluorescence enamel imaging，FEI）是利用口腔内摄像头将实时视频和数据传输到软件中并计算龋损区域的大小和程度27，技术方式与 QLF 相似，能够通过软件得出具体的数值或者使用等级来表示脱矿与龋坏的程度，具有定量诊断的潜力，未来可被用于临床诊断继发龋。但目前其相关继发龋诊断研究较少。Diniz 等27的研究结果提示其具有较高的敏感性，应该作为继发龋诊断的辅助手段参考。荧光相关技术还包括荧光辅助去龋（fluorescence-aided caries excavation,FACE）技术，其原理也是利用牙体组织的荧光特性进行图像分析，属于临床诊断技术，但其更注重对菌斑代谢产物卟啉所发出的红色荧光的定位来判断龋坏范围与深度33。Ko 等34的研究提示 FACE 可以成为残余龋的有效检测手段，但该技术与继发龋相关的研究数量较少，缺乏参考。因此，由于 FEI 与 FACE 系统相关的研究数量不足，其具体的性能与应用情况尚有待于进一步研究探索。总的来看，光学相关技术中 LF 用于继发龋检测与诊断的有效性与敏感性已经被广泛证实，其具有无损伤、对于操作者经验要求低、可重复性高等优点。而 QLF 效果优异但相关研究还需要进一步的探索。同时使用激光荧光技术诊断继发龋时应当注意充填材料对于结果的影响，应当避免应用在荧光性的充填材料。4.其他光学诊断方法：当前已有手持发光二极管（LED）设备出现，该技术能发射 LED 光并捕捉其在牙齿表面的反射与折射比然后转化成电信号进行分析，完整的牙体组织多偏绿光而脱矿组织则偏红光35，该技术有应用于临床诊断的潜力。但是目前 Diniz 等27与Abrams36的实验均显示 LED 技术可重复性低，且无法检测银汞合金充填材料周围的龋坏组织37。LED 技术相关研究数量不足，利用 LED 设备为继发龋诊断目前尚不能作为继发龋的诊断手段。激光光热辐射技术测量-调制发光（PTR-LUM）技术是一种基于能量转换技术的临床检测手段，其原理是将脉冲激光射向牙齿，激光会转化成热量（photothermal radiometry,PTR）与光（luminescence,LUM）,龋病会改变牙体组织的热特性与发光特性出现 PTR 增加而 LUM 减少38。该技术具有临床使用的潜力，然而目前相关研究数量也十分有限，Abrams 等36,37的研究中提示该技术在体外实验诊断继发龋有较好的敏感性与特异性，有成为检测修复体周围继发龋的诊断方法的潜力，但由于仅有体外实验的结果参考，还需要后续的实验研究探讨与比较。近年来，也有相关研究探索近红外成像技术（NIR）检测继发龋的可行性。牙釉质在 1300 1700 nm 的波长范围内可表现出最大透明度，这一范围波长同时也对脱矿组织的变化最为敏感39。目前已有文献显示近红外透照诊断釉质龋的敏感性和特异性较高40，Simon 等41的研究中，1300 1700 nm 波长范围内的近红外图像能够较好的反映完整釉质与相邻的脱矿釉质之间反射率与透射率的差别，另一研究42也表明近红外影像对于继发龋的检测十分有效，适合于继发龋的快速筛查，属于临床诊断方法。但由于是体外研究，NIR 技术效果并不明确，还需要后续实验的验证。由于 LED 技术、PTR-LUM 技术以及 NIR 技术相关研究数量有限，对继发龋的诊断效果并没有可靠的参考依据，尚不能用于临床诊断，必须有后续临床实验证据支持才能更全面的了解这些技术的特点，使之更好的应用于临床继发龋诊断。激光荧光相关技术是对目前诊断手段很好的补充，具有良好的可重复性与敏感性，对于患者不产生损伤，但目前的研究显示，LF 相关技术并不足以作为单独的诊断方法使用，应该与传统方法结合互相参照，QLF 技术虽然研究数量尚可，但是其性北京口腔医学 2023年第31卷第1期 Beijing Journal of Stomatology February 2023，Vol.31，No.167质与应用前景缺少定论，具体的应用还需要进一步的验证。至于 PTR-LUM、FEI、FACE 技术、NIR技术与 LED 技术由于研究数量极其有限，目前尚不能得出确切的结论。今后继发龋的检测手段必然还会不断进步，从而提高继发龋的检出率，使得患者能够尽早进行治疗，防止更严重的并发症产生。参 考 文 献 1 Brouwer F,Askar H,Paris S,et al.Detecting secondary caries lesions:a systematic review and meta-analysis.J Dent Res,2016,95(2):143-151.2 Bamzahim M,Aljehani A,Shi XQ.Clinical performance of DIAGnodent in the detection of secondary carious lesions.Acta OdontolScand,2005,63(1):26-30.3 Diniz MB,Cordeiro RC,Ferreira-Zandona AG.Detection of caries around amalgam restorations on approximal surfaces.Oper Dent,2016,41(1):34-43.4 赵梅,李欣,陈薇,等.五种龋病风险评估方法对口腔门诊患者患龋风险水平区分能力的研究.北京口腔医学,2020,28(2):82-87.5 Neuhaus KW,Rodrigues JA,Seemann R,et al.Detection of proximal secondary caries at cervical class-amalgam restoration margins in vitro.J Dent,2012,40(6):493-499.6 Hamishaki KS,Chiniforush N,Monzavi A,et al.An in vivo comparison of two diagnostic methods in secondary caries detection.J Dent(Tehran),2014,11(1):17-21.7 Lenzi TL,Piovesan C,Mendes FM,et al.In vitro performance of QLF system and conventional methods 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