[摘要] 目的比較光學(xué)相干斷層成像技術(shù)（OCT）與臨床探視診對人牙窩溝早期釉質(zhì)齲的檢出效能。方法獲取77顆人離體恒磨牙面的97個可疑早期齲位點(diǎn)OCT二維圖像，由3位臨床醫(yī)師雙盲法分別通過OCT圖像和探視診方法對這些位點(diǎn)進(jìn)行評分，以偏光顯微鏡獲取的組織學(xué)圖像為金標(biāo)準(zhǔn)，評估OCT、臨床探視診檢出早期窩溝齲的敏感度（SE）、特異度（SP）、陽性預(yù)測值（PPV）、陰性預(yù)測值（NPV）及其與組織學(xué)評分結(jié)果的相關(guān)性；采用Kappa檢驗(yàn)分析檢測者間評分結(jié)果的一致性，采用非參數(shù)法Z檢驗(yàn)比較受試者工作特征（ROC）曲線下面積（AUC）。結(jié)果對于脫礦局限于釉質(zhì)表層外1/2的窩溝早期齲，OCT檢出率（14/25）明顯優(yōu)于探視診（3/25）。OCT檢出窩溝早期釉質(zhì)齲的SE、SP、PPV、NPV（0.83、0.64、0.87、0.57）均高于探視診（0.79、0.60、0.85、0.50）。OCT與探視診檢測窩溝早期齲的AUC（95%CI）分別為0.737（0.569~0.822）、0.696（0.614~0.859），二者間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。OCT評分與組織學(xué)評分呈正相關(guān)（r=0.559，P<0.05），檢測者間檢測結(jié)果的一致性為中等。結(jié)論 OCT能夠敏感、無創(chuàng)、有效地檢出早期窩溝齲，具有輔助臨床探視診檢出早期窩溝齲的應(yīng)用潛能。
[關(guān)鍵詞]窩溝齲；早期齲；光學(xué)相干斷層成像技術(shù)；探視診
早期釉質(zhì)齲的檢出，尤其是發(fā)生在窩溝點(diǎn)隙處的早期釉質(zhì)脫礦的及時發(fā)現(xiàn)仍是臨床齒科面臨的一大難題。臨床迫切需要一種高效、無創(chuàng)、便捷的早期釉質(zhì)齲診斷方法，以期實(shí)現(xiàn)窩溝表層下脫礦的早期發(fā)現(xiàn)和定期監(jiān)測[1]。光學(xué)相干斷層成像技術(shù)（opticalcoherence tomography，OCT）是一種基于低相干光干涉技術(shù)產(chǎn)生的具有高分辨率（10~20μm）、非侵入性、無輻射的光學(xué)診斷技術(shù)[2]，可對組織微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速實(shí)時光學(xué)成像，目前已被廣泛用于醫(yī)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域。OCT可通過檢測釉質(zhì)對光反射和背向散射的差異，判斷釉質(zhì)脫礦的程度和范圍。目前，已有多項研究[3-5]致力于使用OCT進(jìn)行平滑面釉質(zhì)早期脫礦及再礦化的定性與定量檢測，并取得了較為樂觀的結(jié)果。然而對于OCT檢測自然窩溝釉質(zhì)早期脫礦的研究開展相對較少。本研究通過對77顆人離體恒磨牙上的97個面窩溝點(diǎn)隙可疑早期齲位點(diǎn)進(jìn)行模擬臨床探視診和OCT掃描，以偏光顯微鏡獲得的組織學(xué)改變?yōu)榻饦?biāo)準(zhǔn)，評估OCT檢出窩溝早期釉質(zhì)齲的效能，探討未來OCT臨床診斷窩溝早期釉質(zhì)齲的應(yīng)用價值。
