基于影像學的骨齡牙齡測量方法研究進展

蔡祉恒，紀芳

（1.上海交通大學醫學院口腔醫學，上海 200000；

2.上海交通大學醫學院附屬口腔醫學院，上海第九人民醫院正畸科，國家口腔疾病臨床研究中心，上海市口腔醫學重點實驗室，上海市口腔醫學研究所，上海 200000）

年齡估算通常用于人體遺骸的身份驗證，刑事責任裁定和臨床治療計劃的確定，在民事和刑事訴訟以及診所及醫院工作中至關重要[1-2]。骨骼發育具有一定的年齡特征和里程碑式標志，直觀地反映骨骼發育成熟度和個體的生物學年齡。骨齡有助于內分泌遺傳代謝情況及發育性疾病的隨訪，以及促生長藥物的合理使用及過程監測等[3]；腕骨年齡和頸椎骨年齡通常被用作正畸臨床的診斷標準之一，以對頜面部區域的生長和發育作出做出更現實的評估[4]。

除骨齡外，由于牙齒礦化受到全身因素影響較小，故應用形態學和放射成像相結合的牙齡評估已被廣泛應用于醫學、法學和人類學等領域[5]。

一、X線片骨齡判別

在正常的人體骨骼發育過程中，原發性和繼發性骨化中心的發生時間，骨化速率，骨骺和干骺端的閉合時間及其形態變化都是規律的，稱為骨齡[6]，大多數學者認為骨齡測量的最理想部位為腕骨[7]。

兒科中最常用的Tw骨齡評分方法由英國的Tanner和Whitehouse等人于19世紀50年代建立，并分別在1997和2001年制定了TW-RUS法和TW3法[8，9]。中國學者張紹巖等人在1995年參照TW2方法制定了《中國人骨發育標準CHN法》[10]。2006年他們制定了《中國人手腕骨發育標準一中華05》，成為評估兒童骨齡的國家標準[11]。

（一）手腕部X線片

Demirjian[5]和Grave[12]的研究都證實了手腕部骨成熟與青春發育之間的關系：可以根據腕部骨骼的鈣化來了解生長發育、評估生長發育潛力以及是否處于快速發育期。Greulich等[13]認為手腕骨是評價一個健康兒童全身骨骼成熟度的公正指標。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，在健康兒童中有規律性。

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

1.加速期

（1）MP3期：第三指中節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：出現拇指內收籽骨；（2）MP3cap期：第三指中節指骨的骨骺成骺帽；（3）Rcap期：橈骨的骨骺成骺帽。

3.減速期

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

圖1 手腕骨X線片Fig1 X-ray of wrist bone

（二）頸椎X線片

圖2 頸椎骨生長發育評價Fig2 EvaIuation of cervicaI bone growth and deveIopment

利用頭顱定位側位片觀察第2、3、4頸椎的形態，從而評價生長發育的狀態及潛力。主要觀察指標包括：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]。依據上述方法，通常把頸椎骨齡評價分成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線片牙齡測量及其應用

同樣作為評估生長發育的手段，牙齒鈣化優于牙齒萌出，因為牙齒萌出是一個短暫的事件，其精確的時間很難確定；鈣化是一個連續的過程，可以通過X線片攝影等永久記錄的方法來評估，它是由牙齒萌出的時間和全身因素決定的，幾個世紀以來的學者均研究認為，鈣化階段最不易受環境因素的影響[15]。比起其他成熟度指標，牙齒礦化受到營養和內分泌狀況的影響相對較小[14]。

（一）Demirjian法

1.方法

Demirjian法對牙齒的分期經歷了牙齒發育、鈣化和成熟的階段，每個分期都易于識別。Demirjian法通過比較牙冠、牙根的相對長度以及牙根內壁的相對角度來對牙齒發育階段進行劃分。由于上頜結節等結構的影響，很難在曲面斷層片上清楚地顯示上頜后牙的牙根形態，而下頜區域的影像不易被影響。由于牙齒發育具有雙邊對稱的特點，因此在實際使用中，只需測量左下頜的7顆恒牙就可以對牙齡進行推斷[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個下頜牙齒分為切牙組、尖牙組、前磨牙組和磨牙組，根據牙齒礦化的程度，將每個牙體分為A～H八個分期，再轉化為相應的牙齡成熟度指數，最后計算出七個牙齒的牙齡成熟度指數之和，通過查表來獲得相應年齡，結果可以精確到0.1歲[17]。

