張微 欒秀玲 秦艷利 尚禹

近紅外漫反射光譜-慢性牙周炎早期診斷方法

張微 欒秀玲 秦艷利 尚禹

目的通過近紅外漫反射光譜(DCS)技術測量正常、炎癥狀態(tài)時牙齦組織的相對血流量變化，為早期診斷慢性牙周炎提供依據(jù)。方法隨機選擇30 名門診患者，應用DCS技術研發(fā)的流量儀，測量牙周治療前、治療后1 周和1 個月上前牙唇側近、遠中部位齦乳頭的相對血流量，并同時做牙周探診檢查及常規(guī)臨床治療。結果不同時期牙齦的相對血流量，健康牙齦組(129.73±10.70)高于慢性牙齦炎組(95.51±11.83)，慢性牙齦炎組高于慢性牙周炎組(67.84±13.05)。與治療前相比，治療后1 周和1 個月牙周指數(shù)均降低，牙齦相對血流量亦顯著增加。牙齦指數(shù)和齦溝出血指數(shù)與相對血流量具有相關性(r=-0.902，r=-0.893)。結論DCS能無創(chuàng)性測量牙齦炎癥不同時期牙齦組織的相對血流量變化，期望成為慢性牙周炎早期診斷方法之一。

近紅外漫反射光譜(DCS)； 慢性牙周炎； 牙齦； 血流量

慢性牙周炎是由多種細菌感染引起的炎癥性疾病[1]。目前，慢性牙周炎的主要診斷方法包括臨床牙周探診和X線曲面斷層片。

牙周探診作為測量牙周袋深度、附著水平的一個基準手段。但應用普通探針進行臨床檢查受許多因素的影響，如所用探診的力量、方向、牙齦的炎癥及視覺和記錄誤差等[2]?，F(xiàn)已廣泛使用的Florida電子牙周探針，采用標準恒定的探診力量和探診壓力，避免了由探診力量的變化造成的誤差，但仍存在某些缺點，如檢查者的觸覺敏感性下降，容易誤將齦下牙石當做牙周袋底，影響測量深度[3]。X線曲面斷層片用來評判牙槽骨的吸收程度，但只有牙槽骨中礦物質丟失達到約30%～50%，才能發(fā)現(xiàn)牙槽嵴高度的變化[4]。因此，現(xiàn)有臨床診斷慢性牙周炎的方法，常常出現(xiàn)在嚴重的牙周組織破壞之后，而且不能評價疾病的活動性或進展的風險。

眾所周知，任何炎癥過程最早跡象之一是血管結構和微脈管系統(tǒng)的變化[5]。隨著牙齦炎癥的發(fā)生和發(fā)展，牙齦的微循環(huán)出現(xiàn)明顯的動態(tài)變化，如毛細血管袢出現(xiàn)不規(guī)則的形狀，有環(huán)形、擴張、扭曲盤旋等[6]。而血管的變化在誘導牙齦炎之后的2 d就已經開始，早于組織病理學變化[7]。因此，牙齦組織血流動力學的早期變化，可以作為預測病變發(fā)生的第一信號。

激光多普勒血流儀(laser doppler flowmetry，LDF)是目前應用檢測口腔局部組織的微循環(huán)血量改變的方法。因具有無創(chuàng)性、操作簡便非侵入式、不需要接觸人體組織等優(yōu)點，而廣泛適用。但其缺點是只能檢測淺表組織小體積(lt;1mm3)范圍內的組織血流量；光纖探針直徑細小，提高了安裝的難度；易產生偽影等[8]。

近紅外漫反射光譜(DCS)技術是一種無創(chuàng)的、可連續(xù)監(jiān)測組織深部毛細血管床的血流量的技術。本研究應用DCS測量不同狀態(tài)時牙齦組織的相對血流量(relative gingival boold flow，rGBF)，通過檢測牙齦血流量的變化，反映牙齦組織的狀態(tài)，并與臨床檢查做比較，研究結果有望成為慢性牙周炎的早期診斷方法之一。

1 材料與方法

1.1 納入標準

隨機選擇2015-01～2015-06期間在大連市口腔醫(yī)院門診就診的患者30 例?；颊吣挲g26～59 歲，男女不限。納入對象：①全身健康，無系統(tǒng)性疾病的非吸煙者[9]；②婦女非妊娠；③至少3 個月未使用全身性抗生素或非甾體類抗炎藥；④上頜完整的恒牙列，無填充物；⑤無正畸或其他器械?；颊呔橥狻?0 名受試者，按照健康位點(H組)，慢性牙齦炎位點(G組)和慢性牙周炎位點(P組)分類。

