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人工颞下颌关节的研究进展

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华西口腔医学杂志·422· 第32卷第4期2014年8月 http://www.hxkqyxzz.net West China Journal of Stomatology Vo1.32 No.4 Aug.2014 【文章编号】1000-4182(2014)04--0422-.04 综述· 人工颞下颌关节的研究进展 孙荃李恺得刘磊 口腔疾病研究国家重点实验室华西口腔医院创伤整形外科(四川大学),成都610041 【摘要】 颞下颌关节结构和功能的复杂性使得其重建成为外科医生所面临的最大挑战之一。人工颞下颌关节是颞下 颌关节重建的重要方式之一,主要适用于颞下颌关节强直、无法复位固定的髁突粉碎性骨折、颞下颌关节肿瘤、晚 期关节内紊乱及一些先天l生颅面综合征等所致的颞下颌关节发育不良等。人工颞下颌关节旨在改善颞下颌关节的功 能、减少疼痛并防止严重的并发症。在口腔颌面外科,人工颞下颌关节具有能模仿正常的解剖形态、与宿主贴合、 不需另行取材、术后能立即进行功能训练等优点。假体材料在人工颞下颌关节的发展中起着至关重要的作用,优良 的设计、牢靠的固定都是人工颞下颌关节能够行使其功能必不可少的条件,当然关节生物力学的研究也是必不可少 的。随着材料学、关节生物力学及制作工艺等相关学科的飞速发展,人工颞下颌关节在关节假体的植人材料、假体 的设计等方面取得了不少进展。随着人工颞下颌关节的发展,其应用也越来越广泛。本文对人工颞下颌关节的发展 及其临床应用作一综述。 【关键词】 颞下颌关节; 人工关节; 关节重建 【中图分类号J R 782.6 l文献标志码】 A IdoiI 10.7518/hxkq.2014.04.025 Progress of temporomandibular joint prosthesis Sun Quan,Li Kaide,三 Lei.(State Key Laboratory ofOral Dweases, Dept.ofTraumaticandPlasticSurgey,WestChirnaHospitalofStomatology,Sichuan University,Chengdu 610041,China) [Abstract】The anatomically and functionally complex nature ofthe temporomandibularjoint(TMJ)makes its reconstruction one ofthe most challenging tasks faced by surgeons who operate in the head and neck.TMJ prosthesis is one ofthe important techniques in the reconstruction of TMJ.The main indications for TMJ prosthesis include ankylosis,fractures of condylar hat tCan’t be fixed,.trauma or tumor,end—stage TMJ disturbance,.nd aTMJ dysplasia caused by Hallermann-Streif syndrome, .TMJ replacement aims to enhance the function of TMJalleviate pain,and prevent serious complications.TMJ prosthesis is advantageous in oral and maxillofacial surgery because it can imitate normal anatomic morphology and adhere to the host. Moreoverthe use of other materials is no longer necessary and functional