颌面部撞击损伤研究进展
作者：薄斌 周树夏
单位：薄斌(西安,第四军医大学口腔医学院口腔颌面外科 10032)；周树夏(西安,第四军医大学口腔医学院口腔颌面外科 10032)
关键词：
中华口腔医学杂志000525 在交通事故、坠落、体育比赛等意外事故中经常发生颌面部撞击性损伤，Sastry等[1]对87 174例创伤患者进行调查，颌面部创伤的发生率占到34%。颌面部结构复杂，颌面创伤往往造成患者咬合功能障碍、颅颌面畸形以及继发性心理创伤。因此，颌面创伤的基础和临床研究一直是颌面外科医生和整形外科医生关注的焦点。
1.颌面部撞击损伤流行病学:Tanaka等[2]将颌面部创伤分为7大类：坠落伤、非坠落碰撞伤、斗殴或暴力伤、交通事故伤、运动伤、工伤及其他伤。薄斌等[3]的研究表明，97%的颌面创伤由钝性撞击(blunt impact)造成，而非钝性撞击性损伤只占3% 。交通事故是颌面创伤的首要原因，并且也是造成重型颌面损伤及合并全身多处损伤的第一原因[1-4]。
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颌面创伤以男性居多，发达国家男女比例为2.8∶1[5]，国内资料可达到6∶1[3]。青年人是颌面创伤的好发群体，Sastry等[1]报告62.3%的患者年龄分布在15～39岁，其次为儿童( <15岁)12.4%、成人(40～54岁)11.5%、老人(>54岁)13.8%。多发骨折是颌面创伤的一个显著特点，多发性骨折的发生率是单发性骨折的1.9倍，人均骨折部位1.7处，下颌骨最多，其次为颧骨和上颌骨(5.2∶1.4∶1)[3]。Trudy参照简明损伤定级法(abbreviated injury scale, AIS)调查表明：颌面部软组织损伤轻型(AIS1)占40.5%，中型(AIS2)占36.1%，重型(AIS3)占13.0%，严重型(AIS4)占10.4%；而颌面骨折AIS1占51.1%，AIS2占13.8%，AIS3占23.1%，AIS4占12.0%[6]。
90%的面中部骨折合并有不同程度的眼损伤[7]，颌面部骨折合并颅骨骨折的发生率为4.4%[8]，合并闭合性颅脑损伤的发生率为17.5%[9]，合并颈椎骨折的发生率为2.2%[10]。4.5%的患者伴有严重的出血，需及时行鼻腔填塞和骨折复位[11]。颅脑损伤是颌面创伤死亡的主要原因[12]。
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2. 颌面部撞击损伤防护:颌面部撞击伤在交通事故中发生率较高，西方发达国家自50年代就开始了相关的交通防护研究[13-18]。
在对抗性体育运动中也经常发生颌面部撞击损伤，Flanders和Bhat[17]报告在篮球比赛中不戴护齿的运动员发生口唇软组织和牙齿损伤的危险性是佩戴护齿运动员的10.8倍，而在对抗性较强的美式橄榄球比赛中，颌面损伤的发生率不及篮球比赛的50%，这是由于前一种比赛强制性要求佩戴头盔和护齿。佩戴护齿可以对颌面软组织和牙齿起到很好的保护作用，因此，Flanders建议运动员在对抗性体育比赛中应佩戴护齿，并详细介绍了几种护齿及其使用方法[18]。
3.颌面部撞击损伤诊断治疗:颌面部撞击损伤往往累及多处解剖结构，对于复杂的颅颌面骨折患者运用三维CT重建技术可立体、全面、精细地再现损伤情况，以便及时、准确地设计手术方案。治疗应遵循先全身后局部的原则，在处理颅脑损伤等严重并发症、确保生命体征平稳后，再处理颌面部损伤。颌面部损伤应早期清创缝合,预防伤口感染，促进伤口愈合。手术应纠正面部畸形，恢复咬合功能，对骨折部位进行功能性解剖复位、内固定[19]。理想的固定应是骨折愈合后期的无应力遮挡，研制生物可吸收夹板和螺钉并应用于临床是今后发展的方向[20]。
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颌面部严重的撞击损伤常常由于合并颅脑损伤而失去了骨折早期治疗的时机，造成咬合关系错乱、张口受限、面部畸形，给患者造成严重心理创伤，生活质量降低。采用正颌外科技术颅面外科技术和坚固内固定技术可有效地治疗此类疾病[21]。手术的关键要恢复鼻额支柱、颧牙槽支柱、翼上颌支柱的高度及颧弓、鼻弓、上、下牙槽弓的突度，这对术后恢复面容的纵向、横向及突度至关重要，为临床手术提供了技术标准[21]。
4.颌面部撞击损伤生物力学:颌面部撞击损伤生物力学的研究内容包括：观察不同致伤条件下颌面部的动力响应特点，探讨撞击作用机制、撞击参数-动力响应-伤情之间的量效关系，筛选影响伤情的重要物理参数，确定颌面部各组织的损伤阈值，寻找能减小撞击物传递给机体的能量或应力的新型防护材料和防护结构，研制可靠的对应于颌面部模拟结构的测试装置和计算机模型，以便能够对防护材料和防护结构在实验基础上进行精确的估价。