1.2 實驗儀器

激光二極管(100 mW，Crystalaser公司，CA)；光源光纖(WF200/220/245，Ceramoptec公司，MA)；雪崩光電二極管(APD，PerkinElmer公司，CA)；四頻道自相關處理器(Correlator，NJ)。實驗儀器，由美國肯塔基大學生物醫(yī)學中心實驗室設計(圖 1)，由沈陽理工大學組裝(圖 2)，測得牙齦表面下2.5 mm深度的血流動力學變化。

圖 1 簡略原理圖

圖 2 實驗儀器

1.3 實驗步驟

圖 3 臨床探診檢查位點

1.3.2 臨床檢查及處置 相同的檢查者，在各個位點處臨床探診檢查牙周指數(shù)：菌斑指數(shù)(PLI)、牙齦指數(shù)(GI)、齦溝出血指數(shù)(SBI)和牙周探診深度(PD)。健康組：牙周探診深度lt;3 mm，BOP(-)；慢性牙齦炎組：牙周探診深度lt;3 mm，BOP(+)；慢性牙周炎組：牙周探診深度≥5 mm，臨床附著喪失≥3 mm。得出位點數(shù)：H組62 個，P組76 個，G組72 個。所有患者均在初診檢查后，作常規(guī)牙周潔治，并對慢性牙周炎的患者作齦下刮治(手工和超聲器械結合)及口腔衛(wèi)生指導，并在牙周治療后1 周、1 個月檢查各項臨床指標。

1.4 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 17.0分析各組結果。比較同一位點、不同時間rGBF差異；各組牙周治療前、治療后1 周和1 個月rGBF差異；各組治療前后PLI，GI，SBI，和PD差異。對GI和SBI與rGBF作線性相關分析。

2 結 果

2.1 重復性檢驗

針對同一名健康受試者的相同位點，測量間隔1 周、2 周和1 個月的rGBF，每個位點測量3 次取平均值。與首次測量的rGBF比較，按α=0.05水準，Pgt;0.05。即同一位點，間隔1 周、2 周和1 個月測量牙齦相對血流量的變化，差異無顯著性(表 1)。

2.2 各組牙周治療前后rGBF的比較

不同組間rGBF間差異存在顯著性(Plt;0.05)，且H組(129.73±10.70)高于G組(95.51±11.83)，G組高于P組(67.84±13.05)。H組中，治療前、治療后1 周和1 個月之間的rGBF比較，差別無統(tǒng)計學意義(Pgt;0.05)。G組和P組中，治療前與治療后1 周的rGBF比較，差異有顯著性(Plt;0.01)，rGBF均明顯增加。而治療后1 周和1 個月的rGBF比較，差別無統(tǒng)計學意義(Pgt;0.05)(表 2)。

表 1 同一名健康受試者相同位點、不同時間的牙齦相對血流量變化

注： ① 在相同的位點，相比于初診時的相對血流量變化，各組1 周后、2 周后和1 月后，沒有顯著差異Pgt;0.05

Tab 2 Relative gingival blood flow of the 3 groups before and after periodontal treatment (±s)

注： ①與治療前比較，Plt;0.01；②與治療后1 周比較，Pgt;0.05

2.3 各組牙周治療前后牙周指數(shù)的比較

與治療前相比，牙周治療后1 周和1 個月，G組和P組GI、SBI均明顯減少，PD和PLI明顯減低。H組各項牙周指數(shù)均無明顯變化(圖 4)。

2.4 牙齦指數(shù)和齦溝出血指數(shù)與牙齦相對血流量關系

GI、SBI與rGBF之間具有相關性，其相關系數(shù)具有統(tǒng)計學意義(Plt;0.001)，rlt;0，可以認為GI、SBI與rGBF之間具有較大的負相關性(圖 5)。

