Lesion activity assessment of early enamel caries using Dye-Enhanced Quantitative Light-induced Fluorescence (DEQLF)

박석우 Graduate School, Yonsei University 2021 국내박사

Early caries lesions have the potential to progress to cavitated lesions depending on their lesion activity. Therefore, it is important to assess caries lesion activity and to provide preventive treatments. Since the characteristics of the lesion surface determine the caries activity, the International Caries Detection and Assessment System in conjunction with Lesion Activity Assessment (ICDAS-LAA) and the Nyvad system have been mainly used. However, these methods are difficult to evaluate lesion activity objectively because they depend on human senses in evaluating the characteristics of the lesion surface. In previous studies, to objectively measure the characteristics of the lesion surface using optical technology, the water present in the porous structure of the lesion surface was dehydrated with compressed air. Then, the Quantitative Light-induced Fluorescence (QLF) system was used to observe the change in fluorescence of the caries lesion during the dehydration process. In this study, this whole process is called the QLF method. However, the previous studies that evaluated the lesion activity of natural caries with this method showed no fluorescence changes in caries lesions because there is only a minute difference in the porous structure of the surface layer of active and inactive lesions. Therefore, the QLF method was not suitable for assessing the lesion activity of natural caries. Previous studies have introduced a method of observing the changes in the fluorescence of the caries lesion with the QLF system after infiltrating a fluorescent dye into the porous structure of the lesion surface layer. In this study, this whole procedure is called the Dye-Enhanced QLF (DEQLF) method. In previous studies, early caries lesions could be detected by strong autofluorescence of the fluorescent dyes used in this method. Nevertheless, there is no study which has evaluated the various surface porosities of early caries using the DEQLF method or to assess the lesion activity of early caries. Therefore, this study aimed to evaluate the usability of DEQLF as a method for assessing the lesion activity of early caries. The first study aimed to perform the DEQLF method on artificial caries in bovine enamel to compare the fluorescence parameters between active and inactive lesions. Moreover, it confirmed the usefulness of the DEQLF method in distinguishing active and inactive lesions compared to the QLF method for the various surface porosities of early caries. The second study aimed to classify the active state of caries lesions by performing the DEQLF method on natural caries and comparing the fluorescence changes in the caries lesions between active and inactive lesions. Subsequently, the QLF method and the DEQLF method were performed on natural caries to compare the usefulness of the two methods for differentiating lesion activity of early caries. Furthermore, the validity of changes in fluorescence of caries lesions assessed by the DEQLF method was evaluated in distinguishing the active state of natural caries. In the bovine tooth