Радиоморфометрическая оценка возрастных изменений в строении нижней челюсти

Полный текст

ОБОСНОВАНИЕ

Данные эволюционных биологических исследований свидетельствуют, что человек произошёл от древних приматов. В разных областях науки разрабатываются технологии для расширения наших представлений об эволюции человека [1]. Проведено множество исследований для описания обусловленных генетикой различий между отдельными представителями разных половозрастных групп, включая оценку генетических компонентов [2].

Важное направление судебной медицины и судебной антропологии ― установление личности неизвестного человека, погибшего в результате преступления, несчастного случая, самоубийства или массовой трагедии, или преступника, скрывающего свою личность. Чаще всего пол и возраст человека определяют на основании особенностей скелета [3].

В области нижней челюсти наблюдается множество возрастных анатомических и морфологических изменений: изменение её размера и формы в сочетании с постепенным разрастанием и изменением функции в зависимости от возраста, пола и состояния зубного ряда [4]. Процессы ремоделирования нижней челюсти проявляются в гониальной и антегониальной области, мыщелковом отростке и ветви нижней челюсти [5]. Все указанные зоны качественно визуализируются и поддаются оценке и измерению с помощью ортопантомографии ― метода панорамной стоматологической рентгенографии, широко применяемого в научных исследованиях и в судебной медицине для установления возраста и пола человека [6].

Цель исследования ― изучить изменения в строении нижней челюсти, связанные со старением и состоянием зубного ряда, с помощью одного углового и четырёх линейных измерений параметров тела и ветви нижней челюсти.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования

В отделении стоматологии и радиологии проведено проспективное исследование с участием 620 добровольцев. После критической оценки протокола исследования этический комитет Стоматологического колледжа и больницы JSS одобрил его проведение [Протокол заседания этического комитета организации № 63/2019 от 25 октября 2019 года].

Критерии соответствия

Критерии включения. В настоящее исследование включали добровольцев молодого и пожилого возраста, удовлетворявших следующим критериям: наличие естественного зубного ряда; отсутствие повреждений на всех зубах (за исключением третьих моляров, для которых допускалось как их присутствие, так и отсутствие); наличие полного комплекта медицинской документации; для добровольцев старше 60 лет — наличие не менее пяти зубов в каждом квадранте без учёта третьих моляров.

Критерии невключения. В исследование не включали добровольцев пожилого возраста, использующих зубные протезы, а также пациентов со сверхкомплектными зубами (независимо от того, прорезались они или были ретинированы); пациентов с любым системным заболеванием, поражающим челюстную кость, а также пациентов, которые ранее или на момент участия в исследовании проходили ортодонтическое или ортогнатическое лечение.

Методы исследования

Для выполнения цифровой панорамной радиографии использовали систему Planmeca Promax Digital Panoramic (Planmeca, Хельсинки, Финляндия) со стандартными настройками, рекомендованными производителем. Всего в исследовании приняли участие 620 добровольцев, по 180 в каждой группе, за исключением группы старше 60 лет, в которую были включены 80 добровольцев.

Все измерения челюсти выполняли с двух сторон с помощью программного обеспечения ROMEXIS DICOM (Planmeca, Хельсинки, Финляндия). Продолжительность настоящего исследования составила приблизительно 18 мес.

В исследовании измеряли следующие параметры (рис. 1):

1) нижнечелюстной угол (Gonial Angle, GA) формируется при проведении линии между двумя воображаемыми линиями, которые проходят от нижнего края нижней челюсти к ветви нижней челюсти;

2) длина мыщелкового отростка (Condylar Length, CL) — расстояние между двумя линиями, проведёнными по касательной: одна в самой верхней точке головки мыщелкового отростка, а другая ― в самой глубокой точке вогнутости сигмовидной вырезки;

3) длина ветви нижней челюсти (Ramus Length, RL) рассчитывается путём проведения двух линий: одной ― параллельно касательной к ветви на уровне наиболее латеральной точки мыщелкового отростка, второй ― параллельно касательной к ветви на уровне наиболее латеральной точки ветви. Расстояние между двумя указанными линиями и есть RL;

4) толщина кортикального слоя кости: толщина рентгеноконтрастной полосы, измеряемая у нижнего края тела нижней челюсти, где мезиально начинается антегониальная вырезка;

5) глубина вырезки ветки нижней челюсти (Ramal Notch Depth, RND): расстояние между касательной к ветви нижней челюсти и самой глубокой точкой вогнутости её вырезки.

