運動護齒器的研究進展及延伸應(yīng)用

王娟 戴緒平 劉艷 王兵

【摘 要】運動護齒器是覆蓋在上頜牙列上的彈性裝置，能緩沖、吸收及分散撞擊力，已被證實對于減少口腔頜面部運動創(chuàng)傷的保護作用確切。但由于國民的口腔運動防護意識普遍比較薄弱，面對運動護齒器的選擇也存在困惑。本文從運動護齒器的分類及選擇、運動護齒的材料、設(shè)計要求及延伸應(yīng)用方面作一綜述，以期為運動護齒的推廣應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】運動護齒器；頜面部損傷；延伸應(yīng)用

中圖分類號：Q983+.8 文獻標識碼：A 文章編號：1004-4949（2023）16-0195-04

基金項目：1.2021年山東省自然基金青年項目（編號：ZR2021QH225）；2.2021年中華口腔醫(yī)學會口腔正畸專委會青年人才項目（編號：COS-B2021-10）

Research Progress and Extended Application of Mouthguard

WANG Juan1， DAI Xu-ping2， LIU Yan1， WANG Bing2

（1.Shandong Medical College， Jinan 250000， Shandong， China； 2.Stomatological Hospital of Shandong University， Jinan 250000， Shandong， China）

【Abstract】Mouthguard is an elastic device covering the maxillary dentition， which can buffer， absorb and disperse the impact force. It has been proved to have a definite protective effect on reducing oral and maxillofacial sports injury. However， due to the general weakness of the national awareness of oral movement protection， there is also confusion in the choice of mouthguard. This article reviews the classification and selection of mouthguard， materials， design requirements and extended applications of mouthguard， in order to provide reference for the promotion and application of mouthguard.

【Key words】Mouthguard； Maxillofacial injury； Extended application

運動護齒器（mouthguard，MG）又稱護齒器、口腔防護器、護齒套、護齒等，是減少或避免口腔頜面部運動創(chuàng)傷、保護口腔結(jié)構(gòu)的彈性器具。運動護齒的雛形最早見于1890年，由英國口腔醫(yī)師Woolf Krauze 發(fā)明，應(yīng)用于拳擊運動中，旨在避免撞擊造成的唇部撕裂[1]。而以保護牙齒及其周圍組織為主要功能的現(xiàn)代運動護齒問世于20世紀70年代，由加拿大口腔醫(yī)師Wood首先應(yīng)用于曲棍球運動員中。經(jīng)過50余年的發(fā)展，運動護齒制作技術(shù)逐漸成熟，防護效果得到了充分肯定。經(jīng)研究表明[2]，運動護齒器能夠有效降低口腔損傷的嚴重程度，防止牙齦和口腔黏膜軟組織撕裂、牙脫位以及牙槽突、髁突、下頜骨體骨折和腦震蕩。美國政府強制或推薦在30余項運動中使用運動護齒：高危險性運動，如拳擊必須使用運動護齒；人體對抗性運動項目，如跆拳道、散打、籃球、足球、橄欖球、冰球、曲棍球等；以及非人體對抗性項目，如滑板、山地自行車、單排直滑輪等均推薦佩戴運動護齒[3]。美國牙科學會（The American Dental Association，ADA）明確指出，在體育運動中，護齒器的使用能顯著降低口腔頜面部創(chuàng)傷的發(fā)生率和嚴重程度，并且針對其使用進一步指出，必須正確佩戴護齒器，才能使護齒器發(fā)揮最大的保護作用[4]。本文將針對運動護齒器的分類、選擇、材料、設(shè)計要求及延伸應(yīng)用方面作一綜述，以期為運動護齒的推廣應(yīng)用提供參考。

1 運動護齒器的分類及選擇

根據(jù)2003年澳大利亞國家標準（Standards Australia International， SAI）將運動護齒器分為成品型護齒器、口內(nèi)塑形型護齒器和個性化定制護齒器[4]。

成品型護齒器：也稱預(yù)成型護齒器，最大的優(yōu)點是價格低廉。但是，由于批量生產(chǎn)的成品護齒器是適合大多數(shù)人的型號，故而它無法做到個性化貼合，無法提供良好的固位性能[4]。而且，預(yù)成型護齒咬合面平坦，佩戴時患者必須緊咬牙才能保持其穩(wěn)定。在撞擊時，緊咬牙會使撞擊力分散到周圍的結(jié)構(gòu)，從而減少對牙齒的潛在損傷[5]。但是，緊咬牙也會妨礙運動員正常說話或呼吸，而且也會導致顳下頜關(guān)節(jié)疼痛。有研究指出[5]，如果撞擊力較小，相比護齒器起到的保護作用，因緊咬牙導致的顳下頜關(guān)節(jié)的問題可能會更嚴重。

