Lietuvos mokslininkai sukūrė neardomąją dantų emalio mikroįtrūkimų tyrimo metodiką

Vilniaus universiteto (VU) mokslininkai kartu su partneriais iš Kauno technologijos universiteto, Graikijos mokslinių tyrimų ir technologijų fondo (FORTH), ir Australijos Svinburno technologijos universiteto sukūrė naują neardomąją metodiką, leidžiančią susieti skirtingais principais veikiančių tyrimų metodų duomenis ir tokiu būdu tiksliau apibūdinti dantų emalio mikroįtrūkimus nepažeistame (nesupjaustytame) dantyje. Tyrimo rezultatai publikuoti tarptautiniame mokslo žurnale „Measurement“.

Tyrėjai sukūrė erdvinio duomenų susiejimo (registravimo) metodiką, kuri per danties paviršių atitinkantį trimatį tinklelį sujungia dviejų metodų – rentgeno mikrokompiuterinės tomografijos ir fotoliuminescencinės spektroskopijos – duomenis, o emalio elementinės sudėties pokyčiams įvertinti papildomai pasitelkia energijos dispersinę rentgeno spektroskopiją. Taip skirtingais instrumentais gauti duomenys susiejami su ta pačia konkrečia danties vieta ir leidžia palyginti įtrūkusį bei nepažeistą emalį. 

„Šio tyrimo esmė – ne vien pažvelgti į mikroįtrūkimą, bet suprasti, kas vyksta įtrūkusio emalio srityje. Skirtingi tyrimo metodai suteikia skirtingą informaciją: vienas leidžia matyti struktūrą trimatėje erdvėje, kitas – optinį atsaką, trečias – elementinės sudėties pokyčius. Sujungę šią informaciją galime daug tiksliau apibūdinti pažeidimą“, – teigia tyrimo vadovė VU Medicinos fakulteto Odontologijos instituto vyresnioji mokslo darbuotoja dr. Irma Dumbrytė.

Įtrūkusį emalį išduoda ne tik struktūra, bet ir optinis atsakas

Tyrime analizuoti žmonių prieškrūminiai dantys (premoliarai), kurių emalyje buvo plika akimi matomų mikroįtrūkimų. Įtrūkimai papildomai patvirtinti skenuojančiu elektroniniu mikroskopu. Kiekviename dantyje skirtingose – įtrūkimo ir nepažeistose – vietose atlikti fotoliuminescencijos spektrų matavimai, o gauti duomenys susieti su trimatės tomografijos informacija.

Rezultatai parodė, kad įtrūkusio ir nepažeisto emalio fotoliuminescencinių spektrų forma statistiškai reikšmingai skyrėsi. Tai reiškia, kad ateityje optinis signalas galėtų būti naudojamas kaip papildomas indikatorius nustatant emalio pažeidimo vietas, o tokia informacija ateityje galėtų būti perkelta į klinikinę praktiką – ypač ten, kur vien danties struktūros vaizdo nepakanka visai informacijai gauti.

Tyrimas taip pat atskleidė, kad mikroįtrūkių vietose keičiasi emalio elementinė sudėtis. Analizė parodė padidėjusį anglies kiekį – vidutinė jo reikšmė įtrūkių vietose buvo apie 42 proc. didesnė. Anglies ir deguonies santykis taip pat padidėjo – nuo 0,46 nepažeistose vietose iki 0,84 įtrūkių zonose. Įtrūkusiose srityse stebėtas mažesnis kalcio ir fosforo kiekis lyginant su nepažeistomis emalio vietomis.

Šie rezultatai rodo ryšį tarp emalio struktūros pažeidimo, jo elementinės  sudėties ir optinio atsako. Tokia kompleksinė informacija gali būti svarbi siekiant geriau suprasti mikroįtrūkimų susidarymą, jų raidą ir galimą poveikį danties struktūros vientisumui.

Viena metodika – skirtingiems kietiesiems audiniams

Vienas svarbiausių tyrimo rezultatų yra tai, kad sukurta erdvinio duomenų susiejimo metodika gali būti taikoma ne vien dantų paviršiaus analizei. Mokslininkų pasiūlytas 3D paviršiaus tinkleliu paremtas registravimo principas leidžia susieti kelių matavimų duomenis, net kai skiriasi jų raiška, matavimo principai ir koordinačių sistemos. Pasak tyrėjų, tai atveria galimybes metodiką pritaikyti ir kitoms kietosioms medžiagoms, kai paviršiaus defektams apibūdinti nepakanka vieno tyrimo metodo.

„Svarbiausia, kad sukūrėme ne vien konkrečiai danties mikroįtrūkimui skirtą tyrimo procedūrą, o bendrą principą, kaip patikimai sujungti skirtingų matavimo technologijų informaciją. Tai gali būti svarbu tiek tolesniems dantų tyrimams, tiek platesniam medžiagų defektų charakterizavimui“, – pažymi dr. I. Dumbrytė.

Mokslininkai pabrėžia, kad dabartinis tyrimas yra metodikos demonstracija, o ne klinikinės diagnostikos priemonė. Vis dėlto gauti rezultatai sudaro pagrindą tolesniems tyrimams.

Anot tyrėjų, ateityje aukštesnės raiškos rentgeno vaizdinimo technologijos – pavyzdžiui, sinchrotroninė nano-tomografija – galėtų leisti tirti dar smulkesnius įtrūkimus ir detaliau analizuoti jų geometriją. Taip pat planuojama į tą pačią metodiką integruoti Ramano mikrospektroskopijos duomenis, kurie suteiktų papildomos informacijos apie medžiagos cheminę sudėtį.

Tikimasi, kad, derinant įvairias tyrimų metodikas ateityje bus galima sukurti naujų neinvazinių ar minimaliai invazinių emalio būklės vertinimo metodų, skirtų mikroįtrūkimų diagnostikai klinikinėje praktikoje.

Tyrimas atliktas pagal Lietuvos mokslo tarybos (LMTLT) finansuojamą projektą „Multispektriniai tūriniai dantų mikroįtrūkimų tyrimai“ (sutarties Nr. S-ITP-25-6, vad. dr. Irma Dumbrytė). Dalis matavimų atlikta FORTH institute Heraklione (Graikija), pasinaudojus Europos Sąjungos programos „Horizon 2020“ finansuojama NFFA-Europe Pilot tarptautinės prieigos veikla (dotacijos sutarties Nr. 101007417, paraiškos ID-572).