圖像從獲取的視頻中提取，并使用MATLAB處理,。使用之前研究中開發(fā)的半自動圖像分割技術檢測鄰面病變,。首先通過對圖像中的每個像素應用以下變換，將原始SWIR圖像轉換為對比度圖：反射為(It – Is)/It,，透照為(Is– It)/Is,。Is手動選擇為鄰近鄰接接觸點的健康牙釉質的平均強度。It是接收變換的目標像素,。在之前的臨床研究中,，對于SWIR成像方法，健康區(qū)域和鄰面病變區(qū)域之間的對比度顯著更高（P < 0.05）,，而放射線照相則不然,。因此，可以為SWIR成像方法設置病變檢測的對比度閾值,，而常規(guī)放射線照相則不能,。0.1的對比度是使用反射和透照SWIR成像正檢測鄰面病變的可靠閾值。去除對比度低于0.1的像素,，生成一個二值掩碼,，顯示每個對比度高于0.1的像素。掩碼中與鄰接接觸點相鄰的獨立區(qū)域為鄰面病變區(qū)域,。這種方法避免了由鏡面反射（SWIR-R）或未通過牙齒結構的直接光（SWIR-PT和SWIR-OT）引起的高強度區(qū)域。鏡面反射易于識別,，因為它取決于入射角度,，并在手持設備旋轉時消失。分割的病變區(qū)域被隔離用于深度和對比度測量,。使用此技術成功分割鄰面病變被記錄為陽性檢測,。病變分割失敗則被視為陰性檢測。如果檢測為陽性,，則在半自動病變分割后自動計算病變面積（以像素為單位）,、平均對比度和病變深度。圖2展示了SWIR-R,、OT和PT分割后病變區(qū)域的示例,。

本研究使用的交叉偏振OCT系統(tǒng)是Santec的IVS-3000-CP型,。掃頻源系統(tǒng)的工作波長為1321-nm，帶寬為111-nm（軸向分辨率為11.4µm）,，可以在大約3秒內獲得軸向深度為7-mm,、尺寸為6×6-mm的完整斷層圖像。圖1C展示了CP-OCT手持設備的圖像,。它已被用于多項體內齲齒成像研究,，并在這些參考文獻中有更詳細的描述。將由可高壓滅菌樹脂制成的器具放置在OCT掃描手柄的遠端,，并用聚乙烯薄膜覆蓋手柄以控制感染,。將10psi的空氣連接到設備上，以防止在圖像采集過程中成像窗口起霧,。

圖3.（左）和 圖 4（右）. 彩色和SWIR反射圖片

CP-OCT圖像中的反射強度在健康牙釉質中隨著深度的增加而減小,。只有來自亞表面病變或牙本質釉質交界處（DEJ）的反射率增加才會導致反射增加。本研究中僅對近端表面的病變進行了成像,，沒有受到DEJ的干擾,。重要的是要注意牙釉質雙折射可能引起的強度帶，不要將其中一個帶中的最大值與病變混淆,。幸運的是,，近端病變足夠深，雙折射帶中的強度最大值比病變的反射率增加低得多,。圖3和圖4中近端病變的CP-OCT圖像均顯示了由于釉質雙折射引起的帶狀病變,。

表1. 病變和僅位于修復和相對表面上的病變的相應病變檢測率

表1列出了病變和僅位于修復表面和對側表面的病變的檢測率。病變（n=58）,、修復表面（n=29）和對側表面（n=29）的檢測率均計算為每種方法檢測到病變的表面比例,，并在表1中列出。盡管一半的病變部位是根據(jù)放射線照片的外觀選擇并計劃修復的,，SWIR方法的檢測率均顯著高于放射線照相,。SWIR-R和SWIR-PT的檢測率均顯著高于其他方法。對側表面的放射線照相檢測率提供了更少偏差的比較,，病變的檢測率分別為0.38和0.62,。相比之下，每種SWIR方法對側表面的檢測率與病變的檢測率相似,。所有SWIR的檢測率均顯著高于放射線照相,。還列出了放射線照相和SWIR-R、OT&PT的平均病變對比度值以及CP-OCT和SWIR-R,、OT&PT的病變深度,。三種SWIR方法SWIR-R、OT&PT的平均病變對比度均顯著高于放射線照相，幾乎是放射線照相的兩倍,。與放射線照相相比,，OCT和SWIR-OT的病變深度較高，但差異不顯著,。SWIR-PT測量的病變深度顯著低于其他方法,，包括放射線照相。

