光学相干层析技术在口腔 领域 的应用 进展

光学相干层析技术在口腔 领域 的应用 进展

葛鑫，连璐雅，梁蒙蒙，秦勤，姜林宏，谢严毅，朱海华 *通讯作者

浙江大学医学院附属口腔医院 浙江省 杭州市 310006

[摘要]OCT是一种利用红外光波反射生物内部微结构并成像，是继超声波 、X射线计算机断层扫描和核磁共振成像等技术后的新型光学成像技术，它具有无损伤、非接触、高分辨、易操作和实时测量性等优点在医学领域得到快速发展。关于 OCT在检测和诊断牙体、牙周组织及口腔黏膜的早期疾病方面进展做一综述。

[关键词]光学相干层析技术 (OCT)、早期龋病诊断、牙周、口腔癌

1、OCT原理

光学相干层析技术( optical coherent tomography, OCT )是继共焦扫描显微镜之后发展起来的新型光学成像技术 ,通过检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的背向散射信号,通过扫描得到生物组织二维或三维结构图像。 该技术最早由Huang ^[1]等人于1991年报道,应用并获得了人眼视网膜细微结构和动脉粥样硬化斑块 ,后来在众多医学领域得到应用。OCT在龋齿、牙周病、口腔癌等口腔疾病的早期诊断方面具有良好的空间分辨率^[2]。

2. OCT在口腔疾病诊断中的应用

2.1 OCT在早期龋病诊断中的应用

早期龋虽无龋洞生成，但已发生了表层下脱矿，龋损处矿物质丢失、脱矿区在OCT 图像上表现为较周围正常釉质灰度更高的白色影像 ^[3]。牙齿脱矿可以与完整组织区分开来，因此OCT可用于检测早期釉质龋。Amaechi 使用OCT 检测可显示早期釉质龋损的深度，即OCT可以量化牙齿的脱矿程度^[4]。

2.2. OCT对修复效果的检测

由于粘接剂和复合修复材料之间聚合收缩存在，修复体-牙齿界面会产生间隙，可导致术后出现牙齿敏感，边缘变色和继发性龋。这种界面间隙大小从0.3到16μm不等，无法被传统的牙科X射线检测到，但是SS-OCT可以精确测量到仅0.5微米的间隙^[5]。在OCT灰度图像中树脂复合材料和牙本质之间的间隙信号强度增加，成像显示为清晰线状。因此，可以使用OCT快速无创的评估修复体-牙齿界面间隙及量化间隙的大小。

[通讯作者] 朱海华，女，博士，副主任医师，主攻口腔预防医学

[基金项目] 国家卫生和计划生育委员会公益性科研专项项目（201502002）

2.3牙髓病学应用

2.3.1深龋去腐

在深龋挖掘过程中，OCT能够显示解剖结构，可避免由于去除非常薄的残留冠状牙本质而暴露出牙髓的无创技术。

2.3.2变异根管的检测

SS-OCT可用于对上合第一恒磨牙的MB2根管的检测。且成像具有无创性，不产生电离辐射。

2.4种植手术中作用

2.4.1种植牙手术中神经血管束检测

在种植牙手术中，OCT通过近红外信号可在神经血管束附近几毫米范围内实时跟踪，然后用高分辨率成像OCT测量更精细的距离。

2.4.2评价软组织薄层下种植体基台界面情况

OCT可以检测到粘膜下区域的粘接剂残留，早期诊断种植体周围粘膜炎有助于预防种植体周围疾病，减少种植失败。尽管它的应用有一些限制，OCT在种植牙科领域中也是一种有潜力的诊断仪器。

2.5 OCT在牙周组织疾病中的应用

牙周炎已成为一个重大的全球性医疗保健问题，。牙周炎是导致牙齿脱落的主要原因之一，被列为全球第六大最普遍的疾病。对牙周病高危人群的早期识别和早期治疗对于保持牙齿并改善与口腔健康相关的生活质量非常重要。以前，针对牙周炎的几种风险评估工具是基于一系列描述不同风险水平的单一因素而开发的，并且经常以风险来描述牙周状态的程度和严重性。

2.5.1检测龈下结石

在临床上，在牙周治疗中利用扫频光学相干断层扫描（ss-OCT, swept-source optical coherence tomography）可以清楚的检测龈下牙结石和牙骨质的，尽管龈下牙结石成像的实际应用仍然有限，但ss-OCT有望作为牙周诊断工具来检测牙骨质和龈下结石。

2.5.2预测活动性牙周炎

牙周疾病评估的一个重要方面是确定软组织附着在牙齿表面的位置。oct可以通过非接触式探头，在自然状态下探测龈沟深度，软组织附着水平，形成高分辨率的牙周组织轮廓图像。可在明显牙槽骨缺失出现之前，识别出活动性牙周炎的潜力。

2.6 OCT在口腔癌前病变和口腔癌早期诊断中的应用

口腔癌是一种发病率高而预后差的疾病，其早期诊断和早期治疗是提高患者生存率和生存质量的关键。近年来，OCT在口腔癌前病变和口腔癌的早期诊断方面有较有发展前景。OCT通过对角蛋白、上皮、上皮下层和基膜四种变量的评估，与组织学数据相比较来推断口腔病损是否有结构的改变。

OCT在诊断和检测诸多良性和可疑性的口腔病变中，可作为活检的辅助成像方法。OCT可以表示结构变化区域的边界，提供活检切除部位的精确示意图，有助于实时组织诊断，降低组织病理学的工作量，减轻患者的焦虑。

OCT近些年应用于口腔医学领域，仍处于研究阶段。随着OCT分辨率的提高、成像深度的增加、图像对比度等方面的不断发展与改进，与传统的口腔医学设备及诊断手段相互结合，相互补充，OCT可提供高分辨率的即时成像，方便椅旁诊断使用，当怀疑病变的存在时，可以立即改变位置或角度，且辐射剂量较小。安全，在对孕妇和幼儿等患者的牙科治疗诊断使用上具有优势。OCT在口腔疾病检测、断和治疗等方面具有十分广阔的应用前景。

[1]D. Huang , E. A. Swanson , C. P. Lin et al . Optical coherence tomography[J ]. Science , 1991 , 254 (5035) : 1178-1181.

[2]Sahyoun C , Subhash H , Peru D , et al. An Experimental Review of Optical Coherence Tomography Systems for Noninvasive Assessment of Hard Dental Tissues[J]. Caries Research, 2019, 54(1):1-12.

[3]Otis L L , Colston B W , Everett M J , et al. Dental optical coherence tomography: a comparison of two in vitro systems.[J]. Dento Maxillo Facial Radiology, 2000, 29(2):85.

[4]Amaechi BT, Podoleanu A, Higham SM, et al. Correlation of ，antitative light -induced fluorescence and optical coherence tomography applied for detection and quantification of early dental caries.[J] Biomed Opt, 2003, 8 (4) : 642-647.