(1) 撞击损伤机理:机体组织和结构内部在外力作用下产生应力-应变，当形变超过了机体的极限强度则造成损伤。Huelke和Harger[22]应用应变敏感漆涂层法和高速摄影机瞬时连续记录下颌骨在撞击作用下的应力-应变分布形式和骨折发生过程，证明颏部受撞击时骨折起始于着力点对侧，张应力是骨折发生的主要机制。Le Fort对人尸体头颅面中部区域进行正面撞击试验，表明张应力是发生骨折的主要原因，骨缝是面中部整体结构的薄弱环节，在外力作用下容易发生分离，从而创立了Le Fort骨折分类系统。在Le Fort I型上颌颧弓横断骨折中，剪应力也是成因之一。Schneider[23]对猪面眶部进行撞击实验，表明眶底骨折(bloe-out fracture)是由于撞击作用造成眶内容压力增高传递至薄弱的眶底骨板所致，而非撞击力直接作用造成。
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周振平等[24]对外力作用下鼻额筛眶复合体头颅模型进行应力分布测试证明，鼻额部受力时，视神经管处具有较大的应变，对鼻额部受撞击后视神经损伤提供了理论和实验依据。朱青安等[25]的研究结果表明头部正面承受均匀撞击后，应力波分别沿上矢状线、两侧颞骨、颌骨向后方颅骨和颅底传递，其中，额骨、翼点、颞骨承受了较大的应变，是容易损伤的部位。王以进等[26]对新鲜人尸体及猕猴下颌骨进行撞击实验，获得了不同撞击载荷作用下的下颌骨应力-应变动态响应曲线，应力变化梯度以髁突、下颌角、受击部位最为剧烈，是骨折好发部位。
(2) 撞击损伤耐受限度:许多学者利用人尸体头颅和假人模型进行了大量的撞击试验，提出了不同的衡量颌面骨骼损伤耐受限度的力学指标。Hampson[27]对其进行了总结，分别为：加速度耐限：上下牙槽部100 G，颏部40 G，颧骨50 G，鼻骨30 G，额骨800 G；撞击力耐限：额骨943～2 050 P，4～5 ms；下颌骨360～600 P，5～8 ms；颧骨360～648p，9～19 ms；撞击压强耐限：鼻骨20～50 psi，上颌骨150～300 psi，颧弓200～400 psi；撞击能量耐限：45焦(耳)。应该认识到人体对于撞击作用的耐限不仅与撞击物的速度、质量、撞击方向、面积以及撞击作用时间、频率等因素有关，而且与年龄、性别、机体健康状况等自身因素有关，必须综合考虑。
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(3) 撞击损伤模型:Luz等[28]、胡开进等[29]曾先后建立了大鼠和羊的间接性颞下颌关节损伤的动物模型，其病变与人类相似。但动物在解剖结构和组织特性方面与人体相距甚远，建立合适的、与人体相近的颌面部撞击损伤分级动物模型还要做大量的工作。人尸体头颅和动物的替代物模型为研究撞击损伤提供了新的手段，常被用于模拟野外事故现场，或用来对防护设施进行安全性能评定，较成功的有：脆性模型、感应模型和形变模型。感应模型采用复杂的传感技术，可同时测得颌面部52个位点在撞击瞬时的应力-应变响应情况，但价格昂贵；脆性模型和形变模型则由特殊材料制成，可以模拟颌面部在撞击作用下的变形和“骨折”情况，应用较为方便[27] 。
薄斌等[30、31]在人尸体头颅撞击实验的基础上建立了下颌骨计算机有限元模型，模拟实际撞击情况以研究下颌骨不同部位的受力及分析不同撞击参数对下颌骨受力的影响。
5 .颌面部撞击损伤研究展望:近年来对颌面部撞击损伤的研究在流行病学、损伤防护、损伤救治以及生物力学方面都取得了不少成果，但仍有大量的工作需要进行。基于动物实验获得关于机体“活的”病理、生理指标以及通过生物力学手段测得人体组织、结构力学性能参数，建立符合人体生物力学特性和形态功能特点的计算机仿真模型，模拟机体在撞击载荷作用下的响应过程，并且对不同撞击载荷的作用结果进行损伤判定，最终在损伤防护方面有所作为是颌面部撞击损伤研究的方向。
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参考文献
1，Sastry SM, Sastry CM, Paul BK, et al. Leading causes of facial trauma in the major trauma outcome study.Plast Recontr Surg, 1995,95:196-197.
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3，薄斌, 顾晓明, 周树夏, 等. 1 693名颌面创伤患者临床病例回顾性研究. 华西口腔医学杂志, 1998,16:1-3.
