仿生型復(fù)合式人工胸壁的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、胸壁腫瘤、放射性潰瘍、感染、外傷及先天性畸形等疾病的廣泛胸壁切除及胸部創(chuàng)傷均可造成胸壁缺損。大塊胸壁缺損的重建對(duì)于外科醫(yī)生仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)，人工材料應(yīng)用于胸壁缺損修復(fù)，大大拓展了可選材料來(lái)源，推動(dòng)了胸壁重建外科的發(fā)展。許多材料曾被嘗試應(yīng)用于胸壁重建，然而到目前為止，還沒(méi)有一種完全理想的胸壁重建材料。目前臨床上可用的材料仍然存在各種問(wèn)題：與組織結(jié)合能力差，難以與組織有機(jī)融合，后期常可松動(dòng)、移位、活動(dòng)甚至脫出；長(zhǎng)期植入后易導(dǎo)致血清腫、瘺管形成

2、、疼痛、血管破壞及引發(fā)感染等并發(fā)癥，部分病人后期需要再次手術(shù)取出。而對(duì)于重建方式來(lái)說(shuō)，目前應(yīng)用最多的仍是MARLEX網(wǎng)+骨水泥+MARLEX網(wǎng)的三明治結(jié)構(gòu)，但是其不能進(jìn)行解剖和功能的雙重重建，往往會(huì)影響胸廓的美觀或者影響術(shù)后對(duì)于內(nèi)臟器官的觀察。
　　 目前，組織工程技術(shù)的臨床應(yīng)用已經(jīng)取得了舉世矚目的成績(jī)，包括骨、軟骨、皮膚等多種組織的再生。組織工程技術(shù)主要有兩個(gè)關(guān)鍵因素，即種子細(xì)胞和支架。骨髓基質(zhì)干細(xì)胞作為種子細(xì)胞已經(jīng)得到了公認(rèn)

3、，其可向多種細(xì)胞分化，而對(duì)于支架材料的應(yīng)用，目前種類和方式較多，但是到目前為止沒(méi)有一種完全理想的材料和方法，對(duì)于骨缺損來(lái)說(shuō)，目前只能修復(fù)短缺損，而對(duì)于長(zhǎng)段缺損仍然束手無(wú)策。
　　 目的:
　　 一、在前期的研究基礎(chǔ)上，優(yōu)化PDO補(bǔ)片，探索新編織方法，使其帶有管道結(jié)構(gòu)，為后期的仿生型人工胸壁提供軟組織修復(fù)支架；同時(shí)篩選出符合要求的組織工程人工肋骨支架，為人工胸壁硬組織修復(fù)提供支架；
　　 二、利用多段支架結(jié)合組織工

4、程技術(shù)修復(fù)長(zhǎng)段肋骨缺損，證明分段融合定向成骨修復(fù)長(zhǎng)段骨缺損的可行性；
　　 三、利用PDO補(bǔ)片和分段融合定向成骨方法修復(fù)大面積胸壁缺損，證明其可行性。
　　 方法：
　　 一、仿生型人工胸壁補(bǔ)片的選材、設(shè)計(jì)與編織
　　 我們?cè)谇捌诘难芯抗ぷ骰A(chǔ)上，繼續(xù)采用PDO單絲作為補(bǔ)片的原材料，探索其新編織方法，使其能滿足以下條件：1)補(bǔ)片大小為8cm×5.5cm；2)補(bǔ)片帶有兩個(gè)橫向的管道結(jié)構(gòu)；3)補(bǔ)片具有較好的孔

