唇裂唇鼻肌肉系統(tǒng)三維解剖學研究與唇裂功能性修復的有限元生物力學模擬.pdf

1、關于正常人口輪匝肌的大體解剖、精細解剖等研究已有許多相關研究報道?？谳喸鸭〖爸車嚓P肌肉在正常人唇鼻部形態(tài)中的作用逐漸明確。但是由于缺乏標本、標本不易觀察等客觀原因，對唇裂口輪匝肌和周圍相關肌肉的解剖結構的研究仍然存在很多爭議。
　　唇裂功能性修復與唇裂唇鼻部肌肉解剖結構密切相關。想要達到功能性修復的效果，就需要明確唇裂唇鼻部肌肉的解剖結構，還要深入理解肌肉的作用方式，并在術中重新建立起肌肉生物力學的平衡狀態(tài)。大部分常見術式對唇鼻

2、部肌肉的處理過于簡單，術后效果仍有許多可以通過肌肉功能性修復來改進之處。
　　目的:
　　運用Micro-CT掃描技術，掃描4個唇裂胎兒（2個雙側完全性唇裂胎兒和2個單側完全性唇裂胎兒）的唇鼻部碘染色標本。再將掃描斷層圖像轉換為DICOM格式導入三維軟件，以重建出唇裂胎兒的唇鼻部肌肉解剖結構的三維模型。
　　根據(jù)前一步驟所得三維模型，結合以往資料，用計算機輔助設計軟件，建立唇裂唇鼻部皮膚-肌肉-軟骨的有限元模型。通過計

3、算機輔助工程軟件對模型進行加載，模擬肌肉力量作用下唇鼻部產生的形變，驗證唇裂畸形的發(fā)展趨勢。
　　以相同技術，建立單側完全性唇裂和雙側完全性唇裂修復術后的模型，并仿照術中處理肌肉的方式建立力學模型。進行加載，觀察模型在肌肉張力下產生的變化，對比直接對合口輪匝肌的術式與唇鼻肌肉三維定向重建術的效果區(qū)別與達到效果的機制。
　　根據(jù)采用唇鼻肌肉三維定向重建術進行修復的雙側唇裂患兒病歷資料，評價術后即刻與隨訪的效果，證明唇鼻肌肉三維

4、定向重建術對唇裂功能性修復的意義。
　　方法:
　　(1)唇裂胎兒唇鼻部肌肉三維模型重建:從4例唇裂流產胎兒切取唇鼻部標本，4％甲醛溶液進行固定后，浸泡在3.75％碘碘化鉀溶液中染色7天。使用Micro-CT對標本進行掃描，觀察掃描圖像中的肌纖維。將掃描所得二維斷層圖像數(shù)據(jù)轉換為通用的DICOM格式，導入Mimics軟件進行編輯，描繪肌纖維，并重建得到唇裂唇鼻部肌肉解剖結構的三維模型。
　　(2)唇裂唇鼻部有限元生物力

5、學模型的建立:參考Micro-CT所得三維模型，結合相關資料，在Catia軟件中建立唇裂唇鼻部皮膚-肌肉-軟骨的實體模型，并進行一定程度的簡化。實體模型導入Hypermesh軟件中進行網(wǎng)格劃分，軟組織劃分為C3D4H四面體單元，肌纖維以B31H梁單元進行模擬。細分后的模型，導入Abaqus軟件進行力加載及分析。
　　(3)唇裂修復術的有限元生物力學模擬實驗:以臨床資料和以往文獻作為參考，并以Micro-CT掃描重建模型作為依據(jù)，仿

6、照術中修復口輪匝肌和周圍相關肌肉的方式，分別建立直接對合口輪匝肌的普通術式和唇鼻肌肉三維定向重建術對單側唇裂和雙側唇裂修復術后的有限元生物力學模型。進行加載，觀察模型產生的變化。以評價在不同術式重建后的肌肉作用下，所產生效果之間的區(qū)別和維持能力。選擇現(xiàn)實患者中表現(xiàn)較為典型者，在放松狀態(tài)時和撅嘴動作時分別進行面部激光三維掃描，通過Geomagic Wrap軟件計算兩個動作的模型偏差，生成云圖，與有限元模型加載結果進行對比，驗證模擬結果的可

7、信性。
　　(4)根據(jù)唇鼻肌肉張力線組理論，結合有限元模擬實驗的推論，將唇鼻肌肉三維定向重建術應用于雙側唇裂的修復手術中。觀察并統(tǒng)計研究期間（2012年1月至2016年1月）應用該手術方式的31例雙側唇裂患兒的病歷資料。由非手術組的整形外科醫(yī)師以三分法評價術后即刻效果與術后半年至一年隨訪效果，證實該手術方式的可行性與實用價值。
　　結果:
　　(1) Micro-CT掃描重建部分:
　　①單側完全性唇裂胎兒標本觀

