正畸文獻(xiàn)閱讀--??墊對(duì)顳下頜關(guān)節(jié)盤受力分布的影響

因?yàn)榭赡嫘?，保守治療，??墊，是治療顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病的首選方法。本研究分析了關(guān)節(jié)盤的位置和應(yīng)用??墊對(duì)關(guān)節(jié)盤應(yīng)力分布的影響。

介紹

       在顳下頜關(guān)節(jié)（TMJ）的髁突和關(guān)節(jié)窩之間有一個(gè)關(guān)節(jié)盤，一個(gè)促進(jìn)下頜骨和顳骨運(yùn)動(dòng)的纖維軟骨組織。此關(guān)節(jié)盤的主要作用就是在較大的接觸面積上吸收和分散應(yīng)力，以防止對(duì)關(guān)節(jié)表面的損傷。這對(duì)于維持口頜系統(tǒng)的健康，防止關(guān)節(jié)盤移位導(dǎo)致的顳下頜關(guān)節(jié)紊亂癥（TMD）有重要作用。

       顳下頜關(guān)節(jié)治療的方法總體分為兩類：保守的和手術(shù)的。保守治療，由于他的可逆性，是首選的方案，包括??墊，理療，溝通，針灸和短期的藥物治療。??墊治療常用于內(nèi)部紊亂和肌筋膜疼痛。

       下頜運(yùn)動(dòng)分析顯示了關(guān)節(jié)表面發(fā)生少量的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)節(jié)盤就會(huì)受到不同方向的力?？梢杂^察到壓力，拉力，剪切力，但更多的是這幾種力的結(jié)合。關(guān)節(jié)盤由環(huán)繞和前后排列的纖維組成，這就使它會(huì)受到各個(gè)方向的力：壓力，拉力，剪切力。關(guān)節(jié)盤的生物力學(xué)機(jī)制還沒(méi)有完全被理解，因此沒(méi)有對(duì)關(guān)節(jié)受力條件是維持穩(wěn)定還是造成危害的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。在TMJ有限元的研究中，關(guān)節(jié)盤被認(rèn)為是各向彈力相等的材料，多孔高彈性，高彈性，粘彈性。

        因?yàn)榭赡軐?duì)關(guān)節(jié)產(chǎn)生生物性損害，所以十分難測(cè)量受力情況下關(guān)節(jié)盤的壓力和張力。有限元分析是最合適的測(cè)量TMJ在咬合狀態(tài)下的應(yīng)力分布的方法。有的研究是模仿下頜生理性運(yùn)動(dòng)或是長(zhǎng)時(shí)間的咬合。關(guān)節(jié)表面摩擦系數(shù)的增加可能是關(guān)節(jié)盤移位的主要因素。持續(xù)的單側(cè)下頜運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致雙側(cè)關(guān)節(jié)盤的外側(cè)穿孔，會(huì)造成關(guān)節(jié)盤與髁突外側(cè)附著韌帶的損傷。

       設(shè)計(jì)一個(gè)接近于現(xiàn)實(shí)，且具有解剖特點(diǎn)的咬合系統(tǒng)模型不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程。由于關(guān)節(jié)盤特征的多樣性，文獻(xiàn)對(duì)組織屬性的參考值尚不清楚。模型的簡(jiǎn)化程度很難確定，因?yàn)橛?jì)算和時(shí)間的限制，模型不可能包含所有已知的復(fù)雜特征。近來(lái)對(duì)顳下頜關(guān)節(jié)生理和病理的評(píng)估已取得了進(jìn)展，但是還需要進(jìn)一步發(fā)展。

        本文，目的就是建立正常和關(guān)機(jī)盤前移位的二位顳下頜關(guān)節(jié)計(jì)算機(jī)模型，以模仿有無(wú)??墊時(shí)下頜關(guān)閉的狀態(tài)。無(wú)效假設(shè)是關(guān)節(jié)盤的應(yīng)力在所有情況下都是一致的。

材料和方法

有限元模型建立

        TMJ的幾何學(xué)數(shù)據(jù)是從一位女性志愿者的右側(cè)TMJ的CBCT上獲取的，年齡28歲，沒(méi)有TMD。432層頭顱和下頜骨切面，像素為0.2×0.2×0.2mm。通過(guò)這些圖像，限定下頜骨髁突??關(guān)節(jié)窩-顳骨的隆起部分。關(guān)節(jié)盤的上界和下屆通過(guò)關(guān)節(jié)表面的上下界來(lái)限定（圖1）。這個(gè)圖片中，可以定義關(guān)節(jié)盤的三個(gè)部位：后帶，中間帶和前帶。將數(shù)據(jù)載入MSC軟件中。骨和關(guān)節(jié)盤分成3841和160個(gè)元素。

       通過(guò)這個(gè)正常TMJ關(guān)節(jié)，設(shè)計(jì)其他三個(gè)模型，包括有無(wú)??墊的，有無(wú)關(guān)節(jié)盤前移位的。因此，志愿者需要佩戴??墊進(jìn)行CT掃描，去分析上頜距離D1和關(guān)節(jié)間隙（關(guān)節(jié)面和關(guān)節(jié)窩之間）上部分距離D1和前部分距離D2。（圖2）可以發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槟パ篱g2mm的??墊，前關(guān)節(jié)腔有少量的增長(zhǎng)，還有髁突輕微的旋轉(zhuǎn)。

       這個(gè)變化與其他研究中，用唇檔造成的結(jié)果相似。因此，對(duì)比之前的模型，應(yīng)用??墊時(shí)，髁突向下向前分別移動(dòng)了0.4mm和0.2mm。

