【專家論壇】張志光. 顳下頜關節紊亂病與關節內壓

張志光, 劉文靜

中山大學光華口腔醫學院·附屬口腔醫院口腔頜面外科,廣東省口腔醫學重點實驗室,廣東廣州（510055）

【通信作者簡介】 張志光,二級教授,一級主任醫師,博士生導師。中山大學光華口腔醫學院·附屬口腔醫院原副院長。現任口腔頜面外科課程負責人、顳下頜關節病診治中心主任、中華口腔醫學會顳下頜關節病學及頜學專業委員會主任委員、中華口腔醫學會口腔頜面外科專業委員會副主任委員、廣東省口腔醫學會副會長、廣東省口腔醫學會口腔頜面外科專業委員會名譽主任委員、中國整形美容協會副會長兼口腔整形美容分會候任會長,廣東省整形美容協會會長、廣東省整形美容協會口腔整形美容分會主任委員;擔任《中華口腔醫學雜志》、《中華口腔醫學研究雜志（電子版）》、《中國口腔頜面外科雜志》等雜志編委;先后主持國家自然科學基金2項、省部級科研項目10項、衛生部臨床學科重點項目1項;獲得國家專利12項及計算機軟件著作權1項;在國內外發表學術論文180余篇,其中被SCI收錄35篇;主編專著1部,副主編專著1部,參編專著12部;獲國家教委科技進步三等獎1項,廣東省科學技術進步獎二等獎2項,廣東省科學技術獎一等獎1項。2008年獲國際牙醫師學院院士,2011年獲中山大學教學名師,招收碩士研究生、博士研究生、博士后共56名。2014年被評為中山大學首屆名醫,2000年評為國務院特殊津貼專家。

【摘要】顳下頜關節是口腔頜面部咀嚼系統的樞軸關節,承擔著口腔頜面部語言、咀嚼等復雜精細的功能運動。當顳下頜關節發生病理變化或者功能異常時,除了影像學、滑液的理化性質和生物因子的表達發生變化,關節內的壓力數值也隨之發生變化,并在一定程度上反映出顳下頜關節紊亂病的病理機制和病程。本文將作者課題組近30年來對正常及病理情況下顳下頜關節內壓的變化規律相關研究,及其對顳下頜關節組織變化和生物力學的影響等進行闡述,以期為顳下頜關節紊亂病的臨床診療提供新的思路。

【關鍵詞】口腔; 顳下頜關節; 顳下頜關節紊亂病; 關節內壓      

【Abstract】Temporomandibularjoint is the pivot joint system in oral and maxillofacial chewing system,bearing the intricate function such as speaking and chewing movement. Duringthe process of derangement or functional impairment of temporomandibular joint,there are some changes in radiograph or the synovial fluid physical andchemical properties. Besides, the variation of intra-articular pressure alsoreflects the pathological mechanism and course of temporomandibular jointdisorders. This article will review our related researches on intra-articularpressure of temporomandibular joint in the last 30 years, including thefluctuating rule, its significance of intra-articular pressure in TMJ and theeffect of that on the joint physiopathology and biomechanics, to provide newideas for clinical diagnosis and treatment of temporomandibular disorders.

【Key words】Stomatology; Temporomandibular joint; Temporomandibular disorders; Intra-articular pressure

【基金項目】國家自然科學基金項目（10972242）; 衛生部臨床重點項目（衛規財行[2010]439號）

顳下頜關節紊亂病（Temporomandibulardisorders, TMD）是口腔頜面部的常見疾病之一, 是一類復雜的、涉及多因素的疾病, 其病因及病理機制的不明確, 給其診斷及基于相應病因機制的治療帶來困難。雖然目前臨床上以保守治療為基礎的綜合序列治療改善了部分患者的困擾, 仍有一部分患者因為療效不佳和過長的治療程序而感到痛苦。因此, 對TMD的發病機制及生物力學的影響一直是學者的研究對象和關注點[1]。然而在眾多因素中, 關節內壓（intra-articularpressure, IAP）作為這一力學微環境中的重要生物力學病理機制之一卻較少被關注。

