胸壁重建材料的应用进展

杜荣旭，俞楠泽，龙 笑，黄久佐，王晨羽，王晓军

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院整形外科，北京 100730

ActaAcadMedSin，2018,40(2)：289-293

胸壁重建是处理肿瘤切除术后胸壁缺损的重要手段。对于肿瘤切除术后的患者，肿瘤的组织学类型、有无转移、手术切缘是否阴性等固然是影响患者生存率的关键因素[1]，肿瘤根治造成的胸壁缺损同样对患者预后有着不容忽视的影响。小面积的缺损可以直接用剩余的软组织进行缝合，而大面积、多组织层次的缺损则需要进行皮瓣移植、骨架重建才能最大程度上恢复胸壁的结构和功能[2]。一般认为，前胸壁的缺损范围大于5 cm或肋骨缺损4根以上，或后壁的缺损大于10 cm，需要进行胸壁重建[3- 4]。需要注意的是，胸壁骨骼结构的破坏引起的肺损伤、连枷胸、胸廓畸形、慢性疼痛等极大影响患者生存[5]。对于肋骨缺损4根以上或胸骨大部分切除(尤其是胸骨柄和胸骨体缺失)的情况，应考虑骨性重建[3]。胸壁重建的主要目的：恢复胸壁完整性及骨架支撑强度，保护胸腔内器官和纵膈结构[6]；保证足够的胸腔体积，防止肺扩张受限，恢复正常呼吸功能[7]。

胸壁软组织重建

胸壁软组织重建可达到闭合创面、去除死腔、恢复胸壁完整性的目的。对于累及多层组织的创面，往往需要大量的软组织移植，自体皮瓣(可分为带蒂皮瓣、游离皮瓣、网膜瓣等)是非常理想的重建材料[8]，选择的主要考量包括软组织的量及血供。背阔肌皮瓣、胸腹皮瓣、胸大肌皮瓣等是最为常用的带蒂皮瓣，可以根据需要覆盖深层、大面积的创口，为重建区域提供充足的血运，能满足近80%的手术需要[9]。在无法获得合适的带蒂皮瓣时，可选择游离皮瓣，常用的包括股前外侧皮瓣、阔筋膜张肌皮瓣、肩胛旁皮瓣等[10]，通过血管吻合重建供受区间的血运联系可以减少蒂的长短对于皮瓣选择的限制，虽然操作会更复杂，但因游离皮瓣移植可允许两组术者同时操作，仍能在一定程度上缩短手术时间。如供处组织可良好缝合，后续不良反应非常少[11]。网膜瓣则主要作为覆盖大面积缺损的辅助材料，能够更充分地覆盖缺损的缝隙，最大限度避免空腔[11]，抗感染能力优于肌皮瓣[12]。

胸壁骨架重建

理想的骨架重建材料应具有足够的强度，良好的可塑性、组织相容性，利于新生结缔组织的生长，伤口感染、组织黏连、血清肿、呼吸系统并发症等术后不良并发症的风险尽可能低，还需能够在术后随诊中了解重建后的组织状态，便于手术操作且价格低廉则更佳[13]。但目前尚无一种材料能满足以上全部要求。

自体或同种异基因骨骼胸壁骨架重建的发展很大程度上依赖于重建材料的发展，自体骨骼是最先使用的移植材料[14]。不仅具有较高的生物相容性，还可以提供成骨细胞及多种生长因子和促生长因子，其所携带的骨膜对于新骨的形成具有刺激作用，能更好地促进愈合[15]。根据骨骼形态和强度的要求可以选择髂骨、肋骨等作为供区[14]。自体骨骼诱导成骨的特性几乎无法由人工合成材料代替，是最理想的骨修复替代材料。这种方式的主要限制因素包括：(1)供区骨骼的骨量有限，对于大面积的胸壁骨架缺损，所需材料很难完全由自体骨骼供给；(2)术后供区血肿、疼痛、畸形及切口感染等并发症时有发生，供区即意味着更为复杂的手术操作和新的创伤。异体骨骼移植可以解除上述限制，提供足够的骨量而不增加新的创伤，并保留了诱导成骨的作用。但也不可避免在生物相容性方面逊于自体骨移植，需要进行组织配型以降低排异反应，同时也存在交叉感染的风险[15]。而且异体骨骼的来源稀少，价格昂贵[16]。

