全層胸壁修復(fù)材料的研究進(jìn)展

張?jiān)? 畢宏達(dá), 邢 新

綜 述

全層胸壁修復(fù)材料的研究進(jìn)展

張?jiān)? 畢宏達(dá), 邢 新

胸壁重建； 修復(fù)材料； 胸壁缺損； 皮瓣

大面積的全層胸壁缺損重建，一直是整形外科、心胸外科目前尚未完全解決的難題。胸壁重建的效果往往直接影響患者術(shù)后的生存率與生存狀態(tài)。臨床上胸壁全層缺損常見原因包括：①惡性腫瘤切除術(shù)，包括轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌、原發(fā)性胸壁軟組織肉瘤等；②貫穿全層的胸壁熱壓傷；③胸壁嚴(yán)重的放射傷切除；④嚴(yán)重外傷等。而影響胸壁重建的因素很多，主要包括缺損的部位、深度和大小。一般認(rèn)為，全層大面積胸壁缺損范圍超過6 cm×6 cm且相鄰3根以上肋骨受損時(shí)，或者胸骨大部分切除的患者，應(yīng)考慮行胸壁骨性重建，當(dāng)缺損在前壁或者側(cè)壁時(shí)尤其重要[1]。

全層胸壁重建的難點(diǎn)在于缺乏合適的重建材料。重建材料需要滿足如下特性：①良好的生物相容性；②足夠的力學(xué)強(qiáng)度；③穩(wěn)定的理化特性；④足夠的來源；⑤不影響X線檢查；⑥塑形及使用方便。為滿足需求，在既往的研究中曾嘗試了各種材料，包括自體組織、人工材料、組織工程材料等。自體組織移植主要是要?jiǎng)訂T創(chuàng)面附近或遠(yuǎn)處的皮瓣。自體材料有著良好的血供、較高的成活率、無排異反應(yīng)，但是自體組織往往不能提供胸壁支撐，故適用于胸壁軟組織的重建。當(dāng)遇到胸壁重建需要硬性支撐以防止塌陷的時(shí)候，自體組織結(jié)合人工補(bǔ)片經(jīng)常被采用。但是人工補(bǔ)片作為異物，存在著排異、容易感染等缺陷。此外，既往全層胸壁缺損的修復(fù)主要注重硬性胸壁支架和軟組織的重建，近年來，胸膜腔的重建也漸漸被關(guān)注。筆者現(xiàn)就胸壁修復(fù)材料的現(xiàn)狀及進(jìn)展作一綜述。

1 胸壁軟組織重建

胸壁軟組織的重建能夠達(dá)到閉合創(chuàng)面、恢復(fù)胸腔的密封性，以達(dá)到正常呼吸的目的。大面積的胸壁全層缺損需要大量的軟組織進(jìn)行修復(fù)。這需要考慮充足的組織提供量，以及提供的組織必須要有豐富的血供滋養(yǎng)。目前，胸壁軟組織的修復(fù)主要使用各種皮瓣、肌皮瓣和大網(wǎng)膜。大網(wǎng)膜的應(yīng)用最早出現(xiàn)在1974年，因其良好的可塑性以及豐富的血供，目前仍被用于放射導(dǎo)致的胸壁缺損的覆蓋[2]。 常用于胸壁缺損修復(fù)的帶蒂肌皮瓣有：背闊肌皮瓣、腹直肌皮瓣、胸大肌皮瓣、前鋸肌皮瓣等[3-7]。這些肌皮瓣或肌瓣往往位于胸壁或其鄰近部位，可形成帶蒂皮瓣，且易于動(dòng)員，有良好的血供支持。臨床醫(yī)師往往根據(jù)胸壁缺損的部位、大小、是否感染等因素，選擇合適的單個(gè)或多種組合的肌皮瓣[6]。長期的臨床觀察表明，帶蒂肌皮瓣能夠良好的封閉創(chuàng)面，保護(hù)胸腔重要器官與血管，同時(shí)帶蒂肌皮瓣依靠其良好的血運(yùn)，有一定的抗感染能力。

