基于影像學(xué)的骨齡牙齡測(cè)量方法研究進(jìn)展

蔡祉恒，紀(jì)芳

（1.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)，上海 200000；

2.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)學(xué)院，上海第九人民醫(yī)院正畸科，國家口腔疾病臨床研究中心，上海市口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海市口腔醫(yī)學(xué)研究所，上海 200000）

年齡估算通常用于人體遺骸的身份驗(yàn)證，刑事責(zé)任裁定和臨床治療計(jì)劃的確定，在民事和刑事訴訟以及診所及醫(yī)院工作中至關(guān)重要[1-2]。骨骼發(fā)育具有一定的年齡特征和里程碑式標(biāo)志，直觀地反映骨骼發(fā)育成熟度和個(gè)體的生物學(xué)年齡。骨齡有助于內(nèi)分泌遺傳代謝情況及發(fā)育性疾病的隨訪，以及促生長藥物的合理使用及過程監(jiān)測(cè)等[3]；腕骨年齡和頸椎骨年齡通常被用作正畸臨床的診斷標(biāo)準(zhǔn)之一，以對(duì)頜面部區(qū)域的生長和發(fā)育作出做出更現(xiàn)實(shí)的評(píng)估[4]。

除骨齡外，由于牙齒礦化受到全身因素影響較小，故應(yīng)用形態(tài)學(xué)和放射成像相結(jié)合的牙齡評(píng)估已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、法學(xué)和人類學(xué)等領(lǐng)域[5]。

一、X線片骨齡判別

在正常的人體骨骼發(fā)育過程中，原發(fā)性和繼發(fā)性骨化中心的發(fā)生時(shí)間，骨化速率，骨骺和干骺端的閉合時(shí)間及其形態(tài)變化都是規(guī)律的，稱為骨齡[6]，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為骨齡測(cè)量的最理想部位為腕骨[7]。

兒科中最常用的Tw骨齡評(píng)分方法由英國的Tanner和Whitehouse等人于19世紀(jì)50年代建立，并分別在1997和2001年制定了TW-RUS法和TW3法[8，9]。中國學(xué)者張紹巖等人在1995年參照TW2方法制定了《中國人骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)CHN法》[10]。2006年他們制定了《中國人手腕骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)一中華05》，成為評(píng)估兒童骨齡的國家標(biāo)準(zhǔn)[11]。

（一）手腕部X線片

Demirjian[5]和Grave[12]的研究都證實(shí)了手腕部骨成熟與青春發(fā)育之間的關(guān)系：可以根據(jù)腕部骨骼的鈣化來了解生長發(fā)育、評(píng)估生長發(fā)育潛力以及是否處于快速發(fā)育期。Greulich等[13]認(rèn)為手腕骨是評(píng)價(jià)一個(gè)健康兒童全身骨骼成熟度的公正指標(biāo)。在健康兒童身上，腕骨骨骺的骨化、骨骺與骨干的融合遵循一定的順序，這種順序由基因決定，在健康兒童中有規(guī)律性。

Grane[14]把青春迸發(fā)期分為三個(gè)階段：加速期、高峰期和減速期，并提出以下指標(biāo)，可以根據(jù)腕部X線片來確定這些階段，其主要指標(biāo)為：

1.加速期

（1）MP3期：第三指中節(jié)指骨的骨骺與干骺的寬度相等；（2）R期：橈骨骺與干骺的寬度相等。

2.高峰期

（1）S期：出現(xiàn)拇指內(nèi)收籽骨；（2）MP3cap期：第三指中節(jié)指骨的骨骺成骺帽；（3）Rcap期：橈骨的骨骺成骺帽。

3.減速期

（1）DP3u期：第三指的遠(yuǎn)中、近中、中節(jié)指骨完全融合；（2）Ru期：橈骨完全融合。

圖1 手腕骨X線片F(xiàn)ig1 X-ray of wrist bone

（二）頸椎X線片

圖2 頸椎骨生長發(fā)育評(píng)價(jià)Fig2 EvaIuation of cervicaI bone growth and deveIopment

利用頭顱定位側(cè)位片觀察第2、3、4頸椎的形態(tài)，從而評(píng)價(jià)生長發(fā)育的狀態(tài)及潛力。主要觀察指標(biāo)包括：錐體的整體形狀（由薄而水平向矩形漸變至厚而垂直向矩形）、錐體上面（由斜面漸變至水平）、錐體底面（由水平漸變至凹陷）[14]。依據(jù)上述方法，通常把頸椎骨齡評(píng)價(jià)分成6期：起始期（Initiation，有80～100%生長潛力）、快速期（Acceleration，65～85%生長潛力）、過渡期（Transition，25～65%生長潛力）、減速期（Deceleration，10～25%生長潛力）、成熟期（Maturation，5～10%生長潛力）、完成期（Completion，無生長潛力）[14]。