從接觸區(qū)域獲取的圖像,，其中對側鄰面表面在放射線照片中不可見的病變顯示在圖4中,。在圖4B中，放射線照片顯示牙齒#12上有一個大病變深入牙本質,，而牙齒#13的對側表面沒有可見的病變,。修復后獲取的彩色圖像（圖4C）顯示牙齒#13有一些變色，表明脫礦,，但無法確定病變的嚴重程度,。圖4D中的CP-OCT圖像顯示紅色和黃色箭頭位置下方的牙齒表面下有強烈的反射，清楚地表明牙齒#12和牙齒#13上都病變,。使用雙SWIR-OTR成像探頭獲取的圖4E中的SWIR-R圖像顯示兩側表面都病變,，而SWIR-OT僅顯示一個病變。圖4G和H中從頰側和舌側視圖獲取的SWIR-PT圖像,，頰側視圖顯示了兩個病變,。

圖3中顯示了從另一個接觸區(qū)域獲取的圖像。對于這個示例,，在接觸的兩側放射線照相中都確定了病變,。修復后獲取的彩色圖像（圖3C）顯示牙齒#5有脫礦和染色。圖3D中的CP-OCT圖像顯示紅色和黃色箭頭位置下方的牙齒表面下有強烈的反射,，清楚地表明牙齒#4和牙齒#5上都病變,。使用雙SWIR-OTR成像探頭獲取的圖3E和F中的SWIR-R和SWIR-OT圖像均顯示兩側表面存在病變。圖3G和H中從頰側和舌側視圖獲取的SWIR-PT圖像,，兩者均顯示病變,。

在本研究中，使用放射線和SWIR成像方法對計劃修復的鄰面病變接觸點進行成像,。放射線照相,、OCT和修復后暴露鄰面表面的目視檢查在齲齒檢測方面具有高特異性，被用于將表面識別為真正的陽性,。需要注意的是，目視檢查僅顯示表面存在脫礦,，無法顯示病變穿透的深度,，而放射線照相和OCT都顯示了穿透深度。基于這三種方法中的任何一種的陽性結果,，研究者發(fā)現(xiàn)所有58個鄰面表面均存在病變,。

對29個修復對側表面的病變檢測率的比較提供了最佳的無偏測量,，所有SWIR方法的檢測率均顯著高于放射線照相，其中SWIR-R和PT的性能最高。SWIR方法也提供了比放射線照相高得多的病變對比度,。高病變對比度對于自動分割圖像分析算法和機器學習的實施尤為重要。SWIR-OT和R以及OCT提供了與放射線照相相似的病變深度測量,，這對于病變診斷非常重要,。SWIR-PT提供了高病變對比度和高病變檢測率。然而,，它大大低估了病變的深度,。此外，與其他方法相比,，SWIR-PT成像更為繁瑣,，需要每個接觸點進行兩次測量（頰側和舌側），而不是單次測量,。此外,，SWIR-PT只能作為獨立探頭使用，不適合檢測咬合病變,。相比之下,，SWIR-R和OT可以組合成一個單一的多光譜SWIR-OTR探頭，可以用于檢測鄰面和咬合表面的病變,，更適合于齲齒篩查,。

CP-OCT在檢測牙齒咬合面近端病變方面表現(xiàn)非常出色，顯示出表面下強度清晰可辨的增加,。圖像中的特征如亞表面強度增加和沿病變長度的反射率不能與假陽性混淆,，也不能與牙本質-釉質界面（DEJ）反射率增加混淆，因為DEJ在牙齒近端表面的位置和角度,。CP-OCT確實遺漏了一些在放射線照片中清晰可見的病變,，但似乎這些病變位于CP-OCT系統(tǒng)的成像范圍之外。所使用系統(tǒng)的掃描范圍在空氣中為7毫米,，由于釉質的高折射率（1.6）減少到4.4毫米,。其他系統(tǒng)已經(jīng)在體外研究中進行了調查，掃描范圍可達10毫米,，能夠達到更深的病變,。由于其潛在的高靈敏度和特異性，CP-OCT是近端病變的良好替代金標準候選者,。它也非常適合自動圖像分析和機器學習,。

參考文獻

Zhu, Y., Le, O., Xue, J. et al. Clinical SWIR and CP-OCT imaging of interproximal lesions. BMC Oral Health 24, 959 (2024).