Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Структура твердых тканей зуба и их морфологические изменения при кариозном процессе 10
1.1. Анатомия и гистология зуба 10
1.2. Основы гистогенеза и гистофизиологии зуба 15
1.3. Морфология твердых тканей зуба при деструктивном кариозном поражении 20
1.4. Методы исследования патологии твердых тканей зуба 31
1.5. Современные возможности использования лазерно-индуцированной флюоресценции для оценки изменений структуры тканей 35
1.6. Применение лазерно-индуцированной флюоресценции для идентификации состояния различных биологических тканей 39
Глава 2. Материал и методы исследования 41
2.1. Характеристика материала 41
2.2. Основные методы исследования 42
Глава 3. Морфологическая оценка твердых тканей зуба в норме и при деструктивном кариозном поражении 48
3.1. Структура твердых тканей зуба в норме 48
3.2. Изменение структуры твердых тканей зуба при кариесе 51
3.3. Сканирующая электронная микроскопия и рентгенспектральныи анализ твердых тканей зубов в норме и при кариесе 65
3.4. Диагностика изменений структуры твердых тканей зуба методом лазерно-индуцированной флюоресценции 75
Заключение 83
Выводы 86
Список литературы 88
- Морфология твердых тканей зуба при деструктивном кариозном поражении
- Современные возможности использования лазерно-индуцированной флюоресценции для оценки изменений структуры тканей
- Изменение структуры твердых тканей зуба при кариесе
- Диагностика изменений структуры твердых тканей зуба методом лазерно-индуцированной флюоресценции
Введение к работе
Актуальность. В настоящее время гистология твердых тканей зубов достаточно хорошо исследована, как в норме (В.Л. Быков, 2000; Е.В. Боровский, 2001; В.В. Гемонов, 2003; А.Г. Гунин, 2004; И.В. Гайворонский, 2005; Л.Л. Колесников, 2007; А. Хоманн, 2008), так и при кариозном поражении (Е.В. Боровский, 2002; А.В. Шумский, 2004; В.А. Корчагина, 2006; Д.Е. Суе-тенков, 2006; З.С. Баркаган, 2007; Y.Kitasako, 2003; D.R. Lovley, 2003; S. Al-Ali, 2005). Однако необходимы детализация сведений о минеральном составе, уточнения структуры эмали, взаимоотношения эмали и дентина с использованием современных методов. Сведения о структуре цемента также нуждаются в уточнении и детализации, поскольку эта структура представляет собой сочетание органической и неорганической частей, взаимоотношение которых определяет толерантность к воспалительному процессу. В литературе нет сведений по характериологическим спектрам лазерно-индуцированной флюоресценции. Для клинической практики важны характериологические спектры лазерно-индуцированной флюоресценции как интактных зубов, так и зубов с кариозным поражением.
По данным Всемирной организации здравоохранения кариозное поражение зубов может рассматриваться как самая часто встречающаяся болезнь. Эта патология нередко приводит к потере зубов, что является причиной временной утраты общей трудоспособности людей молодого и зрелого возраста (Е.В. Боровский, 2005; Т.В. Демченко, 2005; В.М. Елизарова, 2006; В.В. Корчагина, 2006; Л.Н. Максимовская, 2006; Ю.А. Беляков, 2008; G.H. Bawden, 2001; P. Dallant, 2004; Y. Kiml, 2008). Кариес развивается у подавляющего числа людей и к зрелому возрасту достигает 91% (А-.И. Грудянов,-2003;.В.Р. Окушко, 2004; А.В. Шумский, 2004; Л.П. Кисельникова, 2005; Д.В: Рогацкий, 2007; В.В. Корчагина, 2008; М. Arakawa, 2002; Н.С. Kroese-Deutman, 2005; Y. Oshid, 2005). Высокий процент распространенности кариеса, трудности верификации стадий процесса ставят перед стоматологами новые задачи по оп-
5 ределению новых подходов в вопросах профилактики, диагностики и лечения кариозного процесса.