二、X線片牙齡測(cè)量及其應(yīng)用

同樣作為評(píng)估生長發(fā)育的手段，牙齒鈣化優(yōu)于牙齒萌出，因?yàn)檠例X萌出是一個(gè)短暫的事件，其精確的時(shí)間很難確定；鈣化是一個(gè)連續(xù)的過程，可以通過X線片攝影等永久記錄的方法來評(píng)估，它是由牙齒萌出的時(shí)間和全身因素決定的，幾個(gè)世紀(jì)以來的學(xué)者均研究認(rèn)為，鈣化階段最不易受環(huán)境因素的影響[15]。比起其他成熟度指標(biāo)，牙齒礦化受到營養(yǎng)和內(nèi)分泌狀況的影響相對(duì)較小[14]。

（一）Demirjian法

1.方法

Demirjian法對(duì)牙齒的分期經(jīng)歷了牙齒發(fā)育、鈣化和成熟的階段，每個(gè)分期都易于識(shí)別。Demirjian法通過比較牙冠、牙根的相對(duì)長度以及牙根內(nèi)壁的相對(duì)角度來對(duì)牙齒發(fā)育階段進(jìn)行劃分。由于上頜結(jié)節(jié)等結(jié)構(gòu)的影響，很難在曲面斷層片上清楚地顯示上頜后牙的牙根形態(tài)，而下頜區(qū)域的影像不易被影響。由于牙齒發(fā)育具有雙邊對(duì)稱的特點(diǎn)，因此在實(shí)際使用中，只需測(cè)量左下頜的7顆恒牙就可以對(duì)牙齡進(jìn)行推斷[16]。

表1 Demirjian牙齡推斷法的分期和描述Tab1 Stages and description of Demirjian dentaI age estimation

1973年，Demirjian等將除第三磨牙外的7個(gè)下頜牙齒分為切牙組、尖牙組、前磨牙組和磨牙組，根據(jù)牙齒礦化的程度，將每個(gè)牙體分為A～H八個(gè)分期，再轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的牙齡成熟度指數(shù)，最后計(jì)算出七個(gè)牙齒的牙齡成熟度指數(shù)之和，通過查表來獲得相應(yīng)年齡，結(jié)果可以精確到0.1歲[17]。

對(duì)于青春期晚期和成年初期的年輕人來說，這7顆牙齒基本上已礦化，只有第三顆磨牙仍在發(fā)育中；一些研究發(fā)現(xiàn)，第三磨牙持續(xù)發(fā)育從5歲至25歲；因此，研究人員越來越多地以第三磨牙為研究對(duì)象來推斷牙齡[17]。

圖3 Demirjian法分級(jí)方法Fig3 Demirjian grading method

Demirjian法已合理劃分為多個(gè)階段，且因其易于區(qū)分、評(píng)估客觀等優(yōu)點(diǎn)已為多數(shù)研究所采用。而且該方法不受關(guān)節(jié)強(qiáng)直、乳恒牙早失、乳牙滯留、恒牙列擁擠阻生等許多局部因素的影響，其適用年齡段貫穿患者青春期生長和發(fā)育的加速、高峰期、部分減速期，因此該方法可以對(duì)臨床工作進(jìn)行科學(xué)地指導(dǎo)[16]。

2017年費(fèi)越、汪俊等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，恒中切牙和恒側(cè)切牙均在6.50至7.50歲時(shí)出現(xiàn)高峰發(fā)育，而恒前磨牙高峰發(fā)育的年齡為7.00至8.00歲。男性下頜第一恒磨牙的高峰發(fā)育時(shí)期為6.50～7.50歲和8.50～9.50歲。女性牙齒發(fā)育整體要比男性早，但是發(fā)育折線沒有顯著差異。

2.修正公式

Demirjian牙齡估計(jì)方法具有高度可重復(fù)性、易于理解和易于使用，在改進(jìn)后能更客觀準(zhǔn)確地反映特定人群的牙齡特征，因此它已成為推斷牙齡的最常用方法，但是推斷的牙齒年齡與實(shí)際年齡之間仍然存在差異。Demirjian法與生理觀察法和腕骨測(cè)量法的結(jié)合可以減少單一方法的誤差，并使年齡推斷結(jié)果更有價(jià)值[15]。

