瘢痕對唇腭裂上頜骨生長影響的有限元分析

黃 威 曹 丁 周永川 宗曉鵬 馮曉偉 白九評 李向軍

唇腭裂是顱面部較常見的一種先天發育異常性疾病[1]，手術治療為主要手段[2]，然而術后上頜骨常出現發育不足現象[3～5]，對患者身心造成嚴重影響。其發生機制一直作為研究熱點，以往主要通過臨床觀察及動物實驗的方式進行探究，受觀察周期、可重復性等干擾因素的限制，其機制的描述尚存在較大爭議[6]。本實驗通過三維有限元技術對唇腭裂術后瘢痕組織所產生的兩種生物力，上唇壓力[7]及腭部瘢痕力[8]進行模擬，觀察其對上頜骨的作用情況，文抑西[9，10]與作者[10]曾對上唇壓力、腭部瘢痕力分別進行模擬分析，但是同時加載兩種工況，模擬唇腭裂手術瘢痕對上頜骨的影響，尚未見報道。

資料和方法

1.含上唇軟組織的唇腭裂上頜骨三維有限元模型的建立：在原含腭板軟組織腭裂上頜骨三維有 限元模型的基礎上[10]，見圖 1。

圖1 連為一體的腭裂上頜骨有限元模型

通過ANSYS軟件中布爾操作技術進行上唇軟組織的添加，范圍：雙側上頜尖牙牙槽突之間區域；材料屬性：線彈性材料，彈性模量 1.5MPa，泊松比 0.49[11]；上唇厚度：8mm[12]。網格劃分后，即完成了含上唇軟組織的唇腭裂上頜骨三維有限元模型的建立，見圖 2。該模型同時包含上唇及腭板軟組織，可以進行該區域工況的加載。

圖2 含上唇軟組織的唇腭裂上頜骨有限元模型

2.加載工況，施加上唇壓力及腭部瘢痕力：上唇壓力，施力部位為上唇軟組織與牙槽突的交界面，方向垂直于牙槽突前表面，大小 7.16N[13]；腭部瘢痕力，施力部位為腭板口腔側軟 組 織與骨組織的交界面，方向由 外 側向內側、由前向后，大 小 17.52N[10]；限 制面設定為兩側上頜骨的后端連接區[10]，即翼頜連接區。

結 果

1.位移云圖的顯示，見圖 3～10。

圖3 總位移（橫斷面）

圖4 總位移（冠狀面）

圖5 X 軸方向位移（橫斷面）

圖6 X 軸方向位移（冠狀面）

2.位移云圖的讀?。嚎偽灰?，兩側上頜骨形變明顯，由前向后，形變趨勢逐漸降低，其中牙槽突前 段形變最明顯；X 軸方向位移，兩側上頜骨均由外側向裂隙側移動，由前向后移動幅度逐漸降低，患側上頜骨最大形變 8.66212，健側上頜骨最大形變 6.31363；Y 軸方向位移，兩側上頜骨均由上向下移動，由前向后移動幅度逐漸降低，患側上頜骨最大形變3.21876，健側上頜骨最大形變 5.84433；Z 軸方向位移，兩側上頜竇外側壁向前移動，牙槽突前段、裂隙區向后移動，導致兩側上頜骨發生旋轉，進而出現上頜后縮，由前內向后外移動幅度逐漸降低，患側上頜骨最大形變 5.22456，健側上頜骨最大形變 6.4401。

圖7 Y 軸方向位移（橫斷面）

圖8 Y 軸方向位移（冠狀面）

圖9 Z 軸方向位移（橫斷面）

圖10 Z 軸方向位移（冠狀面）

討 論

X 軸、Y 軸、Z 軸方向位移，分別代表上頜骨 的寬度、高度、突度即上頜骨橫向生長、垂直向生長、矢狀向生長。通過形變最大位移數值比較可知，寬度＞突度＞高度。通過健、患側位移數值比較可知，患側上頜骨橫向生長受抑制程度大于健側，而上頜骨垂直向及矢狀向生長受抑制程度均是健側大于患側，健、患側抑制程度的不同，會導致上頜骨出現 不對稱性發育。Ye 認為唇腭裂術后醫源性的瘢痕組織抑制了上頜骨的生長[14]。Stancheva 臨床觀察發現，腭裂修復術的時間對于上頜骨的發育而言不是決定因素，手術在上頜骨發育上，起到了更加重要的作用[15]。Bittencourt 認為唇腭裂修復術對上頜骨矢狀向及橫向生長造成抑制[16]。Bichara 文獻回顧發現在單側完全性唇腭裂患者中，唇裂手術會對上頜骨矢狀向生長造成抑制[17]。Shi 通過文獻回顧發現早期腭成形術對上頜骨三維方向上生長均產生了抑制，唇裂修復術主要影響上頜骨矢狀向的生長[2]。

Naqvi對180例單側唇腭裂患者分組觀察發現，手術組較未手術組而言，上頜骨出現了明顯的生長抑制[7]。Kotova 對64例8歲單側完全性唇腭裂患兒觀察發現，尖牙間寬度與牙 弓長度都較同齡正 常兒童短小[18]。Jiang 發現上頜骨及犁骨矢狀向的生長較正常成人而言，均受到明顯抑制[19]。Kongprasert 發現唇裂手術會導致裂隙寬 度 的縮小，同時牙弓前 段會出現受壓向腭側移位的現象[20]。徐曉琳對 20 例替牙期的單側完全性唇腭裂患者進行錐體束掃描發現，上頜骨在三維方向上均存在不對稱性，且主要集中在牙槽骨區[21]。

文獻報道上頜骨生長 的 影響因素中，除外科 手術這一主要因素之外，先天畸形的嚴重 程 度[7]、術 后瘢痕組織量[7]、手術時機的選擇[22]以及術前是否已行正畸矯正[23]等都可能對上頜骨的生長產生一定影響。本實驗僅通過對唇腭裂術后兩種最主要瘢痕生物力進行模擬分析，探究其對上頜骨的作用機制，進而從理論上解釋了手術對上頜骨生長影響的特點。