可复性关节盘前移位对颞下颌关节三维形态学参数的影响

滕海东 舒敬恒 孙庭晖 潘识宇 刘展

四川大学生物力学工程四川省重点实验室，成都610065

颞下颌关节紊乱病（temporomandibular disor‐der，TMD）作为颌面部位的常见疾病，在不同人群中的发病率可达45.16%～54%[1-2]，其症状复杂多样，发病反复，时至今日仍然缺乏统一、高效的诊断和治疗方法。颞下颌关节盘前移位（anterior disc displacement，ADD）作为最常见的TMD，是颞下颌关节（temporomandibular joint，TMJ）疾病中的主要类型[3]，具有一定程度的代表性。一般分为可复性和不可复性2类。可复性盘前移位（ante‐rior disc displacement with displacement，ADDwR）是指关节盘在闭口位时处于前移位状态，而在开口位时能够恢复正常的关节盘-髁突关系，临床表现多为关节弹响、疼痛及张口异常等[4]。有学者[5]为探究疾病机制及治疗方法，进行了三维有限元分析，并发现前移位会增加关节盘后斜面应力，但至今缺乏对ADDwR的三维形态学研究。针对此疾病的形态学研究，可以揭示ADDwR 对TMJ 区结构的影响，对于盘前移病例的临床诊断和治疗都有一定的指导意义。

作为生物力学研究的重要方面，形态学分析不仅能直观地认识TMJ 的结构特点，同时也能较为简单地获取数据，能较为方便地运用于临床。针对TMJ 的形态学研究在TMD 病理学领域也具有重要的应用价值[6]。然而，目前大部分的形态学研究以及临床诊断都是基于二维图像进行的。韩建辉等[7]通过CT 探究ADD 和骨关节炎的相关性，Yang 等[8]通过MRI 评估ADD 的形态学等，张俊超等[9]通过锥形束CT 研究发现初期ADDwR 患者髁突会向上后移动，但他们认为锥形束CT 显示的间隙改变不能作为盘前移的确切诊断依据，而三维形态学测量可以显示TMJ 的空间结构，对复杂的TMJ 疾病的临床诊断提供参考。已有研究[10-11]也表明，三维测量相较于二维能更好地保障结果的准确性。同时也通过对比无症状受试者的TMJ 二维与三维形态学测量结果，指出二维形态学测量结果可能因为受试者拍摄时的体位误差等产生的偏差，甚至可能导致临床诊断过程的错误判断。

本文通过螺旋CT 对ADDwR 患者以及正常人的颌骨进行三维重建，在三维模型上分别测量了9个具有代表性的形态学参数，对比ADDwR患者与正常人之间形态学参数上的差异，并从生物力学的角度叙述了形态学参数改变所引起的TMJ 力学环境的变化，以及对下颌运动可能产生的影响。

1 材料和方法

1.1 数据获取

随机选取15名ADDwR 患者作为试验组，男3例，女12 例，平均年龄（26.3±24.7）岁，其中9名双侧ADDwR，3名左侧ADDwR和3名右侧AD‐DwR；10名身体状况良好、无TMD 且面型对称的受试者作为对照组，男6 例，女4 例，平均年龄（26.8±4.9）岁。试验组和对照组均经TMJ 磁共振检查，诊断为ADDwR和无ADD的正常人（图1）。本研究通过四川大学华西口腔医院的伦理委员会审查（编号：K2016012），所有受试者在试验之前对于试验内容和各项测试均完全知情并同意。

所有试验对象均于四川大学华西口腔医院放射科进行三维螺旋CT 扫描，扫描层厚为0.4 mm，数据文件以DICOM格式导出。

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

1.2 三维模型重建

将DICOM 格式的CT 影像数据导入到Mimics Research 20.0 软件，通过灰度值区分TMJ 区域，提取出上、下颌骨，最后依照选取结果计算生成三维模型（图2b）。

1.3 三维形态学参数测量

根据重建得到的三维模型，分别测量以下9个具有代表性的形态学参数。1）水平髁突角（horizontal condylar angle，HCA）：髁突长轴（髁突最外侧点与最内侧点的连线）和横断位视图下两侧耳廓最前端点连线[12]的夹角（图2a）。2）冠状髁突角（coronal condylar angle，CCA）：髁突长轴和法兰克福平面的夹角（图2d）。3）矢状升支角（sagittal ramus angle，SRA）：下颌升支后轮廓的切线与法兰克福平面的夹角（图2e）。4）冠状髁突宽度（coronal condylar width，CCW）：冠状位上，髁突最外侧点与最内侧点之间的水平距离（图2d）。5）关节腔内间隙（medial joint space，MJS）：髁突内侧与关节窝内侧的最短距离（图2f）。6）关节腔外间隙（lateral joint space，LJS）：髁突外侧与关节窝外侧的最短距离（图2f）。7）关节腔上间隙（superior joint space，SJS）：髁突最上侧的点到关节窝的最短距离（图2f）。8）关节腔前间隙（anterior joint space，AJS）：髁突前部与关节窝前部的最短距离（图2c）。9）关节腔后间隙（posterior joint space，PJS）：髁突后侧与关节窝后侧的最短距离（图2c）。

图2 ADDwR患者TMJ形态学参数的测量方法示意图Fig 2 Schematic measurement of morphological parameters of the TMJ in patients with ADDwR