3 討 論

DCS是一種通過利用近紅外光譜無創(chuàng)、非侵入性的測量組織微血管中的移動散射體(比如紅細胞)的運動，通過計算得出組織內相對血流量的方法[10]。近紅外線短波(650～950 nm)，對軟組織來說，光吸收相對較低，散射相對較強，因而會有較強的散射光從組織中反射出來，成為可被探測到的光。光信號轉變成電信號，振幅的變化被記錄成圖形，可以量化生物組織內的血流量[11]。

目前，DCS作為一種新型的方法，其相關技術已經應用到動物及人體研究中。Meeri等[12]將DCS應用到大腦，在血壓及二氧化碳動脈血氧分壓變化時，監(jiān)測腦組織的血流量變化，并與氙增強CT比較分析，兩者結果有明顯的正相關性。Yu 等[13]用DCS無創(chuàng)監(jiān)測在光動力治療期間小鼠腫瘤的血流變化，觀察到激光照射時，如果腫瘤內血流動量出現(xiàn)快速減少，將導致長期治療的療效不佳。Natasha等[14]在人類乳腺癌早期化療期間，監(jiān)測組織的血流量，發(fā)現(xiàn)組織代謝的改變，可能會提供有關治療機制方面的新見解。

圖 4 3 組牙周治療前后指數(shù)比較

圖 5 牙齦指數(shù)和齦溝出血指數(shù)與牙齦相對血流量關系

本研究將DCS技術應用于牙齦組織，測量健康、慢性牙齦炎及慢性牙周炎時的相對血流量變化。研究發(fā)現(xiàn)，通過不同狀態(tài)時牙齦組織的相對血流量水平的顯著性差異，健康牙齦組(129.73±10.70)高于慢性牙齦炎組(95.51±11.83)，慢性牙齦炎組(95.51±11.83)高于慢性牙周炎組(67.84±13.05)，能夠早期診斷出健康牙齦、慢性牙齦炎及慢性牙周炎。這與Matheny等[15]使用LDF測量牙齦炎患者的血流量，與健康者相比，其血流量減小，表明炎癥導致牙齦的血流量減慢的研究結果相一致。

研究還發(fā)現(xiàn)，與牙周治療前比較，治療后1 周和1 個月，GI、SBI比治療前均明顯減少，PD和PLI明顯減低，rGBF顯著升高。說明炎癥使牙齦組織的相對血流量減少，而牙周治療時去除牙石和菌斑，減少對牙齦的破壞使其微循環(huán)代謝得以恢復或改善，從而PLI、GI、SBI和PD減少，rGBF增大。不同牙周狀態(tài)時rGBF，與GI和SBI之間具有相關性，相關系數(shù)較大。說明DCS檢測牙齦組織的相對血流量指數(shù)，可以作為牙周診斷的指標之一。

與傳統(tǒng)的牙周臨床探診指數(shù)相比，DCS技術具有無創(chuàng)性；操作簡單，數(shù)據(jù)可靠；同一位點同一時間可重復測量；對微血管高度敏感，監(jiān)測短時高效的分辨率(6.5 ms～數(shù)秒)，即時捕捉；不需要輻射暴露；儀器價格低廉，一旦設備就位沒有耗材需要購買或開發(fā)(如抗體，底物，或分子探針等)；且與患者口內黏膜無接觸，避免交叉感染等優(yōu)點。因此，DCS技術作為診斷早期慢性牙周炎的研發(fā)，將有利于醫(yī)學的發(fā)展和滿足患者的實際需求，具有一定的臨床應用價值。

研究發(fā)現(xiàn)，針對同一名健康受試者的同一位點，進行多次間隔時間的重復測量，其差異無顯著性，證明DCS流量儀能穩(wěn)定，有效地測量牙周組織的血流量。

[1] Burt B. Position paper: Epidemiology of periodontal diseases[J]. J Periodontol, 2005, 76(8): 1406-1419.

[2] Xiang X, Sowa MG, Lacopino AM, et al. An update on novel non-Invasive approaches for periodontal diagnosis[J]. J Periodontol,2010,81(2):196-198.

[3] Deepa R, Prakash S. Accuracy of probing attachment levels using a new computerizedcemento-enamel junction probe[J]. J Indian Soc Periodontol, 2012, 16(1): 74-79.

[4] Ortman LF, McHenry K, Hausmann E. Relationship between alveolar bone measured by 125I absorptiometry with analysis of standardized radiographs: 2. Bjorn technique[J]. J Periodontol, 1982, 53(5): 311-314.