李萌等[17]提出了男女牙齡修正公式為：yf=100.01/{1+exp[-0.48(x-3.99)]}，ym=100.95/{1+exp[-0.27(x-1.460]}，其中yf是女性牙齡推斷，ym是男性牙齡推斷，exp是以自然常數(shù)e為底的指數(shù)函數(shù)，x是牙體成熟度得分。他們將年齡推斷平均誤差控制為女性0.15歲，男性-0.08歲，二者組間和組內(nèi)差異具有一致性。

（二）WiIIems法

Willems等人提出的基于Demirjian法的新方法，各牙齒成熟度分?jǐn)?shù)之和即為牙齡，省略了將成熟度得分轉(zhuǎn)換為牙科年齡的繁瑣步驟，從而使其更簡單，同時(shí)保留了Demirjian方法的優(yōu)點(diǎn)[15]。

Ozveren等人對(duì)6至14.99歲年齡段的色雷斯地區(qū)人群（380例男性和386例女性）的全景X線照片進(jìn)行了評(píng)估。使用Demirjian和Willems法計(jì)算牙齡，結(jié)果表明，Willems法在幾乎所有年齡段的男女都得到了更準(zhǔn)確的推斷結(jié)果，比Demirjian法更適合于土耳其色雷斯地區(qū)的兒童[19]。

（三）Cameriere法

牙齒的形狀在一生中都會(huì)發(fā)生變化，尤其是在牙齒的發(fā)育階段，根尖孔的直徑變小，冠隨著釉質(zhì)的形成而發(fā)育。Cameriere等[20]通過根尖孔的開度定量估計(jì)兒童的牙齡，通過記錄完全閉合的根尖孔的牙數(shù)、開口的根尖孔的內(nèi)點(diǎn)之間的距離與牙齒的長度之比來評(píng)估牙齒的成熟度。

另外，Cameriere[21]還通過測(cè)量上尖牙（x1）和下尖牙（x2）的牙髓/牙齒面積比來評(píng)估牙齒的成熟度?；貧w模型中僅包含變量x1、x2，得出以下回歸公式：

Age=114.624-431.183x1-456.692x2+1798.377x1x2

Wolf T G等人[22]對(duì)來自德國人的6至14歲年齡組的479幅全景X線照片采用Demirjian和Cameriere的方法評(píng)估了268名男孩和211名女孩的牙齒年齡，并將其與實(shí)際年齡進(jìn)行了比較，結(jié)果表明Demirjian方法在男女兩種性別中均更準(zhǔn)確，Cameriere的方法在所有年齡組中均顯示出較高的不準(zhǔn)確性。

蘭玲梅等人[23]在2016年1月—2017年7月收集中南大學(xué)湘雅口腔醫(yī)院收治的無特殊疾病且營養(yǎng)狀況良好的480名湖南省8-16歲漢族青少年口腔全景片，其中男性236例，女性244例，根據(jù)Demirjian法和Cameriere法，測(cè)量每個(gè)青少年的牙齡，并估計(jì)牙齒年齡與實(shí)際年齡之間的差異。比起實(shí)際年齡，通過Cameriere法測(cè)量的牙齡平均低于低估實(shí)際年齡0.83歲（男性）和0.72歲（女性）。在推斷湖南省漢族青少年牙齡方面，Demirjian方法比Cameriere方法更準(zhǔn)確，并且更適合于測(cè)量該地區(qū)青少年的牙齡。

（四）Haavikko法

1974年，Haavikko等[24]提出了一種基于885例2-13歲兒童的全口曲面斷層片推斷牙齒年齡的方法，該方法在評(píng)估先天性牙缺失兒童的牙齒年齡方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。袁佳璐等人[25]研究了包括南京地區(qū)總共450例兒童的全口曲面斷層片（男性263例，女性187例），采用Demirjian法、Willems法和Haavikko法三種年齡法對(duì)左下頜7顆恒牙進(jìn)行讀片，發(fā)現(xiàn)Willems方法是評(píng)估南京兒童牙齡最準(zhǔn)確的方法，其次是Demirjian方法，而Haavikko方法則準(zhǔn)確性較差；使用Haavikko法評(píng)估單顆牙齒的牙齡時(shí)，第一磨牙和中切牙最準(zhǔn)確，其準(zhǔn)確性較原始的Haavikko法為高。

