运动护齿及下颌骨矫形复位器在体育运动中的应用研究*

杨林瑞，李 青，张风河

(山东大学齐鲁医学院口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科 山东省口腔组织再生重点实验室 山东省口腔生物材料与组织再生工程实验室,山东 济南 250012)

在业余和职业体育这一竞争激烈的世界里，伤病和成绩永远是关注度最高的两个话题，运动员和教练员都在不断地寻找新的训练方法，以及提高运动成绩的有效辅助手段。其中，运动护齿以及下颌骨矫形复位器具有其独特的优势。本文综述了运动护齿在防止运动损伤方面的作用以及下颌骨矫形复位器在提升运动表现方面的巨大潜力，旨在帮助运动员避免运动损伤同时提高运动成绩，并在相关装备的选择上提供指导。

1 运动护齿与运动损伤的防护

在众多的运动损伤中，口腔及颌面部的损伤因其发生率高、治疗耗时较长、治疗费用较高以及对运动员的心理影响较大等特点长期以来备受关注，并在许多国家都是最常见的运动损伤[1]。一项由409名运动员参与的调查表明，损伤发生率最高的运动项目是摔跤(83.3%)，其次是拳击(73.7%)、篮球(70.6%)和空手道(60%)。其中大多数伤害多发生在上颌，尤其是上颌前牙最容易受伤[2]。在运动损伤发生如此频繁的情况下，如何进行防护成为急需解决的问题。

自20世纪初以来，运动护齿(mouth guard)作为一种能有效降低体育运动中口腔及颌面部损伤的频率和严重程度的防护用具受到大力推广。运动护齿，也被称为运动牙套或护口器，美国材料与试验协会将其定义为“一种放置于口腔内(或口腔内外)，用以降低口腔尤其是牙齿和周围组织结构所受伤害的弹性装置。”运动护齿通常用于上颌牙弓，以分隔上下牙列以及牙齿周围的软组织。英国牙科协会建议任何从事对抗性运动的人都应使用运动护齿，国际运动牙科学会也建议在参与29项运动和体育锻炼活动时应使用运动护齿[3]。

1.1 运动护齿的分类

根据成形方式的不同，运动护齿可分为预成型运动护齿、口内成形型运动护齿以及定制型运动护齿。

预成型运动护齿也叫做现货型运动护齿，通常由EVA或聚氨酯制成，形状类似一个U形槽，通过紧咬牙进行固定。虽然这类护齿有不同的尺寸，但仍有许多运动员无法找到适合自己的型号。这类运动护齿提供的保护作用十分有限，并且可能会给运动员一种错误的安全感，因此并不推荐使用[4]。

口内成形型运动护齿也被称为“煮—咬”型运动护齿，它由热塑性材料制成。该类运动护齿在热水中浸泡后会变得软化，随后放入口腔中，通过用手指、舌头配合咬合和吸吮等动作对其进行塑形。这类运动护齿的防护能力较好，佩戴感也较为舒适，然而考虑到个体差异，一项对413名大学橄榄球运动员的研究报告称，这种类型的运动护齿不够大，不足以完全覆盖85%的后牙[5]。

定制型运动护齿虽然也由EVA制成，但与前两者相比，它具有更好的缓冲效果，能有效降低牙折裂发生的风险，定制型运动护齿不但不会影响运动员在运动过程中呼吸及说话[6]，甚至可以改善运动员的摄氧能力[7]，并且能预防轻微的创伤性脑损伤及脑震荡损伤，因此受到大多数牙医的推荐[8]。

1.2 运动护齿的防护机制及效果

1.2.1 口腔及颌面部创伤

运动护齿可通过以下机制降低颌面部受到的创伤：在水平力撞击过程中，运动护齿可以使上下颌牙列分离，并吸收或分散冲击力来防止牙齿骨折或脱位。而在受到垂直力撞击时，运动护齿可以通过固定下颌骨和吸收冲击力来防止下颌骨骨折。此外，运动护齿可以将牙齿与软组织分开，从而在硬组织和软组织之间插入一层保护层，从而减少软组织的挫伤和撕裂伤[9]。