1 IAP的概念

IAP是關節腔內的流體壓力, 不僅反映了關節內外因素在各種功能狀態下共同作用的綜合結果, 同時其腔內應力變化是維持關節結構和功能, 反映其繼發生物學效應和改建的主要調控因素之一。健康的顳下頜關節是維持頻繁的下頜運動和咀嚼力傳導的基礎, 而關節內應力的改變可能改變關節結構的組成與運動穩定, 繼而導致關節功能紊亂和軟骨組織的降解破壞, 因而對TMD的發病起著重要的作用[2]。

2 顳下頜關節IAP的變化規律及其意義

本課題組自1988年起近30年間對顳下頜關節的關節腔內的流體壓力進行了研究。從動物模型關節內壓變化規律到正常人群關節內壓測量和TMD病例進行系列研究, 先后開發了關節內壓測量儀和相關軟件, 建立正常人群口頜系統各種功能活動的IAP正常值, 并利用流體力學分析研究, 率先建立顳下頜關節滑液動力學的動態仿真模型, 分析顳下頜關節各種生理、病理情況下以及手術過程中IAP、滑液流動和流體壓力的變化規律[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]。

2.1 中國正常人顳下頜關節IAP的參考值及其意義

本課題組前期[6]采用Philip心內壓測量儀, 對符合納入標準的22例, 共43側正常成年人志愿者（其中男女各11人, 男性21側, 女性22側）的顳下頜關節進行關節上腔一次成功穿刺, 穿刺液清亮, 對11種功能運動狀態時顳下頜關節內壓進行測量, 獲得目前唯一可供參考的正常人顳下頜關節IAP的參數。結果顯示正常志愿者的下頜在開口、前伸、側方和咀嚼等運動時顳下頜關節IAP主要為負值, 范圍為-22.3~ +6 mmHg。其中當處于息止頜位時, 男性IAP約為-3.68 mmHg, 女性IAP約為-2.05 mmHg, 平均-2.87 mmHg; 咀嚼運動時IAP最低, 平均-11.86 mmHg; 而閉口運動時IAP最高, 平均2.88 mmHg。在下頜功能運動中IAP的變化并非雜亂無章, 以簡單的開閉口運動為例, 張口時IAP為負壓, 閉口時IAP逐漸升高, 變化較為平緩, 不超過10 mmHg。

下頜運動時變化的IAP與關節囊毛細血管中血液、關節囊間質、關節間隙的流體之間的靜水壓差以及膠體滲透壓共同驅動著關節腔內滑液與外周循環之間的生理循環。顳下頜關節滑液正常規律的循環流動既保證關節界面的潤滑, 也影響關節物質代謝、細胞增殖、凋亡和細胞間信號傳導等生理過程, 成為維持顳下頜關節生理功能的另一重要調節因素。當IAP為負壓時, 有利于關節液的交換, 防止水腫形成; 而IAP升高時, 則有利于將關節腔中的代謝產物和有害物質運走, 防止進一步積液及血供的損害并維持滑膜的新陳代謝[10]。

近年來, 在一些體外和基礎研究中也認為關節內負壓在促進骨創傷的愈合中有獨特的優勢。關節內的負壓必然導致低氧微環境, 低氧有利于增加大鼠骨髓間充質干細胞的成骨能力[11]。Yang等[12, 13]證實間斷的負壓可以成功誘導人骨髓干細胞向成骨細胞分化, 促進成骨作用并阻止骨吸收。負壓可能促進血管上皮細胞的增殖和遷移, 有利于血管的形成, 從而為生長提供營養[14]。在負壓微環境中, 關節液的IL-1β 和 TNF-α 的含量比對照組低[15], 而這些炎性因子產生的炎性產物或基質蛋白酶不僅促使骨組織降解, 而且阻礙組織愈合[16]。那么負壓的關節內環境不僅減少這些因子的分泌, 繼而減少其他炎性介質的釋放, 從而阻止骨和軟骨組織的破壞降解, 有利于愈合。

