孫方方 張麗仙 吳國鋒

下頜運動一直是口腔醫(yī)學(xué)各學(xué)科研究的共同對象，也是人完成咀嚼、吞咽、語言、表情等口腔功能活動的外在表現(xiàn)形式，顳下頜關(guān)節(jié)、咀嚼肌群、牙齒咬合接觸等需要協(xié)調(diào)工作才能保證下頜運動正常，為此對患者進行準(zhǔn)確的下頜運動軌跡記錄非常必要[1]，對于科學(xué)指導(dǎo)臨床診療活動具有重要意義。關(guān)于下頜運動的臨床研究長達200 余年，已從最初的下頜“鉸鏈?zhǔn)竭\動”、髁突“鉸鏈軸”、“髁導(dǎo)/切導(dǎo)”等諸多具體概念逐步上升到維護口頜系統(tǒng)功能整體協(xié)調(diào)的認識。期間各種新的下頜運動軌跡記錄技術(shù)不斷出現(xiàn)，并呈現(xiàn)出 “全程數(shù)字化記錄”、“多源一體化融合”的發(fā)展趨勢。本文將簡要回顧下頜運動研究的發(fā)展歷史，詳細介紹數(shù)字化下頜運動軌跡描記的發(fā)展趨勢與臨床對象，通過典型實例講解其在臨床診療中的實際作用。

1 下頜運動記錄技術(shù)的發(fā)展歷史(表 1)

最初的下頜運動研究源自19世紀(jì)初為患者口外進行全口義齒排牙及調(diào)的臨床需求，Gariot發(fā)明了第一種真正意義上的架，在其幫助下實現(xiàn)了無牙頜模型間的開閉口運動模擬；隨后通過大量尸體解剖學(xué)測量觀察，學(xué)者們認識到下頜運動其實是包括下頜前伸/側(cè)方運動等形式的復(fù)雜雙關(guān)節(jié)運動，且不同個體間髁間距、髁道斜度等參數(shù)存在顯著差異，因而Evens、Bonwell、Walker等持續(xù)改進完善架的運動裝置設(shè)計，相繼增加了可調(diào)式髁導(dǎo)、切導(dǎo)等架部件，使其能夠更加逼真地口外模擬患者下頜運動記錄。研究期間學(xué)者們發(fā)現(xiàn)存在難題是如何準(zhǔn)確記錄患者個體化的下頜運動軌跡并將其復(fù)制到架上，為此Gysi發(fā)明了一種機械式描記裝置(口外式哥特式弓)，能在臨床實際記錄下頜前伸/側(cè)方運動的真實軌跡，這是專用下頜運動軌跡描記裝置的開始。20世紀(jì)70年代后隨著計算機技術(shù)的發(fā)展普及，基于光電技術(shù)、壓力傳感或超聲波技術(shù)不斷開發(fā)出各種新的下頜軌跡描記系統(tǒng)，能夠更加方便地全程記錄患者真實個體化下頜運動特征。例如Slavicek研制出的下頜運動軌跡描記系統(tǒng)(Cadiax)(圖 1)可以準(zhǔn)確地描記髁突鉸鏈軸位置，同步自動記錄雙側(cè)髁突運動的時相特征，但存在著操作復(fù)雜耗時、依賴實物架轉(zhuǎn)移等缺點。2019 年德國阿曼-吉爾巴赫公司與Zebris聯(lián)合新推出的下頜運動軌跡描記儀(圖2)在此基礎(chǔ)上進一步改進，臨床操作更加快捷(只需5～10 min)，所記錄的計算機數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入義齒設(shè)計軟件的虛擬架模塊能夠進行全程下頜運動模擬、指導(dǎo)修復(fù)體的虛擬調(diào)。未來如何更好地實現(xiàn)口頜系統(tǒng)多源數(shù)據(jù)(下頜運動信息、牙頜掃描數(shù)據(jù)、CBCT數(shù)據(jù)等)融合是數(shù)字化下頜運動軌跡記錄技術(shù)的主要發(fā)展方向[2-3]。

