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编号:10243584
三维可调式髁突假体置换的实验研究
http://www.100md.com 《中华口腔医学杂志》 1999年第2期
     作者:张益 张震康 马绪臣 张熙恩 王兴 徐英忱

    单位:100081 北京医科大学口腔医学院(张益、张震康、马绪臣、张熙恩、王兴);北京华杰豪科技开发公司(徐英忱)

    关键词:人工关节;颞下颌关节;下颌骨髁状突

    中华口腔医学杂志990207 【摘要】 目的 探讨新型三维可调式人工髁突进行关节置换的可行性。方法 用新设计的三维可调式髁突假体在3只成年恒河猴升支及髁突切除后作即刻关节置换,术后3、6、14个月各处死1只,通过手术前后X线对比观察、咀嚼功能测定、解剖和组织学检查进行评价。结果 假体各部件间紧固性可靠,接骨螺钉固定基本稳定,髁突假体无组织不良反应,不会引起非手术侧关节结构的病理性改变。结论 实验髁突假体具有手术精确就位、并具可操作性和良好的功能替代性,存在的问题是接骨螺钉固位应力分布尚欠合理,髁突假体向前下滑动受限,术侧关节窝后斜面存在骨磨蚀现象,术后关节盘难以保持原位发挥作用。
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    Experimental study on three-dimensional adjustable condyle prosthesis for reconstruction of temporomandibular joint ZHANG Yi, ZHANG Zhenkang, MA Xuchen, et al. School of Stomatology, Beijing Medical University, Beijing 100081

    【Abstract】 Objective To study the possibility of reconstructing TMJ with a modified three-dimensional adjustable condylar prosthesis (TDACP). Methods The modified TDACP was placed immediately after resection of the mandibular ramus and condyle in 3 adult rhesus monkeys. The results were evaluated by radiography, histological and anatomical examinations, as well as chewing function at 3, 6, and 14 months after surgery. Results Through adjustment the condyle prostheiss could fit exactly, the functions were good, every part of the prosthesis was firm, the screws were osteointegrated, there was no adverse soft tissue reactions and no pathological changes in the TMJ of non-operated opposite condyle. Problems were: the distribution of fixation stress of screwes was somewhat unreasonable, the downward sliding of the condyle was limited, there was erosion of the posterior slope of the glenoid fossa, and the articular disc could not keep its in situ place and function. Conclusion The results suggests that the prosthesis needs further improvement.
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    【Key words】 Joint prosthesis Temporomandibular joint Mandibular condyle

    肿瘤、外伤、关节强直造成髁突缺失和破坏后,用人工关节进行重建在国内尚属空白,我们自1993年着手研究三维可调式人工颞下颌关节(专利ZL95.2.23445.9)。现就动物实验性人工关节髁突假体置换及其技术效果进行探讨与评价。

    材料及方法

    1.实验动物:恒河猴3只,年龄3.5~4.5岁,体重4~6 kg,分笼饲养,分别在假体置换术后3、6、14个月超剂量麻醉处死。

    2.关节假体:按三维可调式人工颞下颌关节结构(图1)和材料配置(表1)制造3套符合猴下颌骨体积的髁突假体,术前做模型安装。
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    图1 人工颞下颌关节结构示意

    表1 人工髁突的材料配置 部件名称

    金属类型

    化学成分及含量(%)

    假体髁头

    钴铬钼合金

    Si(1.7)Mo(5.3)Ti(0.1)Cr(26.6)

    Ni(10.3)Fe(0.7)Co(余量)

    连接体

    钛合金

    AI(5.7)Si(0.8)Fe(0.6)V(4.1)
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    Ti(余量)

    载板

    纯钛

    N(0.024)H(0.022)Fe(0.02)

    C(0.05)O(0.2)Ti(余量)

    3.置换手术:氯胺酮麻醉(8 mg/kg体重),颌下切口暴露下颌体和升支,于嚼肌前缘截除升支和髁突。保持关系,确定连接体垂直高度,定位并弯制载板与骨面贴合,用螺钉将载板暂时固定。分别调节下、上联结轴,以确定髁突假体前后及内外向位置。使假体髁头恰好位于关节盘下方2~3 mm处。整体卸下定位好的髁突假体,紧固各联结轴固定螺栓,然后用接骨螺钉通过载板将髁突假体固定于下颌体上(图2)。
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    图2 猴髁突及升支截除后髁突假体置换

