ТОМОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПУЛЬПЫ ИНТАКТНОГО И ПРИ ОСТРОМ ПУЛЬПИТЕ ЗУБОВ ПРИ РАЗНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ

УДК 616.314:681.78

 

ТОМОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПУЛЬПЫ ИНТАКТНОГО И ПРИ ОСТРОМ ПУЛЬПИТЕ ЗУБОВ ПРИ РАЗНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ

 

Л.И. Шаламай, к.м.н., доцент

ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный

медицинский университет имени акад. И.П. Павлова»

(197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6-8)

Е-mail: l.shalamay@mail.ru

 

Е.Ю. Мендоса, ассистент

ФГБОУ ВО «Российский университет медицины»

(127473, Россия, г. Москва, Делегатская ул., 20/1)

Е-mail: mendosaMSUMD@gmail.com

 

В.Ю. Вашнёва, к.м.н., доцент

ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный

медицинский университет имени акад. И.П. Павлова»

(197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6-8)

Е-mail: veronicakrylova@yandex.ru

 

А.В. Ярцева, к.м.н., доцент

ФГБОУ ВО «Российский университет медицины»

(127473, Россия, г. Москва, Делегатская ул., 20/1)

Е-mail: ya_sushka@mail.ru

 

С.С. Ермаева, к.м.н., доцент

ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный

медицинский университет имени акад. И.П. Павлова»

(197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6-8)

Е-mail: s_ermaeva@mail.ru

 

Аннотация. Статья освещает проблему контроля состояния пульпы зуба посредством низкокогерентной томографической установки при разных температурных условиях. Неинвазивное выявление и объективная оценка состояния, в первую очередь, внутренних органов и тканей всегда являлись значимой задачей как общей медицины, так и, в частности, стоматологии. Особое место в таких измерениях занимают оптико-информационные системы и технологии. Из всего многообразия оптико-электронных методов и средств измерений объектов на определённой глубине, хотелось бы выделить низкокогерентные томографические средства измерений, где в качестве источников излучения используются суперлюминесцентные или диоды белого света. В работе получены распределения коэффициента отражения по глубине от поверхности пульпы в направлении OZ при охлажденном и нагретом состоянии.

Ключевые слова: пульпа, коэффициент отражения, оптические свойства, объект измерения, глубина, источник излучения.

 

Введение

В настоящее время в стоматологии для развития научной базы исследований применяют оптико-информационные методы и средства, в частности, низкокогерентную интерферометрию [1, 5, 8, 14]. С помощью низкокогерентной интерферометрии возможно выявлять достоверные данные о деминерализации эмали, глубине кариозного процесса, герметизма реставрации, состоянии тканей зубов под реставрацией, наличие рецидивного кариеса, наличии воспаления и обратимости воспалительных изменений в пульпарной ткани зуба, реакции пульпы зуба на нагрев, который может происходить как в момент препарирования полости, так и при фотополимеризации композитных материалов [2, 3, 6]. Использование низкокогерентной интерферометрии в качестве томографического инструмента получения данных позволит усовершенствовать существующий уровень стоматологической помощи, объективно обосновать подходы к лечению кариеса и его осложнений, а также разработку и выбор методик, обеспечивающих минимальную инвазивность, витальность зуба, наилучшие функциональные и эстетические результаты восстановления полостей. Исследователи отмечают, что современные стоматологические материалы, обладающие надежными физико-механическими характеристиками, биологической активностью и совместимостью, превосходными оптическими характеристиками, имитирующими структуру зуба, позволяют вывести лечение зубов на новый уровень [4]. Используя современное томографическое оборудование и инструментарий, оптическое увеличение для контроля манипуляций, инновационные материалы возможно значительно улучшить качество восстановительного лечения добиться долговечности, функциональности, а также сохранности твердых тканей зубов [7].

