Патологія пульпи в зубах з вкладками у стародавніх майя: дослідження за допомогою мікрокомп'ютерної томографії

Анотація

Мета: Оцінити тривимірно, використовуючи мікрокомп'ютерну томографію (lCT), анатомічні взаємовідносини між порожниною, підготовленою для утримання вставного каменю, та пульпною камерою в зубах давніх майя.

Методологія: Було обрано шість добре збережених зубів з тіл майя, знайдених на археологічному об'єкті в Гватемалі (приблизно 1600 років тому), та відскановано за допомогою системи lCT високої роздільної здатності (SkyScan 1174v2; SkyScan N.V., Контіх, Бельгія). Вибірка складалася з шести верхньощелепних зубів: двох іклів, одного премоляра, двох центральних різців та одного бічного різця. У всіх зубах було один або два вставних камені на вестибулярній поверхні коронки. Кожен зразок сканувався з ізотропною роздільною здатністю 22,5 μm, кутом обертання 0,70°, кутом обертання 180° та часом експозиції 3,1 с, використовуючи алюмінієвий фільтр товщиною 1 мм. Зображення кожного зразка були реконструйовані від верхівки до коронки за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення (NRecon v1.6.1.5) в приблизно 450 зрізах. Для тривимірної візуалізації та якісного аналізу зовнішньої та внутрішньої анатомії зубів використовувалися CTan v1.11 та CTVol v2.1 .

Результати: Модифікація зубів у всіх зразках була класифікована як тип E1 (один камінь на щічній поверхні коронки) або E2 (два камені на щічній поверхні коронки). У собачих зубах порожнини, створені для вставки каменю, не досягали пульпової камери. Навпаки, у верхніх різцях порожнини чітко перфорували пульпову камеру, що призводило до масивної внутрішньої запальної резорбції або часткової кальцифікації пульпової порожнини. У премолярному зубі спостерігалася невелика перфорація пульпової камери під щічним горбком, без морфологічних змін інтрарадикулярної дентину.

Висновки Аналіз мікрокомп'ютерної томографії зубів стародавньої цивілізації майя показав, що порожнини для вставок досягали пульпової камери у верхніх різцях та премолярних зубах, з потенціалом викликати пульпіт та періапікальні захворювання.

Вступ

Докази модифікації тіла можна побачити майже в кожній культурі протягом історії. Деякі з найпоширеніших форм модифікації тіла включають татуювання, проколювання тіла, шрамування, зв'язування різних частин тіла та формування і обробку зубів (Гонсалес та ін. 2010). Археологічні записи модифікації зубів були знайдені в багатьох регіонах світу, але це найпоширеніше серед стародавніх мезоамериканських цивілізацій (Ван Ріппен 1917, Уіттлсі 1935, Рубін де ла Борболья 1940, Фастліхт 1948, Світі 1963, Вільямс & Уайт 2006, Вукович та ін. 2009). Майя були мезоамериканською цивілізацією з високорозвиненою культурою, яка населила півострів Юкатан, що складається з мексиканських штатів Юкатан, Кампече та Кінтана-Роо; північна частина нації Беліз; та північ Гватемали. Історія нації почалася приблизно в 2500 році до н.е., але їх культура процвітала з 300 року н.е. до 900 року н.е. (Уіттінгтон & Рід 2006, Вільямс & Уайт 2006). На основі археологічних знахідок, принаймні 60% загальної популяції займалися якоюсь формою модифікації зубів (Тіслер 1999).

У стоматологічній практиці майя зуби оброблялися до гострих форм, шліфувалися у прямокутники або готувалися порожнини для вставки круглих шматочків каменю у понад сто різних візерунків. Цю відносно складну процедуру виконували за допомогою твердого трубки, яка оберталася між руками або в канатному дрилі, з суспензією подрібненого кварцу у воді як абразивом, щоб прорізати порожнину через зубну емаль для дозволу встановлення вкладки (Whittington & Reed 2006, Williams & White 2006, Vukovic et al. 2009, Gonzalez et al. 2010). Ці вкладки виготовлялися з різних мінералів і шліфувалися так точно, щоб підійти до порожнини, а клей був настільки ефективним, що багато поховань, знайдених археологами сьогодні, все ще мають їх надійно на місці (Williams & White 2006, Gonzalez et al. 2010).

