基于汉族成年人右侧第一磨牙口腔颌面CBCT髓室体积和牙本质指数推断年龄

doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2023.230705

摘要/Abstract

摘要：

目的基于口腔颌面锥形束计算机体层成像（cone beam computed tomography，CBCT）技术探索右侧第一磨牙髓室体积和髓室牙本质指数（pulp dentinal index，PDI）与实际年龄的相关性，构建便捷、准确的年龄推断模型。方法收集川北医学院附属医院口腔科1 857例汉族成年人CBCT影像资料（男性883例，女性974例），按照8∶2的比例分为训练集和验证集，1 485例训练集样本构建年龄推断模型，372例样本验证模型的准确性。运用Mimics 21.0软件测量右侧第一磨牙髓室体积、PDI，分析其与年龄的相关性及在不同性别、不同牙位之间的差异。结果第一磨牙髓室体积、PDI与实际年龄均呈强负相关（r值为0.82~0.89）。髓室体积、PDI在不同性别和不同牙位之间的差异具有统计学意义（P<0.05）。基于PDI构建的年龄推断模型优于髓室体积；基于右侧两颗第一磨牙PDI值构建的模型（y=73.72-44.15 x₃-28.27 x₄，x₃和x₄分别为右上颌第一磨牙、右下颌第一磨牙的PDI）最优，R²为0.79，平均绝对误差为4.90岁。结论第一磨牙髓室体积和PDI均是推断年龄的有效指标。基于PDI的年龄推断模型较基于髓室体积的模型更便捷、准确，能够为法医学实践中的年龄推断提供更有效的方法。

关键词: 法医人类学, 年龄推断, 锥形束计算机体层成像（CBCT）, 第一磨牙, 髓室体积, 髓室牙本质指数, 汉族

Abstract:

Objective To explore the correlation between the actual age and the pulp chamber volume （PCV） and pulp dentinal index （PDI） of the right first molar based on Cone Beam Computed Tomography （CBCT） technology, and to construct a more accurate and convenient model for age estimation. Methods CBCT image data of 1 857 Han adults (883 males and 974 females) from the Department of Stomatology, Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College were selected. The data were divided into training and validation sets at a ratio of 8∶2. A total of 1 485 training samples were used to construct the age inference model, and 372 samples were used to validate the accuracy of the model. The Mimics 21.0 software was used to measure the PCV and the PDI of the right first molar. Statistical analysis was conducted to determine their correlation with age, and their correlations with age and differences between different sexes and tooth positions were analyzed. Results The PCV and the PDI of the first molar showed a strong negative correlation with actual age （r values ranged from 0.82 to 0.89）. The differences in PCV and PDI between different sexes and tooth positions were statistically significant （P<0.05）.The age prediction model based on PDI was superior to that based on PCV. The model based on the PDI values of the two right first molars （y=73.72-44.15 x₃-28.27 x₄,where x₃ and x₄ are the PDI values of the right maxillary and mandibular first molars, respectively）was the best, with the R2 of 0.79 and an average absolute error of 4.90 years. Conclusion Both PCV and PDI of the first molar are effective indicators for age estimation. The age prediction model based on the PDI is more convenient and accurate than that based on the PCV, providing a more effective method for age estimation in forensic practice.

Key words: forensic anthropology, age estimation, cone beam computed tomography （CBCT）, first molar, dental pulp chamber, pulp dentinal index, Han population

中图分类号:

丁艳杰, 张宵, 施文利, 李子易, 王威, 张世林, 杨根杰, 郭阿几, 金波. 基于汉族成年人右侧第一磨牙口腔颌面CBCT髓室体积和牙本质指数推断年龄[J]. 法医学杂志, DOI: 10.12116/j.issn.1004-5619.2023.230705.

Yan-jie DING, Xiao ZHANG, Wen-li SHI, Zi-yi LI, Wei WANG, Shi-lin ZHANG, Gen-jie YANG, A-ji GUO, Bo JIN. Estimate the Age of Han Adult Based on the PCV and PDI of Right First Molar Using Oral and Maxillofacial CBCT[J]. Journal of Forensic Medicine, DOI: 10.12116/j.issn.1004-5619.2023.230705.

