三、“唇鼻肌肉生物力学仿真”的理论和技术体系
近10年来，笔者研究小组另辟蹊径，不再纠缠于口轮匝肌的解剖复位这个难题，而是致力于唇鼻肌肉纤维张力线的构成及其与唇鼻体表形态的关系研究。最终发现，唇鼻外在形态是由内在肌肉（主要参与肌肉为口轮匝肌、鼻肌翼部、鼻中隔降肌和上唇鼻翼提肌，这些肌肉作为表情肌与皮肤发生广泛联系）的力学关系决定。唇裂修复的重点不在于重建肌肉大体结构，关键在于重建肌肉纤维的生物力学关系，即“生物力学仿真”，其研究体系见图1。
图1唇裂的唇鼻肌肉生物力学仿真技术研究体系
在上述研究体系中，逐步形成新理论的逻辑链条并发表了一系列文章：
1获得唇鼻肌在不同断面的高清影像：通过对肌纤维进行3.75%卢戈氏液的染色，采用微型CT技术成功获得唇鼻肌肉纤维在不同断面的高清影像（图2，3），可以清晰观察细小肌肉在复杂交织状态下的肌纤维分布和走向。
图2上唇鼻翼提肌在上唇内的纤维方向（箭头示）
图3口周部口轮匝肌的肌纤维方向（箭头示）
2澄清唇鼻肌肉纤维的走行细节：应用上述已经摸清的技术条件，笔者团队对健康人和唇裂患者的唇鼻肌肉纤维方向进行细致观察，基本澄清了唇鼻肌肉纤维的走行细节（图4）。研究发现在肌肉纤维层面，唇部肌肉具有较以往认识更加复杂的构成，且唇鼻肌肉之间存在广泛联系。
3构建唇鼻肌肉纤维组态三维模型：在这一技术的支持下，笔者初步构建了唇鼻肌肉纤维组态三维模型（图5）。模型提示唇鼻部各组肌肉相互交织，共同构成一个三维空间上的肌肉复合体。
图4唇鼻肌肉纤维的三维重建影像1：鼻翼软骨；2：鼻中隔软骨及部分上外侧软骨；3：口缘部口轮匝肌；4：口周部口轮匝肌；5：上唇鼻翼提肌；6：鼻肌小柱部及鼻肌基底部；7：鼻肌横部；8：鼻肌翼部图5唇鼻肌肉结构三维模型
4三维模型的仿真度验证：见图6。为验证三维模型的可靠性，将一个扫描后标本包埋于石蜡块，以10μm的间隔连续切片，经马松染色后用光学显微镜观察并扫描；同时将重建得到的模型在软件内重新切片并与组织学连续切片匹配对比，发现模型断面上每组肌肉的截面均有组织切片上相应肌肉截面与之对应，证明本模型所模拟的唇鼻肌肉纤维组态具有较高的的仿真度。
图6矢状位和轴位切片显示所建立的肌肉三维模型断面与组织切片之间具有良好的吻合度A：矢状位组织切片口轮匝肌及上唇鼻翼提肌；B：矢状位三维模型断面口轮匝肌及上唇鼻翼提肌；C：轴位组织切片口轮匝肌及上唇鼻翼提肌；D：轴位三维模型断面口轮匝肌和上唇鼻翼提肌
5唇鼻肌肉纤维张力线组与解剖细节间的关系：见图7。笔者初步将唇鼻肌肉在不同方向上的各组肌纤维分别进行分组，各组肌肉纤维各自相互关联，形成彼此间不同方向上的力学关系，称之为张力线组（张力带）。初步研究表明，唇鼻肌肉纤维的3个张力线组与唇鼻解剖形态细节之间存在关联。
图7各张力线组在唇鼻部的位置示意图A：主张力带相关形态，鼻翼宽度、鼻尖凸度、人中宽度、上唇长度；B：第一副张力带相关形态，鼻翼凸度、鼻底丰满度、鼻小柱位置、鼻孔形态、鼻坎形态、红唇厚度；C：第二副张力带相关形态，人中深度、宽度及长度
6建立唇鼻肌肉生物力学结构模型：见图8。测定唇部软组织的生物力学参数之后，笔者根据这些张力线组建立唇鼻肌肉生物力学结构模型（CatiaV5R19SP0，DassaultSystem，法国），并对模型进行结构简化，使之可以在技术上实现形变运算（Hypermesh11.0，Altair，美国）。
1：大翼软骨；2：上外侧软骨；3：口缘部口轮匝肌；4：口周部口轮匝肌；5：提上唇鼻翼肌；6：鼻肌基底部和小柱部；7：鼻肌翼部
图8应用Catia建模软件建立的唇鼻肌肉生物力学简化模型
7三维有限元生物力学分析：见图9。通过简化参数的软组织三维有限元计算，初步观察结果证实某些张力线组的变化可以显著影响唇鼻的体表形态，而且这种影响呈现出明确的规律性。通过将患侧肌肉在人中嵴区域纵行完全离断，初步模拟了左侧完全性唇裂的形变过程。
图9三维有限元生物力学分析显示，唇裂发生时变形率最大的区域在鼻翼
