西安地区人上颌中切牙牙冠三维结构的研究

张大鹏，王书明，郑亚琪，孙冠阳，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）

西安地区人上颌中切牙牙冠三维结构的研究

张大鹏，王书明，郑亚琪，孙冠阳，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）

目的：探索人上颌恒中切牙牙冠三维结构的建模方法，精确测量其釉质和牙本质解剖学参数。方法：选取牙冠形态、冠根比正常，无磨耗的西安地区人上颌恒中切牙30个，Micro CT扫描后，用Mimics和Geomagic Studio逆向工程软件重建上颌中切牙釉质帽、牙本质核和髓室三维模型，精确测量牙冠不同部位釉质和牙本质核的厚度以及近、远中髓角至各自切端和邻面的距离。结果：建立了人上颌中切牙釉质帽和牙本质核的三维模型，其厚度（mm）分别为：唇侧釉质（0.47±0.12）～（1.08±0.19），舌侧釉质（0.39±0.07）～（0.71±0.15）；唇侧牙本质（0.46±0.09）～（2.17±0.48），舌侧牙本质（0.33±0.06）～（2.82±0.36），P＜0.05；近中髓角至切端4.24±1.04，远中髓角至切端4.71±0.98；近中髓角至近中邻面2.09±0.26，远中髓角至远中邻面2.53±0.30，差异均有统计学意义（P＜0.05）。结论：西安地区人上颌中切牙牙冠不同部位釉质帽和牙本质核厚度存在差异。

上颌中切牙；牙冠；三维结构

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

人上颌中切牙的主要生理功能为切割食物，并对发音和面部美观具有重要作用。由于上颌中切牙位于牙弓前部，其牙冠易受龋损、外伤等侵袭而导致牙体缺损，且需要进行牙体充填治疗或贴面、全冠修复［1-2］。上颌中切牙牙冠牙体组织包括釉质和牙本质，对两者进行三维建模和精确测量，对指导临床治疗具有重要意义。然而，关于上颌中切牙牙体组织的测量方法长期以来一直局限于手工测量或二维观测量，例如牙齿磨片法［3-4］、X线平片法［5-6］等；由于前者需要切割破坏切牙标本，而后者又存在影像变形失真，均不能满足对牙冠牙体组织三维测量的需要。显微CT（Micro CT）被认为是目前最先进的三维断层测量方法，可在不破坏标本的情况下对牙齿、骨骼等离体标本进行高分辨率的三维成像（分辨率最高可达1 μm），并可对标本的厚度、距离等进行精确测量［7］。Antony等（2008）利用Micro CT对类人猿的下颌第一磨牙牙冠成功进行了三维扫描和模型重建，并据此首次分别建立了釉质帽（enamel cap）和牙本质核（dentine core）的精细三维模型［8］。王书明等（2014）用类似方法进行了中国人下颌第一磨牙釉质帽和牙本质核的三维形态观察研究，并报道了各自的面积和体积等解剖学参数［9］。但关于人前牙特别是上颌中切牙的冠部牙体组织三维测量，目前尚未见相关研究报道。本研究拟利用Micro CT对30例西安地区人离体上颌中切牙标本进行三维扫描，并采用逆向工程软件进行三维重建，以分离获得其釉质帽和牙本质核的精细三维模型；然后再通过系统测量釉质帽和牙本质核在牙冠不同部位的厚度，尝试揭示其内在规律，以期为临床牙体修复治疗提供参考。

1　材料和方法

1.1受试样本的选择

从我院口腔解剖生理教研室保存的西安地区人上颌中切牙离体标本中，选取30个作为实验对象。纳入标准：牙冠完整，形态正常，冠根比正常；切端无明显磨损；牙根完整，无明显畸形；未行牙体治疗；牙体表面无明显裂纹；X线片示近髓角外形清晰完整，髓室无变异、钙化等异常。

1.2样本三维扫描

应用Micro CT（Siemens Inveon Micro，德国）对纳入的30个离体上颌中切牙分别进行扫描。扫描时通过Micro CT扫描舱口处红外系统对样本进行定位，以确保扫描轨迹与牙体长轴重合；扫描参数分别为：电压80 kV、电流500 μA、扫描分辨率19.64μm、曝光时间800 ms。

1.3样本三维重建

将扫描后获得的上颌中切牙影像以“DICOM”格式文件导入Mimics 10.01（Materialise公司，比利时）软件中，并通过调整不同阈值，分别重建釉质帽、牙本质核和髓室三维模型（图1）；上述文件均以STL格式导出后，再导入逆向工程软件Geomagic Studio 11.0进行修整，并装配成整个上颌中切牙的三维形态模型。

