牙齿年龄评估：关于改进和扩展Demirjian分期法以评估第三磨牙矿化程度的建议

《International Journal of Legal Medicine》：Dental age assessment: A proposal for refining and extending the Demirjian stages for third molar mineralization evaluation

　　摘要
牙科方法现已成为法医年龄评估程序不可或缺的组成部分。Demirjian等人（1973年）最初提出的用于评估X光片中第三磨牙矿化程度的阶段分类方法，在这一领域得到了广泛认可。实际上，通常采用基于Mincer等人（1993年）研究的改进版本。然而，这些阶段的文字描述存在明显的一致性问题。本文介绍了一种修订后的阶段分类方法：具体而言，对阶段定义进行了澄清，并更新了应用该分类的指南，以适应数字化时代的需求。此外，还提供了新的示意图。这些修改旨在提高分类方法的应用可靠性。在第二种方法中，将四个新的中间阶段纳入了分类体系（其中一些阶段之前已被其他研究者提出），目的是提高年龄估算的准确性。这些修改阶段和新引入的中间阶段是否真的能带来显著的价值，还需通过未来的研究来确定。

引言
年龄评估是当前法医学研究的热点之一[1]。由于移民活动的增加，法医年龄评估的需求也在不断增长[2, 3]，因此这一领域受到越来越多的关注。可以预见，未来年龄评估仍将具有重要意义。
对于青少年或年轻人的年龄评估，法医年龄诊断研究小组（AGFAD）建议采用一种三步结合的方法[4, 5]：该方法必须包括牙科检查（确定牙齿状况）和X光检查。其中，X光检查的主要目的是评估第三磨牙的矿化程度[4, 6]。
目前已有多种分类方法用于评估第三磨牙的矿化程度[7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]。尽管这些分类方法都从描述性角度出发来反映牙齿的矿化情况，但它们之间存在显著差异，例如阶段数量、每个阶段的定义以及呈现方式等。一些方法需要测量距离或比例，而另一些方法则不需要这些数据。
Olze等人（2005年）对五种常见阶段分类方法进行了比较，结果表明Demirjian等人（1973年）的分类方法最适合法医年龄评估，因为它在观察者一致性和估计年龄与实际年龄之间的相关性方面表现最佳[12, 18]。Olze等人认为，这是因为Demirjian的分类方法基于足够的阶段数量，并且这些阶段的定义不依赖于对牙齿长度的推测性估计。因此，建议在法医年龄评估中使用Demirjian的分类方法[18]。此外，Demirjian的分阶段系统也被应用于第二磨牙，以支持特定年龄组的年龄评估[19, 20]。
Demirjian提出的用于评估磨牙矿化程度的8个阶段（A-H）源自1973年发表的一篇论文[12]。需要注意的是，这里的Demirjian阶段分类方法与Demirjian提出的检测方法不同[12]：在Demirjian的检测方法中，会评估从左侧下颌第一门牙到第二磨牙的所有牙齿，并为每个牙齿分配一个A-H阶段的等级；每次年龄评估都会考虑多颗牙齿，但第三磨牙不被包括在内。针对每颗牙齿，会分别计算每个阶段的得分，然后将所有牙齿的得分相加，得到所谓的“成熟度得分”，并根据性别为该得分分配一个带小数点的年龄值（女孩和男孩分别计算）。
Demirjian的方法主要适用于3.0至16.0岁的年龄段[12]。不过，Demirjian等人1973年提出的方法已经涵盖了A-H这8个阶段及其应用规则。
1980年，Levesque和Demirjian首次对其中一个阶段的定义进行了调整[21]，他们将E阶段的定义修改为“根长应小于冠高”。值得注意的是，Demirjian本人在1986年的著作中仍使用了旧的E阶段定义[22]。
Levesque等人（1981年）首次将Demirjian的方法应用于第三磨牙的评估[23]；他们引用了1973年的Demirjian方法[23]。1993年，Mincer等人对Demirjian的分类方法进行了改进[24]，虽然示意图与1973年的版本相似，但文字描述存在明显差异；由于他们的论文中没有提及具体的规则，目前尚不清楚Mincer等人是否采用了Demirjian提出的额外阶段判定规则[24]。

方法论提案
本文的主要目标是开发一种尽可能明确的阶段分类方法，以便不同检查人员能够无争议地应用。同时，还需要更新分类的应用规则，以适应数字化时代的要求，并提出新的中间阶段以提高年龄诊断的准确性。

