专题笔谈｜从腹壁结构和生物力学分析造口旁疝的发生与发展

造口是外科治疗的一种方法，也是病人的一种生活方式。有学者提出，一旦在腹壁上做了造口，如不考虑病人存活时间因素，则一定会发生造口旁疝。对造口病人随访结果也显示，造口旁疝等相关并发症的发生率可高达80%［1］。因此，研究造口旁疝发病机制具有重要临床意义。本文以腹壁结构和生物力学观点和立场，分析造口旁疝的发生与发展。

1 生物力学的基本概念和腹壁结构特点

1.1 人体生物力学中的“力” 从生物力学的角度，“力”是由肌肉收缩产生。在英文文献中，有3个词可以表达生物力学中的“力”：“strength”、“force”、“power”。尽管有时三者之间可以互相替换，但主要其表达内涵并不完全一致。（1）静息状态下的“力”主要用“strength“表示。（2）物理方面的“力”主要以“force”表示。（3）产生功效主要用“power”。

物理学上描述肌肉力量大小用“force”，其依赖于肌纤维总的横断面面积，“power”速度（肌肉长度缩短率）取决于肌纤维的长度，所以强大的肌肉往往是既长又粗。例如，人的股四头肌是从坐姿变为站姿时的主要动力来源。肌肉可以承受超过自身重量的200倍或更多，若肌肉缺乏“power”，就是衰老表现，是一些老年人生活不能自理的关键因素［2］。

力是一种使物体变形或移动所做的功，根据受力方向以何种方式使物体变形，可分为压缩力、拉伸力、剪切力等（图1）。力矩（torque）和扭矩（torsionalmoment）可以通过公式方法进行精确计算，例如腹壁产生的转体运动，力矩是力对物体产生转动作用的物理量，也是一种数学表达方式。

1.2 腹壁结构特性

1.2.1 腹壁的框架结构 可以设想，如果将腹壁成分中的肌肉和骨骼剔除，剩下的是以细胞外基质（extracellular matrix）成分为主的结缔组织，这构成了腹壁的框架结构（图2），从中可以看出腹壁这种框架结构是立体的和多层的，最明显的特征是左右对称，这种对称性还表现在生物力学上，因为腹壁上始终存在着张力，在张力的作用下腹部截面呈圆或类圆型。造口则破坏了这种结构及其对称性［3］。

1.2.2 腹壁的“功能”和“功能单位” 腹壁是躯干的一部分，因而腹壁和胸廓的一些功能是相互关联、密不可分的，如腹壁参与呼吸运动，因为腹壁的斜肌和直肌一端是附着在胸廓的不同的肋弓上。每次吸气胸廓的下移均与其有关。

腹壁（肌肉）的主要功能包括［4］：（1）排尿、排便、咳嗽、打喷嚏、呕吐。在女性还与分娩时腹内压力增加有关。（2）固定并保护腹腔内器官，包括胃、肠、胰腺、肝脏和胆囊等。（3）维持腹腔存在一定的内压，腹壁还构成躯干姿势并提供核心支持，连同肋间肌、膈肌参与呼吸运动。另外，在坐、站立、弯腰、扭动、锻炼和唱歌说话时支撑脊椎和腹壁的协调一致性。

本文提出“腹壁的功能单位”这一概念，就是强调“肌肉+筋膜”的共同作用。在截面上具体可划分为7个功能单位：前中部成对的2对直肌及前后鞘筋膜、两侧腹外斜肌及筋膜、腹内斜肌及筋膜组织、腹横肌及筋膜组织和背部肌肉、骨骼及筋膜。除了呼吸以外，每个功能单位主管的功能可能不一，如腹直肌→弯腰，腹内、外斜肌→转体，腹横肌→腹围大小等作用。这种划分对分析和理解腹壁疝的发展具有一定意义。

1.2.3 腹壁的生物力学特性 笔者既往发表文章中曾提出有关腹壁力学原理等内容，其中指出腹壁具有多种特指的生物特性：即刚性、顺应性、各向异性［5-6］。而本文中重点说明腹壁“黏弹性（viscoelastic）”的表现和作用。

1.2.3.1 腹壁的黏弹性和各向异性 若将腹壁当作生物物质，在力的作用可产生变形，但腹壁组织本身又具有一定的刚性和弹性。物理学上，刚度是力与变形的比值（典型单位为N/mm），如果变形的结构立即恢复到原来的大小时，变形力被删除，或者说自身恢复变形称为“弹性（elastic）”，变形没有恢复称为“塑性（plastic）”，一个变形最终恢复，但有逐渐的过程，称为“黏弹性”［7］。通常“力量”是指一个物体被破坏的力，解释为：力量梯度首先降低（弹性极限）或梯度下降到零时的受力（极限强度）。人一生中腹壁的黏弹性是变化的。

图3为一正常男性（48岁）仰卧位和侧卧位CT扫描腹壁截面图，其中腹壁轮廓的变化即是腹壁黏弹性的具体体现。在地球引力的作用下，腹壁轮廓出现变形，这种黏弹性的变化与年龄、营养状态等因素密切相关。

1.2.3.2 腹壁的各向异性 腹壁的各向异性突出的表现为横向承受的拉力（左右侧）较纵向（上下侧）承受的拉力大，横向的抗张强度为纵向的8倍（具体描述及临床意义见文献［6］和［8］）。

