【doc】阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织生物力学特征初步研究

【doc】阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织生物力学特征初步研究 阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织生物力学 特征初步研究 ? 18O?史国塑科临床杂志0o8年5月第9卷第3期ChinJClinObstetGynecolMay2008,Vo1.9,N0.3 阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织 生物力学特征初步研究 苗娅莉呼春晖王建六李晓阳 ? 论着? 【摘要】目的探讨阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织的生物力学特征.方法采用力学研究的方法,对 13例绝经后阴道后壁脱垂患者的阴道后壁组织分别进行拉伸强度,应力一应变,应力松弛以及蠕变的力学性能测 试.结果按照POP—Q分期,阴道后壁脱垂?期患者阴道后壁组织应力一应变关系优于阴道后壁脱垂?期患 者,但无显着性差异(P>0.05),阴道后壁脱垂?期应力松弛及蠕变性能明显优于?期,有显着性差异(P< 0.01);阴道后壁组织力学性能与患者的BMI无相关性(P>0.05);50,59岁,6O,69岁和7O,79岁年龄组的 阴道后壁组织力学性能比较差异均无显着性(P>O.05).结论阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织的生物力学性 能与其脱垂程度有相关性. 【关键词】阴道后壁脱垂;阴道后壁;应力一应变关系;应力松弛;蠕变 ThePreliminaryStudyonBiomechanicalPropertiesofPosteriorVaginalWallTissueoftheP atientwithRectocele MIAOYali,HUChunhui,WANGJianliu,eta1. (DepartnmentofObstetricsandGynaecology,PekingUniversityPeople'SHospital,Beijing100044,China) [Abstract]ObjectiveToexplorebiomechanicalpropertiesofposteriorvaginalwallofpatientswithrecto— cele.MethodsWecollectedspecimensofposteriorvaginalwallfrom13patientswithrectocele,andmeasuredtheir biomechanicalproperties,includingstrength,stress— strainrelationship,stressrelaxationandcreep.ResultsAc— cordingtOPOP—Qstaging,stress— strainrelationshipofposteriorvaginalwallinstage11surpassedstagellI.yet withoutsignificantdifference(P>O.05).Stressrelaxationandcreepcharactersofposteriorvaginalwallinstage11 rectocelewerehigherthanstagellI(P<O.O1).Themechanicalpropertiesofposteriorvaginalwallwerenotrelated withbodymassindex.Followingagesincreasing,Themechanicalpropertiesofposteriorvaginalwallweredescend— ingasageincreasing,butwithoutsignificantdifference(P>0.05).ConclusionThebiomechanicalpropertiesof posteriorvaginalwallinrectocelearesignificantlyrelatedtOthedegreeofprolapse. [Keywords]rectocele;posteriorvaginalwall;stress— strainrelationship;stressrelaxation;creep ChinJClinObstetGyneco1,2008,9:180—183 女性盆底功能障碍性疾病(pelvicfloordys— function,PFD)是盆底损伤和机能退化所致,是 中老年女性的常见病,发病率3O,5Ol_】], 严重影响女性的健康和生活质量.