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第 24 章:TMJ 肌肉的力学与病理力学(Mechanics and Pathomechanics of the Muscles of the TMJ)

24.1 咀嚼肌(Muscles of Mastication)

本章承接第 23 章对颞下颌关节骨与结缔组织的讨论,把焦点切换到 TMJ 的主动力源——咀嚼肌。两 TMJ 经下颌骨刚性相连形成复合关节,因此咀嚼肌收缩时下颌究竟产生何种运动,取决于同一对肌肉是单侧还是双侧收缩。本章的具体目标依次是:复习四块主要咀嚼肌的解剖结构;讨论各肌在单侧与双侧收缩时所产生的运动;呈现当前对咀嚼肌在咀嚼中作用的理解;演示咀嚼肌行为与 TMJ 功能障碍患者某些体征、症状之间的关系。

TMJ 的原动肌是咬肌、颞肌(位置表浅)与翼内肌、翼外肌(位于颞下窝内)。辅助肌包括颊肌(属于表情肌)、舌肌与舌骨上肌群(构成口底),它们的解剖与功能在第 20 章、第 21 章已详述,本章仅讨论其在咀嚼中的作用。咀嚼肌之间存在若干共性。三块升颌肌——咬肌、颞肌、翼内肌——具有较大的横截面积,反映出它们对力的特化,以应对研磨坚硬、韧性食物的需要。TMJ 的肌肉似乎为该关节提供主要的稳定支持,仅在极度的内外侧运动中韧带结构才起主导作用。下颌在矢状面或中线方向的运动只有在该对肌肉的左右两侧同时收缩时才能发生。所有咀嚼肌相对 TMJ 的轴线均呈不同程度的斜向走行,因此单侧收缩时每块肌肉都会同时产生复合运动。以翼外肌为例,单侧收缩时它使下颌前伸并向对侧偏移:左侧翼外肌使下颌偏向右侧,右侧翼外肌使下颌偏向左侧;每侧翼外肌在产生侧偏的同时也使下颌前伸。因此只有在两侧翼外肌共同收缩、彼此抵消单侧的侧偏分量时,下颌才会在矢状面内真正前伸。与多数骨骼肌(特别是四肢肌)不同,咀嚼肌起于颅骨、止于下颌骨;由于颅骨相对下颌骨是固定的,咀嚼肌活动时只有下颌骨运动。所有咀嚼肌均由三叉神经(第 5 对脑神经)的下颌支支配:下颌支自三叉神经主干在中颅窝处分出后,经卵圆孔进入颞下窝,并在该窝较高处分出多支;除支配肌肉外,下颌支还提供一般感觉(不包括味觉)至下颌牙列、颊黏膜、舌前三分之二以及下颌表面与颞后区域的皮肤。

24.2 咬肌(Masseter)

咬肌位于下颌支表面,自颧弓延伸至下颌角,位置表浅、易于触及,由浅、深两部分构成。浅部位置较深部靠前,纤维自上方向下后方略斜行;深部位置较后,纤维方向更接近垂直。

咬肌的单侧与双侧动作分述如下。单侧收缩时,咬肌产生下颌上提与同侧下颌偏移(支持证据充分)。双侧收缩时,咬肌产生下颌上提与用力咬合(支持证据充分)。直立姿势下,下颌骨重量倾向于使其下降导致张口;在放松直立位完全张口由升颌肌的低水平活动所阻止,但 EMG 研究表明咬肌在维持下颌休息位姿势时活动度极小;相比之下,咬肌负责产生强大的咬合力,其 EMG 活动随咬合力增大而增大。咬肌在用力咬合中的作用与其大横截面积相一致,且咬肌具有升颌肌中最大的力臂,能够在 TMJ 处产生巨大的上提力矩,足以咀嚼未煮过的胡萝卜或坚韧的肉块。咬肌附着于下颌支外侧表面,因此收缩时把下颌向外侧拉;单侧收缩时该侧下颌偏移方向为同侧偏移(图 24.5)。对咬肌的直接电刺激可产生上提、同侧偏移以及轻微前伸;生物力学分析则仅支持其在上提与同侧偏移中的作用。直立位下颌的重量倾向于使其下降,产生张口;直立放松位下完全张口由升颌肌的低水平活动所抑制,但 EMG 显示咬肌在该静息姿势下活动极小(与颞肌形成对比,后者为主姿势肌)。用力咬合时咬肌 EMG 活动显著增强,与其大横截面积与最大力臂的解剖学特化相一致。

24.3 颞肌(Temporalis)

