成人心臟手術胸骨正中入路術后胸骨閉合技術的研究進展

宋爵麟 侯江龍

(四川大學華西醫院心臟大血管外科，四川 成都 610041)

正中胸骨切開術自1957年應用于心臟手術以來，一直沿用至今。經胸骨正中開胸視野良好，術后對呼吸循環影響小，是心臟直視手術及大血管、縱隔等手術的標準術式。鋼絲固定胸骨安全、快速且有效，至今為胸骨閉合的標準術式，但存在并發癥的可能。在一般患者中胸骨愈合并發癥發生率為0.25%～5%[1]。胸骨深處傷口并發癥的病死率為14%～47%[2]。感染相關的胸骨愈合并發癥可通過嚴格遵循無菌原則和合理應用抗生素進行預防，但存在其他危險因素，導致無菌性胸骨愈合并發癥。多數情況下，這些危險因素與患者本身或手術操作相關。患者相關危險因素包括糖尿病、肥胖、吸煙、免疫抑制狀態、糖皮質激素使用、高血壓、高齡、慢性阻塞性肺病、骨質疏松、腎功能不全和近期心肌梗死等[1，3-6]。肥胖、慢性阻塞性肺病、糖尿病和腎功能不全被認為是最強的獨立危險因素[3]。操作相關危險因素包括偏離中線的胸骨切開、雙側胸廓內動脈取用、胸骨固定鋼絲不足和胸骨撐開器過度撐開等[1]。

對于胸骨愈合并發癥低危患者，鋼絲固定技術是現在的最佳閉合策略，但對于胸骨愈合并發癥高危患者，該技術不是最佳選擇。為減少胸骨愈合并發癥的發生，臨床上一直在對胸骨固定技術進行開發或改良。現就國內外2018年以來發表的胸骨閉合技術臨床應用及相關內容進行綜述，探索理想的關胸技術和不同關胸技術的適應人群。

1 胸骨的解剖及生物力學特點

胸骨為長方形扁骨，位于胸前壁正中，前凸后凹，自上而下可分柄、體和劍突三部分。胸骨柄上寬下窄，兩側有鎖切跡與鎖骨相連，外側緣上份接第1肋軟骨；胸骨體呈長方形，外側緣連接第2～7肋軟骨；劍突寬而薄，形狀變化較大，下端游離。胸骨由骨密質和骨松質組成，且骨松質比例高，這使其在呼吸過程中具有一定的柔韌性。一般生物力學從三個角度分析胸骨所受的力：橫向剪切力、橫向牽拉力和縱向剪切力。胸骨閉合裝置需對抗此三種力，為胸骨斷面提供緊密貼合，促進愈合。

2 胸骨切開術后重要并發癥

胸骨切開術后的重要并發癥，例如胸骨裂開、縱隔炎、骨髓炎和胸骨不穩定等，雖然發生率低，但死亡率高。

胸骨裂開是一種嚴重且具有潛在破壞性的并發癥，通常發生在術后前兩周，其發生率為1%～3%，與胸骨傷口感染直接相關，導致死亡風險增加，據報道病死率為10%～40%[2]。

縱隔炎被定義為一種來自縱隔組織的傷口感染，伴胸骨不穩定/胸骨骨折和病原體培養陽性。此外，如胸骨不穩定，即使培養呈陰性，無感染的臨床癥狀，也可診斷為深部傷口裂開。術后縱隔炎的發生率為0.5%～8.0%，其發生會導致住院時間延長、治療費用增加及死亡率升高[7]。

胸骨骨髓炎其臨床特點為慢性、低毒力感染，通常無全身癥狀，有時表現為在患者出院后出現的局部瘺管，通常在正中胸骨切開術后數周、數月甚至數年后發生。鑒于其發生時間及臨床表現，很難確定其實際發病率。在有慢性感染傷口裂開的情況下，很難分辨是單獨的傷口感染還是潛在的胸骨骨髓炎的表現。

