Способ прогнозирования развития кариеса по результатам анализа продуктов кислотного метаболизма микрофлоры зубного налета Российский патент 2024 года по МПК G01N33/487 A61B5/00 

Изобретение относится к медицине, а именно стоматологии, может быть использовано в качестве неинвазивного, быстрого метода оценки вероятности и интенсивности процессов, приводящих к развитию кариеса, наблюдения за пациентом в процессе профилактических и лечебных мероприятий и оценки их эффективности.

Известные способы диагностики стадий кариозного процесса и вероятности его развития основаны на нескольких вариантах используемых средств и методов. Наиболее широко распространены и проработаны методы оценки с использованием оптических средств индикации состояния твердых тканей зуба, например, с использованием лазерных технологий или поляризованного света.

Способ выявления кариеса зубов и заболеваний пародонта с помощью оптической визуализации [пат. US 5570182 A, дата приоритета 29.10.1996] подразумевает использование неионизирующего излучения с приемами снижения помех от рассеянного света. Пучок неионизирующего излучения разделяют на пробный и опорный, область, подлежащую исследованию, освещают лучом образца, а отраженное или прошедшее излучение образца рекомбинируют с опорным лучом. Длина пути опорного луча регулируется, что позволяет оператору выбирать отраженные или переданные фотоны образца, которые рекомбинируются с опорными фотонами. Таким образом, можно предотвратить затенение интерференционной картины излучением, рассеянным тканями зубов или пародонта. Серия интерференционных картин может быть сгенерирована и интерпретирована для определения местоположения кариеса и границ тканей пародонта

Известны методы обнаружения кариеса и разрушения зубов на ранней стадии [US, Application Number 15868623, Application Date 11.01.2018]. В частности, в варианте осуществления получают и анализируют индуцированную лазером автофлуоресценцию (AF) при нескольких длинах волн возбуждения. Эндогенные флуорофоры, находящиеся в эмали, естественным образом флуоресцируют при освещении длинами волн от ультрафиолетового до видимого спектра. Относительная интенсивность излучения флуорисцентного потока меняется при различных длинах волн возбуждения, когда эмаль меняется со здоровой на деминерализованную. Беря соотношение интегралов спектров излучения AF между различными длинами волн возбуждения, создается стандарт, в котором изменения соотношения AF внутри зуба оцениваются количественно и служат индикаторами ранней стадии деминерализации эмали. Метод можно использовать в сочетании со сканирующим эндоскопом для обеспечения надежных, безопасных и недорогих средств выявления кариеса или разрушения зубов.

Способ и устройство для обнаружения аномалий в структуре зубов [Международная заявка №PCT/IB 2005/054259 от 15.12.2005] основан на использовании луча, направленного на потенциально или реально кариозную структуру, в частности, зуб. Детектор обнаруживает акустические колебания, возникающие в конструкции в результате осветительного излучения, и выдает выходной сигнал, зависящий от величины обнаруженных колебаний. Сигналы детектора обрабатываются для прогнозирования наличия или величины кариозного поражения конструкции.

В приведенных выше способах использовано дорогостоящее, не доступное для широкого круга стоматологических клиник оборудование, что делает невозможным использование таких методик.

К числу популярных и часто используемых методов относится группа, основанная на оценке видоспецифичности и количества микроорганизмов, обнаруженных в соскобах зубного налета или ротовой полости в целом (бактериологические и бактериоскопические методы).

В патенте «Микробиом языка как прогностическая модель для определения обсемененности кариесогенными бактериями Streptococcus mutans твердых тканей зубов у детей раннего возраста» [RU №2661609 от 17.07.2018] предложено определять титр кариесогенных бактерий S. mutans в зубном налете на модели микробиома языка у детей раннего возраста. Способ включает забор биоматериала со всей поверхности слизистой оболочки средней трети спинки языка стерильным тупфером, далее биоматериал наносят на стандартные тест-полоски «Dentocult SM Strip Mutans» с квадратным концом и шероховатой поверхностью, помещают их в селективную питательную среду для кариесогенных стрептококков, после инкубации оценивают степень колонизации стрептококками микробиомы слизистой оболочки спинки языка, относя их количество к классам от 0 до 3, соответственно от КОЕ<104/мл до КОЕ>106/мл, после отнесения к классу обсемененности S. mutans микробиомы языка, определяют обсемененность ими биотопа язычной поверхности молочных зубов, учитывая, что количество/плотность/обсемененность/титр S. mutans в микробиоме языка статистически достоверно соответствует титру Streptococcus mutans в зубном налете язычной поверхности молочных зубов.