颞肌是咀嚼肌中体积最大的一块,扇形分布,位于颅骨外侧面表浅位置、易于触及。其起点面积远远大于止点面积,因此整个肌肉内纤维方向跨度很大;尽管常被划分为前、中、后三部,但前、中部(垂直纤维)与后部(水平纤维)实际上构成两个功能单元。

颞肌的单侧与双侧动作分述如下。单侧收缩时产生下颌上提、后缩与同侧下颌偏移(支持证据充分)。双侧收缩时产生下颌上提与下颌后缩(支持证据充分)。颞肌被认为是下颌的主要姿势肌:它在直立休息位维持下颌姿势,并且被描述为切牙咬合与磨牙咬合中最重要的肌肉。最大下颌下降(如尽量张大口)时,颞肌可帮助抵消或防止下颌髁突过度前移而导致的 TMJ 脱位。与咬肌类似,颞肌收缩时把下颌向外侧拉,产生同侧偏移。垂直纤维与水平纤维的功能可分别考察:水平纤维贡献于下颌的后缩、上提与侧偏,而垂直纤维上提并侧偏下颌,且可能产生轻微前伸。EMG 研究表明,无论是切牙咬合还是磨牙咬合,颞肌两部均处于活动状态;但前部纤维在切牙咬合中的贡献大于后部纤维。

24.4 翼内肌(Medial Pterygoid)

翼内肌是位置最深的咀嚼肌,在矢状面与额状面(冠状面)内均呈斜向走行。其矢状面取向与咬肌浅部相似,自上向下后方倾斜;在额状面内倾斜更显著,自颅骨向下颌走行时明显偏向外侧。

翼内肌的单侧与双侧动作分述如下。单侧收缩时,翼内肌产生下颌上提与对侧下颌偏移(支持证据充分)。双侧收缩时,翼内肌产生下颌上提与轻微下颌前伸(支持证据充分)。翼内肌位于下颌的深面,与翼外肌相似,因此它产生对侧偏移:它把下颌支向内侧拉,把整个下颌推向对侧。EMG 与生物力学证据表明翼内肌亦能产生轻微前伸,这与纤维的矢状面取向一致。

24.5 翼外肌(Lateral Pterygoid)

翼外肌水平走向,分上头与下头两个不同的部分。从颅骨发出后,两头纤维汇合并较翼内肌更为斜向外侧走行;因此当上下颌牙齿正常对位时,需要两侧翼外肌平衡的双侧活动。

翼外肌的单侧与双侧动作分述如下。单侧收缩时产生下颌前伸与对侧下颌偏移(支持证据充分)。双侧收缩时产生下颌前伸(支持证据充分)。EMG 与生物力学研究支持翼外肌在前伸与对侧偏移中的作用,它是前伸与对侧偏移的主要力源。翼外肌在开口过程中对维持关节内盘与下颌骨之间的连续性尤为重要:上头直接附着于关节内盘,产生开口早期关节盘的前向平移;两头共同使下颌髁突在开口时向前移动。翼外肌与颞肌后部纤维共同控制下颌的前后向平移。下颌前伸是下颌头沿颞骨关节窝表面(向前下倾斜)向前下方滑行而形成的前向与下向平移的组合。由于翼外肌是咀嚼肌中走行最斜的一块,人们认为下颌神经损伤时下颌的偏移由它造成——此时下颌偏向神经损伤的对侧;该偏移在休息位可能不明显,但在张口抗阻力时变得显著。

24.6 辅助肌(Accessory Muscles)

TMJ 的辅助肌包括舌骨上肌群与舌肌。虽然它们各自的附着与功能在第 22 章中已讨论,但其在 TMJ 中的作用值得在此回顾。舌骨上肌群构成口底,在张口与咀嚼过程中起重要作用:当舌骨被舌骨下肌群固定时,舌骨上肌群作为下颌下降肌发挥作用;因此尽管舌骨上肌群被视为 TMJ 的肌肉,它们对关节的作用需要与舌骨下肌群同时收缩方能实现。口底肌与舌肌亦参与下颌的侧偏运动:EMG 与生物力学证据显示,单侧收缩的下颌舌骨肌(mylohyoid)可显著地使下颌向对侧偏移;舌肌双侧收缩有助于建立两侧 TMJ 的对称对位。

24.7 咀嚼中的下颌运动(Mandibular Motion during Chewing)

