弦式加载法延长面神经模型的建立
作者：牙祖蒙 陈宗基 王建华 李忠禹 谭颍徽
单位：牙祖蒙(中国医学科学院，中国协和医科大学整形外科医院，北京，100041)；陈宗基(中国医学科学院，中国协和医科大学整形外科医院)；王建华(第三军医大学第二附属医院口腔科，重庆，400037)；李忠禹(第三军医大学第二附属医院口腔科，重庆，400037)；谭颍徽(第三军医大学第二附属医院口腔科，重庆，400037)
关键词：面神经；延长；弦式加载
中国修复重建外科杂志000209 摘 要：目的 为使神经延长术更简便地应用于临床，尤其是用于面神经缺损的修复；同时更科学地研究周围神经的生物力学特性。方法 自行研制一种新的神经延长器，以弦式加载方式对面神经进行快速和缓慢延长，观察延长前后面神经的电生理及病理形态学变化。结果 延长器放置部位的组织无变性坏死，伤口及创面无感染，动物进食功能无障碍，体温不升高；病理学观察可见快速组神经出现散在的SunderlandⅢ度损伤，偶见毛细血管断裂，而缓慢组神经变粗，神经束间、外膜成纤维细胞增生；颊肌肌电图及神经传导速度检测显示，神经可延长极限快速组为(18.7±2.4)%，缓慢组为(30.8±2.4)%(均已除去回缩率)。结论 所建立的神经延长模式和方法具有科学性和实用性，可用于神经延长的基础和临床研究。
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ESTABLISHMENT OF FACIAL NERVE
ELONGATION MODEL BY STRING-TYPE LOADING
YA Zu-meng CHEN Zong-ji WANG Jian-hua et al.
(Plastic Surgery Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, Peking Union Medical College. Beijing, P.R.China 100041)
Abstract：Objective To study the repairing method of facial nerve defect using nerve elongation, and the biomechanical properties of peripheral nerves. Methods A novel device for peripheral nerve elongation was designed and manufactured. With the device, facial nerves of rabbits were expanded acutely and chronically by string-type loading. The facial nerves were studied with histological and electrophysiological examinations before and after elongation. Results There were no considerable necrosis, degeneration, and infection in the facial nerves after elongation. The experimental animals took food normally and their body temperature were stable. Histological examinations showed dispersing Sunderland degree Ⅲ injury and occasionally broken capillary blood vessels in the acute group, thicker nerve and fibroblasts hyperplasia between nerve bundles in the chronic group. The electromyogram(EMG) of buccal muscle and nerve conductive velocity(NCV) showed the maximal range was (18.7±2.4)% in the acute group, and (30.8±2.4)% in the chronic group. Conclusion It suggests that the novel nerve elongation method is feasible , and it can be used to study the nerve elongation basically and clinically.
