下頜運(yùn)動(dòng)軌跡分析在顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病診療中的應(yīng)用及展望

陳曉雨，唐 雯，謝理哲，李青奕，嚴(yán) 斌

顳下頜關(guān)節(jié)紊亂綜合征(temporomandibular disorder，TMD)是口腔頜面部常見(jiàn)疾病，包括下頜肌肉、顳下頜關(guān)節(jié)(temporomandibular joint，TMJ)和相關(guān)結(jié)構(gòu)的多種疼痛狀況[1]，在臨床上主要表現(xiàn)為關(guān)節(jié)彈響、疼痛、下頜運(yùn)動(dòng)受限[2-3]。

現(xiàn)有的診斷方法主要包括：臨床醫(yī)生檢查、影像學(xué)檢查和關(guān)節(jié)專用檢查儀器。1992年美國(guó)國(guó)立牙科研究院提出了顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病研究用診斷標(biāo)準(zhǔn)(research diagnostic criteria for temporomandibular disorders，RDC/TMD)，即“TMD雙軸診斷標(biāo)準(zhǔn)”[4-5]。2009年，Ahmad等[5-6]提出了通過(guò)磁共振成像(MRI)，全景片和錐形束CT(CBCT)評(píng)估TMD的方法，將影像學(xué)作為RDC/TMD雙軸診斷標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目中的一部分。然而，TMD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜[7]，CBCT、MRI等設(shè)備存在局部性、靜態(tài)性等缺陷，因此影像學(xué)檢查無(wú)法滿足TMJ軟硬組織的整體、動(dòng)態(tài)觀察[8-9]。通過(guò)實(shí)時(shí)觀測(cè)測(cè)量分析下頜運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)診斷TMD，可以獲取相應(yīng)的TMJ三維運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使診斷信息更全面、更迅速、更準(zhǔn)確[10-11]。近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者們對(duì)下頜運(yùn)動(dòng)軌跡分析進(jìn)行研究，本文擬對(duì)該種方法在TMD診療中的應(yīng)用作一綜述。

1 下頜運(yùn)動(dòng)軌跡分析方法的發(fā)展

下頜運(yùn)動(dòng)軌跡的記錄最早是基于機(jī)械系統(tǒng)，目的是獲得患者個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)[12]。1972年，F(xiàn)arrar[13]描述了下頜運(yùn)動(dòng)和關(guān)節(jié)彈響產(chǎn)生時(shí)間的關(guān)系，表明TMJ內(nèi)部結(jié)構(gòu)紊亂是關(guān)節(jié)彈響的潛在原因。在此基礎(chǔ)上，各種新的下頜運(yùn)動(dòng)分析技術(shù)不斷涌現(xiàn)。

目前廣泛使用的設(shè)備主要有面弓、牙合架以及髁突軌跡描記儀。通過(guò)機(jī)械性檢查設(shè)備記錄下頜運(yùn)動(dòng)的可靠性和準(zhǔn)確性仍有待提高。20世紀(jì)90年代Eijden等[14]率先通過(guò)3D數(shù)字化系統(tǒng)定位相關(guān)解剖標(biāo)志的空間坐標(biāo)，基于TMJ及下頜的解剖數(shù)據(jù)和力學(xué)運(yùn)動(dòng)定律，分析咀嚼肌咀嚼食物時(shí)的生物力學(xué)，建立了下頜運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的三維可視化技術(shù)開(kāi)始融入到下頜運(yùn)動(dòng)的研究中[15]。機(jī)械電子式描記裝置與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)觸控板記錄并經(jīng)軟件處理后對(duì)下頜運(yùn)動(dòng)進(jìn)行四維分析。結(jié)合光電系統(tǒng)的記錄儀具有由攝像機(jī)光學(xué)跟蹤的傳感器，能靈敏、準(zhǔn)確的記錄和測(cè)量下頜運(yùn)動(dòng)軌跡[16]。作為未來(lái)口腔數(shù)字化診療發(fā)展必不可少的一環(huán)，電子面弓可以精準(zhǔn)測(cè)量患者口頜運(yùn)動(dòng)軌跡，提供患者下頜解剖結(jié)構(gòu)的個(gè)性化下頜運(yùn)動(dòng)三維動(dòng)態(tài)仿真，提高TMD精確診療的可能性和潛力[17-18]。