非可降解材料上世纪七八十年代合成材料的应用和发展使胸壁重建技术有了更多突破，多种合成材料为胸壁重建技术提供了更多可能[17]，降低了大面积缺损的修复难度，也摒弃了对于供区术后并发症的顾虑。胸壁骨架的重建除了恢复胸壁完整性以外，更需防止异常胸壁运动、恢复正常呼吸功能，对材料的强度和支撑性有较高要求。目前，哪种材料最为理想仍处于争议之中，尚未达成共识[18]。钛合金材料和聚丙烯-甲基丙烯酸甲酯复合材料是应用相对更广泛的非可降解材料，其优缺点也比较具有代表性。

钛合金材料：钛合金是目前最常用的胸壁骨架重建材料之一，具有重量轻、耐摩擦、耐腐蚀、生物相容性好等特点[19]。可以直接代替缺损骨骼或作为支架与补片及肌肉皮瓣等合用，能通过切割适应不同形状的缺损[6]。钛金属移植物在CT、核磁等常用的影像学手段中能产生清晰的影像，伪影的影响较少，利于患者的随访评估[20]。因钛合金板无法真正与骨骼断面“融合”，最终很可能因长期应力作用发生断裂，在已有瘢痕组织形成的情况下，这种断裂不一定会引起症状，但是如果有长期疼痛等临床表现，则可能需要进行手术移除[21]。

聚丙烯-甲基丙烯酸甲酯复合材料：聚丙烯等合成材料因为强度不足，单用难以维持正常的呼吸运动，一般不单独用于缺损骨性结构的替代[6]。更常用的是两层聚丙烯补片结构中间加上作为“黏合剂”的甲基丙烯酸甲酯，组成 “三明治”结构的复合材料。这种结构加之高温处理可以提供较高的组织强度，足以抵抗日常生活中可能出现的应力作用，且即使外层结构因外力出现断裂，中间的结构仍能保持稳定[1]。能够按照创面形状进行切割，个体化地适应不同的缺损[6]，留下充分的缝合余地[3]。这种材料的好处是在保证足够强度以外，还利用了补片材料在垂直方向运动的灵活性，对恢复正常呼吸运动更有利[22]。但是这种“三明治”结构制作复杂，另外，手术时间也相对延长[2]。

如将以上两种优势材料进行比较，两者最主要的优点在于均可提供足够的强度和稳定性，复合材料的稳定性甚至高于钛合金。并且也都可以满足个体化需要。但仍存在一些短期和长期并发症：(1)不能完全匹配缺损结构：尽管以上材料都具有较好的可塑性，但是作为硬度很高的异体材料，仍很难完全匹配胸壁结构和曲度，更容易造成僵化，限制胸壁活动[23]，长期使用甚至可能发生收缩或移位，造成血清肿、慢性疼痛等问题[24]；(2)感染：多项研究提示术后伤口感染的发病率可达20%左右，且在术后接受放疗的患者中格外突出[25- 26]。感染发生率的高低与使用假体材料是否相关尚未获得统一意见[2，10]；(3)组织黏连等[23]。其他诸如聚四氟乙烯、聚酯类、聚丙烯等也是常用的合成材料[27]，可以用于不同强度的重建需要。但据报道，聚四氟乙烯产生感染的概率高于其他合成材料，且往往需要重新手术才能根除[3]，从而限制了其在临床上的广泛应用。

虽然非可降解材料是否会增加感染风险这一问题尚存争议，但是专家共识指出：污染创面、已经发生感染的创面或放疗后的创面，不建议使用非可降解材料进行修复[3，10]。这一点无疑限制了非可降解材料的使用。

生物可降解材料虽然非可降解材料在胸壁重建中应用广泛，但是它们带来的并发症难以忽略，有研究提出替代材料的移植帮助保留了胸壁的功能，当手术创伤的愈合完成之后，异体材料的持续存在并无必要，并且有带来并发症的风险[24]。研究者们期待生物可降解材料能够进一步减少并发症。生物可降解材料在体内的主要作用是为新生的结缔组织提供附着的骨架，其在体内的变化大致分为几个阶段：首先植入体内后提供机械支撑，维持正常呼吸运动及肺功能；之后新生的纤维组织可长入，即开始为新生细胞附着和纤维组织成型提供支架作用。再隔一段时间，材料可被完全降解，或部分降解，其余部分与原有人体组织融合、重塑，此时创面的愈合和新生结缔组织的包裹已经完成，新的支撑结构已形成[3，24，28]。生物可降解材料根据成分不同可大致分为两种。

