MRI评价安氏Ⅰ类和Ⅱ类成年男性下颌逐步前伸中颞下颌关节盘的组织结构变化

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0197

中国组织工程研究 ›› 2018, Vol. 22 ›› Issue (12): 1811-1816.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.0197

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MRI评价安氏Ⅰ类和Ⅱ类成年男性下颌逐步前伸中颞下颌关节盘的组织结构变化

唐倩1，方志欣1，周嫣1，白彬2，黄敏方1

1广西壮族自治区人民医院口腔正畸科，广西壮族自治区南宁市 530021；2柳州市工人医院，广西壮族自治区柳州市 545000

收稿日期:2018-02-06 出版日期:2018-04-28 发布日期:2018-04-28
通讯作者: 方志欣，硕士，主任医师，研究生导师，广西壮族自治区人民医院口腔正畸科，广西壮族自治区南宁市 530021
作者简介:唐倩，女，1989年生，广西壮族自治区桂平市人，汉族，2015年广西医科大学毕业，硕士，医师，主要从事正畸临床研究。
基金资助:
广西医疗卫生适宜技术研究与开发课题(桂卫S201315-02)；广西科技攻关项目(桂科攻1140003B-72)

A magnetic resonance imaging study to compare structural changes of the temporomandibular joint disk during mandibular advancement between Angle Class I and Class II in adult males

Tang Qian1, Fang Zhi-xin1, Zhou Yan1, Bai Bin2, Huang Min-fang1

1Department of Orthodontics, the People's Hospital of Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning 530021, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China; 2Liuzhou Worker’s Hospital, Liuzhou 545000, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China

Received:2018-02-06 Online:2018-04-28 Published:2018-04-28
Contact: Fang Zhi-xin, Master, Chief physician, Master’s supervisor, Department of Orthodontics, the People's Hospital of Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning 530021, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China
About author:Tang Qian, Master, Physician, Department of Orthodontics, the People's Hospital of Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning 530021, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China
Supported by:
the Guangxi Medical and Health Proper Technology Research and Development Project, No. S201315-02; the Science and Technology Research & Development Program of Guangxi Zhuang Autonomous Region, No. 1140003B-72

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
下颌前伸与颞下颌关节盘：口腔矫治器治疗阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征的主要原理是在夜间睡眠时使患者的下颌处于前伸位，有效扩大上气道，从而改善患者的憋气症状，提高睡眠质量。戴用口腔矫治器治疗时，由于下颌骨的前伸，必将对颞下颌关节产生一个非正常生理性的牵张应力，从而导致关节盘组织结构的适应性反应。关节盘是颞下颌关节的重要组织结构，若其发生病理性改变，对颞下颌关节的正常生理和功能将造成严重影响。
颞下颌关节的MRI检查：MRI三维影像技术能清晰显示关节各软硬组织的形态和结构，尤其是关节盘可以清晰成像，这是其他X射线三维影像诊断技术无法达到的，被称为是诊断颞下颌关节疾病的“金标准”。同时，MRI技术还可以进行关节运动的动态观察及关节韧带、肌肉等的研究，是临床中探讨颞下颌关节组织结构的生理及病理变化的重要手段。

