오늘날 치아우식증의 진단기준이 와동형성 전단계인 백색반점(white spot)까지 포함되어 새롭게 정의되고 있으며, 이에 따라 백색반점도 초기 치아우식증으로 간주하여 치료 대상에 포함시키고 있다. 이와 같은 초기 치아우식증의 치료로 재광화술식 혹은 최소침습적 술식을 적용하는 진료지침이 점차 일반화되고 있다[1]. 치아우식증을 와동형성 단계 이전에 발견할 경우 수복이 아닌 화학적 방법으로 회복이 가능하기 때문에 치아우식증의 조기진단은 중요하다. 그러나 초기 우식병소는 구강 내 타액에 의해 젖은 상태에서는 시진만으로 건전 법랑질과 구별이 불가능하며 탐침, 방사선사진과 같은 치아우식증을 진단하는 전형적인 방법으로는 탐지하기가 어렵다[2].

더욱이 탐침은 갓 맹출한 치아의 법랑질 표면에 손상을 입히거나 표면에 발생한 초기 우식병소를 파괴하여 오히려 와동을 유발하기도 하며[3-7], 방사선사진은 방사선에 노출되고 일정한 깊이 이상으로 우식이 진행되어야만 진단할 수 있다는 한계점을 가지고 있다[8-10].

이러한 전형적인 치아우식증 진단 방법들에 대한 한계를 극복하기 위해 digital imaging fiber-optic trans-illumination(DIFOTI), laser fluorescence(LF), electronic caries monitor(ECM), 정량 광 형광기(quantitative light-induced fluorescence, 이하 QLF) 등이 개발, 소개 되고 있다[11-14].

DIFOTI는 1990년대 중반 개발되었는데 가시 광원을 광섬유를 통해 치아에 전달하고 구강용 소형 CCD 카메라로 획득한 영상을 컴퓨터로 보내 실시간으로 우식 병소를 진단할 수 있도록 고안되었다. 이는 방사선 노출이 없고, 필름이 필요하지 않으며, 기존의 방사선 사진에 비해 진단학적 민감도가 높지만, CCD 카메라가 내장된 핸드피스의 크기가 비교적 크고 무거우며 촬영 각도에 따라 다양한 영상을 보이기 때문에 능숙하게 다루기 위해서는 다소의 숙련이 필요하다[1,15].

LF 시스템(DIAGNOdent^®, Kavo, Germany)은 655 nm의 파장을 가진 레이저를 발광하는 diode가 장착되어 있어 레이저 빛이 탈회된 다공성 치질을 채우고 있는 세균의 대사 부산물인 porphyrin에 흡수, 반사되어 형광을 발광한다는 기전을 이용한다. 탈회 정도에 따라 00에서 99까지의 수치를 나타내 주지만 치아의 이미지를 만들어 내지는 않으며, 결과의 재현성이나 정확성 등에 대한 많은 논란이 있다[1].

QLF는 최근 널리 사용되는 방법으로 405 nm 파장 영역의 빛을 치아 법랑질에 조사할 경우 건전한 법랑질에서는 형광을 발광하는 원리를 이용해 탈회된 부위와의 색조 차이를 정량화, 즉 수치화하여 치아우식증을 조기에 진단하는 방법이다[1]. QLF는 조작성이 간단하고 빠르게 이미지를 획득할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 치아우식증을 조기에 감지할 수 있는가에 대한 진단학적 성능면에 있어서 아직 최적화가 필요하다. 또한 QLF를 통해 관찰한 우식병소가 건전 치질에 비해 어둡게 보이는 것과 마찬가지로 치아표면에 존재하는 착색 및 이물질도 우식병소와 유사하게 관찰되므로 이에 대한 감별을 하는 것이 필요하다[16].

