弥猴单侧软腭肌肉对针式电极刺激的反应

陈 织，尹立铮，尹宁北，赵振民

（北京协和医学院中国医学科学院整形外科医院，北京 100144）

软腭的运动决定着鼻咽腔的闭锁与开放，与人是否能发出正确的语音密切相关。腭帆是软腭运动时的术语，它位于上咽部与中咽部之间，根据需要向后上方上举，从中咽部阻断鼻咽腔与鼻腔，而鼻咽腔的闭锁不仅在吞咽时避免食物流进鼻腔，还能在适当的时机提供必要的咽压，可产生鼻音与非鼻音。由于软腭的运动与吞咽动作、语音产生等密切相关，国内外的相关临床研究很多，但基础研究，包括实验动物中就软腭相关肌肉的运动模式开展研究未有报道。本研究通过针电极刺激猴软腭肌肉后产生有效收缩，利用头颅侧位动态X线及鼻咽纤维镜观察记录软腭的运动模式，得出腭帆提肌是主要闭合咽腔的肌肉；针对不同的肌肉组合刺激，可以模仿临床上的腭咽闭合，为进行软腭肌肉功能重建及康复训练的研究提供了有效的实验动物模型。

1 材料和方法

1.1 实验材料

采用正常健康活泼的5～6岁龄成年雄性猕猴4只，平均体重为5.2～5.6Kg，躯干长480mm［SCXK（京）2005-0005］。无失牙及咬合异常，无结核等传染性疾病。所有动物由中国人民解放军总医院实验动物中心依照严格的实验动物标准培养提供。实验期间饲养于该实验动物中心，安置于专门定做的不锈钢金属笼舍内，每笼1只，专人饲养，环境温度16℃+3℃、湿度40％～70％。主食为人工颗粒料。

1.2 主要实验仪器

BL-420生物机能实验系统：信号发生与采集于一体；USB2.0全速方式连接；具有安全可靠的光电隔离的放大器，可进行人体试验；具备良好的电流屏蔽；日本奥林巴斯ENF-T3鼻咽光学纤维内窥镜：冷光源为可曲式软管，带有图文分析软件，具有录像与静止拍片功能；单级针式电极：银质针电极（直径0.3mm，长度9cm）。电极针的针尖针尾裸露，分别连接刺激输出端电源及口内目标肌肉肌腹。针体外涂绝缘涂层，实验前经检测电流通畅，绝缘性好，电极无短路；猴开口电极刺激定位器：不锈钢制作，协助刺激针定位，定位滑杆和刺激针固定器配合使用可实现口腔内全方位的三维立体定位。

1.3 实验方法

通过解剖成年猕猴尸头，定位标记软腭五组肌肉，即腭帆提肌、腭帆张肌、咽腭肌、舌腭肌、悬雍垂肌，确定从口内进针的角度及深度。麻醉成功后，取仰卧位，头部稍微超过操作台。用纱布条固定好四肢后，常规碘伏消毒口内及口周，铺术巾。于张口位置固定定位架，将软腭肌肉作为目标肌，分别应用银质针式电极刺激单侧肌肉。在自制猴开口电极定位刺激器帮助下，参考预先测量的进针方向和角度，分别于张口位预先定位好的目标肌肉刺入两根针电极，为了能尽可能多采集一些神经肌电位，两根电极之间尽可能间隔一定距离。以泰盟BL-420S生物机能刺激输出端连接电极针尾部，分别给以细电压串刺激。刺激电压分别为1V、3V、5V，频率为20Hz、50Hz、100Hz，波宽为2ms，串刺激为每次串长20个。刺激同时，应用鼻咽纤维镜检查。头稍后仰，鼻咽镜从下鼻道插人鼻咽腔，用电视系统监视鼻咽镜的位置，当在一个视野内能清楚地显示腭咽部四个边界（咽后壁、左右咽侧壁、软腭后缘）时，将鼻咽纤维镜头相对固定，在静止位及针式电极刺激时分别录像。取出鼻咽纤维镜后，刺激同时，于猴头直立侧位行X线拍片检查；再经一侧鼻孔注入液态硫酸钡造影剂约2mL，刺激同时拍片。

2 结果

2.1 针电极刺激参数对猴软腭肌肉的影响

电压为3V时肌肉均有收缩动作；腭帆提肌在5V电压时可发生腭咽闭合动作；咽腭肌、舌腭肌在电压5V时发生软腭下降动作；腭帆张肌仅有收缩，而未发生腭咽闭合；悬雍垂肌在电压为5V时发生软腭上抬动作（表1）。