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7，al-Qurainy IA, Stassen LF, Dutton GN, et al. The characteristics of midfacial fractyres and the association with ocular injury: a prospective study. Br J Oral Maxillofac Surg, 1991,29:291-301.
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10，Haug RH, Wible RT, Likavec MJ, et al. Cervical spine fractures and maxillofacial trauma. J Oral Maxillofac Surg, 1991,49:725-729.
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15，Huelke DF, Moore JL, Ostrom M. Air bag injuries and occupant protection. J Trauma, 1992,33:894-898.
16，Bjornstig U, Ostrom M, Eriksson A, et al. Head and face injuries in bicyclists-with special reference to possible effects of helmet use. J Trauma, 1992,33:887-893.
17，Flanders RA, Bhat M. The incidence of orofacial injuries in sports: a pilot study in Illinois. J Am Dent Assoc, 1995,126:491-496.
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18，Scott J, Burke FJ, Watts DC. A review of dental injuries and the use of mouthguards in contact team sports. Br Dent J, 1994,176:310-314.
19，周树夏, 顾晓明. 口腔颌面部创伤研究两年回顾. 见: 王翰章，主编. 中国口腔医学年鉴. 第1版. 北京: 北京医科大学中国协和医科大学联合出版社, 1994.20-23.
20，Kennady MC, Tucker MR, Lester GE, et al. Stresss shielding effect of internal rigid fixation plates on mandibular bone grafts: a photon absortion densitometry and quantitative compateriged tomographic evaluation. Int J Oral Maxillofac Surg, 1989,18:307-315.
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21，王一霖, 顾晓明, 刘彦普, 等. 正颌外科技术在面部陈旧性复杂性颌骨骨折治疗中的应用. 华西口腔医学杂志, 1998,16:241-242.
22，Huelke DF, Harger JH. Maxillofacial injuries: their nature and mechanisms of production . J Oral Surg, 1969,27:451-460.
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24，周振平, 马洪顺, 孟广伟, 等. 在静力作用下鼻额筛眶复合体模型应力分布实验研究. 中国生物医学工程学报, 1995,14:173-175.
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30，薄斌, 周树夏, 曹建广, 等. 人尸体下颌骨撞击实验研究. 实用口腔医学杂志, 1997,13:269-271.
31，薄斌, 周树夏, 曹建广, 等. 撞击参数对下颌骨受力影响的多元回归分析. 第四军医大学学报, 1999,20:23-25.
