模块化胸骨假体在胸壁感染性疾病中的应用

王海峰 刘小刚 刘 明 姜格宁

胸骨连接两侧锁骨与肋骨，是前胸壁的枢纽型结构，起到支撑和稳定前胸壁的作用。当因各种原因须手术切除胸骨，且切除范围达5 cm以上时，需行胸骨骨性重建。现有的胸骨重建材料包括钛合金板、三明治复合补片、自体或同种异体骨移植物、三维(3D)打印材料等，但都各有其局限性。骨感染性疾病的一期胸骨重建风险高于肿瘤[1]。为克服现有材料与方法的缺点，同济大学附属上海市肺科医院(简称肺科医院)胸外科设计了模块化胸骨假体，并成功应用于1例胸骨感染性疾病患者病灶的切除与重建。

1 材料与方法

1.1 模块化假体的设计 通过测量28例无胸廓疾病的其他患者或体格检查(简称体检)者的CT数据，获得胸骨和肋骨的正常解剖测量值，作为胸骨假体设计的依据。假体以钛合金作为材料，其强度不低于260 HV10。将胸骨假体拆分为胸骨柄、胸骨体、肋骨与锁骨等模块，每1个模块再分为3～6种型号。所有模块均采用标准化设计，每块胸骨模块的宽度和厚度均为3 mm，长度不同。每块肋骨模块的宽度和厚度均为2 mm，长度和角度不同，并区分左、右侧。见图1。胸骨模块间采用榫卯结构连接，以螺钉固定。肋骨模块与胸骨模块间采用齿槽结构连接，调整角度，以螺钉固定，肋骨模块远端以肋骨爪形式与自体肋骨残端固定。见图2。产品委托山东威高骨科材料股份有限公司制作。

1.2 治疗经过 患者女，52岁，因“发现胸壁肿物7年”入院。7年前于外院行胸骨下段肿物切除术，术后病理结果不详。初次术后6个月起自觉原手术切口处再次膨隆， 胸部CT示胸骨下段肿物，直径3 cm。患者无咳嗽、咳痰，无痰中带血，无发热，无明显胸闷、胸痛等不适。术前穿刺提示肉芽肿性病变，诊断不明，未予特异性治疗。2020年1月13日于全身麻醉下行胸骨下段切除重建术。于静脉-吸入复合麻醉双腔管插管，取平卧位，背部垫平枕，常规消毒铺巾。取胸骨中下段梭形皮肤切口，切口包含穿刺针眼。游离皮下组织，暴露受累的组织。术中见胸骨下段和相邻的右侧第4、5肋软骨隆起，病灶侵犯周围肌肉组织，累及范围约6 cm×5 cm。于受累处外侧3 cm处切断胸大肌，以及相应的肋间肌肉和血管神经束后，于双侧第4、5肋未受累处以骨剪切断。结扎两侧上下缘乳内动脉，游离胸骨与纵隔间隙，于病灶上方胸骨未受累处以线锯切断。切缘距胸骨受累处上缘和两侧相邻肋骨受累处各约3 cm，完整切除受累的胸骨、肋骨，以及附着的胸大肌和皮肤，切除病灶尺寸约为11 cm×9 cm。充分止血后，根据切除胸骨和肋骨的情况，选取胸骨模块3枚，肋骨模块4枚，拼装后固定于胸骨切断处下缘和两侧肋骨断端。沿腹直肌白线打开腹膜，游离大网膜尺寸约为10 cm×15 cm，置于胸骨假体与心包之间。沿皮下充分游离双侧胸大肌，向上至锁骨水平，两侧至腋窝。将游离后的双侧胸大肌向对侧牵拉，相互缝合并覆盖胸骨假体。仔细止血，予0.9%氯化钠溶液3 000 mL冲洗术野，胸骨假体深面、浅面和皮下留置引流管，清点纱布器械无误后，逐层关闭伤口。手术时间180 min，术中失血量为300 mL，未予输血。见图3。

1 胸骨柄模块 2 胸骨体模块A 3 胸骨体模块B4 锁骨髓内针模块 5 肋骨爪(直)模块 6 肋骨爪(弯)模块 7 连接螺钉 8 顶丝图1 多用途模块化胸骨假体组合系统设计图

A 矢状位CT重建示病灶位于胸骨下段(箭头所示) B 胸骨假体替代切除的前胸壁骨性缺损，游离大网膜备用 C 游离双侧胸大肌，于胸骨假体表面行软组织重建图3 行胸骨下段切除重建术患者的影像学表现和术中所见

