牙釉质脱矿是固定正畸治疗的主要并发症之一,许多正畸患者在托槽周围牙面出现肉眼可见的白垩色斑,是早期龋坏的临床表现。正畸治疗后虽然牙齿排列整齐,但是大面积釉质脱矿的出现则严重影响正畸治疗的美观原则。正畸牙釉质脱矿是多因素综合作用形成的,临床与实验室检测方法的多样也为研究正畸釉质脱矿提供有力支持,本文就各种早期釉质检测方法的特点及优缺点作一综述。
1.固定正畸牙釉质脱矿的发生特点及原因
牙釉质脱矿与再矿化是在口腔特定物理化学条件下,釉质晶体与周围唾液环境内矿质元素的动态平衡关系。固定矫治中矫治器和残留粘接剂周围易造成唾液蛋白附着增加,进而菌斑生物膜大量聚集,以链球菌属和乳杆菌属为主要菌群数目增多,代谢产酸使周围pH下降。酸性作用导致釉质表面钙磷离子析出,釉柱问质破坏。此外,正畸治疗中食物易附着在矫治器周围,加之矫治装置结构复杂,妨碍颊舌肌肉和唾液的冲刷自洁。同时青少年患者饮食习惯和口腔卫生习惯较差,使得菌斑长期存留使唾液中过饱和状态的钙、磷离子难以进入菌斑内部,影响唾液再矿化作用并加重脱矿作用。
2.正畸釉质脱矿的实验室检测方法
基于釉质脱矿的发生特点和原因,学者们采用多种体内外检测方法早期评价正畸釉质脱矿。实验室检测方法,即在体外检测拔除的离体牙,或利用人工脱矿液或模拟口腔环境对离体牙进行脱矿,并利用灵敏的、精确的方法检测早期釉质脱矿病损。传统的实验室检测方法多为破坏式检测方法,即需制备釉质切片,检测准确度较高(如横断式显微放射照相法,偏光显微镜法,显微硬度法等),近年来无损的数字化定性与定量检测方法也开始被用于体外研究,但目前传统的检测手段仍较多被应用。
2.1横断式显微放射照相法(TransverseMicroradiography,TMR)
TMR是应用最为广泛的显微照相技术,自上世纪末以来一直是评价釉质脱矿的最常用方法。TMR的检测原理是将牙釉质横断面切割并磨成厚度为110μm左右的平整薄片,利用软X射线测量牙片对单色X线的吸收所得到的铝质灰阶光密度值,显微放射照片由光电倍增器数字化,再经专用分析软件根据切片和梯形阶梯影像的灰度级自动计算矿物含量,得到脱矿深度及矿质损失量。有研究应用TMR评价无定型磷酸钙聚合物对脱矿釉质再矿化的效果,发现用其再矿化处理后釉质脱矿深度较人工酸蚀脱矿后明显减小,且再矿化效果优于含氟水门汀。TMR被认为是体外评价早期釉质脱矿和评价新型脱矿检测方法的金标准,但其同时也是一种破坏性研究方法,实验过程较复杂,对样本制备要求较高。
2.2偏振光显微镜法(PolarizedLightMicroscopy.PLM)
2.3显微硬度/纳米硬度测试(Microhardness/Nano-indentation)
牙釉质脱矿时,无机成分大量溶解,造成釉质结构破坏,脱矿区硬度明显下降。显微硬度是较为常用的间接量化脱矿程度的检测指标。检测显微硬度时可以根据检测范围选择不同形状的压头,努式显微硬度(KnoopMicro-hardness)压头近似细长菱形,多用于釉质断面由表面至深部连续检测序列硬度变化,最小检测间距可达10~25μm,许多研究采用这种方法评价托槽周围釉质由表及里脱矿的严重程度。其优势在于与传统组织学检测脱矿深度相比,对于脱矿前沿特别是透明带,硬度的变化在矿质损失方面较组织学切片更为敏感。但相邻压痕距离过近会造成压痕重叠,影响测量准确性,因此并不能作为评价矿质连续变化量的检测手段。纳米压痕技术主要通过三棱椎形压头测量加卸载过程中载荷(压入力)和深度(压入位移)的关系,从而得到样品的硬度和弹性模量等力学性能参量。
