Методы оптической спектроскопии для диагностики стоматологических заболеваний

• Автор: Сухинина, Алина Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЗУБОВ

1.1. Строение и элементный состав зубов

1.2. Механизмы развития кариеса и пародонтита

1.3. Используемые способы диагностики заболеваний зубов

1.4. Выводы к главе

Глава 2. ОПТИЧЕСКАЯ ФЛЮОРЕСЦЕНТНАЯ ДИАГНОСТИКА КАРИЕСА..

2.1. Биофизические основы флюоресцентной диагностики

2.2. Экспериментальная техника и методики измерений

2.2.1. Лазеры и светодиоды для возбуждения флюоресценции
2.2.2. Волоконно-оптический спектрометр
2.2.3. Оптический когерентный томограф
2.3. Экспериментальные результаты
2.4. Выводы к главе
Глава 3. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ И КОНТРОЛЬ УДАЛЕНИЯ ЗУБНОГО КАМНЯ..
3.1. Результаты эксперимента по детектированию зубного камня
3.2. Исследование послойного удаления зубного камня
3.2.1. Экспериментальная техника и методика измерений
3.2.2. Расчет изменения интенсивности флюоресценции
в зависимости от толщины удаляемого камня
3.2.3. Результаты измерений
3.3. Выводы к главе
Глава 4. ДИАГНОСТИКА ПАРОДОНТИТА МЕТОДОМ СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СЛЮНЫ
4.1. Слюна в медицинской диагностике
4.2. Комбинационное рассеяние света

4.3. Определение биомаркеров пародонтита с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния слюны
4.3.1. Методика измерений
4.3.2. Кристаллизация слюны и оптимизация места измерений
4.3.3. Результаты измерений
4.4. Применение резонансной спектроскопии комбинационного рассеяния слюны для диагностики пародонтита
4.4.1. Каротиноиды и их биологическая роль в организме
4.4.2. Выбор лазера для детектирования каротиноидов
4.4.3. Результаты измерений
4.5. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. К наиболее распространенным стоматологическим заболеваниям относятся кариес и пародонтит. По данным ВОЗ считается, что от них в большей или меньшей степени страдает каждый взрослый человек. Развитие этих заболеваний чревато не только потерей зубов, они провоцируют еще появление заболеваний полости рта, уха, носа, органов пищеварения. Их коварство связано с тем, что они развиваются вначале без болевых ощущений и внешних проявлений, и поэтому обнаруживаются зачастую тогда, когда являются уже основательно запущенными. С другой стороны современные методы лечения позволяют практически полностью исключить развитие кариеса и пародонтита без использования кардинальных деструктивных для биоткани мер, если они применяются на ранней стадии развития этих болезней. Поэтому вопрос диагностики кариеса и пародонтита особенно на ранней стадии имеет первостепенное значение.
Диагностика заболеваний основана на изменении физических характеристик биоткани при развитии патологий. В случае кариеса объектом исследования является коронка зуба, покрытая эмалью. Что касается пародонтита, то его развитие сопровождается скоплением продуктов жизнедеятельности бактерий в районе шейки зуба, которые после формирования биоматрикса и его кальцификации образуют зубные камни. Хотя наличие зубного камня не является первоначальной причиной пародонтита, современная терапия этого заболевания заключается в полном удалении камня с поверхности зубов. Эту процедуру, очевидно, надо выполнять, не разрушая примыкающие к камню здоровые ткани зуба. Однако потенциальный риск всегда есть, так как процесс удаления камня должен быть точно остановлен на границе раздела «камень - зуб».
Отличие по структуре и химическому составу биотканей в норме и при патологиях позволяет использовать различные физические методы исследования. При обследовании врач традиционно использует визуальные и тактильные

Флюоресцентная диагностика в стоматологии базируется на анализе спектров флюоресценции тканей зуба в норме и при патологиях. Основное вещество, из которого состоят ткани зуба - гидроксиапатит. Это диэлектрик, который, как известно, в чистом виде не флюоресцируют [88, 89]. Однако наличие примесей и дефектов приводит к их флюоресценции. Микроорганизмы, органические вещества, продукты распада также имеют характерные спектры флюоресценции [63, 64]. Спектры флюоресценции могут существенно изменяться от одного пациента к другому. Детальный анализ спектров позволяет выбрать оптимальные для диагностики длины волн возбуждения и регистрации флюоресценции [1, 90].
В фотобиологии различают эндогенную и экзогенную флюоресценцию. Эндогенная флюоресценция или аутофлюоресценция присуща нативному состоянию исследуемого объекта, а экзогенная - объекту после его окрашивания красителями. Исследования показывают, что для достоверной флюоресцентной диагностики стоматологических заболеваний не требуется применение дополнительных красителей.
В таблице 2.1 приведены характерные длины волн поглощения и флюоресценции ряда важных биологических молекул [37, 65].
Как видно из таблицы 2.1., большая часть эндогенных ответственных биологических молекул возбуждаются ультрафиолетовым излучением, флюоресцируя в синей и ультрафиолетовой областях спектра. Поскольку ультрафиолетовое излучение интенсивно поглощается биотканями, то применение флюоресцентной диагностики, ориентированной на детектирование таких молекул, ограничивается только поверхностными слоями. Около 90% всей флюоресценции белка обусловлено наличием в нем аминокислоты триптофана. Флюоресцентные же исследования в видимой области спектра позволяют проводить измерения на глубине до миллиметра. Наибольшую глубину проникновения в биоткань имеет излучение в ближнем инфракрасном диапазоне (~1 см).