2.1  自体组织  外科医生通过不断创新手术方式和选用患者不同部位的自身组织尽可能的延长输尿管替代物的长度，但是此类手术均难以避免对周围组织和器官的损伤，术后可出现吻合口瘘、狭窄、肾功能损害等并发症。 2.1.1  肠道  长段输尿管损伤的治疗目前首选采用自身尿路组织进行重建修复，如膀胱瓣输尿管成形术等，若自身尿路组织长度不足时，肠代输尿管术便是有效的治疗方式，特别是上中段的缺损。由于回肠可选取长度较长，相对不固定，有着和输尿管类似的蠕动节律，因此多选用回肠进行输尿管替代，也有选取阑尾进行替代。 回肠：最早在1906年由Shoemaker首次报道，对1例女性泌尿系统结核患者行回肠代输尿管术，随后在GOODWIN等[9]的推广和改进并经过许多不同输尿管替代材料的动物实验和临床研究后[10]，才使得回肠代输尿管技术逐渐应用于临床。裁剪的回肠进行输尿管替代的安全有效性已被许多医学中心报道，其优点包括：只需要相对少量的肠管就能实现接近正常输尿管口径的缺损修复；能够进行较细口径的输尿管替代，使得其可用于输尿管近段或中段缺损的修复；不需要对膀胱进行裁剪成形[11-12]。由于肠管替代部分输尿管易因返流、肠道黏液堵塞等因素导致反复的泌尿系感染，可导致上尿路积水、肾积脓或肾脓肿等损害；肠道具有重吸收功能，可引起高氯性酸中毒等电解质紊乱，进一步损害肾功能；由于替代的肠管张力、血运等原因，术后吻合口瘘及狭窄等并发症亦常见[13-14]。YANG[15]及MONTI等[16]通过将较短的回肠袢横向重新配置成形后使其长度变长，缩小其管径来减少尿液在肠道内吸收的面积，同时达到抗返流的目的，后长期随访证实疗效确切[17]。陈嵘等[18]采用回肠壁外与腰大肌间隧道抗反流技术的回肠代输尿管治疗腹膜后纤维化，取得了较好的临床效果。因为替代的肠段需要比缺损的输尿管段略长，这就增加了尿液吸收面积和代谢性酸中毒发生的风险。因此，采用回肠代输尿管治疗长段输尿管损伤，应将术前血肌酐情况作为衡量手术效果及并发症的重要指标[19]。过去普遍认为由于肠道的特殊性，术前需行彻底的肠道准备，但近年来大量研究证实肠道准备是不必要的[20]。因此，有研究认为回肠代输尿管可急诊完成，无需肠道准备，此时组织无水肿和粘连，解剖清楚，组织血运佳，并发症较二期手术少，且该术式能够提供足够长度肠管修复长段输尿管损伤，而且可实现双侧输尿管同时替代[5]。 阑尾：阑尾替代输尿管的优点是[21]：无排斥反应；与输尿管相似的中空管腔结构；阑尾具有一定的蠕动功能，利于尿液排出；阑尾对尿液中氯化物的吸收低，不易引起电解质紊乱。虽然阑尾和肠道一样是自体组织，不产生无排斥反应，但仍有许多难以克服的缺点：由于阑尾自身长度的限制，替代的输尿管长度有限(最长6-8 cm)；阑尾的长度、位置、是否存在病变等情况往往需进入腹腔后方能明确；由于绝大部分阑尾位于右侧，难以替代修复左侧输尿管损伤。 2.1.2  膀胱肌瓣  膀胱肌瓣卷管成形术(Boari成形术)能够重建长达10-15 cm的输尿管损伤，结合肾游离固定及膀胱腰大肌悬吊术甚至可以修复全程输尿管缺损[22]。该术式无需肠道准备，可在输尿管损伤术中立即进行；采用自体膀胱肌瓣组织无排斥反应；取材肌瓣循血管走行，保留膀胱上动脉，最大限度地保留其血运，术后易存活。有学者运用改良螺旋状方法可以减小取材肌瓣基底部的宽度，以增大取材面积、延长取材长度，能提供足够长度(>20 cm)桥接肾盂和膀胱；缝合时可自然在底部和残余膀胱顶壁之间形成一定夹角，增强术后输尿管的抗反流机制，而且螺旋肌瓣为旋转缝合，膀胱平滑肌在收缩时可进一步增强成形输尿管的顺行蠕动[23]。