Background: Caries is one of the most prevalent and preventable conditions worldwide. If identified early enough then non-invasive techniques can be applied, and therefore this review focusses on early caries involving the enamel surface of the tooth. The cornerstone of caries detection is a visual and tactile dental examination, however alternative methods of detection are available, and these include fluorescence-based devices. There are three categories of fluorescence-based device each primarily defined by the different wavelengths they exploit; we have labelled these groups as red, blue, and green fluorescence. These devices could support the visual examination for the detection and diagnosis of caries at an early stage of decay.
Objectives: Our primary objectives were to estimate the diagnostic test accuracy of fluorescence-based devices for the detection and diagnosis of enamel caries in children or adults. We planned to investigate the following potential sources of heterogeneity: tooth surface (occlusal, proximal, smooth surface or adjacent to a restoration); single point measurement devices versus imaging or surface assessment devices; and the prevalence of more severe disease in each study sample, at the level of caries into dentine.
Search methods: Cochrane Oral Health's Information Specialist undertook a search of the following databases: MEDLINE Ovid (1946 to 30 May 2019); Embase Ovid (1980 to 30 May 2019); US National Institutes of Health Ongoing Trials Register (ClinicalTrials.gov, to 30 May 2019); and the World Health Organization International Clinical Trials Registry Platform (to 30 May 2019). We studied reference lists as well as published systematic review articles.
Selection criteria: We included diagnostic accuracy study designs that compared a fluorescence-based device with a reference standard. This included prospective studies that evaluated the diagnostic accuracy of single index tests and studies that directly compared two or more index tests. Studies that explicitly recruited participants with caries into dentine or frank cavitation were excluded.
Data collection and analysis: Two review authors extracted data independently using a piloted study data extraction form based on the Quality Assessment of Diagnostic Accuracy Studies 2 (QUADAS-2). Sensitivity and specificity with 95% confidence intervals (CIs) were reported for each study. This information has been displayed as coupled forest plots and summary receiver operating characteristic (SROC) plots, displaying the sensitivity-specificity points for each study. We estimated diagnostic accuracy using hierarchical summary receiver operating characteristic (HSROC) methods. We reported sensitivities at fixed values of specificity (median 0.78, upper quartile 0.90).
Main results: We included a total of 133 studies, 55 did not report data in the 2 x 2 format and could not be included in the meta-analysis. 79 studies which provided 114 datasets and evaluated 21,283 tooth surfaces were included in the meta-analysis. There was a high risk of bias for the participant selection domain. The index test, reference standard, and flow and timing domains all showed a high proportion of studies to be at low risk of bias. Concerns regarding the applicability of the evidence were high or unclear for all domains, the highest proportion being seen in participant selection. Selective participant recruitment, poorly defined diagnostic thresholds, and in vitro studies being non-generalisable to the clinical scenario of a routine dental examination were the main reasons for these findings. The dominance of in vitro studies also means that the information on how the results of these devices are used to support diagnosis, as opposed to pure detection, was extremely limited. There was substantial variability in the results which could not be explained by the different devices or dentition or other sources of heterogeneity that we investigated. The diagnostic odds ratio (DOR) was 14.12 (95% CI 11.17 to 17.84). The estimated sensitivity, at a fixed median specificity of 0.78, was 0.70 (95% CI 0.64 to 0.75). In a hypothetical cohort of 1000 tooth sites or surfaces, with a prevalence of enamel caries of 57%, obtained from the included studies, the estimated sensitivity of 0.70 and specificity of 0.78 would result in 171 missed tooth sites or surfaces with enamel caries (false negatives) and 95 incorrectly classed as having early caries (false positives). We used meta-regression to compare the accuracy of the different devices for red fluorescence (84 datasets, 14,514 tooth sites), blue fluorescence (21 datasets, 3429 tooth sites), and green fluorescence (9 datasets, 3340 tooth sites) devices. Initially, we allowed threshold, shape, and accuracy to vary according to device type by including covariates in the model. Allowing consistency of shape, removal of the covariates for accuracy had only a negligible effect (Chi2 = 3.91, degrees of freedom (df) = 2, P = 0.14). Despite the relatively large volume of evidence we rated the certainty of the evidence as low, downgraded two levels in total, for risk of bias due to limitations in the design and conduct of the included studies, indirectness arising from the high number of in vitro studies, and inconsistency due to the substantial variability of results.
