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Métodos de Diagnóstico Óptico Aplicados à Odontologia Anderson Zanardi de Freitas Denise Maria Zezell Gesse Eduardo Calvo Nogueira
Neste capítulo abordaremos as principais técnicas ópticas de diagnóstico utilizadas na prática clínica odontológica, algumas ainda em fase de desenvolvimento nos laboratórios de pesquisa e com grande potencial de tornarem-se uma realidade na rotina clínica em pouco tempo. Entre elas destacaremos a tomografia por coerência óptica (OCT), a espectroscopia de fluorescência e a fluxometria laser Doppler.
TOMOGRAFIA POR COERÊNCIA ÓPTICA A OCT é uma técnica de diagnóstico que produz imagens de um corte transversal, com alta resolução espacial, de microestruturas internas de um tecido vivo1 de forma não invasiva. Suas primeiras aplicações em medicina foram divulgadas há uma década1-5. Na pele e em outros tecidos altamente espalhadores, a técnica de OCT permite construir imagens de pequenos vasos sanguíneos e outras estruturas numa faixa de 1-2 mm abaixo da superfície4-6. Essas imagens, que são mapas tomográficos obtidos pela técnica de OCT, são apresentadas em esquemas de cores falsas para facilitar sua interpretação. A Figura 22.1 apresenta em detalhe a formação de uma imagem de uma secção transversal de uma amostra realizada com a técnica de OCT. Cada coluna da imagem é obtida pelo registro do sinal de retroespalhamento em função da profundidade da amostra, como representado na Figura 22.1.
DETECÇÃO DE LESÕES CARIOSAS COM OCT A melhoria nos hábitos de higiene bucal aliada à disponibilidade e ao uso de flúor na água e dentifrícios contribui para o declínio na prevalência da cárie em crianças na maior parte dos países desenvolvidos. Entretanto a cárie ainda é uma das doenças mais presentes no mundo, atingindo 91% dos adultos em algum momento de suas vidas7. Nesse contexto a detecção precoce de lesões de cárie tornou-se uma importante abordagem para o profissional e o paciente. Os métodos mais frequentemente utilizados para detecção de lesões de cárie incluem o tátil, o radiográfico e a inspeção visual. Esses métodos possuem especificidade* entre 0,63 e 1, entretanto apresentam baixa sensibilidade (0,01 a 0,67) e ainda são relativamente subjetivos, sobretudo em relação às lesões incipientes e/ou ocultas8. Várias técnicas diagnósticas têm sido desenvolvidas para detecção de cáries incipientes, uma vez que os métodos visual-tátil e radiográfico apresentam-se limitados para essa aplicação9-10. Vários métodos ópticos de diagnóstico serão abordados ainda neste capítulo. A seguir abordaremos a tomografia por coerência óptica. Um dos primeiros trabalhos a revelar o potencial de aplicação da técnica de OCT em odontologia foi realizado em 1989, apresentando imagens de OCT das estruturas dentais11, que logo despertou o interesse para sua aplicação clinica12. As imagens de OCT da seção transversal das amostras apresentadas na Figura 22.2 mostram claramente o processo de desmineralização em desenvolvimento, como função do tempo de exposição à cultura de bactérias (in vitro), a região com lesões cariosas apresenta a formação de uma subsuperfície que não existe nas regiões sadias. Nesse caso as lesões de cárie foram induzidas por uma cultura de bactérias S. 1
Porcentagem de acertos nos indivíduos doentes (sensibilidade) e nos indivíduos sem a doença (especificidade).
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Laser de Baixa Potência – Princípios Básicos e Aplicações Clínicas na Odontologia
Varredura transversal
Posição longitudinal (u.a.)
Intensidade (u.a.)
Figura 22.1 Processo de formação de uma imagem de OCT. A imagem de uma secção transversal é construída a partir da intensidade do sinal de retroespalhamento obtido em diferentes posições transversais da amostra. (Fonte: arquivo pessoal.)
mutans (Streptococcus Mutans), que foram divididas em grupos de 3, 5, 7, 9 e 11 dias de exposição. Com essas imagens geradas pela técnica OCT é possível determinar a profundidade das lesões em função do tempo de exposição das amostras à cultura de bactérias. A profundidade da lesão na dentina radicular variou de 70 μm a 230 μm, dependendo do tempo de exposição. Outro exemplo de detecção de lesões cariosas é apresentado na Figura 22.3. Para amostras sadias e após 15 dias de desmineralização por ciclagem de pH13, outros trabalhos apresentam também a aplicação da técnica de OCT na detecção de lesões cáries oclusais14.
