人下頜第一磨牙釉質(zhì)帽與牙本質(zhì)核三維形態(tài)的初步研究

王書明，張大鵬，鄭亞琪，吳國鋒

(第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院修復(fù)科軍事口腔醫(yī)學(xué)國家重點實驗室，陜西西安710032)

下頜第一磨牙是人最早萌出的恒牙，易因齲損或外傷而發(fā)生牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)等牙體缺損，而對其牙體組織三維結(jié)構(gòu)形態(tài)的準(zhǔn)確認(rèn)識是實現(xiàn)其良好修復(fù)的前提和關(guān)鍵。長期以來，學(xué)者們一直沿襲口腔組織病理學(xué)概念將牙體組織按牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)分別進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察，加之其測量手段多局限于牙齒磨片觀測等二維方法，僅能對牙冠某個斷面的牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)厚度等簡單指標(biāo)進(jìn)行測量，無法獲取其整體三維精細(xì)全貌，也不能對位于不同斷面的標(biāo)志點間距離或牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)的體積和面積等三維指標(biāo)進(jìn)行測量［1-4］。顯微CT掃描(Micro CT)是目前最先進(jìn)的斷層掃描技術(shù)，其分辨率最高可達(dá)1 μm，特別適于骨骼、牙齒等硬組織的研究;且能在不損傷標(biāo)本的情況下完成三維重建，并對標(biāo)本的體積、面積、距離等進(jìn)行高精度的三維測量［5］。2008年Antony等應(yīng)用Micro CT方法成功對類人猿的下頜第一磨牙牙冠進(jìn)行了三維掃描，并據(jù)此首次提出牙釉質(zhì)帽(enamel cap)和牙本質(zhì)核(dentine core)的三維形態(tài)概念，同時重建出磨牙釉質(zhì)帽和牙本質(zhì)核的精細(xì)三維模型［6］。目前對于人下頜第一磨牙釉質(zhì)帽和牙本質(zhì)核的三維形態(tài)學(xué)研究尚未見相關(guān)報道。因此，本研究利用Micro CT對中國人下頜第一磨牙標(biāo)本進(jìn)行了三維掃描，采用逆向工程軟件對牙釉質(zhì)帽和牙本質(zhì)核進(jìn)行三維重建后，分別測量其面積和體積，并初步歸納總結(jié)出人下頜第一磨牙釉質(zhì)帽和牙本質(zhì)核的三維形態(tài)學(xué)規(guī)律，以期為臨床提供理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 下頜第一磨牙樣本的選擇

從我院口腔解剖生理教研室收集的離體牙中，選取人下頜第一磨牙20個作為實驗對象。納入標(biāo)準(zhǔn):①牙體完整、形態(tài)大小一致，無明顯畸形;②釉牙骨質(zhì)界清晰，牙根發(fā)育完全、無斷裂;③牙合面無明顯磨耗，肉眼觀未見牙本質(zhì)裸露。排除標(biāo)準(zhǔn):①牙冠有重度磨耗，肉眼可見牙本質(zhì)顯露;②有齲損、有冠根折及頸部缺損。

1.2 下頜第一磨牙樣本三維掃描

用 Micro CT(Siemens Inveon Micro，德國)分別對納入的20個離體下頜第一磨牙進(jìn)行掃描(掃描軌跡垂直于牙體長軸，參數(shù):電壓80 kV、電流500 μA、分辨率30 μm、曝光時間 800 ms)，并將掃描后的二維圖像數(shù)據(jù)以DICOM格式文件導(dǎo)出。

1.3 下頜第一磨牙牙本質(zhì)核三維數(shù)據(jù)重建

將掃描后的DICOM文件導(dǎo)入Mimics 10.01(Materialise公司，比利時)軟件，分別調(diào)整不同的閾值三維重建整體牙冠、釉質(zhì)帽和髓室模型;然后通過“布爾運算”以及“Edit masks”在整體牙冠模型中減去釉質(zhì)和髓室模型數(shù)據(jù)，獲得牙本質(zhì)核的精細(xì)三維形態(tài)(圖1)。新獲得的牙本質(zhì)核牙合面形態(tài)與剛萌出未磨耗的下頜第一磨牙牙合面高度相似，對應(yīng)于5個磨牙牙尖各有相應(yīng)的牙尖形態(tài)，每個牙尖均尖銳完整，參照下頜第一磨牙牙尖命名方法將其依次命名為近舌牙本質(zhì)尖、遠(yuǎn)舌牙本質(zhì)尖、近頰牙本質(zhì)尖、遠(yuǎn)頰牙本質(zhì)尖、遠(yuǎn)中牙本質(zhì)尖(圖2)。然后將上述文件以“.st”格式導(dǎo)出并保存。

