Методы оптической спектроскопии для диагностики стоматологических заболеваний

Сухинина, Алина Викторовна

Методы оптической спектроскопии для диагностики стоматологических заболеваний тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

Сухинина, Алина Викторовна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2014 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.21 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Методы оптической спектроскопии для диагностики стоматологических заболеваний»

Автореферат диссертации на тему "Методы оптической спектроскопии для диагностики стоматологических заболеваний"

На правах

Сухннина Алина Викторовна

МЕТОДЫ ОПТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Специальность: 01.04.21 - Лазерная физика

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени Кандидата физико-математических наук

24 ДПР гон

Автор:

Москва-2014

005547413

Работа выполнена в Национальном исследовательском ядерном университете

«МИФИ»

Научный руководитель: Доктор физико-математических наук, профессор

Гопчуков Сергей Александрович, профессор кафедры лазерной физики ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент РАН, Конов Виталий Иванович, руководитель Центра естественно-научных исследований Института общей физики им. A.M. Прохорова РАН

Доктор физико-математических наук, Иванов Андрей Валентинович, ведущий научный сотрудник-лаборатории экспериментальной диагностики и биотерапии опухолей НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей ФГБУ «Российский онкологический научный центр им. H.H. Блохина» РАМН

Ведущая организация:

ФГБУ «Государственный научный центр лазерной медицины Федерального Медико-Биологического агентства России»

Защита состоится «21» мая 2014 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212.130.05 при НИЯУ МИФИ, расположенном по адресу: 115409, г. Москва, Каширское шоссе, д.31, тел. 8 (499) 324-87-66.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте НИЯУ МИФИ, адрес http://ods.mephi.ru.

Автореферат разослан « » А Я 2014 г.

Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь ..,-7

диссертационного совета: ( % Стариков P.C.

Общая характеристика работы.

Актуальность исследования. К наиболее распространенным стоматологическим заболеваниям относятся кариес и пародонтит. По данным ВОЗ считается, что от них в большей или меньшей степени страдает каждый взрослый человек. Развитие этих заболеваний чревато не только потерей зубов, они провоцируют еще появление заболеваний полости рта, уха, носа, органов пищеварения. Их коварство связано с тем, что они развиваются вначале без болевых ощущений и внешних проявлений, и поэтому обнаруживаются зачастую тогда, когда являются уже основательно запущенными. С другой стороны современные методы лечения позволяют практически полностью исключить развитие кариеса и пародонтита без использования кардинальных деструктивных для биоткани мер, если они применяются на ранней стадии развития этих болезней. Поэтому вопрос диагностики кариеса и пародонтита особенно на ранней стадии имеет первостепенное значение.

Диагностика заболеваний основана на изменении физических характеристик биоткани при развитии патологий. В случае кариеса объектом исследования является коронка зуба, покрытая эмалью. Что касается пародонтита, то его развитие сопровождается скоплением продуктов жизнедеятельности бактерий в районе шейки зуба, которые после формирования биоматрикса и его калыдификации образуют зубные камни. Хотя наличие зубного камня не является первоначальной причиной пародонтита, современная терапия этого заболевания заключается в полном удалении камня с поверхности зубов. Эту процедуру, очевидно, надо выполнять, не разрушая примыкающие к камню здоровые ткани зуба. Однако потенциальный риск всегда есть, так как процесс удаления камня должен быть точно остановлен на границе раздела «камень - зуб».

Отличие по структуре и химическому составу биотканей в норме и при патологиях позволяет использовать различные физические методы исследования. При обследовании врач традиционно использует визуальные и тактильные способы, реже электродонтодиагностику. Но эти способы не обладают точностью, необходимой для обнаружения заболевания на ранней стадии его развития. По

этой причине исследования и разработки, направленные на выяснение возможностей других подходов в стоматологической диагностике, активно ведутся до настоящего времени.

Известны работы по применению ультразвука и рентгена, радиографии, визуализации в инфракрасном и терагерцовом диапазонах, оптической когерентной томографии. Эти подходы в настоящее время не применяются в медицинской практике, поскольку сложны, дороги и не всегда гарантируют необходимую точность диагностики. Обоснованно перспективными считаются методы оптической спектроскопии, среди которых широкое распространение в биологии и медицине получила флюоресцентная спектроскопия, поскольку она является весьма чувствительным, неинвазивным и недорогим методом исследования.

Флюоресцентная диагностика в стоматологии базируется на анализе спектров флюоресценции твердых тканей зуба и зубного камня. Основное вещество, из которого состоят зубы, гидроксиапатит. Гидроксиапатит и другие кристаллы, входящие в состав твердых биотканей и зубного камня, -диэлектрики, которые в чистом виде не флюоресцируют. Однако наличие примесей и дефектов, а также деструкция кристаллов приводит к их флюоресценции. Микроорганизмы, органические вещества, продукты распада также имеют характерные спектры флюоресценции, что и позволяет это в совокупности использовать для диагностических целей.

В первых исследованиях на эту тему, выполненных около 80 лет назад, была продемонстрирована возможность использования явления флюоресценции для диагностики кариеса. С появлением лазеров эффективность флюоресцентной диагностики кардинально улучшилась, а область ее применения расширилась. Полученные в конце прошлого века экспериментальные результаты вскоре стали основой для создания за рубежом приборов флюоресцентной стоматологической диагностики.

Для целей диагностики кариеса созданы два прибора: QLF (Inspector Research Systems, Нидерланды) и Diagnodent (KaVo, Германия). Для

детектирования поддесневого зубного камня разработан прибор Detectar (Ultradent Products, Inc., США). Эти три прибора и образуют на сегодня основу существующего приборного парка стоматологической флюоресцентной диагностики. Указанные приборы применяются в исследованиях и медицинской практике. Однако относительно их диагностической эффективности отзывы специалистов неоднозначны и даже противоречивы.

Причину этого следует искать в отсутствии обстоятельных всесторонних исследований, которые должны были бы предшествовать разработке приборов. Так, основу приборов образуют два типа лазеров на фиксированных длинах волн: аргоновый лазер на длине волны 488 нм (для QLF) и полупроводниковые лазерные диоды на длинах волн 655 нм и 880 нм (для Diagnodent и Detectar). Выбор таких источников, а также светофильтров для возбуждения и детектирования флюоресценции недостаточно обоснован.

