疝外科材料学百年发展及未来展望上

作者:过文泰胡民辉黄榕康王辉

文章来源:中华胃肠外科杂志,,21(8)

摘要

腹股沟疝是一种腹壁缺损性疾病。一百多年来,外科医生一直尝试各种方式来修复缺损。传统的疝修补术破坏正常的解剖结构,术后复发率高。随后外科医生开始尝试使用补片来进行缺损修复,从最初用银丝、钽、不锈钢等粗糙金属材料来填补缺损,到尼龙、玻璃纤维、硅橡胶等非金属材料,再到聚丙烯、聚酯、膨化聚四氟乙烯等人工合成高分子不可吸收材料;从聚乙醇酸等合成可吸收材料到生物来源的脱细胞细胞外基质。

然而,这些补片仍旧不能满足临床上患者多样化的需求。由此诞生了两种或两种以上不同性质材料构成的多功能复合补片,并衍生出各类复合补片、干细胞涂层补片、3D补片、微观结构补片等新型补片。疝的修复方式则由传统疝修补术进化为无张力疝修补术及腹腔镜下疝修补术。外科医生致力于寻找理想化的补片,达到完美修复缺损的目的,同时考虑术后并发症、患者生活质量、远期疗效等问题。面对种类繁多的修补材料,外科医生的选择比较盲目,尚无可参考的标准来决定哪种补片适用于患者。为此,我们梳理了不同类型补片的发展演变,总结疝修补材料一百多年来的发展进程,并就补片的未来发展提出展望,以期对临床疝补片的选择提供参考。

腹股沟疝是一种腹壁缺损性疾病,我国每年新发例数超过万,居世界首位,发病的主要原因是腹壁强度降低和腹内压力增高,导致小肠、大网膜、结肠等腹腔脏器组织突出体表形成包块。一旦延误治疗会出现肠梗阻、肠坏死、肠穿孔等致命并发症,而主要的治疗措施为手术治疗。随着临床发展,外科医生逐渐对疝的解剖结构有了清楚认识,并进行了各种尝试来修复腹股沟疝。自20世纪疝修补材料的想法问世以来,疝材料学的发展十分迅猛,涌现出了一大批性能各异的疝修补材料。

迄今为止,疝的修补补片种类繁多,但仍没有一种最为理想的修补材料能满足外科医生的各种需求。外科医生在选择补片的时候,不仅要考虑腹壁缺损修复的有效性,还要考虑术后并发症、患者生活质量、远期疗效等问题。为此,我们从补片材料发展之初,开始梳理市面上不同类型补片,总结疝修补材料一百多年来的发展进程,并就补片的未来发展提出展望,以期为临床疝修补术中的疝补片选择提供参考。

一、疝材料学的介绍

真正意义的疝修补术,源于年Bassini首创的Bassini疝修补术,即高位结扎疝囊、修补内环、加强腹股沟管后壁的疝修补术。这类传统的疝修补术,将缺损周边的肌肉强行缝合起来,张力较大,破坏了正常的解剖结构,术后疼痛感强,恢复时间长,更重要的是复发率高达10%左右。尽管随后进行了许多改良,但总体疗效仍欠佳。

20世纪初,临床外科医师开始尝试使用金属材质的补片来填补腹股沟缺损,但金属材料由于不能折叠,易发生断裂、组织侵袭和感染等原因而被摒弃。20世纪中叶,人工合成的聚丙烯材料问世,其具有张力强度高、耐化学药物腐蚀、耐受感染、异物感小等优点,开创了高分子人工合成修补材料的新时代。随后以聚丙烯、聚酯、膨体聚四氟乙烯为代表的不可吸收聚合材料,以聚羟基乙酸为代表的可吸收聚合材料成为当时的研究热点。

年,美国的Lichtenstein教授提出了"无张力疝修补术"的概念,用补片填补腹股沟管的后壁,消除了传统手术对正常组织解剖结构的影响,术中解剖层次分明,修补后的术区组织无张力,疼痛感轻,复发率显著降低。这无疑是疝外科发展史上的一场革命,大大推动了疝外科手术的发展及疝修补材料的应用创新。

随着科学水平的不断提高和手术技术的不断进步,微创手术得到普及,而腹腔镜疝修补术因其创伤小、术后恢复快等优势成为主流的疝修补方式。人工合成不可吸收补片、可吸收补片、同种或异种生物补片、复合补片等各类补片材料同样发展迅速,临床外科医师要在众多补片中根据患者的实际情况选择最为合适的补片。

二、疝材料学的发展进程

疝补片材料的应用最早可以追溯到年,德国医生Phelps首次尝试用银丝编织网片进行疝修补。但银制网片缺乏柔韧性,材质较脆,易于折断,同时刺激纤维性反应导致液体积聚,持续窦道形成,增加感染的可能性,使得银丝逐渐在手术中消失。年,Burke介绍了钽金属网片作为修补材料在手术中的应用。年,Douglas和Throckmorton对钽金属网片的研究报道大大推动了金属网片的研究。钽作为一种惰性金属,其具有很高的拉伸强度和延展性,通过拉伸成钽金属丝以编织成网布,能很好的耐受感染,但作为一种金属材料植入体内易于断裂,可引起一系列并发症。年,Babcock使用不锈钢制成网片,并应用于临床。

