垂直距離與咀嚼肌肌電、咬合力的關(guān)系

溫從生　劉麗

【摘 要】：本文描述了垂直距離確定的不同方法，探討肌電圖標(biāo)準(zhǔn)化的意義及方法，回顧了不同垂直距離和咬合力、咀嚼肌肌電活動(dòng)關(guān)系方面的研究，以尋找咀嚼肌肌電活動(dòng)與垂直距離的關(guān)系以及內(nèi)在機(jī)制。

無牙頜患者由于牙列缺失，失去了牙尖交錯(cuò)牙合，無法維持正常的垂直距離，而垂直距離的喪失會(huì)引起發(fā)音困難、咀嚼肌不適等癥狀[1]。因此臨床上制作全口義齒或咬合重建時(shí)，恢復(fù)垂直距離是其中致關(guān)重要的一環(huán)。關(guān)于垂直距離的確定，許多學(xué)者提出了各種不同的確定垂直距離的方法 [2-10]，如拔牙前記錄、舊義齒記錄、吞咽放松法、語音法、頭影測量法等，但其中任何一種方法都不比其他方法具更多的優(yōu)勢，即目前仍然缺乏一個(gè)被普遍接受的精確的確立垂直距離的方法。

1949年Moyers [11]首次將肌電圖引入牙科研究。基本的肌電技術(shù)包括表面電極法和針電極法。表面肌電圖是肌肉在收縮時(shí)多個(gè)肌纖維運(yùn)動(dòng)單位動(dòng)作電位總和的表現(xiàn)[12]，肌電儀器通過表面電極采集這些電位總和，并將其以圖形化的形式記錄下來，因此肌電圖被認(rèn)為是一種肌肉電位的圖形化記錄。

由于表面肌電圖的非侵入性等優(yōu)點(diǎn)，許多研究者都在探究垂直距離和咀嚼肌表面肌電活動(dòng)的關(guān)系，試圖尋求一個(gè)可重復(fù)行的用肌電活動(dòng)定位垂直距離的方法。

一、垂直距離確定方法和研究

目前已報(bào)道的垂直距離確定方法一般來說包括：1.形態(tài)學(xué)法或機(jī)械學(xué)法，以頜面部解剖形態(tài)為基礎(chǔ)確立咬合垂直距離，包括頭面部的各種測量法[13]、頭影測量法[2]、拔牙前記錄[9]等。2.生理學(xué)法或稱為功能學(xué)法，它是以口頜系統(tǒng)的生理功能為基礎(chǔ)來確立咬合垂直距離，包括下頜姿勢位法、舒適區(qū)自我判斷法、發(fā)音法[4]、咬合力測定法[10]、吞咽法[3， 6]等等。

Willis于1935年提出看面部均等法，即指瞳孔至口裂的距離等于鼻底到頦底的距離，部分教科書中亦沿用了這種方法。但Tina-Olaivar [14]認(rèn)為兩者并不相等，兩者相差約3mm。Sakar [15]認(rèn)為面部測量法并不是指導(dǎo)確立垂直距離的好方法。

舒適區(qū)自我判斷法是讓無牙頜患者咬一定高度的蠟牙合堤，讓患者感覺自己最舒適的咬合位置。但McGee [13]認(rèn)為這種方法將醫(yī)生確立咬合垂直距離的責(zé)任轉(zhuǎn)給了患者，靠患者的肌肉感覺來判斷垂直距離。而他發(fā)現(xiàn)患者往往傾向于一個(gè)較低的垂直距離，因?yàn)樵谶@個(gè)距離上患者感覺更舒適。

發(fā)音法確定垂直距離的理論依據(jù)是基于牙合間隙語音、牙合平面位置和舌頭相對牙槽嵴、牙齒位置這三者的關(guān)系 [16]。一般囑患者發(fā)“m”音來幫助確立下頜姿勢位。但發(fā)“m”時(shí)上下唇接觸而無法觀察上下牙槽嵴間距，而一旦醫(yī)生分開上下唇去觀察時(shí)就易失去患者的下頜姿勢位。為克服這一缺陷，可采用發(fā)“emma”或者發(fā)完“m”后再發(fā)“p”音以使上下唇分開，所以發(fā)音法多采用發(fā)“Mississippi”。