1材料和方法
1.1研究對象
選取2011年6月—8月于天津市口腔醫(yī)院口腔頜面外科門診新鮮拔除的恒磨牙77顆，樣本收集均獲得患者知情同意。納入標(biāo)準(zhǔn)：牙齒咬合面完整，窩溝釉質(zhì)健康或僅有輕度白堊色變，溝裂處可有少量色素沉著但不可探進(jìn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：牙齒有明顯齲壞，進(jìn)行過充填修復(fù)治療，牙齒肉眼觀有裂痕，有可探進(jìn)的溝裂，氟斑牙等不在選用的樣本之列。另外，排除實(shí)驗(yàn)評分過程中3位醫(yī)師診斷均不一致的位點(diǎn)。使用刮牙器去除樣本牙上殘存組織及牙結(jié)石，并進(jìn)行徹底清洗。選取可疑早期齲位點(diǎn)97個，進(jìn)行標(biāo)記，將牙齒樣本存于4℃去離子水中。
1.2主要儀器設(shè)備
高速OCT信號采集系統(tǒng)（天津大學(xué)與天津市口腔醫(yī)院合作研發(fā)，性能參數(shù)：中心波長1310 nm，帶寬50 nm，相干長度15μm，牙樣本內(nèi)分辨率為10 μm，牙齒成像深度2.2mm）；偏振光顯微鏡（尼康公司，日本）及其成像系統(tǒng)；體視顯微鏡（Global有限公司，美國）。
1.3檢測及診斷評分
由經(jīng)驗(yàn)豐富的3位口腔臨床醫(yī)師對可疑齲位點(diǎn)進(jìn)行探視診評分。由實(shí)驗(yàn)人員獲取OCT圖像及偏光顯微鏡圖像，再由前述3位口腔臨床醫(yī)師分別對偏光圖像和OCT圖像進(jìn)行獨(dú)立、盲法診斷評分。同一位點(diǎn)，3位醫(yī)師診斷不完全一致時，以其中2位的一致診斷為準(zhǔn)；3位醫(yī)師診斷均不一致的位點(diǎn)則進(jìn)行排除。探視診、OCT及組織學(xué)評分標(biāo)準(zhǔn)見表1，其中組織學(xué)及探視診評分標(biāo)準(zhǔn)參照Ekstrand等[6]提出的相應(yīng)評分標(biāo)準(zhǔn)。
1.3.1 OCT掃描將待測牙齒樣本固定于樣本槽中，保持咬合面水平，使OCT探測光束垂直于咬合面，沿標(biāo)記路徑進(jìn)行掃描，獲取二維圖像與數(shù)據(jù)。OCT掃描過程中，咬合面與探頭間距離為3~4mm，電壓維持于1.0 V，步進(jìn)電機(jī)前進(jìn)300~500步。
1.3.2探視診由上述3位臨床醫(yī)師模擬臨床探視診，使用光學(xué)放大鏡及吹干器等對離體恒磨牙樣本咬合面上每一檢測位點(diǎn)進(jìn)行探視診檢測。
1.3.3偏光顯微鏡檢測檢測后的牙樣本，沿OCT掃描路徑制成厚度為150~200μm的牙磨片，置于偏光顯微鏡下觀察并拍攝組織學(xué)圖像。
1.4統(tǒng)計學(xué)分析
以偏光顯微鏡測得的組織學(xué)結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，采用SPSS22.0統(tǒng)計軟件按臨床試驗(yàn)診斷方法，分析比較探視診、OCT檢測窩溝早期釉質(zhì)齲的敏感度（sensitivity，SE）、特異度（specificity，SP）、陽性預(yù)測值（positivepredictive value，PPV）及陰性預(yù)測值（negativepredictive value，NPV）；受試者工作特征（receiveroperating characteristic，ROC）曲線分析采用非參數(shù)法，利用Z檢驗(yàn)配對比較ROC曲線下面積（areaunder ROC curve，AUC）；通過Spearman檢驗(yàn)分析探視診與OCT檢測結(jié)果與組織學(xué)評分的相關(guān)性（檢驗(yàn)水準(zhǔn)為雙側(cè)α=0.05）。