生物力學(xué)在女性盆底功能障礙性疾病中的應(yīng)用

毛卉，黃程勝，吳氫凱，周月娣

女性盆底功能障礙性疾病（pelvic floor dysfunction，PFD）是指由于女性盆底支持結(jié)構(gòu)發(fā)育障礙、損傷以及缺陷等因素引發(fā)的一種疾病，通常表現(xiàn)為壓力性尿失禁（stress urinary incontinence，SUI）、盆腔器官脫垂（pelvic organ prolapse，POP）及女性性功能障礙（female sexual dysfunction，F(xiàn)SD）等，該病是降低女性生活質(zhì)量的常見病。我國SUI的發(fā)病率為22.9%（1 197/5 221）[1]。美國相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)表示近年美國SUI的發(fā)病率高達(dá)25%，其中表現(xiàn)為POP以及大、小便失禁的患者依次為2.9%、9.4%以及17.1%[2]。近年來PFD備受關(guān)注，全球大部分國家已將女性健康作為評(píng)估公共衛(wèi)生水平一項(xiàng)不可或缺的硬性指標(biāo)，甚至還被用作評(píng)估某一地區(qū)或某一國家文明程度的指標(biāo)。目前我國也已將提高女性健康，特別是預(yù)防女性PFD等工作作為政府的主要工作之一[3]。

生物力學(xué)興起于20世紀(jì)60年代中、后期，是力學(xué)與生物學(xué)、生理學(xué)、解剖學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等相結(jié)合的一門既屬于力學(xué)學(xué)科又屬于生命學(xué)科的新興學(xué)科。就生物力學(xué)而言，其具體含義為將相關(guān)力學(xué)知識(shí)與生物學(xué)相結(jié)合，用以闡述生命過程中相關(guān)力學(xué)表征的一種學(xué)科。隨著時(shí)間的發(fā)展，該學(xué)科在整形、骨科等領(lǐng)域中的應(yīng)用相對成熟，近年來被逐漸應(yīng)用于婦產(chǎn)科領(lǐng)域[4-6]。現(xiàn)就生物力學(xué)在PFD中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 PFD發(fā)病機(jī)制的生物力學(xué)研究

隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)展，有關(guān)PFD發(fā)病機(jī)制的相關(guān)學(xué)說不斷完善，下面就生物力學(xué)方面對之進(jìn)行闡述。女性骨盆底由韌帶、筋膜以及多層肌肉等幾部分組成，其由外向內(nèi)分為3層：①外層，由會(huì)陰淺筋膜及其深面的3對肌肉及肛門外括約肌組成；②中層，為泌尿生殖膈；③內(nèi)層，為盆膈，是骨盆底最堅(jiān)韌的一層，由肛提肌及其內(nèi)、外各覆一層筋膜組成。在骨盆底肌肉中，肛提肌起最重要的支持作用。從水平角度，骨盆底可分為前、中、后3部分。一旦骨盆底結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷或功能障礙，極易導(dǎo)致盆腔器官松弛、脫垂等現(xiàn)象。前盆腔支持結(jié)構(gòu)缺陷可發(fā)生尿道和陰道前壁脫垂，中盆腔支持結(jié)構(gòu)缺陷可發(fā)生子宮和陰道穹隆脫垂，后盆腔支持結(jié)構(gòu)缺陷可發(fā)生陰道后壁脫垂和子宮直腸陷凹疝。

女性盆底的結(jié)締組織（筋膜、韌帶）主要由Ⅰ型和Ⅲ型膠原組成。Ⅰ型膠原與支持作用有關(guān)，硬度較大，直徑較粗；Ⅲ型膠原與組織的彈性有關(guān)。對陰道前壁具有支持作用的盆筋膜腱弓由84%的Ⅲ型膠原、13%的彈性蛋白和少量平滑肌構(gòu)成。女性骨盆底組織受到各種力的作用，如妊娠、分娩、重力、排便、咳嗽等。機(jī)械力作用于人骨盆底成纖維細(xì)胞后，將會(huì)對Ⅰ型以及Ⅲ型膠原的合成造成嚴(yán)重影響，進(jìn)而破壞原有平衡，使人體膠原含量急劇銳減。受機(jī)械力的影響，成纖維細(xì)胞會(huì)急劇凋亡，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)量不斷變少。除此之外，一旦機(jī)械力過大，將會(huì)嚴(yán)重影響骨架蛋白水平，因而PFD患者的盆底支持組織以及細(xì)胞的生物力學(xué)特性常會(huì)發(fā)生一定程度的變化[7]。