, 百拇医药
Key words：Facial nerve Expansion String-type load▲
神经延长是外科领域如肢体牵引、下颌骨延长、组织扩张及创伤等所遇到的一种现象，又是修复周围神经缺损的一种新方法。近年来，国内外对神经延长进行了研究工作，但还有不少问题没有解决，其中最主要的问题是缺乏理想的延长模式和延长方法，以致研究结果不能客观反应延长所造成的生物力学及病理生理学变化，临床应用也受到很大限制。我们建立了一种新的延长模式和方法，介绍如下。
1 材料及方法
1.1 神经延长器的制作
延长器分大、中、小号。材料为螺杆、螺帽及支撑架，用不锈钢或钛合金制作，支撑轮、牵引轮及支撑架颈部为骨水泥，见图1。
1.2 动物及实验
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健康日本大耳白兔10只，体重2.0～2.6 kg。雌雄不限。月龄6～8个月(第三军医大学实验动物所提供，合格证号：医动字第24301052号；环境设施合格证号：医动字第24302012号)。3%戊巴比妥钠静脉注射麻醉，双侧面部脱毛，消毒铺巾。取耳屏前至下颌缘下切口，解剖出面神经颊支，系膜留在神经干上，避免延长过程中神经直接受压；游离长度4.0～4.5 cm；测量神经出茎乳孔至入肌点的距离，供计算延长幅度之用，延长幅度(%)=神经被延长长度/神经自茎乳孔至入肌点距离；用7/0银丝系在神经干和颊肌上，此银丝可穿透皮肤露于体表，作为电极供检测神经传导速度(nerve conductive velocity,NCV)和颊肌肌电图(electromyogram,EMG)之用。
1.3 延长方法
1.3.1 快速延长法 延长对象为左侧面神经颊支。延长器平置于神经所在平面上，通过旋转螺帽使牵引轮与支撑轮处于同一高度；将已解剖游离的神经套入支撑轮及牵引轮的槽沟中(图1)。神经的延长量可根据勾股定量求出。快速延长的速度为10 mm/10分钟，为避免神经缺血时间过长，每延长10分钟放松一次，时间3～5分钟。
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图1 神经完整状态下的延长方法
Fig. 1 The nerve elongation in the complete nerve
1.3.2 缓慢延长法 延长对象为右侧面神经颊支。神经解剖游离与快速法相同，在确定神经无滑脱前提下，将面部筋膜皮瓣复位覆盖延长器，分皮下、皮肤两层缝合伤口；螺帽及其与支撑架接触部位经伤口露于体表，3～5天后每天顺时针旋转螺帽1～2圈(即每天延长1～2 mm)。由于此时神经外周已有一增生纤维层，牵引时可避免神经直接受压而缺血。如果神经已发生断离、缺损，可用一根丝线的一端系于神经断端上，另一端系于支撑架上，如此离断神经可分段延长；也可用丝线将两神经断端桥接起来一起延长(图2)。
1.4 形态学和电生理学观察
形态学观察包括肉眼观察，HE、甲苯胺蓝染色后光镜下观察。电生理学检测包括延长前及延长后达15%、20%、25%、30%、35%及40%的EMG和NCV。当此两项指标(主要是NCV)明显下降时，所对应的延长幅度即为延长极限。EMG测录：以系于颊肌上的银丝作为接收电极，用注射针头刺激动物牙龈，诱发其做出咀嚼运动，用丹麦产Nearomatic 2 000M型神经电生理仪记录EMG。NCV测录：以系于神经干上的银丝作为刺激电极，系于颊肌上的银丝作为接收电极，先刺激近点，电流3～5 mA，记录到典型肌动作电位波形后，以等大电流刺激远点，此时屏幕上出现第二个肌动作电位波形，以两个刺激点间距(mm)除以两动作电位潜伏时差(ms)，即为NCV(m/s)。延长后的两刺激点间距根据已延长的幅度而发生变化。
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1.5 统计学方法
用t检验分析不同幅度，延长组间NCV和EMG值差异的显著性。
图2 神经离断状态下的延长方法
Fig. 2 The nerve elongation in the severed nerve
2 结果
2.1 全身及局部组织反应
动物术前、术后体温无明显变化。局部组织无明显肿胀及渗出，延长器周围组织无坏死，所埋置的10侧面部无1例感染。
2.2 面神经组织的反应
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快速延长组，肉眼观察无明显变化；光镜下可见神经有散在的Sunderland Ⅲ度损伤，毛细血管断裂偶见；延长幅度在(30.0±2.5)%以内，EMG、NCV无明显下降，延长达35%时NCV出现明显下降，经统计学处理有显著性差异(P<0.01)，由此可知快速延长的极限幅度约为30%。
