Оценка изменений деминерализации в тканях моляров in vitro на основании результатов частотных характеристик импеданса

Актуальность. Ранняя диагностика кариеса является важным элементом профилактики заболеваний пародонта и поддержания общего стоматологического здоровья. Одним из возможных методов определения патологических процессов в тканях зуба является исследование его частотных характеристик.

Цель. Разработка методики, позволяющей использовать результаты исследований частотных характеристик импеданса эмали для количественной оценки изменений, произошедших в тканях моляра при разной глубине поражения кариозного процесса.

Материалы и методы. Исследования проводились in vitro на 15 интактных молярах. Для измерения комплексного сопротивления использовался измеритель импеданса Е7-20, позволяющий проводить измерения в частотном диапазоне до 1 МГц. Измерения проводились до и после искусственной деминерализации в одной и той же области зуба.

Результаты. Установлено влияние деминерализации эмали на частотные характеристики импеданса моляров in vitro. Предложена эквивалентная электрическая схема замещения, позволяющая описать электромагнитные процессы в отдельных тканях зуба. Экспериментальные результаты и численные эксперименты, выполненные с использованием эквивалентной электрической схемы замещения, позволили определить значения параметров отдельных элементов этой схемы до и после деминерализации. Полученные результаты свидетельствуют о том, что экспериментально полученные изменения в частотных характеристиках связаны с изменением активного и емкостного сопротивления только эмали зуба и не затрагивают параметры дентина. Характер изменений, возникающих при деминерализации эмали, можно объяснить увеличением ее пористости.

Заключение. С помощью измеренных частотных характеристик импеданса и значений параметров эквивалентных электрических схем замещения зуба можно определять, в каких тканях зуба произошли изменения, что позволяет использовать спектроскопию импеданса для определения начальных процессов деминерализации эмали.

1. Li Y, Xiang Y, Ren H, Zhang C, Hu Z, Leng W, Xia L. Association between periodontitis and dental caries: a systematic review and meta-analysis. Clinical Oral Investigations. 2024;28(6):306. https://doi.org/10.1007/s00784-024-05687-2

2. Monjarás-Ávila AJ, Hardan L, Cuevas-Suárez CE, Alonso NVZ, Fernández-Barrera MÁ, Moussa C, et al. Systematic Review and Meta-Analysis of Remineralizing Agents: Outcomes on White Spot Lesions. Bioengineering. 2025;12(1):93. https://doi.org/10.3390/bioengineering12010093

3. Антонова ИН, Орехова ЛЮ, Гончаров ВД, Яшкардин РВ. Результаты исследования очага начального кариеса эмали зуба человека in vitro с помощью атомно-силовой микроскопии. Стоматология. 2023;102(5):20-26. https://doi.org/10.17116/stomat202310205120

4. Гранько СА, Данилова ДВ, Белодед ЛВ. Диагностика начальных кариозных поражений твердых тканей зубов. Современная стоматология. 2017;(4):59-62. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30796701

5. Калашникова НП, Авраамова ОГ, Кулаженко ТВ, Горячева ВВ, Хохлова СВ. Современные аппаратурные методы ранней диагностики кариеса зубов. Стоматология. 2022;101(1):89-95. https://doi.org/10.17116/stomat202210101189

6. Kühnisch J, Aps JK, Splieth C, Lussi A, Jablonski-Momeni A, Mendes FM, et al. ORCA-EFCD consensus report on clinical recommendation for caries diagnosis. Paper I: caries lesion detection and depth assessment. Clinical oral investigations. 2024;28(4):227. https://doi.org/10.1007/s00784-024-05597-3

7. Калайчев НВ, Булахова ИН, Петрова АП. Cравнение эффективности диагностики кариеса лазерно-флуоресцентным методом (KaVo Diagnodent) и другими стандартными и дополнительными методами диагностики. Международный студенческий научный вестник. 2018;(4-1):147-151. Режим доступа: https://s.eduherald.ru/pdf/2018/4-1/18642.pdf

8. Schwendicke F, Splieth C, Breschi L, Banerjee A, Fontana M, Paris S, et al. When to intervene in the caries process? An expert Delphi consensus statement. Clinical Oral Investigations. 2019;23(10):3691-3703. https://doi.org/10.1007/s00784-019-03058-w

9. Mu Y, Wang Y, Huang L, Weng Z, Zhong T, Yu S, et al. Yellow light and ultrasound Dual-responsive strontium-doped zinc oxide composites for dental caries prevention and remineralization. Bioactive Materials. 2025; 47:403-416. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2025.01.029

10. Sabti MY, Alfarhan IY, Akbar AA, Qudeimat MA. Evaluating Color Stability and Enamel Surface Roughness Following Resin Infiltration Treatment. Clinical and Experimental Dental Research. 2024;10(1): e2834. https://doi.org/10.1002/cre2.834

11. de Oliveira Rocha A, Cardoso K, Goebel MC, Santos PS., Dos Anjos LM, Ribeiro JS, et al. A global overview of enamel microabrasion for white spot lesions: a bibliometric review. Restorative Dentistry & Endodontics. 2024;49(3):е29. http://dx.doi.org/10.5395/rde.2024.49.e29

