Электромиографическая оценка нейро-мышечной координации жевательных мышц у пациентов с протезированием на имплантатах

Электромиографические исследования (ЭМГ) мышц челюстно-лицевой области являются одним из ведущих методов диагностики в стоматологической практике. ЭМГ-исследования жевательных и мимических мышц позволяют определить функциональное состояние жевательных и мимических мышц. Данные, полученные в ходе таких исследований, являются объективным подтверждением правильности проведённого протезирования, ортодонтической коррекции, и позволяют выявить нейромышечный дисбаланс при изготовлении некачственных реставраций. Данный метод позволяет врачу-стоматологу любой специализации выявить пограничные патологические процессы, которые могут привести к развитию болевых феноменов в челюстно-лицевой области.

Протезы с опорой на имплантаты сегодня широко применяются при лечении пациентов с полным или частичным отсутствием зубов. Они успешно восстанавливают функцию, а также субъективные и объективные показатели жевательной способности лучше, чем съемные протезы. Данное лечение способно изменить качество жизни в целом.

Протезы с опорой на имплантаты обеспечивают большее жевательное усилие для полноценной механической обработки пищи, чем съемные протезы, хотя и уступают по данному параметру естественным зубам. Вид имплантатов, используемых при лечении, не влияет на силу прикуса. Жевательная эффективность (число сжатий, требуемых для уменьшения размера частиц до определенного уровня) также улучшается при реабилитации с применением имплантатов в сравнении со съемными протезами.

Ортопедическое восстановление окклюзионных поверхностей на остеоинтегрированных имплантатах может проводиться практически так же, как и на корнях зубов, будь то съемные или несъемные протезы. Например, несъемное протезирование на имплантатах является хорошо известным методом лечения адентии. Также разработано большое количество различных атачменов для фиксации съемных протезов на имплантатах. Съемные протезы нижней челюсти с шаровидными атачменами на имплантатах обеспечивают значительно большую жевательную эффективность, чем те же протезы с магнитными аттачменами.

Корректная оценка качества и эффективности протезов должна включать уровень удовлетворения пациента, морфологическую оценку окклюзии, а также объективные показатели реального влияния морфологии реставрации на функцию. Эти измерения могут успешно проводиться с помощью поверхностной электромиографии (ЭМГ) жевательных мышц. ЭМГ позволяет измерить электрические потенциалы, генерируемые отдельными жевательными мышцами, и их активность во времени. ЭМГ также позволяет оценить мышечный баланс, как между мышцами с двух сторон (симметрия), так и между парами мышц с возможным эффектом бокового отклонения нижней челюсти (коэффициент «Торк»). Более того, количественный анализ паттернов мышечного напряжения при стандартной динамической активности позволяет оценить нейромышечную координацию.

Предшествующие исследования показали, что мышечные паттерны, зарегистрированные у пациентов с протезами с опорой на имплантаты, отличались от таковых в контрольной группе, как при динамической, так и при статической активности. В самом деле, ранее не проводилось формального количественного анализа нейромышечной координации жевательных мышц.

В настоящем исследовании ЭМГ-показатели двух групп пациентов с полными протезами нижней челюсти с опорой на имплантаты были проанализированы в рамках стандартизированных динамических и статических тестов. Полученные данные сравнивались с данными испытуемых того же возраста с естественными зубами или с одиночными/частичными (не более двух зубов) ортопедическими несъемными конструкциями с опорой на зубы или имплантаты. Нулевая гипотеза заключалась в том, что у пациентов в трех группах (естественные зубы, полные несъемные протезы нижней челюсти с опорой на имплантаты, съемные протезы нижней челюсти с опорой на имплантаты) не имеется различий ЭМГ-показателей жевательных мышц при выполнении функциональных тестов.

Материалы и методы

Пациенты

В исследовании принимали участие 19 человек в возрасте от 45 до 79 лет. Исследуемую группу составили 14 пациентов с полной адентией после успешного ортопедического лечения. Несъемные мостовидные протезы верхней и нижней челюсти с опорой на имплантаты были изготовлены 7 пациентам в возрасте от 45 до 75 лет. Съемные протезы нижней челюсти с опорой на имплантаты и обычные полные съемные протезы верхней челюсти были изготовлены 7 пациентам в возрасте от 45 до 79 лет.