       為了建立關(guān)節(jié)盤前移位的模型，作者做了這樣的定義：當(dāng)關(guān)節(jié)盤后帶在閉口時(shí)位于下頜骨髁頂部的前部位置，并且關(guān)節(jié)盤和其間的組織的界限位于11:30時(shí)鐘前部位置為關(guān)節(jié)盤前移位。

        4個(gè)有限元TMJ模型建立起來(lái)：A、關(guān)節(jié)盤在正常位置不使用??墊；B、關(guān)節(jié)盤在正常位置使用??墊；C、關(guān)節(jié)盤前移位不使用??墊；D、關(guān)節(jié)盤前移位使用??墊。

界面條件 

        該模型被限制在所有自由度上的顳骨區(qū)域，并且所有結(jié)構(gòu)都被模擬為可變形的物體。 骨結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為用線性各向同性彈性模型描述。 本研究中使用的材料屬性來(lái)自文獻(xiàn)（表1）。 考慮顳骨和下頜骨的皮質(zhì)骨特性。 關(guān)節(jié)盤被視為不可壓縮的超彈性材料，并在本研究中使用經(jīng)典的Mooney-Rivlin形式。 因此，應(yīng)變能量方程通過(guò)以下計(jì)算：

U = C1 (I1 - 3) + C2 (I2 - 3) 

        該關(guān)節(jié)也被認(rèn)為具有良好的滑動(dòng)功能，因此關(guān)節(jié)盤與兩個(gè)骨結(jié)構(gòu)之間的摩擦系數(shù)為0.0001。 模擬開(kāi)始于下頜骨與顳骨的關(guān)閉，其方向?qū)?yīng)于關(guān)節(jié)反作用力的估計(jì)方向。 對(duì)于下頜關(guān)閉模擬，在垂直方向（軸線Y）施加0.2毫米的位移1秒。 這種模擬是關(guān)于咬合過(guò)程中關(guān)節(jié)盤的響應(yīng)，與先前的研究類似，對(duì)應(yīng)于顳下頜關(guān)節(jié)最簡(jiǎn)單的負(fù)載條件。

       應(yīng)用網(wǎng)格重塑激活關(guān)節(jié)盤形態(tài)塑造關(guān)節(jié)窩和髁突的幾何形態(tài)。 在下頜關(guān)閉0.2mm期間，通過(guò)等效von Mises應(yīng)力分析盤中的應(yīng)力分布，以1，5和10遞增。 其他應(yīng)力和應(yīng)變是在關(guān)節(jié)盤的上下表面上進(jìn)行的，考慮到在完成下頜骨關(guān)閉后，每個(gè)表面上從后部到前部區(qū)域有27個(gè)節(jié)點(diǎn)。

結(jié)論

       正常關(guān)節(jié)盤位置和無(wú)??墊的應(yīng)力分布（圖3A）。 最大值超過(guò)2MPa時(shí)，應(yīng)力集中在關(guān)節(jié)盤中間帶至前帶區(qū)域。

      在所有下頜骨關(guān)閉過(guò)程中，椎間盤的前，中，后區(qū)都有不同的應(yīng)力分布（圖1）。 圖4顯示了關(guān)節(jié)盤前，中，后區(qū)的代表性節(jié)點(diǎn)。 最關(guān)鍵的區(qū)域是中間帶，數(shù)值超過(guò)2MPa。

       圖3至圖6給出了四種情況下兩種表面（下部和上部）的總應(yīng)變和等效von Mises應(yīng)力。上下表面的受力應(yīng)力分析是最后一步（圖5）。下頜完全閉合后，在這些節(jié)點(diǎn)中記錄等效總應(yīng)變。 下表面上的應(yīng)變比上表面更重要。

        當(dāng)關(guān)節(jié)盤處于正常位置時(shí)，佩戴??墊與否，未觀察到應(yīng)力集中和分布的差異。 關(guān)節(jié)盤前移位時(shí)，佩戴??墊可以觀察到更小的應(yīng)力。 當(dāng)關(guān)節(jié)盤移位時(shí)，在中間帶和后帶之間的區(qū)域觀察到最高的應(yīng)力（圖6）。

討論

1、我們選擇的仍然不是模擬TMJ關(guān)節(jié)盤的機(jī)械應(yīng)力的最佳選擇，因?yàn)槔w維軟骨軟組織中糖胺聚糖（GAG）的濃度較低，這可能導(dǎo)致流體與固體基質(zhì)之間的阻力降低。

2、關(guān)節(jié)盤前帶在下頜完全關(guān)閉結(jié)束時(shí)顯示應(yīng)力下降。 對(duì)此的解釋是在進(jìn)行性下頜關(guān)閉時(shí)發(fā)生的應(yīng)力松弛，這導(dǎo)致了關(guān)節(jié)盤內(nèi)峰值應(yīng)力和應(yīng)變能量耗散的減少，在應(yīng)力松弛之后，生理負(fù)載允許生物力學(xué)平衡， 這種行為解釋了關(guān)節(jié)盤吸收和消散TMJ產(chǎn)生的應(yīng)力的性能。 如果沒(méi)有應(yīng)力/應(yīng)變的消散，過(guò)量能量的集中會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)盤外其他結(jié)構(gòu)的損壞。

3、??墊原理基于神經(jīng)肌肉反應(yīng)和減小關(guān)節(jié)內(nèi)的應(yīng)力。對(duì)于關(guān)節(jié)盤前移位產(chǎn)生的應(yīng)力變化雖然很小，但不容忽視。

來(lái)源：浙一口腔正畸林軍