如胸壁附近缺乏可動(dòng)員的肌皮瓣，或?yàn)榱诵夭康拿烙^，臨床醫(yī)師可以選擇位于遠(yuǎn)處的游離肌皮瓣。常用的游離皮瓣包括：闊筋膜張肌皮瓣、股外側(cè)肌肌皮瓣等。供區(qū)血管的血供對(duì)于游離皮瓣的存活至關(guān)重要。 Shahzada等[8]以鎖骨下血管為營養(yǎng)血管，以股外側(cè)肌肌皮瓣作為游離皮瓣重建右側(cè)胸壁軟骨肉瘤切除后的組織缺損，大小約16 cm×8 cm×8 cm。術(shù)后皮瓣均成活，患者肺功能基本正常。Penington等[9]使用游離闊筋膜張肌肌皮瓣作為軟組織修復(fù)9例胸壁缺損，在受區(qū)供血血管的選擇上使用了胃網(wǎng)膜動(dòng)脈、腹壁下動(dòng)脈、胸廓內(nèi)動(dòng)脈、甲狀腺上動(dòng)脈和胸肩峰動(dòng)脈。其中，胃網(wǎng)膜動(dòng)脈和胸廓內(nèi)動(dòng)脈效果更好。因?yàn)槠湮恢帽容^固定且較深，術(shù)后皮瓣的蒂能放置于皮瓣深面，這使得皮瓣周緣縫合能夠更加緊密，同時(shí)減少了皮瓣蒂部發(fā)生扭轉(zhuǎn)的概率。Ono等[10]同樣報(bào)道了1例使用闊筋膜張肌游離皮瓣修復(fù)胸壁缺損的病例，術(shù)后皮瓣存活良好。

2 胸壁硬性支架的重建

大面積胸壁全層缺損如單純通過軟組織修復(fù)容易導(dǎo)致反式呼吸，進(jìn)而引起呼吸衰竭，嚴(yán)重影響患者的生存率與生活質(zhì)量。因此，重建胸壁的穩(wěn)定對(duì)預(yù)后來說至關(guān)重要。目前，用于胸壁骨架重建的材料大致可以分為4類：自體材料、同種或異種移植物、人工合成材料、組織工程材料。

2.1 自體材料 自體組織是目前最適合胸壁重建的材料，但是存在供區(qū)有限的問題，同時(shí)會(huì)造成供區(qū)的損傷。常用于重建胸廓的自體材料包括：肋骨、髂骨等。早期修復(fù)胸廓支架使用自體肋骨[11-12]，自體肋骨能比較完美的替代缺失的胸廓支撐，但是其來源往往有限。Garcia-Tutor等[13]報(bào)道使用髂骨結(jié)合肌皮瓣修復(fù)3例全層缺損胸壁，3例患者均未出現(xiàn)呼吸困難、疼痛、胸壁塌陷等并發(fā)癥。術(shù)后胸壁功能與外觀均恢復(fù)良好。Chang等[14]報(bào)道用髂骨骨膜瓣結(jié)合胸大肌肌皮瓣修復(fù)1例放射性骨壞死引起的全層前胸壁缺損。術(shù)后觀察數(shù)月，患者胸廓結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，呼吸功能完好。

2.2 人工材料 人工材料是目前臨床重建胸廓最常用的材料之一，它包括金屬與合成材料。人工材料能夠給予穩(wěn)定而有效的胸壁支撐，大大減少了術(shù)后胸壁塌陷與反常呼吸的發(fā)生，并通過了臨床驗(yàn)證。但是人工材料容易出現(xiàn)感染，與自體組織無法相容的問題仍有待解決。

人工材料在早期最常用的是金屬，包括：不銹鋼、克氏針、鈦合金等[15-17]。如今大部分金屬材料諸如不銹鋼，因容易發(fā)生排異反應(yīng)和感染等原因已經(jīng)被淘汰，目前使用較廣泛的是鈦合金。

鈦合金具有強(qiáng)度大、質(zhì)量輕、抗腐蝕能力強(qiáng)、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)。目前通常采用鈦金屬支架結(jié)合人工補(bǔ)片的修復(fù)模式。2011年，Berthet等[17]在肺癌切除術(shù)后的大面積胸壁缺損的重建中(K3-K7肋骨及T3-T6胸椎)，使用縱向鈦肋骨系統(tǒng)結(jié)合聚四氟乙烯補(bǔ)片重建胸壁，術(shù)后隨訪時(shí)，患者未出現(xiàn)反常呼吸等并發(fā)癥，肺功能較術(shù)前無減退。同年，Berthet等[18]又報(bào)道了19例重建胸壁的病例。以鈦板作為胸廓重建的支架，將聚四氟乙烯補(bǔ)片置于鈦板深面與肺臟之間，軟組織的缺損采用肌皮瓣覆蓋。報(bào)道的19例患者中，2例出現(xiàn)感染，其中1例取出移植物，1例皮膚局部壞死，清創(chuàng)后愈合良好；1例出現(xiàn)呼吸衰竭。2012年，Barthet等[19]進(jìn)一步報(bào)道了2006-2010年，31例使用鈦肋骨結(jié)合聚四氟乙烯補(bǔ)片重建胸壁的隨訪研究。其中26例術(shù)后恢復(fù)良好。26例平均缺損(4.67±1.50)根肋骨，平均面積為(198.0±91.2) cm2。Turna等[20]通過3D重建技術(shù)，精確訂制支架外形修復(fù)1例腫瘤切除術(shù)后前胸壁大面積缺損患者。2014年,Qi等[21]報(bào)道使用多孔鈦板作為修復(fù)胸廓材料治療9例腫瘤切除后的大面積胸壁缺損，治療效果均良好。其中1例出現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)，再次切除腫瘤時(shí)，術(shù)中見大量肉芽組織長入鈦板孔隙。

