胸锁关节重建在胸骨柄受侵纵隔肿瘤外科治疗的意义

宋尚岐 沈诚 胡杨

纵隔肿瘤侵犯胸骨柄临床上较为少见,常预示围手术期更高的并发症发生率[1]。手术切除是主要治疗手段,切除胸锁关节常涉及复杂胸壁重建。胸锁关节连接胸骨柄与锁骨,是上肢与中轴骨之间唯一的滑膜关节。锁骨通过此关节完成升降、伸收和轴向旋转活动[2],其稳定性异常和功能障碍对病人有负面影响。随着对胸锁关节解剖、生物力学的进一步研究以及内固定材料的改进,重建并恢复胸锁关节结构和功能的理念也有新的进步。

一、胸锁关节的解剖

1.骨骼关节结构:呈鞍状,中间存在一关节盘分隔关节囊,由近端锁骨、第一肋骨和胸骨柄组成。在锁骨近端有多个肌肉的附着点,包括前方的胸大肌锁骨头、后方的胸锁乳突肌和下胸骨舌骨肌[3]。胸骨舌骨肌和胸骨甲状肌将胸锁关节与后方无名静脉和主动脉弓分支分隔开[4]。胸锁关节的运动可以在3个平面上被动发生,通常由肩胛骨在胸壁上的运动传递而产生。

2.韧带结构:因近端锁骨头只有约一半面积与胸骨柄相连,该关节稳定性并不理想[5],其稳定性还依赖关节周围的4条韧带(前胸锁囊韧带、后胸锁囊韧带、锁骨间韧带和肋锁韧带)和锁骨下肌,其中肋锁韧带最为重要。该韧带由两部分纤维束菱形交叉形成,前纤维束起源于第一肋骨的前内侧表面,指向外上方;后纤维束位于前纤维外侧,指向内上方[6]。锁骨间韧带连接近端锁骨上侧面与囊状韧带和胸骨上部。该结构可能具有悬吊功能,以防止近端锁骨向下移位[5]。前/后囊膜韧带覆盖关节的前上和后侧面以增厚关节囊。

3.生理功能:肩关节外展时,胸锁关节在冠状面可升高35°,在前后平面有70°活动度[6]。胸锁关节的运动主要发生在手臂抬高的前90°,手臂每抬高10°对应胸锁关节运动约4°,手臂继续抬高时胸锁关节几乎没有运动[7]。Spencer等[8]发现,切断后囊膜韧带可增加锁骨向后和向前平移活动度,分别为106%和41%。由于前囊膜韧带的强度弱于后囊膜韧带,临床上前关节脱位更为常见。

4.功能障碍:切除胸锁关节会影响解剖结构的稳定。Eskola等[9]发现,切除部分近端锁骨后,不做关节重建的病人术后出现肩锁关节疼痛、外展受限明显多于关节重建的病人。Rockwood等[10]对比了15例切除近端锁骨的病人,其中完整保留肋锁韧带的8例病人术后效果明显优于另外7例需要重建的病人,Abbott等[11]发现,在肋锁韧带外侧缘远端切除部分近端锁骨会导致残余锁骨近端移位和稳定性降低,失去该韧带的稳定作用后,在胸锁乳突肌的反向牵拉会导致残余锁骨向头侧移位,并伴有肩部疼痛和功能障碍。也有部分学者认为,切除部分锁骨,不需要重建胸锁关节[12]。Ross等[13]分析了54例切除胸锁关节包括锁骨近端三分之一的病例发现,即使不重建胸锁关节,只要保留或重建连接锁骨的牢固的肋锁韧带,术后仍能获得较好的功能。单纯切除锁骨近端的具体安全长度目前尚无定论。既往研究发现,近端锁骨下关节面和肋锁韧带内侧缘之间的距离约1.26 cm,而肋锁韧带的宽度约1.9 cm[14-15]。有学者提出,切除近端锁骨1.5～2 cm是比较安全的范围[16]。因此,任何对锁骨近端的手术都必须保留、修复或重建肋锁韧带,以保持锁骨内侧端相对于胸骨柄和第一肋骨的稳定性[9,17]。肿瘤病人常需切除较大范围胸骨及锁骨,单纯韧带修复无法保证锁骨稳定,因而需要对胸锁关节进行重建。