MICROABRASÃO EM DENTE DECÍDUO Estudos epidemiológicos de vários países têm mostrado a existência de altos níveis de alterações do esmalte, tanto para a dentição decídua quanto para a permanente15,16, que interferem negativamente na estética, autoestima e sociabilização dos pacientes. Uma das técnicas usadas para tratar as manchas endógenas e exógenas é a microabrasão, por meio da qual se realiza o desgaste superficial do esmalte dental pela ação conjunta de um composto de pH ácido associado a partículas abrasivas17. Um estudo com o objetivo de se conhecerem os efeitos causados no esmalte dos dentes decíduos pela microabrasão foi realizado comparando os principais métodos utilizados para remoção de manchas por microabrasão. Os dentes foram submetidos à análise por OCT durante a aplicação dos abrasivos após 0, 3, 5, 7 e 10 aplicações utilizando três materiais diferentes:(a) ácido fosfórico e pedra-pomes extrafina, (b) Opalustre® e (c) Whitness RM®. Por meio da análise das imagens de OCT observou-se que o desgaste aumentou à medida que se elevou o número de aplicações. A 500 μm do centro ocorreu menor desgaste que a 1.000 μm após 10 aplicações, os materiais (b) e (c) apresentaram maiores valores de desgaste. Concluiu-se que o Whitness® e o Opalustre® apresentaram os maiores valores de desgaste, podendo ser recomendados para dentes decíduos. O ácido fosfórico não apresentou valores de desgaste uniformes, apontando para a necessidade de novos estudos. A técnica de OCT foi capaz de mensurar adequadamente o desgaste promovido no substrato, como apresenta a Figura 22.4, que representa uma composição de duas imagens de OCT para o controle (linha acima em cinza) e para um dente submetido ao processo de microabrasão (linha abaixo mais clara). Essa análise pode tornar-se uma importante ferramenta clínica no controle de desgaste de esmalte dental18.
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Capítulo 22 – Métodos de Diagnóstico Óptico Aplicados à Odontologia
Intensidade (u.a.)
Intensidade (u.a.)
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000
650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 Intensidade (u.a.)
700 500 400 300 200 100 0
0
100
200
300
400
500
600
700
11 dias
600
700 500 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10
0
100
200
300
400
500 400 300 200 100 0 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10
9 dias
600
700 600
600 500 400 300 200 100 0 0 -100
650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000
7 dias
700
5 dias
10
20
30
40
Intensidade (u.a.)
650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000
650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
3 dias
Intensidade (u.a.)
Intensidade (u.a.) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000
Intensidade (u.a.)
140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -100
Intensidade (u.a.)
Intensidade (u.a.)
Intensidade (u.a.)
Vista lateral
Perspectiva
Desmineralização
Figura 22.2 A Imagens de OCT na região de junção esmalte/cemento para dentes com 3, 5, 7, 9 e 11 dias de exposição à cultura de bactérias, apresentando a evolução da profundidade da lesão. Abaixo, os sinais de OCT característicos da região para cada tempo de exposição. B Reconstrução 3D da região de lesão para uma amostra do grupo 11 dias exposição à cultura. (Fonte: arquivo pessoal.)
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Laser de Baixa Potência – Princípios Básicos e Aplicações Clínicas na Odontologia
A
B Figura 22.3 A Imagens de OCT para as amostras sadia e B desmineralizada após 15 dias de ciclagem. (Fonte: arquivo pessoal.)
Figura 22.4 Composição de duas imagens de OCT para o controle (linha acima em cinza) e para um dente submetido ao processo de microabrasão (linha abaixo mais clara). (Fonte: arquivo pessoal.)
AVALIAÇÃO DE RESTAURAÇÕES Como as imagens de OCT são geradas em tempo real, sem utilizar radiação ionizante, e apresentando maior resolução que as imagens geradas por raios X clínicos, esta técnica pode ser também utilizada como uma importante ferramenta na avaliação de restaurações dentárias19-20. A avaliação da contração de resinas durante a polimerização também tem sido realizada com a técnica de OCT21, apresentando resultados comparáveis aos de técnicas tradicionais de avaliação, em que sete resinas, Filtek® Z250 (TM), Filtek® Z350 (TM), Filtek® P90 (TM)/3M ESPE, Esthet-X® (TM), TPH Spectrum® (TM)/Dentsply, 4 Seasons® (TM), Tetric Ceram® (TM)/ Ivoclar-Vivadent, foram avaliadas quanto à sua contração durante o processo de fotopolimerização, utilizando moldes de teflon de 7 mm x 2 mm. O volume do molde e das resinas foi comparado entre si e a espessura das resinas foi mensurada antes e após a fotopolimerização com a utilização do OCT. O estudo concluiu que a contração apresentada pelas resinas depende do método de avaliação utilizado, mas a resina Filtek® P90 apresentou o menor valor de contração.
Capítulo 22 – Métodos de Diagnóstico Óptico Aplicados à Odontologia
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As avaliações de materiais executadas com o OCT estão limitadas à resolução dos equipamentos comumente disponíveis no mercado que tipicamente possuem resolução de dezenas de micros, entretanto tem sido demonstrado que é possível obter imagens de altíssima resolução22.
