© Borgis - Nowa Stomatologia 2/2008, s. 54-57
*Agnieszka Mielczarek1, Mirosław Kwaśny2, Maksymilian Włodarski2
Fluorescencyjne metody diagnostyki stomatologicznej w świetle piśmiennictwa i obserwacji własnych
Fluorescence methods of dental diagnosis in the light of literature and own observations
1 Zakład Stomatologii Zachowawczej Instytutu Stomatologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. med. Elżbieta Jodkowska
2 Zakład Technologii Optoelektronicznych Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie
Kierownik Zakładu: dr n. tech. Mirosław Kwaśny
Podstawy wykorzystania metody LIF w diagnostyce stomatologicznej
Badania nad wykorzystaniem fluorescencji wzbudzanej laserowo trwają od ponad 20 lat. Pionierami w tej dziedzinie byli Bjelkhagen i Sundström (1-3). Autorzy wzbudzali fluorescencję zębów laserem azotowym (N:337 nm) i argonowym (Ar: 488, 514 nm), wykazując, że natężenie emisji fluorescencji w zakresie niebiesko-zielonym maleje wraz ze wzrostem stopnia próchnicowego odwapnienia szkliwa dla wymienionych linii wzbudzenia. Obniżenie poziomu fluorescencji zębów zmienionych próchnicowo w warunkach in vitro przy wzbudzeniu laserem Ar potwierdzają także następujący autorzy: Lagerwei (4), Ferreira-Zandona (5, 6) Josselin de Jong (7-9), Eggertsson (10).
Większość publikowanych dotychczas badań wykazuje, że poziom natężenia fluorescencji szkliwa zmienionego próchnicowo w warunkach in vivo jest niższy w porównaniu do szkliwa zdrowego. Ta prawidłowość występuje jednak w przypadku, gdy promieniowanie wzbudzające emisję czystego hydroksyapatytu nie powoduje jednocześnie wzbudzenia innych domieszek fluoroforów organicznych. Efekt spadku fluorescencji spowodowany jest głównie efektem rozproszeniem światła wzbudzającego i emisji na „uszkodzonych” strukturach hydroksyapatytu. Współczynnik rozproszenia światła w szkliwie odwapnionym jest 5-10 razy większy niż w prawidłowym (11). W wyniku krótszej „drogi optycznej” prawdopodobieństwo wzbudzenia fluoroforów przez padające światło zmniejsza się. Obok zmniejszenia natężenia emisji fluorescencji, zmienia się również kształt widma fluorescencji. Maksimum widma zarejestrowanego dla szkliwa próchnicowego przesunięte zostaje w stronę czerwieni.
Metoda ilościowej laserowej fluorescencji (quantitative laser induced fluorescence – QLIF) jest optyczną techniką wykorzystywaną do oceny wczesnych zmian próchnicowych, jak również oceny stopnia de- i remineralizcji szkliwa. Przykładem zastosowania QLIF może być badanie stopnia demineralizacji szkliwa pod zamkami ortodontycznymi, jak również ocena tempa ich remineralizacji. Pacjenci ortodontyczni są szczególnie narażeni na próchnicę, bowiem obszary zębów w okolicach klamer i zamków trudno jest oczyszczać, a zmiany próchnicowe tworzą się w tych rejonach szybko i charakteryzują się dużą aktywnością. Technika QLF może służyć więc ocenie jakości powierzchni szkliwa po leczeniu ortodontycznym, jak również wspomagać obserwacje efektów działań profilaktycznych służących remineralizacji zaobserwowanych obszarów odwapnień (12). Pierwsze badania przeprowadzone z wykorzystaniem metody QLF wykazały wysoką korelację wyników natężenia fluorescencji z pomiarami ubytków minerałów z tkanek zęba (r=0,97) (13-16). Metoda była stosowana w warunkach in vitro do testowania skuteczności różnych procedur hamowania aktywności zmian próchnicowych i ich remineralizacji (17-18). W badaniach in vitro możliwy jest zwykle pomiar stopnia utraty minerałów lub oceny twardości powierzchni w stanie początkowym i końcowym eksperymentu. Metoda QLF daje dodatkowo możliwość pomiaru tempa remineralizacji w czasie, oferuje standaryzowany pomiar powierzchni zmiany i ubytku natężenia fluorescencji w miejscu chorobowo zmienionym, pokazując efekty stosowanej procedury leczniczej.
