青少年Ⅱ类骨性错牙合畸形矫形治疗后颞下颌关节变化的研究进展

    骨性Ⅱ类错牙合畸形是一种常见的错牙合畸形，在我国儿童和青少年人群中患病率约为20%。临床表现为上颌前突、下颌后缩、双侧磨牙远中关系、前牙深覆牙合、深覆盖等等，影响功能和美观。大部分骨性Ⅱ类错牙合畸形的形成机制为下颌骨的发育不足或位置后缩。
    与长骨的骨骺板不同，髁突软骨对机械刺激有积极的反应。6~7岁到青春期软骨的厚度保持不变，至青春生长期后生长变慢明显，因此，对该类青少年患者而言，理想的治疗方法为早期应用功能矫治器前导下颌，刺激髁突生长发育的潜能，来纠正上下颌骨矢状向的不调，降低成年后正颌手术的可能性。但矫治器的治疗使下颌长期处于前伸位，对颞下颌关节软、硬组织是否存在不良影响，是否会出现颞下颌关节紊乱症状仍然存在争议。本文将通过影像学分析Ⅱ类功能矫治器对颞下颌关节的影响。
    1.常用的Ⅱ类功能矫治器
    功能矫治器是一种本身不产生任何机械力，通过改变颌面部的肌肉环境，促进颌发育及颅面骨骼生长的一类矫正器。传统的功能矫治器包括固定和活动两大类，临床常用的有Herbst、Activator和Twin-block矫治器。大量研究表明，固定功能矫治器治疗结束后，牙颌稳定性较好。
    随着临床的广泛应用和数字化正畸的发展，带有下颌前导功能的隐形矫治器也应运而生，如隐适美公司推出的Mandibular Advancement等。两者的作用机制一致，但相比传统的功能矫治器，透明牙套矫治器具有美观性好、佩戴舒适度高、垂直向控制好、精准和高效等优点。然而，两者对骨性Ⅱ类错牙合畸形患者的疗效是否真正有差异，目前缺乏相关的临床研究。
    2.Ⅱ类功能矫治器的作用机制
    已知的功能性矫治器的作用机制有多种，如牙槽骨改变、限制上颌生长、刺激下颌生长、髁突生长方向的重定位、引发骨改建的神经肌肉解剖和功能的改变，以及关节窝位置的适应性改变。
    功能矫治器以张力及张应力应变为主，刺激或促进组织结构发生变化，另一方面去除异常的肌功能及受抑制的环境，恢复组织的正常生长潜力。基本过程为通过矫治器前导下颌，实现咬合跳跃，引发一系列神经肌肉收缩力的变化，并将力传导至口腔周围的软硬组织，包括牙周膜、牙齿、牙槽骨、颞下颌关节和颌骨，诱导其发生适应性的变化，刺激颌骨、牙周组织的生长改建，最终建立新的咬合关系。
    颅面骨的生长改建方式有三种，包括膜内成骨、骨缝成骨和软骨内成骨。其中，髁突软骨是继发性软骨，除了受生长激素影响外，由于其分化细胞无软骨基质包绕，也易受局部刺激的影响。因此，功能矫形力作用于下颌可以改变髁突的生长方向和生长速度。作用机制可分为牙性机制和骨性机制。
    前者更多的是牙齿的代偿改变来纠正Ⅱ类的尖牙和磨牙关系，后者是通过抑制上颌骨、促进下颌骨的骨性生长来纠正上下颌骨的骨性不调。临床证实早期使用功能矫治器可以通过骨改建，有效地治疗骨性Ⅱ类错牙合畸形，但也有学者观点不同。
    Ishaq等通过回顾固定功能矫治器的相关研究，未发现高质量证据证明下颌骨有前后向和垂直向增量。Kinzinger等对比固定功能矫治器治疗前后头影测量数据发现，治疗后前牙覆盖和磨牙咬合关系的改善，主要是由于牙效应，骨改建并不显著，且会产生下前牙唇倾等副作用。
    Lee等研究发现，使用矫治器后下颌骨的改变多为垂直维度的增加，矢状向的增量并不显著。在正常的生长过程中，下颌生长量本就大于上颌，骨性Ⅱ类患者可能是由于咬合关系限制了下颌的生长，才会造成下颌后缩，因此有学者认为，仅需打开咬合、建立新的Ⅰ类咬合关系，即可利用下颌自然生长量，达到矫治的目的。Johnston也认为功能矫治器治疗后磨牙中性关系的获得，是源于颌面骨常规的生长模式，而非额外的下颌生长量。
    3.矫形治疗后颞下颌关节的影像学变化
    通过临床检查，可以观察到功能矫治器治疗后磨牙Ⅱ类咬合关系、前牙覆盖和面型的改善，但颞下颌关节的相关研究则需借助辅助检查手段。以往常用许勒位X线平片和曲面断层片等二维影像，由于放大、扭曲、重叠等原因，一些解剖结构的定位和测量缺乏准确性。随着影像学技术的发展，锥形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）被广泛应用于颞下颌关节的研究。
