Актуальность данной работы, основанной на комплексных и репрезентативных собственных данных, определяется в первую очередь ее направленностью на выявление общих и частных факторов изменчивости организма человека как целостной системы, что представляет собой одну из главных задач биологии человека.
Признаки головы и тела были детально изучены многими отечественными и зарубежными антропологами. Параметры зубных дуг на индивидуальном уровне изучены ортодонтами и стоматологами, а также судебными медиками. Еще в 1907 году Е. Англ выдвинул предположение о связи формы зубной дуги с ростом и телосложением. Однако, в связи с большими трудностями в получении такого рода материала (одновременно антропометрическое обследование и снятие слепков зубных дуг) в известной нам литературе было предпринято всего три попытки изучения связей между признаками этих систем и параметрами челюстного аппарата. Б. Линдегард и А. Бьёрк в 1954 году рассчитали корреляцию между длиной предплечья и шириной зубов равную 0,31. Р. Филипсон и Л. Голдсон в 1963 году нашли корреляцию 0,2 между шириной центрального резца и клыка и поперечным
диаметром головы. И сравнительно недавно, в 1998 году А. Портер из Англии изучал связь размеров и формы зубной дуги с конституцией и размерными признаками тела. Он обнаружил половой и межпопуляционный диморфизм в размерах дуги и тенденцию к связи мезоморфии с большими размерами челюстного аппарата. Эти немногочисленные сообщения и послужили основанием в организации данного исследования.
В качестве рабочей гипотезы автором принята предпосылка об интегрированности изменчивости роста и развития морфологических показателей у человека (на примере мужской части популяции) под воздействием эндогенных и экзогенных (средовых) факторов, а также о наличии генерализующих факторов, влияющих как на общее соматическое развитие, так и на формирование зубных дуг в норме и патологии.
Предмет исследования состоит в выявлении основных морфологических характеристик зубных дуг, описании направлений их изменчивости и анализе морфологических закономерностей в группах с различными характеристиками жевательного аппарата: общей формой (деформированностью), расположением зубов в дуге, поражаемостью кариесом.
Цели исследования:
1. Изучить популяционную изменчивость зубных дуг в связи с параметрами других соматических систем и под воздействием различных факторов — внутренних и окружающей среды.
2. Оценить уровень воздействия факторов, обусловливающих размеры и форму зубных дуг, на морфологические характеристики организма, сравнить нормальное и патологические состояния, расширить сферу знаний об их природе.
3. Проанализировать связи между челюстным аппаратом и различными морфологическими комплексами.
Задачи исследования:
1. С помощью методов многомерной статистики изучить морфологические особенности строения, размеров и формы зубных дуг в норме и патологии.
2. Провести анализ внутригрупповой изменчивости показателей зубных дуг. Описать направления этой изменчивости для всего комплекса признаков и для каждой зубной дуги отдельно.
3. Проверить гипотезу о механизмах роста и формирования зубных дуг во внутригрупповом, индивидуальном и временном масштабе.
4. Разработать методы экспертной оценки для широкого мониторинга показателей роста и развития зубных дуг.
5. Выявить взаимосвязи между параметрами головы и тела и системой признаков, характеризующих внутреннюю полость рта, представленную в данной работе зубными дугами.
6. Определить уровень морфологической изменчивости головы, тела и зубных дуг в группах с различными характеристиками состояния челюстного аппарата — в норме и патологии.
Методологическая база исследования заключается в использовании внутригруппового и межгруппового подходов для изучения изменчивости с помощью современных методов многомерной статистики, способствовавших повышению уровня достоверности полученных результатов.
Достоверность полученных результатов определяется стратегией получения первичных материалов, выбора и использования методов математической статистики, адекватным образом отражающих анализируемую изменчивость, что подтверждается как уровнем значимости статистических критериев, так и возможностью содержательной интерпретации картины изменчивости.
Впервые на комплексном и репрезентативном материале (138 обследованных), с применением современных методов сбора и обработки материала, при помощи многомерной статистики проведены внутрипопуляционный и межгрупповой анализ особенностей совокупной изменчивости признаков, включающий параметры челюстно-лицевого отдела, соматические признаки, размеры головы и лица.
Впервые показана сложность морфогенетической структуры зубной дуги, установлена взаимосвязь ее формы и размера, не свойственная другим системам организма. Произведена оценка влияния различных факторов на показатели зубных дуг человека и организм в целом в норме и патологии. Предложены критерии оценки деформированности зубной дуги. Сделанные автором выводы открывают новые перспективы для дальнейшего поиска взаимосвязей между системами головы и тела и признаками челюстного аппарата человека.
