咬合異常與顳下頜關節紊亂癥的關系再思考

朱錦怡,龔衍吉,鄭芳杰,于世賓,尹德強,劉 洋

咬合異常與顳下頜關節紊亂癥(temporomandibular disorders, TMD)之間的因果聯系一直以來飽受爭議,目前仍沒有足夠的證據能證實或者證偽二者之間的關聯。該問題懸而未決數十年,關于TMD的可能病因眾說紛紜,致使治療方式百家爭鳴,效果卻并不盡如人意。這樣的困難讓口腔醫生在面對TMD時常無所適從,同時也促使關節?？漆t生梳理當前對TMD的認知,分析爭議產生的可能原因,探索可能的解決途徑,尋求對臨床有實用價值的提示。

1 不完善的觀察性研究結果分歧很大

目前臨床觀察性研究的結論兩極分化。一方面,有研究表明TMD患者常有前牙開牙合(anterior open bite)[1]、深覆牙合(deep bite)[2]、前牙和(或)后牙反牙合(crossbite)[3]、鎖牙合、咬合平面傾斜度異常[4]等表現;早接觸(premature contacts)[5]、非工作側干擾(mediotrusive occlusal contacts)[6]以及正中關系(centric relation, CR)與最大牙尖交錯位(maximum intercuspation, MI)之間的滑動干擾[7]等動態接觸異常也與TMD的發生存在相關性。另一方面,類似主題的研究卻得出了相反的結論[8-10],提示上述咬合特征與TMD之間不存在關聯。在這個矛盾的背景下,Manfredini等[11]對這些研究進行了系統評價,發現沒有足夠的證據支持TMD與咬合之間的關聯性;同樣也不能確定二者之間是否完全無關。目前關于該主題的爭議不斷,相關的研究數量少且質量參差,同質性不佳;這些早期研究往往存在以下幾個共性問題,直接影響了它們的參考價值。

1.1 咬合異常的含義不明

不同研究使用的咬合異常(malocclusion)判斷標準存在明顯差異。咬合包含靜態(occlusion)和動態(articulation)兩個不同時相[12],因此在研究咬合異常時,也應同時考慮到靜態的牙排列異常和動態的咬合干擾兩個方面;另外,咬合異常具有多樣的臨床表現,動、靜態特征之間也可能存在相互混雜的情況,使得表現更加復雜。例如對于后牙牙合平面陡峭的案例,如果配合正常的覆牙合覆蓋,會導致前伸運動時的后牙咬合干擾;然而對于深覆牙合的人群,這種情況卻不會產生明顯的咬合干擾(圖1)。早期研究對這方面的問題缺乏考慮,在咬合異常特征的選取標準上,不一致、不系統、不全面,且未能有效控制混雜因素。這導致了相當一部分的研究結論不夠準確,也因此未能發現對TMD發生起關鍵作用的因素。

圖1 下頜第一和第二磨牙之間的臺階在不同前牙覆牙合覆蓋的混雜影響下表現不同

1.2 評價標準不統一

對于TMD和咬合異常的評估均缺乏統一的標準和方法。TMD是一個復雜的疾病,其存在與否可以通過癥狀和體征[1]來確定,同時也需要結合影像學檢查,如髁突骨破壞[13]或關節盤移位[9],此外咬合力[5]和肌電[14]的檢測結果也具有參考價值。這些指標的使用在前期的研究中缺乏同質性,不能有效整合,以致于這些研究結果之間的相關性差,難以相互佐證。

對同一咬合特征的評估標準也存在差異。例如有研究將上下中切牙重疊4 mm以上視為深覆牙合[15],也有研究根據上切牙覆蓋下切牙的比例進行判斷[10];結果都是“深覆牙合”,但不同標準對應的實際情況卻可能不同。再如,關于尖牙保護牙合的判斷[16],同樣是側方運動時僅有尖牙的接觸,不同的引導滑動方向造成的效果卻大相徑庭(圖2)。這些評價標準的差異會直接影響研究結果的穩定性;將這些結論作為“原料”的二次文獻研究,其結果也必然會因為受到它們的影響而產生偏頗。近百年來“咬合異常之于TMD”都像薛定諤的貓,玄之又玄;這個模糊不清的現狀恰好從另一個側面提示我們重新認真審視前期研究結果的必要性。