 

Рис. 1. Все линейные и угловые показатели, измеряемые с помощью ортопантомографии с использованием программного обеспечения Planmeca Romexis. / Fig. 1. All linear and angular parameters on OPG using Planmeca Romexis Software.

 

Статистический анализ

Данные по каждой переменной анализировали методами описательной статистики и с применением критерия двухфакторного дисперсионного анализа. Различие в результатах измерения с левой и правой сторон челюсти анализировали с использованием двустороннего t-критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Исследуемая выборка

Все 620 участников настоящего исследования были разделены на четыре возрастные группы: по 180 (28,6%) человек в группах 1 (12–18 лет), 2 (19–40 лет) и 3 (41–60 лет); 80 (14,3%) человек старше 60 лет в группе 4.

Основные результаты исследования

Нижнечелюстной угол. Среднее значение нижнечелюстного угла в 1-й группе (12–18 лет) составило 180,8372°, во 2-й (19–40 лет) ― 180,0166°, в 3-й (41–60 лет) ― 180,6042°, в 4-й (более 60 лет) ― 180,4131°.

В более молодых возрастных группах среднее значение нижнечелюстного угла было сравнительно больше, чем в более старших группах. Таким образом, чем старше возраст, тем меньше нижнечелюстной угол.

При сравнении всех возрастных групп статистически значимых различий в средних значениях нижнечелюстного угла не выявлено, т.е. данный параметр признан статистически незначимым (p=0,568) (табл. 1).

 

Таблица 1. Сравнение средних значений ортодонтических переменных в группах исследования с использованием критерия двухфакторного дисперсионного анализа / Table 1. Comparison of four Age groups (Group 1, Group 2, Group 3, Group 4) with mean values and standard deviation of gonial angle (º), ramus height (mm), condylar length (mm), cortical bone thickness (mm) and ramus notch depth (mm). Two-way ANOVA test for all parameters

Описательная статистика				Критерий двухфакторного дисперсионного анализа
Переменные	Возрастная группа, лет	Среднее значение	Стандартное отклонение	Среднеквадратическое значение	F	Sig
Нижнечелюстной угол, град.	12–18	180,8372	6,35736	14,399	0,674	0,568
	19–40	180,0166	5,20161
	41–60	180,6042	2,44684
	60+	180,4131	1,92699
Длина мыщелкового отростка, мм	12–18	20,9397	3,88782	58,004	3,584	0,014*
	19–40	22,1681	4,44695
	41–60	22,2246	3,70023
	60+	22,1692	4,06674
Длина ветви нижней челюсти, мм	12–18	65,9610	9,78409	522,762	7,731	0,000*
	19–40	69,8940	8,07540
	41–60	70,1633	7,99625
	60+	70,8367	7,07502
Толщина кортикального слоя кости, мм	12–18	3,3413	0,62294	5,794	11,531	0,000*
	19–40	3,6350	0,59964
	41–60	3,8704	0,73088
	60+	3,7517	0,91614
Ширина вырезки ветви нижней челюсти, мм	12–18	2,5629	0,94160	8,275	8,419	0,000*
	19–40	2,8821	1,01761
	41–60	2,9317	0,86233
	60+	3,3858	1,08460

* Статистически значимый результат при p <0,05 и уровне статистической значимости 5%.

*p <0.05 significance at 5% level of significance.

 

Выявлено статистически значимое различие в значениях нижнечелюстного угла справа и слева (p <0,05). Справа значение нижнечелюстного угла было статистически значимо больше, чем слева (табл. 2).