Многочисленные исследования показали, что развитие и течение кариеса может проявляться в системных заболеваниях опорно-двигательного аппарата, инфекционных поражениях сердца, а также других заболеваниях внутренних органов (В.Р. Окушко, 2003; И.Л. Горбунова, 2004; О.П. Максимова, 2004; Е.Ю. Леонтьева, 2005; Е.В. Зорян, 2007; В. Хилыпер, 2008; M.F. Qliveim, 2003; S. А1-АИ, 2005; A. Loguercio, 2005).
Важным аспектом лечения и диагностики кариозной болезни является объективизация диагноза, что на сегодняшний день является нерешенной проблемой. Значимой в ряду этих проблем является установление зоны демаркации (границы) между интактной - здоровой и пораженной тканями. Именно установление границы определяет в последующем объем резекции тканей зуба и характер его лечения.
В настоящее время для решения указанных задач существует набор традиционных методов, используемых в диагностике кариозного поражения - электроодонтодиагностика, дентальная рентгенография и т. д. Однако эти методы несовершенны и имеют ограниченный диапазон их применения (Е.В. Боровский, 2000; В.Р. Окушко, 2003; Л.Н. Максимовская, 2004; Ю.А. Петрович, 2004; Л.П. Кисельникова, 2005; Л.М. Лукиных, 2006; S. Ottnez, 2000; D.R. Lovley, 2003; L. Rets, 2005). Для разработки новых принципов и подходов в решении проблемы кариеса необходимы совместные усилия специалистов различных областей.
Проведение широкомасштабных исследований по профилактике, ранней-диагностике и лечению кариеса,-патогенеза-его развития. и_прогрессиро-вания требуют дальнейших исследований структурных изменений зуба во всех стадиях кариеса, с использованием современных морфологических методов исследования, а главное - тонкой диагностики стадий кариозного процесса на основе новых физических подходов, а именно лазерно-индуцированной флюоресценции (A. Lussi, 2003; V. Assunca, 2004; A. Ziehe,
2004; J. Ciccone , 2006; S. Splieth, 2006; E. Barberia, 2008; T.Gurbuz, 2008). Более того, в настоящее время, опытные образцы прибора DIAGNODENT, созданного на основе флюоресцентной диагностики, проходят успешные клинические испытания, в которых уточняется диагностическая значимость прибора для различных форм поражения зуба.
Объективная потребность в разработке нового метода точной диагностики стоматологических заболеваний послужила инициирующим фактором нашего исследования.
Цель исследования:
Выявить закономерности структуры твердых тканей зуба в норме и при кариесе комплексом морфологических методов (макроскопически, гистологически), методом сканирующей электронной микроскопии с последующим рентгенспектральным анализом и лазерно-индуцированной флюоресценции.
Задачи исследования:
Исследовать структуру твердых тканей зуба (эмали и дентина) в норме и при деструктивном кариозном поражении.
Провести сравнительный анализ минерального состава твердых тканей зуба в норме и в различных стадиях кариеса методом сканирующей электронной микроскопии с последующим рентгенспектральным анализом.
Определить спектры лазерно-индуцированной флюоресценции интактных зубов и выявить их изменения в разные стадии деструктивных кариозных поражений.
На основе комплексного анализа морфологических, рентгенспек-трального анализа и спектральных характеристик лазерно-индуцированной флюоресценции в норме и при различных стадиях кариозного процесса разработать подходы к созданию нового метода оптической диагностики кариеса.
7 Научная новизна исследования.
На основе сканирующей электронной микроскопии и последующего рентгенспектрального анализа проведена идентификация минерального состава твердых тканей интактных зубов и его изменений на разных стадиях кариеса.
Впервые определены характерологические спектры лазерно-индуцированной флюоресценции интактных зубов и на различных стадиях кариозного процесса.
На основе морфологических изменений, данных ренгенспектрального анализа и спектральных характеристик лазерно-индуцированной флюоресценции интактных зубов и на различных стадиях кариозного процесса разработан новый метод оптической диагностики кариеса на основе лазерно-индуцированной флюоресценции.