study, demineralized lesions were artificially formed and assigned to the active groups (Ax, x indicates the demineralization period). Then, the demineralized lesions were remineralized and assigned to the inactive group (Ix, x indicates the demineralization period). In addition, caries lesions with various surface porosities were formed through 3, 5, and 10 days of demineralization. White and fluorescence images were obtained using the QLF system while assessing caries lesions with the DEQLF method. From the fluorescence images, the rate of increase in the fluorescence intensity of the caries lesion related to sound enamel (ΔG, %) was calculated using image analysis software. Moreover, the fluorescence change (ΔΔG, %) between the two assessments (QLF method and DEQLF method) was calculated as the difference in ΔG between before and after the assessment. The absolute value of the fluorescence change (|ΔΔG|) was used to compare the fluorescence change between the two assessments. As a result, in artificial caries assessed by the DEQLF method, positive ΔG in active groups and negative ΔG in inactive groups was shown. Meanwhile, as a result of comparing |ΔΔG| between the active caries lesions assessed by the two assessments, the DEQLF method showed higher |ΔΔG| by 30.2~64.6% than the QLF method (P < 0.001). On the other hand, in group I3 and group I5, the DEQLF method showed statistically significantly lower |ΔΔG| by 2.9% and 2.1%, respectively, compared to the QLF method (P < 0.001 and P = 0.016, respectively). In group I10, there was no statistically significant difference between the two assessments. Teeth having a natural carious lesion on the smooth surface were used in the human tooth study. The active state of natural caries lesions was evaluated using the conventional visual-tactile method-based caries lesion activity assessment (Nyvad system; Active Nyvad and Inactive Nyvad) and a new fluorescence-based caries lesion activity assessment (DEQLF method; Active DEQLF and Inactive DEQLF). As a result of evaluating the distribution of the caries lesions classified by the two assessments, the percent agreement was 58.6%. As a result of comparing ΔΔG between Active DEQLF group and Inactive DEQLF group, there was no statistically significant difference between the two groups in natural caries lesions assessed by the QLF method. However, Active DEQLF group showed higher value by 2.9% than Inactive DEQLF group in these natural caries lesions assessed by the DEQLF method (P = 0.029). In the distinction between Active DEQLF group and Inactive DEQLF, ΔΔG showed an AUROC of 0.68, a sensitivity of 0.58, and a specificity of 0.80. In summarizing the results of this study, when the DEQLF method was assessed for artificial and natural caries, the active lesions showed a higher fluorescence parameter than inactive lesions. By confirming good validity for differentiating lesion activity with the fluorescence parameter, it was possible to confirm the usability of DEQLF as a lesion activity assessment for early caries. In addition, compared to the QLF method, it was confirmed that the DEQLF method could more clearly visualize the porosity of the lesion surface layer between active and inactive lesions with the quantitative parameters. Therefore, the DEQLF method could provide clinicians with a method to assess the lesion activity of early caries objectively and could be used as evidence to help decision-making. In addition, it could be used to monitor the progression of the caries lesion by using the image and quantified parameters. 