Что касается удаления камня с поверхности зубов, то в последние "годы разработана аппаратура абляционного удаления камня с помощью импульсного лазера или ультразвука. Последняя разработка лазерной аппаратуры послойного удаления камня содержит дополнительно устройство обратной связи, которая управляет процессом удаления камня по уровню интенсивности флюоресценции. Такая автоматизированная система является перспективной для применения, поскольку должна исключать влияние ошибок со стороны человека. Однако точность системы пока невысока. В ней, как и в приборе Diagnodent, применяется для возбуждения флюоресценции красный лазерный диод, что, как показано в данной работе, далеко от оптимального решения.

Объектами исследования при диагностике кариеса и пародонтита являются твердые биоткани зуба и зубной камень. Однако начальные изменения в организме, свидетельствующие о его предрасположенности к заболеваниям в ротовой полости, должны проявляться уже на молекулярном уровне и не обязательно только в изменениях состава твердых тканей и камня. В первую очередь, к таким биологическим тканям следует отнести слюну — прозрачный

вязкий секрет слюнных желез, выделяемый в ротовую полость и обладающий бактерицидными свойствами.

Для исследования веществ на молекулярном уровне целесообразно использовать спектроскопию комбинационного рассеяния (КР). С появлением лазеров и их применением в спектрометрах КР этот вид молекулярной спектроскопии стал, пожалуй, сейчас самым мощным средством анализа веществ. Спектроскопия КР неинвазивна, чувствительна и позволяет проводить измерения за короткое время, используя малое количество исследуемого вещества, находящегося в любом агрегатном состоянии. Исследования, в которых используется слюна для диагностики пародонтита с применением спектроскопии КР, ранее не проводились.

Цель и задачи диссертационной работы.

Целью работы являлась разработка и исследование новых эффективных возможностей диагностики кариеса и пародонтита с использованием современных методов оптической спектроскопии биологических тканей. В диссертационной работе решаются следующие задачи:

1. Исследование и оптимизация флюоресцентной диагностики кариеса.

2. Исследование и оптимизация флюоресцентного метода детектирования зубного камня.

3. Разработка и исследование флюоресцентного метода контроля удаления зубного камня.

4. Разработка и исследование метода диагностики пародонтита на основе анализа молекулярного состава слюны с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния.

Научная новизна

1. С помощью лазерных масс-спектрометрических измерений определены изменения элементного состава зуба при кариесе. Показано, что развитие кариеса в первую очередь сказывается на составе органической составляющей твердой ткани.

2. Определены оптические спектры флюоресценции от здоровых и кариозных областей зуба и от микроорганизмов на зубном налете в широком диапазоне длин волн. Установлено, что при развитом кариесе уровень флюоресценции от кариозных областей всегда меньше, чем от здоровых областей при любых длинах волн возбуждения Хвоз. При скрытой форме начального кариеса флюоресценция при >.в0, < 400 нм выше у здоровой эмали, чем у эмали, пораженной кариесом, а при > 400 нм наоборот. Отличие интенсивностей флюоресценции от здоровой и кариозной областей стремится к максимуму при длинах волн возбуждения < 370 нм. Продемонстрирована возможность детектирования начального кариеса невооруженным глазом при облучении ультрафиолетом.

3. Определены оптимальные для дифференциальной оптической диагностики зубного камня спектральные области возбуждения и регистрации флюоресценции. Экспериментально и теоретически показано, что при использовании системы послойного удаления зубного камня, оснащенной обратной связью с ультрафиолетовым зондирующим источником, риск повреждения тканей зуба может быть практически исключен.

4. Предложен и реализован способ диагностики пародонтита с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) лазерного излучения в слюне. Установлены и идентифицированы характерные линии спектра КР, которые могут служить маркерами для оценки уровня этого заболевания.

5. Показано, что применение резонансной спектроскопии комбинационного рассеяния слюны позволяет повысить на порядок и более чувствительность

диагностики пародонтита при детектировании линий с волновыми числами 1156 см"1 и 1524 см"', обусловленных присутствием бета-каротина и ликопина.

Практическая значимость

Результаты, изложенные в диссертационной работе, могут быть использованы для создания новых методов и средств неинвазивной оптической диагностики кариеса и пародонтита на ранней стадии развития этих заболеваний, а также для высокоточного контроля удаления зубного камня при использовании автоматизированных абляционных систем.

Основные положения, выносимые на защиту

1. При развитом кариесе уровень флюоресценции от кариозных областей всегда меньше, чем от здоровых областей при любых длинах волн возбуждения При скрытой форме начального кариеса интенсивность флюоресценции при < 400 нм выше у здоровой эмали, чем у эмали, пораженной кариесом, а при Х„03 > 400 нм наоборот. Отличие интенсивностей флюоресценции от здоровой и кариозной областей стремится к максимуму при < 370 нм.

2. Оптимальные для дифференциальной оптической диагностики зубного камня спектральные области возбуждения флюоресценции равны 340-370 нм и 620-645 нм, а соответствующие области регистрации флюоресценции равны 410-440 и 670-710 нм. Использование системы послойного удаления зубного камня, оснащенной обратной связью с ультрафиолетовым зондирующим источником на длине волны 369 нм, обеспечивает детектирование границы «камень-корень зуба» на уровне единиц микрон, сводя тем самым риск повреждения тканей зуба до минимума.

3. Способ диагностики пародонтита с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) лазерного излучения в высушенной капле слюны. Маркерами пародонтита могут служить линии с волновыми числами 1033 см1156 см-1, 1524 см-1 и 1611 см"1.

4. Способ повышения чувствительности диагностики пародонтита при детектировании линий с волновыми числами 1156 см'1 и 1524 см'1, обусловленных присутствием каротиноидов, методом резонансной спектроскопии комбинационного рассеяния слюны.

5. Определение принадлежности каждой из двух основных информативных линий спектра КР 1156 см"1 и 1524 см-1 бета-каротину и ликопину соответственно.

