Pit and fissure sealant assessment using Quantitative light-induced fluorescence (QLF) technology

Abstract

현재 치면열구전색재의 유지상태 평가는 주관적으로 타당도와 신뢰도가 낮다는 한계점이 보고되었다. 이후 다양한 광학장비를 사용하여 치면열구전색재를 평가하려는 시도가 있었으나 객관성과 재현성이 떨어져 임상에서의 활용에 한계가 있었다. 본 연구에서는 치면열구전색재의 미세누출을 탐지하기 위해서 형광반응을 정량화하는 광학 기술(Quantitative light-induced fluorescence, QLF)의 타당도와 신뢰도를 평가하고자 하였다. 첫 번째 연구는 치면열구전색재가 처치된 총 40개 사람 치아의 160개 부위가 사용되었다. 치아시편을 QLF-D로 영상 촬영을 시행한 후 채득된 형광 이미지는 전용 분석 프로그램을 이용하여 조직학적 평가와 동일한 부위인 근심소와 및 원심소와 변연부를 관심 영역으로 지정하였다. 그리고 QLF-D의 형광 변수(ΔF, ΔFmax)를 미세누출의 심도에 따라 측정하고 상관관계를 조사하였다. 또한 조직학적 평가 결과에 따라 민감도, 특이도 및 AUC를 산출하였다. 그 결과 QLF-D의 형광 변수들은 모두 미세누출의 심도와 강한 상관 관계를 나타내었다(Spearman’s correlation coefficients, rho; -0.72; p <0.001). ROC curve를 이용한 AUC 분석 결과 모든 미세누출 심도의 threshold에서 good 수준 이상의 진단 정확도를 나타내었다(AUC = 0.83 – 0.93, p <0.001). 두 번째 연구는 Q-ray pen을 이용하여 치면열구전색재가 도포된 사람 치아 29개의 교합면을 촬영하였다. 촬영된 사진 중에서 129개 관심 부위를 선정하고 훈련된 검사자 1인이 각 임상평가 기준에 따라 평가한 후 형광 변수 값(ΔF, ΔFmax, ΔR)을 정량 분석하였다. 이후 숙련된 3명의 임상가는 4가지 임상평가 기준(변연 치면세균막, 변연 변색, 유지율, 치아우식)을 숙지한 뒤, Q-ray pen으로 촬영된 2장(백색광, 형광)의 이미지를 이용하여 백색광 이미지 검사와 형광 이미지를 병용한 검사를 수행하고 검사자간 일치도를 산출하였다. 형광 이미지를 임상평가 항목에 따라 정량 분석한 결과, 유지율 항목의 ΔR을 제외한 나머지 대다수의 형광 변수 값들(ΔF, ΔFmax, ΔR)은 유의한 차이를 보였다(p < 0.05). 유지율과 치아우식 항목에서 검사자간 일치도는 백색광 이미지 검사의 경우 fair agreement - substantial agreement(0.26-0.41, 0.33-0.67)를 보였으나 형광 이미지를 병용한 경우 moderate agreement- substantial agreement(0.43-0.57, 0.40-0.72)로 향상됨을 확인하였다. 세 번째 연구는 구치부 교합면에 최소 한 개의 이상의 치면열구전색재가 도포되어 6개월이상 경과된 치위생과 3학년 재학생 15명을 대상으로 총 58개 치아에서 검사를 수행하였다. 숙련된 3명의 검사자는 치면열구전색치아를 시진과 촉진 검사와 Q-ray view를 병용하는 검사를 수행하여 검사자간, 검사자내 일치도를 산출하였다. 그 결과 변연 치면세균막, 변연 변색, 치아우식 항목에서 검사자간 일치도는 시진과 촉진 검사의 경우 fair agreement - moderate agreement(0.22-0.57, 0.36-0.57, 0.43-0.61)를 보였으나 Q-ray view를 병용한 경우 substantial agreement - almost perfect agreement(0.81-0.89, 0.69-0.88, 0.8-0.9)를 보여 통계적으로 유의하게 높게 나타났다. 검사자내 일치도는 변연 치면세균막, 변연 변색, 치아우식 항목에서 Q-ray view를 병용한 검사(0.81-0.83, 0.57-0.89, 0.69-0.91)가 시진과 촉진 검사에 비해 향상됨을 확인하였다. 따라서 QLF technology는 우수한 진단 능력을 보임으로써 임상에서 치면열구전색재의 미세누출 탐지 가능성을 확인하였다. 또한 임상에서 치면열구전색재의 유지상태를 평가하는데 유용하게 활용될 수 있을 것이다. Currently, the evaluation of the retention status of the pit and fissure sealant is subjective, so limitations on validity and reliability have been reported. Attempts have been made to evaluate the pit and fissure sealant using a variety of optical equipment, but it has been difficult to utilize in clinical practice due to the limited objectivity and reproducibility. The purpose of this study was to evaluate the validity and reliability of an optical technique (Quantitative light-induced fluorescence, QLF) that quantifies fluorescence reactions to detect microleakage of pit and fissure sealants. The first study used 160 specimens from a total of 40 human tooth with pit and fissure sealants. Fluorescence images of tooth specimens, which captured by QLF technology, were analyzed using a specific analysis program. The mesial and distal pit margin were analyzed, and this was the same site as histological evaluation. The