(收稿日期:1999-12-23), 百拇医药
单位：薄斌(西安,第四军医大学口腔医学院口腔颌面外科 10032)；周树夏(西安,第四军医大学口腔医学院口腔颌面外科 10032)
关键词：
中华口腔医学杂志000525 在交通事故、坠落、体育比赛等意外事故中经常发生颌面部撞击性损伤，Sastry等[1]对87 174例创伤患者进行调查，颌面部创伤的发生率占到34%。颌面部结构复杂，颌面创伤往往造成患者咬合功能障碍、颅颌面畸形以及继发性心理创伤。因此，颌面创伤的基础和临床研究一直是颌面外科医生和整形外科医生关注的焦点。
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颌面创伤以男性居多，发达国家男女比例为2.8∶1[5]，国内资料可达到6∶1[3]。青年人是颌面创伤的好发群体，Sastry等[1]报告62.3%的患者年龄分布在15～39岁，其次为儿童( <15岁)12.4%、成人(40～54岁)11.5%、老人(>54岁)13.8%。多发骨折是颌面创伤的一个显著特点，多发性骨折的发生率是单发性骨折的1.9倍，人均骨折部位1.7处，下颌骨最多，其次为颧骨和上颌骨(5.2∶1.4∶1)[3]。Trudy参照简明损伤定级法(abbreviated injury scale, AIS)调查表明：颌面部软组织损伤轻型(AIS1)占40.5%，中型(AIS2)占36.1%，重型(AIS3)占13.0%，严重型(AIS4)占10.4%；而颌面骨折AIS1占51.1%，AIS2占13.8%，AIS3占23.1%，AIS4占12.0%[6]。
90%的面中部骨折合并有不同程度的眼损伤[7]，颌面部骨折合并颅骨骨折的发生率为4.4%[8]，合并闭合性颅脑损伤的发生率为17.5%[9]，合并颈椎骨折的发生率为2.2%[10]。4.5%的患者伴有严重的出血，需及时行鼻腔填塞和骨折复位[11]。颅脑损伤是颌面创伤死亡的主要原因[12]。
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3.颌面部撞击损伤诊断治疗:颌面部撞击损伤往往累及多处解剖结构，对于复杂的颅颌面骨折患者运用三维CT重建技术可立体、全面、精细地再现损伤情况，以便及时、准确地设计手术方案。治疗应遵循先全身后局部的原则，在处理颅脑损伤等严重并发症、确保生命体征平稳后，再处理颌面部损伤。颌面部损伤应早期清创缝合,预防伤口感染，促进伤口愈合。手术应纠正面部畸形，恢复咬合功能，对骨折部位进行功能性解剖复位、内固定[19]。理想的固定应是骨折愈合后期的无应力遮挡，研制生物可吸收夹板和螺钉并应用于临床是今后发展的方向[20]。
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颌面部严重的撞击损伤常常由于合并颅脑损伤而失去了骨折早期治疗的时机，造成咬合关系错乱、张口受限、面部畸形，给患者造成严重心理创伤，生活质量降低。采用正颌外科技术颅面外科技术和坚固内固定技术可有效地治疗此类疾病[21]。手术的关键要恢复鼻额支柱、颧牙槽支柱、翼上颌支柱的高度及颧弓、鼻弓、上、下牙槽弓的突度，这对术后恢复面容的纵向、横向及突度至关重要，为临床手术提供了技术标准[21]。
4.颌面部撞击损伤生物力学:颌面部撞击损伤生物力学的研究内容包括：观察不同致伤条件下颌面部的动力响应特点，探讨撞击作用机制、撞击参数-动力响应-伤情之间的量效关系，筛选影响伤情的重要物理参数，确定颌面部各组织的损伤阈值，寻找能减小撞击物传递给机体的能量或应力的新型防护材料和防护结构，研制可靠的对应于颌面部模拟结构的测试装置和计算机模型，以便能够对防护材料和防护结构在实验基础上进行精确的估价。