其效果也是十分明显的，有研究表明使用运动护齿可以预防和降低颌骨骨折的发生率及严重程度，同时还能减轻临近软组织如嘴唇、牙龈等受到的伤害。一项对754名高中美式橄榄球运动员的研究证实，使用运动护齿可以预防口腔面部创伤。另外一项对301名澳大利亚橄榄球运动员进行的随机对照试验也表明使用定制型运动护齿对于牙折裂具有较强的保护作用[10]。

除此之外，一项针对1020名高中篮球运动员的横断面研究报告表明，在未使用运动护齿的运动员中，发生口腔颌面部损伤的人数增加了7倍[11]，而一项针对2470名高中生的类似研究则建议棒球和篮球运动员应该强制使用运动护齿[12]。一项对50支美国大学篮球队进行的前瞻性队列研究报告称，使用定制型运动护齿可以显著降低牙齿损伤的比例，但对口腔软组织创伤的发生率没有明显影响[13]。对涉及运动护齿的研究的荟萃分析报告也显示，与使用运动护齿的运动员相比，不使用运动护齿的运动员口腔面部损伤的发生率高出1.6～1.9倍[14]。

1.2.2 脑震荡

脑震荡，又称轻度创伤性脑损伤，是最常见的创伤性脑损伤类型，可定义为“由创伤性生物力引起的影响大脑的复杂病理生理过程”。脑震荡是对抗性运动中最常见和潜在危险的创伤类型之一。运动护齿可以通过调整下颌的位置来吸收通过颅底传递到大脑的冲击力，从而降低由于直接打击颌骨而导致脑震荡的可能性[9]。

Hasegaw等人发现，橄榄球运动员使用运动护齿可以减少碰撞时大约50%的骨骼变形程度和颅内压[15]。而另一项针对青少年足球运动员的研究发现，佩戴运动护齿可以导致咀嚼肌和颈部肌肉活动增强，从而降低头部加速度、减少下颌变形，进而降低脑震荡的风险及严重程度[16]。Dorney等人发现定制型运动护齿对橄榄球运动员一个赛季内的反复脑震荡有保护作用[17]。Mihalik对180名遭受过运动相关性脑震荡进行的病例系列研究显示使用运动护齿和不使用运动护齿的运动员在脑震荡后的神经认知缺陷方面没有差异[18]，但是另一项针对1033名职业冰球运动员的研究报告称，虽然佩戴运动护齿和不佩戴运动护齿的球员脑震荡的风险没有显著差异，但与佩戴运动护齿的球员相比，不佩戴运动护齿的球员相关症状的严重程度明显更高[19]。然而也有一些研究表明使用运动护齿是否可以降低脑震荡风险的证据并不确凿。

1.3 运动护齿的不足之处

语音障碍是运动护齿最受到诟病的问题，尽管使用定制型运动护齿并不会发生这种问题[20]。其他的问题包括呼吸困难和偶见的全身不适。如果运动护齿咬得过紧或运动护齿太厚还会导致颞下颌关节盘前移位[21]。

运动护齿可以提供额外的面积供菌斑附着，并降低唾液流速，阻碍唾液的冲刷作用，再加上运动员运动时饮用的运动饮料中往往会含有大量糖分，因此戴用运动护齿可能会增加龋齿的风险[22]。

除此之外，佩戴运动护齿会增加口腔粘膜损伤的范围和严重程度，并导致红斑、角化过度和创伤性溃疡等局部粘膜病损[23]。

因此，运动护齿应该在使用前后进行清洁，定期更换，如果运动护齿变得锋利或呈锯齿状，又或者使用者自觉口腔有刺激感，应及时更换运动护齿[24]。

2 下颌骨矫形复位器与运动表现的提升

目前越来越多的研究人员将目光放在口腔矫治器，特别是下颌骨矫形复位器(mandibular orthopedic repositioning appliances, MORA)在提升运动表现的潜力上。MORA最早用于为治疗磨牙症提供稳定的咬合，也用于颞肌和咬肌肥大以及咀嚼肌功能亢进的保守治疗。而在运动医学领域，MORA被用来调整牙齿咬合，或者上下颌的相对位置关系，以达到有效的生理状态，从而提高运动员的运动表现。

