正畸文獻閱讀--??墊對顳下頜關節(jié)盤受力分布的影響

因為可逆性，保守治療，如??墊，是治療顳下頜關節(jié)紊亂病的首選方法。本研究分析了關節(jié)盤的位置和應用??墊對關節(jié)盤應力分布的影響。

介紹

       在顳下頜關節(jié)（TMJ）的髁突和關節(jié)窩之間有一個關節(jié)盤，一個促進下頜骨和顳骨運動的纖維軟骨組織。此關節(jié)盤的主要作用就是在較大的接觸面積上吸收和分散應力，以防止對關節(jié)表面的損傷。這對于維持口頜系統(tǒng)的健康，防止關節(jié)盤移位導致的顳下頜關節(jié)紊亂癥（TMD）有重要作用。

       顳下頜關節(jié)治療的方法總體分為兩類：保守的和手術的。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。

       下頜運動分析顯示了關節(jié)表面發(fā)生少量的平動和轉(zhuǎn)動，關節(jié)盤就會受到不同方向的力。可以觀察到壓力，拉力，剪切力，但更多的是這幾種力的結(jié)合。關節(jié)盤由環(huán)繞和前后排列的纖維組成，這就使它會受到各個方向的力：壓力，拉力，剪切力。關節(jié)盤的生物力學機制還沒有完全被理解，因此沒有對關節(jié)受力條件是維持穩(wěn)定還是造成危害的統(tǒng)一認識。在TMJ有限元的研究中，關節(jié)盤被認為是各向彈力相等的材料，多孔高彈性，高彈性，粘彈性。

        因為可能對關節(jié)產(chǎn)生生物性損害，所以十分難測量受力情況下關節(jié)盤的壓力和張力。有限元分析是最合適的測量TMJ在咬合狀態(tài)下的應力分布的方法。有的研究是模仿下頜生理性運動或是長時間的咬合。關節(jié)表面摩擦系數(shù)的增加可能是關節(jié)盤移位的主要因素。持續(xù)的單側(cè)下頜運動可能導致雙側(cè)關節(jié)盤的外側(cè)穿孔，會造成關節(jié)盤與髁突外側(cè)附著韌帶的損傷。

       設計一個接近于現(xiàn)實，且具有解剖特點的咬合系統(tǒng)模型不是一個簡單的過程。由于關節(jié)盤特征的多樣性，文獻對組織屬性的參考值尚不清楚。模型的簡化程度很難確定，因為計算和時間的限制，模型不可能包含所有已知的復雜特征。近來對顳下頜關節(jié)生理和病理的評估已取得了進展，但是還需要進一步發(fā)展。

        本文，目的就是建立正常和關機盤前移位的二位顳下頜關節(jié)計算機模型，以模仿有無??墊時下頜關閉的狀態(tài)。無效假設是關節(jié)盤的應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，沒有TMD。432層頭顱和下頜骨切面，像素為0.2×0.2×0.2mm。通過這些圖像，限定下頜骨髁突??關節(jié)窩-顳骨的隆起部分。關節(jié)盤的上界和下屆通過關節(jié)表面的上下界來限定（圖1）。這個圖片中，可以定義關節(jié)盤的三個部位：后帶，中間帶和前帶。將數(shù)據(jù)載入MSC軟件中。骨和關節(jié)盤分成3841和160個元素。

       通過這個正常TMJ關節(jié)，設計其他三個模型，包括有無??墊的，有無關節(jié)盤前移位的。因此，志愿者需要佩戴??墊進行CT掃描，去分析上頜距離D1和關節(jié)間隙（關節(jié)面和關節(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)，因為磨牙間2mm的??墊，前關節(jié)腔有少量的增長，還有髁突輕微的旋轉(zhuǎn)。

       這個變化與其他研究中，用唇檔造成的結(jié)果相似。因此，對比之前的模型，應用??墊時，髁突向下向前分別移動了0.4mm和0.2mm。

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

        4個有限元TMJ模型建立起來：A、關節(jié)盤在正常位置不使用??墊；B、關節(jié)盤在正常位置使用??墊；C、關節(jié)盤前移位不使用??墊；D、關節(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自文獻（表1）。 考慮顳骨和下頜骨的皮質(zhì)骨特性。 關節(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，應變能量方程通過以下計算：

U = C1 (I1 - 3) + C2 (I2 - 3) 

        該關節(jié)也被認為具有良好的滑動功能，因此關節(jié)盤與兩個骨結(jié)構(gòu)之間的摩擦系數(shù)為0.0001。 模擬開始于下頜骨與顳骨的關閉，其方向?qū)陉P節(jié)反作用力的估計方向。 對于下頜關閉模擬，在垂直方向（軸線Y）施加0.2毫米的位移1秒。 這種模擬是關于咬合過程中關節(jié)盤的響應，與先前的研究類似，對應于顳下頜關節(jié)最簡單的負載條件。

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

結(jié)論

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

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

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

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

討論

1、我們選擇的仍然不是模擬TMJ關節(jié)盤的機械應力的最佳選擇，因為纖維軟骨軟組織中糖胺聚糖（GAG）的濃度較低，這可能導致流體與固體基質(zhì)之間的阻力降低。

2、關節(jié)盤前帶在下頜完全關閉結(jié)束時顯示應力下降。 對此的解釋是在進行性下頜關閉時發(fā)生的應力松弛，這導致了關節(jié)盤內(nèi)峰值應力和應變能量耗散的減少，在應力松弛之后，生理負載允許生物力學平衡， 這種行為解釋了關節(jié)盤吸收和消散TMJ產(chǎn)生的應力的性能。 如果沒有應力/應變的消散，過量能量的集中會導致關節(jié)盤外其他結(jié)構(gòu)的損壞。

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

來源：浙一口腔正畸林軍