张微 栾秀玲 秦艳利 尚禹

近红外漫反射光谱-慢性牙周炎早期诊断方法

张微 栾秀玲 秦艳利 尚禹

目的通过近红外漫反射光谱(DCS)技术测量正常、炎症状态时牙龈组织的相对血流量变化，为早期诊断慢性牙周炎提供依据。方法随机选择30 名门诊患者，应用DCS技术研发的流量仪，测量牙周治疗前、治疗后1 周和1 个月上前牙唇侧近、远中部位龈乳头的相对血流量，并同时做牙周探诊检查及常规临床治疗。结果不同时期牙龈的相对血流量，健康牙龈组(129.73±10.70)高于慢性牙龈炎组(95.51±11.83)，慢性牙龈炎组高于慢性牙周炎组(67.84±13.05)。与治疗前相比，治疗后1 周和1 个月牙周指数均降低，牙龈相对血流量亦显著增加。牙龈指数和龈沟出血指数与相对血流量具有相关性(r=-0.902，r=-0.893)。结论DCS能无创性测量牙龈炎症不同时期牙龈组织的相对血流量变化，期望成为慢性牙周炎早期诊断方法之一。

近红外漫反射光谱(DCS)； 慢性牙周炎； 牙龈； 血流量

慢性牙周炎是由多种细菌感染引起的炎症性疾病[1]。目前，慢性牙周炎的主要诊断方法包括临床牙周探诊和X线曲面断层片。

牙周探诊作为测量牙周袋深度、附着水平的一个基准手段。但应用普通探针进行临床检查受许多因素的影响，如所用探诊的力量、方向、牙龈的炎症及视觉和记录误差等[2]。现已广泛使用的Florida电子牙周探针，采用标准恒定的探诊力量和探诊压力，避免了由探诊力量的变化造成的误差，但仍存在某些缺点，如检查者的触觉敏感性下降，容易误将龈下牙石当做牙周袋底，影响测量深度[3]。X线曲面断层片用来评判牙槽骨的吸收程度，但只有牙槽骨中矿物质丢失达到约30%～50%，才能发现牙槽嵴高度的变化[4]。因此，现有临床诊断慢性牙周炎的方法，常常出现在严重的牙周组织破坏之后，而且不能评价疾病的活动性或进展的风险。

众所周知，任何炎症过程最早迹象之一是血管结构和微脉管系统的变化[5]。随着牙龈炎症的发生和发展，牙龈的微循环出现明显的动态变化，如毛细血管袢出现不规则的形状，有环形、扩张、扭曲盘旋等[6]。而血管的变化在诱导牙龈炎之后的2 d就已经开始，早于组织病理学变化[7]。因此，牙龈组织血流动力学的早期变化，可以作为预测病变发生的第一信号。

激光多普勒血流仪(laser doppler flowmetry，LDF)是目前应用检测口腔局部组织的微循环血量改变的方法。因具有无创性、操作简便非侵入式、不需要接触人体组织等优点，而广泛适用。但其缺点是只能检测浅表组织小体积(lt;1mm3)范围内的组织血流量；光纤探针直径细小，提高了安装的难度；易产生伪影等[8]。

近红外漫反射光谱(DCS)技术是一种无创的、可连续监测组织深部毛细血管床的血流量的技术。本研究应用DCS测量不同状态时牙龈组织的相对血流量(relative gingival boold flow，rGBF)，通过检测牙龈血流量的变化，反映牙龈组织的状态，并与临床检查做比较，研究结果有望成为慢性牙周炎的早期诊断方法之一。

1 材料与方法

1.1 纳入标准

随机选择2015-01～2015-06期间在大连市口腔医院门诊就诊的患者30 例。患者年龄26～59 岁，男女不限。纳入对象：①全身健康，无系统性疾病的非吸烟者[9]；②妇女非妊娠；③至少3 个月未使用全身性抗生素或非甾体类抗炎药；④上颌完整的恒牙列，无填充物；⑤无正畸或其他器械。患者均知情同意。30 名受试者，按照健康位点(H组)，慢性牙龈炎位点(G组)和慢性牙周炎位点(P组)分类。

1.2 实验仪器

激光二极管(100 mW，Crystalaser公司，CA)；光源光纤(WF200/220/245，Ceramoptec公司，MA)；雪崩光电二极管(APD，PerkinElmer公司，CA)；四频道自相关处理器(Correlator，NJ)。实验仪器，由美国肯塔基大学生物医学中心实验室设计(图 1)，由沈阳理工大学组装(图 2)，测得牙龈表面下2.5 mm深度的血流动力学变化。

图 1 简略原理图

图 2 实验仪器

1.3 实验步骤

图 3 临床探诊检查位点

1.3.2 临床检查及处置 相同的检查者，在各个位点处临床探诊检查牙周指数：菌斑指数(PLI)、牙龈指数(GI)、龈沟出血指数(SBI)和牙周探诊深度(PD)。健康组：牙周探诊深度lt;3 mm，BOP(-)；慢性牙龈炎组：牙周探诊深度lt;3 mm，BOP(+)；慢性牙周炎组：牙周探诊深度≥5 mm，临床附着丧失≥3 mm。得出位点数：H组62 个，P组76 个，G组72 个。所有患者均在初诊检查后，作常规牙周洁治，并对慢性牙周炎的患者作龈下刮治(手工和超声器械结合)及口腔卫生指导，并在牙周治疗后1 周、1 个月检查各项临床指标。

1.4 统计学处理

采用SPSS 17.0分析各组结果。比较同一位点、不同时间rGBF差异；各组牙周治疗前、治疗后1 周和1 个月rGBF差异；各组治疗前后PLI，GI，SBI，和PD差异。对GI和SBI与rGBF作线性相关分析。

