Summary
本协议描述了用于系统评估颅骨标本的技术，以表征牙齿的解剖和发育变化和异常、牙周疾病、牙髓疾病和颞下颌关节病理学。
Abstract
博物馆头骨标本代表了一种非侵入性、信息丰富且现成的方法，用于研究许多哺乳动物物种的颞下颌关节 （TMJ） 病变、牙齿病理学和解剖变异。研究一系列物种的牙齿和颌骨可能是一个挑战，需要关注细节和理解物种的正常解剖结构。在本文中，讨论了用于检查头骨标本的系统且精确的方案，该方案已应用于各种哺乳动物，以定义口颌面部区域的特征性疾病。概述的程序同时精确，可重复，并适应不同物种的高度不同的头骨和牙齿形状以及解剖结构。具体而言，检查标本是否有牙齿缺失、牙周病、牙髓病、颞下颌关节病变和解剖变异。从博物馆标本研究中收集的结果可能反映了个体和物种的自然历史、健康和疾病状况。此外，这些数据可以为生态和保护研究工作以及圈养个体的护理提供信息。
Introduction
颌骨和牙齿的发育标志着脊椎动物进化发育的关键时间点。虽然颚最初是作为水生和海洋物种呼吸机制的一部分而发展起来的，但牙齿提供了一种捕捉和处理猎物的新方法1，2。自从颌骨和牙齿发育以来，生物体在解剖结构上已经进化出无数的变化，这些变化对应于它们的功能并反映了它们所属的生态作用。由于其矿化性质，牙齿和头骨代表了环境和化石记录中存在的大量信息，并且可以提供有关个人和物种的生态，健康状况和行为的无数见解。
获取有关动物牙齿和下颌的信息以及表征形式和病理学有很多好处。识别常见的疾病过程可以改善野生物种的保护工作，并优化对圈养动物的护理3，4，5。例如，从博物馆头骨标本中收集的信息已被用于推断波罗的海灰海豹（Halichoerus grypus）和海豹（Phoca vitulina）在一段时间内暴露于环境污染物（如有机氯）6，7，尽管口面部病变与污染物之间的因果关系尚未得到证实。此外，口腔疾病是家养物种中一些最普遍的疾病，了解野生物种的口腔健康状况可能会促进家养物种的临床医学和管理8，9。
由于动物在正常颅面形状和牙列方面已经发展出这种变化，因此在物种之间表征和比较这些方面可能具有挑战性。在尝试检查其头骨之前，了解生物体的生态学和自然行为以及其典型环境至关重要。这样做将推动关于特定物种牙列的问题和假设的形成，并不可避免地丰富数据分析的结论。例如，认识到南方海獭（Enhydra lutris nereis）的典型饮食包括硬壳软体动物，甲壳类动物和棘皮动物对于了解牙齿磨损和/或磨损的程度和影响至关重要10，11。虽然人们可以假设一个物种的个体会发展某些牙齿疾病的可能性，但有一个系统、精确和可重复的方案来评估牙科病理学是至关重要的。这应包括对闭塞、解剖和发育表现、牙周疾病、牙髓表现和颞下颌关节 （TMJ） 病理的评估。制定具有类似统计分析的此类协议将允许对不同物种的牙齿和颞下颌关节疾病进行详细比较。一种系统的方法已被用于表征许多哺乳动物物种的牙齿和颞下颌关节病理学，并已被证明可转化为具有不同形式的生物体11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22， 23，24.