    3.1CBCT评估颞下颌关节的变化
    3.1.1CBCT的特点
    1997年日本学者Arai开发了口腔颌面部专用的锥形束CT机，平均辐射剂量仅为1.19mSv，空间分辨率高，图像质量好，可以1∶1显示牙列及相关组织。CBCT提供了颞下颌关节的可视化，在诊断髁突形态异常和吸收方面有较高的可靠性。可三维分析测量关节间隙、髁突和关节窝等硬组织的变化情况，比传统平片更为精确、全面。
    3.1.2髁突的变化
    组织学证实，下颌前导导致的髁突位置改变可引起间质细胞增殖并分化为成软骨和软骨细胞，促进了成骨细胞数量的增加，进一步刺激髁突的生长改建。陈维维等研究发现，Herbst治疗后的CBCT影像上可观察到髁突后上区域外侧边缘高密度、内部低密度的“新月形”增生影像，测量发现，髁突的前后径和高度均由增加。
    Elfeky等发现接受Twin-Block治疗后，髁突的长度、宽度和高度分别有不同程度的增加。此外，Yildirim等、刘博文等和Gandedkar等也发现髁突后上部的改建，髁突体积增大，但由于未设立对照组且未长期随访观察，暂不排除正常生长发育的作用。治疗后，随着磨牙关系的改善，是否存在髁突的非生理性移位，一直是学者们关注的重点。
    部分研究通过测量关节间隙发现矫形治疗后，关节前间隙减小、关节上间隙及后间隙增大，表明髁突向前、下移动。但由于CBCT无法判断髁突与关节盘的位置关系，且随访时间较短，虽然上述研究受试者均未出现颞下颌关节相关不适症状，但仍难以判断髁突是否处于非生理性位置。
    3.1.3关节窝的变化
    正常生长发育的个体，关节窝生理性的生长主要是向后下方向，重定位前移下颌后，关节窝理应出现与生长发育模式相关的生长改建。但绝大多数研究未在CBCT上发现关节窝的变化，可能原因如下：①关节窝改建滞后于髁突改建，随访时间不够：②关节窝改建能力有限，与正常生长发育相抵消：③膜内成骨的成骨方式不易在CBCT上显影。
    3.1.4CBCT的局限性
    临床应用表明CBCT适用于口腔颌面部硬组织的检查，利于硬组织的吸收、重塑或结构畸形的发现。但对于颞下颌关节而言，关节盘在CBCT上不可见，无法判断颞下颌关节的功能状态，因此仅能用于评价关节骨性结构的变化。
    3.2MRI评估颞下颌关节的变化
    磁共振成像自20世纪80年代即开始应用于临床，具有无X线辐射、成像序列参数多、可进行任意断面成像、组织分辨率高、无颅底骨伪影等优点，已得到了广泛的应用。进行颞下颌关节检查时，应使用专用的表面线圈，在正中牙合位及大开口位时对检查侧关节矢状面或斜矢状面连续扫描，层厚为3mm。冠状面扫描一般于正中牙合位进行，层厚3~5mm，扫描范围均需包括关节全部结构。因此，可以通过MRI直接观察关节盘及关节骨性结构的改建情况。
    3.2.1关节盘的变化
    关节盘由纤维组织构成，可以缓冲对骨面的压力，呈双凹状使上下关节面吻合，可调节髁突运动时关节间隙的变化，提高运动的稳定性，具有营养、润滑和感觉功能。经颞下颌关节中部矢状面，闭口位时关节盘本体部呈双凹形态，信号强度明显低于周围软组织，关节盘后带位于髁突顶部，盘分界线与髁突12点位垂线形成的夹角在±10°内。大多数研究表明，接受功能矫治器治疗前后，关节盘的形态无变化。
    Aidar等通过对比32例（64侧）接受Herbst治疗12个月的青少年患者前后MRI结果发现，其中63侧（98.4%）关节盘形态无变化，呈双凹状。同时，也有研究发现，关节盘形态在治疗后改善。
    Franco等通过对56例8.8~12.6岁青少年的随机对照研究发现，经过18个月的FrankelⅡ矫治器治疗，关节盘呈现双凹状的比率从治疗前的89.3%升至100%，这有利于颞下颌关节功能的行使。
