研究背景胸壁肿瘤、放射性溃疡、感染、外伤及先天性畸形等疾病的广泛胸壁切除及胸部创伤均可造成胸壁缺损。大块胸壁缺损的重建对于外科医生仍然是一个挑战,人工材料应用于胸壁缺损修复,大大拓展了可选材料来源,推动了胸壁重建外科的发展。许多材料曾被尝试应用于胸壁重建,然而到目前为止,还没有一种完全理想的胸壁重建材料。目前临床上可用的材料仍然存在各种问题：与组织结合能力差,难以与组织有机融合,后期常可松动、移位、活动甚至脱出；长期植入后易导致血清肿、瘘管形成、疼痛、血管破坏及引发感染等并发症,部分病人后期需要再次手术取出。而对于重建方式来说,目前应用最多的仍是MARLEX网+骨水泥+MARLEX网的三明治结构,但是其不能进行解剖和功能的双重重建,往往会影响胸廓的美观或者影响术后对于内脏器官的观察。目前,组织工程技术的临床应用已经取得了举世瞩目的成绩,包括骨、软骨、皮肤等多种组织的再生。组织工程技术主要有两个关键因素,即种子细胞和支架。骨髓基质干细胞作为种子细胞已经得到了公认,其可向多种细胞分化,而对于支架材料的应用,目前种类和方式较多,但是到目前为止没有一种完全理想的材料和方法,对于骨缺损来说,目前只能修复短缺损,而对于长段缺损仍然束手无策。研究目的一、在前期的研究基础上,优化PDO补片,探索新编织方法,使其带有管道结构,为后期的仿生型人工胸壁提供软组织修复支架；同时筛选出符合要求的组织工程人工肋骨支架,为人工胸壁硬组织修复提供支架；二、利用多段支架结合组织工程技术修复长段肋骨缺损,证明分段融合定向成骨修复长段骨缺损的可行性；三、利用PDO补片和分段融合定向成骨方法修复大面积胸壁缺损,证明其可行性。研究内容与方法一、仿生型人工胸壁补片的选材、设计与编织我们在前期的研究工作基础上,继续采用PDO单丝作为补片的原材料,探索其新编织方法,使其能满足以下条件：1)补片大小为8cm×5.5cm；2)补片带有两个横向的管道结构；3)补片具有较好的孔径大小。二、组织工程人工肋骨三维支架的筛选按照医疗器械生物学评价IS010993-1998和GB／T16886-2001标准和要求,对三种待试材料进行了体内外生物相容性和安全性试验研究,包括细胞毒性试验、急性全身毒性试验、溶血试验、热源试验,体内降解试验等,同时对其结构和组份进行测试,筛选出更符合要求的肋骨支架。三、分段融合定向成骨修复长段骨缺损的实验研究建立犬单根肋骨长段缺损动物模型,并利用双段支架结合骨髓基质干细胞和PDO管道来修复此缺损,分别于术后各时间点行影像学检查,并于24周时处死所有实验犬,利用组织学检查观察肋骨修复情况,证明分段融合定向成骨修复长段骨缺损的可行性。四、仿生型复合式人工胸壁动物模型的建立建立犬胸壁缺损动物模型,应用自行设计制备的仿生型人工胸壁重建胸壁缺损,并设置相应对照组,动态观察胸壁组织的再生过程,包括软组织和硬组织,同时进行大体标本、影像学、组织学和力学检查进行验证,探讨利用补片结合分段融合定向成骨修复大面积胸壁缺损的的可行性。研究结果一、利用穿综方法编织出了带有双管道结构的PDO补片,其大小为8cm×5.5cm,管径为1.25cm,两管道间间隔1cm,孔径大小为250um×250um,补片能够进行任意裁剪。二、脱钙骨、多孔磷酸钙(CPC)、和PLGA/HA三种待试材料均具有较好的生物相容性,安全无毒；但是从体内降解实验来看,PLGA/HA材料8周时已经完全失去强度,降解速度太快,与骨组织再生速度不匹配,而其它两种材料均具有较好的力学强度；结构测试表明脱钙骨和CPC同时具有较好的孔径、孔隙率和HA含量,但CPC材料脆性较脱钙骨大,因此脱钙骨是较好的组织工程肋骨支架。三、实验结果表明,我们所制备的4cm肋骨缺损超出了自身的再生能力,可以认为是长段骨缺损,影像学检查和组织学检查证明PDO管道/DBM/BMSCs组的肋骨无论是在原肋骨与支架之间还是支架与支架之间均存在着骨连接,分段融合定向成骨能够修复长段骨缺损。四、除空白组外,所有实验犬均存活。对于软组织重建而言,PDO补片于术后6月时已经完全降解,原PDO补片为纤维结缔组织所替代,其厚度与正常肋间隙的厚度几乎一致,统计学无差异(P>0.05)；而对于肋骨重建而言,影像学检查和组织学检查均证明有新生骨存在,支架间均为骨性连接,而在其他两个组均为纤维连接,没有力学强度,且其弧度与原来肋骨具有相同的弧度；力学测试也证明重建的肋骨强度达到了正常肋骨强度的70%左右,统计学没有差异(P>0.05)。实验结论异体脱钙骨具有良好的生物相容性和力学强度,是组织工程骨理想的支架材料；利用多段支架结合组织工程技术能够修复长段骨缺损,这为长段骨缺损的修复提供了新思路和新方法；利用我们所制备的仿生型复合式人工胸壁能够进行胸壁缺损解剖和功能的双重重建,其能进行胸壁软组织和硬组织的同时重建,是一种具有较好前景的胸壁缺损修复方法。