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综述:探索法医学牙科学中的数字化:实践与最新进展的当前综述
栏目:公司进展 发布时间:2026-08-16
   背景与目的:21世纪科学方法和技术快速发展。然而,自然灾害、大规模灾害和犯罪活动在人类社会中持续存在。在这些情况下,死者身份识别对法医专业人员而言是一项

  

综述:探索法医学牙科学中的数字化:实践与最新进展的当前综述

  背景与目的:21世纪科学方法和技术快速发展。然而,自然灾害、大规模灾害和犯罪活动在人类社会中持续存在。在这些情况下,死者身份识别对法医专业人员而言是一项具有挑战性的任务,因为在许多此类案例中,尸体高度碎片化、残缺,无法通过面部和外部身体特征进行识别。如果有充分

  背景与目的:21世纪科学方法和技术快速发展。然而,自然灾害、大规模灾害和犯罪活动在人类社会中持续存在。在这些情况下,死者身份识别对法医专业人员而言是一项具有挑战性的任务,因为在许多此类案例中,尸体高度碎片化、残缺,无法通过面部和外部身体特征进行识别。如果有充分的生前(AM)和死后(PM)数据,法医学牙科学技术可极大地促进死者身份识别。本叙述性综述强调了数字化方法相对于法医学牙科学中传统方法的重要性,以及牙齿残骸在个人身份识别中的重要性。 主体:为探索此应用,研究人员使用相关关键词从“PubMed”、“PubMed Central”、“Scopus”和“Web of Science”检索文献。进一步审查相关出版物并纳入本综述。传统牙齿数据收集方法存在许多固有问题,包括牙齿图表记录、书面牙科记录和牙齿档案的记录和文档不完整,记录牙齿档案时使用当地语言,以及使用不同或非标准化术语,这可能使法医人类学家或牙科学家难以理解。这些问题在比对时理解可用的AM数据方面可能造成重大挑战,最终延迟识别过程。数字化技术和人工智能(AI)有潜力通过提高记录的效率、可及性和互操作性来显著增强法医检查的质量。在高伤亡的大规模灾害案例中,数字化技术促进了受害者数据的快速、无缝跨境传输,极大地加速了识别过程。 结论:人工智能(AI)进展的实际应用在改进数字牙齿证据分析方面发挥着重要作用,从而在法医调查中实现更高的准确性、效率和可靠性。二维(2D)和三维(3D)重叠方法、数字X线D表面扫描等数字化技术可解决传统方法的问题。

  法医学牙科学是法医学的一个专门分支,将牙科知识应用于法医调查。该学科涉及在法庭上检查、评估和呈现牙齿证据。牙齿是人体最坚硬、最耐久的部分,比其他身体部位更能抵抗环境和化学干扰。牙齿可以抵抗高温焚烧、分解和腐败,因此是大规模灾害案例中确定死者身份最合适且最易获得的证据类型。牙齿证据具有成本效益、可靠且快速。此外,牙齿表现出基于个体性别、年龄和祖先的各种计量和非计量变异,这些参数对于生成个体的生物学档案很重要。除了生成初步的死者生物学档案外,还可以通过比对死者牙齿特征与生前牙齿数据或DNA匹配来建立准确身份。新兴的个人识别技术包括基于评估牙冠釉质 rod 模式的“Ameloglyphics”(釉质纹理学),以及唇纹学(cheiloscopy)和腭皱襞学(rugoscopy)。分子方法包括基于DNA分析的短串联重复序列(STR)、单核苷酸多态性(SNP)和可变数目串联重复序列(VNTR)分析。本叙述性综述旨在阐明数字化方法相对于传统方法的重要性以及牙齿残骸在个人身份识别中的意义,并比较传统牙齿记录方法与现代数字化方法。

  研究人员使用在线平台和数据库检索了来自各种国家和国际研究出版物的科学文献。检索了“PubMed”、“PubMed Central”、“Scopus”和“Web of Science”等标准索引机构。使用的关键词包括“digitization in odontology”、“digital techniques AND odontology”、“digitization in forensic odontology”、“digital techniques AND forensic odontology”、“recent advances AND odontology”、“odontology AND 3D techniques”和“recent advances AND forensic odontology”。通过阅读出版物标题进行预筛选后,考虑了具有相关标题的论文。进一步阅读所有出版物的摘要,并丢弃不相关的文献。出版物的纳入标准基于“存在任何数字牙科方法或存在将牙科学与计算机系统及/或人工智能集成的想法”。最终下载了40篇相关出版物并纳入本综述。