为了比较其他物种的未来数据，重要的是要有一种公认的方法来评估可以应用于各种物种的牙齿和颌骨疾病。本文旨在详细介绍一种标准化和有组织的方法，用于评估颅骨标本的牙科和颞下颌关节病变。
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Protocol
本研究使用来自旧金山加州科学院鸟类学和哺乳动物学系、加州大学伯克利分校脊椎动物学博物馆和阿拉斯加大学费尔班克斯分校北方博物馆的标本进行。检查头骨标本和根据数据发表作品的许可是从拥有和管理每个藏品的博物馆获得的。
1. 试样选择和记录
- 记录标本信息，包括身份证号码、物种、性别和原产地。
注意：特定馆藏中保存的标本数量以及标本详细信息可通过Arctos协作馆藏管理解决方案获得（请参阅 材料表）。在本研究中，考虑了来自北象海豹（Mirounga angustirostris），加利福尼亚短尾猫（Lynx rufus californicus），灰狐（Urocyon cinereoargenteus），北方海狗（Callorhinus ursinus），南方海獭（Enhydra lutris nereis），加利福尼亚美洲狮（Puma conolor cougar）和狐狸（Vulpes macrotis）的头骨。 - 检查颅骨解剖结构的完整性。不要包括严重破碎的头骨，这样如果没有广泛的重建，正常的解剖结构是无法识别的。
- 如果可能，根据颅缝线的闭合情况估计标本死亡时的年龄。有关颅缝闭合时间，请查阅相关文献，因为这因目标物种而异。
- 用相应的肺泡替换松动的牙齿。使用已发表的研究物种解剖学描述来帮助识别每颗松动牙齿的牙齿类型25，26，27，28，29，30。
2. 解剖学和发育发现
- 连续检查每个牙齿象限并记录牙齿的存在与否。
- 将每颗牙齿的脱落分为先天性缺损与后天性缺牙与人工缺损。检查缺失牙齿的区域是否有光滑的骨边缘（先天性）、空肺泡伴重塑牙槽骨（获得性）或空但轮廓清晰的牙槽（伪影）。
- 记录任何顽固的乳牙或多余的牙齿（图1）。
- 检查每个牙冠的形状和任何可见的牙根结构。通过检查牙槽中松动的牙齿来记录牙根的数量。
注意：对于无法从牙槽中移除的牙齿，可以通过额外的突起来识别多余的牙根，通常在牙齿的腭或舌侧，或通过牙科X光片（图2）。 - 记录牙釉质发育不全的存在，其特征是牙齿的白色反光牙釉质层变薄或缺失，露出较粗糙的棕黄色牙本质表面。
3. 牙周状态
- 使用金属或塑料牙周探针和探查仪（ 材料表）确定牙槽骨的质地，以寻找牙周炎的证据31.
注意：没有软组织，因此无法诊断牙龈炎，但血管形成增加，如大量血管孔所证明的那样，表明早期牙周炎（图3）。 - 通过尝试将牙周探针插入每个多根牙齿的根部之间来测试是否存在分叉受累或暴露。根据根的数量，可能需要多个区域来测试分叉。
- 使用标准化方案确定进行性恶化牙周炎的阶段（表1）32。
4.牙齿骨折和根尖周病变
- 检查每颗牙齿是否断裂，表现为牙齿物质的锋利边缘损失（图4）。
- 通过尝试将探测器从骨折部位插入纸浆室来确定每个骨折是否复杂或不复杂。复杂的断裂由探头落入纸浆室表示。
- 根据标准化分类系统记录每种骨折类型（表2）33。
- 检查牙齿是否有根尖周病变的证据，其特征是牙根顶端区域的牙槽骨扩张，有血管形成增加的证据（图5）。膨胀上的开窗可能存在，也可能不存在。
5. 磨损/磨损
- 检查每颗牙齿是否有磨损/磨损，表现为牙齿物质的损失，具有光滑、玻璃状的外观和圆形边缘（图 6）。
- 使用浏览器通过尝试将资源管理器尖端插入纸浆室来确定来自磨损区域的纸浆室暴露情况。
- 使用标准化分类系统对每颗牙齿的磨损/磨损程度进行分类（表 3）11。
注意：由于其自然行为，某些物种可能比其他物种更容易受到磨损/磨损。因此，可能需要对磨损/磨损的严重程度进行分期，或者简单地记录是否存在磨损/磨损就足够了。