目前臨床上常用的方法是引導(dǎo)患者作出下頜姿勢位，然后用willis尺測量鼻底到頦下的距離，再以此距離減去2～3mm作為咬合垂直距離。此方法一方面受限于患者是否能正確作出下頜姿勢位，另一方面wiilis尺的精確性并不可靠 [17]。

Toolson等[18]對吞咽法、發(fā)音法、下頜姿勢位法等臨床上常用的幾種確立垂直距離方法進(jìn)行比較性研究，發(fā)現(xiàn)三者結(jié)果并無統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性差異，因此認(rèn)為臨床上三種方法的應(yīng)用都是可取的。Millet[19]在比較了吞咽法、面部測量法、語音法、美學(xué)法以及生理息止位法等，也未發(fā)現(xiàn)其中一種方法比其他更具有優(yōu)勢，因此他認(rèn)為沒有一個(gè)單獨(dú)的最精確科學(xué)的確立正確咬合垂直距離方法，他推薦在臨床上聯(lián)合應(yīng)用這些方法。

二、不同垂直距離與咬合力的研究

咬合力是指將牙合力計(jì)探頭放置于上下頜牙列間測得的咬合時(shí)的靜止力。咬合力來源于咀嚼肌收收縮，咬合力與肌力間存在著密切關(guān)系。Boos [10]通過對300名無牙頜患者不同垂直距離的咬合力測定發(fā)現(xiàn)，咬合力與垂直距離呈倒U形關(guān)系，在某一恒定垂直距離時(shí)存在一個(gè)最大咬合力點(diǎn)，此垂直距離與患者下頜息止位的垂直距離相一致。

但Boucher [20]、Ann [8]等卻并不贊同這一觀點(diǎn)，他們認(rèn)為不能以咬合力大小來確定垂直距離。Boucher[20]發(fā)現(xiàn)咬合力和垂直距離之間的關(guān)系有4種曲線，與boos 的結(jié)果不一致。Ann[8]認(rèn)為咬合力隨著垂直距離的增加而增加，當(dāng)超過臨床方法通過建立的垂直距離9mm時(shí)，咬合力達(dá)到最大。但他無法得到Boos關(guān)于咬合力和垂直距離的倒U形曲線。

MacKenna 和 Tiirker等 [21]將咬合力計(jì)放置于前牙區(qū)測試不同張口度的切牙間咬合力，發(fā)現(xiàn)切牙間距位17±3mm時(shí)咬合力達(dá)到最大，大于或小于此距離的咬合力都相應(yīng)下降。Paphangkorakit [22]也發(fā)現(xiàn)隨著張口度的增大切牙間咬合力逐漸增大，直到切牙間距離14～28mm時(shí)，切牙間咬合力達(dá)到一個(gè)平臺(tái)期，并在超過此范圍后下降。這些學(xué)者的研究結(jié)果表明最大咬合力力的垂直距離并不在下頜息止位的垂直距離，這一點(diǎn)不同于Boos的研究結(jié)果。隨著垂直距離的增加，最大咬合力會(huì)逐步增加，對此肌肉收縮的長度-張力關(guān)系[23， 24]可能是其中的作用機(jī)制，即當(dāng)肌纖維處于一定長度時(shí)，肌纖維張力最大，而大于或小于該長度時(shí)張力都將減小。隨著垂直距離的增加，咀嚼肌的長度被相應(yīng)拉長，肌纖維中的肌動(dòng)蛋白絲和肌球蛋白絲形成的交聯(lián)橋數(shù)目也逐漸增加，肌肉的收縮力也相應(yīng)增大。當(dāng)咀嚼肌肌纖維達(dá)到一定長度時(shí)，產(chǎn)生的交聯(lián)橋數(shù)目最多，此時(shí)肌纖維的收縮力最大，超過這一長度后肌纖維收縮力又下降。

雖然現(xiàn)在無法測量人類咀嚼肌的肌節(jié)長度，但Herring [25]測量出豬的咬肌最佳肌節(jié)長度2.9微米。Pullinger [26]估計(jì)當(dāng)張口度15～20mm時(shí)，咬肌前部及后部肌節(jié)長度為2.7-3.3mm，這接近咬肌的最佳肌節(jié)長度。而張口度15～20mm恰是咀嚼肌肌電最小的區(qū)域，也是能發(fā)揮最大咬合效率的區(qū)域。