  使用手动和视觉/形态学特征进行识别可能具有较高的错误率,但可根据尸体状况进行。法医学牙科学为DVI提供了一种科学确立、可靠、更准确和更快的方法。国际刑警组织(INTERPOL)将法医学牙科学确定为多死亡事故中的三个主要识别方法之一。牙齿比较基于识别和评估天然牙齿特征、牙齿异常、充填体、缺失牙、牙齿拥挤、牙弓中不寻常的牙齿排列以及其他个体化和形态学特征。独特的牙齿修复体可进一步提高识别的准确性。阳性识别取决于两个既定事实:牙齿是身体最坚硬的部分,在极端条件下能抵抗分解;牙齿表现出个体特有的牙齿特征和异常。然而,在极端灾害中,牙齿修复体和充填物可能被破坏,限制牙齿比较。此外,许多发展中国家和医院没有记录和维护患者牙齿记录的标准格式,缺乏适当的牙齿记录成为识别过程的障碍。据报道,在存在高质量AM牙齿记录的情况下,通过牙齿比较可建立约60%的阳性识别,如果结合其他识别方法,法医学牙科学可进一步提高识别率。

  书面牙齿记录包含详细的牙齿史、物理牙齿检查、诊断和后续治疗,被认为是主观的,因为它们不是个体牙齿的直接记录,而是牙医根据自己的理解和知识解释的。牙位图是个体牙齿的图解表示,但在临床实践中,牙位图与治疗笔记之间可能出现差异,通常由于人为错误、疏忽或不准确的文档记录。这些不一致不仅损害牙齿记录的可靠性,还可能在治疗计划、医学法律案件和法医识别中造成挑战。

  牙齿X线检查使用低能量X射线照射牙齿以捕获内部结构和解剖图像。这些是更真实的AM牙齿数据类型,被认为是客观的。传统X线片是AM牙齿数据的主要来源,但在DVI中使用时具有许多固有局限性,包括X射线暴露对健康有负面影响、手动检查和比较耗时,以及记录可能无法跨国共享。

  摄影改变了法医学中证据收集和保存的过程。数字摄影通过标准化技术增强了咬痕分析的准确性,结合紫外线和红外摄影以及交替光源(ALS)可改善皮肤上的咬痕可视化。数字图像可以存储、传输、处理和编辑。然而,咬痕证据因缺乏适当的操作程序、科学基础和胜任力而持续受到质疑。人类皮肤作为基底具有弹性、各向异性,容易因运动、愈合、死后变化和损伤动力学而变形,导致咬痕外观与产生它的实际牙列显著不同。尽管数字化工具和技术可以改善咬痕证据的记录、保存和可视化,但它们无法克服人类皮肤的固有变形和可变性,也无法克服咬痕比较的科学有效性和证据可靠性方面的更广泛担忧。

  如今,个人在社交媒体平台上发布微笑面孔照片非常普遍。这些显示前牙的微笑照片可作为AM牙齿记录的来源。在缺乏其他AM牙齿数据的情况下,可通过将AM微笑照片与死者牙齿的PM照片进行重叠比较来建立身份。然而,相机镜头的焦距和相机与牙齿的距离会影响照片质量,尸僵限制了获取PM牙齿照片。此外,AM照片需要筛选任何增强处理,如添加缺失牙、裂纹或缺失牙齿碎片。目前,国际刑警组织不将照片作为识别的主要来源,而是依赖DNA、牙齿记录和指纹进行主要识别。

  数字X线摄影比传统X线摄影更快、更准确、更可靠。数字X线片可以数字方式存储在数据收集池中,可立即在计算机屏幕上可视化,并可使用Adobe Photoshop等图像处理软件进行数字增强。AM和PM牙齿X线片的并排比较可在计算机屏幕上轻松进行。此外,可在数字X线片上记录各种牙齿形态测量数据以建立死者的生物学档案。数字数据可轻松在牙科学家和不同国家的DVI团队之间共享。

  数字牙齿图表更可靠,因为它包含真实的数字牙齿图像和相应的数字牙齿笔记。真实口腔图像是牙齿的第一手信息,比手工绘制的牙位图更可靠。数字图表可以快速上传到互联网或信息存储库/数据库,作为大量信息的存储库。常规牙齿检查的数字牙齿信息应至少保存7-10年。此外,政府应根据标准规范维护国家级牙齿存储库和数据库,以提供及时可靠的AM牙齿记录,同时应解决所有数据所有者的伦理和隐私问题。

  三维(3D)表面扫描仪或口内扫描仪正在进入法医学牙科学领域。口内扫描仪/3D表面扫描仪由通过电缆连接到计算机系统的光学扫描仪组成。扫描仪将光聚焦在牙齿上,处理器捕获扫描区域的图像。这些图像是牙齿的3D虚拟模型,可数字存储,无需大量空间存储物理牙齿模型。3D扫描无需电离辐射,因此通常不会出现由于牙齿治疗引起的束硬化伪影。此外,计算机断层扫描(CT)或锥形束计算机断层扫描(CBCT)的重组可产生牙齿解剖、神经通路、软组织和颅面骨的三维(3D)可视化,可进一步简化比较过程。

  传统上,牙齿模型通过手动方法描记,可能导致人为错误。新方法是在图像处理软件(如Adobe Photoshop CS6)中生成计算机辅助重叠。通过扫描具有咬缘的牙齿模型生成重叠,并在软件中创建重叠。计算机生成的嫌疑人牙齿轮廓可与可疑咬痕损伤进行比较,并根据匹配分数建立识别可能性。计算机生成的重叠比传统描记方法更可靠、更准确。

