下颌前移装置（MAD）在张口时的性能表现

《Annals of Biomedical Engineering》：Performance of Mandibular Advancement Devices When Opening the Mouth

　　

目的：本研究的目的是通过分析夹板间耦合系统与患者形态的影响，评估下颌前移装置（MAD）在张口时的运动学行为。方法：在21名患者（8名女性，13名男性）中研究了七种具有不同耦合机制的广泛使用的MAD。使用经过验证的数学MAD模型（每个测试装置一个模型），模拟了每个装置在张口时下切牙与颏后区（颏棘，apophysis geni）的轨迹。结果：结果表明，所有MAD在闭口时均维持下颌前移。然而，当张口时出现显著变化。带有杆的装置比带有鳍的装置更有效地维持下颌前移，尽管性能取决于杆的长度与关节位置。特别是，较短的杆与更靠前的关节导致更大的前伸。带有鳍的装置在张口时始终引起下颌后缩。结论：无法通过分析任意装置得出关于MAD有效性的普遍结论。相反，获得的结果是针对特定MAD的，可能与其他MAD模型不同。研究还发现，下颌运动模式根据患者的面部生物型而不同。结果表明，在设计MAD时，必须考虑耦合系统与患者形态，以在张口时维持有效的下颌前移。

### 论文解读：下颌前移装置在张口时的运动学行为——耦合系统与患者形态的影响

#### 研究背景与问题

阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）是一种以上气道反复塌陷为特征的睡眠呼吸障碍，下颌前移装置（MAD）通过将下颌固定在垂直与前后方向的新位置，扩张口咽与下咽气道，从而降低呼吸暂停低通气指数（AHI）并缓解相关症状。MAD可分为整体式（monobloc）与双片式（bibloc），后者通过杆、伸缩杆、螺钉、弹性带、鳍或凸轮等耦合机制连接上下夹板。现有MAD种类繁多，但临床研究对其疗效评价存在显著差异。一个重要原因是：大多数研究仅关注闭口时的初始前移设定（起始点SP，通常为患者最大前伸量的0–75%），而忽略张口时下颌运动学行为的变化。实际上，睡眠过程中患者可能出现张口，此时下颌的矢状面位置改变可能影响气道开放度。此外，患者的面部生物型（如长面型dolichofacial、短面型brachyfacial）被认为与OSA易感性及MAD治疗反应相关，但缺乏运动学层面的机制解释。目前尚无研究系统比较不同MAD在不同患者张口时的下颌运动模式。因此，本研究通过虚拟模型模拟多种MAD在21例患者中的表现，旨在揭示耦合系统类型与患者形态对张口时下颌前伸/后缩的影响，为个体化MAD设计提供依据。论文发表于《Annals of Biomedical Engineering》。

#### 主要技术方法

研究人员采用经前期工作验证的虚拟MAD数学模型（每个装置一个模型），对21例患者（8名女性，13名男性，来自Universidad Católica de Murcia研究伦理委员会批准）进行模拟。关键方法包括：（1）对每位患者进行张口位锥形束CT（CBCT）与侧位X线片拍摄，测量下颌长度（ML₁：髁突中心至下切牙尖端；ML₂：髁突中心至颏棘，apophysis geni），并利用George gauge记录最大后缩至最大前伸的总前移量（TA）及5 mm垂直开颌下的起始点（60% TA）；（2）对杆式MAD（Narval、SomnoDent Avant、Panthera、Orthoapnea Classic、Herbst）测量杆长O₂A及杆与咬合平面夹角；对鳍式MAD（SomnoDent Flex、Micro2）测量凸轮轮廓的水平/垂直距离及夹角；（3）在矢状面投影中，根据髁突轨迹（由关节窝曲线法确定）与Posselt图边界（上界与前界）模拟张口运动，分别追踪下切牙与颏棘的轨迹，计算相对于起始点的水平偏移（前伸为正、后缩为负）及曲线类型（前伸型P、后缩型R、后缩-前伸型R–P）。

