基于现代影像技术及生物材料的牙科精准诊断的研究进展

胡子洋 综述 林梓桐 审校

（南京大学医学院附属口腔医院口腔颌面医学影像科，南京 210008）

口腔颌面部解剖结构复杂，牙体组织结构精细，各类牙体修复材料伪影的影响，使得常规的影像学检查技术对于部分疾病的显示和诊断存在着一定的局限性，而在现有的各类影像技术的基础上使用生物材料则可在一定程度上提升不同组织间、正常组织和病变组织间的对比度，进而帮助临床医生进行疾病的诊断。传统X线技术虽然可以较清楚显示牙体组织以及骨组织，但对于牙体硬组织的早期隐匿性病变或进展速度快的病变，如继发龋，急性龋，牙隐裂等，往往因其病变区密度与周围组织差异度较小，诊断存在一定局限性，并且上述技术无法显示牙周软组织。现代影像技术飞速发展，锥形束CT（Cone beam CT，CBCT）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）、光 学 相 干 断 层 成 像（Optical Coherence Tomography， OCT）、光 学 成 像 技 术（Optical imaging， OI）结合各类生物材料为牙体及牙周疾病诊断及治疗评估提供了越来越多的技术手段。本文将基于现代影像技术及生物材料的牙科精准诊断的研究进展作一综述。

1 基于CBCT和生物材料的诊断技术

口腔颌面锥形束CT（Cone beam CT， CBCT）是一种可用于牙科疾病诊断的专用CT机，与全身CT相比，CBCT具有体素小，空间分辨率高，辐射剂量相对较小的优点。

牙周探针是目前最常用的临床牙周检查仪器，检查准确度受生物学、物理、操作因素影响。自动牙周探针能显著提高测量准确性，但价格较高，需借助计算机使用，同时恒定的探诊压力可能穿透韧性减少的牙周炎症组织，导致测量数值不准。Weidmann等研究人员将含有造影剂的不透射材料注射入猪的人造牙周袋中，评估了CBCT图像上牙周袋的显示精度，结果显示实验组牙周袋测量深度与对照组自动牙周探针的临床测量无显著差异。Elashiry等在此基础上引入了人造头骨模型，利用聚乙烯硅氧烷印模材料模拟牙龈，将含钨酸钙（CaWO）的不透射线造影剂注入牙周袋中，在CBCT下实现了对牙周袋深度的精确测量，其结果突破了CBCT无法显示牙周软组织的局限性，提供了高精度且无创的牙周袋深度的检查的新思 路。

牙隐裂是导致牙缺失的第三大因素，在临床上一直是诊断和治疗的难题。由于隐裂牙裂纹细小隐匿，CBCT在折裂纹的诊断方面仍然存在较大的局限性。Yuan等人的一项体外研究将泛影葡胺涂抹于隐裂纹表面后进行CBCT常规剂量扫描，实现了对隐裂纹的增强显影，提供了一种早期诊断牙隐裂的方法。

牙齿的位置和牙弓的形状取决于舌部与口周肌压力平衡。MRI舌部成像常因患者拍摄体位问题产生运动伪影，为了找到一种评估舌部与牙列的稳定位置关系的方法，Ding等将硫酸钡（BaSO）造影剂涂布于受测者舌部，口底及硬腭进行了CBCT拍摄并三维重建，成功获得了清晰的舌部与牙列形态及相对位置关系，提供了一种正畸治疗前评价牙列和舌部关系的新方法。

但目前上述研究大部分为实验研究，在临床运用时由于口内环境复杂，且患者易产生运动伪影，如何将其推广运用于临床尚有待进一步研究。

2 基于MRI和生物材料的诊断技术

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）广泛应用于颅脑，腹部等全身多部位多种疾病的诊断，而在牙科领域的应用相对较少，且硬组织显影效果较CT清晰度低。

氢氧化钙是盖髓治疗常用的盖髓剂，但其盖髓密封性相对一般，溶解性高，X线成像对比度较差。Mastrogiacomo等人将含有超顺磁性氧化铁（SPIO）和胶体金组成的核壳结构双对比剂csDCA加入磷酸钙水门汀（CPC）中，为CPC提供了MRI和CT显影性，csDCA对CPC理化性能无影响，可同时在显微CT以及MRI下显影，术后7周CT造影剂降解，而MRI造影效果始终良好，提供了一种研究盖髓治疗的新方式。

羟基磷灰石（Ca（PO）（OH），HA）可用于牙科硬组织修复，拥有出色的生物相容性，优异的组织结合效果，可释放有益离子，参与人体新陈代谢，刺激骨质增生，促进组织缺损的修复，但由于HA的机械性能相对较差，很难对其进行加工。Guo等将稀土磷酸盐GdPO加入HA中，Gd在MRI下显影，使HA陶瓷获得了机械性能的加强与良好的MRI显影特性，并可通过MRI对硬组织修复情况进行纵向观察。

