女性盆腔器官脱垂(pelvicorganprolapse，POP)是指因盆底支持结构的损伤或退化等原因造成盆底支持缺陷或松弛而使盆腔器官脱出于阴道内或阴道外，影响女性的生活质量。DeLancey[1]于1994年提出盆底支持结构三水平理论，宫骶韧带是Ⅰ水平支持结构的重要组成成分，与POP关系密切。宫骶韧带悬吊固定术是女性盆底重建的常用术式之一。磁共振成像(MRI)有对女性盆腔及盆底软组织成像清晰的优点，有助于观察宫骶韧带。近年来，基于MRI二维平面图像的三维重建模型研究与生物力学研究的运用进一步探索了宫骶韧带在盆底支持结构中的作用及其在POP疾病发展机制中的作用。
1宫骶韧带的MRI二维平面研究
1.1宫骶韧带MRI成像特点MRI作为一种无创的影像学检查方法，对软组织分辨率高，可提供女性盆底支撑结构更全面、直观的影像资料，为术前全面评估POP及术后随访提供更加客观的依据。常用的宫骶韧带MRI扫描序列为TSET2WI序列、质子密度加权自旋回波序列(protonspindensity)和T2FRFSE序列。宫骶韧带呈腹背侧走向，在MRI图像上呈中等条带状信号，横断面上显示最清晰[2]。在MRI二维平面图像上可观测宫骶韧带的起点、止点、形状、腹背侧距离、厚度等形态学特征。
1.2宫骶韧带MRI二维平面研究进展2004年国外学者Umek等[2]首次利用MRI对82名健康女性志愿者宫骶韧带的起源点和插入点进行量化分析，结果显示：健康女性中87%的宫骶韧带可在MRI成像中辨认，33%的宫骶韧带起源于子宫颈，63%的起源于子宫颈和阴道，4%的起源于阴道，这与尸体解剖的结果相符合;同时，他们观测到82%的宫骶韧带盆壁的止点为骶棘韧带/尾骨肌复合体，11%止于梨状肌、坐骨大孔区域或坐骨棘，仅7%的止点为骶骨，这有别于宫骶韧带止于骶骨这一传统观点;此外，他们还发现健康女性宫骶韧带的平均腹背距离为(21±8)mm，且50%的女性左侧宫骶韧带长度比右侧短，这可能与腹腔左侧乙状结肠有关。2012年国内学者杨晓红等[3]对10名无盆底功能障碍性疾病的健康女性宫骶韧带MRI图像进行观察研究，发现有6名女性(60%)宫骶韧带腹侧末端连接为子宫颈和阴道、3名女性(30%)为子宫颈、1名女性(10%)为阴道顶端;有5名女性(50%)宫骶韧带的止点为骶棘韧带/尾骨肌复合体，2名女性(20%)为骶骨，3名女性(30%)为坐骨棘。其结果与Umek等[2]的研究相似，即宫骶韧带的起点以子宫颈和阴道为主，止点以骶棘韧带/尾骨肌复合体为主。但国内学者纳入研究的样本量太少，研究的代表性欠缺。
随后国内学者进一步对POP患者的宫骶韧带MRI成像进行分析。2013年谢冰等[4]对26例POP患者(以中重度为主)及4名非POP志愿者的宫骶韧带进行形态学分析，发现POP患者宫骶韧带起点仍是以子宫颈和阴道为主(左侧46.2%，右侧42.3%)，有近3成患者的起点在子宫颈(左侧26.9%，右侧30.8%)，26.9%的患者起点在阴道;POP患者宫骶韧带的止点25例均止于骶棘韧带/尾骨肌复合体(96.2%)，这个比例高于既往研究中健康女性宫骶韧带50%～82%止点为骶棘韧带/尾骨肌复合体的结果。她们的研究结果提示，POP组和非POP组骶韧带位置差异有统计学意义(P=0.002)，但由于该研究中非POP志愿者纳入例数仅4例，样本量太少，仍需要纳入更多的非POP例数进行比较才更有说服力。同时，她们还发现，与非POP志愿者相比，POP患者的宫骶韧带整体下移，但厚度未改变，她们将阴道前壁脱垂分为轻度和重度进行比较，发现双侧宫骶韧带区域的信号强度差异有统计学意义，提示MRI图像宫骶韧带区域的信号强度可能能够提示阴道前壁脱垂患者宫骶韧带的损伤程度。MRI图像宫骶韧带隐匿性损伤的观察指标还需进一步探索。
