Экспериментальное обоснование возможности ранней диагностики кариозного поражения эмали зуба с помощью терагерцовой спектроскопии

Рассмотрена возможность использования терагерцовой спектроскопии во временной области для ранней неинвазивной диагностики кариозного поражения эмали человеческого зуба. Проведены in vitro исследования образцов зубов человека с различным состоянием эмали (с различной степенью деминерализации). Состояние деминерализации зубной эмали имитировалось путем травления эмали образцов слабыми кислотами - 1 %-ной азотной и 6 %-ной уксусной. Зарегистрированы комплексные амплитудные спектральные коэффициенты отражения терагерцового излучения от образцов зубной эмали. Разработан метод восстановления профиля диэлектрической проницаемости исследуемой среды на основе комплексного амплитудного спектрального коэффициента отражения исследуемой среды. Восстановлены профили диэлектрической проницаемости образцов эмали с различным состоянием деминерализации. В результате экспериментальных исследований определена качественная взаимосвязь между терагерцовыми оптическими характеристиками эмали и концентрацией содержащихся в ней минеральных веществ, что свидетельствует о возможности создания нового метода ранней неинвазивной диагностики кариозного поражения зуба человека с помощью терагерцовой спектроскопии.

Литература

[1] Arends J., Dijkman Т., Christoffersen. Average mineral loss in dental enamel during demineralisation // Caries Research, 21:249-254. 1987. P. 249–254.

[2] Тодия А.Р., Ландинова В.Д., Жорова Т.Н. Сравнительная характеристика действия реминерализирующих средств при лечении очаговой деминерализации эмали // Клиническая стоматология. 2004. № 1. С. 44–45.

[3] Huysrrians M.С., Longbottom С. The challenges of validating diagnostic methods and selecting appropriate gold standards // J Dental Res, 83:48-52. 2004. P. 48–52.

[4] Skinner M.M., Kapedia R. An evaluation of microCT for assessing in 3D the concordance of dental trait expression between the dentin-enamel junction and the outer enamel surface of modern human molars // Am. J. Phys. Anthropol. Suppl., S40. 2005. P. 191.

[5] Lee Y.-S. Principles of terahertz science and technology. Springer. 2009. P. 340.

[6] Зайцев К.И., Фокина И.В., Федоров А.К., Юрченко С.О. Анализ спектральных характеристик воды и льда в ТГц-области спектра в процессе фазового перехода // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные нayки. 2012. Спецвыпуск "Moдeлиpoвaниe и исследование физических и технических систем". С. 113–119.

[7] Wilmink J., Ibey В., Tongue T. Development of a compact terahertz time-domain spectrometer for the measurement of the optical properties of biological tissues // Journal of Biomedical Optics, 16 (4). 2011. P. 1–10.

[8] Диагностика деминерализации эмали зуба с помощью ТГц спектроскопии / К.И. Зайцев, В.Е. Карасик, С.О. Юрченко и др. // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2013. Спецвыпуск "Современные проблемы оптотехники".

[9] Pickwell Е., Wallace V.P., Cole B.E. A Comparison of TPI with microradiography for depth imaging of enamel demineralization in vitro // Caries Reserch, 41:49-55. 2007. P. 49–55.

[10] Kristensson G., Krueger R.J. Direct and inverse scattering in the time domain for a dissipative wave equation. II. Simultaneous reconstruction of dissipation and phase velocity profiles // J. Math. Phys. 27, 1986. P. 1667–1682.

[11] Kristensson G., Krueger R.J. Direct and inverse scattering in the time domain for a dissipative wave equation. III. Scattering operators in the presence of a phase velocity mismatch // J. Math. Phys. 28. 1987. P. 1683–1693.