髁突軟骨的完整性也是顳下頜關節正常運動的保證, 本課題組利用自制壓力裝置, 模擬關節內壓力環境, 對體外培養的兔下頜髁突軟骨細胞施以不同壓力, 發現壓力的大小和作用時間對軟骨細胞合成蛋白多糖均有影響, 其中-0.05 MPa的壓力持續作用30 min不僅能促進細胞增殖, 而且促進軟骨細胞蛋白多糖的合成代謝, 為負壓的顳下頜關節微環境的動力特征提供證據, 提示在關節腔內的力學環境利用種子細胞進行軟骨組織工程的可能[17]。

2.2 顳下頜關節IAP變化的病理學意義

IAP會隨著關節運動和關節疾病的嚴重程度而產生異常波動。Nitzan[18]對35位TMD患者關節內壓的監測中發現在開口時關節內壓范圍約為-130~-5 mmHg, 而在磨牙時關節內壓波動范圍為8~200 mmHg。特別是在不良的咀嚼習慣和咬合紊亂的情況下, 關節負荷明顯異常[19]。很多關節疾病如風濕性關節炎、骨關節炎患者, 由于關節腔中滲出積液會導致關節內負壓消失, IAP升高[20], 從而導致滑膜毛細血管網等關節組織血流量減少。那么, 較長時間的缺血可導致骨組織的壞死[21]; 異常的關節內壓力負荷也可能引起細胞因子、促炎因子、基質降解酶類及其他涉及關節疾病發生發展的生物活性分子的產生[22, 23], 這些都成為造成關節病理變化遷延不愈的重要原因。

由于顳下頜關節獨特的結構特征, 以及承擔復雜的功能運動, IAP的變化受眾多因素的影響, 如關節盤的狀態、關節腔大小、滑液量多少、髁突位置、關節解剖形態、滑膜的穿透性、關節囊的順應性等。盡管筆者在研究中發現顳下頜關節紊亂病患者的IAP差異很大, 但部分患者存在一定規律。如關節盤不可復性盤前移位患者盡管在影像學診斷上同為不可復性盤前移位, 臨床表現也基本相同, 但其關節上腔內壓卻有較大差異。課題組通過記錄16位顳下頜關節盤不可復性前移位患者共22側關節內壓測量值以及相關內鏡檢查結果, 根據其IAP變化將其分為以下3種類型[4]。

2.2.1 高壓型 關節上腔內IAP普遍升高且波動幅度增大, 開口位壓力平均為（7.11 ± 17.87） mmHg, 閉口位平均為（9.65 ± 7.03） mmHg; IAP的異常增高改變關節囊內滑膜結構的穿透性, 因而波動幅度較正常人劇烈, 且閉口位時IAP高于開口位（圖1a）

2.2.2 反壓型   IAP變化異常, 即在開口位壓力值高于閉口位, 開口位壓力為平均（7.48 ± 8.49） mmHg, 閉口位為平均（-3.91 ± 6.25） mmHg。在反壓型患者中, 根據前期內鏡觀察結果, 患者的關節結構病理改變嚴重, 存在大量的纖維假壁, 既相互黏連制動, 又將關節上腔分成若干“ 小憩室” , 妨礙關節內的液體流動, 從而導致關節內壓波動異常。此類患者常表現在關節上腔注射少量灌洗液便形成強灌注壓、關節上腔不同進針點IAP值差異性大等特征, 從而阻礙關節組織微循環導致組織破壞進展。所以對此類患者可根據IAP的具體情況考慮關節鏡下灌洗清除異常物質、松解黏連等治療（圖1b）。

2.2.3 低壓型    又稱“ 吸盤型” , 即關節腔內壓處于異常負壓, 開口位壓力平均為（-114.49 ± 91.61） mmHg, 閉口位為平均（-61.24± 24.03） mmHg。在低壓型患者中, 由于功能紊亂, 關節盤跟隨髁突運動時, 緊密附著于關節窩上, 關節盤不能順利滑動復位, 臨床上常表現為大張口疼痛。盡管影像學上表現為前移位, 開口度仍在接受范圍之內。對于這類型患者則以改善異常負壓, 消除吸盤效應為主要治療目標（圖1c）。

