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當(dāng)前位置:上海恒光智影醫(yī)療科技有限公司>>技術(shù)文章>>近紅外二區(qū)反射成像監(jiān)測乳牙病變活動性
前言:準(zhǔn)確評估病變活動性是臨床有效管理齲病病變的必要條件,。齲齒病變通過礦物質(zhì)在病變表面的優(yōu)先沉積而停止,該礦物質(zhì)形成礦物質(zhì)含量較高的外層,,作為液體進(jìn)一步擴(kuò)散到多孔病變體內(nèi)的屏障,。當(dāng)齲齒病變被病變外層中的礦物質(zhì)沉積阻止形成高度礦化的表面區(qū)域時(shí),流體擴(kuò)散到病變中被抑制,。
目前需要新的非破壞性診斷工具,,能在單次觀察中評估病變活動性,并在非手術(shù)干預(yù)期間監(jiān)測病變活動性隨時(shí)間的變化,。研究表明,,短波紅外(SWIR)成像方法,,如1310 nm的光學(xué)相干斷層掃描(OCT)和波長大于1400 nm的時(shí)間分辨反射成像,可用于評估再礦化和病變活動性,。光學(xué)相干斷層掃描可提供病變結(jié)構(gòu)的高分辨率橫截面圖像,。偏振敏感光學(xué)相干斷層掃描(PS‐OCT)和交叉偏振光學(xué)相干斷層掃描(CP‐OCT)利用背反射光的偏振特性,在光學(xué)相干斷層掃描圖像中獲得額外的對比度,,并減少發(fā)生在牙齒表面的強(qiáng)反射的干擾,。使用CP‐OCT的體內(nèi)研究能夠準(zhǔn)確檢測早期和嚴(yán)重的咬合病變,這些病變在X光片上不可見,。CP-OCT能夠通過檢測病變表面高度礦化透明表面層(TSL)的形成以及暴露于再礦化溶液后損傷深度(ΔR)上的綜合反射率的降低來監(jiān)測牙齒表面的再礦化,。
本研究采用了SWIR反射成像裝置以及CP-OCT裝置。圖1A中示出了組裝的SWIR反射成像裝置的圖像,。該裝置由三個(gè)3D打印的可高壓滅菌附件,、一個(gè)用于傳輸SWIR光的直徑為1 mm的光纖、一個(gè)空氣噴嘴,、一個(gè)由兩個(gè)透鏡組成的組件以及一個(gè)連接到微型InGaAs相機(jī)的可調(diào)節(jié)光圈組成,。本研究使用的CP-OCT系統(tǒng)是從Santec購買的型號IVS-3000-CP。CP-OCT手柄的圖像如圖1B所示,,它已被用于多種體內(nèi)齲齒成像研究,。
圖1. (A)組裝的SWIR反射成像裝置的圖像(B)CP-OCT手柄的圖像
圖2. (A)0,、3和6個(gè)月時(shí)疑似活動性病變的CP-OCT圖像指示 (B)0、3和6個(gè)月時(shí)疑似活動性病變的CP-OCT圖像(病變在彩色圖像中的位置由黃色框)
根據(jù)CP-OCT數(shù)據(jù),,在三個(gè)時(shí)間點(diǎn)的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)計(jì)算42處病變的三個(gè)參數(shù),。損傷深度(Ld)、損傷深度積分的損傷反射率(ΔR)和透明表面區(qū)厚度(TSL),。每次測量的平均值±SD繪制在圖3中,。在6個(gè)月期間,42處病變的平均Ld和ΔR顯著增加,。這表明,,在6個(gè)月期間,42處病變中的大多數(shù)仍處于活動狀態(tài),,且程度愈發(fā)嚴(yán)重,。每3個(gè)月期間,平均TSL厚度大幅增加,,表明一些病變確實(shí)停止或保持停止,。在第6個(gè)月時(shí),42處病變中的14處有明顯的TSL,,表明病變停止,。其中6處病變在第0個(gè)月時(shí)就產(chǎn)生了TSL,所有6處病變均在6個(gè)月內(nèi)保留TSL,,且該期間內(nèi)平均TSL厚度明顯增加,。另外8處病變在6個(gè)月內(nèi)形成新的TSL,6處阻滯病變的TSL厚度顯著增加,。在第6個(gè)月時(shí)具有可測量TSL的14處病變中,,所有14處病變嚴(yán)重程度(ΔR)從0至6個(gè)月均降低。
通過處理48個(gè)采集視頻,,分析了第0個(gè)月和6個(gè)月時(shí)SWIR反射率圖像,,根據(jù)獲得的時(shí)間-強(qiáng)度曲線計(jì)算兩個(gè)參數(shù),即強(qiáng)度隨干燥的變化(ΔI)和反射率上升前的初始延遲(DEL),。根據(jù)病變上是否存在TSL,,將48個(gè)SWIR視頻分成兩組,定義為活動和停止,。圖4A示出了在0個(gè)月和6個(gè)月干燥30秒期間記錄的咬合面匹配區(qū)域的時(shí)序SWIR圖像,。在圖4 B可以看到,咬合窩中有一個(gè)非常小的病變,,在基線時(shí)活躍,,在6個(gè)月時(shí)停止,。SWIR反射強(qiáng)度的分布示于圖4C中, 正如預(yù)期,,活動性病變(第0個(gè)月)在反射率快速上升之前顯示超過20秒的大延遲,,阻滯病變(第0個(gè)月)在反射率逐漸升高之前幾乎沒有延遲。
圖4.(A)干燥過程中0和6個(gè)月時(shí)0 - 30 s病變區(qū)域的SWIR圖像(病變區(qū)域在黃色框中,,健全區(qū)域在藍(lán)色框中)(B)0個(gè)月和6個(gè)月時(shí)的CP-OCT小窩溝病變圖像 (C) SWIR反射強(qiáng)度隨時(shí)間的變化曲線
總而言之,,本研究是第yi項(xiàng)使用CP-OCT和SWIR成像在體內(nèi)監(jiān)測乳牙病變結(jié)構(gòu)和活動隨時(shí)間變化的臨床研究,也是第yi個(gè)使用短波紅外反射成像顯示活動性和停滯病變之間的脫水動力學(xué)的差異的臨床研究,。本研究進(jìn)一步證實(shí)了TSL厚度是病變活動性的關(guān)鍵客觀指標(biāo),。病變活動和嚴(yán)重程度的視覺及觸覺指標(biāo)(如顏色和紋理)的可靠性較差。6個(gè)月期間病變深度(Ld)和積分反射率(ΔR)顯著增加,,表明大多數(shù)病變并未停止,,實(shí)際上嚴(yán)重程度有所進(jìn)展。除此之外,,作者發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度變化(DEL)開始的延遲似乎是比活動性病變的強(qiáng)度總體變化(ΔI)更好的病變活動性指標(biāo),。這種發(fā)作延遲(DEL)在早期體外研究中被忽略,最近才發(fā)現(xiàn)是病變活動的指標(biāo),。而停止的病變具有外部高度礦化的TSL,,病變體和表面之間的液體最少,因此在干燥期間反射率上升之前存在最小的延遲,。這種起始延遲(DEL)是可以在體內(nèi)更易測量病變活動的良好指標(biāo),。
參考文獻(xiàn)
Zhu, Y.; Kim, J.; Lin, B.; Fried, D., Monitoring lesion activity on primary teeth with CP-OCT and SWIR reflectance imaging. Lasers Surg Med 2023, 55 (6), 601-609.
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