目的本研究分为健康女性、直肠脱垂女性、健康男性和直肠脱垂男性共四部分运用磁共振图像数据进行健康成人及直肠脱垂患者盆底组织(包括肛提肌和骨盆)的三维重建,并通过对磁共振二维图像的观察,以及对重建出的三维模型中反应肛提肌支持功能及骨盆的形态学特征的参数进行测量及量化分析,以利用磁共振数据集反映健康成人与直肠脱垂患者骨盆及肛提肌的空间结构及毗邻关系,评估二者的盆底情况与功能变化,探讨直肠脱垂的发病机制和临床表现,为临床诊断、治疗方法选择及疗效评估提供参考。方法1.研究对象为2015年11月至2017年2月间招募的12名健康女性和11名健康男性志愿者,以及此时间内就诊于中国中医科学院广安门医院拟诊断为直肠脱垂的女性住院患者11例和男性住院患者9例。对4组研究对象分别行MRI常规定位序列扫描和3D T2 SPACE轴位序列扫描上至骶岬,下至会阴下1cm区域。扫描原始数据以Dicom格式保存。2.分析MRI原始数据,分别观察4组研究对象磁共振二维图像的肛提肌裂孔形态、髂尾肌形态以及肛提肌是否有损伤或断裂缺损。将3D T2 SPACE原始图像导入Mimics 19.0软件三维重建骨盆和肛提肌三维模型,模型以STL格式导出。3.观察构建的肛提肌和骨盆三维模型形态学特征,于肛提肌三维模型中测量肛提肌裂孔宽度(LHW)及长度(LHL),左右两侧肛提肌与耻骨联合下缘间距(LSG-L,LSG-R),肛提肌板角度(LPA),肛提肌体积(LVOL),左右两侧髂尾肌宽度(ICW-L,ICW-R)及角度(ICA-L,ICA-R),于骨盆三维模型中测量耻尾线(PCL线)、坐骨棘间距(IS)、坐骨结节间距(IT)、耻骨弓角度(PAA)。4.将健康女性与直肠脱垂女性患者二维图像和三维模型中肛提肌与骨盆参数进行对比,分析直肠脱垂女性患者的盆底变化特点。5.将健康女性与健康男性二维图像和三维模型中肛提肌与骨盆参数进行对比,分析女性与男性盆底组织形态学特征。6.将健康男性与直肠脱垂男性患者二维图像和三维模型中肛提肌与骨盆参数进行对比,分析直肠脱垂男性患者的盆底变化特点,以帮助阐述直肠脱垂相关发病原因及发病机理。7.观察直肠脱垂女性与直肠脱垂男性的中医证型分布,并进行对比,突出中医理论指导,结合现代三维重建理念,注重学科交叉与优势互补,丰富直肠脱垂病因病机理论。结果1.健康女性盆底组织三维重建(1)一般情况:12名健康女性志愿者平均年龄为53.31±4.39岁,平均体重指数(BodyMassIndex,BMI)为 23.32±1.45kg/m2,平均经阴道分娩次数为 2.26±0.56 次。(2)二维图像特点分析:12例健康女性肛提肌裂孔形态8例”V”形,2例为“O”形,1例为“U”形,1例为不规则形;髂尾肌形态10例为“穹窿”形,2例为“水平”形;肛提肌2例左侧损伤,2例右侧损伤,8例未见损伤。(3)三维模型肛提肌相关指标测量结果为:LHW 36.67±5.32mm,LHL 59.32±4.11mm,LSG-L23.32±2.87mm,LSG-R 24.83±2.67mm,LPA43.31 ±3.79。,LVOL24.89±5.88mm3,ICW-L36.32±4.67mm,ICW-R38.77±4.99mm,ICA-L 33.86±5.21°,ICA-R36.21 ±4.88°。(4)三维模型骨盆相关指标测量结果为:PCL 103.35±8.32mm,IS 110.32土7.33mm,IT 122.56 ±8.56mm,PAA 92.22 ±7.33 °。2.