2 下頜運(yùn)動(dòng)軌跡分析在TMD診斷治療中的應(yīng)用

髁突和關(guān)節(jié)盤(pán)通過(guò)附著的韌帶、肌肉及關(guān)節(jié)囊構(gòu)成髁突-關(guān)節(jié)盤(pán)復(fù)合體，下頜運(yùn)動(dòng)軌跡體現(xiàn)了該復(fù)合體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)引導(dǎo)下相互制約、相互協(xié)調(diào)的功能潛力。通過(guò)記錄復(fù)合體運(yùn)動(dòng)軌跡，可反映TMJ的功能狀態(tài)，提供有關(guān)TMJ運(yùn)動(dòng)的完整動(dòng)態(tài)信息，從而分析可能發(fā)生不規(guī)則TMJ運(yùn)動(dòng)位置的時(shí)間點(diǎn)。因此記錄髁突運(yùn)動(dòng)軌跡能夠反映髁突-關(guān)節(jié)盤(pán)復(fù)合體運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致性，提高TMD的早診率[19-20]。

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明TMD患者的下頜運(yùn)動(dòng)軌跡與正常人明顯不同[10,20]。本文將從以下幾個(gè)方面來(lái)分析下頜運(yùn)動(dòng)軌跡特征。

2.1 運(yùn)動(dòng)范圍

下頜運(yùn)動(dòng)范圍通過(guò)研究下頜骨某些點(diǎn)的位移或移動(dòng)范圍來(lái)確定，其中髁突旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)(center of rotation，CoR)和下頜切牙點(diǎn)研究最多。

2.1.1 CoR 最初由Frankle等[21]在膝關(guān)節(jié)紊亂的診斷治療中提出CoR的定義，隨后逐步運(yùn)用到口腔修復(fù)、正畸等領(lǐng)域[22]。開(kāi)閉口時(shí)，髁突運(yùn)動(dòng)中心運(yùn)動(dòng)軌跡與關(guān)節(jié)窩的輪廓相一致，可看作沿關(guān)節(jié)窩滑動(dòng)時(shí)髁突-關(guān)節(jié)盤(pán)復(fù)合體的中心，即CoR，其個(gè)體軌跡穩(wěn)定，受其他因素影響小，最能代表髁突的運(yùn)動(dòng)。作為髁突-關(guān)節(jié)盤(pán)復(fù)合體運(yùn)動(dòng)的參考點(diǎn)，CoR反映了TMJ的內(nèi)部形態(tài)和結(jié)構(gòu)的狀態(tài)[20,23]。確定CoR是建立一套可靠的TMJ運(yùn)動(dòng)參數(shù)及關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型的基礎(chǔ)[24]。早期研究試圖用數(shù)學(xué)運(yùn)動(dòng)模型計(jì)算出CoR，通過(guò)CoR來(lái)模擬解釋下頜運(yùn)動(dòng)[25]。Zhao等[26]對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型仿真確定CoR的方法進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)估，結(jié)果表明通過(guò)該方法研究下頜運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的可靠性及精確性較高。Sadat-Khonsari等[22]通過(guò)使用髁突運(yùn)動(dòng)軌跡描記儀(CADIAX)對(duì)比正常人和TMD患者CoR隨時(shí)間的變化路徑。正常人CoR路徑是當(dāng)嘴巴張開(kāi)時(shí)，髁突向后向下移動(dòng)，最后向前和向上移動(dòng)；而TMD患者的CoR運(yùn)動(dòng)路徑不規(guī)則，多出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，與正常髁突運(yùn)動(dòng)軌跡明顯不同。TMD患者的CoR范圍為4.1 mm，小于正常范圍(5.6 mm)。該研究還觀察到不同錯(cuò)牙合畸形患者CoR的自由開(kāi)放運(yùn)動(dòng)有顯著差異。與骨性Ⅱ類錯(cuò)牙合患者相比，骨性Ⅲ類錯(cuò)牙合患者CoR之間的距離明顯更大。這可能由于TMD患者關(guān)節(jié)有或多或少的創(chuàng)傷，導(dǎo)致關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)改變，從而表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)軌跡的不穩(wěn)定。

