随着人们运动频率、时长和强度的提升，运动损伤的发病率显著增高：在常见项目如足球、篮球等对抗性运动中，极易发生牙外伤（13%~29%）、脑震荡（5%~41%）、眼外伤（10%）、颌面部骨折等较严重的颅颌面部运动创伤，且部分损伤如眼外伤、脑震荡等可能伴有严重的并发症以及预后不良。
据统计，儿童和青少年是运动损伤的高危人群，占25%~50%。此外，残疾人群体在运动过程中由于受到体格、运动器具等因素的限制，较常人更易发生运动损伤，患病率约31%~51%。
在各类体育项目尤其是竞技性运动项目中，高达18%的运动相关损伤表现为口腔及颌面部创伤，例如牙外伤、软组织挫伤、颌面部骨折等。各类运动创伤的高发使得运动医学学科将运动防护作为研究的重点方向，并密切关注残疾人群体的运动损伤特征及预防策略。
运动口腔医学（sports dentistry）作为一个新兴的领域逐渐受到重视，现已发展成为了运动医学的重要分支，运动口腔医学是将运动医学与口腔医学相结合的一门综合性学科。主要探究的内容涵盖了娱乐活动以及体育运动中运动员颌面部的软硬组织损伤的发生情况、如何预防运动员的颌面部组织受到伤害以及在颌面部组织受到伤害后如何进行治疗等内容。
美国牙医协会提倡在超过30种体育运动中要求使用运动护齿（mouthguards）、头盔（helmets）、面具等防护用具以保护口腔及颌面部。学者们将运动医学与计算机进行学科交叉融合，致力于改进各类护具的材料性能和制作精度，力求在不影响运动发挥的前提下最大限度地减轻身体负荷。
然而，国内调查发现：国民对于运动防护的意识普遍较薄弱：以冰雪运动为例，近8%的人群从未佩戴护具，近半数运动员因颌面护具佩戴不适或影响运动发挥等原因而未能坚持佩戴护具。因此，在推广全民运动的同时加强运动防护意识的普及才可能从根本上显著降低国内运动损伤的发病率。本文将归纳整理各类运动防护用具在材料、制作、性能上的研究进展，并且对残疾人运动医学相关知识进行阐述；希望在国内发展运动建设的同时，强调运动防护的重要性、展望其创新发展前景。
1.常用口腔及颅颌面部防护用具及其研究进展
头盔、面盾（facemasks/face shields） 是预防颅颌面部运动损伤的常用护具；同时，学者还针对重要器官研制出护目镜（goggles）、运动护齿等专科护具，并不断地在设计细节、材料性能、制作精度等方面突破创新，现将逐一阐述其主要功能及研究进展。
1.1 运动护齿
运动护齿于19世纪被用于拳击运动员的口腔防护，现被证明能够有效预防口腔运动创伤，统计显示：使用运动护齿时牙外伤的发生率为7.5%~7.75%， 而非使用者的发病率为48.31%~59.98%。其主要功能包括：吸收或分解牙齿受到的冲击应力，预防牙齿折裂或脱位；防止创伤性的咬合接触，保护对颌牙；分隔牙齿和口腔软组织，防止唇、舌、牙龈等软组织撕裂；为下颌骨提供弹性支撑，吸收可能导致下颌骨骨折的冲击应力。
然而，关于运动护齿能否预防脑震荡的问题现仍存在争议：一项针对青少年冰球运动员的研究发现运动护齿的使用降低了牙外伤和脑震荡的发生率，另一项日本的研究也认为运动护齿与预防大学生的运动相关性脑震荡有关，但Knapik等在对26项研究进行荟萃分析后指出，现有数据尚不能证明运动护齿具有降低脑震荡风险的作用。
运动护齿主要分为成品运动护齿、咬合成型式运动护齿和定制式运动护齿3种，前两类运动护齿在业余运动人群中的使用范围更加广泛，而定制运动护齿由口腔医生针对每个人的口腔状况进行设计，其防护性能和舒适性优于前者，主要用于专业运动员或正畸患者。此外，不同种类的运动护齿会不同程度影响颞肌、咬肌、胸锁乳突肌、颈椎椎旁肌的最大肌力。
