توموگرافی

توموگرافی اپتیکی همدوس تکنیک شناخته شده‌ای برای گرفتن تصاویر غیر تهاجمی با رزولوشن بالا از ساختارهای بیولوژیک در ابعاد میکرو است. دندانپزشکان سلامت دهان و دندان افراد را با استفاده از سه تکنیک کلی بررسی می‌کنند: معاینات چشمی/ لمس کردن،‌پروبینگ دور دندانی (اطراف دندان) و تصاویر رادیوگرافی. پروب‌ها بین بافت نرم و دندان قرار می‌گیرند تا شرایط و موقعیت‌های بین دندانی و اطراف دندان را ارزیابی کنند. محل بافت نرم از یک نقطه مرجع ثابت در دندان تخمین زده می‌شود. اما پروبینگ دور دهانی ممکن است همراه با ایجاد درد برای بیمار باشد و تشخیص با این روش دقت کافی ندارد. خطاهای پروبینگ میتواند ناشی از تغییرات نیروی جایگذاری و فرو کردن پروب، وجود بافت‌های متورم، قطر نوک پروب‌ها و شکل‌های آناتومیک دندان‌ها هستند.

رادیوگراف‌ها خصوصیات مورفولوژیک دندان‌ها و استخوان‌های آن را که از طریق معاینات چشمی یا لمس کردن قابل تشخیص نیستند، نشان می‌دهند. اگر چه رادیوگراف‌ها با حساسیت بسیار بالایی پوسیدگی دندان‌ها و کاهش مواد معدنی را نشان می‌دهند، اما محدودیت‌های زیادی نیز دارد. رادیوگراف‌ها نمی‌توانند بیماری‌های فعال را از غیرفعال جدا کنند و آنها را از یکدیگر متمایز کنند.
بیماری‌های دور دندان تا زمانی که پوسیدگی دندان‌ها اتفاق نیفتند، قابل شناسایی نیستند. بنابراین از آنجا که رادیوگراف‌ها تک بعدی هستند نمی‌توان با دقت محل دقیق پوسیدگی یا آسیب‌های ایجاد شده را شناسایی کرد. در ضمن در رادیوگرافی از پرتوهای یونیزه خطرناک استفاده میشود و اطلاعات کافی در مورد بافت‌های نرم فراهم نمیشود.
روش توموگرافی اپتیکی همدوس (‏OCT‏) می‌تواند اطلاعات زیادی را در مورد ریشه دندان‌ها به روشی غیر تهاجمی فراهم کند. طرح شماتیک ‏OCT‏ مورد استفاده برای این هدف در شکل ۱نمایش داده شده است. این سیستم مبتنی بر اینترفرومتر ‏Michelson‏ با فیبر اپتیکی نور سفید است. خروجی منبع نور با همدوسی اندک در کوپلر فیبر ۲۲ تقسیم شده به سمت دو بازوی نمونه و مرجع اینترفرومتر فرستاده می‌شود.
نورهای بازتابی و پس پراکنده شده ناشی از نمونه در کوپلر با یکدیگر بازترکیب می‌شوند و به سمت دتکتور و منبع نور هدایت می‌شوند. یک اسکن ‏retro-reflector‏ طول مسیر بازوی مرجع را برای ثبت موقعیت‌های عرضی مختلف نمونه مورد نظر تغییر می‌دهد. تصویر مقطع عرضی با اسکن عرضی پرتو عبوری از نمونه و جمع‌آوری پروفایل عمق در مقابل پرتو بازگشتی در هر موقعیت عرضی به دست می‌آید. شدت‌های بازتاب به صورت دیجیتال در تصاویر ‏gray-scale‏ به عنوان تابعی از عرض و فاصله‌های محوری ثبت می‌شوند.
‏
هنگامی فاصله بازتاب‌های بازوی نمونه و مرجع با طول منبع همدوس مطابقت داشته باشد، سیگنال اینترفرومتر ثبت می‌شود. اتلاف شدت سیگنال در اثر ‏birefringence‏ در فیبرهای اپتیکی ایجاد می‌شود، با استفاده از جاروهای (‏Paddle‏) پلاریزاسیون تصحیح می‌شود.
در استفاده از ‏OCT‏ در دندانپزشکی عمق تصویربرداری از ‏‏۳ در بافت‌های سخت تا ‏‏ ۵/۱ در بافت‌های نرم متغیر است.‏OCT‏ پتانسیل تشخیصی بیماری‌های دور دندانی و ارزیابی پرکردن (‏restoration‏) دندان را دارد.
مثالی از چگونگی تشکیل تصویر ‏OCT‏ در شکل ۲ نشان داده شده است.
