肌肉骨骼关节疾病中伤害感受性激活的多尺度生物力学与电生理建模：来自颞下颌关节的见解

背景与目的：肌肉骨骼关节疾病中，结构性退变与伤害感受性疼痛之间常表现出不一致的关系。颞下颌关节（TMJ）关节盘移位是研究结构—功能—疼痛关系的一个具有临床意义的模型。本研究旨在构建一个多尺度计算框架，整合生物力学、三维（3D）神经形态学和电生理学，以定量关联TMJ结构改变、生物力学负荷以及外周伤害感受激活。 方法：在不同移位程度下，采用ArtiSynth计算张口和咬紧过程中TMJ关节盘及盘后组织中的应变分布。以猪TMJ神经分布图谱数据作为解剖学参考，重建人TMJ的三维神经结构，并在NEURON中实现离子通道动力学。通过将生物力学应变场映射到伤害感受器膜上，模拟机械敏感电流及动作电位向三叉神经节的传导，从而实现模型耦合。 结果：前移位且不可复性关节盘移位（anterior DDwoR）在TMJ关节盘及盘后组织中诱发了与严重程度相关的应变模式，包括应变的后向重分布、应变幅值增加、激活持续时间延长以及盘后组织受累范围扩大。4、6和8 mm移位在张口（6、18和28 Hz）和咬紧（8、20和28 Hz）过程中产生了更大的机械敏感电流、更广泛的终末去极化以及更高的三叉神经放电频率，而0和2 mm移位几乎不引起神经激活。 结论：本研究建立了一个将TMJ结构改变与外周伤害感受激活相联系的多尺度生物力学—电生理学框架。该框架定量连接了宏观尺度的应变模式与微观尺度的神经激活，提示前方关节盘移位可能通过增加高应变区域与神经密集分布的盘后组织之间的重叠，从而增强外周伤害感受信号传导。

背景与目的：肌肉骨骼关节疾病中，结构性退变与伤害性感受性疼痛之间常表现出不一致的关系。颞下颌关节（TMJ）关节盘移位为研究结构—功能—疼痛关系提供了一个具有临床相关性的模型。本研究旨在建立一个多尺度计算框架，整合生物力学、三维（3D）神经形态学与电生理学，以定量关联TMJ结构改变、生物力学负荷与外周伤害性感受激活。

方法：在不同移位程度下，采用ArtiSynth计算张口和咬紧过程中TMJ关节盘及双板区组织中的应变分布。以猪TMJ神经分布图谱数据作为解剖学参考，重建人类TMJ三维神经结构，并在NEURON中实现离子通道动力学。通过将生物力学应变场映射至伤害感受器膜，实现模型耦合，从而模拟机械敏感电流以及动作电位向三叉神经节的传导。

结果：不可复性前移位（anterior DDwoR）在TMJ关节盘和双板区组织中诱导出与严重程度相关的应变模式，包括向后重新分布、应变幅值增大、激活持续时间延长以及双板区组织受累范围扩大。4、6和8 mm的移位在张口（6、18和28 Hz）和咬紧（8、20和28 Hz）过程中产生了更大的机械敏感电流、更广泛的终末去极化以及更高的三叉神经放电频率，而0和2 mm移位则几乎不引起神经激活。

结论：本研究建立了一个将TMJ结构改变与外周伤害性感受激活联系起来的多尺度生物力学—电生理学框架。该框架定量连接了宏观尺度的应变模式与微观尺度的神经激活，提示前关节盘移位可能通过增加高应变区域与神经密集分布的双板区组织之间的重叠，从而放大外周伤害性感受信号传递。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.17.738969v1?rss=1

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