牙本质脱矿与再矿化的定量研究

牙本质脱矿与再矿化的定量研究

在虫损过程中，不仅会溶解晶体化，还会发生一些二次矿物。脱矿和再矿是一个交替的过程。通过再矿化治疗可以修复早期釉质龋。近年来不断涌现新的再矿化药物,包括木糖醇,中药,酪蛋白磷酸肽-无定形磷酸肽(CPP-ACP),臭氧等,对脱矿和再矿化水平进行定量和定性的研究是评估再矿化药物水平的必要手段。本文就评估脱矿与再矿化的实验室及临床研究方法,及其优缺点做一综述。1实验室研究方法1.1矿物损失量测量方法在研究再矿化的实验中通常使用的是滴定分析法,即将釉质块或牙本质块经酸溶液处理后,钙或磷等无机物从样本中溶出,根据滴定所消耗酸溶液的浓度和体积以及被测物与酸溶液之间的化学计量关系,求出钙或磷等无机物的含量。再测量出暴露于测试液中样本的面积,算出每单位面积的矿物损失量。这种方法理论上是定量测量牙齿硬组织脱矿与再矿化的一种很好的方法,但只能用于体外研究。1.2专用投资测量标本的采集技术在早期龋损的脱矿和再矿化研究中,横向显微放射摄影(transversemicroradiography,TMR)被公认为金标准。常用该方法来评估新的龋损诊断技术。其原理是将标本制备成约100μm厚,测量牙片段对单色X线的吸收,与同时暴露的对照组相比较,通过测量标本的吸光度,专用软件根据标本和梯形阶梯影像的灰度级可自动计算得到脱矿深度和脱矿量。但该方法也存在一些不可克服的缺点:首先TMR是破坏性的,并且需要制备100μm的平滑的标本以确保测量的准确性,耗时耗力。其次,由于对牙本质标本进行空气烘干的过程中常导致特征性的表面收缩,对于牙本质龋损初始表面的定位可能会出现困难。相比之下,纵向显微放射摄影(longitudinalmicroradiography,LMR)是非破坏性的,其使用的标本可以是平行于牙齿自然表面切割而成的厚度为300～400μm的牙切片,也可以是自然牙齿表面。LMR与化学分析法的结果具有明显的相关性,是决定牙齿组织矿物质变化的可靠测量方法。并且不论牙釉质或牙本质脱矿与再矿化的研究均可采用该技术。在同一个标本中,牙釉质和牙本质的矿物质含量可被重复测定,这样就能连续测定同一标本在不同条件下的矿物质含量变化。1.3快速、弹性原则该方法的应用是基于具有非均质性超显微结构的矿物质或晶体都具有双折射的特性。作为一种快速、破坏性技术广泛用于定性研究龋损中矿物质的分布。但该技术要求样本切片必须经不同媒体浸渍,对矿物含量仅能提供有限的资料,并且计算过程繁琐,也不能改善对龋损深度的探测,故不能获得完全定量的结果。1.4离子和xps相结合的分析方法X线电子能谱法是一种表面分析方法,只能分析样品表面约为3～5nm厚的元素含量与形态,而不能分析样品整体的成分。但当利用离子作为剥离手段,利用XPS作为分析方法时便可实现对样品深层的分析。该方法分析速度快,灵敏度高,光谱解析简单。在釉质的再矿化实验中可通过XPS量化表面钙、磷的相对含量从而评估再矿化结果。1.5表面显微硬度MH是通过显微压痕技术测得釉质表面硬度值的技术。其基本原理是通过特定的压头(常用的是Knoop压头),在一定压力下压迫待测物质表面,然后用显微方法测量压痕的长度,计算出硬度值。目前用于研究的主要有2种:横断显微硬度(cross-sectionalmicrohardness,CSMH)和表面显微硬度(surfacemicrohardness,SMH)。早期脱矿是釉柱周边溶解而致釉质表面软化,但表层下没有病损,所以SMH是研究脱矿和再矿化运用较广泛的一种方法;在研究表层下病损的脱矿、再矿化的过程时,则采用CSMH测量从表面到深部釉质之间各处的硬度变化、脱矿范围、严重程度及再矿化的量。总之当用MH测量早期脱矿的釉质时,矿物质含量的变化与硬度变化之间存在线性关系。但是由于牙本质弹性回缩和干燥缩水的影响,可能会引起一些误差,故CSMH很少用于牙本质,主要用于釉质的研究。由于SMH不需要植被釉质片断,压头直接作用于脱矿表面,故不能用于表层已再矿化的龋损。1.6微观结构的力学性能显微硬度测量技术对釉质的测量范围为几十个微米,而纳米压痕技术可以获得几个微米甚至更小区域的微观结构上的力学性能数据,如此对早期釉质脱矿探测的敏感性也提高了。有学者用该技术对体外釉质表面的早期脱矿和再矿化的纳米力学性能进行研究,认为采用纳米压痕技术合并AFM是对表层软化釉质的脱矿与再矿化进行精确研究的有效手段。1.7x线显微照相法CLSM可无损伤地对样品作不同深度的层扫描和荧光强度测量,其分辨率比普通光学显微镜高,并且经三维重建后能得到样品的立体结构,被形象的称为显微CT。使用该方法测试标本不需制成薄的切片,可以是牙切片,也可以是牙块;其结果由专门的分析软件分析处理,快捷方便。