图1　上颌中切牙三维形态

1.4样本三维测量

首先在Mimics 10.01软件中，根据牙体长轴确定每个牙的测量点位置，然后再利用软件功能测量各牙不同部位釉质帽和牙本质核的厚度；每一个牙的同一测量点均重复测量3次，取其均值，所有测量均由同一人完成。牙冠测量点确定方法如下①唇舌向釉质帽和牙本质核厚度：分别从近远中向和垂直向将唇舌侧釉质帽各均匀分成3等份［1］，从而将釉质帽等分为9个区域，并分别命名为A（远中切1/3）、B（远中中1/3）、C（远中颈1/3）、D（中切1/3）、E（中中1/3）、F（中颈1/3）、G（近中切1/3）、H（近中中1/3）、I（近中颈1/3）［1］，然后沿牙体长轴依次测量9个区域中心点的釉质和牙本质厚度（图2～3）；②髓角至邻面的距离：与牙体长轴垂直，选择测量髓角至邻面的垂直距离（图4）；③髓角至切端的距离：与牙体长轴平行，选择测量近中髓角和远中髓角至牙冠切端的垂直距离（图4）；④舌隆突、舌窝的釉质帽和牙本质核厚度：与牙体长轴垂直，选择测量颊舌向舌隆突最高点、舌窝最低点的釉质和牙本质厚度（图5）；⑤近中远中邻面釉质帽厚度：与牙体长轴垂直，选择测量近中远中向最大径处釉质厚度（图6）。

图2　上颌中切牙牙冠9等份测量定点示意图

图3　唇舌侧厚度测量定点

图4　髓角至切端和邻面测量定点

图5　舌隆突和舌窝厚度测量定点

图6　近中远中邻面釉质帽厚度测量定点

1.5统计学分析

采用SPSS 19.0软件（IBM公司，美国）对测量结果进行统计分析：上颌中切牙唇舌侧、舌隆突、舌窝及近远中邻面的釉质帽和牙本质核厚度、髓角至切端和邻面的距离等各组间两两比较采用配对t检验；唇舌侧釉质帽和牙本质核的厚度与髓角至切端和邻面距离之间的相关性，采用Pearson相关分析。检验水准α=0.05。

2　结果

2.1上颌中切牙的三维结构模型

成功获得上中切牙牙冠的三维结构模型，从外到内依次为釉质帽模型（图1-Ⅰ）、牙本质核模型（图1-Ⅱ）和髓室模型（图1-Ⅲ）。上中切牙牙本质核切端外形与釉质帽外形一致，切端尖锐完整似刀刃状；髓室近中切角呈锐角，远中切角明显大于近中切角。

2.2上颌中切牙牙冠唇、舌侧釉质和牙本质核厚度

上颌中切牙牙冠唇、舌侧9等份区域各点的釉质测量厚度（图7）所示：唇侧各点的釉质厚度由高到低依次为远中切1/3（A）＞中切1/3（D）＞远中中1/3（B）＞近中切1/3（G）＞中中1/3（E）＞近中中1/3（H）＞远中颈1/3（C）＞中颈1/3（F）＞近中颈1/3（I）；除C、F、I三点间以及B、D、G三点间无统计学差异（P＞0.05）外，其余各点间两两相比，差异均有统计学意义（P＜0.05）；舌侧各点的釉质厚度两两相比，差异均无统计学意义（P＞0.05）。上颌中切牙冠唇、舌侧9等份区域牙本质核测量厚度（图8）结果：无论是唇侧还是舌侧，各点的牙本质厚度均以中颈1/3（F点）最高，由高到低依次为F＞I＞C＞H＞E＞B＞A＞G＞D；唇侧除C、F、I三点间，B、E、H三点间以及A、D、G三点间无统计学差异（P＞0.05），其他各点两两相比，差异均有统计学意义（P＜0.05）；舌侧除B、C、E、H、I五点间无统计学差异（P＞0.05）外，其他各点间两两相比差异均有统计学意义（P＜0.05）。

图7　上颌中切牙冠部唇、舌侧各点的釉质厚度比较

图8　上颌中切牙冠部唇、舌侧各点的牙本质核厚度比较

2.3 髓室近中髓角、远中髓角至切端和邻面的距离

近中髓角至切端（4.24±1.04）mm、远中髓角至切端（4.71±0.98）mm；近中髓角至近中邻面（2.09±0.26）mm、远中髓角至远中邻面（2.53± 0.30）mm。各组间两两相比均有显著差异（P＜0.05）。Pearson相关分析结果显示：近中髓角和远中髓角至切端和邻面距离之间均有统计学意义（P＜0.05）。

