Автореферат и диссертация по медицине (14.03.01) на тему:Исследование структуры твердых тканей зуба в норме и при кариесе с использованием лазерно - индуцированной флюоресценции и рентгенспектрального анализа

10-5

3342

На правах рукописи

ЛИДМАН

Гульнара Юсуфовна

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ТВЕРДЫХ ТКАНЕЙ ЗУБА В НОРМЕ И ПРИ КАРИЕСЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРИО - ИНДУЦИРОВАННОЙ ФЛЮОРЕСЦЕНЦИИ И РЕЫТГЕНСПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

14.03.01 - анатомия человека 14,01.14 - стоматология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Новосибирск - 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный медицинский университет»

Научные руководители: доктор медицинских наук,

академик РАМН, профессор Бородин Юрий Иванович

доктор медицинских наук, профессор Железный Павел Александрович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Калачев Геннадий Анатольевич

доктор медицинских наук, профессор Туликова Людмила Николаевна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Красноярский государственный

медицинский университет»

Защита диссертации состоится «20 » мая 2010г. в

часов на

заседании Диссертационного совета Д.208.002.02 при Алтайском государственном медицинском университете по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного медицинского университета (656017, г. Барнаул, ул. Папанинцев, 126).

Автореферат разослан апреля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Доктор медицинских наук, профессор

Е.А. Цеймах

; И О л !/• О Т Г- К

2 О 'I О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время гистология твердых тканей зубов достаточно хорошо исследована, как в норме (B.JI. Быков, 2000; Е.В.Боровский, 2001; В.В. Гемонов, 2003; А.Г. Гунин, 2004; И.В. Гайворонский, 2005; Л.Л. Колесников, 2007; А. Хоманн, 2008), так и при кариозном поражении (Е.В. Боровский, 2002; A.B. Шумский, 2004; В.А. Корчагина, 2006; Д.Е. Суетенков, 2006; З.С. Баркаган, 2007; Y. Kitasako, 2003; D.R. Lovley, 2003; S. AI-Ali, 2005). Однако необходимы детализация сведений о минеральном составе, уточнения структуры эмали, взаимоотношения эмали и дентина с использованием современных методов. Сведения о структуре цемента также нуждаются в уточнении и детализации, поскольку эта структура представляет собой сочетание органической и неорганической частей, взаимоотношение которых определяет толерантность к воспалительному процессу. В литературе нет сведений по характериологическим спектрам лазерно-индуцированной флюоресценции. Для клинической практики важны характериологические спектры лазерно-индуцированной флюоресценции как интактных зубов, так и зубов с кариозным поражением.

По данным Всемирной организации здравоохранения кариозное поражение зубов может рассматриваться как самая часто встречающаяся болезнь. Эта патология нередко приводит к потере зубов, что является причиной временной утраты общей трудоспособности людей молодого и зрелого возраста (Е.В. Боровский, 2005; Т.В. Демченко, 2005; В.М. Елизарова, 2006; В.В. Корчагина, 2006; Л.Н. Максимовская, 2006; Ю.А. Беляков, 2008; G.H. Bawden, 2001; P. Dallant, 2004; Y. Kiml, 2008). Кариес развивается у подавляющего числа людей и к зрелому возрасту достигает 91% (А.И. Грудянов, 2003; В.Р. Окушко, 2004; A.B. Шумский, 2004; Л.П. Кисельникова, 2005; Д.В. Рогацкий, 2007; В.В. Корчагина, 2008; M. Arakawa, 2002; Н.С. Kroese-Deutman, 2005; Y. Oshid, 2005). Высокий процент распространенности кариеса, трудности верификации стадий

процесса ставят перед стоматологами новые задачи по определению новых подходов в вопросах профилактики, диагностики и лечения кариозного процесса.

Многочисленные исследования показали, что развитие и течение кариеса может проявляться в системных заболеваниях опорно-двигательного аппарата, инфекционных поражениях сердца, а также других заболеваниях внутренних органов (В.Р. Окушко, 2003; И.Л. Горбунова, 2004; О.П. Максимова, 2004; Е.Ю. Леонтьева, 2005; Е.В. Зорян, 2007; В. Хилыпер, 2008; M.F. Qliveim, 2003; S. AI-Ali, 2005; A. Loguercio, 2005).

