基于高光谱成像与近红外光谱技术的牙科复合树脂修复体无损检测研究

针对牙科复合树脂修复体与天然牙体难以区分的法医鉴定难题，研究人员采用高光谱成像（HSI，400-1000 nm）和近红外光谱（NIS，1550-1950 nm）技术，发现NIS在1750-1800 nm波段具有显著区分度（p=1.588e-14），分类准确率达99.8%，为法医牙科鉴定提供了便携、无损的新方法。

　　

在法医实践中，牙齿往往是火灾、腐败或暴力事件后唯一可用的生物识别特征。然而，随着牙科美学的发展，复合树脂修复体在视觉上已与天然牙体几乎无法区分——这给通过牙科记录进行尸源鉴定带来了巨大挑战。据统计，2005年泰国海啸70.7%的遇难者通过牙科特征确认身份，但现代复合树脂的“隐形”特性正使这一传统方法失效。

为破解这一难题，研究人员开展了一项创新性研究。他们选取78颗离体牙，用7家厂商的9种复合树脂制作单/多面修复体，首次系统比较了高光谱成像（HSI，400-1000 nm）和近红外光谱（NIS，1550-1950 nm）的检测效能。实验采用Specim IQ?高光谱相机和定制NIS系统，在标准化光照条件下采集数据，通过光谱曲线分析、t检验（α=0.01）和分类模型进行三重验证。

关键技术方法
研究团队使用推扫式高光谱相机（光谱分辨率7 nm）和卤钨灯照明采集可见-近红外数据；NIS采用1550-1950 nm波段光纤光谱仪。所有数据经z-score标准化后，通过支持向量机（SVM）建立分类模型，交叉验证评估性能。

主要结果

1. 光谱特征差异：在1550-1950 nm波段，复合树脂与牙釉质反射光谱存在显著差异，尤以1750-1800 nm最显著（p=1.588e^-14）；而400-1000 nm波段仅个别材料可区分。
2. 分类性能：NIS模型准确率达99.8%（灵敏度99.7%，特异性99.9%），远高于HSI的84%。
3. 材料特异性：不同厂商复合树脂在NIR波段呈现独特“光谱指纹”，但均与牙釉质显著分离。

讨论与意义
该研究首次证明近红外光谱可作为便携式设备（如法医现场勘查箱）的核心组件，实现：

1. 突破视觉局限：解决复合树脂在可见光波段“隐形”的行业难题；
2. 操作革新：无需X射线、染色等破坏性手段，3分钟即可完成检测；
3. 普适性强：适用于临时停尸房、野外等基础设施匮乏场景。

Paul W. Radicke等人在《Forensic Science International》发表的这项成果，不仅为《米纳马塔公约》实施后激增的复合树脂修复体鉴定提供解决方案，其光谱数据库更为未来AI辅助牙科鉴定奠定了基础。随着设备小型化，这项技术有望成为法医标准操作流程的关键环节。