 

Таблица 2. Сравнение средних значений ортодонтических переменных в группах исследования с помощью двустороннего t-критерия Стьюдента / Table 2. Comparison of right and left sides of gonial angle (º), ramus height (mm), condylar length (mm), cortical bone thickness (mm) and ramus notch depth (mm) with mean values and standard deviation. Paired T-test for all parameters

Переменные	Стороны	Среднее значение	Стандартное отклонение	Парные различия		p
				среднее значение	стандартное отклонение
Нижнечелюстной угол, град.	Справа	236,0962	8,19937	111,24123	15,46445	0,000*
	Слева	124,8550	9,76338
Длина мыщелкового отростка, мм	Справа	21,8139	4,19556	-0,03900	2,69601	0,767
	Слева	21,8529	4,35044
Длина ветви нижней челюсти, мм	Справа	69,2093	8,78312	0,45469	3,06425	0,003*
	Слева	68,7546	8,76774
Толщина кортикального слоя кости, мм	Справа	3,6179	0,75727	-0,03429	0,46712	0,133
	Слева	3,6521	0,76497
Ширина вырезки ветви нижней челюсти, мм	Справа	2,7962	1,03384	-0,16167	0,69174	0,000*
	Слева	2,9579	1,07159

* Статистически значимый результат при p <0,05 и уровне статистической значимости 5%.

*p <0.05 significance at 5% level of significance.

 

Длина мыщелкового отростка. Средняя длина мыщелкового отростка в 1-й группе (12–18 лет) составила 20,9397 мм, во 2-й (19–40 лет) ― 22,1681 мм, в 3-й (41–60 лет) ― 22,2246 мм, в 4-й (старше 60 лет) ― 22,1692 мм.

В более молодых возрастных группах средняя длина мыщелкового отростка была сравнительно меньше, чем в более старших группах. Таким образом, чем старше возраст, тем больше длина мыщелкового отростка.

При сравнении всех возрастных групп в средней длине мыщелкового отростка выявлено статистически значимое различие, т.е. данный параметр признан статистически значимым (p=0,035).

При сравнении длины мыщелкового отростка слева и справа статистически значимого различия не выявлено, т.е. данный параметр признан статистически незначимым (p >0,05).

Длина ветви нижней челюсти. Средняя длина ветви нижней челюсти в 1-й группе (12–18 лет) составила 65,9610 мм, во 2-й (19–40 лет) ― 69,8940 мм, в 3-й (41–60 лет) ― 70,1633 мм, в 4-й (старше 60 лет) ― 70,8367 мм.

В более молодых возрастных группах средняя длина ветви нижней челюсти была сравнительно меньше, чем в более старших группах. Таким образом, чем старше возраст, тем больше длина ветви нижней челюсти.

При сравнении всех возрастных групп в средней длине ветви нижней челюсти выявлено статистически значимое различие, т.е. данный параметр признан статистически значимым (p=0,000).

Выявлено статистически значимое различие в длине ветви нижней челюсти справа и слева (p <0,05). Справа длина ветви нижней челюсти была статистически значимо больше, чем слева.

Толщина кортикального слоя кости. Средняя толщина кортикального слоя кости в 1-й группе (12–18 лет) составила 3,3413 мм, во 2-й (19–40 лет) ― 3,6350 мм, в 3-й (41–60 лет) ― 3,87043 мм, в 4-й (старше 60 лет) ― 3,7517 мм.

В более молодых возрастных группах средняя толщина кортикального слоя кости была сравнительно меньше, чем в более старших группах. Таким образом, чем старше возраст, тем больше толщина кортикального слоя кости, но после 60 лет она начинает уменьшаться.

При сравнении всех возрастных групп в средней толщине кортикального слоя кости выявлено статистически значимое различие, т.е. данный параметр признан статистически значимым (p=0,000).

При сравнении толщины кортикального слоя кости слева и справа статистически значимого различия не выявлено, т.е. данный параметр признан статистически незначимым (p >0,05).

Ширина вырезки ветви нижней челюсти. Средняя ширина ветви нижней челюсти в 1-й группе (12–18 лет) составила 2,5629 мм, во 2-й (19–40 лет) ― 2,8821 мм, в 3-й (41–60 лет) ― 2,9317 мм, в 4-й (старше 60 лет) ― 3,3858 мм.

