全层胸壁修复材料的研究进展

张元政, 毕宏达, 邢 新

综 述

全层胸壁修复材料的研究进展

张元政, 毕宏达, 邢 新

胸壁重建； 修复材料； 胸壁缺损； 皮瓣

大面积的全层胸壁缺损重建，一直是整形外科、心胸外科目前尚未完全解决的难题。胸壁重建的效果往往直接影响患者术后的生存率与生存状态。临床上胸壁全层缺损常见原因包括：①恶性肿瘤切除术，包括转移性非小细胞肺癌、原发性胸壁软组织肉瘤等；②贯穿全层的胸壁热压伤；③胸壁严重的放射伤切除；④严重外伤等。而影响胸壁重建的因素很多，主要包括缺损的部位、深度和大小。一般认为，全层大面积胸壁缺损范围超过6 cm×6 cm且相邻3根以上肋骨受损时，或者胸骨大部分切除的患者，应考虑行胸壁骨性重建，当缺损在前壁或者侧壁时尤其重要[1]。

全层胸壁重建的难点在于缺乏合适的重建材料。重建材料需要满足如下特性：①良好的生物相容性；②足够的力学强度；③稳定的理化特性；④足够的来源；⑤不影响X线检查；⑥塑形及使用方便。为满足需求，在既往的研究中曾尝试了各种材料，包括自体组织、人工材料、组织工程材料等。自体组织移植主要是要动员创面附近或远处的皮瓣。自体材料有着良好的血供、较高的成活率、无排异反应，但是自体组织往往不能提供胸壁支撑，故适用于胸壁软组织的重建。当遇到胸壁重建需要硬性支撑以防止塌陷的时候，自体组织结合人工补片经常被采用。但是人工补片作为异物，存在着排异、容易感染等缺陷。此外，既往全层胸壁缺损的修复主要注重硬性胸壁支架和软组织的重建，近年来，胸膜腔的重建也渐渐被关注。笔者现就胸壁修复材料的现状及进展作一综述。

1 胸壁软组织重建

胸壁软组织的重建能够达到闭合创面、恢复胸腔的密封性，以达到正常呼吸的目的。大面积的胸壁全层缺损需要大量的软组织进行修复。这需要考虑充足的组织提供量，以及提供的组织必须要有丰富的血供滋养。目前，胸壁软组织的修复主要使用各种皮瓣、肌皮瓣和大网膜。大网膜的应用最早出现在1974年，因其良好的可塑性以及丰富的血供，目前仍被用于放射导致的胸壁缺损的覆盖[2]。 常用于胸壁缺损修复的带蒂肌皮瓣有：背阔肌皮瓣、腹直肌皮瓣、胸大肌皮瓣、前锯肌皮瓣等[3-7]。这些肌皮瓣或肌瓣往往位于胸壁或其邻近部位，可形成带蒂皮瓣，且易于动员，有良好的血供支持。临床医师往往根据胸壁缺损的部位、大小、是否感染等因素，选择合适的单个或多种组合的肌皮瓣[6]。长期的临床观察表明，带蒂肌皮瓣能够良好的封闭创面，保护胸腔重要器官与血管，同时带蒂肌皮瓣依靠其良好的血运，有一定的抗感染能力。

如胸壁附近缺乏可动员的肌皮瓣，或为了胸部的美观，临床医师可以选择位于远处的游离肌皮瓣。常用的游离皮瓣包括：阔筋膜张肌皮瓣、股外侧肌肌皮瓣等。供区血管的血供对于游离皮瓣的存活至关重要。 Shahzada等[8]以锁骨下血管为营养血管，以股外侧肌肌皮瓣作为游离皮瓣重建右侧胸壁软骨肉瘤切除后的组织缺损，大小约16 cm×8 cm×8 cm。术后皮瓣均成活，患者肺功能基本正常。Penington等[9]使用游离阔筋膜张肌肌皮瓣作为软组织修复9例胸壁缺损，在受区供血血管的选择上使用了胃网膜动脉、腹壁下动脉、胸廓内动脉、甲状腺上动脉和胸肩峰动脉。其中，胃网膜动脉和胸廓内动脉效果更好。因为其位置比较固定且较深，术后皮瓣的蒂能放置于皮瓣深面，这使得皮瓣周缘缝合能够更加紧密，同时减少了皮瓣蒂部发生扭转的概率。Ono等[10]同样报道了1例使用阔筋膜张肌游离皮瓣修复胸壁缺损的病例，术后皮瓣存活良好。

2 胸壁硬性支架的重建

大面积胸壁全层缺损如单纯通过软组织修复容易导致反式呼吸，进而引起呼吸衰竭，严重影响患者的生存率与生活质量。因此，重建胸壁的稳定对预后来说至关重要。目前，用于胸壁骨架重建的材料大致可以分为4类：自体材料、同种或异种移植物、人工合成材料、组织工程材料。

