疝修復用復合補片的結構與復合技術

王 舫 苗琳莉 王 璐 勞繼紅 Guidoin Robert

(1.東華大學紡織學院，上海，201620;2.東華大學紡織面料技術教育部重點實驗室，上海，201620;3.Department of Surgery，Laval University and Research Center CHU，Quebec，Canada)

1 疝修復與疝修補片概況

疝是普外科的常見病和多發病之一，是體內組織或器官突出體膜破損所致，包括腹股溝疝、股疝、臍疝和腹壁切口疝等，在全球范圍內有較高的發病率。據北美和歐洲國家有關流行病學資料統計，腹壁疝的發病率為2%～10%，腹股溝疝的發病率為0.11%～0.15%。在我國，據上海華東醫院的調查，60歲以下人群腹股溝疝的發病率為0.016%，60歲以上人群腹股溝疝的發病率為1.18%［1］，明顯高于發達國家的發病率。如今，人口老齡化已經成為世界各國面臨的一大問題，全世界60歲以上的老年人口總數已達6億。截至2013年底，我國60歲及以上人口為20 243萬，占總人口的14.9%。以1.18%的發病率計算，我國60歲及以上疝氣患者達238.76萬。但目前能夠接受疝修復的人數相當有限，有研究顯示，我國80%以上的疝氣患者都沒有得到有效的治療。

疝修復手術經歷了傳統的有張力疝修復、開放式無張力修復和腹腔鏡修復三個階段。無張力修復方式使疝修復術后的復發情況得到明顯改善［2］，目前主要以開放式無張力疝修補術和腹腔鏡疝修補術為主要治療手段［3］。

在疝修復手術中使用生物假體材料是非常普遍的，在美國和歐洲有超過90%的腹股溝疝和腹壁疝修復手術中使用了假體材料［4］。通常情況下，腹部切口手術后發生切口疝的概率大約為13%，而術后傷口感染會使疝氣發生的風險增加5倍。有研究表明，沒有使用假體材料的手術復發率高達51%［5］，使用假體材料可以將復發率降低到 1%～32%［6］。

如今，假體材料的種類非常多，有很多材料為了適應市場需求進行各種改性以適合不同的類型疝修復。相當多的疝修復都是由人工合成材料補片來完成的，因為它具有良好的療效而得到了大眾的認可［7-8］。疝修復補片從材料層面來分，有可吸收與不可吸收兩大類;從結構層面來分，有單層補片和復合補片之分。據不完全統計，目前臨床使用的補片主要有聚丙烯補片、聚酯補片、聚四氟乙烯補片、可吸收補片以及復合補片。聚丙烯補片能刺激纖維組織增生，具有較好的抗感染能力，抗張強度高［9］，價格低廉［10］，但表面粗糙，局部炎癥反應嚴重，要避免與腹腔臟器直接接觸［11］，否則會引起嚴重的腹腔粘連，且后期疤痕收縮明顯，造成補片扭曲、感染及皮膚竇道的形成［12］。聚酯補片較柔軟，不易產生粘連，組織疤痕收縮小［13］，但強度較差，抗張性不理想，手術并發癥比較多，復發率較高［14］。聚四氟乙烯補片是微孔結構，與腹腔臟器直接接觸時只引起輕度粘連，炎癥反應小［15］，但由于成纖維細胞及巨噬細胞等不易進入微孔內，修補后的牢固性和抗感染能力差，一旦出現感染，須移去補片。可吸收補片由于吸收周期短，一般不作為疝修復的永久材料，可應用于臨時的有污染的腹壁缺損修復，待二期使用永久性材料進行確定性修復［16］。

目前，復合補片由于其功能更加豐富，得到了工業界和科學界的普遍關注。本文重點討論疝修復復合補片的材料與結構以及復合技術，為新型復合補片的研發提供有益的參考。

2 疝修復復合補片的材料與結構

2.1 復合補片的設計理念

不同材料制備的補片各有優缺點，很難使用單一補片而達到“理想”狀態［17］。因此，為了充分發揮各自的優點，便出現了復合型補片［18］。不同材料構成的復合補片發揮的作用不同，如方便固定，提高產品的腹壁順應性，但大多希望在疝修復過程中既能保證腹壁組織長入良好，又能有效地防止其與內臟產生粘連。