纳米压痕测试要求材料的表面必须非常平整,精确的测量系统可以获得纳米级微观结构上的数据,两压痕点间间距可以<10μm,测量精度高于传统显微硬度计,检测早期釉质脱矿的特异性和敏感性有所提高。釉质脱矿时晶体溶解,孔隙增大,分子间作用力减弱,表观及微观抵抗压力变形的能力降低,硬度及弹性模量也随之降低。Iijima等对比了四种正畸粘接剂在离体前磨牙上粘接托槽,经脱矿再矿化液循环28天后将牙冠横断,测量断面聚托槽边缘100μm处釉质由表层向内(1~96μm)不同深度的纳米硬度,发现SuperBond/F3和FujiOrthoLC组的釉质硬度减小量低于Transbond和SuperBond组,间接反映含氟粘接剂预防脱矿的效果优于传统树脂粘接剂。相似的研究也见于利用纳米压痕仪评价含再矿化纳米颗粒粘接剂等材料对釉质再矿化作用。值得一提的是,纳米压痕测试在釉质不同截面得到的力学性能结果可能差异较大,这是因为釉质晶体结构为各向异性,不同牙齿不同解剖区域釉柱排列方向各不相同,因此增大样本量,每个样本增加压人点可以提高研究结果的精确度。
2.4扫描电镜(ScanningElectronMicroscope,SEM)
扫描电镜是一种用于观察样本超微结构的电子光学仪器,扫描电镜观察所需样本制作简单需在真空中喷金或喷碳,其得到的数字图像分辨率高,可发现早期釉质龋釉柱结构出现的脱矿结构改变。以往的研究认为釉质晶体出现脱矿时釉柱晶核、Tomes细胞突等结构首先溶解,而釉柱间质累及较轻微,但近年的研究发现早期釉质龋不仅出现晶核的溶解,釉柱鞘也发生明显溶解,柱间空隙明显增大,且这一溶解方式形成的深孔隙与釉质深层晶体矿质丢失有关,扫描电镜下观察釉质表面呈鳞片状。对于正畸治疗中不同粘接剂或再矿化制剂对矫治器周围釉质脱矿影响的体外形貌观察研究,亦可采用此方法。扫描电镜同时还可以配合使用X射线色散能谱仪(EnergyDispersiveX-RaySpectrometer,EDXS),利用X射线激发釉质晶体内不同原子产生能级跃迁,并形成空穴电子对而发出不同强度的电流脉冲,以此检测脱矿釉质表面数平方毫米微区内各元素质量百分含量,脱矿后的釉质晶体Ca、P溶解,同时可检测到Ca/P摩尔比例降低。三维形态配合元素含量分析釉质脱矿与传统测量脱矿深度相比,能更好地揭示脱矿的显微形态机制。
2.5光学相干断层成像技术(OpticalCoherenceTomography,OCT)
3.正畸釉质脱矿的临床检测方法
早期牙釉质脱矿为釉质表层及下方脱矿并逐渐向深层发展,临床中视诊、探诊检查早期龋坏漏诊率非常高,对于正畸中釉质脱矿,尤其是光滑面早期脱矿已不能满足要求。临床中肉眼可见的白斑是釉质脱矿的早期病损,白斑检出率一直以来是研究者统计固定正畸脱矿发生情况的常用定性评价方法。但是,近年来定量分析方法的发展提高了体内检测釉质脱矿得精确度。
3.1电阻抗仪检测法(ElectricalCariesMonitor,ECM)
3.2激光荧光龋蚀检测法(LaserFluorescence,LF)
3.3定量光导荧光技术(QuantitativeLightInducedFluorescence,QLF)
正畸治疗中常遇到牙位不正,矫治器及附件的存在,以及粘接剂残留等因素影响被测牙面光滑平整程度,QLF检测时这些局部因素可能导致检测结果准确性下降,相比之下激光荧光法更适用于正畸治疗中周围釉质脱矿的定量评价。除上述方法外,还有MicroCT、X射线衍射、拉曼光谱分析、透射电子显微镜、原子力显微镜等检测方法均可从显微角度探究釉质晶体的形貌及结构。随着同步辐射microCT、OCT等数字化成像检测手段的迅速发展,未来正畸医师们能更好地早期发现、预防牙釉质脱矿这一并发症。