三、不同垂直距離與咀嚼肌肌電的研究

在研究不同垂直距離的咀嚼肌肌電圖一般分兩種情況，一種是下頜無負(fù)荷狀態(tài)下的咀嚼肌肌電，一種是下頜在行使功能性運(yùn)動(dòng)比如咬合時(shí)的咀嚼肌電情況。

（一）、下頜無負(fù)荷狀態(tài)下的咀嚼肌肌電研究

一些學(xué)者們研究下頜在無負(fù)荷狀態(tài)下張口的肌電活動(dòng)，尋找下頜息止位的肌電活動(dòng)情況。下頜息止位是下頜的三個(gè)基本位置之一，它是確定無牙頜患者正常咬合垂直距離的重要參考指標(biāo)之一。根據(jù)2005修復(fù)學(xué)詞典的最新定義 [27]，下頜息止位指當(dāng)患者放松，頭部直立，相關(guān)的肌群，尤其是升頜肌群和降頜肌群處于收縮平衡狀態(tài)，髁突位于關(guān)節(jié)窩中央，不受限的下頜位置，在此位置上，下頜諸肌群處于最小活動(dòng)狀態(tài)。

Garnick 、 Ramfjord [28]也提出實(shí)驗(yàn)對象中有一半在平均張口為11.1mm時(shí)出現(xiàn)“肌電靜默”。Ferrario 等 [29]在用表面電極檢測了顳肌前束以及咬肌的肌電活動(dòng)后，觀察到存在一個(gè)最小的肌肉電活動(dòng)，其中顳肌前束的電活動(dòng)大于咬肌。這些研究都說明在張口運(yùn)動(dòng)的過程中存在一個(gè)咀嚼肌肌電活動(dòng)最小的點(diǎn)或范圍。Michelotti.A [30]測試了未咬合狀態(tài)下的咀嚼肌電，發(fā)現(xiàn)隨著張口度遞增，咬肌和顳肌前束在最初的3～4mm內(nèi)（上下切牙間距離）肌電活動(dòng)有明顯的下降，超過4mm后趨于平穩(wěn)，在到達(dá)最后的測試點(diǎn)16～18mm后肌電活動(dòng)又有一個(gè)較明顯的上升。Manns.A等 [31]發(fā)現(xiàn)從正中牙合位開始隨著張口度的增大，咀嚼肌肌電逐漸下降，在一定的張口度達(dá)到最低，然后逐漸增加，靠近最大張口度時(shí)肌電活動(dòng)最大。

Manns.A等 [31]測得咬肌、顳肌前束、顳肌后束肌電活動(dòng)最低處分別在張口度約10mm、13mm、16mm。Rugh、 Drago [32]得出男性平均肌電活動(dòng)最低點(diǎn)為10.4mm，女性為6.8mm。因此，臨床息止頜位并不是肌電活動(dòng)最低的頜位，兩者相差約6.3±2.5mm[30]。

因此學(xué)者們 [32-36]認(rèn)為者息止頜位應(yīng)該分為兩類，一是臨床息止頜位，生理性息止頜位是通過經(jīng)皮電刺激達(dá)到肌肉完全松弛后的下頜骨位置或者從正中牙合張口到出現(xiàn)最小肌電活動(dòng)時(shí)的下頜骨位置。它主要由咀嚼肌本身的肌電活動(dòng)和固有息止長度決定，不受體位、精神等因素影響；二是臨床息止頜位，指受試者下頜自然放松，升頜肌群和降頜肌群達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的下頜骨位置。臨床息止頜位涉及到肌張力、肌牽張反射機(jī)制，并與重力、組織彈性等有關(guān)，所以它不是固定不變的，受體位、心理狀態(tài)、關(guān)節(jié)疾病等因素的影響。因此有學(xué)者 [32]認(rèn)為應(yīng)該將下頜息止位稱位下頜姿勢位。

（二）、下頜功能性運(yùn)動(dòng)的肌電研究

Paphangkorakit [22]測試了正常人最大咬合力狀態(tài)下的咀嚼肌肌電，發(fā)現(xiàn)隨著張口度的增加咬肌肌電活動(dòng)明顯下降而顳肌肌電活動(dòng)則變化不大，T/M活動(dòng)指數(shù)（顳肌/咬?。┰龃蟛⑶襎/M與開口度呈相關(guān)性（r = 0.56， p < 0.001）。