Authors' conclusions: There is considerable variation in the performance of these fluorescence-based devices that could not be explained by the different wavelengths of the devices assessed, participant, or study characteristics. Blue and green fluorescence-based devices appeared to outperform red fluorescence-based devices but this difference was not supported by the results of a formal statistical comparison. The evidence base was considerable, but we were only able to include 79 studies out of 133 in the meta-analysis as estimates of sensitivity or specificity values or both could not be extracted or derived. In terms of applicability, any future studies should be carried out in a clinical setting, where difficulties of caries assessment within the oral cavity include plaque, staining, and restorations. Other considerations include the potential of fluorescence devices to be used in combination with other technologies and comparative diagnostic accuracy studies.
Antecedentes: La caries es una de las afecciones más frecuentes y prevenibles en todo el mundo. Si se identifican con suficiente antelación, se pueden aplicar técnicas no invasivas y, por lo tanto, esta revisión se centra en las caries tempranas que afectan la superficie del esmalte del diente. La piedra angular de la detección de la caries es una exploración dental visual y táctil; sin embargo, existen métodos alternativos de detección, entre los que se incluyen los dispositivos basados en la fluorescencia. Hay tres categorías de dispositivos basados en la fluorescencia, cada una de ellas definida principalmente por las diferentes longitudes de onda que utilizan; estos grupos se han llamado fluorescencia roja, azul y verde. Estos dispositivos podrían apoyar la exploración visual para la detección y el diagnóstico de la caries en una etapa temprana de descomposición.
Objetivos: Los objetivos principales fueron determinar la exactitud de la prueba diagnóstica de dispositivos basados en la fluorescencia para la detección y el diagnóstico de la caries del esmalte en niños o adultos. Se planificó investigar las siguientes fuentes potenciales de heterogeneidad: superficie dental (oclusal, proximal, superficie lisa o adyacente a una restauración); dispositivos de medición de punto único frente a dispositivos de imagen o de evaluación de superficie; y la prevalencia de enfermedades más graves en cada muestra de estudio, a nivel de caries en la dentina. MÉTODOS DE BÚSQUEDA: El documentalista del Grupo Cochrane de Salud Oral (Cochrane Oral Health Group) realizó una búsqueda en las siguientes bases de datos: MEDLINE Ovid (1946 al 30 de mayo de 2019); Embase Ovid (1980 al 30 de mayo de 2019); Registro de ensayos en curso de los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos (ClinicalTrials.gov, hasta el 30 de mayo de 2019); y la Plataforma de Registro Internacional de Ensayos Clínicos de la Organización Mundial de la Salud (hasta el 30 de mayo de 2019). Se estudiaron las listas de referencias y las revisiones sistemáticas publicadas. CRITERIOS DE SELECCIÓN: Se incluyeron diseños de estudios de exactitud diagnóstica que compararon un dispositivo basado en la fluorescencia con un estándar de referencia. Esto incluyó estudios prospectivos que evaluaron la exactitud diagnóstica de una única prueba índice y estudios que compararon directamente dos o más pruebas índice. Se excluyeron los estudios que reclutaron explícitamente a participantes con caries en la dentina o en la cavitación franca. OBTENCIÓN Y ANÁLISIS DE LOS DATOS: Dos autores de la revisión extrajeron los datos de forma independiente mediante un formulario de extracción de datos de estudios piloto basado en la Quality Assessment of Diagnostic Accuracy Studies 2 (QUADAS‐2). De cada estudio se informaron la sensibilidad y la especificidad con intervalos de confianza (IC) del 95%. Esta información se ha presentado en forma de diagramas de bosque (forest plot) emparejados y gráficos de curva resumen de rendimiento diagnóstico (SROC), que muestran los puntos de sensibilidad‐especificidad de cada estudio. La exactitud diagnóstica se calculó mediante métodos de modelo jerárquico de curva resumen de rendimiento diagnóstico (HSROC). Se informaron sensibilidades a valores fijos de especificidad (mediana 0,78, cuartil superior 0,90).