[5] Develioglu H, Ozcan G, Taner L, et al. A limited and useful approach to determine proximal periodontal health[J].West Indian Med J, 2010, 59(2): 215-218.

[6] Kerdvongbundit V, Vongsavan N, Soo-Ampon S, et al. Microcirculation and micromorphology of healthy and inflamed gingivae[J]. Odontology, 2003, 91(1): 19-25.

[7] S?derholm G, Egeleerg J. Morphological changes in gingival blood vessels during developing gingivitis in dogs[J]. J Periodontol Res, 1973, 8(1): 16-20.

[8] Wang L, Cull G, Cioffi GA. Depth of penetration of scanning laser Doppler flowmetry in the primate optic nerve[J]. Arch Ophthalmol,2001,119(12):1810-1814.

[9] 張俊健.老年牙周炎危險因素的相關性分析[J].實用口腔醫(yī)學雜志, 2015, 31(6): 841-843.

[10]Lin Y, He L, Yu S, et al. Noncontact diffuse correlation spectroscopy for noninvasive deep tissue blood flow measurement[J]. J Biom Opt, 2012, 17(1): 010502.

[11]Li J, Ninck M, Koban L, et al. Transient functional blood flow change in the human brain measured noninvasively by diffusing-wave spectroscopy[J]. Opt Lett, 2008, 33(19): 2233-2235.

[12]Kim MN, Durduran T, Frangos S, et al. Noninvasive measurement of cerebralblood flow and blood oxygenation using near-infrared and diffuse correlation spectroscopies in critically brain-injured adults[J]. Neurocrit Care,2010,12(2):173-180.

[13]Yu G, Durduran T, Zhou C, et al. Noninvasive monitoring of murine tumor blood flow during and after photodynamic therapy provides early assessment of therapeutic efficacy[J]. Clin Cancer Res, 2005, 11(9): 3543-3552.

[14]Zhou C, Choe R, Shah N, et al. Diffuse optical monitoring of blood flow and oxygenation in human breast cancer during early stages of neoadjuvant chemotherapy[J]. J Biomed Opt, 2007, 12(5): 051903.

[15]Matheny JL, Abrams H, Johnson DT, et al. Microcirculatory dynamics in experimental human gingivitis[J]. J Clin Periodontol, 1993, 20(8): 578-583.

(收稿： 2016-09-09 修回： 2016-10-22)

Near-infrareddiffusecorrelationspectroscopyforearlydiagnosisofchronicperiodontitis

ZHANGWei1,LUANXiuling1,QINYanli2,SHANGYu3.

1. 116021,DalianStomatologicalHospital,thePostgraduateTrainingBaseofJinzhouMedicalUniversity,China; 2.ShenyangLigongUniversity; 3.UniversityofKentucky，USA

Objective: To study the feasibility of the early diagnosis of chronic periodontitis using near-infrared diffuse correlation spectroscopy(DCS).Methods30 subjects were inclded. The relative gingival blood flow(GBF) at the labial, mesial and distal healthy gingiva(the control) or the gingiva with periodontitis of maxillary anterior teeth was respectively measured by DCS before periodontal treatment, a week and a month after treatment.ResultsThe GBF of healthy gingiva group, gingivitis group and periodontitis group was 129.73±10.70, 95.51±11.83 and 67.84±13.05 respectively. Periodontal indexes were decreased and the relative GBF increased significantly 1 week and 1 month after treatment. Gingival index and sulcus bleeding index were respectively correlated to relative GBF(r=-0.902,r=-0.893).ConclusionNear-infrared diffuse correlation spectroscopy can non-invasively detect the relative gingival blood flow in different stages of chronic periodontitis, it may be a method of early diagnosis of chronic periodontitis.

Near-infrareddiffusecorrelationspectroscopy(DCS);Chronicperiodontitis;Gingiva;Bloodflow

沈陽市科學技術局(編號： F11-265-6-02)；大連市衛(wèi)生局科研項目(編號： 2012713)

116021， 錦州醫(yī)科大學大連市口腔醫(yī)院研究生培養(yǎng)基地(張微 欒秀玲)； 沈陽理工大學(秦艷利)； 美國肯塔基大學(尚禹)

欒秀玲 0411-84651316 E-mail: luandlkq@163.com

R781.4+2

A

10.3969/j.issn.1001-3733.2017.02.022