APLICAÇÕES EM PERIODONTIA As manifestações clínicas mais comuns da doença periodontal são a gengivite e a periodontite. A gengivite é a manifestação não destrutiva da doença periodontal, já a periodontite é uma doença infecciosa multifatorial caracterizada por inflamação, infecção e destruição dos tecidos de suporte dos dentes, como a gengiva, o cemento, o ligamento periodontal e o osso alveolar, sendo relacionada com a suscetibilidade do hospedeiro às bactérias periopatogênicas23. O diagnóstico da doença periodontal requer apurada anamnese e exames clínico e radiográfico detalhados, que podem ser complementados por exame microbiológico. No exame clínico periodontal são avaliados: presença de placa visível, sangramento gengival, sangramento gengival à sondagem, profundidade de sondagem, nível clínico de inserção e mobilidade dentária24,25. Vários métodos se propõem a avaliar a doença periodontal, e uma comparação entre a OCT, a espectroscopia no infravermelho e o ultrassom pode ser encontrada na literatura26. Em um estudo em modelo animal no qual a doença periodontal foi induzida, avaliaram-se qualitativa e quantitativamente as alterações morfológicas dos tecidos periodontais. Animais infectados por Aggregatibacter actinomycetemcomitans (clone JP2) foram acompanhados durante sete, 15 e 30 dias, quando suas hemimaxilas foram removidas e avaliadas pelo sistema OCT e por esteromicroscopia. A distância entre a junção cemento-esmalte (JCE) e a crista óssea alveolar (COA) foi mensurada em três sítios (primeiro, segundo e terceiro molares) a partir das imagens de OCT e das imagens morfológicas em todos os grupos (controle e controle negativo). As imagens de OCT possibilitaram a visualização das estruturas dentais e periodontais, como esmalte, dentina, câmara pulpar, canais radiculares, espaço periodontal, crista óssea alveolar e inserção conjuntiva (Figura 22.5). A distância JCE-COA em todos os grupos foi comparada, havendo concordância entre as técnicas de OCT e morfométrica, quando as distâncias médias foram comparadas considerando o mesmo tempo experimental. Entretanto a avaliação intragrupo não revelou aumento significativo da distância JCE-COA ao longo do tempo para ambos os grupos, sendo possível apenas aferir diferenças significativas para o nível de confiança de 95% na análise intergrupos nos respectivos tempos experimentais. A técnica de OCT mostrou-se viável na detecção, qualitativa e quantitativa, das alterações teciduais periodontais de camundongos saudáveis e infectados pelo A. actinomycetemcomitans, revelando-se eficaz no monitoramento da doença periodontal desde suas manifestações precoces27.
Figura 22.5 Imagem de OCT da superfície vestibular do primeiro molar superior de camundongo saudável [E = esmalte; D = dentina; CP = câmara pulpar; CR = canal radicular; LP = ligamento periodontal; IC = inserção conjuntiva; COA = crista óssea alveolar]. (Fonte: arquivo pessoal.)
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Laser de Baixa Potência – Princípios Básicos e Aplicações Clínicas na Odontologia
AVALIAÇÃO DE BIOFILMES A técnica também tem sido explorada quanto ao seu potencial de avaliar a formação de biofilmes. Em biofilmes de Candida albicans, em que o intuito do trabalho foi avaliar a ação da terapia fotodinâmica (TFD), a técnica de OCT foi utilizada para mensurar, em tempo real, as modificações ocorridas nesse tipo de biofilme durante a aplicação da TFD, evidenciando uma redução na espessura do biofilme de 70 μm. Foi utilizado como fotossensibilizador o azul de metileno irradiado com um LED de comprimento de onda em 630 nm por até 6 min. Para maiores detalhes veja o trabalho completo28. A Figura 22.6 apresenta o biofilme formado pela cultura no substrato antes e após a aplicação da TFD. Destacamos nesta seção apenas alguns trabalhos que ilustram a utilização da técnica de OCT como ferramenta auxiliar no diagnóstico, mas podemos encontrar na literatura diversas aplicações em várias áreas do conhecimento. Na odontologia podemos ainda encontrar trabalhos de pesquisa na avaliação dos efeitos de fotobioestimulação29, na monitoração das alterações nos ligamentos periodontais induzidas por forças ortodônticas30, na avaliação da mucosa oral31, na caracterização morfológica de interfaces em próteses dentárias32, na monitoração da difusão de agentes clareadores na dentina33, entre muitas outras.
A
B
Figura 22.6 A Imagem de OCT do biofilme de C. albicans antes da aplicação da PDT, e B no instante final após a aplicação de 1 mM de azul de metileno e irradiação por 6 min com LED em 630 nm. (Fonte: arquivo pessoal.)
