人类颌骨与牙齿种植

身穿白大褂，戴白手套、浅蓝色口罩，经过指纹扫描、消毒等程序后进入两道玻璃门隔离的房间内，用精密仪器放大分析芝麻大的血迹点，各种图表、数据在电脑屏上滚动̷̷这不是医院，而是赵玉涛在肇庆市公安局刑警支队DNA实验室中的工作场景。　　　赵玉涛靠着小心论证、大胆创新，靠一颗埋藏了43年的牙齿，确定了一位烈士的准确埋葬地，这也刷新了国内土埋牙齿的检测年限纪录。　　凭借高超的技术和敬业的精神，赵玉涛今年被评为“第四届广东省人民满意的公务员”。　　三次创新解开烈士埋骨之谜　　烈士陈某于43年前的战斗中牺牲，其战友在云南将其就近土葬，但陈某的家属一直无法确认陈某的准确埋藏地点，只掘得牙齿若干。　　赵玉涛查阅文献发现，土埋牙齿最长的检测年限只有17年，而这牙齿埋藏时间已长达43年，检测难度可想而知。　　赵玉涛先是通过常规步骤进行检测，检验结果跟其他部门的一样，也未检出有效的基因分型。　　然而，赵玉涛发现，其中一颗牙齿虽然体积最小，表面极度污浊，但牙釉质相对完好，赵玉涛似乎看到了一丝希望，但难题也摆在面前：这么污浊的牙 齿，如何彻底消除污染和扩增抑制物。另外，体积小意味着DNA含量少，如何把微量的DNA充分提取出来也是一个巨大的难题。经过反复研究，赵玉涛大胆调整 了方案。　　为了在提取步骤彻底地消除外源性污染和扩增抑制物。赵玉涛没有通过紫外线照射去除外源性污染，改用5%的次氯酸钠长时间浸泡和冲洗，并将浸泡冲洗时间延长了三倍。　　清洗完了外源性的污染，下一步就是如何去除扩增抑制物和有效地通过裂解将细胞中的DNA释放出来。赵玉涛再次大胆创新，将脱钙和裂解两步同时进行。在纯化步骤，赵玉涛还将20微升的DNA通过特殊方法浓缩到5微升。　　提取DNA后,下一步就是扩增，扩增是将试剂中的核苷酸通过DNA聚合酶把提取到的DNA进行上亿倍的复制。赵玉涛将调整配比模板量由1微升提 高到了4微升，再把聚合酶的量提高了一半。这一调整似乎有些风险，但赵玉涛心里清楚，他是经过慎重研究才敢做的修改，只要不违背扩增的理论基础，适当调整 配比是可行的！　　经过步步创新，赵玉涛最终检测出了全部基因位点，进行了有效比对，烈士身份得到验证。这也刷新了国内土埋牙齿检测年限的纪录。　　破译“密码”锁定强奸犯　　在赵玉涛眼里，“DNA”是侦破复杂罪案的“密码”。　　去年2月，肇庆市警方接到一起聋哑智障妇女被强奸致孕的案件，不久警方抓获嫌犯莫某。此时，赵玉涛的鉴定工作极为关键。　　但是赵玉涛发现母体精神病变，胎儿的检测指标可能出现基因突变，检验指标介于“认定或否定莫某是胎儿亲生父亲”之间。而按刑诉法规定，莫某的拘留期限只有7天，没有亲子鉴定结论，公安机关只能放人。　　“母亲为精神病人，胎儿出现基因突变，是这次鉴定的难题。”赵玉涛不停查阅相关文献，希望能从多个角度进行论证。经过几天几夜的钻研，赵玉涛终于从“父权指数”和“Y染色体”两方面证明莫某就是胎儿的亲生父亲，莫某终究逃不过法律的制裁。　　他平时是个足球迷　　赵玉涛1983年出生在山东省泰安市，2002年考入中山大学基础医学院读法医专业，2007年分配到肇庆市公安局刑警中队刑事技术中心担任法医师。　　在日常工作中常穿白大褂和警服的赵玉涛，业余最喜欢穿球衣。　　读大学时，他就十分喜欢体育运动，曾获得学院3000米比赛的第一名，也是学院足球队的主力队员，平时还喜欢打羽毛球、骑自行车。工作以后，周末也要挤出时间和同事、朋友们踢一两场球。　　这样的球迷自然不会错过近日的世界杯。昨日凌晨，加班到凌晨3点半的赵玉涛，赶回家后的第一件事就是打开电视，欣赏了一场酣畅淋漓的足球赛。