В более молодых возрастных группах средняя ширина вырезки ветви нижней челюсти была сравнительно меньше, чем в более старших группах. Таким образом, чем старше возраст, тем шире вырезка ветви нижней челюсти.

При сравнении всех возрастных групп в средней ширине вырезки ветви нижней челюсти выявлено статистически значимое различие, т.е. данный параметр признан статистически значимым (p=0,000).

Выявлено статистически значимое различие в ширине вырезки ветви нижней челюсти справа и слева (p <0,05). Слева ширина вырезки ветви нижней челюсти статистически значимо больше, чем справа.

ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящем разделе описан ряд методологических вопросов, которые часто возникают при попытке определить возраст человека на момент смерти или предоставить остеологическое заключение для установления его личности [7]. Две основные задачи, которые необходимо решить при обнаружении останков скелета и зубов человека, заключаются в установлении его личности и причины смерти. В судебной медицине любая работа с останками начинается с установления возраста и пола того, кому они принадлежали [8].

С целью совершенствования технологий, применяемых в судебно-медицинской практике, были проведены исследования по оценке возрастных и этнических различий в характеристиках скелета [9]. Кости меняются на протяжении всей жизни человека, поэтому существует определённая хронология развития скелета. Если знать, какие изменения происходят в костях, можно установить возраст человека, которому принадлежал скелет. Для решения этой задачи из всех структур скелета подходят только таз, череп и челюсть, поскольку они отличаются наибольшим половым диморфизмом [10]. Челюсть играет важную роль в установлении возраста, поскольку это крепкая кость, которую сложно разрушить или разбить. Кроме того, даже во взрослом возрасте у костей челюсти продолжают меняться размер и форма.

Одним из главных инструментов, применяемых в судебной медицине, в том числе для установления возраста человека, является рентгенографическое исследование [9]. В повседневной стоматологической практике широко применяется панорамная визуализация, которая позволяет оценить состояние всей челюсти на едином панорамном снимке и выявить все стоматологические нарушения. По этой причине для оценки параметров в рамках настоящего исследования была выбрана именно панорамная рентгенография [11].

С использованием снимков, полученных методом панорамной цифровой рентгенографии, выполнили одно угловое (нижнечелюстной угол) и четыре линейных (длина мыщелкового отростка, длина ветви нижней челюсти, толщина кортикального слоя кости и ширина вырезки ветви нижней челюсти) измерения для изучения корреляции и оценки применимости указанных параметров при установлении возраста.

Нижнечелюстной угол

В настоящем исследовании при сравнении возрастных групп статистически значимого различия в значениях нижнечелюстного угла не выявлено. Таким образом, данный параметр признан статистически незначимым (p >0,05). Данный вывод согласуется с результатами исследований, проведённых R. Okşayan и соавт. [4], A.M. Raustia и M.A. Salonen [12], Q.F. Xie и A. Ainamo [13], в которых также не было отмечено статистически значимого различия в значениях нижнечелюстного угла при сравнении разных возрастных групп. В исследовании E. Ohm и J. Silness [14], напротив, были отмечены возрастное увеличение нижнечелюстного угла и прогрессирующая потеря зубов. Одной из причин такого расхождения в выводах может быть тот факт, что, в отличие от исследования E. Ohm и J. Silness [14], в наше исследование пациентов с адентией не включали. Тем не менее данные, полученные у пациентов с естественным рядом зубов, коррелируют с результатами нашего исследования. В целом не выявлено оснований считать нижнечелюстной угол перспективным параметром с точки зрения установления возраста.

В настоящем исследовании выявлено статистически значимое различие в значениях нижнечелюстного угла с правой и левой сторон челюсти. Указанная корреляция согласуется с данными, полученными R. Chole и соавт. [15], которые сделали аналогичные наблюдения. Однако в исследовании T.A. Larheim и D.B. Svanaes [16] статистически значимого различия в значениях нижнечелюстного угла с правой и левой сторон не наблюдалось. Указанное расхождение может быть обусловлено различиями в размере выборки и включением в исследование представителей возрастной группы 14–28 лет.