合成材料補(bǔ)片也被用于胸廓的重建。Huang等[22]使用聚對(duì)二氧環(huán)己酮膜片對(duì)狗進(jìn)行胸壁重建，通過與聚乙烯纖維膜片的比較發(fā)現(xiàn)，聚對(duì)二氧環(huán)己酮膜片在術(shù)后24周完全降解，并提供了可觀的生物力學(xué)支撐。 Guo等[23]報(bào)道，2006-2010年期間共收治了14例全層胸壁缺損，其中10例使用聚乳酸羥基乙酸補(bǔ)片或聚四氟乙烯補(bǔ)片重建胸廓，4例不重建胸廓。術(shù)后隨訪發(fā)現(xiàn)，1例未重建胸廓的患者出現(xiàn)反常呼吸?？梢姴贿M(jìn)行胸廓重建容易出現(xiàn)呼吸衰竭。Khalil等[24]報(bào)道了18例使用人工補(bǔ)片修復(fù)全層胸壁缺損的病例，使用的材料是聚丙烯補(bǔ)片或者聚四氟乙烯補(bǔ)片，其中4例患者加用丙烯酸。術(shù)后4例患者出現(xiàn)并發(fā)癥，其中2例呼吸功能不全，2例皮瓣壞死。Bosc等[25]報(bào)道了8例采用膨體聚四氟乙烯(Goretex)補(bǔ)片結(jié)合肌皮瓣修復(fù)全層胸壁缺損，術(shù)后恢復(fù)良好。

2.3 組織工程材料 組織工程材料是近年來研究的熱門領(lǐng)域，但目前還停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。組織工程材料能夠保留組織原有的3D結(jié)構(gòu)，在支撐胸壁的同時(shí)，能夠讓自體細(xì)胞增殖長入，此外還具有便于操作、來源相對(duì)較廣、組織反應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。

Holton等[26]在側(cè)胸壁重建的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，分別使用脫細(xì)胞真皮支架(AlloDerm)與聚四氟乙烯人工復(fù)合補(bǔ)片作為胸廓重建材料，術(shù)后大體分析發(fā)現(xiàn)，AlloDerm與創(chuàng)緣的連接更加緊密。拉力測(cè)試發(fā)現(xiàn)，脫細(xì)胞真皮支架與創(chuàng)面的連接與正常組織接近，可見脫細(xì)胞真皮支架在術(shù)后4周已經(jīng)能夠與自身組織相互融合。組織學(xué)檢測(cè)也觀察到，脫細(xì)胞真皮支架中有多種細(xì)胞滲入，包括巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、多核巨細(xì)胞等。同時(shí)可見新生的彈力纖維、膠原纖維等增生基質(zhì)，而脫細(xì)胞真皮支架中的膠原蛋白則顯示部分降解。此外，CD31熒光染色還證實(shí)，脫細(xì)胞真皮支架除了胸膜面，其他組織接觸面都有類似血管組織的長入?？梢娕c復(fù)合補(bǔ)片相比，脫細(xì)胞真皮支架的組織形態(tài)更接近正常，抗感染能力也更強(qiáng)。

Zhang等[27]使用脫細(xì)胞豬肋骨重建胸廓，與甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃)+雙層聚酯補(bǔ)片的三明治結(jié)構(gòu)相比，脫細(xì)胞豬肋骨表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性。大體檢查中發(fā)現(xiàn)脫細(xì)胞豬肋骨與殘存肋骨斷端黏附緊密，這可能有利于形成更穩(wěn)定的胸廓結(jié)構(gòu)。組織學(xué)檢查顯示豬脫細(xì)胞肋骨被纖維組織和肌肉組織包圍，于不能降解的合成材料相比，它的炎癥反應(yīng)相對(duì)較輕。臨床用其修復(fù)5例胸部全層缺損的修復(fù)，術(shù)后患者均未出現(xiàn)不適與呼吸障礙。X線片顯示胸廓穩(wěn)定性良好。

