LESION ACTIVITY ASSESSMENT OF EARLY CARIES USING DYE‑ENHANCED QUANTITATIVE LIGHT‑INDUCED FLUORESCENCE
ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA TỔN THƯƠNG SÂU RĂNG SỚM BẰNG PHÁT HUỲNH QUANG CẢM ỨNG ÁNH SÁNG ĐỊNH LƯỢNG ĐƯỢC TĂNG CƯỜNG THUỐC NHUỘM
 |
GIỚI THIỆU
Sự mất cân bằng trong quá trình động - khử khoáng (demineralization) và tái khoáng (remineralization) của răng dẫn đến sự phát triển của các tổn thương sâu răng sớm (early caries lesion) với bề mặt còn nguyên vẹn. Khi quá trình khử khoáng chiếm ưu thế, độ xốp bề mặt (surface porosity) của tổn thương sâu răng tăng lên và khi quá trình tái khoáng chiếm ưu thế, độ xốp bề mặt giảm đi. Các tổn thương sâu răng có quá trình khử khoáng tiến triển được xác định là đang hoạt động (active), trong khi các tổn thương có quá trình khử khoáng bị ngưng lại được xác định là không hoạt động (inactive). Các tổn thương sâu răng đang hoạt động tiếp tục gia tăng độ xốp bề mặt do quá trình khử khoáng. Ngược lại, trong các tổn thương sâu răng không hoạt động, nơi quá trình tái khoáng chiếm ưu thế, độ xốp bề mặt giảm, điều này ngăn chặn sự tiến triển của tổn thương hoặc thúc đẩy quá trình phục hồi mô răng khỏe mạnh. Do đó, độ xốp bề mặt có thể là một yếu tố quan trọng trong việc xác định hoạt động của tổn thương sâu răng sớm.
Các phương pháp định lượng (quantitative method) để đo độ xốp bề mặt của tổn thương sâu răng sớm đã được sử dụng để xác định hoạt động của tổn thương một cách khách quan. Chụp cắt lớp vi tính micro (micro-CT) và chụp X quang micro cắt ngang (transverse microradiography, TMR) có thể được sử dụng để đánh giá độ xốp của tổn thương bằng cách đo hàm lượng khoáng chất thông qua cấu hình hấp thụ tia X. Các nghiên cứu trước đây đã báo cáo rằng lớp bề mặt của tổn thương đang hoạt động ít xốp hơn lớp bề mặt của tổn thương không hoạt động. Tuy nhiên, micro-CT và TMR yêu cầu phải nhổ hoặc cắt lát răng làm mẫu vật; do đó, hai phương pháp này chỉ giới hạn sử dụng trong phòng thí nghiệm. Ngoài ra, bức xạ (radiation) phát ra từ micro-CT và TMR có thể gây hại cho cơ thể người và do đó không phù hợp cho các nghiên cứu lâm sàng. Vì vậy, cần phát triển một phương pháp không xâm lấn để đánh giá độ xốp bề mặt và xác định hoạt động tổn thương ở sâu răng sớm để sử dụng trong lâm sàng.
Phương pháp nhìn và sờ (visual-tactile method) đã được sử dụng rộng rãi để đánh giá hoạt động của tổn thương. Nó đo lường định tính độ nhám (roughness) và độ phản xạ (reflection) của bề mặt tổn thương, là những đặc tính liên quan đến độ xốp bề mặt. Ví dụ, khi độ xốp bề mặt tăng lên, lớp bề mặt của tổn thương sâu răng trở nên không đều, dẫn đến kết cấu thô ráp, màu trắng xỉn và mất độ bóng. Trong các nghiên cứu trước đây đánh giá định lượng độ nhám và độ phản xạ, không thấy sự khác biệt về độ nhám giữa các tổn thương hoạt động và không hoạt động. Tuy nhiên, các nghiên cứu định tính đã chỉ ra rằng sự phản xạ của các tổn thương đang hoạt động cao hơn đáng kể so với các tổn thương không hoạt động. Do đó, sự phản xạ có thể được sử dụng để xác định hoạt động của tổn thương. Tuy nhiên, khi đo mức phản xạ tại phòng khám, trước tiên răng được thổi khô bằng hơi nén. Do đó, phương pháp nhìn và sờ có thể là một phương pháp chủ quan, không đáng tin cậy để đánh giá hoạt động của tổn thương, vì các biến thể có thể xảy ra tùy theo kỹ năng và khả năng của người khám khi quan sát tổn thương có màu trắng đục (dull-whitish-colored lesion).
