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第 23 章:颞下颌关节(TMJ)关节结构的结构与功能(Structure and Function of the Articular Structures of the TMJ)

23.1 构成并影响 TMJ 的骨性结构(BONY STRUCTURES THAT CONSTITUTE AND INFLUENCE THE TMJ)

颞下颌关节(temporomandibular joint,TMJ)又称为颅下颌关节(craniomandibular joint),是下颌骨与颞骨之间的关节。下颌骨相对头部的结构关系决定了 TMJ 对上象限肌群与颈椎的影响。下颌骨相对头部、头部相对颈部的姿态彼此高度耦合,几乎不可能改变其中一个结构的位置而不影响其他结构。头骨的骨为 TMJ 提供关节面,并为咀嚼肌提供附着点。给 TMJ 提供关节面的颅骨是颞骨与下颌骨;其他骨通过提供肌肉附着与牙齿咬合面参与关节功能:蝶骨与颧骨为咀嚼肌提供大面积附着;上颌骨承载上牙咬合,腭骨向后附着于上颌骨,为咀嚼肌提供附加附着点。

颞骨是构成颅侧壁的大型骨。其下表面承载 TMJ 的吻侧关节面,包括凹形的下颌窝(mandibular fossa,或称关节盂窝、glenoid fossa)与关节结节(articular eminence)。关节结节构成下颌窝的前缘,并贡献颞骨关节面的最前部分。茎突位于下颌窝稍后方,自颞骨下表面向下突出,为舌与咽的肌肉提供附着。颞骨外侧提供一相对平坦的大面积表面,该表面与蝶骨外侧共同构成颞窝(temporal fossa),为颞肌提供附着。显著的乳突(mastoid process)位于茎突后外侧;面神经自茎乳孔(stylomastoid foramen)出颅,茎乳孔位于乳突与茎突之间。外耳道(external acoustic meatus)也位于外侧,在茎突上方与下颌窝稍后方。外耳、中耳与内耳均位于颞骨内部,紧邻 TMJ,这种邻近关系或可解释为何部分 TMJ 功能障碍患者同时报告听力受损。颞骨的颧突自颞骨外侧向前突出,位于外耳道上方;其根部下面与关节结节外侧共同形成关节结节(articular tubercle),为颞下颌韧带提供附着。颞骨颧突向前与颧骨相连。

蝶骨与颞骨前部相关节,向外侧参与颞窝。蝶骨下表面的外侧构成颞下窝(infratemporal fossa),并为四块主要咀嚼肌中的两块——翼内肌与翼外肌——提供近端附着。颞下窝内侧界为翼外侧板(lateral pterygoid plate),翼外侧板自蝶骨下表面向下突出,并为翼内、外肌提供附加附着。翼内侧板(medial pterygoid plate)亦自蝶骨下表面向下突出,位于翼外侧板内侧,其末端在前方形成翼钩(hamulus),翼钩可在硬腭口腔内被触及。翼钩在口腔内的触诊方法为:将触诊指置于第三磨牙的后内侧;翼下颌韧带(pterygomandibular raphe)是一条自翼钩走向下颌骨的纤维带,覆盖于黏膜之下,亦易于在口腔内触及。翼外肌恰自翼钩外侧经过,其收缩可在受试者前伸下颌时通过触诊翼钩外侧面而被触及;该区域在收缩时出现压痛可能提示翼外肌本身的压痛。

颧骨与颞骨的颧突相连,完成颧弓(zygomatic arch),即俗称的颊骨。颧弓发出咬肌(masseter)——重要的咀嚼肌之一。颧弓提高咬肌的力学优势并增强颧骨与颞骨对抗强大闭颌力的强度。颧骨还构成眼眶(orbit)的外侧壁并参与眶下窝(infraorbital fossa)。前方颧骨与上颌骨相关节;上颌骨(maxillae)是面部最大的骨,承载上排牙齿并构成上颌。其还构成口腔顶的大部分、鼻腔的底与外侧壁,并参与颞下窝。上颌骨内的上颌窦(maxillary sinus)位于 TMJ 前方;上颌窦与 TMJ 的邻近关系或可解释为何部分 TMJ 症状患者同时报告慢性窦痛或不适。腭骨在前方与上颌骨相连、在后方与蝶骨相连,共同构成硬腭与鼻腔底。