8唇裂发生时唇鼻肌肉的病理性分布：见图10，11。笔者团队进一步扫描单侧唇裂的唇鼻部标本，分析出唇裂发生时唇鼻的肌肉纤维病理性分布，并且依照病理性肌力加载，验证了唇裂时体表形变是由于唇鼻肌肉张力线的病理性改变所致。
1：口缘部口轮匝肌；2：口周部口轮匝肌；3：上唇鼻翼提肌；4：鼻肌翼部；5：鼻肌小柱部
图10单侧唇裂的病理性肌肉结构
图11唇裂肌肉肌力加载时造成畸形的“增益性改变”
9将重建唇鼻生物力学关系的肌肉构建方法用于临床：见图12。依据初步研究的张力线组构成要素及其与形变之间的规律，找到在唇裂的肌肉基础上重建健康人唇鼻生物力学关系的肌肉构建方法。临床上笔者并不局限于肌肉的解剖复位，而是重组了唇裂肌肉的方向，按照健康人的唇鼻肌肉张力线方向组合肌肉，成功完成了单、双侧唇裂矫正手术，取得了满意的临床效果。
图12第一、二副张力线组重建时的肌肉搭建
四、用“生物力学仿真”代替“解剖性肌肉复位”
虽然“功能性唇裂修复术”本身是一个极有价值的观点，但40年来却未能形成完整的理论，原因在于它仅仅是一个建立在大体解剖上的概念。由于唇鼻肌肌群本身相互交织，难以通过解剖进行分离，原有的解剖概念存在错误。况且缺乏关于生物力学研究的支持及完整的证据链，在临床上也效果不佳。上述缺陷使得这一本应前景广阔的理念走入困境。要解决以上问题，必须对原有理论进行创新。理论的改变主要包括：
1将唇鼻肌肉视作一个整体作为手术对象：研究表明，口轮匝肌的肌肉构成来源于口角，也来自鼻周，同时与鼻肌之间存在广泛联系，因此笔者团队将口鼻肌肉作为“唇鼻肌肉复合体”进行研究。唯如此，才能更全面、准确地研究唇裂的病理形态。
2以生物力学仿真代替口轮匝肌解剖性复位：摒弃原来功能性唇裂修复概念中“口轮匝肌解剖性复位”这个核心，代之以肌肉纤维张力线的“生物力学仿真”。这意味着不再纠结于细小肌肉条束的分界（唇鼻肌肉有时本身就没有明确分界），而着眼于肌肉纤维方向与体表形态之间生物力学关系的有关规律。笔者团队在肌肉大体关系上初步复位的基础上，不强求肌肉纤维层面解剖关系的“复原”（这在临床上没有可能），转而强调唇鼻肌肉内部肌纤维所组成的生物力线关系的“正常”。这样可以另辟蹊径，将形态不再看成是解剖结构的直接结果，而是肌肉生物力学平衡的结果。正常的生物力线方向将决定唇鼻形态向正常方向的转归。
3建立肌肉生物力学仿真术式：在找到决定唇鼻形态构成的3个张力线组之后，笔者应用唇鼻肌肉三维有限元技术，在各种不同张力线加载状态下模拟唇鼻形变规律，总结出一系列“肌肉生物力学仿真”术式。新的术式无需专门进行鼻部手术操作，可以同样有效地解决唇裂一期术后鼻底和鼻翼畸形的问题（图13）。在二期手术中，通过这一新的系列术式可以准确重建人中嵴、人中窝、唇珠、唇峰、鼻尖以及鼻翼表面曲度和鼻坎等。尤为重要的是，由于这一技术理论的本质是重建唇鼻肌肉的生物力学平衡，肌肉力学平衡对生长发育有益无害，由于力学平衡的重建，可以减少畸形矫正后复发。以上都是唇裂修复中长期难以解决的问题，在此技术体系中均能得到解决。
图13左侧Ⅲ度唇裂合并右侧隐性唇裂患者术前、术后临床照片（患者左侧一期手术，右侧未手术）A：术前正面像；B：术后7d正面像；C：术后4年正面像；D：术前仰头位像；E：术后7d仰头位像；F：术后4年仰头位像
新的理论打破了单纯解剖结构的思维限制，不再单纯追求“肌肉解剖复位”，而是将肌肉的解剖结构转化为生物力学结构加以研究。在这个理论中，笔者强调的是一个新的概念：唇鼻形态不仅是解剖结构的表达结果，更是该器官生理功能的体表表达形式。临床上完全重建出唇鼻肌肉纤维的交织关系是不可能的，但如果不再追求机械的解剖复位，而是将手术目标修正为重建各组肌群之间的生物力线关系，这在临床上却是可以实现的。因此，在功能性唇裂修复时，比肌肉解剖复位更加重要的是肌肉纤维生物力学方向的仿真，这将是一种全新的功能性唇裂修复概念。
赞赏
当前时间： 
E-Mail: