激光荧光法诊断早期龋的研究进展及评价

激光荧光法诊断早期龋的研究进展及评价作者：李晓岚综述 凌均 审校    作者单位：中山大学光华口腔医学院口腔医学研究所 广东 广州 510055    【摘要】  早期龋的探测及诊断是龋病防治的重要方面。激光荧光法是新型龋诊断方法之一，它是利用龋坏部位激发的荧光强度远高于正常牙齿硬组织，定量分析牙体脱矿程度。激光荧光法灵敏度高、准确度高、可靠性好及无创性，可作为诊断早期龋的有效辅助手段。本文就激光荧光法诊断早期龋的原理、诊断价值、临床应用以及影响因素等研究进展作一综述。     【关键词】  激光荧光法； 龋病； 早期诊断    AResearch progress and assessment of laser fluorescence method for early caries detection  LI Xiao-lan, LING Jun-qi. （Research Institute of Stomatology, Guanghua School of Stomatology, Sun Yat-Sen University, Guang-zhou 510055, China）    [Abstract]  Dental caries is a progressive disease and deficiency in which multiple factors coactivate to hard tis-sue of the tooth. It reflects as demineralization of calcified tissue and disintergration of organic material, and pro-gresses from color-changing to substantial cavity. The detection of early caries is a key element in the prevention and treatment of dental caries. Laser fluorescence is a new diagnostic tool to detect and quantify caries based on the principle that carious dental tissues emit higher fluorescence than sound tissue. With its higher sensitivity, ac-curacy and reliability than conventional diagnostic methods and non-invasive technique, laser fluorescence is con-sidered to be an effective adjunct tool for early caries detection. This article intended to review its principle, diag-nostic value, clinical application and influencing factors.    [Key words]  laser fluorescence； dental caries； early detection    激光荧光法（laser fluorescence，LF）为可定量分析早期龋损脱矿程度并诊断早期龋的非创伤性方法。激光龋齿诊断仪采用LF原理，利用正常和龋坏牙体组织激发的荧光有明显差别——龋坏部位的荧光强度远高于正常牙齿硬组织，从而诊断恒牙及乳牙早期龋，特别是表面看似正常的窝沟隐匿龋[1]。    自从1998年诊断窝沟及平滑面龋的激光龋齿诊断仪DIAGNOdent（DD）投入临床应用以来，许多学者对其进行相关研究，近几年也出现了新型的可探测邻面龋的激光龋齿诊断笔DIAGNOdent Pen（DDPen）的相关研究。1  激光荧光法原理    激光龋齿诊断仪一般由中央处理器、探测器及连接两者的激光荧光传输管组成。中央处理器发射固定波长的激光，作用到与探测器探头接触的牙体部位，探测器收集牙体组织激发的荧光，经中央处理器将光信号转为电信号，于显示屏上以数字方式表示出来，读数越高反映龋损越严重。    激光照射物质，受照物质中原子或分子吸收光能到激发态，停止照射后激发态的原子或分子通过能量驰豫过程返回基态时所发出的光称之为激光诱导荧光。成熟的釉质主要由羟磷灰石晶体、磷酸盐等无机化合物组成，这些占总体积86％的无机物仅产生微量的荧光，其余绝大部分荧光来源于釉质中少量的有机分子，故正常釉质产生的荧光很弱。而龋损的牙体组织可产生很强的荧光，研究认为龋损组织内的细菌及代谢产物是荧光的主要来源，其中细菌分解产生的强荧光基团——卟啉化合物被认为是最主要的荧光源。    研究显示，波长在可见红光及近红外光谱范围的激光能很好的区分正常及龋损牙体组织，且在这个范围内的激光吸光性低，穿透性强，可以穿透到牙体组织较深的部位，故可以用于隐匿龋的探测。同时，应用于诊断的二极管激光强度低，对组织没有创伤，可实现无创检查[2]。2  激光荧光法诊断价值的研究    2.1  灵敏度和特异度    目前关于龋病诊断的传统手段在诊断早期龋时多为高特异度，低灵敏度。例如肉眼检查和探诊，难以发现一些早期的窝沟龋和隐匿龋，且存在较高主观性；X线检查由于为二维图像显示，一些早期龋损易与正常矿化组织重叠，难以准确判断。Lussi等[3]用DD、视诊、X线检查3种方法诊断窝沟龋并进行比较，得出DD灵敏度比后两者灵敏度高。