توموگرافی

توموگرافی اپتیكی همدوس تكنیك شناخته شده‌ای برای گرفتن تصاویر غیر تهاجمی با رزولوشن بالا از ساختارهای بیولوژیك در ابعاد میكرو است. دندانپزشكان سلامت دهان و دندان افراد را با استفاده از سه تكنیك كلی بررسی می‌كنند: معاینات چشمی/ لمس كردن،‌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 كنند. محل بافت نرم از یك نقطه مرجع ثابت در دندان تخمین زده می‌شود. اما پروبینگ دور دهانی ممكن است همراه با ایجاد درد برای بیمار باشد و تشخیص با این روش دقت كافی ندارد. خطاهای پروبینگ میتواند ناشی از تغییرات نیروی جایگذاری و فرو كردن پروب، وجود بافت‌های متورم، قطر نوك پروب‌ها و شكل‌های آناتومیك دندان‌ها هستند.

رادیوگراف‌ها خصوصیات مورفولوژیك دندان‌ها و استخوان‌های آن را كه از طریق معاینات چشمی یا لمس كردن قابل تشخیص نیستند، نشان می‌دهند. اگر چه رادیوگراف‌ها با حساسیت بسیار بالایی پوسیدگی دندان‌ها و كاهش مواد معدنی را نشان می‌دهند، اما محدودیت‌های زیادی نیز دارد. رادیوگراف‌ها نمی‌توانند بیماری‌های فعال را از غیرفعال جدا كنند و آنها را از یكدیگر متمایز كنند.
بیماری‌های دور دندان تا زمانی كه پوسیدگی دندان‌ها اتفاق نیفتند، قابل شناسایی نیستند. بنابراین از آنجا كه رادیوگراف‌ها تك بعدی هستند نمی‌توان با دقت محل دقیق پوسیدگی یا آسیب‌های ایجاد شده را شناسایی كرد. در ضمن در رادیوگرافی از پرتوهای یونیزه خطرناك استفاده میشود و اطلاعات كافی در مورد بافت‌های نرم فراهم نمیشود.
روش توموگرافی اپتیكی همدوس (‏OCT‏) می‌تواند اطلاعات زیادی را در مورد ریشه دندان‌ها به روشی غیر تهاجمی فراهم كند. طرح شماتیك ‏OCT‏ مورد استفاده برای این هدف در شكل 1نمایش داده شده است. این سیستم مبتنی بر اینترفرومتر ‏Michelson‏ با فیبر اپتیكی نور سفید است. خروجی منبع نور با همدوسی اندك در كوپلر فیبر 22 تقسیم شده به سمت دو بازوی نمونه و مرجع اینترفرومتر فرستاده می‌شود.
نورهای بازتابی و پس پراكنده شده ناشی از نمونه در كوپلر با یكدیگر بازتركیب می‌شوند و به سمت دتكتور و منبع نور هدایت می‌شوند. یك اسكن ‏retro-reflector‏ طول مسیر بازوی مرجع را برای ثبت موقعیت‌های عرضی مختلف نمونه مورد نظر تغییر می‌دهد. تصویر مقطع عرضی با اسكن 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 اپتیكی ایجاد می‌شود، با استفاده از جاروهای (‏Paddle‏) پلاریزاسیون تصحیح می‌شود.
در استفاده از ‏OCT‏ در دندانپزشكی عمق تصویربرداری از ‏‏3 در بافت‌های سخت تا ‏‏ 5/1 در بافت‌های نرم متغیر است.‏OCT‏ پتانسیل تشخیصی بیماری‌های دور دندانی و ارزیابی پركردن (‏restoration‏) دندان را دارد.
مثالی از چگونگی تشكیل تصویر ‏OCT‏ در شكل 2 نشان داده شده است.