Широко известны методы оценки интенсивности кариозного процесса по электропроводности твердых тканей зуба или реакции их на воздействие химическими веществами. В патенте [RU №2603620 от 27.11.2016] «Способ определения состояния поверхности эмали зуба» авторы выполняют воздействие на вестибулярную поверхность, по меньшей мере, одного зуба 32-36% раствором ортофосфорной кислоты и обработку протравленного участка красителем в виде 1%-ного водного раствора метиленового синего. Последующее определение резистентности эмали проводят по интенсивности окрашивания с применением набора эталонов разной интенсивности. Способ является доступным, недорогим, информативным и может быть использован для экспресс-диагностики состояния поверхности эмали зуба.

Известен способ оценки степени риска развития и ранней диагностики кариеса зубов [пат.RU №2313090 от 20.12.2007] авторы которого предложили использовать специальный биоэнергетический индикатор, состоящий из 0,1% водного раствора смеси аминокислот: треонина, аспаргиновой, глутаминовой кислоты, глицина, валина, серина, триптофана, 0,5% водного раствора дофамина, 12% водного раствора сернокислой магнезии в соотношении 4:1:6. В процессе исследования индикатор помещают на прозрачную пластину и регистрируют биоэнергетическое поле поверхности зуба, далее индикатор высушивают при температуре +36÷Н-37°С и микроскопируют в проходящем поляризованном свете с кварцевым компенсатором. При выявлении в биологическом индикаторе завершенных и полузавершенных структур размытых радиально-кольцевых сферолитов в количестве 20-29%) определяется низкая степень риска развития кариеса, при 30-39%) - средняя (умеренная), при 40% и более - как высокая.

Способ достаточно сложен в плане технического выполнения, требует наличия химических индикаторов в виде аминокислот и иных соединений, а также специального оборудования для оценки результата.

Известен способ лабораторной диагностики заболеваний ротовой полости по элементному составу слюны [пат. RU 2367959 от 20.09.2009], требующий определения содержание натрия, калия, кальция и фосфора в слюне обследуемого. Производят расчет соотношения Са/Р и Na/K и при значениях Са/Р меньше 0,3 и Na/K меньше 0,2 диагностируют кариес зубов. При значениях Са/Р меньше 0,3 и Na/K больше 0,2 диагностируют процесс камнеобразования в полости рта. При значениях Са/Р больше 0,3 делают вывод о нормальном состоянии полости рта. Использование изобретения обеспечивает выявление на стоматологическом приеме лиц с риском наличия кариеса и камнеобразования в ротовой полости на основе лабораторной оценки состояния полости рта.

Способ определения состояния поверхности эмали зуба [пат. RU №2484763 от 20.06.2013] основан на использовании дозированной капли жидкости, наносимой на поверхность зуба. После установления равновесия взаимодействия жидкости с поверхностью эмали зуба измеряют угол смачивания, по которому судят о состоянии поверхности эмали зуба. Для определения гигиенического состояния эмали зуба измеряют угол смачивания неочищенной поверхности эмали. Очищают поверхность эмали и повторно измеряют угол смачивания. О гигиеническом состоянии эмали зуба судят по изменению угла смачивания. Для определения начальной стадии деминерализации проводят исследование нескольких очищенных зубов и при уменьшении угла смачивания на зубе судят о начальной стадии деминерализации на данном зубе. Для определения функциональной резистентности твердых тканей зуба к кариесу проводят измерение угла смачивания на предварительно очищенном зубе. Затем обрабатывают поверхность зуба буферным раствором с рН 2,0-5,8. Измеряют угол смачивания. По степени уменьшения угла смачивания судят об уровне резистентности зуба к кариесу.

Способы трудоемки, требуют выполнения большого объема расчетов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа экспресс-тестирования зубного налета для прогнозирования развития кариеса, простого в реализации, позволяющего снизить травматичность и дискомфорт пациента во время обследования, что особенно важно для детского возраста. Технология выполнения значительно снижает общее время анализа и нагрузку на врача или сотрудников лаборатории, без потери качества информации. Ранняя диагностика начальной стадии кариозного процесса и интенсивности его развития способствует своевременному началу профилактических и лечебных процедур и снижению интенсивности разрушения зубов.

