三维数字化解剖测量颞下颌关节的骨性结构

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.20.001

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
颞下颌关节：颞下颌关节由下颌骨髁突、颞骨关节面、居于二者之间的关节盘、关节周围的关节囊和关节韧带(颞下颌韧带、蝶下颌韧带、茎突下颌韧带)所组成。是颌面部唯一的左右双侧联动关节，具有一定的稳定性和多方向的活动性。在肌肉作用下产生与咀嚼、吞咽、语言、及表情等有关的各种重要活动。
数字解剖：是通过计算机技术，将人体结构数字化，在电脑屏幕上出现看得见的、能够调控的虚拟人体形态，进一步测量比较分析的学科。

摘要
背景：颞下颌关节结构功能复杂，国外假体不适合国人解剖学参数，因此临床急需相关参数以指导适合国人假体的设计。
目的：通过计算机三维数字化法对颞下颌关节应用解剖学参数进行测量，为人工颞下颌关节设计改进提供参考。
方法：选取正常颞下颌关节CT连续影像学扫描资料30例，层厚0.625 mm，采用Mimics10.01软件进行三维数字化重建并测量关节窝、髁突等8项相关解剖学参数。
结果与结论：下颌头、下颌颈和下颌窝内外径均大于前后径，下颌孔位于下颌支中后部，下颌头与冠突的距离大于下颌切迹的深度，全部指标左右侧别间差异无显著性意义。结果说明颞下颌关节骨性结构解剖学参数具有一定规律，所以实验结果可为标准型颞下颌关节假体设计提供理论参数。

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: 0000-0003-1007-5914(沈晓玲)

关键词: 颞下颌关节, 解剖学, 组织工程

Abstract:

BACKGROUND: Guidances for design of Chinese people’s temporomandibular joint prosthesis are urgently needed because foreign prosthesis is unsuitable for Chinese people due to variant anatomy parameters.

OBJECTIVE: To provide a reference for improving the design of artificial temporomandibular joint through computer three-dimensional digital measures of the anatomy parameters of the temporomandibular joint.
METHODS: Continuous CT data with layer thick 0.625 mm of 30 normal temporomandibular joints were selected. Three-dimensional digital reconstruction and eight related anatomy parameter measurements of the articular fossa and condylar of the joints were performed using Mimics10.01 software.
RESULTS AND CONCLUSION: The internal and external diameter of the mandibular fossa, head of mandible and neck of mandible were greater than the anterior and posterior diameter. The mandibular foramen was located at middle-posterior of the ramus of the mandible. The distance between head of the mandible and coronoid process was longer than the depth of the mandibular notch. There were no significant differences between two sides regarding all above-mentioned parameters. There are certain regular patterns in anatomy parameters of the temporomandibular joint. The study results will provide a reference for improving the design of artificial temporomandibular joint.

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, Anatomy, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

沈晓玲，刘敏，黄海霞，王频. 三维数字化解剖测量颞下颌关节的骨性结构[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(20): 2893-2898.

Shen Xiao-ling, Liu Min, Huang Hai-xia, Wang Pin. Three-dimensional digital model measurements of the temporomandibular joint[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(20): 2893-2898.

图/表（结果） 4

参考文献

[1] Jiao K, Niu LN, Li QH, et al.2-adrenergic signal transduction plays a detrimental role in subchondral bone loss of temporomandibular joint in osteoarthritis. Sci Rep. 2015;5(3):12593.

[2] Momani M, Abdallah MN, Al-Sebaie D,et al. Rehabilitation of a Completely Edentulous Patient with Nonreducible Bilateral Anterior Dislocation of the Temporomandibular Joint: A Prosthodontic Challenge-Clinical Report.J Prosthodont. 2015 Jul 27. doi: 10.1111/jopr.12318.

[3] Mor N, Tang C, Blitzer A.Temporomandibular Myofacial Pain Treated with Botulinum Toxin Injection.Toxins (Basel). 2015;7(8):2791-2800.

