可復(fù)性關(guān)節(jié)盤前移位對顳下頜關(guān)節(jié)三維形態(tài)學(xué)參數(shù)的影響

滕海東 舒敬恒 孫庭暉 潘識宇 劉展

四川大學(xué)生物力學(xué)工程四川省重點實驗室，成都610065

顳下頜關(guān)節(jié)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(fā)病率可達(dá)45.16%～54%[1-2]，其癥狀復(fù)雜多樣，發(fā)病反復(fù)，時至今日仍然缺乏統(tǒng)一、高效的診斷和治療方法。顳下頜關(guān)節(jié)盤前移位（anterior disc displacement，ADD）作為最常見的TMD，是顳下頜關(guān)節(jié)（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(fù)性和不可復(fù)性2類。可復(fù)性盤前移位（ante‐rior disc displacement with displacement，ADDwR）是指關(guān)節(jié)盤在閉口位時處于前移位狀態(tài)，而在開口位時能夠恢復(fù)正常的關(guān)節(jié)盤-髁突關(guān)系，臨床表現(xiàn)多為關(guān)節(jié)彈響、疼痛及張口異常等[4]。有學(xué)者[5]為探究疾病機制及治療方法，進(jìn)行了三維有限元分析，并發(fā)現(xiàn)前移位會增加關(guān)節(jié)盤后斜面應(yīng)力，但至今缺乏對ADDwR的三維形態(tài)學(xué)研究。針對此疾病的形態(tài)學(xué)研究，可以揭示ADDwR 對TMJ 區(qū)結(jié)構(gòu)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(dǎo)意義。

作為生物力學(xué)研究的重要方面，形態(tài)學(xué)分析不僅能直觀地認(rèn)識TMJ 的結(jié)構(gòu)特點，同時也能較為簡單地獲取數(shù)據(jù)，能較為方便地運用于臨床。針對TMJ 的形態(tài)學(xué)研究在TMD 病理學(xué)領(lǐng)域也具有重要的應(yīng)用價值[6]。然而，目前大部分的形態(tài)學(xué)研究以及臨床診斷都是基于二維圖像進(jìn)行的。韓建輝等[7]通過CT 探究ADD 和骨關(guān)節(jié)炎的相關(guān)性，Yang 等[8]通過MRI 評估ADD 的形態(tài)學(xué)等，張俊超等[9]通過錐形束CT 研究發(fā)現(xiàn)初期ADDwR 患者髁突會向上后移動，但他們認(rèn)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(jù)，而三維形態(tài)學(xué)測量可以顯示TMJ 的空間結(jié)構(gòu)，對復(fù)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(jié)果的準(zhǔn)確性。同時也通過對比無癥狀受試者的TMJ 二維與三維形態(tài)學(xué)測量結(jié)果，指出二維形態(tài)學(xué)測量結(jié)果可能因為受試者拍攝時的體位誤差等產(chǎn)生的偏差，甚至可能導(dǎo)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(jìn)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(tài)學(xué)參數(shù)，對比ADDwR患者與正常人之間形態(tài)學(xué)參數(shù)上的差異，并從生物力學(xué)的角度敘述了形態(tài)學(xué)參數(shù)改變所引起的TMJ 力學(xué)環(huán)境的變化，以及對下頜運動可能產(chǎn)生的影響。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)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(cè)ADDwR，3名左側(cè)ADDwR和3名右側(cè)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(jīng)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(xué)華西口腔醫(yī)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(nèi)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(xué)華西口腔醫(yī)院放射科進(jìn)行三維螺旋CT 掃描，掃描層厚為0.4 mm，數(shù)據(jù)文件以DICOM格式導(dǎo)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(shù)據(jù)導(dǎo)入到Mimics Research 20.0 軟件，通過灰度值區(qū)分TMJ 區(qū)域，提取出上、下頜骨，最后依照選取結(jié)果計算生成三維模型（圖2b）。

1.3 三維形態(tài)學(xué)參數(shù)測量

根據(jù)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(tài)學(xué)參數(shù)。1）水平髁突角（horizontal condylar angle，HCA）：髁突長軸（髁突最外側(cè)點與最內(nèi)側(cè)點的連線）和橫斷位視圖下兩側(cè)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(cè)點與最內(nèi)側(cè)點之間的水平距離（圖2d）。5）關(guān)節(jié)腔內(nèi)間隙（medial joint space，MJS）：髁突內(nèi)側(cè)與關(guān)節(jié)窩內(nèi)側(cè)的最短距離（圖2f）。6）關(guān)節(jié)腔外間隙（lateral joint space，LJS）：髁突外側(cè)與關(guān)節(jié)窩外側(cè)的最短距離（圖2f）。7）關(guān)節(jié)腔上間隙（superior joint space，SJS）：髁突最上側(cè)的點到關(guān)節(jié)窩的最短距離（圖2f）。8）關(guān)節(jié)腔前間隙（anterior joint space，AJS）：髁突前部與關(guān)節(jié)窩前部的最短距離（圖2c）。9）關(guān)節(jié)腔后間隙（posterior joint space，PJS）：髁突后側(cè)與關(guān)節(jié)窩后側(cè)的最短距離（圖2c）。