人族指人类及其古老的亲属，大约700万年前出现在非洲。据《自然》网站10日报道，在一项最新研究中，来自丹麦和南非的科学家从生活在200万年前的非洲原始人罗百氏傍人的牙齿化石中提取到了其基因信息，这是迄今发现的最古老的人族基因，将基因记录追溯到了以前无法企及的时间。描述相关蛋白质序列的论文已经提交生物预印本网站。　　哥本哈根大学和开普敦大学研究人员领导的团队，对在约翰内斯堡西北部发现的4个罗百氏傍人的化石进行了采样。长期以来，研究人员一直在争论这些原始人与其他古代人类物种的关系。　　研究团队使用质谱分析技术，分析了每个样本牙釉质（牙齿的矿物外层）中的数百种氨基酸。他们在一些牙齿中发现了釉原蛋白-Y，其由Y染色体上的一个基因产生，他们因此确定这些牙齿属于男性。另外两颗牙齿缺乏釉原蛋白-Y的迹象，且含有该蛋白的X染色体版本，他们推断这些样本可能来自女性。　　研究人员指出，这是一个惊人的发现，这么漫长的岁月，这些遗骸“几乎变成了石头”。　　研究团队对所有4个样本中约400个相同的氨基酸进行了测序，在此基础上绘制出了一个简单的进化树。　　研究团队指出，根据这些古老遗骸的基因数据构建的进化树，“有望成为古人类学领域一个变革性突破”。研究古老的蛋白质可提高人们对非洲南方古猿等在人类家谱中的位置的理解，有“人类祖母”之称的“露西”就属于南方古猿。不过，也有其他科学家表示，古老的蛋白质是否有助人们对人类进化的图景达成共识，目前还没有定论。

引言自 1895 年伦琴发明 X 射线以来，非侵入性成像技术在诊断医学领域产生了深远的影响。20 世纪 80 年代，Jim Elliott 开发了显微 CT，最初用于实验性牙髓研究。随着显微技术的不断发展，凭借其非破坏性 3D 分析的特点，显微 CT 已成为硬组织研究领域的一项重要工具。它在各种牙科领域得到了广泛应用，对相关主题的研究也在逐步增加。本文我们简要为大家分享显微 CT 无损成像技术在牙科研究中的应用。显微 CT 技术在牙科领域的应用领域涵盖了组织工程、用于有限元分析的真实数据识别、确定牙齿中的矿物质浓度，以及人类学研究中牙釉质厚度、颅面骨结构和发育的测量，同时也应用于牙髓研究，用于评估种植体和周围骨(见下图)。显微 CT 为牙髓研究提供了巨大便利，尤其是在识别牙根管形态、检查根管准备情况、评估填充物，并能在治疗后进行检查方面发挥着重要作用。显微 CT 在牙科中的应用01 组织工程学组织工程研究的主要目标是在实验室中构建生物合成器官，以替代患病或损伤的组织。近年来，显微 CT 在组织工程结构支架的研究中扮演重要角色，主要用于表征结构支架的构造、体外结构支架的破坏模式以及聚合物和磷酸钙结构支架中的骨生长。在检查结构支架的破坏过程中，它能清晰显示材料完全丧失的位置，这对于评估结构变化至关重要。简言之，显微CT 可用于研究新生组织的获取和损失组织的确定。在牙槽突裂治疗方面，显微 CT 进行了ɛ -caprolactone（金标准）、自体移植物以及添加到新浓缩胶原中的磷酸三钙聚合物的比较研究。研究结果显示，自体移植物具有最佳的成骨效果，而新开发的材料则展现出与这一标准组相近的效果，添加到胶原蛋白中的磷酸三钙聚合物可以作为组织支架的可行选择。显微 CT 观察新骨形成。(A):0 周标本显示,骨缺损边缘清晰、锐利。(B):术后 4 周标本显示,骨缺损区有新骨生成,成骨量约为原骨缺损的一半，骨缺损区边缘圆钝。(C):术后 8 周示骨缺损区有大部分新骨形成,与原牙槽嘴水平相比,仅有轻度凹陷。图片来源于文献 [1].02 有限元法(FEM)分析数据学近年来，有限元建模(FEM)已经成为一种广泛用于生物力学和物理事件分析的技术。显微 CT 可用于形成牙齿、种植体和牙齿修复体等小物体的有限元模型。工况中牙本质 Von mises 应力分布云图，图片来源于文献 [2].牙齿有限元分析，图片来源于网络03 颅面骨的生长发育显微 CT 无损成像可用于颅面骨生长发育的评估。这种方法的独特性质和更广泛的用途使其成为测量骨结构的新黄金标准技术。显微 CT 成像已用于评估啮齿动物颌骨中牙槽骨重塑、牙周膜厚度变化以及皮质骨和小梁骨变化。大鼠牙槽骨显微 CT 二维图像（上图）。大鼠牙槽骨显微 CT三维图像（下图） ， 三维重建图像直观地反映大鼠牙槽骨骨小梁的改变，图片来源于文献 [3].04 牙齿中矿物质浓度的测定牙齿组织的矿物质浓度可以用化学分析或接触显微放射照相法来测量。