牙結石的形成分為四個階段。
一、薄膜的形成
在刷牙或清潔牙齒幾分鐘后，會在牙齒表面形成一層薄薄的膜。這層薄膜不是由細菌活動產生，而是源自唾液種的蛋白質，作為保護膜自然附著在牙齒上。細菌侵蝕這層膜，并在里面生長。在薄膜寄居太多細菌時，就會失去溶解度;這層穩定的隔膜讓更多細菌在牙齒(尤其是牙縫)上生長。
二、蝕斑形成
細菌本身也產生生物膜，并粘附在牙齒上。這些生物膜層是牙斑形成的最初階段 — 是一種由細菌和細菌垃圾構成的混合物，會在刷牙后幾小時內在口腔形成可見的白色糊糊。在這些細菌生長時，會產生酸性產物，不僅腐蝕牙齒琺瑯質，還會腐爛牙齒。刷牙和使用牙線能清除24小時內形成的未成熟斑塊，但超過一天后，斑塊就會變硬，變得難以清除。
三、結石形成
牙斑在24小時內會開始礦化成結石。酸和堿交互反應形成鹽;在該過程中，堿性唾液中的鈣和磷酸鹽，與酸性的細菌廢物相互反應形成一部分結石。在牙結石形成的早期階段，易碎的結石能在刷牙或使用牙線時脫落。但如果長時間不干預，礦化過程會持續，并在周圍積聚礦化死亡細菌。結石變得成熟大約需要12天到兩周時間。
四、結石成熟
牙醫把粘附在牙齒上的微白或淡黃色結構稱為成熟結石。較大塊結石通常出現在較低的前牙內側表面，但酒石可以出現在口腔內的任何地方。齦下牙石發生在牙齦下，而齒齦結石則出現在牙齦之上的可見牙齒表面。盡管感覺是實心，但多孔的結石會成為多重細菌的集聚地，這等于提供了更大的礦化牙斑面積。
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