Trong nha khoa, đã có những nỗ lực đánh giá khách quan và định lượng các tổn thương sâu răng bằng công nghệ quang học (optical technology). Trong số đó, công nghệ huỳnh quang cảm ứng ánh sáng định lượng (quantitative light-induced fluorescence, QLF) sử dụng ánh sáng xanh nhìn thấy có bước sóng 405nm để phát hiện các bệnh về răng miệng (ví dụ, sâu răng-dental caries, mòn răng-tooth wear, nứt răng-tooth fissure và mảng bám gây bệnh trên răng-pathogenic dental plaque). Khi một tổn thương sâu răng sớm được chiếu bằng ánh sáng xanh nhìn thấy được, nó sẽ phát ra huỳnh quang tương đối tối so với men răng lành lặn, do ánh sáng bị tán xạ bởi cấu trúc xốp của lớp bề mặt. Khi các tổn thương sâu răng sớm được làm khô bằng hơi nén, các tổn thương đang hoạt động sẽ có khả năng tự phát huỳnh quang tối hơn đáng kể so với các tổn thương không hoạt động như trong một nghiên cứu in vitro. Tuy nhiên, không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về cường độ huỳnh quang giữa các tổn thương hoạt động và không hoạt động trong nghiên cứu in vivo. Bởi vì những thay đổi về cường độ huỳnh quang khi làm khô bằng không khí quá nhỏ để phản ánh sự khác biệt về đặc điểm bề mặt tổn thương sâu răng; do đó, cần phải làm nổi rõ sự khác biệt về đặc điểm bề mặt tổn thương sâu răng trong hình ảnh huỳnh quang tại phòng khám nha khoa (dental clinic).
Thuốc nhuộm huỳnh quang (fluorescent dye) có thể được các bác sĩ lâm sàng sử dụng để phát hiện và theo dõi các tổn thương sâu răng sớm không nhìn thấy được vì nó có thể xuyên qua cấu trúc xốp của các tổn thương sâu răng bằng hoạt động mao dẫn (capillary action). Natri fluorescein (trọng lượng phân tử 376,27) là một trong những loại thuốc nhuộm huỳnh quang phát ra khả năng tự phát huỳnh quang màu vàng-xanh dưới ánh sáng tia cực tím. Nó chỉ được sản xuất tổng hợp và không tạo thành liên kết ion với men răng. Do đó, có thể sử dụng để lấp đầy cấu trúc xốp của tổn thương sâu răng bằng khả năng tự phát huỳnh quang sáng mà không có bất kỳ phản ứng vật lý và hóa học nào. QLF tăng cường thuốc nhuộm (dye-enhanced QLF, DEQLF) là phương pháp chụp ảnh và định lượng huỳnh quang bằng cách bôi thuốc nhuộm huỳnh quang lên tổn thương sâu răng. Trong một nghiên cứu trước đây đánh giá các tổn thương sâu răng nhân tạo bằng DEQLF, natri fluorescein thâm nhập tốt hơn vào các tổn thương đã khử khoáng, dẫn đến phát huỳnh quang sáng hơn. Ngoài ra, một nghiên cứu thí điểm cho thấy tiềm năng của natri fluorescein trong việc phân biệt hoạt động của sâu răng sớm tự nhiên. Tuy nhiên, mức độ nghiêm trọng của sâu răng tự nhiên có thể là một yếu tố gây nhiễu.
Vì vậy, khả năng sử dụng natri fluorescein để phân biệt hoạt động tổn thương của sâu răng sớm ở cùng mức độ nghiêm trọng của tổn thương cần được xác nhận. Do đó, mục đích của nghiên cứu này là xác định xem liệu DEQLF có thể được sử dụng để phân biệt giữa các tổn thương hoạt động và không hoạt động hay không. Các tác giả đã đưa ra giả thuyết rằng các tổn thương sâu răng đang hoạt động và không hoạt động có thể được phân biệt về mặt định lượng và trực quan bằng cách sử dụng DEQLF.