2.1.2 下頜切牙點(diǎn) CoR為假想?yún)⒖键c(diǎn)時(shí)較難確認(rèn)。早期多運(yùn)用髁突運(yùn)動(dòng)軌跡描記儀記錄，醫(yī)生操作復(fù)雜，且需要將夾板固定到牙列上，往往存在咬合干擾，同時(shí)儀器的自重及描記時(shí)摩擦力，都會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡產(chǎn)生一定的影響。因此，最理想的下頜運(yùn)動(dòng)軌跡測(cè)量應(yīng)是無(wú)損傷、無(wú)接觸、無(wú)負(fù)荷的。于是，切牙點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡逐漸作為重要的分析內(nèi)容之一。在常見(jiàn)顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病分類及診斷標(biāo)準(zhǔn)(diagnostic criteria for the most common TMD，DC/TMD)[27]中，下切牙的運(yùn)動(dòng)軌跡分析也是重要的活動(dòng)性評(píng)估項(xiàng)目之一。已開(kāi)發(fā)出的下頜運(yùn)動(dòng)描記儀(如MKG、BioEGN等)，其原理即通過(guò)磁電或光電轉(zhuǎn)換來(lái)顯示運(yùn)動(dòng)軌跡，能簡(jiǎn)便、快捷且無(wú)接觸地記錄下頜切牙點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，從而了解TMJ的功能狀態(tài)[28]。正常人群左側(cè)咀嚼時(shí)最大向下位移、最大開(kāi)口度、最大的前后向位移以及最大左右向位移分別為(18.66±3.56)、(20.66±4.17)、(4.68±2.13)、(8.24±1.48) mm，右側(cè)咀嚼時(shí)分別為(18.42±3.79)、(20.81±4.38)、(4.89±1.53)、(8.05±1.05)mm，TMD患者位移范圍超出正常值。

分析整個(gè)開(kāi)閉口過(guò)程中下頜運(yùn)動(dòng)范圍可以反映下頜運(yùn)動(dòng)的特征，并與TMD患者的下頜運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行比較。運(yùn)動(dòng)范圍受限時(shí)提示頜面部肌肉可能存在疲勞或功能障礙，不能平滑地支配下頜的開(kāi)閉口，從而判定TMJ內(nèi)是否發(fā)生骨質(zhì)結(jié)構(gòu)改變[29]。

2.2 穩(wěn)定性

穩(wěn)定性評(píng)估是指分析髁突運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)、終點(diǎn)和過(guò)程是否具有可重復(fù)性，并對(duì)髁突進(jìn)行結(jié)構(gòu)性評(píng)估[3]。正常人的下頜運(yùn)動(dòng)軌跡具有平穩(wěn)且可重復(fù)性高的特征。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中若髁突位置的變化明顯大于正常的空間差異，即在任一空間平面(冠狀面、矢狀面、水平面)上明顯大于0.3 mm時(shí)，則認(rèn)為髁突位置有偏差[30]。Taniguchi等[31]通過(guò)在TMD患者及正常人下頜骨上進(jìn)行三維定點(diǎn)，比較下頜運(yùn)動(dòng)過(guò)程中參考點(diǎn)軌跡及咬合位置的穩(wěn)定性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與正常人相比，TMD患者的咬合位置非常不穩(wěn)定，并且在下頜運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彼此之間存在很大差異。Skármeta等[32]提出TMJ的狀態(tài)、肌肉組織和其他系統(tǒng)性因素可能在維持下頜運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性上起主要作用。對(duì)于下頜運(yùn)動(dòng)軌跡穩(wěn)定性的評(píng)估有助于結(jié)果的系統(tǒng)分析，通過(guò)在檢查記錄過(guò)程中發(fā)現(xiàn)參考點(diǎn)的位置是否有改變及是否有斷點(diǎn)發(fā)生，對(duì)髁突運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)TMD患者進(jìn)行診斷。

2.3 運(yùn)動(dòng)軌跡形態(tài)

