前言：准确评估病变活动性是临床有效管理龋病病变的必要条件。龋齿病变通过矿物质在病变表面的优先沉积而停止，该矿物质形成矿物质含量较高的外层，作为液体进一步扩散到多孔病变体内的屏障。当龋齿病变被病变外层中的矿物质沉积阻止形成高度矿化的表面区域时，流体扩散到病变中被抑制。

目前需要新的非破坏性诊断工具，能在单次观察中评估病变活动性，并在非手术干预期间监测病变活动性随时间的变化。研究表明，短波红外（SWIR）成像方法，如1310 nm的光学相干断层扫描（OCT）和波长大于1400 nm的时间分辨反射成像，可用于评估再矿化和病变活动性。光学相干断层扫描可提供病变结构的高分辨率横截面图像。偏振敏感光学相干断层扫描（PS‐OCT）和交叉偏振光学相干断层扫描（CP‐OCT）利用背反射光的偏振特性，在光学相干断层扫描图像中获得额外的对比度，并减少发生在牙齿表面的强反射的干扰。使用CP‐OCT的体内研究能够准确检测早期和严重的咬合病变，这些病变在X光片上不可见。CP-OCT能够通过检测病变表面高度矿化透明表面层（TSL）的形成以及暴露于再矿化溶液后损伤深度（ΔR）上的综合反射率的降低来监测牙齿表面的再矿化。

本研究采用了SWIR反射成像装置以及CP-OCT装置。图1A中示出了完全组装的SWIR反射成像装置的图像。该装置由三个3D打印的可高压灭菌附件、一个用于传输SWIR光的直径为1 mm的光纤、一个空气喷嘴、一个由两个透镜组成的组件以及一个连接到微型InGaAs相机的可调节光圈组成。本研究使用的CP-OCT系统是从Santec购买的型号IVS-3000-CP。CP-OCT手柄的图像如图1B所示，它已被用于多种体内龋齿成像研究。

图1. （A）完全组装的SWIR反射成像装置的图像（B）CP-OCT手柄的图像

在招募的30名受试者中，29名受试者完成了研究。监测每例受试者的两颗牙齿上的疑似病变。其余58处病变中的6处被确定为完好，因为在任何时间点的CP‐OCT图像中均未发现病变。另外10处病变由于无法在所有3个时间点对CP-OCT病变进行配准而被取消，CP-OCT样本量为42处病变。
从两处疑似活动性病变中提取的彩色和CP-OCT图像，其中一处病变仍处于活动状态并在深度和严重程度上进一步发展，另一处病变停止，如图2所示。第一个病变显示6个月内损伤深度Ld和积分反射率ΔR增加，表面无可见TSL。CP-OCT图像显示病变在深度和面积上随时间推移持续增加。在第二个病变示例中，TSL在3个月时和6个月后清晰可见，并且病变深度似乎没有显著增加，表明其从活动状态进展到停止状态。图2中的彩色图像显示，两处病变在0至6个月之间的外观均无变化。

图2. (A)0、3和6个月时疑似活动性病变的CP-OCT图像指示 (B)0、3和6个月时疑似活动性病变的CP-OCT图像（病变在彩色图像中的位置由黄色框）

根据CP-OCT数据，在三个时间点的每个时间点计算42处病变的三个参数。损伤深度（Ld）、损伤深度积分的损伤反射率（ΔR）和透明表面区厚度（TSL）。每次测量的平均值±SD绘制在图3中。在6个月期间，42处病变的平均Ld和ΔR显著增加。这表明，在6个月期间，42处病变中的大多数仍处于活动状态，且程度愈发严重。每3个月期间，平均TSL厚度大幅增加，表明一些病变确实停止或保持停止。在第6个月时，42处病变中的14处有明显的TSL，表明病变停止。其中6处病变在第0个月时就产生了TSL，所有6处病变均在6个月内保留TSL，且该期间内平均TSL厚度明显增加。另外8处病变在6个月内形成新的TSL，6处阻滞病变的TSL厚度显著增加。在第6个月时具有可测量TSL的14处病变中，所有14处病变严重程度（ΔR）从0至6个月均降低。

图3. 第0、3和6个月时病变深度（Ld）、病变深度上的积分反射率（ΔR）和透明表面区厚度（TSL）的测量平均值± SD图。（TSL厚度仅包括6个月时发生TSL的14处病变）

通过处理48个采集视频，分析了第0个月和6个月时SWIR反射率图像，根据获得的时间-强度曲线计算两个参数，即强度随干燥的变化（ΔI）和反射率上升前的初始延迟（DEL）。根据病变上是否存在TSL，将48个SWIR视频分成两组，定义为活动和停止。图4A示出了在0个月和6个月干燥30秒期间记录的咬合面匹配区域的时序SWIR图像。在图4 B可以看到，咬合窝中有一个非常小的病变，在基线时活跃，在6个月时停止。SWIR反射强度的分布示于图4C中， 正如预期，活动性病变（第0个月）在反射率快速上升之前显示超过20秒的大延迟，阻滞病变（第0个月）在反射率逐渐升高之前几乎没有延迟。

图4.(A)干燥过程中0和6个月时0 - 30 s病变区域的SWIR图像（病变区域在黄色框中，健全区域在蓝色框中）(B)0个月和6个月时的CP-OCT小窝沟病变图像 (C) SWIR反射强度随时间的变化曲线

总而言之，本研究是第一项使用CP-OCT和SWIR成像在体内监测乳牙病变结构和活动随时间变化的临床研究，也是第一个使用短波红外反射成像显示活动性和停滞病变之间的脱水动力学的差异的临床研究。本研究进一步证实了TSL厚度是病变活动性的关键客观指标。病变活动和严重程度的视觉及触觉指标（如颜色和纹理）的可靠性较差。6个月期间病变深度（Ld）和积分反射率（ΔR）显著增加，表明大多数病变并未停止，实际上严重程度有所进展。除此之外，作者发现强度变化（DEL）开始的延迟似乎是比活动性病变的强度总体变化（ΔI）更好的病变活动性指标。这种发作延迟（DEL）在早期体外研究中被忽略，最近才发现是病变活动的指标。而停止的病变具有外部高度矿化的TSL，病变体和表面之间的液体最少，因此在干燥期间反射率上升之前存在最小的延迟。这种起始延迟（DEL）是可以在体内更易测量病变活动的良好指标。

参考文献

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.

原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lsm.23677#