1 肛肠动力学的概念
肛肠动力学(Colo-anarectal dynamics)是指用动力学、静力学的方法,研究结肠、直肠、肛管及盆底的各种运动功能的科学。该概念较笔者于10多年前提出的“肛肠动力学”在内容上有所扩大,包括了结肠动力学与肛管直肠动力学。
肛肠动力学实际上包括两方面的研究,一是结直肠、肛管的“壁”的运动状态,二是内容通过结直肠与肛管排出体外的过程与速度。使用最新的电子技术可以同时同步获得二者的住处,但因价格昂贵,尚不实用,故目前临床者仍是将两者分别实施的方法。必须提请注意的是:“壁”运动状态的强弱并不等同于内容物通过的快慢与多寡。
由于涉及的因素较多及个体差异较大,所得某些资料在健康与疾病之间有较大重叠,应密切结合临床表现始不致错误判断。
2 肛肠动力学的生理学基础
肛肠动力学的检测方法和内容,实质上是与结肠、直肠、肛管、盆底的运动生理息息相关,因此,必须十分熟悉上述组织器官的发生,发展、解剖、组织学和生理学,尤应熟悉活体解剖和X线解剖。
2.1 结肠运动
成人结肠每天接受500~2500ml食糜,包括未消化吸收的食物残渣、水、电解质。这些食糜在盲肠、升结肠的“非推进性往返运动”中反复揉搓,其中的水分电解质逐渐吸收而成糊状。而“节段推进”,“多袋推进”与“蠕动”和“集团运动”又将之推向直肠。
进食时,结肠内容物推进活动增加,致使餐后乙状结肠、直肠常充满粪便。
2.1.1 结肠运动的类型
①非推进性往返运动:它使结肠内容物向两个方面短程移动。对内容物进行搓揉和混合,这种运动方式多见于禁食和休息时。
②节段推进运动:可将内容物驱向两个方向,但内容物移动的方向始终朝前。
③多袋推进运动:相邻的几个节段同时收缩,保使内容物得到较大的推进。
④蠕动:可将内容物以1~2cm/h的速度向前推进。
⑤集团运动:多在餐后发生,是一种进行较快,推动距离较大的强烈蠕动。
以上各种运动方式综合作用的结果,使正常人结肠内容物以约5cm/h的速度向前运动。
⑥结肠运动的调节:由内源性的肠神经系统,外源性神经系统、内分泌及肠腔内容物效应等因素参与,其中以肠神经系统最为重要。
2.1.2 肛管直肠的运动
安静状态下,直肠一般呈空虚塌陷状态,此时静息压力为0.49kPa左右,并有约5次/min的蠕动波。此种压力和蠕动波频率,均大大低于内括约肌为主造成的肛管静息压(6.79kPa)和蠕动波频率(14.9次/min)。部分人直肠中也可存有少许成形便,但并不引起便意。直反及迂曲的乙状结肠可能阻止粪便在重力作用下进行直肠。由于直肠收缩强于乙状结肠,这种肠道运动的逆向梯度也有助于直肠保持空虚状态。
乙状结肠或更近端结肠的收缩可将粪便驱入直肠。当进入直肠的粪便量少、速度缓慢时,不会引发直肠的反射,也不会产生便意。但当一次进入直肠的粪便量达10ml,且速度较快时,将引发直肠--括约肌的阈值反射:外括约肌和耻骨直肠肌立收缩使肛管压力突然升高,这种收缩仅持续1~2s,随之内括约肌张力轻度下降,肛管压力轻度下降,数秒钏后可恢复正常。在尚未引起便意之前,这种肛管压力下降的程度和持续的时间随每次进入直肠的粪便量的增多而增加,在内括约肌弛缓时,外括约肌和耻骨睦肠肌反射性收缩以补偿部分暂时失去的肛门自制功能。前述未产生便意的情况下,直肠肛管对进入直肠的内容物的反应,以自动、非意志性维持自制为主。
当进入直肠的内容物增加到110ml左右,直肠内压达2.45kPa左右时,内括约肌便会持续弛缓,失去其自制能力,表现为肛管静息压大幅度下降,不移除刺激,内括约肌不会恢复张力;同时,这一容量会刺激盆底排便感受器,引起持续的便意(1min以上),并伴有直肠规律性收缩。此时,肛门自制全告盆底肌及外括约肌主动收缩维持(意志性自制)。若盆底肌麻痹,便会发生失禁。若环境不许可排便,盆底肌及外括约肌的强大收缩可缩小肛管直肠角,并压迫内括我肌,反射性地使直肠及结肠松弛,粪便返回上方,便意消失,内括约肌恢复张力。若环境许可排便,放弃主动收缩,外括约肌及盆底肌便可反射性松弛,粪便顺利排出。