#### 研究结果

**下切牙结果（Results for the Lower Incisor）**
通过模拟21例患者佩戴7种MAD时下切牙轨迹，发现所有MAD在闭口时均维持前移，但张口时表现差异显著。杆式MAD中，Classic与SomnoDent Avant在所有患者中产生前伸型曲线（偏移量分别为1.5–5.2 mm和0.8–2.9 mm），且相对偏移（偏移/TA）在不同患者间差异较小（Classic: 21%–31%）；Narval与Panthera则表现为后缩型或后缩-前伸型曲线（部分患者最终前伸，但中间过程后缩）；Herbst在所有患者中均为后缩型（偏移?7.1至?6.4 mm）。鳍式MAD（SomnoDent Flex与Micro2）在所有患者中均产生后缩型曲线，其中SomnoDent Flex后缩幅度最大（?13.4 mm），Micro2后缩较小（?1.8 mm）。非参数Friedman检验显示组间差异显著（χ²=126.0, p<0.001）。

**颏棘结果（Results for the Apophysis Geni）**
针对颏棘（apophysis geni）的轨迹分析显示，其前界倾角大于下切牙，因此张口时前伸幅度普遍小于下切牙。杆式MAD中，仅Classic在所有患者中维持前伸型曲线（偏移量较下切牙降低，如患者#19从5.2 mm降至4.4 mm）；SomnoDent Avant在多数患者中变为后缩型或后缩-前伸型；Narval、Panthera与Herbst均为后缩型，且后缩幅度大于下切牙。鳍式MAD在颏棘处均为后缩型，后缩程度继续加重。Friedman检验同样显示组间显著差异（χ²=124.0, p<0.001）。

**结果分析（Analysis of the Results）**
通过箱线图展示各装置张口时偏移与TA的比值，发现杆式装置（尤其Classic）在颏棘处仍保持正偏移（前伸），而鳍式装置均为负偏移（后缩）。数据分析表明，杆越短、关节越靠前，前伸效果越好；患者总前移量越大，装置产生的前伸也越大。此外，相似TA但不同面部生物型的患者（如短面型#2 vs. 长面型#3）显示，长面型患者的前界倾角更大，导致装置产生的前伸更小，提示长面型患者疗效可能较差。

#### 讨论与结论

讨论部分指出，MAD的耦合系统是影响张口时下颌运动的主要因素。杆式装置整体优于鳍式，但杆长与关节位置需精细设计：较短的杆（如Classic）迫使下切牙轨迹曲率半径更小，更早触及前界从而限制张口；较长杆（如Narval）允许更大张口，但前伸维持能力下降。鳍式装置（SomnoDent Flex与Micro2）的凸轮轮廓导致张口即刻后缩，且后缩幅度与开口量正相关。患者面部生物型亦为关键：长面型（dolichofacial）患者前界倾角大，任何装置的前伸效果均不如短面型（brachyfacial）。基于此，研究将装置分为三组：高前伸组（Classic、SomnoDent Avant）、维持初始前伸组（Narval、Panthera）及丧失前伸组（Herbst、SomnoDent Flex、Micro2）。研究强调，双片式MAD不能一概而论——例如Herbst常在临床试验中被视为“代表”，但本研究显示其张口后退缩显著，而Narval则维持较好，这与Isacsson等人比较Narval与整体式疗效等效的结果一致。

**研究结论（Conclusion）翻译**：
据研究人员所知，这是首次对不同装置在不同患者中的运动学行为进行分析。主要结论如下：（1）所有MAD在闭口时均维持下颌前移，但张口时部分装置会不同程度丧失前移，丧失程度取决于患者形态。（2）张口时，采用鳍式耦合系统的MAD（SomnoDent Flex与Micro2）在所有患者中表现劣于杆式MAD。（3）基于杆的MAD在杆越短、其上颌关节越靠前时表现越好。（4）为验证基于MAD的治疗效果，MAD设计不仅应使用合适的耦合系统，还应针对每位患者进行个性化定制，考虑其面部生物型与张口时下颌运动方式。（5）为避免关于MAD性能的研究结果不一致，重要的是确认所用的MAD在张口时能维持下颌前移。（6）设计MAD时处方起始点基于切牙位置，但颏棘位置与上气道开放直接相关，应在处方初始前移量及研究张口时MAD行为时一并考虑。