胸骨不穩定是指術后胸骨發生骨折或固定裝置部分或全部失效，導致胸骨異常運動。該并發癥的發生可導致胸骨裂開，甚至進一步發展成縱隔炎、胸骨骨髓炎，威脅患者生命。病原微生物的感染可導致胸骨不穩定，胸骨不穩定也可招致微生物感染，預防胸骨不穩定，需要可靠的胸骨固定。

胸骨愈合并發癥的發生已確定的相關危險因素有許多，如慢性阻塞性肺病、糖尿病、腎功能不全、免疫抑制狀態、糖皮質激素使用、肥胖、骨質疏松、既往胸骨切開術或雙側乳腺內動脈取用等[1，3-6]。外科技術是預防胸骨不穩定和胸骨裂開的關鍵組成部分，為此發展出各種胸骨閉合技術，用以減少相關并發癥。

3 胸骨固定技術

3.1 鋼絲固定技術

3.1.1 單線鋼絲環繞技術

標準的胸骨閉合技術，是使用六根或更多的鋼絲進行胸骨閉合(圖1)。鋼絲環繞穿過胸骨或環繞在胸骨旁/肋間。Wang等[8]的回顧性研究認為使用更多的鋼絲對胸骨愈合有積極的影響。鋼絲閉合的低成本、簡單易學等特征，使其仍為現今臨床廣泛使用的標準閉合技術。

圖1 單線鋼絲環繞技術

3.1.2 雙線鋼絲環繞技術

雙線鋼絲環繞使胸骨表面的應力得以分散，從而增加胸骨對撕裂的抵抗力，雙線與單線相比，生物力學更加穩定[2](圖2)。Shafi等[2]最新的meta分析認為對肥胖患者[體重指數(body mass index，BMI)≥30 kg/m2]，雙線技術是減少胸骨裂開與胸骨不穩定的可靠方法，但納入meta分析的研究數量有限，僅有兩項研究，因此結果的適用性需更多研究資料的支持。

圖2 雙線鋼絲環繞技術

3.1.3 鋼絲“8”字縫合法

與單線鋼絲環繞相比，“8”字縫合法能增加鋼絲與胸骨接觸的面積，不同于環繞法的垂直剪切力，其在胸骨上發出的剪切力是傾斜或水平的，較不易切割胸骨(圖3)。“8”字縫合法雖是常用的胸骨閉合技術，但其優勢仍存在爭議。最近的系統評價納入6篇文獻，其中3篇為隨機對照試驗(randomized controlled trial，RCT)，2篇為回顧性隊列研究，1篇為最佳證據主題研究；定性結果為4項研究顯示2種技術無顯著性差異，2項研究認為“8”字縫合法優于單線鋼絲環繞技術[9]。最近的一篇針對肥胖患者(BMI≥30 kg/m2)的meta分析得出“8”字縫合法較單線杠四環繞技術而言可減少胸骨不穩定[2]，但納入研究數量有限，僅有4項研究，因此需謹慎解讀結果。Karigyo等[10]報道了一種修改的“8”字縫合法(圖4)，使用四根不銹鋼絲進行胸骨閉合，第一根鋼絲穿過胸骨柄，靠近左側的第一肋骨附著處，穿過兩側的第二肋間隙，然后回到胸骨柄的右邊緣，通過第一肋間隙置入第二和第三根鋼絲，分別通過第三和第四肋間隙縫合，第四根鋼絲穿過第二肋間隙，并沿尾部穿過第五肋間隙，但其是否優于原方法，有待進一步的對照研究。

圖3 鋼絲“8”字縫合法

3.1.4 Robicsek閉合技術

Robicsek閉合技術使用鋼絲線連續前后環繞胸骨兩側肋軟骨，提供側向支撐，然后間斷單線鋼絲環繞胸骨兩側固定胸骨，目的在于加強固定，防止胸骨裂開[4](圖5)。最新的meta分析[4]納入使用Robicsek閉合技術的七項研究，結論顯示對于有骨質疏松和糖尿病等高危因素的患者，Robicsek閉合技術與標準閉合技術相比，患者獲益很少或無差異。另外，Robicsek閉合技術會增加手術時間，胸骨兩側的布線可能破壞動脈血供[4]。

