定量体视学技术在口腔基础医学研究中的应用进展

赵丽娟，姜莉铖，杜平功，曲伟栋，张彬

(1滨州医学院附属烟台市口腔医院，山东烟台264001;2聊城市人民医院)

体视学是一门新兴的高度交叉但已独立的学科，具有国内外公认的学科名称与明显的学科特点［1］，其核心内容为“研究立体或三维结构的科学”。近几十年来，随着现代体视学方法尤其是定量体视学技术的不断完善，其应用范围不断拓展［2］，已在生物医学领域广泛应用。定量体视学技术在国外口腔医学领域应用范围广泛，但是，我国口腔医学领域定量体视学技术的应用范围相对较窄，主要用应于口腔基础医学的研究，现将其应用进展情况综述如下。

1 定量体视学技术

体视学最早于1961年由德国生物学家和数学家提出，1965年国际上才开始出现标有“stereology”的体视学研究方面的论著，中国直到1985年才开始涌现出较高水平的体视学方面的研究文章［3，4］。近几十年来，随着现代体视学方法的不断完善，定量体视学技术的应用范围不断拓展［2］。生物医学体视学是指由组织、器官和(或)细胞等的二维测量数据，推论、分析其三维结构定量信息的一门介于形态学与数学之间的边缘科学，它通过定量测试平面图像上的几何信息，如粒子截面的面积、周长、直径、点密度、交点密度等，再根据有关体视学公式推导出其三维结构信息，如体积、体积密度、表面积密度、数密度等，进而从三维水平定量认识组织和细胞的结构特点［5］。定量体视学技术是一种有效、客观、无系统偏差的方法;数学上的无偏性是体视学方法固有的且无需证明的特性［6］。根据体视学抽样原则，在应用体视学方法时，体积、表面积和曲线长度等可被评估而无任何系统误差［7］。体视学方法在对组织、器官等的参数测量中具有效率高、成本低、速度快、准确性高、重复性好等特点;如果重复进行测量，则测量的平均值即为所测目标的真实数值［2，6］。

体视学测试(测量)的基本工具是点、线、框(面)3种几何元素或者说“探针”(亦称为测试系统)。体视学测试实质相当于先把“探针”随机“插入”包含所测结构的组织器官内，然后根据探测结果(测点是否位于所测结构内、测线与所测结构界面是否形成交叉等)来统计分析所测结构的几何特征。体视学基本测试方法包括测点计数、交点计数、轮廓计数、粒子计数、Feret直径测量、焦距测量以及点取截距测量等［5，8］。体视学包括4类基本参数，即密度参数、形状参数、尺寸参数、分布参数，应用这些参数，可以对几乎所有生物医学领域、学科涉及到的形态学问题进行定量研究(即定量体视学技术)，但必须根据所要定量的组织结构特点选用恰当的参数［8］。

2 定量体视学技术在口腔基础医学研究中的应用

定量体视学技术在国外口腔医学领域应用范围广泛，包括口腔肿瘤病理学、口腔颌面外科学、口腔种植学、牙周病学、口腔黏膜病学、口腔材料学、口腔解剖学、口腔微生物学等相关学科，其在口腔放射影像学中的研究近年来亦有报道，但报道数量相对较少。相对于国外的研究，中国口腔医学中有关定量体视学技术的应用报道较少，应用范围也相对较窄，其应用多集中在口腔基础医学，主要包括口腔病理学及口腔解剖学领域。

2.1 定量体视学技术在口腔病理学领域的应用定量体视学技术已用于一些肿瘤细胞的形态定量研究，为病理诊断的定量分析与预后判断奠定了基础;另外，体视学在分析癌细胞渐变过程、组织受损程度、患者预后效果等方面均具有较大的实用价值［9～12］。定量体视学技术能够获取组织切片微观结构的三维数据(包括体积、表面积、长度及组织、器官、细胞、细胞器的数量等)，而这些定量的信息有益于评估特殊器官、组织、细胞的实验性治疗效果［13，14］。