(1) 撞击损伤机理:机体组织和结构内部在外力作用下产生应力-应变，当形变超过了机体的极限强度则造成损伤。Huelke和Harger[22]应用应变敏感漆涂层法和高速摄影机瞬时连续记录下颌骨在撞击作用下的应力-应变分布形式和骨折发生过程，证明颏部受撞击时骨折起始于着力点对侧，张应力是骨折发生的主要机制。Le Fort对人尸体头颅面中部区域进行正面撞击试验，表明张应力是发生骨折的主要原因，骨缝是面中部整体结构的薄弱环节，在外力作用下容易发生分离，从而创立了Le Fort骨折分类系统。在Le Fort I型上颌颧弓横断骨折中，剪应力也是成因之一。Schneider[23]对猪面眶部进行撞击实验，表明眶底骨折(bloe-out fracture)是由于撞击作用造成眶内容压力增高传递至薄弱的眶底骨板所致，而非撞击力直接作用造成。
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周振平等[24]对外力作用下鼻额筛眶复合体头颅模型进行应力分布测试证明，鼻额部受力时，视神经管处具有较大的应变，对鼻额部受撞击后视神经损伤提供了理论和实验依据。朱青安等[25]的研究结果表明头部正面承受均匀撞击后，应力波分别沿上矢状线、两侧颞骨、颌骨向后方颅骨和颅底传递，其中，额骨、翼点、颞骨承受了较大的应变，是容易损伤的部位。王以进等[26]对新鲜人尸体及猕猴下颌骨进行撞击实验，获得了不同撞击载荷作用下的下颌骨应力-应变动态响应曲线，应力变化梯度以髁突、下颌角、受击部位最为剧烈，是骨折好发部位。
(2) 撞击损伤耐受限度:许多学者利用人尸体头颅和假人模型进行了大量的撞击试验，提出了不同的衡量颌面骨骼损伤耐受限度的力学指标。Hampson[27]对其进行了总结，分别为：加速度耐限：上下牙槽部100 G，颏部40 G，颧骨50 G，鼻骨30 G，额骨800 G；撞击力耐限：额骨943～2 050 P，4～5 ms；下颌骨360～600 P，5～8 ms；颧骨360～648p，9～19 ms；撞击压强耐限：鼻骨20～50 psi，上颌骨150～300 psi，颧弓200～400 psi；撞击能量耐限：45焦(耳)。应该认识到人体对于撞击作用的耐限不仅与撞击物的速度、质量、撞击方向、面积以及撞击作用时间、频率等因素有关，而且与年龄、性别、机体健康状况等自身因素有关，必须综合考虑。
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(3) 撞击损伤模型:Luz等[28]、胡开进等[29]曾先后建立了大鼠和羊的间接性颞下颌关节损伤的动物模型，其病变与人类相似。但动物在解剖结构和组织特性方面与人体相距甚远，建立合适的、与人体相近的颌面部撞击损伤分级动物模型还要做大量的工作。人尸体头颅和动物的替代物模型为研究撞击损伤提供了新的手段，常被用于模拟野外事故现场，或用来对防护设施进行安全性能评定，较成功的有：脆性模型、感应模型和形变模型。感应模型采用复杂的传感技术，可同时测得颌面部52个位点在撞击瞬时的应力-应变响应情况，但价格昂贵；脆性模型和形变模型则由特殊材料制成，可以模拟颌面部在撞击作用下的变形和“骨折”情况，应用较为方便[27] 。
薄斌等[30、31]在人尸体头颅撞击实验的基础上建立了下颌骨计算机有限元模型，模拟实际撞击情况以研究下颌骨不同部位的受力及分析不同撞击参数对下颌骨受力的影响。
5 .颌面部撞击损伤研究展望:近年来对颌面部撞击损伤的研究在流行病学、损伤防护、损伤救治以及生物力学方面都取得了不少成果，但仍有大量的工作需要进行。基于动物实验获得关于机体“活的”病理、生理指标以及通过生物力学手段测得人体组织、结构力学性能参数，建立符合人体生物力学特性和形态功能特点的计算机仿真模型，模拟机体在撞击载荷作用下的响应过程，并且对不同撞击载荷的作用结果进行损伤判定，最终在损伤防护方面有所作为是颌面部撞击损伤研究的方向。
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(收稿日期:1999-12-23), 百拇医药