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布鲁克超短TE磁共振成像技术可用于基于人体牙齿的法医学年龄推测（FAE）
2022/07/26 11:31
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方案摘要：
产品配置单：
布鲁克 BioSpec3T MRI 动物活体成像
型号： BioSpec® 3T
产地： 德国
品牌： 布鲁克
¥900万 - 1000万
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方案详情：
布鲁克超短TE磁共振成像技术可用于基于人体牙齿的法医学年龄推测（FAE）
难民是指为逃离本国境内的战争、暴力或迫害，跨境到另一个国家寻求安全庇护的人。难民接纳国需要根据难民的年龄，遵循相应的程序。然而，难民离家时携带物品通常较少，极少会携带年龄证明（例如，出生证明）。因此，相关法院和政府当局通常需要进行法医学年龄推测（FAE），以确保依法行事。
在法医学年龄推测（FAE）过程中，需要对个人牙齿的特定方面进行检测，并将测定结果与参考值进行比对。牙齿发育大多于13岁完成。第三磨牙（智齿）萌出发生在17-21岁之间，但并非每个人都会萌生智齿。因此，FAE所关注的通常是牙齿退化特征。
次生牙本质的形成
牙齿由牙釉质、牙骨质和牙本质这三个硬组织以及牙髓这个软组织组成。成牙本质细胞位于软牙髓和硬牙本质之间，负责生成牙本质。牙本质有三种类型：第一期原发性、第二期继发性和第三期。第一期原发性牙本质于牙齿萌出之前形成，第二期继发性牙本质于牙齿萌出之后形成，因为牙齿随着年龄增长而逐渐发育，第三期牙本质则于创伤后形成。
第二期继发性牙本质会加入到面向牙髓的牙本质中，使牙髓腔的体积在人的一生中逐渐缩小。此外，与第三期牙本质不同，第二期继发性牙本质不受外部因素（例如，创伤）的影响。因此，检测牙髓体积是FAE中的一种常用方法。
利用MRI技术检测牙髓萎缩情况
使用锥束计算机断层扫描（CBCT）技术来检测牙髓体积的做法在相关报道中已屡见不鲜。通过该技术生成的三维数据集可用于重建牙齿结构。然而，在CBCT检测过程中，被检测者需要暴露于高辐射环境。近年来，无辐射的磁共振成像（MRI）技术的普及给FAE带来曙光，但挑战仍然存在，因为牙齿等坚硬结构含水量低，导致T2弛豫时间超短，故难以进行分析。
超短回波时间（UTE）MRI这一相对较新的技术有望克服这一难题，因为该技术能够在很短的弛豫时间（低至40µs）下，对物质进行表征。实践证明，该技术可实现以相对较高的空间分辨率和高信噪比，对皮质骨等硬组织进行分析。德国明斯特大学医院的一组研究人员使用布鲁克的超高场9.4 T Biospec 94/20 MRI波谱仪，对人体拔牙进行了分析，以确定FAE过程是否适用超短TE磁共振成像方法。
利用超短TE磁共振成像技术，生成高质量的牙齿硬组织及软组织数据
在牙科成像中，图像质量是最重要的参数之一，因为研究人员通常需要对一些微小细节进行识别。本次研究实现了66μm3的平面内空间分辨率——与CBCT的分辨率相当。在这种高空间分辨率下，研究人员得以将软牙髓至根尖孔的部分与其他牙齿组织和样品包埋材料区分开来，从而获得切牙、尖牙、前磨牙和磨牙这四类人体牙齿的细节图像。
通过半自动分割并基于不同强度的MRI数据集结构，研究人员可进行三维重建，从而计算出这四类人体牙齿的牙髓体积。此次分析还表明，牙髓（尤其是根髓）可能存在多种不同的形式，并可能在根管内发生分离和聚合。
超短TE磁共振成像技术可用于FAE
上述数据表明，超短TE磁共振成像技术有望以较高的空间分辨率实现牙齿的三维成像，以及对各种不同牙齿的牙髓体积进行量化。然而，此次研究的样本量很小，仅对四颗人体牙齿进行了分析。因此，我们计划在后续研究中扩大样本量，以测试此方法（结合参考库）能否测定牙齿年龄。
此外，超短TE磁共振成像技术可能存在的局限在于，临床环境中的磁共振场强目前只能达到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磁共振成像技术在无辐射分析方面具有显著优势，同时，鉴于此次研究提供了一系列非常具有前景的初步数据，因此，该技术有可能成为未来FAE的首选常规方法。
全面的法医学解决方案组合
布鲁克为法医学分析提供了最全面的解决方案组合——包括鉴定和量化麻醉品及兴奋剂、化学战剂、表征爆炸物、检测食品欺诈、识别艺术品及文件伪造、环境取证（包括废弃物分析），以及犯罪现场调查（例如，玻璃、纤维和枪弹残留物分析）。布鲁克的技术不仅应用于日常的例行分析，还被用于开发和改进本研究案例所述的其他新方法。布鲁克的使命是帮助执法部门针对法律程序生成连贯、可靠的数据，从而让社会更加安全。
作为磁共振分析解决方案的领先研发企业，布鲁克服务于40多个国家的警署、海关，以及联邦级、州级实验室和边境管控实验室的数百个客户，为其提供丰富的高性能落地式磁共振系统，以及易操作的台式自动化磁共振系统。
参考文献
• 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 .
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