直肠脱垂女性盆底组织三维重建(1)一般情况:11名直肠脱垂女性患者平均年龄为56.11 ±5.75岁,BMI为24.21±2.33kg/m2。平均经阴道分娩次数为2.10±0.74次。直肠脱垂女性患者年龄、BMI和经阴分娩次数与第一部分健康女性比较差异均无统计学意义。(2)中医证型分布:以气虚下陷型最常见,为6例,占54.55%,其次为气血两虚型,肾气不固型,为4例和1例,分别占36.36%和9.09%,而湿热下注型未见。(3)二维图像特点分析:11例直肠脱垂女性患者肛提肌裂孔形态7例为“O”形,2例为“U”形,2例为不规则形;髂尾肌形态2例为“穹窿”形,1例为“水平”形,8例为“漏斗”形;肛提肌双侧损伤2例,5例左侧损伤,4例右侧损伤。(4)三维模型肛提肌相关指标测量结果为:LHW 42.01±4.12mm,LHL 66.22±7.33mm,LSG-L 30.00±6.54mm,LSG-R29.55±5.36mm,LPA 50.12±8.33°,LVOL 23.11±4.26cm3,ICW-L 39.56±3.11mm,ICW-R 38.91±2.57mm,ICA-L 35.97±4.91°,ICA-R36.36±5.57°。直肠脱垂女性患者气虚下陷型与气血两虚型比较,肛提肌各指标差异均无统计学意义;而直肠脱垂女性患者较健康女性肛提肌裂孔宽度、长度,左右两侧肛提肌与耻骨联合下缘间距,肛提肌板角度均增大,差异具有显著性;肛提肌体积变小,左右两侧髂尾肌宽度、角度增大,与健康女性组比较,差异无统计学意义。(5)三维模型骨盆相关指标测量结果为:PCL 108.77±6.89mm,IS 109.89±7.74mm,IT 123.08±7.55mm,PAA 92.75±8.21°。直肠脱垂女性患者气虚下陷型与气血两虚型比较,骨盆相关指标差异均无统计学意义;而与健康女性组比较发现,直肠脱垂女性患者IS减小、IT及PAA略增大,差异无统计学意义;仅PCL线差异具有统计学意义,与健康女性相比测量结果变大。3.健康男性盆底组织三维重建(1)一般情况:11名健康男性患者平均年龄为54.56±3.11岁,BMI为23.64±1.72kg/m2。健康男性患者年龄、BMI与第一部分健康女性比较差异均无统计学意义。(2)二维图像特点分析:二维图像中观察到11例志愿者肛提肌裂孔形态为“V”形;髂尾肌形态均为“穹窿”形;未发现肛提肌的断裂或缺损。(3)三维模型肛提肌相关指标测量结果为:LHW 30.51 ±3.99mm,LHL 51.57±5.54mm,LSG-L19.11±3.53mm,LSG-R20.18±4.21mm,LPA39.19±4.43°,LVOL 43.21±7.39cm3,ICW-L 51.03±5.89mm,ICW-R 50.56±3.21mm,ICA-L 38.52±4.89°,ICA-R38.05±5.29°。健康男性较健康女性肛提肌裂孔宽度、长度,左右两侧肛提肌与耻骨联合下缘间距,肛提肌板角度均减小,差异有统计学意义;肛提肌体积、左右两侧髂尾肌宽度、角度均增大,与健康女性组比较,具有显著性差异。(4)三维模型骨盆相关指标测量结果为:PCL 80.36±6.26mm,IS 103.83±5.42mm,IT 96.47±6.33mm,PAA76.31±5.37°。与健康女性组比较发现,健康男性PCL线、IS、IT及PAA均减小,差异具有统计学意义。4.直肠脱垂男性盆底组织三维重建(1)一般情况:9名直肠脱垂男性患者平均年龄为52.79±2.58岁,BMI为23.80±2.03kg/m2。