[4] Gao Z, Ni Q, Zhang R, et al.Clinical research for the treatment of temporomandibular joint injury based on three-dimensional digital technology.Zhonghua Zheng Xing Wai Ke Za Zhi.2015;31(2):123-127.

[5] Sun G, Lu M, Hu Q, et al.Surgical management of temporomandibular joint ankylosis under the guidance of navigation].Zhonghua Zheng Xing Wai Ke Za Zhi. 2015;31(2):114-117.

[6] Seo YJ, Park SB, Kim YI,et al.Effects of condylar head surface changes on mandibular position in patients withtemporomandibular joint osteoarthritis.J Craniomaxillofac Surg. 2015,pii: S1010-5182(15) 00208-5.

[7] Lin SL, Wu SL, Tsai CC, et al.Serum cortisol level and disc displacement disorders of the temporomandibular joint.J Oral Rehabil. 2015 , doi: 10.1111/joor.12331.

[8] Slade GD, Sanders AE, Ohrbach R, et al.COMT Diplotype Amplifies Effect of Stress on Risk of Temporomandibular Pain.J Dent Res. 2015;94(9): 1187-1195.

[9] 焦子先,郑吉驷,刘欢,等.成人下颌骨解剖测量分析.中国口腔颌面外科杂志,2015,13(2):151-154.

[10] Lee HJ, Choi KS, Won SY, et al.Topographic Relationship between the Supratrochlear Nerve and Corrugator Supercilii Muscle-Can This Anatomical Knowledge Improve the Response to Botulinum Toxin Injections in Chronic Migraine?Toxins (Basel). 2015; 7(7):2629-2638.

[11] Moon SY, Chung H.Ultra-thin Rigid diagnostic and therapeutic arthroscopy during arthrocentesis: Development and preliminary clinical findings. Maxillofac Plast Reconstr Surg.2015;37(1):17.

[12] Razek AA, Al Mahdy Al Belasy F, Ahmed WM, et al. Assessment of articular disc displacement of temporomandibular joint with ultrasound.J Ultrasound. 2014;18(2):159-163.

[13] Kassam K, Cheong R, Cascarini L.Parapharangeal edema: an uncommon complication of TMJ arthroscopy. Clin Case Rep.2015;3(6):496-498.

[14] Kumagai K, Suzuki S, Kanri Y, et al.Spontaneously developed osteoarthritis in the temporomandibular joint in STR/ort mice.Biomed Rep.2015;3(4):453-456.

[15] Rezaian J, Namavar MR, Vahdati Nasab H, et al. Foramen Tympanicum or Foramen of Huschke: A Bioarchaeological Study on Human Skeletons from an Iron Age Cemetery at Tabriz Kabud Mosque Zone.Iran J Med Sci.2015;40(4):367-371.

[16] Li T, Li G.Effect of articular cavity injection for patients with temporomandibular joint osteoarthritis at different ages.Shanghai Kou Qiang Yi Xue.2015;24(3):356-360.

[17] Bag AK, Gaddikeri S, Singhal A, et al. Imaging of the temporomandibular joint: An update.World J Radiol. 2014;6(8): 567-582.

[18] Wang XD, Kou XX, Mao JJ, et al.Sustained Inflammation Induces Degeneration of the Temporomandibular Joint.J Dent Res. 2012,91(5): 499-505.

[19] Wang P, Tian Z, Yang J,et al. Synovial chondromatosis of the temporomandibular joint: MRI findings with pathological comparison.Dentomaxillofac Radiol.2012; 41(2): 110-116.

[20] Lopes SL, Costa AL, Cruz AD, et al.Clinical and MRI investigation of temporomandibular joint in major depressed patients.Dentomaxillofac Radiol.2012; 41(4): 316-322.