二、切除以及重建的指征和原则

手术切除是治疗多数纵隔肿瘤的常用方式,当肿瘤侵犯胸壁时,常提示恶性的生物学特征,有必要切除一定范围的胸壁组织。通常认为,肿瘤距离切缘的距离应该达到2～3 cm及以上,以此降低肿瘤的复发率,延长病人的生存时间[18]。更有学者主张将切缘距离扩大到4 cm,并且需要切除距离肿瘤边界最近的上下各一根肋骨、肋间组织、壁层胸膜以及受累的浅层肌肉和皮肤[19]。由于关节囊的屏障作用,怀疑胸骨柄受侵时,应切开胸锁关节囊探查。肿瘤未侵及胸锁关节时,可依据该解剖标志为界限切除肿瘤;肿瘤侵及胸锁关节时,则需切除近端锁骨,并保证足够的切缘距离[20]。若胸壁缺损处直径>5 cm时,胸廓的功能可能受到影响,应使用刚性置入物重建胸壁,以免造成浮动胸壁、反常呼吸以及呼吸衰竭[21-22]。考虑到前胸壁活动度更大,对呼吸功能的影响更大,骨骼重建应更积极[23]。即使缺损处直径<5 cm,当切除胸锁关节后,未能保留肋锁韧带时,也应当考虑进行重建手术。胸壁重建的主要目标是消除残腔,恢复胸壁硬度,维持呼吸力学,保护胸内器官,提供软组织覆盖,减少畸形,并允许病人接受辅助放疗[24-25]。目前临床中更加推荐三层结构的胸壁重建方式,包括对胸膜、骨性结构和软组织分别进行重建[20]。

三、重建材料

文献报道,已有多种材料被应用到胸壁组织重建中,在选择合适的材料时,应综合考虑缺损处组织情况、置入材料的理化特征以及医师的习惯偏好。理想的置入材料应包括以下特点:(1)足够的强度避免反常呼吸;(2)惰性稳定,允许受体组织生长,感染风险低;(3)具有一定可塑性,使其在使用时形成适当的形状;(4)放射透光性,以便更好地随访和识别可能的局部肿瘤复发[25]。

1.胸膜重建:胸膜重建能维持胸膜腔的完整,防止发生肺疝,同时利于蛋白质和细胞的沉积黏附,当被补片包裹时,钛网等疏水材料能更快与周围软组织黏附。目前使用的胸膜重建材料主要分为合成补片与生物补片。前者包括聚丙烯补片、聚四氟乙烯补片(PTFE)、聚乳酸补片、硅胶膜补片、硅酮膜补片等。补片具有一定柔韧性,术中易于操作,拉伸后可使张力均匀分布,封闭胸腔并协助维持正常的呼吸运动[26]。部分材料具有透水性,可以防止形成血肿。生物补片由脱细胞有机胶原基质组成,常见的生物补片有牛心包补片、猪肠系膜补片等,其最大的优势在于具有生物相容性,允许受体组织长入和再血管化,炎症反应和排斥倾向更小,避免内脏粘连并体现出较高的抗感染能力[27-28]。文献报道,合成网的感染率在10%～25%之间,后期甚至需要移除受感染的网片[29-30]。

2.骨骼重建:当切除了过长的近端锁骨、肋锁骨韧带,会破坏锁骨与胸壁的韧带连接,即使缺损处直径<5 cm,此时也应考虑重建胸锁关节。同时应保证重建后关节有一定活动度,不影响肩部活动。(1)甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate,MMA):MMA通常和合成网片组成“三明治”结构,具有较高的强度,可在术中塑形。然而,由于结构较胸壁坚硬,可能会导致呼吸疼痛和肺不张发生率增高[31]。由于MMA具有疏水性,会增加术后形成血肿和伤口感染的风险。据报道,10%～20%的病人在90天内出现切口相关并发症,约5%的病人需要移除置入物[21]。因此,在使用MMA重建胸壁后,用可周围软组织覆盖置入物来降低局部并发症的风险。(2)钛板:钛具有耐腐蚀性强、重量轻、抗牵引力强、生物相容性高等特点,是一种理想的假肢材料。同时钛具有较高的弹性模量和一定的抗菌性能,因而使用率高于其他硬质置入物。使用钛棒和钛板的连续波重建极大地改变了术后早期的预后[26,32]。但硬质置入物延展性较差,使得重建后胸锁关节活动受到一定限制。(3)同种异体或自体移植物:与传统人工置入物相比,同种异体或自体置入物在细胞毒性、细菌黏附性和生物力学性能方面变现更优异[33],其主要优点是它们能够通过血管重建和细胞再生融入受体组织,使其更能抵抗感染,即使在污染的手术创面中也能发挥作用[34]。Bendon等[35]通过移植自体第二跖趾关节,复原了胸锁关节解剖结构,恢复了病人胸锁关节和上肢活动能力,取得了较好临床效果。然而,自体材料来源有限,并且供区存在并发症风险。同种异体骨能复原复杂解剖结构,但价格仍然相当昂贵,潜在地限制了它的使用。(4)组织工程技术:组织工程技术也为关节重建提供了新的策略。通过模拟天然骨组织的细胞外基质,成骨细胞可以在聚已酸内酯等生物支架上附着、增殖和分化,从而形成骨组织[36-37]。支架具有较强可塑性,能满足胸锁关节复杂形态的骨移植需求。

