西安地區人上頜中切牙牙冠三維結構的研究

張大鵬，王書明，鄭亞琪，孫冠陽，吳國鋒

（第四軍醫大學口腔醫院修復科軍事口腔醫學國家重點實驗室，陜西西安710032）

西安地區人上頜中切牙牙冠三維結構的研究

張大鵬，王書明，鄭亞琪，孫冠陽，吳國鋒

（第四軍醫大學口腔醫院修復科軍事口腔醫學國家重點實驗室，陜西西安710032）

目的：探索人上頜恒中切牙牙冠三維結構的建模方法，精確測量其釉質和牙本質解剖學參數。方法：選取牙冠形態、冠根比正常，無磨耗的西安地區人上頜恒中切牙30個，Micro CT掃描后，用Mimics和Geomagic Studio逆向工程軟件重建上頜中切牙釉質帽、牙本質核和髓室三維模型，精確測量牙冠不同部位釉質和牙本質核的厚度以及近、遠中髓角至各自切端和鄰面的距離。結果：建立了人上頜中切牙釉質帽和牙本質核的三維模型，其厚度（mm）分別為：唇側釉質（0.47±0.12）～（1.08±0.19），舌側釉質（0.39±0.07）～（0.71±0.15）；唇側牙本質（0.46±0.09）～（2.17±0.48），舌側牙本質（0.33±0.06）～（2.82±0.36），P＜0.05；近中髓角至切端4.24±1.04，遠中髓角至切端4.71±0.98；近中髓角至近中鄰面2.09±0.26，遠中髓角至遠中鄰面2.53±0.30，差異均有統計學意義（P＜0.05）。結論：西安地區人上頜中切牙牙冠不同部位釉質帽和牙本質核厚度存在差異。

上頜中切牙；牙冠；三維結構

［Chinese Journal of Conservativedentistry，2015，25（4）：229］

人上頜中切牙的主要生理功能為切割食物，并對發音和面部美觀具有重要作用。由于上頜中切牙位于牙弓前部，其牙冠易受齲損、外傷等侵襲而導致牙體缺損，且需要進行牙體充填治療或貼面、全冠修復［1-2］。上頜中切牙牙冠牙體組織包括釉質和牙本質，對兩者進行三維建模和精確測量，對指導臨床治療具有重要意義。然而，關于上頜中切牙牙體組織的測量方法長期以來一直局限于手工測量或二維觀測量，例如牙齒磨片法［3-4］、X線平片法［5-6］等；由于前者需要切割破壞切牙標本，而后者又存在影像變形失真，均不能滿足對牙冠牙體組織三維測量的需要。顯微CT（Micro CT）被認為是目前最先進的三維斷層測量方法，可在不破壞標本的情況下對牙齒、骨骼等離體標本進行高分辨率的三維成像（分辨率最高可達1 μm），并可對標本的厚度、距離等進行精確測量［7］。Antony等（2008）利用Micro CT對類人猿的下頜第一磨牙牙冠成功進行了三維掃描和模型重建，并據此首次分別建立了釉質帽（enamel cap）和牙本質核（dentine core）的精細三維模型［8］。王書明等（2014）用類似方法進行了中國人下頜第一磨牙釉質帽和牙本質核的三維形態觀察研究，并報道了各自的面積和體積等解剖學參數［9］。但關于人前牙特別是上頜中切牙的冠部牙體組織三維測量，目前尚未見相關研究報道。本研究擬利用Micro CT對30例西安地區人離體上頜中切牙標本進行三維掃描，并采用逆向工程軟件進行三維重建，以分離獲得其釉質帽和牙本質核的精細三維模型；然后再通過系統測量釉質帽和牙本質核在牙冠不同部位的厚度，嘗試揭示其內在規律，以期為臨床牙體修復治療提供參考。

1　材料和方法

1.1受試樣本的選擇

從我院口腔解剖生理教研室保存的西安地區人上頜中切牙離體標本中，選取30個作為實驗對象。納入標準：牙冠完整，形態正常，冠根比正常；切端無明顯磨損；牙根完整，無明顯畸形；未行牙體治療；牙體表面無明顯裂紋；X線片示近髓角外形清晰完整，髓室無變異、鈣化等異常。

1.2樣本三維掃描

應用Micro CT（Siemens Inveon Micro，德國）對納入的30個離體上頜中切牙分別進行掃描。掃描時通過Micro CT掃描艙口處紅外系統對樣本進行定位，以確保掃描軌跡與牙體長軸重合；掃描參數分別為：電壓80 kV、電流500 μA、掃描分辨率19.64μm、曝光時間800 ms。