OUTRAS TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO ÓPTICO DA CÁRIE Vários novos métodos de diagnóstico foram recentemente desenvolvidos e alguns já se encontram disponíveis na prática clínica. Uma vez que a desmineralização do tecido dentário é acompanhada por alterações ópticas no tecido, alguns desses métodos utilizam excitação luminosa e detectam as diferentes características entre tecidos sadios e cariados. A aparência do elemento dental depende da luz que o ilumina, se ela é espalhada ou absorvida. O espalhamento é o processo no qual o fóton muda de direção enquanto se propaga no dente, mas não perde energia. Já a absorção é o processo no qual a luz é convertida em outras formas de energia. Em uma lesão incipiente no esmalte, o espalhamento é muito maior que no esmalte sadio. A luz muda de direção várias vezes e, consequentemente, os fótons são retroespalhados antes de alcançar a dentina. Portanto uma lesão inicial aparenta ser mais branca que as outras partes do dente. O aspecto de lesões marrons se deve à presença de material absorvedor nelas. Assim, quando se observa uma lesão na superfície oclusal, o examinador vê uma sombra escura, a qual deverá ser considerada suspeita de lesão. Como toda a luz muda de direção devido ao espalhamento antes da absorção, a sombra é difusa, o que a torna de difícil detecção34. Os métodos de diagnóstico óptico não invasivos são capazes de detectar mínimas alterações no tecido dental, sendo quantitativos e permitindo ainda o monitoramento objetivo da lesão ao longo do tempo. Entre eles encontram-se a OCT (já abordada neste capítulo); a utilização de lupas, câmeras intraorais e microscópios clínicos; a transiluminação por fibra óptica (FOTI) e seu análogo digital (transiluminação por fibra óptica digital [DIFOTI]); e os métodos que se baseiam na fluorescência: a fluorescência induzida por laser com utilização de corantes (DELF), a quantificação da fluorescência induzida por luz (QLF), assim como o DIAGNOdent® e a espectroscopia por fluorescência35. Mudanças bioquímicas nos tecidos biológicos podem iniciar uma doença ou ocorrer como resultado do processo dessa doença. Essas mudanças podem fornecer informações relacionando a detecção com o estágio de doenças. Há um conjunto de técnicas espectroscópicas que investigam doenças por suas propriedades ópticas, como a espectroscopia vibracional36, em medidas que denominamos de biópsia óptica. Essas técnicas são baseadas na detecção de picos associados a uma ligação química (molecular) específica, frequentemente denominada de “assinatura digital química”. Entre esses estão a espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e a espectroscopia Raman. Ambos os métodos são muito precisos e podem utilizar fibras ópticas para acessar a região de análise37,38. Entretanto necessitam de um programa dedicado de análise dos resultados que forneça ao profissional uma interpretação objetiva, sem que ele necessite adquirir conhecimentos detalhados de física, química ou bioquímica. Até o momento ainda não há no mercado equipamentos dedicados de FTIR ou Raman para a odontologia com estas características.
Capítulo 22 – Métodos de Diagnóstico Óptico Aplicados à Odontologia
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MAGNIFICAÇÃO POR LUPAS, CÂMERAS INTRAORAIS E MICROSCÓPIOS CLÍNICOS A utilização de lupas, sistema de visualização intraoral e microscópios clínicos permite a visualização da lesão com vários graus de magnificação. Contudo a sua utilização para detecção precoce de lesões de cárie tem sido questionada. Há evidências de que utilizando magnificação de 10´ e 20´ a técnica não apresenta desempenho superior ao da inspeção visual sem magnificação39. Outros trabalhos relatam um aumento na sensibilidade utilizando 3´ de aumento40. Essa divergência indica a pouca confiabilidade do método.
TRANSILUMINAÇÃO POR FIBRA ÓPTICA O método de transiluminação por fibra óptica (FOTI) foi proposto como alternativa às radiografias para detecção de lesões interproximais41. Ele avalia quantitativamente a diferença de transmissão da luz entre a região sadia e cariada em um mesmo dente, por causa das diferenças no espalhamento e absorção dos fótons nos tecidos. Uma luz intensa é colocada na superfície bucal e a superfície interproximal é observada por transiluminação através da superfície oclusal. Lesões de esmalte exibem aparência de sombras acinzentadas, enquanto lesões de dentina se apresentam mais frequentemente como sombras laranja-amarronzadas ou azuladas. A transiluminação por fibra óptica digital (DIFOTI) é um desenvolvimento mais recente que combina o FOTI com uma câmera intraoral digital do tipo charge-coupled device (CCD). Com esse sistema as imagens são capturadas e apresentadas em um monitor, e podem ser comparadas com a apresentação clínica. Apesar da vantagem de o FOTI e o DIFOTI não utilizarem radiação ionizante e não requererem o uso de equipamentos de alto custo, eles mostram baixa sensibilidade na detecção de lesões de cárie iniciais na superfície oclusal, além de o contraste entre a região sadia e a cariada depender da direção de iluminação executada pelo operador42-43.