對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育中；一些研究發現，第三磨牙持續發育從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象來推斷牙齡[17]。

圖3 Demirjian法分級方法Fig3 Demirjian grading method

Demirjian法已合理劃分為多個階段，且因其易于區分、評估客觀等優點已為多數研究所采用。而且該方法不受關節強直、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育的加速、高峰期、部分減速期，因此該方法可以對臨床工作進行科學地指導[16]。

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

2.修正公式

Demirjian牙齡估計方法具有高度可重復性、易于理解和易于使用，在改進后能更客觀準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際年齡之間仍然存在差異。Demirjian法與生理觀察法和腕骨測量法的結合可以減少單一方法的誤差，并使年齡推斷結果更有價值[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e為底的指數函數，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，各牙齒成熟度分數之和即為牙齡，省略了將成熟度得分轉換為牙科年齡的繁瑣步驟，從而使其更簡單，同時保留了Demirjian方法的優點[15]。

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

（三）Cameriere法

牙齒的形狀在一生中都會發生變化，尤其是在牙齒的發育階段，根尖孔的直徑變小，冠隨著釉質的形成而發育。Cameriere等[20]通過根尖孔的開度定量估計兒童的牙齡，通過記錄完全閉合的根尖孔的牙數、開口的根尖孔的內點之間的距離與牙齒的長度之比來評估牙齒的成熟度。

另外，Cameriere[21]還通過測量上尖牙（x1）和下尖牙（x2）的牙髓/牙齒面積比來評估牙齒的成熟度?；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的方法評估了268名男孩和211名女孩的牙齒年齡，并將其與實際年齡進行了比較，結果表明Demirjian方法在男女兩種性別中均更準確，Cameriere的方法在所有年齡組中均顯示出較高的不準確性。

蘭玲梅等人[23]在2016年1月—2017年7月收集中南大學湘雅口腔醫院收治的無特殊疾病且營養狀況良好的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Demirjian法和Cameriere法，測量每個青少年的牙齡，并估計牙齒年齡與實際年齡之間的差異。比起實際年齡，通過Cameriere法測量的牙齡平均低于低估實際年齡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方法更準確，并且更適合于測量該地區青少年的牙齡。

（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，該方法在評估先天性牙缺失兒童的牙齒年齡方面具有明顯的優勢。袁佳璐等人[25]研究了包括南京地區總共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法三種年齡法對左下頜7顆恒牙進行讀片，發現Willems方法是評估南京兒童牙齡最準確的方法，其次是Demirjian方法，而Haavikko方法則準確性較差；使用Haavikko法評估單顆牙齒的牙齡時，第一磨牙和中切牙最準確，其準確性較原始的Haavikko法為高。

三、CBCT、microCT等牙齡測量方法

CBCT適合于具有復雜結構的頜面骨成像，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構，從而大大提高了結構的可視化和測量的準確性[26]。

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

2006年，Yang F等[28]首次將CBCT技術應用于牙齡推斷，并從19位年齡在23至70歲的個體中選擇了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。對單根牙進行三維重建后，分別測量牙髓腔和牙齒的體積。結果表明，牙髓和牙齒的體積與個體年齡之間存在一定的相關性，并推導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相關。CBCT提供了一種獲取三維牙齒影像的新方法?；贑BCT三維影像重建技術，可以做到活體重建牙齒三維模型，同時可以獲得理想、準確的牙髓增齡性變化研究結果。

四、影響因素

（一）年齡

在Wolf T G等人[22]的研究中，采用Demirjian方法測量牙齡會高估大部分年齡組而個別年齡組的結果被低估；采用Cameriere方法則結果會在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]對于中國5城市兒童青少年手腕骨發育對年齡推測影響的研究中發現了不同發育階段的特征：大中城市兒童青少年的發育差異主要出現在童年時期，但青少年時期的差異并不明顯。