MRI二维平面测量能提供宫骶韧带的形态学信息，特别是提供在体状态下的宫骶韧带的形状和走行信息，对宫骶韧带的传统解剖进行了补充。但宫骶韧带是立体的，在横截面二维图像上观察难免会丢失如宫骶韧带的实际长度等部分真实信息。
2宫骶韧带基于MRI图像的三维模型研究
三维重建技术是利用计算机软件将MRI的二维图像实现立体化和可视化，能多角度进行观察和测量，在女性盆底功能障碍疾病方面的研究意义重大。
Ramanah等[5]首先利用MRI数据对非POP女性的宫骶韧带进行三维模型重建，展示了在体健康女性的宫骶韧带的几何特点：宫骶韧带是腹-背侧走向、宫骶韧带与主韧带在生殖道有共同的插入点。2013年Chen等[6]亦报道了利用MRI数据进行正常女性的主骶韧带三维模型重建并进行形态学特点的精确测量，发现正常女性宫骶韧带身体腹侧-背侧轴的角度为92.5°，平均长度为2.7cm。2014年Luo等[7]首次报道用动态MRI数据对宫骶韧带进行三维重建模型研究，发现在最大Valsalva动作时，POP患者宫骶韧带与健康女性相比无明显增长;从静息状态到最大Valsalva动作时，POP患者宫骶韧带的变化以韧带倾斜角度变化为主，长度变化不明显。
国内学者对宫骶韧带的三维重建研究亦几近同时发展。2014年黄璐等[8]首次研究主骶韧带三维重建技术，成功构建正常健康女性的在体主韧带及宫骶韧带的数字化三维模型。2015年马辛欣等[9]通过26例重度POP患者(阴道前壁及子宫脱垂为主)主韧带和宫骶韧带的MRI数据对其起止点形态学进行细化研究，发现左、右侧主韧带起点及左、右侧宫骶韧带起止点不完全对称，但该研究未对不同类型与宫骶韧带附着点位置的关系进行更深层次的研究。
基于MRI图像的三维模型重建技术使宫骶韧带立体化、可视化，并能观察宫骶韧带的立体几何特征，如实际曲线长度、角度等，并且可以进一步观察宫骶韧带在盆底的空间位置，研究其与周围脏器的关系。
3宫骶韧带相关的POP生物力学研究
生物力学在女性盆底研究中的应用包括2种方法，一是对盆底组织进行离体或在体的生物力学试验，二是利用有限元分析法对模型进行应力、应变分析。常用的参数包括应力、应变、刚度等。
3.1离体或在体生物力学实验2012年Martins等[10]对15具非POP的女性尸体(冷藏保存未固定)的宫骶韧带取材进行离体的单轴拉伸实验，宫骶韧带的刚度为14.1MPa(5.7～26.1MPa)，最大应力值为6.3MPa(2.2～11.9MPa)。刚度可以理解为一种材料抵抗弹性变形能力的量度，最大应力值是材料在破裂前所能承受的最大应力。Martins等[10]和Rivaux等[11]都发现宫骶韧带的刚度强于圆韧带。国内学者商晓等[12]在10具新鲜中国女性尸体模拟宫底韧带悬吊术(USL)，运用拉伸测量系统对宫骶韧带、子宫颈周围环进行连续负荷加载并同步记录载荷和位移参数，获得宫骶韧带、子宫颈周围环的极限载荷值与刚度，两者比较差异均无统计学意义，说明宫骶韧带及子宫颈周围环均有足够的强度且不容易变形，这是国内首次获得宫骶韧带的在体生物力学数据。
但是离体实验下韧带组织不能完全反映在体的状态，不能体现“盆底整体理论”，因而学者们又开始探讨盆底组织在体生物力学试验的研究方法。2013年美国学者Smith等[13]发明了一种用来测量在体子宫韧带刚度的新技术，利用计算机控制的传动装置在手术室给17例麻醉状态下的女性在体的子宫韧带施加拉力，记录子宫颈及支持韧带的应力位移值，计算韧带的刚度，结果发现POP-Q评分的C点与供应位置在最大力和静息状态下最相关，但只有19%POP-QC点的位置可以用韧带刚度来解释。2014年Luo等[14]运用Smith等的技术测量活体子宫悬吊组织(UST)包括主韧带和宫骶韧带的刚度、吸收的能量及随时间的变化，成功获得POP患者主骶韧带在体时间依赖性材料特性数据，UST表现出粘弹性超弹性行为，其长度在最大力下延伸至其初始长度的2倍。