초기우식병소는 활성 상태에 따라 와동형 병소로 진행될 가능성이 있다. 따라서, 병소의 활성 상태를 평가하고 이에 적합한 예방적 처치를 수행하는 것 이 중요하다. 병소의 활성 상태는 병소 표층 특성에 의해 결정되기 때문에, 이를 시각과 촉각으로 평가하는 Nyvad system과 International Caries Detection and Assessment System in conjugation with lesion activity assessment (ICDAS-LAA)가 임상에서 사용되어 왔다. 하지만 이러한 방법들은 병소 표층 특성을 감각으로 평가하여 활성 상태를 판정하기 때문에 객관성을 확보하기에 어려움이 있다. 선행연구들에서는 광학 기술을 이용하여 병소 표층 특성을 객관적으로 측정하기 위해, 병소 표층의 다공성 구조에 존재하는 수분을 압축공기로 탈수하고, Quantitative Light-induced Fluorescence (QLF) system을 이용하여 탈수에 의한 병소의 형광 변화를 관찰하였다. 본 연구에서는 이 과정을 QLF 방법으로 명명하였다. 그러나, 선행연구에서 이 방법을 이용하였음에도 불구하고 자연우식에서 활성 병소와 비활성 병소 간 표층 다공성 구조의 미세한 차이를 구분할 수 없었기 때문에, 자연우식의 병소활성평가법으로써 사용하기에 적합하지 않았다. 선행연구는 병소 표층의 다공성 구조에 형광 염색제를 침투시켜, QLF로 침투에 의한 병소의 형광 변화를 관찰하는 방법을 소개하였다. 본 연구에서는이 방법을 Dye-Enhanced QLF (DEQLF)으로 명명하였다. 선행연구는 이 방법에 의한 형광 염색제의 강한 자가형광으로 초기우식병소를 조기에 발견할 수 있었다. 그럼에도 불구하고, DEQLF 방법을 이용하여 다양한 표층 다공성의 초기우식을 평가하거나, 병소의 활성 상태를 구분하기 위한 연구는 현재까지 수행되지 않았다. 따라서 본 연구의 목적은 초기우식의 병소활성평가법으로써 DEQLF의 활용 가능성을 평가하고자 하였다. 첫 번째 연구의 목적은 인공우식병소를 대상으로 DEQLF 방법을 수행하여 활성 병소와 비활성 병소 사이의 형광지표를 비교하는 것이었다. 그리고, 그리고 다양한 표층 다공성의 우식병소들에서 QLF 방법과 비교하여 DEQLF 방법의 활성 병소와 비활성 병소 구분에 대한 유용성을 확인하는 것이었다. 두 번째 연구의 목적은 자연우식에 DEQLF 방법을 수행하여 병소의 활성 상태를 분류하고, 두 활성 상태 간 병소의 형광 변화를 비교하는 것이었다. 이어서 자연우식에 QLF 방법과 DEQLF 방법을 수행하여 두 방법간 활성 상태 구분에 대한 유용성을 비교하였다. 나아가, 자연우식의 활성 상태를 구분함에 DEQLF 방법이 수행된 병소의 형광 변화에 대한 타당도를 평가하였다. 첫 번째 연구에서는 인공적으로 탈회 병소를 형성하여 활성군(Ax, x는 탈회 기간)에, 재광화 병소를 형성하여 비활성군(Ix, x는 탈회 기간)에 배정하였다. 그리고, 3일, 5일, 10일의 각기 다른 탈회 기간을 통해 다양한 표층 다공성을 가진 우식병소들을 형성하였다. 각 병소에 DEQLF 방법을 수행하여 병소를 염색한 후 QLF system으로 백색 이미지와 형광 이미지를 각각 채득하였고, 이미지 분석 프로그램을 이용하여 형광 이미지에서 정상 법랑질에 대한 병소의 형광증가율(ΔG, %)를 산출하였다. 그리고, 두 방법들(QLF 또는 DEQLF)에 의한 병소의 형광변화(ΔΔG, %)를 수행 전과 후 ΔG의 차이로 산출하였고, 두 방법들 간 병소의 형광변화량을 비교하기 위해 절대값으로 사용하였다. 그 결과, DEQLF 방법이 수행된 인공우식에서 활성군들에서는 양의 ΔG를, 비활성군들에서는 음의 ΔG를 보였다. 그리고, 두 방법들 간 |ΔΔG|를 비교한 결과, 활성군들에서 DEQLF 방법은 QLF 방법에 비해 30.2~64.6만큼 더 높은 |ΔΔG|를 보였다(P < 0.001). 그리고, I3군과 I5군에서 DEQLF 방법은 QLF 방법에 비해 각각 2.9와 2.1만큼 통계적으로 유의하게 낮은 |ΔΔG|를 보였던 반면(각각, P < 0.001와 P = 0.016), I10군에서 두 방법 간에 통계적으로 유의한 차이를 볼 수 없었다. 두 번째 연구에서는 평활면에 자연우식병소가 있는 사람의 치아를 사용하였다. 자연우식병소의 활성 상태는 기존에 널리 사용되던 시각-촉각법 기반 우식병소활성평가법(Nyvad system; 활성Nyvad와 비활성Nyvad)과 형광 기반 새로운 우식병소활성평가법(DEQLF; 활성DEQLF와 비활성DEQLF)을 이용하여 평가하였다. 두 방법으로 분류된 병소들의 분포를 확인한 결과, 58.6%의 일치도를 보았다. 그리고 방법들(QLF 또는 DEQLF)이 수행된 자연우식에서 활성DEQLF군과 비활성 DEQLF군 간 ΔΔG를 비교한 결과, QLF 방법이 수행된 자연우식에서는 두 군 간에 통계적으로 유의한 차이가 없었던 반면, DEQLF 방법이 수행된 자연우식에서는 활성DEQLF군은 비활성DEQLF군과 비교하여 2.9만큼 더 높은 값을 보였다(P = 0.029). 그리고, 활성DEQLF군과 비활성DEQLF를 구분함에 ΔΔG는 0.68의 AUROC, 0.58의 민감도 그리고 0.80의 특이도를 보였다. 결론적으로 본 연구 결과를 종합해보면, 인공 및 자연우식에 DEQLF 방법을 수행하였을 때 비활성 병소와 비교하여 활성 병소에서 더 높은 형광 지표가 산출되었으며, DEQLF 방법을 이용하여 병소 활성을 구분하는데 있어 우수한 타당도를 확인함으로써, 초기우식의 병소활성평가법으로써 DEQLF의 활용 가능성을 확인할 수 있었다. 또한, QLF 방법과 비교하여 DEQLF 방법은 활성과 비활성 간 병소 표층의 미세한 다공성 차이를 더 극명하게 가시화하고 정량적 차이로 보여줄 수 있음을 확인하였다. 따라서, 임상가는 DEQLF 방법을 이용하여 객관적으로 병소의 활성 상태를 평가할 수 있으며, 이를 근거자료로 사용하여 의사결정에 도움을 줄 수 있을 것이다.