    4.X线检查:手术前后各1周及处死前拍摄许勒位、下颌升支侧位、张闭口关节侧位X线断层片。观察非手术侧关节结构、手术侧假体位置及周围骨结构和接骨螺钉周围骨改变。

    5.咀嚼功能测定:记录手术前后各1周、处死前的关系并测量其最大张口度和开口型;观察术后1周内自然进食状况;术前3周和处死前3周开始,每日早晨空腹记时喂食,前7天喂黄瓜100 g,后7天喂热馒头50 g,记录自进食到全部入口和(或)吞咽完成的持续时间,行术前、术后比较。

    6.组织学检查:肉眼观察下颌张闭口、侧方和前伸运动时假体髁头的运动状态,观察载板接骨处、关节假体部件间连接处有无松动;切取非手术侧全关节和手术侧关节窝、关节盘、接骨螺钉周围骨以及关节假体各部件周围软组织,用10%福尔马林固定,常规组织切片制备,HE染色,光镜观察分析。
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    结果

    1.X线观察:关节假体置换术后非手术侧关节结构未见异常改变,手术侧髁突假体闭口状态相对骨性关节窝位置未发生松动性变化,大张口时相对关节结节滑动范围较小,转动范围较大(图3),术侧下颌体接骨螺钉周围未见骨吸收性变化。

    图3a 髁突假体置换术后6个月关节侧位断层闭口位

    图3b 髁突假体置换术后6个月关节侧位断层大张口位

    2.术后关系正常,且持续稳定。术后24小时自然张口度约1 cm,可缓慢咀嚼西红柿,术后7天张口度约2 cm,非手术侧可咀嚼黄瓜。处死前,3只动物张口度均恢复到术前状态,开口型偏向手术侧。术前、术后晨起空腹进食时间比较见表2。
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    表2 恒河猴术前、术后晨起空腹进食时间(秒) 关节置换

    术后

    (月)

    进食

    黄瓜

    热馒头

    术前

    术后

    术前

    术后

    3

    204±14

    265±68
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    409±119

    531±226

    6

    252±98

    275±53

    499±152

    505±206

    14

    208±28

    253±69

    498± 95

    589±150

, http://www.100md.com     3.解剖观察:下颌骨运动时,髁突假体呈原位转动和下降,可以向外作侧方移动,向前下滑动范围很小。在髁突假体前内侧有瘢痕形成。术后6个月和14个月的动物关节盘移位于前内侧,与瘢痕挛缩为一体,失去正常结构,关节窝顶可见约0.3 mm宽的薄层纤维组织覆盖,前、后斜面皮质骨裸露,其中术后6个月动物的关节窝后斜面皮质骨粗糙似有破坏。术后3个月动物关节盘虽有移位,但基本结构尚存,整个关节窝面有纤维和肉芽覆盖。3只动物的髁突假体各联结轴和接骨螺钉未发现松动,周围软组织未见钛金属磨屑墨染和肉芽增生。在连接板和载板表面有一薄层光滑的纤维膜覆盖,载板周缘可见1~2 mm高的骨嵴形成,将板卡于嵴槽内。

    4.光镜观察:3只动物非手术侧骨关节和周围结构未见明显异常。手术侧,6个月者关节窝后斜面可见1.6 mm的皮质骨破损,混有骨痂的纤维组织自松质骨内增生突向关节窝(图4);14个月者关节窝后斜面皮质骨有若干100~200 μ的凹陷磨蚀和散在的骨赘。6个月和14个月者术侧关节盘破坏,成片状融合于周围瘢痕组织内,3个月者关节盘逾曲变形,多处裂纹,结构变性。连接板、载板表层纤维膜约200~300 μ,联结轴和接骨螺钉周围未见金属磨屑颗粒以及淋巴细胞和巨噬细胞。手术侧下颌体多数容接骨螺钉的骨孔内螺纹纹齿清晰、整齐,表层骨致密,仅6个月者近心端骨孔偏舌侧和14个月动物远心端骨孔偏颊侧的内螺纹纹齿不整,部分周径表面有纤维组织(图5)。
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    图4 髁突假体置换术后6个月↑:关节窝后斜面骨破损和增生