Важным аспектом лечения и диагностики кариозной болезни является объективизация диагноза, что на сегодняшний день является нерешенной проблемой. Значимой в ряду этих проблем является установление зоны демаркации (границы) между интактной - здоровой и пораженной тканями. Именно установление границы определяет в последующем объем резекции тканей зуба и характер его лечения.

В настоящее время для решения указанных задач существует набор традиционных методов, используемых в диагностике кариозного поражения - электроодонтодиагностика, дентальная рентгенография и т. д. Однако эти методы несовершенны и имеют ограниченный диапазон их применения (Е.В. Боровский, 2000; В.Р. Окушко, 2003; Л.Н. Максимовская, 2004; Ю.А. Петрович, 2004; Л.П. Кисельникова, 2005; Л.М. Лукиных, 2006; S.Ottnez, 2000; D.R. Lovley, 2003; L. Rets, 2005). Для разработки новых принципов и подходов в решении проблемы кариеса необходимы совместные усилия специалистов различных областей.

Проведение широкомасштабных исследований по профилактике, ранней диагностике и лечению кариеса, патогенеза его развития и прогрессирования требуют дальнейших исследований структурных изменений зуба во всех стадиях кариеса, с использованием современных морфологических методов исследования, а главное - тонкой диагностики стадий кариозного процесса на основе новых физических подходов, а

именно лазерно-индуцированной флюоресценции (A. Lussi, 2003; V. Assunca, 2004; A. Ziehe, 2004; J. Ciccone, 2006; S. Splieth, 2006; E. Barberia. 2008; T.Gurbuz, 2008). Более того, в настоящее время, опытные образцы прибора DIAGNODENT™, созданного на основе флюоресцентной диагностики, проходят успешные клинические испытания, в которых уточняется диагностическая значимость прибора для различных форм поражения зуба.

Объективная потребность в разработке нового метода точной диагностики стоматологических заболеваний послужила инициирующим фактором нашего исследования.

Цель исследования:

Выявить закономерности структуры твердых тканей зуба в норме и при кариесе комплексом морфологических методов (макроскопически, гистологически), методом сканирующей электронной микроскопии с последующим рентгенспектральным анализом и лазерно-индуцированной флюоресценции.

Задачи исследования:

1. Исследовать структуру твердых тканей зуба (эмали и дентина) в норме и при деструктивном кариозном поражении.

2. Провести сравнительный анализ минерального состава твердых тканей зуба в норме и в различных стадиях кариеса методом сканирующей электронной микроскопии с последующим рентгенспектральным анализом.

3. Определить спектры лазерно-индуцированной флюоресценции интактных зубов и выявить их изменения в разные стадии деструктивных кариозных поражений.

4. На основе комплексного анализа морфологических, рентгенспектрального анализа и спектральных характеристик лазерно-индуцированной флюоресценции в норме и при различных стадиях кариозного процесса разработать подходы к созданию нового метода оптической диагностики кариеса.

Научная новизна исследования.

На основе сканирующей электронной микроскопии и последующего рентгенспектрального анализа проведена идентификация минерального состава твердых тканей интактных зубов и его изменений на разных стадиях кариеса.

Впервые определены характерологические спектры лазерно-индуцированной флюоресценции интактных зубов и на различных стадиях кариозного процесса.

На основе морфологических изменений, данных ренгенспектрального анализа и спектральных характеристик лазерно-индуцированной флюоресценции интактных зубов и на различных стадиях кариозного процесса разработан новый метод оптической диагностики кариеса на основе лазерно-индуцированной флюоресценции.

Показано, что морфологическим признаком 3-ей и 4-ой стадий кариозного процесса является пристеночная нодуллярная оссификация каналов и полостей зуба. Установлен морфологический факт блокады дентинных трубочек, располагающихся вне основного очага кариозного поражения.

Практическая значимость исследования. Разработанный метод оценки структурных изменений твердых тканей зуба при различных стадиях кариозного процесса на основе фазово-контрастной микроскопии, сканирующей электронной микроскопии, рентгеноспектрального анализа и лазерно-индуцированной флюоресценции может быть использован для точной диагностики границ кариеса. Новый оптический метод диагностики стадий кариозного процесса может быть использован в стоматологической практике.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методом рентгенспектрального анализа минерального состава твердых тканей зубов в норме выявлено закономерное содержание ряда основных элементов (Ca, Р, Mg), а также соотношение Са/Р.