表1展示了改进后的Demirjian阶段分类（A-H）。为了便于直接比较，表1将Demirjian的分类方法与Mincer等人的分类方法进行了对比[12, 24]。通过详细分析这些分类方法，可以发现以下差异：
- 仅评估远端根部的方法（Demirjian）
- 无需放大镜、仅用肉眼进行评估的方法（Demirjian）
- 仅提供示意图作为补充；文字描述起主导作用的方法（Demirjian）
- 各阶段包含多个评估标准且权重不同（Demirjian）
- 在边界情况下总是选择较早的阶段（Demirjian）
- B阶段的评估标准：冠部形态（Demirjian）与咬合面（Mincer）
- C阶段的评估标准：冠部大约形成一半（Mincer）与咬合面釉质形成完整并向根颈部延伸（Demirjian）
- D阶段的评估标准：牙本质-釉质交界处（Mincer）与牙骨质-釉质交界处（Demirjian）

Tompkins在1996年提出了另一种Demirjian阶段的修改方案[25]，通过进一步细分将阶段总数增加到13个。Tompkins将牙齿胚芽的缺失视为一个独立的评估标准，并强调这些修改对于评估牛牙症患者牙齿是必要的[25]。然而，牛牙症对牙齿发育的影响尚未得到明确结论[26]，因此这一修改的合理性值得商榷（牛牙症可能由遗传因素引起，从而影响牙齿发育[27, 28]）。鉴于牛牙症的发病率在全球范围内差异较大[29, 30, 31]（例如德国约为2%，塞内加尔高达48%，中国为46%[31, 34]），亟需进一步澄清其对牙齿发育的影响。

2002年，Solari和Abramovitch提出了另一种Demirjian阶段的修改方案[35]，实际上是对其方法的进一步发展[24]。他们增加了两个“边界”阶段F1和G1。这些新阶段的引入旨在更准确地估算18岁左右的年龄[35]：
- F1：根长至少是冠长的两倍；根部呈漏斗形
- G1：根壁平行，但根尖未完全闭合；根尖处的牙周韧带间隙≥1.0毫米

一种对所有用户都明确的第三磨牙矿化程度分类方法对于法医年龄评估具有实际应用价值。但由于本文作者认为现有Demirjian阶段及其后续修改在准确性方面存在局限，因此建议对这些阶段及其应用规则进行重新调整。

结论
本研究旨在开发一种尽可能明确的阶段分类方法，确保不同检查人员能够无争议地应用。同时，还需要更新分类的应用规则，以适应数字化时代的要求，并提出新的中间阶段以提高年龄诊断的准确性。然而，应当注意的是，上颌第三磨牙的根尖分叉可能是三叉形而不是二叉形。此外，是否需要完全封闭根尖孔才能检测到Demirjian分类中的H阶段仍存在疑问。由于血管和神经在整个生命过程中都会进入牙齿的根尖部位[36]，因此不应要求必须完全封闭根尖孔。因此，根据Demirjian等人的定义，H阶段描述的是一种在活牙中无法实现的状态。不过必须提到的是，由于根尖孔结构非常细微，放射学上可能无法观察到它，但从解剖学角度来看它的存在是确定的[37]。因此，在Demirjian等人的分类中，H阶段实际上是一个偶然的放射学发现，通常是由于图像重叠造成的。因此，1973年的表述并不准确，可能会导致混淆。另一个问题是，Demirjian分类要求H阶段的牙齿周围牙周膜的宽度必须相等。需要注意的是，在全景X光片（OPG）上划分牙周膜往往具有挑战性。然而，在本研究中提出的分期系统中，并不需要评估牙周膜，因为F、G和H阶段之间的区分仅基于根尖的形态。至于是否包括根尖牙周间隙的测量对于新提出的G1阶段会有帮助，还有待确定。由于Demirjian等人的规则也可能引起误解，因此也需要对这些规则进行修订。例如，他们的规则中没有提到如何处理倾斜的牙齿，这给人一种可以无障碍处理倾斜牙齿的印象。但实际上，倾斜会改变长度条件，而这些条件在E和F阶段中是决定性的。因此，根据新的规则，如果倾斜的牙齿会影响阶段分类，则应将其排除在检查之外（表2）。