摘要
背景：下颌前伸式口腔矫治器对轻、中度阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者疗效较好。但戴用下颌前伸式矫治后，下颌处于非正常生理位，必然会对颞下颌关节产生影响，关节盘是颞下颌关节的重要组织结构，那么下颌前伸时关节盘组织结构将发生怎样的变化，这些变化是否会对颞下颌关节造成损害？同时安氏Ⅰ类和Ⅱ类人群的颞下颌关节结构是否有差异，在下颌前伸过程中2种不同骨面型的颞下颌关节结构将发生怎样的变化，其发生的规律是否相同，此方面尚缺乏系统研究。
目的：比较分析下颌逐步前伸过程中安氏Ⅰ类个别正常牙合及安氏Ⅱ类错牙合成年男性颞下颌关节盘组织的结构变化及其差异。
方法：将40例成年无鼾男性志愿者，按安氏分类及矢状骨面型将其分为Ⅰ类组和Ⅱ类组，每组各20例。每位志愿者分别于正中咬合位(F0)、下颌最大前伸位的75%位(F75)及下颌最大前伸位(F100)进行颞下颌关节的MRI扫描。利用MRI影像对2组志愿者不同下颌前伸位时关节盘组织的相关指标进行测量和计算，并对其进行统计分析。
结果与结论：①在F0位，安氏Ⅱ类组关节盘前移位发生率大于安氏Ⅰ类组(P < 0.01)；②两组盘髁角度随下颌前伸均减小(P < 0.01)；③安氏Ⅰ类及Ⅱ类组均表现为关节盘旋转角度从F0至F100位大于从F0至F75位，差异有显著性意义(P < 0.05)；④安氏Ⅰ类个别正常牙合和安氏Ⅱ类错牙合成年男性颞下颌关节盘组织结构存在差异。适度的下颌前伸对原有关节盘前移位者可产生积极作用，但下颌过度前伸则可能对颞下颌关节盘造成危害。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0002-2544-6258(方志欣)

关键词: 阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征, 口腔矫治器, 下颌前伸, 颞下颌关节盘, 磁共振成像, 安氏Ⅱ类错牙合, 组织构建, 关节盘旋转角, 颞下颌关节紊乱

Abstract:

BACKGROUND: Mandibular advancement devices are commonly used in patients with mild to moderate obstructive sleep apnea hypopnea syndrome. But wearing with mandibular protraction appliance makes the mandible in an abnormal position, and inevitably affects the temporomandibular joint (TMJ). As one of the important components of the TMJ, can structural changes of the joint disk impair the TMJ? Are there any differences in the TMJ structure between Angle Class I and Class II? What will happen to the TMJ structure in the Angle Class I and Class II during mandibular advancement? Is there a same law of TMJ changes for Angle Class I and Class II? All of these are undetermined systematically.
OBJECTIVE: To compare the changes in the structure of TMJ disk and the differences during mandible advancement between Angle Class I and Class II adult males.
METHODS: Forty non-apnea adult males were divided into two groups (n=20 per group), including Class I and Class II groups, according to the Angle’s classification and sagittal skeletal facial type. Each volunteer was scanned by MRI in three positions, including central occlusion (F0), 75% of the maximum mandible advancement (F75) and maximum of the mandible advancement (F100). These indexes that were correlated with morphology of the joint disk in different mandible advancement positions were measured and calculated by MRI, and then analyzed statistically.
RESULTS AND CONCLUSION: In F0, the ratio of disk anterior displacement in the Class II group was higher than that in the Class I group (P < 0.01). The angle A was decreased as the mandible advanced in both groups from F0 to F75 (P < 0.01). The rotational angular dimension was increased as the mandible advanced, and the sizes from F0 to F100 were bigger than those from F0 to F75 (P < 0.05). Some differences existed in the structure of TMJ disk between Angle Class I and II adult males. In summary, appropriate mandibular advancement may play a positive role in patients with anterior displacement of the joint disk, but excessive mandible advancement is likely to impair the TMJ disk.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Temporomandibular Joint, Temporomandibular Joint Disk, Orthopedic Fixation Devices, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

唐倩，方志欣，周嫣，白彬，黄敏方. MRI评价安氏Ⅰ类和Ⅱ类成年男性下颌逐步前伸中颞下颌关节盘的组织结构变化[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(12): 1811-1816.

Tang Qian1, Fang Zhi-xin1, Zhou Yan1, Bai Bin2, Huang Min-fang1. A magnetic resonance imaging study to compare structural changes of the temporomandibular joint disk during mandibular advancement between Angle Class I and Class II in adult males[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(12): 1811-1816.