TÓM TẮT PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ
Tổng cộng có 126 mẫu răng bò đã được chuẩn bị để mô phỏng nhân tạo hoạt động sâu răng. Sâu răng đang hoạt động được khử khoáng bằng dung dịch carbopol 1% trong 3 ngày (A3), 5 ngày (A5) và 10 ngày (A10). Đối với sâu răng không hoạt động, một nửa mẫu trong mỗi nhóm được tái khoáng hóa bằng 2% NaF và được phân bổ lại thành ba nhóm (lần lượt là I3, I5 và I10). Mẫu răng ướt được làm khô bằng hơi nén trong 10 giây và sau đó nhuộm bằng natri fluorescein 100-µM trong 10 giây. Hình ảnh huỳnh quang của mẫu vật được chụp bằng máy QLF-digital 2+ Biluminator. Cường độ huỳnh quang (fluorescence intensity, ΔG) được đo bằng hình ảnh huỳnh quang của mẫu vật nhuộm. ΔG giữa các nhóm hoạt động và không hoạt động được so sánh bằng cách sử dụng thử nghiệm t độc lập và ΔG giữa các nhóm hoạt động (hoặc nhóm không hoạt động) được so sánh bằng ANOVA (α = 0,05). ΔG ở các nhóm hoạt động cao hơn 33,7–59,0 so với nhóm không hoạt động (P < 0,001). Ngoại trừ giữa I3 và I5, có sự khác biệt đáng kể về ΔG theo thời gian khử khoáng (P < 0,001).
 |
| Hình 1. Hình ảnh đại diện cho các mẫu vật đã nhuộm giữa nhóm sâu răng hoạt động (AX) và không hoạt động (IX). Hình ảnh phát huỳnh quang (hình trên) và hình ảnh hiển vi áng sáng phân cực tương ứng (hình dưới). AX chỉ các tổn thương hoạt động được khử khoảng sau X ngày; IX chỉ các tổn thương không hoạt động được tái khoáng sau 10 ngày sau khi bị khử khoáng X ngày. RSL chỉ lớp bề mặt của các tổn thương sâu răng được tái khoáng. |
BÀN LUẬN
Trong nghiên cứu này, các tác giả đã nghiên cứu xem liệu DEQLF có phân biệt được giữa các tổn thương hoạt động và không hoạt động trong sâu răng sớm hay không. Khi quan sát hình ảnh huỳnh quang của các mẫu vật dưới tác động của DEQLF, các tổn thương sâu răng đang hoạt động phát ra ánh sáng huỳnh quang sáng hơn các tổn thương sâu răng không hoạt động. DEQLF được sử dụng để phân biệt các tổn thương sâu răng sớm đang hoạt động hay không hoạt động bằng cách quan sát hiện tượng tự phát huỳnh quang bằng mắt thường ở các tổn thương sâu răng. Bằng cách tính ΔG, có thể đánh giá định lượng hoạt động tổn thương của sâu răng sớm.
Trong số các tổn thương chịu tác động của DEQLF, hình ảnh tự phát huỳnh quang của sâu răng đang hoạt động sáng hơn so với men nguyên vẹn (sound enamel) và ΔG dương, trong khi hình ảnh tự phát huỳnh quang của các tổn thương sâu răng không hoạt động tối hơn so với men nguyên vẹn với ΔG âm. Phát hiện này tương tự với kết quả của các nghiên cứu trước đây, trong đó tổn thương sâu răng đang hoạt động có hình ảnh huỳnh quang sáng hơn tổn thương không hoạt động khi sử dụng DEQLF trên tổn thương sâu răng nhân tạo. Những kết quả này có thể được giải thích bởi thực tế là độ xốp của bề mặt tổn thương sâu răng tăng tỷ lệ thuận khi số lượng và đường kính của kênh siêu vi (microchannel) trong lớp bề mặt tăng. Tương tự như vậy, trong đánh giá mô học của nghiên cứu này, các tác giả xác nhận rằng lớp bề mặt của các tổn thương sâu răng đang hoạt động có màu khác với màu của men răng nguyên vẹn. Tuy nhiên, do độ xốp bề mặt không được đo trong nghiên cứu này nên cần thêm các nghiên cứu đánh giá mối quan hệ giữa giá trị ΔG và độ xốp bề mặt.
