Clinical Anatomy of the Temporalis Tendon and Anterior Belly of the Digastric Muscle Using Intraoral Ultrasonography and Sihler's Method

Abstract

Temporomandibular disorders (TMD) encompass various clinical signs and symptoms associated with the masticatory system, including the masticatory muscles and the temporomandibular joint (TMJ). Typical symptoms include restricted mouth opening, asymmetrical lower jaw movements during opening or closing, ear pain, and facial pain such as headache. TMD can be caused by factors such as stress, trauma, and bruxism, with sleep bruxism (SB) being a primary contributing factor. While conventional treatments involve muscle relaxation through physical therapy and splint devices, injectable treatments such as botulinum toxin (BoNT) are commonly suggested when other methods prove ineffective. An anatomical understanding of the treatment area is crucial for effective management. In particular, the mandibular coronoid process that attaches to the temporalis tendon is surrounded by a complex anatomical structure and is deeply located in the zygomatic arch, making access challenging. Therefore, foundational data for diagnosis or treatment is lacking. Furthermore, advancements in understanding SB suggest a new approach. There is a growing emphasis on new approaches to SB, as theories propose that the activity of the suprahyoid muscle precedes that of the masseter and temporalis muscles. Therefore, unlike the existing method of injecting BoNT into the masseter (a mouth-closing muscle), it is necessary to investigate whether a method targeting the suprahyoid (a mouth-opening muscle) can more effectively alleviate bruxism. This study aimed to 1) identify the anatomical structures surrounding the coronoid process using intraoral ultrasonography (US) to provide guidelines for safe and efficient injection treatment of temporal tendinitis, 2) clarify the neural distribution patterns of the anterior belly of the digastric muscle (ABDM) using Sihler's staining for BoNT injection treatment in SB patients, and 3) based on this information, administer US-guided injections into the ABDM and/or the masseter and compare their therapeutic effects. This study consisted of a US study (part I), an anatomical study (part II), and a clinical study (part III). In part I, we analyzed the normal anatomical structures around the coronoid process using 116 half-faces from 58 subjects. For the coronoid process, an US image was obtained below the occlusal aspect of the maxillary second molar using intraoral US. The horizontal distance from the anterior border of the coronoid process observed at the midpoint of the US image, along with the depth of the coronoid process and temporalis tendon from the intraoral mucosa, were measured. In part II, Sihler's staining was used on 12 specimens of the ABDM extracted from 6 Korean cadavers. The ABDM was then analyzed by dividing it into three parts along the midline connecting the tip between the gnathion and the hyoid bone. In part III, 24 subjects were randomly divided into two groups to verify the effect of BoNT injection on the ABDM of patients with SB, based on Sihler's staining performed in part II. Group A received injections into the masseter muscle only, while Group B received injections into the masseter muscle and the ABDM. Bite force and muscle thickness were measured before injection, 1 month, and 2 months after injection. In Part I, the anterior border of the coronoid process was observed in all US images. The observed structures, from superficial to deep, included the oral mucosa, buccinator muscle, buccal fat pad, temporalis muscle and some tendon, and the coronoid process. The temporalis tendon was located at an average depth of 3.12 ± 0.68 mm from the oral mucosa. In Part II, we confirmed that in all specimens, a single branch of the mylohyoid nerve entered the