Пошаговое выполнение способа следующее. В портативный электронный нос «МАГ-8» [найдено в интернет https://е-nose.ru/product/analizator-zapaha-mnogokanalnvi-mag-8/, дата обращения 10.11.2023] (Россия) со сменными измерительными элементами (газовыми пьезосенсорами) устанавливают пьезосенсоры ОАВ-типа с разными сорбентами. Для решения конкретной задачи диагностики необходимо установить пьезосенсоры, на каждый из которых нанесены отдельно фазы массой 2-4 мкг карбоксилированных углеродных нанотрубок (сенсор 1), азотнокислый цирконил (сенсор 2), гидроксиапатит (сенсор 3). Последовательность установки сенсоров не имеет значения для выбранного устройства. Прибор включают, прогревают и контролируют выход пьезосенсоров на рабочий режим согласно инструкции по эксплуатации прибора. Достоинством прибора является допустимость его работы в течение длительного времени без дополнительных регенераций ячейки детектирования и сенсоров. Вводят перед каждым измерением наименование пробы и время измерения 60 сек.

Врач, или иной медперсонал, выполняет отбор на стерильный тупфер зубного налета не менее, чем с одного зуба, например трех или четырех, переносят тумпфер к прибору. Прибор допустимо устанавливать непосредственно радом с рабочим местом врача в его кабинете. Помещают тупфер в ячейку детектирования с сенсорами не позднее 3 мин от момента отбора пробы и запускают начало измерений посредством активации программного обеспечения прибора, который может быть совмещен с компьютером, ноутбуком, планшетом. В течение 60 секунд летучие соединения из пробы зубного налета в закрытой системе ячейки детектирования попадают к пьезосенсорам и взаимодействуют с нанесенными сорбентами. При этом меняется нагрузка на пьезосенсоры и интенсивность их сигнала. Сигнал каждого отдельного пьезосенсора регистрируется с шагом в одну секунду.

По окончании времени измерения вынимают тупфер, для самопроизвольного восстановления сенсоров. Фиксируют в программном обеспечении площади под кривыми выхода каждого сенсора соответственно S₁, S₂, S₃. Далее находят частное этих значений к=S₁ / S₂ / S₃. Принимают решение о процессах в пробе зубного налета по схеме:

- если к меньше или равно 0,30, то проба отобрана с ошибкой и исследование следует выполнить повторно;

- если к больше 0,30 и меньше 1,5 отсутствуют кариозные процессы;

- если к больше или равно 1,5 и меньше 2,5, то состояние характеризуется как высокая вероятность развития кариеса;

- если к больше или равно 2,5, то состояние характеризуется как наличие кариозного процесса;

Предложенные нами пьезосенсоры с разными сорбентами с высокой степенью чувствительности и надежности, при погрешности не более 10%, селективно фиксируют различия в химическом составе летучих соединений зубного налета, позволяют дифференцировать процессы в пробе и контролировать ошибки отбора проб. Для выполнения способа не требуется персонал высокого уровня квалификации, ложноположительные и ложноотрицательные варианты заключения сведены к минимуму (таблица 2).

Способ поясняется следующим примером.

Для быстрой оценки процессов у пациентов, исследования которых имели порядковые номера 1, 2 и 3, применили портативный электронный нос «нос-диагност МАГ-Bio» (Россия) со сменными измерительными элементами с установленными пьезосенсорами ОАВ-типа с карбоксилированными углеродными нанотрубками (сенсор 1), азотнокислым цирконилом (сенсор 2), гидроксиапатитом (сенсор 3). Прибор прогревали в течение 20 мин и контролировали выход пьезосенсоров на рабочий режим согласно инструкции по эксплуатации прибора.

Вводили последовательно, на протяжении исследования налета, перед каждым измерением номер пробы, длительность измерения составила 60 сек.

После отбора на стерильный тупфер зубного налета, помещали его в ячейку детектирования с сенсорами, не позднее 3 мин от момента отбора пробы и запускали измерение в программном обеспечении прибора.

В течение установленного времени 60 сек., летучие соединения из пробы зубного налета в закрытой системе ячейки детектирования самопроизвольно выделяются и попадают к пьезосенсорам, взаимодействуют с нанесенными сорбентами.

По окончании времени измерения извлекли тупфер, восстановление сенсоров произошло самопроизвольно в течение 3-5 мин. Из программного обеспечения к прибору выписали значения площади под выходными кривыми каждого сенсора соответственно S₁, S₂, S₃, (Гц⋅с) и вычислили их частное (табл. 1).

Микробиологическими исследованиями установлено, что обсемененность для мазков зубного налета Пациента, номер пробы которого 2 значительно выше, чем у Пациентов с номерами проб 1 и 3. Повторный отбор пробы налета у Пациента, с номером пробы 3, позволил уточнить результат и правильно интерпретировать состояние твердых тканей зуба. Клинический осмотр подтвердил выводы, полученные при использовании способа.

