彌猴單側(cè)軟腭肌肉對(duì)針式電極刺激的反應(yīng)

陳 織，尹立錚，尹寧北，趙振民

（北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院整形外科醫(yī)院，北京 100144）

軟腭的運(yùn)動(dòng)決定著鼻咽腔的閉鎖與開(kāi)放，與人是否能發(fā)出正確的語(yǔ)音密切相關(guān)。腭帆是軟腭運(yùn)動(dòng)時(shí)的術(shù)語(yǔ)，它位于上咽部與中咽部之間，根據(jù)需要向后上方上舉，從中咽部阻斷鼻咽腔與鼻腔，而鼻咽腔的閉鎖不僅在吞咽時(shí)避免食物流進(jìn)鼻腔，還能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)提供必要的咽壓，可產(chǎn)生鼻音與非鼻音。由于軟腭的運(yùn)動(dòng)與吞咽動(dòng)作、語(yǔ)音產(chǎn)生等密切相關(guān)，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)臨床研究很多，但基礎(chǔ)研究，包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中就軟腭相關(guān)肌肉的運(yùn)動(dòng)模式開(kāi)展研究未有報(bào)道。本研究通過(guò)針電極刺激猴軟腭肌肉后產(chǎn)生有效收縮，利用頭顱側(cè)位動(dòng)態(tài)X線及鼻咽纖維鏡觀察記錄軟腭的運(yùn)動(dòng)模式，得出腭帆提肌是主要閉合咽腔的肌肉；針對(duì)不同的肌肉組合刺激，可以模仿臨床上的腭咽閉合，為進(jìn)行軟腭肌肉功能重建及康復(fù)訓(xùn)練的研究提供了有效的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

采用正常健康活潑的5～6歲齡成年雄性獼猴4只，平均體重為5.2～5.6Kg，軀干長(zhǎng)480mm［SCXK（京）2005-0005］。無(wú)失牙及咬合異常，無(wú)結(jié)核等傳染性疾病。所有動(dòng)物由中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心依照嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)提供。實(shí)驗(yàn)期間飼養(yǎng)于該實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，安置于專門定做的不銹鋼金屬籠舍內(nèi)，每籠1只，專人飼養(yǎng)，環(huán)境溫度16℃+3℃、濕度40％～70％。主食為人工顆粒料。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器

BL-420生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)：信號(hào)發(fā)生與采集于一體；USB2.0全速方式連接；具有安全可靠的光電隔離的放大器，可進(jìn)行人體試驗(yàn)；具備良好的電流屏蔽；日本奧林巴斯ENF-T3鼻咽光學(xué)纖維內(nèi)窺鏡：冷光源為可曲式軟管，帶有圖文分析軟件，具有錄像與靜止拍片功能；單級(jí)針式電極：銀質(zhì)針電極（直徑0.3mm，長(zhǎng)度9cm）。電極針的針尖針尾裸露，分別連接刺激輸出端電源及口內(nèi)目標(biāo)肌肉肌腹。針體外涂絕緣涂層，實(shí)驗(yàn)前經(jīng)檢測(cè)電流通暢，絕緣性好，電極無(wú)短路；猴開(kāi)口電極刺激定位器：不銹鋼制作，協(xié)助刺激針定位，定位滑桿和刺激針固定器配合使用可實(shí)現(xiàn)口腔內(nèi)全方位的三維立體定位。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