生物力学在妇产 科领域应用研究报道很少,国外的研究主要集中于 妊娠过程中宫颈的生物力学变化和盆底组织的生物 力学方面_4].女性盆底的韧带,筋膜,肌肉以及阴 道前后壁主要支持组织的主要成分为胶原组织,具 有粘弹性特点,其中包括应力松弛,延迟弹性变形, 本课题受北京大学985一I1项目(2006)和国家卫生部重点学 科项目(2007)资助 作者单位:100044北京大学人民医院妇科(苗娅莉,王建 六);北京工业大学(呼春晖,李晓阳). 通信作者:王建六wiianliu@netease.com 蠕变及弹性滞后等].本研究结合患者年龄,阴 道后壁脱垂分期,BMI等因素,对阴道后壁脱垂患 者阴道后壁的力学性能进行了较全面的评估,以了 解其应力一应变关系,应力松弛以及蠕变等力学性 能的改变. 资料与方法 一 , 一 般资料 选择2007年6月,2007年12月北京大学人民 医院妇科住院的绝经后阴道后壁脱垂患者13例. 平均年龄65.9岁(51,79岁);平均孕次3.3次 (1,5次),平均产次2.3次(1,5次);平均初产 国妇产科临床杂志2008年5月第9卷第3期 ChinJClinObstetGynecolMay2008.Vo1.9,No.3 年龄25.3岁,平均末产年龄29.7岁;平均绝经年 龄48.7岁;平均体重指数(BMI)[体重(kg)/ 身高平方(m.)]23.77,其中BMI<25患者9例 (平均23.54),BMI?25患者4例(平均26.18); 平均新生儿出生体重3407.1g(28004100g). 所有患者从未接受过激素替代治疗.本研究经过北 京大学人民医院伦理委员会讨论通过,所有患者签 署知情同意书. 二,诊断 采用1995年国际尿控协会POP—Q分期法l_5] 进行分期,阴道后壁脱垂13例,其中工期2例, ?期6例,?期4例,?期1例. 三,生物力学检测 1.标本取材:在进行阴道后壁修补手术中, 沿阴道后壁正中切开,取阴道后壁正中脱垂最明显 处两侧纵行组织条,每条组织条10mm×40mm, 对称选取2条,PBS液体0,4?暂时保存,均在 取材1h左右,37?水浴复温后进行拉伸试验. 2.拉伸试验:采用Instron4302万能材料试验 机(英国InstronLtd公司)对标本进行极限应力 强度,应力一应变,应力松弛和蠕变测定,实验数 据由金必克(JBK)数据采集系统自动采集.实验 在常温下进行,辅以超声波加湿器加湿,以保持标 本的湿润,使其更接近生理状态.标本为宽约9 mm的长方条状.为避免测量引起的误差,所有标 本的尺寸参数均取三次测量结果的平均值.本实验 采用的传感器为1000N,变形由Instron4302万能 材料试验机自动测量,所有的力学实验都经过预调 处理过程.本实验中设定加载速度为125ram/rain, 使标本突然受拉至某一应力水平约0.77MPa,并 保持其伸长不变,应力将会逐渐减小,松弛时间为 600S.进行蠕变实验时,加载速度为10mm/min, 标本达到应力约为0.77MPa时,保持应力不变, 标本将变形发生蠕变,本实验中蠕变时间为600S. 3.计算方法 ?应力应变:阴道壁是软组织,按大变形计 算,假定阴道壁组织为不可压缩材料,采用lan— F grange的概念定义各参数,即应力T一}其中(F』0 为作用于标本的拉力,A.为试样横截面积),伸长 ,J-A, 比一(.为标本伸长的长度,?为标本 1,0 1 的初始长度).Green应变为,一寺(一1);?应 力松弛:将标本由原长以某一速度拉伸至一定伸长 比后保持不变,标本内的应力逐渐减小的过程,称 为应力松弛.为了使不同的应力状态有统一的描 述,将松弛曲线进行归一化处理.所有应力值除以 最初应力值(,一0时的应力值),称为归一化应力 松弛曲线G(,).由归一化松弛曲线通过函数Y一 1 — 进行拟合比较所得的各参数值;?蠕变: ar0X 将标本施加一定的应力,然后保持应力不变,标本 继续发生变形的现象称为蠕变.所有的应变除以最 初的应变值(,一0时的蠕变值),所得的曲线称为 归一化蠕变曲线J(,).两种归一化曲线通过函数 y—a一(a—b)eh进行拟合比较所得的各参数 值. 四,统计学 所有数据均采用origin7.5进行拟和比较,得 出其拟合参数,再进行t检验和F检验,来分析比 较标本性能的差别. 结果 一 ,阴道后壁组织生物力学特征与年龄的关系 依据患者年龄分为3组,50~59岁组3例;60, 69岁组3例;70,79岁组7例;经统计学分析,3 组的应力一应变关系和应力松弛比较无显着性差异 (P>0.05),50,59岁组蠕变性能明显好于60, 69岁及70,79岁组,有显着性差异(P<0.O1). 二,阴道后壁生物力学与分期的关系 依据患者阴道后壁脱垂程度,对阴道后壁脱垂 ?期及?期患者阴道后壁的生物力学特点进行比 较,结果见图1,3. 图1阴道后壁脱垂?期与?期应力一应变比较 注:横坐标为应变;纵坐标为应力. 1一阴道后壁脱垂?期;2一阴道后壁脱垂?