布魯克超短TE磁共振成像技術(shù)可用于基于人體牙齒的法醫(yī)學(xué)年齡推測(cè)

難民是指為逃離本國境內(nèi)的戰(zhàn)爭(zhēng)、暴力或迫害，跨境到另一個(gè)國家尋求安全庇護(hù)的人。難民接納國需要根據(jù)難民的年齡，遵循相應(yīng)的程序。然而，難民離家時(shí)攜帶物品通常較少，極少會(huì)攜帶年齡證明（例如，出生證明）。因此，相關(guān)法院和政府當(dāng)局通常需要進(jìn)行法醫(yī)學(xué)年齡推測(cè)（FAE），以確保依法行事。
在法醫(yī)學(xué)年齡推測(cè)（FAE）過程中，需要對(duì)個(gè)人牙齒的特定方面進(jìn)行檢測(cè)，并將測(cè)定結(jié)果與參考值進(jìn)行比對(duì)。牙齒發(fā)育大多于13歲完成。第三磨牙（智齒）萌出發(fā)生在17-21歲之間，但并非每個(gè)人都會(huì)萌生智齒。因此，F(xiàn)AE所關(guān)注的通常是牙齒退化特征。
 
次生牙本質(zhì)的形成
牙齒由牙釉質(zhì)、牙骨質(zhì)和牙本質(zhì)這三個(gè)硬組織以及牙髓這個(gè)軟組織組成。成牙本質(zhì)細(xì)胞位于軟牙髓和硬牙本質(zhì)之間，負(fù)責(zé)生成牙本質(zhì)。牙本質(zhì)有三種類型：第一期原發(fā)性、第二期繼發(fā)性和第三期。第一期原發(fā)性牙本質(zhì)于牙齒萌出之前形成，第二期繼發(fā)性牙本質(zhì)于牙齒萌出之后形成，因?yàn)檠例X隨著年齡增長(zhǎng)而逐漸發(fā)育，第三期牙本質(zhì)則于創(chuàng)傷后形成。
第二期繼發(fā)性牙本質(zhì)會(huì)加入到面向牙髓的牙本質(zhì)中，使牙髓腔的體積在人的一生中逐漸縮小。此外，與第三期牙本質(zhì)不同，第二期繼發(fā)性牙本質(zhì)不受外部因素（例如，創(chuàng)傷）的影響。因此，檢測(cè)牙髓體積是FAE中的一種常用方法。
 
利用MRI技術(shù)檢測(cè)牙髓萎縮情況
使用錐束計(jì)算機(jī)斷層掃描（CBCT）技術(shù)來檢測(cè)牙髓體積的做法在相關(guān)報(bào)道中已屢見不鮮。通過該技術(shù)生成的三維數(shù)據(jù)集可用于重建牙齒結(jié)構(gòu)。然而，在CBCT檢測(cè)過程中，被檢測(cè)者需要暴露于高輻射環(huán)境。近年來，無輻射的磁共振成像（MRI）技術(shù)的普及給FAE帶來曙光，但挑戰(zhàn)仍然存在，因?yàn)檠例X等堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)含水量低，導(dǎo)致T2弛豫時(shí)間超短，故難以進(jìn)行分析。
超短回波時(shí)間（UTE）MRI這一相對(duì)較新的技術(shù)有望克服這一難題，因?yàn)樵摷夹g(shù)能夠在很短的弛豫時(shí)間（低至40µs）下，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行表征。實(shí)踐證明，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)以相對(duì)較高的空間分辨率和高信噪比，對(duì)皮質(zhì)骨等硬組織進(jìn)行分析。德國明斯特大學(xué)醫(yī)院的一組研究人員使用布魯克的超高場(chǎng)9.4 T Biospec 94/20 MRI波譜儀，對(duì)人體拔牙進(jìn)行了分析，以確定FAE過程是否適用超短TE磁共振成像方法。
 
利用超短TE磁共振成像技術(shù)，生成高質(zhì)量的牙齒硬組織及軟組織數(shù)據(jù)
在牙科成像中，圖像質(zhì)量是最重要的參數(shù)之一，因?yàn)檠芯咳藛T通常需要對(duì)一些微小細(xì)節(jié)進(jìn)行識(shí)別。本次研究實(shí)現(xiàn)了66μm³的平面內(nèi)空間分辨率——與CBCT的分辨率相當(dāng)。在這種高空間分辨率下，研究人員得以將軟牙髓至根尖孔的部分與其他牙齒組織和樣品包埋材料區(qū)分開來，從而獲得切牙、尖牙、前磨牙和磨牙這四類人體牙齒的細(xì)節(jié)圖像。
通過半自動(dòng)分割并基于不同強(qiáng)度的MRI數(shù)據(jù)集結(jié)構(gòu)，研究人員可進(jìn)行三維重建，從而計(jì)算出這四類人體牙齒的牙髓體積。此次分析還表明，牙髓（尤其是根髓）可能存在多種不同的形式，并可能在根管內(nèi)發(fā)生分離和聚合。
 
超短TE磁共振成像技術(shù)可用于FAE
上述數(shù)據(jù)表明，超短TE磁共振成像技術(shù)有望以較高的空間分辨率實(shí)現(xiàn)牙齒的三維成像，以及對(duì)各種不同牙齒的牙髓體積進(jìn)行量化。然而，此次研究的樣本量很小，僅對(duì)四顆人體牙齒進(jìn)行了分析。因此，我們計(jì)劃在后續(xù)研究中擴(kuò)大樣本量，以測(cè)試此方法（結(jié)合參考庫）能否測(cè)定牙齒年齡。
此外，超短TE磁共振成像技術(shù)可能存在的局限在于，臨床環(huán)境中的磁共振場(chǎng)強(qiáng)目前只能達(dá)到7 T，因此超短TE磁共振成像尚未全面普及。然而相比于CBCT，超短TE磁共振成像技術(shù)在無輻射分析方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，鑒于此次研究提供了一系列非常具有前景的初步數(shù)據(jù)，因此，該技術(shù)有可能成為未來FAE的首選常規(guī)方法。
 
全面的法醫(yī)學(xué)解決方案組合
布魯克為法醫(yī)學(xué)分析提供了最全面的解決方案組合——包括鑒定和量化麻醉品及興奮劑、化學(xué)戰(zhàn)劑、表征爆炸物、檢測(cè)食品欺詐、識(shí)別藝術(shù)品及文件偽造、環(huán)境取證（包括廢棄物分析），以及犯罪現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查（例如，玻璃、纖維和槍彈殘留物分析）。布魯克的技術(shù)不僅應(yīng)用于日常的例行分析，還被用于開發(fā)和改進(jìn)本研究案例所述的其他新方法。布魯克的使命是幫助執(zhí)法部門針對(duì)法律程序生成連貫、可靠的數(shù)據(jù)，從而讓社會(huì)更加安全。
作為磁共振分析解決方案的領(lǐng)先研發(fā)企業(yè)，布魯克服務(wù)于40多個(gè)國家的警署、海關(guān)，以及聯(lián)邦級(jí)、州級(jí)實(shí)驗(yàn)室和邊境管控實(shí)驗(yàn)室的數(shù)百個(gè)客戶，為其提供豐富的高性能落地式磁共振系統(tǒng)，以及易操作的臺(tái)式自動(dòng)化磁共振系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

• Timme, M., et al. (2020). Evaluation of Secondary Dentin Formation for Forensic Age Assessment by Means of Semi-automatic Segmented Ultrahigh Field 9.4 T UTE MRI Datasets. International Journal of Legal Medicine. https://doi.org/10.1007/s00414-020-02425-7.