建立基于MRI的诊断方法以识别大鼠龋源性牙髓炎模型中的关键牙髓炎症区域

Establishment of an MRI-Based Diagnostic Approach to Identify Critical Pulpal Inflammation Zones in a Rat Caries-Derived Pulpitis Model

作者信息Kiichi Moriyama, Motoki Okamoto, Masakatsu Watanabe, Hailing Huang, Koki Nakatani, Shigeyoshi Saito, Yusuke Takahashi, Mikako Hayashi
PMID41906324
发布时间2026-08
DOI10.1111/iej.70151

实验完整度

包含大鼠龋源性牙髓炎模型、7T MRI及micro-CT动态监测、组织病理学与免疫组化验证、体内牙髓切断术功能验证等多个独立证据层级。

主要模型

Sprague-Dawley大鼠龋源性牙髓炎模型 大鼠下颌第一磨牙

重点核对

龋病进展分期(中度、重度、暴露)依据micro-CT图像确定 T2加权MRI成像条件(如快速自旋回波序列、体素大小0.1×0.1×0.0363 mm³) 内参选择:深部咬肌的T2值恒定 牙髓切断术中低MR信号区域切除范围(依据术前T2加权图像三维评估) 术后6周评估终点,包括micro-CT、T2加权MRI和组织病理学

摘要

目的:建立基于磁共振成像(MRI)的诊断方法,用于识别大鼠龋源性牙髓炎模型中的“关键牙髓炎症”区域。方法:使用龋源性牙髓炎模型在Sprague–Dawley大鼠的磨牙中诱导龋源性牙髓炎。每周使用7 Tesla MRI获取T2加权图像,并使用显微计算机断层扫描(CT)图像,以连续监测同一只个体的龋病进展和牙髓状况。参考显微CT图像,将龋病病变分为中度、重度和暴露组。无龋的健康牙齿作为对照。进行组织病理学观察以确认牙髓炎症。进行牙髓切断术以去除疑似“关键牙髓炎症”区域的低磁共振(MR)信号区域,该区域被认为不可能保留。牙髓切断术后6周,获取磨牙的T2加权和显微CT图像,并进行组织病理学评估以观察牙髓切断术的结果。结果:高MR信号区域随着龋病从中度组向重度组的进展而扩大,表明炎症反应扩散,这已在组织学上得到确认。暴露组与其他组相比,MR信号区域显著更低(单因素方差分析,Tukey事后检验,p < 0.05)。基质金属蛋白酶9(MMP9),一种严重牙髓炎症的候选分子生物标志物,以及炎症细胞浸润在相同区域被观察到。牙髓切断术后,剩余牙髓组织表现出第三期牙本质形成,无牙髓坏死,且无炎症标志物和MMP9,提示成功去除了关键牙髓炎症。结论:本研究提示MRI作为一种新型无创、定量的诊断方法用于关键牙髓炎症区域的潜力。此外,MMP9被确定为关键牙髓炎症的可靠生物标志物。未来的研究将侧重于验证MMP9作为潜在生物标志物的作用,并分析低MR信号区域以寻找其他新型关键牙髓炎症生物标志物。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
能否利用7T MRI在大鼠龋源性牙髓炎模型中无创地诊断并定位关键牙髓炎症区域,以指导牙髓切断术?
核心机制
龋病进展导致牙髓炎症区域扩展,严重炎症区域(如暴露组)因组织坏死、出血、纤维蛋白沉积和炎症细胞聚集而呈现低MR信号,MMP9作为严重炎症的分子标志物在该区域表达。
主要证据
通过7T MRI和micro-CT动态监测大鼠龋病模型,结合组织病理学(HE染色、免疫组化CD43/CD68/MMP9)验证,并对低MR信号区域进行牙髓切断术,术后显示剩余牙髓形成第三期牙本质且无炎症标志物表达。
研究意义
本研究为基于MRI的牙髓炎诊断提供了基础,有望提高活髓治疗(包括牙髓切断术)的成功率,并确立了MMP9作为关键牙髓炎症的生物标志物。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立大鼠龋源性牙髓炎模型