期 8 98765432Jc ?aJ? 中国妇产科临床杂志2008年5月第9卷第3期 ChinJClinObstetGynecolMay2008.Vo1.9,No.3 从图1中可以看到,在同一应力水平下阴道后 壁脱垂?期患者阴道后壁的应变稍小,经统计学分 析,在约0.77MPa的应力状态下,阴道后壁脱垂 ?期患者阴道后壁的应变小于阴道后壁脱垂?期的 应变,但二者之间差异无显着性(P一0.62578). 1.O5 1.oo O.95 O.9O 一 085 o8o O.75 O.7O O.6h5 O60 0loo2oo3004OO50060O t,s 图2阴道后壁脱垂?期与?期应力松弛比较 注:横坐标为时间(s);纵坐标为松弛(应力变化量) 1一阴道后壁脱垂?期l2一阴道后壁脱垂?期 从图2中可以看到,阴道后壁脱垂?期的应力 松弛曲线在阴道后壁脱垂?期的应力松弛曲线上 面,说明在同一应力水平下,保持标本长度不变 时,阴道后壁脱垂?期标本的应力减小量较小,两 标本的松弛量差异有显着性(P一0.000). 1.18 1.16 1.14 1.12 3l-lO l'0《B 1.0H6 1.o4 1.02 1.oo O1002003004OO50060O t,s 图3阴道后壁脱垂?期与?期蠕变比较 注:横坐标为时间(s);纵坐标为蠕变(应变变化量) l一阴道后壁脱垂?期;2一阴道后壁脱垂?期 从图3中可以看到,阴道后壁脱垂?期蠕变曲 线低于阴道后壁脱垂?期蠕变曲线,在蠕变实验期 终止时,即横轴蠕变时间600S时的J(t)值,阴 道后壁脱垂?期小于阴道后壁脱垂?期,经统计分 析,阴道后壁脱垂?期的蠕变量和阴道后壁脱垂? 期的蠕变量差异有显着性(P一0.000). 三,阴道后壁组织生物力学与BMI的关系 将阴道后壁脱垂?期BMI<25组3例;BMI ?25组3例;进行统计学处理后,发现患者阴道 后壁的生物力学性能与BMI没有明显相关性(P> 0.05). 讨论 女性盆底功能障碍性疾病的发病与盆底结构松 弛有关.目前研究多集中于盆底组织胶原的超微结 构,生物化学,胶原形态,肛提肌等的研究;或盆 底局部解剖,组织解剖等细致全面的评价;以及胶 原蛋白的合成,修饰,降解等.对于PFD患者盆 底软组织生物力学特征的研究很少. 盆底支持结缔组织主要成分为胶原组织,由胶 原纤维,弹性纤维和网织纤维组成.弹性纤维为类 脆性材料,低载荷下呈现较大的伸长,具有没有变 形而突然断裂的特点,其承受应力为胶原纤维的 1/5;胶原纤维为粘弹性体,具有明显的滞后,应 力松弛特性,很小的应变即引起很高的应力,刚性 很强;正常胶原纤维变形范围6,8,破坏最 大应变10,15,其韧性大,抗张力强.胶原 组织中胶原纤维提供其强度和刚度;弹力纤维提供 延展性;网织纤维维持组织的容积.影响胶原组织 力学特性的因素包括胶原纤维的结构取向,力学特 性以及胶原纤维和弹力纤维之间的比例[7]. 对于女性盆底功能障碍性疾病患者软组织生物 力学性能的研究方面,国外的专家进行了一些尝 试.Goh详细的描述了测量阴道组织粘弹性的一种 新的物理方法,并设计了专门的牵拉装置.选取 10例绝经后盆腔器官脱垂患者和8例绝经前盆腔 器官脱垂患者进行阴道壁生物力学性能的研究,绝 经后患者年龄51,88岁,绝经前患者年龄30,49 岁,取阴道前壁组织进行拉伸试验,通过极限应力 强度和弹性模量的数值评价患者的力学性能,发现 绝经后患者妇女的弹性度差于绝经前妇女,并且僵 硬度增加l9_. Cosson等[1对16例绝经后盆腔脏器脱垂患者 的阴道壁组织的生物力学特性进行研究,取阴道后 壁标本进行拉伸实验.结果发现每例患者拉伸实验 结果变异度很大,进一步论证同样采用阴道组织作 为补片进行修补后患者疗效差异的原因,这与差异 与其自身组织的生物力学性质有关,因此阴道组织 的生物力学性质应作为POP患者进行修补术的一 个重要参考因素.~]. 中国妇产科临床杂志2008年5月第9卷第3期 ChinJClinObstetGynecolMay2008,Vo1.9,No.3 Lei等将盆腔器官脱垂患者分别分为绝经前 盆腔器官脱垂组和绝经后盆腔器官脱垂组,取水平 方向阴道前壁穹隆处组织条50mm×25miD_大小, 依据Goh相同方法进行生物力学实验,比较阴道 壁组织的弹性模量,泊松比,最大伸长量和极限应 力强度,发现绝经前盆腔器官脱垂患者的生物力学性 能与绝经前正常妇女之间有显着性差异(P<O.01), 同样绝经后盆腔器官脱垂患者的生物力学性能同样 与绝经后正常妇女问有显着性差异(P<0.01). 盆腔器官脱垂患者的生物力学性能明显低于对照 致 组,提示盆底支持组织力学性能的降低可能是导盆腔器官脱垂的原因. 本研究分别对患者年龄,分期,BMI等因素进 行分析,在同一应力水平下阴道后壁脱垂?期患者 阴道后壁的应变小,说明阴道后壁脱垂?期阴道后 壁的弹性比?期的小.经统计学分析,在约0.77 MPa的应力状态下,阴道后壁脱垂?期患者阴道 后壁的应变要稍小于阴道后壁脱垂?