3.1.5 聯鎖多扭鋼絲閉合技術

類似于經典單線鋼絲環繞，聯鎖多扭鋼絲閉合技術在胸骨兩側布置鋼絲，一般為8根，然后纏繞1與2、3與4、5與6、7與8鋼絲兩端，該階段不需扭緊鋼絲，保持鋼絲兩兩纏繞部分與鋼絲離開胸骨的距離相等，扭緊胸骨兩側鋼絲，將胸骨兩部分緊密貼合(圖6)。Mourad等[11]的包含200例患者的前瞻性研究得出結論，聯鎖多扭鋼絲閉合技術可以一種簡單而不耗時的方式提供牢固的胸骨固定，比單線鋼絲環繞技術更能降低胸骨不穩定的發生率，但在淺表傷口感染發生率、傷口分泌物或胸骨后培養結果陽性率上，二者并無區別。

圖6 聯鎖多扭鋼絲閉合技術

3.2 非鋼絲固定技術

3.2.1 胸骨聚合物結扎帶

胸骨聚合物結扎帶由聚醚醚酮制成，具有比不銹鋼鋼絲更好的強度和抗疲勞性，寬度約為5 mm，相較于鋼絲，不容易切割胸骨(圖7)。最新的文獻得出相互矛盾的結果。Marasco等[12]對包含118例患者的RCT研究得出聚合物結扎帶閉合與鋼絲閉合相比，在胸骨感染方面無統計學差異，術后疼痛、鎮痛要求或早期通氣要求方面無顯著差異的結論。與此相反，Nezafati等[13]對包含326例患者的RCT研究則認為，使用胸骨聚合物結扎帶的患者疼痛評分更低，且未出現胸骨裂開。Marzouk等[14]的回顧性研究認為，使用胸骨聚合物結扎帶可降低胸骨裂開及切口深部感染的發生率。胸骨聚合物結扎帶適合骨質疏松等具有胸骨愈合并發癥高危因素的患者，聚醚醚酮材料不會影響磁共振檢查，不會產生鋼絲那樣的金屬過敏。

圖7 胸骨聚合物結扎帶

3.2.2 胸骨鋼帶

胸骨鋼帶增加固定裝置與胸骨接觸面，使載荷分布在較大的表面積上，減少單位體積施加在胸骨上的應力，潛在地減少鋼絲對胸骨的割裂，防止鋼絲斷裂。既往研究[15]發現，與單純鋼絲閉合相比，鋼帶與鋼絲聯合應用可降低胸骨裂開的風險，但未降低術后縱隔炎的發病率。但是鋼帶不能良好塑形緊密接觸胸骨，且遇到緊急再手術時，其拆除費時費力。

3.2.3 鋼板閉合

胸骨鋼板閉合指用鈦合金鋼板與螺釘裝置固定胸骨，目的在于減少術后胸骨不穩定與異常活動，減輕術后疼痛，降低感染發生率和促進骨愈合(圖8)。最近的一篇meta分析[16]表明，胸骨鋼板閉合可使胸骨愈合高危患者的胸骨并發癥發生率降低77%，改善圍手術期生存率并縮短住院時間。Voss等[17]針對心臟術后胸骨不穩定患者使用胸骨鋼板的經驗表明，胸骨鋼板可使胸骨不穩定患者胸骨穩定固定，但術后仍有感染和疼痛的發生，建議僅在不適合標準鋼絲固定的高危患者中進行胸骨鈦板固定。Madjarov等[5]的回顧性研究認為對于心臟手術后胸骨不穩定和傷口感染風險增加的患者，使用胸骨鋼板進行胸骨重建是一種有效的穩定胸骨的技術，以達到預防和治療目的。Tugulan等[18]的回顧性研究認為對于BMI≥35 kg/m2的患者，用胸骨鋼板加固胸骨閉合對術后胸骨并發癥發生率無影響。Royse等[19]的RCT研究得出在心臟手術后6周和12周，應用鋼板閉合裝置的患者胸骨異常運動明顯少于使用鋼絲的患者，且疼痛更輕。近期的RCT研究[20]表明鋼板關胸相比鋼絲關胸促進胸骨愈合，術后6個月胸骨并發癥少于鋼絲關胸，胸部疼痛緩解，生活質量評分更高。但胸骨鋼板閉合裝置，其螺釘的使用會再次破壞胸骨，且緊急開胸時，解除固定十分費時。