training can be started postoperatively at once, among others.Prosthetic materials have leading nd apromoting functions n ithe development ofjoit nprosthesis.Good design, ,ift shape,,nd aifxation rea the necessary conditions orf prosthesis to serve its function.Investigation ofjoint biomechanics is also necessary.With the rapid developments in material science,joint biomechanics,and other related subjects,.TMJ proshestis has been significantly improved in terms of its materials,.design,fit shape,and fixation techniques.In additionthe develop-· ment of TMJ prosthesis would expand its applications.This review intends to provide an overview about the progress and clinical application of TMJ prosthesis. fKey words】temporomandibularjoint;joit nprosthesis;joint reconstruction 颞下颌关节(temporomandibular j oint,TMJ) 是人体最活跃的关节之一。关节强直、外伤、肿瘤 等疾病的发生,常导致颞下颌关节发生形态缺陷, 【收稿日期J 2014.02一O8;【修回日期】2014—05-06 .功能丧失,严重影响患者的生活质量。颞下颌关节 的重建一直以来都是困扰外科医生的一个难题。传 统的颞下颌关节重建方式是利用自体组织移植(如 肋骨肋软骨、髂骨、下颌角、喙突等),一般认为 可以有效降低复发并改善患者面型,恢复咬合关 系,但这些治疗方法具有其固有缺点。首先,自体 移植是从患者身上取骨及软骨,必然带来医源性创 【基金项目l高校基本科研业务费专项基金资助项目(201 1SCUD一 4B14) I作者简介1孙荃,硕士,E--mail:524136640@Nq.tom 【通讯作者l刘磊,教授,博士,E-mail:drliul ̄@163.corn 伤,增加手术时间及风险,还可能引起供区相应的 华西口腔医学杂志第32卷第4期2014年8月 ·423· West China Journal of Stomatology Vo1.32 No.4 Aug.2014 http://www.hxkqyxzz.net 并发症;其次,自体骨与髁突形态、骨质差异很大, 只能达到功能上的近似,不能实现解剖学意义上的 关节面吻合、改变颞下颌关节运动轴向、吸收拉力 和压力及保持关节盘与髁突平衡等重要功能,关节 盘的重建在人工颞下颌关节的设计当中也显得尤为 重建,重建效果并不理想;第三,自体移植常出现 术后感染、吸收等问题,引起手术失败。综上所述, 寻求新的治疗方法仍具有重要的理论和实践意义。 利用人工颞下颌关节进行关节的重建,是口腔颌面 外科近年来发展最快的治疗方式之一。本文就近年 重要。van Loon等[6】首次提出了在人工颞下颌关节 中插入关节盘以减小单位面积所受应力从而降低摩 擦系数,但至今关节盘的重建仍是难点。在近20年 里,设计的研究重点被放在了人工髁突在关节窝内 正确的生理位置上。研究[7]发现将旋转中心移至正 来人工颞下颌关节的发展及其应用作一综述。 1人工颞下颌关节的设计进展 常髁突转动轨迹的尾部即正常髁突下方15 1Tim处, 更好的模拟了髁突正常的转动功能并增大了患者的 人工颞下颌关节的概念最早出现于19世纪末至 20世纪初,后经过改良,采用薄金板、钮箔替代切 除的髁突进行重建关节【”。20世纪50年代起,学者 们【 】在人工颞下颌关节的设计上不断推陈出新。