Liu等［15］利用定量体视学技术，观察了口腔疣状癌3种临床分型的超微结构特征，及其与口腔鳞癌之间的区别。具体方法为取正常口腔黏膜，口腔疣状癌外生型、囊肿型、浸润型，口腔高分化鳞癌及中、低分化鳞癌，各5例，常规电镜制样，观察各型的超微结构特征，并用体视学方法测量每组细胞的细胞核体密度、核质比、桥粒、细胞内桥粒、线粒体密度，并进行对比分析。蔡扬等［16］应用定量体视学技术对7例正常口腔黏膜组织、16例口腔扁平苔藓、12例伴轻中度上皮异常增生的口腔白斑以及10例口腔高分化鳞癌组织进行分析。以上两个研究结果均显示，二维参数可较好地反映恶变过程中细胞的形态变化特征，而三维参数则突出了细胞核在肿瘤发生过程中的特征变化，二维定量、三维定量结合可更全面地反映口腔黏膜上皮由正常至病变至癌变过程中细胞及细胞核的量变、质变过程，并能较好地将口腔癌与非癌病变鉴别［15，16］。Caldeira 等［17］采用定量体视学技术测定了长期接受胰岛素治疗的糖尿病裸鼠的唾液腺组织的显微结构，包括细胞核和细胞质体积、长短轴等。李健等［18］采用体视学形态定量的计算方法，以大鼠腮腺为模型，对碱性成纤维细胞生长因子治疗腮腺创伤的组织变化进行了研究，发现治疗组腺泡面积、间质量、导管数量及核质比例等指标的绝对值均优于对照组，为探索腮腺瘘的预防及治疗提供新思路。Li等［19］将体视学技术与放射学、组织学以及其他方法联合应用，探讨地塞米松修复雄性SD大鼠下颌骨临界缺损的效果，结果发现短期全身应用地塞米松可破坏骨的早期愈合。Schou等［20］通过定量体视学体视学等方法，评估了无机多孔牛源性骨矿物质粉(Bio-Oss骨粉)和扩张的聚四氟乙烯(ePTFE)膜治疗种植体周围炎的效果，发现用膜覆盖Bio-Oss治疗的骨缺损处其新的骨性结合的量和总的骨量(包括Bio-Oss和再生骨)明显多于单纯Bio-Oss组、单纯ePTFE膜组以及对照组(传统组织瓣组)。

临床上对于肿瘤或其他测量目标的定量判断各个医生不尽相同，结合定量体视学技术来估算可以避免人为和心理方面等主观因素的影响，也可提高获得目标三维信息的有效性及准确性。

2.2 定量体视学技术在口腔解剖学领域的应用White等［21］在试验观察性队列研究中运用体视学方法，比较通过共焦反射显微镜获得的无创活体人类口腔黏膜图像与通过传统组织学所获得的图像，结果发现二者无论在定性方面还是定量方面都具有良好的相关性。Barghash等［22］应用定量体视学技术从组织学水平评估挤压伤后面神经、颏神经的退化变性和再生，发现面神经(运动神经)再生模式的组织学改变比颏神经(感觉神经)再生模式的组织学改变速度更快且更加完整;而二者退化变性模式的组织学改变未发现明显差异。谭伟兵等［23］选用了体视学的方法，对面部鼻唇区和下唇区的皮肤真皮浅层、真皮深层和真皮下面的浅筋膜层微细血管进行三维空间定量分析，并对两区微细血管长度密度、平均直径、表面积密度分别进行比较，发现两区微细血管长度密度、平均直径和表面积密度差别无统计学意义，说明两区相同层次之间的微细血管密度具有大致相似的特征。

对颞肌肌梭的体视学研究发现，颞肌肌梭分布呈不均质性，颞肌前份纤维具有靠近喙突处成簇分布的特点，有时也可见肌梭联合体，颞肌后缘及上端则少有肌梭分布，后份纤维肌梭多以较大的单个体形式散在分布［24，25］;提示咀嚼肌的肌构筑特征和肌梭分布能体现咀嚼肌在参与下颌运动时所产生的张力、速度以及调节下颌运动的能力，肌亚部的划分与神经支配范围、肌的构筑特征及肌梭分布有密切关联［24，25］。

2.3 定量体视学技术在口腔材料学及口腔微生物学领域的应用 Mackert等［26］应用定量体视学方法分析牙科瓷材料相关参数，如显微裂纹密度、白榴石粒子表面积体积比等，发现当平均白榴石粒子直径＜4 μm 时，牙科瓷材料显微裂纹最少。Dige等［27］采用体视学技术原位量化牙齿完整生物膜中的细菌，结果显示随着时间的推移细菌总数和链球菌数量显著增加，且在每个检测时间点都具有明显的个体差异;提示在早期生物膜形成过程中联合应用荧光原位杂交技术和定量体视学技术获取无偏的、定量的特殊细菌数量及种群的方法是可靠的、可行的。

综上所述，定量体视学技术是一种基于数学几何原理的、快速的、无偏的、可重复的、非侵入性的定量测量方法，能够量化表达组织结构中的有关变化，可广泛应用于口腔颌面医学的诸多领域。定量体视学技术有助于口腔良恶性病变的诊断，口腔恶性肿瘤的治疗及预后预测，可为于口腔非肿瘤病变与肿瘤病变、良性肿瘤与恶性肿瘤的鉴别诊断提供定量参数及标准。然而，目前体视学研究理论和方法在国内口腔医学研究存在应用范围窄、体视学参数相对单一等缺点。在今后的研究中，扩大定量体视学技术在口腔医学中的应用范围，应充分认识和发挥体视学的长处，进一步拓展、发掘新的体视学参数，注意多种参数的联合应用是十分必要的。

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