基于牙本質(zhì)-牙髓復(fù)合體增齡性變化推斷年齡的研究進(jìn)展

儲 光 ，張智勇 ，周 洪 ，閻春霞 ，陳 騰 ，郭昱成

（1.陜西省顱頜面精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710004；2.西安交通大學(xué)口腔醫(yī)院正畸科，陜西西安 710004；3.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部法醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710061）

年齡推斷是法醫(yī)學(xué)實(shí)踐的重要內(nèi)容之一。通過骨齡判斷兒童和青少年的生理年齡在國內(nèi)外應(yīng)用較為普遍。而牙齒作為人體最堅(jiān)硬的器官，由于保存時間較長，通過牙齒進(jìn)行年齡推斷逐漸得到關(guān)注。有些法醫(yī)牙科學(xué)家通過測量離體牙牙本質(zhì)中天冬氨酸的外消旋性或者通過觀察牙齒根部牙骨質(zhì)環(huán)來推斷年齡，但這需要拔除牙齒且破壞牙體組織，在活體年齡推斷中的應(yīng)用受到限制[1-3]。也有學(xué)者通過牙齒的生長發(fā)育特征，如牙齒礦化和萌出推斷年齡，但牙齒的發(fā)育在18歲以后基本完成，故其應(yīng)用于成年人年齡推斷也受到限制[4-7]。

牙齒結(jié)構(gòu)由外到內(nèi)分別為牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)和牙髓，牙根最外層結(jié)構(gòu)為牙骨質(zhì)。其中牙髓組織含有大量的成纖維細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞，通過成牙本質(zhì)細(xì)胞突、細(xì)胞間質(zhì)等與外部的牙本質(zhì)有著密切的生物學(xué)聯(lián)系，而被稱為牙本質(zhì)-牙髓復(fù)合體。與牙釉質(zhì)不同，隨著生理年齡增長，牙本質(zhì)因?yàn)閷ν饨缇捉缐毫蜏囟却碳さ纳飳W(xué)反應(yīng)一生中可以不斷形成，髓腔體積逐漸減小，法醫(yī)牙科學(xué)家據(jù)此提出可以通過牙本質(zhì)-牙髓復(fù)合體增齡性變化推斷年齡。1925年，BODECKER[8]首次闡述了繼發(fā)性牙本質(zhì)和生理年齡的相關(guān)性；1961年，PHILIPPAS[9]首次利用放射學(xué)技術(shù)研究了繼發(fā)性牙本質(zhì)和生理年齡的相關(guān)性；1995年，KVAAL等[10]首次利用根尖片觀察牙髓腔形態(tài)來推斷年齡，PAEWINSKY等[11]又通過曲面斷層片觀察牙髓腔形態(tài)以推斷年齡；之后，CAMERIERE等[12]提出以髓腔與牙齒面積比推斷生理年齡，且其相關(guān)性已被不同人群的研究所證實(shí)[13-18]。隨著影像學(xué)、放射學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，利用牙本質(zhì)-牙髓復(fù)合體增齡性變化推斷年齡的技術(shù)和方法也在不斷發(fā)展和豐富。本文綜述相關(guān)研究進(jìn)展，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供依據(jù)。

1 基于牙髓、牙體長度、寬度測量進(jìn)行年齡推斷

1995年，KVAAL等[10]最早提出了基于X線片中的牙髓、牙體長度、寬度比值推斷年齡，以挪威100名患者的根尖片為研究對象。測量方法：從釉牙骨質(zhì)界平面A、釉牙骨質(zhì)界至根尖的中點(diǎn)平面C以及A、C中點(diǎn)平面B三個平面分別測量牙髓與牙根長度比、牙髓與牙體長度比、牙體與牙根長度比和牙髓與牙體寬度比，并通過這些比值計(jì)算出與年齡的函數(shù)關(guān)系。結(jié)果表明，除了牙體與牙根長度比之外，其余比值均與年齡相關(guān)，并且其中牙髓與牙根長度比和牙髓與牙體長度比與年齡的相關(guān)性較高。基于上述與年齡相關(guān)的比值建立的多個年齡推斷公式表明，單獨(dú)以下頜尖牙為測量對象建立的公式相關(guān)性最差（R2=0.56），當(dāng)結(jié)合上頜中切牙、側(cè)切牙、第二前磨牙和下頜的側(cè)切牙、尖牙、第一前磨牙六顆不同類型牙齒綜合分析時，建立的年齡推斷公式相關(guān)性最高（R2=0.76）。