Red Fluorescence Emitted from Dental Caries and Its Association with Lesion Activity: an in vitro study : 우식병소의 붉은 형광과 활성도의 관련성 : in vitro연구

Kim, Bo Ra 연세대학교 일반대학원 2016 국내박사

The fluorescence of dental caries is shown as reduced intensity than that of the sound tissue, and the lesions usually exhibit red fluorescence. It is known that the emission of the fluorescence at red wavelengths is originated from porphyrin derivatives which are produced by bacterial metabolism. The demineralization of tooth tissue is initiated by acid that is produced by bacterial metabolism activity within the plaque. Moreover, one of the evaluation parameters for the caries lesion activity is the presence of plaque. Nevertheless, there has been minimal study regarding the relationship between red fluorescence and caries lesion activity. Based on these facts, the present study attempted to evaluate whether the red fluorescence has association with activity of caries lesions through in vitro studies. The three substudies were performed. The first substudy aimed to evaluate whether the red fluorescence observed in artificial caries-like lesions, which were developed under in vitro dental microcosm biofilm, changes with the mineral acquisition of the lesions. The second substudy was performed to investigate the association between the recovery degree and the red fluorescence observed in smooth surface dental caries, and the third substudy aimed to investigate the association between activity status of the dental caries lesion and the red fluorescence. The present study was performed using extracted human premolars and molars with the approval from the Institutional Review Board of Yonsei University Dental Hospital (Approval 2-2014-0024). For the first substudy, two types of artificial caries-like lesions with different depths (shallow and deep lesions) were developed on the tooth specimens by cultivating artificial dental biofilm. Then, the lesions were subjected to a pH-cycling model for inducing remineralization. Surface microhardness (SMH) measurement, polarized light microscopy (PLM), and fluorescence image taking with a fluorescence camera were performed before and after the pH-cycling to evaluate changes in the artificial lesions. Fluorescence loss parameters related to mineral loss (ΔF and ΔFmax) and parameters related to increase of red fluorescence (ΔR and ΔRmax) were obtained from the images. As results, the shallow and deep lesions showed increased SHM values after pH-cycling. Moreover, the artificial lesions presented reduced red fluorescence (ΔR [%] and ΔRmax [%]) as well as recovery of fluorescence loss (ΔF [%] and ΔFmax [%]) after pH-cycling. The PLM images showed distinguishing characteristics of histological features between the treated region and the untreated region, showing mineral acquisition after pH-cycling. From the results, it was hypothesized that the changes in the red fluorescence may indicate the changes in caries lesions showing the mineral acquisition or loss depending on the surrounding environments. In the second substudy, natural caries lesions on smooth surfaces of extracted teeth (N=62, ICDAS code 1-4) were selected. The lesions were subjected to the same pH-cycling procedure to induce remineralization. Fluorescence images of the lesions were taken before and after pH-cycling, and the images were used to analyze red fluorescence parameters related to intensity (ΔR [%] and ΔRmax [%]) and area (RFarea, pixel2) as well as fluorescence loss parameters related to intensity (ΔF [%] and ΔFmax [%]), area (WSarea, pixel2), and volume (ΔQ, %•pixel2). After pH-cycling, overall lesions showed recovery tendency in fluorescence loss and reduction of the red fluorescence compared to those obtained before treatment (p<0.05). Among the fluorescence loss parameters, the degree of changes in ΔQ (ΔΔQ) showed significant correlations with all the red fluorescence parameters obtained before pH-cycling (Spearman’s correlation coefficients, ρ=0.390 for ΔRbefore, ρ=0.429 for ΔRmaxbefore, and ρ=0.599 for RFareabefore; p<0.001). Thus, the caries lesions were divided into two groups at each the 25th, 50th, and 75th percentiles of ΔΔQ values: (1) lesions with ΔΔQ>25th percentile or not, (2) lesions with