其中，定制的运动护齿能稳定各咀嚼肌的肌电活动，显著提升运动员的佩戴舒适度。目前，常用的定制运动护齿由乙烯乙酸乙烯酯（ethylene vinyl acetate，EVA） 或聚烯烃薄片在真空压制下制成，但在材料的减震缓冲性能以及运动护齿成品的精细程度上仍有待提升。有学者致力于在运动护齿的材料和结构上进行改良创新。Sarac 等使用三角激光传感器（sensors） 测量不同厚度及唇侧填充材料（聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙网、空气填充） 的EVA运动护齿的减震效果，得出结论：增加护齿的EVA材料厚度和添加唇部填充材料可提高小硬物碰撞时的护齿减震能力。
随着计算机技术的发展以及学科之间的交叉融合，数字化扫描、计算机辅助设计能够考虑到牙槽嵴形态、颊侧肌肉等众多因素，同时3D打印技术在制作高精度成品的基础上还能实现双重材料的高难度制作，使定制类运动护齿的性能、材料、佩戴舒适度等实现了巨大的飞跃。Li等运用计算机辅助设计和计算机辅助制造（computer aided design and computer aided manufacturing，CAD/CAM）设计研磨制得聚醚醚酮运动护齿，并与传统真空压力成型法制造的EVA运动护齿进行对比，扫描分析发现：常规运动护齿可能导致第二磨牙单独咬合接触，而数字化设计制得的运动护齿能够均匀分布咬合力，提升舒适度的同时避免应力集中。
Unkovskiy等则尝试3D打印双层定制运动护齿：在口腔内扫描及数字化设计后，使用类橡胶软材料的Polyjet 3D打印和硅树脂滴注2种计算机辅助制造技术，最终成品在外层拥有更加坚硬的材料增强其保护功能，内层软性材料可以更好地贴合黏膜和牙齿。这类运动护齿能够较好地满足患者需求，而其防护性能还有待进一步的临床评估。
李惠等使用CAD改良腭侧边缘形态，在保持固位力的同时改善使用者的发音、吞咽功能，减轻恶心等不适症状，提升其佩戴舒适度。有学者关注运动护齿使用过程中的清洁消毒，如D’Ercole等分析不同消毒试剂对EVA运动护齿表面粪肠球菌和白色念珠菌的杀菌效果，结果发现：效果最佳的为过氧化氢、0.5%的次氯酸钠溶液和泡沫型口腔护理液。错误的清洁方式可能损伤护具表面，如造成材料老化或更利于细菌定植等，Mańka-Malara等认为使用喷雾器消毒对运动护齿的损害程度最小。
1.2 头盔
头盔是最常用的颅颌面运动护具，使用率占所有护具的72%。多项研究对比了滑雪、自行车等运动项目中是否佩戴头盔的颅颌面部损伤发生率，计算得出不佩戴头盔较佩戴头盔的相对风险比（relative risk，RR） 为1.17~2.24，即头盔能够在一定程度上降低受伤风险。头盔的主要功能包括：防止颅骨与撞击物体直接接触；头盔中填充的柔软材料受压后起到一定缓冲作用；分散冲击力接触颅骨的区域，防止颅骨局部受力过大。其在防止头皮、耳部软组织擦伤、挫伤、撕裂伤的同时，更重要的是保护颅骨和大脑及中枢神经系统，能够大大降低脑震荡、颅内出血、瘫痪等严重外伤的发生率。
头盔的主要功能结构为外壳及缓冲层，其重量占比能达到头盔的71%与14%。外壳通常使用苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物（acrylonitrile butadienestyrene copolymers，ABS） 或聚碳酸酯（polycarbonate，PC） 作为主要材料。前者的主要优点在于坚韧，抗冲击性高，弯曲压缩强度高，耐高温；PC材料除价格昂贵之外，几乎各项性能均优于ABS。有学者使用有限元分析模拟比较了ABS、PC和玻璃增强固性材料（fiberglass reinforcedplastics，GFRP） 纵向及横向的抗冲击强度，结果显示：GFRP的安全系数为17.6/9.2，远高于ABS及PC （分别为1.7/1.2与1.9/1.5），这说明今后有望将GFRP也作为头盔外壳的材料之一。