1.3樣本三維重建

將掃描后獲得的上頜中切牙影像以“DICOM”格式文件導入Mimics 10.01（Materialise公司，比利時）軟件中，并通過調整不同閾值，分別重建釉質帽、牙本質核和髓室三維模型（圖1）；上述文件均以STL格式導出后，再導入逆向工程軟件Geomagic Studio 11.0進行修整，并裝配成整個上頜中切牙的三維形態模型。

圖1　上頜中切牙三維形態

1.4樣本三維測量

首先在Mimics 10.01軟件中，根據牙體長軸確定每個牙的測量點位置，然后再利用軟件功能測量各牙不同部位釉質帽和牙本質核的厚度；每一個牙的同一測量點均重復測量3次，取其均值，所有測量均由同一人完成。牙冠測量點確定方法如下①唇舌向釉質帽和牙本質核厚度：分別從近遠中向和垂直向將唇舌側釉質帽各均勻分成3等份［1］，從而將釉質帽等分為9個區域，并分別命名為A（遠中切1/3）、B（遠中中1/3）、C（遠中頸1/3）、D（中切1/3）、E（中中1/3）、F（中頸1/3）、G（近中切1/3）、H（近中中1/3）、I（近中頸1/3）［1］，然后沿牙體長軸依次測量9個區域中心點的釉質和牙本質厚度（圖2～3）；②髓角至鄰面的距離：與牙體長軸垂直，選擇測量髓角至鄰面的垂直距離（圖4）；③髓角至切端的距離：與牙體長軸平行，選擇測量近中髓角和遠中髓角至牙冠切端的垂直距離（圖4）；④舌隆突、舌窩的釉質帽和牙本質核厚度：與牙體長軸垂直，選擇測量頰舌向舌隆突最高點、舌窩最低點的釉質和牙本質厚度（圖5）；⑤近中遠中鄰面釉質帽厚度：與牙體長軸垂直，選擇測量近中遠中向最大徑處釉質厚度（圖6）。

圖2　上頜中切牙牙冠9等份測量定點示意圖

圖3　唇舌側厚度測量定點

圖4　髓角至切端和鄰面測量定點

圖5　舌隆突和舌窩厚度測量定點

圖6　近中遠中鄰面釉質帽厚度測量定點

1.5統計學分析

采用SPSS 19.0軟件（IBM公司，美國）對測量結果進行統計分析：上頜中切牙唇舌側、舌隆突、舌窩及近遠中鄰面的釉質帽和牙本質核厚度、髓角至切端和鄰面的距離等各組間兩兩比較采用配對t檢驗；唇舌側釉質帽和牙本質核的厚度與髓角至切端和鄰面距離之間的相關性，采用Pearson相關分析。檢驗水準α=0.05。

2　結果

2.1上頜中切牙的三維結構模型

成功獲得上中切牙牙冠的三維結構模型，從外到內依次為釉質帽模型（圖1-Ⅰ）、牙本質核模型（圖1-Ⅱ）和髓室模型（圖1-Ⅲ）。上中切牙牙本質核切端外形與釉質帽外形一致，切端尖銳完整似刀刃狀；髓室近中切角呈銳角，遠中切角明顯大于近中切角。

2.2上頜中切牙牙冠唇、舌側釉質和牙本質核厚度

上頜中切牙牙冠唇、舌側9等份區域各點的釉質測量厚度（圖7）所示：唇側各點的釉質厚度由高到低依次為遠中切1/3（A）＞中切1/3（D）＞遠中中1/3（B）＞近中切1/3（G）＞中中1/3（E）＞近中中1/3（H）＞遠中頸1/3（C）＞中頸1/3（F）＞近中頸1/3（I）；除C、F、I三點間以及B、D、G三點間無統計學差異（P＞0.05）外，其余各點間兩兩相比，差異均有統計學意義（P＜0.05）；舌側各點的釉質厚度兩兩相比，差異均無統計學意義（P＞0.05）。上頜中切牙冠唇、舌側9等份區域牙本質核測量厚度（圖8）結果：無論是唇側還是舌側，各點的牙本質厚度均以中頸1/3（F點）最高，由高到低依次為F＞I＞C＞H＞E＞B＞A＞G＞D；唇側除C、F、I三點間，B、E、H三點間以及A、D、G三點間無統計學差異（P＞0.05），其他各點兩兩相比，差異均有統計學意義（P＜0.05）；舌側除B、C、E、H、I五點間無統計學差異（P＞0.05）外，其他各點間兩兩相比差異均有統計學意義（P＜0.05）。

