Ⅲ类固定磁力功能矫治器对颞下颌关节短期影响的MRI研究

韩启蒙，尹 康

目前Ⅲ类磁力功能矫治器已在临床上大量应用，对改善生长期Ⅲ类错牙合畸形患者的软硬组织侧貌有显著效果，具有磁能积高；上下颌交互支抗，无需口外支抗；磁力线不会被间歇性介入的中间介质阻断等优点。但传统磁力功能矫治器为活动矫治器，和前牵、头帽颏兜、FR-Ⅲ等活动矫治器一样存在治疗效果依赖患儿配合的缺点，固定磁力功能矫治器对传统磁力功能矫治器进行了改良，将活动变为固定，使矫治效果不再依赖患者配合，矫治效率提高，尤其对于固位不良和配合性不佳这类临床上比较困难的病例，具有独特优势。Ⅲ类固定磁力功能矫治器相较于其他Ⅲ类功能矫治器有其自身特点及问题：①其矫治力来源为上下颌矫治器上磁块产生的磁性斥力，上下颌交互支抗，因上颌骨是相对固定不动的，所以下颌骨受力更大,这是否会对颞下颌关节改建造成不利影响；②磁场加载后对颞下颌关节的多种细胞和组织均产生影响[1-2]，那么Ⅲ类磁力功能矫治器产生的磁场生物学效应对颞下颌关节改建的影响是有利或有害；③固定磁力功能矫治器不可摘取，其施加于颞下颌关节(temporomandibular joint, TMJ)的剪切力也是持续不间断的，这对TMJ是否产生不利影响。这些问题仍未明确。目前磁力功能矫治器对TMJ影响的研究仍局限于基础研究[3-5]，国内外几乎没有磁力功能矫治器对TMJ影响的临床研究。对于新型的固定磁力功能矫治器的相关研究更少。

因此本研究通过MRI影像技术，观察Ⅲ类固定磁力功能矫治器刺激颞下颌关节的生长改建情况；从而探讨Ⅲ类磁力功能矫治器的作用机理及临床安全性，以期为后续的基础研究和临床应用提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

研究对象选取自2017—2019年于昆明医科大学附属口腔医院正畸科就诊，矫治前X线头影测量分析诊断为功能性和骨性Ⅲ类错牙合畸形的患者15例，其中男9例，女6例，年龄7～12岁，平均年龄10岁。纳入标准：前牙反牙合；根据头影测量分析ANB<0°，Wits值<0；颈椎骨龄分期为CVMS Ⅱ和CVMS Ⅲ；上下颌牙列无明显的牙列拥挤，无唇腭裂及其它颌骨组织疾病；身体健康，未接受过正畸治疗，无外伤史；无明显颞下颌关节紊乱病症状，如关节区疼痛、开口受限、弹响杂音等。

1.2 方法

1.2.1 制作固定功能性磁力矫治器 患者取两副模型，标记为模型a、模型b。嘱患者下颌后退至功能后退位，并用蜡记录咬牙合关系，前牙咬合打开1～2 mm，后牙留出牙合垫高度。模型a用于和咬合蜡片将咬合关系转移在牙合架上。使用真空成型机和成型片(厚度1 mm)通过模型b制作上下颌模板，去除上下颌模板前牙段，保留双侧前磨牙及磨牙段，修整模板边缘至龈缘以上0.5～1.0 mm。将修整后的模板置于模型a，用0.8的不锈钢圆丝弯作舌侧随行弓，连接左右离断的模板。将4块磁体用透明自凝树脂分别包埋固定于上下模板上，使咬合时7 mm×3 mm的磁力作用面同极两两正对，磁块间距为1.0～2.0 mm，作用力应为400～650 g。

1.2.2 矫治器粘接及复诊 用玻璃离子水门汀将前磨牙及磨牙段模板与牙面粘固，用光固化树脂将前牙随行弓段与前牙舌侧粘固，粘接后效果如图1所示。每月复诊，每次复诊都检查患者的颞下颌关节，包括开口度、开口型，有无关节弹响杂音及疼痛等。

图1 Ⅲ类磁力功能矫形治疗粘接戴入后的口内像Fig.1 Intraoral image of the Class Ⅲ magnetic functional orthopedic bonding after insertion

1.2.3 检查方法 于矫治前和矫治结束后1周在张口位和最大牙尖交错位时拍摄左右双侧TMJ斜矢状位和冠状位MRI影像。

拍摄时患者取仰卧位，要求患者保持安静，平静呼吸，避免吞咽运动，头部由固定支架支持和固定，保持头正中矢状面与地面平直，并且扫描全过程不动。

采用飞利浦磁共振3.0 T(Philips, Achieva 3.0T TX)扫描仪，头颈联合线圈(16通道相控阵线圈)。扫描参数为常规TSE序列：T1加权像(TR/TE=450/15 ms，激励次数2，矩阵280×280，视野140 mm×140 mm)；T2加权像(TR/TE=shortest/shortest ms，激励次数4，矩阵280×280，视野140 mm×140 mm)；质子密度加权像(TR/TE=1500/30 ms，激励次数2，矩阵280×280，视野140 mm×140 mm)。所有序列的层厚为2 mm，层间距为0 mm。扫描方位：扫描方位包括斜矢状位扫描(扫描线垂直于下颌髁突的内外长轴)和冠状位扫描(扫描线平行于下颌髁突的内外径长轴)。