TMJ區(qū)域的器質(zhì)性變化、異常的下頜運(yùn)動(dòng)，都會(huì)造成下頜運(yùn)動(dòng)軌跡出現(xiàn)不規(guī)則的形態(tài)。Moriuchi等[33]通過(guò)重建小鼠下頜的三維運(yùn)動(dòng)軌跡，研究分析了咀嚼過(guò)程中下頜運(yùn)動(dòng)路徑，并根據(jù)不同路徑特征進(jìn)行相應(yīng)的描述與解釋，為T(mén)MD提供了一些參考。TMJ運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)和平移結(jié)合的6個(gè)自由度(degrees of freedom，DOF)運(yùn)動(dòng)，常通過(guò)3個(gè)線位移和3個(gè)角位移量化下頜運(yùn)動(dòng)過(guò)程[34]。Marpaung等[35-36]研究了可復(fù)性關(guān)節(jié)盤(pán)前移位患者的下頜運(yùn)動(dòng)特征，以6個(gè)自由度準(zhǔn)確記錄下頜運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)與“金標(biāo)準(zhǔn)”MRI診斷方法對(duì)比，下頜運(yùn)動(dòng)軌跡分析結(jié)合臨床檢查診斷可復(fù)性關(guān)節(jié)盤(pán)前移位的特異性達(dá)96.6%，表明該方法在TMD診斷中的可行性。Ugolini等[37]通過(guò)光電三維運(yùn)動(dòng)分析儀研究安氏Ⅲ類錯(cuò)牙合畸形的患者髁突運(yùn)動(dòng)軌跡，發(fā)現(xiàn)該類患者在開(kāi)口過(guò)程中髁突多為轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，可以推測(cè)該特征與錯(cuò)牙合畸形導(dǎo)致的TMJ內(nèi)部結(jié)構(gòu)紊亂有關(guān)，但由于該研究樣本量較少且缺乏長(zhǎng)期隨訪，無(wú)法進(jìn)一步進(jìn)行判斷。

除此之外，下頜運(yùn)動(dòng)軌跡分析在TMD治療過(guò)程中也提供了一些參考作用。例如，咬合矯正(包括咬合板治療、正畸治療等)治療TMD過(guò)程中，需要通過(guò)下頜運(yùn)動(dòng)軌跡分析確定正確的咬合關(guān)系，減少或去除導(dǎo)致TMD的咬合因素[38-39]。另外，恢復(fù)下頜運(yùn)動(dòng)功能也是手術(shù)治療的主要目的之一，確定正確的下頜運(yùn)動(dòng)軌跡是手術(shù)方案設(shè)計(jì)中必不可少的環(huán)節(jié)[40]。

3 總結(jié)與展望

下頜運(yùn)動(dòng)軌跡的分析方法一直在不斷發(fā)展，特別是結(jié)合數(shù)字化技術(shù)以來(lái)，各種分析系統(tǒng)的可靠性和精確度不斷提高。近年來(lái)越來(lái)越多的研究證實(shí)，定量記錄分析下頜運(yùn)動(dòng)提供了多種特定的參數(shù)，從而得到多維度、高精度的TMJ運(yùn)動(dòng)功能檢查結(jié)果[30]，也為修復(fù)、正畸、種植及外科提供運(yùn)動(dòng)和咬合功能的參考。在診斷TMD患者的過(guò)程中，通過(guò)下頜運(yùn)動(dòng)的分析可以獲取患者TMJ的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。下頜運(yùn)動(dòng)軌跡分析方法可以提高診斷的敏感性。同時(shí)，與MRI相比，下頜運(yùn)動(dòng)軌跡分析在TMD診斷中具有高度特異性。

下頜運(yùn)動(dòng)軌跡的分析有助于提高我們對(duì)髁突和下頜運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性的總體了解，并將TMJ的診斷可視化。然而，對(duì)一個(gè)或幾個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的研究只能提供有限的下頜運(yùn)動(dòng)信息，因此，我們還需要結(jié)合TMJ的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其他檢查方法綜合分析。隨著計(jì)算機(jī)工程技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)的交叉協(xié)同發(fā)展，可以通過(guò)不斷改進(jìn)可視化的分析技術(shù)，簡(jiǎn)化操作復(fù)雜度，提高人們對(duì)下頜運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)水平。此外，評(píng)估各分析儀器的準(zhǔn)確性和可靠性也是亟待進(jìn)一步研究的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)下頜運(yùn)動(dòng)軌跡的特點(diǎn)進(jìn)行更深入的了解，可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)TMJ相關(guān)疾病的形成機(jī)制，并且對(duì)TMD的早期診斷、治療提供重要指導(dǎo)意義。