復合補片的復合材料可分為：永久性復合補片、部分可吸收復合補片及完全可吸收復合補片三大類。

2.2 永久性復合補片

如今，用于疝修復的永久性復合補片產品的增長速度很快，無論是用于開放型手術還是腹腔鏡手術，它們大多是由兩種或兩種以上不同形狀的單層補片復合在一起。

大多數永久性復合補片是由聚丙烯(PP)網片和膨化聚四氟乙烯(ePTFE)膜復合在一起。其中，PP面向腹壁，ePTFE面向內臟以防止粘連。如Composix E/X Mesh產品，一面是巴德平片，另一面是ePTFE，產品的周邊經過密封處理以防止PP與內臟接觸;也有的復合補片材料是PP和聚偏氟乙烯(PVDF)，PVDF為單絲結構，有防粘連作用，可面向內臟;還有的在PP材料上附加一層硅膠層，研究證實硅膠層可以與內臟接觸。臨床上還有一種全PP復合補片——ClearMesh Composite(CMC)，它的一面是螺紋面，由單絲編織而成，呈大孔結構;另一面是非粘著面，由無孔的PP薄膜制成，可用于腹腔內。除PP材料外，聚酯(PES)材料是另一種在疝修補術中使用的材料。如IntraMesh W3產品，產品面向腹壁的材質是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，而面向內臟的材質是二甲基硅氧烷。這些復合補片的主要目的是在普通補片上增加一層防護層，可以使其在疝修復過程中組織長入良好的同時還能有效地防止粘連。

2.3 部分可吸收復合補片

隨著腹腔鏡術的興起及流行，含可吸收成分的復合補片開始大量運用于疝修復手術。一般來說，這些產品既可用于腹腔鏡式疝修復手術，也可用于開放式手術。

由于PP材料有足夠大的抗張強度及很好的抗感染性能，大部分含可吸收成分復合補片的永久性材料都是PP，但可吸收材料則各不相同。現已應用于臨床的含可吸收成分的復合補片產品很多，如C-QUR系列產品：它是由輕質PP補片構成，并包含ω-3脂肪酸(O3FA)，脂肪酸會在3～6個月內被吸收;SepraMesh產品：單層PP補片上覆蓋一層由羧甲基纖維素和透明質酸混合物構成的防護層，由聚乙醇酸纖維和水凝膠復合在一起，需要在生理鹽水中短暫浸漬以活化凝膠層，植入體內后，水凝膠會膨脹并覆蓋固位裝置，在4周左右被吸收;Easy Prosthesis(PPM/Collagen)產品：是將PP和牛肌腱結合在一起，在植入體內1 h后，膠原層會變成連續凝膠，可以減少內臟粘連，這是比較少見的將生物材料和合成材料結合在一起并已應用于臨床的國產補片，但臨床數據還不多。除了市場上眾多已經成功臨床應用的復合補片產品，科研工作者還在不斷探索其他可用于腹腔內的含可吸收成分的復合補片產品。Yelimlies等［19］用β-葡聚糖包被的PP網進行腹股溝疝修補，比傳統PP網能明顯減少術后疼痛和不適的發生率;曾德強等［20］在輕質PP網上附加可吸收并具防粘連作用的殼聚糖膜，經動物研究證實能有效地防粘連、抗感染，并維持良好的修復強度。這類產品的主要目的是為了消除或防止疝修復過程中的粘連并發癥，也就是作為一種“組織隔離”補片，在內臟和永久性補片之間有一層可吸收的屏障。

部分可吸收產品的另一設計目的是為了使原有的補片產品在與腹壁接觸時，可以更好地貼附于腹壁。如Adhesix補片，一面為PP，另一面有聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇的涂層，當這個涂層接觸到濕熱時就會變成可粘附的凝膠，但該補片不能直接與內臟接觸。

還有的產品是與永久性材料結合在一起形成一種柔軟的、延展性好的新材料。如Easy Prosthesis II型產品，它是由PP和聚乙交酯-己內酯(PGCL)單絲構成，PGCL成分可以在90～120 d內完全吸收;Vypro和Vypro II補片是由PP和可吸收成分聚二氧六環酮(PDO)結合而成;Ultrapro補片的可吸收部分是由聚卡普隆-25單絲構成，而不可吸收部分則是由輕質PP組成，可吸收部分將在84 d內完全吸收。這幾種產品都是在可吸收成分被吸收后，永久性材料間會留下很大縫隙，有利于成纖維細胞和膠原的沉積，在PP補片發揮正常的作用時還能提高補片的腹壁順應性。

2.4 完全可吸收復合補片

可吸收補片的最大優點是抗感染，但補片被吸收后可能會再次形成腹壁疝，需要二次手術，因此可吸收補片很少單獨應用于清潔區域的疝修復手術中［21］。歐洲疝協會的治療指南［22］建議，成年人的腹股溝疝修復只能用不可吸收補片或有不可吸收成分的復合補片。但隨著生物醫用技術的發展及科研人員的不斷研究，全吸收復合補片或將成為未來的主流修復用產品。

現有商用的完全可吸收型復合補片有TIGR Matrix外科補片，它是由聚乙醇酸(PGA)和聚乳酸(PLA)纖維編織而成，補片會逐漸降解，在最初的6～9個月內，補片的強度可以達到常規補片標準，PGA在2周內就逐漸失效，而PLA可以維持強度達9個月左右。

3 復合補片的復合技術

隨著紡織生物技術的發展，復合補片的種類越來越多，除了使用不同的材料外，其制作工藝也不斷創新。目前，復合補片的復合技術有編織、縫合、涂層、層壓、熱黏合、接枝、靜電紡等，這些技術基本上被國外公司所壟斷，我國也在積極研究中。

