黄威 曹丁 张晓燕 高玺鑫 李向军

唇腭裂是口腔颌面部常见的先天性发育异常性疾病，患病率约为0.16%[1]，其中单侧完全性唇腭裂患者所占比例高达30%[2]。腭裂术后常伴发上颌骨发育不足[3-5]，大部分学者认为腭裂手术创伤及术后瘢痕组织挛缩为其主要原因[6-8]，其发生机理一直作为研究的热点。文抑西等[9]曾对腭部瘢痕力进行研究，但是腭部不同部位的瘢痕力对上颌骨的作用情况国内外尚未见报道，本研究通过有限元技术，对腭部不同部位的瘢痕力对上颌骨的影响进行分组对比研究，为腭裂术式的选择提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验基础

选取一男性17 岁右侧完全性唇腭裂患者进行螺旋CT扫描与三维重建，将其图片应用ANSYS软件输入文件形成轮廓图完成模型的建立，并手动选取两侧腭板口腔面利用单元生长技术形成含腭板软组织的三维有限元模型[10](图1)。

1.2 在有限元模型上分组施加工况，模拟腭部瘢痕力

第一组为整个腭板口腔面施加载荷力，第二组为在裂隙缘处施加载荷力，第三组为在腭板口腔面的外1/3处施加载荷力，第四组为在腭板口腔面的内2/3处施加载荷力。腭部瘢痕力大小均为17.52 N[9]，方向为由两侧向中央及由前向后，限制面设定为两侧上颌骨后端的翼颌连接处所形成的连接面[9](表1)。

图1 连为一体的腭裂上颌骨有限元模型Fig 1 Connected finite element model of maxilla with cleft palate

表1 各组腭部工况添加情况Tab 1 Loading condition in the groups

注：施力节点数为有限元模型上施力区所对应节点数量;R:右侧上颌骨(裂隙侧上颌骨)；L：表示左侧上颌骨(非裂隙侧上颌骨);X:表示右侧上颌骨受到横断面上由右向左的水平方向的作用力，即由外向内的作用力;-X：表示左侧上颌骨受到横断面上由左向右的水平方向的作用力，即由外向内的作用力;-Z：表示两侧上颌骨均受到矢状面上由前向后方向的作用力

2 结 果

2.1 各组位移云图的结果显示与分析

见图2。

2.2 位移结果的读取

①第一组总位移：两侧上颌骨由前向后，由外到内，由下到上，位移形变逐渐变小，其中上颌骨前段裂隙两侧及两侧颧突位移形变最明显，且健侧位移大于患侧；②第二组总位移：患侧上颌骨前段牙槽突形变大于健侧骨段，且形变量比为6.537/10.694(前者为第二组位移云图所显示最大值即第二组最大形变量，后者为第一组位移云图所显示最大值即第一组最大形变量)，表明较第一组而言，第二组形变量明显缩小；③第三组总位移：健侧上颌骨较患侧形变明显的趋势，较第一组情况更加显著，且形变量更大(11.964-0.001 719>10.694-0.001 462)(前者为第三组位移云图所显示最大值与最小值差即第三组形变幅度，后者为第一组位移云图所显示最大值与最小值差即第一组形变幅度)；④第四组总位移：健侧上颌骨形变与第一组情况相似，但是患侧上颌骨形变较其有所增加；就形变量而言，9.034/10.694(前者为第四组位移云图所显示最大值即第四组最大形变量，后者为第一组位移云图所显示最大值即第一组最大形变量)，表明形变趋势总体较第一组情况有所减小。

