下颌运动轨迹分析在颞下颌关节紊乱病诊疗中的应用及展望

    颞下颌关节紊乱综合征（temporomandibular disorder，TMD）是口腔颌面部常见疾病，包括下颌肌肉、颞下颌关节（temporomandibular joint，TMJ）和相关结构的多种疼痛状况，在临床上主要表现为关节弹响、疼痛、下颌运动受限。现有的诊断方法主要包括：临床医生检查、影像学检查和关节专用检查仪器。
    1992年美国国立牙科研究院提出了颞下颌关节紊乱病研究用诊断标准（research diagnostic criteria for temporomandibular disorders，RDC/TMD），即“TMD双轴诊断标准”。2009年，Ahmad等提出了通过磁共振成像（MRI），全景片和锥形束CT（CBCT）评估TMD的方法，将影像学作为RDC/TMD双轴诊断标准项目中的一部分。然而，TMD的发病机制复杂，CBCT、MRI等设备存在局部性、静态性等缺陷，因此影像学检查无法满足TMJ软硬组织的整体、动态观察。
    通过实时观测测量分析下颌运动轨迹来诊断TMD，可以获取相应的TMJ三维运动状态，使诊断信息更全面、更迅速、更准确。近年来，越来越多的学者们对下颌运动轨迹分析进行研究，本文拟对该种方法在TMD诊疗中的应用作一综述。
    1.下颌运动轨迹分析方法的发展
    下颌运动轨迹的记录最早是基于机械系统，目的是获得患者个性化的运动数据。1972年，Farrar描述了下颌运动和关节弹响产生时间的关系，表明TMJ内部结构紊乱是关节弹响的潜在原因。在此基础上，各种新的下颌运动分析技术不断涌现。目前广泛使用的设备主要有面弓、牙合架以及髁突轨迹描记仪。通过机械性检查设备记录下颌运动的可靠性和准确性仍有待提高。
    20世纪90年代Eijden等率先通过3D数字化系统定位相关解剖标志的空间坐标，基于TMJ及下颌的解剖数据和力学运动定律，分析咀嚼肌咀嚼食物时的生物力学，建立了下颌运动的数学模型。随着数字化技术的发展，计算机的三维可视化技术开始融入到下颌运动的研究中。
    机械电子式描记装置与计算机技术相结合，通过触控板记录并经软件处理后对下颌运动进行四维分析。结合光电系统的记录仪具有由摄像机光学跟踪的传感器，能灵敏、准确的记录和测量下颌运动轨迹。作为未来口腔数字化诊疗发展必不可少的一环，电子面弓可以精准测量患者口颌运动轨迹，提供患者下颌解剖结构的个性化下颌运动三维动态仿真，提高TMD精确诊疗的可能性和潜力。
    2.下颌运动轨迹分析在TMD诊断治疗中的应用
    髁突和关节盘通过附着的韧带、肌肉及关节囊构成髁突－关节盘复合体，下颌运动轨迹体现了该复合体在中枢神经系统引导下相互制约、相互协调的功能潜力。通过记录复合体运动轨迹，可反映TMJ的功能状态，提供有关TMJ运动的完整动态信息，从而分析可能发生不规则TMJ运动位置的时间点。因此记录髁突运动轨迹能够反映髁突－关节盘复合体运动协调一致性，提高TMD的早诊率。近年来，越来越多的研究表明TMD患者的下颌运动轨迹与正常人明显不同。本文将从以下几个方面来分析下颌运动轨迹特征。
    2.1运动范围
    下颌运动范围通过研究下颌骨某些点的位移或移动范围来确定，其中髁突旋转中心点（center of rotation，CoR）和下颌切牙点研究最多。
    2.1.1CoR
    最初由Frankle等在膝关节紊乱的诊断治疗中提出CoR的定义，随后逐步运用到口腔修复、正畸等领域。开闭口时，髁突运动中心运动轨迹与关节窝的轮廓相一致，可看作沿关节窝滑动时髁突－关节盘复合体的中心，即CoR，其个体轨迹稳定，受其他因素影响小，最能代表髁突的运动。作为髁突－关节盘复合体运动的参考点，CoR反映了TMJ的内部形态和结构的状态。确定CoR是建立一套可靠的TMJ运动参数及关节运动模型的基础。
    早期研究试图用数学运动模型计算出CoR，通过CoR来模拟解释下颌运动。Zhao等对计算机数学模型仿真确定CoR的方法进行了系统评估，结果表明通过该方法研究下颌运动特点的可靠性及精确性较高。Sadat-Khonsari等通过使用髁突运动轨迹描记仪（CADIAX）对比正常人和TMD患者CoR随时间的变化路径。正常人CoR路径是当嘴巴张开时，髁突向后向下移动，最后向前和向上移动；而TMD患者的CoR运动路径不规则，多出现转折，与正常髁突运动轨迹明显不同。
    TMD患者的CoR范围为4.1mm，小于正常范围（5.6mm）。该研究还观察到不同错牙合畸形患者CoR的自由开放运动有显著差异。与骨性Ⅱ类错牙合患者相比，骨性Ⅲ类错牙合患者CoR之间的距离明显更大。这可能由于TMD患者关节有或多或少的创伤，导致关节结构改变，从而表现为运动轨迹的不稳定。
    2.1.2下颌切牙点