ΔΔQ>50th percentile or not, and (3) lesions with ΔΔQ>75th percentile or not. In these criteria, the logistic regression analyses were performed, and the final logistic regression model showed significant association between the square root of area of red fluorescence obtained before treatment (RFareabefore1/2) and the classification of large recovery lesions at all division criteria (ΔΔQ>25th percentile: odds ratio [OR] = 1.022; ΔΔQ>50th percentile: OR = 1.043; and ΔΔQ>75th percentile: OR = 1.097, p<0.05). For the final substudy, the natural caries lesions used in the second substudy were divided into active lesion group or inactive lesion group using a visual-tactile method before being applied to the pH-cycling. The fluorescence data of the lesions were used to analyze changes in fluorescence properties of each activity lesion group after remineralization. After pH-cycling, there were significant differences in the values of ΔΔQ, ΔRbefore, and RFareabefore between two activity groups (p<0.05). The univariable logistic regression model indicated that the RFareabefore1/2 was associated with the classification of active lesions (OR = 1.023, 95% confidence interval = 1.0051.041). When all the results are combined, changes in red fluorescence observed in caries lesions were related to changes in fluorescence loss by remineralization. The square root of the area of red fluorescence detected from smooth surface caries lesions of extracted teeth was associated with the classification of active lesions by clinical assessment and the large recovery lesions by ΔΔQ. 추적 관찰 평가가 아닌 한 시점에서 우식병소의 임상적 활성도를 평가하기 위한 한 가지 영역이 플라그(plaque)의 존재여부이며 플라그 내 미생물의 대사활성으로 인해 생성되는 산에 의하여 치아의 탈회가 시작되지만, 미생물의 대사산물에서 발현되는 붉은 형광과 병소의 활성도 간의 관련성에 관한 관심은 상대적으로 적었다. 본 연구는 이러한 배경으로 우식병소의 활성도와 붉은 형광 사이에 관련성이 존재하는지 평가하고자 하였다. 이를 위하여 첫째로 인공우식병소의 무기질 변화에 따라 미생물의 대사활동과 관련된 붉은 형광의 특성도 변하는지 평가하고자 하였다. 둘째로 발치된 치아의 평활면에 존재하는 우식병소(natural caries lesions)의 무기질 획득 정도와 붉은 형광의 관련성을 조사하였으며 셋째로 치아우식병소의 활성도 상태(caries lesion activity)와 붉은 형광의 관련성을 조사하였다. 연구는 연세대학교 치과대학병원 연구윤리위원회의 승인(Approval No. 2-2014-0024)을 받아 발치된 사람의 소구치 및 대구치를 수집하여 실험에 사용하였으며 크게 세 가지 하위연구를 진행하였다. 첫 번째로 in vitro dental microcosm biofilm model을 활용하여 깊이가 다른 두 가지 형태의 인공우식병소(얕은 병소, 깊은 병소)를 형성하였다. 이후, pH-cycling model을 이용하여 병소가 재광화 되도록 유도하였다. 처치 후, 표면경도를 이용한 무기질 회복 여부와 형광사진을 이용한 무기질 소실과 관련된 형광소실도(ΔF, ΔFmax)의 변화 및 미생물 대사활성과 관련된 붉은 형광도(ΔR, ΔRmax)의 변화를 평가하였다. 또한 편광현미경분석을 통해 조직학적 변화를 관찰하였다. 연구 결과, pH-cycling 후 얕은 병소와 깊은 병소에서 모두 표면경도가 증가하였고 편광현미경 사진을 통해 병소 내부에서 재광화로 인한 조직학적 변화를 관찰하였다. 두 병소의 형광사진에서 pH-cycling 후 형광소실도(ΔF, ΔFmax)가 유의하게 회복되었을 뿐만 아니라 붉은 형광의 강도(ΔR, ΔRmax) 또한 유의미하게 감소한 양상을 확인하였다(p<0.05). 두 번째 연구에서는 발치된 치아의 평활면에 존재하는 우식병소(N=62, ICDAS code 1-4)를 pH-cycling에 노출시켜 재광화 되도록 유도하였다. 재광화 처치 전과 후에 병소의 형광사진을 촬영하였고, 형광성을 이용하여 병소에서 탐지되는 무기질 소실에 의한 형광소실도(ΔF [%], ΔFmax [%])와 면적(WSarea [pixel2], ΔQ [%•pixel2]) 및 붉은 형광의 강도(ΔR [%], ΔRmax [%])와 면적(RFarea, pixel2)의 변화를 분석하였다. pH-cycling 후, 우식 병소에서 관찰되는 형광 특성은 전체적으로 형광소실도와 면적이 회복되었고, 붉은 형광의 강도와 면적 또한 pH-cycling 전에 비하여 유의미하게 감소한 것으로 확인되었다(p<0.05). 병소에서 측정된 형광소실도와 면적의 변화량 중에서 ΔΔQ가 pH-cycling 전에 측정된 초기 붉은 형광 변수들과 유의미한 관련성을 나타내는 것이 확인되었다(Spearman’s correlation coefficients, rho; ΔRbefore=0.390, ΔRmaxbefore=0.429 RFareabefore=0.599; p<0.001). 이에 ΔΔQ의 제 1, 2, 3사분위수 각각을 기준으로 병소를 임의로 이분한 후(ΔΔQ>25th percentile or not, ΔΔQ>50th percentile or not, ΔΔQ>75th percentile or not), 다변수 로지스틱 회귀분석을 시행한 결과 각각의 병소 분류 기준에서 회복량이 큰 병소를 분류하는데 유의미하게 관련이 있는 요인은 RFareabefore의 제곱근(RFareabefore1/2)으로 확인되었다(ΔΔQ>25th percentile: odds ratio [OR] = 1.022; ΔΔQ>50th percentile: OR = 1.043; and ΔΔQ>75th percentile: OR = 1.097, p<0.05). 마지막으로 발치된 치아에 존재하는 자연병소의 활성도를 평가하기 위해 pH-cycling 전, 임상적 활성도 기준(Nyvad system)을 적용하여 활성병소(active lesion)와 비활성병소(inactive lesion)로 구분한 후, pH-cycling 처치 전과 후에 얻었던 형광사진에서 활성도 집단 별 형광특성의 변화를 분석하였다. 연구 결과, pH-cycling 후 활성도가 다른 두 병소 집단 사이에서 ΔΔQ, ΔRbefore, RFareabefore의 유의미한 차이를 확인하였다(p<0.05). 로지스틱 회귀분석 결과, 평활면 우식병소의 임상적 활성도 기준에 따른 활성병소의 분류와 관련된 요인은 RFareabefore의 제곱근(RFareabefore1/2)으로 확인되었다(OR = 1.023, 95% confidence interval = 1.005-1.041, p=0.012). 이상의 결과를 종합해 볼 때, 우식병소에서 관찰되는 재광화에 의한 형광소실도의 변동과 미생물의 대사산물에 의한 붉은 형광의 변동이 관련이 있었고, 발치된 치아의 우식병소에서 탐지된 붉은 형광의 면적(RFareabefore1/2)은 병소의 형광소실도에 따라 회복량이 큰 병소의 분류 및 임상적 활성도 기준에 따른 활성병소의 분류와 관련된 요인으로 확인되었다.