刺激电压为5V、刺激频率为20Hz时肌肉均有收缩；腭帆提肌在20Hz时即发生腭咽闭合；咽腭肌、舌腭肌在100Hz时发生软腭下降动作；腭帆张肌仅有收缩，而未发生腭咽闭合；悬雍垂肌发生软腭上抬动作（表2）。

表1 刺激电压对软腭肌肉的影响Tab.1 The effect of voltage on soft palate

表2 刺激频率对猴软腭肌肉的影响Tab.2 The effect of frequency on soft palate

刺激电压为3V、刺激频率为20Hz时，刺激单侧腭帆提肌、咽腭肌和刺激单侧腭帆提肌、舌腭肌时软腭下降；刺激腭帆提肌、腭帆张肌时软腭上抬；刺激腭帆提肌、悬雍垂肌时有腭咽闭合动作（表3）。

表3 腭帆提肌与其他肌肉双组合刺激对软腭肌肉的影响Tab.3 Stimulated LVP with other muscles respectively at 3V/20 Hz

2.2 不同针电极强度刺激猴软腭时X线评价

电极刺激腭帆提肌时软腭上抬运动明显。在电压5V、刺激频率20Hz时，腭咽闭合平面无造影剂停留。电极刺激咽腭肌、舌腭肌时软腭会有不同程度的下降，在刺激电压5V、刺激频率100Hz时，腭咽闭合平面有造影剂沿咽后壁流下（图1，彩插5）。

2.3 针电极刺激猴软腭时鼻咽纤维镜评价

在刺激电压5V、刺激频率20Hz时，刺激单侧腭帆提肌即可发生腭咽闭合动作。而刺激单侧腭帆张肌仅发生单侧肌肉的收缩，未发生腭咽闭合动作（图2，彩插5）。结果表明，电极刺激可有效诱发软腭肌肉运动，腭帆提肌对腭咽闭合功能起主要作用。应用鼻咽纤维镜和头颅侧位X线定位片可准确评价腭咽闭合动作。

3 讨论

3.1 关于腭裂及腭咽闭合功能的动物模型

动物模型是在指医学研究中建立的具有人类疾病模拟表现的动物实验对象和相关材料。在唇腭裂研究方面，自1950年Harvold首次在恒河猴体内，通过手术方法建立牙槽嵴裂动物模型以来，人们业已开发和使用了许多种唇腭裂动物模型。适宜的动物模型是研究唇腭裂病因学、胚胎发育学、疾病发生学、临床治疗学等方面的重要手段之一。因此，在腭裂治疗学的深入研究方面，选择和应用容易获取或制作、稳定性好、重复性高的实验动物模型必然是决定研究结果是否可信和可靠的核心问题之一。按产生的方法不同，主要分为两类：一类是先天性唇腭裂动物模型，另一类是外科手术诱导的动物模型。软腭肌肉的配合运动是决定腭咽闭合的关键因素，为获得正常的语音创造条件［1］，专门针对腭咽闭合不全的肌肉作用机制的动物模型还并未建立。本研究采用灵长类动物猕猴作为实验对象，其种属关系非常接近人类，因而应具有较为相似的腭部解剖形态，在动物实验中进行解剖分离是可行的。通过对猕猴尸头进行精细解剖发现，其软腭的五组肌肉即腭帆提肌、腭帆张肌、咽腭肌、舌腭肌、悬雍垂肌的形态结构与人类相似。实验中没有象以往外科手术那样对猴腭咽部造成创伤，仅对相关肌肉进行了刺激，所以本研究采用猕猴作为实验动物是适宜的。

3.2 关于猴腭咽闭合肌肉运动的实验方法

在诸多的动物模型中，采取外科实验技术建立模型是一种适宜的方法，但是不能精确地概括人类患者中千变万化的畸形［2］。有关腭咽部肌肉电生理学研究已有基础，临床上已有学者直接采用电极针自口腔内直接刺入肌肉测量肌肉运动电位和诱发肌肉动作的报道［3］。Kim等［4］和Paniello等［5］在他们的实验中对喉返神经的刺激电极作了比较研究，他们发现，双极电极比单级电极容易诱发更多的神经纤维化和组织反应。另外，单级电极更容易设计，所以他们认为采用单级电极来进行研究比较合适。本实验采用了这个观点，在受刺激的肌肉病理检查中未发现组织变性。我们认为综合使用鼻咽纤维镜及咽腔造影X线成像检查，以发挥二者之所长，来记录经电极刺激后软腭的活动状态，这种评价方法是客观、可靠的。