（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果有所不同。蘭玲梅等人[23]通過Cameriere方法測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方法更準確，并且更適合于確定該地區年輕人的牙齡。與男孩相比，女孩的Demirjian方法明顯更準確，而Nolla和Havikko方法則對于男孩年齡的推斷更準確，Willems方法在兩性中都同樣準確[30]。這種性別差異歸因于女性牙齒發育整體要比男性早[18]。

在張紹巖等人[31]對于中國5城市兒童青少年手腕骨發育對年齡推測影響的研究中發現了性別特征：例如在經濟發達的城市，男性兒童青少年在一定年齡段會出現骨骼發育提前，而在女性則不明顯。

（三）全身因素

牙齒鈣化是一個連續的過程，可以通過X線片等永久記錄來評估，它是由牙齒空間出現的時間和全身因素，如營養狀況決定的。幾個世紀以來的研究發現，鈣化階段最不易受環境影響的影響，并且與體細胞生長無關[15]。比起其他成熟度指標，牙齒礦化受到營養和內分泌狀況的影響相對較小[14]，故可利用其特點根據影像學進行牙齡的推斷。

（四）環境因素

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

1.海拔

衛冠羽等人的研究中[32]，相關分析結果表明，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相關。這可能是由于海拔升高，氧氣含量降低，兒童骨骼骨發育較慢；也與日照時間、平均氣溫有一定相關性。高海拔地區和低海拔地區男女群體以及總人群的骨齡比較表明，高海拔地區的骨齡低于低海拔地區的骨齡[33]。

2.氣候

隨著年平均相對濕度和溫度增加，11歲女孩、11歲男孩和12歲女孩的骨齡參考值將增加[32]。熱帶地區的人比溫帶地區的人發育成熟要早，而溫帶的人比寒帶地區的人發育成熟要早；且日照可以促進皮膚合成維生素D，從而促進鈣的沉積，影響骨的發育[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、表土有機質含量以及表土（黏土、粉土）陽離子交換量等土壤因素均具有高度相關性關系[32]。

4.民族、人種或地區

在張紹巖等人[31]對于中國5城市兒童青少年手腕骨發育對年齡推測影響的研究中發現了南北區域特征：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方法更適用于估計馬來西亞兒童的牙齡，并且他們認為Demirjian方法的高估可能是由于第二前磨牙和磨牙的提前發育。在Ozveren等人[19]對于土耳其色雷斯地區兒童的研究中，Willems方法對幾乎所有年齡段的男女都產生了更準確的結果，比Demirjian法更適合于該地區兒童。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方法更準確，并且更適合于確定該地區年輕人的牙齡。

在民族、人種或地區的影響因素中，可能有其他地理環境、人文環境及經濟發展水平的綜合影響，有待進一步研究。

（五）影像顯示的干擾

由于上頜結節等結構的影響，很難在曲面斷層片上清楚地顯示上頜后牙的牙根形態，而下頜區域的影像不易被影響。牙齒發育具有雙邊對稱的特點，因此在Demirjian法的實際使用中，只需測量左下頜的7顆恒牙就可以對牙齡進行推斷[16]。

（六）不同測量方法

五、結論與展望

在口腔醫學尤其是正畸治療設計中，如何判斷年齡及牙齒和骨骼的生長發育階段非常重要。此外，口腔醫學在法醫學領域也很重要，可以根據牙列情況確定年齡。除了人體測量學和形態學方法之外，還有許多生物化學、組織學、放射學和無放射的成像方法可以用來確定一個人或一個病人的實際年齡、牙齡和骨齡[35]。

在幅員遼闊的中國，不同地區、不同民族、甚至不同個體的生活習慣各不相同。未來，無論國內或國外的研究應著眼于不同地區和民族的牙齡數據的測量和統計，并建立針對不同國家特定人群牙齡的大數據庫，從而促進國內外口腔醫學及法醫牙科學的交流與發展[18]。