Апробация работы и публикации

Материалы диссертации опубликованы в 24 основных печатных работах, из них 10 статей в рецензируемых журналах из списка ВАК [1-8, 10-11] и 12 тезисов докладов на Международных и Российских конференциях [13-24]. Журналы, в которых опубликованы работы [1-3, 5-6, 8, 10-12], включены в базу данных отслеживания цитируемости Scopus; журналы с работами [1-3, 5-6, 10] - в базу Web of Science; журналы с работами [1,4, 7,8, 11] — в базу РИНЦ.

Конференции:

- Научные сессии МИФИ (2009-2013 гг.); 3 Всероссийская молодежная школа-семинар с международным участием «Инновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики», Троицк-Москва, 2009; III Евразийский конгресс по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика — 2010», Москва, 2010; V Троицкая конференция «Медицинская физика и инновации в медицине» (ТКМФ-5), Троицк, 2012; 18-й, 19-й, 20-й и 21-й

Международной конференции по лазерной физике ("LPHYS'09", Барселона, Испания; "LPHYS' 10", Фоц до Игуацу, Бразилия; "LPIIYS' 11", Сараево, Босния и Герцеговина; "LPHYS'12", Калгари, Канада).

Патенты:

1. Устройство контроля удаления зубного камня. Полезная модель Заявка № 2013123121/14(034146) от 22.05.2013 Решение о выдаче патента получено 14 августа 2013. СЛ. Гончуков, A.B. Сухинина, Д.Н. Бахмутов, Т.А. Гончукова, Т.В. Лонкина.

Личный вклад автора. Все выносимые на защиту результаты и положения диссертационной работы получены и разработаны автором лично, либо при его непосредственном участии. Автор участвовал в постановке, проведении и обработке результатов всех экспериментов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и библиографии. Общий объем диссертации - 117 страниц, включая 32 рисунка и 3 таблицы. Библиография включает 159 наименований на 16 страницах.

Содержание работы.

Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи, аргументирована научная новизна исследований, показана практическая значимость полученных результатов, представлены выносимые на защиту научные положения.

В главе 1 рассмотрено состояние вопроса по применению оптических методов диагностики наиболее распространенных заболеваний зубов, а именно кариеса и пародонтита. Развитие этих заболеваний обусловлено изменением

элементного состава и микроструктуры твердой биоткани, а также распространением колоний микробактерий и продуктов их жизнедеятельности на зубах.

С помощью масс-спектрометрических измерений (рисунок 1) показано, что с развитием кариеса эмаль зуба теряет, главным образом, азот, фтор, цинк, серу, алюминий, медь и хром. В то же время заметное увеличивается содержание хлора, калия и марганца. Содержание же кальция, являющееся преобладающим в твердой ткани и отвечающее за минеральную часть в виде гидроксиапатита Саю(Р04)б(0Н)2, изменяется незначительно. Входящие в состав гидроксиапатита фосфор и кислород также изменяются незначительно. Можно полагать, что развитие кариеса затрагивает, в первую очередь, органическую составляющую твердой ткани.

Поскольку начальный кариес развивается внутри эмали, то с учетом ее толщины, необходимо разработать чувствительные и достоверные средства визуализации ¡n vivo, позволяющие детектировать патологические изменения эмали на глубине до 0,5 мм.

10 1

0,1 0,01 0,001 0,0001

Приведено описание и сравнение существующих методик в стоматологии.

Отмечено, что особенность диагностики кариеса и пародонтита, главным

Са О Р № С Мд N Р С1 гп Э Эг К А1 П Си Ре Сг Мп

Рисунок 1. Элементный состав здоровой (черный цвет) и кариозной (серый цвет) эмали

образом, связана с исследованием твердых биотканей и микроорганизмов, существующих на них. Важно, что развитие заболеваний можно предотвратить на их ранней стадии, что делает очевидным необходимость разработки чувствительных и достоверных средств диагностики. Однако в настоящее время приборный парк ограничен малым количеством приборов, которые не обладают необходимой точностью измерений. Наиболее перспективен метод флюоресцентной спектроскопии, так как она является чувствительной и неинвазивной, практическое ее использование несложное и недорогое, а устройства на ее основе могут быть компактными и удобными для использования. В большинстве известных работ для возбуждения флюоресценции используется излучение от красного лазерного диода. Выбор такого источника недостаточно обоснован. Детальных исследований возможностей разных источников излучения в широкой области спектра фактически не проводилось. Однако именно в результате таких исследований могут быть сделаны выводы об оптимальных параметрах возбуждения флюоресценции, а также об области наиболее информативной флюоресценции, что важно с точки зрения чувствительности и достоверности диагностики.

При удалении зубного камня для профилактики пародонтита необходим чувствительный контроль, чтобы избежать повреждения здоровых тканей зуба. Очевидно, что применение автоматизированной лазерной системы удаления зубного камня, оборудованной устройством обратной связи, обладает в настоящее время перспективой полного удаления камня при сохранении целостности здоровой ткани зуба. Достигаемая эффективность такой системы пока низка, что обусловлено в первую очередь неоптимальным выбором длины волны диагностического источника.

В формировании зубных камней важнейшую роль играет ротовая жидкость (слюна). Ее свойства естественно должны изменяться при развитии пародонтита. Простота забора слюны и ее молекулярная информативность могут привести к созданию нового метода диагностики пародонтита. Поэтому при разработке способов стоматологической диагностики нельзя ограничиваться данными,

получаемыми только при изучении оптических свойств твердых тканей.

