高阶解剖：颧大肌的收缩模式

Hey guys，在过去的几十年里，人们对面部解剖学的理解迅速发展，这一发展提高了医生么将这一知识应用于外科和非外科干预的能力。最近，Frank等人和Cotofana等人利用表面衍生肌电图（EMG）表明，面部肌肉会发生与年龄相关的变化，因为与年轻对照组相比，成熟研究参与者的颧大肌、额肌和眼轮匝肌的测量信号显著降低。这两项研究的作者都推测，像骨骼肌一样的面部肌肉可能会经历一种称为少肌症的过程，这是一种与年龄相关的疾病，会对骨骼肌质量产生负面影响，从而影响骨骼肌功能。这些发现是新颖的，有助于更深入地了解面部衰老过程和开发新的治疗策略。

最近，Calomeni等人发现，在面神经供应的最大肌肉——颈阔肌中，在其神经激活过程中同时存在各种收缩模式：等长和等张。这两种收缩模式之间的空间差异导致颈阔带的形成。这些肌带可以通过手术或注射肉毒毒素进行治疗。这项研究的新颖之处在于，以前没有关于面部肌肉收缩模式的详细信息，也没有关于它们是否表现得像骨骼肌，或者由于与上覆真皮的连接而显示出不同的模式。这些发现的临床应用是可见带与颈阔肌粘连之间的相关性；这有助于像地图一样指导从业者通过手术或化学方法释放带状现象。

面部肌肉被设计用于连接皮肤或其他肌肉，并在激活时影响各种面部表情。然而，面部表情总是多块肌肉同时被激活的结果，即多块肌肉的运动，而不是单个肌肉单独收缩的结果。在面部手术前的面部评估过程中，如重新动画化手术、创伤重建或面部移植，确定哪块肌肉主要负责特定的面部运动是很重要的。可以帮助促进这种评估的工具是磁共振成像（MRI）或超声（US）成像；EMG由于其有限的空间分辨率而帮助不大。不幸的是，目前还不知道面部肌肉表现出什么类型的收缩模式（等张与等长），以及在临床成像过程中收缩的面部肌肉是如何出现的。这些知识具有很大的临床相关性，因为它将帮助从业者在观察肌肉参数（如长度、宽度和厚度）时确定所研究的各个肌肉是否显示出收缩模式以及显示出什么类型的收缩模式。深入了解这些收缩行为可能具有广泛的临床应用。例如，在重建医学中，这些知识可以加强贝尔麻痹等疾病患者的手术和康复方法。在美容医学中，它可以为整容手术和肉毒毒素的使用提供信息。更清楚地了解这些收缩模式对于在治疗和美容过程中获得更自然、更有效的结果至关重要。因此，本研究的目的是研究最突出的面部肌肉——颧大肌（ZMa）的肌肉收缩模式类型及其影像学相关表现。这将通过在各种面部表情期间利用MR成像来执行。

材料和方法

研究人群

本研究是一项基于观察性、横断面、介入成像的研究，根据赫尔辛基宣言（2013年修订）中概述的伦理原则进行。该研究设计由贾吉隆大学伦理委员会批准，IRB编号：NO 1072.6120.209.2022。每位参与者都提供了书面知情同意书，同意参与研究并使用其人口统计学和影像学相关数据。没有采用具体的纳入标准来允许以社区为基础的数据收集方法，以代表普遍适用的数据集。如果参与者有接受磁共振成像（金属植入物）的禁忌症，或者他们之前的面部损伤或手术可能会削弱他们进行各种面部表情的能力，或者可能会削弱MR图像分析过程中面部结构的可见性，则不包括在本研究中。

图1

研究程序

研究参与者被要求在进入MRI设备之前，根据面部动画图进行四种面部表情——愤怒、喜悦、惊讶和悲伤（图1）。为了保持一致性，这些面部表情是在镜子前或手机前练习的。完成后，参与者被要求以仰卧姿势和放松的面部表情进入MRI设备。第一次MR扫描完成后（静息时），参与者被要求进行下一次面部表情（愤怒），并在随后的扫描中保持该面部位置。共进行了五次扫描——基线/静息和所有四种面部表情（愤怒、喜悦、惊讶和悲伤）。每个面部表情的MRI持续时间为4分钟（这个实属高难度哈哈哈）；在下一次表达和扫描之前，有15秒的放松时间，导致每个参与者的总扫描持续时间为21分钟（5✖面部表情+4✖放松期）。

MR成像序列

使用带有20通道线圈的1.5T Siemens Sola MR系统采集MR成像序列MR成像数据。使用以下参数执行自定义T1 MPRAGE序列：TR=2340 ms，TE=5.1 ms，TI=1180 ms，FA=8，FOV=240✖240 mm，切片厚度=0.9 mm，288个轴向切片。

