DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-06659-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40713693
تاريخ النشر: 2025-07-26
المؤلف: İbrahim Burak Yüksel وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات الأنثروبولوجيا الجنائية والبيوآركيولوجيا
نظرة عامة
يوفر هذا القسم نظرة عامة على أهمية الأنسجة السنية، وخاصة الأسنان، في تقدير العمر بسبب متانتها الاستثنائية مقارنةً بأنسجة الجسم الأخرى. تسمح هذه المتانة بتقييم شامل للتغيرات النمائية، والشكلية، والبيوكيميائية في الأسنان، مما يساعد ليس فقط في تقدير العمر بدقة ولكن أيضًا في تعزيز فهم التطور الزمني للفرد والتغيرات الفسيولوجية على مر الزمن. تجعل مرونة الأنسجة السنية تجاه التأثيرات البيئية منها مناسبة للتحليلات العلمية المتعلقة بأنماط النمو، والتآكل، والتغيرات المرضية، مما يساهم في فهم الشيخوخة على المستويين الفردي والسكان.
تخلص الدراسة إلى أن نسبة حجم اللب/حجم السن (PV/TV)، المستمدة من صور التصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع المخروط (CBCT) للأنياب السفلية، تعتبر مؤشرًا موثوقًا بشكل معتدل لتقدير العمر الزمني، مع هامش خطأ قدره ± 7-11 سنة. تشير النتائج إلى وجود علاقة عكسية متسقة بين حجم اللب والعمر، مما يشير إلى دقة تنبؤية معتدلة. بينما لا يُقصد من طريقة PV/TV استبدال تقنيات تقدير العمر الأكثر دقة، إلا أنها تقدم بديلاً عمليًا وغير جراحي، خاصة في السياقات الجنائية والأنثروبولوجية حيث قد يكون الوصول إلى العينات البيولوجية محدودًا. يُوصى بإجراء أبحاث مستقبلية للتحقيق في نماذج متعددة الأسنان أو الفك الكامل وتنفيذ تقسيم آلي بالكامل لتعزيز القابلية للتكرار وتقليل الاعتماد على المراقب، إلى جانب التحقق الخارجي في مجموعات سكانية متنوعة لتقييم قابلية تعميم النموذج.
مقدمة
تؤكد مقدمة هذه الورقة البحثية على أهمية تحديد العمر في طب الأسنان الجنائي وتطبيقاته الأوسع في الأبحاث الجينية، والتحقيقات الجنائية، والدراسات الأنثروبولوجية. تعتبر الأسنان، بسبب متانتها ومقاومتها للتدهور البيئي، مؤشرات قيمة للعمر. بينما توجد تقنيات بيوكيميائية متنوعة لتقدير العمر، فإن تعقيدها وتدخلها المحدود في استخدامها في الأفراد الأحياء، مما يؤدي إلى تفضيل الطرق الشعاعية. من بين هذه الطرق، تبرز طريقة ديميرجيان لتقييم مراحل تطور الأسنان من خلال الأشعة السينية، على الرغم من أن التصوير التقليدي ثنائي الأبعاد غالبًا ما يفتقر إلى التفاصيل الحجمية اللازمة للتقييمات الدقيقة.
لمعالجة هذه القيود، تسلط الورقة الضوء على مزايا التصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع المخروط (CBCT)، الذي يعزز دقة التشخيص من خلال توفير صور ثلاثية الأبعاد عالية الدقة تقلل من تداخل التشريح. تتيح هذه التقنية تحليلًا حجميًا شاملاً للهياكل السنية، مما يحسن موثوقية تقديرات العمر مقارنةً بالطرق التقليدية. تركز الدراسة على تقييم نسبة حجم اللب إلى حجم السن (PV/TV) في الأنياب السفلية، باستخدام بروتوكول CBCT موحد لتحديد فعاليته كمؤشر دقيق بشكل معتدل للعمر الزمني للتطبيقات الجنائية والأنثروبولوجية. يدعم استخدام برامج متخصصة، مثل 3D Slicer، التقييمات الشكلية التفصيلية ويعزز قابلية تكرار تقدير العمر عبر مجموعات سكانية مختلفة.