В главе 2 представлены результаты экспериментальных исследований ранней диагностики кариеса с помощью флюоресцентной спектроскопии. В настоящей работе для возбуждения флюоресценции применялись газовые, твердотельные и полупроводниковые лазеры, а также светодиоды, излучение которых в совокупности охватывало диапазон от 337 нм до 658 нм. Мощность выходного излучения источников в исследованиях не превышала 10 мВт, что обеспечивало неинвазивность измерений. Регистрация спектров флюоресценции проводилась на волоконно-оптическом спектрометре ЛЭСА-5 (ЗАО «Биоспек», Россия), адаптированном для биомедицинских применений. Действие спектрометра основано на пространственном разложении исследуемого излучения но длинам волн с помощью дифракционной решетки и регистрации этого излучения на ПЗС линейке. Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема экспериментальной установки: 1- источник возбуждения, 2- спектрометр ЛЭСА-5, 3- оптическое волокно, 4- предметный столик с объектом исследования, 5- компьютер, 6-контроллер

Получено, что для развитого кариеса спектр флюоресценции 1ф(л) от

пораженных участков зуба всегда меньше, чем от здоровых участков при любых

длинах волн возбуждения (А.воз). В случае трудно детектируемой скрытой формы

начального кариеса соотношение между 1ф(А.) от кариозного и здорового участков

зависит от А.8ГО: интенсивность флюоресценции при А,в03 < 400 нм выше у здоровой эмали, чем у эмали, пораженной кариесом, а при Хв03 > 400 нм наоборот (рисунок 3).

Итак, скрытый внутри эмали участок зуба, пораженный начальным кариесом, можно эффективно детектировать при возбуждении флюоресценции излучением в желто-зеленой части спектра или в ближнем ультрафиолете. Отличие лишь в том, что в первом случае результатом будет светлое пятно, а во втором - темное. Однако контраст пятна будет существенно выше при облучении ультрафиолетом, так как интенсивность флюоресценции падает с ростом Хаоз. При Хво, < 400 нм контраст настолько высок, что темные пятна начального кариеса могут детектироваться невооруженным глазом. Результаты второй главы опубликованы в работе [9].

/.я»! ic.aj.K4i

Рисунок 3. Спектры флюоресценции эмали в норме (сплошная линия) и при раннем кариесе (пунктир) для Хв03 = 369 нм (а), 406 нм (б) и 473 нм (в). На рисунке (г) показан также процентный вклад Е во флюоресценцию от здоровой (сплошная линия) и кариозной (штриховая линия) эмали в зависимости от длины полны возбуждения

Глава 3 посвящена исследованиям по детектированию и контролю удаления зубного камня с использованием метода флюоресцентной спектроскопии. Анализ результатов измерений позволил определить оптимальные длины волн возбуждения и области регистрации флюоресценции. Учитывая локализацию и цвет камней, для оценки были выбраны отношения между интенсивпостями флюоресценции «темный камень-корень» = 1ТК/1К, «темный камень-эмаль» Я2 = 1ТК/1Э и «светлый камень-эмаль» = 1ск/1э. Усредненные согласно закону нормального распределения данные приведены на рисунке 4. Очевидно, что наиболее приемлемыми для детектирования камня является возбуждение флюоресценции в спектральных диапазонах 620-645 им и 340-370 нм. В этих диапазонах важные отношения Я] и К2 достигают почти двух порядков. Отметим, что флюоресценция камня превышает по интенсивности флюоресценцию от тканей зуба при возбуждении красным светом, а при возбуждении ультрафиолетом ситуация противоположная. Этот факт не принципиален, так как важным является само отличие сигналов флюоресценции, а не знак этого отличия. Возбуждение красным излучением подходит для идентификации как подцесневого, так и наддесневого камня, в то время как ультрафиолет больше подходит для идентификации трудно детектируемого подцесневого камня.

Наряду со спектральными измерениями была реализована методика прямого детектирования флюоресценции зубного камня на длинах волн возбуждения 369 нм и 633 нм, свободная от необходимости использования спектрометра, что является предпосылкой создания эффективного устройства для точной и простой неинвазивной диагностики зубного камня.

Для окончательного вывода об оптимальном источнике возбуждения флюоресценции были проведены измерения при послойном удалении камня на двух установленных перспективных длинах волн. Регистрация толщины камня на поверхности зуба определялась с помощью оптического когерентного томографа, имеющего пространственное разрешение по глубине 10 мкм.

Рисунок 4. Экспериментальные зависимости К: (1), (2) и (3) от длины волны возбуждения

Была рассмотрена модель прохождения света зубного камня и корня зуба в прямом и обратном направлении на выбранных длинах волн возбуждения ( 369 нм и 633 нм) и соответственно на четырех длинах волн флюоресценции. Получены расчетные выражения поведения интенсивности флюоресценции в зависимости от толщины камня.

/£3з = 0,01ехр [-0,045 г] + ехр[-0,044-(с1о-г)] (1)

/|69 =0,001 -ехр [—0,075 г] + ехр[-0,073-(с10-г)], (2)

где исходная толщина камня есть с!0, а направление роста камня ъ совпадает с направлением распространения возбуждающего излучения.

Экспериментальные зависимости интенсивности флюоресценции от толщины поддесневого камня с1, удаляемого послойно с помощью вращающейся сапфировой фрезы, приведены на рисунке 5. Интенсивность флюоресценции от исходной поверхности камня, имеющего вначале толщину с!0 =120 мкм,

нормирована для удобства на единицу для обеих длин волн возбуждения.

10000

1000

100

0,1

0,01

а, мкм

Рисунок 5. Экспериментальное (сплошная кривая) и расчетное (штриховая кривая) поведение интенсивностей флюоресценции 1ф, возбуждаемой излучением на длинах волн 633 нм (1) и 369 нм (2), в зависимости от толщины й удаляемого поддесневого камня

Как показали измерения, система удаления зубного камня, оснащенная обратной связью с ультрафиолетовым зондирующим источником, излучающим в районе 369 нм, является наиболее оптимальной для реализации неповреждающей зубную биоткань терапии пародонтита. Результаты третьей главы опубликованы в работах [1-3, 7-20, 22, 24].

Глава 4 посвящена диагностике пародонтита методом комбинационного рассеяния слюны. Слюна является удобным объектом неинвазивных исследований, реагирующим на влияние внешней среды и отражающим общее состояние человека, служа маркером патологических изменений в организме. По наличию определенных биомаркеров судят о пародонтите с помощью биохимических методов. Спектроскопия комбинационного рассеяния слюны для диагностики этой болезни до сих пор не использовалась, хотя именно по изменению молекулярного состава слюны можно было бы объективно судить о стоматологических заболеваниях. Принципиальная оптическая схема спектрометра КР приведена на рисунке 6. Измерения показали, что компоненты

спектра КР слюны в жидком агрегатном состоянии имеют весьма низкую интенсивность. Более перспективными для регистрации спектра КР являлись объемные отложения в высушенной капле слюны, что и использовалось в работе. Одно из таких отложений, количество которых в капле достигает десятка, показано на рисунке 7.

