人下颌第一磨牙釉质帽与牙本质核三维形态的初步研究

王书明，张大鹏，郑亚琪，吴国锋

(第四军医大学口腔医院修复科军事口腔医学国家重点实验室，陕西西安710032)

下颌第一磨牙是人最早萌出的恒牙，易因龋损或外伤而发生牙釉质、牙本质等牙体缺损，而对其牙体组织三维结构形态的准确认识是实现其良好修复的前提和关键。长期以来，学者们一直沿袭口腔组织病理学概念将牙体组织按牙釉质、牙本质分别进行形态学观察，加之其测量手段多局限于牙齿磨片观测等二维方法，仅能对牙冠某个断面的牙釉质、牙本质厚度等简单指标进行测量，无法获取其整体三维精细全貌，也不能对位于不同断面的标志点间距离或牙釉质、牙本质的体积和面积等三维指标进行测量［1-4］。显微CT扫描(Micro CT)是目前最先进的断层扫描技术，其分辨率最高可达1 μm，特别适于骨骼、牙齿等硬组织的研究;且能在不损伤标本的情况下完成三维重建，并对标本的体积、面积、距离等进行高精度的三维测量［5］。2008年Antony等应用Micro CT方法成功对类人猿的下颌第一磨牙牙冠进行了三维扫描，并据此首次提出牙釉质帽(enamel cap)和牙本质核(dentine core)的三维形态概念，同时重建出磨牙釉质帽和牙本质核的精细三维模型［6］。目前对于人下颌第一磨牙釉质帽和牙本质核的三维形态学研究尚未见相关报道。因此，本研究利用Micro CT对中国人下颌第一磨牙标本进行了三维扫描，采用逆向工程软件对牙釉质帽和牙本质核进行三维重建后，分别测量其面积和体积，并初步归纳总结出人下颌第一磨牙釉质帽和牙本质核的三维形态学规律，以期为临床提供理论指导。

1 材料和方法

1.1 下颌第一磨牙样本的选择

从我院口腔解剖生理教研室收集的离体牙中，选取人下颌第一磨牙20个作为实验对象。纳入标准:①牙体完整、形态大小一致，无明显畸形;②釉牙骨质界清晰，牙根发育完全、无断裂;③牙合面无明显磨耗，肉眼观未见牙本质裸露。排除标准:①牙冠有重度磨耗，肉眼可见牙本质显露;②有龋损、有冠根折及颈部缺损。

1.2 下颌第一磨牙样本三维扫描

用 Micro CT(Siemens Inveon Micro，德国)分别对纳入的20个离体下颌第一磨牙进行扫描(扫描轨迹垂直于牙体长轴，参数:电压80 kV、电流500 μA、分辨率30 μm、曝光时间 800 ms)，并将扫描后的二维图像数据以DICOM格式文件导出。

1.3 下颌第一磨牙牙本质核三维数据重建

将扫描后的DICOM文件导入Mimics 10.01(Materialise公司，比利时)软件，分别调整不同的阈值三维重建整体牙冠、釉质帽和髓室模型;然后通过“布尔运算”以及“Edit masks”在整体牙冠模型中减去釉质和髓室模型数据，获得牙本质核的精细三维形态(图1)。新获得的牙本质核牙合面形态与刚萌出未磨耗的下颌第一磨牙牙合面高度相似，对应于5个磨牙牙尖各有相应的牙尖形态，每个牙尖均尖锐完整，参照下颌第一磨牙牙尖命名方法将其依次命名为近舌牙本质尖、远舌牙本质尖、近颊牙本质尖、远颊牙本质尖、远中牙本质尖(图2)。然后将上述文件以“.st”格式导出并保存。

1.4 下颌第一磨牙样本三维测量

将保存的“.stl”格式数据导入Geomagic Studio 11.0逆向工程软件，去除多余的杂点、坏点及多余数据。运行软件中“前平面”及“联结多变形”等命令后，分别进行以下各指标测量:①髓角-牙本质尖距离:分别测量髓室各髓角至各自牙本质核相应牙本质尖(近舌牙本质尖、远舌牙本质尖、近颊牙本质尖、远颊牙本质尖、远中牙本质尖)的距离(图3);②髓角-牙尖距离:分别测量髓室各髓角至各自相应牙尖的距离;③体积和面积指标:分别测量牙釉质帽、牙本质核和髓室的体积、面积(图4)。

1.5 统计学分析

采用SPSS 13.0软件进行统计分析。分别将下颌第一磨牙髓室各个髓角至各相应牙本质尖、牙尖距离的测量数据采用双因素方差分析，各髓角间比较用Dunnett-t检验;釉质帽、牙本质核、牙髓的体积与面积用 pearson相关分析，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 下颌第一磨牙的精细三维模型

完整重建出下颌第一磨牙牙体组织的三维精细模型(图1)，从外到内依次包含釉质帽(图1A)、牙本质核(图1B)和髓室(图1C)模型。观察整个牙冠牙合面形态，颊侧3个牙尖(近颊尖、远颊尖和远中尖)由于磨耗可见其牙尖形态不明显;观察牙本质核牙合面形态，5个牙本质核牙尖均外形尖锐、完整，未见有磨耗迹象，且与牙冠和髓室牙合面的5个牙尖和髓室角分别一一对应;观察髓室模型，可见各髓角形态清晰完整，髓室均未见有钙化闭锁等异常。