النتائج
في هذه الدراسة، تم فحص ما مجموعه 240 مريضًا تتراوح أعمارهم بين 17 و72 عامًا، مع تمثيل متوازن بين الجنسين: 120 أنثى (50%) و120 ذكرًا (50%). كان متوسط العمر للإناث 43.66 ± 15.01 عامًا، بينما كان للذكور 43.40 ± 15.01 عامًا. تم تصنيف المشاركين إلى ثلاث مجموعات عمرية متميزة: 17-34 عامًا، 35-54 عامًا، و55 عامًا وما فوق، كما هو موضح في الجدول 1. يوفر هذا التوزيع الديموغرافي نظرة شاملة على عينة السكان للتحليلات اللاحقة.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الدراسة الضوء على علاقة عكسية كبيرة بين نسبة حجم اللب إلى حجم السن (PV/TV) والعمر الزمني، مع معامل تحديد (R²) قدره 0.504 للعينة الكاملة. تتماشى هذه النتيجة مع الأبحاث السابقة التي تشير إلى أن ترسب العاج الثانوي يساهم في تقليل حجم اللب مع مرور الوقت. أظهرت تحليل الانحدار أن النموذج يفسر بشكل فعال جزءًا كبيرًا من تباين العمر، خاصةً في الذكور (R² = 0.549)، مما يشير إلى أهميته العملية في التطبيقات الجنائية. يوفر استخدام التحليل الحجمي ثلاثي الأبعاد عبر تصوير CBCT دقة محسنة وقابلية تكرار مقارنةً بالطرق التقليدية ثنائية الأبعاد، كما يتضح من انخفاض أخطاء التنبؤ (±3.69 سنة عند مستوى ثقة 60% و±7.24 سنة عند مستوى ثقة 95%).
تؤكد الدراسة على مزايا القياسات المستمدة من CBCT في تقييم الهياكل الداخلية للأسنان، والتي تتفوق على طريقة كفالي التي تعتمد على القياسات الخطية. تظل دقة التنبؤ للنموذج مستقرة عبر عينات مختلفة، كما يتضح من القيم المتسقة للخطأ المطلق المتوسط (MAE) وخطأ الجذر التربيعي المتوسط (RMSE) في كل من مجموعة البيانات الرئيسية ومجموعة اختبار مستقلة. علاوة على ذلك، تشير النتائج إلى أن العوامل البيولوجية المحددة حسب الجنس قد تؤثر على معدلات ترسب العاج، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في تأثيرها على دقة تقدير العمر. بشكل عام، تقدم طريقة PV/TV أداة قابلة للاستخدام وغير جراحية لتقدير العمر في السياقات الجنائية، على الرغم من أن الأبحاث المستقبلية يجب أن تركز على تعزيز قوة النموذج من خلال تحليلات متعددة الأسنان وتقنيات تقسيم آلي.
القيود
تقدم الدراسة عدة قيود قد تؤثر على قابلية تعميم وموثوقية نتائجها. أولاً، يقتصر التركيز الحصري على أسنان الأنياب السفلية على تطبيق النتائج على أنواع الأسنان الأخرى؛ يجب أن تتضمن الأبحاث المستقبلية مجموعة أوسع من الهياكل السنية لتعزيز قوة النموذج. بالإضافة إلى ذلك، يثير التصميم الرجعي مخاوف بشأن احتمال وجود انحياز في الاختيار، وعلى الرغم من أن التصوير عالي الجودة كان له الأولوية، إلا أن الأشعة السينية لم تكن مخصصة أصلاً للبحث، مما قد يؤثر على سلامة البيانات.
علاوة على ذلك، تطلب استخدام تقسيم شبه آلي لقياس حجم اللب وحجم الأسنان في 3D Slicer بعض التصحيحات اليدوية، مما أدخل تباينًا يعتمد على المشغل. يحد إجراء الدراسة في مركز واحد من صلاحية النتائج الخارجية، مما يشير إلى الحاجة إلى دراسات متعددة المراكز تشمل مجموعات سكانية متنوعة للتحقق من النتائج. أخيرًا، على الرغم من أن نموذج الانحدار أظهر قوة تنبؤية معتدلة، إلا أن فعاليته عبر خلفيات عرقية، وجينية، وبيئية مختلفة لا تزال غير مؤكدة، مما يشير إلى الحاجة إلى مزيد من التحقيق لتقييم قابلية تطبيقه الأوسع.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-06659-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40713693
Publication Date: 2025-07-26
Author(s): İbrahim Burak Yüksel et al.
Primary Topic: Forensic Anthropology and Bioarchaeology Studies
Overview
The section provides an overview of the significance of dental tissues, particularly teeth, in age estimation due to their exceptional durability compared to other bodily tissues. This durability allows for a comprehensive evaluation of developmental, morphological, and biochemical changes in teeth, which not only aids in precise age estimation but also enhances understanding of an individual’s chronological development and physiological changes over time. The resilience of dental tissues to environmental influences makes them suitable for scientific analyses related to growth patterns, wear, and pathological changes, thereby contributing to the understanding of aging at both individual and population levels.