Рис. 6. Принципиальная схема спектрометра КР: Рисунок 7. Объемное отложение в капле

решетка, 5 - ПЗС-линейка; 6 - компьютер

При обработке спектров КР применялась коррекция базовой линии, которая отличалась от нулевой интенсивности из-за флюоресценции образцов. Далее спектры сглаживались по алгоритму Савицкого-Голея с помощью программного обеспечения Отшс.

Как видно на рисунке 8, спектры слюны в норме отличаются от спектров слюны при патологии. Имеются линии КР, интенсивности которых явно увеличиваются с развитием пародонтита. Наиболее информативными являются линии с волновыми числами 1033 см-1, 1156 см-1, 1524 см 1 и 1611 см '. На рисунке они выделены прямоугольниками. Линии спектра КР слюны на 1156 см~' и 1524 см~' связаны с колебаниями С-С и С=С и указывают на присутствие каротиноидов. Присутствие этих линий в спектре КР может стать основой для новой диагностической методики.

1 - лазер; 2 - объект исследования; 3 -формирующая оптика; 4 - дифракционная

высушенной слюны (50- кратное увеличение)

последовательно от слюны в норме (внизу) до слюны с тяжелой формой заболевания пародонтитом (вверху). Возбуждение на длине волны 532 нм.

Для повышения чувствительности диагностики лародонтита, основанной на детектировании каротиноидов, использовался метод спектроскопии резонансного комбинационного рассеяния (РКР). Поскольку длины волн 488 нм и 514,5 нм генерации аргонового лазера соответствуют областям поглощения каротиноидов, то такой лазер может быть применен при реализации РКР. На рисунке 9 демонстрируются спектры комбинационного рассеяния слюны, полученные с применением аргонового (488 нм, 514,5 нм), гелий-неонового (633 нм) и неодимового (532 нм) лазеров. Характерные линии с волновыми числами 1156 см"1 и 1524 см"1 явно проявляются при возбуждении аргоновым лазером. При этом их интенсивности существенно превосходят (на порядок и более) интенсивности, полученные на других длинах волн возбуждения.

ж ш ж еп

ВолчСБоечисло, см'1

Рисунок 9. Спектры комбинационного рассеяния высушенной слюны с пародонтитом умеренной степени при возбуждении на длинах волн 488 нм (1), 514,5 нм (2), 532 нм (3) и 633 нм (4).

Итак, показано, что спектроскопия комбинационного рассеяния слюны является эффективным методом диагностики пародонтита. Две КР линии с волновыми числами 1156 см'1 и 1524 см"1, обусловленные присутствием бета-каротина и ликопина соответственно, являются самыми надежными биомаркерами пародонтита. Результаты четвертой главы опубликованы в работах [4-6, 21 и 23].

В Заключении сформулированы основные результаты работы.

3. Масс-спектрометрические измерения показали, что с развитием кариеса эмаль зуба теряет, главным образом, азот, фтор, цинк, серу, алюминий, медь и хром. В то же время заметное увеличивается содержание хлора, калия и марганца. Содержание же кальция, фосфора и кислорода, являющихся преобладающими в твердой ткани в виде гидроксиапатита Саш(Р04)6(0Н)2, изменяется незначительно. Таким образом, можно полагать, что развитие кариеса затрагивает, в первую очередь, органическую составляющую твердой ткани.

2. Обнаружено, что интенсивность флюоресценции зависит от участка на поверхности эмали зуба. Флюоресценция более интенсивная там, где толщина прозрачной эмали мала (фиссура и шейка зуба) и, как следствие этого, обратное рассеяние от дентина велико. Зависимость интенсивности флюоресценции от участка облучения на поверхности зуба сохраняется неизменной для всех длин волн облучения.

3. Показано, что в ряде случаев (до 30%) в спектре флюоресценции наблюдаются характерные линии в красной области спектра, если флюоресценция возбуждается зеленым излучением. Данный результат объясняется проникновением бактерий в очаг деминерализации и, как следствие этого, присутствием порфиринов. Показано, что концентрация бактерий превалирует в области «белых пятен» на поверхности зуба.

4. Установлено, что для развитого кариеса спектр флюоресценции 1ф(Я) от пораженных участков зуба всегда меньше, чем от здоровых участков при любых лвш. В случае трудно детектируемой скрытой формы начального кариеса соотношение между 1ф(А.) от кариозного и здорового участков зависит от интенсивность флюоресценции при 1воа < 400 нм выше у здоровой эмали, чем у эмали, пораженной кариесом, а при ЛВ03 > 400 нм наоборот.

5. Определен процентный вклад во флюоресценцию от здоровой и кариозной эмали в зависимости от длин волн возбуждения флюоресценции. Показано, что отличие между интенсивностями флюоресценции, регистрируемой от здоровых и пораженных ранним кариесом участков зуба, стремится к максимуму при ХЕга < 370 нм.

6. Продемонстрировано, что кариес, в том числе и кариес на ранней стадии развития, может диагностироваться невооруженным глазом при облучении зубов ближним ультрафиолетовым излучением с длиной волны менее 380 нм. Пораженные кариесом области регистрируются как темные пятна, окруженные голубым флюоресцентным свечением флюорофоров, присутствующих в эмали и дентине.

7. Определены оптимальные для дифференциальной диагностики зубного камня области возбуждения (340-370 нм и 620-645 нм) и регистрации флюоресценции (410-440 нм и 670-710 нм). При оптимальных условиях отличие сигнала флюоресценции от камня и от корня зуба составляет два порядка.

8. Показано, что флюоресценция корня зуба превышает по интенсивности флюоресценцию камня при возбуждении ультрафиолетом, что связано с сильной флюоресценцией органических флюорофоров. При возбуждении красным излучением ситуация противоположная из-за влияния минеральных компонент и порфиринов.