2.1 下颌骨的位置与人体姿势

为了尽可能取得好的成绩，高水平运动员必须能够承受压力，熟练掌握各种技术动作，以出色的协调能力控制身体平衡及肌肉力量。控制力对于运动员非常重要，它依赖于视觉、前庭和本体感觉反应以及反射性和自主性肌肉反应[25]。专业舞者和体操运动员的控制力往往比普通人更好。在过去的几年里，科学研究和临床实验均证实了颅颌骨和颅颈部功能障碍之间的解剖功能和病理生理学联系，并将生物体的各个功能模块汇聚在一个统一的“张力—姿势系统”中。当运动员患有颞下颌关节或处于病理性的姿势状态时，对其进行咬合治疗可能对成绩有较大的改善，这是由于“张力—姿势系统”的改变而引起的。

人体姿势是指身体在静态条件下保持平衡的位置，包括各解剖部位之间的空间关系。人体姿势是由肌肉、本体感觉、平衡感以及关节的位置和功能协调运动决定和维持的。人体运动控制是一个复杂的动态过程，通过感觉器官以及肌肉间和肌肉内的协同作用，还需要小脑功能、前庭功能、眼球运动功能和本体感觉来协调具有多个自由度的多个关节。这些调节需要肌肉激活，并由中枢神经系统控制。从关节位置来看，颞下颌关节作为双侧关节，可以控制头部的位置，从而影响整个身体的稳定性和功能。从运动学的角度来看，颞下颌关节的对称性直接影响脊柱的稳定性，当颞下颌关节的位置改变时，头部的重心也会改变，并进而导致整个脊柱的错位[26]。

颞下颌关节的位置还与咬合功能密切相关，这一因素对控制整个身体的姿势非常重要，近些年来，有研究表明，牙齿咬合和肌肉活动对于颅颌系统具有潜在的影响。此前已有研究表明牙齿咬合状态会影响姿势控制[27]。这些研究首先揭示了三叉神经与姿势控制相关的组织结构间的神经解剖学联系，并发现了三叉神经纤维在脊髓中投射的对应区域以及咬合对于神经反射的调节功能和对运动系统兴奋性的促进作用，进而得出如下的结论：三叉神经与下颌本体感觉有关，牙齿咬合的变化通过三叉神经传导，改变后的信号被传输到中枢神经系统，然后中枢神经系统又通过脊神经和自主神经将其传输到整个身体系统，进而影响身体姿势[28]。还有一些研究证实了口腔运动和不同的颌骨关系对直立姿势控制的神经-肌肉效应，当咬合发生偏斜时，身体的压力中心也会相对应的发生偏斜，而当紧咬牙使下颌骨处于稳定状态时，发力的速率以及峰值力量都有明显的提升，而这一现象是由于咬合同步激活了骨骼肌和三叉神经系统，从而增加了对骨骼肌的神经驱动而实现的[29]。

2.2 下颌骨矫形复位器与运动表现

之前已经提到，咬合因素可以影响身体姿势，稳定的咬合接触是实现口腔功能的基本要求，对髁突和神经肌肉系统的稳定也起着重要作用。已有大量的文章证明咬合与颞下颌关节紊乱病之间的相关性。正是由于颌面部与人体姿势的相关性，我们可以通过纠正上颌和下颌之间的不恰当关系，达到更平衡的人体姿势。MORA可以增强颞下颌关节的稳定性，并使其恢复到正常的生理位置。因此，MORA除了用于治疗颅颌关节紊乱病，帮助运动员解除痛苦，重新恢复日常的训练和比赛计划，还可提高运动员的运动能力、肌力、耐力和专注力。治疗正确的佩戴MORA一方面可以增强离口腔较远的肢体的肌肉力量，另一方面可以改善姿势平衡，防止受伤和提高运动能力[30]。