3.1 編織技術

現有一些復合補片是通過紡織中的編織技術以達到特殊的效果。如上述的Matrix補片，采用一種特殊的編織方法，當一種材料降解后，網面仍保持良好結構，以達到補片逐漸降解的目的。蔣松波等［23］用PTFE單絲編織成網眼基布，在網眼基布反面采用PP單絲一同墊紗成圈，與網眼基布連接成PP編織層，形成不同材質的雙層編織結構，從而達到防粘連的效果。

3.2 縫合技術

也有部分復合補片是通過縫合線縫合的方法制成。如Ultrapro Hernia System補片，是由Ultrapro平片和相同形狀的PHS補片(PP制成的薄膜)組成，用聚卡普隆-25縫線將兩者縫合，可吸收部分被完全吸收后會留下輕質的PPM用于疝氣修復;Rebound HRD補片是由大孔的cPTEF構成，用PP編織型縫合線與鎳鈦合金支架縫在一起，并且由于補片中含有鎳，術后可用放射線觀察;王明剛等［24］采用Composix技術，用不可吸收的PP縫線將脫細胞基質材料及相同尺寸的PP補片沿邊緣進行連續縫合，從而制備了一種新型PP-脫細胞基質材料復合型補片，并和巴德EX復合補片植入實驗兔體內比較，發現這種復合補片具有良好的防粘連能力及足夠的遠期修補強度，可以有效地降低術后感染的發生率。

3.3 涂層技術

現有一些復合補片是通過在永久性材料表面涂層的方法制得的。如前面介紹過的Adhesix補片和C-QUR系列產品，均是在PP材料表面涂上可吸收涂層。

近年來，隨著鈦逐漸被應用于植入物外科中，由于它具有質量輕、強度高和良好的生物相容性等特性，如今也被用于疝修復手術。如TiMesh補片，它是通過涂層的方式在PP纖維上形成一層鈦金屬薄膜，可以使組織以較靈活的方式長入且抑制疤痕組織的產生。Schug-Pass等［25］通過對比研究證明鈦涂層PP補片適合于腹腔鏡下腹壁疝及切口疝修補。

申英末等［26］將納米級抗腫瘤藥物采用噴霧法涂布到生物補片上，制成可緩釋化療藥物的可吸收涂層，進而制成具有抗腫瘤能力及組織缺損修復能力的補片。

3.4 層壓、熱壓技術

現有的層壓型復合補片有PHYSIOMESH Flexible Composite Mesh產品，它是由大孔PP及兩層未染色的可吸收聚卡普隆-25薄膜層壓后，再和另一層PDO薄膜結合在一起制成。孫杰等［27］將可降解聚酯溶液澆注在非降解聚合物網片上，與表面鋪有PES溶液的天然高分子膜層熱壓成一體，形成多層疝修復補片。

3.5 靜電紡技術

靜電紡技術可以形成納米級的薄膜，復合補片也可通過靜電紡技術制成。該技術仍在不斷完善中，目前尚無臨床使用的產品。

楊慶等［28］將聚偏氟乙烯(PVDF)溶液通過靜電紡技術紡在PP網上，形成一種防粘連的復合型疝氣補片;韓志超等［29］以PCL為主體材料，加入少量PLGA調節材料的降解速率，并加入少量膠原蛋白，采用靜電紡技術制備了一種誘導生長型可吸收補片。

3.6 其他技術

除了以上5種復合方式外，還可以通過其他方式來達到復合的目的。Bezwada等［30］制作了一種用于物理防粘連的阻擋層，是在組織表面上直接光聚合形成致密聚合物層;周荷妹等［31］將PP進行表面羧基化處理，然后在其表面進行PLLA接枝，從而獲得有PLLA涂層的PP復合補片，并通過動物實驗證實該補片具有防粘連效果;楊慶等［32］將PP和PVDF薄膜用黏結劑黏合成三層薄膜復合結構，并用機器雕刻法在復合材料表面按設計圖形打孔洞，從而得到一種鏤空片狀物，具有良好的力學性能和生物相容性。

4 結語

本文較全面地總結了疝修復用復合補片的特點，重點闡述了復合補片的基本設計思路、所用材料的性能、所采用的紡織結構和膜結構特征，以及復合補片的多種復合技術，可為我國新型疝修復復合補片的開發提供有益的參考。

如今，醫用補片在人體損傷修復中發揮著重要作用。補片正向著輕質、少復發、少疼痛、少并發癥等方向發展，材料和結構也越來越能滿足患者生理上的需求。但仍有一些問題值得注意，如感染會使手術復發的概率大幅度增加，因此，如何在保證前述基本要求的同時具有很好的抗感染能力，是未來需要研究的一個方向。雖然目前也有一些關于載抗菌藥的復合補片出現，但還需要更多的臨床數據來證實。此外，隨著技術的不斷發展，將會有更多的新材料出現，如何通過新型技術將各種材料的優點結合起來，避免缺陷，需要研究人員進行不斷的探索。

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