缓慢延长组，肉眼见神经干变粗，处在支撑轮及牵引轮槽沟内的神经段相对变细；光镜下可见神经外膜、束膜增厚，神经束间成纤维细胞增生，神经纤维略变细，偶见断离纤维，变性或坏死的纤维罕见，雪旺细胞增生；缓慢延长幅度在(33.5±2.5)%以内，EMG、NCV无明显下降，超出此幅度，两项指标即明显下降，经统计学处理有显著性差异(P<0.05)，由此可知缓慢延长的极限幅度约为33.5%。
延长结束卸下延长器后1小时内神经均有回缩，快速延长组回缩率为(37.6±4.5)%，缓慢延长组为(8.2±2.1)%。上述延长极限均未除去回缩率。除去回缩部分，快速延长组极限幅度为(18.7±2.4)%，缓慢延长组为(30.8±2.4)%。
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3 讨论
神经延长模式和方法对研究神经的生物力学特性及其对牵引的病理生理反应很重要，同时又是临床应用是否成功的基础。目前的延长模式包括直线式加载、弦式加载和扩张囊扩张。直线式加载的办法是将神经切断后，用牵引器夹住断端，在平行于神经长轴的方向施力向远端延长；或切断一段神经，牵引器夹住两神经断端，在神经长轴上朝相反方向施力，使两神经断端靠拢。该法的缺点是：切断了神经，破坏了神经连续性，从而破坏了生理状态下各种成份所处的相对的应力平衡状态，即使牵拉到生理长度，也无法恢复到应力稳态[1、2]。这些缺点对研究结果的准确度自然有影响。弦式加载法是将神经视为柔索，在保持神经完整性及生理稳态前提下进行牵拉，所测得力学及病理生理学指标的准确度高[2、3]。但该法也有缺点，主要是定向器对神经会有不同程度压迫，有可能影响神经生理，进而改变其力学性质。扩张囊扩张克服了这一缺陷，但其施力方向既不平行也不垂直于神经，力学分析极为复杂，且神经获得了多大幅度的延长也难以准确计算[4]。我们介绍的延长模式和方法是以弦式加载为基础，在牵引器制作上进行改进，设有两个支撑轮和一个牵引轮，使一般牵引器的一个力作用点增加到三个，牵引部件与神经的接触面呈弧面，这些改进大大减轻了牵引器对神经的压迫。在神经解剖游离过程中，将系膜保留在神经干上，这在一定程度上也缓冲了压迫造成的缺血。解剖游离神经后，在神经干和颊肌上系银丝，经皮穿出体表作为电生理检测的电极，为延长过程中随时动态监测神经功能带来了方便。通过旋转螺帽可准确控制延长速度，延长长度也可精确计算。在临床应用上更为方便易行，神经完整、断离、缺损均可延长，既可用于快速延长，也可用于缓慢牵引；延长器制作成本低，方法简便。本组利用该模式和方法对兔面神经进行了快速和缓慢延长，局部及全身均无明显反应，神经无明显变性、坏死征象，快、慢速延长极限幅度分别达到30%和33.5%，与文献报道近似[4、5]。就面神经而言，有以囊状扩张器延长神经的报道[6]，但延长效率低，时间长，在延长神经的同时也扩张了面部皮肤，医生及患者均难以接受。应用该方法神经延长效率高，只延长神经，对皮肤等周围组织无影响，为面神经延长术的临床应用提供了新途径。且实验结果表明，快速神经延长是可行的，具有一定的科学性和实用性，初步显示了神经延长术的应用前景。■
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基金项目：全军“九五”青年科研基金资助项目
参考文献：
[1]Fung Y.Biochanics mechanical properties of living tissue.lst ed.New York：Springer-Verleg,1981：197～265
[2]殷玉芹，刘正津，何光篪.家兔在体活神经力学性质的测定.生物医学工程学杂志，1994；11(3)：212
[3]程海平，何光篪，刘正津.HLC-Ⅰ型生物活组织力学实验机的研制及应用.第三军医大学学报，1991；13(5)：859
[4]Thomas G,Divid L,Julia K,et al.Nerve expansion.The optimal answer for the short nerve gap.Behavioral analysis.Clin Orthop,1995;314(5):84
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[5]Hall G,VanWay C,Kung F.Peripheral nerve elongation with tissue expansion techniques.J Trauma,1993;34(3):401
[6]Malis D,MacMillan J,Kelley J.Tissue expansion of the facial nerve in an animal model.Ear Nose Throat J，1995;74(4):261
收稿日期：1999-02-05