В подгруппе с несъемными протезами каждому пациенту было установлено по 6 имплантатов на нижней челюсти в области между подбородочными отверстиями, а также между синусами на верхней челюсти. После изготовления постоянных протезов у каждого из пациентов имелось по 10–12 пар окклюзионных контактов. До проведения ЭМГ-исследований каждый пациент носил протезы в течение не менее 6 месяцев.

В подгруппе со съемными протезами с опорой на имплантаты каждому пациенту было установлено на нижней челюсти по 2 имплантата с шаровидными атачменами. На верхней челюсти были изготовлены обычные полные съемные протезы. У каждого пациента имелось по 14 пар контактирующих зубов. До проведения ЭМГсследований каждый пациент носил протезы в течение 3–5 месяцев.

Все пациенты в обеих группах отмечали адекватную жевательную эффективность и были удовлетворены своими протезами. В обеих группах в окклюзионной схеме наблюдалось симметричное распределение центральных контактов в положении центральной окклюзии.

Контрольную группу составили 5 человек в возрасте 45–57 лет. У 3 были все естественные зубы, у 1 имелась одиночная коронка на имплантате, у 1 — одиночная коронка на собственном зубе. Все они имели по 14 пар смыкающихся зубов. У всех пациентов в исследуемой и контрольной группах не имелось проблем с пародонтом, мышечных болей или изменений в височно-нижнечелюстных суставах.

Запись и обработка ЭМГ показаний

Аппаратура

Исследовались собственно-жевательная и височная мышцы справа и слева. ЭМГ-активность регистрировалась с использованием четырех из восьми каналов на портативном электромиографе FREELY EMG фирмы De Gotzen S.r.l. (Италия), адаптированном специально для стоматологической практики. Биполярные поверхностные электроды с серебром и хлоридом серебра были установлены на выпуклые части мышц параллельно мышечным волокнам. На лоб устанавливался контрольный одноразовый электрод.

Автоматическая обработка полученных данных осуществляется специальным комплексом программ, совместимых с операционной средой Windows, которые позволяют представлять результаты ЭМГ-измерений в виде доступных таблиц и диаграмм. Предлагаемый метод дает возможность объективно оценивать степень выраженности функциональных нарушений челюстно-лицевой области.

Стандартизация записи

Исследование проводилось при максимальном сжатии зубов с симметрично установленными между вторым премоляром и первым моляром нижней челюсти двумя ватными валиками толщиной 10 мм. Для каждой мышцы средний ЭМГ-потенциал был принят за 100%, все измеренные в дальнейшем ЭМГ-потенциалы выражались как процент от этого значения (мкВ/мкВ х 100). Во время исследований пациенты сидели без поддержки головы, в естественном вертикальном положении.

Максимальное произвольное сжатие зубов

ЭМГ-активность регистрировалась в течение 5 секунд при максимальном произвольном сжатии зубов в центральной окклюзии. Пациентов просили максимально сжать зубы и поддерживать такую силу сжатия в течение всего теста. У каждого пациента анализировались средние показатели за 3 сек теста. Стандартизация проводилась, как описано выше, а затем вычислялись несколько ЭМГ-индексов.

ЭМГ-показатели парных мышц сравнивались путем вычисления процентного коэффициента перекрытия (POC, %) (Феррарио и др. 1999, 2000 г.) и выявлялся индекс симметричности мышечного напряжения. Индекс находился в пределах от 0% до 100%. Когда две парные мышцы действовали с идеальной симметрией, коэффициент РОС соответствовал 100%. Для каждого пациента отдельно рассчитывались коэффициенты POC для жевательных, для височных мышц, а также вычислялся усредненный показатель. При несбалансированной активности напряжения жевательных и височных мышц, например правой височной и левой жевательной, возникало повышение компонента потенциального бокового смещения — коэффициента «Торк» (TC, %) (Феррарио и др. 1999, 2000 г.). TC колебался в пределах от 0% (полное отсутствие силы бокового смещения) до 100% (максимальная сила бокового смещения). Очевидно, что TC будет 0%, когда различия между левой и правой височными мышцами и левой и правой жевательными мышцами нулевые, и POC = 100% (полная симметрия парных мышц).