咀嚼是下颌运动的复杂节律,由咀嚼肌、表情肌与舌肌的协同活动驱动。理解咀嚼中下颌运动的顺序,是讨论参与该功能的肌肉作用的前提。

单个咀嚼循环由下颌下降、侧偏与上提组成的一个环路构成。额状面观察显示,下颌在下降阶段通常沿身体中线走行;随着上提开始,下颌路径向侧方偏移,并在下颌下降再次开始时回到中线。在休息位,上排牙齿通常不接触下排牙齿。当下颌自该位置沿矢状面上提时,下排牙齿与上排牙齿仅发生轻微接触,因为下颌牙齿排列的弧度窄于上颌牙齿;为了使上下牙齿获得最大接触(研磨食物的必要条件),下颌在上提至上颌牙齿的同时向侧方偏移;这就解释了额状面内下颌在下降、侧偏与上提以压碎口腔内容物时所形成的小环路。在咀嚼循环内,食物的制备存在两个不同的阶段。压碎阶段(crushing phase)发生于食物被上颌牙齿与上提中的下颌牙齿之间挤压之时,本阶段以下颌最大上提结束。当上提完成时,两排牙齿之间的接触持续存在,牙齿在彼此之上滑动以达到牙尖交错位(intercuspal position),此时一侧口腔内磨牙的接触最大;两排牙齿之间的这种滑行构成研磨阶段(grinding phase),其特征是下颌在横平面内的运动,伴有很少或不伴有附加的上提。

24.8 咀嚼中的肌肉活动(Muscle Activity during Mastication)

咀嚼动作通常一次发生于口腔一侧。实际发生咀嚼的一侧称为工作侧(working side),对侧称为平衡侧(balancing side)。EMG 研究一致表明工作侧与平衡侧均存在显著的肌肉活动。咀嚼中的肌肉活动可分解为若干不同角色:使下颌沿咀嚼路径运动;稳定平衡侧下颌;维持关节盘与下颌髁突之间的适当对位;控制食物位置以优化咀嚼。下文依次描述肌肉在这些功能中的参与。

下颌下降与前伸由下列肌肉共同完成:张口(下降)由二腹肌、下颌舌骨肌与颏舌骨肌完成;前伸由翼外肌完成。张口过程中,下颌舌骨肌收缩,同时舌骨下肌群收缩以固定舌骨,因此舌骨上肌群对口张开的贡献得以实现;同一过程中翼外肌(特别是下头)收缩,产生张口时下颌伴随的前向平移。下降与前伸之后,下颌侧偏、上提与后缩发生于压碎与研磨阶段:上提由咬肌、颞肌与翼内肌以及翼外肌共同完成;侧偏由工作侧的咬肌与颞肌以及对侧的翼内肌、翼外肌完成;后缩由颞肌完成。压碎阶段的特征是主动的下颌上提,因此该阶段内的肌肉收缩以向心收缩为主;研磨发生时仅有很少或不伴有附加的上提,因此该阶段升颌肌的收缩以等长收缩为主。升颌肌的力臂在口腔由张开位向闭合位移动过程中增大,并在下颌被定位用于研磨食物的位置附近达到最大,从而优化肌肉所能产生的用于咀嚼食物的力矩。

工作侧升颌肌的用力收缩使下颌偏向工作侧,并倾向于使下颌绕前后轴向咀嚼侧旋转;该旋转倾向于使平衡侧 TMJ 发生分离(distraction),并使工作侧 TMJ 受压。平衡侧的升颌肌与对侧升颌肌一起收缩,以在压碎与研磨阶段稳定下颌;平衡侧肌肉的活动既增加了咬合力,也稳定了下颌以维持牙齿上的咬合位置。同时咀嚼侧牙齿上的食团倾向于使咀嚼(工作)侧的 TMJ 发生分离,并使对侧(平衡侧)的关节间隙变窄;下颌的这种倾斜有助于解释为何平衡侧会出现巨大的压力。食物越硬,平衡侧的挤压越严重。

在咀嚼中,下颌周期性开闭,需要下颌髁突的反复前后向滑行;关节内盘亦发生平移以随下颌头而保持最大对合度。翼外肌在稳定关节盘与维持其与下颌骨的对位中起关键作用,并对下颌的前伸亦有贡献。翼外肌下头在张口时活动,似乎协助下颌的前向平移;与之相对,EMG 研究显示翼外肌上头在咬合的下颌上提阶段处于活动状态,该活动可稳定关节盘与下颌骨以抵抗升颌肌(特别是颞肌)的后缩拉力,并使关节盘向前旋转,在下颌骨与颞骨关节结节之间提供缓冲。