3.软组织重建:无论是否重建骨性胸廓,缺损处软组织覆盖都是必要的。直径<5 cm的软组织缺损,充分游离双侧肌肉和皮肤组织,可直接进行对位缝合。对于较大的肌肉和皮肤缺损,需转移邻近的肌皮瓣进行缺损覆盖[20]。胸部有较多肌肉群,可以单独使用或组合使用。彻底了解每个肌肉群的神经血管解剖是确保软组织重建成功的关键。在选择肌皮瓣时,应注意以下几点:(1)血供优先,即优先选择血供最好的肌皮瓣,以免肌皮瓣存活不良造成置入物外露等;(2)就近取材,即优先选择邻近组织作为供瓣区,创伤小,血供也更可靠;(3)供区损伤最小化,降低对供区的损伤[20]。临床上常用肌皮瓣包括胸大肌瓣、腹直肌皮瓣、背阔肌皮瓣。

4.韧带重建:当切除了过长的近端锁骨、肋锁骨韧带,会破坏锁骨与胸壁的韧带连接,若未能行骨性重建,则应考虑韧带重建,将剩余的内侧锁骨通过韧带修复或增强固定在第一肋骨上[17]。韧带重建常用置入物包括阔筋膜、掌长肌和半腱肌肌腱以及人工合成缝线等。通过8字缝合固定能获得较好的效果[8]。

四、术后并发症

1.呼吸系统相关并发症:术后呼吸系统常见的并发症包括肺部感染、反常呼吸、肺不张、呼吸受限、慢性呼吸衰竭等。骨性胸廓重建能够有效降低反常呼吸的发生率,从而降低术后呼吸系统相关并发症的发生[20]。Larson等[38]研究发现,仅用肌皮瓣重建也能维持一定的胸壁刚性,足以维持正常的肺功能。

2.置入物移位或断裂:由于锁骨的正常活动,长期应力作用下,置入物存在移位或断裂的风险。据报道有7例病人因斯氏针或克氏针移位而死亡[39]。一项回顾性研究显示,钛合金置入术后1年37%发生了断裂,7%发生了移位[40]。因此,重建胸锁关节应选择具有一定力学性能的置入物材料,并且尽量保证重建后关节具有一定活动度,避免置入物疲劳。

3.置入物感染:置入物感染是严重的术后并发症,据报道,使用人工合成材料的手术有高达6%的病例发生继发性切口感染[21,41],甲基丙烯酸甲酯假体与较高的伤口并发症发生率相关,如血肿、感染,高达5%的病人需要移除置入物[21]。人工合成材料加上血供良好的软组织覆盖创面,可以更好的封闭死腔,减少术后感染发生,促进创面恢复[42]。

五、总结

胸锁关节在上肢活动中发挥重要作用,该关节失能,会造成肩关节活动受限,导致疼痛而影响病人生活。对于侵犯胸骨柄的纵隔肿瘤病人,术中需仔细辨认肋锁韧带,识别肋骨切除长度,评估关节不稳定发生风险,并通过关节、韧带重建进行干预。当切除范围小,残留锁骨可通过韧带与第一肋稳定附着,则不需要对该关节进行重建。反之则有必要行骨性重建。目前对胸锁关节重建并无统一标准,最终取决于缺损范围、周围组织条件、成本效益和外科医生的偏好。随着对胸锁关节解剖、生物力学的进一步研究以及内固定材料的改进,重建该关节除了保障关节稳定,更应该关注如何恢复关节功能并进一步减少相关并发症。