通過(guò)解剖成年獼猴尸頭，定位標(biāo)記軟腭五組肌肉，即腭帆提肌、腭帆張肌、咽腭肌、舌腭肌、懸雍垂肌，確定從口內(nèi)進(jìn)針的角度及深度。麻醉成功后，取仰臥位，頭部稍微超過(guò)操作臺(tái)。用紗布條固定好四肢后，常規(guī)碘伏消毒口內(nèi)及口周，鋪術(shù)巾。于張口位置固定定位架，將軟腭肌肉作為目標(biāo)肌，分別應(yīng)用銀質(zhì)針式電極刺激單側(cè)肌肉。在自制猴開(kāi)口電極定位刺激器幫助下，參考預(yù)先測(cè)量的進(jìn)針?lè)较蚝徒嵌龋謩e于張口位預(yù)先定位好的目標(biāo)肌肉刺入兩根針電極，為了能盡可能多采集一些神經(jīng)肌電位，兩根電極之間盡可能間隔一定距離。以泰盟BL-420S生物機(jī)能刺激輸出端連接電極針尾部，分別給以細(xì)電壓串刺激。刺激電壓分別為1V、3V、5V，頻率為20Hz、50Hz、100Hz，波寬為2ms，串刺激為每次串長(zhǎng)20個(gè)。刺激同時(shí)，應(yīng)用鼻咽纖維鏡檢查。頭稍后仰，鼻咽鏡從下鼻道插人鼻咽腔，用電視系統(tǒng)監(jiān)視鼻咽鏡的位置，當(dāng)在一個(gè)視野內(nèi)能清楚地顯示腭咽部四個(gè)邊界（咽后壁、左右咽側(cè)壁、軟腭后緣）時(shí)，將鼻咽纖維鏡頭相對(duì)固定，在靜止位及針式電極刺激時(shí)分別錄像。取出鼻咽纖維鏡后，刺激同時(shí)，于猴頭直立側(cè)位行X線拍片檢查；再經(jīng)一側(cè)鼻孔注入液態(tài)硫酸鋇造影劑約2mL，刺激同時(shí)拍片。

2 結(jié)果

2.1 針電極刺激參數(shù)對(duì)猴軟腭肌肉的影響

電壓為3V時(shí)肌肉均有收縮動(dòng)作；腭帆提肌在5V電壓時(shí)可發(fā)生腭咽閉合動(dòng)作；咽腭肌、舌腭肌在電壓5V時(shí)發(fā)生軟腭下降動(dòng)作；腭帆張肌僅有收縮，而未發(fā)生腭咽閉合；懸雍垂肌在電壓為5V時(shí)發(fā)生軟腭上抬動(dòng)作（表1）。

刺激電壓為5V、刺激頻率為20Hz時(shí)肌肉均有收縮；腭帆提肌在20Hz時(shí)即發(fā)生腭咽閉合；咽腭肌、舌腭肌在100Hz時(shí)發(fā)生軟腭下降動(dòng)作；腭帆張肌僅有收縮，而未發(fā)生腭咽閉合；懸雍垂肌發(fā)生軟腭上抬動(dòng)作（表2）。

表1 刺激電壓對(duì)軟腭肌肉的影響Tab.1 The effect of voltage on soft palate

表2 刺激頻率對(duì)猴軟腭肌肉的影響Tab.2 The effect of frequency on soft palate

刺激電壓為3V、刺激頻率為20Hz時(shí)，刺激單側(cè)腭帆提肌、咽腭肌和刺激單側(cè)腭帆提肌、舌腭肌時(shí)軟腭下降；刺激腭帆提肌、腭帆張肌時(shí)軟腭上抬；刺激腭帆提肌、懸雍垂肌時(shí)有腭咽閉合動(dòng)作（表3）。

表3 腭帆提肌與其他肌肉雙組合刺激對(duì)軟腭肌肉的影響Tab.3 Stimulated LVP with other muscles respectively at 3V/20 Hz

2.2 不同針電極強(qiáng)度刺激猴軟腭時(shí)X線評(píng)價(jià)

電極刺激腭帆提肌時(shí)軟腭上抬運(yùn)動(dòng)明顯。在電壓5V、刺激頻率20Hz時(shí)，腭咽閉合平面無(wú)造影劑停留。電極刺激咽腭肌、舌腭肌時(shí)軟腭會(huì)有不同程度的下降，在刺激電壓5V、刺激頻率100Hz時(shí)，腭咽閉合平面有造影劑沿咽后壁流下（圖1，彩插5）。

2.3 針電極刺激猴軟腭時(shí)鼻咽纖維鏡評(píng)價(jià)