DETECÇÃO DE LESÕES DE CÁRIE POR FLUORESCÊNCIA A fluorescência ocorre como um dos possíveis fenômenos decorrentes da absorção. Ao absorver a radiação eletromagnética, os elétrons do tecido são transferidos para estados mais elevados de energia. Esse processo é conhecido como excitação. No processo de desexcitação, os elétrons podem decair um ou mais níveis de energia, podendo retornar ao seu nível energético fundamental. Esse decaimento pode se dar sob a forma de emissão luminosa. Dependendo do tempo de vida da emissão, ela pode ser classificada como fosforescência ou fluorescência. A “cor” do fóton emitido por fluorescência corresponderá à energia emitida durante o decaimento. Devido à perda de energia nesse processo, a banda de fluorescência emitida possui comprimentos de onda maiores que o da fonte de excitação. A emissão desta luz varia em função do comprimento de onda de excitação do tecido, de forma que a excitação no ultravioleta (UV) dá origem à emissão entre o violeta e o azul; a excitação no azul origina a fluorescência azul, verde ou amarela, e da excitação vermelha provém a fluorescência vermelha ou no infravermelho próximo44-45. Em termos gerais, a espectroscopia de fluorescência consiste em uma técnica quantitativa e não invasiva na qual um tecido é excitado com luz monocromática com subsequente captação do sinal resultante da interação tecidual por fibras. Um detector converte o sinal óptico em sinal digital, o qual é visualizado sob a forma de espectros (comprimento de onda × intensidade do sinal) com o auxílio de um computador. Os espectros permitem a diferenciação entre os tecidos sadio e doente. Com fins odontológicos, a técnica permite que alterações minerais mínimas sejam detectadas com altas sensibilidade e especificidade, proporcionando uma detecção de lesões acurada46-47.
COMPONENTES FLUORESCENTES NO TECIDO DENTÁRIO48 Apesar de a fluorescência ser bastante estudada, a origem dessa emissão nos tecidos dentários ainda não está completamente esclarecida. Para comprimentos de onda de excitação no ultravioleta UV (λ < 400 nm), os componentes inorgânicos (hidroxiapatita sintética e esmalte) e orgânicos fluorescem. Podem estar incluídos produtos bacterianos, fluoróforos não identificados e alguns componentes de origem proteica, como a tirosina, o triptofano e a piridina. Para comprimentos de onda de excitação no violeta e azul (407 nm < λ < 488 nm), observa-se diminuição da fluorescência. Esse comportamento pode ser atribuído, em parte, à mudança na estrutura da superfície, causada pelos processos de desmineralização. Outra possibilidade seria a incorporação de moléculas fluorescentes exógenas durante o processo carioso, como as proteínas do plasma (albumina). Essas moléculas se encontram em pequenas quantidades na dentina sadia e suas concentrações poderiam ser aumentadas quando o processo de degradação se iniciasse. Outros importantes fluoróforos responsáveis pela origem da fluorescência excitando com azul são os aminoácidos triptofano e tirosina, as coenzimas nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADH), fosfato de nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADPH), flavinas, colágeno e elastina. Além desses fluoróforos, a fluorescência vermelha é geralmente originada da presença de porfirinas endógenas, como a protoporfirina IX. Diferentes microrganismos são capazes de sintetizar essas moléculas. Todos esses fluoróforos, exceto as porfirinas, são excitados pela radiação UV-azul, enquanto as porfirinas são excitadas pelas luzes azul e vermelha. Entretanto as bactérias envolvidas no processo inicial da cárie, como S. mutans e lactoba-
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Laser de Baixa Potência – Princípios Básicos e Aplicações Clínicas na Odontologia
cilos, não fluorescem significativamente. Os estreptococos fluorescem mais intensamente no verde e os lactobacilos não apresentam fluorescência no vermelho. Assim seria necessária a presença de bactérias em lesões de cárie de dentina para que esses microrganismos fossem responsáveis pela fluorescência. Entre as bactérias que sintetizam porfirinas fluorescentes estão Prevotella intermedia, Actinomyces odontolyticus, Corynebacterium spp., Candida albicans e Pseudomonas aeruginosa. Desta forma, é provável que outros fatores estejam associados à origem da fluorescência em lesões iniciais de cárie. Para comprimentos de onda de excitação no vermelho (633 nm a 655 nm), os elementos dentais fluorescem no infravermelho. Os fosfatos de cálcio que constituem a hidroxiapatita não parecem ser os principais responsáveis pela origem da emissão neste comprimento de onda. Os produtos metabólitos bacterianos são os prováveis responsáveis pelo aumento da fluorescência no infravermelho, pois a emissão máxima observada com as porfirinas ocorre somente no vermelho (λ < 690 nm). Entre os microrganismos que aumentam as concentrações de porfirinas, encontram-se algumas espécies de bactérias anaeróbicas Bacteroides, que produzem protoporfirina IX e fazem parte da microbiota oral. Além dessas bactérias, a Propionibacterium, algumas linhagens da bactéria Clostridium e da Actinomyces sintetizam porfirinas. Ainda, a placa bacteriana fluoresce fortemente quando excitada e se sugere que essa fluorescência se deva à presença de porfirinas em bactérias da placa, particularmente as Gram-negativas