定量光激发荧光技术在龋病诊断中的应用研究进展

杜亚鑫

龋病是人类常见、多发的口腔疾病，在口腔疾病的发病率中，位居前列。目前临床对龋病的诊断方法主要是视诊、探诊以及影像学检查。由于传统检查方法的准确度受到牙齿解剖形态的影响，因此最终龋病的诊断极大程度依赖临床医生的主观经验[1]。定量光激发荧光技术(quantified light-induced fluorescence, QLF)是一种非破坏性定量测量牙体矿化状态的技术，早年作为检测手段主要应用于实验室研究，近年来在口腔诊疗中的应用愈加广泛，可用于龋病、隐裂牙的诊断[2]、菌斑检测[3]等。本文将对QLF技术在龋病诊断中的应用作一综述。

1 QLF技术背景

QLF技术的基础是荧光技术，使用高强度蓝光照射牙齿表面时，健康的牙体组织呈现出绿色的荧光，而龋损或脱矿的牙体组织发出的荧光强度减弱[4]。这是由于脱矿的牙体组织结构发生变化，使荧光的散射增加，造成荧光量损失，呈现出暗区[5]。QLF系统将病损边界以外的正常牙体组织的荧光强度默认为正常值，通过软件分析计算出病损区相比周边正常组织的荧光损失程度，得出三个参数：病损区总荧光损失量ΔQ，病损区域的面积A(mm2)，病损区荧光损失量的平均值ΔF(ΔF=ΔQ/A)。病损区荧光损失量的平均值是最常用的参数，病损区的脱矿程度越高，病损区荧光损失量的平均值越大。

蓝光投射到牙齿表面后，细菌的卟啉类代谢产物会激发形成红色荧光[6]。能够产生激发红色荧光的细菌通常已经能够形成成熟的菌斑或生物膜，如牙周炎、龋坏等。QLF系统测量牙齿表面的红色荧光，使用参数ΔR表示红色荧光量，反应局部区域有菌斑堆积[7]。在龋坏病损区域，菌斑区域以及牙结石区，红色荧光量有明显增高[8-9]。

QLF系统主要包含两个部分：通过特定波长的单色光照射牙齿表面，并采用高滤过的透镜拍摄荧光图像；使用图像分析软件对荧光图像进行定量分析。QLF技术发展至今，已经经历了三代设备的更新，系统基本构成不变，均采用峰值波长为405 nm的蓝光作为激发光，但过滤器和拍摄设备有所不同。第一代设备Inspektor Pro采用转换波长>520 nm的过滤器，用CCD微型相机拍摄图像。第二代设备QLF-D采用LED灯作为激发光，并增加了双层过滤器，使用单反相机拍摄图像。第二代设备可以获得质量更高的红色荧光图像，检测出更细微的差异[6,10]。第三代设备Qraycam采用高透的玻璃过滤器以及CCD微型相机。有研究表明，三代设备测量的病损区荧光损失量的平均值无明显差异，均有较高的诊断效能[5]。但是三代设备的过滤器不断改良，对于红色荧光的探查能力逐步提高，红色荧光量的诊断准确度有明显提升。另外，第二代和第三代设备便携性更强，方便临床操作，后牙还能通过口镜反射拍摄高质量图像。

2 QLF在恒牙龋病诊疗中的应用

2.1 早期平滑面龋的诊断

光滑面早期龋坏的临床表现主要是釉质脱矿引起的白垩斑，这是正畸治疗常见的并发症。正畸患者佩戴固定矫治器后口腔卫生清洁的难度增大，牙面菌斑堆积。正畸患者白垩斑的发生率46%～73%，在去除托槽后半年内尤为明显[11]。白垩斑阶段应进行非手术治疗使脱矿的牙釉质再矿化，对于已经出现的缺损采用微创治疗来最大限度保留健康牙体组织，因此釉质白垩斑的早期诊断十分重要。

目前临床上白垩斑的检查方式主要是视诊，但是肉眼难以分辨轻微的釉质脱矿，易造成漏诊，并且无法评估釉质的脱矿程度。有研究表明QLF技术能检测光滑面釉质龋坏早期矿物质量的微小改变，检测敏感度较高[12]。病损区荧光损失量的平均值的大小与釉质脱矿程度有明显相关性[4,13-14]，QLF技术利用病损区荧光损失量的平均值分析釉质的脱矿程度。

有学者使用QLF技术评估釉质早期龋坏的龋损活跃性[15-16]。具体做法是在白垩斑上覆盖湿棉球作用60 s，再用压缩气体将湿牙面吹干，分别在0、5、15 s时进行QLF检测。利用参数病损区总荧光损失量(ΔQ)的变化量除以间隔时间，得出新的参数ΔQv，表示ΔQ随吹干时间变化的速度。ΔQv与白垩斑的活跃性有很强的相关性，活跃性白垩斑的ΔQv值明显高于非活跃性白垩斑。原理是活跃龋损区的釉质含有大量的微通道，通透性比非活跃龋更高，被吹干时液体蒸发速度较快。