在刺激電壓5V、刺激頻率20Hz時(shí)，刺激單側(cè)腭帆提肌即可發(fā)生腭咽閉合動(dòng)作。而刺激單側(cè)腭帆張肌僅發(fā)生單側(cè)肌肉的收縮，未發(fā)生腭咽閉合動(dòng)作（圖2，彩插5）。結(jié)果表明，電極刺激可有效誘發(fā)軟腭肌肉運(yùn)動(dòng)，腭帆提肌對(duì)腭咽閉合功能起主要作用。應(yīng)用鼻咽纖維鏡和頭顱側(cè)位X線定位片可準(zhǔn)確評(píng)價(jià)腭咽閉合動(dòng)作。

3 討論

3.1 關(guān)于腭裂及腭咽閉合功能的動(dòng)物模型

動(dòng)物模型是在指醫(yī)學(xué)研究中建立的具有人類疾病模擬表現(xiàn)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)象和相關(guān)材料。在唇腭裂研究方面，自1950年Harvold首次在恒河猴體內(nèi)，通過(guò)手術(shù)方法建立牙槽嵴裂動(dòng)物模型以來(lái)，人們業(yè)已開(kāi)發(fā)和使用了許多種唇腭裂動(dòng)物模型。適宜的動(dòng)物模型是研究唇腭裂病因?qū)W、胚胎發(fā)育學(xué)、疾病發(fā)生學(xué)、臨床治療學(xué)等方面的重要手段之一。因此，在腭裂治療學(xué)的深入研究方面，選擇和應(yīng)用容易獲取或制作、穩(wěn)定性好、重復(fù)性高的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型必然是決定研究結(jié)果是否可信和可靠的核心問(wèn)題之一。按產(chǎn)生的方法不同，主要分為兩類：一類是先天性唇腭裂動(dòng)物模型，另一類是外科手術(shù)誘導(dǎo)的動(dòng)物模型。軟腭肌肉的配合運(yùn)動(dòng)是決定腭咽閉合的關(guān)鍵因素，為獲得正常的語(yǔ)音創(chuàng)造條件［1］，專門針對(duì)腭咽閉合不全的肌肉作用機(jī)制的動(dòng)物模型還并未建立。本研究采用靈長(zhǎng)類動(dòng)物獼猴作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其種屬關(guān)系非常接近人類，因而應(yīng)具有較為相似的腭部解剖形態(tài)，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行解剖分離是可行的。通過(guò)對(duì)獼猴尸頭進(jìn)行精細(xì)解剖發(fā)現(xiàn)，其軟腭的五組肌肉即腭帆提肌、腭帆張肌、咽腭肌、舌腭肌、懸雍垂肌的形態(tài)結(jié)構(gòu)與人類相似。實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有象以往外科手術(shù)那樣對(duì)猴腭咽部造成創(chuàng)傷，僅對(duì)相關(guān)肌肉進(jìn)行了刺激，所以本研究采用獼猴作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是適宜的。

3.2 關(guān)于猴腭咽閉合肌肉運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)方法

在諸多的動(dòng)物模型中，采取外科實(shí)驗(yàn)技術(shù)建立模型是一種適宜的方法，但是不能精確地概括人類患者中千變?nèi)f化的畸形［2］。有關(guān)腭咽部肌肉電生理學(xué)研究已有基礎(chǔ)，臨床上已有學(xué)者直接采用電極針自口腔內(nèi)直接刺入肌肉測(cè)量肌肉運(yùn)動(dòng)電位和誘發(fā)肌肉動(dòng)作的報(bào)道［3］。Kim等［4］和Paniello等［5］在他們的實(shí)驗(yàn)中對(duì)喉返神經(jīng)的刺激電極作了比較研究，他們發(fā)現(xiàn)，雙極電極比單級(jí)電極容易誘發(fā)更多的神經(jīng)纖維化和組織反應(yīng)。另外，單級(jí)電極更容易設(shè)計(jì)，所以他們認(rèn)為采用單級(jí)電極來(lái)進(jìn)行研究比較合適。本實(shí)驗(yàn)采用了這個(gè)觀點(diǎn)，在受刺激的肌肉病理檢查中未發(fā)現(xiàn)組織變性。我們認(rèn)為綜合使用鼻咽纖維鏡及咽腔造影X線成像檢查，以發(fā)揮二者之所長(zhǎng)，來(lái)記錄經(jīng)電極刺激后軟腭的活動(dòng)狀態(tài)，這種評(píng)價(jià)方法是客觀、可靠的。

