基于有限元模型评价切开保留皮桥术式治疗后马蹄形肛周脓肿的效果*

石荣，王菁，柯敏辉，陈祖清，黄娟，陈日齐，汪昭楚

1 福建中医药大学附属人民医院（福建省人民医院）肛肠科 福建福州 350004

2 福建中医药大学附属第二人民医院肛肠科 福建福州 350003

3 福州大学 福建福州 350108

肛周脓肿是发生在肛周组织间隙的感染性疾病，临床主要表现为肛门疼痛、坠胀，或伴有全身感染症状[1]。肛门腺感染是肛周脓肿最主要的原因，又以截石位6 点位肛门腺感染最常见[2-3]。感染侵袭内、外括约肌及肛管后深间隙，进入坐骨直肠窝而形成单侧或双侧马蹄形肛周脓肿，是临床上危重且治疗较棘手的肛周脓肿类型，需尽早地切开避免感染扩散。

马蹄形肛周脓肿可行肛周脓肿切开保留皮桥手术治疗，手术的要点在于充分打开病灶、清除感染组织并维持肛门的正常形态。皮桥为清创后脓腔上方人为保留的皮肤组织，与两侧创缘间具有牵引力，对创面具有收束作用，以减少术后肛门的形变[4]。国医大师陈民藩教授认为术中皮桥的留置将影响治疗的远期效果，因为肛门形态对肛门功能的自我修复能力至关重要，维持肛门形态就是对功能的维护[5]。临床上保留皮桥术式受手术操作者影响较大，设计欠合理的皮桥可能导致炎性组织残留、引流不畅、易断裂等问题，因此明确皮桥在维持肛门形态中承担的力学效应是规范手术操作、提高临床疗效的关键。

有限元法是模拟软组织形变的经典方法，可将连续区域离散为有限数量的单元并相互连接在一起，可对每个单元进行力学分析[6]。该方法在医学领域已被广泛应用，特别是骨科领域[7-8]。前期作者团队发现，运用SUPER-SAP有限元软件可构建灵活性高、实用性强的肛周三维有限元模型，通过对生物组织进行轴向牵拉试验，可以测得其力学属性，并在模型中赋予生物力学特征[9-10]。本研究通过以上方法构建肛周脓肿三维有限元模型，以比较切开保留皮桥手术中，不同形态皮桥上节点的受力情况，以及患者术后的肛门功能差异，旨在揭示皮桥维持肛门形态的生物力学机制，探寻最优的治疗方式，规范手术操作。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入2020年9月至2022年12月就诊于福建中医药大学附属人民医院（福建省人民医院）肛肠科的120例后马蹄形肛周脓肿患者作为研究对象，患者均行肛周脓肿切开保留皮桥手术治疗，均为男性，年龄20～50岁。按照随机数字表法将患者随机分为正常皮桥组、宽皮桥组，每组各60 例。两组一般资料比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。本研究获得福建省人民医院伦理委员会批准（伦理号：2020-037-02），患者对治疗内容均知情同意。

表1 两组一般资料比较 ±s

表1 两组一般资料比较 ±s

组别正常皮桥组（n＝60）宽皮桥组（n＝60）t P年龄/岁41.2±7.3 40.4±7.5 0.568 0.571体质量/kg 70.2±7.1 69.5±7.5 0.553 0.581病程/d 3.1±1.5 3.6±1.6-1.441 0.152

1.2 诊断标准、纳入与排除标准

诊断标准：参考《肛周脓肿临床诊治中国专家共识》[11]、《中医肛肠科常见病诊疗指南》[12]诊断肛周脓肿，后马蹄形肛周脓肿需结合影像学检查结果进一步明确诊断。

纳入标准：（1）诊断为后马蹄形肛周脓肿；（2）年龄在20～50岁，该年龄段患者肛周组织差异较小，便于观察；（3）患者均行肛周脓肿切开保留皮桥手术治疗。排除标准：（1）既往有肛门直肠手术史者；（2）合并肛管、直肠恶性肿瘤者；（3）合并克罗恩病、溃疡性结肠炎、肠结核、糖尿病者；（4）合并心、肝、肾、脑等严重基础疾病者。