但是MRI存在价格昂贵、设备可及性较差、扫描费用高、扫描时间长等缺点，其牙科临床使用价值尚有待进一步研究。

3 基于OCT和生物材料的诊断技术

光学相干断层成像（Optical Coherence Tomography， OCT）是将低相干光反射仪与共聚显微镜的原理运用于生物医学中，利用中心波长为830nm的超级发光二极管测量生物组织的后向散射光，同时从组织反映光信号和参考镜反射回光信号叠加、干扰以成像。OCT具有高分辨率、实时采集、非侵入性等优点，可用于牙科的超微结构成像和诊断，分辨率达10 μm。 OCT图像质量和采集速率在频域OCT（Spectral domain OCT， SD-OCT）研发后获得了改善，频域OCT可提供比早期时域OCT（Time domain OCT， TD-OCT）更高组织分辨率和解剖学细节的图像。

很多的修复治疗可因继发龋失败，继发龋发生率在修复体与洞壁间间隙大于30 μm时明显上升。利用普通X线和CT观察继发龋可能会因图像重影、分辨率不够高以及牙科材料产生伪影产生误判，因此对于修复体与牙体组织间微间隙的准确影像显示就成为了尝试评估继发龋的关键条件。Makishi等为了探讨扫频OCT（Swept Source Optical Coherence Tomography，SSOCT）在评估修复体窝洞边缘适应性的潜在用途，将两组牛牙齿制备好窝洞后，一组放入水中静置，另一组进行冷热交替处理使窝洞内部产生细小裂缝，后浸入硝酸银（AgNO）溶液处理使硝酸银变成金属银微粒并具有OCT显影性，结果显示牙齿窝洞边缘在OCT图像上有较准确的显示。Braz1等将TiO壳的纳米粒子（CSNp）加入自酸蚀粘接剂，利用OCT成像系统评估了渗透入牙体组织粘合剂与牙齿的粘合结构，值得一提的是，龋坏组织在影像中显示为白色斑点，可成为诊断咬合面龋坏或早期龋坏进展的潜在技术。同时Bakhsh等为了评价两种光固化系统对树脂聚合收缩效果的影响，将牙科间接充填物浸没在硝酸银（AgNO）并化学处理后粘结至牙体组织，OCT成像后图像中修复体边缘清晰可见，可用于研究评估牙科充填治疗后的效果。

可疑的咬合面龋，具体表现为咬合面釉质无龋洞，无X线透射影，其釉质表面呈现白垩色且探之粗糙，绝大多数不需要临床干预措施，但其临床表现与早期隐匿龋相似，现有诊断技术诊断准确度仅有50%，而过早进行临床治疗会造成不必要的牙体组织丧失。脱矿的釉质的光散射改变，会限制OCT光传输效果，Kang等使用透明的乙烯基聚硅氧烷印模材料作为光学造影剂，利用造影剂的渗透性显著增加了浅表咬合面病变与深层牙本质病变的对比度，明显提高了釉质表面下隐匿龋的可见度，拓宽了OCT的可使用范围，并提供了一种临床上评估观测隐匿龋的方法。

4 基于OI和生物材料的诊断技术

光学成像是近年较为热门的研究领域，包括荧光成像，自荧光成像，光声成像等，光学成像具有高分辨率，便于携带，无电离辐射等优势。

在牙科领域，曾有研究利用1 300 ～ 1 700 nm的近红外光（Near infrared spectroscopy，NIR）来获取龋损牙与正常牙的图像。来自Li等人的一项研究在近红外光学牙科成像中引入生物材料吲哚花菁绿（Indocyanine green， ICG），利用NIR牙科成像系统（摄像头+光谱仪）与内窥镜可以实现在短时间内（10 min）对牙齿形态成像，该成像方法可以清晰地观察到牙齿的形态。牙釉质变得透明，而牙本质相对较暗，可对未萌牙的形态结构进行显示，具有诊断牙齿萌出障碍和牙体组织异常的潜力。并且该成像技术具有实时成像，成像保留时间长（72 h），设备携带方便的优点。

光 声 成 像（Photoacoustic imaging， PAI）是一种将光激发和超声检测相结合的混合成像方式，与传统的光学成像技术相比，它具有深穿透性，高分辨率和高对比度的优势。来自Lin等人组成的研究小组利用光声成像，将墨鱼汁化学处理后制成造影剂，实现了对猪的牙周袋的无侵入性测量，在多次水冲洗过后依然拥有很好的成像稳定性，同时该造影剂无食品毒性且可通过刷牙轻易去除。利用高频超声换能器的超声模式可同时测量牙龈厚度。Moore等将该项研究应用于人体，经过与临床牙周手动和自动探针牙周袋测量对比，结果无明显差异。

但是光学成像技术无论光学相干断层成像、荧光成像还是光声成像，都存在着诊断深度不足的问题，因此，研发检测深度更好的成像设备及生物材料也是该领域的主要研究方向。

5 展望

现代影像技术结合生物材料学的飞速发展使得牙科影像诊断研究有了很大的进步，包括CBCT， MRI， OCT， OI等现代影像学技术结合各类生物材料使得早期隐匿性龋损、隐裂牙、牙周袋深度的检测及精细的牙科治疗后评价成为可能。但是也应该看到，目前这些诊断技术大多局限于实验研究，如何将其转化成为可运用于临床的诊断技术尚有待进一步研究。相信早期、精准、非侵入性的诊断技术发展必将促进牙科疾病的精准、个体化治疗及治疗后评估。