定量體視學技術(shù)在口腔基礎醫(yī)學研究中的應用進展

趙麗娟，姜莉鋮，杜平功，曲偉棟，張彬

(1濱州醫(yī)學院附屬煙臺市口腔醫(yī)院，山東煙臺264001;2聊城市人民醫(yī)院)

體視學是一門新興的高度交叉但已獨立的學科，具有國內(nèi)外公認的學科名稱與明顯的學科特點［1］，其核心內(nèi)容為“研究立體或三維結(jié)構(gòu)的科學”。近幾十年來，隨著現(xiàn)代體視學方法尤其是定量體視學技術(shù)的不斷完善，其應用范圍不斷拓展［2］，已在生物醫(yī)學領域廣泛應用。定量體視學技術(shù)在國外口腔醫(yī)學領域應用范圍廣泛，但是，我國口腔醫(yī)學領域定量體視學技術(shù)的應用范圍相對較窄，主要用應于口腔基礎醫(yī)學的研究，現(xiàn)將其應用進展情況綜述如下。

1 定量體視學技術(shù)

體視學最早于1961年由德國生物學家和數(shù)學家提出，1965年國際上才開始出現(xiàn)標有“stereology”的體視學研究方面的論著，中國直到1985年才開始涌現(xiàn)出較高水平的體視學方面的研究文章［3，4］。近幾十年來，隨著現(xiàn)代體視學方法的不斷完善，定量體視學技術(shù)的應用范圍不斷拓展［2］。生物醫(yī)學體視學是指由組織、器官和(或)細胞等的二維測量數(shù)據(jù)，推論、分析其三維結(jié)構(gòu)定量信息的一門介于形態(tài)學與數(shù)學之間的邊緣科學，它通過定量測試平面圖像上的幾何信息，如粒子截面的面積、周長、直徑、點密度、交點密度等，再根據(jù)有關(guān)體視學公式推導出其三維結(jié)構(gòu)信息，如體積、體積密度、表面積密度、數(shù)密度等，進而從三維水平定量認識組織和細胞的結(jié)構(gòu)特點［5］。定量體視學技術(shù)是一種有效、客觀、無系統(tǒng)偏差的方法;數(shù)學上的無偏性是體視學方法固有的且無需證明的特性［6］。根據(jù)體視學抽樣原則，在應用體視學方法時，體積、表面積和曲線長度等可被評估而無任何系統(tǒng)誤差［7］。體視學方法在對組織、器官等的參數(shù)測量中具有效率高、成本低、速度快、準確性高、重復性好等特點;如果重復進行測量，則測量的平均值即為所測目標的真實數(shù)值［2，6］。

體視學測試(測量)的基本工具是點、線、框(面)3種幾何元素或者說“探針”(亦稱為測試系統(tǒng))。體視學測試實質(zhì)相當于先把“探針”隨機“插入”包含所測結(jié)構(gòu)的組織器官內(nèi)，然后根據(jù)探測結(jié)果(測點是否位于所測結(jié)構(gòu)內(nèi)、測線與所測結(jié)構(gòu)界面是否形成交叉等)來統(tǒng)計分析所測結(jié)構(gòu)的幾何特征。體視學基本測試方法包括測點計數(shù)、交點計數(shù)、輪廓計數(shù)、粒子計數(shù)、Feret直徑測量、焦距測量以及點取截距測量等［5，8］。體視學包括4類基本參數(shù)，即密度參數(shù)、形狀參數(shù)、尺寸參數(shù)、分布參數(shù)，應用這些參數(shù)，可以對幾乎所有生物醫(yī)學領域、學科涉及到的形態(tài)學問題進行定量研究(即定量體視學技術(shù))，但必須根據(jù)所要定量的組織結(jié)構(gòu)特點選用恰當?shù)膮?shù)［8］。