2.1 自体材料 自体组织是目前最适合胸壁重建的材料，但是存在供区有限的问题，同时会造成供区的损伤。常用于重建胸廓的自体材料包括：肋骨、髂骨等。早期修复胸廓支架使用自体肋骨[11-12]，自体肋骨能比较完美的替代缺失的胸廓支撑，但是其来源往往有限。Garcia-Tutor等[13]报道使用髂骨结合肌皮瓣修复3例全层缺损胸壁，3例患者均未出现呼吸困难、疼痛、胸壁塌陷等并发症。术后胸壁功能与外观均恢复良好。Chang等[14]报道用髂骨骨膜瓣结合胸大肌肌皮瓣修复1例放射性骨坏死引起的全层前胸壁缺损。术后观察数月，患者胸廓结构稳定，呼吸功能完好。

2.2 人工材料 人工材料是目前临床重建胸廓最常用的材料之一，它包括金属与合成材料。人工材料能够给予稳定而有效的胸壁支撑，大大减少了术后胸壁塌陷与反常呼吸的发生，并通过了临床验证。但是人工材料容易出现感染，与自体组织无法相容的问题仍有待解决。

人工材料在早期最常用的是金属，包括：不锈钢、克氏针、钛合金等[15-17]。如今大部分金属材料诸如不锈钢，因容易发生排异反应和感染等原因已经被淘汰，目前使用较广泛的是钛合金。

钛合金具有强度大、质量轻、抗腐蚀能力强、生物相容性好等优点。目前通常采用钛金属支架结合人工补片的修复模式。2011年，Berthet等[17]在肺癌切除术后的大面积胸壁缺损的重建中(K3-K7肋骨及T3-T6胸椎)，使用纵向钛肋骨系统结合聚四氟乙烯补片重建胸壁，术后随访时，患者未出现反常呼吸等并发症，肺功能较术前无减退。同年，Berthet等[18]又报道了19例重建胸壁的病例。以钛板作为胸廓重建的支架，将聚四氟乙烯补片置于钛板深面与肺脏之间，软组织的缺损采用肌皮瓣覆盖。报道的19例患者中，2例出现感染，其中1例取出移植物，1例皮肤局部坏死，清创后愈合良好；1例出现呼吸衰竭。2012年，Barthet等[19]进一步报道了2006-2010年，31例使用钛肋骨结合聚四氟乙烯补片重建胸壁的随访研究。其中26例术后恢复良好。26例平均缺损(4.67±1.50)根肋骨，平均面积为(198.0±91.2) cm2。Turna等[20]通过3D重建技术，精确订制支架外形修复1例肿瘤切除术后前胸壁大面积缺损患者。2014年,Qi等[21]报道使用多孔钛板作为修复胸廓材料治疗9例肿瘤切除后的大面积胸壁缺损，治疗效果均良好。其中1例出现肿瘤复发，再次切除肿瘤时，术中见大量肉芽组织长入钛板孔隙。

合成材料补片也被用于胸廓的重建。Huang等[22]使用聚对二氧环己酮膜片对狗进行胸壁重建，通过与聚乙烯纤维膜片的比较发现，聚对二氧环己酮膜片在术后24周完全降解，并提供了可观的生物力学支撑。 Guo等[23]报道，2006-2010年期间共收治了14例全层胸壁缺损，其中10例使用聚乳酸羟基乙酸补片或聚四氟乙烯补片重建胸廓，4例不重建胸廓。术后随访发现，1例未重建胸廓的患者出现反常呼吸。可见不进行胸廓重建容易出现呼吸衰竭。Khalil等[24]报道了18例使用人工补片修复全层胸壁缺损的病例，使用的材料是聚丙烯补片或者聚四氟乙烯补片，其中4例患者加用丙烯酸。术后4例患者出现并发症，其中2例呼吸功能不全，2例皮瓣坏死。Bosc等[25]报道了8例采用膨体聚四氟乙烯(Goretex)补片结合肌皮瓣修复全层胸壁缺损，术后恢复良好。

2.3 组织工程材料 组织工程材料是近年来研究的热门领域，但目前还停留在动物实验阶段。组织工程材料能够保留组织原有的3D结构，在支撑胸壁的同时，能够让自体细胞增殖长入，此外还具有便于操作、来源相对较广、组织反应小等优点。