直肠脱垂男性患者年龄、BMI与第三部分健康男性比较差异均无统计学意义。(2)中医证型分布:与直肠脱垂女性相似,以气虚下陷型最常见,为6例,占66.67%,其次为肾气不固型,为3例,占33.33%,而气血两虚型与湿热下注型未见。(3)二维图像特点分析:二维图像中观察到9例直肠脱垂患者,肛提肌裂孔形态7例”V”形,2例“U”形;骼尾肌形态为6例为”穹隆或圆顶”状,2例“水平形”,1例“漏斗形”;肛提肌6例双侧损伤,2例左侧损伤,2例右侧损伤。(4)三维模型肛提肌相关指标测量结果为:LHW 37.96±4.59mm,LHL 61.55±7.01mm,LSG-L24.75±4.13mm,LSG-R27.92±5.43mm,LPA46.74±5.26°,LVOL31.94±6.28mm3,ICW-L53.72±6.71mm,ICW-R51.86±3.47mm,ICA-L 39.51 ±3.91°,ICA-R38.20±4.70°。直肠脱垂男性患者气虚下陷型与肾气不固型比较,肛提肌各指标差异均无统计学意义;而直肠脱垂男性患者较健康男性肛提肌裂孔宽度、长度,左右两侧肛提肌与耻骨联合下缘间距,肛提肌板角度均增大,有显著性差异;肛提肌体积变小,左右两侧髂尾肌宽度、角度增大,与健康男性组比较,仅肛提肌体积差异具有统计学意义。(5)三维模型骨盆相关指标测量结果为:PCL 95.41 ±8.57mm,IS 105.32±6.19mm,IT 126.88±5.71mm,PAA77.01±4.70°。直肠脱垂男性患者气虚下陷型与肾气不固型比较,骨盆相关指标差异均无统计学意义;而与健康男性组比较发现,直肠脱垂男性患者PCL线、IT均增大,差异具有统计学意义;IS、PAA略增大,差异无统计学意义。结论1.利用磁共振容积扫描所获数据进行的三维重建保证了三维模型的延续性及完整性,可反映健康成人及直肠脱垂不同证型患者盆底组织空间结构和毗邻关系,重建的三维模型可直观观察盆底支持结构中肛提肌及骨盆的立体解剖结构和形态特征。2.重建的三维模型为后续进行盆底支持结构三维有限元分析的基础,通过对相应组织进行受力分析,得到模型不同受力情况下各组织结构的力学变化范围和形态学改变过程,可做到运用三维数字模型替代活体组织以评价盆底支持系统的力学特征,为直肠脱垂的研究提供了新的思路和手段。3.直肠脱垂女性与直肠脱垂男性的中医证型分布以气虚下陷型最常见,其次为气血两虚型与肾气不固型。4.肛提肌裂孔形态及大小的改变与肛提肌的断裂损伤可能是导致直肠脱垂发生的因素之一,不是所有直肠脱垂的患者均伴有肛提肌裂孔形态与大小的改变或肌肉损伤或断裂缺损,与髂尾肌形态改变相比,耻骨直肠肌与耻骨尾骨肌的形态改变更易引起直肠脱垂的发生。5.肛提肌与骨盆的性别差异与功能差异相伴随,为适应生产,女性骨盆较之男性骨盆有更大的比例与容积。而男性的肌肉更结实,其结构较粗大。而女性则相对骨质较细弱,肌肉附着处的痕迹更轻微,骨盆较轻浅。6.与坐骨棘间距、坐骨结节间距变化相比,女性骨盆的出口前后径变化可能是引起直肠脱垂发生的原因之一。7.女性妊娠与分娩等生理过程所致的肛提肌损伤或断裂缺损,可导致腹腔内压力沿肛提肌传导的中断,而使压力集中于肛提肌断裂缺损的薄弱处,从而盆底支持系统建立新的力学平衡,随时间推移,当新的平衡再次被破坏且无法再次达到另外新的平衡时,盆底支持系统将彻底失去力平衡,加之施加的腹压可使肛提肌裂孔加大,逐渐导致直肠脱垂的发生。该研究为我们从盆底力学平衡角度认识直肠脱垂的发生机理奠定了理论基础。