除皱术相关生物力学研究进展

石 恒, 杨柠泽, 王志军

综 述

除皱术相关生物力学研究进展

石 恒, 杨柠泽, 王志军

除皱术； 面部提升术； 生物力学

除皱术也称面部提升术，是治疗各种因素导致的面颈部组织松垂、皱纹形成等老化改变的外科技术。自1901年E Hollander首次报道了经耳前后切口局部皮肤切除缝合的除皱术以来，经过一百多年的发展，除皱术经历了一个由简到繁，由单层皮肤提紧到多层次、多方向提紧的过程[1]。除皱术的实质是对松垂组织的提紧术，手术中如何选择最佳的悬吊点、固定点，如何选择最佳的提升方向、提紧力量，对获得满意的手术效果具有非常重要的意义。而这些关键点的选择与面部软组织的生物力学特性密切相关[2-4]。生物软组织都是黏弹性体，都属于非线性黏弹性材料，都具有滞后、应力应变、应力松弛、蠕变、各向异性等特性[5-6]。许多学者[7-9]曾对面部皮肤、SMAS、支持韧带的生物力学特性进行了研究，发现不同组织的黏弹性存在差异，在黏性和弹性程度上有所不同。Rawlani和Mustoe[10]认为，老化时面部软组织的黏性增强而弹性减弱。Mazza等[11]证实，在以有限元为基础的三维面部力学分析中，使用面部软组织的非线性黏弹性本构关系来分析面部老化是可行的。笔者主要就除皱术相关的生物力学研究进行简要综述。

1 皮肤的生物力学

早期的第1代面颈部皮肤分离除皱术，仅在面颈部皮下脂肪层进行分离后，提紧并切除多余的皮肤。由于该手术只对皮肤进行了提紧，并未将深层的松垂组织复位，因此术后早期即复发，长期效果不佳。该技术主要与皮肤的生物力学特性相关。1967年，T Gibson对皮肤的生物力学进行了研究，首次报道了皮肤内在的黏弹性，并将皮肤的蠕变分为机械性蠕变和生物学蠕变。Bischoff等[12]认为，皮肤的力学特性主要是由其真皮层所含的胶原纤维和弹力纤维决定的。Tepole等[13]采用一种新的计算模型来描述皮肤的本构行为，在皮肤的生理范围之内拉伸时，表现出可逆的、各向异性的、高度非线性拉伸行为；在生理范围之外拉伸时，则表现出不可逆的、伸长现象(即生物学蠕变)。他根据该计算模型分析得出结论，皮肤在受到生理范围之外的拉伸时，会刺激其产生新的细胞来获得皮肤的增长。该理论也可用于解释运用皮肤软组织扩张技术获得“额外皮肤”的原理。在皮肤瓣提紧的过程中，施加的张力越大，效果越好；然而，超出一定范围后，不仅会造成不自然的“侧拉面容”，而且，由于施加在组织上的张力增大，其应力松弛和蠕变均增大，术后早期即会出现复发。此外，皮肤瓣被过度牵拉提紧，会造成切口缝合处的较大张力，导致术后切口瘢痕明显增生。