1.4 下頜第一磨牙樣本三維測量

將保存的“.stl”格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagic Studio 11.0逆向工程軟件，去除多余的雜點、壞點及多余數(shù)據(jù)。運行軟件中“前平面”及“聯(lián)結(jié)多變形”等命令后，分別進(jìn)行以下各指標(biāo)測量:①髓角-牙本質(zhì)尖距離:分別測量髓室各髓角至各自牙本質(zhì)核相應(yīng)牙本質(zhì)尖(近舌牙本質(zhì)尖、遠(yuǎn)舌牙本質(zhì)尖、近頰牙本質(zhì)尖、遠(yuǎn)頰牙本質(zhì)尖、遠(yuǎn)中牙本質(zhì)尖)的距離(圖3);②髓角-牙尖距離:分別測量髓室各髓角至各自相應(yīng)牙尖的距離;③體積和面積指標(biāo):分別測量牙釉質(zhì)帽、牙本質(zhì)核和髓室的體積、面積(圖4)。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。分別將下頜第一磨牙髓室各個髓角至各相應(yīng)牙本質(zhì)尖、牙尖距離的測量數(shù)據(jù)采用雙因素方差分析，各髓角間比較用Dunnett-t檢驗;釉質(zhì)帽、牙本質(zhì)核、牙髓的體積與面積用 pearson相關(guān)分析，檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 下頜第一磨牙的精細(xì)三維模型

完整重建出下頜第一磨牙牙體組織的三維精細(xì)模型(圖1)，從外到內(nèi)依次包含釉質(zhì)帽(圖1A)、牙本質(zhì)核(圖1B)和髓室(圖1C)模型。觀察整個牙冠牙合面形態(tài)，頰側(cè)3個牙尖(近頰尖、遠(yuǎn)頰尖和遠(yuǎn)中尖)由于磨耗可見其牙尖形態(tài)不明顯;觀察牙本質(zhì)核牙合面形態(tài)，5個牙本質(zhì)核牙尖均外形尖銳、完整，未見有磨耗跡象，且與牙冠和髓室牙合面的5個牙尖和髓室角分別一一對應(yīng);觀察髓室模型，可見各髓角形態(tài)清晰完整，髓室均未見有鈣化閉鎖等異常。

圖1 下頜第一磨牙整體三維形態(tài)

圖2 下頜第一磨牙牙本質(zhì)核5個牙本質(zhì)尖

圖3 5個髓角到各個牙本質(zhì)尖的距離

圖4 牙本質(zhì)核的體積和面積

2.2 釉質(zhì)帽、牙本質(zhì)核、髓室的體積和面積

下頜第一磨牙釉質(zhì)帽、牙本質(zhì)核牙髓組織的體積、面積均值見表1。相關(guān)分析結(jié)果顯示:釉質(zhì)帽的體積與面積之間無明顯相關(guān)(P﹥0.05)，而牙本質(zhì)核、牙髓組織的體積與面積之間均存在統(tǒng)計學(xué)相關(guān)(P＜0.05)(表2)。

2.3 髓室各髓角至牙本質(zhì)尖厚度

髓室各髓角至其各自牙本質(zhì)核牙尖的距離見表3。近頰牙本質(zhì)尖、近舌牙本質(zhì)尖分別與遠(yuǎn)舌、遠(yuǎn)頰、遠(yuǎn)中牙本質(zhì)尖之間差異均存在統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，而遠(yuǎn)中、遠(yuǎn)頰、遠(yuǎn)舌牙本質(zhì)尖兩兩相比均無統(tǒng)計學(xué)差異(P﹥0.05);其中遠(yuǎn)舌牙本質(zhì)尖﹥遠(yuǎn)頰牙本質(zhì)尖﹥遠(yuǎn)中牙本質(zhì)尖＞近舌牙本質(zhì)尖＞近頰牙本質(zhì)尖(表4)。

2.4 髓室各髓角至牙尖厚度

髓室各髓角至其各自牙尖的距離見表5。近頰尖、近舌尖、遠(yuǎn)頰尖、遠(yuǎn)舌尖、遠(yuǎn)中尖各組之間兩兩相比，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05);其中遠(yuǎn)舌尖＞近舌尖＞遠(yuǎn)中尖＞遠(yuǎn)頰尖＞近頰尖(表6)。

表1 釉質(zhì)帽、牙本質(zhì)核、髓室的體積(mm3)和面積(mm2)

表2 釉質(zhì)帽、牙本質(zhì)核、牙髓體積與面積的pearson相關(guān)性檢驗

表3 髓室各髓角至其各自牙本質(zhì)尖的厚度(mm)

表4 髓室各髓角至牙本質(zhì)尖距離的雙因素方差分析和兩兩比較

表5 髓室各髓角至各自牙尖的厚度 (mm)