三、CBCT、microCT等牙齡測(cè)量方法

CBCT適合于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的頜面骨成像，并可以顯示高分辨率和高清晰度的圖像，且它可以從多平面和三維方向顯示牙齒和牙髓腔的結(jié)構(gòu)，從而大大提高了結(jié)構(gòu)的可視化和測(cè)量的準(zhǔn)確性[26]。

一些研究使用計(jì)算機(jī)斷層掃描（microfocus computed tomography，mciro-CT）離體牙，測(cè)量牙髓與牙齒體積之間的比率，結(jié)果表明，隨著年齡的增長，牙髓牙髓與牙體積的比例較高，且女性相關(guān)性高于男性。然而，micro-CT只能測(cè)量離體牙，因此其應(yīng)用受到限制，CBCT技術(shù)的出現(xiàn)及其在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用很好地解決了這個(gè)問題。

2006年，Yang F等[28]首次將CBCT技術(shù)應(yīng)用于牙齡推斷，并從19位年齡在23至70歲的個(gè)體中選擇了28張CBCT牙齒圖像（其中15顆中切牙，12顆尖牙和1顆前磨牙），這些牙齒是沒有齲壞的單根牙。對(duì)單根牙進(jìn)行三維重建后，分別測(cè)量牙髓腔和牙齒的體積。結(jié)果表明，牙髓和牙齒的體積與個(gè)體年齡之間存在一定的相關(guān)性，并推導(dǎo)出推斷年齡的回歸方程。Z Yang等人[29]的研究證明尖牙的PTR值（牙髓/牙齒體積比）與青少年的年齡呈負(fù)相關(guān)。CBCT提供了一種獲取三維牙齒影像的新方法。基于CBCT三維影像重建技術(shù)，可以做到活體重建牙齒三維模型，同時(shí)可以獲得理想、準(zhǔn)確的牙髓增齡性變化研究結(jié)果。

四、影響因素

（一）年齡

在Wolf T G等人[22]的研究中，采用Demirjian方法測(cè)量牙齡會(huì)高估大部分年齡組而個(gè)別年齡組的結(jié)果被低估；采用Cameriere方法則結(jié)果會(huì)在11歲以下年齡組被高估，11歲以上年齡組被低估。在張紹巖等人[31]對(duì)于中國5城市兒童青少年手腕骨發(fā)育對(duì)年齡推測(cè)影響的研究中發(fā)現(xiàn)了不同發(fā)育階段的特征：大中城市兒童青少年的發(fā)育差異主要出現(xiàn)在童年時(shí)期，但青少年時(shí)期的差異并不明顯。

（二）性別

上述提到的Wolf T G等人[22]的研究顯示出男孩與女孩的研究結(jié)果有所不同。蘭玲梅等人[23]通過Cameriere方法測(cè)量的牙齡平均低估了年齡0.83歲（男性）和0.72歲（女性）。在推斷湖南省漢族青少年牙齡方面，Demirjian方法比Cameriere方法更準(zhǔn)確，并且更適合于確定該地區(qū)年輕人的牙齡。與男孩相比，女孩的Demirjian方法明顯更準(zhǔn)確，而Nolla和Havikko方法則對(duì)于男孩年齡的推斷更準(zhǔn)確，Willems方法在兩性中都同樣準(zhǔn)確[30]。這種性別差異歸因于女性牙齒發(fā)育整體要比男性早[18]。

在張紹巖等人[31]對(duì)于中國5城市兒童青少年手腕骨發(fā)育對(duì)年齡推測(cè)影響的研究中發(fā)現(xiàn)了性別特征：例如在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市，男性兒童青少年在一定年齡段會(huì)出現(xiàn)骨骼發(fā)育提前，而在女性則不明顯。

（三）全身因素

牙齒鈣化是一個(gè)連續(xù)的過程，可以通過X線片等永久記錄來評(píng)估，它是由牙齒空間出現(xiàn)的時(shí)間和全身因素，如營養(yǎng)狀況決定的。幾個(gè)世紀(jì)以來的研究發(fā)現(xiàn)，鈣化階段最不易受環(huán)境影響的影響，并且與體細(xì)胞生長無關(guān)[15]。比起其他成熟度指標(biāo)，牙齒礦化受到營養(yǎng)和內(nèi)分泌狀況的影響相對(duì)較小[14]，故可利用其特點(diǎn)根據(jù)影像學(xué)進(jìn)行牙齡的推斷。

