下頜骨囊性病變病理性骨折的生物力學研究進展*

鄭 萍 綜述,張 綱 審校

(陸軍軍醫大學第二附屬醫院口腔科，重慶 400037)

頜骨囊性病變是口腔頜面外科日常診療中一種多見的、多發的病變，主要是由于胚胎神經外胚層殘留的細胞的存在，包括部分頜骨腫瘤(如成釉細胞瘤)及頜骨囊腫等。頜骨囊腫常分成下面幾種：含有上皮襯里的牙源性囊腫、非牙源性囊腫，不含上皮襯里的血外滲性囊腫等[1-3]。其中牙源性囊腫在頜骨囊腫中占比最大(約占74.7%)，包括根尖周囊腫、含牙囊腫及牙源性角化囊腫等[4]。這些病變常常生長緩慢且無明顯癥狀，部分在牙科治療時行影像學檢查時才被發現，此時囊腫往往體積較大，可能會造成較多的頜骨吸收，引起唇、頰側骨質膨隆，受累牙松動移位，神經損傷，甚至產生復視，造成病理性骨折等[5-6]。病理性骨折多被認為是因發生在頜骨局部隱匿占位性病變削弱區域導致的骨折。其病因包含骨髓炎、放射性骨壞死、頜骨囊腫等多種因素，根據其病因不同，其診療常常頗具挑戰。檢索相關文獻，多以病例報道為主，缺乏系統分析[7-10]。如何減少及避免病理性骨折的發生仍是臨床醫生不斷探索研究的問題。

目前在臨床醫學工作中，常根據頜骨囊腫的大小、部位來采用差異化的診療方式，包括簡單的開窗減壓術、袋型術、囊腫刮除術、部分頜骨切除術及這些術式的組合等，但在最佳治療方法上并沒有達成共識[11]。術者在治療手段的選擇和術后患者頜面部的功能恢復方面及術后并發癥的防治方面，多依賴于臨床經驗，缺乏客觀的科學依據。有限元分析方法自1969年FRIEDENBERG首次在醫學領域應用，并不斷更新，為生物力學研究提供了科學、直觀、有效的手段[12-13]，國內外學者通過有限元分析方法對頜骨囊性病變致傷機制的不斷研究，以期為臨床方案的選擇提供更加科學、客觀的指導。

1 有限元分析在下頜骨模型中的生物力學研究

在對下頜骨生物力學模型研究中，我們常利用有限元分析的方法，史俊等[14]以雄性新西蘭大白兔為標本，通過CT測量后，建立了三維有限元模型，對下頜骨不同的組織定義了不同的力學性能參數，通過約束兔下頜骨的運動過程，分析咀嚼過程時的應力分布，使模擬的模型設置和實際情況達到高度一致，為后續的研究建立了一定的基礎。張瑞娟等[15]構建了小型豬下頜骨的有限元模型，探索了當施加載荷時小型豬下頜骨的應變及應力變化特點，幫助建立了豬下頜骨外固定的仿真力學設計基礎。KAVANAGH等[16]采用3D重建技術重建1例男性健康患者的下頜骨，有限元方法分析單側下頜角骨折后，采用1～2塊鈦板行外斜線固定、下頜角固定等不同方法，分析其優、缺點。認為體外有限元分析不同固定方法對下頜角骨折的效果，有利于外科醫生術前的精準分析。

2 3D鈦板的生物力學研究

FARNATLD在1992年引出了3D鈦板的概念，而這種3D鈦板不是我們認為的使用3D打印設計得到的，而是由于其在應用于固定下頜骨時能夠對抗三維空間的外力，并因此得名。通過近20年的優化和臨床表現表明，3D鈦板的固定方式對患者的組織功能恢復及術后并發癥等情況均優于傳統的牽引內固定方式，極大地縮短了患者的病程[17]。一些針對性的結構均被研發出來，如：多支撐桿的長方形鈦板、沿下頜骨張力線及壓力線的梯形鈦板、A型鈦板等，學者們通過研究不同結構，在分析其生物力學時發現：A型板>梯形板>方形板>Meyer 標準內固定[18-19]。為使3D鈦板更好地為患者提供精準幫助，根據患者下頜骨CT數據進行三維建模和鈦板設計是現行的主流研究手段。

