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看牙的恐懼總和:牙鑽-《醫學之書》

時報出版_96
・2014/07/10 ・776字 ・閱讀時間約 1 分鐘
三種牙鑽頭,各種類型的鑽頭可以用來磨除東西
三種牙鑽頭,各種類型的鑽頭可以用來磨除東西

1907 年,作家喬哀思(James Joyce)寫信給他的弟弟,提到:「我的口中充滿腐爛的牙齒,而靈魂中則充滿腐敗的野心。」

我們很幸運,現在的牙醫使用牙鑽,能快速而且精確的工作,使得病人看牙時受到的折磨比以往大為減少。以往的牙鑽轉得比較慢,現在的牙鑽每分鐘可以轉四十萬轉,引發的震動大為減少。現代的牙鑽鑽頭通常是由碳化鎢(tungsten carbide)製成,能夠磨除牙齒上蛀掉的部位,以便補牙。

古代就有牙鑽了,例如新石器時代的人用燧石製作牙鑽,馬雅人也在一千年前就發明了牙鑽。馬雅人牙鑽是玉做的,用手旋轉,在牙上鑿洞,好讓珠寶能夠鑲進去。不過在古代,牙鑽的速度慢,操作也很不趁手,因此蛀了的牙齒通常都會拔掉。1728 年,現代牙醫之父、法國醫生費查(Pierre Fauchard)使用上了弦的弓來讓鑽頭旋轉。

1864 年,英國的牙醫哈林頓(George Fellows Harrington)發明了第一個使用外來動力的牙鑽,速度比以前的快多了,但是聲音很大,使用上不方便。這種牙鑽像時鐘一樣,要上發條後才能旋轉,而且上一次發條只能使用兩分鐘。1871年,美國牙醫莫理森(Jame Beall Morrison)申請了以腳踏板驅動牙鑽的專利,這項產品馬上就大受歡迎。當時的手動牙鑽速度是每分鐘一百轉,但是莫理森的牙鑽可以高達每分鐘兩千轉。

1870 年代早期,美國的牙醫格林(George F. Green)申請了電動牙鑽的專利,不過使用的電池並不可靠,鑽子也不方便使用,因此沒有受到熱烈歡迎。最後到了1957 年,第一個以空氣推動渦輪旋轉的牙鑽誕生了,速度每分鐘可達三千轉。現在還有其他種類的牙鑽,包括以雷射剝蝕(laser-ablation)、用顆粒磨蝕(particle abrasion),或是用到電漿束(plasma beam)的器具,以及處於實驗階段的機器人控制牙鑽。

 

摘自《醫學之書》,由時報出版發行

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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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恐龍稱霸地球的秘訣,竟是牙齒自帶避震器?——《追光之旅:你所不知道的同步輻射》

天下文化_96
・2021/09/12 ・1747字 ・閱讀時間約 3 分鐘

《侏羅紀公園》系列電影掀起大家對恐龍的好奇,但其實科學家早就在研究遠古時代的各種生物。以恐龍為例,平均每星期會發現一種新種恐龍,每年大約會發現五十種新種恐龍。而在探討物種起源及鑑定遠古生物領域,同步輻射分析技術也展現了它的獨特價值。

例如,南非威特沃特斯蘭德大學(University of the Witwatersrand)領導的國際科學家團隊,針對一些世界上最古老的恐龍蛋胚胎頭骨,進行 3D 複製重建,發現牠們的頭骨生長順序與當今的鱷魚、雞、烏龜和蜥蜴相同,研究成果發表在《科學報導》(Scientific Reports)上。

美國自然歷史博物館收藏的恐龍蛋化石,內部留有胚胎構造。圖/WIKIPEDIA

在台灣,由加拿大多倫多大學教授賴茲(Robert Reisz)與台灣學者組成國際團隊,花費兩年時間,運用超高解析二維紅外光譜顯微術,在活躍於一億九千五百萬年前的雲南祿豐龍胚胎股骨化石中,發現殘留有機物,找到古化石內保存複雜有機物的最古老紀錄。這個破天荒的發現在 2013 年登上了《自然》(Nature)雜誌封面。

此外,在祿豐龍肋骨化石的微血管通道中,國輻中心研究員李耀昌也發現全球最古老且保存完整的膠原蛋白與赤鐵礦微粒聚晶。

「即使經過億萬年時空轉換,恐龍的軟組織經血液中鐵的氧化及碳酸鈣化包覆作用後,還是有機會被保存下來,」李耀昌表示,這將有助科學家進一步了解恐龍的生理機能與遺傳密碼。

李耀昌團隊將成果發表於《自然通訊》(Nature Communications)期刊,並獲選為《發現》(Discover)雜誌「 2017 年全球百大發現」第十二名,是近年來台灣學者主導的研究成果首度登上《發現》雜誌全球百大發現。

英國 Dinosaurland 化石博物館的鐮刀龍巢與蛋化石。圖/WIKIPEDIA

發現牙齒裡的避震器

恐龍胚胎裡有膠原蛋白,恐龍的嘴巴裡則是自帶「避震器」。

國輻中心團隊與台灣博物館、台灣石尚博物館、中國大陸北京自然博物館、加拿大安大略皇家博物館,以及中國大陸地質科學院地質研究所合作,蒐集十五種肉食性與植食性恐龍牙齒,利用同步輻射穿透式 X 光顯微術與現代的眼鏡凱門鱷牙齒進行研究比對,首度發現肉食恐龍牙齒具有避震結構。

在肉食性恐龍牙齒的琺瑯質與象牙質中間,存在一層相對柔軟且布滿微細孔洞的被覆牙本質層,可以保護牙齒,避免因撕裂骨肉造成牙齒瞬間斷裂。這項研究結果修正了過去對於原始爬蟲類牙齒結構的認知,因此登上國際知名期刊《科學報導》(Scientific Reports)與各大媒體。為了蒐集恐龍牙齒進行研究比對,國輻中心研究員王俊杰透露了一段小故事。

「當時我到桃園興仁花園夜市拜訪鱷魚攤,沒想到使用斜口鉗幫鱷魚拔牙時,斜口鉗當場應聲斷裂,只好再買一把硬度更高的老虎鉗,費了好大一番功夫才順利拔下鱷魚牙齒。」

透過同步輻射 X 光顯微鏡發現暴龍牙齒藏有「避震器」,保護牙齒不致斷裂。1:X光下的暴龍牙齒構造。2:暴龍牙齒外觀。 3:無避震結構的牙齒內部應力分布。4:有避震結構的牙齒內部應力分布。圖/王俊杰提供

牙齒的特殊結構,使得肉食恐龍成為頂尖獵食者,稱霸地表一億六千五百萬年。相較於人類咬合力約為 40 公斤、眼鏡凱門鱷咬合力約 1,000 公斤,以及咬合力可達 2,000 公斤、目前世上咬合力最大的動物—— 灣鱷,「暴龍的咬合力約 6,000 公斤,且拖行的獵物體重可能超過 1 公噸,但靠著微小的避震結構設計,便不致因巨大應力而造成牙齒斷裂,」王俊杰說。

遠古生物的活動型態一直是科學家亟欲解開的謎題,透過同步光源高解析度檢測技術,可以幫助我們了解古生物化石組織結構的細微差異,提供了一種嶄新的古生物分類與古生態研究檢測方法,而藉由恐龍胚胎化石中探測到的有機質殘留物,未來將可逐步解開更多遠古生物的奧祕。

——本文摘自《追光之旅:你所不知道的同步輻射》,2021 年 8 月,天下文化

天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。
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