8、測結果:健側上唇仍然可見口輪匝肌的4個部分（口輪匝肌口緣部、口輪匝肌口周部、上唇鼻翼提肌以及鼻肌復合體）。但在裂隙邊緣，口輪匝肌和鼻肌的肌纖維發(fā)生了變形和移位?；紓扔葹閲乐兀±w維發(fā)育不良、方向紊亂。
　　②雙側完全性唇裂胎兒標本觀測結果:中線處未見明顯肌纖維。兩側裂隙外仍可找到發(fā)育不良、排列紊亂、方向規(guī)律不明確的肌纖維，口輪匝肌、上唇鼻翼提肌、鼻肌翼部界限不清。
　　(2)唇裂有限元生物力學分析部分:
　?、賳蝹韧耆?/p>

9、性唇裂FEA模擬結果:唇峰提高、裂隙增寬。患側鼻孔增寬，鼻翼腳繼續(xù)外展，鼻翼更加塌陷。鼻小柱向患側傾斜，人中則向健側偏移。
　?、陔p側側完全性唇裂FEA模擬結果:裂隙外側的上唇繼續(xù)外擴，唇峰提高。兩側鼻孔增寬，鼻翼腳繼續(xù)向外側伸展，鼻翼進一步塌陷，鼻尖有低平趨勢。
　　(3)唇裂修復術有限元模擬部分:比較直接對合口輪匝肌的術式與唇鼻肌肉三維定向重建術的效果。
　　①在單側唇裂，直接對合的口輪匝肌可以向中間收縮上唇，但對

10、鼻翼縮窄的影響較小。人中形態(tài)沒有明顯變化。鼻底沒有明顯的抬高，鼻翼腳外展和鼻翼塌陷未得到明顯改善。而經過三維定向重建的模型，收縮產生的作用更加明顯，鼻翼縮窄、人中立體形態(tài)增強、鼻底抬高、鼻翼腳收攏等效果明顯。
　?、谠陔p側唇裂，模擬結果與單側唇裂基本相近:直接對合的口輪匝肌對唇鼻部美學亞單位產生的影響非常小。而經過三維定向重建后可見，鼻翼縮窄、人中形態(tài)強化、鼻底抬高等效果十分顯著。
　　③經于現(xiàn)實患者面部激光三維掃描結果相對

11、比，現(xiàn)實患者唇部用力收縮產生的變化，與有限元模擬結果基本一致。
　　(4)雙側唇裂功能性修復臨床實踐:31例雙側唇裂患兒在我科接受基于唇鼻肌肉三維定向重建術的修復手術，22例完成半年至一年的術后隨訪。根據(jù)三分法評判，術后即刻效果與隨訪效果基本滿意，符合術前預期。
　　結論:
　　唇裂畸形在生長發(fā)育過程中的變化趨勢，與肌肉力量的影響有關。在異常的肌肉作用干涉下，裂隙增寬、鼻孔增寬、鼻翼塌陷、鼻翼腳外展、中線偏斜、唇峰提高

12、等畸形會進一步發(fā)展。這是肌肉力量的長期失衡造成的結果。因此欲達到唇裂的功能性修復，必須盡可能還原肌肉正常的生物力學平衡狀態(tài)。而僅僅直接對和口輪匝肌顯然做不到這一點。需要根據(jù)正常肌肉解剖結構，將唇裂口輪匝肌分割成不同的肌瓣，并按照正常唇鼻肌肉張力結構重新搭建肌肉之間的交叉、重疊、相對拮抗等立體關系。
　　結論:
　?、賿呙鑶蝹韧耆源搅押碗p側完全性唇裂胎兒的唇鼻部標本，并重建出肌肉解剖結構的三維模型，對唇裂肌肉解剖結構研究進行

13、了補充。
　?、趯⒂嬎銠C輔助工程中的有限元分析技術應用到了唇裂和唇裂修復中，建立了單側完全性唇裂和雙側完全性唇裂的有限元生物力學模型，借助技術手段將唇裂畸形與肌肉力量的關系進行了直觀的展現(xiàn)和數(shù)據(jù)化分析，證實了唇裂畸形與異常的肌肉生物力學失衡的關聯(lián)性。
　?、弁ㄟ^有限元生物力學分析技術，模擬唇裂修復術的原理，凸顯了重建唇鼻肌肉力學平衡狀態(tài)在唇裂功能性修復中的重要意義。為整形外科手術中分析畸形成因、設計臨床術式等方面提供了技術手