3 應用3D鈦板行頜骨缺損重建的有限元研究

因腫瘤、囊腫、感染、創傷等因素造成的下頜骨節段性缺損，目前常用的修復方式包括：骨移植(包括自體骨、異體骨以及人工骨材料)、單純鈦板修復、骨組織工程技術等。嵇海虹等[20]根據下頜骨缺損的Jewer分類，建立 H型、L型和C型3類缺損三維模型，利用三維有限元分析法，對這3種下頜骨缺損腓骨修復后重建板和小型板固定的力學分布特點和穩定性進行對比研究，為臨床進行下頜骨缺損重建修復手術研究起到了一定的力學指導作用。ZHANG等[21]對511例下頜骨缺損利用重建板或小型板修復的患者預后的分析表明，重建板及小型板在治療效果上都能達到良好的穩定性，但重建板術后并發癥較小型板更少，鈦板暴露率也更低。

4 下頜骨囊性病變中的有限元生物力學研究

下頜骨位于面部下部，是全身形態和功能最復雜的骨骼之一，也是唯一可以在咬合空間中移動的骨骼之一，不僅支撐面部輪廓與形態，更維系口腔功能尤其是咀嚼功能，是顱頜面部咀嚼系統的主要受力結構之一[22]。針對下頜骨囊腫，借助有限元軟件分析可以更直觀系統地幫助醫生術前與患者溝通，術中優化手術方案，術后防止并發癥的發生。

虎小毅等[23]通過建立輕、中、重度骨吸收的單側下頜骨囊性病變的有限元模型，比較了在相同的咀嚼應力條件下，下頜骨的應力分布情況。結果表明：在正常咀嚼過程中，輕、中度頜骨吸收模型沒有在下頜骨發生明顯的應力集中，而重度者外斜線區域出現應力集中并且接近骨的屈服強度。龐亞倩等[24]通過采集正常牙頜關系的健康女性志愿者的下頜CT數據，采用三維有限元模擬了下頜骨體部的囊性病變，通過設置一定的束縛和負載條件，分析囊腫區域接近應力最大值時所得囊腫的大小和周圍殘留骨壁的情況。

研究結果表明當病變區周圍殘留皮質骨厚度小于1 mm的時候，直接行囊腫刮除術會導致病理性骨折的風險增加，建議首選一期開窗減壓聯合二期刮治術式的方案[24]。MURAKAMI等[25]通過下頜第三磨牙區頜骨囊性病變手術前后咀嚼力對下頜骨的應力變化的模擬，結果表明術后局部頜骨強度降低較為明顯，病損區增加內固定材料可以使下頜骨應力分布情況明顯好轉。

5 小 結

顱頜面部解剖形態及功能結構復雜，頜骨缺損及畸形的修復是現代頜面的關鍵[26]。下頜骨是頜面咀嚼系統的主要承力系統。下頜骨囊性病變病理性骨折致病機制復雜，其損傷特點具有隱匿性及破壞性，治療手段的選擇具有多樣性及不確定性，缺乏客觀判斷指標。因此，臨床工作者不僅需要不斷積累和總結臨床治療經驗，豐富基礎知識，更需要不斷探索最佳手術時機及手術方案，以便術者及患者選擇最優的手術方案，減少術后病理性骨折及其他并發癥的發生。有限元方法由于其簡便、經濟、可重復性好等優點，對研究頜骨受力、指導設置鈦板位置、預防病理性骨折有著重要作用。目前對于下頜骨囊性病變病理性骨折的研究模型較少，對如何使用鈦板固定預防病理性骨折的模擬尚有待深入探索研究。