图/表（结果） 2

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引言

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS)因其发病率较高且严重影响患者的日常工作和生活，并可导致多系统器官功能的损害甚至有导致患者猝死的风险，成为近年多个医学领域研究的热点^[1]。口腔医学作为多学科协作的一部分也积极参与其中。目前，对OSAHS的治疗主要有手术和非手术两种治疗方法。非手术治疗中的口腔矫治器治疗是近20年发展起来的保守性治疗措施，其中以下颌前伸式口腔矫治器应用最为广泛，该方法具有无创、经济和便携易用等优点，对轻、中度OSAHS患者疗效较好。下颌前伸式口腔矫治器的作用原理主要是通过患者睡眠时戴用口腔矫治器，将下颌固定于前下位置，颏舌肌收缩牵引舌主动或者被动向前以增大狭窄的口咽气道，达到增加上气道的通气量及稳定性的目的，从而使睡眠呼吸紊乱症状得到缓解^[2-4]。由于戴用口腔矫治器治疗OSAHS时，下颌需较长时间处于前伸位，打破了口颌系统原有的平衡，增加了患者牙周软硬组织及颞下颌关节等的负担，可能导致患者组织损伤或患者不能耐受而放弃治疗^[5]。另外，因为下颌骨的前伸，必将对颞下颌关节产生一个非正常生理性的牵张应力，对颞下颌关节的正常结构和生理功能均可能造成影响^[6]。因此，口腔临床正畸医师在使用口腔矫治器治疗OSAHS时需对下颌前伸进行定位，达到既能有效扩张上气道的同时又不对颌面部软硬组织造成损害。目前有关口腔矫治器治疗OSAHS相关的颞下颌关节结构的研究尚较少，有限的研究也仅针对髁状突的位置，不涉及与颞下颌关节功能更为密切的盘突关系等。

由于Ⅱ类骨面型特殊的解剖特点在先天上存在更为狭窄的上气道，故学者们认为此类骨面型有更高的潜在的OSAHS患病可能性，并且OSAHS患者以男性居多^[7]。同时，在对成人安氏Ⅱ类错牙合人群的研究中发现颞下颌关节盘移位发生率高于安氏Ⅰ类错牙合患者^[8]。因而安氏Ⅱ类人群的颞下颌关节可能存在一定的病理结构，且这一病理结构随着年龄增长而逐渐突显^[9]。那么下颌向前移位，颞下颌关节盘突等结构将发生怎样的变化，这些变化是否会对颞下颌关节造成损害，成为颞下颌关节病的潜在致病因素，尤其对于可能已存在颞下颌关节病理结构的成人安氏Ⅱ类错牙合畸形患者，此方面尚缺乏系统研究。

自20世纪90年代Ruf将MRI技术引入颞下颌关节的研究后，为颞下颌关节的研究和诊断带来了革命性的变化，MRI以其非创伤性、无电离辐射、软组织显影及多维成像等优点被许多国内外学者所推崇^[10-13]。MRI技术能清晰显示关节盘结构，为关节盘的移位程度和形态变化的观察和测量提供了X射线片及CT检查等均无法获得的精确影像资料，因而对颞下颌关节结构形态的研究和疾病诊断具有非常重要的临床价值^[14]。当前研究借助MRI三维成像和软组织显影清晰的优势分别对安氏Ⅰ类个别正常牙合和安氏Ⅱ类错牙合成年男性下颌逐步前伸中颞下颌关节结构的改变进行研究，结果将更加科学可靠，对提高下颌前伸式口腔矫治器治疗OSAHS的效率、减少并发症及提高患者对矫治器的耐受性等方面均有重要意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1 对象和方法 Subjects and methods