制造缓冲层的材料主要有聚苯乙烯（polystyrene，PS） 与发泡聚丙烯（polypropylene，PP），均为合成泡沫。不过，近年来新的缓冲层材料也在不断问世。Fernandes等将2种材料与天然泡沫比较，分别对其进行准静态压缩测试和跌落测试，并模拟其在动态载荷下的压缩行为；实验显示：合成材料在低应力和准静态条件下能吸收更多能量，而天然材料在多次冲击下的表现和耐久度之间能达到更好的平衡。研究者认为完全可以用天然泡沫代替合成泡沫。
Breedlove等将面盾安置于头盔上，分析两者融合后的重量以及受到冲击时的加速度、缓冲能力等性能的影响，结果发现：其虽然能够保护面部重要器官，但受到撞击时的缓冲能力有所减弱。
1.3 面盾
面盾是将塑料或橡胶管融合或使用钢、铝等金属焊接而成，表面覆盖乙烯基塑料溶胶层的运动防护面罩，分为全面盾（full face shield） 与半面盾（half face shield）。Cimba等统计得出冰球运动中不戴护具的受伤概率分别是使用全面盾或半面盾的9.90和2.31倍，在强制运动员使用面盾后可使受伤概率下降53%。
面盾的主要作用是在面部受到冲击力时保护眼、鼻、颧弓和唇部，针对手指、拳、球类、棍棒等不同直径的物体设计了各类型号，尤其在拳击、冰球、垒球中发挥较重要的防护作用，但其缺点是在竞技过程中容易脱落或被对手拉扯，可能在肌肉、颈部、脊柱等部位造成较严重的损伤。作为一种重要的运动防护用具，近年来对于面盾的改良也在不断进行。Wada等使用GFRP制作而得的新材料面罩包含玻璃纤维以及一定的缓冲空间，能够在提升缓冲性能的同时减轻其重量及厚度，显著提升了佩戴者的舒适度。
1.4 护目镜
佩戴护目镜能够有效地降低眼部外伤的发病率、预防近90%的眼部损伤。多项研究发现：在板球、曲棍球等项目中强制运动员佩戴护目镜可使眼部的损伤风险下降69%~84%。Boden等统计曲棍球项目中由球体撞击导致的眼部损伤占72.7% ，而强制球员佩戴眼部保护装置后，该比例下降了52%。然而，国内研究发现：只有不到10%的患者在运动中使用眼部防护用具，国内运动群体对于眼部的防护意识较差。护目镜在各类运动中发挥着不同的功能。
1）水上项目（如游泳、跳水、水球等） 的护目镜主要包括常见的眼窝型眼镜和视野范围较广的眼眶型眼镜2种，其功能在于预防急性结膜炎的发生、扩大水下的视野、以及保护眼睛免受水面的冲击。但眼窝型眼镜会在一定程度上造成眼压的升高，是青光眼的危险因素，学者提出可以使用一种眼压感应的隐形眼镜，监测并调节运动过程中的眼压起伏。
2）冰雪项目（如滑雪、冰球等） 护目镜的功能包括阻挡强风、积雪、冰粒等对眼睛的冲撞、避免阳光及紫外线的长时间直接照射，预防雪盲症等。其镜片由PC或三维塑料制成，增加其硬度、强度和耐磨性；且可通过改变镜片的颜色适应不同的天气状况。国内学者提出通过测量使用者的面部参数以个性化定制滑雪镜，提高其舒适度和使用安全性。
3） 对于其他运动如羽毛球、篮球等，护目镜的主要作用是防止眼睛受到来自正面及侧面的撞击，同样使用强度较高的PC材料。此外，屈光不正的人群通常使用定制的矫正性运动眼镜，与框架眼镜相比能够在运动过程中更稳固地固定在使用者头部，在运动防护的同时改善视力。然而，几乎所有类型的运动眼镜都面临镜片起雾、视野畸变、佩戴不舒适等问题，是护目镜使用率降低的主要原因之一，还有待进一步解决。
2.残疾人运动损伤及防护
