运动护齿器的研究进展及延伸应用

王娟 戴绪平 刘艳 王兵

【摘 要】运动护齿器是覆盖在上颌牙列上的弹性装置，能缓冲、吸收及分散撞击力，已被证实对于减少口腔颌面部运动创伤的保护作用确切。但由于国民的口腔运动防护意识普遍比较薄弱，面对运动护齿器的选择也存在困惑。本文从运动护齿器的分类及选择、运动护齿的材料、设计要求及延伸应用方面作一综述，以期为运动护齿的推广应用提供參考。

【关键词】运动护齿器；颌面部损伤；延伸应用

中图分类号：Q983+.8 文献标识码：A 文章编号：1004-4949（2023）16-0195-04

基金项目：1.2021年山东省自然基金青年项目（编号：ZR2021QH225）；2.2021年中华口腔医学会口腔正畸专委会青年人才项目（编号：COS-B2021-10）

Research Progress and Extended Application of Mouthguard

WANG Juan1， DAI Xu-ping2， LIU Yan1， WANG Bing2

（1.Shandong Medical College， Jinan 250000， Shandong， China； 2.Stomatological Hospital of Shandong University， Jinan 250000， Shandong， China）

【Abstract】Mouthguard is an elastic device covering the maxillary dentition， which can buffer， absorb and disperse the impact force. It has been proved to have a definite protective effect on reducing oral and maxillofacial sports injury. However， due to the general weakness of the national awareness of oral movement protection， there is also confusion in the choice of mouthguard. This article reviews the classification and selection of mouthguard， materials， design requirements and extended applications of mouthguard， in order to provide reference for the promotion and application of mouthguard.

【Key words】Mouthguard； Maxillofacial injury； Extended application

运动护齿器（mouthguard，MG）又称护齿器、口腔防护器、护齿套、护齿等，是减少或避免口腔颌面部运动创伤、保护口腔结构的弹性器具。运动护齿的雏形最早见于1890年，由英国口腔医师Woolf Krauze 发明，应用于拳击运动中，旨在避免撞击造成的唇部撕裂[1]。而以保护牙齿及其周围组织为主要功能的现代运动护齿问世于20世纪70年代，由加拿大口腔医师Wood首先应用于曲棍球运动员中。经过50余年的发展，运动护齿制作技术逐渐成熟，防护效果得到了充分肯定。经研究表明[2]，运动护齿器能够有效降低口腔损伤的严重程度，防止牙龈和口腔黏膜软组织撕裂、牙脱位以及牙槽突、髁突、下颌骨体骨折和脑震荡。美国政府强制或推荐在30余项运动中使用运动护齿：高危险性运动，如拳击必须使用运动护齿；人体对抗性运动项目，如跆拳道、散打、篮球、足球、橄榄球、冰球、曲棍球等；以及非人体对抗性项目，如滑板、山地自行车、单排直滑轮等均推荐佩戴运动护齿[3]。美国牙科学会（The American Dental Association，ADA）明确指出，在体育运动中，护齿器的使用能显著降低口腔颌面部创伤的发生率和严重程度，并且针对其使用进一步指出，必须正确佩戴护齿器，才能使护齿器发挥最大的保护作用[4]。本文将针对运动护齿器的分类、选择、材料、设计要求及延伸应用方面作一综述，以期为运动护齿的推广应用提供参考。

1 运动护齿器的分类及选择

根据2003年澳大利亚国家标准（Standards Australia International， SAI）将运动护齿器分为成品型护齿器、口内塑形型护齿器和个性化定制护齿器[4]。

成品型护齿器：也称预成型护齿器，最大的优点是价格低廉。但是，由于批量生产的成品护齿器是适合大多数人的型号，故而它无法做到个性化贴合，无法提供良好的固位性能[4]。而且，预成型护齿咬合面平坦，佩戴时患者必须紧咬牙才能保持其稳定。在撞击时，紧咬牙会使撞击力分散到周围的结构，从而减少对牙齿的潜在损伤[5]。但是，紧咬牙也会妨碍运动员正常说话或呼吸，而且也会导致颞下颌关节疼痛。有研究指出[5]，如果撞击力较小，相比护齿器起到的保护作用，因紧咬牙导致的颞下颌关节的问题可能会更严重。

