RAMAN-FLUORESCENT CHARACTERISTICS OF DIFFERENT ANATOMICAL AND TOPOGRAPHIC ZONES OF TEETH OF DIFFERENT FUNCTIONAL GROUPS

Full Text

Введение Зубная эмаль - самая минерализованная ткань организма. Ее состав - 96-98 мас.% неорганических веществ, 2-4 мас.% органических веществ и воды. В настоящее время методы лазерной раман-флуо-ресцентной спектроскопии, их технологическая и аппаратная реализация играют все большую роль в медицине [1-6]. В стоматологии проводятся как экспериментальные, так и клинические исследования возможностей средств квантовой электроники, как источников лазерного излучения для диагностики, профилактики и лечения заболеваний твердых тканей зубов. При этом на первый план выходят задачи идентификации и характеризации органических и неорганических молекул, включая мониторинг их структурных изменений, измерение концентраций веществ, входящих в состав пробы. В частности, в исследовании S. Yang и других авторов [7-10] отмечено, что на основе использования рамановской спектроскопии можно оценить минерализацию твердых тканей зуба. В своей работе [7] зуб с кариесом эмали сравнивали с интарктными его участками при волновых числах 960 и 880 см-1, соответствующих (PO4)3- и (CO3)2. Выявлено, что разница между интарктным участком зуба и зоной кариеса одного и того же зуба имеет четко выраженные спектральные различия на указанных длинах волн, что позволило авторам с высокой степенью чувствительности дифференцировать указанную патологию с инфарктной тканью. Ionita I. [11], используя рамановскую технологию, подтвердил, что минерализация эмали меняется с возрастом [12]. Кроме того, автором выявлено, что нарушение гигиенического состояния твердых тканей зуба приводит к нарушению степени его минерализации. Следует отметить, что в литературе не представлены раман-флуоресцентные технологии, позволяющие в реальном масштабе времени одномоментно оценивать как гигиеническое состояние твердых тканей зуба, так и степень их минерализации. При этом не изучен такой клинически важный аспект, как распределение минерализации в различных ана-томо-топрографических зонах зуба - режущий край, жевательная поверхность, экватор, шейка зуба. Цель нашего исследования - методом раман-флюоресцентной спектроскопии изучить минерализацию различных анатомо-топографических зон эмали зуба и определить ее клиническое значение. Материал и методы В настоящем доклиническом исследовании in vitro на модельных тест-объектах зубов, удаленных по клиническим показаниям (резцы, клыки, премоляры, моляры), проводили оценку минерализации различных анатомо-топографичеких зон указанных зубов, используя лазерный аппаратно-программный комплекс раман-флюоресцентной диагностики «Ин-Спектр М» с длиной волны зондирующего излучения 532 нм. Исследование выполнялина основе предварительных экспериментов in vitro, где объективно показано, что рамановские спектры зубов (эмаль зуба) адекватны показателям эталонного образца гидроксилапатита - линия ГАП. Данный результат определил выбор методики для решения цели и задач исследования. С помощью АПК «ИнСпектр М» тест-объекты (эмаль, дентин, цемент исследуемых зубов) подвергали воздействию лазерного излучения видимого диапазона. Одновременно собирали и обрабатывали полученную информации. Объект (зуб) измеряли в контактно-стабильном положении к источнику излучения. Каждое спектральное измерение соответствовало Мср из пятисот измерений, при длительности одного измерения-100 мкс (на основании отработанного в эксперименте времени накопления сигнала, необходимого для его визуализации и измерения). Обще время одного измерения соответствовало 2,5-3 мин. Всего в доклиническом исследовании использовали 20 тест-объектов зубов по 5 из каждой функциональной группы (5 резцов, 5 клыков, 5 премоляров, 5 моляров), удаленных по клиническим показаниям. Для количественной оценки интенсивности рамановского излучения на длине волны гидроксила-патита-963 см-1 (в относительных единицах) измеряли его показатели в максимуме и минимуме спектральной мощности. Полученную разницу (отн. ед.) принимали за интенсивность Рамана для эмали исследуемых зубов (М ср.). Результаты исследования Из табл. 1 следует, что распределение степени минерализации твердых тканей