QLF技术对平滑面龋的早期诊提供依据[17-18]，不仅能通过对比再矿化液作用前后的参数值变化来评估再矿化治疗效果[19-21]，还能判断白垩斑的龋活性，这对临床决策制定有很大指导意义。活跃的白垩斑会出现持续进展的脱矿，需要及时进行干预治疗，而非活跃期的白垩斑脱矿不再继续进展，甚至已经出现再矿化。目前关于QLF技术对白垩斑龋活性的研究较少，未来需要进行进一步大样本的临床研究来确定诊断阈值。

2.2 早期窝沟龋的诊断

牙齿表面复杂的窝沟是龋病的好发部位，且容易发生隐匿性龋。早期窝沟龋未形成明显龋洞，与正常牙齿的窝沟色素沉着易混淆，传统的视诊以及探诊方式易造成漏诊。另外，龋病只有在发展到一定程度时才能被影像学检查检出，龋坏早期的轻度脱矿在X线片上经常没有明显改变。窝沟龋的诊断是临床的重点和难点之一。近年来有研究表明QLF技术可以用于检测窝沟早期龋坏[22-25]。QLF技术利用蓝光照射牙齿，龋损区域出现绿色荧光的损失，细菌以及代谢产物激发红色荧光。其用于探查早期未形成龋洞阶段的龋损，探查能力是常规视诊检查的2倍[26]。

Jallad等[27]的研究以组织病理切片为金标准，QLF技术诊断早期窝沟龋坏的AUROC值约0.9～0.94，诊断效能较高。Lee等[28]也以组织病理切片作为金标准，研究QLF技术对早期窝沟龋坏与窝沟着色的鉴别诊断能力。结果表明QLF检查中的病损区荧光损失量的平均值和红色荧光量均与病理组织切片的检查结果具有明显相关性。这两者诊断的AUROC值分别为0.94和0.91，两个参数均有较高的诊断效能，且红色荧光量略优于病损区荧光损失量的平均值。Oh等[29]的研究也有类似的结论，红色荧光量对于早期窝沟龋坏AUROC为0.91，病损区荧光损失量的平均值为0.84。

QLF技术不仅用于早期窝沟龋坏的探查诊断，还能够通过定量分析来评估龋坏进展的程度。Jung等[22]的研究根据病损区荧光损失量的平均值以及红色荧光量的数值变化制定了QLF技术对窝沟龋坏的诊断评分系统，这两者均与龋坏的进展深度有明显相关性，AUROC为0.807～0.976，诊断效能较高。

QLF技术对早期龋坏脱矿探查效果较好，病损区荧光损失量的平均值与脱矿深度有很高的相关性[23]。牙齿窝沟经常有不同程度的着色，这可能会影响病损区荧光损失量的平均值的诊断准确度。因为在着色的窝沟中，色素分子可能会吸收荧光，也可能会造成荧光量损失，产生假阳性结果。窝沟龋损区域有大量的细菌以及代谢产物存在，产生明显的红色荧光，而窝沟着色无明显的红色荧光。红色荧光量对于窝沟着色以及窝沟早期龋坏的鉴别诊断效能较高，使用病损区荧光损失量的平均值与红色荧光量联合诊断能进一步提高早期窝沟龋坏的诊断准确度。

2.3 邻面龋的诊断

邻面龋坏的解剖位置特殊，约75%的邻面龋坏位于接触点区域，25%位于接触点以下[30]，增加了临床检查的难度。邻面龋进展累及边缘嵴时可从牙合面探查到，但是对于龋损面积和深度较小的邻面龋，传统视诊以及探诊均难以发现。咬翼片是检查邻面龋坏最常用的方法，然而咬翼片的诊断效能受到各种因素的影响，比如胶片类型、图像强度及对比度、图像的分辨率、操作者的技能以及读片能力等。

体外研究表明QLF技术检查邻面龋的结果与影像学检查具有明显相关性[31]。该研究中采用病损区荧光损失量的平均值作为参数诊断邻面龋，具有较高的敏感度(78.12%)和特异度(86.84%)，AURO值为0.902，诊断效能较高，该结果与Ko的研究结果[32]一致。Ko的体外研究中，QLF技术检查邻面龋的敏感度和特异度分别为0.75和0.84，诊断效能与视诊结合影像学检查相当。Kim[31]的体内临床研究表明病损区荧光损失量的平均值和红色荧光量对邻面牙本质龋坏具有较高的诊断效能(AUROC值分别为0.86和0.902)。

但也有研究表明QLF技术对邻面龋坏的诊断敏感度(0.74)和特异度(0.73)较低，AUCOC值为0.81，诊断效能不如影像学检查[29]。邻面龋坏龋损区的荧光只能透过釉质边缘嵴观察到，反射出的荧光量更小，龋损区域荧光的细微变化难以检测[33]。QLF技术对邻面龋的检测能力与设备投照方向有关，从颊舌侧探查效果优于牙合面[32,34]。另外，邻面龋坏位置越靠近牙合面边缘嵴，QLF设备在牙合面方向越容易检测到龋损[35]。