Показано, что морфологическим признаком 3-ей и 4-ой стадий кариозного процесса является пристеночная нодуллярная оссификация каналов и полостей зуба. Установлен морфологический факт блокады дентинных трубочек, располагающихся вне основного очага кариозного поражения.
Практическая значимость исследования. Разработанный метод оценки структурных изменений твердых тканей зуба при различных стадиях кариозного процесса на основе фазово-контрастной микроскопии, сканирующей электронной микроскопии, рентгеноспектрального анализа и лазерно-индуцированной флюоресценции может быть использован для точной диагностики границ кариеса. Новый оптический метод диагностики стадий кариозного процесса может быть использован в стоматологической практике.
Основные положения, выносимые на защиту.
Методом рентгенспектрального анализа минерального состава твердых тканей зубов в норме выявлено закономерное содержание ряда основных элементов (Са, Р, Mg), а также соотношение Са/Р.
В спектрах лазерно-индуцированной флюоресценции интактных зубов идентифицировано четыре флюоресцирующих компонента. Первый
8 принадлежит минеральной составляющей - гидроксиапатиту. Второй присутствует в соединительных тканях — коллагене и эластине. Два флюорофора являются характерными для белков, содержащих триптофан.
При рентгенспектральном анализе минерального состава твердых тканей зубов 1-2 стадий кариозного процесса показана тенденция к снижению уровня Са, Р, Mg и соотношения Са/Р. На 3-4 стадиях кариозного процесса отмечается статистически значимое снижение уровня Са, Р, Mg в патологическом дентине, по сравнению с интактным.
В спектрах лазерно-индуцированной флюоресценции при кариозном поражении происходит изменение спектральной полосы в зависимости от стадии процесса.
На основе сопоставления морфологических изменений, данных рентгенспектрального анализа минерального состава зубов и спектральных характеристик лазерно-индуцированной флюоресценции интактных зубов и при различных стадиях кариозного процесса, разработан новый метод оптической диагностики кариеса на основе лазерно-индуцированной флюоресценции.
Публикации по теме исследования: По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ: из них 3 статьи в ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендуемом ВАК России.
Объем и структура диссертации: Диссертация изложена на 110 страницах и состоит из введения, обзора литературы, главы о материалах и методах исследования, главы результатов собственных исследований, заключения, выводов. Список использованной литературы включает 217 источников (99 отечественных и 118 зарубежных). Диссертация иллюстрирована 53 рисунками, содержит 3 таблицы.
Личный вклад автора. Весь материал, представленный в диссертации, получен, обработан и проанализирован лично автором.
Морфология твердых тканей зуба при деструктивном кариозном поражении
Среди основной патологии, связанной с поражением твердых тканей зуба, наиболее распространенной является кариес, которым поражено до 90% населения земного шара (Ю.А. Беляков, 2008). Наблюдается кариес в любом возрасте и одинаково часто у лиц обоего пола. Причины развития кариеса до сих пор недостаточно уточнены и полностью неясны. Долгое время господствовали и не потеряли своего значения в настоящее время локалистическая, химическая и микробная теории. Образующиеся в полости рта при бактериальном брожении углеводов кислоты, в том числе молочная, растворяют ку тикулу эмали, повреждают эмаль и открывают доступ микрофлоре в дентин-ные канальцы. Проникающие в дентин бактерии с помощью ферментов ре-зорбируют соли извести, размельчают и лизируют дентин, что и приводит к разрушению плотных тканей зуба (И.Л. Горбунова. 2004; Е.В. Боровский, 2005; Л.М. Лукиных, 2006; Е.В. Зорян, 2007; З.Р. Ахмедова, 2008; П.А. Леус, 2008; К. Nakanuma, 2000; A.A. Hafez, 2002; S.H. Dickens, 2004).