2 定量體視學技術(shù)在口腔基礎醫(yī)學研究中的應用

定量體視學技術(shù)在國外口腔醫(yī)學領域應用范圍廣泛，包括口腔腫瘤病理學、口腔頜面外科學、口腔種植學、牙周病學、口腔黏膜病學、口腔材料學、口腔解剖學、口腔微生物學等相關(guān)學科，其在口腔放射影像學中的研究近年來亦有報道，但報道數(shù)量相對較少。相對于國外的研究，中國口腔醫(yī)學中有關(guān)定量體視學技術(shù)的應用報道較少，應用范圍也相對較窄，其應用多集中在口腔基礎醫(yī)學，主要包括口腔病理學及口腔解剖學領域。

2.1 定量體視學技術(shù)在口腔病理學領域的應用定量體視學技術(shù)已用于一些腫瘤細胞的形態(tài)定量研究，為病理診斷的定量分析與預后判斷奠定了基礎;另外，體視學在分析癌細胞漸變過程、組織受損程度、患者預后效果等方面均具有較大的實用價值［9～12］。定量體視學技術(shù)能夠獲取組織切片微觀結(jié)構(gòu)的三維數(shù)據(jù)(包括體積、表面積、長度及組織、器官、細胞、細胞器的數(shù)量等)，而這些定量的信息有益于評估特殊器官、組織、細胞的實驗性治療效果［13，14］。

Liu等［15］利用定量體視學技術(shù)，觀察了口腔疣狀癌3種臨床分型的超微結(jié)構(gòu)特征，及其與口腔鱗癌之間的區(qū)別。具體方法為取正?？谇火つ?，口腔疣狀癌外生型、囊腫型、浸潤型，口腔高分化鱗癌及中、低分化鱗癌，各5例，常規(guī)電鏡制樣，觀察各型的超微結(jié)構(gòu)特征，并用體視學方法測量每組細胞的細胞核體密度、核質(zhì)比、橋粒、細胞內(nèi)橋粒、線粒體密度，并進行對比分析。蔡揚等［16］應用定量體視學技術(shù)對7例正?？谇火つそM織、16例口腔扁平苔蘚、12例伴輕中度上皮異常增生的口腔白斑以及10例口腔高分化鱗癌組織進行分析。以上兩個研究結(jié)果均顯示，二維參數(shù)可較好地反映惡變過程中細胞的形態(tài)變化特征，而三維參數(shù)則突出了細胞核在腫瘤發(fā)生過程中的特征變化，二維定量、三維定量結(jié)合可更全面地反映口腔黏膜上皮由正常至病變至癌變過程中細胞及細胞核的量變、質(zhì)變過程，并能較好地將口腔癌與非癌病變鑒別［15，16］。Caldeira 等［17］采用定量體視學技術(shù)測定了長期接受胰島素治療的糖尿病裸鼠的唾液腺組織的顯微結(jié)構(gòu)，包括細胞核和細胞質(zhì)體積、長短軸等。李健等［18］采用體視學形態(tài)定量的計算方法，以大鼠腮腺為模型，對堿性成纖維細胞生長因子治療腮腺創(chuàng)傷的組織變化進行了研究，發(fā)現(xiàn)治療組腺泡面積、間質(zhì)量、導管數(shù)量及核質(zhì)比例等指標的絕對值均優(yōu)于對照組，為探索腮腺瘺的預防及治療提供新思路。Li等［19］將體視學技術(shù)與放射學、組織學以及其他方法聯(lián)合應用，探討地塞米松修復雄性SD大鼠下頜骨臨界缺損的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)短期全身應用地塞米松可破壞骨的早期愈合。Schou等［20］通過定量體視學體視學等方法，評估了無機多孔牛源性骨礦物質(zhì)粉(Bio-Oss骨粉)和擴張的聚四氟乙烯(ePTFE)膜治療種植體周圍炎的效果，發(fā)現(xiàn)用膜覆蓋Bio-Oss治療的骨缺損處其新的骨性結(jié)合的量和總的骨量(包括Bio-Oss和再生骨)明顯多于單純Bio-Oss組、單純ePTFE膜組以及對照組(傳統(tǒng)組織瓣組)。

臨床上對于腫瘤或其他測量目標的定量判斷各個醫(yī)生不盡相同，結(jié)合定量體視學技術(shù)來估算可以避免人為和心理方面等主觀因素的影響，也可提高獲得目標三維信息的有效性及準確性。