Низкогогерентные интерферометрические методы, применяемые в томографических исследованиях основаны на анализе отражённой составляющей светового излучения от изучаемого объекта находящегося на определённой глубине [9]. Анализ научно-технической литературы показал, что данные томографы зарекомендовали себя как высокоинформативный, высокоточный, достоверный и надежный инструмент в получении данных об объектах, находящихся на разной глубине [10-12]. Исследователи отмечают тот факт, что данный вид приборов полностью удовлетворяет требованиям медицинского контроля, удобен в эксплуатации. Низкокогерентные интерферометрические томографы добились определенных успехов в теоретическом анализе и функционировании. Решены многие вопросы построения этих систем, улучшены эксплуатационные характеристики. Получены новые данные анализа метрологии по глубине исследования, расширены функциональные возможности, а в связи с бурным развитием компьютерных технологий повысилось информативное содержание измерений. На сегодняшний день эти томографы получили широкое применение в жизнедеятельности человека и внедрены не только в производственную практику, но и в различные медицинские направления [12-14].

Поэтому представляет интерес исследованиt биологических объектов с помощью низкокогерентной интерферометрии. Цель работы состояла в томографическом исследование состояния пульпы интактного и при остром пульпите зубов при разных температурных условиях

Постановка задачи

Получить in vivo распределения коэффициента отражения от коронковой пульпы интактного моляра в обычном физиологическом состоянии; получить распределения коэффициента отражения от коронковой пульпы моляра, демонстрирующего клинические признаки острого пульпита, у этого же пациента в одноименном сегменте зубного ряда; получить распределения коэффициента отражения при нагревании данных зубов до температуры 45 °С, и их охлаждении до 20°С.

Материалы и метод исследования

Материалом исследования была коронковая пульпа интактного зуба 4.7 и зуба 4.6 в состоянии острого пульпита в обычном, нагретом и охлажденном состояниях у пациента мужского пола, 24 лет.

Для исследования биологических объектов на глубине использовался интерферометр с низкокогерентным источником излучения, функциональная схема которого представлена на рисунке 1.

 

 

Рис. 1. Функциональнаяя схема интерферометра: S – суперлюминисцентный светодиод (λ = 1810 нм); D – фотоприёмное устройство; 1 – светоделительная пластина; 2 – исследуемый объект; 3 – опорное зеркало

 

Таблица

Основные технические параметры томографа

Оптическая схема	Двухлучевая
Источник излучения	Суперлюминесцентный диод
Фотоприемное устройство	Кремниевые фотодиоды
Длина волны излучения	1810 нм
Диапазон измерений	0…10 мм
Погрешность измерений	1 мкм
Частота измерений	86 т/c
Среднее расстояние до объекта	100 мм
Размеры	23 × 15 × 5 см
Вес	0,72 кг

 

Схема томографа построена на основе интерферометра Майкельсона. Источник излучения – суперлюминесцентный диод S с длиной волны λ = 1810 нм, длиной когерентности l_c = 55 мкм, мощностью излучения 20 мВт. В процессе измерений изменяется длина плеч интерферометра за счет сканирования опорного зеркала. Последнее зафиксировано на пружинном механизме и возбуждается электромагнитным модулятором. Момент равенства длин плеч интерферометра соответствует максимуму контраста интерференционного поля и, соответственно, – максимуму сигнала фотоприемника.

Результаты эксперимента

В рамках исследовательской работы проводились измерения in vivo, где была обеспечена независимость результатов измерений от возможных смещений контролируемого объекта за время сканирования. В качестве базовой плоскости отсчета была поверхность пульпы и объектный сигнал формировался излучением, отраженным от поверхности пульпы. Контроль исследуемой области осуществлялся по нормали. В эксперименте глубина анализируемого участка поверхности пульпы варьировалась от 5000 мкм до 6000 мкм и длина 1000 мкм по координате ОY. Измерения производились поточечно с частотой 86 Гц. Для обеспечения съема информации с такого участка было изготовлено специальное устройство механического сканирования. Для графической визуализации результатов измерений был использован специализированный пакет программ. Представленные результаты измерений для здоровой и воспаленной пульпы в обычном состоянии приведены на рисунке 2.