Микробные ассоциации - стрептококки; стафилококки, энтерококки и другие, обитающие в поверхностных слоях кариозного зуба, обладают повышенной гиалуронидазной активностью. Установлена прямая связь между гиалуронидазной активностью бактериальной флоры и слюны и степенью развития кариеса (Г.М. Барер, 2002; О.А. Клейменова, 2005; С. Бонсор, 2006; В.М. Елизарова, 2006; И.И.Лысенкова, 2006; З.Р. Ахмедова, 2008; М. Turgui, 2000; Е.М. Giro, 2003; G.M. Flaim, 2004). Кроме того, установлено, что гипо-секреция слюны и недостаток паротина гормона слюнных желез, ускоряют развитие кариеса. Избыток паротина оказывает антикариесное влияние и благоприятствует нормализации белкового и минерального обмена веществ зубов (Л.М. Лукиных, 2002; В.Р. Окушко, 2003; Ч.А. Пашаев, 2004; О.Г. Ме-дютова, 2005; В.Г. Сунцов, 2006; Д.В. Рогацкий, 2007 Z.C.; Cehreli, 2000; М. Balasubramani, 2001; М. Otsuki, 2003).
По мнению ряда исследователей (В.Р. Окушко, 2003; Ю.А. Петрович, 2004; Е.Е, Маслак, 2005; О.Г. Медютова, 2005; С.А. Колесников, 2007; В.В. Корчагина, 2007; М. Arakawa, 2002; D.R. Bond, 2003; A. Loguercio, 2005), в происхождении кариеса играют роль не только местные химические и микробные факторы, но и общее состояние организма, наследственная предрасположенность, возраст. В периоды прорезывания и смены молочных зубов, полового созревания наблюдается наибольшее поражение кариесом. Имеют большое значение нарушения в организме минерального, белкового и углеводного обменов, неправильное соотношение содержания в зубах солей кальция, фосфора, недостаток витаминов, микроэлементов, особенно фтора, гормонов. В связи с дефицитом этих веществ, по-видимому, нарушается дея тельность одонтобластов пульпы с ее нервно-сосудистым аппаратом, выполняющих функцию внутризубных трофических центров, по отношению к твердым тканям зуба - эмали, дентину и цементу (Е.В. Боровский, 2002; А.В. Шумский, 2004; В.А. Корчагина, 2006; Д.Е. Суетенков, 2006; З.С. Баркаган, 2007; А. Хоманн, 2008; Y. Kitasako, 2003; D.R. Lovley, 2003; S. Al-Ali, 2005).
Кариес проявляется постепенным разрушением твердых тканей зуба, что приводит к образованию дефекта в виде полости. По характеру клинико-морфологических проявлений выделяют 4 стадии развития кариеса: стадия пятна, поверхностный или простой кариес, средний кариес, глубокий кариес.
Стадия пятна представляет собой самую раннюю стадию кариеса. Проведенными исследованиями было доказано, что начало кариеса выражается появлением на фоне здоровой, блестящей поверхности эмали белого непрозрачного пятна, напоминающего по внешнему виду «меловое пятно». При этом проницаемость эмали в стадии пятна значительно повышается (В .Р. Окушко, 2004; Г.М. Барер, 2005; Е.В. Боровский, 2005; Е.Ю. Леонтьева, 2005; Э.М. Кузьмина, 2006; П.А. Леус, 2008; М. Babu, 2001; L. Accorinie, 2005). Современные морфологические и микрорентгенографические исследования показали, что патологический процесс в стадии пятна начинается с дис- и деминерализации в подповерхностной зоне эмали. На первом этапе соли извести исчезают из межпризменного вещества, а затем и из призм. В результате этих процессов межпризменные промежутки расширяются, а контуры призм стираются и становятся мелкозернистыми. В результате происходящих изменений промежутки превращаются в бесструктурную массу, эмаль теряет однородность и прозрачность, а позднее размягчается (А.В. Павленко,. 2004; Е.А. Ржанов, 2006; В. Г. Сунцов, 2006; Л.А. Лобовкина, 2008; Н.Н. Файзулае-ва, 2008; В. Хильшер, 2008; М. Turgui, 2000; D.R. Lovley, 2003; Y. Oshida, 2005).