分別比較3位臨床醫(yī)師使用探視診及OCT方法檢測結(jié)果的一致性，即Kappa分析。Kappa值≤0.40時，認(rèn)為可靠度不合格；0.40<Kappa值≤0.6時，認(rèn)為可靠度中度；0.60<Kappa值≤0.8時，可靠度優(yōu)；Kappa值>0.8時，認(rèn)為完全可靠。
2結(jié)果
2.1不同組織學(xué)評分窩溝點(diǎn)隙OCT圖像
不同程度早期窩溝齲及其相應(yīng)的組織學(xué)和OCT圖像見圖1。組織學(xué)評分為0的牙齒樣本，偏光顯微鏡下可見檢測部位窩溝釉質(zhì)較為健康，無明顯脫礦，窩溝底可見釉板結(jié)構(gòu)，窩溝側(cè)壁可見施格雷線。OCT圖像為典型的健康牙齒圖像。組織學(xué)評分為1的牙齒樣本，偏光顯微鏡圖像可見左右兩個窩溝處均有脫礦，脫礦深度小于釉質(zhì)厚度1/2，左側(cè)窩溝脫礦程度較右側(cè)窩溝輕。OCT圖像中亦可見左側(cè)窩溝表面下光背向散射帶強(qiáng)度及厚度低于右側(cè)窩溝。組織學(xué)評分為2的牙齒樣本，偏光顯微鏡下可見釉質(zhì)表面的再礦化帶和表層下明顯的病損體部，齲損貫穿窩溝釉質(zhì)層，深達(dá)釉牙本質(zhì)界，牙本質(zhì)有所累及。因齲損釉質(zhì)質(zhì)地疏松，在制備牙磨片過程中，窩溝左側(cè)壁有損耗，釉質(zhì)表面的再礦化帶脫落。相應(yīng)的OCT圖像可見表面下背向散射明顯增強(qiáng)。
2.2檢出窩溝早期釉質(zhì)齲結(jié)果分析
OCT與探視診檢測結(jié)果見表2。由表2可見，在組織學(xué)評分為1的位點(diǎn)，即脫礦局限于釉質(zhì)表層外1/2的位點(diǎn)，評分與組織學(xué)評分結(jié)果一致者：探視診3例，OCT14例。選擇評分1為截斷點(diǎn)，即視組織學(xué)評分為0的樣本為健康樣本，評分為1和2的樣本均為早期齲樣本，探視診與OCT檢測窩溝早期釉質(zhì)齲的SE、SP、PPV、NPV及AUC見表3。OCT檢測早期齲樣本的SE、SP、PPV、NPV及AUC均優(yōu)于探視診。Z檢驗(yàn)結(jié)果顯示，AUC間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。Spearman相關(guān)性分析表明，OCT和探視診檢測結(jié)果均與組織學(xué)結(jié)果成正相關(guān)，兩種檢測方法的Kappa值均在0.4~0.6之間，即OCT和探視診的檢測者間一致性均為中度（表4）。
3討論