圖2 ADDwR患者TMJ形態(tài)學(xué)參數(shù)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(cè)TMJ 進(jìn)行上述數(shù)據(jù)的測量，記錄結(jié)果并進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用獨立樣本t檢驗方法，將試驗組患AD‐DwR 側(cè)測量結(jié)果與對照組結(jié)果利用統(tǒng)計學(xué)軟件IBM SPSS Statistics 25 進(jìn)行差異性分析，對其中為滿足正態(tài)分布的分組采用Mann-Whitney U 檢驗；對對照組同一參數(shù)的左側(cè)與右側(cè)的結(jié)果采用配對樣本t檢驗進(jìn)行分析，對其中未滿足正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用Wilcoxon 符號秩檢驗。其中試驗組患病側(cè)的結(jié)果采用雙側(cè)ADDwR 患者兩側(cè)及單側(cè)ADDwR患者患病側(cè)結(jié)果，共24 組數(shù)據(jù)；對照組未患病側(cè)的結(jié)果采用無癥狀受試者兩側(cè)結(jié)果，共20組數(shù)據(jù)。當(dāng)P＜0.05 時，認(rèn)為被比較的兩組數(shù)據(jù)的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

15例ADDwR患者的形態(tài)學(xué)測量數(shù)據(jù)見表1。

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

3 討論

形態(tài)學(xué)以其直觀、簡單的特點已經(jīng)廣泛用于臨床的相關(guān)研究中，TMJ 的形態(tài)學(xué)研究在TMD 病理學(xué)方面更是具有重要的意義。本文從形態(tài)學(xué)角度出發(fā)，依據(jù)15 名ADDwR 患者和10 名正常人的CT 數(shù)據(jù)建模，對其TMJ 三維形態(tài)學(xué)參數(shù)進(jìn)行測量，然后取平均值進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)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(tài)學(xué)參數(shù)Tab 1 Morphological paraments of the TMJ in fifteen patients with ADDwR

表2 對照組兩側(cè)TMJ的形態(tài)學(xué)參數(shù)Tab 2 Morphological parameters of TMJ on both sides of the control group

表3 試驗組患病側(cè)與對照組TMJ的形態(tài)學(xué)參數(shù)Tab 3 Morphological parameters of the TMJ in the experimental group and the control group

結(jié)果顯示，對照組兩側(cè)TMJ 的形態(tài)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(tài)差異，此結(jié)果也側(cè)面說明了研究方法的合理性。對比試驗組患病側(cè)與對照組TMJ 的形態(tài)學(xué)參數(shù)，可見ADDwR 會導(dǎo)致正常人與患者TMJ 在形態(tài)學(xué)上的差異（表3）。試驗組患病側(cè)HCA、CCA 均顯著大于對照組，表明ADDwR 會導(dǎo)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(guān)節(jié)盤與髁突間相對位置的改變，從而誘發(fā)ADDwR，這與患者臨床癥狀一致。

根據(jù)相關(guān)研究[13-14]，HCA 和CCA 的改變可能導(dǎo)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(fā)展為不可復(fù)ADD[15]，甚至誘發(fā)更嚴(yán)重的癥狀，如關(guān)節(jié)盤穿孔等。試驗組患病側(cè)SRA 顯著小于正常人，說明ADDwR 會導(dǎo)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(yīng)力分布，進(jìn)而加劇TMD，甚至引起其他疾病。相關(guān)研究[16]也指出ADDwR 患者可能加速關(guān)節(jié)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(shù)，ADDwR 臨床上的變化主要體現(xiàn)在相對位置和形態(tài)的變化，因此正常人與患ADDwR 側(cè)CCW的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。但患病側(cè)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(cè)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(nèi)側(cè)、外側(cè)、上側(cè)、前側(cè)和后側(cè)關(guān)節(jié)間隙，關(guān)節(jié)間隙的減小意味著髁突更接近關(guān)節(jié)窩，與臨床上ADDwR患者的真實變化一致，說明形態(tài)學(xué)參數(shù)可以很好的描述TMJ 的形態(tài)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(zhuǎn)軸，SRA 的減小會引起ADDwR 患者的髁突相對后仰。因此，ADDwR 將導(dǎo)致患者髁突更接近關(guān)節(jié)窩，與SRA 的減小組合后，就會表現(xiàn)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(zhǔn)確顯示髁突角度的變化，所以現(xiàn)有基于錐形束CT 的研究[9]會發(fā)現(xiàn)ADDwR患者髁突向后移。而這一現(xiàn)象實際上可能是因為患者髁突更接近關(guān)節(jié)窩并發(fā)生了向后旋轉(zhuǎn)。因此，針對復(fù)雜的TMJ疾病的診斷和治療，三維形態(tài)學(xué)測量可以給臨床提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。但下頜升支的弧度也會影響SRA 的大小，所以仍需進(jìn)一步加大樣本量及建立一個新的形態(tài)學(xué)參數(shù)來準(zhǔn)確支持發(fā)生“后仰”的這一結(jié)論。此外，關(guān)節(jié)間隙的減小會加重關(guān)節(jié)內(nèi)各組織的相互擠壓，加大TMJ 內(nèi)的應(yīng)力水平，引起關(guān)節(jié)疼痛或關(guān)節(jié)盤變薄。長此以往，甚至可能進(jìn)一步導(dǎo)致盤穿孔，加重TMD 病癥。因此建議ADDwR 患者及時到醫(yī)院進(jìn)行治療，避免病癥的惡化。

ADDwR 會導(dǎo)致患者的髁突角明顯大于正常人，下頜矢狀升支角、關(guān)節(jié)間隙顯著小于正常人，從而導(dǎo)致髁突向上移位、更接近關(guān)節(jié)窩，也可能會導(dǎo)致TMJ的髁突寬度低于正常水平。

致謝：感謝四川大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)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。