Assessment of dental caries activity using quantitative light-induced fluorescence and microbial distribution in primary molars

김치훈 Graduate School, Yonsei University 2023 국내박사

우식 병소의 활성도를 파악하는 것은 해당 병소의 치료 유무를 결정하는데 있어서 매우 중요하며, 이를 시각과 촉각으로 판단하는 과정은 다소 주관적이고 어려움이 따른다. 이러한 우식의 활성도를 정량적인 측정값을 통해 구분할 수 있고 병소 또는 주변 환경의 미생물학적 분포 차이를 파악할 수 있다면 우식병소의 활성도 파악은 좀 더 객관적이고 쉽게 판단이 가능할 것이다. 이에 본 연구에서는 유구치에 존재하는 우식병소들의 활성도에 따라 정량광형광기술을 이용한 우식병소의 정량적 측정값들, 해당 병소를 가지고 있는 환자에서 얻어진 우식조직과 타액의 세균 분포에 차이가 나타나는지를 확인하려고 한다. 이번 연구는 34명의 어린이로부터 총 34개의 유구치를 평가하였다. 우식병소의 활성도는 International Caries Classification and Management System의 분류기준에 따라 활성, 비활성 군으로 분류하였다. 우식병소의 정량적 분석을 위해 정량광형광기를 이용하여 우식병소의 영상을 채득하였다. 우식병소의 상아질과 환자의 타액을 채득하였고, 정량적 중합효소 연쇄반응 분석을 통해 특정 세균종 (S. mutans, S. sobrinus, Lactobacillus species, F. nucleatum, P. nigrescence, P. intermedia, C. albicans)의 분포를 정량적으로 분석하였다. 우식병소의 활성도에 따른 정량광형광기술을 통한 정량적 측정값, 우식병소 및 타액의 세균분포 차이를 통계적으로 확인하기 위하여 Mann-Whitney U test가 수행되었다. 활성 우식 병소에서 정량광형광기술을 통해 얻어진 정량적 측정값 중 적색 형광과 연관된 측정값들 (∆R, ∆Rmax)이 유의미하게 높은 값을 나타내었다 (∆R, p = 0.009; ∆Rmax, p = 0.014). 우식 병소 조직의 Lactobacillus species (p = 0.010) 및 타액의 S.sobrinus (p = 0.017) 비율 또한 활성 우식병소에서 유의미하게 높은 비율을 나타내었다. 본 연구를 통해 유구치의 우식병소의 활성을 파악하는데 있어 정량광형광기술의 적색 형광 측정값과 우식병소의 Lactobacillus species 및 타액의 S.sobrinus의 분포비율이 연관성이 있음을 확인할 수 있었다. Evaluation of the activity status of dental carious lesions, a fundamental factor in deciding the course of treatment, is a subjective and challenging clinical task. If the activity status of a lesion can be distinguished through quantitative measurements, and the difference in the microbiological distribution of the lesion or the surrounding environment can be identified, the activity status can be determined more objectively and easily. Therefore, this study aimed to assess differences in quantitative measures obtained from the quantitative light-induced fluorescence method and microbial composition of carious dentin and saliva according to the activity status of caries lesions in primary molars. A total of 34 teeth from 34 children were evaluated in this study. The activity status of carious lesions was classified using the International Caries Classification and Management System criteria (active or inactive). Images of the carious lesions were captured using a quantitative light-induced fluorescence device for quantitative analyses. Carious dentin and saliva were collected to detect and quantify selected bacterial species (S. mutans, S. sobrinus, Lactobacillus species, F. nucleatum, P. nigrescence, P. intermedia) and C. albicans by quantitative polymerase chain reaction. Mann–Whitney U tests were performed to evaluate differences in quantitative measures from quantitative light-induced fluorescence, the microbial composition of carious dentin, and saliva according to the activity status of carious lesions. Red fluorescence values (∆R, ∆Rmax) from the quantitative light-induced fluorescence method were significantly higher in active lesions (∆R, p = 0.009; ∆Rmax, p = 0.014). The quantitative mean levels of Lactobacillus species (p = 0.010) in carious dentin and S. sobrinus (p = 0.017) in saliva were significantly higher in the active-lesion group. Quantitative measures related to red fluorescence from the quantitative light-induced fluorescence method, levels of Lactobacillus species from carious dentin, and levels of S. sobrinus from saliva were associated with caries lesion activity.

치면세균막 양과 타액을 이용한 치아우식활성검사의 관련성

유해영 부산대학교 대학원 2015 국내박사

Objective: The purpose of this study was to evaluate the relationship between dental plaque index and various types of caries activity tests using saliva. Methods: Thirty subjects participated in this study. One examiner recorded subjects’ dental plaque amount using Quigley-Hein index (QHI) and Patient Oral Hygiene Performance index (PHPI). Various tests were performed to examine the subjects’ caries risk and activity. First, saliva secretion rate and buffer capacity were evaluated. Second, oral bacterial acidogenic tests such as Cariview® and modified Snyder test medium were carried out using stimulated saliva. Lactobacillus, Streptococcus mutans, and total species were cultured in specific mediums at 37℃, for 48 hours, and the colonies were counted. The relationship between the dental plaque index and the results of each caries activity test were analyzed by SPSS statistical analysis program. Results: The amount of dental plaque on anterior teeth was correlated with the colony counts of Lactobacillus, Streptococcus mutans, and total species (P<0.05). The results of the modified Snyder test showed a tendency where the acidogenic potential of oral bacteria increased with the amounts of dental plaque on anterior teeth(P<0.1). The secretion rate and the buffer capacity of saliva were not related with the amount of dental plaque(P>0.05). Conclusion: This study confirmed the association between the amount of dental plaque and various caries activity tests. In particular, the culture tests of specific and total oral bacterial were related with the amount of dental plaque.