12. Kwaśny M, Bombalska A. Applications of Laser-Induced Fluorescence in Medicine. Sensors. 2022;22(8):2956. https://doi.org/10.3390/s22082956

13. Marmaneu-Menero A, Iranzo-Cortes JE, Almerich-Torres T, Ortola-Siscar JC, Montiel-Company JM, Almerich-Silla JM. Diagnostic Validity of Digital Imaging Fiber-Optic Transillumination (DIFOTI) and Near-Infrared Light Transillumination (NILT) for Caries in Dentine. Journal of clinical medicine. 2020;9:420. https://doi.org/10.3390/jcm9020420

14. Макеева ИМ, Волков АГ, Прикулс ВФ, Дикопова НЖ, Аракелян МГ, Макеева МК, Ручкин ДН. Эффективность электроодонтодиагностики с помощью различных видов тока. Стоматология. 2018;97(6):34-37. https://doi.org/10.17116/stomat20189706134

15. Кожевникова АИ, Колягина АА. Электроодонтодиагностика в повседневной практике врача-стоматолога. Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2016;6(5):864-867. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27462344

16. Иванова ГГ, Жорова ТН. Исследование среднестатистического показателя электропроводности твердых тканей зубов с момента их прорезывания в динамике с целью диагностики патологических процессов зубов с незаконченной минерализацией эмали. Институт стоматологии. 2020;88(3):87-90. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=44076261

17. Mainkar A, Kim SG. Diagnostic Accuracy of 5 Dental Pulp Tests: A Systematic Review and Meta-analysis. Journal of endodontics. 2018;44(5):694-702. doi: 10.1016/j.joen.2018.01.021

18. AbdELkader A, Hafez Ibrahim S, Elsayed Hassanein O. Reliability of impedance spectroscopy versus digital radiograph and ICDAS-II in occlusal caries detection: a prospective clinical trial. Scientific Reports. 2024;14(1):16553. https://doi.org/10.1016/j.joen.2018.01.021

19. Pretty IA, Ellwood RP. The caries continuum: Opportunities to detect, treat and monitor the remineralization of early caries lesions. Journal of Dentistry. 2013;41(Supplement 2):S12-S21. https://doi.org/10.1016/j.jdent.2010.04.003

20. Kockanat A, Unal M. In vivo and in vitro comparison of ICDAS II, DIAGNOdent pen, CarieScan PRO and SoproLife camera for occlusal caries detection in primary molar teeth. European journal of paediatric dentistry. 2017;18(2):99-104. https://doi.org/10.23804/ejpd.2017.18.02.03

21. Jablonski-Momeni A, Heinzel-Gutenbrunner M, Haak R, Krause F Use of AC impedance spectroscopy for monitoring sound teeth and incipient carious lesions. Clinical Oral Investigations. 2017;21(8):2421-2427. https://doi.org/10.1007/s00784-016-2038-2

22. Sannino I, Lombardo L, Angelini E, Parvis M, Arpaia P, Grassini S. Preliminary impedance spectroscopy study for carious lesions detection. In 2022 IEEE International Symposium on Medical Measurements and Applications (MeMeA) (pp. 1-6). https://doi.org/10.1109/MeMeA54994.2022.9856542

23. Melo M, Pascual A, Camps I, Ata-Ali F, Ata-Ali J. Impedance Spectroscopy as a Tool for the Detection of Occlusal Noncavitated Carious Lesions. Operative Dentistry. 2022;47(3):258-267. https://doi.org/10.2341/19-149-c

24. İpek İ, Öznurhan F, Derdiyok C, Şengül BK. Diagnostic Comparison of Different Methods for Detection of Occlusal Caries Lesions in New Erupted Permanent Teeth. Current Research in Dental Sciences. 2025;35(1):71-74. https://doi.org/10.17567/currresdentsci.1617451

25. Herencsar N, Freeborn TJ, Kartci A, Cicekoglu O. A Comparative Study of Two Fractional-Order Equivalent Electrical Circuits for Modeling the Electrical Impedance of Dental Tissues. Entropy (Basel). 2020;22(10):1117. https://doi.org/10.3390/e22101117

26. Kolumban A, Moldovan M, Țig IA, Chifor I, Cuc S, Bud M, et al. An Evaluation of the Demineralizing Effects of Various Acidic Solutions. Applied Sciences. 2021;11(17):8270. https://doi.org/10.3390/app11178270

27. Gorelikova MA, Zharikova V, Kuznetsova TA. Study of Impedance Frequency Dependences of Healthy and Depulpated Teeth. 2023 Seminar on Digital Medical and Environmental Systems and Tools (DMEST) (2023):35-38. https://doi.org/10.1109/DMEST60476.2023.10339623

28. Gorelikova MA, Goncharov VD, Yashkardin RV, Gerasimenko AE. Effects of the Measuring Sensors Frequency Response on the Interpretation of the Results of the Impedance Measuring of Hard Tooth Tissues. 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). 2021:1756-1759. http://dx.doi.org/10.1109/ElConRus51938.2021.9396345