牙石的形成与结构

牙石（dental calculus）是修复体或牙面上钙化或正在钙化的菌斑及其沉积物，表面覆盖有大量的牙菌斑。临床上根据牙石所在牙面部位的不同，以龈缘为界将牙石分为龈上牙石（supragingival calculus）和龈下牙石（subgingival calculus）。龈上牙石量多，体积较大，主要分布在唾液腺导管如腮腺导管和颌下腺导管开口的地方，在上颌第一磨牙颊侧和下颌前牙的舌侧多见，也常见于对牙缺失，没有咀嚼功能或不易清洁的牙齿（或修复体）表面。龈上牙石通过肉眼即可直接观察到，一般呈黄色或白色；吸烟或服用某些药物如中草药的患者，其牙石可呈黑色或褐色。龈下牙石位于龈缘的下方，多见于牙周袋内，深达牙周袋的袋底，龈下牙石体积较小，肉眼基本无法看见，临床医师需通过探针进行探查才能发现，较大的龈下牙石偶尔通过X线片检查也可被发现。此外，由于龈下牙石常与根面呈犬齿交错的镶嵌式附着，较为牢固，因此临床上常常无法彻底去除（图1-13）。

图1-13　重度牙周炎患牙根面的龈下牙石（骆凯医师提供）

（一）牙石的成分与结构

牙石的形成始于牙菌斑生物膜的矿化，未矿化的牙菌斑生物膜含有大量的食物残渣、口腔细菌微生物、病毒和脱落的上皮细胞，可成为牙石矿化的基础。龈上牙石和龈下牙石在外观和形成方面十分相似，龈上牙石的结构均呈层板状，可规则或不规则排列，各层的矿化程度不一，有各种不同形状的结晶，包括矿化的细菌。龈下牙石所含内毒素（endotoxin）较多，表面的菌斑微生物更容易侵入到牙周组织内，因此对牙周组织的伤害更大。形态学观察可见牙石为海绵状的钙化团，空隙的位置为牙石中有机物所在的空间，还有其他研究报道牙石中存在管状小孔，这些小孔可以是被钙化基质包裹的非矿化菌群，也可以是被非矿化基质包裹的钙化菌群。龈上牙石和龈下牙石在细菌微生物的分布上存在一定的差异，龈上牙石中以丝状菌为主，细菌与牙齿表面成直角排列；而龈下牙石则以球菌、杆状菌和丝状菌为主，细菌的排列方式不明显。在牙石矿化过程中，矿化的微生物几乎不具有任何的代谢活性，因此不具有致病性。然而，它提供了一个粗糙表面，使得新的含有各种成分的菌斑生物膜可陆续沉积在其表面。对牙石的成分分析显示，无论是龈上牙石还是龈下牙石，其成分除70％～80％的无机盐外，剩余成分均为有机物和水。牙石中的有机成分主要为蛋白质和碳水化合物，脂肪含量较少，此外还有各种细菌微生物和脱落的上皮细胞和白细胞等。牙石的无机成分与骨、牙本质和牙骨质相类似，除了含有少量的镁、钠、碳酸盐和微量元素，主要成分为钙、磷，其中钙占无机盐超过40％，磷占无机盐约为20％。

（二）牙石的形成和矿化

龈上或龈下牙菌斑生物膜经磷酸钙矿物盐沉积矿化后，即可形成牙石。研究发现，下颌前牙的牙石净重较大，菌斑矿化主要在牙石开始形成的前4天发生。矿化的菌斑生物膜中的磷酸盐主要以磷酸氢钙（CaHPO4·2H2O）、磷酸八钙［Ca4H（PO4）3·2H2O］、羟基磷灰石［Ca5（PO4）3（OH）］和白磷钙石［β-Ca3（PO4）2］4种不同类型的晶体形式存在。龈上牙石的矿化表现出明显的分层堆积，不同层次间具有高度的异质性。不同层次的矿物质含量范围在16％～51％，平均含量为37％，个别牙石外层的矿物质含量可高达80％。牙石外层的磷酸盐晶体以磷酸八钙为主，内层则以羟基磷灰石为主，白磷钙石所占的比例很小，磷酸氢钙仅存在于新形成的钙化沉积物中，为龈上牙石的形成提供基础。不同于龈上牙石，龈下牙石不同层次间的矿物质含量差异不大，不同层次的矿物质含量范围在32％～78％，平均含量为58％，也有报道矿物质含量最高可达80％。龈下牙石的磷酸盐主要为白磷钙石，偶见羟基磷灰石。白磷钙石中可含有少量的镁和锌，占比分别约为3％和1％。当牙菌斑生物膜的pH值相对较小、而唾液中的钙磷比相对较大时，就会形成磷酸氢钙，随后可能进一步生成为羟基磷灰石和白磷钙石。随着龈上菌斑的矿化，磷酸八钙逐渐形成并转变为羟基磷灰石。在碱性和厌氧环境下，伴随着镁（或锌和三氧化二碳）的存在，矿化的牙石形成大量的白磷钙石。