Общая средняя мышечная активность вычислялась, как интегральные площади ЭМГ-потенциалов по времени (Миоче и др. 1999, Феррарио и др. 2002 г.). Для каждого пациента вычислялись три значения: «общая» активность (мкВсек), вычисляемая на основе ЭМГ-потенциалов стандартизированной записи, «окклюзионная» активность (мкВсек), вычисляемая на основе ЭМГ-потенциалов при сжатии зубов в положении максимальной окклюзии, и «относительная» активность, рассчитываемая из отношения ЭМГ-потенциалов (мкВ/мкВ сек %).

Жевание резинки

ЭМГ-активность регистрировалась при одностороннем жевании (справа и слева) жевательной резинки без сахара (Феррарио и Сфорца 1996 г., Феррарио и др. 1999 г.). На основании записанных ЭМГ-потенциалов четырех исследуемых мышц при каждом жевательном движении вычислялись частота жевания, доверительный эллипс одновременного дифференциала активности (Lissajous plot, Kumai 1993) левой-правой жевательных и височных мышц (Феррарио и Сфорца 1996, Феррарио и др. 1999). Доверительный эллипс — это статистический инструмент оценки повторяемости жевательных мышечных паттернов напряжения при выполнении стандартных движений, например, при одностороннем жевании. Разница слева / справа жевательной мышцы представляет собой координату x, а разница в потенциалах височной мышцы — координата y в представлении Декартовых координат. Из пар координат вычисляются доверительные эллипсы Хотеллинга. При нормальной нейромышечной координации центры эллипсов при одностороннем жевании должны располагаться в 1-м (правая сторона) и 3-м (левая сторона) квадрантах в Декартовой системе координат (Кумаи 1993, Феррарио и Сфорца 1996) (рис. 1). У них примерно одинаковая амплитуда (удаление от центров эллипсов до точки отсчета координат) и разница между фазами составляет 180 (угол между осью x и центрами эллипсов).

Рис. 1.Дифференциальная мышечная активность собственно-жевательных (ось x) и височных (ось y) мышц справа и слева при нормальной нейромышечной активности. Каждая точка представляет одиночный цикл жевания на правой стороне (I Декартовский квадрат) и на левой стороне (III Декартовский квадрат). Показаны эллипсы относительного доверия Хо-теллинга для 95% уровня доверия.

Для оценки лево- и правосторонних циклов жевания проводились тесты с симметричными мышечными паттернами, от центров двух доверительных эллипсов (при жевании на правой и на левой сторонах), для каждого пациента вычислялся индекс симметричности жевания (SMI %) (Феррарио и др. 1999). SMI находился в пределах от 0% (асимметричный мышечный паттерн) до 100% (симметричный мышечный паттерн) (Феррарио и др. 1999).

Анализ данных

Для всех показателей, полученных в контрольной и исследуемой группах, проводился статистический анализ. Средние значения сравнивались тестом post hoc. Уровень значимости был установлен как 5% (p<0.05).

Результаты

Средний возраст существенно не различался в трех группах (таб. 1). Также существенно не различалась симметрия ЭМГ-активности жевательных мышц (индекс POC), а также мышечная симметрия. У пациентов с несъемными протезами с опорой на имплантаты и членов контрольной группы индекс POC височных мышц был существенно выше, чем у пациентов со съемными протезами (p<0.05). Индекс «Торк» был немного ниже в контрольной группе, чем в обеих подгруппах пациентов, но различие не было статистически достоверным.

В группах пациентов индексы жевательной активности при максимальном сжатии зубов (как с ватными валиками, так и в максимальной окклюзии) составляли только 40–47% от значений в контрольной группе, различие было статистически значимым. Не обнаружено различий относительной активности (отношение ЭМГ-потенциалов в тесте при полной окклюзии и с ватными валиками) в исследуемой и контрольной группах. Все пациенты показали схожие уровни ЭМГ-активности в обоих тестах.

Частота жевания не изменялась в трех группах. Эллипсы доверия, вычисленные в контрольной группе, были на 13–51% меньше, чем в исследуемой группе, однако большая вариабельность внутри каждой из подгрупп не дала возможности определить статистическую значимость. Однако существенные различия были обнаружены для индекса жевательной симметрии SMI, он был больше в контрольной группе, чем в обеих подгруппах пациентов.