В участках дефекта эмали накапливаются бактерии, которые распространяются по щелям, образованным между призмами. При этом пятно темнеет вследствие наличия красящих веществ в пище, а также под влиянием бактерий (А.Ж. Петрикас, 2002; А.И. Грудянов, 2003; Е.Ю. Леонтьева, 2005; О.Б. Левахина, 2006; Л.Н. Максимовская, 2006; Е.В. Зорян, 2007; V. Gorecka, 2000; A. Meunier, 2004; J. Arias, 2005). В стадии «пятна» кариозный воспалительный процесс может затихать. Это сопровождается реминерализацией, в результате чего эмалевое темное пятно приобретает четкие границы. При прогрессировании же кариозного процесса уже в стадии пигментированного пятна, деминерализация эмали усиливается, а местами даже разрушается эмалеводентинная граница, и процесс переходит на дентин (А.И. Николаев, 2004; В.В. Корчагина, 2005; Е.А. Ржанов, 2006; Д. Аппель, 2008; Н.П. Бычкова, 2008; П.А. Леус, 2008; J.D. Lewsey, 2004; Е. Gomez, 2005; М. Macrin, 2005).
В стадии пятна, органическая матрица эмали обычно сохраняется, интенсивно окрашивается различными красками в связи с накоплением органических веществ из слюны. Однако в дентине, примыкающем к пораженной начальным кариесом эмали, ослабевает базофилия, происходит снижение содержания гликозаминогликанов - кислых мукополисахаридов, фуксинофи-лия сменяется пиронинофилией, ослабляющейся по направлению снаружи -внутрь зуба, к пульпе. Такое изменение тинкториальных свойств дентина можно рассматривать как проявление процесса дезорганизации матрикса и коллагеновых структур, составляющих органическую основу дентина (В.А. Дроздов, 2002; О. Хидирбегишвили, 2002; И.Л. Горбунова, 2004; В.М. Елизарова, 2006; В.Г. Сунцов, 2006; Л.А. Лобовкина, 2007; C.F. Сох, 2002; G. Guillemin, 2004; J.D. Lewsey, 2004).
Современные возможности использования лазерно-индуцированной флюоресценции для оценки изменений структуры тканей
«Лазерная медицина» как самостоятельное научное направление сформировалась в последней четверти XX столетия и обеспечила прогресс многих областей медицин (В.В. Волков, 1999). Со времени своего изобретения лазеры нашли широкое применение в различных областях человеческой деятельности. Лазерная хирургия стала одной из наиболее развитых и перспективных отраслей использования этого нового источника энергии. Благодаря своей возможности создавать излучение с высокой плотностью энергии, лазер превзошел все существовавшие до той поры хирургические инструменты. На сегодняшний день лазеры стали незаменимыми инструментами современной медицины. Сейчас лазеры самых разных типов используются для достижения множества разнообразных целей, однако, как правило, речь идет о диагностических или лечебных возможностях с их использованием (A. Lussi, 2001; A. Kordic, 2003; J. Kuhnisch, 2004; С. Meller, 2006; W. Zaroni, 2006).
Кроме терапевтического и хирургического применения, лазеры могут быть использованы для диагностики изменений структуры тканей. В частности, по спектрам лазерно-индуцированной флюоресценции удается идентифицировать ткани, пораженные раком, отличать нормальную аорту от атеро склеротической (П.М. Ларионов и соавт.,1997; А.А. Кунин, 1999; А.Н. Ма-лов, 1999).
По данным П.М. Ларионова разрабатываются тест-системы с использованием лазерно-индуцированной флюоресценции для анализа резидуального присутствия антибиотиков в тканях, что может иметь прикладное значение в токсикологии. Спектроскопическая оценка лазерно-индуцированной флюоресценции широко исследуется, как мало инвазивный метод в экспериментальной онкологии: для диагностики аденокарциномы толстого кишечника, рака легких, плоскоклеточного рака слизистой оболочки полости рта. Применение метода лазерно-индуцированной флюоресценции позволяет быстро определять фрагменты мутантной ДНК. Несомненно, прогрессивными и многообещающими являются эксперименты по применению лазерно-индуцированной флюоресценции для контроля терапии неоплазмы in vivo.