其造价低,性质稳定耐腐蚀,抗感染能力强,并在一定程度上改善了金属的疲劳问题,但不锈钢边缘僵硬,易刺破皮肤和组织,造成患者不适。加之磁共振技术的普及,金属网片也就此摒弃。同一时期,Moloney等使用尼龙、玻璃纤维等非金属材料编制成网片,材质柔软,有利于机体纤维组织长入,在没有感染的情况下,其能够提供给腹壁足够的强度;一旦感染则完全失效,甚至可形成脓腔或窦道。年,Schuster引入一种名为硅橡胶的材料用于小儿巨大脐疝的治疗,但作用有限,并未得到推广使用。

人工合成高分子材料的应用始于年,诺贝尔奖得主Nattar的团队研发了Ziegler-Natta催化剂,制备出高密度聚乙烯和聚丙烯,并提出引入聚丙烯作为网片的设想,这一想法奠定了未来聚丙烯补片的普及。年,聚酯补片成为第一个较普遍用于临床的非金属补片,其主要成分是涤纶,原本用于纺织布料行业,Wolstenholme将这种商用材料用于疝修补手术,成功为19例腹股沟疝的患者施行了疝修补术。其材质柔软、强度大、可以随意裁剪、价格便宜,但有文献报道聚酯补片抗感染能力差,张力强度不及聚丙烯,使用后较多的并发症,致使聚酯补片在临床上较少使用。

年,Usher和Gannon报道了一种名为"Marlex"的聚乙烯网片,这种网片柔软、张力强度大、抗感染能力强、耐化学腐蚀,网孔较大利于组织长入,成为当时最受欢迎的疝修补材料。几年后,Usher在原有研究基础上报道了基于聚丙烯纤维单股编织的新型Marlex网片(Bard公司)。年,Ethicon公司也生产出了一种聚丙烯双股编织的Prolene商业化补片,这两种补片仍是目前最常用的腹壁缺损的修补材料,对疝外科领域产生了巨大的影响。年,Leveen和Barberia报道了聚四氟乙烯惰性材料(特氟隆)的动物植入实验,没有引起组织炎症反应,但直到10年后,才有研究报道聚四氟乙烯的临床应用研究。

年,日本科学家Oshige在特氟隆的基础上开发出聚四氟乙烯的膨化物(ePTFE),较聚酯和聚丙烯更为柔软,组织相容性好,由于ePTFE是一种柔软的微孔材料,机体的成纤维细胞和巨噬细胞等不能进入微孔,故不能耐受感染,一旦感染,必须取出补片,修补后的腹壁张力强度也不及聚丙烯补片和聚酯补片。但ePTFE可放入腹膜内,与腹腔内脏器接触时不易形成粘连,而聚丙烯和聚酯材料一旦放入腹腔,会导致腹腔脏器粘连,继而引发肠梗阻、肠瘘甚至发生严重腹腔感染。这一大类人工合成高分子材料植入人体后不可降解,患者异物感明显,尚不能满足各种临床需要,仍需展开深入研究以解决这一难题。

可吸收高分子材料的应用直到20世纪80年代才有文献报道,具有代表性的两类材料分别为聚乙醇酸(polyglycolicacid,Dexon)和聚乳酸羟基乙酸(polyglaetion,Vicryl)。年,Delany等将Dexon网片植入动物体内进行实验。年,Lamb等首次报道用Vicryl补片修复兔的腹壁缺损。这类材料植入体内可逐渐降解,机体组织逐步长入替代补片,约90d完全吸收,可减少术后疼痛和异物感,但机械强度差,仅作为腹膜缺损和感染创面的暂时性修补材料,不能提供持久的腹壁强度。

20世纪80年代末,来自Purdue大学的Badylak等报道了猪小肠黏膜下层(porcinesmallintestinalsubmucosa,SIS)材料,商品名为Surgisis补片(美国Cook公司),又称脱细胞细胞外基质(acellularextracellularmatrix)或脱细胞真皮基质,通过去除细胞、蛋白等物质,保留细胞外基质成分,显著提高了补片的组织相容性,能很好地耐受感染,常用于感染或污染的腹壁缺损。常用的供体来源有猪小肠黏膜下层、猪脱细胞真皮及牛心包组织,由于受材料来源限制而价格昂贵,也称为异种组织补片。相关生物补片的报道主要集中在2—4年,证明了其进行疝修补的安全可行性。也有报道在置入人体前将生物补片的胶原进行交联,减慢置入补片的降解,使新生组织长入足够承受缺损修复区域的组织张力。然而,不管是同种还是异种来源的生物补片,价格都较普通人工合成补片昂贵,在体内的降解时间不可控,运输和保存等问题都大大限制了生物补片的发展。

一直以来,使用单一补片进行疝修复难以满足临床需要。在年,Porter报道了5例将Vicryl/Marlex复合在一起用于难治性腹壁缺损的病例。这促使外科医生们开始







































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