基于I-Scan 系统的人颞下颌关节负荷分析模型的建立及初步研究

doi:10.3877/cma.j.issn.1674-1366.2013.05.004

目的

探讨基于I-Scan 压力分布测试系统的冰鲜人颞下颌关节（TMJ）负荷分析模型的建立及其咬合加载研究。

方法

通过口内检查、计算机体层摄影术（CT）及磁共振成像（MRI）筛选出咬合关系及颞下颌关节正常的冰鲜头颅标本3 例，利用I-Scan 系统及动磁式力学加载机建立人TMJ 负荷分析模型，记录并分析予前倾12°，107、214、321 N 加载力时的双侧TMJ 上、下腔关节面压力分布情况。

结果

（1）建立了能即时反映TMJ 关节面压力分布及接触面积的测试模型；（2）各力值加载时，关节面高压力区均位于髁突前斜面和关节结节后斜面外侧；（3）随着加载力值的增加，除左上关节腔面压力峰值在107 N 与214 N 组、214 N 与321 N 组间差异无统计学意义外（P＞0.05），余关节腔面压力峰值均逐渐增加（P＜0.05），但增幅不成比例；（4）各力值加载时，同侧关节腔面压力峰值，上腔均较下腔低（P＜0.05）；（5）各力值加载时，双侧对应关节腔面压力峰值，左侧均比右侧低（P＜0.05）。

结论

以I-Scan 系统为基础建立的人TMJ 关节面压力分析模型，能较为真实、直观地反映关节面的压力分布情况；予模拟加载时，压力集中区均位于髁突前斜面和关节结节后斜面外侧，冰鲜关节盘仍有一定的缓冲作用，使上腔关节腔面压力峰值均较下腔低；双侧关节的不对称性使异侧关节面压力峰值不同。

关键词: 颞下颌关节, 实验力学, 压力分布, I-Scan 系统

Objective

To study the establishment of the model for analyzing stress distribution on temporomandibular joint （TMJ） based on the I-Scan system.

Methods

Three fresh-frozen cadaveric heads with normal occlusion and TMJ were selected through oral examination， CT and MRI， I-Scan system and BOSE force machine was used to analyze the stress distribution of TMJ when it was loaded（107 N， 214 N， 321 N， 12° forward）.

Results

（1）The whole system was constructed and worked well.（2）Under the centric occlusion， the most pressed area was the lateral part of both posterior of the eminence and the anterior of the condylar. （3）As the loading increased， the interface peak pressure of TMJ increases （P＜0.05），except for the upper articular cavity in the left side when it was under the loading 107 N VS 214 N and 214 N VS 321 N （P＞0.05）. （4）when loaded， the interface peak pressure in lower compartment of TMJ is greater than the upper （P＜0.05）. （5）Under the loading， the stress distribution in one side of TMJ is different from the other side （P＜0.05）.

Conclusions

The model based on the fresh-frozen cadaveric head and the I-Scan system could be more intuitive and realistic to analyze the stress distribution in TMJ qualitatively. In the trial condition， the most pressed area of TMJ was the lateral part of both posterior of the eminence and the anterior of the condylar， the buffering of the ice fresh disc make the interface peak pressure different between the upper and lower articular cavity， and the asymmetry of the joint make peak pressure different in the both side of TMJ.

Key words: Temporomandibular joint, Experimental mechanics, Stress distribution, I-Scan system

图1 切开关节囊暴露上、下腔图2 关节腔内置入传感器

图3 矢量计算颞肌和咬肌综合向量

图4 实验装置连接

图5 关节面高压力区位置图6 记录分析传感器的压力分布

表1 不同加载力时双侧TMJ 上下腔关节面压力峰值比较（±s，N）

加载力值	关节面压力峰值
加载力值	左下腔	左上腔	右下腔	右上腔
107 N	37.97±4.85	24.47±1.32	50.30±3.22	45.20±4.01
214 N	52.90±1.48	32.30±5.80	73.40±5.05	66.30±6.31
321 N	63.70±8.50	39.60±6.55	92.70±4.76	84.80±8.05
P值	0.00	0.03	0.00	0.00

表1 不同加载力时双侧TMJ 上下腔关节面压力峰值比较（±s，N）

加载力值	关节面压力峰值
加载力值	左下腔	左上腔	右下腔	右上腔
107 N	37.97±4.85	24.47±1.32	50.30±3.22	45.20±4.01
214 N	52.90±1.48	32.30±5.80	73.40±5.05	66.30±6.31
321 N	63.70±8.50	39.60±6.55	92.70±4.76	84.80±8.05
P值	0.00	0.03	0.00	0.00

表2 不同加载力时双侧TMJ 对应腔面压力峰值比较（±s，N）

加载力值	双侧关节下腔				双侧关节上腔
加载力值	左下腔	右下腔	t值	P值	左上腔	右上腔	t值	P值
107 N	37.97±4.85	50.30±3.22	-3.668	0.02^b	24.47±1.32	42.53±2.87	-9.890	0.00^a
214 N	52.86±1.48	73.40±5.05	-6.759	0.00^a	32.30±5.79	59.60±6.10	-5.616	0.00^a
321 N	63.73±8.50	92.73±4.76	-5.155	0.01^a	39.56±6.55	78.13±6.90	-7.022	0.00^a

表2 不同加载力时双侧TMJ 对应腔面压力峰值比较（±s，N）

加载力值	双侧关节下腔				双侧关节上腔
加载力值	左下腔	右下腔	t值	P值	左上腔	右上腔	t值	P值
107 N	37.97±4.85	50.30±3.22	-3.668	0.02^b	24.47±1.32	42.53±2.87	-9.890	0.00^a
214 N	52.86±1.48	73.40±5.05	-6.759	0.00^a	32.30±5.79	59.60±6.10	-5.616	0.00^a
321 N	63.73±8.50	92.73±4.76	-5.155	0.01^a	39.56±6.55	78.13±6.90	-7.022	0.00^a

表3 不同加载力时同侧TMJ 上、下腔面压力峰值比较（±s，N）

加载力值	左侧关节				右侧关节
加载力值	左下腔	左上腔	t值	P值	右下腔	右上腔	t值	P值
107 N	37.97±4.85	24.47±1.32	4.652	0.01^a	50.30±3.22	42.53±2.87	3.110	0.04^b
214 N	52.90±1.48	32.30±5.79	5.953	0.00^a	73.40±5.05	59.60±6.10	2.942	0.04^b
321 N	63.70±8.50	39.60±6.55	3.901	0.02^b	92.73±4.76	78.13±6.90	3.021	0.04^b

表3 不同加载力时同侧TMJ 上、下腔面压力峰值比较（±s，N）

加载力值	左侧关节				右侧关节
加载力值	左下腔	左上腔	t值	P值	右下腔	右上腔	t值	P值
107 N	37.97±4.85	24.47±1.32	4.652	0.01^a	50.30±3.22	42.53±2.87	3.110	0.04^b
214 N	52.90±1.48	32.30±5.79	5.953	0.00^a	73.40±5.05	59.60±6.10	2.942	0.04^b
321 N	63.70±8.50	39.60±6.55	3.901	0.02^b	92.73±4.76	78.13±6.90	3.021	0.04^b

图7 不同加载力时双侧TMJ 上下腔关节面压力峰值比较

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A preliminary study and development of the model for analyzing the stress distribution on temporomandibular joint based on the I-Scan system

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