The study concludes that the pulp/tooth volume ratio (PV/TV), derived from cone-beam computed tomography (CBCT) images of mandibular canines, serves as a moderately reliable indicator for chronological age estimation, with an error margin of ± 7-11 years. The findings indicate a consistent inverse relationship between pulp volume and age, suggesting moderate prediction accuracy. While the PV/TV method is not intended to replace more precise age estimation techniques, it offers a practical and non-invasive alternative, particularly in forensic and anthropological contexts where access to biological specimens may be limited. Future research is recommended to investigate multi-tooth or whole-jaw models and to implement fully automated segmentation to enhance reproducibility and reduce observer dependency, alongside external validation in diverse populations to evaluate the model’s generalizability.
Introduction
The introduction of this research paper emphasizes the significance of age determination in forensic dentistry and its broader applications in genetic research, criminal investigations, and anthropological studies. Teeth, due to their durability and resistance to environmental degradation, serve as valuable indicators of age. While various biochemical techniques exist for age estimation, their complexity and invasiveness limit their use in living subjects, leading to a preference for radiographic methods. Among these, the Demirjian method stands out for its systematic assessment of tooth development stages through radiographs, although traditional two-dimensional imaging often lacks the volumetric detail necessary for precise evaluations.
To address these limitations, the paper highlights the advantages of Cone Beam Computed Tomography (CBCT), which enhances diagnostic accuracy by providing high-resolution, three-dimensional images that minimize anatomical superimposition. This technology allows for comprehensive volumetric analysis of dental structures, improving the reliability of age estimations compared to conventional methods. The study focuses on evaluating the pulp volume to tooth volume (PV/TV) ratio in mandibular canines, utilizing a standardized CBCT protocol to determine its effectiveness as a moderately accurate indicator of chronological age for forensic and anthropological applications. The use of specialized software, such as 3D Slicer, further supports detailed morphological evaluations and enhances the reproducibility of age estimation across different populations.
Results
In this study, a total of 240 patients aged between 17 and 72 years were examined, with a balanced representation of genders: 120 females (50%) and 120 males (50%). The mean age for females was 43.66 ± 15.01 years, while for males it was 43.40 ± 15.01 years. Participants were further categorized into three distinct age groups: 17-34 years, 35-54 years, and 55 years and older, as detailed in Table 1. This demographic distribution provides a comprehensive overview of the sample population for subsequent analyses.
Discussion
The discussion section of the study highlights a significant inverse relationship between the pulp-tooth volume ratio (PV/TV) and chronological age, with a coefficient of determination (R²) of 0.504 for the total sample. This finding aligns with previous research indicating that secondary dentin deposition contributes to a reduction in pulp volume over time. The regression analysis demonstrated that the model effectively explains a substantial portion of age variation, particularly in males (R² = 0.549), suggesting its practical relevance in forensic applications. The use of three-dimensional volumetric analysis via CBCT imaging offers enhanced accuracy and reproducibility compared to traditional two-dimensional methods, as evidenced by lower prediction errors (±3.69 years at the 60% confidence interval and ±7.24 years at the 95% confidence interval).
The study emphasizes the advantages of CBCT-derived measurements in assessing internal tooth structures, which outperform Kvaal’s method that relies on linear measurements. The predictive accuracy of the model remains stable across different samples, as demonstrated by consistent mean absolute error (MAE) and root mean square error (RMSE) values in both the main dataset and an independent test set. Furthermore, the findings suggest that gender-specific biological factors may influence dentin deposition rates, warranting further investigation into their impact on age estimation accuracy. Overall, the PV/TV method presents a viable, non-invasive tool for age estimation in forensic contexts, although future research should focus on enhancing model robustness through multi-tooth analyses and automated segmentation techniques.
Limitations
The study presents several limitations that may affect the generalizability and validity of its findings. Firstly, the exclusive focus on mandibular canine teeth restricts the applicability of the results to other tooth types; future research should incorporate a broader range of dental structures to enhance model robustness. Additionally, the retrospective design raises concerns about potential selection bias, and while high-quality imaging was prioritized, the radiographs were not originally intended for research, which may impact data integrity.
Moreover, the use of semi-automatic segmentation for measuring pulp and tooth volumes in 3D Slicer necessitated some manual corrections, introducing operator-dependent variability. Conducting the study at a single center further limits external validity, suggesting the need for multi-center studies that include diverse populations to validate the findings. Lastly, although the regression model exhibited moderate predictive power, its effectiveness across different ethnic, genetic, and environmental backgrounds remains unverified, indicating a need for further investigation to assess its broader applicability.