Метод лазерно-индуцированной флюоресценции широко используется в медико-биологических исследованиях. Так измерение ЛИФ сердечной мышцы показали, что поражение ее кальцинозом приводит к существенной перестройке спектрального состава люминесценции и открывает перспективу применения ЛИФ для диагностики степени поражения кальцинозом при проведении кардиохирургических операций на открытом сердце (П.М. Ларионов, 1999;).
Известно, что главной неорганической составляющей костной ткани живого организма позвоночных являются минералы гидроксилапатита Са10(РО4)б(ОН)2. Как показали данные электронной микроскопии, гидро-ксилапатит кости состоит из микрокристаллов, одинаковых по форме с микрокристаллами мелкодисперсной фракции сердечного кальцификата (А.А. Кунин, 1999; П.М. Ларионов, 1999).
На основании спектрального анализа были созданы условия исследования минерала гидроксилапатита. Определение изменения спектра лазерно-индуцированной флуоресценции открывает возможность использования измерения относительной интенсивности флюоресценции при различной сте пени кальцинации (П.М. Ларионов, 1999). Однако эта область остается мало разработанной. Для решения ее задач необходимо тесное сотрудничество представителей разных областей - физиков, морфологов и клиницистов.
Проведенными ранее исследованиями были получены спектры лазер-но-индуцированной флюоресценции биологических веществ, возбуждаемой излучением с длиной волны 248 нм, которые принято разделять по характерным признакам на три класса.
По данным П.М. Ларионова флюоресценция биологических веществ обеспечивается в первую очередь за счет флюоресценции белков, содержащих аминокислоты триптофан и тирозин. Действительно, существуют вещества, например, белок куриного яйца или мышечная ткань сердца, спектр которых, по-видимому, обусловлен флюоресценцией только этих двух аминокислот. Причем тирозин ответственен за коротковолновую часть спектра (300-325 нм), а триптофан - за длинноволновую часть (320-450 нм). Спектры лазерно-индуцированной флюоресценции этой группы отличаются тем, что вне основной области свечения интенсивность лазерно-индуцированной флюоресценции не превышает 10% от максимума на 330 нм. Таким образом, первый класс веществ составляют спектры, в которых присутствует преимущественно люминесценция белка в виде составляющих его аминокислот. Отметим, что, несмотря на подобие спектров белка яйца и мышечной ткани сердца, интенсивность лазерно-индуцированной флюоресценции отличается примерно в два раза. Однако в общем случае флюоресценция биологических веществ гораздо богаче, и спектры лазерно-индуцированной флюоресценции остальных исследованных веществ имеют более сложный состав: наличие УФ компоненты в диапазоне 270-300 нм (твердые ткани зуба, мышечная фасция), появление второго максимума в области 370-420 нм (эмаль, дентин), существенный подъем плато в диапазоне 400-550 нм (мышечная ткань, аорта, мышечная фасция). Ко второму классу принято относить спектры, у которых также присутствует полоса с максимумом вблизи 330 нм, однако кроме лазерно-индуцированной флюоресценции белка присутствуют и другие полосы флюоресценции. К данному классу относятся спектры мышечной ткани, аорты и мышечной фасции. У всех этих тканей флюоресценция в области 370-400 нм заметно интенсивнее по сравнению с веществами первого класса. Кроме того, присутствует длинноволновая полоса 430-550 нм. Подобное поведение спектра, по-видимому, обусловлено в основном наличием в этих тканях волокнистых белковых структур: коллагена и эластина, и обсуждалось ранее. К триптофановой полосе с максимумом 330 нм добавляется полоса коллагена и эластина с максимумом 380 нм, простирающаяся в видимую область, а перепоглощение флюоресценции в оксигемоглобине вызывает провал вблизи 420 нм, что приводит к появлению отдельной полосы в районе 450 нм, тем не менее, связанной с полосой 380 нм. У мышечной фасции также наблюдается ультрафиолетовая полоса флюоресценции (Я=275-300 нм). Необходимо отметить, что под полосой флюоресценции многокомпонентной ткани здесь подразумевается область спектра, в которой присутствуют некие характерные особенности. При этом необязательно, чтобы различные полосы были вызваны флюоресценцией различных компонентов. К третьему классу относятся спектры ЛИФ твердых тканей зуба, в которых не присутствует явно полоса люминесценции белка. Можно предположить, что у данного класса биологических веществ наблюдаются четыре независимые полосы лазер-но-индуцированной флюоресценции. Первая - ультрафиолетовая полоса (270-300 нм), имеющая малую интенсивность. Вторая, наиболее интенсивная, лежит в области 300-350 нм. Как спектральный интервал, так и максимум ла-зерно-индуцированной флюоресценции этой полосы с точностью примерно до 1 нм близки к лазерно-индуцированной флюоресценции тирозина.