模拟人类龋源性牙髓炎的自然进展,以获得不同龋病严重程度的牙髓组织。

对14日龄雄性SD大鼠口服抗生素后,感染变异链球菌MT8148,喂以致龋性饮食Diet 2000,持续至70日龄,通过micro-CT监测龋病进展并分为中度、重度、暴露组。

2

MRI和micro-CT动态监测

无创连续观察同一大鼠的龋病进展和牙髓状态,并与组织病理学结果对照。

从28日龄起每周进行一次T2加权MRI和micro-CT成像,直至70日龄,记录高/低MR信号区域。

3

组织病理学评估

验证MRI信号改变对应的组织学炎症状态。

对大鼠磨牙样本进行HE染色和免疫组化染色(CD43、CD68、MMP9),观察炎症细胞浸润、第三期牙本质形成和MMP9表达。

4

评估牙髓切断术材料对MRI的影响

确保用于体内牙髓切断术的牙科材料不产生磁敏感性伪影,以免影响后续MRI评估。

将ProRoot MTA、Clearfil Universal Bond Quick ER和Clearfil Majesty ES Flow High制备成标准试样,置于微管中并采用T2加权MRI成像,检查伪影。

5

牙髓切断术验证关键炎症区域

验证低MR信号区域确实为无法保留的关键炎症区域,去除后剩余牙髓能愈合。

对暴露组大鼠进行牙髓切断术,根据术前T2加权图像确定的低MR信号区域,机械去除牙冠牙髓,然后用MTA覆盖,复合树脂修复,术后6周进行micro-CT、MRI和组织学评估。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
四环素FUJIFILM Wako Pure Chemicals--
青霉素G钾Meiji Seika Pharma--
7特斯拉MRI(Pharma Scan 70/16 US)Bruker--
显微CT(SKYSCAN 1276)Bruker--
ImageJ FijiNIH--
KALKITOXFujifilm Wako Pure Chemicals--
旋转切片机(RM 2155)Leica--
柠檬酸盐缓冲液----
过氧化氢Kanto Chemical Inc.--
ABC试剂盒Vector Laboratories--
小鼠抗大鼠CD43单克隆抗体 (ab22351)Abcamab22351
兔抗大鼠CD68多克隆抗体 (ab125212)Abcamab125212
兔抗大鼠MMP9多克隆抗体 (ab38898)Abcamab38898
DAB染色试剂盒Vector Laboratories--
显微镜BZ-X810Keyence--
赛洛卡因卡式剂Dentsply Sirona--
微挖器械Sun Dental--
圆钻(ISO #006)Dentsply Maillefer--
龋坏检测染色剂Kuraray Noritake Dental--
ProRoot MTADentsply Sirona--
Clearfil Universal Bond Quick ERKuraray Noritake Dental--
Clearfil Majesty ES Flow High (CR)Kuraray Noritake Dental--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
大鼠品系、性别、年龄、抗生素处理、细菌感染方案、饮食
阅读提示:Methods 2.3
MRI成像
MRI设备型号、线圈、序列参数(如重复时间、回波时间、体素大小)、麻醉方案
阅读提示:Methods 2.4
图像分析
内参肌肉的选择、ROI放置方法、MR信号比计算
阅读提示:Methods 2.5, 2.6
组织病理学
固定液、脱钙液、切片厚度、抗原修复方法、抗体稀释度
阅读提示:Methods 2.7
牙髓切断术
适应症(龋病分期)、麻醉、去龋方法、牙髓切除范围确定方法、止血剂、覆盖材料、修复材料、观察期
阅读提示:Methods 2.9
统计
样本量计算依据、统计检验方法(ANOVA、Tukey)、正态性和方差齐性检验
阅读提示:Methods 2.10