2 造口对腹壁的影响

造口是对腹壁对称性结构的医源性破坏，是否发生造口旁疝以及发生的时间取决于腹壁结构力学与造口腹壁力学之间的平衡，即造口取决于对“腹壁功能单位”的破坏与“腹壁功能单位”代偿协调之间的平衡。腹壁造口对原对称结构和两侧肌力相互平衡的破坏通常于术后3个月表现出来。

2.1 （结）肠道自身的运动 结肠与直肠是相互呼应的器官，其主要作用是水钠吸收，推进肠内容物向远端，直肠还有暂时储存粪便功能。结肠运动在白天最活跃，而且在苏醒时和餐后会增多。相性收缩又可按照是否沿结肠推进而进一步细分。非推进性收缩与局部肠段内容物的混合有关，而推进性序贯收缩可为顺向，亦可为逆向。正常情况下结肠顺向运动较逆向运动更为频繁，而后者多见于近端结肠。成人每日发生4~6次结肠的高幅推进性收缩（high-amplitude propagated contraction），此种收缩驱使结肠将其内容物向远端推进，每次推进的距离不等，常被认为与排便或排气有关［9］。已有研究显示，乙状结肠与直肠的扩张或收缩会引发乙状结肠远端形成高压区，该高压区具有独特的收缩特性（即乙状结肠直肠括约肌）［10］。直肠的运动特点表现为复合式运动，当近端结肠进行推进式运动，或者乙状结肠中的粪便或气体被排入直肠时，直肠的复合式运动可被激发。然而，该种运动往往呈逆向推进，故有学者认为该种运动有助于保持直肠空虚，防止结肠内容物在不恰当的时机进入直肠。

造口后结肠运动与腹壁造口边缘形成了剪切力，剪切力的大小和影响与造口的肠管和腹壁所成的角度有关，临床可见于3个月后，炎症消失、瘢痕形成，再几个月后造口的腹横肌出现瘢痕萎缩，硬化向后退缩，在腹壁张力和各向异性的作用下形成了疝（图4）。

2.2 造口旁疝的发展 一旦形成最初的造口旁疝，即在形态学上腹壁内面出现凹陷，其表现出临床症状与体征则只是时间问题。其实，初始的造口旁疝从腹壁内观可能只是造口与“腹壁的功能单位”之间的存在小小的凹陷，在结肠的剪切力作用下会逐步发展，关于此方面的研究还有待更深入的观察。

3 如何避免造口旁疝的发生

3.1 重视腹壁造口 部分术者在造口时并未考虑病人将以此造口的状态下长期生存，对术后发生造口旁疝重视不足，在造口时未能做好设计，而造口的好坏直接影响病人的生活质量。

3.2 腹壁造口手术原理和操作 对于永久性造口，从手术原理需要考虑以下三方面：造口位置、造口肠道穿越腹壁的斜度、腹横肌切开方向。

3.2.1 造口位置 造口位置的设计应优先考虑方便病人造口术后自我照料和管理。从方便生活起居和美观角度，建议在前下侧腹壁，在裤腰（带）以下或以上，不要正好在腰带的位置；造口在腹前壁的一侧（左或右）不要太近侧方。

3.2.2 造口肠管穿越腹壁的斜度 在原理上，若为结肠永久性造口，须避免或减少结肠的高幅推进性收缩对腹壁产生“剪切力”，这就要求做造口时不要让造口肠管与腹壁垂直，即造口的肠管穿越腹壁时要有一定的斜度，斜度可使腹壁肌肉收缩、紧张时对造口产生一定的“箝闭”机制，就像腹股沟管一样存在一定的斜度，使内环口与外环口不在一个位置。有些团队采用造口肠段在腹膜前穿行，其原理也是如此。

3.2.3 腹横肌切开方向 腹横肌是腹壁控制腹围大小的最重要的肌肉，造口时应注意沿肌纤维方向切开腹横肌。若在腹直肌上垂直（纵行）切开，将严重破坏腹壁力学的对称性。

4 强化造口腹壁技术

近年来，为防止造口旁疝的发生，西方有学者提出了采用吻合器开孔加补片的强化造口腹壁技术（stapled mesh stomA reinforcement technique，SMART）。见图5。尽管应用时间较短，但现有的临床研究结果显示，应用SMART造口后2年造口旁疝的发生率仍约10%。鉴于此，笔者认为造口旁疝的主要预防策略仍是强调在造口肠段穿越腹壁时须有一定的斜度［11］。

4.1 腹腔镜手术治疗造口旁疝 近十年来，国内一些疝外科中心先后开展了腹腔镜手术治疗造口旁疝［12］。腹腔镜手术治疗造口旁疝的一个重要方面是使用材料对造口腹壁的强化（reinforcement），目前主要有两种方式：Keyhole手术和Surgerberk手术（图6），均可在完全腹腔镜下完成手术操作。腹腔镜手术的优势在于微创，同时将可能发生污染的开放手术变为几乎无菌的手术，进一步降低了感染等风险，但关于两种术式比较的文献不多。

4.2 腹腔镜手术的生物力学考量 现有文献报道结果显示，Surgerberk手术后2年复发率明显低于Keyhole手术，疗效相对更优［13-14］。从材料的生物力学观点分析，Surgerberk手术同样优于Keyhole手术，其原因是由于腹壁存在明显的各向异性［6,8］。

看似简单的造口手术，其手术效果与病人术后生活质量息息相关。外科医师需要从生物力学的角度认真分析手术原理和操作细节，加强生物力学相关基础研究，以获得更大的进步，提高诊治水平。