2 SMAS和面部支持韧带的生物力学

1976年，V Mitz和M Peyronie首次详细报道了浅表肌腱膜系统(SMAS)的解剖学研究成果，随后SMAS除皱术以其效果持久、并发症少等优点得到广泛应用，并产生了SMAS下分离的第2代除皱术。Y Har-Shai等(1996年)对40例初次除皱患者和8例再次除皱患者SMAS的力学特性和显微结构进行了研究，并指出SMAS是一个纤维脂肪复合层，包括胶原纤维、弹性纤维和二者之间交错的脂肪细胞。电镜扫描显示，初次手术患者SMAS的胶原纤维卷曲程度与真皮层类似，而在再次除皱术患者切除的SMAS组织中，其胶原纤维与拉伸的真皮层类似。此外，他还对耳前皮肤和SMAS的力学进行了研究，在一系列不同速率下进行加载、卸载，应力松弛的实验结果表明：二者都表现出明显的黏弹性特性， SMAS的黏弹性略微小一些，而且初次和再次手术患者的SMAS黏弹性无明显差异。Y Har-Shai等进一步研究发现，SMAS内所含的胶原纤维和弹力纤维均小于皮肤，初次和再次除皱术中切除组织的纤维含量并无差异。SMAS中所含的较多脂肪，则可能增加SMAS层的硬度，并可能对SMAS手术的长期效果有着重大影响。Saulis等[14]对8具尸头的一侧采用SMAS瓣和皮肤瓣分层提升，对侧采用复合SMAS-皮肤瓣进行提紧，分别对SMAS、皮肤、复合瓣的生物力学和黏弹性进行测试。结果表明：皮肤瓣和复合瓣的破裂强度明显大于SMAS瓣，而前两者之间并无明显差异；复合瓣能承受的最大剪切力大于皮肤瓣和SMAS瓣；皮肤瓣的应力松弛、蠕变均明显大于SMAS瓣和复合瓣，而后两者之间并无差别。此外，对面、颈部组织瓣的比较显示，颈部皮肤瓣、SMAS瓣、复合瓣比面部组织瓣能够承受更大的剪切力，但却显示出更大的应力松弛、蠕变，预示着颈部组织比面部组织更早发生松垂。这些面颈部除皱术组织瓣的生物力学研究显示，皮肤瓣和复合瓣比SMAS瓣更坚韧，可以承受更大的组织复位张力。他们根据此研究结果认为，复合瓣包含了SMAS和皮肤的黏弹性，比皮肤瓣显示出了更小的应力松弛和蠕变。MB Rubin等对切除的面部软组织的力学特性进行了研究，指出SMAS的弹性比皮肤强，皮肤的黏性比SMAS强，SMAS可以作为黏性更强的皮肤的弹性基础。另外，皮肤的松弛时间很短，在拉伸过程中，如果不把SMAS和皮肤分开，皮肤会遵从SMAS的形变。Trussler等[15]对高位SMAS除皱术的生物力学进行了研究，术中施加在乳突部SMAS的提升拉力明显大于耳前部，同时切取耳前腮腺部的SMAS组织进行黏弹性测试，结果发现，术中施加在SMAS上的张力仅为其固有张力的一部分，在此张力下，SMAS在5 min内发生了14%的形变。根据此研究结果，他认为在高位SMAS除皱术中，对SMAS组织应用较小的张力，会使SMAS产生较小的应力松弛，获得更持久的效果。White等[16]比较了双层连续锁边缝合与多重水平褥式缝合折叠SMAS的力学拉伸强度差异，结果表明，双层连续锁边缝合方法可以承受更大的强度，能获得更持久的效果。Angelos等[9]对比了采用与不采用P4HB(4-0聚乙烯羟基丁酸缝线)加固SMAS折叠的生物力学差异，结果表明，采用P4HB加固能明显提高SMAS的最大载荷，减小载荷-变形能力，提供更加持久的长期提升效果。Jacono和Ransom[17]对除皱术中组织瓣提紧复位的最佳角度进行分析后指出，对SMAS瓣和皮肤瓣以平均60°的角度向上、向后上方提紧时，对中下面部、颌颈部松垂会产生较好的提升效果；年龄越小，最佳的提升角度越接近90°。此外，他还认为，SMAS瓣和皮肤瓣向同方向提紧的效果优于传统除皱术中SMAS瓣垂直提紧、皮肤瓣水平提紧的效果。Choucair和Hamra[18]认为，传统的除皱术都是对组织瓣向外上侧牵拉，颧脂肪垫在垂直方向上的复位力量较小，随着进一步老化的发生，颧脂肪垫相对于复位力量较大的SMAS，其松垂更快，会逐渐产生侧拉的风扫样畸形。为了避免上述情况的发生，他们在其复合除皱术中提出，向内上方提紧内侧部眼轮匝肌和颧部脂肪的力量须大于外侧部的提紧力量，这样可以产生更自然和谐的年轻化外观。Carron等[19]对除皱术中常用的几个锚定点处的最大拉力强度进行了比较，颧弓根部最大拉力强度大于颞筋膜，耳垂点下方最大拉力强度大于耳垂点前1.0 cm处的SMAS筋膜，乳突筋膜最大拉力强度大于胸锁乳突肌筋膜，颞部筋膜水平方向的强度明显大于垂直方向，这些锚定点的强度及差异对术中选择最佳的固定点具有非常重要的参考价值。