Більшість досліджень у цій галузі стосуються опису та класифікації штучно модифікованих зубів; тим не менш, лише кілька з них вивчали наслідки для зуба та навколишніх тканин (Gwinnett & Gorelick 1979). Ці дослідження проводилися за допомогою рентгенівського та скануючого електронного мікроскопічного аналізу і показали, що, в більшості випадків, основа порожнини, підготовленої для утримання вкладки, залишалася на відстані від пульпної порожнини. Однак також було зафіксовано перфорацію пульпної камери, що в кінцевому підсумку призвело до періапікальної хвороби та утворення абсцесу (Fastlicht 1948, Tiesler 2002, Whittington & Reed 2006, Gonzalez et al. 2010).

Метою цього ex vivo дослідження було тривимірно оцінити анатомічні взаємини між порожниною, підготовленою для утримання вставного каменю, та пульпною камерою в зубах майя, а також її вплив на пульпну порожнину, використовуючи мікрокомп'ютерну томографію.

Матеріали та методи

Були обрані шість добре збережених зубів майя, подарованих приватним колекціонером і знайдених на археологічному розкопі в Гватемалі (приблизно 1600 років тому). У всіх зубах було один або два вставні камені на щічній поверхні коронки.

Для експериментальної процедури кожен зразок був вертикально розташований на металевій підставці в центрі сцени і просканований у настільному рентгенівському мікрофокусному КТ-сканері (SkyScan 1174v2; SkyScan N.V.) з ізотропним розділенням 22,5 мкм, кроком обертання 0,70°, кутом обертання 180° і часом експозиції 3,1 с, використовуючи алюмінієвий фільтр товщиною 1 мм. Система складалася з герметичної рентгенівської трубки з повітряним охолодженням (20–50 кВ, 40 Вт, 800 мкА) з прецизійним маніпулятором об'єктів з двома напрямками переміщення та одним напрямком обертання. Система також включала 14-бітну CCD-камеру на основі 1,3-мегапіксельного (1304 · 1024 пікселі) CCD-сенсора.

Зображення кожного зразка були реконструйовані від верхівки до коронки за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення (NRecon v1.6.1.5; SkyScan), яке надало аксіальні зрізи внутрішньої структури зразків в приблизно 450 зрізах. CTan v1.11 та CTVol v2.1 (Skyscan) використовувалися для тривимірної візуалізації та якісного аналізу зовнішньої та внутрішньої анатомії зубів.

Результати

Зразок складався з шести верхніх зубів: двох іклів (зразки 1 та 3), одного премоляра (зразок 2), двох центральних різців (зразки 4 та 5) та одного бічного різця (зразок 6). Рисунок 1 показує тривимірні реконструкції внутрішньої та зовнішньої анатомії всіх зразків. Модифікація зуба, представлена у всіх зразках (стовпець A), була класифікована як тип E1 (один камінь на щічній поверхні коронки), за винятком одного бічного різця (зразок 6), який був E2 (два камені на щічній поверхні коронки). У іклах (зразки 1 та 3) порожнини, зроблені для вставки каменю, не досягли пульпової камери (стовпці C до J). Навпаки, у верхніх різцях (зразки 4–6) порожнини чітко перфорували пульпову камеру (стовпці G до J), що призвело до масивної внутрішньої запальної резорбції (зразки 4 та 5, стовпці C до F) та часткової кальцифікації пульпової порожнини (зразок 6, стовпці C до J). У премолярному зубі (зразок 2) спостерігалася лише невелика перфорація пульпової камери під щічним горбом (стовпець H), без морфологічних змін підлягаючої дентину (стовпці C до J).

Обговорення

Сьогодні білі, правильно сформовані, добре вирівняні зуби є стандартом краси та також є показником здоров'я, гігієни та економічного статусу (Гонсалес та ін. 2010). Проте в давніх мезоамериканських цивілізаціях нетерапевтична модифікація зубів була відмінною ознакою високого статусу (Ромеро Моліна 1970), приналежності до племені або клану (Альт та ін. 1998) або краси (Ван Ріппен 1917, Рубін де ла Борболья 1940, Фастліхт 1948).