学者通过研究发现microCT与X线显微照相术都能够察觉到相似的人工龋损等级,并显示microCT在体外研究龋损时可以替代TMR。在测量前需要对牙标本进行荧光染料浸染,使荧光标记进入脱矿空隙内,通过测得脱矿区的总荧光量和平均荧光量,了解脱矿情况。但是实际应用上,CLSM测得参数与矿物含量的关系不像TMR测得参数那样直接,故其应用范围仍不确切。1.8纳米分辨率和依据该技术通过检测样品表面和微型力敏感元件之间的极微弱的原子间作用力来研究物质的表面结构及性质。AFM以其纳米级分辨率获得表面结构信息,并能提供真正的三维表面图。同时,AFM不需要对釉质表面做任何特殊处理。原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下也可良好工作,可以用来研究生物宏观分子,甚至活的生物组织,因此,它被认为是早期诊断牙釉质侵蚀的一种很好的方法。但是AFM的成像范围很小,速度慢,测量结果受探头的影响大,应用范围有限。2临床研究方法2.1x线片上透影片深度与组织学深度相关性分析有尽管X线片对诊断早期龋的价值有限,但其对人牙面隐蔽性龋的检出仍具有一定意义;对于早期邻面龋,用牙翼片诊断的龋损深度与组织学深度也有较好的相关性和一致性,说明X线片上透影区深度可以提示龋损的实际深度,临床应用牙翼片是具有一定可靠性的,同时减影放射照相技术也可提高邻面龋的分辨率。数字成像技术的成熟以及计算机辅助分析的加入进一步提高了诊断的客观性。2.2牙的电阻值:或比色反应时,选择牙电阻抗仪是目前较为理想的早期龋诊断方法之一,可以为研究龋病进展提供定量数据。正常牙釉质是电的不良导体,随着牙齿脱矿程度加重,唾液渗入脱矿区微小孔隙中形成电流性传导通路,使釉质的电阻降低,电阻值的下降与脱矿程度成正比,因此通过测量牙齿表面至髓腔的电阻值可以判断牙齿矿化情况。该方法的阳性诊断率明显高于传统的咬合片检查,但阴性诊断的正确率却偏低;同时应用仪器进行临床诊断时,可能会破坏牙齿的正常结构,导致不必要的治疗;此外,釉质的厚度、温度等因素对检查结果影响也较大,没有统一的诊断标准。2.3釉质/灰合度测量釉质患龋后,由于有机成分的增加,使该处的光学散射系数低于周围正常釉质,使OCT图像显示为较周围正常釉质灰度高的白色影像,利用专业软件测量图像的灰度值便可定量测定龋损组织的脱矿程度并可进行纵向监测。有学者通过实验发现经通过OCT测得的结果和TMR测得的结果高度相关,而且由于OCT结合了共焦、弱相干、光外差及扫描层析成像等技术的优点,具有更高的探测灵敏度和分辨率,对早期釉质脱矿检测精确度高达98%。2.4荧光数值的改变DFLF利用半导体激光诱发牙体组织产生荧光。由于正常釉质与患龋釉质产生的荧光强度存在差别,并且不同的龋损程度强度亦不同,故可通过荧光数值的改变定量分析牙釉质脱矿程度。该技术敏感性高,对人无害,既可用于点隙龋也可用于光滑面龋,是良好的诊断早期釉质龋的非创伤性方法。Shi等用DFLF系统和影像技术检查76颗离体牙,结果显示DFLF对窝沟龋的诊断准确率明显高于影像技术,相比视觉检查敏感度,DFLF系统的特异度更高,但激光荧光法对早期邻面龋的敏感度有限。2.5补连断法传统视诊法FOTI的应用时基于病变牙体组织对光的散射作用比正常釉质强而透过的光较正常硬组织少的原理。作为传统视诊方法的补充,该技术简单,经济,可靠性好,体外实验结果显示,此种方法用于诊断邻面、咬合面及光滑面龋的灵敏度优于传统的放射线检查。但FOTI对检查人员要求较高,只能作为常规检查的补充,在为减少放射线损伤或在不能拍摄X线片的情况下,才可代替X线片诊断。2.6qlf量化技术QLF是临床上已被确认的对早期龋损诊断和研究的可靠的光学技术。当用蓝绿氩离子激光光束(488nm)照射正常釉质时,在光谱的黄色区将会产生釉质荧光;而当牙釉质脱矿时,由于充满唾液的多孔状釉质中光通道减少、荧光密度降低,因此脱矿区在激光照射下呈现暗区。利用龋损面积和龋损区平均荧光量改变数据,便可量化评估脱矿情况。将QLF所得数据与TMR技术所得数据进行比较具有相关性,并且QLF所得结果具有有效性和可重复性,是一种无侵害性的、非破坏性的、临床患者可以接受的技术,故可以用于体内纵向连续观察脱矿和再矿化的变化情况,在评价光滑面病损脱矿再矿化方面具有其他技术不可比拟的优势。但仍有不足之处,QLF不能够提供龋损的深度和程度等相关信息,而且尽管QLF对光滑面龋检测较敏感,但其对发生率高的邻面龋敏感度却较低。3硬组织脱矿与再矿化的“金标准”综上所述,新兴技术方法的出现给脱矿与再矿化的研究带来了更多选择。其中,横断显微照相(TMR)被认为是最好的检测方法,其对脱矿与再矿化定量测量更加直接,是目前体外研究牙体硬组织脱矿与再矿化的“金标准”。但是建立在单一