우식 감지에 대한 감도를 높이기 위해 혹은 시각적 검사를 강화시키기 위해 연화된 상아질에 염색제를 적용하는 방법이 오래 전부터 사용되고 있다[17-19]. 근래에는 레이저 형광을 이용한 초기 우식의 진단 강도를 높이기 위해 형광 염색제를 적용한 시도가 있었다[20]. 형광 염색제 중 하나인 플루오레세인나트륨(sodium fluorescein)은 안과학 및 여러 분야에서 혈관 조영술을 위한 조영제로 사용하거나 도관 확인 및 각막 표면의 염색을 위해 사용되고 있으며, 치면세균막 염색제로써 치의학에서도 사용되고 있다. 이는 독성이 없고 약리적으로 불활성한 재제로 인체에 무해하여 안전하게 사용할 수 있다[21].

이에 본 연구의 목적은 QLF의 영상학적인 진단강도를 높이고 착색과 우식병소를 감별하기 위해 광활성제를 접목하여 사람 치아의 법랑질 표면에 유발된 초기 우식병소를 평가하는데 있다.

탈회기간에 따른 우식 병소 깊이(㎛)와 광활성제로 염색한 전과 후의 ΔF 값의 평균값과 표준편차는 Table 1과 같다. 탈회시간이 증가할수록 병소의 깊이는 증가하였고, 염색 전과 후의 ΔF 값도 증가하였다. 병소 깊이, 염색 전, 염색 후 측정값은 탈회시간에 따라 서로 유의한 차이가 있었다(p < 0.05).

QLF를 이용하여 관찰한 우식병소는 건전 법랑질보다 어둡게, 플루오레세인나트륨을 도포한 후 QLF로 관찰한 우식병소는 건전 법랑질보다 밝게 관찰되었다(Fig. 4). 육안으로 보았을 때 QLF만 이용하여 관찰한 경우와 플루오레세인나트륨을 도포한 후 QLF로 관찰한 경우를 비교할 시 탈회시간이 증가할수록 건전 법랑질에 비해 더 많은 차이로 밝게 관찰되었다. 이것은 육안으로 보았을 때의 차이이며, 이에 대한 통계학적인 증거는 얻을 수 없었다.

탈회시간에 따른 형광염색 전과 후의 ΔF 값을 비교하였을 때, 각 탈회시간 별로 염색 전과 비교하여 염색 후에 모두 증가된 값을 나타내었고, 이는 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p < 0.05, Fig. 5).

상관관계 분석 결과 염색 전과 병소 깊이, 염색 후와 병소 깊이 사이 피어슨 상관계수(r)가 각각 -0.884, -0.895로 두 군간에 강한 상관관계가 있음을 보여주었다(p < 0.05, Table 2).

형광염색 전 ΔF 값과 병소 깊이 사이의 회귀 분석 결과 y = -4.28x - 30.60의 회귀 방정식이 산출되었고 산포도가 직선을 얼마나 잘 따르는지를 나타내는 R square 값은 0.781로 매우 높게 나타났다(Fig. 6). 형광염색 후 ΔF 값과 병소 깊이의 회귀 분석 결과 y = -4.27x - 40.33의 회귀 방정식이 산출되었고 R square 값은 0.800으로 매우 높게 나타났다(Fig. 6).

치아우식증을 연구하는 실험실적 방법으로는 편광현미경, 전자현미경, 입체현미경, 공초점 주사 레이저 현미경, 미세경도 측정법, 횡단미세방사선법(TMR) 등이 사용되고 있다. 그러나 이 방법들은 탈회나 재광화 정도를 조기에 감지해낼 수 있다는 장점이 있지만 침습적이기 때문에 임상에서의 적용이 어렵다[22-26]. 이러한 한계를 극복하기 위해 여러 장비들이 개발되고 있으며 그 중 QLF가 무기질 소실 평가에 우수한 TMR과 0.84의 높은 상관 계수를 보인다고 하였다[27]. Stookey GK [11]의 연구에서도 QLF가 전통적인 시각적 검사 또는 다른 우식 진단 장비보다 와동 형성 이전의 탈회된 법랑질을 2배 이상 잘 감지하는 능력이 있다고 하였고 독일에서 수행한 연구에 따르면 QLF 시스템을 통해 비와동성 우식 병소 뿐만 아니라 더 작은 병소도 시각적 검사보다 잘 감지할 수 있다고 하였다[28].

