成人心脏手术胸骨正中入路术后胸骨闭合技术的研究进展

宋爵麟 侯江龙

(四川大学华西医院心脏大血管外科，四川 成都 610041)

正中胸骨切开术自1957年应用于心脏手术以来，一直沿用至今。经胸骨正中开胸视野良好，术后对呼吸循环影响小，是心脏直视手术及大血管、纵隔等手术的标准术式。钢丝固定胸骨安全、快速且有效，至今为胸骨闭合的标准术式，但存在并发症的可能。在一般患者中胸骨愈合并发症发生率为0.25%～5%[1]。胸骨深处伤口并发症的病死率为14%～47%[2]。感染相关的胸骨愈合并发症可通过严格遵循无菌原则和合理应用抗生素进行预防，但存在其他危险因素，导致无菌性胸骨愈合并发症。多数情况下，这些危险因素与患者本身或手术操作相关。患者相关危险因素包括糖尿病、肥胖、吸烟、免疫抑制状态、糖皮质激素使用、高血压、高龄、慢性阻塞性肺病、骨质疏松、肾功能不全和近期心肌梗死等[1，3-6]。肥胖、慢性阻塞性肺病、糖尿病和肾功能不全被认为是最强的独立危险因素[3]。操作相关危险因素包括偏离中线的胸骨切开、双侧胸廓内动脉取用、胸骨固定钢丝不足和胸骨撑开器过度撑开等[1]。

对于胸骨愈合并发症低危患者，钢丝固定技术是现在的最佳闭合策略，但对于胸骨愈合并发症高危患者，该技术不是最佳选择。为减少胸骨愈合并发症的发生，临床上一直在对胸骨固定技术进行开发或改良。现就国内外2018年以来发表的胸骨闭合技术临床应用及相关内容进行综述，探索理想的关胸技术和不同关胸技术的适应人群。

1 胸骨的解剖及生物力学特点

胸骨为长方形扁骨，位于胸前壁正中，前凸后凹，自上而下可分柄、体和剑突三部分。胸骨柄上宽下窄，两侧有锁切迹与锁骨相连，外侧缘上份接第1肋软骨；胸骨体呈长方形，外侧缘连接第2～7肋软骨；剑突宽而薄，形状变化较大，下端游离。胸骨由骨密质和骨松质组成，且骨松质比例高，这使其在呼吸过程中具有一定的柔韧性。一般生物力学从三个角度分析胸骨所受的力：横向剪切力、横向牵拉力和纵向剪切力。胸骨闭合装置需对抗此三种力，为胸骨断面提供紧密贴合，促进愈合。

2 胸骨切开术后重要并发症

胸骨切开术后的重要并发症，例如胸骨裂开、纵隔炎、骨髓炎和胸骨不稳定等，虽然发生率低，但死亡率高。

胸骨裂开是一种严重且具有潜在破坏性的并发症，通常发生在术后前两周，其发生率为1%～3%，与胸骨伤口感染直接相关，导致死亡风险增加，据报道病死率为10%～40%[2]。

纵隔炎被定义为一种来自纵隔组织的伤口感染，伴胸骨不稳定/胸骨骨折和病原体培养阳性。此外，如胸骨不稳定，即使培养呈阴性，无感染的临床症状，也可诊断为深部伤口裂开。术后纵隔炎的发生率为0.5%～8.0%，其发生会导致住院时间延长、治疗费用增加及死亡率升高[7]。

胸骨骨髓炎其临床特点为慢性、低毒力感染，通常无全身症状，有时表现为在患者出院后出现的局部瘘管，通常在正中胸骨切开术后数周、数月甚至数年后发生。鉴于其发生时间及临床表现，很难确定其实际发病率。在有慢性感染伤口裂开的情况下，很难分辨是单独的伤口感染还是潜在的胸骨骨髓炎的表现。