2 下頜運動記錄技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1 全程數(shù)字化記錄

從傳統(tǒng)機械描記發(fā)展到數(shù)字化自動記錄是下頜運動研究領(lǐng)域里程碑式的進步，但目前市場上大多數(shù)數(shù)字化下頜軌跡描記儀產(chǎn)品尚未能實現(xiàn)設(shè)備操作的“全程數(shù)字化”，記錄后仍需要通過實物架進行鉸鏈軸轉(zhuǎn)移(圖 1C)，導(dǎo)致髁突、切點等諸多參數(shù)信息也無法直接用于后續(xù)臨床數(shù)字化治療設(shè)計(例如義齒設(shè)計、隱形矯治等)。最新出現(xiàn)的數(shù)字化下頜運動軌跡描記儀繞開了如何準(zhǔn)確描記真實鉸鏈軸這一難題(圖 1B)，通過為每位患者構(gòu)建個體化的口頜系統(tǒng)相對三維坐標(biāo)系方法快速捕獲運動信息(圖 2B)，近期文獻(2020年)報道了學(xué)者將患者CBCT頜骨和口內(nèi)掃描牙列數(shù)據(jù)配準(zhǔn)方法，成功將患者的鉸鏈軸位置直接轉(zhuǎn)移至義齒設(shè)計軟件虛擬架中用于后續(xù)設(shè)計[4]；另有報道將面部三維掃描數(shù)據(jù)與口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)相結(jié)合用于記錄和轉(zhuǎn)移個體化鉸鏈軸的位置[5-6]，上述研究繼續(xù)系統(tǒng)探索將有望實現(xiàn)下頜運動研究的“全程數(shù)字化記錄”。

表 1 下頜運動研究簡史

圖 1 Cadiax下頜運動軌跡描記系統(tǒng)

圖 2 德國阿曼-吉爾巴赫公司的下頜運動軌跡描記儀(Zebris for AG)

2.2 多源一體化融合

數(shù)字化下頜運動軌跡記錄方法獲得的信息諸如髁導(dǎo)斜度、切導(dǎo)斜度、髁突位移等數(shù)據(jù)，僅各自從不同角度反映了口頜系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)(髁突、切點)的動態(tài)信息，而要從整體上全面了解下頜運動情況還需要綜合患者頜骨形態(tài)、咬合接觸、肌肉功能等其他重要信息，因此有必要將口頜系統(tǒng)不同臨床檢查獲得的多源數(shù)據(jù)進行一體化融合，幫助人們提升對于口頜系統(tǒng)功能運動的整體認知水平。為此作者曾嘗試將同一患者的頜骨CBCT數(shù)據(jù)、牙頜掃描模型與下頜運動信息(.jawmotion格式文件)等進行數(shù)據(jù)融合獲得成功(圖 3)，可以在義齒設(shè)計軟件里驅(qū)使下頜骨模型(來源自CBCT)模擬患者真實個體化運動軌跡(圖 4)，細致觀察運動過程中上下牙列咬合接觸變化情況，進而實現(xiàn)口腔修復(fù)體設(shè)計時的虛擬調(diào)。此外，美國BioPAK下頜運動軌跡描記產(chǎn)品在進行運動軌跡描記同時，還可以同步記錄患者的顳下頜關(guān)節(jié)音、咀嚼肌肌電等多源信息[7]，幫助更加全面地進行口頜系統(tǒng)功能分析。

圖 3 下頜運動軌跡信息與頜骨CBCT、牙頜掃描數(shù)據(jù)進行多源數(shù)據(jù)融合(圖中紅點與黑色曲線代表患者真實下頜運動軌跡) 圖 4 患者在義齒設(shè)計軟件中模擬真實下頜個體化運動過程