Кроме того, в нашем исследовании установлено, что нижнечелюстной угол с правой стороны челюсти статистически значимо больше, чем с левой стороны, т.е. данный параметр является статистически значимым, если сравнивать правую и левую стороны (p <0,05).

Длина мыщелкового отростка

При сравнении разных возрастных групп в исследованиях, проведённых V. Sairam и соавт. [11] и S. Huumonen и соавт. [17], выявлено статистически значимое различие в длине мыщелкового отростка. По данным нашего исследования, в более старших возрастных группах длина мыщелкового отростка сравнительно больше, чем в более молодых группах. В исследованиях R. Okşayan и соавт. [4], J.K. Joo и соавт. [18], A.M. Raustia и M.A. Salonen [12], O. Merrot и соавт. [19], напротив, статистически значимых различий в указанном параметре между разными возрастными группами не выявлено, что может быть обусловлено различиями в этнической принадлежности пациентов, размере выборки и возрастной группе. В указанные исследования были включены пациенты с адентией. В наше исследование включали только пациентов с естественным рядом зубов. В целом, длину мыщелкового отростка можно рассматривать в качестве перспективного параметра для установления возраста.

Следует отметить, что в нашем исследовании не выявлено статистически значимых различий в длине мыщелкового отростка при сравнении двух сторон челюсти, т.е. данный параметр признан статистически незначимым (p >0,05).

Длина ветви нижней челюсти

В настоящем исследовании при сравнении всех возрастных групп выявлено статистически значимое различие в длине ветви нижней челюсти. Данное наблюдение согласуется с результатами исследования R. Okşayan и соавт. [4], но не согласуется с данными исследований J.K. Joo [18], A.M. Raustia и M.A. Salonen [12] и O. Merrot и соавт. [19], в которых не было отмечено статистически значимых изменений в указанной параметре в более старших группах, что может быть обусловлено различиями в этнической принадлежности пациентов, размере выборки и возрастной группе. В нашем исследовании и исследовании V. Sairam и соавт. [11] длина ветви нижней челюсти с возрастом увеличивалась. В исследованиях R. Okşayan и соавт. [4] и S. Huumonen и соавт. [17], напротив, данный параметр с возрастом уменьшался. Указанное расхождение может быть обусловлено тем, что в наше исследование не включали пациентов с адентией. В целом, длину ветви нижней челюсти можно использовать для установления возраста.

В нашем исследовании выявлено статистически значимое различие в длине правой и левой ветви нижней челюсти, при этом справа значение было больше, чем слева (p ≤0,05).

Толщина кортикального слоя кости

В настоящем исследовании при сравнении всех возрастных групп добровольцев с естественным рядом зубов выявлено статистически значимое различие в толщине кортикального слоя кости, что согласуется с данными ряда других исследований, проведённых J.K. Joo [18], C.L. Schwartz-Dabney и P.C. Dechow [20]. Установлено, что в более молодых возрастных группах толщина кортикального слоя кости была меньше, чем в более старших группах. В наше исследование пациентов с полной адентией не включали, поэтому невозможно сравнить его результаты с данными ранее проведённых исследований с участием пациентов с адентией. В целом толщину кортикального слоя кости можно рекомендовать в качестве параметра для установления возраста.

В нашем исследовании, несмотря на различие в толщине кортикального слоя кости с правой и левой сторон нижней челюсти при большем значении справа, указанное различие не было статистически значимым (p >0,05).

Ширина вырезки ветви нижней челюсти

В исследовании R. Okşayan и соавт. [4] отмечено увеличение ширины вырезки ветви нижней челюсти, но статистически значимых различий между разными возрастными группами не выявлено. В нашем исследовании установлена статистическая значимость указанного параметра при меньших значениях в более молодых возрастных группах по сравнению с более старшими группами. Данные наблюдения согласуются с результатами исследования R. Okşayan и соавт. [4], в котором отмечено возрастное увеличение ширины вырезки ветви нижней челюсти. Тем не менее, в отличие от исследования R. Okşayan и соавт. [4], различие в значениях указанного параметра при сравнении разных возрастных групп было статистически значимым. Такое расхождение может быть обусловлено разным этническим происхождением участников, разным размером выборки и участием в другом исследовании добровольцев более старшего возраста (60–69 лет), в том числе пациентов с адентией. В наше исследование не включали представителей указанной возрастной группы и пациентов с адентией. В целом, ширина вырезки ветви нижней челюсти признана перспективным параметром для использования при установлении возраста.