 

 

Рис. 2. Экспериментальные результаты данных о распределении коэффициента

отражения на глубине 5525 мкм по оси OY: а – здоровая пульпа; б – воспаленная пульпа

 

На рисунке 3 показаны распределения коэффициента отражения на глубине 5315 мкм для здоровой и воспаленной пульпы при нагревании до 45 °С.

 

 

Рис. 3. Распределения коэффициента отражения при нагревании исследуемой

области до 45 °С на глубине 5315 мкм по оси OY: а – здоровая пульпа; б – воспаленная пульпа

 

На рисунке 4 показаны распределения коэффициента отражения на глубине 5855 мкм для здоровой и воспаленной пульпы при охлаждении до 20 °С. Представленные кривые получены в результате усреднения измерений в 10000 точках поверхности участка пульпы по оси OZ (1000 мкм).

 

Рис. 4. Распределения коэффициента отражения при охлаждении

исследуемой области до 20 °С на глубине 5855 мкм по оси OY: а – здоровая пульпа; б – воспаленная пульпа

 

На всех рисунках кривые, относящиеся к пульпе моляра в состоянии острого пульпита, имели минимальные коэффициенты отражения видимо это связано с возникновением клеточной инфильтрации в участке пульпы вовлеченном в воспаление, которая поглощает излучение источника света. Экспериментальные данные показывают, что при нагревании области исследования глубина проникновения уменьшается, а при охлаждении увеличивается. Распределения коэффициента отражения при охлаждении имеют максимальные значения.