Практическая значимость настоящей работы состоит в том, что полученные в ней результаты могут быть использованы для построения нормативных характеристик развития зубных дуг для русской популяции, что важно для судебных медиков, а также для индивидуального мониторинга, в частности — при построении перцентильных стандартов в ортодонтии и стоматологии. Полученное описание изменчивости зубных дуг и ее соотношение с изменчивостью тела и головы помогает понять механизмы формирования патологических состояний, в том числе — при мультифакториальных и наследственных заболеваниях. Изучение полиморфизма зубных дуг и его соотношения с изменчивостью тела и головы помогает понять механизмы формирования патологических состояний, в том числе — при мультифакториальных и наследственных заболеваниях. Анализ изменчивости зубных дуг в связи с особенностями строения головы и тела в норме и при различных патологических состояниях дает возможность в дальнейшем построить прогностические модели этиологии, патогенеза и способов лечения этих состояний.
Теоретическое значение работы заключается в том, что выявленный высокий уровень интеграции изученных морфологических систем организма человека, в том числе — жевательного аппарата, позволяет искать новые методы и подходы в изучении человека как целостной системы. В работе поставлен ряд научных антропологических и антропо-медицинских вопросов, намечены пути дальнейших исследований.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Изменчивость челюстного аппарата характеризуется большим числом интегративных признаков. Помимо общих факторов изменчивости размеров и формы, выделяется несколько частных.
2. Зубочелюстной аппарат человека имеет сложную морфогенетическую структуру, обусловленную наличием как минимум двух полей роста и формирования, влияющих на развитие и форму зубной дуги в норме и патологии.
3. У индивидуумов с патологией прикуса и формы зубной дуги усилено специфическое направление изменчивости, разнонаправленное для верхней и нижней дуг, что является возможной причиной возникновения неправильного прикуса.
4. Особенности морфогенеза внутренней полости рта (зубных дуг) отражают сложность фило — и онтогенетического формирования этой системы и головы в целом. Предполагается наличие генерализующих факторов роста, влияющих на рост тела и головы в целом, определяющих морфологические особенности зубочелюстной системы и обусловливающих особенности строения головы и тела в группах с нормальными и патологическими характеристиками челюстного аппарата.
Материалы и методы
Для сбора материала автором были проведены три комплексные антропологические экспедиции — в августе 2001 года на базе Московской Станции Юннатов (СЮН) и Всесоюзной Летней Экологической Школы (ВЛЭШ); в июле 2002 года на базе детского лагеря «Елочка» в Орловской области; в июле-августе 2003 года на базе военной части №7527 войск МВД в г. Орле. В данную работу вошли материалы только первой и третьей экспедиций, так как во второй экспедиции были обследованы только дети, что вышло за рамки данного исследования.
Всего было обследовано 359 человек обоего пола в возрасте от 10 до 60 лет. Из них у 218 человек были изготовлены гипсовые модели верхней и нижней челюстей. Из них 138 молодых мужчин в возрасте от 17 до 30 лет вошли в данное исследование (133 человека в возрасте 17-24 года и 5 человек в возрасте 27-30 лет). Несмотря на то, что в возрасте 19-30 лет процессы роста и формообразования челюстей еще не закончены, а наибольшая стабильность размеров у мужчин наблюдается в возрасте 31-60 лет (Твардовская, 1971, цит по: Занина-Покровская, 1973), мы посчитали нужным исследовать именно эту возрастную когорту, так как она сочетает в себе стабильность размерных признаков головы и тела с еще малым поражением зубов кариесом, что было важно для наших исследований, т.к. измерительные размеры на зубных дугах базируются на точках, лежащих на бугорках коронок зубов. Наиболее благоприятным для исследования зубных дуг является возраст с 12 до 20 лет. В этот возрастной период имеется постоянный прикус, количество удаленных зубов относительно невелико и сохранность бугорков коронок зубов удовлетворительные. Но ростовые процессы тела еще не закончены, поэтому возраст обследованных был ограничен семнадцатью годами.
Программа исследования
Программа исследования включала в себя получение антропометрических, медико-социологических и фотографических данных, а также изготовление гипсовых моделей верхней и нижней челюстей.
Антропометрическая программа включала в себя 34 измерительных признака на теле, 17 измерительных признаков на голове. Все признаки брались по стандартной антропометрической программе (Бунак, 1941). Дополнительно малым толстотным циркулем брался признак «длина тела нижней челюсти» по точкам Gnation-Gonion (gn-go).
В разных выборках программа измерений варьировала, но максимальная программа обследования включала следующие измерительные признаки, большинство из которых определялось по методике В.В. Бунака (1941)*. Их можно разделить на несколько групп:
1. Продольные размеры тела: длина тела, а также высоты над полом верхнегрудинной точки, плечевой, пальцевой, подвздошно-остистой и лобковой точек (измерялись металлическим антропометром в проекции на вертикальную плоскость). На основании этих размеров вычислялись длина корпуса, длина туловища, длина верхнего отрезка (голова и шея), длина ноги и длина руки.
