Оценка органического и минерального состава эмали зубов методом рамановской спектроскопии: экспериментальное нерандомизированное исследование
https://doi.org/10.25207/1608-6228-2021-28-4-118-132
Аннотация
Введение. Современная диагностика стоматологических заболеваний должна включать в себя помимо клинического обследования пациента дополнительные методы исследования с использованием диагностических аппаратов. В настоящее время широкое распространение получила рамановская спектроскопия благодаря высокому пространственному разрешению, неинвазивности вмешательства, отсутствию высоких требований к образцу, а также простоте пробоподготовки.
Цель работы — качественная оценка изменений минерального и органического состава эмали с помощью рамановской спектроскопии.
Методы. В качестве основного метода исследований был использован метод рамановской спектроскопии, который был реализован с помощью стенда, включающего в себя высокоразрешающий цифровой спектрометр ShamrockSR-303i со встроенной охлаждаемой камерой DV420A-OE (спектральный диапазон 200–1200 нм), волоконно-оптический зонд RPB-785 для спектроскопии КР, совмещенный с лазерным модулем LuxxMasterLML-785.0RB-04 с длиной волны лазерного излучения 785 нм.
Обработка полученных спектров КР была выполнена в программе Wolfram Mathematica 9. Исследуемый спектр при обработке очищали от шумов сглаживающим медианным фильтром (5 точек), определяли на выбранном интервале 700–2200 cm-1 при помощи итерационного алгоритма аппроксимирующую линию (полином пятой степени) автофлуоресцентной составляющей, а затем вычитали эту составляющую, в результате получали выделенный рамановский спектр.
Дальнейший анализ полученных данных произведен в программной среде IBM SPSS Statistics методом линейного дискриминантного анализа (LDA).
Результаты. Для исследования были использованы 28 зубов, из которых 14 зубов были удалены по ортодонтическим показаниям, а другие 14 зубов удалены у пациентов с хроническим пародонтитом. В результате исследований были установлены спектральные особенности изменения эмали зубов при заболеваниях тканей пародонта и после процедуры офисного отбеливания. Полученные данные впоследствии могут быть использованы в стоматологической практике для верифицирования пациентов с риском возникновения пародонтита по изменению спектральных свойств эмали зубов, а также перед проведением процедуры офисного отбеливания.
Заключение. В результате исследований подтверждена высокая эффективность рамановской спектроскопии для качественной оценки изменений минерального и органического состава эмали при различных состояниях. Показано, что с помощью метода рамановской спектроскопии можно диагностировать пародонтит по изменению органического и минерального состава эмали и проводить оценку эмали после процедуры офисного отбеливания, что подтверждает высокую диагностическую эффективность метода при состояниях различной этиологии.
Об авторах
И. В. БажутоваРоссия
Бажутова Ирина Владимировна — кандидат медицинских наук; ассистент кафедры стоматологии ИПО
ул. Чапаевская, д. 89, г. Самара, 443099
ул. Ново-Вокзальная, д. 215, кв. 128, г. Самара, 443084
тел. +7 (909) 344-35-55
О. А. Магсумова
Россия
Магсумова Оксана Александровна — ассистент кафедры терапевтической стоматологии
ул. Чапаевская, д. 89, г. Самара, 443099
О. О. Фролов
Россия
Фролов Олег Олегович — аспирант кафедры лазерных и биотехнических систем
Московское шоссе, д. 34, г. Самара, 443086
Е. В. Тимченко
Россия
Тимченко Елена Владимировна — кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры лазерных и биотехнических систем
Московское шоссе, д. 34, г. Самара, 443086
П. Е. Тимченко
Россия
Тимченко Павел Евгеньевич — кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры лазерных и биотехнических систем
Московское шоссе, д. 34, г. Самара, 443086
Д. А. Трунин
Россия
Трунин Дмитрий Александрович — доктор медицинских наук, профессор, директор института стоматологии, заведующий кафедрой стоматологии ИПО федерального
ул. Чапаевская, д. 89, г. Самара, 443099
С. С. Комлев
Россия
Комлев Сергей Сергеевич — доктор медицинских наук, доцент, доцент кафедры ортопедической стоматологии
ул. Чапаевская, д. 89, г. Самара, 443099
В. А. Полканова
Россия
Полканова Виктория Андреевна — студентка 5-го курса института стоматологии
ул. Чапаевская, д. 89, г. Самара, 443099
Список литературы