В нашем исследовании было отмечено, что ширина вырезки ветви с левой стороны нижней челюсти больше, чем с правой стороны. Тем не менее указанное различие не было статистически значимым (p >0,05).

Ограничения исследования

Поскольку исследование было ограничено во времени, анализ поводился с минимальным, но статистически допустимым размером выборки. Рекомендуется провести дополнительные исследования для подтверждения нашей гипотезы с использованием выборки большего размера, включающей представителей разных этнических и социально-экономических групп.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для решения различных задач в области судебной медицины на протяжении многих лет проводятся исследования как с участием живых добровольцев, так и с использованием трупного материала. Наиболее информативным методом установления возраста считается анализ рентгеновских снимков, в том числе на основании оценки таких параметров, как длина мыщелкового отростка нижней челюсти, длина ветви нижней челюсти, толщина кортикального слоя кости и ширина вырезки ветви нижней челюсти, по причине их стабильности даже при значительном разрушении костей черепа.

Согласно результатам настоящего исследования, почти все исследуемые параметры (длина мыщелка, длина ветви нижней челюсти, толщина кортикального слоя кости и ширина вырезки ветки нижней челюсти, за исключением нижнечелюстного угла) можно использовать для установления возраста благодаря наличию статистически значимых анатомических различий между разными возрастными группами. Результаты всех линейных измерений, проведённых в настоящем исследовании, указывают на наличие статистически значимых различий между разными возрастными группами, поэтому соответствующие параметры можно использовать в судебно-медицинской антропологии для установления возраста. Таким образом, указанные параметры рекомендуются для обоснования судебно-медицинских заключений, особенно в случае отсутствия других костей скелета.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: N. Harshitha, S. Viveka ― планирование и проведение исследований, сбор и анализ данных, редактирование и написание текста рукописи; K. Patil ― планирование, дизайн исследования, написание и редактирование рукописи; C.J. Sanjay ― дизайн исследования, сбор и анализ данных, написание текста рукописи; D. Nagabhushana ― анализ данных, редактирование и написание текста рукописи.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Authors’ contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work. N. Harshitha, S. Viveka ― participation in planning and conducting research, data acquisition, data analysis, editing and writing; K. Patil ― participation in planning, study design, manuscript writing and manuscript editing; C.J. Sanjay ― study design, data acquisition, data analysis and manuscript writing; D. Nagabhushana ― data analysis, manuscript editing and writing.

Об авторах

N. Harshitha

JSS Dental College and Hospital, JSS Academy of Higher Education and Research

Email: harshi.bnk@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8795-5365

MD

Индия, 570015, Карнатака

Karthikeya Patil

JSS Dental College and Hospital, JSS Academy of Higher Education and Research

Автор, ответственный за переписку.
Email: dr.karthikeyapatil@jssuni.edu.in
ORCID iD: 0000-0002-7941-2467

MD, Professor

Индия, 570015, Карнатака

C. J. Sanjay

JSS Dental College and Hospital, JSS Academy of Higher Education and Research

Email: drsanjaycj_dch@jssuni.edu.in
ORCID iD: 0000-0003-2830-1481

MD, Associate Professor

Индия, 570015, Карнатака

D. Nagabhushana

JSS Dental College and Hospital, JSS Academy of Higher Education and Research

Email: dr.nagabhushand@jssuni.edu.in
ORCID iD: 0000-0001-9035-0888

MD, Associate Professor

Индия, 570015, Карнатака

S. Viveka

JSS Dental College and Hospital, JSS Academy of Higher Education and Research

Email: sviveka96@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2232-579X

MD

Индия, 570015, Карнатака

Список литературы

Дополнительные файлы