3 下頜運動記錄技術(shù)的臨床對象

3.1 髁突軌跡描記

髁突運動軌跡是下頜運動研究的重要臨床對象，髁突運動因受到關(guān)節(jié)盤位置、肌肉收縮狀態(tài)以及咬合接觸等多重因素影響，其運動狀態(tài)與下頜整體運動狀態(tài)并不完全相同，兩側(cè)髁突運動也往往存在差異。新推出的的數(shù)字化下頜運動軌跡描記儀可以自動記錄髁突運動軌跡并全程動態(tài)復(fù)現(xiàn)髁突運動過程。下文圍繞接診的1 例“左側(cè)關(guān)節(jié)盤可復(fù)性移位”患者的檢查進行介紹：圖 5是描記儀采集的髁突(紅、綠色各自代表左、右側(cè)髁突運動中心)在矢狀面、水平面(以及冠狀面)上的投影運動軌跡，能夠直觀比較分析兩組軌跡對稱性、平滑程度、幅度大小等特征，幫助判定髁突運動功能是否存在異常；圖 6是數(shù)字化系統(tǒng)自動記錄的雙側(cè)髁突運動過程視頻，顯示該患者在開口運動初期髁突運動軌跡正常，但到達開口中期時左右髁突運動軌跡突然顯示截然相反的異常運動軌跡，隨后繼續(xù)運動至開口末期時雙側(cè)髁突又同時到達了最大開口位，患者閉口回到牙尖交錯位過程中雙側(cè)髁突未見運動軌跡異常。上述數(shù)字化檢查結(jié)果以直觀形式量化揭示了患者個體化髁突運動的時相性特征，相較傳統(tǒng)臨床觀察有無關(guān)節(jié)彈響、是否偏口型以及關(guān)節(jié)區(qū)不適等檢查手段，數(shù)字化下頜運動軌跡描記更易于發(fā)現(xiàn)髁突運動中存在的異常。

圖 5 患者雙側(cè)髁突(紅、綠色各自代表左、右側(cè)髁突運動中心)在三維參考平面上(矢狀面、水平面)上的運動軌跡投影

圖 6 患者髁突開閉口運動軌跡描記

3.2 切點軌跡描記

切點運動軌跡描記是下頜運動研究中人們最早關(guān)注的臨床對象，也是目前臨床最常用的口頜系統(tǒng)功能評價指標(biāo)之一。切點描記方法從百余年前Gysi首先發(fā)明的機械式描記裝置(哥特式弓)發(fā)展到目前數(shù)字化下頜運動軌跡描記儀，顯著變化是描記方式從接觸式描記(機械針-板)改進為非接觸記錄。國內(nèi)市場在售的下頜運動軌跡描記儀基本都是基于超聲波技術(shù)記錄切點運動信息，一般將微型超聲波發(fā)生器通過金屬叉固定于下前牙唇側(cè)，使用頭戴式超聲波接收器固定于患者額部捕獲信號(圖 2)，根據(jù)多普勒效應(yīng)原理計算出信號源的空間位移和移動速度。這種描記方式優(yōu)點是工作時不會影響上下牙列正常的咬合關(guān)系，因而能在近似生理狀態(tài)下記錄切點真實運動軌跡，相比傳統(tǒng)機械接觸式描記方法更加準(zhǔn)確。圖 7是作者接診的1 例外院行11-22牙全瓷固定修復(fù)1年后的患者，其主訴是治療后前牙區(qū)咬合不適、“總感覺不習(xí)慣”，作者為其進行口腔檢查未見下頜運動明顯異常，但行數(shù)字化下頜運動軌跡描記后發(fā)現(xiàn)異常：該患者在其水平面下頜前伸運動投影初期切點軌跡正常(基本直線向前)，隨后切點突然呈現(xiàn)一個向左側(cè)拐彎弧形運動的軌跡，之后切點運動軌跡又恢復(fù)正常；從矢狀面投影觀察到切點運動呈現(xiàn)出一個向下凸起的異常軌跡。綜合上述軌跡描記證據(jù)可以判定修復(fù)體外形不良、存在咬合干擾，并且干擾位置位于上前牙修復(fù)體從牙尖交錯位至下頜功能邊緣位(上下切牙切緣相對位置)之間中部的腭側(cè)修復(fù)體區(qū)域。