2 结 果

患者术后无发热、肺部感染、伤口感染、局部血肿形成等并发症发生。术后6 d拔除引流管，7 d出院。术后21 d复查，患者诉咳嗽、咳痰无影响。体检见伤口愈合良好，无红肿、渗液，胸骨假体牢固，按压无松动、感染迹象。胸部X线摄片见两肺野清晰，无胸腔积液，假体与自体胸骨、肋骨连接满意，无移位。见图4。术后病理诊断为结核性病变，予抗痨治疗，抗痨方案为2HREZ/4HR(异烟肼、利福平、乙胺丁醇、吡嗪酰胺治疗2个月，异烟肼、利福平治疗4个月)。

图4 术后21 d胸部X线摄片示胸骨假体位置正常

3 讨 论

由于胸骨为前胸壁的关键组成部分，其切除与重建具有较高的挑战性。理想的胸骨重建材料应牢固，具备机械稳定性与化学惰性、生物学相容性，且具有相对的可渗透性[2-5]，才能恢复胸壁的解剖结构和生理功能。

现有的重建方式和材料应用于肿瘤和感染性疾病都存在一定的局限性。自体骨移植取材受限，无法用于较大面积的缺损修补[6-9]。同种异体骨移植不仅对保存技术要求高，而且用于感染性疾病易增加移植物感染、坏死、吸收的发生风险[6,8-11]。传统的钛合金板假体方便易用，但是无法交叉重叠使用[12-13]。三明治复合补片渗透性不佳，有较高的死腔形成、局部液体积聚和感染的发生风险[14-16]。

为克服现有胸骨重建方法的局限性，本研究团队设计了一套模块化的多功能重建假体。其核心理念是将胸骨假体拆解为不同的模块，每一个模块有不同的型号和规格以适应不同体格的患者和不同的胸壁缺损类型，因此术前无需进行个体化设计和制作。所有模块采用标准化设计，不同模块间采用标准化连接，可将所需制备的模块规格数减至最少，且不同型号间的模块可以任意替换，既可降低成本，又可简化操作[17-18]。

胸骨切除重建的主要指征包括胸骨肿瘤与感染。最常见的胸骨感染是心外科胸骨正中劈开手术后引起的胸骨骨髓炎，包括胸骨伤口继发结核感染[19-20]。此类感染病灶范围广，对胸骨切除重建手术方式和假体的要求更高[1]。对于胸骨严重感染，一般不建议一期行胸骨重建。但对于较为局限的感染，在保证感染灶完整切除的情况下，可以尝试一期行胸骨重建。

某些感染性疾病，如结核等，与肿瘤一样呈穿凿性生长，术前难以根据影像学所见精确判断手术切除范围。因此，手术切除范围需要依据术中肉眼所见不断调整，给胸骨假体的术前精准设计提出了难题。本研究中的胸骨假体采用模块化设计，术前无需行个体化精准设计，术中根据缺损范围的大小和形状，自由选择不同型号、大小的模块进行组合，不受实际切除范围改变的影响，应用更为灵活。

在感染未得到控制时，植入假体是胸壁切除重建的禁忌。本例患者虽然术前未给予特异性抗感染治疗，但感染累及组织相对局限，无全身其他部位的感染。感染病灶尺寸仅为6 cm×5 cm，术前预估可完整切除病灶。术中根据肉眼所见，完整切除了感染坏死病灶，直至暴露新鲜肌肉组织，实际切除范围较广。本研究团队认为，完整切除感染病灶，避免局部感染残留，术后辅以特异性抗感染治疗，可避免局部感染复发。

大面积胸骨切除重建的成功有赖于合理的软组织重建，对于感染性病变的手术尤其如此。本例患者切除胸骨下段受累部分后，打开膈肌，游离大网膜，转移至胸骨假体深面，填补残腔。游离双侧胸大肌带蒂肌瓣，覆盖在胸骨假体表面。同时于胸骨假体的深面和浅面留置引流管充分引流。该手术方式消除了局部残腔，以血供丰富的自体组织的功能防止感染复发。

综上所述，模块化胸骨重建假体系统无需行个体化设计，制作简便，不受手术切除范围调整的影响，可在术中根据胸壁缺损的范围选择合适的模块组合，当场组装。模块之间的连接统一、牢固，操作简便。在严格把握手术指征，合理选择模块，辅以软组织重建的前提下，能够用于胸骨感染性疾病的切除重建。