颞下颌关节内压的研究进展

    颞下颌关节紊乱病（temporomandibular disorders，TMD）是口腔颌面部最常见的疾病之一，是一类复杂的、涉及多种因素的疾病，主要分为咀嚼肌紊乱类疾病、关节结构紊乱类疾病、炎性疾病以及骨关节病，是口腔临床发病率最高的四种疾病之一。
    其病因、病理机制的复杂性和不确定性以及关节功能结构解剖的多样性，给其诊断以及基于相应致病机制的治疗带来不便。虽然当前临床上以保守治疗为基础的综合序列治疗改善了相当一部分患者的问题，但仍有一些患者因疗效不佳以及治疗程序繁琐、周期长而感到痛苦。因此，TMD的发病机制、组织理化变化及关节内生物力学一直都是研究的焦点。
    尽管关节内压的异常改变是TMD的生物力学致病机制之一，但由于其测量难度和技术的限制，而较少被关注。该文总结了近年来对关节内压的研究及技术进展，重点对关节内压测量及其指导临床治疗的意义进行综述。
    1.关节内压
    1.1关节内压概念
    关节内压是指关节腔内的流体压力，是关节内、外各种因素在关节的不同功能状态下共同作用的结果，其压力的改变能够影响其继发的生物学效应和关节内部结构的改建。正常的颞下颌关节（temporomandibular joint，TMJ）是维持复杂的下颌运动和咀嚼力传导的基础，而关节内压的异常变化与关节内的正常结构与稳定的功能运动的改变有关，在异常变化的持续作用下，会发生关节功能紊乱和结构破坏。因此，关节内压的异常改变对TMD的发病起着非常重要的作用。
    1.2关节内压的产生机制
    滑膜在关节内压的产生和发展中发挥了重要的作用。滑膜在关节的调控中完成了许多重要的功能，包括维持与稳定复杂的关节运动，使关节腔内结构不黏附，关节结构产生低摩擦力；保证关节结构的完整位置和关节腔内压力的变化，将关节内压维持在低于气压水平。
    滑膜产生滑液，Cascone等认为滑液是生物力学限制的重要组成部分。滑液具有三大基本功能：滤过屏障功能、营养功能和关节润滑与缓冲机械负荷功能。当关节内压为负压时，有利于关节液的互换，防止关节内水肿形成；当关节内压减小，即为“吸盘效应”时，关节盘受压后紧贴在关节窝表面，使得颞下颌关节在行使功能运动时，关节盘不能顺利滑动；而关节内压增大时，有利于关节腔中的代谢产物和有害物质的转运，维持滑膜的新陈代谢。
    有研究表明，关节内压异常升高会导致炎症因子释放，影响关节囊的通透性和滑膜细胞分泌功能。在TMD关节的滑膜中，最具代表性的是白细胞介素-1和肿瘤坏死因子-α。Miho认为单核细胞趋化蛋白-1可能是导致滑膜炎症开始和进展的主要因素。也有研究证实，关节内压改变导致各种炎症因子释放，激活巨噬细胞与中性粒细胞，引起关节软骨的分解。
目前，对于颞下颌关节内压与滑膜炎症之间的关系仍有待大量的实验证实。Kubein-Meesenburg等对颞下颌关节滑液功能状态提出了滑液泵系统的概念，并确定了这种滑液泵系统在不同的功能状态下的工作方式。当下颌骨沿关节结节向前移动时，下颌骨和关节盘向前一起移动，由此产生了一个双作用泵。在关节窝区域的颞后附着纤维开始伸展，由于关节上腔后部的空间增加而产生吸力。
    在关节下腔前部，由于关节囊的拉伸和翼外肌的轻微拉力而产生压力，因此滑液被吸引到髁突后部。在从前部开始的回缩运动中，泵系统会导致滑液向反方向流动。下颌自由运动的功能状态（例如张口、说话或唱歌）对关节没有负担，关节可从颅骨边缘分离，从而形成自由空间。滑液能够在关节上腔和关节下腔中沿关节盘自由流动，从而降低了泵系统的作用。
    研究表明，由于关节的异常负载，会使关节盘位置、形态发生改变，从而改变关节腔在功能运动时的空间分布，使滑液泵的工作方式改变，使泵系统的效率变低，而长时间的异常工作状态势必改变髁突、滑液、关节盘的应力分布，导致进一步的关节功能和结构破坏。
    1.3关节内压的影响因素