6

2. В спектрах лазерно-индуцированной флюоресценции интактных зубов идентифицировано четыре флюоресцирующих компонента. Первый принадлежит минеральной составляющей - гидроксиапатиту. Второй присутствует в соединительных тканях - коллагене и эластине. Два флюорофора являются характерными для белков, содержащих триптофан.

3. При рентгенспектральном анализе минерального состава твердых тканей зубов 1-2 стадий кариозного процесса показана тенденция к снижению уровня Ca, Р, Mg и соотношения Са/Р. На 3-4 стадиях кариозного процесса отмечается статистически значимое снижение уровня Ca, Р, Mg в патологическом дентине, по сравнению с интактным.

4. В спектрах лазерно-индуцированной флюоресценции при кариозном поражении происходит изменение спектральной полосы в зависимости от стадии процесса.

5. На основе сопоставления морфологических изменений, данных рентгенспектрального анализа минерального состава зубов и спектральных характеристик лазерно-индуцированной флюоресценции интактных зубов и при различных стадиях кариозного процесса, разработан новый метод оптической диагностики кариеса на основе лазерно-индуцированной флюоресценции.

Публикации по теме исследования: По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ: из них три статьи в ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендуемом ВАК России.

Объем и структура диссертации: Диссертация изложена на 114 страницах и состоит из введения, обзора литературы, главы о материалах и методах исследования, главы результатов собственных исследований, заключения, выводов. Список использованной литературы включает 217 источников (99 отечественных и 118 зарубежных). Диссертация иллюстрирована 53 рисунками, содержит 3 таблицы.

Личный вклад автора. Весь материал, представленный в диссертации, получен, обработан и проанализирован лично автором.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В основу настоящей работы, в соответствии с поставленной целью и задачами, положены результаты исследования 229 образцов зубов, удаленных у пациентов в возрасте от 19 до 75 лет. Экстракция зубов проводилась исключительно по объективным медицинским показаниям и не противоречила этическим нормам. Материал был собран в специализированном стоматологическом отделении Медико-санитарной части Главного управления внутренних дел по Новосибирской области в период с 2005 г. по 2007 г. и классифицирован по возрасту, полу пациентов, порядковому номеру зуба, степени кариозного процесса и развившегося осложнения. Весь материал распределялся на пять групп, в соответствии с возрастными периодами человека. Первую возрастную группу составили пациенты от 19 до 30 лет, вторую - от 31 до 40 лет, третью - от 41 до 50 лет, четвертую - от 51 до 60 лет, пятую - от 60 лет до 75 лет.

При анализе данных макроскопического исследования зубов было отмечено, что большая часть удаленных зубов - это интактные зубы, необходимость их экстракции имела объективные медицинские показания. Интактные зубы от общего количества экстрагированных зубов составили 89 исследований (39%). Чаще всего подлежали удалению зубы с заболеванием пародонта, 24% наблюдений. В 15 % наблюдений дистопированные и ретенированные зубы - это третьи моляры, дистопированные премоляры и ретенированные клыки. Наименьший процент составили экстрагированные зубы по ортодонтическим показаниям и ретенированные клыки.

Кариозное поражение зубов наблюдалось в 61% от общего количества экстрагированных зубов. Это были дистопированные третьи моляры, что составило 74% наблюдений, премоляры - 23% случаев, клыки составили 3% всех наблюдений. По выраженности стадии кариозного воспаления материал был представлен кариесом 1 стадии, который составил 21% наблюдений, кариес 2 стадии - 47% наблюдений, кариес 3 стадии составил 16% наблюдений и кариес 4 стадии встретился в 16% случаев. Меньшую часть

8

исследуемых зубов составили пораженные кариесом третьи моляры и дистопированные премоляры.

Весь материал в количестве 229 зубов был исследован макроскопически, гистологически, методом сканирующей электронной микроскопии с последующим рентгенспектральным анализом и лазерно-индуцированной флюоресценции.