二次修改日期：2000-02-05, http://www.100md.com
单位：牙祖蒙(中国医学科学院，中国协和医科大学整形外科医院，北京，100041)；陈宗基(中国医学科学院，中国协和医科大学整形外科医院)；王建华(第三军医大学第二附属医院口腔科，重庆，400037)；李忠禹(第三军医大学第二附属医院口腔科，重庆，400037)；谭颍徽(第三军医大学第二附属医院口腔科，重庆，400037)
关键词：面神经；延长；弦式加载
中国修复重建外科杂志000209 摘 要：目的 为使神经延长术更简便地应用于临床，尤其是用于面神经缺损的修复；同时更科学地研究周围神经的生物力学特性。方法 自行研制一种新的神经延长器，以弦式加载方式对面神经进行快速和缓慢延长，观察延长前后面神经的电生理及病理形态学变化。结果 延长器放置部位的组织无变性坏死，伤口及创面无感染，动物进食功能无障碍，体温不升高；病理学观察可见快速组神经出现散在的SunderlandⅢ度损伤，偶见毛细血管断裂，而缓慢组神经变粗，神经束间、外膜成纤维细胞增生；颊肌肌电图及神经传导速度检测显示，神经可延长极限快速组为(18.7±2.4)%，缓慢组为(30.8±2.4)%(均已除去回缩率)。结论 所建立的神经延长模式和方法具有科学性和实用性，可用于神经延长的基础和临床研究。
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ESTABLISHMENT OF FACIAL NERVE
ELONGATION MODEL BY STRING-TYPE LOADING
YA Zu-meng CHEN Zong-ji WANG Jian-hua et al.
(Plastic Surgery Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, Peking Union Medical College. Beijing, P.R.China 100041)
Abstract：Objective To study the repairing method of facial nerve defect using nerve elongation, and the biomechanical properties of peripheral nerves. Methods A novel device for peripheral nerve elongation was designed and manufactured. With the device, facial nerves of rabbits were expanded acutely and chronically by string-type loading. The facial nerves were studied with histological and electrophysiological examinations before and after elongation. Results There were no considerable necrosis, degeneration, and infection in the facial nerves after elongation. The experimental animals took food normally and their body temperature were stable. Histological examinations showed dispersing Sunderland degree Ⅲ injury and occasionally broken capillary blood vessels in the acute group, thicker nerve and fibroblasts hyperplasia between nerve bundles in the chronic group. The electromyogram(EMG) of buccal muscle and nerve conductive velocity(NCV) showed the maximal range was (18.7±2.4)% in the acute group, and (30.8±2.4)% in the chronic group. Conclusion It suggests that the novel nerve elongation method is feasible , and it can be used to study the nerve elongation basically and clinically.