圖8 胸骨鋼板閉合

3.2.4 胸骨環抱器

胸骨環抱器由鎳鈦記憶合金制成，低溫條件下能塑形，溫熱環境使其復形。開胸術后，使用環抱器固定胸骨，其與胸骨接觸面積大，能持續自加壓，避免胸骨切斷和松動，具有良好的組織相容性、較強的抗腐蝕性，手術操作簡單快捷(圖9)。心臟瓣膜置換術后使用環抱器能降低胸骨裂開率、肺部感染率、術后疼痛評分，減少呼吸機使用時間，但手術時長與標準閉合方法相比無明顯差異[21]。最新的回顧性研究[22]表明，環抱器結合鋼絲固定胸骨手術切口，與傳統手術相比操作簡單、固定牢固，在縮短關胸手術時間、減少術后切口并發癥、縮短住院時間等方面具有優勢[22]。但環抱器分為不同型號大小，合適型號大小的選擇有賴于臨床醫生的經驗，不恰當的選擇會影響其固定效果。

圖9 胸骨環抱器

3.2.5 可吸收網狀板

可吸收網狀板設計為生物可吸收，由未燒結和未煅燒的羥基磷灰石和聚L-乳酸組成，這種網狀板在體內吸收約需6年，擁有骨傳導性[23](圖10)。Tamura等[24]對該裝置的回顧性研究表明其搭配鋼絲閉合胸骨使患者疼痛以及對呼吸功能影響減輕。

圖10 可吸收網狀板

3.2.6 胸骨爪

胸骨爪由生物相容性鈦合金制成的，目的為覆蓋胸骨的一大塊骨區，允許胸骨閉合而不穿透骨質，對于擁有胸骨愈合并發癥危險因素的患者，該技術保證胸骨穩定貼合，既往研究得出該裝置能減少術后傷口并發癥，該裝置易于植入，在緊急情況下可快速解除，但最新的RCT研究得出結論，在降低高危患者胸骨正中切口初次閉合術后縱隔炎及淺表愈合傷口發生率方面，胸骨爪閉合與鋼絲閉合相比，二者無統計學差異[25]。

3.2.7 鎳鈦諾釘

Subasi等[26]正在研究使用鎳鈦諾釘閉合胸骨：(1)胸骨閉合開始時，使用匹配的打孔輔助器在胸骨上打孔；(2)將鎳鈦諾釘保持在一個合適的溫度，打開釘子；(3)逐步恢復關閉狀態，對胸骨施加閉合力量(圖11)。但其仍在初步研究階段，尚未在臨床中開展。

圖11 鎳鈦諾釘

3.2.8 新型類棉羥基磷灰石片

在骨缺損區域應用具有骨傳導性的含磷酸鈣生物陶瓷進行輔助治療，可促進骨愈合，但由于性質不親和水以及固體形狀等缺點，生物陶瓷在胸骨閉合技術的應用受限，未普遍應用，實際臨床有效性未知[27]。Yutaka等[27]新開發的新型類棉羥基磷灰石片與舊有生物陶瓷相比，具有親水性，血液易被吸收，具有柔軟的纖維結構，適合調整適應兩半胸骨的間隙，在動物實驗中取得了滿意的效果，但在臨床上尚未開展。

4 胸骨閉合技術的決策

Nooh等[28]首次開發了基于個體危險因素的加權評分系統，用于預測胸骨愈合并發癥，預測準確性為中等，風險評分-1～18分，估計胸骨愈合并發癥發生風險為0.22%～73.65%，得分高的患者應接受加強胸骨閉合技術(表1和表2)。通過該評分系統，充分評估患者胸骨愈合并發癥風險，綜合考慮各閉合技術/材料的優缺點(表3)，最終決定患者的胸骨閉合方案。