当进入直肠的内容物增加220ml左右,直肠内压达4.61kPa时,不但内括约肌早已失去自制功能,而且强烈紧迫的便意及盆底肌、外括约肌持续收缩难以超过60s的特性将使盆底肌、外括约肌完全松弛,肛管压力聚降,同时,因反射性腹压上升而使直肠内压急剧升高,可达kPa,排便动力超过排便阻力,直肠内容物排出。
排便时除上述压力变化外,由于耻骨直肠肌的松弛后退,肛管直肠角度变大,直肠和远端结肠的纵肌收缩使肠管缩短,乙状结肠和直肠间的角度也变大。以上两方面的变化即:1)压力梯度逆转;2)排出通道缩短变直,足以排空直肠甚至高达脾曲结肠中的粪便。
因此,一次合理的排便应该有内、外括约肌、盆底肌的同步弛缓,排便压的有效升高,以及排便通道的畅通无阻。
一次直肠排空后,内括约肌缓慢恢复原有张力,而不受意志影响。外括约肌先为反射性收缩,然后再恢复原来的张力收缩状态,但也可维持其松弛状态,以待下一次直肠充盈与排空。
3 动力学检查的技术手段
3.1 研究肠腔内容物通过过程和速度,一般采用标志物法。并将所获得的数据依一定数学模型处理后可得出检测数据。
前人曾用多种方法测定全肠道通过时间,如检测粪便中摄入的放射活性物。粪便中摄入的不透X线物,有色物以及测定不透X线物自腹部消失的时间。但迄今为止,应用最为广泛的仍是Hinton法,为绝大多数文献所采用。
大肠分段通过则定较为困难,因为标志物通过大肠中某一点时,不仅取决于该段肠管的运动状态,而且受其远、近端大肠运动的影响,显然是一种非均速的运动。Arhan公式较好地解决了上述困难,使得分段时间测定成为可能。
幸运的是上两项测定可由一次检查完成,因而更为简单、实用、经济、可靠,优于其他方法。关于所用标志物除了其庆对人体无害外,更重要的是:不同的标志物的正常值可能有所不同,尽管有时差别不是很大,但仍可能影响检测结果。本文作者所用标志物:比照国外文献采用材料,由正规医疗器械厂研制。
3.2 研究管腔壁运动的有效方法,是测定其压力变化。
这一手段在技术上并不困难,然而,由不同厂商生产的产品,其测定值却有较大差别,从而使文献的可比性受影响。解决的办法,最好是统一仪器、统一方法,因此还需建立一个全国性的相关学术团体。压力测定仪器大同小异,原理相同,均由测压探头、压力换能器、前置放大器、记录仪4部分构成。现分别介绍如下。
3.2.1 测压探头:按感受压力的器件不同分为充气式、充液式、管端微型压敏装置3类。
(1)充气式:分开管式、闭管式,后者又分单囊式、双囊式。由于空气的可压缩性,影响压力的准确传导,尤其是在囊内含气少时。现已不用充气式探头测肛管压。
(2)充液式:分开放式与闭合式;前者分持续灌注式和非灌注式,后者亦分单球式、双球式。现多用持续灌注式或单球式。
(3)管端微型压敏装置:①金属应变片式和涨丝式,其优点是温度系数小,稳定性高,但灵敏度低,体积大,频响差。②半导体式,系利用半导体单晶压阻效应原理设计,体积小,重轻,灵敏度高,温差系数小,且频响特性好,线性良好,功率消耗小。
现按临床应用方法简介如下:
(1)开管式:以细导管开放灌注法应用较多。一般可采用输尿管或硬膜外麻醉导管。可单用一根亦可将三根集扎成束。其中一根连接于直肠扩张球,可经此管向球内注气或抽气;另二根顶端封闭,近顶端处开侧孔,直径1.2cm,两孔朝不同方向,两孔间距以分别对应于内、外括约肌为准。为使测压注射器,灌注速度一般为0.5~1ml/min。开放灌注管因口径小,对肛门括约肌静息状态干扰小,但对肛管运动细节显示较差。
(2)闭管式:单球充液式为聚乙烯塑料管端附一8mm×4mm乳胶小球,充水后用直径1.5mm的聚乙烯塑料管连于压力换能器,其可感受内、外括约肌综合压力。双球充气式控头为在一硬管上捆扎两<