[21] Ogura I, Kaneda T, Mori S,et al.Magnetic resonance characteristics of temporomandibular joint disc displacement in elderly patients.Dentomaxillofac Radiol.2012;41(2): 122-125.

[22] Dāvidsone Z, Eglīte J, Lazareva A, et al.HLA II class alleles in juvenile idiopathic arthritis patients with and without temporomandibular jointarthritis.Pediatr Rheumatol Online J. 2016;4(1):24.

[23] Check JH.Dextroamphetamine sulfate treatment eradicates long-term chronic severe headachesfromtemporomandibular joint syndrome--a case that emphasizes the role of the gynecologist in treating headaches in women.Clin Exp Obstet Gynecol. 2016;43(1):119-122.

[24] Kohinata K, Matsumoto K, Suzuki T, et al. Retrospective magnetic resonance imaging study of risk factors associated with sideways disk displacement of the temporomandibular joint.J Oral Sci. 2016;58(1):29-34.

[25] Xie Q, Yang C, He D, et al.Will unilateral temporomandibular joint anterior disc displacement in teenagers lead to asymmetry of condyle and mandible? A longitudinal study.J Craniomaxillofac Surg. 2016; 44(5):590-596.

[26] Sharma A, Paeng JY, Yamada T, et al. Simultaneous gap arthroplasty and intraoral distraction and secondary contouring surgery for unilateral temporomandibular joint ankylosis.Maxillofac Plast Reconstr Surg. 2016;38(1):12.

[27] Pihut M, Ferendiuk E, Szewczyk M, et al. The efficiency of botulinum toxin type A for the treatment of masseter muscle pain in patients withtemporomandibular joint dysfunction and tension-type headache.J Headache Pain. 2016;17(1): 29.

[28] Rybalov O, Yatsenko P, Moskalenko P, et al. The effectiveness of physical factors in the treatment of compression-dislocation dysfunction of the temporomandibular joint.Georgian Med News. 2016; (251):26-31.

[29] Ângelo DF, Sousa R, Pinto I, et al.Early magnetic resonance imaging control after temporomandibular joint arthrocentesis.Ann Maxillofac Surg. 2015;5(2): 255-257.

[30] Abboud WA, Givol N, Yahalom R.Arthroscopic lysis and lavage for internal derangement of the temporomandibular joint.Ann Maxillofac Surg. 2015; 5(2):158-162.

[31] Yeheskeli E, Eta RA, Gavriel H, et al. Temporomandibular joint involvement as a positive clinical prognostic factor in necrotising external otitis.J Laryngol Otol. 2016;130(5):435-439.

[32] Vogl TJ, Lauer HC, Lehnert T, et al.The value of MRI in patients with temporomandibular joint dysfunction: Correlation of MRI and clinical findings.Eur J Radiol. 2016;85(4):714-719.