6.颞下颌关节病理学
- 检查颞下颌关节的骨骼成分，包括髁突下颌骨的头部和颞骨鳞状部分的下颌窝，寻找颞下颌关节病变的证据，排除死后创伤等伪影（例如“抽屉损伤”或准备伪影）31 （图6）。
- 独立检查两侧的下颌头和窝，并使用骨关节炎（OA）的半定量评分系统对与每块骨相关的病变进行分类（表4）34。
7. 创伤
- 检查颅骨是否有任何外伤的证据。
注意：慢性创伤性损伤可能根据骨折边缘的锋利度和骨重塑的任何证据与急性创伤性损伤区分开来。另外，请注意，一些野生物种会受到枪伤，并且可以识别出进入/退出伤口以及射弹残留物。
8. 检查其他参数
- 根据物种的不同，检查颅骨是否有其他异常。
- 检查特发性牙颌碎破坏引起的牙齿吸收或牙齿硬组织丢失，这最常见于猫科动物，可通过放射密度丧失伴或不伴牙周韧带间隙丧失进行影像学诊断19，21，35。
注意：牙科探查员也可以感觉到牙齿吸收性病变，因为牙齿的颈部区域粗糙，但放射学确认对于诊断是必要的。 - 检查棘皮色素沉着，颅骨硬组织的深紫色染色，因为在水獭11中可以看到某些种类的色素棘皮动物的消耗。
- 检查龋齿，这是牙齿表面的蛀牙，与酸性细菌的膳食碳水化合物代谢有关36.
注意：龋齿病变可以通过用牙科探针探测牙齿的咬合面来发现，以揭示任何凹陷或不规则现象17，18。 - 记录骨髓炎或肿瘤形成的证据，其特征是不规则的生产性/破坏性骨病变37.描述性地记录这些数据，并包括任何病变的客观测量。
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Representative Results
目前的协议导致客观和半主观数据的结合，积极的结果取决于对标本的准确和可重复的评估。理想情况下，必须有多名了解目标物种正常解剖结构并了解一般牙齿和颌面部病理学的观察者在场，以评估每个标本，以系统地减少偏差。必须讨论每个标本的评估，并需要达成共识。为确保样本具有代表性，没有提出标本数量的阈值，但已发表的研究包括76至1，205人11，20。此外，必须找到并记录没有任何可检测病理或最小疾病或解剖变异的标本，以作为比较标准（图7）。此外，成功的结果取决于病理与人为损伤的区分。通常，标本在加工或储存过程中可能会招致人为损坏。出于这个原因，为了准确收集数据，研究人员必须熟悉颌面部区域的一般解剖学和病理生理学，以了解真正的慢性和急性疾病过程的证据。如果有证据支持某一发现是人为的，例如死后篡改人类工具或牙齿或结构损伤的证据，这在生活中是生物力学上不可能的，则这些发现不得记录为真正的病理学。如果使用X线照片进行标本评估，则需要获得适当的X线照片视图以获得诊断质量38，39。最后，病理和解剖异常必须用精确的描述和/或高分辨率照片记录下来。
如果正常解剖结构被解释为病理学，或者如果观察到观察者之间的数据存在高度差异，则结果可能不具有代表性。必须仔细检查标本，以尽可能勤奋地保持其质量，以便将来在必要时进行准确的重复评估。此外，如果不保持细致的记录，病理学或解剖学异常可能会分配给不正确的标本，并且从数据的相关性中得出的结论的准确性将值得怀疑。
应进行统计分析数据，以确定与死亡时个体年龄和性别相关的异常频率是否存在差异。牙齿异常的频率可以在不同的亚种、地理位置和历史时间点之间进行比较。最后，可以将数据与以前发表的不同属物种的数据进行比较。
目前的协议已被证明是表征各种物种的牙齿和颞下颌关节异常的有效手段 11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24.未来报告结果的呈现方式必须遵循与以前手稿类似的模式，以保持完整性并能够轻松比较结果。
图1：北象海豹（Mirounga angustirostris）的持续乳牙。 图中是持续乳化右下颌第一、第二和第三前磨牙（箭头）内侧到相应的恒继牙。该数字已从Abbott等人12修改而来。 请点击此处查看此图的大图。
