人的牙齿从外观上可分为牙冠、牙颈和牙根三部分, 从纵剖面上观察牙体由牙釉质、牙本质、牙骨质和牙髓组成。牙本质围绕形成的空腔即牙髓腔, 其中朝向牙冠的一端扩大成室, 为髓室; 除髓室外的管道系统为根管系统。牙髓腔体积会随着年龄的增加逐渐缩小, 这种变化从牙齿发育成熟一直持续到牙齿离体或生命终结。造成这种变化的主要原因是牙本质沉积。牙本质可以在一生中不断形成。一般认为, 在牙齿形成和发育过程中形成的牙本质为原发性牙本质, 在牙齿发育完成后继续沉积的牙本质为继发性牙本质。继发性牙本质可以是生理的, 也可以是病理的。生理性继发性牙本质是随着年龄的增加而发生的一种生理性变化, 它的形成不受外来刺激干扰。病理性继发性牙本质则是由于某些口腔疾病或外来刺激, 如龋病、重度咀嚼磨耗等所引起。

牙本质在不同组别的牙齿中的沉积方式有所不同, 上前牙的沉积主要出现在舌侧壁、切端和髓腔壁, 而磨牙的牙本质主要沉积在髓室底。当牙体无龋、无明显磨耗或疾病时, 可以认为医学影像学上所见的牙本质厚度增加为生理性继发性牙本质沉积所致, 是和年龄有密切联系的。

由于牙髓腔特殊的解剖结构, 早期只能将牙齿剖开后方能对其进行观测, 如此, 牙髓腔形态会受到不同程度的破坏。医学影像技术作为一种无创的观察手段, 避免了牙齿剖开观察过程中对牙髓腔原始形态的破坏, 其在法医学中的应用历史可追溯到1896年^[1]。但是, 早期的二维影像难以呈现牙髓腔形态特征的细节。Woods等于1990年报道了美国成年白种人和黑种人牙髓腔宽度和牙根长度随年龄增加的变化, 结果显示牙根长度指标与年龄的相关性没有牙髓腔宽度指标好, 指标变化率在35~40岁时出现拐点, 在该年龄段后变化加快^[2]。

Drusini用X线平片观察了166名受试者牙冠指数的年龄变化规律, 发现牙冠指数与年龄呈线性相关, 性别间无明显差异^[3]。牙冠指数是反映牙髓腔与牙冠长度比值的指标, 该研究结果再次通过影像学手段证明牙髓腔形态改变与年龄相关。

挪威奥斯陆大学的研究人员于1994年报道了利用牙齿的影像学改变推断年龄的基础性研究^[4]。他们收集了452颗已拔除的牙齿, 其中包括中切牙、侧切牙、尖牙、第一前磨牙、第二前磨牙。然后, 分别用实物形态测量和影像学形态测量两种手段收集牙齿形态指标, 并分析这些指标与牙齿供体年龄的相关性。结果表明, 相对于牙齿实物形态测量数据, 牙齿影像学测量数据随年龄变化的趋势更明显。该研究为利用牙齿影像学特点推断年龄奠定了基础。

三维影像设备在口腔颌面医学领域的应用^[5], 为利用牙齿增龄性形态变化推断年龄提供了新方法。计算机断层扫描及影像三维重建可以刻画牙齿各结构的三维空间特点。Someda等报道了通过日本人下颌中切牙形态的三维影像学观测推断年龄的研究^[6]。他们选取离体牙齿标本, 用Micro-CT采集形态学数据并进行三维重建。牙釉质、牙本质、牙髓腔的体积均被测量, 以上各体积数值、相互间比值及性别等参数均被纳入推断年龄的多元回归方程中。结果表明, 牙髓腔的三维影像数据是更好的年龄推断指标。

从有创到无创, 从实物观测到影像观测, 从二维影像到三维影像, 牙髓腔增龄性变化的观测技术不断进步。目前, 建立在口腔颌面影像基础上的三维重建观测法是开展牙髓腔增龄性研究的常用方法。该方法也是虚拟解剖技术在人体局部（口腔）组织器官应用上的创新。