В контрольной группе все центры эллипсов при одностороннем жевании располагались в 1-м квадрате (жевание на правой стороне) и в 3-м квадрате (жевание на левой стороне) в Декартовой системе координат, что говорит о превалирующей активности мышц на рабочей стороне (рис. 2). В исследуемой группе только у двоих пациентов центры эллипсов располагались в правильных квадратах. Относительно большая активность жевательной мышцы на нерабочей стороне была обнаружена у троих пациентов со съемными протезами и у троих пациентов с несъемными протезами с опорой на имплантаты (правостороннее жевание с эллипсами, расположенными во втором квадрате, левостороннее жевание с эллипсами в четвертом квадрате). Височная мышца на нерабочей стороне превалировала над височной мышцей с рабочей стороны у троих пациентов с несъемными протезами и у троих пациентов со съемными протезами (четвертый квадрат при правостороннем жевании, второй квадрат при левостороннем жевании).

Таблица 1.Максимальное произвольное сжатие зубов и одностороннее жевание резинки у пациентов с протезами с опорой на имплантаты и в контрольной группе

Рис 2. Расположение центров эллипсов при одностороннем жевании у отдельных пациентов (ось x — правостороннее жевание, ось y — левостороннее жевание). Каждый символ отражает пациента (черные квадраты — контрольная группа, пустые квадраты — несъемные протезы, круги — съемные протезы). Нормальное жевание должно отражаться в I квадрате (правостороннее жевание) и в III квадрате (левостороннее жевание).

Дискуссия

Все пациенты, участвующие в данном исследовании, были удовлетворены своими протезами, анамнез отражал адекватную жевательную эффективность. В самом деле, почти все статические индексы мышечного баланса (POC и TC) не различались в трех группах. Однако в обеих группах пациентов наблюдалась существенно меньшая ЭМГ-ктивность (мышечный потенциал) в сравнении с контрольной группой (таб. 1). Также, у тех же пациентов, при динамическом тесте, нейромышечная координация была различной, с измененной активностью мышц на нерабочей стороне и несимметричным жеванием (рис. 2).

Нулевая гипотеза данного исследования была отвергнута для динамической задачи (жевание), но ее нельзя отвергнуть для статической задачи (максимальное сжатие зубов).

В самом деле, в нескольких исследованиях уже отмечалось, что измеренная жевательная способность и субъективный опыт жевания коррелируют слабо (Slagter et al 1992, Geertman et al. 1999). Субъективный опыт и объективное осуществление жевания с полными зубными протезами определяются мультифакторно. Например, считается, что протезы с опорой на имплантаты улучшают силу сжатия в прикусе в большей степени, чем жевательную эффективность (FontijnTekamp et al. 2000). В данном исследовании сила сжатия в прикусе не измерялась, однако ЭМГ-ктивность при максимальном сжатии зубов можно рассматривать как полезную аппроксимацию (van Kampen et al. 2002). Мышечная активность, а именно интегральные области ЭМГ-отенциалов по времени уже использовались как глобальный индекс мышечной активности как в статических, так и в динамических тестах (Mioche et al. 1999; Феррарио и др. 2002). Ортопедическая реконструкция не смогла восстановить значения активности до показателей, характерных для контрольной группы. Такие результаты характерны и для других исследований (FontijnTekamp et al. 2000).

Для объяснения данных результатов можно указать несколько факторов. Мы уже упоминали, что пациенты не выбирались случайным образом, и вид протезных конструкций, установленных на имплантаты, выбирался независимо от данного исследования. Пройти ЭМГ-сследование было предложено только пациентам, удовлетворенным своими протезами. С этой точки зрения, испытуемые представляли собой удобную группу, и экстраполировать полученные данные на более широкую группу следует с осторожностью. Фактором, уменьшающим мышечную активность, может быть мышечная атрофия, произошедшая в период, когда у пациентов не было зубов. Более длительное время наблюдения позволило бы мышечной активности восстановиться до уровня контрольной группы.

Число окклюзионных элементов несколько различалось в трех группах, у пациентов с протезами с опорой на имплантаты их было меньше. Тем не менее, 10 пар контактов (20 хорошо распределенных зубов) считается достаточным для оптимального выполнения жевания (BudtzJorgensen 1996; McGrath, Bedi 2001).