بخش بالایی متناظر با اسکنی است که در موقعیت عرضی از بافت گرفته شده است یا به عبارتی تصویر ‏A‏ اسکن است. نمودار شدت ‏gray-scale‏ یا ‏B‏ اسکن تصویر شامل مجموعه توالی‌هایی از این اسکن‌ها است. تصویر نمونه‌برداری از بافت لثه دندان جلویی را نشان می‌دهد . اسکن کامل برای هر تصویر تقریباً در عرض ۴۵ ثانیه انجام شده است. سیستم دارای رزولوشن جانبی در حد ۵۰ میکرومتر است و فاصله اسکن جانبی به صورت میانگین به اندازه ‏‏۱۲ است. رزولوشن جانبی سیستم توسط سایز پرتو کانونی روی بافت (۲۰ میکرومتر) محدود و با سرعتی که اپتیک‌های بازوی نمونه به صورت جانبی اسکن شده است، تعیین میشود. منبع نور تقویت شده ‏‏۱۵ با طول موج مرکزی ‏‏۱۳۱۰ است. طول همدوسی این منبع متناظر با رزولوشن محوری فضای آزاد یعنی در حد ۱۵ میکرومتر است. نرخ سیگنال به نویز سیستم ‏OCT‏ در حد ‏‏۱۱۰ اندازه‌گیری شده است. از یک قطعه دستی اپتیکی (‏handpiece‏= قسمتی از موتور دندانپزشکی که در دست متصدی کار قرار میگیرد و مته یا قطعه سوراخ کن را در حالی که میچرخد، درگیر میکند)، برای اسکن ‏OCTهای درون دهانی استفاده می‌شود، که به این صورت می‌توان حفره‌های دندان انسان را به راحتی ارزیابی کرد.
‏
سطح ‏mid-facial‏ دندان سه داوطلب با استفاده از روش ‏OCT‏ مورد تصویربرداری قرار گرفته است. تصاویر به دست آمده برای آنالیز ویژگی‌های آناتومیکی مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
تصاویر به دست آمده جزییات ساختاری زیادی را در مورد بافت‌های نرم و سخت‌ نشان داده است. تصویر ‏highlight‏ شده‌ای از آناتومی مقطع عرضی بافت‌های دندان در شکل ‏A‏۴ نشان داده شده است. بخش بالایی طرح متناظر با بالایی یا تاج دندان است. (‏D‏) قشر عاج، ترکیبی از نمک‌های کلاژن و هیدرواکسی آپاتیت است که توسط کلاهک مینا (‏E‏) بر روی تاج کشیده شده است، (‏DEJ‏) فاصله بین عاج و مینا، که اتصال مینا- دندان نامیده می شود. ساروج (سمنتوم) لایه نازک خارجی (حدود ۱۰ میکرومتر) را در پایین یا ریشه دندان تشکیل می‌دهد. (ساروج: بافت همبند استخوان مانند که ریشه دندان را می‌پوشاند و در حمایت از دندان‌ها کمک می‌کند). ‏‎(GM)‎‏ حاشیه لثه قسمتی است که دندان به بافت لثه رسیده است. شیار (‏S‏) به عنوان شیار سطحی بین بافت پوششی لثه (‏EP‏) و دندان است. بافت اتصالی به حاشیه لثه و سطح دندان می‌رسد و لیگامنت دور دندانی به استخوان آلوئول (‏AB‏) متصل می‌شوند.
‏
تصاویر خلفی و قدامی دندان در شکل‌های ‏b‏۴ و ‏c‏۴ نمایش داده شده است. هیچ‌گونه پیش پردازشی بر روی این تصاویر صورت نگرفته است. تصاویر با رزولوشن محوری ۱۵ میکرومتر توسط منبع نوری همدوس گرفته است. تصاویر مقطع عرضی با رزولوشن ۲۰ میکرومتر از ناحیه ‏cervical‏ دندان در شکل‌های ‏b‏۴و ‏c‏۴نشان داده شده است.
بافت‌های سخت نیز در دندان توسط تصاویر ‏OCT‏ نمایش داده شده‌اند. عمق تصویربرداری سیستم ‏OCT‏ در مینای دندان ‏‎(E)‎‏ بیشتر از عاج ‏‎(D)‎‏ است و اتصال مینا-دندان (‏DEJ‏) در تمام تصاویر قابل مشاهده است.
از آنجا که ‏OCT‏ تکنیکی اینترفرومتریک است، شدت سیگنال تابعی از حالت‌های پلاریزاسیون نسبی نمونه و بازتاب‌های بازوی مرجع است.
‏OCT‏ توانایی زیادی در نمایش ساختارهای مختلف و پر کردن دندان پیش از آنکه علایم پوسیدگی ظاهر شود، دارد.
یکی از رایج‌ترین روش‌های ارزیابی بازیابی مجدد دندان روش رادیوگرافی است. با استفاده از ‏OCT‏ از بازیابی کامپوزیت (‏CR‏) دندان از ناحیه سطح جلویی و تحتانی (آسیا) به صورت ‏vivo‏ تصویربرداری شده است (شکل ۵).
‏

مواد کامپوزیتی ویژگی‌های پراکندگی تقریباً هموژنی دارند. با توجه به این تصاویر می‌توان فضای بین بازیابی و عاج را به خوبی مشاهده کرد و تشخیص داد .