2.4舌隆突和舌窝的釉质帽、牙本质核厚度

舌隆突和舌窝釉质帽厚度分别为（0.36±0.08）mm、（0.55±0.08）mm；舌隆突和舌窝牙本质核厚度分别为（2.68±0.35）mm、（0.72±0.17）mm。各组间两两相比，差异均有统计学意义（P＜0.05）。Pearson相关分析结果显示：舌隆突和舌窝的釉质帽和牙本质核之间无统计学意义（P＞0.05）。

2.5近中远中邻面釉质帽厚度

近中、远中邻面釉质帽厚度分别为（0.71±0.11）mm、（0.88±0.12）mm（P＜0.05）（图6）。Pearson相关分析结果显示：近中邻面和远中邻面釉质厚度之间存在统计学意义（P＜0.05）。

3　讨论

近年来临床对于前牙修复特别是上颌中切牙美学修复的要求越来越高，但由于受研究手段的限制，对其三维结构和形态的认识比较滞后。口腔解剖生理学和口腔组织病理学等教科书虽从牙齿发育、牙体组织的形成及牙齿的大体外形和功能等角度描述人上颌中切牙，但缺乏准确数据描述其牙冠不同部位釉质和牙本质的厚度、形态等［1-2］，从而导致临床上预备上颌中切牙时常有穿髓等误操作的发生。本研究首次将人上颌中切牙牙冠牙体组织模型精确分离为釉质帽、牙本质核和髓室3个子模型，并使之可相互装配组合，不仅有助于更直观准确的观察研究人上颌中切牙牙冠的三维结构，同时还能为以后建立上颌中切牙牙体组织的生物力学模型提供母本来源。本研究采用Micro CT方法重建人牙三维结构的最大优点：在不破坏标本的情况下测量釉质帽和牙本质核在牙冠不同部位的厚度；具有分辨率高、误差小、可360°旋转或任意放大缩小、有完善配套软件用于牙齿的后续三维测量等［7］。

釉质和牙本质共同构成了牙冠部分的牙体组织，是国内外牙齿形态学研究中的热点。Macho等（1993）报道，现代人上颌磨牙的釉质厚度在牙冠不同部位的分布存在差异［10］。刘蔚等（2006）发现，上下颌第一磨牙硬组织厚度在牙合面不同结构之间以及上下牙同名部位之间均存在不同程度的差异［11］。马金兰等（2009）发现，下颌乳中切牙牙冠各部位的釉质厚度不存在男、女性别的差异［12］。孟蕾等（2011）报道，三千年前人的上颌第二前磨牙的釉质厚度在牙冠不同部位分布不一致［13］。但在以往研究中，未见人上颌中切牙釉质的相关报道。本研究发现，人上颌中切牙牙冠唇侧釉质厚度的分布规律为：远中至近中、切端至颈缘均由厚变薄，远中邻面釉质厚度大于近中邻面釉质厚度。这一规律与Gillings等发现的下颌中切牙远中釉质厚度大于近中釉质厚度相一致［14］。

牙冠牙体组织的厚度一般从切端至颈缘逐渐由薄变厚。本结果显示，上颌中切牙唇侧牙体硬组织的厚度为（1.39～2.66）mm，舌侧牙体硬组织的厚度为（0.98～3.21）mm。根据上前牙烤瓷单冠预备临床指南，上前牙唇侧需均匀磨除（1.2～1.5）mm、舌侧均匀磨除（0.8～1.5）mm的牙体组织［15］。Davis等认为，牙体预备后应至少余留2 mm牙体硬组织，以避免对牙髓的过度激惹刺激［16］。本结果提示，上前牙烤瓷单冠磨切量均在安全范围内，不会对牙髓造成过分刺激或损伤。

随着患者对前牙美学修复和牙体保存要求的提高，全瓷贴面越来越广泛地应用于临床。贴面牙体预备的要求为：上颌中切牙贴面修复的磨切量在切端为0.7 mm、中部为0.5 mm、颈部为0.3 mm［15］。本结果显示，上颌中切牙唇侧釉质的厚度范围从颈部到切端为（0.47～1.08）mm，按照前述贴面牙体预备的要求，预备后的牙体组织应在釉质范围内；这就进一步提示，贴面永久粘固时应采用釉质粘结方法而非牙本质粘结法进行临床操作。本结果还显示，髓室近、远中髓角至切端的距离分别为4.24、4.71 mm。在临床全冠修复治疗中，按照全瓷冠切端预备2 mm牙体组织的磨切量，在牙体预备后的上颌中切牙切端仍余留至少2.24 mm的牙体硬组织，说明全瓷冠基牙预备后剩余牙体硬组织厚度在安全范围内；而近、远中髓角至近、远中邻面的厚度仅为2.09 mm和2.53 mm，提示在进行全瓷冠牙体邻面预备时应特别小心，避免穿髓。