2004 年，PAEWINSKY 等[11]首次將 KVAAL 等[10]提出的方法應(yīng)用于曲面斷層攝影（orthopantomography，OPG），他們收集了明斯特大學(xué)醫(yī)院口腔科168名個體的OPG。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，牙髓與牙體寬度比顯示出了最高的相關(guān)性（r2=0.913）。 2013 年，KARKHANIS 等[19]觀察了279名澳大利亞人群的OPG，結(jié)果顯示通過單根牙推斷年齡的誤差相對較小，其中上頜中切牙誤差最?。?.367歲），其次是上頜側(cè)切牙（9.525歲），下頜尖牙誤差最大（10.903歲），綜合分析這六顆不同類型的牙齒測量結(jié)果，得出了更小的誤差結(jié)果（7.963歲）。

然而，也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)使用該方法進(jìn)行年齡推斷誤差較大。2011年，KANCHAN-TALREJA等[20]以100個印度個體的牙齒根尖片進(jìn)行研究時，發(fā)現(xiàn)無論采取平行投照還是成角投照方式，所推斷的年齡與實(shí)際年齡誤差都很大。當(dāng)應(yīng)用KVAAL的公式[10]時，平行投照的誤差為18～20歲，成角投照的誤差為19～21歲，即使在建立了針對印度人種的年齡預(yù)測公式后，仍然有11～14歲的年齡誤差。2011年，ERBUDAK等[21]將此方法用于土耳其人，得出與年齡的相關(guān)系數(shù)只有0.035～0.345，且誤差達(dá) 12～28 歲。 2008 年，LANDA等[22]在西班牙人群中的研究也指出該方法誤差較大。

因此，基于牙髓、牙體長度、寬度測量能否準(zhǔn)確進(jìn)行年齡推斷，誤差是否在允許范圍之內(nèi)，需要在以后的研究中進(jìn)一步證實(shí)。

2 基于牙冠指數(shù)法進(jìn)行年齡推斷

1997年，DRUSINI[23]首次提出利用牙冠指數(shù)（tooth coronal index，TCI）作為年齡推斷的依據(jù)，通過433名意大利北部地區(qū)個體的OPG獲取下頜前磨牙及第一、二磨牙的影像，計(jì)算牙冠高度（height of the crown，CH）、牙冠髓腔的高度（height of the coronal pulp cavity，CPCH）、牙冠指數(shù)（tooth coronal index，TCI）。

最后分別得出男、女性及不考慮性別的前磨牙、磨牙TCI與年齡的函數(shù)關(guān)系式，其相關(guān)系數(shù)為-0.92～-0.87，誤差為5.88～6.66歲，而且在男性樣本中與年齡的相關(guān)性更高。同時，將此方法用于保存100年以上的男性磨牙樣本，也得到了較準(zhǔn)確的結(jié)果。

但此種推斷年齡的方法在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用并不廣泛。2013年，KARKHANIS等[24]重新驗(yàn)證此方法并將其用于澳大利亞人群，雖然結(jié)合多顆牙齒的測量結(jié)果進(jìn)行推斷，得到的結(jié)果仍然誤差較大。

總體而言，KVAAL法和牙冠指數(shù)法是在根尖片或曲斷片上所做的一維分析，由于所采取的投照技術(shù)的不同以及圖像本身分辨率的差異，導(dǎo)致不同觀察者之間對于參考點(diǎn)的選擇很難達(dá)到完全一致，增加了測量誤差[14]。而且對于不同牙位，繼發(fā)性牙本質(zhì)在髓腔不同位置沉積速率不同，僅用一個方向維度上的距離測量并不能完全準(zhǔn)確代表繼發(fā)性牙本質(zhì)的生成量。