    由于TMJ特殊的结构特征（包括：髁突、关节盘、关节囊、翼外肌等）以及其承担着复杂的功能运动，关节内压的变化受多因素的影响，如滑液量、关节盘的形状及厚度、关节解剖形态等。颞下颌关节内压依赖于下颌运动时，关节囊毛细血管中的血液、关节囊间质、关节间隙流体之间的静水压差以及胶体渗透压，两者共同驱动着关节腔内滑液与外周组织之间的生理循环。相关研究认为关节滑液（synovialfluid）组成为血浆的透析液，还包含透明质酸、糖胺聚糖等。
    颞下颌关节滑液的循环流动不仅能保证其关节界面的润滑，也参与关节内外物质代谢、细胞增殖、凋亡和信号传导等一系列生理过程，是维持TMJ生理功能稳定与协调的另一个重要因素。
    2.颞下颌关节内压测定和研究方法
    2.1关节内压测量仪
    关节内压的测量在其他关节（肩关节、肘关节、踝关节等）中被广泛运用。目前关节内压的测量方法主要包括：压敏膜、负载电池和压力传感器等。关节内压的测定可以在关节手术中应用以减少手术并发症发生的风险。张志光等1992年在国内采用Philip心内压力测量仪（这是一种有创性的测量方法）对43侧正常颞下颌关节的关节内压进行了测量，得到了在不同颞下颌运动功能状态下，平均关节内压为－2.66mmHg，其中开口、前伸、对侧向运动时关节内压为负压，闭口、后退、同侧侧向运动时为正压，关节复杂运动如咀嚼、吞咽、微笑、静止状态等为负压。
    2008年研制出颞下颌关节内压测量仪，原理是通过穿刺针进入关节腔，利用关节腔内流体对压力传感器的作用，将压力信号转换为电信号，电信号再经由计算机处理转换记录。利用此系统，张志光等对16例不可复性关节盘移位患者的22侧关节内压进行测量分析，同时结合关节内镜检查，将异常的关节内压分为高压型——开口位关节内压（7.11±17.87）mmHg，闭口位为（9.65±7.03）mmHg；低压型——开口位关节内压－（114.49±91.61）mmHg，闭口位为（－61.24±24.03）mmHg；反压型——开口位关节内压（7.48±8.49）mmHg，闭口位为（－3.91±6.25）mmHg。上述研究证实：在TMD中，即使影像学诊断相同，患者临床表现基本相同，关节内压的测量值也可能存在较大差异。
    2.2有限元模型分析
    有限元分析（finite element analysis，FEA）是用以解决复杂结构以及机械问题的一种数值分析方法。近来，FEA被广泛地用于医学生物力学研究。FEA可以对复杂几何结构进行力学分析，并可根据不同结构实际的运动情况来改变定义边界条件和载荷，可分析所建模型任何部位在不同情况下的应力、应变情况。通过软件分析，所得结果快速准确，因此FEA是当前对颞下颌关节内受力情况研究中最有效的方法之一。
    Chen等1994年较早地将FEA应用于人体颞下颌关节，研究正常闭口期间关节内的应力分布。颞下颌关节有限元模型的建模方法主要有切片法、三维测量法、CT或MRI影像处理法、DICOM数据建模法和数字化虚拟人的建模方法等。Shu等通过利用CT构造的颌骨和颌骨模型的运动捕获系统记录口开口运动，利用MRI构造关节盘构造口腔在张开和闭合过程中的有限元模型，证明在无症状受试者的TMJ中应力在初始开口时缓慢增加，髁突回到关节窝位置时，压力减少，同时关节盘的中部、髁突横嵴的中部与关节结节的中部应力最大。目前，针对颞下颌关节内滑液的流体动力学研究还较少。
    Xu等通过计算机断层摄影术对健康个体的TMJ上腔进行研究，并在颌骨张开期间测量关节内压。在三个维度上对关节腔进行重建，并使用有限体积的流体动力学模型来分析颌骨运动期间的流体流动和压力分布模式。这是有限元分析向非固体力学的延伸，证明了在颌骨张开过程中，正常的上部TMJ关节腔的三维结构随关节盘移动而变化，滑液沿逆时针方向循环并形成局部涡旋，同时观察到随着颌骨张开，关节内压降低；随着关节的开口，髁突的运动从简单的旋转到旋转和平移的结合运动，关节腔和关节内压急剧改变，这样的研究结果可以指导患者避免大张口。上述研究表明，FEA可有效模拟颞下颌关节内结构的真实情况，对于关节内压的研究具有一定的指导性。
    3.基于关节内压调整的临床治疗