1. Зюлькина Л.А., Фролова К.Е., Ефремова А.В., Акимова С.А. Современное состояние вопроса диагностики основных стоматологических заболеваний. Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: естественные и технические науки. 2020; 6: 188–193. DOI: 10.37882/2223-2966.2020.06.13
2. Магсумова О.А., Ткач Т.М., Постников М.А., Рыскина Е.А., Корчагина М.С., Дудина С.Е., Полканова В.А., Однолеткова И.И. Этиопатогенетические аспекты возникновения дисколорита зубов. Клиническая стоматология. 2021; 1(97): 22–29. DOI: 10.37988/1811-153X_2021_1_22
3. Gonchukov S., Sukhinina A., Bakhmutov D., Minaeva S. Raman spectroscopy of saliva as a perspective method for periodontitis diagnostics. Laser Physics Letters. 2012; 9(1): 73–77. DOI: 10.1002/lapl.201110095
4. Минаева С.А., Михайловский А.А., Бухарова Т.Б., Антонов Е.Н., Гольдштейон Д.В., Попов В.К., Волков А.В. Морфологическое исследование твердых тканей лицевого скелета с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния. Российская стоматология. 2015; 8(1): 3–10. DOI: 10.17116/rosstomat2015813-10
5. Gatin E., Nagy P., Paun I., Dubok O., Bucur V., Windisch P. Raman Spectroscopy: Application in Periodontal and Oral Regenerative Surgery for Bone Evaluation. IRBM. 2019; 40(5): 279–285. DOI: 10.1016/j.irbm.2019.05.002
6. Ramakrishnaiah R., ur Rehman G., Basavarajappa S., Al Khuraif A.A., Durgesh B.H., Khan A.S., Rehman I. Applications of Raman Spectroscopy in Dentistry: Analysis of Tooth Structure. Applied Spectroscopy Reviews. 2014; 50(4): 332–350. DOI: 10.1080/05704928.2014.986734
7. Camerlingo C., d’Apuzzo F., Grassia V., Perillo L., Lepore M. Micro-Raman spectroscopy for monitoring changes in periodontal ligaments and gingival crevicular fluid. Sensors (Basel). 2014; 14(12): 22552– 22563. DOI: 10.3390/s141222552
8. Timchenko E., Timchenko P., Volova L., Frolov O., Zibin M., Bazhutova I. Raman Spectroscopy of Changes in the Tissues of Teeth with Periodontitis. Diagnostics (Basel). 2020; 10(11): 876. DOI: 10.3390/diagnostics10110876
9. Ярова С.П., Заболотная И.И. Анализ показателей микротвердости эмали при различном состоянии твердых тканей и глубины микротрещин. Запорожский медицинский журнал. 2013; 4(79): 117–120. DOI: 10.14739/2310-1210.2013.4.16916
10. Григорьев С.С., Кудинов П.Н., Бисярина Л.И. Оценка влияния отбеливающей внутрикоронковой системы на физико-химические свойства дентина. Журнал научных статей Здоровье и Образование в XXI веке. 2017; 19(10): 76–80. DOI: 10.26787/nydha-2226-7425-2017-19-10-76-80
11. Perillo L, d’Apuzzo F, Illario M, Laino L, Spigna GD, Lepore M, Camerlingo C. Monitoring Biochemical and Structural Changes in Human Periodontal Ligaments during Orthodontic Treatment by Means of Micro-Raman Spectroscopy. Sensors (Basel). 2020; 20(2): 497. DOI: 10.3390/s20020497
12. Сувырина М.Б., Юркевич А.В. Оценка распространенности некариозных поражений твердых тканей зубов у взрослого населения (на примере Амурской области). Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2017; 64(4): 96–98. DOI: 10.19163/1994-9480-2017-4(64)-96-98
13. Shah F.A. Micro-Raman Spectroscopy Reveals the Presence of Octacalcium Phosphate and Whitlockite in Association with Bacteria-Free Zones Within the Mineralized Dental Biofilm. Microsc. Microanal. 2019; 25(1): 129–134. DOI: 10.1017/S1431927618015659
14. Sa Y., Feng X., Lei C., Yu Y., Jiang T., Wang Y. Evaluation of the effectiveness of micro-Raman spectroscopy in monitoring the mineral contents change of human enamel in vitro. Lasers. Med. Sci. 2017; 32(5): 985–991. DOI: 10.1007/s10103-017-2197-7
15. Shah F.A., Ruscsák K., Palmquist A. Mapping Bone Surface Composition Using Real-Time Surface Tracked Micro-Raman Spectroscopy. Cells Tissues Organs. 2020; 209(4–6): 266–275. DOI: 10.1159/000511079
Рецензия
Для цитирования:
Бажутова И.В., Магсумова О.А., Фролов О.О., Тимченко Е.В., Тимченко П.Е., Трунин Д.А., Комлев С.С., Полканова В.А. Оценка органического и минерального состава эмали зубов методом рамановской спектроскопии: экспериментальное нерандомизированное исследование. Кубанский научный медицинский вестник. 2021;28(4):118-132. https://doi.org/10.25207/1608-6228-2021-28-4-118-132
For citation:
Bazhutova I.V., Magsumova O.А., Frolov O.О., Timchenko E.V., Timchenko P.Е., Trunin D.А., Komlev S.S., Polkanova V.A. Raman spectroscopy analysis of dental enamel organic and mineral composition: an experimental non-randomised study. Kuban Scientific Medical Bulletin. 2021;28(4):118-132. (In Russ.) https://doi.org/10.25207/1608-6228-2021-28-4-118-132