3 基于牙髓、牙體面積測量進(jìn)行年齡推斷

鑒于線段測量不能準(zhǔn)確反映牙本質(zhì)-牙髓復(fù)合體的增齡性變化。2004年，CAMERIERE等[12]提出了一種新的利用繼發(fā)性牙本質(zhì)推斷年齡的方法，即冠髓面積比（pulp-tooth area ratio，PTR）。該方法利用軟件測量出髓腔面積與牙齒面積的比值，從而得出函數(shù)關(guān)系式來推斷死亡年齡。他首先將此方法應(yīng)用于尖牙，原因是尖牙在口內(nèi)存留時間最長，且無需承受較大的咬合力和磨耗，髓腔體積大便于測量。計(jì)算結(jié)果顯示，平均誤差在3.7歲以內(nèi)。因?yàn)橄骂M前磨牙多為單根，其髓腔同尖牙一樣易于測量，且不像前牙易受到溫度和酸的直接刺激，于是他又將此方法應(yīng)用于下頜前磨牙[13]。結(jié)果顯示，單顆下頜前磨牙與生理年齡的相關(guān)系數(shù)為0.69～0.75，誤差為7.35～7.99歲。而如果將四顆下頜前磨牙同時計(jì)算，相關(guān)系數(shù)則高達(dá)0.86，誤差降低至5.31歲。同時，此方法應(yīng)用于上下頜切牙得到的誤差較大，而且性別會影響年齡推斷的準(zhǔn)確性[14]。

繼CAMERIERE之后，不同學(xué)者開始將其應(yīng)用于年齡推斷。2011年，DE LUCA等[15]使用該方法推斷墨西哥人的年齡，結(jié)果誤差僅為1.9歲，遠(yuǎn)低于其他形態(tài)學(xué)方法5歲以上的誤差。ZAHER等[16]通過研究埃及人群上頜切牙PTR，發(fā)現(xiàn)生理年齡與PTR之間有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系，誤差為1.2～5.1歲。

然而，也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)該方法推斷年齡誤差較大。2009年，BABSHET等[17]在對印度人群中的研究中指出，若將歐洲人的年齡推斷公式應(yīng)用于印度人，所得到的平均絕對誤差達(dá)11.01歲，而在歐洲人群中誤差只有4.38歲。即使在得出了針對印度人群年齡推斷公式后，誤差仍在10歲以上。而其2011年在印度人群中的研究結(jié)果[18]顯示，以單顆牙為研究樣本，側(cè)切牙的PTR顯示出最強(qiáng)的相關(guān)性（r=-0.395），尖牙顯示出最弱的相關(guān)性（r=-0.206），而將側(cè)切牙、尖牙、第一前磨牙的PTR綜合考慮，相關(guān)性得到了提高（r=-0.438）。但其年齡推斷的誤差也高達(dá)12.1～13.1歲，遠(yuǎn)高于歐洲相關(guān)研究中2.5～5.0歲的誤差。

CAMERIERE等[12]提出的測量方法將一維平面測量擴(kuò)展到二維平面上，而且面積測量選取了較多的參考點(diǎn)來描繪輪廓，相對于一維測量更加準(zhǔn)確。但是，髓腔是一個立體的圓柱狀腔隙，其邊緣在X線平面上的投影密度不均[16]，觀察者之間也很難達(dá)到描繪的一致性。其投影還受到牙齒本身扭轉(zhuǎn)、錯位的影響，并不是髓腔、牙齒本身形態(tài)的正確反映。而且，軟組織的重疊影像也給牙齒、髓腔形態(tài)的描繪加大了難度[17]，這也是該方法在活體年齡推斷準(zhǔn)確性遠(yuǎn)低于標(biāo)本研究的一個重要原因。

4 基于牙髓、牙體容積測量進(jìn)行年齡推斷

隨著影像學(xué)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）、微計(jì)算機(jī)斷層掃描（micro-computed tomography，micro-CT）和錐形束 CT（cone beam CT，CBCT）等技術(shù)開始應(yīng)用于牙齒的年齡推斷。