Изменение структуры твердых тканей зуба при кариесе
Структура твердых тканей зуба при кариесе в стадии пятна Стадия пятна представляет собой самую раннюю стадию развития кариеса. Это происходит вследствие процессов деминерализации и уменьшения количества минеральных компонентов эмали, что приводит к изменению структуры твердых тканей зуба.
При визуальной оценке размеры пятен варьировались от 0,1 до 0,5 см., выражались появлением на фоне блестящей поверхности эмали белых непрозрачных или пигментных пятен. Поверхность пятна гладкая, матовая, границы четкие (рис. 6). Различались несколько видов кариозных пятен: белые, коричневые с различной степенью распространенности и черные пятна. Наиболее частая локализация: фиссуры премоляров и моляров, слепые ямки резцов и клыков.
Патологический процесс в стадии пятна начинался с дис- и деминерализации в подповерхностной зоне эмали. Наиболее глубоко в толще эмали размещалась зона гиперминерализации, с исчезновением в ней структурных компонентов эмали. Во второй зоне отмечалось уменьшение твердости эмали вследствие частичного растворения минералов, а в третьей - увеличение минерализации. В подповерхностной, четвертой, зоне деминерализации минералы вымывались почти полностью. В поверхностной зоне была полная дезинтеграция. В результате этих процессов можно было наблюдать расширенные межпризменные промежутки. Контуры призм стирались и становились мелкозернистыми и превращались в бесструктурную массу. Микропространства эмали увеличивались. В участках дефекта эмали накапливались бактерии, которые распространялись по щелям, образованным между призмами, при этом пятно темнело вследствие наличия красящих веществ в пище, а также под влиянием бактерий. В участках дентина, который прилегает к кариозному дефекту эмали, так же отмечались характерные изменения. Непосредственно, возле эмалево-дентинного соединения, дентинные канальцы расширялись, далее они склероз и ро вались. Основное вещество дентина было гиперминерализованно. Границы между функциональными слоями нечеткие, так же как и граница между эмалью и дентином (рис. 7).
Близкие, но более распространенные изменения могли включать в себя такие проявления, как полные, продольно-поперечные разрывы эмали. Это наиболее часто встречающийся характер поражения по открытому типу, когда дефекты выходили на поверхность эмали (рис. 8, 9). Патологический процесс стадии «пятна» всегда сопровождался поражением эмали, без поражения повреждения подлежащего дентина. Структура твердых тканей зуба при кариесе поверхностной стадии
Поверхностный кариес можно определить как очаг деструкции на уровне эмали. При визуальной оценке размеры деструкции варьировались от 0,1 до 0,7 см., цвет деструкции от светло-желтого до коричневого, поверхность зернистая, матовая, границы четкие. Характерна локализация: фиссуры премоляров и моляров, слепые ямки резцов и клыков (рис. 10).