引言

材料方法

1 对象和方法 Subjects and methods
1.1 设计颞下颌关节骨性结构解剖学分析。
1.2 时间及地点患者来源于2014年3月至2015年4月四川医科大学附属口腔医院修复科种植牙齿或牙齿修补患者。
1.3 对象随机选取同期来四川医科大学附属口腔医院修复科种植牙齿或牙齿修补患者。
纳入标准：①有CT扫描的患者的影像学资料。②经2位副主任医师以上影像学专业医师和一位口腔科医师诊断颞下颌关节无疾患的CT资料。
排除标准：自然牙列异常，颞下颌关节紊乱，颌面部外伤，下颌骨畸形，神经及精神疾患，不能配合检查患者。
从63例影像学资料中经过审核，有30例列入试验研究。其中患者年龄为(46.0±8.9)岁，男18例，女12例。影像学无异常表现。CT资料均采用GE 64排螺旋CT获得，扫描参数为层厚0.625 mm，螺距0.921 mm，层间距0.5 mm，电流250 mA，电压：120 kV，骨窗，病例扫描层数为200-250层。
1.4 方法
1.4.1 获得颞下颌关节三维数字化图像全部影像学资料采用本院GE公司生产的Hispeed CT/E螺旋CT，层厚为0.625 mm，层间距为0.5 mm，全部图片采用骨窗，人工调节显像灰度值，操作电压120 kV，扫描层数为200-250层，为全部影像学资料导入Mimics 10.01软件(比利时鲁汶大学，Materialise 公司)，点击File中的利用软件的自动边界识别功能圈定骨性边界，设定组织显现的灰度值为骨质，区间为223-320 HU，点击区域增长按钮，设定选定区域为黄色MASK，再依据实验所需圈定颞下颌关节部位，通过手工对照冠状面、矢状面对水平面进行涂擦，确保每一断面与真实骨性结构符合，对周围由于骨化或者伪影导致的高密度影响进行擦除，对骨松质空洞进行填塞和补充，对水平断面手工修改后，利用软件的3D reconstruction功能键进行三维重建，最后通过二维水平面、冠状面和矢状面对三维立体模型进行定位，对重建结构进行光滑处理，得到清晰的颞下颌关节三维数字化图像(图1)。
1.4.2 测量指标见图2，3。
(1)下颌头前后径：垂直于下颌头长轴前后最大距离。
(2)下颌头内外径：平行于下颌头长轴内外侧最大径。
(3)下颌颈宽度和长度：下颌头颈部前后和左右最大距离。
(4)下颌孔距下颌支前、后缘距离：下颌孔距离下颌支前后、缘最远端垂线的距离。
(5)冠突前后径：冠突长轴前后最大距离。
(6)冠突内外径：冠突长轴内外最大距离。
(7)冠突颈部宽：冠突颈部内外侧长轴最大距离。
(8)下颌窝前后径：关节窝最前点与最后点之间的距离。
(9)下颌窝内外径(深度)：下颌窝最低点到关节结节平面距离。
(10)关节窝中心前后角：由关节窝最前点到关节窝顶点与关节窝最后点形成的夹角。
(11)下颌切迹深：下颌切迹最低点到经过下颌头水平线的距离。
(12)下颌头与冠凸的距离：下颌头的前缘距离冠突后缘的距离。
1.5 主要观察指标 ①下颌骨相关参数测量结果。②下颌窝相关参数测量结果。③冠突相关解剖学参数测量结果。④下颌支相关解剖学参数测量结果。
1.6 统计学分析全部测量均在Mimics 10.01中进行，每个数标本的每个参数均测量3次，取平均值，全部测量结果均在SPSS 13.01软件中进行计算，结果用x(_)±s表示，相同指标侧别间比较采用配对t 检验，不同指标之间比较采用独立样本t 检验，显著性水平设定为0.05，当P < 0.05时，认为差异有显著性意义。