以CT技術(shù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了繼發(fā)性牙本質(zhì)的三維測量，在空間分辨率、準(zhǔn)確性上都有了很大的提高，也產(chǎn)生了更多樣化的測量方法和標(biāo)準(zhǔn)來推斷年齡。

4.1 CT技術(shù)用于年齡推斷

2011年，TARDIVO等[25]首次利用CT技術(shù)掃描了58位個體的133顆尖牙，利用牙髓與牙體容積比推斷年齡，結(jié)果顯示出一定的相關(guān)性（R2=0.38）。同時，他將髓腔容積用于性別推斷，準(zhǔn)確性也很高。然而因CT機(jī)拍攝牙齒成本高，輻射量大，相關(guān)研究較少。多層螺旋 CT（multi-slice spiral CT，MSCT）在臨床多用于心肺等器官的檢查，在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用也較少。SAKUMA等[26]在2013年利用MSCT以136顆下頜第一前磨牙為樣本，測量髓腔與牙齒容積比和生理年齡的關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.76。

4.2 micro-CT技術(shù)應(yīng)用于年齡推斷

micro-CT采用的是與普通臨床CT不同的微焦點(diǎn)X線球管，以對組織進(jìn)行高分辨率的掃描并成像分析，分辨率高達(dá)幾微米，掃描厚度可達(dá)到10μm，多用于離體牙齒的掃描[27]。

2004年，VANDEVOORT等[28]通過使用micro-CT掃描43顆離體牙齒，發(fā)現(xiàn)牙髓與牙體容積比與年齡的相關(guān)性較低（r=0.31），可能與樣本量少有關(guān)。SOMEDA等[29]在東京齒科大學(xué)利用micro-CT分析155顆下頜中切牙后發(fā)現(xiàn)，利用牙髓與去除釉質(zhì)的牙體容積比值作為參數(shù)，與年齡的相關(guān)性更高（男性R2=0.66，女性R2=0.78）。 2009 年，ABOSHI等[30]使用 micro-CT 分別掃描50顆下頜第一、二前磨牙，將牙冠和牙根劃分為四個區(qū)域分別進(jìn)行牙髓與牙體容積比的分析，結(jié)果顯示，從牙冠頸部至牙根頸1/3的區(qū)域，牙髓與牙體容積比與生理年齡顯示出最高的相關(guān)性（下頜第一前磨牙R2=0.625，下頜第二前磨牙R2=0.698）。而在根尖1/3區(qū)域，牙髓與牙體容積比與年齡相關(guān)性較差。值得注意的是，雖然使用micro-CT得出的牙髓與牙體容積比與年齡的相關(guān)性較高，但因其只能對離體牙進(jìn)行測量，限制了其應(yīng)用推廣。

4.3 CBCT技術(shù)的應(yīng)用

CBCT采用錐形射線束投照，連續(xù)獲得幾百張二維平面投影圖像后將所接受的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中重組，而得到三維圖像。與傳統(tǒng)CT相比具有放射劑量較低、掃描時間短、圖像更加準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，因而具有很大優(yōu)勢[31-32]。2006年，YANG 等[33]首次利用拍攝CBCT影像的28顆單根牙為樣本，研究了牙髓與牙體容積比和生理年齡之間的關(guān)系，結(jié)果顯示相關(guān)性較低（R2=0.29），這可能由于樣本量較小。2011年，JAGANNATHAN等[34]利用CBCT技術(shù)計(jì)算出140位個體的尖牙冠髓體積比，建立了適用于印度人群的年齡推斷公式，平均絕對誤差為8.54歲。2014年，PINCHI等[35]掃描分析了148顆上頜中切牙的CBCT，計(jì)算出髓腔體積與牙齒體積比，并建立了年齡推斷數(shù)學(xué)模型，結(jié)果顯示，在30～59歲的人群中年齡推斷誤差最?。ㄆ骄鶜堄嗾`差0.71～5.86歲）。 2016年，GE 等[36]利用 CBCT 技術(shù)分析了13顆牙齒（上頜中切牙、側(cè)切牙、尖牙、第二前磨牙、第一磨牙、第二磨牙，下頜中切牙、側(cè)切牙、尖牙、第一前磨牙、第二前磨牙、第一磨牙、第二磨牙）的髓腔容積與生理年齡的關(guān)系，結(jié)果顯示，上頜第二磨牙牙髓、牙體容積比與年齡的相關(guān)性最好，上頜尖牙與年齡相關(guān)性最差。該研究還以第一磨牙為對象建立了牙髓與牙體容積比推斷年齡的數(shù)學(xué)模型，誤差為8.122歲[37]。 2017年，BIUKI等[38]以 122名個體的前牙CBCT影像為研究對象，結(jié)果顯示，上頜中切牙和尖牙牙髓與牙體容積比與年齡的相關(guān)性最強(qiáng)，而結(jié)合多顆牙齒可以提高年齡推斷的準(zhǔn)確性。