1.3 有限元模型构建

切开保留皮桥手术治疗肛周脓肿的有限元模型于福建中医药大学骨重建生物力学实验室构建完成。

1.4 试验仪器

SUPER-SAP 有限元软件、超导磁共振成像仪、弹簧测力计、高精度数显卡尺、数码相机、肛肠动力检测系统。

1.5 手术方法

（1）正常皮桥组：麻醉满意后，患者取折刀位，暴露肛门，常规消毒，铺孔巾，常规消毒肛管及直肠黏膜下段。沿截石位6点位穿刺抽吸脓液，于截石位6点位包块隆起处作放射状切口，示指伸入切口探查脓腔，破坏纤维隔，沿脓腔走行扩创。继续予弯钳自截石位6点位向侧面坐骨直肠窝探查，沿弯钳方向作弧形切口，全层切开脓腔，于截石位5点位或7 点位肛缘外3 cm 处留一宽约1.5 cm 皮桥，使截石位6点位切口与侧边切口成对口引流，修剪创面使之引流通畅，检查创面无明显渗血。术毕，常规消毒肛门手术创面，用凡士林纱条、无菌止血纱布填塞，塔型纱布压迫，宽胶带加压固定，送患者安返病房。

（2）宽皮桥组：术中设置皮桥的宽度为3 cm，其余手术操作同正常皮桥组。

1.6 观察指标

1.6.1 节点选择 在SUPER-SAP 软件中，选取6个节点进行分析，其中89、173、257 位于皮桥内侧缘，以此代表直立状态下肛周皮桥的下段、中段和上段节点，90、174、258 代表皮桥外侧缘。通过调整节点位置，形成正常宽度（1.5 cm）的皮桥模型A和宽皮桥（3.0 cm）的模型B（图1）。

图1 切开保留皮桥术式三维有限元模型

1.6.2 位移量测算 （1）术中麻醉后在预留皮桥处以记号笔标记皮桥下段、中段、上段6个点，测量各节点与肛门的距离d1（mm）；（2）完成皮桥留置后，测量新的距离d2（mm），则皮桥在肛门方向的位移量△d＝d2-d1（mm）；（3）由助手按压创缘消除张力，用拉力计背离肛门方向牵拉皮桥，测量拉伸△d 时拉力的大小F（N）；（4）在SUPER-SAP 软件中，给予模型同样大小和方向的力，测算出皮桥节点的位移量并记录。

1.6.3 术后3个月肛门压力测量 测量患者术后3个月的肛管静息压及肛管最大收缩压。检查前患者排空大小便，取左侧卧位，屈髋屈膝90°，检查者将带有球囊的测压导管缓慢插入直肠内，出水孔距离肛缘6 cm，休息1 min后开始测量。根据既往研究结果，正常男性的肛管静息压为50～70 mmHg、肛管最大收缩压为120～170 mmHg[13]。

1.6.4 结局指标 （1）比较手术测量位移量与模型位移量的差异，验证模型有效性；（2）比较模型A和模型B 的同位置节点的位移量差异，明确不同形态皮桥的位移特性；（3）比较单个模型皮桥内侧、外侧缘的位移量差异；（4）比较患者术后3个月的肛管静息压、肛管最大收缩压情况。

1.7 统计学方法

选用SPSS 26.0 统计学软件对数据进行处理。计量资料以（±s）表示，比较行t检验或配对t检验；计数资料以（n）表示。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 手术测量位移量与模型位移量比较

测量皮桥上6个节点的应力和位移量后，在SUPER-SAP 软件中导出相应节点的模型位移量，将手术测量位移量与模型位移量进行比较，结果表明，正常皮桥组174节点手术测量位移量与模型A位移量比较差异有统计学意义（P＜0.05），宽皮桥组173节点手术测量位移量与模型B 位移量比较差异有统计学意义（P＜0.05）。其余节点手术测量位移量与模型位移量比较差异无统计学意义（P＞0.05）。见图2。

图2 手术测量位移量与模型位移量比较

2.2 两模型皮桥上节点位移量比较

比较两模型节点的位移量差异，可反映手术的差异。结果表明，与模型B 相比，模型A 的89、173、257节点位移量较小（P＜0.05），而90、258节点位移量较大（P＜0.05），两模型在174节点的位移量比较差异无统计学意义（P＞0.05）。见图3。

