Analysis of Cracked Teeth using Quantitative Light-induced Fluorescence Technology and Micro-computed Tomography

Abstract

A cracked tooth refers to an incomplete fracture of the tooth structure that can progress to affect the pulp and periodontal ligament. By utilizing various diagnostic tools such as magnification, transillumination and dyes, cracked tooth can be detected and diagnosed more accurately. Recently, the Quantitative Light-induced Fluorescence (QLF) technology has been introduced and utilized in clinical environments for diagnosing cracked teeth. The aim of this study was to analyze tooth cracks using QLF technology and micro-CT and to investigate relationships between QLF parameters and clinical signs and symptoms. This study consisted of two parts. In Part I, a total of 24 extracted teeth suspected to have cracks were taken with micro-CT images (SkyScan® 1173, Aartselaar, Belgium), and 70 crack lines were identified. The depth and width of each crack line were calculated using Dataviewers software. Subsequently, QLF images were taken using Qraycam Pro (AIOBIO, Seoul, Korea), and fluorescence loss (ΔF), maximum fluorescence loss (ΔFmax), red fluorescence (ΔR), and maximum red fluorescence (ΔRmax) were analyzed. In Part II, patients diagnosed as cracked teeth were included. The patient’ age, sex, and tooth position, the presence of spontaneous pain, biting pain, and the response to the percussion, cold, and bite tests of each tooth were recorded. The QLF image of cracked teeth were taken with Qraypen C (AIOBIO) and the QLF parameters were analyzed. According to the Part I study, there was no statistically significant difference between crack depth on micro-CT and QLF parameters. However, a positive correlation was observed between the width of cracks on micro-CT and QLF values, indicating that gap in micro-CT images was associated with higher QLF values. In part II study, 155 teeth were included from 142 patients. There was significant relevance between the cold test and maximum fluorescence loss (ΔFmax) (p = 0.02), and ΔFmax was positively associated with the bite test (p = 0.03). The QLF values from crack analysis were higher in the group showing gaps in QLF images. Cracked teeth with obvious gaps in QLF showed significantly higher QLF values compared with those without gaps. In conclusion, based on the micro-CT analysis, there was no correlation between QLF factors and crack depth. However, micro-CT and clinical analysis demonstrated that cracked teeth with gaps showed higher QLF values than those without gaps. Clinically, QLF factors appear to be related to the cold and bite test. Based on this study, QLF technology could be utilized as an auxiliary tool for diagnosing cracks; if there is a noticeable gap in the crack, it becomes easier to diagnose as cracked teeth.

균열 치아는 치수와 치주인대에 영향을 미칠 수 있는 치아 구조의 불완전한 파절로 정의될 수 있다. 확대, 투광, 그리고 착색제를 이용하여 균열치아를 감지하고 더욱 정확하게 진단할 수 있다. 최근에는, 정량광형광기술이 소개되어 균열치아의 진단을 위해 임상상황에서 이용되고 있다. 본 연구의 목적은 정량광형광기술 및 마이크로 전산화 단층 촬영을 이용해 치아의 균열을 분석하고 정량광형광기술의 수치와 임상적 징후 및 증상 간의 관계를 조사하고자 하였다. 본 연구는 두 부분으로 구성되었다. 제1부에서는 균열이 의심되는 총 24개의 발거치에서 마이크로 전산화 단층 촬영(SkyScan® 1173, Aartselaar, Belgium)을 시행하였고 70개의 균열선을 확인하였다. 각 균열의 깊이와 폭은 Dataviewer software를 이용하여 계산하였다. 이어서 Qraycam Pro(AIOBIO, Seoul, Korea)를 이용해 정량광유도 형광 사진을 촬영하였으며 CrazelineWizard 소프트웨어(Inspektor Research Systems B. V., The Netherlands)를 이용하여 형광소실도(△F), 최대 형광소실도(△Fmax), 적색형광도(△R), 최대 적색형광도(△Rmax)를 분석하였다. 제 2부에서는 임상적으로 균열치아로 진단받은 환자들이 포함되었다. 환자의 나이, 성별, 치아 위치, 자발통, 저작통의 여부 및 타진, 냉, 저작검사의 결과가 기록되었다. 균열치아의 QLF 사진은 Qraypen C로 촬영되었고 정량광형광 수치가 분석되었다. 제 1부 연구에 따르면, 마이크로 전산화 단층상의 균열 깊이와 정량광형광 수치에는 통계적으로 유의미한 상관관계가 확인되지 않았다. 그러나, 마이크로 전산화 단층상의 균열 폭과 정량광형광 수치에는 양의 상관관계를 확인하였고 마이크로 전산화 단층상에서 균열에 틈이 있을수록 더 높은 정량광형광 수치를 갖는 다는 것을 의미한다. 제2부에서는 142명의 환자 중 155개의 치아가 포함되었다. 냉자극 검사와 최대형광소실도(△Fmax) 사이에 유의미한 차이를 확인할 수 있었으며(p=0.02), 최대 형광소실도는 타진 검사와 양의 상관관계를 보였다. 정량광형광 사진에서 틈을 보이는 집단은 균열 분석 시 더 높은 정량광형광 수치를 보였다. 정량광형광사진에서 명확한 틈이 있는 균열치아그룹은 틈이 없는 집단에 비하여 유의미하게 더 높은 정량광형광 수치를 보였다. 결론적으로, 마이크로 전산화 단층 분석에 기반하면 정량광형광수치와 균열의 깊이 사이에는 관련성이 없었다. 그러나, 마이크로 전산화 단층 및 임상 분석에 따르면 틈이 있는 균열치아는 틈이 없는 균열치아에 비하여 더 높은 정량광형광수치를 보인 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과, 정량광형광수치와 냉 자극 검사 및 저작검사와는 관련성이 있는 것으로 보여졌다. 본 연구의 결과에 따르면, 정량광형광 기술은 균열의 진단에 보조도구로 이용될 수 있고 균열치아에 틈이 있는 경우 더욱 진단에 용이할 것이다.