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Key words：Facial nerve Expansion String-type load▲
神经延长是外科领域如肢体牵引、下颌骨延长、组织扩张及创伤等所遇到的一种现象，又是修复周围神经缺损的一种新方法。近年来，国内外对神经延长进行了研究工作，但还有不少问题没有解决，其中最主要的问题是缺乏理想的延长模式和延长方法，以致研究结果不能客观反应延长所造成的生物力学及病理生理学变化，临床应用也受到很大限制。我们建立了一种新的延长模式和方法，介绍如下。
1 材料及方法
1.1 神经延长器的制作
延长器分大、中、小号。材料为螺杆、螺帽及支撑架，用不锈钢或钛合金制作，支撑轮、牵引轮及支撑架颈部为骨水泥，见图1。
1.2 动物及实验
, http://www.100md.com
健康日本大耳白兔10只，体重2.0～2.6 kg。雌雄不限。月龄6～8个月(第三军医大学实验动物所提供，合格证号：医动字第24301052号；环境设施合格证号：医动字第24302012号)。3%戊巴比妥钠静脉注射麻醉，双侧面部脱毛，消毒铺巾。取耳屏前至下颌缘下切口，解剖出面神经颊支，系膜留在神经干上，避免延长过程中神经直接受压；游离长度4.0～4.5 cm；测量神经出茎乳孔至入肌点的距离，供计算延长幅度之用，延长幅度(%)=神经被延长长度/神经自茎乳孔至入肌点距离；用7/0银丝系在神经干和颊肌上，此银丝可穿透皮肤露于体表，作为电极供检测神经传导速度(nerve conductive velocity,NCV)和颊肌肌电图(electromyogram,EMG)之用。
1.3 延长方法
1.3.1 快速延长法 延长对象为左侧面神经颊支。延长器平置于神经所在平面上，通过旋转螺帽使牵引轮与支撑轮处于同一高度；将已解剖游离的神经套入支撑轮及牵引轮的槽沟中(图1)。神经的延长量可根据勾股定量求出。快速延长的速度为10 mm/10分钟，为避免神经缺血时间过长，每延长10分钟放松一次，时间3～5分钟。
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图1 神经完整状态下的延长方法
Fig. 1 The nerve elongation in the complete nerve
1.3.2 缓慢延长法 延长对象为右侧面神经颊支。神经解剖游离与快速法相同，在确定神经无滑脱前提下，将面部筋膜皮瓣复位覆盖延长器，分皮下、皮肤两层缝合伤口；螺帽及其与支撑架接触部位经伤口露于体表，3～5天后每天顺时针旋转螺帽1～2圈(即每天延长1～2 mm)。由于此时神经外周已有一增生纤维层，牵引时可避免神经直接受压而缺血。如果神经已发生断离、缺损，可用一根丝线的一端系于神经断端上，另一端系于支撑架上，如此离断神经可分段延长；也可用丝线将两神经断端桥接起来一起延长(图2)。
1.4 形态学和电生理学观察
形态学观察包括肉眼观察，HE、甲苯胺蓝染色后光镜下观察。电生理学检测包括延长前及延长后达15%、20%、25%、30%、35%及40%的EMG和NCV。当此两项指标(主要是NCV)明显下降时，所对应的延长幅度即为延长极限。EMG测录：以系于颊肌上的银丝作为接收电极，用注射针头刺激动物牙龈，诱发其做出咀嚼运动，用丹麦产Nearomatic 2 000M型神经电生理仪记录EMG。NCV测录：以系于神经干上的银丝作为刺激电极，系于颊肌上的银丝作为接收电极，先刺激近点，电流3～5 mA，记录到典型肌动作电位波形后，以等大电流刺激远点，此时屏幕上出现第二个肌动作电位波形，以两个刺激点间距(mm)除以两动作电位潜伏时差(ms)，即为NCV(m/s)。延长后的两刺激点间距根据已延长的幅度而发生变化。
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1.5 统计学方法
用t检验分析不同幅度，延长组间NCV和EMG值差异的显著性。
图2 神经离断状态下的延长方法
Fig. 2 The nerve elongation in the severed nerve
2 结果
2.1 全身及局部组织反应
动物术前、术后体温无明显变化。局部组织无明显肿胀及渗出，延长器周围组织无坏死，所埋置的10侧面部无1例感染。
2.2 面神经组织的反应
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快速延长组，肉眼观察无明显变化；光镜下可见神经有散在的Sunderland Ⅲ度损伤，毛细血管断裂偶见；延长幅度在(30.0±2.5)%以内，EMG、NCV无明显下降，延长达35%时NCV出现明显下降，经统计学处理有显著性差异(P<0.01)，由此可知快速延长的极限幅度约为30%。
