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凡能使釉質完整性受到破壞，牙本質暴露的各種牙體疾病，如磨耗、楔狀缺損、牙折、齲病以及牙周萎縮致牙頸部暴露等均可發生牙齒感覺過敏症。但並不是所有牙本質暴露的牙齒都出現癥狀，通常與牙本質暴露的時間、修復性牙本質形成的快慢有關。
雖然臨床上多數情況是由牙本質暴露所引起，也是重要的原因，但還不能解釋所有的臨床表現，如敏感癥狀可隨健康和氣候的變化而經歷着從無到有和從有到無的過程，這就不是修復性牙本質形成的速度所能解釋的。個別釉質完整的牙也能產生敏感。學者稱本症為“釉質和牙本質感覺性的增高”，簡稱“牙齒感覺過敏”是比較確切的。
牙齒感覺過敏症的發病機理尚不十分清楚，目前有以下三種假說
1.神經學說 認為牙本質中存在着牙髓神經末梢，故感覺可由牙本質表層傳導入牙髓。但從形態學和功能方面的觀察，目前尚未取得一致的見解。不少學者認為：在牙髓的成牙本質細胞層內的無髓鞘神經，僅有一部分進入前期牙本質和牙本質的內層，而其外2/3也並未見神經結構。許多實驗結果也不支持“神經對各種刺激的反應是直接的”觀點。氯化鉀、組織胺、乙酰膽鹼等作用於表淺牙本質並不產生疼痛；局麻藥作用於牙本質表面也不能減輕牙本質的敏感性。
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2.牙本質纖維傳導學說 認為成牙本質細胞的原漿突中含有乙酰膽鹼酶，它在受刺激后能引起神經傳導，產生疼痛。持反對意見者認為，實驗性干擾人牙成牙本質細胞，未降低牙本質敏感性，說明成牙本質細胞並不具有感覺器的特性，可能在牙本質過敏中僅起被動作用。
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3.液體動力學理論 認為空氣、高滲溶液或溫度刺激引起的疼痛，是由於這些刺激使牙本質小管內的液體移動，机械地攪動了牙髓內容物，進而間接地興奮了其中的遊離神經末梢，傳入衝動，產生痛覺。伴隨液體運動的能量，可由牙髓的感受器轉變為電信號。大約25%的牙本質體積由遊離液體所佔據，其組成和性質與身體其它體液相似，並與牙髓組織液相溝通。牙本質小管是直徑為0.8～2.5μm的毛細管，因此，液體動力學的作用依賴於牙本質小管的通透性或牙本質表面的狀況。引起牙本質液向外移動的刺激有空氣吹乾、高滲溶液和冷刺激等。使牙本質液向內移動的刺激有机械刺激或加熱等。牙本質暴露初期是很敏感的，後來敏感自然緩解是由於礦物質在牙本質小管內沉積或牙髓形成修復性牙本質的結果。
牙齒敏感的原因
牙釉質是全身最堅硬的物質，它大部分由礦物質組成，比如含鈣的羥磷灰石。正因為牙釉質不包含任何活體細胞，如果它被磨掉或是被酸性細菌腐蝕掉，便無法再生。牙本質由一些礦物質和有機化合物組成，含有許多細微的牙本質小管，向下連接到牙髓，牙髓中有一種造牙本質細胞，能造出牙本質以及一些結締組織，神經細胞和血管。如果牙本質小管外沒有牙釉質的包裹，空氣和液體等就能滲入並刺激神經，從而發信號到大腦，使人感到痛苦。
抗敏感牙膏的原理
抗敏牙膏之所以能抑制痛苦的產生，靠的是能與神經和小管作用的化學物質，神經元細胞含有叫做離子通道的蛋白質，這種蛋白質被激發而打開，讓離子通過從而改變細胞的電荷，使細胞發出信號。例如使用含有硝酸鉀的牙膏時，多餘的鉀離子能夠流過小管，湧入神經，從而擾亂神經元發信號的能力。其實，就像麻醉劑一樣，神經仍然能感受到熱量和寒冷，但大腦察覺不到。另一方面，像氯化鉀這樣的化學物質能夠阻塞牙本質中的小管，因為鍶和牙齒中的礦物質鈣的化學結構相似，小管被阻塞時，物質沒辦法進去刺激神經，痛感就消失了。