胸骨不稳定是指术后胸骨发生骨折或固定装置部分或全部失效，导致胸骨异常运动。该并发症的发生可导致胸骨裂开，甚至进一步发展成纵隔炎、胸骨骨髓炎，威胁患者生命。病原微生物的感染可导致胸骨不稳定，胸骨不稳定也可招致微生物感染，预防胸骨不稳定，需要可靠的胸骨固定。

胸骨愈合并发症的发生已确定的相关危险因素有许多，如慢性阻塞性肺病、糖尿病、肾功能不全、免疫抑制状态、糖皮质激素使用、肥胖、骨质疏松、既往胸骨切开术或双侧乳腺内动脉取用等[1，3-6]。外科技术是预防胸骨不稳定和胸骨裂开的关键组成部分，为此发展出各种胸骨闭合技术，用以减少相关并发症。

3 胸骨固定技术

3.1 钢丝固定技术

3.1.1 单线钢丝环绕技术

标准的胸骨闭合技术，是使用六根或更多的钢丝进行胸骨闭合(图1)。钢丝环绕穿过胸骨或环绕在胸骨旁/肋间。Wang等[8]的回顾性研究认为使用更多的钢丝对胸骨愈合有积极的影响。钢丝闭合的低成本、简单易学等特征，使其仍为现今临床广泛使用的标准闭合技术。

图1 单线钢丝环绕技术

3.1.2 双线钢丝环绕技术

双线钢丝环绕使胸骨表面的应力得以分散，从而增加胸骨对撕裂的抵抗力，双线与单线相比，生物力学更加稳定[2](图2)。Shafi等[2]最新的meta分析认为对肥胖患者[体重指数(body mass index，BMI)≥30 kg/m2]，双线技术是减少胸骨裂开与胸骨不稳定的可靠方法，但纳入meta分析的研究数量有限，仅有两项研究，因此结果的适用性需更多研究资料的支持。

图2 双线钢丝环绕技术

3.1.3 钢丝“8”字缝合法

与单线钢丝环绕相比，“8”字缝合法能增加钢丝与胸骨接触的面积，不同于环绕法的垂直剪切力，其在胸骨上发出的剪切力是倾斜或水平的，较不易切割胸骨(图3)。“8”字缝合法虽是常用的胸骨闭合技术，但其优势仍存在争议。最近的系统评价纳入6篇文献，其中3篇为随机对照试验(randomized controlled trial，RCT)，2篇为回顾性队列研究，1篇为最佳证据主题研究；定性结果为4项研究显示2种技术无显著性差异，2项研究认为“8”字缝合法优于单线钢丝环绕技术[9]。最近的一篇针对肥胖患者(BMI≥30 kg/m2)的meta分析得出“8”字缝合法较单线杠四环绕技术而言可减少胸骨不稳定[2]，但纳入研究数量有限，仅有4项研究，因此需谨慎解读结果。Karigyo等[10]报道了一种修改的“8”字缝合法(图4)，使用四根不锈钢丝进行胸骨闭合，第一根钢丝穿过胸骨柄，靠近左侧的第一肋骨附着处，穿过两侧的第二肋间隙，然后回到胸骨柄的右边缘，通过第一肋间隙置入第二和第三根钢丝，分别通过第三和第四肋间隙缝合，第四根钢丝穿过第二肋间隙，并沿尾部穿过第五肋间隙，但其是否优于原方法，有待进一步的对照研究。

图3 钢丝“8”字缝合法

3.1.4 Robicsek闭合技术

Robicsek闭合技术使用钢丝线连续前后环绕胸骨两侧肋软骨，提供侧向支撑，然后间断单线钢丝环绕胸骨两侧固定胸骨，目的在于加强固定，防止胸骨裂开[4](图5)。最新的meta分析[4]纳入使用Robicsek闭合技术的七项研究，结论显示对于有骨质疏松和糖尿病等高危因素的患者，Robicsek闭合技术与标准闭合技术相比，患者获益很少或无差异。另外，Robicsek闭合技术会增加手术时间，胸骨两侧的布线可能破坏动脉血供[4]。