缓慢延长组，肉眼见神经干变粗，处在支撑轮及牵引轮槽沟内的神经段相对变细；光镜下可见神经外膜、束膜增厚，神经束间成纤维细胞增生，神经纤维略变细，偶见断离纤维，变性或坏死的纤维罕见，雪旺细胞增生；缓慢延长幅度在(33.5±2.5)%以内，EMG、NCV无明显下降，超出此幅度，两项指标即明显下降，经统计学处理有显著性差异(P<0.05)，由此可知缓慢延长的极限幅度约为33.5%。
延长结束卸下延长器后1小时内神经均有回缩，快速延长组回缩率为(37.6±4.5)%，缓慢延长组为(8.2±2.1)%。上述延长极限均未除去回缩率。除去回缩部分，快速延长组极限幅度为(18.7±2.4)%，缓慢延长组为(30.8±2.4)%。
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3 讨论
神经延长模式和方法对研究神经的生物力学特性及其对牵引的病理生理反应很重要，同时又是临床应用是否成功的基础。目前的延长模式包括直线式加载、弦式加载和扩张囊扩张。直线式加载的办法是将神经切断后，用牵引器夹住断端，在平行于神经长轴的方向施力向远端延长；或切断一段神经，牵引器夹住两神经断端，在神经长轴上朝相反方向施力，使两神经断端靠拢。该法的缺点是：切断了神经，破坏了神经连续性，从而破坏了生理状态下各种成份所处的相对的应力平衡状态，即使牵拉到生理长度，也无法恢复到应力稳态[1、2]。这些缺点对研究结果的准确度自然有影响。弦式加载法是将神经视为柔索，在保持神经完整性及生理稳态前提下进行牵拉，所测得力学及病理生理学指标的准确度高[2、3]。但该法也有缺点，主要是定向器对神经会有不同程度压迫，有可能影响神经生理，进而改变其力学性质。扩张囊扩张克服了这一缺陷，但其施力方向既不平行也不垂直于神经，力学分析极为复杂，且神经获得了多大幅度的延长也难以准确计算[4]。我们介绍的延长模式和方法是以弦式加载为基础，在牵引器制作上进行改进，设有两个支撑轮和一个牵引轮，使一般牵引器的一个力作用点增加到三个，牵引部件与神经的接触面呈弧面，这些改进大大减轻了牵引器对神经的压迫。在神经解剖游离过程中，将系膜保留在神经干上，这在一定程度上也缓冲了压迫造成的缺血。解剖游离神经后，在神经干和颊肌上系银丝，经皮穿出体表作为电生理检测的电极，为延长过程中随时动态监测神经功能带来了方便。通过旋转螺帽可准确控制延长速度，延长长度也可精确计算。在临床应用上更为方便易行，神经完整、断离、缺损均可延长，既可用于快速延长，也可用于缓慢牵引；延长器制作成本低，方法简便。本组利用该模式和方法对兔面神经进行了快速和缓慢延长，局部及全身均无明显反应，神经无明显变性、坏死征象，快、慢速延长极限幅度分别达到30%和33.5%，与文献报道近似[4、5]。就面神经而言，有以囊状扩张器延长神经的报道[6]，但延长效率低，时间长，在延长神经的同时也扩张了面部皮肤，医生及患者均难以接受。应用该方法神经延长效率高，只延长神经，对皮肤等周围组织无影响，为面神经延长术的临床应用提供了新途径。且实验结果表明，快速神经延长是可行的，具有一定的科学性和实用性，初步显示了神经延长术的应用前景。■
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基金项目：全军“九五”青年科研基金资助项目
参考文献：
[1]Fung Y.Biochanics mechanical properties of living tissue.lst ed.New York：Springer-Verleg,1981：197～265
[2]殷玉芹，刘正津，何光篪.家兔在体活神经力学性质的测定.生物医学工程学杂志，1994；11(3)：212
[3]程海平，何光篪，刘正津.HLC-Ⅰ型生物活组织力学实验机的研制及应用.第三军医大学学报，1991；13(5)：859
[4]Thomas G,Divid L,Julia K,et al.Nerve expansion.The optimal answer for the short nerve gap.Behavioral analysis.Clin Orthop,1995;314(5):84
, http://www.100md.com
[5]Hall G,VanWay C,Kung F.Peripheral nerve elongation with tissue expansion techniques.J Trauma,1993;34(3):401
[6]Malis D,MacMillan J,Kelley J.Tissue expansion of the facial nerve in an animal model.Ear Nose Throat J，1995;74(4):261
收稿日期：1999-02-05
二次修改日期：2000-02-05, http://www.100md.com