Hwang等[20]对颧弓韧带的拉力强度进行了测试，得出其破裂强度为(26.8±1.8) N (22.5～32.9 N)。2012年,Brandt等[8]对面部支持韧带的生物力学特性进行了研究，其结果为破裂强度：颧弓韧带>眶韧带>下颌骨韧带>颊上颌韧带；刚度：颧弓韧带>眶韧带>颊上颌韧带>下颌骨韧带。颧弓韧带强度最高，刚度最大，在受外力作用时，最不容易发生变形；其次为眶韧带，而下颌骨韧带强度最弱，刚度最小，在外力作用下最易变形。若将以上韧带分别对应到其所在的面部区域，那么在老化过程中，下面部最早发生松垂，其次为眉外侧部，最后为颧区，该结果也可以为面部老化的分析提供参考。

3 颧脂肪垫和中面部提升的生物力学

颧脂肪垫是面中部皮肤和SMAS之间的一层增厚的脂肪组织，由较小的脂肪小叶组成，被连接于SMAS和真皮之间的纤维结缔组织分隔并紧密束缚，呈三角形，其底部位于鼻唇沟，尖部位于颧突。老化时，颧脂肪垫出现松垂，导致中面部松垂并加深鼻唇沟，对颧脂肪垫进行悬吊，可以使鼻唇沟得到改善，颧突位置得到提升，产生中面部年轻化效果。周安等[21]对颧脂肪垫的组织学研究发现，在颧脂肪垫的3区和6区(即外上部)，其纤维结缔组织的含量最高，近似“纤维化”，该区域能够承受最大的牵拉力，为颧脂肪垫悬吊的最适宜部位。de la Torre等[22]通过实验发现，当拉力超过4.5 kg时，颧脂肪垫并未被拉断，主要原因是其内部的纤维能承受较大的拉力。目前，颧脂肪垫提升有多种悬吊方向。Verpaele等[23]在扩大的MACS提升术中采用第3个荷包缝合对颧脂肪垫进行垂直悬吊，明显改善了鼻唇沟，提升了松垂的颧部组织，缩短了下睑垂直高度。Sasaki等[24]指出，为了矫正较深的鼻唇沟，应该向与其垂直的外上方向对颧脂肪垫进行悬吊，该方向为重力作用下颧脂肪垫松垂的反方向，许多学者均支持采用该向量对颧脂肪垫进行提升。Yang等[25]研究发现，沿鼻唇沟水平牵拉颧脂肪垫时，颧脂肪垫纤维更加紧密，垂直牵拉会使颧脂肪垫纤维变得疏松，导致纤维距离增大，更加容易松弛。Hamra[26]通过长期随访发现，除皱术中对颧脂肪垫进行复位的手术在短期内有效，而长期效果不佳。Chia等[27]采用4条环形悬吊线对颧脂肪垫进行向上集中的方向悬吊，获得了较好的效果。Herrero等[28]比较了经下睑切口和经颞部切口入路行中面部提升术时，作用在组织瓣上的张力，结果发现，两种入路的提升张力差异并无统计学意义。Siwani和Friedman[29]在新鲜尸头上分别采用垂直、外上SAMS筋膜折叠，以及外上方折叠结合颈阔肌缝合3种方法进行面中部提升,并评估其提升效果，总体上，垂直折叠的提升效果最好，而外上方折叠对鼻唇沟的效果更明显。

面部老化时，各层组织均发生变化，既有解剖学上位置的变化，也有内部组织学上的改变。组织学上的退行性变导致其内在的黏弹性、拉力性等发生变化；解剖学上的位置改变导致各种方向、不同程度的松垂出现。除皱术即是将松垂组织复位的提升术，了解面部各层组织内在的生物力学特性及老化时组织的松垂方向、程度，对获得最佳的提升效果具有非常重要的作用。目前，国内外仅有少量文献对面颈部老化及除皱术相关的生物力学研究进行了报道。如何选择最适宜的悬吊点、固定点、提紧方向、提紧力量来获得最佳的年轻化效果，仍是今后除皱术中研究的重点，仍需要大量的基础研究和临床实践来进一步探索。从生物力学方面对除皱术中面临的各种问题进行研究，为我们提供了新的研究方向，并将开启年轻化外科的新篇章。

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610042 四川 成都，四川米兰柏羽医学美容医院(石 恒)；大连大学附属新华医院 整形外科(杨柠泽)；大连大学整形外科研究所(王志军)

石 恒(1987-)，男，湖北随州人，硕士研究生．

王志军，116021，大连大学整形外科研究所，电子信箱：wzy618@tom.com

10.3969/j.issn.1673-7040.2015.10.007

2015-05-19)