圖7　上頜中切牙冠部唇、舌側各點的釉質厚度比較

圖8　上頜中切牙冠部唇、舌側各點的牙本質核厚度比較

2.3 髓室近中髓角、遠中髓角至切端和鄰面的距離

近中髓角至切端（4.24±1.04）mm、遠中髓角至切端（4.71±0.98）mm；近中髓角至近中鄰面（2.09±0.26）mm、遠中髓角至遠中鄰面（2.53± 0.30）mm。各組間兩兩相比均有顯著差異（P＜0.05）。Pearson相關分析結果顯示：近中髓角和遠中髓角至切端和鄰面距離之間均有統計學意義（P＜0.05）。

2.4舌隆突和舌窩的釉質帽、牙本質核厚度

舌隆突和舌窩釉質帽厚度分別為（0.36±0.08）mm、（0.55±0.08）mm；舌隆突和舌窩牙本質核厚度分別為（2.68±0.35）mm、（0.72±0.17）mm。各組間兩兩相比，差異均有統計學意義（P＜0.05）。Pearson相關分析結果顯示：舌隆突和舌窩的釉質帽和牙本質核之間無統計學意義（P＞0.05）。

2.5近中遠中鄰面釉質帽厚度

近中、遠中鄰面釉質帽厚度分別為（0.71±0.11）mm、（0.88±0.12）mm（P＜0.05）（圖6）。Pearson相關分析結果顯示：近中鄰面和遠中鄰面釉質厚度之間存在統計學意義（P＜0.05）。

3　討論

近年來臨床對于前牙修復特別是上頜中切牙美學修復的要求越來越高，但由于受研究手段的限制，對其三維結構和形態的認識比較滯后?？谇唤馄噬韺W和口腔組織病理學等教科書雖從牙齒發育、牙體組織的形成及牙齒的大體外形和功能等角度描述人上頜中切牙，但缺乏準確數據描述其牙冠不同部位釉質和牙本質的厚度、形態等［1-2］，從而導致臨床上預備上頜中切牙時常有穿髓等誤操作的發生。本研究首次將人上頜中切牙牙冠牙體組織模型精確分離為釉質帽、牙本質核和髓室3個子模型，并使之可相互裝配組合，不僅有助于更直觀準確的觀察研究人上頜中切牙牙冠的三維結構，同時還能為以后建立上頜中切牙牙體組織的生物力學模型提供母本來源。本研究采用Micro CT方法重建人牙三維結構的最大優點：在不破壞標本的情況下測量釉質帽和牙本質核在牙冠不同部位的厚度；具有分辨率高、誤差小、可360°旋轉或任意放大縮小、有完善配套軟件用于牙齒的后續三維測量等［7］。

釉質和牙本質共同構成了牙冠部分的牙體組織，是國內外牙齒形態學研究中的熱點。Macho等（1993）報道，現代人上頜磨牙的釉質厚度在牙冠不同部位的分布存在差異［10］。劉蔚等（2006）發現，上下頜第一磨牙硬組織厚度在牙合面不同結構之間以及上下牙同名部位之間均存在不同程度的差異［11］。馬金蘭等（2009）發現，下頜乳中切牙牙冠各部位的釉質厚度不存在男、女性別的差異［12］。孟蕾等（2011）報道，三千年前人的上頜第二前磨牙的釉質厚度在牙冠不同部位分布不一致［13］。但在以往研究中，未見人上頜中切牙釉質的相關報道。本研究發現，人上頜中切牙牙冠唇側釉質厚度的分布規律為：遠中至近中、切端至頸緣均由厚變薄，遠中鄰面釉質厚度大于近中鄰面釉質厚度。這一規律與Gillings等發現的下頜中切牙遠中釉質厚度大于近中釉質厚度相一致［14］。

牙冠牙體組織的厚度一般從切端至頸緣逐漸由薄變厚。本結果顯示，上頜中切牙唇側牙體硬組織的厚度為（1.39～2.66）mm，舌側牙體硬組織的厚度為（0.98～3.21）mm。根據上前牙烤瓷單冠預備臨床指南，上前牙唇側需均勻磨除（1.2～1.5）mm、舌側均勻磨除（0.8～1.5）mm的牙體組織［15］。Davis等認為，牙體預備后應至少余留2 mm牙體硬組織，以避免對牙髓的過度激惹刺激［16］。本結果提示，上前牙烤瓷單冠磨切量均在安全范圍內，不會對牙髓造成過分刺激或損傷。