由于X线检查主要针对邻面龋，另一研究比较了DDPen和翼片（bite wing radiogra-phy，BWR）对邻面龋的诊断效果，得出DD的灵敏度为0.84～0.92，特异度为0.81～0.93，而BWR诊断早期釉质龋的灵敏度和特异度均较低，分别为0.68及0.67，在诊断较深的牙本质龋时BWR才显现较高特异度[4]。    DD及DDPen诊断早期龋的高灵敏度得到了许多学者的认同，但在不同的研究报告中其特异度波动范围较大，也出现一些特异度较低的报道[5]。灵敏度高则漏诊率低，但过高的灵敏度易导致特异度的降低，出现较多假阳性的结果。Ro-drigues等[6]对恒磨牙和乳磨牙的面龋用DD与视诊进行诊断并对比，也得出DD具有较高灵敏度和较低特异度的结论。    2.2  似然比    理想的诊断方法应该同时具备高灵敏度与特异度，但在实际上两者较难同时获得较高值。似然比（likelihood ratio，LR）为结合灵敏度和特异度的综合性指标，适合不同诊断方法的比较。LR+值为真阳性率与假阳性率之比，取值越大，确诊能力越强。Lussi等[4]在邻面龋诊断的比较研究中，得出BWR的LR+值为2.0～4.2，而DDPen的LR+值为4.8～13.3，特别早期釉质龋的LR+值为10.8～13.3，显示了DD较好的诊断早期龋的能力。    2.3  相对工作特征曲线分析    采用不同的诊断界点（cut-off point）有不同的真假阳性率，为全面评价诊断方法可采用相对工作特征（relative operating characteristic，ROC）曲线分析。多数研究按照灵敏度及特异度达到最佳值的标准，设置不同龋损程度的最佳诊断界点，在ROC曲线中表现为曲线由左上角转向右的拐点。目前在DD与DDPen对龋损程度的测定，即釉质龋、牙本质龋相应的测量值范围，生产商提供的参考界值与其他一些体内及体外的研究结果不尽一致。Diniz等[7]在近期的临床研究中，通过ROC曲线分析，设置DD新诊断界点，并与生产商提供参考界值及其他研究者测定的界值进行比较，三者在诊断釉质龋和牙本质龋的灵敏度相似，但在牙本质龋的诊断中，新诊断界点的特异度和准确性比其他两者高，具有统计学意义。    新型龋诊断笔DDPen无明确的针对性的参考界值，虽然其与DD采用的激光荧光原理相同，但两者的激光荧光传输通路和探头设计不同，其探测得出的数值可能有差异，故DD的诊断界值并不一定适合DDPen。有研究分析DD及DDPen测量同一龋损所得数值，后者略低于前者[1，8]；但也有研究得出相反的结论[9]。    由于研究方法、离体牙处理、金标准的选择等有差异，故其界值划分仍具有争议性。界值的确定直接影响临床医生对治疗方案的选择，是诊断效果评价的重要影响因素，现多数学者倾向DD及DDPen诊断界值应该为区间，而非精确的数值。    ROC曲线下面积可比较不同诊断方法，完全理想的诊断为ROC曲线下面积等于1，一般0.9以上表示诊断价值较高。Diniz等[7]还对ROC曲线下面积分析，DD诊断釉质龋、牙本质浅层龋和牙本质深层龋的ROC曲线下面积分别为0.72、0.81、0.93，该研究认为DD在诊断牙本质龋方面具有较高的诊断价值。    2.4  可靠性研究    理想的龋病诊断方法还应具有良好的可靠性，即同一检查者、不同检测者间，诊断仪器间的可重复性。是否具有良好的可重复性对DD及DDPen应用于龋活性及龋进展的长期监控具有重要影响。组内相关系数（intra-class correlation coe-fficient，ICC）是衡量和评价观察者间信度（inter-observer reliability）和复测信度（test-retest  reliability）的信度系数指标之一，其值介于0～1之间。0表示不可信，1表示完全可信。另一常用的测量方法为一致性分析——Bland-Altman分析，基本思想是计算出2种测量结果的一致性界限（limits fagreement），并用图形显示，根据一致性界限内外的数据分布和一致性界限内的最大差值，得出2种测量方法是否具有一致性的结论。    Rodrigues等[6]发现DD对诊断恒牙龋及乳牙龋具有良好的可重复性，Bland-Altman分析显示绝大多数测量点较为集中，并位于一致性界限内。Kühnisch等[10]对DDPen诊断面龋的不同检查者间一致性进行分析，发现DDPen诊断面龋具有好的可重复性。在另一研究中，Kühnisch等[9]对DD及DDPen 2种仪器间一致性进行分析，发现两者的检查结果一致性较高。3  激光荧光法的应用     3.1  辅助诊断可疑龋损    目前对LF诊断龋的研究得出的特异度范围变化较大，诊断界值的划分不确定，且LF的数值的变化主要来源于龋损牙体组织内容物的改变，与龋损深度无直接相关，多数学者均不建议LF作为龋病诊断的首选或唯一手段，更不能成为指导备洞深度及范围的依据。视诊探诊仍应作为常规检查方法，对可疑龋可选择X线检查或LF作为辅助的诊断，增加对可疑龋诊断的把握度。Valera等[11]对恒牙的体外实验得出，结合LF、视诊和X线检查的确诊率均大大提高。    3.2  指导预防性的措施    由于LF的高灵敏度，有学者提出在其他诊断方法都不支持龋诊断时，对LF诊断为龋损的牙采用氟化物等预防性措施具有积极意义，但也应根据患者病史、口腔卫生状况、饮食、龋活性等因素综合考虑。Anttonen等[12]的临床研究采用DD对恒牙及乳牙进行检查，约1年后复查，发现数值异常高的1年后发展为龋的机率大于数值较低的，差别具有统计学意义。