2 结 果

2.1 重复性检验

针对同一名健康受试者的相同位点，测量间隔1 周、2 周和1 个月的rGBF，每个位点测量3 次取平均值。与首次测量的rGBF比较，按α=0.05水准，Pgt;0.05。即同一位点，间隔1 周、2 周和1 个月测量牙龈相对血流量的变化，差异无显著性(表 1)。

2.2 各组牙周治疗前后rGBF的比较

不同组间rGBF间差异存在显著性(Plt;0.05)，且H组(129.73±10.70)高于G组(95.51±11.83)，G组高于P组(67.84±13.05)。H组中，治疗前、治疗后1 周和1 个月之间的rGBF比较，差别无统计学意义(Pgt;0.05)。G组和P组中，治疗前与治疗后1 周的rGBF比较，差异有显著性(Plt;0.01)，rGBF均明显增加。而治疗后1 周和1 个月的rGBF比较，差别无统计学意义(Pgt;0.05)(表 2)。

表 1 同一名健康受试者相同位点、不同时间的牙龈相对血流量变化

注： ① 在相同的位点，相比于初诊时的相对血流量变化，各组1 周后、2 周后和1 月后，没有显著差异Pgt;0.05

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

注： ①与治疗前比较，Plt;0.01；②与治疗后1 周比较，Pgt;0.05

2.3 各组牙周治疗前后牙周指数的比较

与治疗前相比，牙周治疗后1 周和1 个月，G组和P组GI、SBI均明显减少，PD和PLI明显减低。H组各项牙周指数均无明显变化(图 4)。

2.4 牙龈指数和龈沟出血指数与牙龈相对血流量关系

GI、SBI与rGBF之间具有相关性，其相关系数具有统计学意义(Plt;0.001)，rlt;0，可以认为GI、SBI与rGBF之间具有较大的负相关性(图 5)。

3 讨 论

DCS是一种通过利用近红外光谱无创、非侵入性的测量组织微血管中的移动散射体(比如红细胞)的运动，通过计算得出组织内相对血流量的方法[10]。近红外线短波(650～950 nm)，对软组织来说，光吸收相对较低，散射相对较强，因而会有较强的散射光从组织中反射出来，成为可被探测到的光。光信号转变成电信号，振幅的变化被记录成图形，可以量化生物组织内的血流量[11]。

目前，DCS作为一种新型的方法，其相关技术已经应用到动物及人体研究中。Meeri等[12]将DCS应用到大脑，在血压及二氧化碳动脉血氧分压变化时，监测脑组织的血流量变化，并与氙增强CT比较分析，两者结果有明显的正相关性。Yu 等[13]用DCS无创监测在光动力治疗期间小鼠肿瘤的血流变化，观察到激光照射时，如果肿瘤内血流动量出现快速减少，将导致长期治疗的疗效不佳。Natasha等[14]在人类乳腺癌早期化疗期间，监测组织的血流量，发现组织代谢的改变，可能会提供有关治疗机制方面的新见解。

图 4 3 组牙周治疗前后指数比较

图 5 牙龈指数和龈沟出血指数与牙龈相对血流量关系

本研究将DCS技术应用于牙龈组织，测量健康、慢性牙龈炎及慢性牙周炎时的相对血流量变化。研究发现，通过不同状态时牙龈组织的相对血流量水平的显著性差异，健康牙龈组(129.73±10.70)高于慢性牙龈炎组(95.51±11.83)，慢性牙龈炎组(95.51±11.83)高于慢性牙周炎组(67.84±13.05)，能够早期诊断出健康牙龈、慢性牙龈炎及慢性牙周炎。这与Matheny等[15]使用LDF测量牙龈炎患者的血流量，与健康者相比，其血流量减小，表明炎症导致牙龈的血流量减慢的研究结果相一致。

研究还发现，与牙周治疗前比较，治疗后1 周和1 个月，GI、SBI比治疗前均明显减少，PD和PLI明显减低，rGBF显著升高。说明炎症使牙龈组织的相对血流量减少，而牙周治疗时去除牙石和菌斑，减少对牙龈的破坏使其微循环代谢得以恢复或改善，从而PLI、GI、SBI和PD减少，rGBF增大。不同牙周状态时rGBF，与GI和SBI之间具有相关性，相关系数较大。说明DCS检测牙龈组织的相对血流量指数，可以作为牙周诊断的指标之一。

与传统的牙周临床探诊指数相比，DCS技术具有无创性；操作简单，数据可靠；同一位点同一时间可重复测量；对微血管高度敏感，监测短时高效的分辨率(6.5 ms～数秒)，即时捕捉；不需要辐射暴露；仪器价格低廉，一旦设备就位没有耗材需要购买或开发(如抗体，底物，或分子探针等)；且与患者口内黏膜无接触，避免交叉感染等优点。因此，DCS技术作为诊断早期慢性牙周炎的研发，将有利于医学的发展和满足患者的实际需求，具有一定的临床应用价值。

研究发现，针对同一名健康受试者的同一位点，进行多次间隔时间的重复测量，其差异无显著性，证明DCS流量仪能稳定，有效地测量牙周组织的血流量。

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(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

沈阳市科学技术局(编号： F11-265-6-02)；大连市卫生局科研项目(编号： 2012713)

116021， 锦州医科大学大连市口腔医院研究生培养基地(张微 栾秀玲)； 沈阳理工大学(秦艳利)； 美国肯塔基大学(尚禹)

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

R781.4+2

A

10.3969/j.issn.1001-3733.2017.02.022