1.3 测量项目

选取牙尖交错位时左右侧颞下颌关节区斜矢状位和冠状位影像，在显示髁突最大直径截面的斜矢状位和冠状位的影像上进行测量。记录治疗前后以下各个指标。

1.3.1 髁突在关节窝内的位置变化 利用关节间隙的测量方法[6]，评价治疗前后髁突在关节窝内发生的位置变化。如图2所示从颞下颌关节的关节窝顶向髁突前缘、后边缘分别作切线，切点到关节窝的垂直距离即为关节前、后间隙。

图2 斜矢状位MRI显示斜矢状位髁突位置评价Fig.2 Evaluation of oblique sagittal position of condyle on oblique sagittal MRI

1.3.2 矢状面关节盘的位置变化 位置正常的关节盘其后带位于髁突头11点钟至1点钟之间，处于之前或之后则诊断为前移位或后移位，12点钟位置的确定方法见图3，髁突后线(PC line)为髁突颈后缘的切线，髁突颈长轴为一条平行于PC line并穿过髁突中心(Cc)的线，髁突颈长轴与关节窝的交点为12点钟位置，12点钟位置与Cc与关节盘后带后缘构成的角(Y)为盘髁角；12点钟位置与Cc与关节盘前带前缘构成的角(X)为前带盘髁角。

图3 斜矢状位MRI显示斜矢状位关节盘的位置Fig.3 Position of the oblique sagittal articular disc on oblique sagittal MRI

1.3.3 髁突头角 见图4，为了评价髁突头形态，髁突长轴为髁突头顶点(Ct)与髁突中心(Cc)的连线，髁突长轴与髁突颈长轴(Cc点长轴)之间的角度为髁突头角。

图4 MRI闭口斜矢状位髁头角 Fig.4 MRI closed oblique sagittal condylar head angle

1.3.4 关节窝后斜面角 见图5，关节窝后斜面角为关节窝后斜面的切线相对于PC line形成的角。

图5 MRI斜矢状位关节窝后斜面角Fig.5 MRI oblique sagittal position of the posterior oblique angle of articular fossa

1.3.5 关节窝角 见图6，在矢状位MRI测量关节窝角为关节窝的前斜面和后斜面的切线之间的角度。

图6 MRI斜矢状位关节窝角Fig.6 MRI oblique sagittal articular fossa angle

1.3.6 冠状面关节盘位置变化 冠状位髁突最大宽度上的线分成十等份，每一等份长度记为1个单位。如图7所示髁突内极内侧1个单位至髁突外极外侧1个单位之间的区域，为0区域(0区域包括12个单位)，关节盘位于0区域内表示关节盘没有发生内外侧移位，位于髁突外极外侧记录为关节盘外侧移位，位于髁突骨极内侧记录为关节盘内侧移位。测量并记录治疗前后冠状位关节盘位置。

图7 冠状位MRI显示冠状位关节盘的位置Fig.7 Position of coronal articular disc displayed by coronal MRI

1.4 统计分析

2 结 果

2.1 治疗前后矢状位测量指标的变化

矫治周期平均6.5个月，矫治结束时前牙反牙合已纠正，覆牙合覆盖正常，面型及颌骨关系改善。如表1，治疗后的前间隙增大，后间隙减小，关节间隙指数减小；盘髁角、前带盘髁角增大；髁突头角增大髁突头前屈(图8)，以上指标均具有统计学差异(P<0.05)。关节窝后斜面角和关节窝角各项治疗前后无统计学差异(P>0.05)。

表1 患者治疗前后矢状位测量指标的变化Tab.1 Changes of measurement indexes of patients before and after treatment

2.2 治疗前、后冠状位关节盘位置变化

对治疗前、后患者的冠状位进行比较，固定磁力功能矫治器治疗前、后冠状位关节盘的位置无变化，在本研究中20个颞下颌关节的关节盘位于髁突的中央，2个关节盘轻微外侧移位，8个关节盘轻微内侧移位。治疗后16例患者的冠状位关节盘位置和治疗前保持一致。

3 讨 论

MRI被学者认为是TMJ软硬组织成像的首选方法[7-8]。有研究报道，矢状面MRI图像识别关节盘移位的敏感性在80%～87%[9-10]，特异性在63%～80%[11]，准确性为95%[12]。TMJ是下颌骨生长发育的中心，软骨组织改建活跃，MRI对未矿化的骨组织敏感性更高，更利于观察髁突和关节窝在功能矫形治疗后软骨的改建情况[13]。