System QLF szczególnie polecany jest do diagnostyki wczesnych zmian próchnicowych szkliwa na bezpośrednio dostępnych, gładkich powierzchniach zębów. Możliwe jest jednak dokonanie pomiaru fluorescencji z użyciem systemu QLF w bruzdach czy szczelinach zębów (19, 20). Podejmowano próby stosowania metody QLF do detekcji i ilościowej oceny próchnicy wtórnej. Najlepsze wyniki otrzymano dla wizualizacji zmian próchnicowych przylegających do wypełnień amalgamatowych lub barwnej odbudowy zębów (21, 22, 23). Obecność płytki bakteryjnej na powierzchni zęba może obniżać poziom mierzonej fluorescencji. W rejonach gdzie zlokalizowana jest płytka nazębna rejestruje się jasnoczerwone świecenie. Plamy próchnicowe charakteryzują się zmienną dynamiką, w odróżnieniu od białych zmian na szkliwie rejestrowanych w przypadku fluorozy.
Przegląd układów pomiarowych fluorescencji
Pierwszą próbę zastosowania ilościowej laserowo indukowanej fluorescencji (QLF) w warunkach in vivo przeprowadził zespół Josselin de Jonga (10). W badaniach tych wykorzystano promieniowanie lasera argonowego o długości fali 488 nm i natężeniu promieniowania na powierzchni zęba około 20 mW/cm2. Detektorem była połączona z filtrem optycznym kolorowa mikrokamera CCD, która rejestrowała obraz fluorescencji wzbudzonej w szkliwie. Obecnie laser argonowy zastąpiony został oświetlaczem ksenonowym z filtrem fioletowo-niebieskim (16,17) i w tej wersji system QLF stanowi produkt handlowy.
W przytoczonych badaniach zastosowane źródła światła wzbudzają głównie struktury hydroksyapatytu. Przy wzbudzeniu promieniowaniem czerwonym (630-650 nm) znaczny udział w poziome emisji wnoszą dodatkowe fluorofory typy porfiryn, powstające w procesie metabolizmu bakterii próchnicotwórczych. Natężenie fluorescencji wzbudzanej światłem czerwonym w przypadku szkliwa dotkniętego procesem próchnicowym jest większe niż w szkliwie prawidłowym. Zjawisko to wykorzystano w systemie DIAGNOdent, wprowadzonym na rynek w 1998 roku. System ten rejestruje poziom fluorescencji wzbudzanej światłem o długości fali 655 nm.
Materiał i metody
Badania in vitro przeprowadzono wykorzystując 120 ludzkich zębów (21 siekaczy, 35 przedtrzonowców, 64 trzonowców) usuniętych z różnych wskazań stomatologicznych, w tym również zęby zatrzymane. Zęby po ekstrakcji płukano pod bieżącą wodą, oczyszczano mechanicznie i przechowywano w roztworze wody destylowanej z dodatkiem kryształków tymolu. Oczyszczone i utrwalone zęby wykorzystywano do dalszych badań w postaci próbek szkliwa prawidłowego, odwapnionego w warunkach in vitro, oraz szkliwa z naturalnymi wczesnymi zmianami próchnicowymi. W badaniach spektralnych próbki szkliwa i zębiny rozdrabniano i w postaci proszku zaprasowywano pod ciśnieniem 20 atm, otrzymując płaskie płytki o błyszczącej powierzchni. Charakterystykę wzbudzeniowo-emisyjną szkliwa wyznaczono na spektrofluorymetrze LS 900 firmy Edinburgh Instr. Metodykę badań spektralnych opisano szczegółowo w pracy Mielczarek i wsp. (24).
