理想的植入物(prosthetic implant),在目前的科技與理念下,須具備以下幾種條件:biocompatible, sterile, non-carcinogenic, resistant to mechanical stress, affordable and available in a convenient format for clinical use。而所謂的biocompatible,意指不會刺激過敏或過分的炎症反應且有適當的collagen ingrowth且能融入宿主(host)的組織。但事實上,目前尚無任何植入物可完全符合上述標準。
筆者因為相當早(1996)就開始用這種type I的mesh來從事尿失禁手術,所以也很早就發現經陰道植入後,最快一個月之內,就可能出現傷口癒合不良,mesh暴露在陰道中的手術併發症。並且使用七年間所累積的13個病人,採取病理組學與免疫染色,來分析造成mesh不被組織接受的原因。
為加強下泌尿道或生殖道手術的效果,所使用之植入物而言,傳統的使用經驗都一致推薦type I monofilament macroporous mesh,例如學名叫做polypropylene的mesh,它的pore size 1.75×2.53mm且為monofilament,所以植入人體以後,因為炎症反應而產生的血球,小如紅血球、血小板,大如macrophage(pore size須>75μm才能通過),均能自由游走於人造纖維之間,使組織在植入後約30天,大部分的宿主即可接受這種異物,而不致因排斥或感染而使mesh暴露於體外。但是這種type I的mesh並不完全符合醫師或病人的期待,目前仍有3%左右的vaginal erosion rate。至於其他typeII-IV的mesh, vaginal erosion機率高出許多(4-11%),已漸漸被淘汰。
目前世界各國的醫學工程與生物工程的知識與技術突飛猛進,基於type I人造纖維有無法克服的缺點,傳統人造纖維材料也漸漸由biologic material(BM)來取代。
為改善mesh植入後,因激烈的炎症反應而產生的異物反應(foreign body reaction),於是BM近年來大量被開發出來;從不久前的heterologous graft到最近新開發的Xenograft不一而足。前者係用屍體的肌膜,經消毒處理以後,植入人體當填補物。這些遺體產物,雖然號稱經過繁複的清潔與消毒步驟,但仍有很微小的比率(一百萬分之一)發生HIV的傳染。後者(xenograft)是由專門為醫療目的,所豢養的動物取出的組織。這種醫療用的豢養,從飼料、疫苗、屠宰場的設施都有FDA的規範,以避免病毒或其他微生物傳染。
目前醫療市場上,這種Xenograft有Surgisis(Cook)與Pelvicol(Bard)、InteXen (AMS)、Xenoform(Boston Scientific)等。Surgisis(SIS)由豬的小腸(submucosa)製成,Surgisis(noncross-linked)的製造過程,工程師刻意將會造成免疫反應(immune response)的細胞移除,但將complex extracellular matrix(即collagen與elastin fibers)與自然的生長因素(collagen type I, II, V growth factor, TGF-bata, FGF-2)保留原狀。 Surgisis目前有2, 4或8-layer三種產品,它被植入後分別在4-12周之間,因人體(或動物)的remodeling process,用結締組織來取代它,植入物的拉力或張力(tensiometric strength)與植入後病態組織之復原有關,所以製造過程中之拉力測試是必須的。Surgisis在植入後10日,張力掉至原來的45%,但在一個月左右又恢復與原來相似。SIS雖然較少造成組織粘連,但在動物實驗中卻發現相當多的2seroma2,導致有液體在層間蓄積出現局部感染。
Pelvicol (cross-linked collagen):
由豬的皮膚製成,與Surgisis不同處在於它是cross-linked constituent elastin fiber with hexamethyl-di-isocyanate(HMD1)。目前的理論cross-linking的好處是可避開collagenases對植入物之分解(degradation),所以作用較Surgisis持久。兔子的植入試驗顯示,一年後50%的Pelvicol仍保持原狀(沒被分解)。但與常用的polypropylene比較;它呈現較慢但較有規則的collagen沉澱。與Surgisis不同處,還包括纖維結締組織包被(encapsulation),而非長入host的組織之中。它的張力一開始較低,但至植入後90日可恢復原來的張力。在一個比較Pelvicol,Surgisis與polypropylene的張力試驗,結果顯示前兩者;在植入不久之張力與polypropylene無異,但3個月以後開始下降,不過部分動物在Surgisis植入後,還出現傷口鼓起的現象。
雖然,BM有polpropylene所缺少的優點,例如較不明顯的炎症反應與較佳之graft acceptance,但相對的它的張力分解,是否會因植入時間之長短,而影響對組織的加強作用,仍然沒有確定的臨床或實驗證據出現。另外,對醫師或病人而言,一直揮之不去的夢靨─排斥的問題仍然存在。但是BM因為可induce Th2 cytokine profile,而使macrophage的激化變小,導致對免疫反應的影響也較少。因此排斥的問題較合成纖維少。
結論:
在基因治療的世代來臨前,使用上述傳統或較進步的BM來加強手術效果,已成一個新趨勢。但截至目前為止,仍然沒有十全十美所謂“ideal”的植入物可供使用。因此,當務之急,除了極力探索發展基因工程療法之外,也可結合長庚體系相關醫學工程或生物醫學(biomedical engineering),從事ideal植入物之開發,以造福全世界罹患生殖泌尿道脫垂或尿失禁的婦女。
參考資料:
- Wang AC. Lee LY. Lin CT. Chen JR. A histologic and immunohistochemical analysis of defective vaginal healing after continence taping procedures: a prospective case-controlled pilot study. Am J Obstet Gynecol 2004; 191(6): 1868-1874.
- Deprest J, Zheng F, et al.: The biology behind fascial defects and the use of implants in pelvic organ prolapse repair. Int Urogyn J 2006; 17:S16-25.
- Konstantionvic ML, Lagae P, et al.: Comparison of host response to polypropylene and non-cross-linked porcine small intestine serosal-derived collagen implants in a rat model. BJOG 2005;112:1554-1560.
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