비색법을 이용한 모자간 우식 활성의 상관성

장소영 연세대학교 대학원 2015 국내석사

According to ecological plaque theory, the process of tooth caries is directly related to the total amount of organic acid produced by bacteria in an oral cavity. The colorimetric test is one of several caries activity tests. It takes cultures of oral plaque and visually demonstrates the total amount of organic acid produced by that plaque. The purpose of this study is not only to assess a new colorimetric caries activity test, Cariview, but also to assess the correlation of caries activity between mothers and their children, comparing the Cariview test with the specific bacteria culture test, CRT bacteria. Mothers and their children under 6 years participated in this study with informed consent. Mothers filled out a questionnaire first. Then each subject had an oral examination and the above two caries activity tests were administered. All data was statistically analyzed using the Pearson correlation test, Spearman correlation test, Fisher’s exact test and Mann-Whitney U test at the 0.05 significance level. The results were as followed. 1. Cariview scores showed statistically significant correlation with children’s caries experience(r=0.598, P<0.01) and showed higher correlation than CRT bacteria scores. 2. Cariview scores showed statistically significant correlation with the number of decayed teeth in both mothers and children(P<0.05). 3. Both caries activity tests showed the correlation of caries experience or caries activity between mothers and their children is not statistically significant. Cariview colorimetric test properly reflects children’s caries experience and current caries status and it is also easy to use with uncooperative children. Therefore, it is supposed that Cariview colorimetric test would be clinically useful for predicting future caries risk and establishing a preventative strategy at a pediatric dental clinic. Meanwhile, it is suggested that the lack of correlation of caries experience or caries activity between mothers and their children in this study reflects the high availability of nursery spaces in Korea today, and that further studies will be needed on this subject. 생태적 치태 가설에 따르면 치아 우식 발생 과정은 구강 내 전체 미생물이 생산한 최종 유기산의 양과 직접적인 관련이 있다. 비색법은 치태를 배양하여 생성된 최종 유기산의 양을 pH 지시약을 첨가하여 시각적으로 밝히는 우식 활성 검사 방법이다. 지금까지 비색법을 이용한 우식 활성 연구 사례는 적으며 특히 모자간 우식 활성의 상관성 연구는 거의 없었다. 본 연구의 목적은 새로운 비색법인 Cariview를 이용한 우식 활성 검사의 타당성 및 모자간 우식 활성의 상관성 평가를 기존의 특정 세균 배양법인 CRT bacteria 검사와 비교하여 평가하는 것이다. 만 6세 미만 어린이-어머니 34쌍(총 68명)이 사전 동의 하에 연구에 참여하였다. 설문 조사 및 구강 검사 후 우식 활성 검사인 Cariview와 CRT bacteria 검사를 각각의 대상자에게 시행하였다. 자료는 Pearson correlation test, Spearman correlation test, Fisher’s exact test 및 Mann-Whitney U test로 통계 분석하였고 유의수준은 0.05로 정하였다. 실험 결과 Cariview 점수는 어린이의 우식경험유치수(dft)와 통계적으로 유의한 상관성을 나타냈고(r=0.598, p<0.01) 상관 정도는 CRT bacteria 점수보다 높았다. Cariview 점수는 어머니와 어린이의 우식치아수(DT, dt)와 통계적으로 유의한 상관성을 나타냈다(p<0.05). Cariview와 CRT bacteria 검사 모두에서 모자간 우식 경험 및 우식 활성은 통계적으로 유의한 상관성을 나타내지 않았다(p>0.05). Cariview 비색법은 어린이의 치아 우식 경험 및 현재의 치아 우식 상태를 적절히 반영하며 검사 시행 또한 용이하다. 따라서 소아치과에서 우식 위험도를 예측하고 예방 전략을 수립하는 데 임상적으로 유용할 것으로 판단된다. 한편 모자간 우식 경험 및 우식 활성의 낮은 상관성 결과는 최근 한국 사회의 높은 영·유아 보육 기관 이용률 추세가 반영된 결과로 추정되며 이러한 현 실태를 반영한 추가적인 연구 진행이 필요할 것으로 여겨진다.