无论原动肌功能如何完善,咀嚼的有效进行仍要求食物在压碎与研磨阶段被恰当定位于牙齿之间。此外,被唾液润湿的食物需要揉搓成能够安全吞咽的食团。颊肌以及舌的固有肌与外来肌在咀嚼中承担这一功能:颊肌是唯一能够调节下颌与上颌之间颊部外侧部分的肌肉(第 20 章),与舌一起负责维持食团位于上下颌牙齿之间;颊肌在防止食物陷入颊部空间(颊与牙齿之间)方面必不可少。颊肌在面神经损伤时瘫痪,使颊黏膜易被牙齿咬破并造成咀嚼困难。舌肌亦操纵食物,使其在工作侧在口腔左右交替时始终位于牙齿之间。第 22 章已述,当食物被充分制备后,舌形成滑槽并在吞咽启动时推送食物。因此,咀嚼是一种复杂的周期性运动,需要若干肌群之间精确协同,运用向心、离心与等长收缩。咀嚼是正常消化过程的开始,限制个体咀嚼能力的疼痛或失协调可能对其饮食与营养状态产生深远影响;在颞下颌功能障碍患者中,恢复正常的肌肉平衡可显著缓解疼痛。

本章个人批注

本章与第 23 章在结构上形成对照:第 23 章以单关节(TMJ)为对象静态地交代骨性标志与关节面几何,本章则以肌肉为对象动态地交代这些几何如何被四种力源主动驱动。读完之后我注意到作者刻意把所有咀嚼肌的"单侧收缩 vs 双侧收缩"分两个表格列出(Masseter / Temporalis / Medial Pterygoid / Lateral Pterygoid 各自的 Unilateral 和 Bilateral 表),这是 Oatis 在本书中相对少见的一种处理方式——其原因是本章反复强调"双侧对称收缩才能产生矢状面纯运动,单侧收缩必然伴随侧偏",这一规则贯穿全章。我之所以没有在节内把每块肌肉的动作表逐条抄录,是因为 Oatis 自己在表中只是把已在前文段落实过的动作做证据级别归类,把表格数据再翻译成中文反而显得累赘;段落实质已涵盖全部动作。

我在"24.5 翼外肌"那一节读到"翼外肌被认为是神经损伤时下颌偏移的责任肌"时立刻联想起第 23 章关于两 TMJ 刚性相连的论述——只有当理解两关节必须同步这一约束后,翼外肌单侧瘫痪导致下颌偏向对侧才能被解读为"单侧前伸分量未抵消对侧翼外肌"的力学后果;这是 Part III 的逻辑闭环。另一处我注意到的是 24.8 节里关于"升颌肌力臂随张口位→闭口位而增大,并在研磨位附近达最大"——这一几何特征对临床康复的指向很明确:咬合最紧、研磨食物时升颌肌的机械优势最大,因此偏咀嚼侧或磨牙的患者在咀嚼坚硬食物时 TMJ 的载荷将迅速攀升;这也呼应了"食物越硬,平衡侧挤压越严重"那句判断。

我对第 24 章里几处临床相关性专栏(Trigeminal neuralgia、Bruxing、Hyperactivity of the lateral pterygoid muscle、Tongue position during active exercise of the TMJs、Muscle dysfunction in TMJ disorders)有意识地不展开——这些专栏虽然嵌在解剖叙述中,但其内容实质上是病理力学与康复策略,按 skill 约束它们应当只作为节内的临床引子提及,详细讨论应留给读者(也是 Jason 自己在批注里需要的)个人空间。我把它们的存在与上下文衔接作为节内的客观事实保留下来,避免越界进入"个人综述"。

与上下章的衔接(一段话)

第 23 章把 TMJ 的骨性结构与关节运动学交代完毕,本章则把所有这些几何转为力——四块原动肌(咬肌、颞肌、翼内肌、翼外肌)逐一的附着、走向与单/双侧动作,加上舌骨上肌、舌肌、颊肌这些辅助肌如何补足张闭口与食物控制。本章在文末自然过渡到下一章:第 25 章将讨论 TMJ 在正常功能中所承受的载荷,以及这些载荷如何促成患者的症状。Oatis 在此放置第 24 章的逻辑是:没有肌肉作用的概念,就无法理解 TMJ 的载荷;没有 TMJ 的载荷分析,第 23 章的关节盘后垫受压、第 24 章提及的 bruxing 与 lateral pterygoid hyperactivity 等病理力学讨论就缺少力学基础。Part III 在头颈脊柱这一组块中以"骨/关节(23)→肌肉(24)→力(25)"的次序展开,与本书其他部位(如肩的 8-9-10、肘的 11-12-13)保持一致的三段式结构。