图/表 5

图1 牙髓室三维模型构建A：冠状面；B：水平面；C：矢状面；D：牙髓室三维模型展示窗口。

Fig. 1 Construction of the three-dimensional model of the dental pulp chamber

图2 PDI参数测量平面示意图a点为髓室顶最低点，b点为髓室底最高点，e点为AB连线上牙本质与牙釉质的交点，f点为牙本质最低点，c点和d点为垂直线上髓室与牙本质的交点，h点和g点为牙本质外侧点。

Fig. 2 Schematic diagram of the PDI parametermeasurement plane

表1 各测量指标与年龄的相关性 (n=1485)

Tab. 1 Correlations between various measurement indexes and age

测量指标	最小值	最大值	$x ¯$ ±s	r
右上颌第一磨牙髓室体积（x₁）/mm³	6.53	55.00	21.19±6.74	0.86
右下颌第一磨牙髓室体积（x₂）/mm³	6.39	48.43	18.37±6.10	0.82
右侧第一磨牙髓室体积（x₁和x₂均值）/mm³	6.39	55.00	19.78±6.58	0.87
右上颌第一磨牙PDI（x₃）	0.09	0.96	0.43±0.18	0.86
右下颌第一磨牙PDI（x₄）	0.14	1.19	0.50±0.17	0.82
右侧第一磨牙PDI（x₃和x₄均值）	0.09	1.19	0.46±0.18	0.89

表1 各测量指标与年龄的相关性 (n=1485)

Tab. 1 Correlations between various measurement indexes and age

测量指标	最小值	最大值	$x ¯$ ±s	r
右上颌第一磨牙髓室体积（x₁）/mm³	6.53	55.00	21.19±6.74	0.86
右下颌第一磨牙髓室体积（x₂）/mm³	6.39	48.43	18.37±6.10	0.82
右侧第一磨牙髓室体积（x₁和x₂均值）/mm³	6.39	55.00	19.78±6.58	0.87
右上颌第一磨牙PDI（x₃）	0.09	0.96	0.43±0.18	0.86
右下颌第一磨牙PDI（x₄）	0.14	1.19	0.50±0.17	0.82
右侧第一磨牙PDI（x₃和x₄均值）	0.09	1.19	0.46±0.18	0.89

表2 右侧第一磨牙各测量指标在不同性别、牙位之间的统计学分析

Tab. 2 Statistical analysis in various measurement indexes of the right first molar betweendifferent genders and tooth positions

测量指标	总样本（n=1 857）	男性（n=883）	女性（n=974）
右上颌第一磨牙髓室体积（x₁）/mm³	21.19±6.74	22.34±6.78	20.14±6.52^1）
右下颌第一磨牙髓室体积（x₂）/mm³	18.37±6.10^2）	19.29±6.03^2）	17.54±6.04^1）2）
右侧第一磨牙髓室体积（x₁和x₂均值）/mm³	19.78±6.42	20.82±6.59	18.84±6.42^1）
右上颌第一磨牙PDI（x₃）	0.43±0.18	0.42±0.18	0.44±0.18^1）
右上颌第一磨牙PDI（x₄）	0.50±0.17^2）	0.49±0.17^2）	0.50±0.17^1）2）
右侧第一磨牙PDI（x₃和x₄均值）	0.47±0.18	0.46±0.17	0.47±0.18^1）

表3 右侧第一磨牙测量指标与实际年龄的推断模型

Tab. 3 Prediction model of the right first permanent molar measurement indexes with chronological age

测量指标	推断模型	R²	MAE/岁
右上颌第一磨牙髓室体积（x₁）/mm³	y=69.92-1.48 x₁	0.74	5.71
右下颌第一磨牙髓室体积（x₂）/mm³	y=67.29-1.56 x₂	0.67	6.24
右侧第一磨牙髓室体积（x₁+x₂）/mm³	y=70.98-0.59 x₁-1.01 x₂	0.76	5.59
右上颌第一磨牙PDI（x₃）	y=69.17-66.47 x₃	0.75	5.61
右上颌第一磨牙PDI（x₄）	y=73.65-65.79 x₄	0.68	6.16
右侧第一磨牙PDI（x₃+x₄）	y=73.72-44.15 x₃-28.27 x₄	0.79	4.90

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