Resazurin disc법에 의한 치아우식활성 검사에 관한 연구

정성철 경희대학교 1990 국내박사

Red fluorescence emitted from dental caries and its association with lesion activity : an in vitro study

김보라 Graduate School, Yonsei University 2016 국내박사

Alban 우식활성검사의 개량과 표준화에 관한 연구

백순지 원광대학교 1992 국내박사

소아에서 Cariview®를 이용한 우식 활성 비색 검사와 치아우식 경험

조성현 연세대학교 대학원 2014 국내석사

생태학적 치태 가설에 따르면, 치아우식증 발생에는 특정 세균의 수보다 치태 전체 세균의 산 생산 능력이 중요한 요소이다. 그래서 현재 널리 쓰이고 있는Dentocult SM?와 같은 특정 세균 수를 측정하는 우식 활성 검사는 치아우식 예측에 한계점을 가진다. 반면 새로운 우식 활성 비색 검사인 Cariview?는 새로운 pH 지시약을 사용해서 치태 세균의 산 생산 능력을 더 잘 반영할 수 있다. 본 연구의 목적은 어린이에서 Cariview?와 치아우식 경험(dmft index)과의 상관성을 평가하고, Cariview?를 Dentocult SM?과 비교하는 것이다. 135명의 어린이(만5세 이하, 남자 61명, 여자 74명)가 사전동의 하에 연구에 참여했다. 본 연구는 어린이의 구강관리 습관태도에 대한 설문조사를 한 후, 구강검사를 통해 치아우식과 치태 지수를 기록했으며, Cariview?와 Dentocult SM? 두 가지 우식 활성 검사를 제조사 지시에 따라 시행하였다. 통계분석은 분산분석 및 사후검정, T검정, 스피어만 상관분석, ROC 곡선분석을 시행하였다(α=0.05). 상관 분석 결과, Cariview?는 어린이 치아우식 경험과 중등도의 상관관계를 보였고(r=0.43, p<0.01), Dentocult SM?과 중등도의 상관관계를 보였다(r=0.38, p<0.01). 치아우식 진단에 있어 Cariview?는 민감도 68.8%, 특이도 69.2%, ROC 곡선 분석의 곡선하면적(AUC)이 0.686으로 Dentocult SM?에 비해 양호한 수치를 보였다. 치아우식이 없는 군과 치아우식이 있는 군을 비교한 결과, Cariview? 점수에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.01). 그러나 이번 연구에서 어린이의 구강관리 습관태도는 치아우식 경험이나 우식 활성 검사 결과와 유의한 상관성을 보이지 않았다. 치아우식 진단의 정확성과 설명력은 Cariview?가 Dentocult SM?보다 약간 더 양호한 것으로 여겨진다. 더욱이 Cariview?는 비협조적인 어린이에게도 시행이 쉽고 편리하며 시각적인 색상으로 교육적 효과도 있다. 따라서, 치아우식에 민감한 어린이를 밝혀내고 예방 전략을 수립하는 데에 Cariview?가 임상적으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

가철성 장치 장착 전과 후 어린이의 구강위생 상태 비교

민효선 연세대학교 대학원 2013 국내석사

가철성 장치는 어린이 및 청소년에게 공간유지 및 교정을 목적으로 널리 쓰이고 있으며 그 쓰임은 증가하는 추세이다. 이러한 긍정적 효과와 더불어 가철성 장치가 세균 집락을 위한 장소를 제공하여 구강 내 세균 증식을 늘리고, 이는 곧 우식이나 구취, 치주질환 등으로 이어 질것이라는 우려가 있어왔다. 본 연구는 가철성 장치를 장착하는 어린이를 대상으로 장치 장착 전, 장착 1주 후, 장착 1개월 후의 구취와 장착 전, 장착 1개월 후의 우식 활성도 및 비자극성 타액량을 측정하여 봄으로써 가철성 장치가 구강위생에 미치는 영향을 살펴보기로 하였다. 가철성 장치를 처음으로 장착하기 전, 실험에 참여하지 않는 다른 가철성 장치 장착 어린이들과 마찬가지로 구강위생교육을 철저히 시행하였으며, 연구에 영향을 미칠 수 있는 변수들을 가능한 통제하고자 하였다. 연구 결과, 가철성 장치 장착 전과 1주, 1개월 후의 구취는 유의미하게 증가하지 않았다. 또한 장치 장착 전에 비해 우식 활성도가 높아졌다는 가설 도 맞지 않는 것으로 나타났다. 다만 장치 장착 전보다 장치 장착 1개월 후 장치를 장착한 상태에서 비자극성 타액량을 측정한 결과 타액량이 유의성 있게 증가한 것을 관찰 할 수 있었다. 이는 오히려 구강 내 자정작용을 도와 구강위생에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다. 즉, 철저한 구강위생 교육과 정기적인 내원이 함께 이루어 진다면 가철성 장치의 장착이 구취나 우식 발생에 큰 영향을 미치지 않을 것이다.