anaeróbicas, as quais são mais numerosas na placa tardia. É possível que outros fatores contribuam para a origem do sinal de fluorescência em várias regiões do espectro, e diferentes comprimentos de onda ainda poderão ser utilizados para este fim. A fluorescência induzida por luz (LIF) tem sido considerada uma grande proposta para detectar lesões de cárie por permitir a sua quantificação de forma não invasiva e com bom desempenho. Entre os métodos que se baseiam na fluorescência estão a fluorescência induzida por laser com utilização de corantes (DELF), a quantificação da fluorescência induzida por luz (QLF), o DIAGNOdent® e a espectroscopia por fluorescência. A técnica de quantificação da fluorescência induzida por luz (QLF) se baseia na excitação do tecido dentário com laser de argônio operando em 488 nm (azul). A fluorescência amarela resultante desta interação é transportada para uma câmera CCD que capta a imagem do dente. Essa câmera possui um filtro que permite apenas a transmissão de comprimentos de onda maiores que 540 nm. As imagens são armazenadas e analisadas com o auxílio de um software apropriado. As áreas desmineralizadas aparecem como manchas escuras, contrastando com o tecido sadio. Esse programa ainda permite a quantificação da perda mineral por meio da diferença entre a fluorescência das regiões sadias e cariadas do dente, já que, com excitação nesse comprimento de onda, a intensidade da fluorescência é mais intensa no tecido sadio do que no cariado. Contudo o método não é indicado para o diagnóstico de lesões oclusais, tampouco para lesões em dentina49, e seus resultados podem ser afetados por vários fatores, como hidratação do dente, qualidade e tipo da câmera utilizada, luz ambiente e presença de pigmentação50. A técnica de fluorescência induzida por laser com utilização de corantes (DELF) utiliza corantes fluorescentes com a intenção de melhorar a performance de detecção do QLF. Contudo há evidências de que a técnica não permite a discriminação adequada da perda mineral devido às moléculas dos pigmentos serem grandes e não penetrarem totalmente na lesão, por isso continua sendo indicada apenas para faces lisas. Outra dificuldade em relação ao uso destes corantes é a diferenciação entre lesões de cárie e outras porosidades que podem ocorrer no dente, como hipocalcificações devidas a trauma, fluorose ou infecção periapical e desprendimento de tempo para a sua aplicação. Assim, embora o QLF tivesse se mostrado viável em estudos in vivo, o método não é facilmente disponível nem utilizado na prática clínica. Além disso, não apresenta bom desempenho diante de lesões em superfícies oclusais, tampouco para lesões em dentina51. O DIAGNOdent® é baseado na fluorescência induzida pelo laser de diodo (InGaAsP), que emite luz vermelha com comprimento de onda de 655 nm e potência de 1 mW. O feixe laser é conduzido por uma fibra central e direcionado à superfície do dente a ser examinado. A luz é absorvida por componentes do tecido dentário, de modo que a região desmineralizada exiba maior fluorescência que a sadia. A fluorescência infravermelha resultante da interação tecidual é coletada por nove fibras periféricas arranjadas concentricamente ao redor da fibra central condutora de luz. Essas fibras são conectadas a uma ponta, que pode ser convergente para superfícies oclusais ou reta para superfícies lisas. Comprimentos de onda menores que 680 nm são bloqueados por um filtro e a luz refletida é eliminada. O feixe de luz e a detecção são sincronizados para evitar que a luz ambiente influencie na obtenção das medidas. Um fotodetector mede a quantidade total da fluorescência que passa pelo filtro e o mostrador apresenta o valor em tempo real e o valor máximo (escala relativa de 0 a 99). O equipamento requer calibração antes que qualquer medida seja realizada. Para isso um padrão de cerâmica com valor de fluorescência conhecido e estável acompanha o equipamento. Caso seja utilizado algum invólucro sobre a ponta para prevenção de contaminação cruzada, como o filme PVC, esta deverá ser calibrada com a proteção52. O fabricante recomenda uma limpeza prévia dos dentes que serão examinados e uma calibração individual para cada paciente. Esse procedimento é realizado posicionando-se a ponta sobre uma região visivelmente sadia do mesmo dente que será analisado, ao mesmo tempo em que se aciona um dispositivo. O valor observado no mostrador é eletronicamente subtraído das medidas subsequentes. Após as calibrações, a ponta deve ser posicionada em contato e perpendicularmente ao sítio suspeito, realizando movimentos pendulares. O valor máximo deve ser, então, registrado. Além de permitir a detecção de lesões de cárie de forma quantitativa e não invasiva, o DIAGNOdent® é um equipamento de fácil utilização, alimentado por baterias, compacto e portátil, e ainda oferece altas sensibilidade e reprodutibilidade na detecção de cárie quando em comparação com os métodos convencionais53-56. Rocha-Cabral, em 200649, fez uma correlação entre os resultados do DIAGNOdent® e a espectroscopia de fluorescência medidos clinicamente em dentes com indicação de extração ortodôntica, após a qual realizou histologia para determinação da presença ou não de lesão. A Figura 22.7 mostra um espectro de fluorescência típico de amostras de esmalte sadio e com lesão de cárie após normalização e processamento.