Повна класифікація штучних модифікацій людських зубів була розроблена Альтом та ін. (1998). Однак у даному дослідженні використовувалася система Ромеро Моліни (1970), оскільки вона є мезоамериканським стандартом для категоризації (Вільямс & Уайт 2006).

Ромеро визначив сім основних типів модифікацій зубів на основі вивчення колекції з 1212 зубів. Кожен тип був поділений на принаймні п'ять варіантів, що в результаті дало 59 різних типів, класифікованих відповідно до природи зміни контуру коронки, включення декоративних деталей на щічних поверхнях або комбінації обох (Гонсалес та ін. 2010).

Модифікація зубів переважно спостерігалася на передніх зубах, зазвичай на верхніх різцях і іноді на верхніх іклах (Rubin de la Borbolla 1940, Fastlicht 1948), хоча були задокументовані випадки на верхніх премолярах (Tiesler 1999). Також спостерігалися регіональні відмінності щодо типу модифікації зубів. Лопес Оліварес (2006) повідомив, що типи Е, F і G Ромеро були більш поширені в Гватемалі, що підтверджує теорію, що це може представляти ідентифікацію з місцевою політичною одиницею або сімейною лінією (Williams & White 2006). Ці результати узгоджуються з проаналізованими зразками.

У культурі мая зміна контуру коронки була найпоширенішою формою модифікації зубів, за якою слідували вкладки або інкрустації (Gonzalez et al. 2010). Типи каменів, що використовувалися для вкладок, варіювалися географічно та тимчасово, але включали пірит, нефрит, бірюзу, жадеит, гематит і обсидіан (Sweet 1963). У даному дослідженні вкладки складалися з різних мінералів, і їх радіопрозорість варіювалася; не було зроблено спроби ідентифікувати їх складові, оскільки це могло б пошкодити зразки.

Найпереконливіші докази того, що модифікація зубів практикувалася на живих суб'єктах цивілізації мая, походять від стоматологічних захворювань, пов'язаних з надмірною підготовкою зубів (Fastlicht 1948, Gwinnett & Gorelick 1979, Tiesler 1999, Whittington & Reed 2006, Gonzalez et al. 2010). Використовуючи рентгенографію, стоматологи та антропологи спостерігали періапікальні радіолюценції, пов'язані з модифікованими зубами (Rubin de la Borbolla 1940, Fastlicht 1948, Romero Molina 1970, Whittington & Reed 2006, Gonzalez et al. 2010).

Щодо зразків 1 і 3 (максилярні іклові зуби), анатомічний зв'язок між основою порожнини та пульпою залишався далеким від пульпового простору. Як наслідок, можна припустити, що процедура модифікації не завдала шкоди пульповій тканині. З іншого боку, зразок 2 (премолярний зуб) мав відкриту пульпову порожнину під щічним горбом. Вкладиші були закріплені або за допомогою тиску, або цементом (Rubin de la Borbolla 1940), і хоча його склад був практично ідентичний складу портландського цементу (Sweet 1963), жодна тверда тканинна бар'єра не спостерігалася під вкладишем. Відбувається кілька рівнів реакцій та взаємодій у відповідь на механічні травми пульпи зуба. Залежно від тяжкості та тривалості ушкодження та реакції організму, можуть бути викликані дві різні зміни твердої тканини: резорбція або кальцифікація (Torabinejad & Walton 2009), як спостерігалося у зразках 4–6.

Було зафіксовано три форми внутрішньої резорбції кореня, хоча для їх опису використовувалася різна термінологія: поверхнева, запальна та замісна резорбції (Левін та ін. 2009). Перша виникає, коли лише незначні ділянки стінки кореневого каналу були резорбовані; вона може бути самозупинювальною і може відновитися, якщо пульпа відносно здорова і якщо подразнюючий стимул був усунений (Андреасен та ін. 2007). Остання є метапластичним типом змін у зубній пульпі, в якому спочатку пульпа заміщується кісткою, а потім дентин заміщується кісткою, яка виглядає ламелярною, з захопленими остеоцитоподібними клітинами, що нагадують остеони (Андреасен та ін. 2007, Патель та ін. 2010).