期的应变,但 二者之间差异无显着性(P>0.05). 应力松弛是软组织的重要性质,主要与生物软 组织的纤维材料和结构有关,因此应力松弛特性可 以反映生物软组织纤维材料的性质和结构关系,材 料能快速松弛,明在应力作用下纤维能重排或移 动,缓慢松弛表明材料更像弹性固体性质,可以认 为纤维已形成固定的,不易移动的状态.本研究发 现在同样的松弛时间内,阴道后壁脱垂?期标本比 阴道后壁脱垂?期更容易松弛,经统计学分析,两 标本的松弛量有显着性差异(Pd0.01). 蠕变和松弛同属于软组织粘弹性性质,但其力 学特性有不同的表现和反映.本研究结果显示,蠕 变时间600S时的J(,)值,阴道后壁脱垂?期小 于阴道后壁脱垂?期.说明在相同的应力作用下, 相同的时间内,阴道后壁脱垂?期的蠕变量最小. 经统计学分析,阴道后壁脱垂?期的蠕变量和阴道 后壁脱垂?期的蠕变量有显着性差异(P<0.01). 总之,患者阴道后壁脱垂的分期与其力学性能 有相关性;而患者的BMI与力学性能无相关性; 从年龄分组看来,虽然年龄较轻的患者其力学性能 数值上要好于年龄大的患者,但经过统计学处理 后,两者无显着相关性. 参考文献 lSubakLL.WaetjenLE.VandenEadenS,eta1.Costofpelvic organprolapsesurgeryintheUnitedStates.ObstetGynecol, 2001,98:646—651. 2王建六,曹冬,张晓红,等.北京郊区女性尿失禁及盆腔器官脱 垂发病情况及其对生活质量影响的抽样调查.中国妇产科临床 杂志,2007,8:3—4. 3KlingeleCJ.CarleyME.HillRF.Patientcharacteristicsthatare associatedwithurodynamicallydiagnoseddetrusorinstabilityand genuinestressincontinence.AmJObstetGynecol,2002,l86: 866—868. 4冯元桢,主编.生物力学.北京:科学出版社,l983.13O— l33. 5BumpRC.MattiassonA.13oK.eta1.Thestandardizationof terminologyoffemalepelvicorganprolapseandpelvicfloordys— function.AmJObstetGynecol,l996,175:10—17. 6田心,毕平,主编.生物力学基础.北京:科学出版社,2007. 5l一54. 7曲绵域,主编.实用运动医学.北京:北京科学技术出版社. 1996.46l_ 8GohJT.Biomechanicalandbiomechemicalassessmentsforpelvic organprolapse.Cur()pinObstetGynecol,2003,15:39l一 394. 9GohJT.Biomechanicalpropertiesofprolapsedvaginaltissuein preandpostmenopausalwomen.IntUrogynecolJPelvicFloor Dysfunct,2002,l3:76—79. 10CossonM.LambaudieE,BoukerrouM.Abiomechanical studyofthestrengthofvaginaltissuesresultson16post— menopausalpatientspresentingwithgenitalprolapse.JGyne— colObstetBiolReprod,2004,l12:20l一205. 1lCossonM.BoukerrouM.LambaudieE.eta1.Biomechanics ofstressdistributionandresistancebiologicaltissues{whyuse prosthesesforthetreatofgenitalprolapse?JGynecolObstet BiolReprod,2003,32:329—337. 12CossonM.BoukerrouM,LobryP.eta1.Mechanicalprop— ertiesofbiologicalorsyntheticinusedtotreatgenitalprolapse andstressincontinentwomentwhatistheidealmaterial?J GynecolObstetBiolReprod,2003,32:32l一328. 13Leil,SongY.ChenR.Biomechanicalpropertiesofprolapsed vaginaltissueinpre—andpostmenopausalwomen.IntUrogy— necolJPelvicFloorDysfunct,2007,18:603—607. (收稿日期:2008一O2—22)