下颌骨(mandible,或 jaw bone)由 U 形的下颌体(body)——含下排牙齿——以及自下颌体左右两侧向后上突出的两个下颌支(rami)组成。下颌角(angle of mandible)标志下颌体与下颌支的交界,可在面部两侧下颌后部轻易触及,是重要的体表标志,位于舌骨后部尖端之上、第 1 颈椎横突之前下方。每个下颌支的上端终止于两个突起。前方的冠突(coronoid process)为颞肌提供附着,冠突前缘可在颧弓下方触及;后方的髁突(condylar process)上端增厚形成下颌头(head of mandible),与颞骨在 TMJ 中相关节。下颌头向下变窄形成下颌颈(neck),下颌颈为部分翼外肌提供附着。下颌髁突的形状类似半个橄榄球,相互之间向前、向中线倾斜;下颌髁突在前后方向上更呈弧形、内外方向上更平,但表现出较大的个体间变异。

23.2 TMJ 的关节结构(ARTICULAR STRUCTURES OF THE TMJ)

下颌骨自颞骨悬挂于两个 TMJ,两 TMJ 共同形成复合关节(compound joint)——下颌骨运动时两个 TMJ 必须同时运动。虽然每个 TMJ 常被描述为铰链关节,但每个关节实际呈现更复杂的运动,发生在矢状面、水平面与额状面内。张口与闭口主要发生在矢状面;前伸与后缩主要是下颌在水平面内的前后平移,但关节结节的形态要求下颌在前移时下降、在后移时上升。TMJ 允许下颌在水平面内绕一根贯穿下颌头的垂直轴发生旋转;下颌也可在额状面内绕前后轴自左向右摆动。牙齿与关节面形状引导并限制下颌运动。下颌髁突与颞骨关节结节两者的关节面均覆盖关节软骨;不同于多数滑膜关节,本关节的关节软骨由纤维软骨(fibrocartilage)而非透明软骨(hyaline cartilage)构成。与其他滑膜关节相同,关节软骨缺乏血管供应,由周围滑膜组织提供的滑液滋养与润滑。下颌的关节面由下颌头上方与前方表面构成。颞骨关节面的前部为关节结节后方凸面;颞骨关节面的其余部分为下颌窝,下颌窝向后终止于后关节嵴(posterior articular ridge),紧位于外耳道之前。颞骨关节面的形态——特别是关节结节的曲面——解释了张口与闭口时发生的复杂运动:下颌绕内外轴的旋转与沿关节结节曲面的平移相结合。下颌窝的顶通常很薄且非承重;载荷由下颌髁突与关节内盘之间、关节盘与颞骨关节结节之间承担。覆盖颞骨全部关节面的纤维软骨在关节结节关节面上最厚(此处应力最大),在下颌窝顶最薄(此处几乎不承重)。

关节盘(articular disc)。与膝关节相似,TMJ 包含一块关节内盘(intraarticular disc),即半月板(meniscus),将关节分隔为位于盘与关节结节之间的上关节腔(superior joint space)和位于盘与下颌头之间的下关节腔(inferior joint space)。关节盘提高关节面之间的匹配度,但其本身也可成为疼痛与功能障碍的来源。关节盘上方凹陷以贴合颞骨关节结节,下方凹陷以包裹凸形的下颌头。关节盘由致密纤维结缔组织构成,与下颌骨的连接强于与颞骨的连接;较强的下方连接包括自盘向下颌髁突的内侧束与外侧束、与翼外肌纤维的强前方连接,以及后方一处疏松纤维连接。关节盘外周最厚、中央最薄;若关节面的正常解剖对位发生改变,薄的盘中央在力的挤压下可能撕裂或穿孔。关节盘向后延续为两层疏松纤维组织:上方一层纤维弹性层附着于颞骨下颌窝后方,下方一层非弹性层附着于下颌髁突;这一双层区(bilaminar region)血供丰富且神经末梢密集,与关节囊后部融合形成关节盘后垫(retrodiscal pad)。关节盘中央部分无血管,提示其在 TMJ 功能中承担应力承载的角色。许多颞下颌关节功能障碍涉及关节盘的问题:关节盘可像膝半月板一样退变或撕裂;双层区与关节盘后垫可因反复或持续压缩力(来自咬牙或磨牙)而发炎并产生疼痛;关节盘本身可半脱位或完全脱位,导致开口与闭口运动异常甚至无法完全闭口。