Заключение

Проведенное исследование in vivo объективно показывает динамику изменения состояния пульпы интактного зуба и зуба, находящегося в состоянии острого пульпита, в разных температурных условиях. Получены распределения коэффициента отражения по глубине от поверхности пульпы, а также изменения его в направлении OY. Данная работа представляет интерес для терапевтической стоматологии и оптического приборостроения.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Крихели, Н.И., Пустовойт, Е.В., Бычкова, М.Н. [и др.]. Эстетическая стоматология – М. ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ДОМ «ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА». – 2018. – 320 c.
2. Кузьмина, Д.А., Мендоса, Е.Ю., Майоров, Е.Е., Нарушак, Н.С., Сакерина, А.И., Шаламай, Л.И. Экспериментальные исследования оптических свойств твердых тканей передних зубов и современных синтетических пломбировочных материалов // Стоматология для всех. – 2020. – № 4. – С. 58-62. doi .org/10.35556/idr-2020-4(93)58-62.
3. Кузьмина, Д.А., Шаламай, Л.И., Мендоса, Е.Ю., Майоров, Е.Е., Нарушак, Н.С. Флуоресцентная спектроскопия для анализа пломбировочных материалов и твердых тканей зубов in vitro // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 2021. – Т. 64. – № 7. – С. 576-582. DOI: 10.17586/0021-3454-2021-64-7-576-582.
4. Шаламай, Л.И., Мендоса, Е.Ю., Кузьмина, Д.А., Майоров, Е.Е. Исследование оптических свойств композитных материалов и твердых тканей зуба пациентов in vitro // Dental Forum. – 2021. – №1. – С. 3-6.
5. Шаламай, Л.И., Оксас, Н.С., Лампусова, В.Б., Мендоса, Е.Ю., Майоров, Е.Е. Экспериментальные исследования спектров оптического поглощения и пропускания стоматологического реставрационного материала разной толщины // Dental Forum. – 2022. – № 1. – С. 22-26.
6. Шаламай, Л.И., Оксас, Н.С., Лампусова, В.Б., Мендоса, Е.Ю., Майоров, Е.Е. Оценка применения различных технологий адгезива химического отверждения при проникновении в дентин зуба // Dental Forum. – 2023. – № 3(90). – С. 29-35.
7. Шаламай, Л.И., Мендоса, Е.Ю., Майоров, Е.Е., Лампусова, В.Б., Оксас, Н.С. Получение спектральных зависимостей коэффициента пропускания композитного материала, блокирующего влияние темноты полости рта при реставрации сквозных дефектов коронковой части передних зубов // Стоматология для всех. – 2022, №1(98). – С. 52-57. doi: 10.35556/idr2022-1(98)52-57.
8. Шаламай, Л.И., Мендоса, Е.Ю., Кузьмина, Д.А., Майоров, Е.Е. Исследование оптических свойств композитных материалов и твердых тканей зуба пациентов in vitro // Dental Forum. – 2021. – №1. – С. 3-6.
9. Шаламай, Л.И., Мендоса, Е.Ю., Майоров, Е.Е., Лампусова, В.Б., Оксас, Н.С. Применение метода молекулярной спектроскопии для количественного анализа твердофазных стоматологических образцов // MEDICUS. – 2022. – № 2 (44). – С. 54-60.
10. Черняк, Т.А., Бородянский, Ю.М., Петрова, Е.А., Майоров, Е.Е., Попова, Е.В., Хохлова, М.В. Применение автоматизированного оптико-механического устройства для томографического исследования десны под воздействием внешних агентов // Научное приборостроение. – 2021. – Т.31. – №3. – С. 16-24.
11. Maiorov, E.E., Prokopenko, V.T., Ushveridze, L.A. A system for the coherent processing of specklegrams for dental tissue surface examination // Biomedical Engineering. – 2014. – Vol. 47. – No. 6. – Pp. 304-306. DOI: 10.1007/s10527-014-9397-2.
12. Maiorov, E.E., Shalamay, L.I., Dagaev, A.V., Kirik, D.I., Khokhlova, M.V. An interferometric device for detecting subgingival caries // Biomedical Engineering. – 2019. – Vol. 53. – Pp. 258-261. DOI: 10.1007/s10527-019-09921-0.
13. Melkumyan, T.V., Sheraliava, S.Sh., Mendosa, E.Yu., Khabadze, Z.S., Makeeva, M.K., Kamilov, N.Kh., Musoshayhova, Sh.K., Dadamova, A.D., Shakirov, Sh.M., Mukhamedov, A.A. Effect of Preheating on Mechanical Properties of Different Commercially Available Dental Resin Composites. International Journal of Biomedicine. 2023;13(4):317-322. doi:10.21103/Article13(4)_OA14.
14. Mohamad Saberi, F.N., Sukumaran, P., Ung, N.M. et al. Assessment of demineralized tooth lesions using optical coherence tomography and other state-of-the-art technologies: a review. BioMed Eng OnLine 21, 83 (2022).URL:https://doi.org/10.1186/s12938-022-01055-x (роль оптической когерентной томографии в оценке деминерализации зубов, https://biomedical-engineering-online.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12938-022-01055-x#Sec7) (дата обращения: 17.10.2025).

 

REFERENCES

1.   Kriheli N.I., Pustovojt E.V., Bychkova M.N. [i dr.]. Esteticheskaya stomatologiya [Aesthetic dentistry]. Moscow. IZDATEL'SKIJ DOM «PRAKTICHESKAYA MEDICINA». 2018. P. 320.

2.   Kuz'mina D.A., Mendosa E.YU., Majorov E.E., Narushak N.S., Sakerina A.I., SHalamaj L.I. Eksperimental'nye issledovaniya opticheskih svojstv tverdyh tkanej perednih zubov i sovremennyh sinteticheskih plombirovochnyh materialov [Experimental studies of the optical properties of hard tissues of the front teeth and modern synthetic filling materials]. Stomatologiya dlya vsekh [Dentistry for all]. 2020. No. 4. pp. 58-62. doi .org/10.35556/idr-2020-4(93)58-62.

