彌猴單側軟腭肌肉對針式電極刺激的反應

陳 織，尹立錚，尹寧北，趙振民

（北京協和醫學院中國醫學科學院整形外科醫院，北京 100144）

軟腭的運動決定著鼻咽腔的閉鎖與開放，與人是否能發出正確的語音密切相關。腭帆是軟腭運動時的術語，它位于上咽部與中咽部之間，根據需要向后上方上舉，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避免食物流進鼻腔，還能在適當的時機提供必要的咽壓，可產生鼻音與非鼻音。由于軟腭的運動與吞咽動作、語音產生等密切相關，國內外的相關臨床研究很多，但基礎研究，包括實驗動物中就軟腭相關肌肉的運動模式開展研究未有報道。本研究通過針電極刺激猴軟腭肌肉后產生有效收縮，利用頭顱側位動態X線及鼻咽纖維鏡觀察記錄軟腭的運動模式，得出腭帆提肌是主要閉合咽腔的肌肉；針對不同的肌肉組合刺激，可以模仿臨床上的腭咽閉合，為進行軟腭肌肉功能重建及康復訓練的研究提供了有效的實驗動物模型。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

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480mm［SCXK（京）2005-0005］。無失牙及咬合異常，無結核等傳染性疾病。所有動物由中國人民解放軍總醫院實驗動物中心依照嚴格的實驗動物標準培養提供。實驗期間飼養于該實驗動物中心，安置于專門定做的不銹鋼金屬籠舍內，每籠1只，專人飼養，環境溫度16℃+3℃、濕度40％～70％。主食為人工顆粒料。

1.2 主要實驗儀器

BL-420生物機能實驗系統：信號發生與采集于一體；USB2.0全速方式連接；具有安全可靠的光電隔離的放大器，可進行人體試驗；具備良好的電流屏蔽；日本奧林巴斯ENF-T3鼻咽光學纖維內窺鏡：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；單級針式電極：銀質針電極（直徑0.3mm，長度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目標肌肉肌腹。針體外涂絕緣涂層，實驗前經檢測電流通暢，絕緣性好，電極無短路；猴開口電極刺激定位器：不銹鋼制作，協助刺激針定位，定位滑桿和刺激針固定器配合使用可實現口腔內全方位的三維立體定位。

1.3 實驗方法

通過解剖成年獼猴尸頭，定位標記軟腭五組肌肉，即腭帆提肌、腭帆張肌、咽腭肌、舌腭肌、懸雍垂肌，確定從口內進針的角度及深度。麻醉成功后，取仰臥位，頭部稍微超過操作臺。用紗布條固定好四肢后，常規碘伏消毒口內及口周，鋪術巾。于張口位置固定定位架，將軟腭肌肉作為目標肌，分別應用銀質針式電極刺激單側肌肉。在自制猴開口電極定位刺激器幫助下，參考預先測量的進針方向和角度，分別于張口位預先定位好的目標肌肉刺入兩根針電極，為了能盡可能多采集一些神經肌電位，兩根電極之間盡可能間隔一定距離。以泰盟BL-420S生物機能刺激輸出端連接電極針尾部，分別給以細電壓串刺激。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20個。刺激同時，應用鼻咽纖維鏡檢查。頭稍后仰，鼻咽鏡從下鼻道插人鼻咽腔，用電視系統監視鼻咽鏡的位置，當在一個視野內能清楚地顯示腭咽部四個邊界（咽后壁、左右咽側壁、軟腭后緣）時，將鼻咽纖維鏡頭相對固定，在靜止位及針式電極刺激時分別錄像。取出鼻咽纖維鏡后，刺激同時，于猴頭直立側位行X線拍片檢查；再經一側鼻孔注入液態硫酸鋇造影劑約2mL，刺激同時拍片。

2 結果

2.1 針電極刺激參數對猴軟腭肌肉的影響

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

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

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

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

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

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

2.2 不同針電極強度刺激猴軟腭時X線評價

電極刺激腭帆提肌時軟腭上抬運動明顯。在電壓5V、刺激頻率20Hz時，腭咽閉合平面無造影劑停留。電極刺激咽腭肌、舌腭肌時軟腭會有不同程度的下降，在刺激電壓5V、刺激頻率100Hz時，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鼻咽纖維鏡評價

在刺激電壓5V、刺激頻率20Hz時，刺激單側腭帆提肌即可發生腭咽閉合動作。而刺激單側腭帆張肌僅發生單側肌肉的收縮，未發生腭咽閉合動作（圖2，彩插5）。結果表明，電極刺激可有效誘發軟腭肌肉運動，腭帆提肌對腭咽閉合功能起主要作用。應用鼻咽纖維鏡和頭顱側位X線定位片可準確評價腭咽閉合動作。