圖2 不同的尖牙引導方向的下頜運動模式不同(紅色箭頭標明下頜尖牙滑動方向)

1.3 研究方法的效能不理想

部分研究在對象的選擇上存在偏倚,使用就診人群作為樣本,嚴重影響了對照組的代表性。有的研究未規定受試者的年齡范圍、也沒有區分TMD的不同類型,這些都限制了研究結果的普適性和準確性。此外,統計方法的選擇問題也很突出:TMD致病機制復雜,且考察的各咬合特征之間并不互相獨立,使用單變量分析[11]會明顯降低分析結果的信度;而使用相對更合適的多變量分析的研究,數量還不足夠[17]。未來的研究需要優化方案設計,在對咬合特征達成清晰認識的前提下,保持同質性,控制混雜因素,或能有更準確的發現。

2 觀察性研究多,干預性研究少,因果關系難判斷

現有的大部分觀察性研究,無法提供有力的因果支撐;即使進行了長達10年的觀察追蹤,也僅僅發現了單側后牙反牙合可能會增加關節彈響的風險[18]。

而干預性的研究因為受到倫理限制,大多選擇了采用大鼠等實驗動物作為替代對象;通過墊高咬合、裝置植入、模擬正畸及缺牙等方式,構建咬合異常模型,觀察其對顳下頜關節造成的影響[19]。雖然這些實驗確有陽性發現:例如后牙咬合早接觸點可以誘發大鼠咀嚼肌疼痛[20],而前牙反牙合則會導致大鼠下頜髁突軟骨的退行性改變[21]以及關節盤的組織結構破壞[22]等,但是這些結論在延伸作為臨床決策的參考時,需要充分考慮大鼠與人類口頜系統的差異[23],特別是關節與牙列之間解剖結構比例上的區別,避免結論的偏頗。例如髁突相對牙合平面的高度(condyle height to the occlusion, CHO)在人和鼠之間的差別很大,等效的咬合干預在人類可能被放大(圖3)。如果在實驗中給大鼠磨牙增加1 mm的高度(實際在動物實驗時很難精確控制),按照大鼠與人類在頜骨及牙齒尺寸上的比例差異,相當于在人的咬合面增加了3～4 mm的高度,這可能遠遠超過了臨床上可以耐受的范圍[24],如果再附加CHO的差異,其真實的效果往往是嚴重的“創傷”而非“干擾”。

髁突相對咬合面的高度大鼠h1(左)遠小于人類h2(右)。

少量的以人為對象的干預性研究發現咬合干擾會導致咀嚼肌的肌張力異常升高[14],人為制造的咬合異常會改變髁突在關節窩內的位置[25],而頜位改變可能與TMD的發生之間存在相關性[26]。這樣的結果雖然更直接,但受限于研究數量不足以及研究設計的瑕疵,佐證的力度還不足夠。未來,更多設計完善的臨床研究和動物實驗有望帶來更多新的發現和思考。

3 機制研究剛起步

針對這些臨床現象背后的生物學機制,目前的認知尚不夠完善。雖然一些研究結果提供了關于TMD與咬合之間的線索,例如:中樞敏化和絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)可能參與介導咬合干擾引起的疼痛癥狀[27],以及單側前牙反牙合能通過改變Ihh和PTH1R的表達影響大鼠關節軟骨的分化狀態[28]等,但目前的認知仍不足以完整解釋咬合和TMD之間的關聯機制。未來還需要持續深入研究,以逐步將這些信息片段連接成一個完整的病理生理機制。