3 讨 论

3.1 分组的含义

第一组腭部瘢痕力，即在腭板口腔面全层施加的瘢痕力，以单侧完全性唇腭裂患者，实施两瓣后退法手术为例，在腭裂修补术后，瘢痕组织将会产生在腭板口腔面全层以及裂隙区，所以这些瘢痕组织对硬组织的施力作用点即为腭板口腔面全层及部分牙槽突内壁。其中可具体分为以下几个部分：①裸露骨面处的瘢痕组织；②腭粘骨膜瓣与腭板之间的瘢痕组织；③腭粘骨膜瓣与鼻腔侧黏膜之间的瘢痕组织(即裂隙区的瘢痕组织)。这三部分瘢痕组织的受力点分别为：①靠近牙槽突内壁的裸露腭板骨面及部分牙槽突内壁；②腭粘骨膜瓣与腭板的接触部分；③两侧裂隙缘。由于每位患者的裂隙程度不同，所以以上三部分所造成的施力节点比例也不同，作者将其划分为三部分，以研究其各自的趋势，即：①裸露骨面处的瘢痕组织所对应的瘢痕力的施力区为腭板口腔面的外1/3部分(第三组)；②腭粘骨膜瓣与腭板之间的瘢痕组织所对应的瘢痕力的施力区为腭板口腔面的内2/3部分(第四组)；③腭粘骨膜瓣与鼻腔侧黏膜之间的瘢痕组织所对应的瘢痕力的施力区为两侧裂隙缘(第二组)。由于各组施加力量区域不同，故所对应区域的节点数不同，但各组所施加力量的大小与方向均相同。

图2 各组总位移Fig 2 Displacement venctor sum of the groups

3.2 分组对比

第一组腭部瘢痕力即临床实际中腭部瘢痕力(腭裂两瓣法)，其他3 组腭部瘢痕力较第一组而言，对上颌骨的影响:①第二组形变量小于第一组，即在裂隙缘两侧施加瘢痕力对上颌骨的影响较实际情况偏小;②第三组形变量大于第一组，即在腭板口腔面的外1/3处施加瘢痕力对上颌骨的影响较实际情况偏大;③第四组形变量小于第一组，即在腭板口腔面的内2/3处施瘢痕力对上颌骨的影响较实际情况偏小;④鉴于第二组与第四组均小于第一组，那么将第二组与第四组进行比较，可知，第四组形变量大于第二组情况，即在腭板口腔面的内2/3处施加瘢痕力对上颌骨的影响较在裂隙缘两侧施加瘢痕力对上颌骨的影响大;⑤小结：在相同瘢痕力的情况下，腭板口腔面外侧近牙槽突区的瘢痕力对上颌骨的影响最大，腭板口腔面内侧的瘢痕力次之，裂隙区的瘢痕力影响最小。

3.3 腭裂手术对上颌骨的影响及术式的探讨

Jackson等[11]认为腭裂手术主要造成上颌牙弓宽度缩窄，Bittencourt等[5]认为腭裂手术不仅对上颌骨宽度造成影响，同时长度的发育也会受到限制。本研究前期试验认为腭裂术后上颌骨在三维方向上生长均受到抑制，以宽度影响最重[9]。

腭裂术式的选择为上颌骨发育异常的重要影响因素之一[12]：Iwasaki等[13]认为腭裂手术中两瓣后推法较兰式手术对上颌骨发育而言影响更大；Jackson等[11]研究发现反向双“Z”法对上颌骨发育未造成明显影响；Shi等[14]认为腭裂术式中，腭瓣后推法对上颌骨发育影响最重，其次是有松弛切口的改良兰式法；有学者认为犁骨瓣法修复腭裂对上颌骨发育影响较小[15-16]，Xu等[7]认为犁骨瓣法主要是限制了上颌骨向下的生长发育，Fudulej 等[17]发现犁骨瓣法修复腭裂较兰式法对上颌骨发育而言，有更好的牙弓关系。综上，犁骨瓣法及反向双“Z”法对上颌骨影响较轻，两瓣法影响最重，兰式法介于其间。

本研究认为腭裂术后瘢痕组织越靠近牙槽突则对上颌骨影响越大，越近裂隙区则影响越小，故术式选择可以尽量减少近牙槽突区切口，其结果与以上研究相近，且本研究从生物力学角度揭示了其机理。有限元分析为一种近似科学，该研究从建模直至腭部瘢痕力的模拟均采用了近似的原理，故其不能完全替代人体复杂的解剖结构以及瘢痕的全部作用机制，但随着科技的不断发展，其精确性定会逐渐提高。