牙石的形成率及其组成可因口腔内位置的不同而异，靠近大唾液腺导管开口位置的牙石与口腔内其他部位相比含有更多的钙和磷，牙齿邻面由于龈谷为非角化的结合上皮，因此炎症早期牙石的沉积较快。结石的形成速度、形成量及组成受多种因素的影响，这些因素包括饮食、个体唾液的性状以及其他因素如年龄、种族、性别、个体口腔内细菌的数量等。唾液的性状及其所含成分可影响牙石的形成和组成。研究发现，牙石量较多者与牙石量少者的唾液的生化成分不同，牙石量较多者唾液中不仅钙水平较高，磷和钾的含量也较牙石量少者显著增加。牙周炎患者唾液中钙含量水平的升高与牙石的形成有关。上述结果提示牙石沉积的程度具有个体差异性。(https://www.daowen.com)

（三）牙石的致病作用

龈上牙石可反复刺激牙龈组织，导致牙龈发炎，患者刷牙动作较重时即可造成牙龈出血，甚至进食较硬的食物也容易引发牙龈出血，偶尔还会发生自发性出血。这类患者往往因为害怕出血而不敢刷牙，不刷牙又进一步加速菌斑的沉积及牙石的形成，引起更严重的牙龈组织炎症，形成恶性循环。牙石不仅造成牙龈的红肿，而且还可引起口腔异味。附着于前牙唇侧的牙石不仅会影响患者的美观，而且还影响患者的人际交往。

流行病学调查及实验研究均发现，牙石的量与牙周组织炎症呈明显的正相关，牙石指数与牙周病存在相关性。随着龈上牙石和龈下牙石不断在牙齿的根方和侧方沉积，可使牙龈与根面分离，加深已存在的牙周袋，造成附着丧失和牙槽骨吸收，最终导致牙齿松动脱落。动物实验及临床研究均证实，去除龈下菌斑和牙石有利于牙周组织的恢复，可重建龈牙结合部，使组织处于健康的状态。对牙石与牙龈组织炎症相关性的研究表明，由于牙石的机械刺激作用，牙周袋内壁炎症与龈下牙石有关，但研究也发现，牙石的粗糙面不会引起牙龈组织的炎症。动物实验发现，结合上皮可在经洗必泰处理的无菌牙石表面形成半桥粒和基底膜等正常的上皮附着。研究还发现，经高压灭菌的牙石虽然仍具有一定的刺激性，可在豚鼠皮下引起肉芽肿反应，但是其包裹于结缔组织中，与未经高压灭菌的牙石相比较不会引起明显的炎症或脓肿。Mombelli等人的研究表明，通过认真彻底地去除龈下牙石表面的菌斑生物膜，即可使患者获得较好的临床治疗效果。上述研究排除了牙石本身作为牙周病始动因素的可能性，证实牙石表面所覆盖的牙菌斑生物膜对组织的刺激性大于牙石本身。

基于上述研究，现有的观点认为，菌斑生物膜是牙周病的主因，牙石在牙周炎中的作用主要是继发性的。牙石可为菌斑的集聚和矿化提供理想的粗糙的表面，使得菌斑更容易滞留，不易被清除。由于与软组织密切接触，牙石表面非矿化菌斑中的细菌微生物更容易侵入组织内，引发牙周组织的炎症反应。此外，牙石的多孔结构也容易吸收大量的细菌毒素和炎症介质。牙石还不利于个体口腔卫生措施的实施，因此牙石是牙龈出血、牙周袋加深、牙槽骨吸收和牙周病发作的一个重要的致病因素。仔细彻底去除牙石可有效防止细菌微生物的再聚集，是牙周治疗和疗效维护的基本原则。但在临床工作中也应认识到与清除龈下牙石相比，由于菌斑中存在大量的内毒素，彻底清除龈下菌斑更为重要，因此无须对牙周病患牙的根面进行过度地刮治。

（骆凯　黄永玲　葛颂　闫福华）