隨著患者對前牙美學修復和牙體保存要求的提高，全瓷貼面越來越廣泛地應用于臨床。貼面牙體預備的要求為：上頜中切牙貼面修復的磨切量在切端為0.7 mm、中部為0.5 mm、頸部為0.3 mm［15］。本結果顯示，上頜中切牙唇側釉質的厚度范圍從頸部到切端為（0.47～1.08）mm，按照前述貼面牙體預備的要求，預備后的牙體組織應在釉質范圍內；這就進一步提示，貼面永久粘固時應采用釉質粘結方法而非牙本質粘結法進行臨床操作。本結果還顯示，髓室近、遠中髓角至切端的距離分別為4.24、4.71 mm。在臨床全冠修復治療中，按照全瓷冠切端預備2 mm牙體組織的磨切量，在牙體預備后的上頜中切牙切端仍余留至少2.24 mm的牙體硬組織，說明全瓷冠基牙預備后剩余牙體硬組織厚度在安全范圍內；而近、遠中髓角至近、遠中鄰面的厚度僅為2.09 mm和2.53 mm，提示在進行全瓷冠牙體鄰面預備時應特別小心，避免穿髓。

本結果顯示，上頜中切牙牙冠唇側釉質厚度普遍大于舌側（圖7），通過對釉質帽和牙本質核厚度的Pearson相關性檢驗發現，舌隆突、舌窩及舌側釉質帽與牙本質核并無統計學意義，而唇側、鄰面的釉質和牙本質核厚度均有統計學意義；分析其原因可能與長期行使咬合切割功能有密切關系。因上頜中切牙舌面是咬合功能面，由于長期咀嚼切割磨耗，導致舌側生理性磨耗較大，而唇側和鄰面的生理性磨耗則較小。由于上頜中切牙舌窩牙本質核厚度僅有0.72 mm，釉質厚度也只有0.55 mm，兩者的總厚度在1.27 mm左右，加之舌側磨耗較大，提示我們在臨床上進行中切牙全冠預備時，應特別注意舌窩牙體組織的磨切量，以避免損傷牙髓。

本結果雖然初步顯示釉質和牙本質厚度在牙冠不同部位存在差異并有一定規律，但考慮到牙齒在牙列咀嚼過程中會出現不同程度的磨耗，同時隨著年齡的增長和飲食習慣的影響，釉質和牙本質的結構都會產生繼發性改變，從而導致釉質厚度減小、髓室形態改變。此外，本研究中所用離體牙僅來源于西安地區，且局限于人上頜中切牙，因此只是初步的研究。后續研究中應大幅擴充樣本數量，并考慮不同地區、不同年齡等進行多因素、大樣本系統調查，以期真正揭示人上頜中切牙牙冠三維結構與形態學規律，從而為臨床治療提供科學的理論指導。

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The 3-D study of the human maxillary central incisor crown in Xi'an area

ZHANGda-peng，WANG Shu-ming，ZHENG Ya-qi，SUN Guan-yang，WU Guo-feng
（State Key Laboratory of Military Stomatology，Department of Prosthodontics，School of Stomatology，The Fourth Military Medical University，Xi'an 710032，China）

AIM：To establish a 3-D structure model of human maxillary central incisor crown and to investigate its anatomical parameters.METHODS：30 human maxillary central incisors from Xi'an area were elected at random，which had normal crown shape and no severe abrasion.All the teeth were scanned by Micro CT，and then reconstructed into the 3-D models，each 3-D model included 3 sub-models of the enamel cap，dentin core and pulp chamber.The reverse engineering software of Mimics and Geomagic Studio was applied to measure the thickness ofdifferent sites of sub-models.RESULTS：The fine 3-Dmodel of human maxillary central incisor crowns was acquired.The thickness（mm）of the enamel cap anddentin core were as below：labial enamel，0.47±0.12-1.08±0.19；lingual enamel，0.39±0.07-0.71±0.15；labialdentin，0.46±0.09-2.17±0.48；lingualdentin，0.33±0.06-2.82± 0.36，P＜0.05.Thedistances（mm）between the pulp chamber and enamel surface were as following：from mesial medullary angle to incisal edge，4.24±1.04；distal medullary angle to incisal，4.71±0.98；mesial medullary angle to mesial adjacent surface，2.09±0.26；distal medullary angle todistal adjacent surface，2.53±0.30，P＜0.05. CONCLUSION：This study proved the obvious variances in the thickness of enamel cap anddentin core indifferent sites of the human maxillary central incisor crowns in Xi'an area.

maxillary central incisor；crown；three-dimensional structure

??

A

1005-2593（2015）04-0229-05

10.15956/j.cnki.chin.j.conserv.dent.2015.04.009

2015-01-15

國家自然科學基金（31370950）

張大鵬（1983-），男，漢族，河南安陽人。碩士生（導師：吳國鋒）

吳國鋒，Email：wgffmmu@sina.com