《Supportive Care in Cancer》：Damage of irradiated teeth by ultrasonic scaling: an in vitro study
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目的：检验超声（US）洁治诱导的辐照牙齿硬组织表面丢失是否依赖于放射剂量、洁治尖（scaler tip）类型、角度（angulation）与方向（orientation）以及牙体区域。方法：对24颗接受0、30或70 Gy辐照的人类磨牙进行体外研究。US洁治采
目的：检验超声（US）洁治诱导的辐照牙齿硬组织表面丢失是否依赖于放射剂量、洁治尖（scaler tip）类型、角度（angulation）与方向（orientation）以及牙体区域。方法：对24颗接受0、30或70 Gy辐照的人类磨牙进行体外研究。US洁治采用机器人标准化操作（力1 N，尖型G6与P20，角度15°与45°，方向背向（back）与侧向（lateral）），设定为中档功率并喷水。由三名盲法观察者在口内扫描（intraoral scans）上依据六等级序数0–5量表（随丢失深度增加而升高）对表面丢失进行分级，并采用累积-logit序数混合模型（cumulative-logit ordinal mixed models）分析中位深度与最大深度。结果：30 Gy显著增加了背向操作下的深层表面丢失风险（中位：β＝2.43，p＝0.039；最大：β＝2.10，p＝0.022）；70 Gy对比无显著性，提示存在剂量阈值效应。G6尖在两项深度结局中均比P20显著增加深层损伤风险（均p＜0.001），且45°角度联合背向方向进一步放大峰值损伤。牙根较牙冠更易感（β≈2.95，p＜0.001）。结论：辐照牙齿的US器械操作会产生依赖剂量与技术的硬组织表面丢失。细窄牙周尖（P20）以浅角度（15°）联合侧向方向在所有剂量与位置下均与最小表面丢失相关，而较宽尖（G6）以45°联合背向方向则产生一致的 measurable磨损，在牙根处及既往辐照后更为放大。
该研究围绕头颈部肿瘤患者放疗（Radiotherapy, RT）后出现的辐射相关性龋（Radiation-related caries, RC）及随之而来的牙硬组织机械性能改变展开。目前约30%的头颈部癌患者在RT治疗后6至12个月内发生RC，病变好发于颈缘及切缘/尖嵴，进展迅速并可致牙折与髓腔受累，增加骨放射性坏死风险。RC的发生兼具间接与直接途径：间接途径以RT诱导的唾液减少、饮食与微生物变化为主；直接途径则是射线改变牙釉质、牙本质与牙骨质的化学组成与机械性能，降低其脱矿与磨损抵抗能力。现有MASCC/ISOO等全球指南未明确RT后随访间隔及超声（Ultrasonic, US）洁治的程序级参数，临床实践异质性强，缺乏针对头颈部癌（Head and Neck Cancer, HNC）患者的标准化US安全操作参数。US洁治器在组织表面的影响受设备类型、功率、技术、用力、时长、尖型磨损、角度、方向与患者口腔状况等多因素交互影响，而临床人员对US洁治器行为的专业技术认知常不足，错误参数可致牙面缺陷、菌斑滞留与龋进展。同时，RT对牙硬组织的剂量依赖性影响已被证实会改变化学组成、降低微观与纳米力学性能、增加表面粗糙度与微裂纹，使磨损抗力下降，但尚无研究考察US洁治参数如何在辐照釉质与牙骨质上转化，当前支持性护理推荐缺乏基于证据的US安全参数。因此，研究人员开展本研究，旨在评估辐照牙齿US洁治诱导的硬组织表面丢失是否依赖于放射剂量、洁治尖类型、角度与方向以及牙体区域（冠vs根），以为临床提供机械学框架下的证据。
研究人员采用24颗人磨牙，随机分为0 Gy（非辐照）、30 Gy与70 Gy组，在线性加速器以6 MV光子束按临床分次方案辐照；采用协作机器人（UR5）标准化US洁治轨迹与1 N接触力，固定尖型（G6通用尖、P20牙周尖）、角度（15°、45°）与方向（背向、侧向）组合，在中档功率与水流冷却下对各牙执行四条纵向线形扫掠；术前术后以口内扫描（TRIOS 4）获取STL网格，通过GOM Inspect进行两次配准后由表面比较算法以垂直距离计算表面丢失，并按软件六色深度阈值划分为0–5级由三名盲法观察者分别评定中位与最大深度类别；采用累积-logit序数混合模型（ordinal包）将位置（冠/根）、尖型、角度、剂量、方向及交互项纳入模型，并以牙编号作为随机截距处理牙间变异性，进行多重比较校正。
研究结果如下：
辐射剂量与尖方向：剂量效应对损伤严重程度具有方向依赖性（剂量×方向交互）。在背向方向下，30 Gy较非辐照对照显著增加深层损伤概率（中位β＝2.43，p＝0.039；最大β＝2.10，p＝0.022）；70 Gy×背向对比在任何模型中均未达显著性，且侧向下任何剂量对比均无显著性。
超声尖与角度：尖型与角度强烈影响中位与最大损伤。中位深度下，G6较P20更具侵袭性，在15°时β＝7.16，45°时β＝7.04；最大深度下，G6在15°时β＝5.46，角度增至45°进一步加剧峰值损伤（β＝8.35）。尖×角度交互在最大深度模型显著而在中位深度模型不显著，表明尖型与角度的联合效应更多表现为峰值损伤而非主导损伤模式的偏移。