3 討論

3.1 關于腭裂及腭咽閉合功能的動物模型

動物模型是在指醫學研究中建立的具有人類疾病模擬表現的動物實驗對象和相關材料。在唇腭裂研究方面，自1950年Harvold首次在恒河猴體內，通過手術方法建立牙槽嵴裂動物模型以來，人們業已開發和使用了許多種唇腭裂動物模型。適宜的動物模型是研究唇腭裂病因學、胚胎發育學、疾病發生學、臨床治療學等方面的重要手段之一。因此，在腭裂治療學的深入研究方面，選擇和應用容易獲取或制作、穩定性好、重復性高的實驗動物模型必然是決定研究結果是否可信和可靠的核心問題之一。按產生的方法不同，主要分為兩類：一類是先天性唇腭裂動物模型，另一類是外科手術誘導的動物模型。軟腭肌肉的配合運動是決定腭咽閉合的關鍵因素，為獲得正常的語音創造條件［1］，專門針對腭咽閉合不全的肌肉作用機制的動物模型還并未建立。本研究采用靈長類動物獼猴作為實驗對象，其種屬關系非常接近人類，因而應具有較為相似的腭部解剖形態，在動物實驗中進行解剖分離是可行的。通過對獼猴尸頭進行精細解剖發現，其軟腭的五組肌肉即腭帆提肌、腭帆張肌、咽腭肌、舌腭肌、懸雍垂肌的形態結構與人類相似。實驗中沒有象以往外科手術那樣對猴腭咽部造成創傷，僅對相關肌肉進行了刺激，所以本研究采用獼猴作為實驗動物是適宜的。

3.2 關于猴腭咽閉合肌肉運動的實驗方法

在諸多的動物模型中，采取外科實驗技術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萬化的畸形［2］。有關腭咽部肌肉電生理學研究已有基礎，臨床上已有學者直接采用電極針自口腔內直接刺入肌肉測量肌肉運動電位和誘發肌肉動作的報道［3］。Kim等［4］和Paniello等［5］在他們的實驗中對喉返神經的刺激電極作了比較研究，他們發現，雙極電極比單級電極容易誘發更多的神經纖維化和組織反應。另外，單級電極更容易設計，所以他們認為采用單級電極來進行研究比較合適。本實驗采用了這個觀點，在受刺激的肌肉病理檢查中未發現組織變性。我們認為綜合使用鼻咽纖維鏡及咽腔造影X線成像檢查，以發揮二者之所長，來記錄經電極刺激后軟腭的活動狀態，這種評價方法是客觀、可靠的。

3.3 關于肌肉的運動模式

軟腭肌肉的充分后上運動是腭咽閉合的基礎，腭帆提肌是完成此功能的主要肌肉。1986年，Fullow首次提出采用反向雙“Z”形瓣，重建腭帆提肌的止點，以后退軟腭。近年來，不斷有學者進行腭帆提肌重建的研究報道，但均未達到上提、后退軟腭兩者兼顧的目的，就此，關于腭帆提肌是否參與了咽側壁的運動有爭議。解剖觀察腭帆提肌進入軟腭時，越過咽上縮肌翼咽部上緣與咽上縮肌肌纖維有聯系，其肌腹面積較寬，提示腭帆提肌可能參與了咽側壁的運動［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，在腭中線與對側肌束相連接。傳統認為兩側肌肉收縮，起到縮小咽門及向后、下牽拉軟腭的作用。Dickon［7］認為咽腭肌是腭帆提肌的拮抗肌，不與腭帆提肌同時收縮，對發音不起作用。有人分別通過肌電圖和解剖的研究認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制，有人用肌電圖對軟腭下降有關的肌活動進行了觀察，發現發含有通鼻音的音節時活動增強，即軟腭在下降動作中腭舌肌的活動增強。更多學者［3］認為腭帆提肌和腭帆張肌的共同作用，使咽鼓管功能得以實現。Ishijlma等［10］通過三維重建腭帆提肌、腭帆張肌和咽鼓管軟骨部，認為腭帆提肌、腭帆張肌不僅具有開放咽鼓管的功能，由于腭帆提肌收縮的時間較長，當腭帆張肌放松后，其控制的中、后軟骨部關閉后，腭帆提肌控制的前軟骨部還處于開放的狀態，這個過程會產生一個泵的作用，方向是沿著咽鼓管從中耳到達鼻咽部。本實驗中依據腭帆提肌與相關肌肉的協同與拮抗作用進行組合刺激，得到了與臨床研究一致的結果。

總之，應用電極刺激軟腭肌肉的實驗研究是必要的，能產生腭咽閉合動作。為搞清楚肌肉間的協同作用，還需進一步探討，如雙側肌肉的組合刺激、體內埋植電極的刺激等。

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