Alammari 등[29]은 교합면 우식이 의심되나 치료하지 않은 46개의 구치를 탐침을 이용하여 검사하고 임상적으로 치료방법을 결정한 후 QLF 분석을 하였다. 그들은 ΔF 값이 -12 미만일 때 치료하지 않거나 관찰하였고, -12에서 -23 사이일 때 치면열구전색술 및 예방적 레진수복을 시행하였으며, -24에서 -32 사이일 때 1급 수복치료를 시행했다고 하였다. 이 연구결과를 통해 치료방법을 결정한다면 6시간 탈회하였으나 형광염색하지 않은 경우에서는 ΔF 값이 -10.90으로 치료하지 않거나 관찰하는 것으로 결정하였겠지만, 플루오레세인나트륨 염색을 시행한 경우에서는 ΔF 값이 -14.48로 임상가는 초기 치아우식증으로 간주하여 치료 대상에 포함하여 재광화 또는 최소침습치료를 시행하였을 것이다.

Kim 등[30]의 보고에 따르면 QLF의 ΔF 값이 -15에서 -25 사이일 때 불소도포를 권유하고 있다. 이에 따라 본 실험의 48시간 탈회그룹에 빗대어 살펴보면 염색 이전의 경우에는 ΔF 값이 -24.00으로 불소도포만 시행하였겠지만 플루오레세인나트륨 염색을 시행한 이후라면 ΔF 값이 -27.82로 나타나 최소 침습적인 개입을 통해 치아우식증의 진행을 중단시키려 했을 것이다.

본 실험의 결과를 토대로 염색 후의 ΔF 값과 다음 탈회그룹의 염색 전 ΔF 값이 비슷하다는 것을 알 수 있으며, 플루오레세인나트륨 형광염색을 시행할 경우 ΔF 값에 따른 치료방법을 결정하는 이전의 기준을 그대로 사용할 수는 없으며 새로운 기준이 필요하다는 것을 알 수 있다.

QLF를 이용하여 촬영한 이미지에서 우식병소는 건전 법랑질보다 어둡게 관찰되며, 플루오레세인나트륨을 도포한 후 QLF로 촬영한 이미지에서 우식병소는 건전 법랑질보다 밝게 관찰된다. QLF를 통하여 안전하게 환자의 구강 내를 촬영하여 이미지화하고, 이를 이용한 환자 상담이 가능하며, 영상분석을 통해 정량적이고 정밀한 진단이 가능하나 우식병소가 건전 법랑질에 비해 더 어둡게 관찰되기 때문에 환자에게 이에 따른 우식병소의 조기 처치 필요성을 불러일으키기에는 부족할 수 있다. 하지만 플루오레세인나트륨을 도포할 경우 QLF로 촬영하게 되면 우식병소가 더 밝게 관찰되므로 환자에게 확실하게 우식병소에 대해 느끼게 하고 경각심을 일으킬 수 있다.

치아에 존재하는 착색과 이물질은 QLF를 이용하여 이미지화 시켰을 때 우식병소와 유사한 형태를 보인다[16]. 이로 인해 치과의사가 QLF로 촬영한 이미지를 이용하여 치아우식증과 착색 및 이물질을 감별하는데 어려움이 발생하게 된다. 그러나 플루오레세인나트륨은 탈회로 인해 소실된 무기질 내 침투하기 때문에 우식병소와 착색을 구별하는 데 도움을 줄 것으로 생각되며 추후 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것이다.