1.1 设计临床对比分析研究。

1.2 时间及地点于2014年9月至2015年4月在广西壮族自治区人民医院口腔科和MRI室完成。

1.3 对象对广西壮族自治区3所高校在校男生进行口腔检查，并按纳入标准初步选定志愿者对象，再通过头颅侧位定位片和全口曲面断层片检查筛选。

纳入标准：无鼾史男性，籍贯广西，年龄18-30岁，体质量指数18.5-22.9 kg/m²。安氏Ⅰ类正常牙合组(Ⅰ类组)：①0°≤上下齿槽座角≤4.7°；②磨牙呈中性关系，前牙覆牙合，覆盖正常；③侧貌基本呈直面型；④无器质性颞下颌关节病变；⑤无口腔颌面部外伤史、手术史及牙颌面畸形治疗史；⑥口腔及颅颌面部无金属修复体及异物；⑧心理健康，无幽闭恐惧症等心理疾患。安氏Ⅱ类错牙合组(Ⅱ类组)：①上下齿槽座角>4.7°；②磨牙远中关系，前牙深覆盖Ⅰ度及以上；③侧貌呈突面型。其余纳入标准同安氏Ⅰ类正常牙合组。

排除标准：①上下齿槽座角≤0；②有明显睡眠打鼾或呼吸睡眠障碍疾病；③存在全身系统性疾病；④无法配合完成MRI扫描。

研究已获得广西壮族自治区人民医院伦理委员会的批准，每位受试者均签署知情同意书。最终确定40名研究对象，每组20名。每组20例患者的双侧颞下颌关节，即为40侧关节。

1.4 材料磁共振扫描仪，扫描仪型号：Magnetom skyra，Siemens AG，Germany，头颈线圈；咬合蜡(用口腔专用蜡咬于患者口中记录并制取各前伸位置的咬合蜡用于MRI扫描时下颌定位。

1.5 方法

1.5.1 下颌前伸定位分别于受试者的最大前伸位(F₁₀₀)、最大前伸位的75%位(F₇₅)用蜡咬于受试者口中记录并制取各前伸位置的咬合蜡。

1.5.2 MRI成像受试者仰卧位，头位固定，头、颈、躯体保持在同一直线上，扫描采用质子密度加权像，扫描层厚2 mm，以髁突作为参照点连续扫描。扫描过程中嘱患者保持不动，意识清醒，平静鼻呼吸，轻力咬合，不说话，不吞咽及咀嚼。每位受试者分别于正中咬合位(F₀)、F₇₅和F₁₀₀位进行颞下颌关节的MRI。所有受试者的扫描均由同一位技师操作，每次扫描志愿者体位保持不变。

1.5.3 测量指标颞下颌关节盘结构的测量分析指标：

(1)盘髁角(A)：在MRI斜矢状位的质子密度像上参照Drace and Enamann的关节盘后带与髁突顶12点钟位置所成角度测量法，确定盘髁关系^[15-16]。正常A=10°至-10°。若A角> 10°为关节盘前移位；若A角< -10°为关节盘后移位。绝对数值越大，表示关节盘移位越严重。具体测量方法见图1。

(2)关节盘移位角、关节盘旋转角：在MRI矢状向中心断层影像层面分别测量由F₀前伸至F₇₅和F₀前伸至F₁₀₀2个不同程度前伸位置时的以上指标^[17]。具体测量方法见图2A，B。

图像处理及数据采集：利用MRI机自带电脑系统程序对图像进行测量分析，测量项目(2)用硫酸纸描记后测量。每项指标测量3次取平均值。在所有测量截面中保持使用一致的窗宽窗位，测定条件保持不变。

1.6 主要观察指标 ①关节盘-髁状突夹角；②关节盘移位角；③关节盘旋角。

1.7 统计学分析运用SPSS 21.0软件对测量结果的计量资料进行描述性统计分析，同一组患者左右两侧均数比较采用配对t 检验。两组患者之间均数比较采用两独立样本的t 检验。同一组患者3种不同状态下(F₀、F₇₅、F₁₀₀)测量项目均数的比较采用随机区组设计方差分析，并采用SNK、LSD法进行两两比较。两组率的比较采用χ²检验。以P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