При макроскопическом исследовании выделяли стадии кариеса и маркировали образцы. Проводилась визуальная оценка кариозного очага деструкции: определялась стадия кариеса, размеры и внешний вид деструкции.

Для исследования структуры твердых тканей зубов проводилось гистологическое исследование. Все зубы после распила по оси в зоне кариозного поражения были разделены на две части. Материал для исследования готовился традиционным методом. Проводилась фиксация образцов зубов в 12% растворе нейтрального формалина. Затем проводилась декальцинация в холодном трилоне «Б». Проводка материала осуществлялась путем последовательного помещения образцов в спирты возрастающих концентраций для обезвоживания. Заливка материала достигалась путем пропитывания расплавленным парафином. В результате заливки, после охлаждения парафина, материал становился достаточно плотным для получения тонких срезов при резке. После депарафинирования и монтирования образцов на предметное стекло среды окрашивались традиционными гистологическими методами: квасцовым гематоксилином Эрлиха и эозином, по Ван-Гизон и Вейгерту. Приготовление гистологических срезов осуществлялось на микротоме с помощью особых стальных ножей. Микроскопия препаратов производилась на микроскопе фирмы Carl Zeiss F1-40, программное обеспечение Axiovision 3.1.

Для сканирующей электронной микроскопии и последующего рентгенспектрального анализа подготовка образцов включала в себя изготовление из них шлифов подходящего размера, примерно 0,5x0,7 см.

Затем проводилась шлифовка одной стороны образца, к которой приклеивали стекло. Приклеивание образца зуба к стеклу проводилось на эпоксидную смолу, после чего шлиф полировался мелкодисперсным порошком. Рентгенспектральный микрозондовый химический анализ, исследуемых веществ зубов, проводился с использованием Si (Li) энергетического детектора фирмы «OXFORD». Данный метод основан на изучении спектра рентгеновских лучей, прошедших сквозь образец. При этом электроны из внешних оболочек перемещались на вакантные места, высвобождая избыточную энергию в виде кванта рентгеновского диапазона или передавали ее другому электрону из внешних оболочек. По энергии и количеству испущенных квантов можно судить о количественном и качественном составе минералов в образцах зубов. Таким образом, использование рентгенспектрального микрозондового химического анализа позволило провести количественный химический анализ в микрообъеме с площади шлифа и получить распределение разных элементов по площади сканирования. Для проведения количественного химического анализа по эталонам использовалась программа INCA Energy300. На завершающем этапе исследования показатели базы данных подвергали анализу и статистической обработке. При оценке структурных показателей твердых тканей зубов определяли средние величины морфометрических показателей и ошибку средней (М±гп). Статистическую обработку количественных показателей проводили с помощью t- критерия Стьюдента (при р<0, 05).

Твердые ткани зубов - эмаль и дентин, были исследованы методом лазерно-индуцированной флюоресценции. В качестве источника излучения, возбуждающего флюоресценцию, использовали KrF газоразрядный эксимерный лазер с длиной волны X = 248 нм. и энергией в импульсе 5-10 мДж. Длительность импульса излучения лазера составляла 5 нс. Для регистрации использовали спектрограф с голографической дифракционной решеткой, в качестве приемника излучения использовали камеру с усилителем яркости.

ю

Образец ткани располагали на предметном столике из слабо флюоресцирующего материала - нержавеющей стали. Флуоресценцию измеряли с помощью сферического зеркала, в фокусе которого находилась входная щель спектрографа, то есть, измеряли спектр, усредненный по поверхности образца, поскольку нормировка на спектральную чувствительность фотокатода усилителя яркости не проводилась. Истинная форма спектра, на приведенных графиках, искажена, однако, относительные изменения на них можно прослеживать с высокой точностью. Для регистрации сигналов использовались десятиразрядные аналогово-цифровые преобразователи. Поскольку работа лазера вызывает множество наводок, генератор и лазер находились в другой комнате, отдельно от всего остального оборудования, а синхронизация осуществлялась через оптронные развязки.