2.2 定量體視學技術(shù)在口腔解剖學領域的應用White等［21］在試驗觀察性隊列研究中運用體視學方法，比較通過共焦反射顯微鏡獲得的無創(chuàng)活體人類口腔黏膜圖像與通過傳統(tǒng)組織學所獲得的圖像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者無論在定性方面還是定量方面都具有良好的相關(guān)性。Barghash等［22］應用定量體視學技術(shù)從組織學水平評估擠壓傷后面神經(jīng)、頦神經(jīng)的退化變性和再生，發(fā)現(xiàn)面神經(jīng)(運動神經(jīng))再生模式的組織學改變比頦神經(jīng)(感覺神經(jīng))再生模式的組織學改變速度更快且更加完整;而二者退化變性模式的組織學改變未發(fā)現(xiàn)明顯差異。譚偉兵等［23］選用了體視學的方法，對面部鼻唇區(qū)和下唇區(qū)的皮膚真皮淺層、真皮深層和真皮下面的淺筋膜層微細血管進行三維空間定量分析，并對兩區(qū)微細血管長度密度、平均直徑、表面積密度分別進行比較，發(fā)現(xiàn)兩區(qū)微細血管長度密度、平均直徑和表面積密度差別無統(tǒng)計學意義，說明兩區(qū)相同層次之間的微細血管密度具有大致相似的特征。

對顳肌肌梭的體視學研究發(fā)現(xiàn)，顳肌肌梭分布呈不均質(zhì)性，顳肌前份纖維具有靠近喙突處成簇分布的特點，有時也可見肌梭聯(lián)合體，顳肌后緣及上端則少有肌梭分布，后份纖維肌梭多以較大的單個體形式散在分布［24，25］;提示咀嚼肌的肌構(gòu)筑特征和肌梭分布能體現(xiàn)咀嚼肌在參與下頜運動時所產(chǎn)生的張力、速度以及調(diào)節(jié)下頜運動的能力，肌亞部的劃分與神經(jīng)支配范圍、肌的構(gòu)筑特征及肌梭分布有密切關(guān)聯(lián)［24，25］。

2.3 定量體視學技術(shù)在口腔材料學及口腔微生物學領域的應用 Mackert等［26］應用定量體視學方法分析牙科瓷材料相關(guān)參數(shù)，如顯微裂紋密度、白榴石粒子表面積體積比等，發(fā)現(xiàn)當平均白榴石粒子直徑＜4 μm 時，牙科瓷材料顯微裂紋最少。Dige等［27］采用體視學技術(shù)原位量化牙齒完整生物膜中的細菌，結(jié)果顯示隨著時間的推移細菌總數(shù)和鏈球菌數(shù)量顯著增加，且在每個檢測時間點都具有明顯的個體差異;提示在早期生物膜形成過程中聯(lián)合應用熒光原位雜交技術(shù)和定量體視學技術(shù)獲取無偏的、定量的特殊細菌數(shù)量及種群的方法是可靠的、可行的。

綜上所述，定量體視學技術(shù)是一種基于數(shù)學幾何原理的、快速的、無偏的、可重復的、非侵入性的定量測量方法，能夠量化表達組織結(jié)構(gòu)中的有關(guān)變化，可廣泛應用于口腔頜面醫(yī)學的諸多領域。定量體視學技術(shù)有助于口腔良惡性病變的診斷，口腔惡性腫瘤的治療及預后預測，可為于口腔非腫瘤病變與腫瘤病變、良性腫瘤與惡性腫瘤的鑒別診斷提供定量參數(shù)及標準。然而，目前體視學研究理論和方法在國內(nèi)口腔醫(yī)學研究存在應用范圍窄、體視學參數(shù)相對單一等缺點。在今后的研究中，擴大定量體視學技術(shù)在口腔醫(yī)學中的應用范圍，應充分認識和發(fā)揮體視學的長處，進一步拓展、發(fā)掘新的體視學參數(shù)，注意多種參數(shù)的聯(lián)合應用是十分必要的。

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