MR图像分析

使用标准放射学工作站（syngo via software，Siemens AG，Germany）进行图像分析。在两名放射科医生完成图像质量后，两名操作员使用多平面模式对MR数据集进行分析，以在所有三个轴上进行图像重建（图2、3）。

图2

图3

所有测量都进行了两次，并将平均值用于进一步的计算。以下测量是手动进行的：

1.ZMa的长度=颧骨弓处的肌肉起点与其在口轴处的插入点之间的线性距离

2.ZMa的宽度=肌肉起点、中段和插入处的最头侧和最尾侧之间的距离

3.ZMa的厚度=肌肉最浅和最深的部分在其起点、中段和插入点之间的距离

4.面部角度=在（调整后的）矢状面上测量时，从颧骨弓的原点开始，ZMa的纵轴和冠状面之间的角度（图4）。

图4

描述所研究的肌肉在其静止面部表情中的统计分析参数以绝对值给出。描述所研究的肌肉在各种面部表情中的参数，将每一块肌肉与其静息状态进行比较，计算出比率，这样每一块肌就可以作为自己的对照。大于100%的值表示增加，而小于100%的值则表示相应值的减少。

统计分析

对这五种面部表情进行了比较。使用SPSS 29.0（Predictive Solutions，Pittsburgh，PA，USA）进行单样本t检验（100%检验）和配对student-t检验（面部表情与静息）的比较统计分析。p值小于0.05被认为具有统计学意义，可以指导结论。

结果

概述

共调查了34名健康的高加索波兰裔年轻人（17名女性和17名男性），平均年龄为23.6（2.4）岁[范围：20-30]，平均体重指数（BMI）为22.8（2.3）kg/m²][范围：18.6-27.8]。静止时，ZMa的平均长度为44.77 mm（5.1）[范围：31.8–55.6]，性别差异p=0.001。

ZMa在其起始/中部/插入处的平均宽度为7.19 mm（2.1）[范围：3.6–13.3]/8.97 mm（2.0）[范围为：4.9–14.8]/13.50 mm（6.8）[范围是：2.8–32.0]，性别差异分别为p=0.013/p=0.013/p=0.007。

ZMa起始/中部/插入处的平均厚度为3.19 mm（1.1）[范围：1.3–6.1]/3.85 mm（1.1）[范围：1.2–6.8]/3.68 mm（1.3）[范围，1.0–7.3]，性别差异p=0.212/p=0.001/p=0.950。

面部角度为136.6（9.7）[范围：105-157]，性别差异p=0.231（表1）。

表1

面部表情：开心

微笑时，ZMa的长度从原来的长度（静止时为100%）（p=0.001）减少到85.6%（11.3），而其宽度增加到103.4%（21.6）（p=0.095），厚度增加到108.4%（19.2）（p=0.001）。测量到的参数反映了微笑，缩短了颧骨弓和口轴之间的距离；这是等张性肌肉收缩的迹象。ZMa厚度的增加支持了这种类型的收缩模式。面部角度增加了2.72（7.8），p=0.005，这是口轴横向移动的测量值（图5）。

图5

面部表情：愤怒

在进行愤怒的面部表情时，ZMa的长度为其原始长度的98.9%（8.9）（p=0.327），宽度为98.8%（16.2）（p=0.537），厚度降至91.15%（12.4）（p=0.001）。测量的参数反映了面部表情，其中ZMa被不需要ZMa收缩的其他面部肌肉被动地缩短。宽度的轻微减小但厚度的高度统计显著减小支持了这一点。面部角度增加了0.55（5.4），p=0.406，随着口轴沿着ZMa的纵轴移动（图5）。

面部表情：惊讶

在进行惊讶的面部表情后，ZMa的长度增加到104.3%（10.7）（p=0.002），宽度减少到96.5%（21.2）（p=0.175），厚度减少到91.0%（16.4）（p<0.001）。测量的参数与拉伸现象一致，拉伸现象增加了肌肉的长度，减少了肌肉的宽度和厚度。下颌侧向移动打开口腔后，面部角度增加了1.85（7.2），p=0.038（图5）。

面部表情：悲伤

在表达悲伤时，ZMa的长度为其原始长度的102.7%（11.5）（p=0.056），宽度为99.4%（21.0）（p=0.905），厚度降至91.0%（17.4）（p=0.001）。测量的参数与拉伸现象一致，拉伸现象增加了肌肉的长度并减少了肌肉的厚度。面部角度增加了1.00（6.7），p=0.225表示降口角肌收缩后ZMa向尾部的运动（图5）。

