人工顳下頜關節(jié)的研究進展

孫荃 李愷得 劉磊

口腔疾病研究國家重點實驗室 華西口腔醫(yī)院創(chuàng)傷整形外科（四川大學），成都 610041

顳下頜關節(jié)（temporomandibular joint，TMJ）是人體最活躍的關節(jié)之一。關節(jié)強直、外傷、腫瘤等疾病的發(fā)生，常導致顳下頜關節(jié)發(fā)生形態(tài)缺陷，功能喪失，嚴重影響患者的生活質量。顳下頜關節(jié)的重建一直以來都是困擾外科醫(yī)生的一個難題。傳統(tǒng)的顳下頜關節(jié)重建方式是利用自體組織移植（如肋骨肋軟骨、髂骨、下頜角、喙突等），一般認為可以有效降低復發(fā)并改善患者面型，恢復咬合關系，但這些治療方法具有其固有缺點。首先，自體移植是從患者身上取骨及軟骨，必然帶來醫(yī)源性創(chuàng)傷，增加手術時間及風險，還可能引起供區(qū)相應的并發(fā)癥；其次，自體骨與髁突形態(tài)、骨質差異很大，只能達到功能上的近似，不能實現(xiàn)解剖學意義上的重建，重建效果并不理想；第三，自體移植常出現(xiàn)術后感染、吸收等問題，引起手術失敗。綜上所述，尋求新的治療方法仍具有重要的理論和實踐意義。利用人工顳下頜關節(jié)進行關節(jié)的重建，是口腔頜面外科近年來發(fā)展最快的治療方式之一。本文就近年來人工顳下頜關節(jié)的發(fā)展及其應用作一綜述。

1 人工顳下頜關節(jié)的設計進展

人工顳下頜關節(jié)的概念最早出現(xiàn)于19世紀末至20世紀初，后經(jīng)過改良，采用薄金板、鈕箔替代切除的髁突進行重建關節(jié)[1]。20世紀50年代起，學者們[2]在人工顳下頜關節(jié)的設計上不斷推陳出新。由于對顳下頜關節(jié)本身的結構特點、生物力學的認識不足及材料與工藝的限制，早期的人工顳下頜關節(jié)手術植入效果并不令人滿意。自20世紀80年代至今，隨著相關學科的飛速發(fā)展，人工顳下頜關節(jié)從早期的模仿人工股骨頭形式的髁突置換、單純關節(jié)盤置換等形式向適應顳下頜關節(jié)自身解剖、組織環(huán)境、運動形式等特征的全關節(jié)置換發(fā)展[3]。

顳下頜關節(jié)是人體最復雜的關節(jié)之一。顳下頜關節(jié)由下頜骨髁突、顳骨關節(jié)面、居于二者之間的關節(jié)盤、關節(jié)周圍的關節(jié)囊和關節(jié)韌帶組成，因此其運動形式復雜多變。當下頜做開口運動時，雙側髁突在關節(jié)窩或關節(jié)結節(jié)下方轉動；當下頜做前后運動時，雙側髁突及關節(jié)盤沿關節(jié)結節(jié)后斜面向前下方滑動；當下頜做側方運動時，非工作側髁突向前下內滑動，工作側髁突沿髁突下頜升支后緣的垂直軸轉動。由此可見，顳下頜關節(jié)組成的各個部分都參與到關節(jié)的運動當中。因此，在人工關節(jié)的設計形式上，目前針對全關節(jié)與半關節(jié)的設計爭論已不復存在，全關節(jié)置換是發(fā)展的方向。人工顳下頜關節(jié)全關節(jié)假體在設計上是一種類似于髖關節(jié)假體的杵臼關節(jié)假體，主要由下頜部件和關節(jié)窩假體構成[4]。下頜部件即髁突假體，由行使關節(jié)功能的人工髁突和起固位作用的固位柄組成。在下頜部件的設計上，多采用整體結構的穩(wěn)定形式。關節(jié)窩假體的設計較為多元化，其主要的區(qū)別在于假體覆蓋的范圍以及關節(jié)盤的應用。早期的關節(jié)窩假體只覆蓋關節(jié)窩及關節(jié)結節(jié)，其與髁突的接觸面積較小，使髁突的運動軌跡受到局限[1]。現(xiàn)在的關節(jié)窩假體增大了覆蓋面積，關節(jié)窩假體覆蓋關節(jié)窩、關節(jié)結節(jié)及窩的外側緣[5]。除此之外，關節(jié)盤的應用也大大增加了與髁突的接觸面積。由于關節(jié)盤具有使上下關節(jié)面吻合、改變顳下頜關節(jié)運動軸向、吸收拉力和壓力及保持關節(jié)盤與髁突平衡等重要功能，關節(jié)盤的重建在人工顳下頜關節(jié)的設計當中也顯得尤為重要。van Loon等[6]首次提出了在人工顳下頜關節(jié)中插入關節(jié)盤以減小單位面積所受應力從而降低摩擦系數(shù)，但至今關節(jié)盤的重建仍是難點。在近20年里，設計的研究重點被放在了人工髁突在關節(jié)窩內正確的生理位置上。研究[7]發(fā)現(xiàn)將旋轉中心移至正常髁突轉動軌跡的尾部即正常髁突下方15 mm處，更好的模擬了髁突正常的轉動功能并增大了患者的張口度。