    图5 6个月猴载板近心侧接骨螺钉尾端骨孔↑:齿经纹不整,表面有纤维组织

    讨论

    1915年Brophy, 1934年Risdon, 1946年Eggers等用黄金、白金薄板剪裁成形附于关节窝和髁突表面进行关节重建。1952年Smith和Robinson用非电解金属铸造弧形板状嵌体,上接髂骨块作髁突,下接升支,构成复合式髁突假体。1974年Kiehn设计出网状载板仿生髁头整体式髁突假体,成为目前许多人工关节的雏型。70年代,Kent等[1]用蒂克尼姆铸造齿合金,后改用钴铬钼合金铸造,表面涂层1mm PTF E-碳素纤维,后改为PTFE-氧化铝,制成整体结构功能分区式髁突假体,设有45~55 mm长的板状固位柄后改为箱式固位柄。80年代至今,临床所见到的髁突假体多为整体式结构[2-7],其主要缺点是缺乏就位可调节性,难以适应个体解剖差异。80年代末,Raveh等[8,9]发明了钛金属可调式髁突假体,并提出相应的关节设计理论。Raveh的髁突假体部件间呈球窝连接,紧固性不足。本文报告的髁突假体采用功能分区、部件组合、磨盘齿纹锁结、拉动栓节藕滑槽双点紧固的设计构造,可以规格互换、三维分向分点调节,是继Raveh之后的第二种可调式髁突假体。实验证明它具有就位精确,关节置换术后假体位置恒定,各部件间紧固无松动,未引起任何组织不良反应,也未引起对侧关节结构的病理性改变,接骨螺钉固定基本稳定。骨咀嚼功能检查显示术后关系正常,且持续稳定,下颌运动近似术前状态,咀嚼功能替代性良好。
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    实验中发现以下问题:①6个月和14个月猴载板双端接骨螺钉尾部出现部分骨吸收,推测与螺钉固位应力分布不合理有关,提示增加螺钉固位点和改良载板接骨方式。②X线和解剖检查发现髁突假体滑动受限,可能是假体髁头入关节窝太深,向前下滑动受阻,加之软组织瘢痕限制了假体运动。因此在假体就位和术后功能运动中应设法保持其在适当水平。③关节置换术后髁突假体频繁撞击关节窝后斜面造成骨磨蚀,表现为6个月和14个月猴关节窝后斜面皮质骨破损和纤维、骨痂、骨赘增生。其后果可能导致如Kent等报告的关节窝顶穿和Morgan等报告的髁突假体周围骨化强直。建议关节置换需附设关节窝假体。④关节置换时,髁突假体就位于关节盘下方2~3 mm。但解剖和组织学检查发现术后关节盘不能保持原位,被髁突假体推向前内方与瘢痕融合,反而增加了组织瘢痕化和瘢痕骨化的可能,因此关节置换时应去除关节盘。

    参考文献

    1 Kent JN, Misiek DJ, Akin RK, et al. Temporomandibular joint condylar prosthesis: a ten-year report. J Oral Maxillofac Surg, 1983, 41:245-254.
, 百拇医药
    2 Spiessl B, Schmoker R, Mathys R. Treatment of ankylosis by a condylar prosthesis of the mandible. New Concepts in Maxillofacial Bone Surgery, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1976. 88.

    3 Morgan DH. Evaluation of alloplastic TMJ implants. J Craniomandib Prac, 1988, 6:225.

    4 Morgan DH. Development of alloplastic materials for temporomandibular joint prosthesis: a historical perspective with clinical illustrutions. Cranio,1992, 10:192-204.
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    5 Lindqvist C, Soderholm AL, Hallikainen D, et al. Erosion and heterotopic bone formation after alloplastic temporomandiblar joint reconstruction. J Oral Maxillofac Surg, 1992, 50:942-949.

    6 Wolford LM, Cottrell DA, Henry C. Sternoclavicular graft for temporomandibular joint reconstruction. J Oral Maxillofac Surg, 1994, 52:2.

    7 Mercuri LG, Wolford LM, Sanders B, et al. Custom CAD/CAM total temporomandibular joint reconstruction system: preliminary multicenter report. J Oral Maxillofac Surg, 1995, 52:106-115.
, http://www.100md.com
    8 Raveh J, Vuillemin T, Ladrach K, et al. Temporomandibular joint ankylosis: surgical treatment and long-term results. J Oral Maxillofac Surg, 1989, 47:900-906.

    9 Vuillemin T, Raveh J, Sutter F. Mandibular reconstruction with the THORP condylar prosthesis after hemimandibulectomy. J Cranio maxillo fac Surg, 1989, 17:78-87.

    (收稿:1998-04-16), 百拇医药