fluorescence values (ΔF, ΔFmax) of QLF-D according to the depth of microleakage were measured, and the correlation between depth and each fluorescence value was analyzed. In addition, sensitivity, specificity and AUC were calculated according to histological evaluation results. As a result, all fluorescence values of QLF-D showed a strong correlation with the depth of microleakage (Spearman's correlation coefficients, rho; -0.72; p <0.001). The diagnostic accuracy of good or better was shown at the threshold of all microleakage depths (AUC = 0.83 – 0.93, p <0.001) in the AUC analysis result using the ROC curve. For the second study, 29 occlusal surfaces were captured from human tooth with pit and fissure sealant using a Q-ray pen. Total 129 sites of interest from these images were selected, and one trained examiner evaluated it according to each clinical evaluation criterion. An examiner also analyzed fluorescence values (ΔF, ΔFmax, ΔR) to obtain quantitative values. Another three clinicians trained four clinical evaluation criteria (marginal plaque, marginal discoloration, retention, and caries), and then performed image analysis. White light and fluorescent image captured by Q-ray pen was used for analysis, and interrater agreement was calculated after each image evaluation. Fluorescence values (ΔF, ΔFmax, ΔR) were calculated from fluorescent image, and these values (ΔF, ΔFmax) except for ΔR showed significant differences according to clinical criteria in the retention category (p <0.05). For evaluation retention and caries of pit and fissure sealant, interrater agreement showed fair agreement - substantial agreement (0.26-0.41, 0.33-0.67) in white light image, but it showed higher value in fluorescent image (0.43-0.57, 0.40-0.72), which means moderate agreement- substantial agreement. For study 3, total 58 teeth were examined from 15 volunteers among 3rd grade dental hygiene departments who had at least one tooth that had been treated with pit and fissure sealant six months ago. In order to compare conventional method (visual and tactile inspection) and combination method with Q-ray view for tooth with pit and fissure sealant, interrater and intrarater agreements were calculated from three trained examiners. For marginal plaque, marginal discoloration, caries assessment, interrater agreement showed fair agreement - moderate agreement (0.22-0.57, 0.36-0.57, 0.43-0.61) in conventional method, while it showed statistically high value in combination method with Q-ray view (0.81-0.89, 0.69-0.88, 0.8-0.9), which means substantial agreement - almost perfect agreement. Intrarater agreement also showed similar result that combination method with Q-ray view showed higher value (0.81-0.83, 0.57-0.89, and 0.69-0.91, respectively) than conventional method. Therefore, by identifying the excellent diagnostic ability of QLF technology for pit and fissure sealant evaluation, we confirmed that it can be used not only for microleakage detection but also retention evaluation in clinical practice.