Диагностика изменений структуры твердых тканей зуба методом лазерно-индуцированной флюоресценции
С использованием лазерно-индуцированной флюоресценции были получены спектры интактных зубов и спектры деструктивных кариозных поражений в зависимости от стадии кариозного процесса. Для спектра лазерно-индуцированной флюоресценции интактного зуба характерным явилось формирование широкой спектральной полосы по всей измеряемой области. В этом случае мы наблюдали относительно равномерное проявление флюоресцирующих компонентов. Сравнивая все полученные данные, отмечено, что в твердых тканях интактных зубов присутствуют четыре флюоресцирующих компонента. Первый компонент соответствовал спектральной полосе с максимумом в районе 450 нм и принадлежал минеральной составляющей - гид-роксиапатиту. Второй компонент соответствовал спектральной полосе с максимумом в районе 390 нм, и присутствовал в соединительных тканях - коллагене и эластине. Ещё два флюорофора соответствовали спектральной полосе от 330 нм до 370 нм, с максимумами от 340 нм до 360 нм. Эти спектры лазерно-индуцированной флюоресценции были характерны для белков, содержащих триптофан. Таким образом, спектр интактного зуба представлял собой сумму спектров из нескольких компонентов, относительный вклад которых зависел от индивидуальных особенностей (рис. 38 - рис. 43).
Для спектра лазерно-индуцированной флюоресценции интактного зуба было характерно формирование одноволнового пика спектра. Длина волны составляла 650 нм с уровня 0,3 ед. Интенсивность флюоресценции на данной длине волны, в зависимости от времени, изменялась и составляла (в ед.) от 0,30 до 1,0. При этом отмечалось резкое повышение интенсивности от 0,3 ед. до 0,9 ед. На уровне 0,9 ед. и длине волны 400 нм отмечалось начало формирования пика спектра, который приходился на 1,0 ед. и длину волны 425 нм. В последующем отмечалось резкое снижение с уровня 1,0 ед. до 0,8 ед. и Спектры лазерно-индуцированной флюоресценции при кариесе 1-2 стадии
В зависимости от стадии кариозного процесса можно было наблюдать различный характер спектра лазерно-индуцированной флюоресценции. При кариозном процессе 1-2 стадии происходило формирование «провала» в области от 380 нм до 400 нм, за счет снижения интенсивности флюоресценции «коллагеновой» спектральной полосы. Флюоресценция в области от 330 нм до 370 нм имела неоднородный характер, что свидетельствовало об изменении белкового состава в зоне деструкции. Длина волны спектра составляла 650 нм с уровня 0,3 ед. Интенсивность флюоресценции на данной длине волны, в зависимости от времени, изменялась и составляла (в ед.) от 0,36 до 1,1. Отмечалось резкое повышение интенсивности от 0,3 ед. до 0,9 ед. На уровне 0,9 ед. и длине волны 350 нм отмечалось начало формирования пика первой волны спектра, который приходился на 1,0 ед. и длину волны 375 нм. В последующем отмечалось снижение с уровня 1,0 ед. до 0,7 ед. при длине волны от 350 нм до 380 нм. Затем наблюдалось небольшое плато на уровне 0,8 ед. при длине волны 400 нм, и снижение от 400 нм до 450 нм. Затем формирование пика второй волны с 0,7 ед. и до 1,0 ед., при длине волны от 450 нм до 500 нм, после чего отмечалось плавное снижение (рис. 44 - рис. 48). При 3-4 стадии кариозного процесса происходило значительное увеличение «провала» в области от 380 нм до 400 нм. Отмечалось полное исчезновение «коллагеновой» спектральной полосы и неоднородный характер флюоресценции в области от 330 нм до 370 нм. Снижение спектральной полосы с максимумом в районе 450 нм свидетельствовало о деминерализации твердых тканей зуба. Длина волны спектра составляла 650 нм с уровня 0,25 ед., интенсивность флуоресценции в зависимости от времени изменялась и составляла (в ед.) от 0,25 до 1,0. Отмечалось резкое повышение интенсивности от 0,3 ед. до 0,9 ед. На уровне 0,9 ед. и длине волны 325 нм начало формирования пика первой волны спектра приходилось на 1,0 ед. и длину волны 350 нм. В последующем отмечалось снижение с уровня 1,0 ед. до 0,75 ед., при длине волны от 375 нм до 400 нм. Затем наблюдалось небольшое плато на уровне 0,8 ед. и длине волны 400 нм и снижение интенсивности от 400 нм до 450 нм. Формирование пика второй волны начиналось с 0,85 ед. и до 0,9 показателя, при длине волны от 400 нм до 450 нм, после чего отмечалось плавное снижение интенсивности (рис. 49 - рис. 53).