该研究尚无法证实DD数值异常与龋活性的相关性，但指出常规检查视探诊和X线检查存在主观性，可能遗漏部分龋坏牙，提示在常规方法诊断“无龋”时，如DD数值大于20时要警惕，可进行预防性防治或增强口腔卫生清洁，定期检查。    3.3  长期监测    多数研究认为LF诊断具有好的可重复性和无创性，可用于长期监控龋病的进展及评估龋预防措施的效果。Anttonen等[12]的研究得出DD数值与视诊评分有线性相关，初诊与复诊均诊断为无龋的，则DD数值变化不大，如复诊龋损形成，DD数值上升明显，差别具有统计学意义。该研究还发现早期釉质龋当龋病静止或再矿化形成时，DD数值稍下降，虽然下降不大，但提示DD可评估预防性措施的效果。Lussi等[13]指出在实际应用中，测量一致性除受仪器本身可靠性因素影响外，还受拟测龋损部位的定位因素影响，建议DD应附加定位系统，使每次的测量点一致。    3.4  其他方面    学者们就LF对继发龋、腐质的探测进行了初步的探讨。Bamzahim等[14-15]的研究中对银汞及牙色充填材料引起的继发龋采用DD和X线探查，得出DD灵敏度高于X线，但特异度则类似或低于X线检查，该2项研究认为DD可在继发龋的诊断中起辅助作用，同时指出充填体边缘染色是造成假阳性的主要原因。对于LF应用于窝洞预备后的腐质探测。有研究表明，DD与龋显示剂相比，灵敏度较高，特异度较低[16]。目前对LF探测继发龋和腐质的作用有待进一步研究。4  激光荧光法测量的影响因素      由于LF原理为收集受激光激发产生的荧光，故对激光有反应的物质均可能对数值产生影响，如菌斑牙石、食物残渣、色素、修复材料、窝沟封闭剂、抛光膏等。牙石中含有大量卟啉化合物，而食物特别绿色食物中的叶绿素含有镁卟啉，均会产生强荧光。有研究指出清洁的充填物对数值不会有显著影响，但边缘着色的充填物则可导致假阳性结果，故测量前的清洁干燥尤为重要[17]。Gostanian等[18]的研究认为LF不适宜应用于已行窝沟封闭的窝沟龋探测，荧光可能因封闭材料的遮挡而减弱，且封闭剂本身产生的荧光也对结果有干扰。其他学者的研究也认为窝沟封闭剂和抛光膏对LF诊断有影响[19]。    关于DDPen应用于邻面龋的诊断，有研究表明，当邻牙邻面为氧化锌暂封、树脂充填或龋损时，可使DDPen的读数升高，其差异具有统计学意义，影响最大为氧化锌暂封物。该研究认为邻牙邻面状态可影响测量结果，导致假阳性，应重视[20]。【参考文献】[1] Krause F, Jepsen S, Braun A. Eur J Oral Sci, 2007, 115（4）：252-256.[2] 陶栗娴, 张荣康. 激光与光电子学进展, 1991, 28（6）：30-31.[3] Lussi A, Megert B, Longbottom C, et al. Eur J Oral Sci, 2001, 109（1）：14-19.[4] Lussi A, Hack A, Hug I, et al. Caries Res, 2006, 40（2）：97-103.[5] Bader JD, Shugars DA. J Am Dent Assoc, 2004, 135（10）：1413-1426.[6] Rodrigues JA, Hug I, Diniz MB, et al. Caries Res, 2008, 42（4）：297-304.[7] Diniz MB, Rodrigues JA, Hug I, et al. Caries Res, 2008, 42（5）：328-333.[8] Lussi A, Hellwig E. J Dent, 2006, 34（7）：467-471.[9] Kühnisch J, Bücher K, Henschel V, et al. Eur J Oral Sci, 2007, 115（3）：206-211.[10] Kühnisch J, Bücher K, Hickel R. J Dent, 2007, 35（6）：509-512.[11] Valera FB, Pessan JP, Valera RC. Am J Dent, 2008, 21（1）：25-29. [12] Anttonen V, Seppa L, Hausen H. Community Dent Oral Epidemiol, 2004, 32（4）：312-318.[13] Lussi A, Hibst R, Paulus R. J Dent Res, 2004, 83（Spec）：C80-C83.[14] Bamzahim M, Shi XQ, Angmar-Mansson B. Acta Odontol Scand, 2004, 62（1）：61-64.[15] Bamzahim M, Aljehani A, Shi XQ. Acta Odontol Scand, 2005, 63（1）：26-30.[16] Yazici AR, Baseren M, Gokalp S. Quintessence Int, 2005, 36（6）：417-422.[17] Hitij T, Fidler A. Acta Odontol Scand, 2008, 66（1）：13-17. [18] Gostanian HV, Shey Z, Kasinathan CP, et al. Pediatr Dent, 2006, 28（5）：445-450.[19] Hosoya Y, Matsuzaka K, Inoue T, et al. Quintessence Int, 2004, 35（8）：605-611. [20] Lussi A, Zimmerli B, Hellwig E, et al. Eur J Oral Sci,2006, 114（6）：478-482.