人工合成材料：人工合成材料中，聚对二氧杂环己酮的相关研究较为丰富。这种材料从90年代起即有使用的报道[29]。Qin等[24]和Huang等[30]的动物实验结果表明无论是单独使用或与其他材料合用，聚对二氧杂环己酮均体现出了相较于非可降解的人工合成材料的优势：该材料具有诱导胶原纤维沉积和血管生成的能力，其降解速率与组织再生速率相匹配(整个周期在24周左右)，再生的组织与原有腹壁组织具有相似的机械强度，组织黏连相对于聚丙烯-聚乙烯合成材料有明显减轻(P<0.05)，炎症反应的严重程度也低于合成材料。

生物材料：生物材料多以脱细胞处理的真皮为主要成分，根据来源可分为自体来源的人脱细胞真皮基质和异基因来源的猪/牛脱细胞真皮基质。以“人造真皮”为代表的生物材料可以在移植后快速地再血管化并重新塑形，最终成为自体组织结构的一部分，体现出较高的抗感染能力，并大大降低组织黏连风险[28]。这种优势使得脱细胞真皮基质，尤其是人脱细胞真皮基质可以优先覆盖非可降解材料无法覆盖的污染伤口及放疗后组织，其效果及安全性都受到了肯定[3]。生物材料的优势已在不少病例报道中体现[31]，一些研究者也建议有选择性地单独使用脱细胞真皮基质进行胸壁重建[32]。George等[7]报道21例利用猪真皮来源的真皮基质进行人体胸壁重建的病例，其中11例患者单独使用这种非交联的胶原材料进行了胸壁重建，且在术后并未出现感染等并发症。这种材料能提供比合成补片更高的缝合张力，其在体内降解之后新形成的纤维组织也具有较高的强度。

生物材料能与原有的胸壁组织更好地融合，发生炎症反应及组织黏连的风险很低。其使用的效果及安全性已受到肯定。目前报道的短期并发症主要以血清肿为主，尚无明确的长期并发症[3]。因并发症方面的研究缺乏长期数据[28]，目前研究认为的优势是否能在广泛的临床应用中保持仍待观察。

总体而言，胸壁软组织重建主要依赖于自体皮瓣移植。而骨架重建方面尚无一种单一材料能满足理想的重建条件，联合使用几种材料，综合利用不同材料的优势是目前的趋势。已有相关研究支持的应用案例包括以人工合成补片或钛合金作为支架材料，其上覆盖脱细胞真皮基质[33]等；人工合成材料加之血运良好的软组织覆盖创面，更是公认的可以更好地封闭死腔、减少术后感染发生、促进创面恢复的方式[26]。上述几类骨架重建材料于未来发展的重点可能不尽相同：(1)自体骨骼从材料性质上是最理想的重建材料，其应用主要受到缺失骨量的限制，并存在新增创面的顾虑，在胸壁骨架缺损量可以由自体骨骼补充，术者充分评估手术方案，且患者充分理解的前提下，可以使用这种方式；(2)异体骨骼移植需要建立良好的同种异基因骨骼库，以保证充足的、条件良好的移植物来源，针对可能引起的交叉感染、排异反应等应有相应的预防措施；(3)非可降解材料目前仍是主要的胸壁重建材料，术者的经验和习惯在具体材料选择中占据主要地位[20]，因为尚无Ⅲ级及以上的证据表明某一种材料有绝对优势[3]。这种材料的使用操作便捷，部分缺点如不能完全贴合胸壁形状以及组织黏连，可以通过改良材料性质来避免，例如利用3D打印技术使材料形状更个体化地贴合缺损创面[18]，在合成材料外覆盖生物涂层，以减少组织黏连的风险等[23，34]。进一步推广改良手段，可以提升非可降解材料的使用效果；(4)生物可降解材料的应用目前仍是以实验或者小规模的临床应用为主，长期数据缺乏，需要更多长期随访数据，以证实它的长期效果，明确并发症，再讨论是否能够投入到广泛的临床应用中。

综上，自体来源的材料生物相容性高，术后发生感染甚至需要移除移植物的概率相对低，是胸壁重建的理想材料。当受到材料来源或强度不足等限制时，可通过人工合成材料与自体皮瓣或生物可降解材料联合使用的方式，降低感染、疼痛等并发症的发生率。生物可降解材料的安全性值得继续研究，以更好地评估其在临床上广泛应用的可能性。

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