結(jié)合自身細(xì)胞的組織工程材料也被用于胸壁的重建。Steigman等[28]將綠色熒光蛋白標(biāo)記的兔羊膜間充質(zhì)干細(xì)胞種植于可降解電紡絲納米纖維支架中，置于成骨培養(yǎng)基中培養(yǎng)，用于重建包含胸骨的全層胸壁缺損。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的胸壁均得到修復(fù)，且無并發(fā)癥出現(xiàn)。組織學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，移植物中同時(shí)存在熒光標(biāo)記的細(xì)胞和未標(biāo)記的單核細(xì)胞。可見組織工程支架在體內(nèi)正處于重塑過程中，而干細(xì)胞在這過程中可能起促進(jìn)作用。Klein等[29]采用相似的方法重建胸壁，并進(jìn)一步做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)種植了干細(xì)胞的纖維支架與無干細(xì)胞的纖維支架相比。有更好的組織學(xué)形態(tài)、更高的鈣化水平，這表明，種植了干細(xì)胞的支架比無干細(xì)胞的支架的重塑性更強(qiáng)。干細(xì)胞可能加速了組織重塑的過程。

近年來，組織工程材料重建全層胸壁在臨床中的應(yīng)用也見報(bào)道。Schmidt等[30]使用脫細(xì)胞真皮支架修復(fù)6例惡性腫瘤切除后的胸壁缺損，缺損面積平均149 cm2。術(shù)后平均隨訪3.5年，修復(fù)的胸壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，未出現(xiàn)并發(fā)癥。George等[31]使用豬脫細(xì)胞真皮補(bǔ)片(部分患者結(jié)合鈦合金支架)對(duì)21例患者進(jìn)行了胸壁重建。術(shù)后3年隨訪時(shí)，大部分患者術(shù)后胸廓穩(wěn)定，表明豬脫細(xì)胞真皮補(bǔ)片為胸廓活動(dòng)提供了良好的支撐。Lee等[32]也報(bào)道了1例使用豬脫細(xì)胞真皮補(bǔ)片作為支撐材料修復(fù)大面積胸壁缺損的病例，術(shù)后未出現(xiàn)并發(fā)癥。

3 胸膜重建

全層胸壁缺損包括部分壁層胸膜的缺損，造成胸膜腔密封性的破壞，而胸膜腔在肺擴(kuò)張、抗感染等方面都有重要作用。早期的研究中，胸膜的重建往往被忽略，認(rèn)為肌皮瓣或者植入物與臟層胸膜之間會(huì)形成致密的纖維粘連，這種粘連能使肺臟隨胸壁運(yùn)動(dòng)而擴(kuò)張。但是，廣泛的胸膜粘連容易導(dǎo)致患者胸部疼痛或呼吸困難等癥狀發(fā)生。

Zhang等[27]使用豬心包、豬胸膜、豬小腸黏膜等脫細(xì)胞基質(zhì)重建壁層胸膜，同時(shí)以未行胸膜重建的“三明治”人工結(jié)構(gòu)重建作為對(duì)照組。術(shù)后12個(gè)月的組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)：對(duì)照組人工材料與肺臟、肺血管、心包等結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)了十分嚴(yán)重的粘連，可見大量炎性細(xì)胞的增生；而實(shí)驗(yàn)組的組織學(xué)檢測(cè)顯示，脫細(xì)胞基質(zhì)已經(jīng)降解，取而代之的是一層新生的纖維膜，這層纖維膜可能有和壁層胸膜相似的功能。同時(shí)在新生纖維層和肺臟之間未見明顯的纖維粘連。但是研究者未對(duì)新生胸膜的強(qiáng)度、細(xì)胞組成、胸膜腔封閉性等進(jìn)行進(jìn)一步分析，所以目前還缺乏足夠證據(jù)來評(píng)估胸膜重建對(duì)于胸壁重建預(yù)后的益處。對(duì)胸膜重建的益處，還有待進(jìn)一步的深入研究。

4 結(jié)語

臨床上使用的胸壁修復(fù)材料品種繁多，但是尚無一種能完全達(dá)到胸壁重建的理想要求。傳統(tǒng)的人工材料無法和自身組織兼容，容易引起系列并發(fā)癥，而新興的組織工程材料因?yàn)榘踩?、制備時(shí)間、價(jià)格昂貴等原因，仍停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)間階段。但是隨著材料學(xué)和組織工程學(xué)的研究進(jìn)展，未來勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)一種合適的重建材料。隨著對(duì)預(yù)后生活質(zhì)量要求的不斷提升，重建更接近人體正常結(jié)構(gòu)的胸壁勢(shì)必也會(huì)變成趨勢(shì)，胸膜重建的研究也將會(huì)進(jìn)一步深入。

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(收稿日期：2014-06-12)

10.3969/j.issn.1673-7040.2014.10.013

200433 上海，第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院 整形外科

張?jiān)?1989-)，男，浙江人，住院醫(yī)師，碩士研究生.

邢 新，200433，第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院 整形外科，電子信箱：xingxin57@163.com