Capítulo 22 – Métodos de Diagnóstico Óptico Aplicados à Odontologia
221
Cárie Sadio
Intensidade de fluorescêntcia (u.a.)
350
300
250
200
700
725
750
775
800
Comprimento de onda (nm)
Figura 22.7 Espectro de fluorescência típico de amostras de esmalte sadio, com excitação em λ = 657 nm49. (Fonte: arquivo pessoal.)
O espectrômetro portátil estudado (USB 1000, Ocean Optics) apresentou correlação positiva com os resultados do DIAGNOdent®, igual correlação com a profundidade da lesão e maior capacidade para detectar o tecido cariado in vitro, o que sugere que, com ponta convergente e angulada e software dedicado, o método será promissor para utilização em clínicas odontológicas em um futuro próximo.
TESTE DA VITALIDADE PULPAR USANDO A FLUXOMETRIA LASER DOPPLER A avaliação da saúde pulpar é frequente antes de um procedimento restaurador, logo depois de traumas, durante tratamentos ortodônticos e quando há histórico de dor. Para este propósito, testes usando choques térmicos e avaliações radiográficas são comuns. Na escolha do método mais adequado, fatores como confiabilidade e aplicabilidade devem ser considerados. Em um teste diagnóstico binário da necrose pulpar podemos obter quatro tipos de respostas: positivas verdadeiras (PV), positivas falsas (PF), negativas verdadeiras (NV) e negativas falsas (NF). A sensibilidade de um teste é s = PV/(PV + NF) e a especificidade, e = NV/(NV + PF). Um medidor de desempenho de testes binários comumente usado é a acurácia balanceada, Abal, definida como a média aritmética entre a sensibilidade e a especificidade do teste: Abal = (s + e)/2. A Tabela 22.1 apresenta estimativas das acurácias de testes comumente usados56 e de um teste objetivo usando a fluxometria laser Doppler58, em que pode ser verificado que o desempenho de testes sensitivos (teste elétrico e cloreto de etila) são acurados. No entanto testes sensitivos são subjetivos, pois dependem da experiência e da resposta sensitiva do paciente. Em adição, testes sensitivos podem falhar em dentes imaturos durante um período variável depois de traumas e não são apropriados ao uso pediátrico. Nessas situações a avaliação da saúde pulpar via fluxometria laser Doppler é uma alternativa viável.
FLUXOMETRIA LASER DOPPLER – PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO, CARACTERÍSTICAS E LIMITAÇÕES O fluxômetro laser Doppler (FLD), quando destinado ao estudo da microcirculação, usa uma fibra óptica para guiar a radiação laser até o esmalte e outra fibra coleta a radiação espalhada pelo dente e a guia até o instrumento. Usualmente a radiação laser é gerada por um laser de hélio-neônio (He-Ne), emitindo em 632,8 nm (radiação visível), ou diodos laser, emitindo entre 780 nm e 820 nm (infravermelho próximo), com potências entre 1 mW e 3 mW. Existem vários fluxômetros desenhados para o uso clínico e em pesquisa. Como um exemplo, um fluxômetro laser Doppler destinado ao uso clínico e em pesquisa é mostrado na Figura 22.8.
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Laser de Baixa Potência – Princípios Básicos e Aplicações Clínicas na Odontologia
Tabela 22.1 Sensibilidade, especificidade e acurácia de testes comuns da vitalidade pulpar Sensibilidade
Especificidade
Acurácia
Fonte
Reabsorção da raiz
15
98
56,5
Ref. 57
Radioluscência
35
96
65,5
Ref. 57
Teste elétrico
87
96
91,5
Ref. 57
Cloreto de etila
92
89
90,5
Ref. 57
Transiluminação
50
99
74,5
Ref. 57
Coloração da coroa
35
99
67
Ref. 57
Teste de percussão
35
99
67
Ref. 57
Histórico da dor
15
99
57
Ref. 57
Laser Doppler
93
84
88,5
Ref. 58
Figura 22.8 Fluxômetro laser Doppler. (Fonte: arquivo pessoal.)