4 模擬計算研究的新提示

三維有限元模擬計算可以在對人體無損傷的前提下分析咬合異常和咬合干預對顳下頜關節應力分布的影響;標準化的模型可以實現單因素干預,并將仿真結果與臨床觀察進行對比,驗證有限元仿真建模及仿真方法的可靠性,進而實現單因素/多因素干預實驗的有效預測。早期,計算算力不足限制了結果的精確性,由于工科和醫學之間的學科壁壘,建模設置過于簡化且理想化,曾一度影響了研究結果的參考價值。近年來,隨著計算機算力提升,建模精度提高以及醫工研究團隊的深入融合,模擬結果的有效性大幅提升。研究發現,不同類型的錯牙合畸形和Spee曲線的變化不改變對顳下頜關節的應力分布規律,僅影響應力值的大小[29-31];而牙合平面的順時針旋轉會明顯增加髁突上的壓應力[32]。筆者前期以標準模型為基準,在邊界條件不變的情況下,對咬合做單因素干預,模擬計算后發現前述各種異常咬合(深覆牙合、反牙合)并不明顯改變髁突和關節盤上的應力分布情況和接觸力大小(圖4)。

圖4 正常牙列和反牙合、深覆牙合的髁突、牙列及關節盤上的力/應力分布

上述結果提示,靜態的“牙排列異?！迸cTMD發生之間的關聯并不顯著,可能并不是引發TMD的主因,故多年來并未有研究發現二者關聯的確鑿證據。而在以往的研究中,咬合的變化可能引起牙列與上下頜骨的空間位置關系發生改變,這些因素與TMD之間的關系或許更為密切。筆者通過前期的有限元分析研究發現,以下因素會直接改變關節的受力:① 髁突相對于牙合平面的高度(CHO)(圖5A);模擬結果顯示,CHO減小會增加接觸力(圖5B)。② 雙側CHO的對稱度,通過兩側角θ的差值φ來表示(圖6A);CHO小的一側髁突,接觸力更大(圖6B)。③ 髁突到牙列的距離(d1)占牙合平面上髁突到下頜切牙投影長度(d)的比例,該值受牙弓長短(d2)的影響(圖7A);當d減小而d2不變,即d1所占的比例減小時,髁突上的接觸力也會增加(圖7B)。以上模擬計算的結果與臨床案例的統計規律一致:① 系統評價發現,CHO的大小與關節內紊亂相關(圖5C); ② CHO大小在下頜偏斜側和非偏斜側存在顯著差異,對應雙側關節破壞程度的差異(圖6C);③ TMD患者在拔除智齒縮短牙弓長度后,咬合力分布更加均勻,主觀癥狀明顯減輕(圖7C)。在臨床診療工作中,根據這些研究結果的提示,調整對TMD患者的咬合干預策略;配合顳下頜關節矯形軟件(AVIA. V1.0;軟著權號:2022SR0077807)制定數字化咬合干預流程,精確控制咬合與頜骨的關系,可以明顯改善關節病的治療效果,同時也在一定程度上提示了未來的研究方向。

A:髁突相對于牙合平面的高度(CHO)定義的示意圖;B:三維有限元模擬單因素干預,發現 CHO減小,髁突受力增加;C:系統評價顯示CHO與關節內紊亂有顯著的相關性。

A:雙側CHO的對稱度(φ)的定義示意圖;B:雙側不對稱的患者,CHO值小的一側關節受力更大;C:下頜偏斜側和非偏斜側CHO的差異與髁突骨破壞的差異有相同趨勢。

A:髁突與牙列距離(d1)的定義示意圖;B:三維有限元模擬單因素干預,發現d1占比減小,關節受力增加;C:TMD患者拔除智齒后牙弓長度縮短(d1變大),咬合力分布變得更均勻。

綜上,TMD的病因復雜,咬合關系本身的異常并不一定起到關鍵的作用;但在諸多致病因素中,咬合與頜骨的相對位置關系可能對疾病具有重要影響,CHO或許是一個重要的調控因素,對疾病的臨床表現和治療預后都有明顯的作用,這值得深入研究。