随后Swenson等[15]利用该技术研究有和无POP的患者子宫颈位置及顶端支持的刚度。研究分为3组：第一组为子宫颈支持正常和无阴道脱垂需行妇科手术的女性;第二组为子宫颈支持正常合并阴道前壁或后壁脱垂的患者;第三组为子宫脱垂(POP-Q评分C点>-5cm)合并阴道前壁或后壁脱垂的患者，研究方法同Smith等[13]和Luo等[14]研究，对子宫颈持续均匀施加1～18N的拉力，记录术中子宫颈位置及顶端支持组织的刚性。研究发现50%第二组的患者和59%第三组的患者顶端支持异常，子宫脱垂合并阴道前壁或后壁脱垂的患者子宫颈位置下降程度最大。这说明主韧带和宫骶韧带只能解释部分顶端支持脱垂。
传统的生物力学实验能获取盆底支持结构生物力学的有效数据。但离体生物力学实验多在尸体标本上进行，与活体宫骶韧带的真实生物力学数值有差异，而在体的生物力学实验实施有较大难度，且获取无盆底功能障碍性疾病的盆底支持组织的活体数据更为困难。因此，新的在体活体研究技术——有限元仿真分析法将更具有临床研究价值。
3.2有限元仿真分析法有限元仿真是研究生物力学常用的一种方法，其是一种计算机建模技术，用于解决研究对象几何形状、结构材料性质、加载负荷过程中的工程、数学和物理问题。目前有限元仿真已普遍运用于医学研究当中，在妇产科学尤其适用于研究女性盆底生理和病理状态下的生物力学，可模拟不同类型的POP类型，以反馈指导临床治疗。
基于MRI的三维重建模型是有限元分析法研究盆底支持结构生物力学的基础，通过有限元方法赋予盆腔脏器、肌肉、结缔组织生物学特性，有助于研究盆底功能障碍的发生机制。2009年Chen等[16]利用1例正常未育女性的动态MRI数据开发阴道前壁及其支持结构的三维计算机模型，模型内容包括阴道前壁、肛提肌、主韧带和宫骶韧带、盆筋膜腱弓、阴道旁组织和后室。在其关于顶端支持的研究中发现，在模拟最大Valsalva动作的腹内压(168cmH2O)和肛提肌损伤程度60%、阴道旁组织正常的情况下，阴道前壁脱垂与主韧带和宫骶韧带有关，当主韧带和宫骶韧带的硬度减少80%时阴道前壁膨出增加33%。并且Chen等的模型发现顶端支持结构损伤比阴道旁缺损更影响膀胱膨出。这反映了宫骶韧带在盆底支持结构的重要作用以及其如何参与盆底功能障碍疾病发展。国内外不少学者建立了女性盆底有限元仿真模型，涉及阴道前壁脱垂[17-18]、直肠膨出[18]等不同POP类型。
除了研究POP患者宫骶韧带的生物力学外，还有学者研究妊娠和分娩对宫骶韧带的生物力学作用。Lepage等[19]通过MRI建立了一个未育足月妊娠的盆底有限元模型，模拟分娩过程中不同胎头大小对宫骶韧带的影响，发现胎头越大宫骶韧带的形变越大。JeanDitGautier等[20]研究不同孕周(孕16、32、38周)和产后(产后2个月和1年)宫骶韧带的长度变化和耻骨直肠肌的厚度变化，并同步利用数据建立有限元模型模拟妊娠子宫对照研究两者的变化。通过MRI发现随着孕周增加，宫骶韧带变长，产后2个月和1年长度变短，但仍未能恢复到孕16周的水平。但是有限元仿真分析并没有得到相似的结果，随着子宫重量增加，宫骶韧带并没有像MRI观测到的临床结果一样有明显增加，这表明妊娠期间宫骶韧带长度增加并不只是子宫重量增加的原因，还有其他因素影响。这是首次报道妊娠期间宫骶韧带的变化，但是该模型欠缺妊娠前宫骶韧带的数据。
综上所述，MRI和三维重建技术、生物力学实验、有限元仿真分析法为研究宫骶韧带的特性及其在女性POP的发生机制提供了有力的手段。——论文作者：梁诗琪，陈春林，刘萍
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