Ziel der Dissertation: Ziel ist die Weiterentwicklung und Charakterisierung eines nichtionisierenden Diagnoseverfahrens für die Detektion von Okklusalkaries auf Basis von polarisationssensitiver optischer Kohärenztomografie (PS OCT). Die Einführung eines erweiterten polarisationsmikroskopischen Verfahrens (Depolarisationsmikroskopie, DLM) ermöglicht erstmals die Visualisierung der Pathohistologie der Karies durch Depolarisationsbildgebung am Dünnschliff. Material und Methode: Insgesamt wurden 17 Zähne mit klinisch auffälligen Okklusalflächen in-vitro mit fünf Bildgebungsverfahren untersucht: digitale Bissflügelaufnahmen, µCT, PS-OCT und konventionelle sowie erweiterte Polarisationsmikroskopie (Depolarisationsmikroskopie). Die optischen Verfahren wurden an intakten Zähnen und histologischen Dünnschliffen angewendet. Die kariösen Läsionen konnten nach räumlicher Registrierung der verschiedenen Datensätze in Schnittebenen vergleichend visualisiert werden. Ergebnisse: Die vergleichende Darstellung der verschiedenen Verfahren in einer Schnittebene liefert einen Beitrag zum Grundverständnis der optischen Eigenschaften kariöser Läsionen. Die konventionelle zahnmedizinische Histologie wurde um zwei neue optische Bildgebungsverfahren ergänzt: PS-OCT und Depolarisationsmikroskopie. Die erstmalige Auswertung des DOP im histologischen Dünnschliff ermöglicht die Quantifizierung der pathohistologischen Zonen der Karies. Demineralisierte Schmelzareale sowie demineralisiertes, sklerosiertes und gesundes Dentin können farbunabhängig visualisiert werden. Die Ursache der Depolarisation in Schmelz und Dentin ist unterschiedlich. Die Studie liefert Erkenntnisse für die Auswertung von PS-OCT Daten in-vivo. Schlussfolgerung: Für die valide Interpretation zukünftiger klinischer PS-OCT Daten ist es erforderlich, die polarisationsoptischen Eigenschaften von Zahnhartsubstanzen genauer zu untersuchen. Dies wurde mit der Auswertung des Polarisationsgrades (Degree of Polarization, DOP) mit Polarisationsmikroskopie und PS-OCT im histologischen Präparat erzielt und dient dem Grundverständnis von PS-OCT Volumendaten für die zukünftige zahnärztliche Praxis. Die vorgestellten Verfahren sind eine relevante Ergänzung der klassischen zahnmedizinischen Histologie bei der wissenschaftlichen Charakterisierung kariöser Läsionen. / Objective: The aim of this doctoral thesis is the advancement and characterization of a non-invasive, non-ionizing diagnostic method for the detection of occlusal caries based on polarization-sensitive optical coherence tomography (PS-OCT). By introducing an expanded polarization microscopic technique (depolarized light microscopy, DLM), enables, for the first time, the visualization of the pathohistology of caries through depolarization imaging on thin sections. Material and Methods: A total of 17 teeth with clinically suspicious occlusal surfaces were examined in vitro using five imaging techniques: digital bitewing radiographs, µCT, PS-OCT, and conventional as well as expanded polarized light microscopy (depolarized light microscopy). The optical methods were applied to intact teeth and histological thin sections. After spatial registration of the different datasets, carious lesions were comparably visualized in sectional planes. Results: The comparative representation of various optical imaging methods within the same sectional plane contributes to the fundamental understanding of the optical properties of carious lesions. Traditional dental histology was supplemented by the inclusion of two innovative optical imaging methods: PS-OCT and depolarized light microscopy. The preliminary assessment of the degree of polarization (DOP) in histological thin sections enables the quantification of the pathohistological zones of caries. Demineralized areas in enamel as well as demineralized, sclerotic, and healthy dentin can be visualized color-independently. The cause of depolarization in enamel and dentin is different. The study provides insights for the evaluation of PS-OCT data in-vivo. Conclusion: For the valid interpretation of future clinical PS-OCT data, it is necessary to investigate the polarization-optical properties of dental hard tissues more closely. This was achieved by the evaluation of the degree of polarization (DOP) with polarized light microscopy and PS-OCT in histological preparations, contributing to the fundamental understanding of PS-OCT volumetric data for future dental practice. The presented methods are also a relevant addition to classical dental histology for characterizing carious lesions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:91947 |
| Date | 28 June 2024 |
| Creators | Grundmann, Julia |
| Contributors | Walther, Julia, Hannig, Christian, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | http://dx.doi.org/10.25532/OPARA-223, http://dx.doi.org/10.25532/OPARA-226, http://dx.doi.org/10.25532/OPARA-224, http://dx.doi.org/10.25532/OPARA-225 |
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