بخش بالایی متناظر با اسكنی است كه در موقعیت عرضی از بافت گرفته شده است یا به عبارتی تصویر ‏A‏ اسكن است. نمودار شدت ‏gray-scale‏ یا ‏B‏ اسكن تصویر شامل مجموعه توالی‌هایی از این اسكن‌ها است. تصویر نمونه‌برداری از بافت لثه دندان جلویی را نشان می‌دهد . اسكن كامل برای هر تصویر تقریباً در عرض 45 ثانیه انجام شده است. سیستم دارای رزولوشن جانبی در حد 50 میكرومتر است و فاصله اسكن جانبی به صورت میانگین به اندازه ‏‏12 است. رزولوشن جانبی سیستم توسط سایز پرتو كانونی روی بافت (20 میكرومتر) محدود و با سرعتی كه اپتیك‌های بازوی نمونه به صورت جانبی اسكن شده است، تعیین میشود. منبع نور تقویت شده ‏‏15 با طول موج مركزی ‏‏1310 است. طول همدوسی این منبع متناظر با رزولوشن محوری فضای آزاد یعنی در حد 15 میكرومتر است. نرخ سیگنال به نویز سیستم ‏OCT‏ در حد ‏‏110 اندازه‌گیری شده است. از یك قطعه دستی اپتیكی (‏handpiece‏= قسمتی از موتور دندانپزشكی كه در دست متصدی كار قرار میگیرد و مته یا قطعه سوراخ كن را در حالی كه میچرخد، درگیر میكند)، برای اسكن ‏OCTهای درون دهانی استفاده می‌شود، كه به این صورت می‌توان حفره‌های دندان انسان را به راحتی ارزیابی كرد.
‏
سطح ‏mid-facial‏ دندان سه داوطلب با استفاده از روش ‏OCT‏ مورد تصویربرداری قرار گرفته است. تصاویر به دست آمده برای آنالیز ویژگی‌های آناتومیكی 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 شكل ‏A‏4 نشان داده شده است. بخش بالایی طرح متناظر با بالایی یا تاج دندان است. (‏D‏) قشر عاج، تركیبی از نمك‌های كلاژن و هیدرواكسی آپاتیت است كه توسط كلاهك مینا (‏E‏) بر روی تاج كشیده شده است، (‏DEJ‏) فاصله بین عاج و مینا، كه اتصال مینا- دندان نامیده می شود. ساروج (سمنتوم) لایه نازك خارجی (حدود 10 میكرومتر) را در پایین یا ریشه دندان تشكیل می‌دهد. (ساروج: بافت همبند استخوان مانند كه ریشه دندان را می‌پوشاند و در حمایت از دندان‌ها كمك می‌كند). ‏‎(GM)‎‏ حاشیه لثه قسمتی است كه 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 شكل‌های ‏b‏4 و ‏c‏4 نمایش داده شده است. هیچ‌گونه پیش پردازشی بر روی این تصاویر صورت نگرفته است. تصاویر با رزولوشن محوری 15 میكرومتر توسط منبع نوری همدوس گرفته است. تصاویر مقطع عرضی با رزولوشن 20 میكرومتر از ناحیه ‏cervical‏ دندان در شكل‌های ‏b‏4و ‏c‏4نشان 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 كه ‏OCT‏ تكنیكی اینترفرومتریك است، شدت سیگنال تابعی از حالت‌های پلاریزاسیون نسبی نمونه و بازتاب‌های بازوی مرجع است.
‏OCT‏ توانایی زیادی در نمایش ساختارهای مختلف و پر كردن دندان پیش از آنكه علایم پوسیدگی ظاهر شود، دارد.
یكی از رایج‌ترین روش‌های ارزیابی بازیابی مجدد دندان روش رادیوگرافی است. با استفاده از ‏OCT‏ از بازیابی كامپوزیت (‏CR‏) دندان از ناحیه سطح جلویی و تحتانی (آسیا) به صورت ‏vivo‏ تصویربرداری شده است (شكل 5).
‏

مواد كامپوزیتی ویژگی‌های پراكندگی تقریباً هموژنی دارند. با توجه به این تصاویر می‌توان فضای بین بازیابی و عاج را به خوبی مشاهده كرد و تشخیص داد .