Présentation et résultats du QLF

Au début des années 80, la lumière laser a été utilisée pour induire l’auto-fluorescence de l’émail. Elle a été employée pour développer une méthode de diagnostic sensible et non destructrice des déminéralisations amélaires et des caries dentaires.

Le terme QLF (Qantitative Light-induced Fluorescence) est appliqué aux méthodes de recherche induisant une fluorescence de la dent après émission de lumière et ceci dans le but de quantifier la déminéralisation et la sévérité de la lésion.

Les premières études de fluorescence utilisaient la lumière ultra-violette (longueur d’onde λ= 300 à 400 nm) pour étudier la fluorescence de la dent. Toutefois, la lumière ultra-violette est délétère pour les tissus ; c’est pourquoi la lumière utilisée par la suite appartient au spectre visible. Après de nombreuses recherches, il s’est avéré que la lumière bleue donnait une meilleure sensibilité et un meilleur contraste dans l’analyse de la fluorescence par le QLF.

Le principe du QLF est basé sur la modification de l’auto-fluorescence du tissu dentaire après une altération de sa structure minérale. Lors d’une lésion amélaire, la porosité de la structure va être augmentée. Les minéraux sont principalement remplacés par de l’eau. Ceci entraine une baisse d’absorption de la lumière par l’émail. Du fait de cette baisse de pénétration dans la dent, la lumière va être beaucoup plus dispersée. Par conséquent, les molécules fluorescentes vont être moins excitées et une baisse de la fluorescence de la dent peut alors être observée (Karlsson et al., 2010). Ainsi, la modification de la fluorescence amélaire peut être détectée et mesurée quand la dent est illuminée par une lumière bleue-violette (sa longueur d’onde est de 290-450 nm, et en moyenne de l’ordre 380 nm). La lumière est émise par une fibre optique puis l’image de cette fluorescence est capturée par une caméra contenant un filtre passe-haut jaune de 520 nm. Ce filtre permet d’exclure les lumières bleues et vertes dispersées (Figure 43).

Figure 43: Dispositif QLF

L’image capturée est convertie tout d’abord en image noire et blanche. Puis le logiciel va analyser cette image. Pour permettre le calcul de la perte de fluorescence au niveau de la lésion carieuse, l’éclat fluorescent de la lésion est reconstruit par interpolation de l’éclat fluorescent du tissu sain adjacent à la lésion.

Le logiciel QLF analyse l’interpolation linéaire des valeurs de fluorescence situées sur les bords sains de la lésion. Ainsi, pour calculer une lésion à un point M (Figure 44), la première étape est le calcul de l’interpolation linéaire Lm(x) parallèle à l’axe X :

Lm(x) = Lg + (Lh – Lg) x (Xm-Xg) (Xh-Xg)

Où : Lg et Lh sont les valeurs d’intensité aux points g et h. (Xm-Xg) est la longueur de la ligne Mg.

(Xh-Xg) est la longueur de la ligne gh.

La seconde étape est le calcul des valeurs d’interpolation Le(i) et Lf(i) aux points e et f en utilisant les valeurs d’intensité des points A, D et B, C. Ces points sont situés au niveau de la structure saine de l’émail et sont utilisés pour l’interpolation. Ce sont des points de référence.

Les différences d’intensité (∆Le, ∆Lf) entre les intensités réelles (Le, Lf) et l’interpolation des intensités Le(i) et Lf(i) aux points e et f sont calculées ainsi :

∆Le = Le – Le(i)

∆Lf = Lf – Lf(i)

Puis, l’interpolation linéaire Lm(y) parallèle à l’axe Y est calculée :

Lm(y) = ∆Le + (∆Lf – ∆Le) x (Ym-Ye) (Yf-Ye)

Où : (Ym-Ye) est la longueur de la ligne Me (Yf-Ye) est la longueur de la ligne fe

Finalement, l’interpolation au point M Lm(i) est obtenue ainsi (Wu et al., 2010) :

Lm(i) = Lm(x) + Lm(y)

Où : Lm(x) = interpolation linéaire parallèle à l’axe X Lm(y) = interpolation linéaire parallèle à l’axe Y

Figure 44: Description de l’interpolation (La zone noire représente la lésion ; la zone blanche représente la structure dentaire saine).

La valeur reconstruite Lm(i) du point M est ensuite comparée à la valeur réelle enregistrée permettant d’obtenir trois données :

- La variation moyenne de fluorescence ∆F (en %) - la superficie de la lésion (en mm²)

- l’extension et la sévérité de la lésion ∆Q

Où ∆Q = superficie x ∆F

Les modifications de la fluorescence ainsi que de la superficie de la lésion peuvent être suivies dans le temps ; permettant ainsi de suivre le développement de la lésion. La figure 45 montre le traitement de l’image par le logiciel d’analyse. La capture d’image prend approximativement cinq secondes. L’image est traitée puis transformée en image noire et blanche ; l’étendue de la lésion est ensuite délimitée. L’interpolation des niveaux de gris de l’émail sain bordant la lésion permet de reconstruire le site de la lésion. La reconstruction informatique définit ainsi la superficie de la lésion ainsi que l’étendue de la déminéralisation. L’affichage de ces informations sur écran LCD permet au praticien d’adapter son traitement à

la déminéralisation. De plus, avec cet affichage, le patient a une vision directe sur ses dents et peut prendre conscience de son état de santé bucco dentaire.

Figure 45: Programme d’analyse : QLF 1.97e Inspector Research System

De nombreuses études ont montré une corrélation très importante entre le QLF et la perte minérale de la structure dentaire (Karlsson et al., 2010 ; Wu et al., 2010). L’intensité de la zone déminéralisée de la dent apparaît plus noire que l’émail sain du fait de la baisse de fluorescence (Wu et al., 2010). Une lésion « white spot » apparaît alors comme un point noir sur les images envoyées par les dispositifs QLF.

De plus, le QLF peut aussi mesurer et quantifier la fluorescence rouge provenant des micro-organismes de la plaque dentaire. Cette fluorescence peut être ainsi utilisée pour vérifier la présence de plaque et par conséquent analyser l’hygiène dentaire du patient. Dans le cadre des faces proximales, il est ainsi possible de vérifier si le patient utilise le fil dentaire et/ou la brossette interdentaire. La fluorescence va permettre au praticien d’évaluer le risque carieux à court et à long terme. La figure 46 montre la fluorescence provenant des bactéries capturée par le QLF. Dans le cadre d’un examen visuel de la cavité orale (Figure 46,a), la présence de plaque au niveau interproximal peut être difficile à quantifier. Toutefois, après une analyse de la fluorescence par le QLF (Figure 46,b), le praticien peut détecter la présence importante de plaque au niveau des espaces interdentaires. La prise d’image à l’aide de la caméra intra-orale permet de montrer au patient cette accumulation bactérienne et ainsi le responsabiliser à l’hygiène de ses dents.

a) b)

Figure 46: Cavité orale avant (a) et après (b) analyse de la fluorescence rouge

De plus, le processus de fluorescence est dépendant de la déminéralisation mais aussi de la reminéralisation. En effet, un processus de reminéralisation d’une lésion carieuse entraine une augmentation de la fluorescence. Il est donc possible avec le QLF de suivre la cinétique d’une lésion carieuse traitée par des fluorures (Stookey., 2004).