研究背景关于正常人口轮匝肌的大体解剖、精细解剖等研究已有许多相关研究报道。口轮匝肌及周围相关肌肉在正常人唇鼻部形态中的作用逐渐明确。但是由于缺乏标本、标本不易观察等客观原因,对唇裂口轮匝肌和周围相关肌肉的解剖结构的研究仍然存在很多争议。唇裂功能性修复与唇裂唇鼻部肌肉解剖结构密切相关。想要达到功能性修复的效果,就需要明确唇裂唇鼻部肌肉的解剖结构,还要深入理解肌肉的作用方式,并在术中重新建立起肌肉生物力学的平衡状态。大部分常见术式对唇鼻部肌肉的处理过于简单,术后效果仍有许多可以通过肌肉功能性修复来改进之处。目的运用Micro-CT扫描技术,扫描4个唇裂胎儿(2个双侧完全性唇裂胎儿和2个单侧完全性唇裂胎儿)的唇鼻部碘染色标本。再将扫描断层图像转换为DICOM格式导入三维软件,以重建出唇裂胎儿的唇鼻部肌肉解剖结构的三维模型。根据前一步骤所得三维模型,结合以往资料,用计算机辅助设计软件,建立唇裂唇鼻部皮肤-肌肉-软骨的有限元模型。通过计算机辅助工程软件对模型进行加载,模拟肌肉力量作用下唇鼻部产生的形变,验证唇裂畸形的发展趋势。以相同技术,建立单侧完全性唇裂和双侧完全性唇裂修复术后的模型,并仿照术中处理肌肉的方式建立力学模型。进行加载,观察模型在肌肉张力下产生的变化,对比直接对合口轮匝肌的术式与唇鼻肌肉三维定向重建术的效果区别与达到效果的机制。根据采用唇鼻肌肉三维定向重建术进行修复的双侧唇裂患儿病历资料,评价术后即刻与随访的效果,证明唇鼻肌肉三维定向重建术对唇裂功能性修复的意义。材料与方法(1)唇裂胎儿唇鼻部肌肉三维模型重建：从4例唇裂流产胎儿切取唇鼻部标本,4%甲醛溶液进行固定后,浸泡在3.75%碘碘化钾溶液中染色7天。使用Micro-CT对标本进行扫描,观察扫描图像中的肌纤维。将扫描所得二维断层图像数据转换为通用的DICOM格式,导入Mimics软件进行编辑,描绘肌纤维,并重建得到唇裂唇鼻部肌肉解剖结构的三维模型。(2)唇裂唇鼻部有限元生物力学模型的建立：参考Micro-CT所得三维模型,结合相关资料,在Catia软件中建立唇裂唇鼻部皮肤-肌肉-软骨的实体模型,并进行一定程度的简化。实体模型导入Hypermesh软件中进行网格划分,软组织划分为C3D4H四面体单元,肌纤维以B31H梁单元进行模拟。细分后的模型,导入Abaqus软件进行力加载及分析。(3)唇裂修复术的有限元生物力学模拟实验：以临床资料和以往文献作为参考,并以Micro-CT扫描重建模型作为依据,仿照术中修复口轮匝肌和周围相关肌肉的方式,分别建立直接对合口轮匝肌的普通术式和唇鼻肌肉三维定向重建术对单侧唇裂和双侧唇裂修复术后的有限元生物力学模型。进行加载,观察模型产生的变化。以评价在不同术式重建后的肌肉作用下,所产生效果之间的区别和维持能力。选择现实患者中表现较为典型者,在放松状态时和撅嘴动作时分别进行面部激光三维扫描,通过Geomagic Wrap软件计算两个动作的模型偏差,生成云图,与有限元模型加载结果进行对比,验证模拟结果的可信性。(4)根据唇鼻肌肉张力线组理论,结合有限元模拟实验的推论,将唇鼻肌肉三维定向重建术应用于双侧唇裂的修复手术中。观察并统计研究期间(2012年1月至2016年1月)应用该手术方式的31例双侧唇裂患儿的病历资料。