正畸文献阅读--??垫对颞下颌关节盘受力分布的影响

因为可逆性，保守治疗，如??垫，是治疗颞下颌关节紊乱病的首选方法。本研究分析了关节盘的位置和应用??垫对关节盘应力分布的影响。

介绍

       在颞下颌关节（TMJ）的髁突和关节窝之间有一个关节盘，一个促进下颌骨和颞骨运动的纤维软骨组织。此关节盘的主要作用就是在较大的接触面积上吸收和分散应力，以防止对关节表面的损伤。这对于维持口颌系统的健康，防止关节盘移位导致的颞下颌关节紊乱症（TMD）有重要作用。

       颞下颌关节治疗的方法总体分为两类：保守的和手术的。保守治疗，由于他的可逆性，是首选的方案，包括??垫，理疗，沟通，针灸和短期的药物治疗。??垫治疗常用于内部紊乱和肌筋膜疼痛。

       下颌运动分析显示了关节表面发生少量的平动和转动，关节盘就会受到不同方向的力。可以观察到压力，拉力，剪切力，但更多的是这几种力的结合。关节盘由环绕和前后排列的纤维组成，这就使它会受到各个方向的力：压力，拉力，剪切力。关节盘的生物力学机制还没有完全被理解，因此没有对关节受力条件是维持稳定还是造成危害的统一认识。在TMJ有限元的研究中，关节盘被认为是各向弹力相等的材料，多孔高弹性，高弹性，粘弹性。

        因为可能对关节产生生物性损害，所以十分难测量受力情况下关节盘的压力和张力。有限元分析是最合适的测量TMJ在咬合状态下的应力分布的方法。有的研究是模仿下颌生理性运动或是长时间的咬合。关节表面摩擦系数的增加可能是关节盘移位的主要因素。持续的单侧下颌运动可能导致双侧关节盘的外侧穿孔，会造成关节盘与髁突外侧附着韧带的损伤。

       设计一个接近于现实，且具有解剖特点的咬合系统模型不是一个简单的过程。由于关节盘特征的多样性，文献对组织属性的参考值尚不清楚。模型的简化程度很难确定，因为计算和时间的限制，模型不可能包含所有已知的复杂特征。近来对颞下颌关节生理和病理的评估已取得了进展，但是还需要进一步发展。

        本文，目的就是建立正常和关机盘前移位的二位颞下颌关节计算机模型，以模仿有无??垫时下颌关闭的状态。无效假设是关节盘的应力在所有情况下都是一致的。

材料和方法

有限元模型建立

        TMJ的几何学数据是从一位女性志愿者的右侧TMJ的CBCT上获取的，年龄28岁，没有TMD。432层头颅和下颌骨切面，像素为0.2×0.2×0.2mm。通过这些图像，限定下颌骨髁突??关节窝-颞骨的隆起部分。关节盘的上界和下届通过关节表面的上下界来限定（图1）。这个图片中，可以定义关节盘的三个部位：后带，中间带和前带。将数据载入MSC软件中。骨和关节盘分成3841和160个元素。

       通过这个正常TMJ关节，设计其他三个模型，包括有无??垫的，有无关节盘前移位的。因此，志愿者需要佩戴??垫进行CT扫描，去分析上颌距离D1和关节间隙（关节面和关节窝之间）上部分距离D1和前部分距离D2。（图2）可以发现，因为磨牙间2mm的??垫，前关节腔有少量的增长，还有髁突轻微的旋转。

       这个变化与其他研究中，用唇档造成的结果相似。因此，对比之前的模型，应用??垫时，髁突向下向前分别移动了0.4mm和0.2mm。

       为了建立关节盘前移位的模型，作者做了这样的定义：当关节盘后带在闭口时位于下颌骨髁顶部的前部位置，并且关节盘和其间的组织的界限位于11:30时钟前部位置为关节盘前移位。

        4个有限元TMJ模型建立起来：A、关节盘在正常位置不使用??垫；B、关节盘在正常位置使用??垫；C、关节盘前移位不使用??垫；D、关节盘前移位使用??垫。

界面条件 

        该模型被限制在所有自由度上的颞骨区域，并且所有结构都被模拟为可变形的物体。 骨结构的力学行为用线性各向同性弹性模型描述。 本研究中使用的材料属性来自文献（表1）。 考虑颞骨和下颌骨的皮质骨特性。 关节盘被视为不可压缩的超弹性材料，并在本研究中使用经典的Mooney-Rivlin形式。 因此，应变能量方程通过以下计算：

U = C1 (I1 - 3) + C2 (I2 - 3) 

        该关节也被认为具有良好的滑动功能，因此关节盘与两个骨结构之间的摩擦系数为0.0001。 模拟开始于下颌骨与颞骨的关闭，其方向对应于关节反作用力的估计方向。 对于下颌关闭模拟，在垂直方向（轴线Y）施加0.2毫米的位移1秒。 这种模拟是关于咬合过程中关节盘的响应，与先前的研究类似，对应于颞下颌关节最简单的负载条件。

       应用网格重塑激活关节盘形态塑造关节窝和髁突的几何形态。 在下颌关闭0.2mm期间，通过等效von Mises应力分析盘中的应力分布，以1，5和10递增。 其他应力和应变是在关节盘的上下表面上进行的，考虑到在完成下颌骨关闭后，每个表面上从后部到前部区域有27个节点。

结论

       正常关节盘位置和无??垫的应力分布（图3A）。 最大值超过2MPa时，应力集中在关节盘中间带至前带区域。

      在所有下颌骨关闭过程中，椎间盘的前，中，后区都有不同的应力分布（图1）。 图4显示了关节盘前，中，后区的代表性节点。 最关键的区域是中间带，数值超过2MPa。

       图3至图6给出了四种情况下两种表面（下部和上部）的总应变和等效von Mises应力。上下表面的受力应力分析是最后一步（图5）。下颌完全闭合后，在这些节点中记录等效总应变。 下表面上的应变比上表面更重要。

        当关节盘处于正常位置时，佩戴??垫与否，未观察到应力集中和分布的差异。 关节盘前移位时，佩戴??垫可以观察到更小的应力。 当关节盘移位时，在中间带和后带之间的区域观察到最高的应力（图6）。

讨论

1、我们选择的仍然不是模拟TMJ关节盘的机械应力的最佳选择，因为纤维软骨软组织中糖胺聚糖（GAG）的浓度较低，这可能导致流体与固体基质之间的阻力降低。

2、关节盘前带在下颌完全关闭结束时显示应力下降。 对此的解释是在进行性下颌关闭时发生的应力松弛，这导致了关节盘内峰值应力和应变能量耗散的减少，在应力松弛之后，生理负载允许生物力学平衡， 这种行为解释了关节盘吸收和消散TMJ产生的应力的性能。 如果没有应力/应变的消散，过量能量的集中会导致关节盘外其他结构的损坏。

3、??垫原理基于神经肌肉反应和减小关节内的应力。对于关节盘前移位产生的应力变化虽然很小，但不容忽视。

来源：浙一口腔正畸林军