Результаты собственных исследований и их обсуждение

Макроскопически исследованы интактные зубы и зубы с различными стадиями кариозного поражения. Поверхность эмали интактного зуба была гладкой, блестящей, однородной, без видимых деструктивных изменений. Кариес в стадии пятна представлял собой самую раннюю стадию развития кариеса. При визуальной оценке на фоне блестящей поверхности эмали появлялись белые непрозрачные или пигментные пятна, поверхность которых была гладкой, матовой, с четкими границами. Размеры пятен варьировались от 0,1 до 0,5 см., Различались несколько видов кариозных пятен: белые, коричневые с различной степенью распространенности и черные пятна. Наиболее частая локализация пятен: фиссуры премоляров и моляров, слепые ямки резцов и клыков.

Поверхностный кариес можно определить как очаг деструкции на уровне эмали. При визуальной оценке размеры деструкции варьировались от 0,1 до 0,7см., цвет деструкции от светло-желтого до коричневого; поверхность зернистая, матовая; границы четкие. Характерной локализацией являлись фиссуры премоляров и моляров, слепые ямки резцов и клыков.

11

При среднем кариесе поражалась вся толща эмали и значительная часть поверхностного слоя дентина. При визуальной оценке размеры деструкции варьировались от 0,1 до 0,7см., цвет деструкции от желтого до темно-коричневого; поверхность матовая; границы нечеткие.

Глубокий кариес характеризовался наличием кариозной полости. При визуальной оценке размеры полости варьировались от 0,1 см. до 0,7 см., поперечные размеры превышали ее глубину; цвет от желто- коричневого до бурого и черного оттенков. Эмаль вокруг входного отверстия полости хрупкая; границы нечеткие, размытые.

Результаты гистологического исследования твердых тканей интактных зубов выявили ровный край эмали и четкую границу эмали и дентина, а также их равномерную минерализация. При детальном изучении на шлифах эмали отмечались полосы Гунтера - Шрегера, косые линии Ретциуса, четко прослеживались Б-образные изгибы призм эмали. В дентине наблюдался гомогенно окрашиваемый матрикс и равномерно распределенные дентинные трубочки.

Патологический процесс стадии «пятна» всегда сопровождался поражением эмали, без повреждения подлежащего дентина. Характер поражения сочетал в себе ряд патологических процессов: атрофию, аномальную регенерацию, формирование локальных дефектов волокон. В этой стадии процесс мог быть «закрытым», когда дефекты эмали не выходили на поверхность эмали. Границы между функциональными слоями нечеткие, так же как и граница между эмалью и дентином. Близкие, но более распространенные изменения, могли включать в себя такие проявления как полные, продольно-поперечные деструкции эмали.

Патологический процесс стадии поверхностного кариеса всегда сопровождался «открытым» поражением эмали, а также деструкцией дентина на глубину, сопоставимую с толщиной эмали. Зону деструкции формировала интенсивно окрашиваемая эозином гомогенная ткань. В большинстве случаев наблюдалась неравномерная минерализация дентина.

Характерным морфологическим симптомом поверхностного кариеса, характеризующего поражение дентина, мы отнесли сохранение относительно равномерной плотности дентинных трубочек в непосредственной близости от очага деструкции.

Практически все деструктивные проявления поверхностного кариеса, наблюдались и при среднем кариесе, только имели более выраженную распространенность. Зоны деструкции часто отграничивались от интактного дентина участками оссификации, что сочеталось с атрофией канальцев дентина. Была выявлена также блокада групп дентинных трубочек в интактном дентине далеко за зоной деструктивного поражения. Постоянным признаком среднего кариеса было обнаружение вторичного дентина, характеризовавшегося аномальным распределением дентинных трубочек и неравномерной минерализацией.

Гистологическая характеристика глубокого кариеса характеризовалась большой распространенностью, потерей первичного дентина и значительным увеличением вторичного, так называемого заместительного дентина. Постоянным признаком 3 и 4 стадии кариеса было обнаружение вторичного дентина, характеризовавшееся аномальным распределением дентинных трубочек и неравномерной минерализацией. Среди особенностей глубокого кариеса наблюдалась пристеночная, эктопическая оссификация просветов каналов и полостей зубов.

При сканирующей электронной микроскопии и последующем рентгенспектральном анализе исследуемого материала в норме выявлялись закономерные изменения соотношения ряда основных элементов, а именно кальция, фосфора, магния (Са, Р, М§). Содержание Са составляло 21,1, Р- 14, N^-0,9. Соотношения Са/Р составляло 1,67, что является характерным для оптимального состава твердых тканей зуба.