2. Вес тела. Взвешивание производилось на портативных электронных весах с точностью до 100 г.
3. Поперечные размеры тела: плечевой и тазовый диаметры, поперечный и сагиттальный диаметры грудной клетки. Измерялись большим толстотным циркулем с точностью до 1 мм.
4. Обхватныеразмеры: обхват груди (по среднегрудинной линии, №76 по Бунаку), обхваты талии, плеча, предплечья, бедра, голени, обхват через ягодицы. Измерялись пластиковой сантиметровой лентой с точностью до 0,5 см. Все измерения проводились на раздетых до трусов испытуемых.
5. Толщина кожно-жировых складок: измерялась калипсром с постоянным давлением 10 г/мм2 под лопаткой, на плече (две — на бицепсе и трицепсе, животе, бедре и голени. Измерения жировых складок, за исключением складки бедра, которая измерялась сидя, в начале верхней трети бедра с внешней стороны, проводились по методике, принятой в НИИ антропологии МГУ (Лутовинова, Уткина, Чтецов, 1970) с точностью до 1 мм.
6. Диаметры дистальных эпифизов сегментов конечностей -ширина запястья, лодыжки и ширина колена — измерялись скользящим циркулем с точностью до 1 мм.
7. Размеры головы и лица (всего 17): диаметры продольный, поперечный, наименьший лобный, скуловой, нижнечелюстной, длина тела нижней челюсти (gn-go) — измерялись малым толстотным циркулем с точностью до 1 мм.
Наружноглазничная ширина (измерялась малым толстотным циркулем с точностью до 1 мм), межглазничная ширина, межзрачковая ширина (измерялись скользящим циркулем с точностью до 1 мм).
Физиономическая высота лица, морфологическая высота лица от бровей, высота носа от бровей и его ширина, высота носовой перегородки -длина основания носа, высота верхней губы, толщина обеих губ, ширина рта (измерялись скользящим циркулем с точностью до 1 мм); окружность головы измерялась пластиковой сантиметровой лентой с точностью до 0,5 см. Высота нижней челюсти вычислялась (морфологическая высота лица -высота носа — высота верхней губы — толщина обеих губ). Высота лба вычислялась (физиономическая высота лица — морфологическая высота лица).
Медико-социологический опрос включал в себя сведения о месте рождения, национальности пробанда и его родителей, составе семьи, профессии и образовании родителей, успеваемости в школе или профтехучилище, жилищных условиях в детстве, наличии заболеваний у пробанда, его родителей и сибсов.
Фотографирование производилось по стандартной методике цифровым фотоаппаратом Nikon Coolpix 995 с разрешением 300 dpi и величиной кадра 1536 на 2048 пикселей, со штатива.
Получение первичного материала по зубным дугам.
В связи со сложными и длительными манипуляциями, производимыми в полости рта исследуемых а, также учитывая их дискомфорт, возникала необходимость строго индивидуального подхода к подбору контингента обследуемых. Абсолютным противопоказанием для участия в исследовании являлось наличие общих острых и хронических заболеваний как воспалительного, так и не воспалительного характера (особенно всех отделов дыхательных путей), данные о которых получали из анамнеза в ходе беседы, у медицинских работников в военной части и преподавателей школы.
После предварительного осмотра полости рта, если состояние жевательного аппарата визуально удовлетворяло вышеперечисленным требованиям, исследуемый информировался о производимой манипуляции, и только после уяснения задачи и получения согласия на манипуляцию, приступали к исследованию.
Необходимо отметить сложности в сборе материала, связанные с получением слепков. Они станут понятны, если учесть высокую поражаемость кариозным процессом зубов населения всех возрастных групп по стране, высокий процент осложненного кариеса, который в конечном итоге ведет к потере зуба. К трудностям, которые ограничивают возможность применения этой методики в полевых условиях, также можно отнести необходимость наличия специальных навыков у исследователя1, трудоемкость, времяемкостъ (около 1 часа тратится только на изготовление слепков у одного исследуемого, не считая их последующую обработку и всю
1 Автор глубоко благодарен В.А. Горбоносову и И.С. Ерохкну за обучение методике получения оттисков и изготовления гипсовых моделей челюстного аппарата остальную программу обследования), сложности в транспортировке готовых гипсовых моделей из-за их хрупкости и тяжести, высокую стоимость используемых слепочных материалов и инструментов.
Ключевым этапом в период сбора материала является получение точной гипсовой копии (модели) верхней и нижней зубной дуги. Для этой цели были использованы современные эластические оттискные материалы.
