下頜運動軌跡分析在顳下頜關節紊亂病診療中的應用及展望

陳曉雨，唐 雯，謝理哲，李青奕，嚴 斌

顳下頜關節紊亂綜合征(temporomandibular disorder，TMD)是口腔頜面部常見疾病，包括下頜肌肉、顳下頜關節(temporomandibular joint，TMJ)和相關結構的多種疼痛狀況[1]，在臨床上主要表現為關節彈響、疼痛、下頜運動受限[2-3]。

現有的診斷方法主要包括：臨床醫生檢查、影像學檢查和關節專用檢查儀器。1992年美國國立牙科研究院提出了顳下頜關節紊亂病研究用診斷標準(research diagnostic criteria for temporomandibular disorders，RDC/TMD)，即“TMD雙軸診斷標準”[4-5]。2009年，Ahmad等[5-6]提出了通過磁共振成像(MRI)，全景片和錐形束CT(CBCT)評估TMD的方法，將影像學作為RDC/TMD雙軸診斷標準項目中的一部分。然而，TMD的發病機制復雜[7]，CBCT、MRI等設備存在局部性、靜態性等缺陷，因此影像學檢查無法滿足TMJ軟硬組織的整體、動態觀察[8-9]。通過實時觀測測量分析下頜運動軌跡來診斷TMD，可以獲取相應的TMJ三維運動狀態，使診斷信息更全面、更迅速、更準確[10-11]。近年來，越來越多的學者們對下頜運動軌跡分析進行研究，本文擬對該種方法在TMD診療中的應用作一綜述。

1 下頜運動軌跡分析方法的發展

下頜運動軌跡的記錄最早是基于機械系統，目的是獲得患者個性化的運動數據[12]。1972年，Farrar[13]描述了下頜運動和關節彈響產生時間的關系，表明TMJ內部結構紊亂是關節彈響的潛在原因。在此基礎上，各種新的下頜運動分析技術不斷涌現。

目前廣泛使用的設備主要有面弓、牙合架以及髁突軌跡描記儀。通過機械性檢查設備記錄下頜運動的可靠性和準確性仍有待提高。20世紀90年代Eijden等[14]率先通過3D數字化系統定位相關解剖標志的空間坐標，基于TMJ及下頜的解剖數據和力學運動定律，分析咀嚼肌咀嚼食物時的生物力學，建立了下頜運動的數學模型。

隨著數字化技術的發展，計算機的三維可視化技術開始融入到下頜運動的研究中[15]。機械電子式描記裝置與計算機技術相結合，通過觸控板記錄并經軟件處理后對下頜運動進行四維分析。結合光電系統的記錄儀具有由攝像機光學跟蹤的傳感器，能靈敏、準確的記錄和測量下頜運動軌跡[16]。作為未來口腔數字化診療發展必不可少的一環，電子面弓可以精準測量患者口頜運動軌跡，提供患者下頜解剖結構的個性化下頜運動三維動態仿真，提高TMD精確診療的可能性和潛力[17-18]。

2 下頜運動軌跡分析在TMD診斷治療中的應用

髁突和關節盤通過附著的韌帶、肌肉及關節囊構成髁突-關節盤復合體，下頜運動軌跡體現了該復合體在中樞神經系統引導下相互制約、相互協調的功能潛力。通過記錄復合體運動軌跡，可反映TMJ的功能狀態，提供有關TMJ運動的完整動態信息，從而分析可能發生不規則TMJ運動位置的時間點。因此記錄髁突運動軌跡能夠反映髁突-關節盤復合體運動協調一致性，提高TMD的早診率[19-20]。

近年來，越來越多的研究表明TMD患者的下頜運動軌跡與正常人明顯不同[10,20]。本文將從以下幾個方面來分析下頜運動軌跡特征。

2.1 運動范圍

下頜運動范圍通過研究下頜骨某些點的位移或移動范圍來確定，其中髁突旋轉中心點(center of rotation，CoR)和下頜切牙點研究最多。

2.1.1 CoR 最初由Frankle等[21]在膝關節紊亂的診斷治療中提出CoR的定義，隨后逐步運用到口腔修復、正畸等領域[22]。開閉口時，髁突運動中心運動軌跡與關節窩的輪廓相一致，可看作沿關節窩滑動時髁突-關節盤復合體的中心，即CoR，其個體軌跡穩定，受其他因素影響小，最能代表髁突的運動。作為髁突-關節盤復合體運動的參考點，CoR反映了TMJ的內部形態和結構的狀態[20,23]。確定CoR是建立一套可靠的TMJ運動參數及關節運動模型的基礎[24]。早期研究試圖用數學運動模型計算出CoR，通過CoR來模擬解釋下頜運動[25]。Zhao等[26]對計算機數學模型仿真確定CoR的方法進行了系統評估，結果表明通過該方法研究下頜運動特點的可靠性及精確性較高。Sadat-Khonsari等[22]通過使用髁突運動軌跡描記儀(CADIAX)對比正常人和TMD患者CoR隨時間的變化路徑。正常人CoR路徑是當嘴巴張開時，髁突向后向下移動，最后向前和向上移動；而TMD患者的CoR運動路徑不規則，多出現轉折，與正常髁突運動軌跡明顯不同。TMD患者的CoR范圍為4.1 mm，小于正常范圍(5.6 mm)。該研究還觀察到不同錯牙合畸形患者CoR的自由開放運動有顯著差異。與骨性Ⅱ類錯牙合患者相比，骨性Ⅲ類錯牙合患者CoR之間的距離明顯更大。這可能由于TMD患者關節有或多或少的創傷，導致關節結構改變，從而表現為運動軌跡的不穩定。