9. Экспериментальные и теоретические исследования показали, что при послойном удалении зубного камня точность определения границы «камень-корень зуба» при возбуждении ультрафиолетом (369 нм) на несколько порядков выше, чем при возбуждении красным излучением (633 нм). Погрешность позиционирования на границе раздела «камень-корень зуба» составляет не более 2 мкм, что ранее было недостижимо и что в максимальной степени позволяет исключить риск повреждения целостности зуба при удалении камня путем совместного использования лазерной абляции и системы обратной связи по сигналу флюоресценции.

10. Определены объемные отложения в поле кристаллизации слюны, наиболее информативные для целей молекулярной спектроскопии пародонтита.

11. Предложен и реализован способ диагностики пародонтита с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) лазерного излучения в слюне. Установлено, что линии КР с волновыми числами 1033 см"1, 1156 см-1, 1524 см 1 и 1611 см"1 могут служить маркерами для оценки уровня этого заболевания.

12. Показано, что применение резонансной спектроскопии комбинационного рассеяния слюны позволяет повысить на порядок и более чувствительность диагностики пародонтита при детектировании линий с волновыми числами 1156 см"1 и 1524 см"1, обусловленных присутствием бета-каротина и ликопина.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Сухинина, А.В. Флюоресцентная диагностика пародонтита / А.В. Сухинина, С.А. Гончуков, Д.Н. Бахмутов // Краткие сообщения по физике ФИАН. - 2010. - №. 6.-С. 20-22.

2. Bakhmutov, D. Fluorescence spectroscopy of dental calculus / D. Bakhmutov, S. Gonchukov, A. Sukhinina// Laser Physics Letters. - 2010. - V. 7 (5). - P. 384 -387.

3. Gonchukov, S. Fluoresccnce detection of dental calculus / S. Gonchukov, T. Biryukova, A. Sukhinina, Yu. Vdovin // Laser Physics Letters. - 2010. - V. 7 (11). -P. 812-816.

4. Гончуков, C.A. Диагностика пародонтита с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния слюны / С.А. Гончуков, А.В. Сухинина, Д.Н. Бахмутов, С.А. Минаева // Медицинская физика. - 2011. - № 4(52). - С. 27-31.

5. Gonchukov, S. Raman spectroscopy of saliva as a perspective method for periodontitis diagnostics / S. Gonchukov, A. Sukhinina, D. Bakhmutov, S. Minaeva // Laser Physics Letters. - 2012. - V. 9 (1). - P. 73-77.

6. Gonchukov, S. Periodontitis diagnostics using resonance Raman spectroscopy on saliva / S. Gonchukov, A. Sukhinina, D. Bakhmutov, T. Biryukova et.al. // Laser Physics Letters. - 2013. - V. 10 (7). - 075610. - doi:10.1088/1612-2011/10/7/075610.

7. Янушевич, O.O. Флюоресцентная светодиодная спектроскопия зубного камня / О.О. Янушевич, С.А. Гончуков, Д.Н. Бахмутов, А.В. Сухинина // Ортодонтия. -2010.-№. 1.- С.22-23.

8. Бахмутов, Д.Н. Выявление зубного камня с помощью лазерной флюоресценции / Д.Н. Бахмутов, С.А. Гончуков, А.В. Сухинина, О.О. Янушевич И Стоматология. - 2010. - Т. 89 (3). - С. 27-29.

9. Флюоресцентная диагностика в стоматологии: учебное пособие / С.А. Гончуков, А.В. Сухинина-М.: НИЯУ МИФИ, 2010. - 32 с: ил.

10. Gonchukov, S.A. Fluorescence diagnostics of dental diseases / S.A. Gonchukov, A.V. Sukhinina // Lasers in Medical Science. - 2010. - V. 25(1). - P. 44-45.

11. Бахмутов, Д.Н. Флюоресцентный контроль удаления зубного камня / Д.Н. Бахмутов, С.А. Гончуков, Т.В. Лонкина, A.B. Сухинина // Стоматология. -2012.-Т.91(6). - С. 22-24.

12. Gonchukov S. Noninvasive control of dental calculus removal: qualification of two fluorescence methods / S. Gonchukov, A. Sukhinina, D. Bakhmutov, T. Biryukova// Journal of Physics: Conf. Ser. - 2013. - V. 414 (012018). - P. 1-7.

13. Sukhinina, A.V. Fluorescence diagnostics of periodontitis / A.V. Sukhinina, D.N. Bakhmutov, S.A Gonchukov // 18th International Workshop on Laser Physics (LPHYS'09) Barcelona, Spain. -2009. - Book of abstracts. - P. 233.

14. Сухинина, A.B. Флюоресцентная диагностика пародонтита / A.B. Сухинина, С.А. Гончуков, Д.Н. Бахмутов // 3 Всероссийская молодежная школа-семинар с междунар. участием «Инновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики» ФИАН, Москва, г. Троицк. -

2009. - С.57.

15. Гончуков, С.А. Флюоресцентная диагностика пародонтита / С.А. Гончуков, A.B. Сухинина // Сборник трудов Научной сессии МИФИ-2009. - 2009. - Т. 2. -С. 58.

16. Сухинина, A.B. Оптимизация спектроскопических параметров флюоресцентной диагностики пародонтита / A.B. Сухинина, С.А. Гончуков, Д.Н. Бахмутов, О.О. Янушевич // Сборник трудов Научной сессии МИФИ-

2010. - 2010. -Т.1. - С. 108.

17. Сухинина, A.B. Оптимизация параметров флюоресцентной диагностики пародонтита / Сухинина A.B., Гончуков С.А. // III Евразийский конгресс по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика - 2010», Москва, МГУ.-2010.

18. Sukhinina A.V. Dental calculus detection using fluorescence / A.V. Sukhinina, S.A. Gonchukov, D.N. Bakhmutov // 19th International Workshop on Laser Physics (LPHYS' 10) Foz do Iguacu, Brazil. - 2010. - Book of Abstracts. - P. 153.