韧带。TMJ 的主要韧带支持结构为关节囊(joint capsule)与颞下颌韧带(temporomandibular ligament);副韧带包括蝶下颌韧带(sphenomandibular ligament)与茎突下颌韧带(stylomandibular ligament)。重要的是,TMJ 的稳定性不仅来自韧带支持,也来自咀嚼肌——后者将在第 24 章详述。关节囊包绕颞骨与下颌头的关节面以及关节盘;其上缘沿下颌窝边缘,前缘绕过关节结节关节面,下缘绕过下颌头。关节囊的横向纤维直接连接关节盘的内侧部与外侧部。关节囊与关节盘前方融合,而后方关节盘通过关节盘后垫与关节囊相连。因此,关节盘易于向前平移——此时其后侧附着于关节盘后垫的部分被拉伸,但因前方与关节囊之间为牢固的非弹性附着而难以向后滑动。关节囊韧带允许矢状面内的关节运动,但限制额状面与水平面内的运动。颞下颌韧带又称外侧颞下颌韧带,从外侧加强关节囊,由两层构成:外层宽而浅、深层位于内侧。浅层自关节结节向下、后走向下颌头后面;深层自关节结节与颞鳞向前、内方向走行。这些水平方向的纤维加入关节囊与关节盘的纤维。关节囊的外侧纤维限制下颌的向下平移;内侧纤维在翼外肌协助下限制下颌在后缩时或下颌受到直接打击时的向后平移。这些纤维保护后关节中高度血管化、敏感的关节盘后垫;因此颞下颌韧带一方面通过限制下颌下降至关节结节之外而防止过大张口,另一方面通过防止下颌过度后移而避免关节盘后垫受损。茎突下颌韧带与蝶下颌韧带为副韧带,对下颌运动的影响较小;其名称反映附着部位:茎突下颌韧带起自茎突尖、止于下颌支,蝶下颌韧带自蝶骨棘走向下颌孔(mandibular foramen)。茎突下颌韧带可能在前伸时限制下颌向前滑动,但蝶下颌韧带对 TMJ 的运动与稳定性似乎影响不大。

23.3 TMJ 的关节功能(ARTICULAR FUNCTIONS OF THE TMJ)

TMJ 因由下颌骨机械连接而独具特色——两 TMJ 必须同步工作,下颌骨方能正常运动。当患者主诉 TMJ 疼痛或功能障碍时,不可能孤立地识别一侧关节而忽视其对对侧关节的影响;两关节的受损可能相反,例如一侧表现为活动不足、对侧因代偿而表现为活动过度。

TMJ 的静态位置。下颌的休息位(rest position)是下颌骨重量与维持直立姿势下支撑 TMJ 的力之间平衡的自然位置。在直立位完全卸载关节、消除所有肌张力是不可能的,因为咀嚼肌必须收缩以对抗重力维持闭口。张口姿势下颌骨维持于休息位时,舌借口腔内的负压贴合硬腭,形成所谓 Donder 间隙(Donder's space)。负压减少支撑下颌所需的肌力。在休息位两排牙齿不接触、但唇轻轻闭合。在该位置下颌头朝向颞骨关节结节,关节盘坐于下颌头上前方、介于两块关节面之间;这种盘位与有限的肌活动组合在力学上卸载 TMJ 软组织。咬合位(occlusal position)则定义为两排牙齿轻轻接触的姿势。