在本研究中，治疗开始前髁突在关节窝内最常见的位置是前移位，这可能是因前牙反牙合，上颌阻挡了下颌的后退所致。少数患者髁突在关节窝内的位置为后移位，此类患者的Ⅲ类错牙合畸形受骨性因素影响更大。经过固定磁力功能矫治器治疗，大多数病例显示在关节窝内的髁突位置向后移动，关节前间隙增大，后间隙减小。治疗后髁突向后移动的原因可能与治疗期间下颌骨长期处于后退位和下颌骨受到向后的水平矫治力有关。本研究结果还表明，治疗前无论髁突前移位较多还是较少，在固定磁力功能矫治器治疗结束时，髁状突都移动至靠近关节窝真正的中央位置，这说明功能性因素影响较大的患者改善咬合并没有以髁突在关节窝内非生理性的重新定位为代价，治疗后双侧关节都回到了生理上的髁突-窝关系，治疗效果更为稳定。而骨性因素影响较大的患者，治疗结束后，原本在关节窝内就处于后移位的髁突更加靠后，关节后间隙更小，虽然治疗后没有出现颞下颌关节病的临床症状，髁突-窝关系改变后的稳定性仍需要进一步的长期观察。

MRI闭口斜矢状位判断关节盘位置的方法是：当关节盘处于正常位置时关节盘后带后缘位于髁突头12点钟位置，关节盘后带位于11点钟位置之前为关节盘前移位，位于1点钟位置之后则为后移位。在本研究中，治疗前所有关节盘后带都位于11点钟位置到1点钟位置之间，治疗后所有关节盘依然在11点钟位置到1点钟位置的正常生理范围内，因此，可以认为固定磁力功能矫治器治疗后关节盘没有发生矢状向病理移位。本研究数据显示， 在固定磁力功能矫治器治疗后，关节盘相对于髁突向前移动。关节盘前移位的原因可能是固定磁力功能矫治器作用下引起的髁突后移位导致关节盘前组织的拉伸，进而可能导致关节盘的拉伸或整个关节盘的前移位。在本研究中，还发现关节盘前带位置的变化与后带位置的变化是一致的。因此，可以认为关节盘在治疗过程中移位，并没有因为关节盘前组织拉伸所产生的张力而改变关节盘原本的长度。

A、B: 治疗前左右两侧颞下颌关节MRI影像；C、D:治疗后左右两侧颞下颌关节MRI影像。蓝色箭头所指为前表面切迹样突起；红色箭头所指为的后表面轮廓；治疗前管某髁突MRI影像呈正常表现，后上表面呈现略平坦的轮廓，前表面有呈切迹样突起，该突起为翼外肌的插入点，关节窝呈钟形，前斜面、后斜面不对称；治疗后相对于治疗前髁突形态发生改变：髁突后表面轮廓更加平坦，前表面切迹突起增大，髁突头前屈，髁头角增大

本研究中治疗后髁头角明显增大，表示髁突头在治疗后发生了前倾。佩戴固定磁力功能矫治器后磁块产生的斥力使下颌骨受到向后的压力，以弹簧激活的方式拉伸翼外肌，由此产生的张力分布在髁突头的前表面和翼板的后表面，紧张应力导致髁突头前表面骨沉积。髁突的后移位使髁突头后表面与关节窝后斜面产生压力，髁突后表面发生骨吸收改建。组织动物学也证实了髁突前斜面软骨增生，许艳华等[14]选取生长发育期的恒河猴佩戴Ⅲ类磁力矫治器，对在矫治前后恒河猴髁突软骨的组织形态进行了研究，发现髁突的前斜面增殖层和前肥厚层增厚，后斜面增殖层和前肥厚层变薄。

Mimura等[15]的研究发现，颏兜治疗后关节窝加深加宽；龚爱秀等[16]的CBCT研究显示前牵治疗后关节前间隙不变，后间隙减小；以上研究结果被解释为关节窝前斜面发生改建，有骨盐沉积。但在研究中，没有发现关节窝角有统计学意义上的变化。不过也有一些学者和本研究一致，Chintakanon等[17]采用Twin Block治疗6个月后也没有发现关节窝前斜面角有统计学意义上的变化。有研究认为关节窝的重塑不如髁突的重塑明显[18]。Ruf等[19]也观察到，在大多数受试者中，关节窝重建的量小于髁突重建的量；而且在大多数受试者中，关节窝改建的征象比髁突改建的征象要晚出现，延迟表现的原因可能是关节窝(骨膜骨化)和髁突(软骨内骨化)的改建过程不同。

冠状位关节盘的位置评估十分重要，冠状面和矢状面图像结合后，诊断效能显著提高[20]。在本研究中对冠状位关节盘位置进行评估时，没有发现关节盘的位置因治疗而改变。固定磁力功能矫治器治疗对冠状位关节盘的内外侧移位影响很小。

综上所述，固定磁力功能矫治器治疗后生长期Ⅲ类错牙合畸形患者的TMJ发生了适应性改建，但本研究对TMJ的观察是短期的，需通过长期追踪观察予以证实。