3.1 研究不同下颌前伸位颞下颌关节结构变化的意义下颌前移装置用于治疗OSAHS已有30多年的历史^[18]。鉴于下颌前移装置的作用原理，要使矫治器有效，必须保证下颌有一定的前移量，而下颌前移打破了口颌系统原有的平衡，增加了患者牙周软硬组织及颞下颌关节等的负担，可能导致患者组织损伤或不能耐受而放弃治疗^[19]。颞下颌关节为人体中最为复杂的关节，易受周围环境及其他因素的影响而发生颞下颌关节功能紊乱。由于下颌前伸对关节结构产生较大张力，有可能增加患者发生颞下颌关节功能紊乱的风险。目前，临床上一般以下颌最大前伸位的75%作为下颌前移装置治疗OSAHS患者的下颌前伸定位选择，但实际上，有关合适的下颌前移量的确定及其对颌面部软硬组织尤其是颞下颌关节的影响仍有较大争议。有学者对以往的报道进行回顾性分析认为下颌最大前伸的75%并没有比最大前伸的50%治疗成功率更高^[20]。Rashmikant等^[21]认为下颌前伸50%和前伸75%都能改变上气道通气量，但下颌前伸50%可以减少牙牙合变化及颞下颌关节紊乱的发生，但研究使用的头侧定位侧位片观察，故仅限于二维层面，且X射线层面的研究对关节盘的显示不够清晰。Anitua等^[22]研究发现下颌平均前伸(1.7±1.5) mm即能达到减少OSAHS患者50%的呼吸紊乱指数，故可通过观察患者睡眠呼吸暂停低通气指数改变减少戴用矫治器时下颌的前伸量，避免对颞下颌关节产生不利影响，研究从患者的临床表现上总结出下颌前伸的量化范围，但并未从颞下颌关节的角度考虑下颌前伸的量与关节盘的联系。由于罹患颞下颌关节紊乱综合征风险增加、肌肉疼痛和颞下颌功能障碍等因素会限制下颌前移装置的长期使用，故有必要研究下颌不同前伸位颞下颌关节结构的变化，帮助医生在临床上判断不同患者的下颌最适前伸量，提高下颌前移装置治疗OSAHS的效率、减少并发症及提高患者对矫治器的耐受性^[23]。当前研究从MRI三维影像层面研究下颌逐步前伸中关节盘的位移量及旋转角度等的变化，旨在从颞下颌关节盘的角度考虑下颌前伸的量与关节结构变化的关系。

3.2 安氏Ⅰ类正常牙合和Ⅱ类错牙合者颞下颌关节盘组织结构的差异及意义关节盘移位是导致颞下颌关节紊乱病的病理机制之一^[24]。当前研究发现Ⅱ类错牙合组关节盘前移位率大于Ⅰ类组，说明Ⅱ类错牙合者表现出更易发生关节盘前移位的趋势，与Gökalp等^[25]的观点基本一致。但在临床中，并不是每例关节盘前移位的患者均表现出临床检查指征的异常。谷志远等^[26]研究认为，颞下颌关节盘移位后，双板区可发生修复和重建，双板区通过改建后若能产生足够的纤维软骨，就能代替关节盘行使其作用，即机体自身产生了适应性的改建，故关节盘一定程度的前移位可不伴弹响，临床上也不会表现出关节症状。但也有学者研究认为，关节盘移位程度随着时间推移会持续进展，当机体适应性下降，适应性改建不充分而致病因素强大而持续时，则关节盘无法通过改建来适应这种新的状态，此时关节内滑液流体动力改变，各种细胞因子分泌，蛋白酶增多，关节内组织开始出现破坏，从而表现出临床症状^[27]。故关节盘前移位仍是颞下颌关节功能紊乱病的隐患。由于Ⅱ类错牙合者无症状关节盘前移位者较多，故对Ⅱ类错牙合的OSAHS进行下颌前移装置治疗时应更多关注患者的关节状况。