У даному дослідженні тривимірна реконструкція зразків 4 та 5 вказала на те, що обидва зуби розвинули внутрішню запальну резорбцію, тобто прогресивне руйнування інтрадентинового дентину та дентинових канальців вздовж стінок каналу (Лірудя та ін. 2002). Хоча хронічне запалення зазвичай присутнє при інфекціях пульпи, інші умови переважають для рекрутування та активації попередників одонтокластів у зубній пульпі (Патель та ін. 2010), наприклад, сусідній шар одонтобластів і предентин повинні бути порушені, щоб активовані клітини кластів могли прилипнути до інтрадентинового мінералізованого дентину (Веденберг & Ліндског 1985); пульпова тканина, апікальна до резорбційної ураження, повинна мати життєздатне кровопостачання для забезпечення клітин та їхніх поживних речовин, тоді як інфікована некротична корональна пульпова тканина забезпечує стимуляцію для цих клітин (Тронстад 1988).

У зразках 4 і 5 можливо, що активація одонтокластів відбулася через втрату предентину внаслідок травми або надмірного тепла, що виникло під час процедури модифікації (Веденберг і Ліндског 1985), а також через наявність інфікованої некротичної корональної пульпи внаслідок експозиції пульпи до орального середовища (Торабінеджад і Уолтон 2009). Врешті-решт, оскільки канал залишався без лікування, внутрішня резорбція продовжувалася, поки запалена сполучна тканина, що заповнювала резорбційний дефект, не деградувала, просуваючи ураження в апікальному напрямку (Патель та ін. 2010). Дегенеративні зміни пульпи, такі як кальцифікація пульпи або атрофія/фіброз пульпи, пов'язані з віком або підсмертною травмою, що призводить до хронічного подразнення пульпи (Левін та ін. 2009). Ця патологічна кальцифікація визначається як аномальне відкладення тканини кальцієвих солей, разом з меншими кількостями заліза, магнію та інших мінеральних солей, і має дві форми. Коли відкладення відбувається в інакше нормальних тканинах, це відомо як метастатична кальцифікація, і майже завжди є наслідком гіперкальціємії, вторинної до якихось порушень в обміні кальцію. На відміну від цього, відкладення кальцієвих солей локально в мертвих тканинах відомо як дистрофічна кальцифікація; вона відбувається незважаючи на нормальні рівні кальцію в сироватці та за відсутності порушень в обміні кальцію. Дистрофічна кальцифікація зустрічається в зонах некрозу, незалежно від того, чи є вони коагулятивного, казеозного чи лізуючого типу, а також у вогнищах ферментативного некрозу жиру (Роббінс та ін. 2010).

У даному дослідженні було виявлено значну патологічну кальцифікацію в середній та апікальній третинах кореневого каналу зразка 6 (максилярний латеральний різець). У цьому випадку одна з порожнин, зроблених для вставки інлею, досягла пульпового тканини. Як реакція на пошкодження тканин у хронічно запаленій пульпі, тромби в кровоносних судинах та колагенові оболонки навколо стінок судин розглядалися як можливі місця для початку дистрофічних кальцифікацій. Зі збільшенням подразнення також збільшувалася кількість кальцифікації, що призводило до часткової облітерації кореневого каналу (Торабінеджад і Уолтон 2009).

Висновки

Навмисні модифікації людських зубів мають антропологічне та соціальне значення. Їхнє вивчення допомагає зрозуміти минулу та сучасну поведінку людей з географічної, культурної, релігійної та естетичної точки зору. Томографічний аналіз зубів давньої цивілізації мая показав, що порожнини для інлеїв досягали пульпової камери в максилярних різцях та премолярних зубах, з потенціалом викликати пульпіт та періапікальні захворювання.

Автори: М. А. Версіяні, М. Д. Соуза-Нето & Дж. Д. Пекора

Посилання:

1. Альт КВ, Розінг ФВ, Тешлер-Нікола М (1998) Штучні модифікації людських зубів. Стоматологічна антропологія: основи, межі та перспективи, 1-е вид. Нью-Йорк, NY, США: Springer-Verlag Wien, с. 386–415.
2. Андреасен ЙО, Андреасен ФМ, Андерссон Л (2007) Підручник та кольоровий атлас травматичних ушкоджень зубів, 4-е вид. Оксфорд, Великобританія: Blackwell Munksgaard.
3. Фастліхт С (1948) Мутиляції зубів у доколумбівському Мексиці. Журнал Американської стоматологічної асоціації 36, 315–23.
4. Гонсалес ЕЛ, Перес БП, Санчес ХА, Асінас ММ (2010) Стоматологічна естетика як вираження культури та ритуалу. Британський стоматологічний журнал 208, 77–80.
5. Гвіннетт АД, Горелік Л (1979) Вкладені зуби древніх майя: трибологічне дослідження за допомогою СЕМ. Скануюча електронна мікроскопія 12, 575–80.
6. Левін ЛГ, Лоу АС, Голланд ГР, Аббот ПВ, Рода РС (2009) Визначення та визначення всіх діагностичних термінів для пульпового здоров'я та станів захворювання. Журнал ендодонтії 35, 1645–57.
7. Лопес Оліварес НМ (2006) Культурна одонтологія: стоматологічні зміни з Петена, Гватемала. У: Уіттінгтон СЛ, Рід ДМ, ред. Кістки майя: дослідження давніх скелетів, 2-е вид. Вашингтон, округ Колумбія, США: Прес Смітсонівського інституту, с. 105–16.
8. Лірудя КМ, Дуру ВІ, Пантеліду ОК, Лабріанідіс Т, Пітас ІК (2002) Внутрішня резорбція кореня, вивчена за допомогою рентгенографії, стереомікроскопії, скануючої електронної мікроскопії та комп'ютеризованого 3D-реконструктивного методу. Стоматологічна травматологія 18, 148–52.
9. Патель С, Рікуччі Д, Дурак С, Тей Ф (2010) Внутрішня резорбція кореня: огляд. Журнал ендодонтії 36, 1107–21. Роббінс СЛ, Кумар В, Котран РС (2010) Основи патології Роббінса та Котрана, 8-е вид. Філадельфія, PA, США: Saunders/Elsevier.
10. Ромеро Моліна Х (1970) Стоматологічна мутація, трепанація та деформація черепа. У: Стюарт ТД, ред. Фізична антропологія, 1-е вид. Остін, Техас, США: Прес університету Техасу, с. 50–67. Рубін де ла Борболья ДФ (1940) Типи мутації зубів, знайдені в Мексиці. Американський журнал фізичної антропології 26, 349–65.
11. Суїт АПС (1963) Передіспанська індіанська стоматологія. Стоматологічна рентгенографія та фотографія 36, 19–22.
12. Тіслер В (1999). Формування голови та стоматологічна декорація серед древніх майя: археологічні та культурні аспекти. У: Матеріали 64-ї зустрічі Товариства американської археології. Чикаго, IL, США: Товариство американської археології, с. 1–11. Тіслер В (2002) Ендодонтія: техніки декорування в давній Мексиці – дослідження стоматологічних поверхонь за допомогою рентгенографії та С.Е.М. Оральне здоров'я 92, 33–41.
13. Торабінеджад М, Уолтон РЕ (2009) Ендодонтія: принципи та практика, 4-е вид. Сент-Луїс, МО, США: Saunders/Elsevier.
14. Тронстад Л (1988) Резорбція кореня – етіологія, термінологія та клінічні прояви. Ендодонтія та стоматологічна травматологія 4, 241–52.
15. Ван Ріппен Б (1917) Доколумбова оперативна стоматологія індіанців Центральної та Південної Америки. Стоматологічний космос LIX, 861–73.
16. Вукович А, Байсман А, Жукіч С, Сеїч С (2009) Косметична стоматологія в давнину – короткий огляд. Бюлетень Міжнародної асоціації палеонтології 3, 9–13.
17. Веденберг С, Ліндског С (1985) Експериментальна внутрішня резорбція в зубах мавп. Ендодонтія та стоматологічна травматологія 1, 221–7.
18. Уіттінгтон СЛ, Рід ДМ (2006) Кістки майя: дослідження давніх скелетів, 1-е вид. Таскалуса, АЛ, США: Прес університету Алабами.
19. Уіттлсі ХГ (1935) Історія та розвиток стоматології в Мексиці. Журнал Американської стоматологічної асоціації 6, 989–95. Вільямс ДжС, Уайт СД (2006) Стоматологічна модифікація в посткласичній популяції з Ламанай, Беліз. Давня мезоамерика 17, 139–51.