Ao incidir no dente, parte da radiação laser é transmitida pelo esmalte, que espalha e absorve pouco nessa faixa do espectro. A fração da radiação transmitida, ao atingir a dentina, é fortemente espalhada. A radiação espalhada pela dentina atinge difusamente a polpa e, ao atingir o plexo microvascular na polpa, é novamente espalhada tanto pelos tecidos estáticos como pelas hemácias, que estão em movimento, e ocorre uma alteração no comprimento de onda da radiação espalhada pelas hemácias. A alteração é proporcional às velocidades das hemácias, seguindo os princípios do efeito Doppler. Parte da radiação espalhada pelas hemácias faz o caminho inverso até atingir outra fibra óptica coletora, próxima à que irradia. A radiação coletada é processada no instrumento para extrair informações sobre o fluxo sanguíneo, conforme ilustrado na Figura 22.9. Os FLDs calculam uma quantidade (F) proporcional ao produto da velocidade (V) pela concentração de hemácias ou volume (V) contidas num volume ao qual o instrumento é sensível. Geralmente o volume ao qual o instrumento é sensível não pode ser determinado. Assim, normalmente a quantidade (F) é mostrada em unidades arbitrárias (u.a.). O FLD mede velocidades muito baixas, na ordem de 0,01 mm/s até 10 mm/s. Assim, qualquer movimento entre a sonda e o dente perturba a medição. Pequenos movimentos da musculatura facial, da respiração ou da própria fibra óptica resultam em grandes desvios em um registro de fluxo pulpar. Para minimizar os deslocamentos relativos entre a sonda e o dente, tem sido comum fixar a sonda aos dentes usando suportes de silicone, poliuretano ou acrílico. Os suportes geralmente são confeccionados envolvendo as porções anterior e posterior não somente do dente investigado, mas também de dentes adjacentes, conforme ilustra a Figura 22.10. Tem sido observado experimentalmente que uma fração da radiação laser espalhada pelo dente atinge a gengiva e a região periodontal. Assim, tem sido sugerida a blindagem óptica da gengiva objetivando minimizar a interferência gengival. Blindagens usando lençóis de borracha opacos envolvendo o dente suspeito e os dentes laterais são eficazes59-61, conforme ilustra a Figura 22.11. Alguns estudos têm sugerido que, dependendo das condições em que as medições foram realizadas, entre 45% e 82% do fluxo medido vêm de tecidos não pulpares62. Como uma consequência, geralmente a quantidade de fluxo (F) medida não é zero em um dente não vital.
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Laser de Baixa Potência – Princípios Básicos e Aplicações Clínicas na Odontologia
Figura 22.11 Manta de látex opaca usada na blindagem óptica61. (Fonte: arquivo pessoal.) 15
12
9 Fluxo (u.a.)
6
3
0 0
10
20
30
40
Tempo (s)
Figura 22.12 Registros de fluxo de um incisivo central saudável. As variações rápidas seguem o ritmo cardíaco e as lentas (envoltória) são decorrentes da vasomotilidade. (Fonte: arquivo pessoal.)
(proveniente da gengiva) também aumenta. Embora não haja consenso sobre qual o comprimento de onda, qual o espaçamento entre fibras, qual a distância entre a sonda e a margem gengival e qual a faixa de frequências Doppler sejam mais adequados61, todos esses fatores alteram o valor do fluxo medido. O fluxo (F) medido em um mesmo indivíduo em um mesmo dente apresenta flutuações rápidas, seguindo as flutuações de pressão sanguínea, conforme mostra a Figura 22.12, que é um registro de fluxo de um incisivo central saudável. No mesmo registro pode ser notada uma variação lenta do fluxo, decorrente de variações de diâmetro dos microvasos, denominada vasomotilidade, que ocorrem em função do controle dinâmico do fluxo. Uma vez que o fluxo varia no tempo, medi-lo durante um intervalo entre 1 e 3 minutos e calcular seu valor médio diminui a variabilidade temporal. O fluxo (F) também varia entre dentes de um mesmo indivíduo, em função das diferenças estruturais entre os dentes, e entre indivíduos, devido a diferenças estruturais e fisiológicas. Portanto, embora a literatura tenha sugerido valores de corte em unidades
Capítulo 22 – Métodos de Diagnóstico Óptico Aplicados à Odontologia
225
arbitrárias (u.a.), abaixo dos quais o resultado do teste é positivo para necrose, somente são válidos para as mesmas condições metodológicas (instrumento e sua calibragem, sonda, suporte de fixação da sonda e posição coronária da sonda). Objetivando minimizar a dependência do valor de corte em função desses fatores, tem sido sugerido usar como discriminante a variação percentual de fluxo. Segundo esse método, o fluxo do dente suspeito é medido e, na mesma sessão, também é medido o fluxo de um dente próximo ou de seu homólogo, saudáveis. A variação percentual de fluxo entre os dois dentes é um discriminante menos sensível ao instrumento, ao suporte, à sonda e sua posição e à variabilidade entre indivíduos58,63. Sumarizando, o teste da vitalidade pulpar via fluxometria laser Doppler apresenta acurácia comparável às de testes sensitivos correntes, mas possui as vantagens de ser um teste objetivo, não dependendo da experiência do profissional ou da subjetividade do paciente, além de ser não invasivo e não resultar desconforto ao paciente. Como desvantagens o instrumento ainda tem custo elevado e a aplicação do método demanda tempo superior aos demais.
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