19. Gonchukov, S.A. Fluorescence diagnostics of dental diseases / S.A. Gonchukov, A.V. Sukhinina // Laser Florence International conference (LF'10) Florence, Italy. -2010.

20. Гончуков, C.A. Флюоресцентная диагностика в стоматологии / С.А. Гончуков, А.В. Сухинина // Сборник трудов НИЯУ МИФИ-2011. -2011. - Т. 1. - С. 228.

21. Sukhinina, A. Raman spectroscopy of saliva as a perspective method for periodontitis diagnostics / A. Sukhinina, S. Gonchukov, D. Bakhmutov, and S. Bochkova // 20th International Workshop on Laser Physics (LPHYS' 11) Sarajevo, Bosnia and Herzegovina. - 2011. - Book of Abstracts. - P. 12.

22. Гончуков, C.A. Флюоресцентная диагностика в стоматологии / С.А. Гончуков, А.В. Сухинина, С.А. Минаева // Сборник трудов НИЯУ МИФИ-2012. - 2012. -Т. 2.-С. 171.

23. Гончуков, С.А. Диагностика иародонтита с помощью рамановской спектроскопии слюны / С.А. Гончуков, А.В. Сухинина, Д.Н. Бахмутов, С.А. Минаева // Сборник материалов V Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине (ТКМФ-5). - 2012. - Т. 1. - С. 178-180.

24. Gonchukov, S.A. Comparative analysis of using ultraviolet and red light excitation sources for sensitive fluorescent diagnostics of periodontitis / S.A. Gonchukov, A.V. Sukhinina and D.N. Bakhmutov II 21th International Workshop on Laser Physics (LPHYS' 12) Calgary, Canada. - 2012. - Book of Abstracts. - P. 12.

Подписано в печать:

15.04.2014

Заказ № 9949 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 wvvw.autoreferat.ru

Текст научной работы диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Сухинина, Алина Викторовна, Москва

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский

ядерный университет «МИФИ»

На правах рукописи

04201456625

Сухинина Алина Викторовна

МЕТОДЫ ОПТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Специальность: 01.04.21 - Лазерная физика

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Научный руководитель д. ф.-м. н., профессор Сергей Александрович Гончуков

Москва-2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................4

Глава 1. МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЗУБОВ........................15

1.1. Строение и элементный состав зубов...................................................15

1.2. Механизмы развития кариеса и пародонтита..........................................18

1.3. Используемые способы диагностики заболеваний зубов...........................21

1.4. Выводы к главе..............................................................................33

Глава 2. ОПТИЧЕСКАЯ ФЛЮОРЕСЦЕНТНАЯ ДИАГНОСТИКА КАРИЕСА.. 34

2.1. Биофизические основы флюоресцентной диагностики......................35

2.2. Экспериментальная техника и методики измерений..........................37

2.2.1. Лазеры и светодиоды для возбуждения флюоресценции................37

2.2.2. Волоконно-оптический спектрометр.........................................41

2.2.3. Оптический когерентный томограф..........................................45

2.3. Экспериментальные результаты...................................................50

2.4. Выводы к главе...........................................................................56

Глава 3. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ И КОНТРОЛЬ УДАЛЕНИЯ ЗУБНОГО КАМНЯ..58

3.1. Результаты эксперимента по детектированию зубного камня................59

3.2. Исследование послойного удаления зубного камня.............................68

3.2.1. Экспериментальная техника и методика измерений.....................69

3.2.2. Расчет изменения интенсивности флюоресценции

в зависимости от толщины удаляемого камня..............................71

3.2.3. Результаты измерений...........................................................73

3.3. Выводы к главе...........................................................................76

Глава 4. ДИАГНОСТИКА ПАРОДОНТИТА МЕТОДОМ СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СЛЮНЫ.......................................77

4.1. Слюна в медицинской диагностике.................................................77

4.2. Комбинационное рассеяние света..................................................79

4.3. Определение биомаркеров пародонтита с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния слюны.................................................83

4.3.1. Методика измерений.............................................................83

4.3.2. Кристаллизация слюны и оптимизация места измерений................86

4.3.3. Результаты измерений...........................................................88

4.4. Применение резонансной спектроскопии комбинационного рассеяния слюны для диагностики пародонтита..............................................90

4.4.1. Каротиноиды и их биологическая роль в организме......................90

4.4.2. Выбор лазера для детектирования каротиноидов.........................92

4.4.3. Результаты измерений...........................................................93

4.5. Выводы к главе.........................................................................97

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..............................................................................98

ЛИТЕРАТУРА..............................................................................102

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. К наиболее распространенным стоматологическим заболеваниям относятся кариес и пародонтит. По данным ВОЗ считается, что от них в большей или меньшей степени страдает каждый взрослый человек. Развитие этих заболеваний чревато не только потерей зубов, они провоцируют еще появление заболеваний полости рта, уха, носа, органов пищеварения. Их коварство связано с тем, что они развиваются вначале без болевых ощущений и внешних проявлений, и поэтому обнаруживаются зачастую тогда, когда являются уже основательно запущенными. С другой стороны современные методы лечения позволяют практически полностью исключить развитие кариеса и пародонтита без использования кардинальных деструктивных для биоткани мер, если они применяются на ранней стадии развития этих болезней. Поэтому вопрос диагностики кариеса и пародонтита особенно на ранней стадии имеет первостепенное значение.

Диагностика заболеваний основана на изменении физических характеристик биоткани при развитии патологий. В случае кариеса объектом исследования является коронка зуба, покрытая эмалью. Что касается пародонтита, то его развитие сопровождается скоплением продуктов жизнедеятельности бактерий в районе шейки зуба, которые после формирования биоматрикса и его кальцификации образуют зубные камни. Хотя наличие зубного камня не является первоначальной причиной пародонтита, современная терапия этого заболевания заключается в полном удалении камня с поверхности зубов. Эту процедуру, очевидно, надо выполнять, не разрушая примыкающие к камню здоровые ткани зуба. Однако потенциальный риск всегда есть, так как процесс удаления камня должен быть точно остановлен на границе раздела «камень - зуб».

