可復性關節盤前移位對顳下頜關節三維形態學參數的影響

滕海東 舒敬恒 孫庭暉 潘識宇 劉展

四川大學生物力學工程四川省重點實驗室，成都610065

顳下頜關節紊亂病（temporomandibular disor‐der，TMD）作為頜面部位的常見疾病，在不同人群中的發病率可達45.16%～54%[1-2]，其癥狀復雜多樣，發病反復，時至今日仍然缺乏統一、高效的診斷和治療方法。顳下頜關節盤前移位（anterior disc displacement，ADD）作為最常見的TMD，是顳下頜關節（temporomandibular joint，TMJ）疾病中的主要類型[3]，具有一定程度的代表性。一般分為可復性和不可復性2類。可復性盤前移位（ante‐rior disc displacement with displacement，ADDwR）是指關節盤在閉口位時處于前移位狀態，而在開口位時能夠恢復正常的關節盤-髁突關系，臨床表現多為關節彈響、疼痛及張口異常等[4]。有學者[5]為探究疾病機制及治療方法，進行了三維有限元分析，并發現前移位會增加關節盤后斜面應力，但至今缺乏對ADDwR的三維形態學研究。針對此疾病的形態學研究，可以揭示ADDwR 對TMJ 區結構的影響，對于盤前移病例的臨床診斷和治療都有一定的指導意義。

作為生物力學研究的重要方面，形態學分析不僅能直觀地認識TMJ 的結構特點，同時也能較為簡單地獲取數據，能較為方便地運用于臨床。針對TMJ 的形態學研究在TMD 病理學領域也具有重要的應用價值[6]。然而，目前大部分的形態學研究以及臨床診斷都是基于二維圖像進行的。韓建輝等[7]通過CT 探究ADD 和骨關節炎的相關性，Yang 等[8]通過MRI 評估ADD 的形態學等，張俊超等[9]通過錐形束CT 研究發現初期ADDwR 患者髁突會向上后移動，但他們認為錐形束CT 顯示的間隙改變不能作為盤前移的確切診斷依據，而三維形態學測量可以顯示TMJ 的空間結構，對復雜的TMJ 疾病的臨床診斷提供參考。已有研究[10-11]也表明，三維測量相較于二維能更好地保障結果的準確性。同時也通過對比無癥狀受試者的TMJ 二維與三維形態學測量結果，指出二維形態學測量結果可能因為受試者拍攝時的體位誤差等產生的偏差，甚至可能導致臨床診斷過程的錯誤判斷。

本文通過螺旋CT 對ADDwR 患者以及正常人的頜骨進行三維重建，在三維模型上分別測量了9個具有代表性的形態學參數，對比ADDwR患者與正常人之間形態學參數上的差異，并從生物力學的角度敘述了形態學參數改變所引起的TMJ 力學環境的變化，以及對下頜運動可能產生的影響。

1 材料和方法

1.1 數據獲取

隨機選取15名ADDwR 患者作為試驗組，男3例，女12 例，平均年齡（26.3±24.7）歲，其中9名雙側ADDwR，3名左側ADDwR和3名右側AD‐DwR；10名身體狀況良好、無TMD 且面型對稱的受試者作為對照組，男6 例，女4 例，平均年齡（26.8±4.9）歲。試驗組和對照組均經TMJ 磁共振檢查，診斷為ADDwR和無ADD的正常人（圖1）。本研究通過四川大學華西口腔醫院的倫理委員會審查（編號：K2016012），所有受試者在試驗之前對于試驗內容和各項測試均完全知情并同意。

所有試驗對象均于四川大學華西口腔醫院放射科進行三維螺旋CT 掃描，掃描層厚為0.4 mm，數據文件以DICOM格式導出。

圖1 ADDwR患者和正常TMJ的MRI和CT圖像Fig 1 MRI and CT images of TMJ in the patient with ADDwR and normal TMJ

1.2 三維模型重建

將DICOM 格式的CT 影像數據導入到Mimics Research 20.0 軟件，通過灰度值區分TMJ 區域，提取出上、下頜骨，最后依照選取結果計算生成三維模型（圖2b）。

1.3 三維形態學參數測量

根據重建得到的三維模型，分別測量以下9個具有代表性的形態學參數。1）水平髁突角（horizontal condylar angle，HCA）：髁突長軸（髁突最外側點與最內側點的連線）和橫斷位視圖下兩側耳廓最前端點連線[12]的夾角（圖2a）。2）冠狀髁突角（coronal condylar angle，CCA）：髁突長軸和法蘭克福平面的夾角（圖2d）。3）矢狀升支角（sagittal ramus angle，SRA）：下頜升支后輪廓的切線與法蘭克福平面的夾角（圖2e）。4）冠狀髁突寬度（coronal condylar width，CCW）：冠狀位上，髁突最外側點與最內側點之間的水平距離（圖2d）。5）關節腔內間隙（medial joint space，MJS）：髁突內側與關節窩內側的最短距離（圖2f）。6）關節腔外間隙（lateral joint space，LJS）：髁突外側與關節窩外側的最短距離（圖2f）。7）關節腔上間隙（superior joint space，SJS）：髁突最上側的點到關節窩的最短距離（圖2f）。8）關節腔前間隙（anterior joint space，AJS）：髁突前部與關節窩前部的最短距離（圖2c）。9）關節腔后間隙（posterior joint space，PJS）：髁突后側與關節窩后側的最短距離（圖2c）。

圖2 ADDwR患者TMJ形態學參數的測量方法示意圖Fig 2 Schematic measurement of morphological parameters of the TMJ in patients with ADDwR