图2：加利福尼亚短尾猫（Lynx rufus californicus）的多余 根。 （A）左上颌第三前磨牙的放射学和（B）带有额外根部（箭头）的粗外观。这个数字是从Aghashani等人19修改而来的。比例尺 = 5 mm。 请点击此处查看此图的大图。
图3：灰狐狸牙周炎的分期（Urocyon cinereoargenteus）。 （A）与右上颌第四前磨牙相关的第2阶段，其特征是牙槽骨血管化增加（箭头）。（B）与右下颌第二前磨牙相关的第3阶段，特征为中度骨质流失和分叉受累（箭头）。（C）与左上颌前磨牙相关的第4阶段，其特征是严重的牙槽骨质流失（箭头）。这个数字是从Evenhuis等人22修改而来的。比例尺 = 1 厘米。 请点击此处查看此图的大图。
图4：北方海狗（Callorhinus ursinus ）的牙齿断裂。右下颌第三和第四前磨牙牙根部骨折（白色箭头）和右下颌第一磨牙周围的2期牙周炎（黑色箭头）13。比例尺 = 1 厘米。 请点击此处查看此图的大图。
图5：南方海豹水獭（Enhydra lutris nereis）的根尖周病变。与成年女性标本右下颌第四前磨牙和第一和第二磨牙的复杂冠根骨折相关的根尖周疾病。这个数字是从Winer等人24修改而来的。请点击此处查看此图的大图。
图6： 加州美洲狮（美洲狮）的颞下颌关节骨关节炎。 （A）不规则关节表面，软骨下骨暴露和下颌髁突孔隙率的图像（开放箭头）。（B）右颞下颌关节在关节后突处没有明显的关节周围增生。（C）左颞下颌关节在关节后突处表现出关节周围骨增生（闭合箭头），部分包围下颌头，导致部分性强直。这个数字是从Aghashani等人21修改而来的。比例尺 = 1 厘米。 请点击此处查看此图的大图。
图7：狐狸的正常牙列（V ulpes macrotis）。 （A） 右侧侧视图。（二）嘀咀咕咕。（C）上颌骨腹侧视图（左）和下颌骨背视图（右）。这个数字是从柳泽等人23修改而来的。比例尺 = 1 厘米。 请点击此处查看此图的大图。
| 牙周炎的程度 | 临床特征 | ||
| 牙周炎 2 期 | 牙槽边缘血管增多的证据（肺泡缘骨中的血管孔更突出，质地略粗糙） | ||
| 牙周炎3期 | 牙槽边缘四舍五入;中度水平或垂直骨质流失 | ||
| 牙周炎4期 | 扩大牙周空间;严重的水平或垂直骨质流失;牙槽中的牙齿移动;分叉暴露 | ||
表1：牙周炎进行性阶段的临床特征总结。
| 断裂类型 | 描述 | |
| 牙釉质骨折 | 仅牙釉质的芯片断裂或裂纹。 | |
| 无并发症的牙冠骨折 | 涉及牙釉质和牙本质的骨折，但不暴露牙髓。 | |
| 复杂性牙冠骨折 | 累及牙釉质和牙本质的骨折，牙髓暴露。 | |
| 无并发症的冠根骨折 | 涉及牙釉质、牙本质和牙骨质的骨折，但不暴露牙髓。 | |
| 复杂性冠根骨折 | 涉及牙釉质、牙本质和牙骨质的骨折，牙髓暴露。 | |
| 根部骨折 | 影响牙本质、牙骨质和牙髓的骨折。 | |
表2：牙齿骨折类型的临床特征总结。
| 磨损/磨损阶段 | 描述 | |
| 磨损/磨损阶段 1 | 牙釉质轻度磨损，无牙本质暴露 | |
| 磨损/磨损阶段 2 | 牙本质暴露在尖端，无三级牙本质形成 | |
| 磨损/磨损阶段 3 | 牙本质暴露在尖端，伴有三级牙本质形成 | |
| 磨损/磨损阶段 4 | 继发于磨损/磨损的纸浆腔暴露 | |
表3：牙齿磨损和磨损的临床特征总结。
| 骨关节炎（OA）的严重程度 | 临床特征 | ||
| 轻度骨关节炎 | 有证据表明关节周围新骨形成/骨赘的早期病变，软骨下骨改变很小或没有。 | ||
| 中度骨关节炎 | 有关节周围新骨形成和/或软骨下骨改变更明显。 | ||
| 重度骨关节炎 | 所有先前描述的体征都存在且更明显，或者如果存在软骨下骨溶解。可观察到部分或完全性强直。 | ||
表4：颞下颌关节骨关节炎的临床特征总结。