В результате проведенного исследования выявлено изменение минерального состава твердых тканей зуба: Са, Р, М§, а так же соотношения Са/Р, в зависимости от поражения кариесом. Апатиты эмали и дентина зубов

человека характеризовались переменным химическим составом, который зависел от множества факторов, таких как биогеохимические условия местности, экологические и профессиональные факторы, возраст пациентов, сопутствующие стоматологические заболевания и другие. Коэффицент соотношения Са/Р использовался как критерий кариесрезистентности твердых тканей зуба.

При анализе мы выявили, что на 1-2 стадиях кариеса уровень Ca, Р, Mg, а так же соотношение Са/Р в интактной и пораженной кариесом эмали различались незначительно. Содержание Ca составляло - 20,3 ед., Р - 14, Mg -0,75, соотношение Са/Р - 1,47. Прослеживалась тенденция к снижению уровня минерального состава зуба.

При исследовании 3-4 стадий кариозного процесса тестами ANOVA по параметрическим критериям были так же проанализированы Ca, Р, Mg, Са/Р. Содержание Ca составляло 18,7, Р - 13,5, Mg - 0,97, соотношение Са/Р - 1,47. Отмечалось статистически значимое снижение уровня минерального состава тканей зуба в патологическом дентине по сравнению с интактным.

С использованием лазерно-индуцированной флюоресценции были получены спектры интактных зубов и спектры деструктивных кариозных поражений в зависимости от стадии кариозного процесса. Для спектра лазерно-индуцированной флюоресценции интактного зуба характерным явилось формирование широкой спектральной полосы по всей измеряемой области. В этом случае мы наблюдали относительно равномерное проявление флюоресцирующих компонентов. Сравнивая все полученные данные, отмечено, что в твердых тканях интактных зубов присутствуют четыре флюоресцирующих компонента. Первый компонент соответствовал спектральной полосе с максимумом в районе 450 нм и принадлежал минеральной составляющей - гидроксиапатиту. Второй компонент соответствовал спектральной полосе с максимумом в районе 390 нм, и присутствовал в соединительных тканях - коллагене и эластине. Ещё два

флюорофора соответствовали спектральной полосе от 330 нм до 370 нм, с максимумами от 340 нм и до 360 нм.

Эти спектры лазерно-индуцированной флюоресценции были характерны для белков, содержащих триптофан. Таким образом, спектр интактного зуба представлял собой сумму спектров из нескольких компонентов, относительный вклад которых зависил от индивидуальных особенностей.

Для спектра лазерно-индуцированной флюоресценции интактного зуба было характерно формирование одноволнового пика спектра (рис.1). Длина волны составляла 650 нм. с уровня 0,3 ед. Интенсивность флюоресценции на данной длине волны, в зависимости от времени, изменялась и составляла (в ед.) от 0,30 до 1,0. При этом отмечалось резкое повышение интенсивности от 0,3 ед. до 0,9 ед. На уровне 0,9 ед. и длине волны 400 нм. отмечалось начало формирования пика спектра, который приходился на 1,0 ед. и длину волны 425 нм. В последующем отмечалось резкое снижение с уровня 1,0 ед. до 0,8 ед. и длины волны от 350 нм. до 380 нм. Затем наблюдалось небольшое плато на уровне 0,8 ед. и длине волны 425 нм. и снова резкое снижение от 425 нм. до 500 нм. с 0,7 ед. до 0,3.

Длина волны, нм

Рис.1. Суммарный график спектров лазерно-индуцированной флюоресценции для всех возрастных групп, интактные зубы.

В зависимости от стадии кариозного процесса можно было наблюдать различный характер спектра лазерно-индуцированной флюоресценции.

При кариозном процессе 1-2 стадии происходило формирование «провала» в области от 380 нм до 400 нм, за счет снижения интенсивности флюоресценции «коллагеновой» спектральной полосы. Флюоресценция в области от 330 нм до 370 нм имела неоднородный характер, что свидетельствовало об изменении белкового состава в зоне деструкции (рис. 2).

Длина волны,нм

Рис.2. Суммарный график спектров лазерно-индуцированной флюоресценции для всех возрастных групп, 1 -2 стадии кариеса.