3.1.5 联锁多扭钢丝闭合技术

类似于经典单线钢丝环绕，联锁多扭钢丝闭合技术在胸骨两侧布置钢丝，一般为8根，然后缠绕1与2、3与4、5与6、7与8钢丝两端，该阶段不需扭紧钢丝，保持钢丝两两缠绕部分与钢丝离开胸骨的距离相等，扭紧胸骨两侧钢丝，将胸骨两部分紧密贴合(图6)。Mourad等[11]的包含200例患者的前瞻性研究得出结论，联锁多扭钢丝闭合技术可以一种简单而不耗时的方式提供牢固的胸骨固定，比单线钢丝环绕技术更能降低胸骨不稳定的发生率，但在浅表伤口感染发生率、伤口分泌物或胸骨后培养结果阳性率上，二者并无区别。

图6 联锁多扭钢丝闭合技术

3.2 非钢丝固定技术

3.2.1 胸骨聚合物结扎带

胸骨聚合物结扎带由聚醚醚酮制成，具有比不锈钢钢丝更好的强度和抗疲劳性，宽度约为5 mm，相较于钢丝，不容易切割胸骨(图7)。最新的文献得出相互矛盾的结果。Marasco等[12]对包含118例患者的RCT研究得出聚合物结扎带闭合与钢丝闭合相比，在胸骨感染方面无统计学差异，术后疼痛、镇痛要求或早期通气要求方面无显著差异的结论。与此相反，Nezafati等[13]对包含326例患者的RCT研究则认为，使用胸骨聚合物结扎带的患者疼痛评分更低，且未出现胸骨裂开。Marzouk等[14]的回顾性研究认为，使用胸骨聚合物结扎带可降低胸骨裂开及切口深部感染的发生率。胸骨聚合物结扎带适合骨质疏松等具有胸骨愈合并发症高危因素的患者，聚醚醚酮材料不会影响磁共振检查，不会产生钢丝那样的金属过敏。

图7 胸骨聚合物结扎带

3.2.2 胸骨钢带

胸骨钢带增加固定装置与胸骨接触面，使载荷分布在较大的表面积上，减少单位体积施加在胸骨上的应力，潜在地减少钢丝对胸骨的割裂，防止钢丝断裂。既往研究[15]发现，与单纯钢丝闭合相比，钢带与钢丝联合应用可降低胸骨裂开的风险，但未降低术后纵隔炎的发病率。但是钢带不能良好塑形紧密接触胸骨，且遇到紧急再手术时，其拆除费时费力。

3.2.3 钢板闭合

胸骨钢板闭合指用钛合金钢板与螺钉装置固定胸骨，目的在于减少术后胸骨不稳定与异常活动，减轻术后疼痛，降低感染发生率和促进骨愈合(图8)。最近的一篇meta分析[16]表明，胸骨钢板闭合可使胸骨愈合高危患者的胸骨并发症发生率降低77%，改善围手术期生存率并缩短住院时间。Voss等[17]针对心脏术后胸骨不稳定患者使用胸骨钢板的经验表明，胸骨钢板可使胸骨不稳定患者胸骨稳定固定，但术后仍有感染和疼痛的发生，建议仅在不适合标准钢丝固定的高危患者中进行胸骨钛板固定。Madjarov等[5]的回顾性研究认为对于心脏手术后胸骨不稳定和伤口感染风险增加的患者，使用胸骨钢板进行胸骨重建是一种有效的稳定胸骨的技术，以达到预防和治疗目的。Tugulan等[18]的回顾性研究认为对于BMI≥35 kg/m2的患者，用胸骨钢板加固胸骨闭合对术后胸骨并发症发生率无影响。Royse等[19]的RCT研究得出在心脏手术后6周和12周，应用钢板闭合装置的患者胸骨异常运动明显少于使用钢丝的患者，且疼痛更轻。近期的RCT研究[20]表明钢板关胸相比钢丝关胸促进胸骨愈合，术后6个月胸骨并发症少于钢丝关胸，胸部疼痛缓解，生活质量评分更高。但胸骨钢板闭合装置，其螺钉的使用会再次破坏胸骨，且紧急开胸时，解除固定十分费时。