5、徑大小。
　　 二、組織工程人工肋骨三維支架的篩選
　　 按照醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)IS010993-1998和GB/T16886-2001標(biāo)準(zhǔn)和要求，對(duì)三種待試材料進(jìn)行了體內(nèi)外生物相容性和安全性試驗(yàn)研究，包括細(xì)胞毒性試驗(yàn)、急性全身毒性試驗(yàn)、溶血試驗(yàn)、熱源試驗(yàn)，體內(nèi)降解試驗(yàn)等，同時(shí)對(duì)其結(jié)構(gòu)和組份進(jìn)行測(cè)試，篩選出更符合要求的肋骨支架。
　　 三、分段融合定向成骨修復(fù)長(zhǎng)段骨缺損的實(shí)驗(yàn)研究
　　 建立犬單根肋骨長(zhǎng)段

6、缺損動(dòng)物模型，并利用雙段支架結(jié)合骨髓基質(zhì)干細(xì)胞和PDO管道來(lái)修復(fù)此缺損，分別于術(shù)后各時(shí)間點(diǎn)行影像學(xué)檢查，并于24周時(shí)處死所有實(shí)驗(yàn)犬，利用組織學(xué)檢查觀察肋骨修復(fù)情況，證明分段融合定向成骨修復(fù)長(zhǎng)段骨缺損的可行性。
　　 四、仿生型復(fù)合式人工胸壁動(dòng)物模型的建立
　　 建立犬胸壁缺損動(dòng)物模型，應(yīng)用自行設(shè)計(jì)制備的仿生型人工胸壁重建胸壁缺損，并設(shè)置相應(yīng)對(duì)照組，動(dòng)態(tài)觀察胸壁組織的再生過(guò)程，包括軟組織和硬組織，同時(shí)進(jìn)行大體標(biāo)本、影像學(xué)、

7、組織學(xué)和力學(xué)檢查進(jìn)行驗(yàn)證，探討利用補(bǔ)片結(jié)合分段融合定向成骨修復(fù)大面積胸壁缺損的的可行性。
　　 結(jié)果:
　　 一、利用穿綜方法編織出了帶有雙管道結(jié)構(gòu)的PDO補(bǔ)片，其大小為8cm×5.5cm，管徑為1.25cm，兩管道間間隔1cm，孔徑大小為250um×250um，補(bǔ)片能夠進(jìn)行任意裁剪。
　　 二、脫鈣骨、多孔磷酸鈣(CPC)、和PLGA/HA三種待試材料均具有較好的生物相容性，安全無(wú)毒；但是從體內(nèi)降解實(shí)驗(yàn)來(lái)看，P

8、LGA/HA材料8周時(shí)已經(jīng)完全失去強(qiáng)度，降解速度太快，與骨組織再生速度不匹配，而其它兩種材料均具有較好的力學(xué)強(qiáng)度；結(jié)構(gòu)測(cè)試表明脫鈣骨和CPC同時(shí)具有較好的孔徑、孔隙率和HA含量，但CPC材料脆性較脫鈣骨大，因此脫鈣骨是較好的組織工程肋骨支架。
　　 三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們所制備的4cm肋骨缺損超出了自身的再生能力，可以認(rèn)為是長(zhǎng)段骨缺損，影像學(xué)檢查和組織學(xué)檢查證明PDO管道/DBM/BMSCs組的肋骨無(wú)論是在原肋骨與支架之間還是支

9、架與支架之間均存在著骨連接，分段融合定向成骨能夠修復(fù)長(zhǎng)段骨缺損。
　　 四、除空白組外，所有實(shí)驗(yàn)犬均存活。對(duì)于軟組織重建而言，PDO補(bǔ)片于術(shù)后6月時(shí)已經(jīng)完全降解，原PDO補(bǔ)片為纖維結(jié)締組織所替代，其厚度與正常肋間隙的厚度幾乎一致，統(tǒng)計(jì)學(xué)無(wú)差異(P＞0.05)；而對(duì)于肋骨重建而言，影像學(xué)檢查和組織學(xué)檢查均證明有新生骨存在，支架間均為骨性連接，而在其他兩個(gè)組均為纖維連接，沒(méi)有力學(xué)強(qiáng)度，且其弧度與原來(lái)肋骨具有相同的弧度；力學(xué)測(cè)試也證明