表6 髓室角至各自牙尖距離的雙因素方差分析和兩兩比較

3 討論

下頜第一磨牙作為人最早萌出的恒牙，系統(tǒng)認(rèn)識其內(nèi)在三維精細(xì)形態(tài)特征具有重要的臨床意義。目前口腔解剖生理學(xué)教科書中對于下頜第一磨牙牙冠的描述僅局限于對其頰舌徑、近遠(yuǎn)中徑等大體外觀指標(biāo)的描述，而口腔組織病理學(xué)教科書中又僅從釉質(zhì)、牙本質(zhì)組織學(xué)角度對其某一牙體組織磨片進(jìn)行描述，均不能真實準(zhǔn)確描述牙冠形態(tài)的三維信息［1］。本研究利用Micro CT對下頜第一磨牙進(jìn)行三維掃描，采用逆向工程軟件進(jìn)行三維重建后可獲得牙本質(zhì)核的三維形態(tài);并能在不破壞標(biāo)本的情況下，任意測量各個斷層下兩點間的距離(如髓角最高點至牙尖距離)。相對于傳統(tǒng)的游標(biāo)卡尺測量和牙齒磨片法測量，三維測量分析具有以下優(yōu)點:①可直觀展示牙齒各部分的形態(tài)，有助于口腔醫(yī)生對牙齒有更深一層的認(rèn)識，對修復(fù)治療中牙體預(yù)備有指導(dǎo)意義;②可借助逆向工程軟件對牙齒內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行面積、體積的測量，并能方便獲得所有測量結(jié)果［7］。目前有研究者利用Micro CT分析比較了類人猿與現(xiàn)代人下頜第一磨釉質(zhì)帽和牙本質(zhì)核的面積、體積，但對中國人的下頜第一磨釉質(zhì)帽和牙本質(zhì)核的形態(tài)學(xué)研究尚未見報道［8-9］。

本研究三維重建了下頜第一磨牙釉質(zhì)帽、牙本質(zhì)核的三維模型，生動展示了牙冠中釉質(zhì)帽和牙本質(zhì)核的精細(xì)三維形態(tài)。通過對釉質(zhì)帽、牙本質(zhì)核、牙髓體積與面積的pearson相關(guān)性檢驗，得出釉質(zhì)帽并無統(tǒng)計學(xué)差異，而牙本質(zhì)核、牙髓體積與面積均有統(tǒng)計學(xué)差異，分析其原因可能與下頜第一磨牙存在生理性磨耗，導(dǎo)致釉質(zhì)形態(tài)發(fā)生改變而產(chǎn)生。

其中牙本質(zhì)核的形態(tài)與下頜第一磨牙冠牙合面相似，5個牙尖形態(tài)均尖銳、清晰、完整，且與髓角、牙冠牙尖對應(yīng)一致。另外，本研究還測量了下頜第一磨牙釉質(zhì)帽、牙本質(zhì)核、牙髓的體積和面積，通過數(shù)據(jù)分析顯示，牙本質(zhì)核的體積約占牙冠部分的51.60%，充分說明了牙本質(zhì)是牙冠重要組成部分，其三維形態(tài)的獲得是對牙齒內(nèi)部解剖形態(tài)的重要補充;各髓角至其相應(yīng)牙本質(zhì)尖的距離分別為遠(yuǎn)舌牙本質(zhì)尖3.75 mm、遠(yuǎn)頰牙本質(zhì)尖 3.66 mm、遠(yuǎn)中牙本質(zhì)尖3.65 mm、近舌牙本質(zhì)尖 3.39 mm、近頰牙本質(zhì)尖3.18 mm。根據(jù)Graham等提出在修復(fù)治療的基牙預(yù)備中應(yīng)保留距牙髓2 mm左右的牙本質(zhì)才相對安全，對牙髓的激惹刺激反應(yīng)較小的觀點［10］，臨床醫(yī)生在磨除咬合面釉質(zhì)后就可參照本結(jié)果得出牙本質(zhì)的最大磨切量。另外，本結(jié)果還顯示，遠(yuǎn)中的3個牙尖相對于近中的2個牙尖離牙髓的距離更長，相對來說更安全。

各髓角至牙尖的距離也是基牙預(yù)備過程中牙合面可磨切量的重要參考，所以我們也測試了各髓角至牙尖的距離。結(jié)果顯示，生理性磨耗使得功能尖距離牙髓更近，非功能尖距離牙髓較遠(yuǎn)，其中以近頰尖與髓角的距離最短(約4.06 mm)，按照全瓷冠預(yù)備2 mm的磨切量，即便是距離牙髓近頰尖在預(yù)備后仍有2 mm的牙本質(zhì)，基牙仍是安全距離。說明本結(jié)果可為臨床基牙預(yù)備和齲洞制備提供真實可靠的數(shù)據(jù)參考。

隨著年齡的增長，牙髓的體積在不斷的減小、髓角在不斷的降低［11］，從而導(dǎo)致髓角到牙尖和牙本質(zhì)尖的距離在不斷的增加;但隨著年齡的增加牙齒的磨耗也相應(yīng)增加，使得髓角到牙尖的距離在不斷的減小。因此不同年齡段牙齒的各個部分形態(tài)和體積會有所不同，尚需增加標(biāo)本數(shù)量并根據(jù)年齡段進(jìn)行分組，建立不同年齡段的下頜第一磨牙的三維信息庫，為口腔醫(yī)生的臨床治療提供更加可靠的理論指導(dǎo)。

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