Demirjian等人提出的一个评估规则是，远中根对于判断阶段是决定性的。根据本文作者的经验，实际上这个根并不一定是发育最成熟的根。因此，未来的研究应该探讨是否应该将最成熟的根作为判断标准。或者，也可以分别评估两个根。在这个问题最终明确之前，作者建议评估最成熟的根（表2）。

随着表3中提出的新中间阶段，新的分类系统总共包含12个阶段。通过这种进一步的区分，作者期望在年龄评估方面提高准确性，即提高阶段与年龄之间的相关性。Solari和Abramovitch之前也出于同样的目的引入了“边界”阶段[35]。对于Solari和Abramovitch提出的阶段，将一个具体的距离作为G1阶段的标准被认为是有问题的，尽管过去人们认为不依赖绝对长度测量是Demirjian原始分类的一个优点[18]。考虑到这一点，本文修订后的G1阶段定义故意避免了对任何具体定量测量的依赖（表3）。此外，根据本文作者的经验，要求根长是冠长的两倍（这是F1阶段的要求[35]）在实践中基本上很少能满足。这意味着实际上并不总是能达到F1阶段。事实上，更有可能的是这个阶段不会被标准地经过。因此，未来也应该密切关注表3中的其他中间阶段。

与Tompkins等人1996年的修改相比，当前的分类扩展并没有引入一个评估牙齿胚珠是否缺失的阶段[25]。对于Tompkins的修改，这一点需要批判性地看待，因为第三磨牙往往不会形成或被拔除，因此它们的缺失与年龄没有相关性。另一方面，新定义中间阶段数量增加也存在问题，因为Olze等人在2005年发现，与其他分类方法相比，Demirjian分类中阶段数量较少是该方法的一个优点[18]。因此，未来需要特别关注阶段数量的增加是否真的能带来与年龄更好的相关性。

与1996年的修改相比，当前的分类扩展没有引入一个评估牙齿胚珠缺失的阶段。现有的示意图，如Demirjian在1973年提出的，随着时间的推移仅经历了最小的修改，这可能是出于版权考虑而非实质性原因。新创建的示意图（见表1和表3）与放射形态学结果更加吻合，与旧的示意图相比有了更大的改进。图中的细节得到了进一步完善，并且与阶段的书面定义更加一致。至少对于主要的阶段，牙周间隙被省略了，因为它没有实际意义。此外，一些模糊之处也得到了解决，例如旧示意图中某些线条为何用虚线表示的问题。取而代之的是，牙本质和牙骨质被用灰色表示。然而，在实践中，由于牙本质和牙骨质在X光图像中的放射不透明度相似，仅凭地形学特征很难可靠地区分它们。我们的团队认为，新的示意图有可能有助于简化该方法的应用。

由于实际的分期主要是基于全景X光片（OPG）进行的，而且大多数关于Demirjian阶段的参考研究也是针对这种X光技术的，因此必须讨论这种成像技术对阶段评估的影响。OPG是一种叠加成像技术，所有位于射线路径中的物体都会被同时显示[38, 39]。由于成像技术的限制，只能成像一定厚度的切片，大约在磨牙区域为20-25毫米[38]。切片外的物体会逐渐模糊或完全不可见。在实际应用中，这通常适用于牙齿的根尖区域，特别是当牙齿向口舌方向倾斜或根部向根尖方向弯曲时。这些情况在经典的OPG中通常无法用于年龄评估（表2）。此外，OPG对受检者在X光设备中的位置误差非常敏感[38]。对于所讨论的阶段，位置误差（如倾斜以及受检者在X光设备中的头部转动）可能会导致冠根长度比例的变化，从而影响阶段的正确判断。一种检查此类误差的好方法是确保髁突高度相等和牙支宽度相等[40]。

技术进步和数字化不仅影响了图像的评估，也影响了数字X光图像的生成。一些制造商为其X光设备配备了能够显著提高图像质量的硬件或软件工具。例如，Dentsply Sirona公司（Dentsply Sirona Inc, Charlotte, North Carolina, USA）提供的Direct Conversion Sensor（DCS）就是一种硬件解决方案。软件解决方案方面，Morita公司（J. MORITA EUROPE GMBH, Dietzenbach, Germany）的Adaptive Focal Point（AFP）和Adaptive Gray Scale（AGS）值得一提。这些技术可以显著提高细节的清晰度[41]。尽管尚未进行系统的研究，但可以假设这些现代技术会对牙科全景X光片的年龄评估产生影响。经验表明，使用这些技术可以更清晰地划分牙周膜或根尖孔。然而，作者认为，在研究中使用适当的技术尤为重要。