对所有受试者的左、右侧TMJ 进行上述数据的测量，记录结果并进行统计学分析。

1.4 统计学分析

采用独立样本t检验方法，将试验组患AD‐DwR 侧测量结果与对照组结果利用统计学软件IBM SPSS Statistics 25 进行差异性分析，对其中为满足正态分布的分组采用Mann-Whitney U 检验；对对照组同一参数的左侧与右侧的结果采用配对样本t检验进行分析，对其中未满足正态分布的数据采用Wilcoxon 符号秩检验。其中试验组患病侧的结果采用双侧ADDwR 患者两侧及单侧ADDwR患者患病侧结果，共24 组数据；对照组未患病侧的结果采用无症状受试者两侧结果，共20组数据。当P＜0.05 时，认为被比较的两组数据的差异具有统计学意义。

2 结果

15例ADDwR患者的形态学测量数据见表1。

对照组TMJ 左、右侧9 个形态学参数相近，差异均无统计学意义（P＞0.05）（表2）。除了CCW 之外，试验组患病侧TMJ 的其余8 个形态学参数与对照组的差异均存在统计学意义（P＜0.01），试验组患病侧HCA 和CCA 参数均显著大于对照组，而SRA、MJS、LJS、SJS、AJS 和PJS参数均显著小于对照组（表3）。

3 讨论

形态学以其直观、简单的特点已经广泛用于临床的相关研究中，TMJ 的形态学研究在TMD 病理学方面更是具有重要的意义。本文从形态学角度出发，依据15 名ADDwR 患者和10 名正常人的CT 数据建模，对其TMJ 三维形态学参数进行测量，然后取平均值进行统计学分析，以此探究ADDwR患者与正常人的差异。

表1 15例ADDwR患者TMJ的形态学参数Tab 1 Morphological paraments of the TMJ in fifteen patients with ADDwR

表2 对照组两侧TMJ的形态学参数Tab 2 Morphological parameters of TMJ on both sides of the control group

表3 试验组患病侧与对照组TMJ的形态学参数Tab 3 Morphological parameters of the TMJ in the experimental group and the control group

结果显示，对照组两侧TMJ 的形态和位置是对称的（表2），正常人无任何颌面部畸形、TMJ疾病等，即没有TMJ 形态差异，此结果也侧面说明了研究方法的合理性。对比试验组患病侧与对照组TMJ 的形态学参数，可见ADDwR 会导致正常人与患者TMJ 在形态学上的差异（表3）。试验组患病侧HCA、CCA 均显著大于对照组，表明ADDwR 会导致患者的髁突角明显高于正常水平。过大的髁突角会引起关节盘与髁突间相对位置的改变，从而诱发ADDwR，这与患者临床症状一致。

根据相关研究[13-14]，HCA 和CCA 的改变可能导致其他退行性病变。这间接说明ADDwR若长时间不接受治疗，可能会发展为不可复ADD[15]，甚至诱发更严重的症状，如关节盘穿孔等。试验组患病侧SRA 显著小于正常人，说明ADDwR 会导致下颌升支角的显著减小。SRA 的减小会改变髁突的受力方向，影响TMJ 的应力分布，进而加剧TMD，甚至引起其他疾病。相关研究[16]也指出ADDwR 患者可能加速关节盘畸形及髁突的退行性病变，引起下颌骨畸形。CCW 是描述髁突形状的参数，ADDwR 临床上的变化主要体现在相对位置和形态的变化，因此正常人与患ADDwR 侧CCW的差异无统计学意义。但患病侧CCW 的平均值均小于正常人，这说明ADDwR虽然不能显著地改变髁突宽度，但仍可能会使其低于正常水平[17]。

试验组患病侧MJS、LJS、SJS、AJS 和PJS 与对照组的对比（表3）显示，ADDwR 将显著减小患者TMJ 的内侧、外侧、上侧、前侧和后侧关节间隙，关节间隙的减小意味着髁突更接近关节窝，与临床上ADDwR患者的真实变化一致，说明形态学参数可以很好的描述TMJ 的形态和相对位置的变化。将法兰克福平面作为固定水平面，下颌升支后轮廓的切线与法兰克福平面的交点所在直线为旋转轴，SRA 的减小会引起ADDwR 患者的髁突相对后仰。因此，ADDwR 将导致患者髁突更接近关节窝，与SRA 的减小组合后，就会表现为髁突整体向上后移位。这里的“后移”是髁突角度的变化引起的，但二维测量并不能准确显示髁突角度的变化，所以现有基于锥形束CT 的研究[9]会发现ADDwR患者髁突向后移。而这一现象实际上可能是因为患者髁突更接近关节窝并发生了向后旋转。因此，针对复杂的TMJ疾病的诊断和治疗，三维形态学测量可以给临床提供更准确的数据。但下颌升支的弧度也会影响SRA 的大小，所以仍需进一步加大样本量及建立一个新的形态学参数来准确支持发生“后仰”的这一结论。此外，关节间隙的减小会加重关节内各组织的相互挤压，加大TMJ 内的应力水平，引起关节疼痛或关节盘变薄。长此以往，甚至可能进一步导致盘穿孔，加重TMD 病症。因此建议ADDwR 患者及时到医院进行治疗，避免病症的恶化。

ADDwR 会导致患者的髁突角明显大于正常人，下颌矢状升支角、关节间隙显著小于正常人，从而导致髁突向上移位、更接近关节窝，也可能会导致TMJ的髁突宽度低于正常水平。

致谢：感谢四川大学基础力学实验室邵冰莓、王柏弋老师提供的帮助。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。