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单颗种植义齿咬合大脑激活区域研究-1

2022.2.10

种植义齿因为在功能上与自然牙接近,临床应用应用越来越广泛。对种植义齿的研究从最初的咬合力、咀嚼效率,到后来关于咀嚼食物的选择、心理问题、触觉、本体觉、发音等的研究,在牙周膜缺失的情况下,如何提高种植义齿的感觉功能,使种植义齿在咀嚼运动过程中也可建立感觉运动反馈调节,是近年来研究的热点。

 

为更好地控制咀嚼运动和咀嚼力量,大脑需从口腔内的效应器官获得大量的信息。自然牙牙周膜内有大量的机械感受器,对于作用于牙齿上的力量较敏感,所以对咀嚼过程中咬合力量及食物在口腔内位置的控制有较重要的作用。部分研究认为,种植体周围可存在神经末梢的再生;种植义齿的触觉明显优于活动义齿;在牙周膜缺失的情况下,骨膜、肌肉、关节、黏膜、皮肤的机械感受器对于种植体对刺激的感知有着较重要的作用,种植义齿的感觉功能被称为骨感知,部分学者就骨感知达成了共识:机械刺激骨锚着修复体产生的感知,这种感知可能由肌肉、关节、黏膜、骨膜组织的机械感受器转导;中枢神经系统在处理感觉运动功能方面的改变。

 

种植义齿骨感知使中枢神经系统发生了哪些适应性改建,目前多是通过种植体支持的全口义齿进行研究,而单颗种植义齿咬合大脑激活区域的研究较少。本研究采用邻牙作为对照牙,研究单个种植义齿咬合时大脑的激活区域,并对种植义齿咬合与自然牙咬合时大脑的激活模式进行对比,希望为以后种植义齿咀嚼运动对脑功能影响的研究提供参考。

 

1.材料与方法

 

1.1临床资料

 

选择解放军总医院种植修复患者5例,其中女性2例,男性3例,年龄33-40岁。临床检查种植成功,右利手,能配合完成实验,签署知情同意书。5例被试情况见表1。排除标准:排除颞下颌关节紊乱病史、精神疾患病史、全身系统性疾病史、口内大量影响核磁共振成像金属、偏侧咀嚼习惯的患者。本研究获得了解放军总医院伦理委员会的批准(S2013-112-01)。

 


1.2咬合训练

 

对受试者进行咬合训练,在种植牙与对颌牙间放置一层厚2mm的蜡片,嘱患者中等力量咬合,以咬透蜡片为准,嘱患者记忆此力量。

 

1.3实验方法

 

对患者全口牙齿情况进行检查、记录;用自凝塑料制备厚约1mm的自凝塑料片,用玻璃离子水门汀先后暂粘于种植义齿、对照牙牙合面;浸润麻醉种植义齿对颌牙及邻牙对颌牙。采用口腔专用麻醉药必兰麻(Primacaine,碧兰,法国),其主要成分4%盐酸阿替卡因和1/100,000肾上腺素。

 

检查前至少5min麻醉对颌牙,唇颊侧1.0-1.2ml,舌颚侧0.3-0.7ml,用触觉和冷刺激来判断麻醉效果。采用功能性磁共振技术,采用静息-咬牙block设计方法(图1),休息状态30sec,种植体与对颌牙咬自凝塑料片30sec,起始状态为休息状态,如此重复5个循环;邻牙与对颌牙咬自凝塑料片30sec,起始状态为休息状态,如此重复5个循环。

 


采用E-Prime(美德医疗电子技术有限公司)实验刺激设计软件,将对患者的指令通过投影仪投照到磁共振仪后面的屏幕上,患者通过安装在八通道头部线圈上的镜子接受指令,屏幕出现“休息”,患者休息,屏幕出现“咬合”时,患者咬自凝塑料片。患者平躺于检查台上,棉球塞住双耳以避免检查时噪声的影响。采用楔状小袋将患者头部固定,以避免头动对实验结果的影响。

 

1.4图像采集

 

采用GE7503.0T磁共振成像系统,首先进行头部T2扫描,排除脑部的未知病变。功能性图像扫描采用单次激发梯度回波(single shot EPI)T2加权序列,TR=2000ms,TE=30ms,flip angle=90,field of view=240×240mm,slice thickness=4.0mm,spacing=0,matrix=64×64,42slices,第一个休息时间段设为36sec,为避免污染舍弃前6sec的3个图像,每2秒获得无间隔覆盖的全脑42层图像。解剖图像的扫描采用3D梯度回波T1加权序列,TR=8.2ms,TE=3.2ms,flip angle=9,field of view=240×240mm,slicethickness=1.0mm,matrix=256×256,用于图像的标准脑转换。

 

1.5数据分析

 

实验中fMRI数据采用DPARSF、SPM8软件进行处理,进行头动校正、空间标准化、空间平滑、去基线、滤波。完成预处理后,为每个被试建立统计模型,即一般线性模型(general linear model,GLM)。统计模型就是构建一个多重回归设计矩阵,考察每个任务实验下,咬合过程大于休息状态的脑激活情况,得到每个被试的激活区图。对每个被试,研究采用了P<0.05的阈限值,经FDR的检验矫正,且假设只有激活体积不少于26个体元的簇(cluster)才被认为是有效激活,报告每个团簇的信息。组分析采用单样本t检验对全体被试在每个实验下的结果进行组分析。研究采用了P<0.05的阈限值,不经检验矫正,且假设只有激活体积不少于26个体元的簇(cluster)才被认为是有效激活。根据文献报道,确定了初级感觉运动区、辅助运动区、脑岛、丘脑、前额叶和小脑等咀嚼相关区域为兴趣区域,进一步研究被试在使用不同的牙咬合的情况下这六个区的信号变化情况。使用AAL模板产生这六个脑区的模板图像,然后提取出每个被试的感兴趣区域标准化后的beta值,在对每个ROI使用配对t检验检验最大beta值。

 

2.结果

 

2.1种植义齿咬合时大脑的激活区域个体分析

 

单颗种植义齿咬合时大脑激活区域与自然牙咬合时类似,激活了中央前回、中央后回、前额叶、丘脑、脑岛、辅助运动区、小脑、海马等区域(图2)。对每个受试者种植义齿和自然牙在初级感觉运动区、辅助运动区、脑岛、丘脑、前额叶和小脑这六个区域的激活强度进行了对比(图3-图7),种植义齿在这些区域的最大信号强度均小于自然牙。

 



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