    在下颌前导期间，髁突前移，此时关节盘相对于髁突后移：治疗结束后，关节盘恢复到原来的位置或者生理范围内发生轻微变化。部分研究发现，治疗结束后MRI显示关节盘前、内移位，但发生率低（3.57%）。Kinzinger等研究发现，经过8个月功能性下颌前伸矫治器（functional mandibular advancer，FMA）治疗后，11例中5例（45%）部分或完全盘前移患者的关节盘位置得到改善。因此，盘移位并非功能矫治器治疗的并发症，反之功能矫治器治疗可能有助于治疗颞下颌关节紊乱。
    3.2.2髁突的变化
    在磁共振成像中，髁突的密质骨显示为低信号的线条影像，髁突骨髓显示为高信号影像。Ruf等通过比较25例青少年（平均年龄12.8岁）和14例青年（平均年龄16.5岁）接受Herbst治疗前后的MRI发现，其中96.9%青少年和92.8%青年在髁突的后上部出现改建，与前文结论一致。且观察到髁突改建的出现先于关节窝表面的改建。随访发现，髁突的形态在治疗前后基本无变化。
    在佩戴矫治器前导下颌期间，髁突前移，但不少研究表明，治疗结束后髁突恢复到原来位置。Kinzinger等测量20例FMA治疗前后的磁共振图像，通过比较关节间隙指数（joint space index，JSI），发现治疗前后JSI无差异，即可认为髁突的位置恢复至治疗前。但Chavan等的研究结果与上述不同，他通过对比20例分别接受Twin-Block和Bionator治疗前后差异，发现髁突位置相对关节窝稍有前移，但仍处于生理范围内，且以上研究受试者均未出现内下颌关节紊乱的临床症状。
    3.2.3关节窝的改变
    Ruf等研究发现，接受Herbst矫治器6~12个月治疗后，72%~78%的受试者可以在MRI上观察到关节窝后嵴前表面的改建，且出现在髁突改建之后。Wadhawan等研究通过MRI上外耳道中心至关节后嵴的线性测量显示，关节窝后嵴沿着眶耳平面前移1.3mm，与Ruf等研究相一致。但也有学者分析认为，髁突和关节窝的改建仅在接受Herbst治疗的受试者中可见，其他矫治器不详。而Chintakanon等通过观察佩戴Twin-Block治疗前后MRI变化，尚未发现证据可以表明存在关节窝改建。
    3.2.4颞下颌关节功能的变化
    经功能矫治器前导下颌后，磨牙由远中关系变为中性关系，是髁突的非生理性移位改善了咬合关系，还是颞下颌关节的适应性改建引起了这种变化，这是学者们所关注的方面。通过咬合跳跃，重建口颌系统的平衡，这一治疗手段是否会导致颞下颌关节紊乱（temporomandibular joint disorders，TMD）存在争议。
    Ruf等通过对Herbst治疗结束后的20例患者4年随访发现，15%有轻度的TMD症状，伴有轻微的髁突移位或亚临床软组织病变：25%出现中至重度的临床症状，伴有部分/全部关节盘移位或髁突骨质改变。
    但仍认为，Herbst矫治器对颞下颌关节无长期的不良影响。大量研究显示，尽管髁突、关节盘和关节窝等解剖结构发生改变，但治疗结束后关节盘-髁突关系、髁突-关节窝关系仅为生理范围内出现的轻微改变。无临床或影像学证据显示治疗后出现颞下颌关节复合体的病理变化，因此，外貌和牙齿咬合的改善并非以改变关节的非生理性位置为代价。
    4.总结
    功能矫治器是治疗骨性Ⅱ类错牙合畸形青少年患者的重要手段，通过颞下颌关节内部解剖结构的改建，使下颌可以前伸，可能是临界性骨性Ⅱ类患者以后避免正颌手术的有效治疗方法。
    对比治疗前后磁共振研究，我们可以总结出以下几点：①关节盘形态基本无变化，甚至部分研究发现有助于盘移位患者关节盘位置的改善：②经过治疗髁突的后上表面发生改建，少数出现髁突前移：③磁共振成像可观察到关节窝后嵴的前表面的改建：④关节盘-髁突和髁突-关节窝表现为生理性关系：⑤矫形治疗后并未出现颞下颌紊乱相关临床症状。因此，咬合关系的改善是由颞下颌关节的适应性改建引起的，功能矫治器绝非导致TMD的风险因素。
    然而，现阶段大量研究与传统功能矫治器相关，缺乏对于其他传统矫治器和隐形矫治器疗效的研究。另外，治疗结束后长期随访研究较少，部分矫形结束即刻显示前移的髁突是否会逐渐恢复到原来位置，以及功能矫治器的长期疗效仍需进一步研究。