（四）環(huán)境因素

上述已提到牙齒的鈣化階段最不易受到環(huán)境因素的影響[15]，故主要闡述環(huán)境因素對(duì)于骨齡的影響。

1.海拔

衛(wèi)冠羽等人的研究中[32]，相關(guān)分析結(jié)果表明，10歲女孩、11歲女孩和11歲男孩的骨齡參考值均與海拔呈負(fù)相關(guān)。這可能是由于海拔升高，氧氣含量降低，兒童骨骼骨發(fā)育較慢；也與日照時(shí)間、平均氣溫有一定相關(guān)性。高海拔地區(qū)和低海拔地區(qū)男女群體以及總?cè)巳旱墓驱g比較表明，高海拔地區(qū)的骨齡低于低海拔地區(qū)的骨齡[33]。

2.氣候

隨著年平均相對(duì)濕度和溫度增加，11歲女孩、11歲男孩和12歲女孩的骨齡參考值將增加[32]。熱帶地區(qū)的人比溫帶地區(qū)的人發(fā)育成熟要早，而溫帶的人比寒帶地區(qū)的人發(fā)育成熟要早；且日照可以促進(jìn)皮膚合成維生素D，從而促進(jìn)鈣的沉積，影響骨的發(fā)育[34]。

3.土壤

10-12歲兒童骨齡值與表土砂礫百分率、表土粉粒百分率、表土容重、表土石礫含量、表土有機(jī)質(zhì)含量以及表土（黏土、粉土）陽離子交換量等土壤因素均具有高度相關(guān)性關(guān)系[32]。

4.民族、人種或地區(qū)

在張紹巖等人[31]對(duì)于中國5城市兒童青少年手腕骨發(fā)育對(duì)年齡推測(cè)影響的研究中發(fā)現(xiàn)了南北區(qū)域特征：北方城市之間的差異較小，南方城市之間的差異較大。

在Nik-Hussein等人[15]的研究中，Willems方法更適用于估計(jì)馬來西亞兒童的牙齡，并且他們認(rèn)為Demirjian方法的高估可能是由于第二前磨牙和磨牙的提前發(fā)育。在Ozveren等人[19]對(duì)于土耳其色雷斯地區(qū)兒童的研究中，Willems方法對(duì)幾乎所有年齡段的男女都產(chǎn)生了更準(zhǔn)確的結(jié)果，比Demirjian法更適合于該地區(qū)兒童。蘭玲梅等人[23]的研究中，在推斷湖南省漢族牙齡方面，Demirjian方法比Cameriere方法更準(zhǔn)確，并且更適合于確定該地區(qū)年輕人的牙齡。

在民族、人種或地區(qū)的影響因素中，可能有其他地理環(huán)境、人文環(huán)境及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的綜合影響，有待進(jìn)一步研究。

（五）影像顯示的干擾

由于上頜結(jié)節(jié)等結(jié)構(gòu)的影響，很難在曲面斷層片上清楚地顯示上頜后牙的牙根形態(tài)，而下頜區(qū)域的影像不易被影響。牙齒發(fā)育具有雙邊對(duì)稱的特點(diǎn)，因此在Demirjian法的實(shí)際使用中，只需測(cè)量左下頜的7顆恒牙就可以對(duì)牙齡進(jìn)行推斷[16]。

（六）不同測(cè)量方法

五、結(jié)論與展望

在口腔醫(yī)學(xué)尤其是正畸治療設(shè)計(jì)中，如何判斷年齡及牙齒和骨骼的生長發(fā)育階段非常重要。此外，口腔醫(yī)學(xué)在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也很重要，可以根據(jù)牙列情況確定年齡。除了人體測(cè)量學(xué)和形態(tài)學(xué)方法之外，還有許多生物化學(xué)、組織學(xué)、放射學(xué)和無放射的成像方法可以用來確定一個(gè)人或一個(gè)病人的實(shí)際年齡、牙齡和骨齡[35]。

在幅員遼闊的中國，不同地區(qū)、不同民族、甚至不同個(gè)體的生活習(xí)慣各不相同。未來，無論國內(nèi)或國外的研究應(yīng)著眼于不同地區(qū)和民族的牙齡數(shù)據(jù)的測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，并建立針對(duì)不同國家特定人群牙齡的大數(shù)據(jù)庫，從而促進(jìn)國內(nèi)外口腔醫(yī)學(xué)及法醫(yī)牙科學(xué)的交流與發(fā)展[18]。