牙髓腔增龄性变化的影像学测量指标包括：（1）二维影像指标：长度指标（如牙长、牙髓腔长度、牙根长度等）, 宽度指标（如牙颈宽、牙髓腔宽、根管宽等）, 面积指标（如牙髓腔冠状位面积等）; （2）三维影像指标：体积指标（如髓室体积等）; （3）比例指标：齿-冠指数（Tooth-Coronal Index, TCI）、髓腔-牙体面积比（Pulp/Tooth Area Ratio, PTAR）、髓腔-牙体体积比（Pulp Cavity/Tooth Volume Ratio, PTVR）等。

Drusini等利用X线平片, 选取TCI作为测量指标, 研究了年龄在9~76岁的433名受试者的前磨牙和磨牙形态变化, 建立了回归方程, 并用该方程推断100颗活体牙和100颗离体牙供体的年龄。研究表明, 男性TCI与年龄的相关性较女性好, 该回归方程推断活体牙供体年龄误差在± 5岁内的概率为81.4 %, 推断离体牙供体年龄误差在± 5岁内的概率为70.37 %^[7]。

随着研究的深入, 学者开始比较各种测量指标的优劣。Cameriere等人收集了年龄在18~72岁的100名意大利高加索人的牙齿平片, 测量了右上颌尖牙的髓根比、牙长、牙髓-牙体长度比、PTAR、牙髓-牙根宽度比几项指标, 并比较各指标与年龄的相关性。结果表明PTAR与年龄的相关性最好^[8]。此后, Cameriere等人收集了已知年龄的人体骨骼牙齿样本, 拍摄X线平片, 采用同类方法研究PTAR与年龄的相关性。结果表明, 通过X线平片观测PTAR的变化推断年龄的方法适用于白骨化尸体牙齿^[9]。他们还研究了牙齿根尖片用于测量PTAR变化从而推断年龄, 同样取得了较好的效果, 回归方程推断白骨化尸体年龄的误差在± 5.4岁内的概率是86 %^[10]。至此, PTAR成为利用影像学技术推断年龄的成熟指标。

随后, 日本学者Aboshi等人进一步研究了PTVR随年龄增长的变化规律^[11]。他们用Micro-CT采集了年龄在20~78岁范围人群的50颗下颌第一前磨牙和50颗下颌第二前磨牙的影像数据并进行三维重建, 将牙齿自上而下水平分成四段（牙冠段、牙根上1/3段、牙根中1/3段、牙根下1/3段）, 并分别测量每段的PTVR, 依次记录为PTVR1、PTVR2、PTVR3、PTVR4, 计算PTVR1~4与年龄间的关系。结果表明, PTVR2与年龄的相关性最好, 用下颌第一前磨牙PTVR2推断年龄的效果与整颗牙PTVR相近, 用下颌第二前磨牙PTVR1、PTVR2两个指标推断年龄的效果与整颗牙PTVR相近。该研究是首次利用三维影像技术分段研究牙齿PTVR随年龄增长的变化规律, 具有重要应用价值。该研究同时发现PTVR在20~50岁年龄段的变化率更明显, 这与陈光的报道不一致^[12], 有待进一步研究。

国内方面, 李刚等选取了年龄在12~69岁的403名个体的373颗上颌第一磨牙和372颗下颌第一磨牙, 用锥体束CT采集牙齿的形态数据并进行三维重建, 以第一磨牙牙髓腔体积作为测量指标, 建立其与年龄的线性回归方程。结果表明, 第一磨牙牙髓腔体积在推断年龄上有一定价值。该文章认为, 与PTVR相比, 牙髓腔体积是推断年龄的更好指标^[13]。

总之, 牙髓腔增龄性变化的本质是体积的改变, 因此体积指标优于长度、面积指标。应注意到, 影响牙本质沉积的因素是多方面的, 除年龄外, 还有可能包括种族、性别、生活习惯、个体变异等。此时, 比例指标有助于规避影响因素的干扰, 提升实验研究质量和实际应用效果^[14]。

从X线平片, 到牙齿根尖片、全口曲面断层片, 再到牙齿三维影像片, 每一次成像技术的革新都为利用牙齿推断年龄提供新的手段。目前, 用于牙齿三维成像的设备主要有多排CT（Multi-detector CT, MDCT）、锥体束CT（Cone Beam CT, CBCT）、显微CT（Micro-CT）。它们在法齿学年龄推断研究中均有应用。