口內(nèi)塑形型護齒器：又稱“煮咬型”護齒器，使用方法簡單，一般不需要專業(yè)口腔醫(yī)生制作，運動員可根據(jù)說明書將其在熱水中浸泡15 s，然后在牙齒和牙齦上成型即可獲得[4]。雖然部分口內(nèi)塑形型護齒器仍需要緊咬才能獲得固位，但是要比大多數(shù)成品護齒器更舒適、更穩(wěn)定。但口內(nèi)塑形型護齒器是按標準牙弓設(shè)計的，很難調(diào)整護齒器的長度或厚度，要求牙齒完全萌出，且不存在中、重度牙列擁擠情況下使用。因此，選擇這種護齒器時需把握其適應(yīng)證。

個性化定制護齒器：是由口腔醫(yī)生為運動者制作的專屬護齒器，對運動創(chuàng)傷具有明確的防護作用[4]。因其良好的固位力、保護性和舒適性而被視為護齒器制作的金標準。定制護齒是在患者石膏模型或者3D數(shù)字模型上，用膜片熱塑形，由負壓真空壓塑或正壓加壓塑造成型。負壓真空成型因其成本更低，制造更簡單，是臨床最常應(yīng)用的方法。目前3D打印技術(shù)逐漸成熟，利用熔融沉積建模打印技術(shù)也可快速制作護齒器。個性化定制的護齒，不需緊咬牙就可獲得良好的固位力，舒適度也是顯著優(yōu)于前兩者。定制護齒還可以根據(jù)每個運動員的個體差異及體育項目的特殊要求進行設(shè)計，如在前牙切端這種應(yīng)力累積和形變最多的地方增加厚度，在不必要的區(qū)域減小厚度，以減輕佩戴的厚重感與不適，通過合理的設(shè)計，在保證定制護齒器有足夠保護性能的情況下，減少定制護齒器對說話和呼吸的影響，并提升佩戴舒適度[5]。

以上3種類型的護齒器通常是單頜設(shè)計型，但是成品型護齒器和個性化護齒器可以是全頜設(shè)計型。全頜設(shè)計型相比于單頜設(shè)計型來說，保護效果更加顯著，但在整體舒適度和對發(fā)音、呼吸方面的影響上表現(xiàn)略遜一籌[5]。目前選擇護齒器時，建議根據(jù)運動類型及強度、牙列情況及口腔耐受程度等，并結(jié)合不同運動護齒器的特性，進行個體化設(shè)計和制作，以兼顧最佳保護作用和配戴舒適度。對于自行車、滑板等日常休閑健身活動，可選用3 mm軟質(zhì)護齒器；對于籃球、足球等對抗性運動，可選用局部加強護齒，來防御較大沖擊力對牙、牙槽骨、甚至頜面部骨組織和軟組織的創(chuàng)傷；對于拳擊、曲棍球等對抗強度更大、職業(yè)化程度更高的運動，則需要在選用局部加強牙套的同時，增加軟質(zhì)材料的厚度，達到更可靠的保護目的。雖然護齒器在運動中起到了明確的保護作用，但有一些調(diào)查研究顯示[6]，一部分運動員在使用護齒器時出現(xiàn)發(fā)音和呼吸困難，有嘔吐感，進而產(chǎn)生消極比賽的心理?；诖藛栴}，有學者[6]對護齒器是否影響運動效果進行評估發(fā)現(xiàn)，口內(nèi)塑形型護齒器對運動效果有負面影響，而定制式護齒器無負面影響。

2 運動護齒器的材料及設(shè)計要求

從材料上而言，Craig RG等[7]出護齒器的材料需要有一定的抗沖擊能力、硬度、抗撕拉強度、穩(wěn)定性和吸水性。目前制作材料主要有乙烯-乙酸乙烯共聚物（ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA）、聚烯烴（polyolefin）和聚苯乙烯-聚烯烴共聚物（polystyrene-polyolefin copolymer）。其中，EVA因其操作簡易和容易成形等特點被廣泛使用。研究表明[8]，采用玻璃纖維增強法可以改善口腔防護材料的抗彎性能和粘接強度。將常用的兩種口腔防護材料（EVA和聚烯烴），采用兩步熱壓法，加入玻璃纖維增強，并通過三點彎曲試驗和分層試驗，分別檢測各基材的彎曲強度和粘接強度。通過試驗檢測發(fā)現(xiàn)[9]，EVA+玻璃纖維增強材料的力學性能最好，耐久性最佳，抗彎性能和沖擊吸收性能明顯提高。