许多研究最早都集中在咬合与全身功能的关系上。使用MORA和运动护齿可以改善系统的运动能力，然而这种运动能力的提升主要体现在最大肌肉力量的增加以及人体姿态的稳定性上，而非整个技术动作的流畅性。Ebben等人发现应用咬合垂直尺寸为2 mm和3.5 mm的MORA可显著增加肌力[29]，这种影响可能主要是由平衡和肌肉力量的变化引起的。Baldini对患有口腔颌面系统功能障碍的学生运动员使用MORA进行治疗后发现他们在随后的测试中表现出了更强的肌肉力量和平衡感[31]。Lee等人比较了使用MORA时和不使用MORA时躯干和上肢肌肉的最大等长收缩功率，结果表明，所有被测肌肉的功率都有显著增加[32]。其可能的机制包括使用MORA会增加颞下颌关节的稳定性，可以影响全身的稳定性和平衡性，还能增加躯干和上肢肌肉的最大等长收缩力，而肌肉的激活与脊柱乃至整个身体的稳定性密切相关。

在各种运动中，高尔夫运动是研究的较为深入的运动之一，许多研究均表明，MORA具有提升运动员运动表现方面尤其是提高肌肉力量和最大击球距离的效果。当高尔夫球手挥杆时，旋转的杆头在以身体的轴线为中心在圆形轨道上运动，击球距离取决于杆头速度、杆身弹性、撞击瞬间与球的投射角度以及球的初始速度等因素。高尔夫球手将身体的这些运动变量有效地转移到杆头上，从而增加击球距离。击球距离很大程度上取决于杆头速度，而杆头速度又与腿部和上臂肌肉力量密切相关，尤其是竖脊肌、腹部外斜肌、股直肌和斜方肌的激活程度。Egret在研究了4位职业高尔夫球运动员后将此归功于MORA可以优化人体姿势，减轻颅颌系统的压力[33]。他们还发现使用MORA的球手虽然在击球姿势上没有较大的改变，但初始球速却有显著提高，这表明肌肉力量和击球精确度都有所提高。除了绝对力量之外，击球还要求准确性和平衡感，然而在这项研究中，二者在提高姿势平衡和专注度方面并没有统计学上的差异。考虑到咬合接触的平衡对于发力十分重要。在进一步人工诱导咬合接触失衡后，Pae等人发现在后牙单侧接触的情况下，受试者的初始球速和最远击球距离均有不同程度的降低，但击球准确率的差异并不十分明显。这一发现进一步表明稳定的咬合接触可能会影响腿部和手臂的肌肉力量[34]。

然而MORA并非适用于所有运动。Dias等人研究了MORA如何影响男性手枪射击运动员的身体摆动、上肢肌肉激活和射击准确性[35]。结果表明，MORA引起的咬合状态改变对于枪手并无太大的影响。究其原因，虽然手臂力量特别是握力，对于手枪射击是必不可少的，因为它们会影响手臂的稳定性，也有其他研究表明使用MORA的受试者等长握力和上半身肌肉活动增加[36]。然而这些研究主要评估了最大肌肉收缩力，而在手枪射击中，上臂肌肉必须在一段时间内保持稳定的位置，这需要持续的(而不是最大的)等长肌肉收缩。

另一方面高尔夫运动与射击之间对于运动姿势有着不同的需求，前者需要与前馈控制相关的全身协调，而射击主要基于负反馈机制和精细运动控制。在射击过程中，姿势控制需要来自其他感觉系统例如本体感觉和前庭信号的额外输入，而非单纯的神经系统的反馈。此外，由于射击运动员需要肌肉不同程度的收缩，以实现稳定而准确的上肢定位和全身稳态。因此，仅仅是力量的提高并不足以增加射击的精度。

3 讨论与总结

对运动护齿进行的大量研究证实运动护齿在保护牙齿、牙龈、嘴唇和颌骨方面起着至关重要的作用。它们还可以预防和减轻脑震荡。因此我们建议运动者使用运动护齿以降低受伤风险。在所有的运动护齿中，定制型运动护齿具有诸多优点，但使用时也需按照前文中的注意事项。

而针对下颌骨矫形复位器的研究结果表明，使用下颌骨矫形复位器是在稳定姿势下增强全身肌肉活性的一种方法。因此，使用下颌骨矫形复位器可改善颞下颌关节的稳定性来提高全身稳定性，即不仅可以通过增加肌肉的激活来提高肌肉力量，而且还可以提高运动过程中的稳定性，以获得更好的运动表现。尽管MORA并非适用于所有的运动，但对于想要提高运动表现、追求更好成绩的运动员来说，使用MORA仍不失为好的尝试。