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Bjelkhagen H, Sundstrom F: A clinically applicable laser luminescence method for the early detection of dental caries. IEEE J. Quantum Electonics1981; 80:110-122. 2. Sundstrom F, Fredriksson K, Montan S, Hafstrom-Bjorkman U., Strom J.: Laser induced fluorescence from sound and carious tooth substance. Spectroscopic studies. Swed Dent J 1985; 9: 71-74. 3. Bjelkhagen H, Sundstrom F, Angmar-Mansson B, Ryden H: Early detection of enamel caries by the luminescence excited by visible laser light. Swed Dent J 1982; 6:1-7. 4. Lagerweij MD, van der Veen MH., Ando M, Lukantsowa L, Stookey GK: TheValidity and Repeatability a Three Light-Induced Fluorescence Systems: An in vitro Study. Caries Res 1982; 33: 220-226. 5. Fereira Zandona AG, Analoui M, Schemehorn BR, Eckert GJ, Stookey GK: Laser fluorescence detection of demineralisstion in artificial occlusal fissures. Caries Res 1998; 32: 31-40. 6. A.G. Ferreira-Zandona AG, Analoui M, Beiswanger BB, Isaacs RL, Kafrawy AH, Eckert GJ, Stookey GK: An in vitro Comparision between Laser Fluorescence and Visual Examination for Detection of Demineralization in Oclussal pits and Fissures. Caries Res 1998; 32: 210-218. 7. de Josselin de Jong E,. ten Bosch JJ, Noordmans J: Optimized microcomputer - guided quantitative microradiography on dental mineralized tissue slices. Phys. Med. Biol 1987; 32: 887-895. 8. de Josselin de Jong E, A. van der Linden, PCF. Borsboom, J.J. ten Bosch: Determination of mineral changes in human dental enamel by longitudinal microradiography and scanning optical monitoring and their correlation with chemical analysis. Caries Res 1988; 22: 3-159. 9. de Josselin de Jong E, Sundstrom F, Westerling H, Tranaeus S, ten Bosch JJ, Angmar-Mansson B: A new method for in vivo quantification of changes in initial enamel caries with laser fluorescence. Caries Res 1995; 29: 2-7. 10. Eggertsson H, Analoui M, van derVeen MH, Gonzalez-Cabezas C: Detection of Early Interproximal Caries in vitro Using Laser Fluorescence, Dye-Eenhanced Laser Fluorescence and Direct Visual Examination. CariesRes 1999; 33:227-233. 11. van der Veen MH, de Josselin de Jong E. Application of Quantitative Light-induced fluorescence for assesing early caries lesions. Monogr Oral Sci, Basel, Karger 1999;17: 144-162. 12. Al.-Khateeb S, Forsberg M, de Joselin Jong E, Angmar-Manson B. A longitudinal laser fluorescence study of white spot lesions in orthodontic patients. J. Orthod Dentofacial Orthop 1998; 113: 592-602. 13. Ando M, Hall F, Eckert J, R. Schemehorn R, Analoui M, Stookey G. Relative ability of laser fluorescence techniques to quantitate early mineral loss in vitro. Caries Res 1997; 31:125-131. 14. Hafstrom-Bjorkman U, Sundstrom F, de Josselin de Jong, E, Oliveby A, Angmar-Mansson B. Comparision of laser fluorescence and longitudinal microradiography for quantitative assessment of in vitro enamel caries. Caries Res. 1992; 26: 241-247. 15. Emami Z, Al.-Khateeb S, de Josselin Jong E, Sunstrom F, Trollsas K, Angmar-Manson B. Mineral loss in incipient caries lesions quantified with laser fluorescence and longitudinal microradiography. A methodolic study. Acta Odontol. Scand. 1996; 54: 8-13. 16. J.M. ten Cate, E. de Josselin de Jong, R.A.M. Exterkate, G. Sundstrom, B. Anmar-Manson. Quantification of enamel demineralisation with a new portable fluorescence device, validated by microradiography, Caries Res1996; 30: 299-303. 17. S. Al.-Khateeb, J.M. ten Cate, B. Angmar-Mansson, E. de Josselin de Jong, G. Sundstrom, R.A.M. Exterkate, A. Oliveby: A quantificatin of formation and remineralisation of artificial enamel lesions with a new portable fluorescence device. Adv. Dent. Res 1997; 11: 502-506. 18. S. Al.-Khateeb, A. Oliveby, E. de Josselin de Jong B. Angmar-Manson, Laser fluorescence quantifications of remineralisation of enamel lesions: Influence of fluorife supplements. Caries Res 1997; 31: 132-140. 19. M. Ando, A.F. Hall, R.L.Isaacs, B.B. Beiwanger, D.F. Blackman, G.K. Stookey: Comparison of clinical, quantitative laser fluorescence and dye enhanced laser fluorescence techniques for occlusal caries detection. Caries. Res 1996; 30: 274-279. 20. S. Trananeus, A. Lussi, E. de Josselin de Jong, B. Angmar-Manson: Quantification of occlusal caries: An in vitro study with laser fluorescence, electical resistance measurment and histological examination. J.Dent. Res 1997; 76:1107-1113. 21. S. Tranaeus, E. de Josselin de Jong, A. Lussi, B. Angmar-Manson: Quantitative light induced fluorescence for assessment of enamel caries around fillings: A pilot study. Caries Res 1997; 31: 324-328. 22. A.F. Hall, E.D. de Schepper, M.H. van der Veen, E. de Josselin de Jong, G.K. Stookey: Quantitative laser fluorescence and detection of in vitro mineral changes in caries adjacent to amalgam restorations. Caries Res 1996; 30: 299-303. 23. D. Blackman, M.H. van der Veen, M. Lagerweij, M. Ando, G. Stookey: Laser fluorescence diagnosis of demineralised enamel adjacent to resin restorations. J Dent Res 1997; 76: 131-137 24. A. Mielczarek, M. Kwaśny Charakterystyka spektralna i mikroanalityczna szkliwa z wczesnymi zmianami próchnicowymi. Stomat Współczesna 2002; 6: 9-15.