口内塑形型护齿器：又称“煮咬型”护齿器，使用方法简单，一般不需要专业口腔医生制作，运动员可根据说明书将其在热水中浸泡15 s，然后在牙齿和牙龈上成型即可获得[4]。虽然部分口内塑形型护齿器仍需要紧咬才能获得固位，但是要比大多数成品护齿器更舒适、更稳定。但口内塑形型护齿器是按标准牙弓设计的，很难调整护齿器的长度或厚度，要求牙齿完全萌出，且不存在中、重度牙列拥挤情况下使用。因此，选择这种护齿器时需把握其适应证。

个性化定制护齿器：是由口腔医生为运动者制作的专属护齿器，对运动创伤具有明确的防护作用[4]。因其良好的固位力、保护性和舒适性而被视为护齿器制作的金标准。定制护齿是在患者石膏模型或者3D数字模型上，用膜片热塑形，由负压真空压塑或正压加压塑造成型。负压真空成型因其成本更低，制造更简单，是临床最常应用的方法。目前3D打印技术逐渐成熟，利用熔融沉积建模打印技术也可快速制作护齿器。个性化定制的护齿，不需紧咬牙就可获得良好的固位力，舒适度也是显著优于前两者。定制护齿还可以根据每个运动员的个体差异及体育项目的特殊要求进行设计，如在前牙切端这种应力累积和形变最多的地方增加厚度，在不必要的区域减小厚度，以减轻佩戴的厚重感与不适，通过合理的设计，在保证定制护齿器有足够保护性能的情况下，减少定制护齿器对说话和呼吸的影响，并提升佩戴舒适度[5]。

以上3种类型的护齿器通常是单颌设计型，但是成品型护齿器和个性化护齿器可以是全颌设计型。全颌设计型相比于单颌设计型来说，保护效果更加显著，但在整体舒适度和对发音、呼吸方面的影响上表现略逊一筹[5]。目前选择护齿器时，建议根据运动类型及强度、牙列情况及口腔耐受程度等，并结合不同运动护齿器的特性，进行个体化设计和制作，以兼顾最佳保护作用和配戴舒适度。对于自行车、滑板等日常休闲健身活动，可选用3 mm软质护齿器；对于篮球、足球等对抗性运动，可选用局部加强护齿，来防御较大冲击力对牙、牙槽骨、甚至颌面部骨组织和软组织的创伤；对于拳击、曲棍球等对抗强度更大、职业化程度更高的运动，则需要在选用局部加强牙套的同时，增加软质材料的厚度，达到更可靠的保护目的。虽然护齿器在运动中起到了明确的保护作用，但有一些调查研究显示[6]，一部分运动员在使用护齿器时出现发音和呼吸困难，有呕吐感，进而产生消极比赛的心理。基于此问题，有学者[6]对护齿器是否影响运动效果进行评估发现，口内塑形型护齿器对运动效果有负面影响，而定制式护齿器无负面影响。

2 运动护齿器的材料及设计要求

从材料上而言，Craig RG等[7]出护齿器的材料需要有一定的抗冲击能力、硬度、抗撕拉强度、稳定性和吸水性。目前制作材料主要有乙烯-乙酸乙烯共聚物（ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA）、聚烯烃（polyolefin）和聚苯乙烯-聚烯烃共聚物（polystyrene-polyolefin copolymer）。其中，EVA因其操作简易和容易成形等特点被广泛使用。研究表明[8]，采用玻璃纤维增强法可以改善口腔防护材料的抗弯性能和粘接强度。将常用的两种口腔防护材料（EVA和聚烯烃），采用两步热压法，加入玻璃纤维增强，并通过三点弯曲试验和分层试验，分别检测各基材的弯曲强度和粘接强度。通过试验检测发现[9]，EVA+玻璃纤维增强材料的力学性能最好，耐久性最佳，抗弯性能和冲击吸收性能明显提高。