2.1.2 下頜切牙點 CoR為假想參考點時較難確認。早期多運用髁突運動軌跡描記儀記錄，醫生操作復雜，且需要將夾板固定到牙列上，往往存在咬合干擾，同時儀器的自重及描記時摩擦力，都會對運動軌跡產生一定的影響。因此，最理想的下頜運動軌跡測量應是無損傷、無接觸、無負荷的。于是，切牙點運動軌跡逐漸作為重要的分析內容之一。在常見顳下頜關節紊亂病分類及診斷標準(diagnostic criteria for the most common TMD，DC/TMD)[27]中，下切牙的運動軌跡分析也是重要的活動性評估項目之一。已開發出的下頜運動描記儀(如MKG、BioEGN等)，其原理即通過磁電或光電轉換來顯示運動軌跡，能簡便、快捷且無接觸地記錄下頜切牙點運動軌跡，從而了解TMJ的功能狀態[28]。正常人群左側咀嚼時最大向下位移、最大開口度、最大的前后向位移以及最大左右向位移分別為(18.66±3.56)、(20.66±4.17)、(4.68±2.13)、(8.24±1.48) mm，右側咀嚼時分別為(18.42±3.79)、(20.81±4.38)、(4.89±1.53)、(8.05±1.05)mm，TMD患者位移范圍超出正常值。

分析整個開閉口過程中下頜運動范圍可以反映下頜運動的特征，并與TMD患者的下頜運動參數進行比較。運動范圍受限時提示頜面部肌肉可能存在疲勞或功能障礙，不能平滑地支配下頜的開閉口，從而判定TMJ內是否發生骨質結構改變[29]。

2.2 穩定性

穩定性評估是指分析髁突運動的起點、終點和過程是否具有可重復性，并對髁突進行結構性評估[3]。正常人的下頜運動軌跡具有平穩且可重復性高的特征。運動過程中若髁突位置的變化明顯大于正常的空間差異，即在任一空間平面(冠狀面、矢狀面、水平面)上明顯大于0.3 mm時，則認為髁突位置有偏差[30]。Taniguchi等[31]通過在TMD患者及正常人下頜骨上進行三維定點，比較下頜運動過程中參考點軌跡及咬合位置的穩定性，結果發現，與正常人相比，TMD患者的咬合位置非常不穩定，并且在下頜運動過程中，彼此之間存在很大差異。Skármeta等[32]提出TMJ的狀態、肌肉組織和其他系統性因素可能在維持下頜運動穩定性上起主要作用。對于下頜運動軌跡穩定性的評估有助于結果的系統分析，通過在檢查記錄過程中發現參考點的位置是否有改變及是否有斷點發生，對髁突運動軌跡進行分析，進而對TMD患者進行診斷。

2.3 運動軌跡形態

TMJ區域的器質性變化、異常的下頜運動，都會造成下頜運動軌跡出現不規則的形態。Moriuchi等[33]通過重建小鼠下頜的三維運動軌跡，研究分析了咀嚼過程中下頜運動路徑，并根據不同路徑特征進行相應的描述與解釋，為TMD提供了一些參考。TMJ運動是旋轉和平移結合的6個自由度(degrees of freedom，DOF)運動，常通過3個線位移和3個角位移量化下頜運動過程[34]。Marpaung等[35-36]研究了可復性關節盤前移位患者的下頜運動特征，以6個自由度準確記錄下頜運動，并通過與“金標準”MRI診斷方法對比，下頜運動軌跡分析結合臨床檢查診斷可復性關節盤前移位的特異性達96.6%，表明該方法在TMD診斷中的可行性。Ugolini等[37]通過光電三維運動分析儀研究安氏Ⅲ類錯牙合畸形的患者髁突運動軌跡，發現該類患者在開口過程中髁突多為轉動運動，可以推測該特征與錯牙合畸形導致的TMJ內部結構紊亂有關，但由于該研究樣本量較少且缺乏長期隨訪，無法進一步進行判斷。

除此之外，下頜運動軌跡分析在TMD治療過程中也提供了一些參考作用。例如，咬合矯正(包括咬合板治療、正畸治療等)治療TMD過程中，需要通過下頜運動軌跡分析確定正確的咬合關系，減少或去除導致TMD的咬合因素[38-39]。另外，恢復下頜運動功能也是手術治療的主要目的之一，確定正確的下頜運動軌跡是手術方案設計中必不可少的環節[40]。

3 總結與展望

下頜運動軌跡的分析方法一直在不斷發展，特別是結合數字化技術以來，各種分析系統的可靠性和精確度不斷提高。近年來越來越多的研究證實，定量記錄分析下頜運動提供了多種特定的參數，從而得到多維度、高精度的TMJ運動功能檢查結果[30]，也為修復、正畸、種植及外科提供運動和咬合功能的參考。在診斷TMD患者的過程中，通過下頜運動的分析可以獲取患者TMJ的內部結構信息。下頜運動軌跡分析方法可以提高診斷的敏感性。同時，與MRI相比，下頜運動軌跡分析在TMD診斷中具有高度特異性。

下頜運動軌跡的分析有助于提高我們對髁突和下頜運動復雜性的總體了解，并將TMJ的診斷可視化。然而，對一個或幾個點運動軌跡的研究只能提供有限的下頜運動信息，因此，我們還需要結合TMJ的內部結構和其他檢查方法綜合分析。隨著計算機工程技術與生物醫學的交叉協同發展，可以通過不斷改進可視化的分析技術，簡化操作復雜度，提高人們對下頜運動的認識水平。此外，評估各分析儀器的準確性和可靠性也是亟待進一步研究的問題。通過對下頜運動軌跡的特點進行更深入的了解，可以進一步認識TMJ相關疾病的形成機制，并且對TMD的早期診斷、治療提供重要指導意義。