3 TMD的“ 調壓” 治療

經保守治療無效的顳下頜關節不可復性盤前移位患者, 關節灌洗術為主流選擇。然而對介入手術操作的時機、操作技術和療效評判上不同學者的看法并不一致, 對患者的個體治療模式更多依賴個人經驗。目前, 關節灌洗術的方法有單針灌洗法、雙針灌洗法。其中單針灌洗法的灌注壓波動幅度最為敏感, 容易出現較高的灌注壓（圖2a）, 而雙針灌洗法則可根據不同灌洗針的孔徑組合、灌洗力量從而實現較為平穩灌注壓進行關節灌洗（圖2b）。同為不可復性盤前移位患者, 因為IAP的差異性, 只有合理的選擇灌洗方式才可以明顯減少關節灌洗術術后并發癥和提高關節灌洗術的臨床療效[9]。

a： 高壓型患者; b: 反壓型患者; c： 低壓型患者。

圖 1 3種類型壓力測量圖示及關節鏡截圖

Figure 1 Detection of the intra-articular pressure and arthroscope in TMJs of three types

關節手術的相關治療會改變相應的關節內壓進而對治療的效果產生影響, 因此在大體（如踝關節）關節手術治療時將關節內壓的因素變化納入評估范圍已引起相關學者的關注[24,25,26]。因此筆者采用雙套管穿刺方法建立測壓通道, 對TMD患者IAP分析分型后根據不同的類型采用不同的關節手術方式, 例如對吸盤型患者, 只需提升IAP便可改善患者的臨床癥狀, 灌洗后利用透明質酸鈉調高IAP, 常可獲得良好的臨床療效; 而對高壓型患者, 重點在于清除關節腔內炎性物質, 可以選用灌注壓較低的雙針灌洗方法, 盲目采用單針高壓灌洗術可能適得其反; 對反壓型患者, 推薦關節鏡松解治療作為首選治療方案。參考IAP根據不同分型提供“ 加壓” 或“ 減壓” 的治療方法, 統稱為“ 調壓” 治療, 既彌補了傳統檢查手段的系統性缺陷, 也可以獲得更好的治療效果。

a： 患者接受單針灌洗時的關節上腔灌洗壓力監測圖; b：患者接受雙針灌洗及術后調壓治療的壓力監測圖。

圖2 壓力監測圖

Figure 2 Detection of the intra-articular pressure

健康的顳下頜關節是正常良好的行駛下頜運動的基礎。關節內的負壓可能為關節在運動中提供穩定并在促進正常的關節結構中起重要的作用, 那么異常的IAP改變可引起臨床及生物力學的變化, 必然與關節內的相關結構改建和病理機制有關。基于此, 筆者以關節內壓作為關節疾病診斷和療效評價的一個比較客觀量化的指標, 建立正常人群口頜系統各種功能運動的IAP參考值, 并根據臨床對TMD患者IAP的測定, 首次從生物力學角度將TMD劃分為“ 高壓型” 、“ 低壓型” 和“ 反壓型” , 初步建立了以流體力學特征為依據的TMD“ 調壓” 治療體系, 以期形成以關節內壓為軸心的臨床診斷、方案制定、術式改進和療效評價的完整規范化模式。目前, 筆者研制的顳下頜關節內壓測量系統采用了傳統液體式壓力測量的原理并與壓力傳感器的結合, 該測量系統加入了計算機數據分析顯示系統, 實現了對測量數據的實時采集, 以及關節內壓力變化的動態分析[3]。隨著醫學工程學技術的發展, 超聲、核磁共振及改良的電氣設備的應用, 使得壓力的非介入性測量技術也逐漸成為了可能。提高測量的準確性、降低測量方法的技術門檻, 實現從微創向無創醫療的發展也是未來關注方向。

來源:張志光, 劉文靜