Ayaka团队^[15]、Yang团队^[16]、Yasutoyo团队^[17]分别使用MDCT、CBCT、Micro-CT研究了牙髓腔形态变化在年龄推断中的应用。三种设备的原理和性能不尽相同：CBCT与MDCT的最大区别在于MDCT的投影数据是一维的, 重建后的图像数据是二维的, 重组的三维图像是连续多个二维切片堆积而成的, 其图像金属伪影较重。而CBCT的投影数据是二维的, 重建后直接得到更清晰的三维图像^[18]。CBCT显著提高了X线的利用率, 只需旋转360 ° 即可获取重建所需的全部原始数据, 同时提高了数据采集速率, 具有极高的空间分辨率。CBCT物理层厚可低至0.1 mm, 而64排螺旋CT扫描层厚为0.3 mm。CBCT一次投照只相当于传统CT放射量的1/30~1/40, 仅相当于4次数字化曲面断层投照放射量。CBCT扫描投照时间短, 仅为20 s左右。目前, CBCT对于脑、皮肤、肌肉组织的成像效果欠佳, 但在口腔种植学、口腔颌面外科、牙体牙髓病、口腔正畸学、牙周病学方面有广泛应用^[19]。

Micro-CT同样采用锥形X线束, 与CBCT不同的是, 其影像分辨率更高, 达到微米级, 因此可以更清晰的反映骨骼、牙齿内部详尽、细微的三维结构信息。但其扫描范围小, 仅能用于小体积样本的影像采集, 且辐射量大, 操作要求高。

针对牙齿成像, CBCT在扫描范围、扫描时间、成像质量、辐射剂量方面有自身优势, 是目前该领域研究的常用设备。Micro-CT的成像质量最高, 在需要观察小体积物体的显微结构时有应用价值。

年龄是个体识别的关键内容, 是判断刑事责任能力的主要依据, 年龄推断在实践中有着广泛的应用需求。法医人类学方法因具备高效、无损、易推广等优点, 是实际工作中采用最多的年龄推断方法, 而医学影像技术又是法医人类学推断年龄的常规技术手段。目前, 应用医学影像推断儿童、青少年年龄常用的方法有中国青少年儿童手腕骨成熟度推断年龄的CHN法^{[20, 21]}、人体左侧六大关节发育成熟度推断年龄法^[22]、中国青少年儿童牙齿发育程度推断年龄法^[23]等。以上方法推断20岁以下个体年龄的结果较准确, 基本可以满足实践需求。但对于大年龄段, 尤其是50岁以上人群的年龄推断缺乏准确、实用的手段。耻骨联合面形态推断年龄法^[24]以及牙齿磨耗度推断年龄法在推算高龄段个体的年龄时误差往往较大, 应用价值降低。在灾害、交通事故、安全生产事故以及爆炸、纵火、杀人等刑事案件中, 法医经常面对残缺或焚毁的尸骨碎片。此时, 其它观测指标往往已灭失而牙髓腔尚存。且牙髓腔的变化终生持续, 直到牙齿离体或生命终结。故对牙髓腔增龄性形态改变的影像学研究有助于解决高龄段人群及破坏严重尸骨的年龄推断难题。

锥体束CT在研究牙髓腔三维影像特点方面具有成像清晰、操作简单、扫描迅速及辐射量小的综合性能优势, 且在大型三甲医院口腔科及口腔专科医院中多有配备, 具备基础科研和推广应用的双重优势, 未来仍将是该领域研究的主力设备。

牙髓腔增龄性变化的三维影像学研究目前仍处于基础探索阶段, 在牙齿的选择、测量指标的评价、试验样本的纳入等方面尚未形成统一标准。建立稳定、可靠的标准试验流程是亟待解决的问题。

牙髓腔的分段影像研究尚未引起广泛关注, 其在挖掘残缺牙的证据价值方面有重要意义。现有的牙齿三维重建技术, 可以满足分段研究的需要。但现有的牙髓腔分段方法, 只适用于单根牙的解剖特点, 对多根牙牙髓腔的分段方法尚未建立, 有待进一步研究。

总之, 法医人类学领域的年龄推断方法建立在对人体形态学指标的观测之上, 是对人体组织结构随年龄变化一般规律的总结。在实际应用中, 需要结合被鉴定对象的特点选择最适合的推断方法, 还应注意多种方法的综合互补。牙髓腔的三维影像, 作为一个新的观测指标, 对于完善法医人类学年龄推断的方法体系, 提高推断结果的准确性均具有重要意义。