图8 胸骨钢板闭合

3.2.4 胸骨环抱器

胸骨环抱器由镍钛记忆合金制成，低温条件下能塑形，温热环境使其复形。开胸术后，使用环抱器固定胸骨，其与胸骨接触面积大，能持续自加压，避免胸骨切断和松动，具有良好的组织相容性、较强的抗腐蚀性，手术操作简单快捷(图9)。心脏瓣膜置换术后使用环抱器能降低胸骨裂开率、肺部感染率、术后疼痛评分，减少呼吸机使用时间，但手术时长与标准闭合方法相比无明显差异[21]。最新的回顾性研究[22]表明，环抱器结合钢丝固定胸骨手术切口，与传统手术相比操作简单、固定牢固，在缩短关胸手术时间、减少术后切口并发症、缩短住院时间等方面具有优势[22]。但环抱器分为不同型号大小，合适型号大小的选择有赖于临床医生的经验，不恰当的选择会影响其固定效果。

图9 胸骨环抱器

3.2.5 可吸收网状板

可吸收网状板设计为生物可吸收，由未烧结和未煅烧的羟基磷灰石和聚L-乳酸组成，这种网状板在体内吸收约需6年，拥有骨传导性[23](图10)。Tamura等[24]对该装置的回顾性研究表明其搭配钢丝闭合胸骨使患者疼痛以及对呼吸功能影响减轻。

图10 可吸收网状板

3.2.6 胸骨爪

胸骨爪由生物相容性钛合金制成的，目的为覆盖胸骨的一大块骨区，允许胸骨闭合而不穿透骨质，对于拥有胸骨愈合并发症危险因素的患者，该技术保证胸骨稳定贴合，既往研究得出该装置能减少术后伤口并发症，该装置易于植入，在紧急情况下可快速解除，但最新的RCT研究得出结论，在降低高危患者胸骨正中切口初次闭合术后纵隔炎及浅表愈合伤口发生率方面，胸骨爪闭合与钢丝闭合相比，二者无统计学差异[25]。

3.2.7 镍钛诺钉

Subasi等[26]正在研究使用镍钛诺钉闭合胸骨：(1)胸骨闭合开始时，使用匹配的打孔辅助器在胸骨上打孔；(2)将镍钛诺钉保持在一个合适的温度，打开钉子；(3)逐步恢复关闭状态，对胸骨施加闭合力量(图11)。但其仍在初步研究阶段，尚未在临床中开展。

图11 镍钛诺钉

3.2.8 新型类棉羟基磷灰石片

在骨缺损区域应用具有骨传导性的含磷酸钙生物陶瓷进行辅助治疗，可促进骨愈合，但由于性质不亲和水以及固体形状等缺点，生物陶瓷在胸骨闭合技术的应用受限，未普遍应用，实际临床有效性未知[27]。Yutaka等[27]新开发的新型类棉羟基磷灰石片与旧有生物陶瓷相比，具有亲水性，血液易被吸收，具有柔软的纤维结构，适合调整适应两半胸骨的间隙，在动物实验中取得了满意的效果，但在临床上尚未开展。

4 胸骨闭合技术的决策

Nooh等[28]首次开发了基于个体危险因素的加权评分系统，用于预测胸骨愈合并发症，预测准确性为中等，风险评分-1～18分，估计胸骨愈合并发症发生风险为0.22%～73.65%，得分高的患者应接受加强胸骨闭合技术(表1和表2)。通过该评分系统，充分评估患者胸骨愈合并发症风险，综合考虑各闭合技术/材料的优缺点(表3)，最终决定患者的胸骨闭合方案。