Lindauer、Gay 和 Rendell [37]等在正常成年人中的研究得出，在上下頜第一磨牙間距位9～11mm（對應(yīng)的切牙間距位為15mm～20mm）時(shí)，隨著咬合力的加大，咬肌和顳肌肌電的增加幅度最小。

Manns [38]在天然牙列者中進(jìn)行測試，把咬合力控制在10kg和20kg，測量了從張口度7mm到最大張口度的咬肌肌電，發(fā)現(xiàn)咬肌的肌電活動(dòng)在15mm～20mm降至最低。

Morimoto [39]則將研究對象集中于無牙頜人群中，由于上下頜間有足夠的空間放置牙合力計(jì)，可以研究垂直距離附近咀嚼肌肌電活動(dòng)的變化。實(shí)驗(yàn)將咬合力控制為4kg和8kg，以1.5mm為間隔從OVD-3mm到OVD+6mm的范圍測量其咬合力及咀嚼肌肌電。結(jié)果表明，隨著高度的增加，咀嚼肌肌電活動(dòng)下降；而在保持恒定肌電活動(dòng)的情況下（20%或40%最大肌電活動(dòng)），咬合力隨著張口度的增加而增大。國內(nèi)姚月玲 [40]等測量了顳肌及嚼肌在2kg和4kg恒定咬合力情況下肌電幅值，表明在控制咬合力狀態(tài)下，無牙頜患者的咀嚼肌肌電幅值隨著張口度增加而逐漸下降，兩者間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

因此目前學(xué)者們對垂直距離改變時(shí)咀嚼肌肌電活動(dòng)的變化規(guī)律仍存在一些爭議：如Paphangkorakit發(fā)現(xiàn)隨開口度增大嚼肌電活動(dòng)幅度明顯下降而顳肌的電活動(dòng)幅度幅度變化不明顯，電活動(dòng)顳肌T/咀嚼肌M之比增加且與開口度存在相關(guān)性；Moromoto，姚月玲研究則認(rèn)為在控制咬合力的情況下咬肌和顳肌肌電幅值都隨著垂直距離的增大而降低。

推測實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異可能與實(shí)驗(yàn)條件的差異以及肌電測量未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化等有關(guān)。如Paphangkorakit選取了10個(gè)年齡為28～36歲的健康大學(xué)生，測試其在最大咬合力狀態(tài)的肌電幅值，并以正中牙合位時(shí)的最大咬合力下的肌電信號幅值（MCV）為參考，將原始肌電數(shù)據(jù)表達(dá)為MCV的百分?jǐn)?shù)；Moromoto則選取了10個(gè)無牙牙合患者，在控制咬合力為4kg和8kg的情況下測試，以舒適位時(shí)最大咬合力的肌電幅值（MCV）為參考進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化；國內(nèi)姚月玲選取了15名年齡42～70歲的無牙牙合患者，控制咬合力在2kg及4kg下進(jìn)行測試，以肌電原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

隨著咬合垂直距離的增加，顳肌前束肌電以及咬肌肌電逐漸下降，其中可能的原因是咀嚼肌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元抑制作用的增強(qiáng)。咀嚼肌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元抑制作用的增強(qiáng)是由于垂直距離增加肌纖維伸長，使肌梭內(nèi)的本體感受器受到牽張刺激，發(fā)出神經(jīng)沖動(dòng)傳到三叉運(yùn)動(dòng)核，通過額外神經(jīng)的抑制作用，使α運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元受到抑制或肌梭內(nèi)的Golgl感受器受到抑制，使運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的反應(yīng)能力降低，則肌肉收縮減弱，肌肉活動(dòng)降低。

四、肌電標(biāo)準(zhǔn)化的必要性與方法、

表面肌電圖在上世紀(jì)50年代被引入口腔領(lǐng)域以來，學(xué)者們提倡將其應(yīng)用于建立息止頜位、檢查肌肉的高活力、低活力以及肌肉的痙攣、疲勞等。但有部分學(xué)者對表面肌電圖在疾病診斷上的可靠性、效度提出質(zhì)疑。Lund [41]認(rèn)為年齡、性別、磨牙史、面部形態(tài)對表面肌電水平存在顯著影響并且可能是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不同組間高度差異的原因，而許多研究者在研究中設(shè)定對照組時(shí)都未能很好地匹配這些因素。Mohl [42]也認(rèn)為目前沒有證據(jù)表明表面肌電的應(yīng)用有助于TMD的診斷和評價(jià)。