Длина волны спектра составляла 650 нм с уровня 0,3 ед. Интенсивность флюоресценции на данной длине волны, в зависимости от времени, изменялась и составляла от 0,36 до 1,1 ед. Отмечалось резкое повышение интенсивности от 0,3 ед. до 0,9 ед. На уровне 0,9 ед. и длине волны 350 нм. отмечалось начало формирования пика первой волны спектра, который приходился на 1,0 ед. и длину волны 375 нм. В последующем отмечалось снижение с уровня 1,0 ед. до 0,7 ед. при длине волны от 350 нм. до 380 нм. Затем наблюдалось небольшое плато на уровне 0,8 ед. при длине волны 400 нм, и снижение от 400 нм. до 450 нм. Затем формирование пика

второй волны с 0,7 ед. и до 1,0 показателя, при длине волны от 450 нм. до 500 нм., после чего отмечалось плавное снижение.

При 3-4 стадии кариозного процесса происходило значительное увеличение «провала» в области от 380 нм. до 400 нм. Отмечалось полное исчезновение «коллагеновой» спектральной полосы и неоднородный характер флюоресценции в области от 330 нм. до 370 нм. Снижение спектральной полосы с максимумом в районе 450 нм. свидетельствовало о деминерализации твердых тканей зуба (рис. 3).

Длина волны, нм

Рис.3. Суммарный график спектров лазерно-индуцированной флюоресценции для всех возрастных групп, 3-4 стадии кариеса.

Длина волны спектра составляла 650 нм. с уровня 0,25 ед., интенсивность флуоресценции в зависимости от времени изменялась и составляла (в ед.) от 0,25 до 1,0. Отмечалось резкое повышение интенсивности от 0,3 ед. до 0,9 ед. На уровне 0,9 ед. и длине волны 325 нм. начало формирования пика первой волны спектра приходилось на 1,0 ед. и длину волны 350 нм. В последующем отмечалось снижение с уровня 1,0 ед. до 0,75 ед., при длине волны от 375 нм. до 400 нм. Затем наблюдалось небольшое плато на уровне 0,8 ед. и длине волны 400 нм. и снижение интенсивности от 400 нм. до 450 нм. Формирование пика второй волны

начиналось с 0,85 ед. и до 0,9 ед. показателя, при длине волны от 400 нм. до 450 нм., после чего отмечалось плавное снижение интенсивности.

Таким образом, как следует из представленных данных, разработаны подходы к созданию нового метода оптической диагностики, на основе метода лазерно-индуцированной флюоресценции, который открывает новые перспективы для оценки структуры твердых тканей зуба в норме и при деструктивном кариозном поражении зубов.

ВЫВОДЫ

1. Комплексный метод морфологического исследования твердых тканей зуба в норме позволил идентифицировать на шлифах эмали полосы Гунтера - Шрегера, косые линии Ретциуса, прослеживались S-образные изгибы призм эмали. В дентине наблюдался гомогенно окрашиваемый матрикс и равномерно распределенные дентинные трубочки. При деструктивном кариозном поражении зуба на разных стадиях кариеса, наряду с развитием деструкции эмали и дентина, блокадой групп дентинных трубочек, происходят процессы аномальной регенерации - образование вторичного дентина, зон пристеночной оссификации, а также снижение минерализации.

2. При рентгенспектральном анализе минерального состава твердых тканей зубов в норме выявлены закономерные изменения содержания ряда основных элементов, а именно кальция, фосфора, магния (Ca, Р, Mg). Содержание микроэлементов уменьшалось на протяжении от поверхностных слоев по направлению к пульпе. Соотношение Са/Р составляло 1,67, что являлось характерным для оптимального минерального состава зубов.

3. При рентгенспектральном анализе минерального состава твердых тканей зубов 1-2 стадии кариозного процесса выявлена тенденция к снижению уровня Ca, Р, Mg, соотношение Са/Р достигает 1,56 (используется как критерий кариесрезистентности твердых тканей зуба). На 3-4 стадии кариозного процесса соотношение Са/Р достигает 1,3, отмечается

статистически значимое снижение уровня Са, Р, в патологически измененном дентине, по сравнению с интактным.