3.3 鉸鏈軸

鉸鏈軸(hinge axis)反映上下頜相對于雙側(cè)顳下頜關(guān)節(jié)的空間位置關(guān)系，該概念最早由McCollum(1921 年)提出，后人據(jù)此設(shè)計出各類機械式下頜運動描記系統(tǒng)，臨床描記之前一般需先找到患者個體化鉸鏈軸的準(zhǔn)確位置，然后將其轉(zhuǎn)移到實物/虛擬架上。大量臨床研究已表明機械式鉸鏈軸記錄和轉(zhuǎn)移方法具有良好的可重復(fù)性[8-9]，但轉(zhuǎn)移至架上的信息與患者真實情況存在一定差異[10]。數(shù)字化下頜運動軌跡描記儀可通過計算機控制的描記針進行自動試錯并尋找到真實鉸鏈軸的位置(圖 1)，因而相比傳統(tǒng)機械式描記儀的結(jié)果更加精準(zhǔn)[11-12]，但也有研究[13]指出上述方法均不能找到下頜運動真正的鉸鏈軸位置，因為單純根據(jù)描計針的運動軌跡無法判定下頜究竟是單純原地轉(zhuǎn)動還是伴有一定程度滑動的轉(zhuǎn)動。因此，近年來最新推出的數(shù)字化下頜運動軌跡描記儀徹底改變了以往追求精確描記患者鉸鏈軸位置的方法，取而代之的是為每位患者建立口頜系統(tǒng)相對坐標(biāo)系的方法(圖 2)：即采用雙側(cè)耳塞替代尋找患者真實的鉸鏈軸點，采用配準(zhǔn)上頜咬合板確立上頜牙頜模型相對于雙側(cè)耳道點的三維空間坐標(biāo)，采用下頜運動叉實時描記各種下頜運動過程中實時軌跡信息。

下面是作者應(yīng)用下頜運動軌跡描記儀為1 例“15-17牙全瓷固定橋”病例記錄并自動轉(zhuǎn)移個體化鉸鏈軸的臨床過程：數(shù)字化下頜運動軌跡儀(Zebris for AG，德國阿曼吉爾巴赫)檢查后自動生成患者下頜運動檢查報告單以及 “.jawmotion”格式下頜軌跡文件；將文件導(dǎo)入義齒設(shè)計軟件(Ceramind，德國阿曼吉爾巴赫)中會自動在虛擬架上設(shè)置患者個體化鉸鏈軸位置，進一步與患者牙頜模型掃描數(shù)據(jù)等進行多源數(shù)據(jù)融合后，下頜模型可在軟件中按照患者個體化下頜運動軌跡(圖 8)進行修復(fù)體的設(shè)計與虛擬調(diào)，獲得15-17牙修復(fù)體數(shù)據(jù)A；另在軟件中按照預(yù)設(shè)平均髁導(dǎo)斜度值(雙側(cè)關(guān)節(jié)前伸髁導(dǎo)斜度均為35°，側(cè)方髁導(dǎo)斜度為10°)、吉爾巴赫架平均平面設(shè)計獲得15-17牙修復(fù)體數(shù)據(jù)B(圖 9)；將數(shù)據(jù)A與B進行三維模型擬合后可見面功能牙尖、引導(dǎo)牙尖形態(tài)均存在顯著差異(圖 10，灰色為數(shù)據(jù)A，綠色為數(shù)據(jù)B)；然后通過同一臺牙科數(shù)字化銑削車床采用同種牙科氧化鋯材料將A、B兩組數(shù)據(jù)加工為修復(fù)體成品，在患者口內(nèi)直接試戴比較咬合紙印記(圖 11，紅色咬合紙印記為下頜開閉口運動咬合檢查結(jié)果，藍色為下頜側(cè)方運動咬合結(jié)果)。檢查結(jié)果顯示數(shù)據(jù)A制作的口腔修復(fù)體患者戴用主觀感覺更為舒適，醫(yī)師實際臨床調(diào)量相比數(shù)據(jù)B明顯減小(圖 12)。

圖 7 11-22牙修復(fù)體患者切點運動軌跡描記

圖 9 患者下頜運動實際軌跡描記，自左向右依次為：矢狀面切點軌跡、冠狀面雙側(cè)髁突軌跡、水平面髁突/切點軌跡

圖 10 義齒設(shè)計軟件中設(shè)置虛擬架參數(shù) 圖 11 2 組修復(fù)體設(shè)計三維擬合結(jié)果 圖 12 2 組修復(fù)體臨床試戴下頜運動咬合情況

圖 13 數(shù)據(jù)A修復(fù)體戴入口內(nèi)咬合檢查情況