以CBCT技術(shù)來說，部分學(xué)者通過重建牙齒三維模型測量牙髓與牙體容積比推斷年齡，也有學(xué)者將CBCT得到的牙齒影像使用KVAAL法[39]或CAMERIERE法[40-42]來推斷年齡，同樣得出了較為準(zhǔn)確的結(jié)果。但是如何保證重建的牙髓腔體積接近真實(shí)牙髓腔體積，在技術(shù)上仍需突破。另外，對牙齒進(jìn)行三維重建也增加了測量分析的資金成本和時間成本。

5 小結(jié)與展望

隨著生理年齡的增長，繼發(fā)性牙本質(zhì)不斷形成，牙髓腔體積不斷減小，利用影像學(xué)手段觀察牙本質(zhì)-牙髓復(fù)合體變化推斷年齡開始得到應(yīng)用。尤其是近十幾年來，隨著影像學(xué)、放射學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，測量技術(shù)已經(jīng)從最初依靠X線根尖片、OPG的測量發(fā)展為依托micro-CT和CBCT等技術(shù)，其測量維度也從最初的一維線性測量發(fā)展為牙髓與牙體面積比的二維測量，以及三維的牙髓與牙體容積比的分析。

與通過骨骼發(fā)育和牙齒的形成、萌出推斷年齡相比，基于牙本質(zhì)-牙髓復(fù)合體變化推斷年齡是少數(shù)可以用來推斷成年人生理年齡的方法之一。而與利用牙質(zhì)中氨基酸的外消旋性和DNA甲基化等分子生物學(xué)方法相比，該方法具有簡單、可操作性強(qiáng)、無破壞性等優(yōu)點(diǎn)。但是其在某些方面依然存有局限性：（1）被選擇作為年齡推斷的牙齒不能存在缺失、畸形、嚴(yán)重齲壞或磨耗等情況，而且阻生、扭轉(zhuǎn)、充填、經(jīng)根管治療過、存在修復(fù)體的牙都不能作為研究對象。（2）測量條件的限制，比如測量儀器、投照方式、測繪軟件、灰度值的不同甚至是顯示器的特性都會帶來測量結(jié)果的不一致。（3）人種的差異會導(dǎo)致牙齒、髓腔形態(tài)的差異，基因、環(huán)境、飲食習(xí)慣的不同直接影響繼發(fā)性牙本質(zhì)的生成速率。因此，針對不同種族和人群，建立具有種群代表性的年齡推斷研究至關(guān)重要。同時很多研究發(fā)現(xiàn)，使用牙本質(zhì)-牙髓復(fù)合體變化推斷年齡的誤差都在5歲以上，有些研究的誤差甚至為10歲以上，這極大地限制了其在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。未來應(yīng)考慮聯(lián)合其他的分子生物學(xué)方法，如DNA甲基化、端粒DNA長度和牙質(zhì)中氨基酸的外消旋性等提高年齡推斷的準(zhǔn)確性[43-45]。

通過牙本質(zhì)-牙髓復(fù)合體增齡性變化推斷年齡的研究體系尚未建立完全。研究方法的多樣性和結(jié)論的矛盾性反映出該研究仍需不斷完善。期望隨著測量標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，測量方法的改進(jìn)，特定人種年齡推斷公式的建立，法醫(yī)臨床學(xué)家能夠探索出適用于我國成年人年齡推斷的方法。