图1 下颌第一磨牙整体三维形态

图2 下颌第一磨牙牙本质核5个牙本质尖

图3 5个髓角到各个牙本质尖的距离

图4 牙本质核的体积和面积

2.2 釉质帽、牙本质核、髓室的体积和面积

下颌第一磨牙釉质帽、牙本质核牙髓组织的体积、面积均值见表1。相关分析结果显示:釉质帽的体积与面积之间无明显相关(P﹥0.05)，而牙本质核、牙髓组织的体积与面积之间均存在统计学相关(P＜0.05)(表2)。

2.3 髓室各髓角至牙本质尖厚度

髓室各髓角至其各自牙本质核牙尖的距离见表3。近颊牙本质尖、近舌牙本质尖分别与远舌、远颊、远中牙本质尖之间差异均存在统计学意义(P＜0.05)，而远中、远颊、远舌牙本质尖两两相比均无统计学差异(P﹥0.05);其中远舌牙本质尖﹥远颊牙本质尖﹥远中牙本质尖＞近舌牙本质尖＞近颊牙本质尖(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离见表5。近颊尖、近舌尖、远颊尖、远舌尖、远中尖各组之间两两相比，差异均有统计学意义(P＜0.05);其中远舌尖＞近舌尖＞远中尖＞远颊尖＞近颊尖(表6)。

表1 釉质帽、牙本质核、髓室的体积(mm3)和面积(mm2)

表2 釉质帽、牙本质核、牙髓体积与面积的pearson相关性检验

表3 髓室各髓角至其各自牙本质尖的厚度(mm)

表4 髓室各髓角至牙本质尖距离的双因素方差分析和两两比较

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离的双因素方差分析和两两比较

3 讨论

下颌第一磨牙作为人最早萌出的恒牙，系统认识其内在三维精细形态特征具有重要的临床意义。目前口腔解剖生理学教科书中对于下颌第一磨牙牙冠的描述仅局限于对其颊舌径、近远中径等大体外观指标的描述，而口腔组织病理学教科书中又仅从釉质、牙本质组织学角度对其某一牙体组织磨片进行描述，均不能真实准确描述牙冠形态的三维信息［1］。本研究利用Micro CT对下颌第一磨牙进行三维扫描，采用逆向工程软件进行三维重建后可获得牙本质核的三维形态;并能在不破坏标本的情况下，任意测量各个断层下两点间的距离(如髓角最高点至牙尖距离)。相对于传统的游标卡尺测量和牙齿磨片法测量，三维测量分析具有以下优点:①可直观展示牙齿各部分的形态，有助于口腔医生对牙齿有更深一层的认识，对修复治疗中牙体预备有指导意义;②可借助逆向工程软件对牙齿内部结构进行面积、体积的测量，并能方便获得所有测量结果［7］。目前有研究者利用Micro CT分析比较了类人猿与现代人下颌第一磨釉质帽和牙本质核的面积、体积，但对中国人的下颌第一磨釉质帽和牙本质核的形态学研究尚未见报道［8-9］。

本研究三维重建了下颌第一磨牙釉质帽、牙本质核的三维模型，生动展示了牙冠中釉质帽和牙本质核的精细三维形态。通过对釉质帽、牙本质核、牙髓体积与面积的pearson相关性检验，得出釉质帽并无统计学差异，而牙本质核、牙髓体积与面积均有统计学差异，分析其原因可能与下颌第一磨牙存在生理性磨耗，导致釉质形态发生改变而产生。

其中牙本质核的形态与下颌第一磨牙冠牙合面相似，5个牙尖形态均尖锐、清晰、完整，且与髓角、牙冠牙尖对应一致。另外，本研究还测量了下颌第一磨牙釉质帽、牙本质核、牙髓的体积和面积，通过数据分析显示，牙本质核的体积约占牙冠部分的51.60%，充分说明了牙本质是牙冠重要组成部分，其三维形态的获得是对牙齿内部解剖形态的重要补充;各髓角至其相应牙本质尖的距离分别为远舌牙本质尖3.75 mm、远颊牙本质尖 3.66 mm、远中牙本质尖3.65 mm、近舌牙本质尖 3.39 mm、近颊牙本质尖3.18 mm。根据Graham等提出在修复治疗的基牙预备中应保留距牙髓2 mm左右的牙本质才相对安全，对牙髓的激惹刺激反应较小的观点［10］，临床医生在磨除咬合面釉质后就可参照本结果得出牙本质的最大磨切量。另外，本结果还显示，远中的3个牙尖相对于近中的2个牙尖离牙髓的距离更长，相对来说更安全。

各髓角至牙尖的距离也是基牙预备过程中牙合面可磨切量的重要参考，所以我们也测试了各髓角至牙尖的距离。结果显示，生理性磨耗使得功能尖距离牙髓更近，非功能尖距离牙髓较远，其中以近颊尖与髓角的距离最短(约4.06 mm)，按照全瓷冠预备2 mm的磨切量，即便是距离牙髓近颊尖在预备后仍有2 mm的牙本质，基牙仍是安全距离。说明本结果可为临床基牙预备和龋洞制备提供真实可靠的数据参考。

随着年龄的增长，牙髓的体积在不断的减小、髓角在不断的降低［11］，从而导致髓角到牙尖和牙本质尖的距离在不断的增加;但随着年龄的增加牙齿的磨耗也相应增加，使得髓角到牙尖的距离在不断的减小。因此不同年龄段牙齿的各个部分形态和体积会有所不同，尚需增加标本数量并根据年龄段进行分组，建立不同年龄段的下颌第一磨牙的三维信息库，为口腔医生的临床治疗提供更加可靠的理论指导。

［1］王美青.口腔解剖生理学［M］.7版.北京:人民卫生出版社，2012.

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