恒磨牙窩溝點(diǎn)隙往往釉質(zhì)菲薄，且常伴發(fā)育不良，易于食物滯留及菌斑附著，不利于徹底清潔，是臨床最常見的患齲部位。初起時窩溝釉質(zhì)脫礦常沿釉柱呈倒三角形擴(kuò)展，臨床探視診不易發(fā)現(xiàn)。一旦突破釉牙本質(zhì)界，由于牙本質(zhì)富于小管，礦化程度較低，病損進(jìn)展將更加迅速，對牙體造成較大的破壞。窩溝釉質(zhì)早期脫礦可通過改善口腔環(huán)境、改變飲食結(jié)構(gòu)及局部應(yīng)用再礦化藥物等干預(yù)手段進(jìn)行保守性治療，最大限度地保存牙齒和減少患者接受侵入性治療的恐懼和痛苦。臨床一般常用的X線牙片，對鄰面齲損檢查效果比較好，但是用以檢查咬合面點(diǎn)隙齲則效果較差，特別是早期齲損[7]。X線片顯示出的齲病多已累及釉牙本質(zhì)界和牙本質(zhì)，形成組織缺損，只能采用外科手段進(jìn)行治療。
近年來涌現(xiàn)出了多項用于窩溝齲齒早期檢測的新技術(shù)，如光纖透照技術(shù)、電阻抗技術(shù)和定量光導(dǎo)熒光技術(shù)等，但因口腔環(huán)境因素復(fù)雜，使這些技術(shù)的敏感性和特異性均受到一定的影響[8-10]。OCT技術(shù)集激光光學(xué)技術(shù)、超靈敏探測技術(shù)、精密自動控制和計算機(jī)圖像處理等技術(shù)于一體，分辨率高、掃描速度快且無輻射，利于無創(chuàng)性獲取表層組織結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)信息[11]。Mansour等[12]對DIAGNOdent和OCT診斷冠齲的性能進(jìn)行了臨床比較研究，發(fā)現(xiàn)兩者對原發(fā)性齲損診斷的敏感性/特異性分別為73.7%/94.1%、74.1%/95.7%；對于進(jìn)行了修復(fù)治療或窩溝封閉的冠齲診斷的敏感性/特異性分別為19.2%/95.8%、74.1%/95.7%。因此認(rèn)為OCT既適于齲齒的早期檢測，又可監(jiān)測修復(fù)體和封閉劑下的繼發(fā)齲。
OCT的檢測原理及操作與超聲成像技術(shù)相似，需要使用入射波和測定反射與背向散射信號[13]。但OCT入射波為光波而非聲波，其圖像解析程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過超聲圖像[14]。釉質(zhì)齲發(fā)生過程中，釉質(zhì)礦質(zhì)含量損失，晶體有序排列破壞，孔隙度增加，對光反射及背向散射均發(fā)生改變，OCT可依此檢測釉質(zhì)齲的范圍[15-17]。研究[18]顯示，牙齒釉質(zhì)鈣化不全及著色等因素基本不影響OCT對牙齒白堊色變的檢測。在近紅外區(qū)域，尤其波長接近1310nm處時，釉質(zhì)透明度最高，衰減系數(shù)比可見光區(qū)低20~30倍，齲損成像對比度較高[19]。本實(shí)驗(yàn)中使用的OCT系統(tǒng)亦采用1310 nm波長入射光源，以期獲得最佳的軸向成像深度。
已有多項研究[20-23]先后將OCT應(yīng)用于齒科平滑面早期齲、根齲及繼發(fā)齲檢測的研究中，而用于窩溝早期釉質(zhì)齲檢測的研究開展較少。本課題組先前探討了OCT檢測離體前磨牙窩溝釉質(zhì)早期人工齲深度的準(zhǔn)確性，結(jié)果顯示OCT可對窩溝釉質(zhì)早期人工齲清晰成像，可行早期齲病變程度的量化分析[24]。本研究采用偏光顯微鏡獲得的組織學(xué)圖像為金標(biāo)準(zhǔn)，探討OCT作為體外窩溝早期釉質(zhì)齲檢出方法的效能。為保證組織學(xué)圖像與OCT掃描路徑盡可能重合，在OCT掃描時使用了紅光定位。本研究發(fā)現(xiàn)對于脫礦局限于釉質(zhì)表層外1/2的窩溝早期齲位點(diǎn)，OCT檢出率（14/25）較高，恰好可彌補(bǔ)臨床探視診此方面的不足，對于實(shí)現(xiàn)窩溝臨床早期齲的診斷具有積極意義。