способы, реже электродонтодиагностику. Но эти способы не обладают точностью, необходимой для обнаружения заболевания на ранней стадии его развития. По этой причине исследования и разработки, направленные на выяснение возможностей других подходов в стоматологической диагностике, активно ведутся до настоящего времени.

Для целей диагностики кариеса созданы два прибора: QLF (Inspector Research Systems, Нидерланды) и Diagnodent (KaVo, Германия). Для детектирования поддесневого зубного камня разработан прибор Detectar (Ultradent Products, Inc., США). Эти три прибора и образуют на сегодня основу существующего приборного парка стоматологической флюоресцентной диагностики. Указанные приборы применяются в исследованиях и медицинской практике. Однако относительно их диагностической эффективности отзывы специалистов неоднозначны и даже противоречивы.

Что касается удаления камня с поверхности зубов, то в последние годы разработана аппаратура абляционного удаления камня с помощью импульсного лазера или ультразвука. Последняя разработка лазерной аппаратуры послойного удаления камня содержит дополнительно устройство обратной связи, которая управляет процессом удаления камня по уровню интенсивности флюоресценции. Такая автоматизированная система является перспективной для применения, поскольку должна исключать влияние ошибок со стороны человека. Однако точность системы пока не высока. В ней, как и в приборе Diagnodent, применяется для возбуждения флюоресценции красный лазерный диод, что, как показано в данной работе, далеко от оптимального решения.

очередь, к таким биологическим тканям следует отнести слюну - прозрачный вязкий секрет слюнных желез, выделяемый в ротовую полость и обладающий бактерицидными свойствами.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью работы являлась разработка и исследование новых эффективных подходов диагностики кариеса и пародонтита с использованием современных методов оптической спектроскопии биологических тканей. В диссертационной работе решаются следующие задачи:

1. Исследование и оптимизация флюоресцентной диагностики кариеса.

2. Исследование и оптимизация флюоресцентного метода детектирования зубного камня.

3. Разработка и исследование флюоресцентного метода контроля удаления зубного камня.

4. Разработка и исследование метода диагностики пародонтита на основе анализа молекулярного состава слюны с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния. .

Научная новизна

2. Определены оптические спектры флюоресценции от здоровых и кариозных областей зуба и от микроорганизмов на зубном налете в широком диапазоне длин волн. Установлено, что при развитом кариесе уровень флюоресценции от кариозных областей всегда меньше, чем от здоровых областей при любых длинах волн возбуждения А.ВОз. При скрытой форме начального кариеса флюоресценция при А-воз < 400 нм выше у здоровой эмали, чем у эмали, пораженной кариесом, а при ^поз > 400 нм наоборот. Отличие интенсивностей флюоресценции от здоровой и кариозной областей стремится к максимуму при длинах волн возбуждения <370 нм. Продемонстрирована возможность детектирования начального кариеса невооруженным глазом при облучении ультрафиолетом.

3. Определены оптимальные для дифференциальной оптической диагностики зубного камня спектральные области возбуждения и регистрации флюоресценции. Экспериментально и теоретически показано, что при использрвании системы послойного удаления зубного камня, оснащенной обратной связью с ультрафиолетовым зондирующим источником, риск повреждения тканей зуба может быть практически исключен.

диагностики пародонтита при детектировании линий с волновыми числами 1156 см"1 и 1524 см"1, обусловленных присутствием бета-каротина и ликопина.

Практическая значимость

Основные положения, выносимые на защиту

1. При развитом кариесе уровень флюоресценции от кариозных областей всегда меньше, чем от здоровых областей при любых длинах волн возбуждения А.воз. При скрытой форме начального кариеса интенсивность флюоресценции при А.поз < 400 нм выше у здоровой эмали, чем у эмали, пораженной кариесом, а при А.ВОз > 400 нм наоборот. Отличие интенсивностей флюоресценции от здоровой и кариозной областей стремится к максимуму при ^.ВОз 370 нм.

3. Способ диагностики пародонтита с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (KP) лазерного излучения в высушенной капле слюны. Маркерами пародонтита могут служить линии с волновыми числами 1033 см-1, 1156 см 1524 см"1 и 1611 см-1.

4. Способ повышения чувствительности диагностики пародонтита при детектировании линий с волновыми числами 1156 см"1 и 1524 см"1, обусловленных присутствием ' каротиноидов, методом резонансной спектроскопии комбинационного рассеяния слюны.

5. Определение принадлежности каждой из двух основных информативных линий спектра KP 1156 см-1 и 1524 см-1 бета-каротину и ликопину соответственно.

Апробация работы и публикации

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- Научные сессии МИФИ (2009-2013 гг.); 3 Всероссийская молодежная школа-семинар с международным участием «Инновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики», Троицк-Москва, 2009; III Евразийский конгресс по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика - 2010», Москва, 2010, V Троицкая конференция «Медицинская физика и инновации в медицине» (ТКМФ-5), Троицк, 2012; 18-й, 19-й, 20-й и 21-й Международной конференции по лазерной физике ("LPHYS'09", Барселона, Испания; "LPHYS'10", Фоц до Игуацу, Бразилия; "LPHYS'll", Сараево, Босния и Герцеговина; "LPHYS'12", Калгари, Канада).

опубликованы работы [1-3, 5-6, 8, 10-12], включены в базу данных отслеживания цитируемости Scopus; журналы с работами [1-3, 5-6, 10] - в базу Web of Science; журналы с работами [1,4, 7,8,11] - в базу РИНЦ.

Научные журналы:

2. Bakhmutov, D. Fluorescence spectroscopy of dental calculus / D. Bakhmutov, S. Gonchukov, A. Sukhinina // Laser Physics Letters. - 2010. - V. 7 (5). - P. 384 -387.

3. Gonchukov, S. Fluorescence detection of dental calculus / S. Gonchukov, T. Biryukova, A. Sukhinina, Yu. Vdovin // Laser Physics Letters. - 2010. - V. 7 (11). -P. 812-816.

8. Бахмутов, Д.Н. Выявление зубного камня с помощью лазерной флюоресценции / Д.Н. Бахмутов, С.А. Гончуков, А.В. Сухинина, О.О. Янушевич // Стома