图3 两模型皮桥上节点位移量比较

2.3 两模型皮桥内侧、外侧缘位移量比较

两模型中位于内侧缘的89、173、257节点位移量均大于外侧缘的90、174、258节点位移量（P＜0.05）。见图4。

图4 两模型皮桥内侧、外侧缘位移量比较

2.4 两组患者术后3个月肛门压力比较

肛门压力测量结果表明，正常皮桥组患者术后3 个月的肛管静息压、肛管最大收缩压均高于宽皮桥组，差异有统计学意义（P＜0.001）。见表2。

表2 两组患者术后3个月肛门压力比较 mmHg，±s

表2 两组患者术后3个月肛门压力比较 mmHg，±s

组别正常皮桥组（n＝60）肛管静息压65.1±2.8肛管最大收缩压132.8±4.0

表2（续）

表2 两组患者术后3个月肛门压力比较 mmHg，±s

组别宽皮桥组（n＝60）t P肛管静息压61.3±2.8 7.419＜0.001肛管最大收缩压129.3±5.2 4.405＜0.001

3 讨论

切开保留皮桥手术是治愈肛周脓肿的经典术式，对于肛周脓肿的一次性根治有重要意义，皮桥的作用包括：（1）将范围较大的切口分割为数个小切口，减少了每个创面的面积；（2）具有防御保护作用，减少了创面的暴露；（3）皮桥受创缘皮肤的张力牵拉，可有助于维持肛周原始形态；（4）避免环形清创后可能的移植伤害；（5）在皮桥上松弛挂线有助于皮桥底部的引流、方便换药[5]。国医大师陈民藩教授认为，术中宜留置1～2 cm 的皮桥[5]，但临床上皮桥的设计大多受外科医师的主观影响，缺乏统一标准，因此对切开保留皮桥术式的生物力学机制探索并结合临床加以验证是首要任务，对于标准化手术流程，综合提升治愈率，突破现有治疗的瓶颈具有重要意义。

三维有限元法被认为是模拟软组织分析的经典方法[14]，有限元法目前已经在皮肤、肌肉、肌腱、神经、肛门直肠与阴道等软组织中被应用[15]。本研究通过构建肛周软组织三维有限元模型，模拟肛周脓肿切开保留皮桥术式，以提升肛周生物力学机制探索的可能性。

本研究结果表明，模型A、模型B 分别在174、173节点与手术测量位移量存在差异，考虑174、173节点位移量较小，故测量误差相应增加，但其余节点手术测量位移量与模型位移量比较无明显差异，因此认为两模型均可用于切开保留皮桥术式的生物力学分析。与模型B 相比，模型A 的89、173、257节点位移量较小（P＜0.05），而90、258节点位移量较大（P＜0.05）。由此可知不同宽度的皮桥对创缘组织的牵引能力不同，也直接影响着肛门的位移形态变化。89、173、257 节点位于皮桥的内侧缘，90、258节点位于皮桥外侧缘，因此模型A对于维持皮桥内侧形态更具优势。两模型的内侧缘节点位移量均大于外侧缘节点（P＜0.05），表明皮桥内侧缘的位移变化更明显，可能与皮桥内侧缘靠近肛门，受到更强的括约肌收束力有关；反之皮桥外侧缘远离肛门，故形变更小。对患者术后3个月的肛门压力进行测量，结果发现正常皮桥组的肛管静息压、肛管最大收缩压均高于宽皮桥组（P＜0.05）。由于肛门压力主要受内、外括约肌影响，其次为肛垫、血管、肠腔顺应性等次要影响因素[16-17]，该结果表明正常皮桥可能对于肛门括约肌的修复更具有优势。

综上所述，本研究从生物力学的角度分析切开保留皮桥术式治疗后马蹄形肛周脓肿的效果，认为皮桥可影响肛周脓肿术后肛门组织位移的变化，合理的皮桥设计是减少肛门形态变化的关键。越靠近肛缘的部位受力变化越明显，而正常的皮桥有助于维持关键受力部位的形态。本研究对于进一步规范切开保留皮桥术式，提高临床疗效具有一定参考价值。

利益冲突声明全体作者均声明不存在与本文相关的利益冲突。