QLF và DEQLF có thể giúp phân biệt giữa men răng nguyên vẹn và sâu răng sớm. Trong các nhóm được nghiên cứu, men răng nguyên vẹn và các tổn thương sâu răng đều cho thấy các kiểu phát huỳnh quang khác nhau trên hình ảnh huỳnh quang. Một nghiên cứu trước đây cũng xác nhận rằng men răng nguyên vẹn và các tổn thương sâu răng nhân tạo (bao gồm cả tổn thương nông nhất, được khử khoáng chỉ trong 2 giờ) cho thấy các kiểu huỳnh quang khác nhau của thuốc nhuộm huỳnh quang pyrromethene 556. Tuy nhiên, vẫn còn nghi vấn liệu natri fluorescein có thể chỉ ra mức độ nghiêm trọng của tổn thương sâu răng hay không. Trong nghiên cứu này, các thông số huỳnh quang của mẫu vật (được thực hiện bởi QLF hoặc DEQLF) không khác nhau ở các nhóm không hoạt động, trong khi có sự khác biệt đáng kể về nhóm hoạt động giữa các giai đoạn khử khoáng khác nhau. Người ta cũng xác nhận rằng không có sự khác biệt đáng kể về thông số huỳnh quang của pyrromethene 556 giữa các độ sâu của tổn thương sâu răng trong nghiên cứu trước đó. Các tổn thương không hoạt động được sử dụng trong nghiên cứu này được thiết kế với độ xốp bề mặt khác nhau bằng cách tái khoáng hóa bề mặt bằng cách sử dụng natri florua 2%. Trong các tổn thương tương đối nông (3 ngày và 5 ngày trong giai đoạn khử khoáng), lớp bề mặt dường như được tái khoáng hóa tốt trên hình ảnh mô học. Do đó, không có sự khác biệt về ΔG và lΔΔGl giữa I3 và I5 có nghĩa là sự thay đổi thông số huỳnh quang chỉ có thể là dấu hiệu của sự thay đổi bề mặt ở tổn thương sâu răng.
Trong hình ảnh huỳnh quang của các mẫu vật được chiếu DEQLF, các tổn thương sâu răng không hoạt động của I10 phát ra huỳnh quang sáng bán phần của thuốc nhuộm huỳnh quang, trong khi các tổn thương sâu răng không hoạt động của I3 và I5 phát ra tự phát huỳnh quang tối. Tuy nhiên, trong hình ảnh mô học, các tổn thương sâu răng không hoạt động của I3 và I5 cho thấy lớp bề mặt tổn thương tương tự như lớp men nguyên vẹn; các tổn thương sâu răng không hoạt động của I10 cho thấy lớp bề mặt tổn thương tương tự như các tổn thương đã khử khoáng. Khi các tổn thương sâu răng được điều trị bằng fluoride nồng độ cao (chẳng hạn như natri florua 2%), quá trình tái khoáng hóa lớp bề mặt khác nhau tùy theo mức độ nghiêm trọng của tổn thương. Do đó, người ta cho rằng các tổn thương sâu răng của I10 có “lớp bề mặt ít được tái khoáng hóa” do nồng độ florua cao ở độ sâu tổn thương tương đối sâu. Xem xét phát hiện này, DEQLF có thể được sử dụng để phát hiện các tổn thương không hoạt động trong đó bề mặt tổn thương ít được tái khoáng hóa hơn bằng cách quan sát quá trình tự phát huỳnh quang của thuốc nhuộm huỳnh quang được phát ra một phần trong tổn thương. DEQLF cũng có thể được sử dụng để đánh giá mức độ tái khoáng hóa của tổn thương.
DEQLF có khả năng giúp bác sĩ lâm sàng đánh giá hoạt động của tổn thương. Trong số mẫu vật khô trong nghiên cứu này, cả nhóm hoạt động và không hoạt động đều phát ra huỳnh quang đậm hơn men răng nguyên vẹn. Trong các nghiên cứu trước đây sử dụng QLF để quan sát các tổn thương sâu răng sớm trong quá trình sấy khô, cả tổn thương hoạt động và không hoạt động đều phát ra huỳnh quang tối do sự bay hơi của nước từ cấu trúc xốp của tổn thương, khi chiết suất thay đổi từ nước (1,33) thành không khí (1,00). Tuy nhiên, các bác sĩ lâm sàng gặp khó khăn trong việc làm cho một lượng nước nhỏ như thế bay hơi như quan sát ở các tổn thương sâu răng sớm và đánh giá hoạt động của tổn thương bằng cách quan sát trực quan hoặc đo định lượng kết quả của sự bay hơi (thay đổi chỉ số khúc xạ của tổn thương). Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, có thể phân biệt rõ ràng giữa các tổn thương đang hoạt động và không hoạt động bằng DEQLF do huỳnh quang sáng của các tổn thương đang hoạt động và huỳnh quang tối của các tổn thương không hoạt động (Hình 1). Do đó, những kết quả này cho thấy DEQLF có thể có tiềm năng đánh giá hoạt động của tổn thương, giúp hình dung và định lượng cấu trúc xốp của các tổn thương sâu răng sớm.