2 人工顳下頜關節(jié)的材料學進展

顳下頜關節(jié)是人體最活躍的關節(jié)之一，每天在說話、咀嚼、吞咽和打鼾等過程中運動接近2 000次。顳下頜關節(jié)的受力情況極其復雜，顳下頜關節(jié)通過大小、形態(tài)和結構的不斷改建去適應變化了的力學環(huán)境，顳下頜關節(jié)負荷的增大以及關節(jié)組織適應力的降低會導致顳下頜關節(jié)形態(tài)的損失或破壞，故對于人工顳下頜關節(jié)材料的選擇極其重要。早期的人工顳下頜關節(jié)置換尚處于部分關節(jié)置換的階段，故關節(jié)假體多分為關節(jié)窩假體和下頜體假體。關節(jié)窩假體最早出現(xiàn)于1945年，Eggers運用鉭箔制作了第一例人工關節(jié)窩。關節(jié)窩假體經(jīng)歷了不銹鋼、硅橡膠等階段，后逐步被鈷鉻鉬合金所取代。下頜體假體最早由Hahn等于1964年制造，假體由丙烯酸髁突和鈷鉻鉬合金升支組成[1]。自上世紀80年代起，人工顳下頜關節(jié)進入了全關節(jié)假體的新時代。因關節(jié)假體各部分功能不相同，對材料性能的要求也不盡相同，因此逐漸采用復合材料。早期的假體臼—頭是金屬—金屬的配伍，后因關節(jié)面磨損較大，被金屬—高分子材料所取代[2]。20世紀80年代初期出現(xiàn)了V-KⅠ型及V-KⅡ型全關節(jié)假體，這種由金屬髁突與聚四氟乙烯組合的全關節(jié)假體的應用在美國逐步推廣[8]。但由于這種假體的磨屑產生了異物反應，軟硬組織的破壞，以及植入患者的頑固性疼痛等嚴重的并發(fā)癥，已于90年代初被禁用[9]。V-K全關節(jié)假體帶來的負面影響一度使人工顳下頜關節(jié)的發(fā)展處于停滯狀態(tài)[10-11]。20世紀90年代后新的全關節(jié)人工顳下頜關節(jié)（金屬—超高分子聚乙烯的配伍）的問世才重新提高了臨床對人工顳下頜關節(jié)的需求[7,12]。如今金屬—超高分子聚乙烯的配伍在人工顳下頜關節(jié)的領域中取得了較大的成功。目前市場上應用最為廣泛的TMJ Concepts/Techmedica個性化人工顳下頜關節(jié)假體、Biomet/Lorenz標準型人工顳下頜關節(jié)假體均采用金屬—超高分子聚乙烯的配伍。在隨后的臨床報告中顯示這兩種人工顳下頜關節(jié)假體所取得的療效總體上令人滿意[5,13-20]。這種低摩擦金屬/高分子人工顳下頜關節(jié)的成功，主要源于超高分子聚乙烯材料的低摩擦因數(shù)、較高的耐磨性能、優(yōu)越的生物相容性和生物穩(wěn)定性以及高的沖擊韌性。而鈷鉻鉬合金和鈦合金的耐磨性、耐腐蝕性和綜合機械性能都較好，是目前人工關節(jié)中最常用的兩種金屬，普遍應用于國內外的假體材料中，幾乎占據(jù)全部人工關節(jié)假體市場。