3.3 關(guān)于肌肉的運(yùn)動(dòng)模式

軟腭肌肉的充分后上運(yùn)動(dòng)是腭咽閉合的基礎(chǔ)，腭帆提肌是完成此功能的主要肌肉。1986年，F(xiàn)ullow首次提出采用反向雙“Z”形瓣，重建腭帆提肌的止點(diǎn)，以后退軟腭。近年來(lái)，不斷有學(xué)者進(jìn)行腭帆提肌重建的研究報(bào)道，但均未達(dá)到上提、后退軟腭兩者兼顧的目的，就此，關(guān)于腭帆提肌是否參與了咽側(cè)壁的運(yùn)動(dòng)有爭(zhēng)議。解剖觀察腭帆提肌進(jìn)入軟腭時(shí)，越過(guò)咽上縮肌翼咽部上緣與咽上縮肌肌纖維有聯(lián)系，其肌腹面積較寬，提示腭帆提肌可能參與了咽側(cè)壁的運(yùn)動(dòng)［6］。腭咽肌在軟腭部被腭帆提肌分為前后兩束，兩束包裹腭帆提肌，在腭中線與對(duì)側(cè)肌束相連接。傳統(tǒng)認(rèn)為兩側(cè)肌肉收縮，起到縮小咽門及向后、下?tīng)坷涬竦淖饔?。Dickon［7］認(rèn)為咽腭肌是腭帆提肌的拮抗肌，不與腭帆提肌同時(shí)收縮，對(duì)發(fā)音不起作用。有人分別通過(guò)肌電圖和解剖的研究認(rèn)為腭帆提肌上提力共同作用于軟腭，使軟腭后退與咽后壁更好的接觸，擴(kuò)大接觸面積［8，9］。另外，該肌還與咽上縮肌共同參與咽壁的收縮功能。為了解軟腭下降的機(jī)制，有人用肌電圖對(duì)軟腭下降有關(guān)的肌活動(dòng)進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)發(fā)含有通鼻音的音節(jié)時(shí)活動(dòng)增強(qiáng)，即軟腭在下降動(dòng)作中腭舌肌的活動(dòng)增強(qiáng)。更多學(xué)者［3］認(rèn)為腭帆提肌和腭帆張肌的共同作用，使咽鼓管功能得以實(shí)現(xiàn)。Ishijlma等［10］通過(guò)三維重建腭帆提肌、腭帆張肌和咽鼓管軟骨部，認(rèn)為腭帆提肌、腭帆張肌不僅具有開(kāi)放咽鼓管的功能，由于腭帆提肌收縮的時(shí)間較長(zhǎng)，當(dāng)腭帆張肌放松后，其控制的中、后軟骨部關(guān)閉后，腭帆提肌控制的前軟骨部還處于開(kāi)放的狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一個(gè)泵的作用，方向是沿著咽鼓管從中耳到達(dá)鼻咽部。本實(shí)驗(yàn)中依據(jù)腭帆提肌與相關(guān)肌肉的協(xié)同與拮抗作用進(jìn)行組合刺激，得到了與臨床研究一致的結(jié)果。

總之，應(yīng)用電極刺激軟腭肌肉的實(shí)驗(yàn)研究是必要的，能產(chǎn)生腭咽閉合動(dòng)作。為搞清楚肌肉間的協(xié)同作用，還需進(jìn)一步探討，如雙側(cè)肌肉的組合刺激、體內(nèi)埋植電極的刺激等。

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