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本文全面综述了阴道生物力学相关研究。探讨了其在妊娠、分娩、绝经等生理病理状态下的特性变化，分析了多种实验方法的优劣。研究对了解阴道生理病理、指导临床治疗及开发新疗法意义重大，为女性健康研究提供了关键参考。
阴道生物力学研究的重要性
阴道作为女性生殖系统的重要组成部分，其生物力学特性对于维持正常生理功能至关重要。这些特性在月经、性交、怀孕和分娩等过程中发挥着关键作用，并且与多种病理状况相关，深刻影响着女性的健康。然而，目前关于阴道生物力学的研究数据有限且不一致，对其深入了解有助于推动女性健康领域的研究进展，为临床治疗提供更坚实的理论基础。
阴道的结构与功能
阴道是连接身体外部与宫颈的纤维肌性管状器官，由上皮、上皮下组织、肌层和外膜四层结构组成。各层具有独特的微观结构和生物学功能，如上皮可抵御感染，上皮下组织富含血管并为器官提供结构支撑，肌层主要负责阴道的收缩，外膜则增强器官的强度并连接邻近器官 。其独特的结构决定了它具有特殊的机械属性，在维持盆腔器官的稳定中发挥着重要作用，同时在妊娠和分娩过程中，阴道需要承受巨大的机械应力，发生显著的结构重塑 。
阴道生物力学的测试方法
- 单轴拉伸测试（uniaxial tensile testing）：是最常用的测试方法之一，通过沿纵向（longitudinal direction，LD）或周向（circumferential direction，CD）拉伸阴道组织条或环来收集应力 - 应变数据。可测量切线模量、强度和伸展性等多种机械性能，还可通过改良协议测量应力松弛和滞后现象。但该方法未考虑多轴加载引入的轴向耦合，且多数研究仅关注纵向特性 。
- 平面双轴拉伸测试（planar biaxial tensile testing）：通过同时沿纵向和周向拉伸阴道组织方形样本，能更好地确定组织的各向异性，研究组织在不同方向的机械性能差异，也适用于研究阴道组织的撕裂行为 。
- 体外膨胀测试（ex vivo inflation testing）：通过向阴道内注入液体施加压力，可在保持阴道天然管状结构的同时，在多个解剖方向施加负载。常用的膨胀 - 延伸协议和自由延伸膨胀协议可用于表征组织对膨胀的响应，测量切线模量、破裂强度和蠕变等特性 。
- 球爆破测试（ball burst testing）与球压痕测试（ball indentation）：球爆破测试通过球向阴道组织圆形标本施压，模拟体内复杂应力，可计算组织破裂前承受的力和相对刚度；球压痕测试则通过用加权球压入阴道组织平面圆形部分中心，测量弹性模量和蠕变特性 。
- 其他测试方法：包括单搭接剪切测试（single - lap shear tests）、光学相干弹性成像（optical coherence elastography）、基于显微镜的测试方法（如原子力显微镜 atomic force microscopy 和扫描触觉显微镜 scanning haptic microscopy）以及体内测试方法（in vivo methods）等。这些方法从不同角度对阴道组织的生物力学特性进行研究，但各有优缺点和适用范围 。
生理和病理事件对阴道生物力学的影响
- 妊娠和分娩损伤：由于伦理和技术限制，研究主要通过动物模型进行。结果表明，妊娠会使阴道组织更具顺应性、伸展性增加但强度降低。不同动物模型和测试方法均显示出这一趋势，不过也有个别研究结果存在差异。分娩常导致阴道撕裂，相关研究对撕裂的形成和传播进行了探讨，同时也研究了模拟分娩损伤的治疗方法，发现不同治疗手段对阴道组织机械性能的恢复效果各异 。
- 产次（Parity）：产次对阴道生物力学特性的长期影响尚不清楚。人体研究结果不一，部分研究表明产次增加会使阴道组织刚度和强度增加，而动物研究结果也存在差异。不同动物模型和测试方法得到的结果不同，可能与测试方向、样本量以及未能有效控制年龄等因素有关 。
- 脱垂（Prolapse）、风险因素和治疗：脱垂对阴道组织力学的影响研究较多，主要使用人体手术切除组织进行实验。体外测试大多表明脱垂会使阴道组织刚度增加，但体内测试却发现脱垂会使阴道组织变软。这种差异可能与测试方法和阴道在体内外的不同状态有关。此外，年龄、体重等风险因素也会影响阴道组织的机械性能，针对脱垂的多种治疗方法对阴道组织刚度的影响也各不相同 。
- 绝经（Menopause）：绝经对阴道生物力学有多种影响。体外研究结果存在矛盾，部分研究表明绝经会使阴道组织变硬，而部分研究未发现显著变化。动物模型研究常通过卵巢切除术（ovariectomy）模拟绝经，但不同动物模型和测试方法得到的结果也不一致。雌激素补充和激素治疗对改善绝经相关症状有一定作用，不同研究也在探讨其对阴道组织机械性能的影响 。
讨论
- 研究方法的局限性：目前许多研究在方法上存在局限性，如未充分利用先进的实验技术模拟生理加载条件，样本量不足，分析不够深入等。单轴拉伸测试虽常用，但对周向和径向机械性能研究不足。不同研究计算切线模量的方法差异大，且多数研究关注高应力下的机械性能，对生理相关的低应力状态研究较少 。
- 组织黏弹性研究不足：阴道组织的黏弹性（viscoelasticity）对其生理功能至关重要，但相关研究较少。目前对其潜在机制了解有限，需要更多研究来揭示其在阴道生物力学中的作用，这将有助于开发创新的阴道健康治疗方法 。
- 组织水化的影响：体内阴道处于持续水化状态，而体外测试中组织水化对机械性能的影响尚未得到充分研究。许多研究未报告测试过程中维持组织水化的措施，这可能影响了测量结果的准确性，未来实验应明确组织水化的重要性和最佳实践方法 。
- 动物模型的应用与局限：动物模型在研究阴道生物力学中具有重要作用，能提供实验控制且成本较低。但不同动物的生殖系统功能存在差异，其研究结果在多大程度上能外推至人类仍需进一步验证，特别是在产次和脱垂等方面 。
- 微观结构与机械性能的关系：阴道组织的微观结构，如弹性蛋白、胶原蛋白和平滑肌的含量和组织方式，是决定其机械性能的重要因素。在动物模型和人体研究中都发现了这些微观结构成分与机械性能之间的相关性，但动物研究结果向人类的外推仍需谨慎 。
- 理论和计算模型的前景：一些研究者基于机械数据提出了理论和计算模型，这些模型有助于探索因伦理和技术限制无法通过实验研究的场景。随着女性健康研究的发展，数据驱动和机器学习模型有望进一步改善女性医疗保健 。
结论
对阴道生物力学在生理和病理条件下的重要性认识的提高，推动了对其机械性能的研究。尽管已取得一些成果，但实验方法的局限性和研究方法的差异限制了不同研究结果的比较。动物模型虽有优势，但需更多研究验证其在研究人类相关情况中的适用性。随着生物力学领域的发展，有望确定新的机械指标，通过加强合作推动女性健康诊断和治疗策略的发展，改善女性身心健康 。
