基于“筋脉横解，肠为痔”理论研究兔直肠粘膜内脱垂的发生机制

柯敏辉 郑鸣霄 石荣 吴华嵩 魏霖 程佑民 翁英

【摘 要】 目的：研究兔直肠粘膜内脱垂（Internal Rectal Prolapse，IRP）发展的阶段性特征，旨在推断IRP的发生机制。方法：将156只兔（雄兔、雌兔各78只），按随机数字表随机分为4组，分别为正常组、造模早期组、造模中期组、造模晚期组，分别于不同阶段取兔解剖，进行力学与病理学分析。结果：造模不同时期兔直肠组织的力学指标均存在统计学差异；造模不同阶段兔直肠组织的镜下征象存在差异；在造模不同时期雌兔与雄兔的力学指标与病理特征差异无统计学意义。结论：不同病理学阶段的兔肛门直肠力学特性存在差异，可能是IRP的发生机制之一。

【关键词】 筋脉横解，肠澼为痔；直肠粘膜内脱垂；机制；有限元；HE染色

【中图分类号】R-332 【文献标志码】 A 【文章编号】1007-8517（2018）03-0043-05

Abstract：Objective In order to infer the mechanism of IRP， research the stage characteristics of the IRP rabbit. Methods There were 156 rabbits （78 males and 78 females）.They were randomly divided into four groups according to the random number table， including the group of the normal group， the early stage group， the middle group and the late stage group. At different periods， the rabbits were dissected and analyzed in mechanics and pathology. Results The mechanical indexes of rectal tissue were different in different period. The image of the rectal tissue at different stages was different. The mechanical indicators and pathological features of female rabbits and male rabbits were not different in different period. Conclusion There were significant differences in the mechanical properties of the anorectal of rabbits in different pathological stages. It could be one of the mechanisms of IRP.

Keywords：Sinews and Channels Flaccid， Changpi and Haemorrhoids；Internal Rectal Prolapse；Mechanism；Finite Element；HE Dyed

直肠粘膜内脱垂（Internal Rectal Prolapse，IRP）是出口型便秘的常见病因之一，发病率为外脱垂的3～10倍[1]。临床表现为排便困难、排便不尽感、排便次数增多[2]和慢性肛门疼痛[3]等症状。临床上采用注射疗法[4]、STARR手术[5]等方法治疗有效，但有专家认为外科手术对改善IRP症状无效[6]。分析治疗失败的原因，主要与目前对IRP的本质及病变过程未明确有关[7]。笔者旨在前期IRP动物模型[8]的基础上，研究IRP发生的阶段性特征，探讨IRP的发生机制，以期对临床治疗提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 动物 174只健康新西兰兔，雌雄各半，1月龄，体重0.7～0.8kg，分别编号。由上海松联实验动物养殖场提供[许可证号：scxk（沪）2012-0011]。兔由福建省中医药研究院比较医学研究中心统一饲养，对兔的处置符合中《关于善待实验动物的指导性意见》[9] 中的规定。

1.2 药物与仪器 生大黄液、番泻叶液、无水酒精等由福建中医药大学附属第二人民医院制剂室提供。 AGIC-20KN万能材料试验机，50倍读数显微镜，UPER-SAP有限元软件。

1.3 方法

1.3.1 动物造模 按照前期IRP兔的造模方案[8]，采用中药生大黄液和番泻叶液灌胃、站立与无水酒精肛周注射3种方法联合造模，时间为2个月。

1.3.2 模型标准 按照前期IRP兔的模型标准[8]：①肛门镜下见松弛的直肠黏膜遮挡肛镜视野范围在3/4上；②排便时兔直肠黏膜未脱出肛外；③直肠HE染色镜下见：直肠粘膜层腺体增生，炎细胞浸润聚集，粘膜下层血管扩张、间质疏松水肿。