TMJ 的功能性运动。TMJ 允许三维空间的复杂运动;下颌在咀嚼与言语中的功能性运动包括张闭口、前伸、后缩以及下颌侧偏。张口(mandibular depression)将绕内外轴的旋转与水平面、矢状面内的前伸相结合;闭口(mandibular elevation)由下颌向上旋转与后缩构成。旋转与平移在活动范围内的大部分时间同时发生;尽管初始张口时旋转与平移的相对贡献仍存在争议——有的研究者认为开口以旋转开始,有的认为以平移开始,还有的报告两者贡献等同——这些差异很可能反映了正常的个体变异,尚需进一步研究加以澄清。下颌的旋转运动主要发生在关节盘与下颌头之间的下关节腔;平移主要发生在上关节腔内,关节盘在该腔内移动并最终坐于下颌窝内。关节盘向前平移对于维持关节盘与下颌头之间的接触是必要的;前向平移拉伸包含胶原与弹性纤维的关节盘后组织;关节盘后垫的疏松组织允许关节盘在下颌窝内运动,而其回弹则协助关节盘向后回位。这些运动发生在关节囊的上部。张口通过以下一系列事件组合实现:开口运动——下颌下降、下巴降低——以下关节腔(即关节盘与下颌头之间)内的下颌旋转开始(可能伴随甚至先于上关节腔——即关节盘与颞窝之间——内的轻微前向平移即前伸);下颌向下旋转的同时,关节盘相对于下颌头向后移动以坐于下颌头顶部;附着于关节盘的韧带变紧,关节盘被牢固地贴在下颌头上;因此该运动是关节盘与下颌髁突之间的旋转;关节盘-下颌头复合体作为单一单元沿关节结节表面向前、向下平移,产生前伸与进一步的下降。闭口是上述张口运动的反向过程:下颌向上旋转并后缩,但闭口时下颌的路径与张口路径略有不同。因此,张口或下颌下降并不是咀嚼肌放松、由重力使下颌向下旋转的简单铰链运动;张、闭口是一系列受控的旋转与平移的复杂组合;使下颌下降与上升的肌肉作用将在第 24 章讨论。前伸(protrusion)是下颌向前突出的运动,由下颌髁突与关节盘沿关节结节向前、向下滑行完成。后缩(retrusion)在相反方向发生,受前方紧张的韧性与肌纤维以及关节盘后垫体积所限;由于关节盘后垫血供丰富且神经密集,过度或持续后缩对其的挤压或刺激可能产生 TMJ 疼痛。下颌侧偏同样涉及两侧 TMJ 的复杂运动:它由一侧下颌的前伸与对侧绕垂直轴的旋转共同完成(图 23.14);结果是一侧髁突与其关节盘沿关节结节向前、下、内移动,使下颌偏向对侧,对侧髁突则绕垂直轴向外旋转。与张闭口相同,下颌的前伸与侧偏运动通过两侧 TMJ 的精细协调肌肉活动实现;咀嚼是一系列复杂运动,包含上述所有运动方向以及相应的咀嚼肌同步收缩;该活动将在第 24 章讨论。TMJ 能够进行复杂的三维运动;尽管尚未被专门测量,下颌在额状面绕前后轴的倾斜运动也是 TMJ 的基本运动之一——该运动允许在口腔一侧咀嚼食团,对控制食团并准备其进入吞咽至关重要;倾斜会增加下颌偏向一侧的关节反作用力。

关节盘运动。TMJ 的正常运动需要下颌运动与关节内盘运动之间的精确同步。任何一方运动异常均可改变整个 TMJ 复合体的力学并促成患者的症状与体征。当咀嚼肌收缩或放松、口张开或闭合时,关节盘保持与下颌头接触,盘-下颌头复合体一起平移。当口腔完全张开时,关节盘中间带位于颞骨关节结节与下颌骨髁突背侧凸面之间,增加骨面之间的匹配;后方关节盘后垫被拉伸,前方结缔组织在该位置被压缩。当口腔闭合时,关节盘后垫呈中等程度增大,前方垫小于牙齿完全接触时。在下颌前伸时,关节盘中间带位于下颌髁突凸面与关节结节凸面之间;在关节外侧,关节盘被压缩于下颌骨与颞骨之间。在侧偏时,关节盘在偏向侧的骨性关节元件之间保持稳定;在对侧,关节盘突出,关节盘后组织填满下颌窝的后外侧半。

TMJ 的正常活动度。表 23.1 列出颞下颌关节的正常活动度报告值:下颌下降/张口的功能性主动活动度为 35–55 mm,功能活动的最小张口为 25–35 mm;下颌上提/闭口时下颌自下降位返回直至上下颌牙齿接触;下颌前伸的功能性主动活动度为 3–6 mm;下颌后缩的功能性主动活动度为 3–4 mm;下颌侧偏的功能性主动活动度为 10–15 mm。目前尚无已知研究表明在无关节病理的受试者之间 TMJ 关节活动的变异程度;因此临床医师对 TMJ 康复应达到的活动度目标存在分歧。虽然 20–25 mm 的张口对于功能性张口已足够,但部分临床医师建议患者应达到超过 45 mm 的活动度;男性的总体张口大于女性,差异主要来自下颌骨的大小。