本结果显示，上颌中切牙牙冠唇侧釉质厚度普遍大于舌侧（图7），通过对釉质帽和牙本质核厚度的Pearson相关性检验发现，舌隆突、舌窝及舌侧釉质帽与牙本质核并无统计学意义，而唇侧、邻面的釉质和牙本质核厚度均有统计学意义；分析其原因可能与长期行使咬合切割功能有密切关系。因上颌中切牙舌面是咬合功能面，由于长期咀嚼切割磨耗，导致舌侧生理性磨耗较大，而唇侧和邻面的生理性磨耗则较小。由于上颌中切牙舌窝牙本质核厚度仅有0.72 mm，釉质厚度也只有0.55 mm，两者的总厚度在1.27 mm左右，加之舌侧磨耗较大，提示我们在临床上进行中切牙全冠预备时，应特别注意舌窝牙体组织的磨切量，以避免损伤牙髓。

本结果虽然初步显示釉质和牙本质厚度在牙冠不同部位存在差异并有一定规律，但考虑到牙齿在牙列咀嚼过程中会出现不同程度的磨耗，同时随着年龄的增长和饮食习惯的影响，釉质和牙本质的结构都会产生继发性改变，从而导致釉质厚度减小、髓室形态改变。此外，本研究中所用离体牙仅来源于西安地区，且局限于人上颌中切牙，因此只是初步的研究。后续研究中应大幅扩充样本数量，并考虑不同地区、不同年龄等进行多因素、大样本系统调查，以期真正揭示人上颌中切牙牙冠三维结构与形态学规律，从而为临床治疗提供科学的理论指导。

［1］皮昕.口腔解剖生理学［M］.6版.北京：人民卫生出版社，2012：14-16.

［2］于世凤.口腔组织病理学［M］.7版.北京：人民卫生出版社，2012：32-72.

［3］Schwartz GT.Enamel thickness and the helicoidal wear plane in modern human mandibular molars［J］.Arch Oral Biol，2000，45（5）：401-409.

［4］Martin L.Significance of enamel thickness in hominoid evolution［J］.Nature，1985，314（6008）：260-263.

［5］Harris EF，Hicks JD.A radiographic assessment of enamel thickness in human maxillary incisors［J］.Arch Oral Biol，1998，43（10）：825-831.

［6］高洁，张陆庄.人上颌切牙邻面牙釉质厚度的X线片比较［J］.解剖科学进展，1999，5（2）：187-188.

［7］桂建保，胡战利，周颖，等.高分辨显微CT技术进展［J］.CT理论与应用研究，2009，18（2）：106-116.

［8］Olejniczak AJ，Smith TM，Feeney RN，et al.Dental tissue proportions and enamel thickness in Neandertal and modern human molars［J］.J Hum Evol，2008，55（1）：12-23.

［9］王书明，张大鹏，郑亚琪，等.人下颌第一磨牙釉质帽与牙本质核三维形态的初步研究［J］.牙体牙髓牙周病学杂志，2014，24（12）：705-708.

［10］Macho GA，Berner ME.Enamel thickness of human maxillary molars reconsidered［J］.Am J Phys Anthropol，1993，92（2）：189-200.

［11］刘蔚，王美青.第一磨牙牙釉质及牙本质厚度测量研究［J］.口腔医学研究，2006，22（4）：137-139.

［12］马金兰，石四箴，药师寺人，等.Micro-CT扫描下颌乳中切牙釉质厚度的研究［J］.临床口腔医学杂志，2009，25（9）：521-523.

［13］孟蕾，邵金陵，段小红，等.Micro-CT测量三千年前人上颌第二前磨牙釉质厚度研究［J］.牙体牙髓牙周病学杂志，2011，21（3）：169-171.

［14］Gillings B，Buonocore M.An investigation of enamel thickness in human lower incisor teeth［J］.Jdent Res，1961，40：105-118.

［15］赵铱民.口腔修复学［M］.6版.北京：人民卫生出版社，2011：73-190.

［16］Davis GR，Tayeb RA，Seymour KG，et al.Quantification of residualdentine thickness following crown preparation［J］.Jdent，2012，40（7）：571-576.

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

国家自然科学基金（31370950）

张大鹏（1983-），男，汉族，河南安阳人。硕士生（导师：吴国锋）

吴国锋，Email：wgffmmu@sina.com