ABDM, with concentration of nerve ending in the middle 1/3 (100%, 12/12). In Part III, BoNT injection into the masseter muscle alone or the masseter muscle and the ABDM resulted in decreased bite force and masseter muscle thickness in all subjects before injection, at 1 month, and 2 months after injection. However, there was no significant difference (p > 0.05, repeated measures analysis of variance) between the two groups, and there was also no significant difference in ABDM thickness (p > 0.05, repeated measures analysis of variance). According to the findings of this study, the landmarks used in the anatomical study act as guidelines for safe and effective injections when injecting BoNT into the ABDM. These landmarks are bony structures whose positions on the surface of the patient's head and neck can be easily anticipated. Additionally, the maxillary second molar can serve as an intraoral landmark for visualizing the anterior border of the coronoid process. These findings can be used as guidelines for distinguishing anatomical structures during US-guided intraoral injections. Lastly, when treating SB with BoNT, a single injection into the masseter muscle is sufficient. Additional polysomnography to verify the effectiveness of the injection on the mouth-opening muscle may yield more meaningful results. 턱관절장애는 씹기근육과 턱관절을 포함한 씹기계통 구조의 많은 임상 징후와 증상을 총칭하는 용어로, 대표적 증상으로는 입벌림 제한 및 입을 벌리거나 닫을 때 비대칭적인 아래턱운동, 귀의 통증, 두통 등 얼굴 부위 통증을 나타낸다. 또한, 턱관절장애는 스트레스, 외상 등 여러 요인에 의해 발생 되나, 이갈이가 주된 요인 중 하나로 알려져 있다. 턱관절장애의 치료는 기본적으로 씹기근육을 이완시키기는 것을 권장하고 있으며, 주로 물리치료와 스플린트장치 착용 등이 시행되고 있지만 해결되지 않는 경우 통증 부위에 보툴리눔독소와 같은 주사치료를 일반적으로 시행하고 있다. 이를 효과적으로 치료하기 위해서는 치료 부위에 대한 해부학적인 이해가 필수적이다. 턱관절장애의 증상 중 관자근 힘줄염은 턱관절 증상과 혼동될 수 있다. 특히, 관자근 힘줄이 부착하는 아래턱뼈 근육돌기는 복잡한 해부학적 구조에 둘러싸여 있으며 광대활 깊숙이 위치하고 있어, 이를 진단하거나 치료하기 위한 기초자료가 매우 부족한 실정이다. 더불어. 수면이갈이의 경우 기존의 이론을 넘어, 아래턱 내림근인 목뿔위근육의 활동이 먼저 나타난 후 아래턱 올림근인 깨물근과 관자근이 작용한다는 이론이 대두됨에 따라 새로운 접근법에 대한 필요성이 강조되고 있다. 따라서, 아래턱 올림근에 보툴리눔독소를 주사하는 기존의 방식과는 달리, 아래턱 내림근을 목표로 하여 시술을 시행하는 방식이 이갈이를 보다 효과적으로 완화시키는가에 대하여 조사할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 1) 입안초음파를 활용하여 근육돌기 주변의 해부학적 구조물을 구명하고, 관자근 힘줄염의 주사치료 시 안전하고 효율적으로 치료하기 위한 가이드라인을 제시하고자 하였으며, 2) 수면이갈이환자의 보툴리눔독소 주사치료를 위해 턱두힘살근 앞힘살의 신경분포양상을 확인한 후, 이를 바탕으로 초음파 유도 주사를 시행하여 깨물근 또는 깨물근과 턱두힘살근 앞힘살 모두에 주사한 방법 간의 치료 효과를 비교하여 턱관절장애의 치료를 위한 안전한 가이드라인을 제시하고자 시행되었다. 본 연구는 초음파 연구(Part Ⅰ)와 해부학적 연구(Part Ⅱ), 그리고 임상연구(Part Ⅲ)로 구성되어 있다. Part Ⅰ에서는 총 58명의 피험자의 116쪽의 양쪽 얼굴을 대상으로 근육돌기 주변 부위의 정상 해부학적 구조물에 대한 분석을 진행하였다. 근육돌기는 입안초음파를 이용하여 제2대구치 교합면 아래에서 초음파영상을 촬영하고, 초음파영상 중간지점(MP)에서 관찰되는 근육돌기 앞쪽경계의 수평거리와 입안점막으로부터 근육돌기와 관자근 힘줄의 깊이를 측정하였다. Part Ⅱ의 경우 한국인 시신 6구에서 추출한 총 12개의 턱두힘살근 앞힘살을 사용하여 쉴러염색을 진행하였으며, 턱두힘살근 앞힘살을 턱끝점과 목뿔뼈를 잇는 정중선을 3등분 하여 분석하였다. Part Ⅲ에서는 Part Ⅱ에서 수행한 쉴러 염색을 바탕으로 수면이갈이 환자의 턱두힘살근 앞힘살에 보툴리눔독소의 주사 효과를 검증하기 위해 24명의 대상자를 무작위로 12명씩 2그룹으로 나누었다. 그룹A는 깨물근에, 그룹B는 깨물근과 턱두힘살근 앞힘살에 보툴리눔독소를 주사한 후 주사 전, 주사 1개월, 2개월 후 씹는힘과 근육두께를 측정하였다. Part Ⅰ연구결과에서는 근육돌기 주위 구조들을 초음파를 통해 분석하였다. 입을 4 cm 벌린 상태에서 근육돌기의 앞쪽경계가 모든 초음파에서 관찰되었으며, 입안점막, 볼근, 볼지방체, 관자근 힘줄, 근육돌기가 얕은 곳에서 깊은 곳 순서로 관찰되었다. 관자근 힘줄은 입안점막으로부터 평균 3.1±0.7 mm 깊이에 위치하였다. Part Ⅱ연구결과에서, 모든 표본에서 턱목뿔근신경의 단일 가지가 턱두힘살근 앞힘살에 들어가는 것을 확인하였으며, 중간 1/3 지점 (100%, 12/12)에 신경이 밀집되어 있는 것을 관찰할 수 있었다. Part Ⅲ 연구결과에서는 깨물근 또는 깨물근과 턱두힘살근 앞힘살에 보툴리눔독소를 주사한 결과, 주사 전, 주사 1개월과 2개월 후 모든 피험자의 씹는힘과 깨물근의 두께는 감소하였지만 두 그룹 사이에 유의한 차이는 없었으며 (p>0.05, 반복측정분산분석), 턱두힘살근 앞힘살은 근육 두께 차이에 유의한 차이가 없었다 (p>0.05, 반복측정분산분석). 본 연구에서 도출한 결과에 따르면, 해부학적 연구에 사용된 표지점은 환자의 머리와 목 표면에서 쉽게 위치를 예측할 수 있는 구조물로, 턱두힘살근 앞힘살에 보툴리눔독소를 주사할 경우 안전하고 효과적인 주사를 위한 가이드라인으로 활용될 수 있을 것이다. 또한, 제2대구치는 근육돌기의 전방경계를 시각화하기 위한 입안 랜드마크로 활용될 수 있을 것이며, 이러한 초음파 연구의 결과를 바탕으로 입안, 얼굴부위의 초음파 유도 주사 시술 시 해부학적 구조물을 구분하기 위한 지침으로 활용될 수 있을 것이다. 마지막으로, 수면이갈이의 완화를 위한 보툴리눔독소 치료 시 아래턱 올림근에 단일 주사를 해도 충분한 효과를 기대할 수 있을 것이며, 아래턱 내림근에서의 주사 여부를 검증하기 위해서 수면다원검사를 추가적으로 실시할 경우, 보다 의미 있는 결과를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.