Resultados principales: Se incluyeron un total de 133 estudios, 55 no informaron los datos en el formato 2 x 2 y no se pudieron incluir en el metanálisis. En el metanálisis se incluyeron 79 estudios que proporcionaron 114 conjuntos de datos y evaluaron 21 283 superficies dentales. Hubo alto riesgo de sesgo en el dominio de selección de los participantes. La prueba índice, el estándar de referencia y los dominios de flujo y tiempo mostraron que una alta proporción de los estudios tenían un bajo riesgo de sesgo. Las preocupaciones relacionadas con la aplicabilidad de la evidencia fueron altas o poco claras en todos los dominios, y la mayor proporción se observó en la selección de los participantes. El reclutamiento selectivo de los participantes, los umbrales diagnósticos mal definidos y el hecho de que los estudios in vitro no se puedan generalizar al escenario clínico de una exploración dental de rutina fueron las principales razones de estos hallazgos. El predominio de los estudios in vitro también hizo que la información sobre la forma en que se utilizan los resultados de esos dispositivos para apoyar el diagnóstico, en contraposición con la detección pura, fuera muy limitada. Hubo una variabilidad significativa en los resultados que no se pudo explicar por los diferentes dispositivos o dentición u otras fuentes de heterogeneidad que se investigaron. El odds ratio diagnóstico (ORD) fue 14,12 (IC del 95%: 11,17 a 17,84). La sensibilidad estimada, con una especificidad media fija de 0,78, fue 0,70 (IC del 95%: 0,64 a 0,75). En una cohorte hipotética de 1000 puntos o superficies dentales, con una prevalencia de caries del esmalte del 57%, obtenida de los estudios incluidos, la sensibilidad estimada de 0,70 y la especificidad de 0,78 daría lugar a 171 puntos o superficies dentales con caries del esmalte no detectados (falsos negativos) y 95 incorrectamente considerados con caries temprana (falsos positivos). Se utilizó la metarregresión para comparar la exactitud de los diferentes dispositivos para la fluorescencia roja (84 conjuntos de datos, 14 514 puntos dentales), la fluorescencia azul (21 conjuntos de datos, 3429 puntos dentales), y la fluorescencia verde (nueve conjuntos de datos, 3340 puntos dentales). Inicialmente, se permitió que el umbral, la forma y la exactitud variaran según el tipo de dispositivo, incluyendo covariables en el modelo. Permitiendo la homogeneidad de la forma, la eliminación de las covariables para la exactitud tuvo sólo un efecto insignificante (Ji2 = 3,91; grados de libertad [gl] = 2; p = 0,14). A pesar del volumen relativamente grande de evidencia, la certeza de las mismas se consideró baja, disminuyendo dos niveles en total, por el riesgo de sesgo debido a las limitaciones en el diseño y la realización de los estudios incluidos, los hallazgos indirectos derivados del elevado número de estudios in vitro y la incoherencia debida a la considerable variabilidad de los resultados.
Conclusiones de los autores: Existe una considerable variación en la ejecución de estos dispositivos basados en la fluorescencia que no se pudo explicar por las diferentes longitudes de onda de los dispositivos evaluados, los participantes ni las características de los estudios. Los dispositivos basados en la fluorescencia azul y verde parecieron superar a los basados en la fluorescencia roja, pero esta diferencia no estuvo respaldada por los resultados de una comparación estadística formal. La base de evidencia fue considerable, pero sólo fue posible incluir 79 estudios de 133 en el metanálisis, ya que no se pudieron extraer o derivar las estimaciones de los valores de sensibilidad o especificidad o ambos. En cuanto a la aplicabilidad, todo estudio futuro se debería realizar en un ámbito clínico, en el que las dificultades de la evaluación de la caries dentro de la cavidad oral incluyen la placa, la tinción y las restauraciones. Otras consideraciones son el potencial de los dispositivos de fluorescencia para ser utilizados en combinación con otras tecnologías y estudios comparativos de exactitud diagnóstica.
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