近年来，残疾人的社会地位及生活体验受到极大的重视，我国残疾人体育事业得到了飞速的发展。由于残疾运动项目的特殊性以及运动员自身体格的限制，残疾人发生运动损伤的可能性更高。然而，有关残疾人运动中发生的口腔及颅面部损伤的相关报道较少，仅Steffen等将残疾人的运动创伤按发生部位进行分类，提及每年每位运动员头部创伤的发生率约为0.11% （95% CI：0.06%~0.19%），大部分有关残疾人运动损伤的研究主要关注全身创伤的发病率。
我国统计研究发现：残疾人运动损伤率为31%~51%，高风险项目包括足球、举重、盲人门球等；损伤部位主要为四肢及关节，以肌肉损伤和韧带拉伤最为常见。竞技性较弱的项目如女子残疾人射箭运动与上述运动相比损伤率较低，但仍达到15%~20%，损伤高发于腰背部。由此，残疾人运动的防护显得尤其必要。
有学者将残疾人运动损伤的防护策略总结为以下几点。1） 运动前拉伸：充分拉伸关节韧带及关节附近肌群，尤其是腿部、肩肘等。2） 控制运动负荷：研究显示残疾人运动损伤很大程度上与高强度的运动负荷有关，需因人而异制定运动强度，避免肌肉的过度疲劳。目前，已提出使用便携式的传感器或检测仪应用于残疾人的日常运动防护，并已在国内有所应用。3） 开发合适的运动器具：由于身体条件的限制，部分残疾人在运动过程中离不开轮椅等运动器材的支持，因此运动器材的牢固性、耐用性与运动损伤的发生密切相关。
目前，已有学者致力于将轮椅等运动器材结合专项运动的特点进行创新改进，使其能在预防运动损伤的同时提高运动员的竞技水平。牙外伤、颌面部骨折等是运动损伤的常见类型，但针对残疾人口腔及颌面部防护的研究及防护用具的应用仍有所欠缺。有研究提出行走康复训练中的残障人士佩戴运动护齿后，牙外伤的发生率显著降低，笔者认为运动护齿的应用也可以在残疾人运动当中进一步普及推广。
3.传感器——运动防护用具的创新前沿
目前，常用的运动防护用具的功能主要是在物理上防止或缓冲撞击，而近年多篇文献提出可穿戴性传感器设备在预防运动损伤上有一定的发展潜能，并已逐渐普及至残障人士。它以其轻量、便携的特点实现完整比赛过程中生理参数的实时监测，能够量化使用者的运动状态，在肌肉过度疲劳前预警，或分析撞击受力的特点，为防护用具的设计提供理论指导。
Barfield等使用肌电图设备（electromyogram，EMG） 测量一位轮椅橄榄球运动员在训练过程中的肩部肌肉活动，目的在于量化并记录主动肌与拮抗肌之间的失衡状态，防止由于长时间操纵轮椅造成的肩袖肌群过度疲劳，降低肌肉撕裂、肩关节疼痛等肩部运动损伤的风险。可穿戴性传感器在运动防护上的发展潜能正在被逐渐发掘，但目前的研究主要针对躯干及四肢（如肩、膝等），其在预防颅颌面运动创伤上的相关研究仍然较少，笔者认为传感器和运动护具的融合仍有待研发和创新。
Bridgman等已开始研究嵌入运动护齿中的电子组件的耐冲击性能，在微型传感器能够安全植入头盔甚至运动护齿之后，能够进一步探索各项运动在头部受到撞击时的承力特点，或者研制能够在监测到撞击时自动调节缓冲力的智能穿戴设备，为防护用具的设计改进提供理论基础。
4.总结与展望
口腔及颌面部运动创伤能够通过佩戴护具实现有效的预防，随着运动口腔医学的兴起以及社会人群对口腔及颌面部美学重视程度的提高，运动过程中的口腔预防需求将日益增长。然而，运动护齿等防护用具目前在国内的普及程度仍不理想。运动口腔医学的学科发展需求有以下2点：1）针对国内各年龄段的运动群体开展系统的运动创伤流行病学统计，同时关注残疾人运动群体，明确我国高发的运动损伤病种及相关因素，以便进一步探索更有针对性的预防和治疗措施；2） 在口腔防护用具上利用计算机等学科交叉优势，力求在降低制作成本的同时提高其防护性能和佩戴舒适性，有助于群众在运动过程中更加自主地实施口腔及颅颌面部损伤的预防。