成纖維細(xì)胞是支持組織不可或缺的重要構(gòu)成，主要功能是合成且分泌相關(guān)膠原蛋白、酶、生長因子以及激素等，以此促進(jìn)機(jī)體的新陳代謝，支持組織結(jié)構(gòu)和功能[8-9]。彈力纖維是結(jié)締組織的主要成分，功能是使形變組織慢慢恢復(fù)原始狀態(tài)，這一切離不開彈性蛋白。彈性蛋白通常位于細(xì)胞外基質(zhì)中，彈性蛋白含量減少將會(huì)導(dǎo)致PFD。Zhao等[10]研究提示宮骶韌帶彈性蛋白含量減少會(huì)導(dǎo)致POP。Luo等[11]通過生物力學(xué)模型研究發(fā)現(xiàn)，子宮懸吊韌帶具有粘彈性行為，在最大外力作用下宮骶韌帶可以延伸到自身長度的2倍。上述研究均表明盆底支持結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的降低可能是導(dǎo)致POP的原因?，F(xiàn)已公認(rèn)PFD是盆底肌肉以及結(jié)締組織損傷所致。Dietz等[12]指出，10%～30%的女性陰道分娩導(dǎo)致的肛提肌撕裂與之后發(fā)生PFD有關(guān)。van Delft等[13]發(fā)現(xiàn)21%的女性在首次陰道分娩后出現(xiàn)肛提肌從恥骨附著處撕脫。肛提肌損傷可能導(dǎo)致肛提肌裂孔擴(kuò)大和盆腔器官位置下移[14]。

2 PFD診斷的生物力學(xué)研究

PFD的診斷主要以患者的主要癥狀和體征為依據(jù)，而影像學(xué)檢查的應(yīng)用也越來越多。在PFD患者盆底肌肉的研究方面，臨床上借助盆底超聲、磁共振成像（MRI）等醫(yī)學(xué)器械能夠較為清晰地觀察到肛提肌的斷裂狀態(tài)，例如斷裂直徑、范圍大小、損傷部位以及程度等[15]。通常情況下，超聲用于軟組織檢查能夠非常清晰地觀察到肛提肌的狀態(tài)。向君彥等[16]借助超聲技術(shù)觀察到了較為清晰的盆底矢狀面結(jié)構(gòu)，特別是借助三維超聲技術(shù)，可觀察到較為明晰的橫斷面信息，最終得到了盆底立體解剖圖像。廖林森等[17]借助MRI觀察到了PFD患者較為清晰的產(chǎn)后盆底肛提肌裂孔狀態(tài)。

近年來，有限元分析法成為婦科生物力學(xué)研究的熱點(diǎn)。國內(nèi)外對人體軟組織的研究尚處于初級(jí)階段，但發(fā)展迅速。Hoyte等[18]早在2001年就建立了PFD患者及無PFD婦女的肛提肌三維形態(tài)學(xué)模型，進(jìn)而得出結(jié)論，即PFD患者常會(huì)出現(xiàn)肛提肌損傷情況。著名學(xué)者M(jìn)artins等[19]在2007年針對肛提肌變化情況構(gòu)建了對應(yīng)的有限元模型，得出結(jié)論：一旦盆底肌肉受力，極易產(chǎn)生肛提肌的病變。中國數(shù)字化可視女性盆腔的計(jì)算機(jī)三維重建于2005年成功建立[20]，主要是從解剖學(xué)角度分析盆底。宋紅芳等[21]于2012年構(gòu)建盆底軟組織的有限元模型，該研究從力學(xué)角度為認(rèn)識(shí)女性PFD提供參考。Luo等[22]開發(fā)了一種三維有限元模型用以了解女性POP的發(fā)生機(jī)制，尤其是直腸脫垂。

觸覺成像（tactile imaging，TI）又稱“應(yīng)力成像”或“力學(xué)成像”，是一種新型彈性成像技術(shù)，通過TI探頭，其表面的壓力傳感器可模仿人的觸覺繪制組織彈性圖，其行為類似于用人類的手指在臨床檢查時(shí)稍微壓縮軟組織，通過超聲取得壓力檢測結(jié)果的變化模式，TI以往主要用于乳腺和甲狀腺結(jié)節(jié)的診斷[23-24]。陰道觸覺成像系統(tǒng)（vaginal tactile imaging，VTI）可獲得和繪制陰道內(nèi)壓力數(shù)據(jù)，是TI在盆底領(lǐng)域的應(yīng)用。VTI原型包括一個(gè)經(jīng)陰道探頭、一個(gè)電子單元和一個(gè)帶數(shù)據(jù)采集卡的筆記本電腦，該陰道探頭內(nèi)裝置了觸覺傳感器陣列和傾斜傳感器，在檢查過程中，觸覺傳感器陣列安裝在與陰道壁接觸的探頭表面[25]。在檢查過程中，VTI探頭由一次性彈性護(hù)套覆蓋，隨著陰道內(nèi)探頭位置的改變，通過VTI技術(shù)能可視化地獲取陰道壁的壓力，評(píng)估盆底肌肉的收縮力量和盆底結(jié)締組織的支持力量[26]。VTI是一種非常有前景的盆底生物力學(xué)精準(zhǔn)評(píng)估新技術(shù)。