表1 危險因素評分

表2 危險因素總得分及并發癥預期風險

表3 臨床上各胸骨閉合技術/方法優缺點

5 討論

術后胸骨愈合，促進成功愈合因素包括精確的重新貼合、對齊和縮小骨斷面的間隙，以促進血流和細胞聯通的恢復；適當的壓迫可促進骨融合，但過度壓迫會阻礙血液流動；進行剛性固定，以穩定其異常活動，防止再次發生微骨折[15]。胸骨穩定對合能促進血運重建和骨形成；相反，不穩定會造成兩側胸骨斷面的異常運動，抑制愈合過程[15]。

理想的胸骨閉合系統應該具備以下特點：(1)穩固牢靠的閉合胸骨；(2)良好的生物適應性；(3)極低的胸骨并發癥發生率；(4)手術需要時，能快速解除；(5)合適的成本。現在仍未有讓臨床工作者足夠滿意的胸骨閉合系統，這為新裝置的研發提供了需求空間。

為達到理想的胸骨閉合，幾十年來全球開發了多種胸骨閉合方法。現有的新技術是否顯著優于鋼絲標準閉合，目前未有定論。近期一篇納入7篇文獻的meta分析認為，與標準胸骨閉合技術相比，多種胸骨閉合新技術在預防術后并發癥方面可能均無顯著優勢[29]，考慮到其納入文獻數量有限，不同文獻胸骨閉合技術不同，其結果的臨床解釋需謹慎對待。網狀meta分析或許能更好地比較不同選擇之間的利弊。此外，現有該類研究的不同文獻之間，患者人群具有異質性，結局指標受干擾因素以外多種因素影響，這可能是對于同種裝置的研究，不同醫學中心得出矛盾結論的原因之一，如何更好地排除干擾因素對結果解釋準確性的影響，是臨床研究方法學需進一步探討的問題。考慮到不同胸骨閉合技術的應用成本，后續該類研究有必要考慮衛生經濟學評價，更加全面地分析新胸骨閉合技術的合理性與必要性。目前有關胸骨閉合技術的爭議，需更多高質量的研究為個體化應用提供循證醫學證據。

依據文獻資料，對于初次正中入路手術的患者，為防止胸骨愈合并發癥的發生，除胸骨閉合技術，臨床上還從其他方面促進胸骨愈合康復。在抗生素應用上，第一代頭孢菌素進行抗生素預防至少24 h，在胸部關閉前局部應用慶大霉素，被證明可減少胸骨閉合感染方面并發癥[3]。關胸時將萬古霉素應用于胸骨斷面，可降低胸骨感染發生率[30]。回顧性研究[31]表明單純冠狀動脈搭橋患者接受利福平縱隔、胸骨和胸骨上組織沖洗，可顯著降低胸骨感染的發生率。但近期關于局部抗生素使用的研究[30-31]為回顧性研究，證據強度有限，且存在潛在的病原體耐藥風險。輔助背心的使用能降低胸骨并發癥發生率，提供更好的胸骨愈合，縮短住院時間，提高生活質量[3]。應用輔助背心對于高危女性患者術后發生胸骨裂開、胸骨感染和縱隔炎有預防作用[6]。對于取雙側乳內動脈進行血運重建的患者，輔助背心可降低傷口感染的發生率[32]。肥胖患者(BMI≥30 kg/m2)開胸術后閉合胸骨時，自體富血小板-白細胞凝膠的應用可降低胸骨愈合并發癥[33]。關于洗必泰皮膚消毒和胸骨后慶大霉素海綿應用對胸骨切開后縱隔炎的影響，近期的一項包含2 340例患者的前瞻性對照研究[7]得出結論，兩種措施的應用可降低縱隔炎發生率。

現有的證據提示，對于成人心臟術后胸骨愈合并發癥低危患者，標準的鋼絲閉合足以達到滿意的臨床預期，但對于具有危險因素的高危患者，改良鋼絲閉合技術或非鋼絲固定技術或許能給該類患者帶來更好的臨床預期。此外合理應用抗生素，使用血小板凝膠，術后應用輔助背心等可進一步減少并發癥發生。因此，臨床上應充分評估患者胸骨愈合并發癥風險，綜合考慮各閉合技術/材料的優缺點，最終決定患者的胸骨閉合方案。