  随着牙科数字化的出现,牙科医生常规使用CT和CBCT扫描。CT扫描是宝贵的AM牙齿数据来源。CT生成牙列的3D模型,代表虚拟牙齿模型,可通过3D打印机打印并从不同角度检查所有牙齿特征。金属或银汞合金修复体可能导致束硬化效应,但CBCT扫描可减少这种伪影。CT和CBCT图像可通过多平面重组(MPR)技术转换为X射线图像,PM重组CT/CBCT图像可直接与AM牙齿X线片比较。在碎片化、烧焦和脆弱的尸体中,CT和CBCT扫描被证明是不可或缺的,可在不打开尸体袋的情况下从外部可视化牙齿的状况和形态。

  牙齿证据的数字图像可以使用AI工具进行分析。AI在咬痕分析、下颌形态预测、性别确定和年龄估计中有应用,主要使用自动神经网络(ANN)和卷积神经网络(CNN)。AI辅助的年龄估计、牙齿检测和编号已显示出高灵敏度、精度和准确性。AI系统可帮助临床医生和法医牙科学家收集、分析和记录牙齿数据,通过自动化图表节省时间。此外,AI在识别和检查形态学牙齿特征(如铲形、Carabellis cusp、原副尖、窦型、龋齿和牙齿修复体)方面可能很有前景,这些特征在X线片上可能被原始牙医和法医操作员遗漏。然而,AI模型需要大量、多样化和代表性数据集进行严格训练和验证,以实现更高准确性并最小化偏差。AI辅助识别应被视为佐证证据而非决定性证据,并始终需要法医牙科学家的验证。

  集中式数字牙齿数据库和AI辅助识别系统引发了伦理和法律问题。牙齿数据包含敏感个人信息,可能包含可识别的临床、X线片和生物特征特征。需要强大的网络安全措施、加密协议、访问控制以及透明的数据治理法规来确保数字牙齿数据库的机密性和完整性。AI引入了关于算法透明度、可解释性、偏差和问责制的额外担忧。因此,AI辅助识别系统的结果应被视为补充决策支持工具,而不是独立的识别方永利官网法。为增强伦理标准,应实践透明度、有限访问、知情同意和隐私保护,并制定国际伦理指南和监管框架。

  法医学牙科学已被国际法医组织(如美国法医学科学院(AAFS)、国际鉴定协会(IAI)和国际法医学科学协会(IAFS))认可和促进。国际刑警组织(INTERPOL)将法医学牙科学确定为DVI的主要识别方法之一。美国法医学牙科学委员会(ABFO)和英国法医学牙科学协会等机构负责认证和质量控制。已开发特定软件来辅助DVI识别和数据管理,如ABFO的Windows Identification(WinID)和意大利的Selfie Forensic ID。然而,发达国家和发展中国家在实施这些标准方面存在差距。发达国家受益于先进的数字基础设施和全面的牙齿记录系统,而许多发展中国家面临障碍,包括牙齿记录维护不足、获取数字成像技术有限、法医专业知识不足、财务限制以及缺乏国家监管框架。法律对法医牙科证据的接受程度在不同司法管辖区差异很大。解决这些挑战需要投资数字记录管理系统、能力建设计划、培训标准和更大的国际合作,以确保全球公平和可靠的服务。

  传统法医学牙科学方法的固有缺点可通过使用数字化技术来限制。法医学牙科学的数字化有潜力提高牙齿证据记录、分析和解释的准确性。数字X线D成像、计算机辅助比较和数据库驱动的牙齿记录可提高人类识别和咬痕分析的准确性、客观性和效率。这些进步不仅最小化手动错误,还允许机构和跨境快速数据共享,这在大规模灾害受害者识别中发挥关键作用。3D数字模型比传统石膏模型更准确地保存复杂的解剖形态,并允许通过自动对齐和重叠算法进行定量比较。然而,数字集成的成功取决于标准化协议、培训和敏感数据的伦理处理。人工智能辅助牙齿识别在快速识别、减少手动工作量和错误方面具有前景。未来研究应包括集成数据库软件的口内扫描仪,并设计更复杂的软件(如MeshLab)用于快速准确比较3D模型。此外,数字牙齿数据应集中并编译成标准化和易于检索格式的数据库,并由政府定期更新和维护。需要立即在牙科诊所采用3D技术,并定期举办培训、会议和研讨会以提高牙科和法医专业人员在DVI中的技能。通过减少手动工作量和提高分析一致性,AI有潜力协助法医专家管理日益增加的数字证据量和复杂性,特别是在需要快速识别的大规模灾害响应中。因此,应鼓励引入AI,但在核对过程中不应放弃最终的人工检查。本叙述性综述表明,DVI的未来强烈依赖于数字化牙齿识别。然而,其成功实施取决于严格验证、高质量生前数据的可用性、标准化协议、适当的技术基础设施、强大的数据治理框架、法医人员的充分培训以及持续的专家监督。