Для оценки ложноположительных и ложноотрицательных ошибок провели исследование внутреннего стандарта дистиллированной воды и химических соединений в высокой концентрации, в норме присутствующих в ротовой полости, а также результатов исследования зубного налета в выборке пациентов (табл. 2).

Доля ложноположительных прогнозов о развитии кариеса составляет не более 5%, ложноотрицательных не установлено, что подтверждает высокую специфичность метода.

Способ обеспечивает снижение дискомфорта пациента в момент обследования, раннюю диагностику вероятности развития кариеса, что позволяет своевременно выполнять профилактические мероприятия.

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, может быть использовано при оценке вероятности и интенсивности процессов, приводящих к развитию кариеса. Для проведения анализа биоматериала отбирают на стерильный тупфер пробу зубного налета как минимум с одного зуба. Анализ биоматериала осуществляют с использованием прибора - портативного электронного носа «МАГ-8» со сменными газовыми пьезосенсорами ОАВ-типа с тремя различными сорбентами. При этом в качестве сорбентов пьезосенсоров наносят отдельно фазы массой 2-4 мкг карбоксилированных углеродных нанотрубок для расчета S1, азотнокислого цирконила для расчета S2 и гидроксиапатита для расчета S3. Для выхода пьезосенсоров на рабочий режим прибор прогревают в течение 20 мин. Затем помещают тупфер в ячейку детектирования с сенсорами не позднее 3 мин от момента отбора пробы и запускают начало измерений посредством активации программного обеспечения прибора, который совмещен с компьютером. Сигнал каждого отдельного пьезосенсора регистрируют с шагом в одну секунду. Фиксируют в программном обеспечении площади под кривыми выхода каждого сенсора соответственно S1, S2, S3 и измеряют площади под кривыми выхода каждого сенсора соответственно S1, S2, S3. Определяют частное значений площадей выхода по формуле к=S1/S2/S3. При этом если значение к меньше или равно 0,30, то пробу определяют как отобранную с ошибкой и рекомендуют исследование выполнить повторно; при значении к больше 0,30 и меньше 1,5, то пробу определяют как отсутствие кариозных процессов; при значении к больше или равно 1,5 и меньше 2,5, пробу определяют как высокую вероятность развития кариеса; при значении к больше или равно 2,5, пробу определяют как наличие кариозного процесса. Способ, за счет экспресс-тестирования зубного налета для прогнозирования развития кариеса, позволяет своевременно начать профилактические и лечебные процедуры, снизить интенсивность разрушения зубов, а также травматичность и дискомфорт пациента во время обследования, сократить общее время исследования и объем нагрузки на врача без потери качества информации. 2 табл.

Способ прогнозирования развития кариеса по результатам анализа продуктов кислотного метаболизма микрофлоры зубного налета, включающий отбор на стерильный тупфер проб зубного налета как минимум с одного зуба, проведение анализа биоматериала, отличающийся тем, что анализ биоматериала осуществляют с использованием прибора - портативного электронного носа «МАГ-8» со сменными газовыми пьезосенсорами ОАВ-типа с тремя различными сорбентами, при этом в качестве сорбентов пьезосенсоров наносят отдельно фазы массой 2-4 мкг карбоксилированных углеродных нанотрубок для расчета S1, азотнокислого цирконила для расчета S2 и гидроксиапатита для расчета S3; для выхода пьезосенсоров на рабочий режим прибор прогревают в течение 20 мин, затем помещают тупфер в ячейку детектирования с сенсорами не позднее 3 мин от момента отбора пробы и запускают начало измерений посредством активации программного обеспечения прибора, который совмещен с компьютером, сигнал каждого отдельного пьезосенсора регистрируют с шагом в одну секунду, фиксируют в программном обеспечении площади под кривыми выхода каждого сенсора соответственно S1, S2, S3 и измеряют площади под кривыми выхода каждого сенсора соответственно S1, S2, S3, определяют частное значений площадей выхода по формуле к=S1/S2/S3, при этом если значение к меньше или равно 0,30, то пробу определяют как отобранную с ошибкой и рекомендуют исследование выполнить повторно; при значении к больше 0,30 и меньше 1,5, то пробу определяют как отсутствие кариозных процессов; при значении к больше или равно 1,5 и меньше 2,5, пробу определяют как высокую вероятность развития кариеса; при значении к больше или равно 2,5, пробу определяют как наличие кариозного процесса.