3.   Kuz'mina D.A., SHalamaj L.I., Mendosa E.YU., Majorov E.E., Narushak N.S. Fluorescentnaya spektroskopiya dlya analiza plombirovochnyh materialov i tverdyh tkanej zubov in vitro [Fluorescence spectroscopy for in vitro analysis of filling materials and dental hard tissue]. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij [News of higher educational institutions]. Priborostroenie [Instrument making]. 2021. Vol. 64. No. 7. pp. 576-582. DOI: 10.17586/0021-3454-2021-64-7-576-582.

4.   SHalamaj L.I., Mendosa E.YU., Kuz'mina D.A., Majorov E.E. Issledovanie opticheskih svojstv kompozitnyh materialov i tverdyh tkanej zuba pacientov in vitro [In vitro study of the optical properties of composite materials and hard tooth tissues of patients]. Dental Forum. 2021. No.1. pp. 3-6.

5.   SHalamaj L.I., Oksas N.S., Lampusova V.B., Mendosa E.YU., Majorov E.E. Eksperimental'nye issledovaniya spektrov opticheskogo pogloshcheniya i propuskaniya stomatologicheskogo restavracionnogo materiala raznoj tolshchiny [Experimental studies of optical absorption and transmission spectra of dental restoration material of different thicknesses]. Dental Forum. 2022. No. 1. pp. 22-26.

6.   SHalamaj L.I., Oksas N.S., Lampusova V.B., Mendosa E.YU., Majorov E.E. Ocenka primeneniya razlichnyh tekhnologij adgeziva himicheskogo otverzhdeniya pri proniknovenii v dentin zuba [Evaluation of the Application of Various Chemical Curing Adhesive Technologies in Dental Dentin Penetration ]. Dental Forum. 2023. No. 3(90). pp. 29-35.

7.   SHalamaj L.I., Mendosa E.YU., Majorov E.E., Lampusova V.B., Oksas N.S. Poluchenie spektral'nyh zavisimostej koefficienta propuskaniya kompozitnogo materiala, blokiruyushchego vliyanie temnoty polosti rta pri restavracii skvoznyh defektov koronkovoj chasti perednih zubov [Obtaining spectral dependences of the transmission coefficient of the composite material blocking the effect of oral darkness during restoration of through defects of the coronal part of the front teeth]. Stomatologiya dlya vsekh [Dentistry for all]. 2022, no.1(98). pp. 52-57. doi: 10.35556/idr2022-1(98)52-57.

8.   SHalamaj L.I., Mendosa E.YU., Kuz'mina D.A., Majorov E.E. Issledovanie opticheskih svojstv kompozitnyh materialov i tverdyh tkanej zuba pacientov in vitro [In vitro study of the optical properties of composite materials and hard tooth tissues of patients]. Dental Forum. 2021. No.1. pp. 3-6.

9.   SHalamaj L.I., Mendosa E.YU., Majorov E.E., Lampusova V.B., Oksas N.S. Primenenie metoda molekulyarnoj spektroskopii dlya kolichestvennogo analiza tverdofaznyh stomatologicheskih obrazcov [Application of molecular spectroscopy method for quantitative analysis of solid-phase dental samples]. MEDICUS. 2022. No. 2 (44). pp. 54-60.

10. CHernyak T.A., Borodyanskij YU.M., Petrova E.A., Majorov E.E., Popova E.V., Hohlova M.V. Primenenie avtomatizirovannogo optiko-mekhanicheskogo ustrojstva dlya tomograficheskogo issledovaniya desny pod vozdejstviem vneshnih agentov [The use of an automated optical-mechanical device for the tomographic examination of the gingiva under the influence of external agents]. Nauchnoe priborostroenie [Scientific instrument making]. 2021. Vol.31. no.3. pp. 16-24.