表1 危险因素评分

表2 危险因素总得分及并发症预期风险

表3 临床上各胸骨闭合技术/方法优缺点

5 讨论

术后胸骨愈合，促进成功愈合因素包括精确的重新贴合、对齐和缩小骨断面的间隙，以促进血流和细胞联通的恢复；适当的压迫可促进骨融合，但过度压迫会阻碍血液流动；进行刚性固定，以稳定其异常活动，防止再次发生微骨折[15]。胸骨稳定对合能促进血运重建和骨形成；相反，不稳定会造成两侧胸骨断面的异常运动，抑制愈合过程[15]。

理想的胸骨闭合系统应该具备以下特点：(1)稳固牢靠的闭合胸骨；(2)良好的生物适应性；(3)极低的胸骨并发症发生率；(4)手术需要时，能快速解除；(5)合适的成本。现在仍未有让临床工作者足够满意的胸骨闭合系统，这为新装置的研发提供了需求空间。

为达到理想的胸骨闭合，几十年来全球开发了多种胸骨闭合方法。现有的新技术是否显著优于钢丝标准闭合，目前未有定论。近期一篇纳入7篇文献的meta分析认为，与标准胸骨闭合技术相比，多种胸骨闭合新技术在预防术后并发症方面可能均无显著优势[29]，考虑到其纳入文献数量有限，不同文献胸骨闭合技术不同，其结果的临床解释需谨慎对待。网状meta分析或许能更好地比较不同选择之间的利弊。此外，现有该类研究的不同文献之间，患者人群具有异质性，结局指标受干扰因素以外多种因素影响，这可能是对于同种装置的研究，不同医学中心得出矛盾结论的原因之一，如何更好地排除干扰因素对结果解释准确性的影响，是临床研究方法学需进一步探讨的问题。考虑到不同胸骨闭合技术的应用成本，后续该类研究有必要考虑卫生经济学评价，更加全面地分析新胸骨闭合技术的合理性与必要性。目前有关胸骨闭合技术的争议，需更多高质量的研究为个体化应用提供循证医学证据。

依据文献资料，对于初次正中入路手术的患者，为防止胸骨愈合并发症的发生，除胸骨闭合技术，临床上还从其他方面促进胸骨愈合康复。在抗生素应用上，第一代头孢菌素进行抗生素预防至少24 h，在胸部关闭前局部应用庆大霉素，被证明可减少胸骨闭合感染方面并发症[3]。关胸时将万古霉素应用于胸骨断面，可降低胸骨感染发生率[30]。回顾性研究[31]表明单纯冠状动脉搭桥患者接受利福平纵隔、胸骨和胸骨上组织冲洗，可显著降低胸骨感染的发生率。但近期关于局部抗生素使用的研究[30-31]为回顾性研究，证据强度有限，且存在潜在的病原体耐药风险。辅助背心的使用能降低胸骨并发症发生率，提供更好的胸骨愈合，缩短住院时间，提高生活质量[3]。应用辅助背心对于高危女性患者术后发生胸骨裂开、胸骨感染和纵隔炎有预防作用[6]。对于取双侧乳内动脉进行血运重建的患者，辅助背心可降低伤口感染的发生率[32]。肥胖患者(BMI≥30 kg/m2)开胸术后闭合胸骨时，自体富血小板-白细胞凝胶的应用可降低胸骨愈合并发症[33]。关于洗必泰皮肤消毒和胸骨后庆大霉素海绵应用对胸骨切开后纵隔炎的影响，近期的一项包含2 340例患者的前瞻性对照研究[7]得出结论，两种措施的应用可降低纵隔炎发生率。

现有的证据提示，对于成人心脏术后胸骨愈合并发症低危患者，标准的钢丝闭合足以达到满意的临床预期，但对于具有危险因素的高危患者，改良钢丝闭合技术或非钢丝固定技术或许能给该类患者带来更好的临床预期。此外合理应用抗生素，使用血小板凝胶，术后应用辅助背心等可进一步减少并发症发生。因此，临床上应充分评估患者胸骨愈合并发症风险，综合考虑各闭合技术/材料的优缺点，最终决定患者的胸骨闭合方案。