23.4 头颈姿势与 TMJ 的关系(RELATIONSHIP BETWEEN HEAD AND NECK POSTURE AND THE TMJ)

下颌在头部上的位置与头部在颈部上的位置不可分割地联系在一起。头部位置改变许多开口肌的拉力方向。在咬合位,头颈姿势的前后变化移动牙齿接触点并改变 TMJ 的关节间隙。颈椎侧屈使同侧 TMJ 关节间隙减小;关节间隙减小可能增加 TMJ 的关节反作用力,从而加重关节疼痛。头颈姿势可显著影响 TMJ 的病理力学,TMJ 疼痛患者必须接受全面的姿势评估。前伸头位倾向于拉伸颈椎前方的软组织,包括舌骨上肌群;这些结构的张力倾向于将下颌向后拉,使下颌后缩。前伸头位可使下颌慢性后缩并因持续挤压产生关节盘后垫炎症,并对中耳与内耳施加压力;因此前伸头位可产生或加重 TMJ 疼痛。

本章个人批注

这一章的材料密度比第 22 章低不少:全章近 900 行,但叙述主体由四个 H2 节构成,且叙述在很大程度上是对骨性标志(颞骨、蝶骨、颧骨、下颌骨等)和韧带(关节囊、颞下颌韧带、茎突下颌韧带、蝶下颌韧带)的列举式介绍,所含"分析性论断"较少。我因此没有刻意把节段拉长,而是按源文本来的铺陈节奏把每个 H2 节写实。读到解剖学位置时我会自然和之前第 20–22 章的口腔、舌骨、颈椎结构串联起来——例如本章反复提到颞下窝、翼钩、颞骨茎突、舌骨上肌群,这些都是已经出现过的名词,但本章把它们在 TMJ 这一具体关节语境下重新组织,这种"以关节为中心反向组织解剖"的手法在全书前面的肩关节、髋关节章节也出现过,是 Oatis 一贯的结构策略。我特别留意了"纤维软骨而非透明软骨"这一节的临床相关性(Hu 等人的有限元分析)以及"关节盘后方双层区高度血管化和神经密集"这一节——这两点是 TMJ 疼痛机制的关键结构基础,也是后续第 24 章咀嚼肌力学讨论时的前提。在个人批注里我想指出两点:第一,Oatis 在描述 TMJ 三维运动时引用了较多 1990s–2000s 的生物力学文献(Ferrario 2005、Gallo 2006、Koolstra 2002 等),但这些研究的"开/闭口初始阶段旋转与平移的相对贡献"目前仍未完全定论,Oatis 自己也用"controversial"标注——这意味着本章在临床应用时需要把"开口以旋转开始"的简化教学模型视为一种近似,而非定论;第二,"两 TMJ 因下颌骨刚性连接而必须同步"的论述贯穿全章,它实际上把 TMJ 与单侧独立关节(如肩、髋)区别开来,所有后续的功能性测试(侧偏、张口度)都必须在此约束下解读,这点在临床相关性专栏"Synchronous movement and dynamic evaluation"中也有明确提示。

与上下章的衔接(一段话)

第 22 章以吞咽力学收尾,把下颌骨、舌骨、舌、咽与喉的全部骨骼肌放到消化道推送的功能框架下;第 23 章则把下颌骨"放下"到 TMJ 这个具体关节上,先从骨性标志与关节面几何出发,再补充关节盘、韧带与三维运动,最后用头颈姿势把 TMJ 嵌入颈椎-颅-下颌的整体运动链。Oatis 这样安排是因为第 24 章要进入咀嚼肌(muscles of mastication),而咀嚼肌的附着点、力线、活动方向都必须以第 23 章给出的骨性结构与关节运动学为基础;没有 TMJ 几何(关节结节曲面、下颌头倾斜方向、关节盘双层区),就无法解释翼外肌为什么既能前伸下颌又参与关节盘稳定、翼内肌为什么产生闭颌+侧偏的合力。第 23 章也是 Part III 头颈脊柱组块里少数以单一关节为对象的章节——这一篇前面的章节多以解剖区域或功能系统为单位(颈椎、肩、肩胛、颞下颌、吞咽、发声),从本章往后,第 24 章的咀嚼肌又把视点拉回到肌肉系统,因此第 23 章事实上是 Part III 内"骨/关节"线索的最后一块拼图。