然而，这些方法是耗时的过程，并且对组织造成不可逆的损伤。利用显微 CT 可以在不损伤组织的情况下，通过灵敏的测量来确定矿物质浓度。由于该应用中的切片厚度取决于X射线束的大小，因此可以获得比其他方法更精细的切片(如下图)。显微 CT 提供了被扫描物体的完整的三维结构，且 X 射线不透性很好地对应于矿物密度，非常适合检测龋齿病变的脱矿性质。用显微 CT 方法检测，显示矿物质浓度，图片来源于文献 [4]05 釉质厚度的测量人类学研究中常用的釉质厚度测定方法之一是切片测量，然而这种方法会对样品造成无法逆转的损伤。针对化石样本切割导致的损失，该领域需要一种全新的技术。螺旋 CT 虽然可行，但分辨率低，无法提供高质量图像，因此已被淘汰。显微 CT 在测量釉质厚度方面具备所需的高灵敏度，同时又不会对样品造成不可逆损伤。使用这一技术，不仅能确定牙釉质厚度，还可以测量牙釉质、牙本质和牙髓的体积。使用 NEOSCAN 台式高分辨显微 CT 以 9.8 μm 像素大小扫描一颗臼齿，显示牙本质和牙釉质中存在裂纹，填充材料被腐蚀。06 牙髓研究牙齿解剖成像的最新技术已经采用了多种非侵入性成像方法。这些方法使样本可用于其他研究或为先进治疗程序提供控制。传统的临床射线摄影只提供二维信息，缺乏牙齿 X 光的 3D 视角。传统 CT 中的厚切片会降低分辨率，图像质量有限。相比之下，显微 CT 扫描提供丰富信息，切片可在多个平面重建，数据可呈现为 2D 或 3D 图像，内外解剖结构可同时或分别显示，并可进行定性和定量评估,显微 CT 在牙髓病学中已成为硬组织成像的关键工具。 显微 CT 扫描牙齿根管，可视化根管内部详情，图片来源于文献 [4]—07 小结随着数字成像技术的进步，显微 CT 在多个领域，尤其是牙科研究中得到广泛应用。具体应用包括但不限于：1. 观察正畸牙齿移动过程中骨骼变化，评估不同方法、力模型或药物的效果。2. 确定牙槽骨形态和矿物质浓度，观察外科手术材料或方法对愈合过程的影响。3. 测量全身活动（如营养、药物等）对牙槽骨的影响。4. 比较不同骨丢失情况（如牙周炎、根尖周病变）、治疗方法和疗程的影响。5. 通过评估种植体稳定性来确定骨整合情况，比较不同种植体材料和组合物的效果。6. 通过矿物质浓度测量不同病变的脱矿质率。7. 比较牙釉质和牙本质修复中不同处理方法和材料对再矿化的影响。8. 在牙髓学中，对根管进行详细成像，包括确定根管形态和再治疗过程中的各个阶段。相较于其他检测方法，显微 CT 不仅节省时间，而且不会对样品造成永久性损伤,且因其三维成像能力、安全性以及高分辨特性，使其成为牙科研究的首选检测手段。关于 CT 与显微 CT 的区别CT 和显微 CT 的基本区别可以通过两个点来区分：一是光源大小：CT 为 1mm，显微 CT 为 5-10 μm。显微 CT 的更小光源减少了半影，使图像更清晰。二是工作方式：在 CT 中，X 射线源围绕检测样品旋转以形成图像，而在显微 CT 中，X 射线源静止，样品本身旋转。稳定的 X 射线源减少了机械振动，提高了图像分辨率。显微 CT 成像的示意图 参考文献[1]许悦 陈振琦 吴军 李壬媚 刘广鹏. SD大鼠人造牙槽突骨缺损自愈率的显微CT评价 [J]. 中国口腔颌面外科杂志, 2011, 9(2): 126-129.[2] 杜珊珊.不同复合树脂修复下颌第一前磨牙多类型楔状缺损的三维有限元分析[J].浙江临床医学,2020,(4):538-540.[3] 代庆刚, 房兵, 张鹏, 等. 不同去势时间大鼠牙槽骨微结构变化的 Micro-CT 研究[J]. 上海口腔医学, 2014, 23(6): 641.[4] Erpaç al, B., Ad&imath güzel, Ö zkan, & Cangül, S. (2019). The use of micro-computed tomography in dental applications. International Dental Research, 9(2), 78–91.