Holton等[26]在侧胸壁重建的动物实验中，分别使用脱细胞真皮支架(AlloDerm)与聚四氟乙烯人工复合补片作为胸廓重建材料，术后大体分析发现，AlloDerm与创缘的连接更加紧密。拉力测试发现，脱细胞真皮支架与创面的连接与正常组织接近，可见脱细胞真皮支架在术后4周已经能够与自身组织相互融合。组织学检测也观察到，脱细胞真皮支架中有多种细胞渗入，包括巨噬细胞、淋巴细胞、浆细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、多核巨细胞等。同时可见新生的弹力纤维、胶原纤维等增生基质，而脱细胞真皮支架中的胶原蛋白则显示部分降解。此外，CD31荧光染色还证实，脱细胞真皮支架除了胸膜面，其他组织接触面都有类似血管组织的长入。可见与复合补片相比，脱细胞真皮支架的组织形态更接近正常，抗感染能力也更强。

Zhang等[27]使用脱细胞猪肋骨重建胸廓，与甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)+双层聚酯补片的三明治结构相比，脱细胞猪肋骨表现出更好的稳定性。大体检查中发现脱细胞猪肋骨与残存肋骨断端黏附紧密，这可能有利于形成更稳定的胸廓结构。组织学检查显示猪脱细胞肋骨被纤维组织和肌肉组织包围，于不能降解的合成材料相比，它的炎症反应相对较轻。临床用其修复5例胸部全层缺损的修复，术后患者均未出现不适与呼吸障碍。X线片显示胸廓稳定性良好。

结合自身细胞的组织工程材料也被用于胸壁的重建。Steigman等[28]将绿色荧光蛋白标记的兔羊膜间充质干细胞种植于可降解电纺丝纳米纤维支架中，置于成骨培养基中培养，用于重建包含胸骨的全层胸壁缺损。实验动物的胸壁均得到修复，且无并发症出现。组织学检测发现，移植物中同时存在荧光标记的细胞和未标记的单核细胞。可见组织工程支架在体内正处于重塑过程中，而干细胞在这过程中可能起促进作用。Klein等[29]采用相似的方法重建胸壁，并进一步做了对比实验，发现种植了干细胞的纤维支架与无干细胞的纤维支架相比。有更好的组织学形态、更高的钙化水平，这表明，种植了干细胞的支架比无干细胞的支架的重塑性更强。干细胞可能加速了组织重塑的过程。

近年来，组织工程材料重建全层胸壁在临床中的应用也见报道。Schmidt等[30]使用脱细胞真皮支架修复6例恶性肿瘤切除后的胸壁缺损，缺损面积平均149 cm2。术后平均随访3.5年，修复的胸壁结构稳定，未出现并发症。George等[31]使用猪脱细胞真皮补片(部分患者结合钛合金支架)对21例患者进行了胸壁重建。术后3年随访时，大部分患者术后胸廓稳定，表明猪脱细胞真皮补片为胸廓活动提供了良好的支撑。Lee等[32]也报道了1例使用猪脱细胞真皮补片作为支撑材料修复大面积胸壁缺损的病例，术后未出现并发症。

3 胸膜重建

全层胸壁缺损包括部分壁层胸膜的缺损，造成胸膜腔密封性的破坏，而胸膜腔在肺扩张、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，认为肌皮瓣或者植入物与脏层胸膜之间会形成致密的纤维粘连，这种粘连能使肺脏随胸壁运动而扩张。但是，广泛的胸膜粘连容易导致患者胸部疼痛或呼吸困难等症状发生。

Zhang等[27]使用猪心包、猪胸膜、猪小肠黏膜等脱细胞基质重建壁层胸膜，同时以未行胸膜重建的“三明治”人工结构重建作为对照组。术后12个月的组织学检查发现：对照组人工材料与肺脏、肺血管、心包等结构之间出现了十分严重的粘连，可见大量炎性细胞的增生；而实验组的组织学检测显示，脱细胞基质已经降解，取而代之的是一层新生的纤维膜，这层纤维膜可能有和壁层胸膜相似的功能。同时在新生纤维层和肺脏之间未见明显的纤维粘连。但是研究者未对新生胸膜的强度、细胞组成、胸膜腔封闭性等进行进一步分析，所以目前还缺乏足够证据来评估胸膜重建对于胸壁重建预后的益处。对胸膜重建的益处，还有待进一步的深入研究。

4 结语

临床上使用的胸壁修复材料品种繁多，但是尚无一种能完全达到胸壁重建的理想要求。传统的人工材料无法和自身组织兼容，容易引起系列并发症，而新兴的组织工程材料因为安全性、制备时间、价格昂贵等原因，仍停留在动物实验时间阶段。但是随着材料学和组织工程学的研究进展，未来势必会出现一种合适的重建材料。随着对预后生活质量要求的不断提升，重建更接近人体正常结构的胸壁势必也会变成趋势，胸膜重建的研究也将会进一步深入。

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(收稿日期：2014-06-12)

10.3969/j.issn.1673-7040.2014.10.013

200433 上海，第二军医大学附属长海医院 整形外科

张元政(1989-)，男，浙江人，住院医师，硕士研究生.

邢 新，200433，第二军医大学附属长海医院 整形外科，电子信箱：xingxin57@163.com