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Discussion
牙齿和颌骨的解剖结构是发散进化的典型例子，是物种自然历史、行为和健康状况的真实反映。一个人的口腔健康可能直接影响他们的生存和健康。目前的研究概述了一种系统、可重复和详细的方法来评估博物馆标本的牙齿健康和颞下颌关节异常，这些标本可能反映了活体人群的病理。
尽管牙齿疾病普遍影响着各种属的哺乳动物，但这一主题仍未得到充分探索。了解野生、圈养和家养物种的牙齿和颅面疾病对保护工作、动物饲养、伴侣动物保健和动物相关产业具有重要意义3，32，33，40，41。因此，对牙齿疾病的研究可能是改善和了解整个动物健康的关键。
当前评估算法中的关键步骤包括在数据收集之前研究物种的自然行为，了解目标物种的正常解剖结构，以及系统精确地评估每个牙齿和解剖标志。还必须以系统和详细的方式报告结果，以便对物种进行比较。未能有组织地完成这些步骤可能会导致数据丢失或不准确，或对结果的误解。
所提出的系统成功地表征了许多物种，但该方法存在局限性。首先，对博物馆标本进行检查，标本的质量取决于其制备、护理和储存方法。因此，可能会出现伪影，并可能无意中被解释为生 前的真实病理学。此外，研究人群不可避免地偏向于在人类可以轻松进入的地区发现的个体。此外，以这种方式进行的研究可能会高估一个物种中真正存在的牙齿疾病或颅面异常的患病率。这些异常可能会降低个人的健康水平。相比之下，研究设计无法评估口腔和面部软组织疾病。考虑收集中的个体如何死亡和被收集也很重要，因为这可能会影响观察到的病理频率。与一般人群相比，被派遣参加大规模狩猎或诱捕事件的个体可能表现出牙齿骨折或颅骨创伤患病率增加22.相比之下，经历过急性或亚急性大规模死亡事件的人群对颅面区域没有已知影响，可以在给定时间点42，43 提供更准确的牙齿疾病和颞下颌关节异常的表示。最后，虽然目前的研究方法对给定物种中可能的牙齿和颞下颌关节异常进行了全面分析，但不能得出结论，发现的异常如何影响个体的适应性或物种所承受的进化压力。
总之，对博物馆标本的系统评价已被证明可以有效地表征许多物种的牙齿异常、牙齿疾病以及颞下颌关节和颅面病理学。目前的方法提供了一种非侵入性的数据收集手段，可以反映野生种群中疾病的可能性。有必要继续研究野生和圈养物种的牙齿病理学，以了解这些物种的健康状况和生物生态位，并提供基于证据的优化管理手段。
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Disclosures
作者没有利益冲突需要披露。
Acknowledgments
作者感谢旧金山加州科学院鸟类学和哺乳动物学系、加州大学伯克利分校脊椎动物学博物馆和阿拉斯加大学费尔班克斯分校北方博物馆为这项研究提供他们的藏品。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Arctos Collaborative Collection Management Solution | https://arctosdb.org | ||
| Disposible Nitrile Gloves | |||
| Double-Ended Dental Explorer/Probe, #2 Handle | Hu Friedy | 541-5860 | |
| High resolution digital camera | |||
| Light source | |||
| Magnifying glass (Optional) | |||
| Surgical Magnification Loupes (Optional) | Surgitel | EVC00TTL |
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