3.3 安氏Ⅰ类正常牙合和Ⅱ类错牙合者下颌不同程度前伸时颞下颌关节盘形态的变化及其临床意义当前研究发现Ⅱ类错牙合者随下颌逐步前伸关节盘亦表现缩短及向后回复，关节盘变化规律与安氏Ⅰ类组基本一致。有学者研究发现对于存在有颞下颌关节紊乱的患者，戴用下颌前伸矫治器治疗OSAHS后其颞下颌关节症状会进一步加重^[28]。但也有研究支持髁突的前下移动可使前移位的关节盘沿关节结节后斜面向后滑动，回复到正常位置，可能有利于颞下颌关节紊乱病的治疗^[29-30]。同时，在研究中也发现有部分关节盘前移的Ⅱ类错牙合受试者在下颌F₇₅前伸位，关节盘向后回复至髁突顶12点方向位后，故下颌F₇₅前伸位对于一些已有关节盘前移位的Ⅱ类错牙合患者可能是一个积极的作用，与Ivorra-Carbonell等^[31]研究结果基本一致。另外，在F₇₅和F₁₀₀两个位置上相对于F₀初始位置，关节盘旋转角度有明显的差异，而且下颌前伸程度越大，旋转角度越大。有学者认为关节盘旋转移位是颞下颌关节结构紊乱的诊断标准之一，而且关节盘穿孔与关节盘旋转移位也存在密切关系，故下颌过大的前移可能会导致颞下颌关节损害^[32]。当前研究还发现2组盘髁角度不同下颌前伸位上的差异均无显著性意义，从F₇₅至F₁₀₀位，2组关节盘移位角和旋转角变化差异无显著性意义，但患者的颌面的不适感和酸胀程度有所增加，可能是由于肌肉牵拉所致的，下颌前伸程度越大，肌张力大，不适感增加等等因素均有可能导致患者因无法适应而依从性下降，放弃口腔矫治器的治疗。已有学者证实随下颌前伸的位移增加，关节盘的应力相应增加，同时他对动态负荷冲击下颞下颌关节内各结构的应力分布进行数值模拟研究，显示颞下颌关节各结构都不能承受过高的应力，甚至有学者研究后认为颞下颌关节功能紊乱是由于肌肉动力学的变化导致的而非关节结构的改变^[33-34]。此外，Aidar等^[35]发现，使用Herbst矫治器使安氏Ⅱ类患者下颌前移，治疗结束时颞下颌关节出现了与下颌前移装置有某种联系的改变。由此认为下颌前移装置虽然不会导致盘前移位的发生，且对治疗前已经存在的关节盘前移位还可能有一定治疗作用，但前提是对其下颌前移量的控制需十分谨慎。同时由于安氏Ⅱ类错牙合者关节盘前移位的比例较高，在下颌前伸过程中，关节盘向后回复的跨度较安氏Ⅰ类组更大，则其关节盘的稳定性也较安氏Ⅰ类组差。因此对于安氏Ⅱ类错牙合的OSASH患者的下颌前伸定位更应综合考虑。

当前研究MRI影像技术采用的是质子密度加权像，更有利于辨别关节盘影像，但由于关节盘移位或变形，导致信号强度改变，仍有一些受试者的关节盘后带较难辨别，需多层面反复确认，增加了测量误差。故在关节盘的相关测量中应尽量减少与关节盘后带相关的项目，如关节盘移位和旋转角度就不涉及关节盘后带，但这些测量项目目前研究的较少，相关的正常参考值缺乏，尚需要学者们不断研究丰富。当前研究是对下颌前移位颞下颌关节结构变化的初步研究和探索，样本量还比较少，研究的层面还比较局限，结果展示的可能更多的是一种倾向，旨在为今后的更深入的研究提供思路和参考。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

MRI评价安氏Ⅰ类和Ⅱ类成年男性下颌逐步前伸中颞下颌关节盘的组织结构变化

A magnetic resonance imaging study to compare structural changes of the temporomandibular joint disk during mandibular advancement between Angle Class I and Class II in adult males

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