讨论

颞下颌关节是颅骨唯一的关节，该关节参与人体最运动最频繁最重要的功能——咀嚼和语言表达，颞下颌关节的疾患在临床也较常见(28%以上)[4]，严重的颞下颌关节疾患(例如颞下颌关节骨性关节炎，粉碎性骨折或特发性髁突吸收及周围组织肿瘤侵蚀等)导致关节功能丧失，而需要植入人工颞下颌关节假体，尽可能的恢复颞下颌关节的解剖学结构，以恢复其生理功能，因此对其正常结构解剖学研究尤为重要。而以往对于颞下颌关节的研究多局限于干燥骨、断层标本、二维影像学研究(X射线平片、CT)，由于关节是骨与骨之间立体连接形式，因此从二维影像学研究立体结构较为局限，干燥骨和断层标本进行研究，通常为手工测量，其测量位点不易选择，误差较大，虽然近年来也有通过3DCT(三维CT)进行测量[5-6]，但还是基于二维CT资料的测量，目前尚无真正有关颞下颌关节的三维测量研究报道[7-8]。因此本文针对颞下颌关节利用Mimics软件在三维重建立体模型上测量，为人工颞下颌关节的设计改进提供解剖学参数，其结果更符合临床实际需要，参考价值更高。
颞下颌关节面是由颞骨的下颌窝和下颌骨的下颌头及关节盘和周围韧带结缔组织构成，临床常用的颞下颌关节假体通常有个性化假体和通用标准假体，个性化假体制作成本较高，国内患者应用较少。通用标准假体主要是国外厂家依据欧美人种解剖学参数设计制造，临床直接应用于国人，常见假体与颧弓宽度和弧度贴合不佳，下颌头假体与下颌窝装配松动等，因此测量国人颞下颌关节相关手术解剖学参数对于改良适合国人的人工颞下颌关节假体，提高国内颞下颌关节手术成功率和远期治疗效果至关重要。人工颞下颌关节假体是否能适合患者成为手术疗效评价的关键，尤其近年来随着国内人工颞下颌关节手术的开展[9-10]，直接从国外引进的人工假体是否适合国人的解剖学结构要求，成为影响术后疗效的关键因素，因此测量正常国人颞下颌关节解剖学参数，并设计适合国人解剖学结构的假体，具有重要的意义。以往研究主要对髁突和颧弓进行研究，缺乏对下颌颈和下颌支相关研究[11-13]，且测量方法准确性差，在设计假体应用中有一定的局限性，由于BIOMET/ LORENZ下方固定位置较低，且较前，因此固定不当容易损伤下牙槽神经，因此文章测量的下颌孔至下颌支前后缘的距离，可以指导设计下颌支固定螺钉的位置，从而减少血管神经损伤的可能。
此次研究下颌头的内外前后径测量为设计人工颞下颌关节假体提供数据参考，下颌头前后径和内外径与焦子先等[9]研究结果比较[内外径为(21.25±2.61] mm，前后径为(11.36±1.52)mm]，差异均有显著性意义(t分别为2.445和3.241，P值分别为0.001和0.000)。分析其主要原因可能与此次研究样本数不够大，测量软件差异有关。此次所测下颌孔到下颌支前后缘的距离主要是为下颌体固定螺钉的固定位置的选择提供参考，由于固定螺钉孔靠前会损伤下牙槽神经和血管束，靠后又达不到固定效果，由测量结果可知，下颌孔位于下颌支前后径的后1/3段，在螺钉固定时要避开下颌孔的位置，以免损伤血管和神经。
下颌窝径线的测量参数主要是对人工下颌头的设计提供参考[14-16]，由于本组侧别间比较差异均无显著性意义。作者以左侧数据与以往数据进行比较，下颌窝内外径和前后径为与焦子先等[9]所测数据[(内外径为(19.73±2.49) mm，前后径为(9.53±1.96) mm]经统计学比较，内外径差异均有显著性意义，而前后径差异无显著性意义(t分别为3.564和0.78，P值分别为0.001和0.874)。关节窝中心前后角对于人工下颌头固定角度具有指导意义，该角度测量值大于90°，指导临床设计人工下颌关节时固定要后倾到20°左右，以符合解剖学要求。下颌切迹深与下颌头与冠突距离同样对于人工下颌头固定位置的设计具有指导价值[17-21]，临床可以参考作者此次测量数值进行固定[22-32]。
承上所述，文章通过测量下颌头前后径，下颌头内外径，下颌颈宽度和长度，下颌孔距下颌支前、后缘距离，下颌窝前后径，下颌窝内外径(深度)，下颌切迹深，下颌头与冠凸的距离等指标，为进一步改进人工颞下颌关节假体适合国人颞下颌解剖学参数，提高术后关节功能恢复程度提供了基础参考，但由于此次研究收集样本量有限，以后需继续加大样本量以获得更准确的数据。由于中国南北跨度较大，南北方人口周围环境和生活习惯均有较大差异，如能比较中国南北方人口间颞下颌关节解剖学形态差异，将更具有应用价值。

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