Материалы, использованные для получения слепков челюстей:
Caulk Jeltrate, algmate impression material type II, производство The L.D. Caulk Company, Division of Denisply International Ink., Milford, Delaware, 19963, Toronto, Ontario, Canada. (Использовался только для нижних челюстей).
Attigat, incomliance with ISO 1563 E#21563, dustfree, производство Heraeus Kulzer, D-41538, Dormagen, England. (Использовался для обеих челюстей).
Ypeen, alginate impression material, производство Denta a.s., Spofa Dental, CZ. (Использовался для обеих челюстей).
Эти материалы обладают свойствами, позволяющими получать точные копии зубных рядов; переходя из тестообразного в затвердевшее состояние они сохраняют свою эластичность и поэтому легко выводятся из полости рта исследуемого, после чего они возвращаются к той форме, которую приобрели в момент отвердения на исследуемой поверхности. Эту форму они хорошо сохраняют на воздухе в течение 5-6 минут и дольше, поэтому формирование гипсовой модели по слепку производится немедленно после выведения слепка из полости рта.
Для получения первичных слепков использованы перфорированные металлические и пластмассовые оттискные ложки двух типов — для верхней и
» Автор глубоко благодарен В.Л. Баиевнчу, и И.С. Ерохину за безвозмездное предоставление части слепочных материалов и инструментов нижней челюсти, трех размеров в зависимости от величины зубных рядов исследуемых.
Стерилизация оттискных ложек в полевых условиях производилась холодным способом: после очистки и отмывания водой поверхности оттискной ложки от остатков оттискной массы и гипса она погружается в мыльно-содовой раствор на один час, затем ложка промывается проточной чистой водой, и погружается в 70 градусный раствор спирта на один час. После такой обработки оттискная ложка допускается для повторного использования.
Методика получения гипсовой модели зубного ряда
Порошковая оттискная масса в нужном количестве смешивается с водой в резиновой колбе при интенсивном помешивании в течение 30-40 секунд, доводится до тестообразного состояния. Полученная масса накладывается на предварительно подобранную по размеру зубной дуги оттискную ложку и вводится в полость рта, осторожно накладывается на исследуемую зубную дугу, фиксируется в таком положении пальцами 2-4 минуты. Переход из тестообразного в затвердевшее состояние контролируется пальцами. После застывания эластичный оттиск вместе с ложкой выводится из полости рта. В ближайшие 5 минут порошковый стоматологический гипс в резиновой колбе смешивается с водой до получении необходимой консистенции и, при постоянной вибрации ложки со слепком для удаления пузырьков воздуха из места контакта гипса и эластической массы, заливается в полученный слепок, равномерно распределяясь по всем отделам оттиска. Для заполнения оттисков применялся высококачественный стоматологический «Супергипс», а для изготовления базовой части модели — обычный nine. После затвердения гипса эластический оттиск осторожно удаляется — разъединяется с гипсовой моделью. Полученная модель обрабатывается в ближайшие минуты ножом для удаления излишков гипса.
У одного исследуемого описанная манипуляция повторяется дважды для получения для верхней и нижней зубной дуги.
В цокольной части готовая гипсовая модель маркируется: карандашом или маркером (не на водной основе) наносится имя, фамилия и возраст исследуемого.
После застывания гипса полученные модели очищались от слепочного материала, тщательно просушивались в течение 2-х суток, очищались при необходимости жесткой кисточкой от проступивших выпотов и покрывались клеем ПВА, разбавленным водой до состояния жидких сливок. Затем модели еще раз хорошо просушивались, после чего была возможна транспортировка или работа с моделью. Клеевое покрытие увеличивает прочность модели, не изменяя ее формы и размеров, и позволяет работать с ними без опасений повредить острыми лапками скользящего циркуля.
Измерения на гипсовых моделях зубных рядов
Для характеристики размеров зубного ряда верхней и нижней челюсти использованы измерительные линейные признаки на уровне клыка, первого премоляра, второго премоляра, первого и второго моляров (Хмелевский, 1984, НИИ и Музей антропологии МГУ). Все измерения зубной дуги проводись на моделях специальным электронным скользящим циркулем с точностью до 0.01 мм. Тонким грифелем отмечались опорные точки: межрезцовая, на клыках, внешних бугорках премоляров, на внешних передних бугорках первого и второго моляров как на верхней, так и на нижней челюсти. Затем проводились измерения ширин и хорд (с обеих сторон) так, как показано на Рис. 1 и 2 и описано ниже. Сагиттальные длины верхней и нижней зубных дуг вычислялись по геометрическим формулам как высоты треугольников с известными сторонами (две хорды и ширина). Углы вычислялись по геометрическим формулам как суммы двух углов, составленных длиной и соответствующими хордами.