CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.3. TƯƠNG TÁC MÔ RĂNG VỚI ÁNH SÁNG
Phát hiện sâu răng bằng phương pháp quang học được dựa trên sự quan sát của tương tác năng lượng được áp dụng cho các răng, hoặc quan sát năng lượng đó được phát ra từ răng [Hall và Girkin, 2004]. Năng lượng như vậy có dạng sóng trong quang
phổ điện từ. Hình 1.7: Các phương pháp phát hiện sâu răng được mô tả trong luận án sử dụng ánh sáng trong phạm vi ánh sáng nhìn thấy và tử ngoại.
Hình 1.7. Quang phổ điện từ
Trong dạng đơn giản nhất, sâu răng có thể được mô tả như một quá trình dẫn đến thay đổi cấu trúc các mô cứng nha khoa. Sự khuếch tán của canxi, phosphate và carbonate ra khỏi răng, quá trình khử khoáng, sẽ dẫn đến việc răng bị mất khoáng.
Khu vực kết quả của chất khử khoáng răng chủ yếu là do vi khuẩn và nước. Độ xốp của khu vực này là lớn hơn so với các cấu trúc xung quanh. Tăng tán xạ ánh sáng do thay đổi cơ cấu có thể nhìn bằng mắt thường như một đốm trắng. Do đó, quá trình sâu răng dẫn đến sự thay đổi quang học khác nhau, từ đó có thể đo lường và định lượng bằng các phương pháp phát hiện tiên tiến dựa trên sự tương tác giữa ánh sáng chiếu tới và răng.
Hình 1.8. Hình ảnh mô tả ánh sáng tương tác với một chiếc răng
Qúa trình tương tác giữa ánh sáng và mô răng được thể hiện như trên hình 1.8, trong đó:
a. Phản xạ, sóng dội ngược trở lại
b. Tán xạ, sóng tới đi vào răng và thay đổi hướng c. Truyền qua
d. Hấp thụ cùng với sản xuất nhiệt e. Hấp thụ cùng với phát huỳnh quang
Hầu hết tương tác của sóng ánh sáng là sự kết hợp của các quá trình này [56].
Trong nhiều năm, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu nguồn gốc của huỳnh quang tự nhiên trong mô cứng răng. Các chất phát quang tự nhiên có trong mô răng như trypthophan và hydroxypyridinium phát huỳnh quang tại vùng tử ngoại gần 310-400 nm khi bị kích thích bởi bước sóng 300-325 nm. Một số nghiên cứu khác đã công bố răng có khả năng phát quang trong vùng ánh sáng khả kiến với dải phổ khá rộng với đỉnh phổ phát xạ nằm trong vùng ánh sáng xanh dương – xanh lá cây nếu bị kích thích bởi ánh sáng nằm trong vùng tử ngoại gần (UVA) hoặc vùng tím – xanh dương [57], nhưng nguồn gốc chất phát quang thì vẫn chưa được làm rõ.
Răng phát huỳnh quang khi chiếu xạ với ánh sáng cực tím đã được nghiên cứu lần đầu tiên bởi Stubel năm 1911 [57]. Trong đó, lớp men bình thường sẽ phát sáng màu xanh trắng nhưng đôi khi nhuốm màu vàng (hình 1.9). Còn lớp ngà răng có chứa chất hữu cơ sẽ phát sáng mạnh hơn nhiều so với men răng khi chiếu tia tử ngoại gần – khả kiến.
Bên cạnh sự phát huỳnh quang màu xanh quan sát trong răng khỏe, các mẫu răng có mảng bám, có vết sâu lại phát quang màu đỏ khi bị kích thích. Vôi hóa là một dạng mảng bám trên răng. Nguyên nhân là do sự kết tủa của các khoáng chất từ nước bọt và dịch nướu. Có khoảng 1.000 trong số 25.000 loài vi khuẩn có liên quan đến sự hình thành các mảng bám răng, nhưng vi khuẩn hình thành các mảng bám chủ yếu là
Streptococcus mutans và vi khuẩn kỵ khí, với các thành phần và vị trí khác nhau trong miệng. Nó từ lâu đã được ghi nhận là vi khuẩn Streptococcus mutans sản xuất các chất chuyển hóa đặc biệt gọi là porphyrin. Porphyrin phát huỳnh quang tự nhiên mà mạnh mẽ nhất là phát ra ánh sáng màu đỏ dưới kích thích UVA [57], [58], [59]. Mật độ của vi khuẩn càng cao thì màu đỏ phát ra càng mạnh.
Hình 1.9. Ảnh huỳnh quang răng hàm kích thích bởi ánh sáng tím 405 nm.
Tương tự như mảng bám, ở các khu vực răng sâu cũng có sự xuất hiện của vi khuẩn Streptococcus mutans, dẫn đến việc răng sâu cũng phát quang màu đỏ như mảng bám. Hình 1.10. là một ví dụ về trường hợp răng phát quang màu đỏ. Hình bên trái là răng và khoang miệng dưới ánh sáng thường. Ta không nhận thấy dấu hiệu bất thường nào. Hình bên phải được kích thích huỳnh quang với bước sóng 405 nm xuất hiện màu đỏ do porphyrin phát ra.
Hình 1.10. Răng dưới ánh sáng thường và ánh sáng tử ngoại gần
CHƯƠNG 2