3.3 关于肌肉的运动模式

软腭肌肉的充分后上运动是腭咽闭合的基础，腭帆提肌是完成此功能的主要肌肉。1986年，Fullow首次提出采用反向双“Z”形瓣，重建腭帆提肌的止点，以后退软腭。近年来，不断有学者进行腭帆提肌重建的研究报道，但均未达到上提、后退软腭两者兼顾的目的，就此，关于腭帆提肌是否参与了咽侧壁的运动有争议。解剖观察腭帆提肌进入软腭时，越过咽上缩肌翼咽部上缘与咽上缩肌肌纤维有联系，其肌腹面积较宽，提示腭帆提肌可能参与了咽侧壁的运动［6］。腭咽肌在软腭部被腭帆提肌分为前后两束，两束包裹腭帆提肌，在腭中线与对侧肌束相连接。传统认为两侧肌肉收缩，起到缩小咽门及向后、下牵拉软腭的作用。Dickon［7］认为咽腭肌是腭帆提肌的拮抗肌，不与腭帆提肌同时收缩，对发音不起作用。有人分别通过肌电图和解剖的研究认为腭帆提肌上提力共同作用于软腭，使软腭后退与咽后壁更好的接触，扩大接触面积［8，9］。另外，该肌还与咽上缩肌共同参与咽壁的收缩功能。为了解软腭下降的机制，有人用肌电图对软腭下降有关的肌活动进行了观察，发现发含有通鼻音的音节时活动增强，即软腭在下降动作中腭舌肌的活动增强。更多学者［3］认为腭帆提肌和腭帆张肌的共同作用，使咽鼓管功能得以实现。Ishijlma等［10］通过三维重建腭帆提肌、腭帆张肌和咽鼓管软骨部，认为腭帆提肌、腭帆张肌不仅具有开放咽鼓管的功能，由于腭帆提肌收缩的时间较长，当腭帆张肌放松后，其控制的中、后软骨部关闭后，腭帆提肌控制的前软骨部还处于开放的状态，这个过程会产生一个泵的作用，方向是沿着咽鼓管从中耳到达鼻咽部。本实验中依据腭帆提肌与相关肌肉的协同与拮抗作用进行组合刺激，得到了与临床研究一致的结果。

总之，应用电极刺激软腭肌肉的实验研究是必要的，能产生腭咽闭合动作。为搞清楚肌肉间的协同作用，还需进一步探讨，如双侧肌肉的组合刺激、体内埋植电极的刺激等。

［1］Mehendale Fr.Surgicla anatomy of the levator veli palatine：a previously undescribed tendinous insertion of the anterolateral fibers［J］.Plast Reconstr Surg，2004，114（2）：307-315.

［2］Lorenz HP，Longaker MT.In utero surgery for cleft lip palate：minimizing the“Ripple Effect”of scarring［J］.J Craniofac Surg，2003，14（4）：504-511.

［3］王丽萍，扬扬，陈晓秋，等.关于软腭下降机制的肌电图研究［J］.听力学及言语疾病杂志，2006，14（2）：84-87.

［4］Kim JH，Manuelidis EE，Glenn WW，et al.Light and electron microscopic studies of phrenic nerves after long-term electrical stimulation［J］.J Neurosurg，1993，58（1）：84-91.

［5］Paniello RC，Dahm JD.Long-term model of induced canine phonation［J］.Otolaryngol Head Neck Surg，1998，118：512-522.

［6］金志勤，尚伟，孙健，等.腭帆提肌及相关肌肉的尸体解剖研究［J］.青岛大学医学院学报，2001，37（3）：179-182.

［7］Dickon DR.Anatomy of the normal velopharyngeal mechanis m［J］.Clin Plast Surg，1979，2：235.

［8］Moon JB，Smith AE，Folkins JW，etal.Coordinationof velopharygealmuscle activity during positioning of the soft palate［J］.Cleft Palate J，1994，31：45.

［9］HuangMHS，Lee ST，Rajendran K.Anstomic asisof cleftpalate and velopharygeal surgery：implication from a fresh cadaveric study［J］.Plast Reconstr Surg，1998，101：613.

［10］Ishijima K，Sando I，Balaban CD，et al.Functional anatomy of leavator veli palatine musule and tensor veli palatine muscle in association with Eustachian tube cartilage［J］.Ann Otol Rhinol Laryngol，2002，111（6）：530-536.