зуба по убывающей характеризуется следующим образом: экватор (М ср.) 3081 отн. ед., режущий край (М ср.) 3058 отн. ед., пришеечная область (М ср.) 2992 отн. ед. Из табл. 2 следует, что распределение степени минерализации твердых тканей зуба по убывающей характеризуется следующим образом: экватор (М ср.) 5791 отн. ед., режущий край (М ср.) 4679 отн. ед., пришеечная область (М ср.) 2662 отн. ед. Из табл. 3 следует, что распределение степени минерализации твердых тканей зуба по убывающей харастеризуется следующим образом: экватор (М ср.) 4501 отн. ед., оклюзионная поверхность (М ср.) 2911 отн. ед., пришеечная область (М ср.) 2499 отн. ед. Из табл. 4 следует, что распределение степени минерализации твердых тканей зуба по убывающей характеризуется следующим образом: экватор (М ср.) 3511 отн. ед., оклюзионная поверхность (М ср.) 1898 отн. ед., пришеечная область (М ср.) 1113 отн. ед. Заключение Из представленных в табл. 1-4 данных видно, что в различных анатомо-топографических зонах (режущий край, жевательная поверхность, экватор, шейка зуба) во всех группах зубов (резцы, клыки, премоляры, моляры) отмечается наибольшая степень минерализации твердых тканей зуба в области экватора, чуть в меньшей степени - в области режущего края и окклюзионной поверхности и наименьшая степень в пришеечной области. Полученные данные согласуются с литературными о иммунных зонах зуба, к которым относятся бугры, режущий край и экватор. Так, по данным [13], установлено, что имеются поверхности или участки зуба, которые поражаются чаще других. Автором показано, что на больших и малых коренных зубах раньше других поражаются фиссуры жевательных поверхностей и слепые ямки. Выявлено, что частота поражения кариесом разных зубов неодинакова: зубы верхней челюсти поражаются чаще, чем зубы нижней челюсти. Резцы и клыки поражаются кариесом значительно реже, чем малые и большие коренные зубы. Наши данные более объективно и конкретно уточняют результаты, представленные другими исследователями. Неодинаковая минерализация различных функциональных групп зубов показала, что наибольшая степень минерализации, которую отмечали в области режущего края, экватора и пришеечной области, наблюдается у клыков и резцов, меньшая степень минерализации отмечается у жевательной группы зубов (премоляры, моляры) в области окклюзионной поверхности и пришеечной области, однако в области экватора близка к показателям фронтальной группы зубов. Результаты эксперимента свидетельствуют об экспрессности и информативности метода Рамановской спектроскопии для изучения структурных особенностей твердых тканей зубов, а также являются наиболее точными для анализа органических веществ. Последнее подтверждено и работами других авторов [1416]. Несомненные плюсы этой перспективной медицинской технологии - экспрессность, компактность и портативность используемой аппаратуры, высокая разрешающая способность порядка 1А, чувствительность и воспроизводимость методов измерения, малая погрешность измерения, возможность использования микрообъемов материала и отсутствием разрушений после анализа. Данная методика может быть использована в клинических условиях после соответствующей сертификации, отработки клинического алгоритма работы, что является новым и перспективным для стоматологии и может найти широкое применение при диагностике и лечении кариеса, поражении твердых тканей зуба некариозного происхождения, проведении реминерализующей терапии, оценке ее клинической эффективности при различных патологических процессах (при действии физических, химических и биологических факторов на твердые ткани зуба).

About the authors

Mikhail Timofeevich Alexandrov

I.M. Sechenov First MGMU (Sechenovskiy Universitet)

Email: alex_mta@mail.ru
MD, professor 119146, Moscow

E. F Dmitrieva

I.M. Sechenov First MGMU (Sechenovskiy Universitet)

119146, Moscow

A. N Akhmedov

I.M. Sechenov First MGMU (Sechenovskiy Universitet)

119146, Moscow

O. A Artemova

I.M. Sechenov First MGMU (Sechenovskiy Universitet)

119146, Moscow

A. Potrivailo

I.M. Sechenov First MGMU (Sechenovskiy Universitet)

119146, Moscow

D. V Prikule

I.M. Sechenov First MGMU (Sechenovskiy Universitet)

119146, Moscow

References

Supplementary files