11. Maiorov E.E., Prokopenko V.T., Ushveridze L.A. A system for the coherent processing of specklegrams for dental tissue surface examination. Biomedical Engineering. 2014. Vol. 47. No. 6. Pp. 304-306. DOI: 10.1007/s10527-014-9397-2.

12. Maiorov E.E., Shalamay L.I., Dagaev A.V., Kirik D.I., Khokhlova M.V. An interferometric device for detecting subgingival caries. Biomedical Engineering. 2019. Vol. 53. Pp. 258-261. DOI: 10.1007/s10527-019-09921-0.

13. Melkumyan T.V., Sheraliava S.Sh., Mendosa E.Yu., Khabadze Z.S., Makeeva M.K., Kamilov N.Kh., Musoshayhova Sh.K., Dadamova A.D., Shakirov Sh.M., Mukhamedov A.A. Effect of Preheating on Mechanical Properties of Different Commercially Available Dental Resin Composites. International Journal of Biomedicine. 2023;13(4):317-322. doi:10.21103/Article13(4)_OA14.

14. Mohamad Saberi F.N., Sukumaran P., Ung N.M. et al. Assessment of demineralized tooth lesions using optical coherence tomography and other state-of-the-art technologies: a review. BioMed Eng OnLine 21, 83 (2022).URL:https://doi.org/10.1186/s12938-022-01055-x (rol' opticheskoj kogerentnoj tomografii v ocenke demineralizacii zubov, https://biomedical-engineering-online.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12938-022-01055-x#Sec7) (data obrashcheniya: 17.10.2025).

 

Материал поступил в редакцию 04.02.26

 

 

TOMOGRAPHIC EXAMINATION OF THE PULP CONDITION OF INTACT AND ACUTE DENTAL PULPITIS UNDER DIFFERENT TEMPERATURE CONDITIONS

 

L.I. Shalamay, Candidate of Medical Sciences, Associate Professor

FSBEI HE «First St. Petersburg state medical University named after acad. I. P. Pavlov»

(197022, Russia, Saint Petersburg, Lva Tolstogo str., 6-8)

Е-mail: l.shalamay@mail.ru

 

E.Y. Mendoza, Assistant

FSBEI HE «ROSUNIMED» of MOH of Russia

(127473, Russia, Moscow, Delegatskaya str., 20/1)

Е-mail: mendosaMSUMD@gmail.com

 

V.Yu. Vashneva, Candidate of Medical Sciences, Associate Professor

FSBEI HE «First St. Petersburg state medical University named after acad. I. P. Pavlov»

(197022, Russia, Saint Petersburg, Lva Tolstogo str., 6-8)

Е-mail: veronicakrylova@yandex.ru

 

A.V. Yartseva, Candidate of Medical Sciences, Associate Professor

FSBEI HE «ROSUNIMED» of MOH of Russia

(127473, Russia, Moscow, Delegatskaya str., 20/1)

Е-mail: ya_sushka@mail.ru

 

S.S. Ermaeva, Candidate of Medical Sciences, Associate Professor

FSBEI HE «First St. Petersburg state medical University named after acad. I. P. Pavlov»

(197022, Russia, Saint Petersburg, Lva Tolstogo str., 6-8)

Е-mail: s_ermaeva@mail.ru

 

Abstract. The article highlights the problem of monitoring the condition of the dental pulp by means of a low-coherence tomographic device under different temperature conditions. Noninvasive detection and objective assessment of the condition, first of all, of internal organs and tissues has always been a significant task of both general medicine and, in particular, dentistry. Optical information systems and technologies occupy a special place in such measurements. Of all the variety of optoelectronic methods and instruments for measuring objects at a certain depth, I would like to single out low-coherence tomographic measuring instruments, where superluminescent or white light diodes are used as radiation sources. In this work, the depth distribution of the reflection coefficient from the pulp surface in the OZ direction is obtained in the cooled and heated state.

Keywords: pulp, reflection coefficient, optical properties, measuring object, depth, radiation source.