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析顯示，以1分為截斷點(diǎn)，OCT對窩溝早期釉質(zhì)齲檢測的SE、SP、PPV、NPV及AUC均略優(yōu)于探視診，說明OCT檢出早期窩溝齲的效能與準(zhǔn)確性較好。OCT增加了完整釉質(zhì)表層下早期窩溝齲檢出的準(zhǔn)確性，利于在齲病初起階段采取預(yù)防干預(yù)措施，更有效地控制齲病的進(jìn)一步發(fā)展。
本研究中，OCT與組織學(xué)評分的Spearman相關(guān)系數(shù)為0.559，呈正相關(guān)，相關(guān)度較好。在進(jìn)行OCT及探視診不同檢測者間一致性分析時，為避免檢測中存在研究者主觀傾向性的干擾，采取了實(shí)驗(yàn)檢測者與診斷評分者分開、盲法診斷等措施，進(jìn)行了不同評分窩溝早期齲的OCT圖像與偏光圖像特點(diǎn)的培訓(xùn)后，再由各臨床醫(yī)師獨(dú)立對每一檢測位點(diǎn)進(jìn)行組織學(xué)、探視診及OCT評分。結(jié)果顯示，OCT的檢測者間的一致性為中等，Kappa值較探視診低。究其原因可能為探視診是臨床常用的窩溝齲檢測方法，各臨床齒科醫(yī)師運(yùn)用熟練，對診斷標(biāo)準(zhǔn)十分熟悉。而對于OCT這一新型檢測方法，臨床醫(yī)師則較為陌生，雖經(jīng)過短暫培訓(xùn)，但掌握程度與探視診尚無法比擬。相信隨著臨床實(shí)踐增多和OCT早期齲齒診斷標(biāo)準(zhǔn)的日臻完善，OCT的檢測者間檢測結(jié)果一致性應(yīng)可進(jìn)一步提高。
與平滑面相比，窩溝固有的形貌特征復(fù)雜性，窩溝底的開放程度各異，與OCT入射光束往往非正交投照，使入射光相對損耗，表層下透射深度降低。當(dāng)齲損加重，表面下釉質(zhì)內(nèi)孔隙度增加，釉質(zhì)內(nèi)光漫散射增強(qiáng)，入射光迅速衰減，深層釉質(zhì)返回OCT探測器的背向散射光信號減少，導(dǎo)致掃描深度進(jìn)一步減低。正是由于上述原因，造成OCT檢測脫礦在釉質(zhì)表層內(nèi)1/2至牙本質(zhì)外1/3的窩溝齲受限。OCT檢測面齲損時，利用高折光率液體作為檢測介質(zhì)可顯著提高光反射信號[25]。在后續(xù)在體窩溝早期釉質(zhì)齲診斷的實(shí)驗(yàn)中，可考慮使用安全無毒折光率較高的液體作為介質(zhì)，并適當(dāng)參照窩溝側(cè)壁的探視診及其OCT圖像比較進(jìn)行，尤其是針對窩溝底不能充分開放的牙齒，以利于增加齲損OCT圖像對比度和成像深度，提高OCT診斷的準(zhǔn)確性。
本研究結(jié)果表明，OCT能夠在窩溝齲初期階段靈敏、準(zhǔn)確、無創(chuàng)、有效地發(fā)現(xiàn)窩溝早期釉質(zhì)脫礦，尤其是OCT能夠檢出探視診等臨床常用方法難以發(fā)現(xiàn)的窩溝早期脫礦，有望發(fā)展成為一種新型的窩溝早期齲診斷方法，用于輔助臨床齒科醫(yī)生早期、快速、安全、準(zhǔn)確地診斷窩溝釉質(zhì)齲，從而有效實(shí)現(xiàn)窩溝齲的早期干預(yù)和早期控制，最大限度地保護(hù)牙齒組織，提高人體健康水平。
來源：《華西口腔醫(yī)學(xué)雜志》2016年12月第34卷第6期