由非手术组的整形外科医师以三分法评价术后即刻效果与术后半年至一年随访效果,证实该手术方式的可行性与实用价值。结果(1) Micro-CT扫描重建部分：①单侧完全性唇裂胎儿标本观测结果：健侧上唇仍然可见口轮匝肌的4个部分(口轮匝肌口缘部、口轮匝肌口周部、上唇鼻翼提肌以及鼻肌复合体)。但在裂隙边缘,口轮匝肌和鼻肌的肌纤维发生了变形和移位。患侧尤为严重,肌纤维发育不良、方向紊乱。②双侧完全性唇裂胎儿标本观测结果：中线处未见明显肌纤维。两侧裂隙外仍可找到发育不良、排列紊乱、方向规律不明确的肌纤维,口轮匝肌、上唇鼻翼提肌、鼻肌翼部界限不清。(2)唇裂有限元生物力学分析部分：①单侧完全性唇裂FEA模拟结果：唇峰提高、裂隙增宽。患侧鼻孔增宽,鼻翼脚继续外展,鼻翼更加塌陷。鼻小柱向患侧倾斜,人中则向健侧偏移。②双侧侧完全性唇裂FEA模拟结果：裂隙外侧的上唇继续外扩,唇峰提高。两侧鼻孔增宽,鼻翼脚继续向外侧伸展,鼻翼进一步塌陷,鼻尖有低平趋势。(3)唇裂修复术有限元模拟部分：比较直接对合口轮匝肌的术式与唇鼻肌肉三维定向重建术的效果。①在单侧唇裂,直接对合的口轮匝肌可以向中间收缩上唇,但对鼻翼缩窄的影响较小。人中形态没有明显变化。鼻底没有明显的抬高,鼻翼脚外展和鼻翼塌陷未得到明显改善。而经过三维定向重建的模型,收缩产生的作用更加明显,鼻翼缩窄、人中立体形态增强、鼻底抬高、鼻翼脚收拢等效果明显。②在双侧唇裂,模拟结果与单侧唇裂基本相近：直接对合的口轮匝肌对唇鼻部美学亚单位产生的影响非常小。而经过三维定向重建后可见,鼻翼缩窄、人中形态强化、鼻底抬高等效果十分显著。③经于现实患者面部激光三维扫描结果相对比,现实患者唇部用力收缩产生的变化,与有限元模拟结果基本一致。(4)双侧唇裂功能性修复临床实践：31例双侧唇裂患儿在我科接受基于唇鼻肌肉三维定向重建术的修复手术,22例完成半年至一年的术后随访。根据三分法评判,术后即刻效果与随访效果基本满意,符合术前预期。结论唇裂畸形在生长发育过程中的变化趋势,与肌肉力量的影响有关。在异常的肌肉作用干涉下,裂隙增宽、鼻孔增宽、鼻翼塌陷、鼻翼脚外展、中线偏斜、唇峰提高等畸形会进一步发展。这是肌肉力量的长期失衡造成的结果。因此欲达到唇裂的功能性修复,必须尽可能还原肌肉正常的生物力学平衡状态。而仅仅直接对和口轮匝肌显然做不到这一点。需要根据正常肌肉解剖结构,将唇裂口轮匝肌分割成不同的肌瓣,并按照正常唇鼻肌肉张力结构重新搭建肌肉之间的交叉、重叠、相对拮抗等立体关系。主要创新点：①扫描单侧完全性唇裂和双侧完全性唇裂胎儿的唇鼻部标本,并重建出肌肉解剖结构的三维模型,对唇裂肌肉解剖结构研究进行了补充。②将计算机辅助工程中的有限元分析技术应用到了唇裂和唇裂修复中,建立了单侧完全性唇裂和双侧完全性唇裂的有限元生物力学模型,借助技术手段将唇裂畸形与肌肉力量的关系进行了直观的展现和数据化分析,证实了唇裂畸形与异常的肌肉生物力学失衡的关联性。③通过有限元生物力学分析技术,模拟唇裂修复术的原理,凸显了重建唇鼻肌肉力学平衡状态在唇裂功能性修复中的重要意义。为整形外科手术中分析畸形成因、设计临床术式等方面提供了技术手段的参考。