    CoR为假想参考点时较难确认。早期多运用髁突运动轨迹描记仪记录，医生操作复杂，且需要将夹板固定到牙列上，往往存在咬合干扰，同时仪器的自重及描记时摩擦力，都会对运动轨迹产生一定的影响。因此，最理想的下颌运动轨迹测量应是无损伤、无接触、无负荷的。于是，切牙点运动轨迹逐渐作为重要的分析内容之一。在常见颞下颌关节紊乱病分类及诊断标准（diagnostic criteria for the most common TMD，DC/TMD）中，下切牙的运动轨迹分析也是重要的活动性评估项目之一。
    已开发出的下颌运动描记仪（如MKG、BioEGN等），其原理即通过磁电或光电转换来显示运动轨迹，能简便、快捷且无接触地记录下颌切牙点运动轨迹，从而了解TMJ的功能状态。正常人群左侧咀嚼时最大向下位移、最大开口度、最大的前后向位移以及最大左右向位移分别为（18.66±3.56）、（20.66±4.17）、（4.68±2.13）、（8.24±1.48）mm，右侧咀嚼时分别为（18.42±3.79）、（20.81±4.38）、（4.89±1.53）、（8.05±1.05）mm，TMD患者位移范围超出正常值。
    分析整个开闭口过程中下颌运动范围可以反映下颌运动的特征，并与TMD患者的下颌运动参数进行比较。运动范围受限时提示颌面部肌肉可能存在疲劳或功能障碍，不能平滑地支配下颌的开闭口，从而判定TMJ内是否发生骨质结构改变。
    2.2稳定性
    稳定性评估是指分析髁突运动的起点、终点和过程是否具有可重复性，并对髁突进行结构性评估。正常人的下颌运动轨迹具有平稳且可重复性高的特征。运动过程中若髁突位置的变化明显大于正常的空间差异，即在任一空间平面（冠状面、矢状面、水平面）上明显大于0.3mm时，则认为髁突位置有偏差。
    Taniguchi等通过在TMD患者及正常人下颌骨上进行三维定点，比较下颌运动过程中参考点轨迹及咬合位置的稳定性，结果发现，与正常人相比，TMD患者的咬合位置非常不稳定，并且在下颌运动过程中，彼此之间存在很大差异。Skármeta等提出TMJ的状态、肌肉组织和其他系统性因素可能在维持下颌运动稳定性上起主要作用。
    对于下颌运动轨迹稳定性的评估有助于结果的系统分析，通过在检查记录过程中发现参考点的位置是否有改变及是否有断点发生，对髁突运动轨迹进行分析，进而对TMD患者进行诊断。
    2.3运动轨迹形态
    TMJ区域的器质性变化、异常的下颌运动，都会造成下颌运动轨迹出现不规则的形态。Moriuchi等通过重建小鼠下颌的三维运动轨迹，研究分析了咀嚼过程中下颌运动路径，并根据不同路径特征进行相应的描述与解释，为TMD提供了一些参考。TMJ运动是旋转和平移结合的6个自由度（degrees of freedom，DOF）运动，常通过3个线位移和3个角位移量化下颌运动过程。
    Marpaung等研究了可复性关节盘前移位患者的下颌运动特征，以6个自由度准确记录下颌运动，并通过与“金标准”MRI诊断方法对比，下颌运动轨迹分析结合临床检查诊断可复性关节盘前移位的特异性达96.6%，表明该方法在TMD诊断中的可行性。Ugolini等通过光电三维运动分析仪研究安氏Ⅲ类错牙合畸形的患者髁突运动轨迹，发现该类患者在开口过程中髁突多为转动运动，可以推测该特征与错牙合畸形导致的TMJ内部结构紊乱有关，但由于该研究样本量较少且缺乏长期随访，无法进一步进行判断。
    除此之外，下颌运动轨迹分析在TMD治疗过程中也提供了一些参考作用。例如，咬合矫正（包括咬合板治疗、正畸治疗等）治疗TMD过程中，需要通过下颌运动轨迹分析确定正确的咬合关系，减少或去除导致TMD的咬合因素。另外，恢复下颌运动功能也是手术治疗的主要目的之一，确定正确的下颌运动轨迹是手术方案设计中必不可少的环节。
    3.总结与展望
    下颌运动轨迹的分析方法一直在不断发展，特别是结合数字化技术以来，各种分析系统的可靠性和精确度不断提高。近年来越来越多的研究证实，定量记录分析下颌运动提供了多种特定的参数，从而得到多维度、高精度的TMJ运动功能检查结果，也为修复、正畸、种植及外科提供运动和咬合功能的参考。在诊断TMD患者的过程中，通过下颌运动的分析可以获取患者TMJ的内部结构信息。
    下颌运动轨迹分析方法可以提高诊断的敏感性。同时，与MRI相比，下颌运动轨迹分析在TMD诊断中具有高度特异性。下颌运动轨迹的分析有助于提高我们对髁突和下颌运动复杂性的总体了解，并将TMJ的诊断可视化。然而，对一个或几个点运动轨迹的研究只能提供有限的下颌运动信息，因此，我们还需要结合TMJ的内部结构和其他检查方法综合分析。
    随着计算机工程技术与生物医学的交叉协同发展，可以通过不断改进可视化的分析技术，简化操作复杂度，提高人们对下颌运动的认识水平。此外，评估各分析仪器的准确性和可靠性也是亟待进一步研究的问题。通过对下颌运动轨迹的特点进行更深入的了解，可以进一步认识TMJ相关疾病的形成机制，并且对TMD的早期诊断、治疗提供重要指导意义。