在一些用于OPG的X光设备中，可以选择清晰层（例如Orthophos Sharp Layer (SL) 2D；Dentsply Sirona Inc, Charlotte, North Carolina, USA）。这使得即使有初始的模糊结构也能被清晰显示。然而，这并不能与标准OPG直接比较。因此，这些技术在某种程度上与横截面成像技术兼容。可以假设，尽管这些技术显著提高了评估的准确性，但分期结果仍可能与经典OPG有所不同。因此，那些需要手动调整层的OPG图像更有可能被视为横截面图像，这对选择参考研究非常重要。同样，如果设备能够自动调整清晰层（例如Orthophos S 2D；2D-CsI-Plus传感器，带自动对焦功能；Dentsply Sirona Inc, Charlotte, North Carolina, USA），这种情况也同样适用。

总的来说，OPG是一种具有明显局限性的成像技术，容易出现伪影。检查者必须充分了解OPG的特性。尽管如此，由于其可用性、低辐射暴露、能够评估整个牙列以及检查时间短等优点，OPG仍然是评估第三磨牙发育的基础。本文提到的第三磨牙矿化分类方法不能轻易地应用于其他成像技术，无论如何都需要适当的参考研究。

已有研究表明，可以使用三维成像技术（如CBCT）来应用Demirjian的分期[42,43,44,45,46]。特别是锥形束计算机断层扫描（CBCT）在牙科领域越来越普及。CBCT的优势在于可以自由选择需要检查的结构层。例如，可以精确调整和评估牙尖，或者直接聚焦于上颌磨牙的分叉或三叉结构。CBCT的另一个优点可能是能够提高上颌第三磨牙的评估率，而这在传统的OPG中往往受到重叠效应的影响。此外，CBCT是等距的，因此没有尺寸失真。由于可以在空间中自由移动图像体积，因此可以轻松补偿位置误差。这些明显的优势是否真的能带来比OPG更准确的年龄预测，还需要通过直接比较研究来验证。这一点非常值得关注，因为尽管现代CBCT设备的辐射剂量显著降低，但CBCT的辐射暴露量仍然大约是OPG的3-6倍[47, 48]。然而，CBCT的辐射暴露量很大程度上取决于具体使用的设备、选择的视野（FOV）和技术因素。文献中记载的有效剂量最高可达OPG的42倍[49]。在考虑辐射防护时，这一点必须加以注意。

磁共振成像（MRI）也可以用于评估Demirjian阶段[50,51,52,53]。这种技术的优点是不使用电离辐射。值得注意的是，专门用于牙科的MRI（ddMRI）正在不断发展，而且第一台ddMRI已经上市（MAGNETOM Free.Max Dental Edition；Dentsply Sirona Inc, Charlotte, North Carolina, USA）。然而，这项技术应用范围较窄，非常复杂且成本高昂。最核心的问题是，与传统的X光片（OPG）相比，这种新的评估方法是否真的能够提高年龄预测的准确性。总体而言，必须明确指出：在利用OPG影像数据作为参考的基础上，绝对不能使用三维成像技术来评估Demirjian分期。已有研究表明，无论是采用二维还是三维成像技术来确定Demirjian分期，其结果存在显著差异[50, 54]。然而，另一项研究则未能发现OPG、CBCT以及根据Gleiser（1955年）方法并经K?hler（1994年）修改后的方法在分期结果上存在任何差异[55]。在使用Demirjian分期或其改良版本时，必须使用适合该成像技术的参考数据。

结论：本研究表明，即使是在年龄评估领域已经成熟的方法也仍有改进的空间，这突显了在这一领域继续进行深入研究的必要性。所提出的Demirjian分期改良方案似乎能够更精确地划分各个发育阶段，从而减少原系统中的模糊性。因此，可以预期该方法的可靠性会有所提高。此外，明确的应用规则有助于其在现代数字化评估框架中的有效应用。至于这些改良的分期以及新引入的中间阶段是否能够带来实际的额外优势，还需通过未来设计合理的科学研究来验证。最后，鉴于世界某些地区牛牙症的高发率，这种状况对牙齿发育和第三磨牙矿化过程的影响亟需进行系统性的研究。