牙冠与牙根：解剖位置为高度显著预测因子。在所有条件下，牙根较牙冠更易受损，中位深度模型β＝2.95，最大深度模型β＝2.93，均p＜0.001。
边缘预测概率：边缘预测概率显示，P20在牙冠上将概率集中于类别0，在牙根仅适度移向1–2类，四组方向×角度曲线紧密聚集；G6则将牙冠峰值移至3–4类、牙根至4–5类，四曲线散开且置信带增宽，尤以牙根明显，背向/45°在深损伤类别中承载最多概率质量。
定性表面评估：以口内扫描、数码显微镜（Digital Microscopy, DM）与绿光干涉仪（Green-Light Interferometry, GLI）对代表性标本检查，确认尖×位置模式：G6标本在各车道显示清晰沟轨，根上较冠上更宽更深，辐照标本（D3-1）最深；P20标本仅在低倍DM下见微小轨、散在浅绿IOS斑点，GLI Y剖面在D3-8任何区域均无可测磨损。GLI X剖面在G6根部呈显著短程峰谷，P20轨在冠根均均匀。在牙骨质-釉质界（Cemento-Enamel Junction, CEJ）因表面形态与组织性能突变常致尖跳跃与沟不连续，G6标本最明显，P20基本无；轨两端常现局部凹坑。
讨论部分总结：在该体外模型中，辐照牙齿US洁治期间的医源性表面丢失是尖几何、解剖位置、放射剂量及较小程度的尖角度与方向的可预测结果，尖型与位置为损伤严重度两个主导决定因素，角度与方向随底物脆弱性增加而成修饰因子。牙根表面更高损伤评分反映牙骨质与牙本质固有脆弱性，牙骨质薄（通常颈三分之一50–200 μm），一旦穿孔暴露牙本质小管结构会放大磨损，这与RC颈缘好发一致，使牙根既最易患龋也最不耐器械误差；由于釉质、牙本质与牙骨质不可再生，即便微小硬组织丢失亦有临床意义，早前体外数据提示US洁治在高力下较手工器械去除更少根部物质，支持此类患者采用最小去除策略。机制上，牙骨质与牙本质较软且耐磨差，RT放大此梯度使组织更脆；细尖侧向振动更多呈刮削运动，宽尖45°更多呈锤击样运动，后者在牙根最明显；P20即使在45°仍保护冠部，几乎将所有预测概率集中于最低损伤水平，而G20在所有条件下均产生一致磨损。因辐照患者目标是生物膜干扰而非硬沉积物去除，较温和技术临床上已足够；尖×角度交互仅在最大深度显著，说明几何与角度联合主要体现为局部峰值损伤（转折点与解剖过渡的最坏情况）而非主导模式偏移。CEJ处尖跳跃与沟不连续提供力学解释：CEJ处形态与性能突变迫使尖脱离稳态接触，产生短程冲击载荷，被最大深度结局捕获而未被模态类别捕获。剂量效应呈阈值而非线性：30 Gy在背向显著增加损伤，70 Gy无任何对比显著，也无侧向对比显著；70 Gy无显著趋势可能反映组织改变平台期或高剂量下标本异质性增加，与报道中辐射诱导有机基质丢失与羟基磷灰石改变早期发生并在达最大临床剂量前饱和一致；类似辐照牙本质脆弱性在根管预备中亦有报告，60 Gy显著减低生物力学性能且随预备锥度增加更甚，不同运动学亦如此，但均为单固定剂量未能分辨剂量依赖性；本数据提示大部分机械脆弱性在30 Gy已建立，符合辐照牙齿机械干预早期饱和阈值；此阈值行为具实际含义：因单牙所受剂量取决于靶区位置与RT计划参数，椅旁罕知局部剂量，试图依估算牙水平剂量调整技术受限于此不确定性，更保守规则为将任何位于辐照野内的牙视同30 Gy及以上谨慎对待，对患者更安全且更易实施。局限包括样本量（n＝24，最终n＝22）限制亚组分析精度，天然牙复杂形貌使精确轮廓与摩擦学评估具挑战，3D光学与触针轮廓术难以可靠分离扫痕与固有表面特征；复杂形态偶致沟不完整或转折点深度增加，轨端点局部凹坑反映机器人减速与换向而非稳态操作，应解释为标准化运动协议伪影而非临床代表性损伤；体外设计本身局限：缺乏唾液、获得性薄膜与细菌生物膜（调节体内US能量传递与组织反应），仅测试一种US设备与一对尖型故外推至其他设备与尖应谨慎，辐照为提取牙在磷酸盐缓冲盐水（Phosphate-Buffered Saline, PBS）中进行而非活体下颌，排除血管与牙髓反应；需前瞻性临床研究在真实生物学条件下验证。在上述限制内，结果提供临床评估的机械框架：细窄牙周尖（如P20）以浅角15°与侧向方向在所有剂量与解剖位置产生最小表面丢失，而较宽尖以45°与背向方向产生一致磨损，在牙根与既往辐照下放大；轻接触力、中档功率、稳定水流与短间歇行程为本研究所用参数，可作为辐照患者以生物膜干扰而非硬沉积物去除为目标的临床方案起点，待前瞻验证。尖磨损改变几何与共振行为，故定期更换P20尖至关重要——磨损细尖可接近新通用尖侵袭性；因辐照患者高度依赖复诊间口腔卫生行为，同样最小去除原则应指导居家护理咨询，包括软毛刷、富氟方案与颈缘改变的早临床复查；未来需评估不同US系统、功率、尖型及辐照患者长期临床结局。
结论部分原文翻译：辐照牙齿的超声（US）器械操作会产生依赖剂量与技术参数的硬组织表面丢失。细窄牙周尖（P20）以浅角度（15°）联合侧向方向在所有剂量与位置下均与最小表面丢失相关，而较宽尖（G6）以45°联合背向方向则产生一致的 measurable磨损，在牙根处及既往辐照后更为放大。