Тест с жевательной резинкой показал большую вариабельсть внутри групп с существенными различиями эллипсов доверия (табл.1). В самом деле, большая вариабельность была обнаружена уже в группе с протезами с опорой на имплантаты (Jacobs, van Steenberghe 1993a, 1993b). Вариабельность может быть вызвана различиями в чувствительной иннервации тканей полости рта (Garrett et al 1995). Тактильная функция имплантата, очевидно, отличается от естественного зуба. Отсутствие периодонтальной связки должно компенсироваться экстероцептивной функцией рецепторов, расположенных в десне, слизистой оболочке альвеолярного гребня и кости (Jacobs, van Steenberghe 1993a). Существует предположение, что протезы с опорой на имплантаты могут активизировать удаленные проприоцепторы путем передачи вибрации через кости лица (Gartner et al. 2000). Более того, после реабилитации с помощью съемных протезов с опорой на имплантаты были обнаружены изменения иннервации слизистой оболочки рта (Garzino et al. 1996).

Вариабельность, обнаруженная в контрольной группе, может быть вызвана возрастным фактором. Например, в предыдущих исследованиях, проведенных со здоровыми подростками и молодыми взрослыми, группы были гораздо более гомогенные. Однако частота жевания хорошо воспроизводима и не зависит от возраста (Феррарио и Сфорца 1996, Феррарио и др. 1999).

Одним из факторов может быть различие в привыкании к протезам. Все пациенты проходили ЭМГ-сследования не ранее 3 месяцев после завершения ортопедического лечения. Предыдущие исследования показали, что через 3 месяца после успешного лечения сила прикуса восстанавливается до своих предшествующих значений, и ЭМГ-аттерны при максимальном сжатии зубов соответствуют паттернам у людей, имеющих зубы (Gartner et al. 2000).

Различные паттерны мышечного напряжения уже наблюдались после ортопедического лечения. Пациенты использовали более широкую группу мышц, чем участники контрольной группы с естественными зубами, с расширенными двусторонними окклюзионными паттернами, что сравнимо с более частым односторонним жеванием и прикусом у людей с зубами (Ogata, Satoh 1995). При максимальном сжатии зубов и жевании, у пациентов с протезами с опорой на имплантатах одновременно активировалось большее число мышц ( Gartner et al 2000; Kampen et al. 2002). Эти различия были недавно связаны с различиями свойств материалов кортикальной кости нижней челюсти (SchwartzDabney, Dechow 2002).

Различные паттерны были измерены у пациентов с зубными протезами с отличной жевательной функцией в сравнении с пациентами со слабой функцией. При одностороннем жевании хорошая функция была связана с одновременном сокращении жевательных мышц с рабочей и с нерабочей стороны (Garrett et al 1995). Похожее поведение было обнаружено в данном исследовании, хотя ограниченное число пациентов не позволило провести статистический анализ данных, представленных на рис. 2.

Несмотря на то, что в данном исследовании анализировались только 4 жевательные мышцы, и нельзя было сделать никаких выводов о работе крыловидных или поднижнечелюстных мышц, можно предположить, что после протезирования с опорой на имплантаты пациенты используют более широкую группу мышц для таких задач, как максимальное сжатие зубов или одностороннее жевание. Также это действие не является хорошо скоординированным, и право-и левостороннее жевание гораздо менее симметрично, чем в контрольной группе. Возраст, все же мог играть свою роль, поскольку у здоровых подростков наблюдается большая симметрия при жевании, чем у более старших участников данного исследования (Феррарио и др. 1999).

Настоящее поверхностное ЭМГ-сследование статической (сжатие зубов) и динамической (жевание) задач показало, что на нижней челюсти функциональные параметры несъемных и съемных протезов с опорой на имплантаты эквивалентны. Эти данные соответствуют исследованиям Feine et al (1994). Также при жевании оба типа ортопедических конструкций уступали естественным зубам.

Настоящие данные были собраны через 3–6 месяцев после ортопедического лечения, и результаты нельзя экстраполировать на более длительные сроки ношения протезов. Дополнительные исследования более отдаленных результатов могут дать лучшее понимание изменений нейромышечного контроля в связи с ортопедическим лечением.

Заключение

Электромиографический анализ сжатия зубов и жевания показал, что несъемные и съемные протезы с опорой на имплантаты функционально эквивалентны. Нейромышечная координация при жевании у пациентов с протезами с опорой на имплантатах уступала координации у обследуемых контрольной группы с естественными зубами.

Статья предоставлена компанией "Валлекс М"