運動護齒器的保護能力不僅取決于其使用的材料，也取決于它的設(shè)計。為獲得最佳的防護效果，護齒器在材料厚度、腭部伸展長度和咬合厚度上均有要求。盡管目前上述條件的最佳取值仍未確定，但大量實驗表明[10-12]，以上3個條件均有一定的合適取值范圍。Maeda M等[10]認為，EVA 材料能吸收足夠沖擊力的最小厚度為4 mm。Yamada J等[11]研究也證明，VA 制作的護齒最少需要3 mm的厚度以顯著減少沖擊力下的形變。也有研究提出[12]，EVA護齒的厚度為4 mm左右，護齒的應(yīng)力吸收達到峰值，因此力的傳遞減弱；當護齒的厚度超過4 mm時，盡管輕微增加了應(yīng)力吸收能力，但對于佩戴者而言，舒適度和可接受度有所下降。因此在厚度方面，目前選擇最多的是4 mm。腭部長度方面，有研究[13]比較了運動員對縮短腭長度（2 mm）和延長腭長度（6 mm）兩種護齒器的接受度發(fā)現(xiàn)，運動員對縮短腭長度護齒器的接受度更高，原因在于這給舌運動提供了更多的空間，且運動員在主觀上并不能察覺出保護力是否減弱。但減短腭部長度會不會降低護齒的保護效果，尚需進一步實驗驗證[14]。

3 護齒器的延伸應(yīng)用

目前護齒器的作用已不僅僅局限于牙齒保護，世界各地的牙科研究正在探索護齒器的其他用途。通過新技術(shù)與護齒器的結(jié)合，護齒器的使用人群進一步擴大，已從運動人群擴展至普通人群。目前篩查人類齲齒和牙周病，缺少成本低、可視化和易于使用的檢測手段。有學者[15]提出了一種Au@Ag納米棒-聚二甲基硅氧烷（Au@Ag NR-PDMS）護齒器，該護齒器可以通過其在相應(yīng)位置的顏色變化，實現(xiàn)牙齒病變部位的可視化。Au@Ag NR-PDMS復合材料可對因病變部位細菌腐爛產(chǎn)生的硫化氫氣體表現(xiàn)出明顯的顏色響應(yīng)。目前已證實Au@Ag NR-PDMS護齒器具有優(yōu)良的機械性能，優(yōu)異的化學穩(wěn)定性以及良好的生物相容性，并且可以準確地定位口腔中的病變部位。故護齒器有可能被大規(guī)模延伸應(yīng)用于口腔預(yù)防，并幫助人們在日常生活中自我監(jiān)測口腔健康。

除了檢測病變部位，個性化定制護齒器同樣可以作為藥物載體在局部治療口腔疾病[16]。通過熔融沉積建模技術(shù)制造的個性化定制口腔藥物輸送護齒器，可將藥物輸送至口腔特定部位。例如，用于抑制受試者口腔內(nèi)細菌的氯己定輸送護齒器正在臨床測試中。個性化定制口腔藥物輸送護齒器在牙科治療中具有巨大的潛力[17]。個性化定制護齒器還可以對體育運動中的特殊數(shù)據(jù)進行收集。研究人員在護齒器中嵌入遙測傳感器，可以提供大量有價值的數(shù)據(jù)，以制定腦震蕩預(yù)防策略，為進一步了解腦損傷生物力學，為未來制定干預(yù)措施提供指導[18]。這些帶儀器的護齒器已在美式橄欖球等運動中商品化了。同理，在護齒器中嵌入聲學傳感器，可以對呼吸頻率進行監(jiān)測[19，20]。

目前，個性化定制護齒器還可用于操作電腦、智能手機和輪椅等[21]。雖然目前的電子設(shè)備大部分由鍵盤和觸摸屏操控，但對于有運動障礙或神經(jīng)系統(tǒng)疾病的人來說，操作這些設(shè)備可能很困難。但把對受力敏感的熒光粉排列在軟性護齒的咬合面上，并把光纖傳感器集成到護齒器中，在不同咬合方式下會在護齒器上形成不同發(fā)光區(qū)，光纖傳感器把這些光信號與計算機相結(jié)合，可以將不同的咬合模式轉(zhuǎn)換為特定的數(shù)據(jù)輸入，從而達到控制電子設(shè)備的目的，并且準確率可達98%[22]。

4 總結(jié)

運動護齒器的保護作用確切，選擇時需要根據(jù)運動類型和強度以及口內(nèi)具體情況綜合考量，選擇合適的運動護齒器。另外，護齒器還可延伸應(yīng)用于口腔疾病預(yù)防、口腔健康監(jiān)測、藥物緩釋及呼吸頻率監(jiān)測等方面，在傳感檢測精確控制方面也有突破。

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編輯 扶田