目前研究表明QLF技术用于恒牙邻面龋坏的诊断效能较高。但是由于邻面龋坏特殊的解剖位置，QLF技术的诊断效果受龋坏位置，龋损进展深度，以及检测方向的影响。

2.4 继发龋的诊断

充填物边缘的继发龋坏是导致重新充填的最主要原因，临床医生应该对继发龋进行早期探查诊断，及时制定正确的治疗决策，避免龋坏进一步进展破坏更多牙体组织甚至累及牙髓。目前临床上主要采用的视诊、探诊并结合影像学检查对继发龋进行诊断。对于早期的继发龋，视诊和探诊检查容易造成漏诊，并且可能与修复体边缘老化变色混淆。轻度的继发龋坏可能在影像学检查时不能显影，并且容易被充填物遮挡，影响判断。有学者提出用QLF技术检测早期继发龋[36]，通过荧光量的变化检测充填物边缘牙体组织脱矿的情况，对早期继发龋做出准确的诊断[37-38]。但也有研究结果表明QLF技术对继发龋的诊断准确度与视诊检查无明显差异[39]。

QLF技术在继发龋的诊断方面目前研究较少，缺乏足够样本的临床研究，对于其是否优于视诊检查，目前还没有明确的结论。

2.5 深龋治疗决策的制定

深龋的治疗也是口腔临床工作难点之一，过度去腐可能会损伤牙髓组织，去腐不足则会导致龋坏进一步进展。感染牙本质中有大量活跃的致龋菌，需要完全去除，部分近髓的脱矿牙本质可以适当保留[40]。目前临床医生主要通过观察剩余牙本质的颜色，形态和硬度来判断去腐终点。但是这种方法较为主观，有可能产生错误的判断。活跃龋损中含有大量细菌代谢产物，已有研究利用QLF技术检测龋损区的红色荧光来评估龋损区域的龋活跃性[41]。Lee等[42]的临床病例研究中，采用常规方法去腐后，利用QLF技术依然在剩余牙本质中检测到强烈的红色荧光，需要进一步去腐。另一项研究中，深龋洞底牙本质颜色呈较暗的颜色，使用QLF技术检测剩余深色的牙本质，未发现明显红色荧光，选择保留[43]。

QLF技术是一种较为客观的检测方法，与传统的通过颜色硬度判断剩余牙体组织状态的方法相比更为准确直观。在深龋去腐时采用QLF技术检测剩余牙体组织的龋活跃性，有助于指导临床医生准确判断去腐终点，为正确制定临床决策提供客观依据。

3 QLF在乳牙龋病诊断的应用

乳牙的釉质厚度比恒牙小，且更容易有菌斑堆积，抗龋能力较弱，龋病发展迅速。乳牙龋病的早期诊断以及治疗尤为重要。目前视诊联合影像学检查依然是龋病诊断的基础方法，然而AAE的指南不推荐对儿童龋坏诊断进行放射检查。QLF技术可能替代放射线检查成为儿童乳牙龋坏的有效诊断方法[44-45]。

Pontes等[46]的体外研究以组织病理切片检查为金标准，结果表明QLF技术对乳牙龋坏的准确度与普通视诊检查无明显差异，Diniz等[47]的研究也得出了相同的结论。这两项研究是对乳牙龋病进行不同龋坏程度的分级研究，QLF技术诊断釉质龋的准确度不高，但对于牙本质龋的诊断准确度较高。

Cho等[48]的一项临床研究以视诊结合影像学检查为金标准，结果表明QLF技术对乳牙龋坏的诊断效能较高。该研究中QLF技术具有较高的诊断敏感度(0.72～0.91)和特异度(0.74～0.96)，AUROC值为(0.861～0.940)，表明QLF技术具有与视诊和影像学相当的诊断能力。

乳牙釉质层较薄，矿化程度更低，光线进入牙釉质层之后更容易到达釉牙本质界。光线在牙本质层更容易被荧光团吸收，这使得QLF设备能够更好地检测到荧光的改变[49]。与恒牙相比，QLF在乳牙上能捕捉到更小的荧光变化量，因此该技术用于检查诊断乳牙的龋病更加有效。QLF技术是一种无创的检查方式，没有放射线损害，可与传统视诊检查结合以更有效更精确地检查诊断乳牙龋病。但是乳牙表面的菌斑软垢较多，产生的红色荧光会造成结果假阳性，在临床检查前应对牙面进行清洁。

4 小 结

QLF技术是一种非破坏性的龋病检查方法，用于光滑面早期龋、窝沟龋、邻面龋，以及继发龋的诊断。QLF技术不仅精确地检测出龋损区域，实现龋病的早期诊断，还能定量分析病损程度，评估病损区域的龋活性，为制定正确的临床决策提供客观依据。它避免了放射线的损害，尤其适用于对儿童以及孕妇的检查[13]。目前对于QLF技术的研究已经表明它在诊断早期龋病方面有一定作用，能够作为临床检查的一种补充方法。随着未来QLF技术在临床诊断的应用愈加广泛，可以设定各类龋病的诊断阈值，使临床工作更加便捷。