由 于对颞下颌关节本身的结构特点、生物力学的认识 不足及材料与工艺的,早期的人工颞下颌关节 手术植入效果并不令人满意。自2O世纪8O年代至今, 随着相关学科的飞速发展,人工颞下颌关节从早期 的模仿人工股骨头形式的髁突置换、单纯关节盘置 换等形式向适应颞下颌关节自身解剖、组织环境、 运动形式等特征的全关节置换发展[ 。 颞下颌关节是人体最复杂的关节之一。颞下颌 关节由下颌骨髁突、颞骨关节面、居于二者之间的 关节盘、关节周围的关节囊和关节韧带组成,因此 其运动形式复杂多变。当下颌做开口运动时,双侧 髁突在关节窝或关节结节下方转动;当下颌做前后 运动时,双侧髁突及关节盘沿关节结节后斜面向前 下方滑动;当下颌做侧方运动时,非工作侧髁突向 前下内滑动,工作侧髁突沿髁突下颌升支后缘的垂 直轴转动。由此可见,颞下颌关节组成的各个部分 都参与到关节的运动当中。因此,在人工关节的设 计形式上,目前针对全关节与半关节的设计争论已 不复存在,全关节置换是发展的方向。人工颞下颌 关节全关节假体在设计上是一种类似于髋关节假体 的杵臼关节假体,主要由下颌部件和关节窝假体构 成[4]。下颌部件即髁突假体,由行使关节功能的人 工髁突和起固位作用的固位柄组成。在下颌部件的 设计上,多采用整体结构的稳定形式。关节窝假体 的设计较为多元化,其主要的区别在于假体覆盖的 范围以及关节盘的应用。早期的关节窝假体只覆盖 关节窝及关节结节,其与髁突的接触面积较小,使 髁突的运动轨迹受到局限[1]。现在的关节窝假体增 大了覆盖面积,关节窝假体覆盖关节窝、关节结节 及窝的外侧缘[5]。除此之外,关节盘的应用也大大 增加了与髁突的接触面积。由于关节盘具有使上下 张口度。 2人工颞下颌关节的材料学进展 颞下颌关节是人体最活跃的关节之一,每天在 说话、咀嚼、吞咽和打鼾等过程中运动接近2 000 次。颞下颌关节的受力情况极其复杂,颞下颌关节 通过大小、形态和结构的不断改建去适应变化了的 力学环境,颞下颌关节负荷的增大以及关节组织适 应力的降低会导致颞下颌关节形态的损失或破坏, 故对于人工颞下颌关节材料的选择极其重要。早期 的人工颞下颌关节置换尚处于部分关节置换的阶段, 故关节假体多分为关节窝假体和下颌体假体。关节 窝假体最早出现于1 945年,Eggers运用钽箔制作了 第一例人工关节窝。关节窝假体经历了不锈钢、硅 橡胶等阶段,后逐步被钴铬钼合金所取代。下颌体 假体最早由Hahn等于1964年制造,假体由丙烯酸髁 突和钴铬钼合金升支组成[”。自上世纪80年代起, 人工颞下颌关节进入了全关节假体的新时代。因关 节假体各部分功能不相同,对材料性能的要求也不 尽相同,因此逐渐采用复合材料。早期的假体臼一 头是金属一金属的配伍,后因关节面磨损较大,被 金属一高分子材料所取代【 。20世纪80年代初期出 现了v—K I型及V.KⅡ型全关节假体,这种由金属 髁突与聚四氟乙烯组合的全关节假体的应用在美国 逐步推广【 。但由于这种假体的磨屑产生了异物反 应,软硬组织的破坏,以及植入患者的顽固性疼痛 等严重的并发症,已于90年代初被禁用【 。V—K全 关节假体带来的负面影响一度使人工颞下颌关节的 发展处于停滞状态【 ”。2O世纪90年代后新的全关 节人工颞下颌关节(金属一超高分子聚乙烯的配 伍)的问世才重新提高了临床对人工颞下颌关节的 需求[7 J]。如今金属一超高分子聚乙烯的配伍在人 工颞下颌关节的领域中取得了较大的成功。目前市 场上应用最为广泛的TMJ Concepts/Techmedica个性 化人工颞下颌关节假体、Biomet/Lorenz标准型人工 华西口腔医学杂志·424· 第32卷第4期2014年8月 West China Journal ofStomatology Vo1.32 No.4 Aug.2014 http://www.hxkqyxzz.net 颞下颌关节假体均采用金属一超高分子聚乙烯的配 伍。在随后的临床报告中显示这两种人工颞下颌关 节假体所取得的疗效总体上令人满意[5,13-2o]。这种低 摩擦金属/高分子人工颞下颌关节的成功,主要源于 超高分子聚乙烯材料的低摩擦因数、较高的耐磨性 能、优越的生物相容性和生物稳定性以及高的冲击 韧性。而钴铬钼合金和钛合金的耐磨性、耐腐蚀性 和综合机械性能都较好,是目前人工关节中最常用 的两种金属,普遍应用于国内外的假体材料中,几 乎占据全部人工关节假体市场。 