본 실험에서 사용한 플루오레세인나트륨은 1871년 Adolf von Baeyer [31]에 의해 Resorcinol과 Phthalic acid anhydride를 섞어 열을 가하여 만들어진 화합물로써 1888년 Pfluger [32]에 의한 임상 실험에서 토끼의 상처 난 각막 상피에 염색을 하는데 최초로 이용되었고 현재는 주로 안과에서 망막과 시신경 주위 혈관의 상태를 검사하기 위한 혈관 촬영술의 조영제 및 각막표면의 염색제로 흔히 사용되고 있다. 플루오레세인나트륨은 분자량이 작아 투과속도가 빠르고 용액 색상은 노란색을 띠며 정상적인 세포에서는 염색이 안되고 상피 손상이 있을 때 염색이 된다[31-33]. 또한 혈관 내로 주입하거나 구강 내로 섭취할 시에 안전하고 독성이 없어 부작용이 거의 없다. 우식 진단검사 시, 플루오레세인나트륨을 사용하기 위해서 환자들은 QLF 조사 전 플루오레세인나트륨을 치아에 도포 후 물로 구강 내를 헹구어야 하며[34], 이 때 이온결합을 하지 않은 플루오레세인나트륨은 법랑질로부터 쉽게 제거된다[35]. Van der Veen과 ten Bosch [36]는 QLF와 플루오레세인나트륨과 함께 사용하였을 때 치근 우식증을 정량화하는 데 효과가 있음을 발표하였다. 본 연구 결과 플루오레세인나트륨을 이용한 QLF 측정법이 임상적으로 초기 우식을 감지하고 분류하는데 기여할 수 있음을 알 수 있었다.

본 실험에서 QLF로 촬영한 이미지를 관찰하였을 때 탈회시간이 증가함에 따라 형광염료가 더 많이 침투한 것을 관찰할 수 있었다. 이것은 더 많은 무기질 소실로 인해 형광염료의 침투가 증가하였기 때문일 것이다. Van der Veen 등[36]에 의한 연구에서도 인공적으로 형성한 치근우식병소에서 무기질 소실 양에 비례하여 플루오레세인나트륨의 농도가 증가한 것을 볼 수 있었다.

본 연구에서는 QLF로 촬영한 이미지를 분석하여 탈회 정도를 정상 치질과 비교한 ΔF 값을 측정하기 위해 QA2 분석프로그램을 이용하였다. 그러나 이 ΔF 값은 플루오레세인나트륨의 절대적인 침투양이나 정도를 나타내는 값은 아니다. 형광 염색제의 절대적인 침투 정도를 측정할 수 있다면 ΔF 값과 추가적인 형광 염색제 수치를 이용하여 치아우식증의 치료를 결정하는 진단 도구로 이용가능 할 것이다.

본 연구에서는 Lee 등[37]의 연구와 마찬가지로 0.075% 농도의 플루오레세인나트륨을 적용하였다. 이외에도 치아우식증을 감지하기 위하여 0.2 mg/L [38], 0.2 g/L [36], 0.036M [17] 등 여러 가지 농도의 플루오레세인나트륨을 적용한 다른 연구들이 있었다. 그러나 농도에 따라 건전 법랑질과 탈회된 병소와의 형광 차이 증진에 대한 반응이 변할 수 있으므로 여러 농도의 용액을 이용하여 적절한 농도를 결정하기 위한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각되며, 플루오레세인나트륨의 적용시간 및 적용 방법에 따라서도 효과가 달라질 수 있으므로 이에 따른 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

사람 치아의 법랑질에 인공 우식을 형성하고 병소 표면에 가시광선을 조사하여 형광을 유발하는 QLF와 형광 염색제인 플루오레세인나트륨을 이용하여 초기 치아우식증을 정량적으로 평가하였으며, QLF로 측정한 인공우식병소와 건전 법랑질 사이 형광 값의 차이와 주사전자현미경으로 계측한 병소 깊이를 평가하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

플루오레세인나트륨을 이용한 QLF 측정법은 임상적으로 우식병소를 건전 법랑질보다 밝게 나타내기 때문에 이를 통해 초기우식을 감지하고 분류하는데 기여할 수 있을 것이다. 그러나 ΔF 값에 따른 치료방법을 결정하는 이전의 기준을 그대로 사용할 수는 없으며 새로운 기준이 필요할 것이다.

플루오레세인나트륨이 탈회된 우식병소 내 침투하여 QLF로 촬영한 이미지 상 우식병소와 착색을 감별하는 것이 가능할 것으로 생각되나 이에 대해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.