    目前临床对于TMD的治疗主要有保守治疗与手术治疗，一般主张对功能性障碍或轻度结构性病变首选保守治疗或无创治疗，包括物理、手法运动疗法、咬合板疗法；对物理疗法不佳的早期关节结构紊乱进行微创治疗，包括注射治疗、关节灌洗术及微创关节镜治疗；严重的颞下颌功能障碍及明显的器质性病变采用开放性手术的“梯度序列治疗”。但是序列治疗本身对疾病轻重缓急进行经验上的治疗，缺乏金标准。
    关节内压在颞下颌关节的病变的产生及进展中扮演着一个重要角色。相关研究中指出，关节内压对于颞下颌关节的调压治疗有一定的指导性，包括关节腔内减压和加压治疗。在临床测量中，减压治疗适用于高压型；加压治疗适用于低压型；而对于反压型的TMD患者应结合关节镜检查，综合分析关节内结构改建与关节内压等具体情况下，进行相应较为合理的治疗。
    基于关节内压调整的治疗主要用于早期的TMD。在对TMD进行治疗前，进行关节测压，可指导临床选择合适的治疗方案。物理手法疗法与关节腔内注射治疗鲜有文献报道其与关节内压的具体联系。目前，调整关节内压的主要治疗方法是：咬合板治疗及关节灌洗术，关节内镜与开放手术可作为辅助的治疗方式。具体的治疗方法如下。
    3.1咬合板治疗
    咬合板，又称为咬合垫，目前临床上使用较多的主要是稳定性咬合板。利用咬合板治疗TMD，主要是调整咬合关系及肌肉、髁突、关节盘的协调关系，通过改变现有的咬合状态，建立起稳定的“盘髁关系”。这种关系的改变势必影响关节内压的变化，从而达到治疗颞下颌紊乱的目的。
    Casares等使用插入关节中并连接至压力传感器的8号穿刺针测量关节内压。在下颌处于静止、最大张口、在牙尖交错位紧咬以及使用咬合板紧咬情况下测量压力，研究证明使用咬合板后平均关节内压下降31.2%，差异有统计学意义，提示咬合板治疗可应用于“高压型”，改善关节内压。也有学者研究咬合板在改善关节内环境中的实际作用。颞下颌关节滑液中白介素－6、丙二醛和8－羟基脱氧鸟苷的水平已被证实与疾病严重程度有着一定的相关性，Baş等通过对以上指标的研究证实咬合板确实能改善关节紊乱的临床症状，但对于关节内氧化应激和炎症水平的改善却没有显著影响。也有研究表明，在稳定型咬合板的使用下，髁突各斜面均有较为显著的骨量增加。
    3.2关节外科手术治疗
    关节镜手术切口较小，结构损伤较少，关节内可视性好，术后即刻疼痛减轻，患者康复更快。对于“反压型”，需结合关节镜或者进行开放性手术，进行关节内纤维粘连松解术，使滑液在腔内正常循环流动，维持稳定的关节内环境。TMJ的关节内灌洗术是一种常用的手术冲洗和清创术式，用以治疗关节内部紊乱和骨关节炎，是一种微创外科手术。对于“低压型”，行关节灌洗术往往能达到较好的疗效。
    Zhu等通过建立两相流模型，以研究用灌洗液替代滑液的动力学过程，模拟了实际的关节内环境，研究了穿刺针直径大小、位置和流路对流体动力学和灌洗功效的影响，同时结合关节内压来评估灌洗过程中，不同流入量流出量模型在灌洗过程中的关节内压的变化，证明了用较大的流入针和较小的流出针进行灌洗可使关节内压稳定保持在2.7×104Pa以上，具有较高的成功率。对于“高压型”，在行关节灌洗时，可使用灌洗液替换腔内液体，清除炎性介质，达到调整关节内压的目的。
    4.总结与展望
    综上所述，关节内压对颞下颌紊乱疾病的产生和发展有着不可忽视的影响。颞下颌关节内压的变化受到多种因素的影响，对于关节内压及其病理机制进行相关研究，可以更好地指导临床治疗，阻断疾病的发展，改善预后。目前关节内压测定的方法还比较局限，介入性的测量虽然过程简单，但临床上对医生的要求较高。
    虽然目前采用有限元分析方法构建颞下颌关节的三维计算机模型研究取得了一定进展，但由于其精确性仍待考究，因此对于非介入性测定的研究仍需大量的实验进行进一步的验证。目前，以关节内压调整为中心的治疗体系为临床治疗提供了思路和可视化的标准来诊断和治疗颞下颌关节疾病，并提供了一定的指标来判断疾病预后。这对今后临床的指导意义是非常重大的。