4. В спектрах лазерно-индуцированной флюоресценции интактных зубов присутствуют четыре флюоресцирующих компонента. Первый соответствует спектральной полосе с максимумом в районе 450 нм и принадлежит минеральной составляющей - гидроксиапатиту. Второй соответствует спектральной полосе с максимумом в районе 390 нм и присутствует в соединительных тканях - коллагене и эластине. Два флюорофора соответствуют спектральной полосе от 330 нм до 370 нм, с максимумами около 340 нм и 360 нм, что является характерным для белков, содержащих триптофан.

5. При кариозном процессе 1-2 стадии на спектрограммах отмечено формирование «провала» в области от 380 нм. до 400 нм., за счет снижения интенсивности флюоресценции «коллагеновой» спектральной полосы. Флюоресценция в области от 330 нм. до 370 нм. имеет неоднородный характер, что свидетельствует об изменении белкового состава в зоне деструкции. При 3-4 стадии кариозного процесса происходит значительное увеличение "провала" в области от 380 нм до 400 нм. Отмечается полное исчезновение «коллагеновой» спектральной полосы, характер флюоресценции в области от 330 нм до 370 нм - неоднородный. Снижение спектральной полосы с максимумом в районе 450 нм свидетельствует о деминерализации твердых тканей зуба.

6. На основе комплексного исследования структуры твердых тканей зуба, рентгенспектрального анализа минерального состава и спектральных характеристик лазерно-индуцированной флюоресценции зубов в норме и на различных стадиях кариозного процесса разработан новый метод оптической диагностики кариеса с использованием лазерно-индуцированной флюоресценции. Данный метод позволит объективизировать состояние структуры твердых тканей зубов, эмали и дентина, как в норме, так и при различной выраженности кариозного процесса.

Список публикаций по теме диссертации:

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных Перечнем ВАК Минобрнауки РФ

1. Лидман Г.Ю. Комплексная морфологическая оценка твердых тканей зуба при кариозном поражении / Г.Ю. Лидман, П.М. Ларионов, C.B. Савченко // Сибирский Медицинский Журнал. - 2009. - том 24. - № 3. -С. 42-46.

2. Лидман Г.Ю. Возможности диагностики кариозного процесса на основе лазерно-индуцированной флюоресценции и рентгенспектрального анализа / Г.Ю. Лидман, П.М. Ларионов, C.B. Савченко, A.M. Оришич, И.А. Рожин, А.Н. Малов, H.A. Маслов, А.Т. Титов, И.Г. Косицина, Я.А. Зайцева // Сибирский Медицинский Журнал. - 2009. - том 24. — выпуск 2 -№3,- С. 16-19.

3. Лидман Г.Ю. Лазерно-индуцированная флюоресценция и рентгенспектральный анализ кариозного процесса твердых тканей зуба / Г.Ю. Лидман, П.М. Ларионов, C.B. Савченко, Е.Л. Лушникова, A.M. Оришич, И.А. Рожин, А.Н. Малов, H.A. Маслов, А.Т. Титов, И.Г. Косицина // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины -2010.-том 148. -№3,- С. 350-353.

В других изданиях

4. Белькова Г.Ю. Диагностические возможности использования диагностических методов, основанных на анализе спектров лазерно-индуцированной флюоресценции (ЛИФ) / Г.Ю. Белькова // Ежегодная конкурс-конференция студентов Авиценна - 2005. - С 55-56.

5. Лидман Г.Ю. Оценка структуры твердых тканей зуба с использованием лазерно-индуцированной флюоресценции зуба / Г.Ю. Лидман, П.М. Ларионов, C.B. Савченко, Е.Л. Лушникова,

A.M. Оришич, И.А. Рожин, А.Н. Малов, H.A. Маслов, А.Т. Титов, И.Г. Косицина, Я.А. Зайцева // Вестник травматологии и ортопедии им.

B. Д. Чаклина - 2010. - № 2.-С. 32-36.

Отпечатано в типографии ФГУ «Новосибирский НИИТО Росмедтехнологий» Новосибирск, ул. Фрунзе 17 Подписано в печать 14.04.2010 г. Заказ № 2663; формат 60x90/16; печ. л. 1,50; тираж 100 экз. Гарнитура Times New Roman

Соискатель:

Лидман Г.Ю.

2009127364

2009127364