1.3.3 动物分组

1.3.3.1 雄兔 將78只雄兔按随机数字表随机分为4组：①正常组 6只兔，未造模时即解剖研究；②造模早期组（即造模第1天至第20天） 24只兔，开始造模后，分别于造模第5天、第10天、第15天、第20天随机选取6只兔，行解剖研究；③造模中期组（即造模第21天至第40天） 24只兔，开始造模后，分别于造模第25天、第30天、第35天、第40天随机选取6只兔，行解剖研究；④造模晚期组（即造模第41天至第60天） 24只兔，开始造模后，分别于造模第45天、第50天、第55天、第60天随机选取6只兔，行解剖研究。

1.3.3.2 雌兔 78只雌兔分组研究方法同雄兔。

1.3.4 解剖取材 在水合氯醛兔耳缘静脉麻醉后，以组织剪于兔肛门直肠外缘周围分离肛门直肠，腹侧分离至坐耻骨合缝下缘，左右两侧分离至坐骨缘，背侧分离至尾骨与荐骨交会处。以刀全程切开坐耻骨合缝至耻骨上缘，钝性分离直肠与髋骨、荐骨之间的组织。平行耻骨上缘切断分离出直肠，剥离附于肠壁上的周围组织。以刀将兔肛门直肠左右对半分离成两部分，分别行病理与力学研究。

1.3.5 病理观察

1.3.5.1 制片 常规取距肛缘1.5 cm的直肠组织（若发现常规取材处附近粘膜病变更显著，则选取病变更显著处制片），通过固定、冲洗、脱水、透明、浸蜡、包埋、染色、常规脱水、透明、封片等步骤进行制片。

1.3.5.2 观察分析 光学显微镜下观察直肠壁粘膜层、粘膜下层、肌层、浆膜层等各层的病理改变。记录腺体、血管、炎细胞、间质等形态学变化情况。

1.3.6 力学分析

1.3.6.1 取材 沿直肠纵轴取一长1.5 cm、宽0.5 cm的直肠组织。以特制刀片分离兔直肠为两部分，一部分为直肠粘膜层与粘膜下层，另一部分为直肠肌层与浆膜层。取材在兔解剖当时完成，置于生理盐水纱布包裹，30 min内行生物力学指标测试。

1.3.6.2 指标测算 在直肠粘膜层与粘膜下层纵轴中段上取a、b两点，在a、b两点间横向上取c、d两点。先用50倍读数显微镜读取静止状态下a、b两点间的长度（L1，单位：mm）与c、d两点的宽度（L2，单位：mm），然后用50倍读数显微镜读取组织的厚度，将上述数据，输入试验机的电脑。组织两端固定于万能材料试验机的夹板上，往两端行最长拉伸，记录最长拉伸所用的力（P，单位：牛）、行最长拉伸时粘膜的横截面积（A，单位：mm2）、拉伸后a、b两点粘膜的长度（L3，单位：mm）与宽度（L4，单位：mm），计算拉伸前后长度的改变△L1（△L1= L3-L1，单位：mm）与宽度的改变△L2（△L2= L2-L4，单位：mm）。实验中试验机的电脑将实时自动显示应力与应变的关系曲线。计算公式具体如下：

①杨氏弹性模量（E，单位：MPa）：E= P/（A*△L1/L1）；

②泊松比（μ）：μ=（△L2/L2）/（△L1/L1）；

③剪切弹性模量（G，单位： MPa）：G=E/[2*（1+u）]。

1.3.6.3 计算直肠粘膜脱垂量 将测得的杨氏弹性模量、泊松比、剪切弹性模量等力学指标输入兔肛门直肠有限元模型中，在设定的直肠粘膜脱垂力条件下计算得出直肠粘膜852节点的脱垂量，前期发现该节点为粘膜脱垂相对显著处。

1.3.7 统计学处理 数据采用SPSS20.0软件分析，以（mean±SD）形式表示，比较用t检验和单因素方差（One-way ANOVA）分析，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 实验动物数量分析 纳入兔174只，实验中18只死亡（9只雌兔、9只雄兔）及时补充，最终156只兔进入结果分析无脱失值。