3 個性化人工顳下頜關節(jié)的進展

隨著計算機技術的發(fā)展，人工顳下頜關節(jié)的個性化設計從設想逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。1988年三維CT重建首次被用于人工顳下頜關節(jié)，通過計算機輔助設計與制造（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM）技術精確測量人工顳下頜關節(jié)所需數(shù)據(jù)[13]。20世紀90年代后，隨著快速原型技術（rapid prototyping，RP）的發(fā)展，人性化人工顳下頜關節(jié)逐漸成為趨勢，借助CT或MRI數(shù)據(jù)在立體模型上勾勒出要重建區(qū)域的幾何形態(tài)，為患者定制個性化假體，大大提高了假體的適應性和穩(wěn)定性。RP是一門基于CT或MRI數(shù)據(jù)制作立體光刻模型的技術[21]，為個體化人工顳下頜關節(jié)的設計、制作提供了有利條件。由于基于快速原型制作，假體與患者顳下頜關節(jié)區(qū)解剖基本一致，術前可準確測量每一個固定鈦釘?shù)奈恢眉吧疃?，確保在獲得可靠固定效果的同時，有效避免術中損傷下牙槽神經(jīng)及顱內損傷。同時，各部件與顳部及下頜骨外形匹配良好，減少了人工關節(jié)松動發(fā)生的可能[22-24]。目前市場應用較為廣泛的個性化人工顳下頜關節(jié)是TMJ Concepts/Techmedica假體。該人工關節(jié)采用個體化定制，通過小于0.625 mm層厚的CT數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機處理，完成較高精確度的快速原型，制作基于RP的個體化人工顳下頜關節(jié)。在快速原型上，根據(jù)治療要求，確定髁突切除的部位，對關節(jié)窩外側及下頜支外側的突出部分作修整，以保證人工關節(jié)各組件良好就位[24]。采用個體化設計制作的TMJ Concepts/Techmedica人工顳下頜關節(jié)，至今在美國已完成近千例的臨床應用，臨床研究報告顯示對于大部分使用TMJ Concepts/Techmedica個體化人工顳下頜關節(jié)進行全關節(jié)置換的患者，人工關節(jié)改善其因嚴重顳下頜關節(jié)疾病所致的開口受限、疼痛、咀嚼功能下降等癥狀的成功率在90%，并且在5年時間內人工關節(jié)作用良好[13-17]。TMJ Concepts/Techmedica個性化假體與Christensen標準型假體比較結果顯示：使用TMJ Concepts/Techmedica假體組的患者在張口度、疼痛、咀嚼功能等方面的療效較Christensen組有顯著的提高[14]。

4 問題與展望

人工顳下頜關節(jié)置換術近年來逐漸成為顳下頜關節(jié)重建的重要形式之一，其相對禁忌證有全身情況不能耐受手術者、嚴重糖尿病患者、顳下頜關節(jié)急性炎癥或感染患者等。而目前較多認同的適應證包括：自體關節(jié)或人工關節(jié)移植失敗、經(jīng)歷多次手術者等；關節(jié)有較重的慢性炎性或吸收性病變；結締組織或自身免疫性疾病；造成嚴重畸形的纖維性或骨性強直；發(fā)育畸形；外傷、腫瘤所致的下頜垂直高度或和關系喪失等[2]。盡管手術治療以上嚴重的顳下頜關節(jié)病在國外尤其是美國較為普遍，每年有近3 000例人工顳下頜關節(jié)置換術。但人工顳下頜關節(jié)仍有以下問題，具體如下。1）設計方面：關節(jié)盤的重建至今仍是人工顳下頜關節(jié)設計中的難點。2）材料方面：由于超高分子聚乙烯、鈷鉻鉬合金關節(jié)組合在人工髖關節(jié)的應用已超過40年，已有研究顯示聚乙烯碎片（即磨屑）仍可引起骨質的溶解破壞[25]。在顳下頜關節(jié)領域，相關研究[26]較少。至于聚乙烯碎片是否也會引起人工顳下頜關節(jié)置換術后嚴重的并發(fā)癥還需進一步的研究。雖然目前人工顳下頜關節(jié)在材料選擇、作用形式等環(huán)節(jié)上仍未達到理想化，與正常顳下頜關節(jié)的功能活動相比也尚有較大差距，但作為自體骨移植的替代品，優(yōu)良設計制作的人工關節(jié)對改善因顳下頜關節(jié)疾病所造成的嚴重癥狀具有較好的效果，臨床上取得了明顯的療效。相信隨著相關學科的進展，人工顳下頜關節(jié)會在顳下頜關節(jié)疾病的治療中發(fā)揮越來越重要的作用。

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