對所有受試者的左、右側TMJ 進行上述數據的測量，記錄結果并進行統計學分析。

1.4 統計學分析

采用獨立樣本t檢驗方法，將試驗組患AD‐DwR 側測量結果與對照組結果利用統計學軟件IBM SPSS Statistics 25 進行差異性分析，對其中為滿足正態分布的分組采用Mann-Whitney U 檢驗；對對照組同一參數的左側與右側的結果采用配對樣本t檢驗進行分析，對其中未滿足正態分布的數據采用Wilcoxon 符號秩檢驗。其中試驗組患病側的結果采用雙側ADDwR 患者兩側及單側ADDwR患者患病側結果，共24 組數據；對照組未患病側的結果采用無癥狀受試者兩側結果，共20組數據。當P＜0.05 時，認為被比較的兩組數據的差異具有統計學意義。

2 結果

15例ADDwR患者的形態學測量數據見表1。

對照組TMJ 左、右側9 個形態學參數相近，差異均無統計學意義（P＞0.05）（表2）。除了CCW 之外，試驗組患病側TMJ 的其余8 個形態學參數與對照組的差異均存在統計學意義（P＜0.01），試驗組患病側HCA 和CCA 參數均顯著大于對照組，而SRA、MJS、LJS、SJS、AJS 和PJS參數均顯著小于對照組（表3）。

3 討論

形態學以其直觀、簡單的特點已經廣泛用于臨床的相關研究中，TMJ 的形態學研究在TMD 病理學方面更是具有重要的意義。本文從形態學角度出發，依據15 名ADDwR 患者和10 名正常人的CT 數據建模，對其TMJ 三維形態學參數進行測量，然后取平均值進行統計學分析，以此探究ADDwR患者與正常人的差異。

表1 15例ADDwR患者TMJ的形態學參數Tab 1 Morphological paraments of the TMJ in fifteen patients with ADDwR

表2 對照組兩側TMJ的形態學參數Tab 2 Morphological parameters of TMJ on both sides of the control group

表3 試驗組患病側與對照組TMJ的形態學參數Tab 3 Morphological parameters of the TMJ in the experimental group and the control group

結果顯示，對照組兩側TMJ 的形態和位置是對稱的（表2），正常人無任何頜面部畸形、TMJ疾病等，即沒有TMJ 形態差異，此結果也側面說明了研究方法的合理性。對比試驗組患病側與對照組TMJ 的形態學參數，可見ADDwR 會導致正常人與患者TMJ 在形態學上的差異（表3）。試驗組患病側HCA、CCA 均顯著大于對照組，表明ADDwR 會導致患者的髁突角明顯高于正常水平。過大的髁突角會引起關節盤與髁突間相對位置的改變，從而誘發ADDwR，這與患者臨床癥狀一致。

根據相關研究[13-14]，HCA 和CCA 的改變可能導致其他退行性病變。這間接說明ADDwR若長時間不接受治療，可能會發展為不可復ADD[15]，甚至誘發更嚴重的癥狀，如關節盤穿孔等。試驗組患病側SRA 顯著小于正常人，說明ADDwR 會導致下頜升支角的顯著減小。SRA 的減小會改變髁突的受力方向，影響TMJ 的應力分布，進而加劇TMD，甚至引起其他疾病。相關研究[16]也指出ADDwR 患者可能加速關節盤畸形及髁突的退行性病變，引起下頜骨畸形。CCW 是描述髁突形狀的參數，ADDwR 臨床上的變化主要體現在相對位置和形態的變化，因此正常人與患ADDwR 側CCW的差異無統計學意義。但患病側CCW 的平均值均小于正常人，這說明ADDwR雖然不能顯著地改變髁突寬度，但仍可能會使其低于正常水平[17]。

試驗組患病側MJS、LJS、SJS、AJS 和PJS 與對照組的對比（表3）顯示，ADDwR 將顯著減小患者TMJ 的內側、外側、上側、前側和后側關節間隙，關節間隙的減小意味著髁突更接近關節窩，與臨床上ADDwR患者的真實變化一致，說明形態學參數可以很好的描述TMJ 的形態和相對位置的變化。將法蘭克福平面作為固定水平面，下頜升支后輪廓的切線與法蘭克福平面的交點所在直線為旋轉軸，SRA 的減小會引起ADDwR 患者的髁突相對后仰。因此，ADDwR 將導致患者髁突更接近關節窩，與SRA 的減小組合后，就會表現為髁突整體向上后移位。這里的“后移”是髁突角度的變化引起的，但二維測量并不能準確顯示髁突角度的變化，所以現有基于錐形束CT 的研究[9]會發現ADDwR患者髁突向后移。而這一現象實際上可能是因為患者髁突更接近關節窩并發生了向后旋轉。因此，針對復雜的TMJ疾病的診斷和治療，三維形態學測量可以給臨床提供更準確的數據。但下頜升支的弧度也會影響SRA 的大小，所以仍需進一步加大樣本量及建立一個新的形態學參數來準確支持發生“后仰”的這一結論。此外，關節間隙的減小會加重關節內各組織的相互擠壓，加大TMJ 內的應力水平，引起關節疼痛或關節盤變薄。長此以往，甚至可能進一步導致盤穿孔，加重TMD 病癥。因此建議ADDwR 患者及時到醫院進行治療，避免病癥的惡化。

ADDwR 會導致患者的髁突角明顯大于正常人，下頜矢狀升支角、關節間隙顯著小于正常人，從而導致髁突向上移位、更接近關節窩，也可能會導致TMJ的髁突寬度低于正常水平。

致謝：感謝四川大學基礎力學實驗室邵冰莓、王柏弋老師提供的幫助。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。