3 PFD治療中的生物力學(xué)應(yīng)用

PFD的治療方式包括行為治療、保守治療和手術(shù)治療等，其本質(zhì)是重建盆底的力學(xué)平衡，改善癥狀，回納脫垂。

3.1 行為治療行為治療是主要的生活方式干預(yù)方法，包括避免增加腹內(nèi)壓的活動(dòng)，定期排空膀胱及排便，盡量保證平穩(wěn)排便，控制體質(zhì)量等。

3.2 保守治療保守治療是通過盆底肌肉鍛煉（PFMT）改善盆底肌狀態(tài)。PFMT即Kegel訓(xùn)練，是憑借相關(guān)鍛煉來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化盆底肌肉強(qiáng)度、耐力以及支持力等目的。根據(jù)英國相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)在2015年所發(fā)表的研究結(jié)論可知，若存在SUI現(xiàn)象，那么最佳治療方案就是不間斷進(jìn)行3個(gè)月的PFMT[27]。Labrie等[28]認(rèn)為，若出現(xiàn)SUI，采取PFMT法可以達(dá)到較好的恢復(fù)效果。生物反饋（biofeed back，BK）輔助的PFMT效果優(yōu)于單純的自身鍛煉[29]。目前盆底肌力的評(píng)價(jià)體系多樣化，陰道肌肉電生理評(píng)估主要包括陰道表面肌電信號(hào)評(píng)估和陰道壓力評(píng)估[30-31]。采用生物反饋儀采集陰道表面肌電信號(hào)可觀察肌肉收縮時(shí)的生理變化，間接評(píng)定肌肉張力、肌肉收縮力以及肌肉的疲勞程度[32-33]。陰道壓力檢測代表陰道周圍肌群收縮的合力，具有無創(chuàng)、簡便、數(shù)據(jù)直觀、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，也可推薦作為盆底肌力篩查的指標(biāo)[34]。此外，盆底電刺激治療、家庭功能康復(fù)器也有增強(qiáng)盆底肌力的作用。絕經(jīng)后婦女陰道局部注射雌激素，能夠顯著提升盆底肌張力，使盆底組織重新達(dá)到豐滿。

3.3 手術(shù)治療傳統(tǒng)的盆底重建手術(shù)主要通過自身組織修補(bǔ)、加強(qiáng)松弛損傷的盆底支持結(jié)構(gòu)、重建盆底力學(xué)平衡，達(dá)到治療POP的目的。隨著年老及自身組織支持力度逐漸下降，患者術(shù)后10年的POP復(fù)發(fā)率高達(dá)25%[35]。隨著新型盆底修復(fù)技術(shù)的不斷成熟，再加上相關(guān)材料的不斷豐富，之前落后的手術(shù)方法被淘汰，取而代之的是現(xiàn)代盆底修復(fù)手術(shù)，降低了術(shù)后復(fù)發(fā)率。新型盆底修復(fù)及重建材料的應(yīng)用不但可以加固盆底組織，而且還可以使筋膜彈性變得更好。目前常用的補(bǔ)片是合成的不可吸收的聚丙烯網(wǎng)片，待補(bǔ)區(qū)域的成纖維細(xì)胞可直接穿過網(wǎng)片微孔進(jìn)行生長，從而構(gòu)成“骨架”結(jié)構(gòu)，恢復(fù)盆底支持結(jié)構(gòu)。宋曉晨[36]從生物力學(xué)角度進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，陰道前壁膨出女性的陰道前壁組織彈性降低，僵硬度增加，生物力學(xué)性能減退；陰道前壁組織的生物力學(xué)特性為各向同性，這種構(gòu)成能夠提供盆底組織各種合適的變形方式，以適應(yīng)腹腔內(nèi)壓的增加；對臨床上常用的3種合成網(wǎng)片的組織相容性及生物力學(xué)特性的變化也能很好地適應(yīng)。張榮[37]深入探討絲蛋白涂層聚丙烯網(wǎng)片的生物力學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)其能夠顯著改善聚丙烯網(wǎng)片的生物力學(xué)特性。上述研究提示生物力學(xué)能評(píng)估PFD治療過程中重建材料的選擇和應(yīng)用。

4 結(jié)語

綜上所述，生物力學(xué)貫穿PFD的發(fā)生、發(fā)展、康復(fù)和治療的全過程。目前國內(nèi)外對女性骨盆底的生物力學(xué)研究還處于初級(jí)階段，研究結(jié)果也不盡一致，但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)學(xué)機(jī)械技術(shù)與軟件技術(shù)的發(fā)展，生物力學(xué)將在婦產(chǎn)科領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用，在PFD中的應(yīng)用將更加廣泛。