雖然部分學(xué)者對表面肌電在疾病診斷方面的作用有所懷疑，但表面肌電的精確性、穩(wěn)定性依然值得信賴。Buxbaum [43]等證明雙側(cè)咬肌肌電圖的頻帶寬，有效頻帶寬、功率譜可靠性良好，在超過6周的時(shí)間保持穩(wěn)定，并且有足夠的特異性以區(qū)分下頜休息、左側(cè)咀嚼、右側(cè)咀嚼以及50%最大咀嚼等不同狀態(tài)。Miljkovic等 [44]通過比較發(fā)音法、吞咽法以及表面肌電圖法確立垂直距離，認(rèn)為肌電圖方法具有最佳的精確性。綜合來說，學(xué)者對表面肌電的質(zhì)疑在于缺乏表面肌電的影響因素控制，因此通過對其影響因素的良好控制以及標(biāo)準(zhǔn)化，表面肌電的精確性、可靠性依然值得信賴。

原始肌電圖的幅值和頻率容易受到各種因素的影響，如肌纖維類型與運(yùn)動(dòng)單位特性 [45]、皮膚溫度與汗液 [46]、表面電極型號和放置位置 [47]、皮下組織厚度 [48]等，而在實(shí)驗(yàn)室或臨床上要控制這些影響肌電幅值的因素都相當(dāng)困難。Lehman [12]認(rèn)為由于表面肌電信號的易變性，臨床上對肌肉生理狀態(tài)判讀以及兩側(cè)肌肉、同一肌肉的不同時(shí)間以及不同個(gè)體之間比較時(shí)，需要將肌電信號進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

標(biāo)準(zhǔn)化是將原始肌電信號進(jìn)行量化以評估肌肉電活動(dòng)的一種技術(shù)，它通常需要一個(gè)參考肌電值，以此肌電值為參照將肌肉的電活動(dòng)表示為該參考肌電值的百分?jǐn)?shù)。不同的研究中用來標(biāo)準(zhǔn)化的參考肌電值也不同，如最大自主等長收縮肌電值（maximal voluntary isometric contraction ，MVIC）或次大自主收縮肌電值[49， 50]， 動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)的肌電峰值或肌電平均值[51-55]。

在咀嚼肌肌電活動(dòng)和不同垂直距離關(guān)系的研究中，Moromoto、Manns等人以下頜處于最舒適位時(shí)，最大咬合力下的平均肌電幅值作為參考肌電進(jìn)行肌電值的標(biāo)準(zhǔn)化。而國內(nèi)姚月玲則使用的是肌電圖的原始平均幅值，未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。目前典型的標(biāo)準(zhǔn)化方法是將肌電活動(dòng)表示為該肌肉最大自主等長收縮時(shí)的肌電的百分?jǐn)?shù)，Lehman [12]等認(rèn)為這是評價(jià)健康人群的生理功能的最有效方法。Lindauer，Gay等 [56]認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中通過嚴(yán)格的控制以及肌電活動(dòng)的量化可以獲得重復(fù)性和敏感性可被接受的肌電數(shù)值，尤其是在肌電活動(dòng)高的情況下。肌電-咬合力曲線的斜率是評價(jià)肌功能的可重復(fù)、量化的、敏感的方法。

綜上所述，咀嚼肌肌電活動(dòng)最小的位置并不是息止頜位垂直距離，但不同的垂直距離與咀嚼肌的肌電活動(dòng)有著一定的相關(guān)關(guān)系。由于實(shí)驗(yàn)條件的差異以及肌電測量未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，不同研究者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在一些差異。學(xué)者們對垂直距離改變時(shí)咬肌、顳肌肌電活動(dòng)的變化規(guī)律及相關(guān)關(guān)系仍存在一些爭議。因此，在確立垂直距離的問題上，需要對垂直距離和咀嚼肌肌電活動(dòng)的關(guān)系做更多更深入的研究。

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基金項(xiàng)目：浙江省科技廳資助項(xiàng)目

項(xiàng)目編號：2009C33115）