讨论

这项MRI研究研究了ZMa的收缩模式，ZMa是面部表情最突出的肌肉。研究设计基于年轻（年龄范围：20-30岁）志愿者不同面部表情的MRI。参与研究的每个人都没有面部创伤史，也没有任何面部美容手术。被调查的面部表情是喜悦、愤怒、惊讶和悲伤，以及作为对照的静息面部姿势。所进行的面部表情在MRI设备内进行，并由志愿者维持4分钟，然后是15秒的放松和恢复间隔。尽管锻炼了每个面部表情，但可以假设在扫描时间内，面部软组织发生了轻微的运动（例如，在吞咽过程中）；这可能影响了图像捕获的准确性，并且需要被视为本研究的局限性。为了解释这种运动伪影，图像由独立且有经验的放射科医生进行质量控制筛查。此外，手动测量由两名操作员执行；在测量结果一致后，使用结果的平均值进行进一步计算。

对数据的分析表明，在微笑过程中，ZMa的长度缩短，宽度和厚度增加（图5）。这些测量结果表明，ZMa经历了与等张肌收缩一致的收缩模式，在等张肌萎缩中，肌肉的起源在激活时移近其插入。然而，必须注意的是，肌肉的厚度也显著增加（p=0.001）；这是一种新颖的基于成像的观测。与其他被调查的面部表情相比，喜悦/微笑是表1中唯一增加厚度的表情。这一发现是新颖的，并表明当涉及到识别肌肉活动时，肌肉厚度的评估是一个重要的区分因素。过去，在各种临床检查程序中，面部表情被视为肌肉正常功能的标志。然而，这项研究的结果表明，测量肌肉的厚度可能更能反映肌肉的功能和先天活动。其他进行的面部表情同样能够改变ZMa的长度（愤怒=缩短；惊讶=延长；悲伤=延长）或角度（所有角度测量都增加了），但厚度的测量似乎最能反映肌肉的先天活动。类似地，与Calomeni等人最近发表的结果一致，可以假设，如果面部肌肉固定到相邻的结构（例如，由于疤痕或植入物形成的粘连或面部创伤后的骨或软组织），收缩模式从等渗变为等长。后一种牵引模式是由于肌肉无法从起点接近插入点，从而无法移动覆盖的皮肤。这被称为等度量。临床上，这将被评估为相应肌肉的功能丧失，因为肌肉无法移动覆盖的皮肤。然而，根据本研究的结果，长度和角度的变化不足以评估面部肌肉的正常功能。相反，应该使用成像方法，该方法可以测量面部肌肉厚度，以确定肌肉是否接受神经输入并收缩。这种收缩模式可以是等张（有皮肤运动）或等轴（没有皮肤运动）；后者不能通过面部动画进行评估。此外，由于EMG的可用性和可解释性，它的使用可能很困难。面部表情的肌肉是分层排列的，大多数肌肉形成肌肉复合体。因此，很难在肌肉之间获得适当的空间分辨率，也很难破译哪些信号属于哪些肌肉；尽管最近的研究已经为使用表面衍生的EMG分析时的最佳测量位置建立了协议。

本文提出的结果强调了面部成像模式（如MRI或面部超声）对评估适当的面部肌肉功能的重要性。尤其是面部超声，由于其能够评估面部血流并同时指导透明质酸酶注射，在过去几年中越来越受欢迎。后者在基于透明质酸的软组织填充剂被无意中注射到血管内空间的情况下是最重要的；这种并发症可导致组织坏死和注射相关的视觉损害。因此，除了上述适应症之外，将面部超声应用于手术和非手术常规以评估面部肌肉活动可能具有临床重要性。然而，这项研究并非没有局限性。首先，样本量是高度选择性的，只包括年轻的参与者。如果将另一个研究人群或另一个种族包括在内，结果可能会有所不同。然而，上述项目可被视为未来调查的潜力，这些调查将在本文所述结果的基础上展开。其次，尽管有过多的其他面部肌肉被成像，但这项研究只研究了ZMa。作者之所以选择使用ZMa是因为它的尺寸和易于测量的方法；未来的研究将需要评估其他面部肌肉，以扩展本文提出的结果。

参考文献

1. Rams DJ, Alfertshofer M, Batko J, Gotkin RH, Perdikis G, Szczepanek E, Urbanik A, Koziej M, Ostrogórska M, Cotofana S. Investigating the Contraction Pattern of the Zygomaticus Major Muscle and its Clinical Relevance: A Functional MRI Study. Aesthetic Plast Surg. 2024 Feb 27. doi: 10.1007/s00266-024-03876-8. Epub ahead of print. PMID: 38413445.