运动护齿器的保护能力不仅取决于其使用的材料，也取决于它的设计。为获得最佳的防护效果，护齿器在材料厚度、腭部伸展长度和咬合厚度上均有要求。尽管目前上述条件的最佳取值仍未确定，但大量实验表明[10-12]，以上3个条件均有一定的合适取值范围。Maeda M等[10]认为，EVA 材料能吸收足够冲击力的最小厚度为4 mm。Yamada J等[11]研究也证明，VA 制作的护齿最少需要3 mm的厚度以显著减少冲击力下的形变。也有研究提出[12]，EVA护齿的厚度为4 mm左右，护齿的应力吸收达到峰值，因此力的传递减弱；当护齿的厚度超过4 mm时，尽管轻微增加了应力吸收能力，但对于佩戴者而言，舒适度和可接受度有所下降。因此在厚度方面，目前选择最多的是4 mm。腭部长度方面，有研究[13]比较了运动员对缩短腭长度（2 mm）和延长腭长度（6 mm）两种护齿器的接受度发现，运动员对缩短腭长度护齿器的接受度更高，原因在于这给舌运动提供了更多的空间，且运动员在主观上并不能察觉出保护力是否减弱。但减短腭部长度会不会降低护齿的保护效果，尚需进一步实验验证[14]。

3 护齿器的延伸应用

目前护齿器的作用已不仅仅局限于牙齿保护，世界各地的牙科研究正在探索护齿器的其他用途。通过新技术与护齿器的结合，护齿器的使用人群进一步扩大，已从运动人群扩展至普通人群。目前筛查人类龋齿和牙周病，缺少成本低、可视化和易于使用的检测手段。有学者[15]提出了一种Au@Ag纳米棒-聚二甲基硅氧烷（Au@Ag NR-PDMS）护齿器，该护齿器可以通过其在相应位置的颜色变化，实现牙齿病变部位的可视化。Au@Ag NR-PDMS复合材料可对因病变部位细菌腐烂产生的硫化氢气体表现出明显的颜色响应。目前已证实Au@Ag NR-PDMS护齿器具有优良的机械性能，优异的化学稳定性以及良好的生物相容性，并且可以准确地定位口腔中的病变部位。故护齿器有可能被大规模延伸应用于口腔预防，并帮助人们在日常生活中自我监测口腔健康。

除了检测病变部位，个性化定制护齿器同样可以作为药物载体在局部治疗口腔疾病[16]。通过熔融沉积建模技术制造的个性化定制口腔药物输送护齿器，可将药物输送至口腔特定部位。例如，用于抑制受试者口腔内细菌的氯己定输送护齿器正在临床测试中。个性化定制口腔药物输送护齿器在牙科治疗中具有巨大的潜力[17]。个性化定制护齿器还可以对体育运动中的特殊数据进行收集。研究人员在护齿器中嵌入遥测传感器，可以提供大量有价值的数据，以制定脑震荡预防策略，为进一步了解脑损伤生物力学，为未来制定干预措施提供指导[18]。这些带仪器的护齿器已在美式橄榄球等运动中商品化了。同理，在护齿器中嵌入声学传感器，可以对呼吸频率进行监测[19，20]。

目前，个性化定制护齿器还可用于操作电脑、智能手机和轮椅等[21]。虽然目前的电子设备大部分由键盘和触摸屏操控，但对于有运动障碍或神经系统疾病的人来说，操作这些设备可能很困难。但把对受力敏感的荧光粉排列在软性护齿的咬合面上，并把光纤传感器集成到护齿器中，在不同咬合方式下会在护齿器上形成不同发光区，光纤传感器把这些光信号与计算机相结合，可以将不同的咬合模式转换为特定的数据输入，从而达到控制电子设备的目的，并且准确率可达98%[22]。

4 总结

运动护齿器的保护作用確切，选择时需要根据运动类型和强度以及口内具体情况综合考量，选择合适的运动护齿器。另外，护齿器还可延伸应用于口腔疾病预防、口腔健康监测、药物缓释及呼吸频率监测等方面，在传感检测精确控制方面也有突破。

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编辑 扶田