3个性化人工颞下颌关节的进展 随着计算机技术的发展,人工颞下颌关节的个 性化设计从设想逐步变为现实。1 988年三维CT重建 首次被用于人工颞下颌关节,通过计算机辅助设计 与制造(computer aided design/computer aided manu— facturing,CAD/CAM)技术精确测量人工颞下颌关 节所需数据【¨】。20世纪90年代后,随着快速原型技 术(rapid prototyping,RP)的发展,人性化人工颞 下颌关节逐渐成为趋势,借助CT或MRJ数据在立体 模型上勾勒出要重建区域的几何形态,为患者定制 个性化假体,大大提高了假体的适应性和稳定性。 RP是一门基于CT或MRI数据制作立体光刻模型的技 术【 ”,为个体化人工颞下颌关节的设计、制作提供 了有利条件。由于基于快速原型制作,假体与患者 颞下颌关节区解剖基本一致,术前可准确测量每一 个固定钛钉的位置及深度,确保在获得可靠固定效 果的同时,有效避免术中损伤下牙槽神经及颅内损 伤。同时,各部件与颞部及下颌骨外形匹配良好, 减少了人工关节松动发生的可能[22。24]。目前市场应 用较为广泛的个性化人工颞下颌关节是TMJ Con— cepts/Techmedica假体。该人工关节采用个体化定 制,通过小于0.625 mm层厚的CT数据,经计算机处 理,完成较高精确度的快速原型,制作基于RP的个 体化人工颞下颌关节。在快速原型上,根据治疗要 求,确定髁突切除的部位,对关节窝外侧及下颌支 外侧的突出部分作修整,以保证人工关节各组件良 好就位[2 41。采用个体化设计制作的TMJ Concepts/ Techmedica人工颞下颌关节,至今在美国已完成近 千例的临床应用,临床研究报告显示对于大部分使 用TMJ Concepts/Techmedica个体化人工颞下颌关节 进行全关节置换的患者,人工关节改善其因严重颞 下颌关节疾病所致的开口受限、疼痛、咀嚼功能下 降等症状的成功率在90%,并且在5年时间内人工关 节作用良好[13‘17]。TMJ Concepts/Techmedica个性化 假体与Christensen标准型假体比较结果显示:使用 TMJ concepts/Techmedica假体组的患者在张口度、 疼痛、咀嚼功能等方面的疗效较Christensen组有显 著的提高[- 。 4问题与展望 人工颞下颌关节置换术近年来逐渐成为颞下颌 关节重建的重要形式之一,其相对禁忌证有全身情 况不能耐受手术者、严重糖尿病患者、颞下颌关节 急性炎症或感染患者等。而目前较多认同的适应证 包括:自体关节或人工关节移植失败、经历多次手 术者等;关节有较重的慢性炎性或吸收性病变;结 缔组织或自身免疫性疾病;造成严重畸形的纤维性 或骨性强直;发育畸形;外伤、肿瘤所致的下颌垂 直高度或和关系丧失 。尽管手术治疗以上严重 的颞下颌关节病在国外尤其是美国较为普遍,每年 有近3 000例人工颞下颌关节置换术。但人工颞下颌 关节仍有以下问题,具体如下。1)设计方面:关节 盘的重建至今仍是人工颞下颌关节设计中的难点。 2)材料方面:由于超高分子聚乙烯、钴铬钼合金关 节组合在人工髋关节的应用已超过40年,已有研究 显示聚乙烯碎片(即磨屑)仍可引起骨质的溶解破 坏【z 。在颞下颌关节领域,相关研究[z 】较少。至于 聚乙烯碎片是否也会引起人工颞下颌关节置换术后 严重的并发症还需进一步的研究。虽然目前人工颞 下颌关节在材料选择、作用形式等环节上仍未达到 理想化,与正常颞下颌关节的功能活动相比也尚有 较大差距,但作为自体骨移植的替代品,优良设计 制作的人工关节对改善因颞下颌关节疾病所造成的 严重症状具有较好的效果,临床上取得了明显的疗 效。相信随着相关学科的进展,人工颞下颌关节会 在颞下颌关节疾病的治疗中发挥越来越重要的作用。 I参考文献l [1] Mercuri LG.Alloplastic temporomandibular joint replace— ment:rationale for the use of custom devices[J].Int J Oral Maxillofac Surg,2012,41(9):1033—1040. 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