氧化再生纤维素颗粒在猪模型肺段切除表面实现高压气漏封堵

《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Oxidized regenerated cellulose particles enable high-pressure air-leak sealing on lung segmentectomy surfaces in porcine models

　　

目的：肺气漏是肺段切除术后阻碍快速康复的常见并发症。氧化再生纤维素扁平片（ORCF）联合纤维蛋白胶（FG）在既往研究中显示出预防气漏的效果，但受限于组织覆盖不足。本研究旨在通过猪肺段切除模型评估市售氧化再生纤维素颗粒（ORCP；SURGICEL Powder），以解决传统ORCF的局限性。方法：建立猪肺段切除模型，实验动物随机分为六组：空白对照组、单独FG组、ORCF-FG组、聚乙醇酸（PGA）片-FG组、ORCP-FG组和ORCP-FG-ORCF组。通过测量最小气漏压力（MALP）评估不同处理的封堵效果。进一步分析封堵切除面的组织学特征，包括界面间隙比率和封堵层厚度的定量评估。结果：ORCP-FG-ORCF组达到最高的MALP（101.5 ± 5.2 cmH₂O），显著高于所有其他组（p < 0.001）。ORCP-FG组和PGA-FG组的MALP值相当，均显著高于ORCF-FG组。组织学分析显示，与ORCF-FG组相比，ORCP-FG组和PGA-FG组的封堵层整合性和附着力改善。定量组织学分析进一步揭示，PGA-FG组的界面间隙比率最低，而封堵层厚度在各组间并不与机械封堵性能平行。结论：ORCP-FG在该离体猪模型中表现出强大的封堵性能，其效果与当前临床基准PGA-FG相当。作为一种改进的可生物降解封堵材料，ORCP克服了传统扁平ORCF组织覆盖不足的问题，成为预防肺段切除术后肺气漏的机械有效替代方案，并提供有前景的新临床策略。

**论文解读文章**

**研究背景与问题**

肺段切除术已成为早期非小细胞肺癌的标准术式，但术后肺气漏的发生率显著高于肺叶切除术（6.5% vs. 3.8%，p=0.04），尤其见于复杂肺段切除或长期吸烟史患者。气漏不仅延长胸管留置时间和住院周期，还增加感染风险，是阻碍快速康复的核心并发症。目前临床常用聚乙醇酸（PGA）片联合纤维蛋白胶（FG）封堵肺切除面，但PGA成本高、降解后引发炎症反应和胸膜粘连的风险，限制了其广泛应用。氧化再生纤维素（ORC）是一种可生物吸收的材料，其扁平片（ORCF）联合FG在前期研究中展现了基本封堵能力，但封堵效果仍不及PGA片。为克服ORCF组织覆盖不足的局限性，研究人员评估了市售氧化再生纤维素颗粒（ORCP；SURGICEL Powder）的封堵性能，旨在探索一种机械性能优越且成本更低的替代方案。

**研究内容与结论**

研究人员建立离体猪肺段切除模型（选用右尖叶R1a亚段），将120个肺标本随机分为六组（每组20个）：空白对照组、单独FG组、ORCF-FG组、PGA片-FG组、ORCP-FG组和ORCP-FG-ORCF组。通过测量最小气漏压力（MALP）评估封堵效果，并进行组织学分析（HE染色）定量评估封堵层厚度和界面间隙比率。结果表明：ORCP-FG-ORCF组MALP最高（101.5 ± 5.2 cmH₂O），显著高于所有其他组（p<0.001）；ORCP-FG组（68.2 ± 3.2 cmH₂O）与PGA-FG组（68.9 ± 4.3 cmH₂O）无统计学差异，均显著高于ORCF-FG组（41.4 ± 3.4 cmH₂O）。组织学上，ORCP-FG组和PGA-FG组封堵层与胸膜贴合紧密，界面间隙比率以PGA-FG组最低（0.082 ± 0.02），而封堵层厚度与机械封堵性能不平行。该研究发表在《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》。

**关键技术方法概述**

1. **材料制备与分组**：使用市售ORCP（SURGICEL Powder）、ORCF（Ethicon Surgicel）、PGA片（Neville^?）和FG（Beixiu^?），按标准操作程序施加至切除面。样本来源于健康家猪（约6月龄，100±25 kg），屠宰后4小时内获取双肺。
2. **离体肺段切除模型**：分离右尖叶R1a亚段，用单极电刀（40 W）离断段间平面，建立标准化肺段切除表面。
3. **压力测试**：将肺标本浸入37°C生理盐水，通过机械通气逐步增加气道压力（起始10 cmH₂O，每分钟增加5 cmH₂O，最高70 cmH₂O），记录出现连续气泡时的压力作为MALP，由双盲研究人员独立测量。
4. **组织学定量分析**：切取包含封堵材料的1×1 cm组织，HE染色后使用ImageJ软件测量封堵层厚度和界面间隙比率（可见间隙面积/总材料-组织界面面积）。
5. **统计方法**：采用Welch's ANOVA和Games-Howell事后检验比较组间MALP差异。

**研究结果**

**3.1 猪肺段切除模型的压力抵抗性能**
通过测定不同处理组的MALP，ORCP-FG-ORCF组达到最高值（101.5 ± 5.2 cmH₂O），显著高于其他五组（p<0.001）。ORCP-FG组与PGA-FG组MALP无显著差异（p=0.992），但两者均显著高于ORCF-FG组（p<0.001），表明ORCP替代ORCF后封堵性能提升至与PGA相当水平。

**3.2 猪肺段切除模型的组织病理学评估**
HE染色显示：ORCF-FG组封堵层与胸膜间存在微小间隙，黑胶样物质（酸-血红素复合物）积聚于胸膜缺损处；ORCP-FG组和PGA-FG组封堵层紧密贴合胸膜，精确适应表面不平整；ORCP-FG-ORCF组封堵层厚度最大，黑胶样物质分布密集且靠近胸膜。定量分析表明，PGA-FG组界面间隙比率最低（0.082 ± 0.02），ORCP-FG-ORCF组为0.254 ± 0.02；封堵层厚度与机械封堵性能无直接关联。

**总结与讨论**

**讨论部分**
本研究证实ORCP联合FG可提供与PGA片相当的机械封堵效果，尤其ORCP-FG-ORCF三层结构实现了超过100 cmH₂O的MALP，远高于临床预期胸腔内压力范围（30–40 cmH₂O），为术后咳嗽、吸痰等压力尖峰提供了安全裕度。组织学机制分析表明，ORCP的颗粒结构使FG能充分渗透并填充不规则缺损，颗粒与血液反应生成的酸-血红素复合物进一步封堵缺损；多个批次ORCP通过纤维分离形成网络状结构，与FG和ORCF交互后增强锚定和抗拉强度。相比之下，ORCF的纤维结构会毛细吸收FG，导致界面空隙残留。研究受限于离体健康猪肺模型，无法评估长期炎症反应、纤维化和粘连形成，未来需在体存活模型（包括弹性蛋白酶诱导的肺气肿模型）中验证。

**结论部分（翻译）**
与PGA片联合FG预防肺段切除术后气漏相比，ORCP可能具有成本低、易获取等实用优势，而长期毒性和粘连形成需进一步在体内验证。当与ORCF和FG联合使用时，ORCP在该离体模型中显著增强了机械气漏封堵能力。该材料及胸膜覆盖技术展现了强大的机械封堵性能，支持进一步的体内和临床评估。