2.2 造模不同时期直肠HE染色后镜下征象 正常兔镜下征象见粘膜层腺体排列整齐，腺上皮细胞分化良好，粘膜下层未见血管扩张、间质水肿（如图1所示）；造模早期镜下征象见粘膜层轻度炎细胞浸润，粘膜下层小血管轻度扩张、间质疏松水肿（如图2、3所示）；造模中期镜下征象见粘膜层中度炎细胞浸润，粘膜下层血管中度扩张、间质疏松水肿（如图4、5所示）；造模后期镜下征象见粘膜层腺体增生、重度炎细胞浸润，粘膜下层血管重度扩张、间质疏松水肿（如图6、7所示）。

2.3 力学指标 造模不同时期直肠粘膜层与粘膜下层的杨氏弹性模量、泊松比与剪切弹性模量等力学指标及直肠粘膜852节点位移量的比较，见表1～3。

3 讨论

中医学最早对痔的病因记载见于《素问》，其《生气通天论》中谓：“因而饱食，筋脉横解，肠澼为痔”。古代医学认为脱肛属“痔”病范畴，如《疮疡经验全书》将脱肛称“肛痔”。西医认为IRP属中医“脱肛”范畴。“筋脉横解，肠澼为痔”认为脱肛是经脉因癖血积聚而懈怠、松弛、滑脱的病理改变[10]，IRP的发生与筋、脉关系密切。因此，在IRP造模不同阶段，取直肠组织行微观病理分析与宏观生物力学有限元测试，从而研究IRP的病變过程。

有限元模型作为生物力学的一种有效研究手段，是模拟软组织形变最经典的方法[11]。生物力学仿真结果已被证明是准确和可信的[12-13]，逐渐应用于肛门直肠疾病的研究。它的建立需测算杨氏弹性模量、泊松比及剪切弹性模量等力学指标。这些指标材料性质的物理量，标志材料的刚性。材料的杨氏弹性模量与剪切弹性模量越大，越不容易发生形变。本研究拟运用这些指标研究直肠组织的刚度，分析在脱垂过程中直肠组织所发生的力学改变。

宋红芳等[14]基于磁共振影像学资料，采用MIMICS有限元软件重构肛提肌的几何结构，应用有限元分析方法仿真计算肛提肌的应力分布，发现盆腔脏器脱垂和不同程度的压力性尿失禁4种病理状态下的高腹压，可对肛提肌产生较大的应力，容易造成肛提肌组织损伤。牛海军等[15]对不同阶段的兔关节炎软骨样本进行病理学分级，运用三相模型估计软骨的轴向弹性模量，并进行相关性分析，发现不同病理学关节炎等级软骨样本的三相力学特性有明显差异。

本研究发现：在微观病理学方面，在IRP造模不同时期，直肠粘膜层不同程度炎细胞浸润，粘膜下层小血管逐渐扩张，间质疏松水肿，该病理结果符合“筋脉横解，肠澼为痔”理论；在宏观生物力学有限元方面，直肠粘膜层与粘膜下层的杨氏弹性模量、剪切弹性模量在造模的中、早期逐渐增加，但在造模后期指标逐渐降低，泊松比呈相反的变化趋势，直肠粘膜852节点的位移量逐渐增加。从力学研究看，该结果与病理结果似有不相符的地方。但结合兔的生理学特征，本项目所研究的兔为1～3个月，相当于人的1～10岁阶段，直肠组织处于生长发育过程中，所以虽然造模的中早期呈现炎细胞轻中度浸润等病理改变，但兔直肠组织的杨氏弹性模量等力学指标仍呈增长趋势。伴随造模后期直肠粘膜层重度炎细胞浸润，粘膜下层血管重度扩张等病理改变，直肠组织的杨氏弹性模量等力学指标呈下降趋势。

综上，不同病理学阶段的兔肛门直肠力学特性存在统性学差异，可能是IRP的发生机制之一。

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（收稿日期：2018-01-06 编辑：陶希睿）