Natri fluorescein được sử dụng làm thuốc nhuộm huỳnh quang trong nghiên cứu này. Các nghiên cứu trước đây đã báo cáo rằng các dẫn xuất porphyrin chủ yếu được sử dụng làm thuốc nhuộm huỳnh quang để đánh giá tổn thương sâu răng bằng huỳnh quang laser (laser fluorescence, LF). Tuy nhiên, các dẫn xuất porphyrin (porphyrin derivative) không thích hợp làm thuốc nhuộm huỳnh quang trong DEQLF, vì chúng đã tồn tại trong các tổn thương sâu răng tự nhiên dưới dạng chất chuyển hóa của vi khuẩn (bacterial metabolite). Do đó, khi thực hiện DEQLF trên các tổn thương sâu răng tự nhiên bằng dẫn xuất porphyrin, không thể phân biệt được huỳnh quang màu đỏ giữa thuốc nhuộm huỳnh quang và chất chuyển hóa của vi khuẩn. Ngược lại, vì natri fluorescein phát huỳnh quang màu vàng-xanh, nên có thể dễ dàng phân biệt với chất tự phát huỳnh quang màu đỏ của các dẫn xuất porphyrin trong các tổn thương sâu răng. Do đó, natri fluorescein rất hữu ích như thuốc nhuộm huỳnh quang trong DEQLF để đánh giá hoạt động tổn thương của sâu răng tự nhiên. Tuy nhiên, do nghiên cứu này sử dụng các tổn thương nhân tạo để mô phỏng các tổn thương hoạt động và không hoạt động trong phòng thí nghiệm nên không thể phản ánh tất cả đặc điểm (mảng bám răng-dental plaque, cao răng-dental calculus và hình thái giải phẫu-anatomical morphology) của các tổn thương sâu răng tự nhiên.
Đây là nghiên cứu đầu tiên phân biệt các tổn thương hoạt động và không hoạt động ở sâu răng nhân tạo bằng DEQLF. Các tác giả xác nhận rằng có sự khác biệt về khả năng tự phát huỳnh quang phát ra từ các tổn thương hoạt động và không hoạt động của sâu răng nhân tạo sử dụng thuốc nhuộm huỳnh quang trong DEQLF. Các tổn thương đang hoạt động phát ra huỳnh quang màu vàng-xanh sáng hơn men răng nguyên vẹn, trong khi các tổn thương sâu răng không hoạt động phát huỳnh quang đậm hơn men răng nguyên vẹn. DEQLF có thể là một phương thức hỗ trợ cho các bác sĩ lâm sàng trong việc đánh giá trực quan và định lượng hoạt động của tổn thương ở sâu răng sớm, dựa trên các kiểu huỳnh quang khác nhau và độ xốp bề mặt.
Ngoại trừ giữa các tổn thương tương đối nông (nhóm I3 và I5), DEQLF rất hữu ích để phân biệt định lượng các tổn thương hoạt động và không hoạt động dựa trên sự khác biệt về khả năng tự phát huỳnh quang. Vì vậy, DEQLF có thể là một đánh giá khách quan về hoạt động của tổn thương. Phương pháp này có thể trở thành một công cụ hữu ích để đánh giá hoạt động của tổn thương trong một lần quan sát duy nhất và theo dõi dọc hoạt động của tổn thương trong thực hành lâm sàng. Ngoài ra, DEQLF là một quy trình đơn giản; do đó, ngay cả những bác sĩ có ít kinh nghiệm trong việc đánh giá hoạt động tổn thương của sâu răng sớm cũng có thể dễ dàng sử dụng công nghệ này trong bối cảnh lâm sàng (clinical settings).
Nhận xét