因此，重建的输尿管无需加做黏膜下隧道抗反流缝合。由于螺旋状平滑肌缝合后特有的收缩功能显著降低了术后输尿管反流的可能性，进而降低了术后肾输尿管积水的发生。但膀胱肌瓣长度取决于患者的膀胱容量，取材长度需综合考虑肌瓣的长度、血供和患者术后的膀胱容量等情况，如勉强吻合，由于吻合口张力大、血运不佳，术后易漏尿、狭窄等。膀胱肌瓣输尿管成形术主要适合于膀胱容量正常、输尿管缺损在中下段的患者，如患者本身是挛缩膀胱等情况需要选择其他的修复重建方式。 2.1.3  颊黏膜  颊黏膜补片用于输尿管重建最早是由SOMERVILLE和NAUDE[24]在1984年的动物模型中描述的。在最初的报告中，口腔黏膜卷管后替代一部分输尿管，并由带蒂网膜进行覆盖支撑[24-25]。颊黏膜补片具有薄层血管丛和较厚的非角质化的“湿性”上皮，是理想的移植物。ZHAO等[26]应用达芬奇机器人腹腔镜下进行口腔黏膜移植物输尿管重建的多中心分析，他们将无复发生存定义为无积水和症状(疼痛)，随访13-44个月无复发率89%(19例中17例)。他们认为用于输尿管重建的颊黏膜只需要1-1.5 cm宽，颊黏膜补片进行修复的长度最长达8 cm。此种方法并不妨碍进一步的重建。由于输尿管仍留在原位，没有输尿管组织被丢弃，因此如果术后复发，仍可选择回肠替代或自体肾移植等手术。他们认为颊黏膜补片输尿管重建的理想候选者是肾盂成形术失败患者。 2.1.4  腹膜  由于腹膜自身结构简单、取材方便、材料充足，在泌尿道的修复重建方面也有众多尝试。BüYüKüNAL等[27]通过鼠腹直肌腹膜瓣行膀胱外翻修复，术后1周移植物内层可见尿路上皮覆盖，提示腹膜可在尿液环境下存活。SHAUL等[28]采用兔游离腹膜替代尿道治疗尿道下裂，组织学检查可见腹膜间皮细胞被尿路上皮细胞所替代。南勋义等[29]利用游离腹膜替代输尿管全层缺损，发现腹膜可以存活，术后6周腹膜间皮消失，但未见尿路上皮细胞生长，移植物管周未见新生的肌肉和神经组织。由此表明腹膜仅为黏膜，缺乏肌肉和神经，无法模拟正常输尿管的收缩蠕动。 2.1.5  大网膜  人体大网膜面积大，富含血管和淋巴管，许多手术后可见带蒂大网膜包绕缺血器官后可产生血 供[30]。蔡育彬等[31]通过去除输尿管血供方式建立输尿管严重损伤动物模型，并用带蒂大网膜包裹损伤的输尿管，组织学检查及免疫组织化学证实在输尿管黏膜、肌肉等结构完整的情况下，大网膜可促进血管再生、恢复损伤处血供，帮助输尿管损伤的修复。另外也有临床报道，带蒂大网膜包裹输尿管吻合口可迅速与吻合口周围粘连，减少尿液渗漏，有效预防输尿管吻合口瘘[32]。但大网膜应用于大于5 cm的输尿管损伤修复未见成功报道。 2.1.6  血管  选用静脉血管代替输尿管，其优点是：管腔粗细可选，静脉瓣可防止尿液反流，无排斥反应。张英杰等[33]动物实验结果证明，在长度5 cm以下的缺损段静脉替代输尿管可完全成活，4周后和正常输尿管基本相同，但对于长段的缺损则难以存活。而且由于选取静脉血管需增加手术部位和创伤，因此对于长段输尿管损伤的修复不建议选取此修复方法。 2.1.7  自体肾移植  HARDY[34]在1963年首次将1例近段输尿管损伤患者的肾脏成功移植至自体髂窝处。自体肾移植血管重建技术已相当成熟，主要难点在尿路重建方法选择和尿路并发症防治，以及损伤侧肾功能保护。张宏宪等[35]总结后腹腔镜自体肾移植治疗复杂医源性输尿管损伤的经验，认为自体肾移植较肠代输尿管术有以下优点：由于无肠液分泌、细菌移位，不会出现反复的泌尿系感染；无肠道吸收导致的电解质紊乱及继发性肾功能损害。但是，此类手术需在具有腹腔镜手术、血管外科手术及肾移植手术经验丰富的医院进行，限制了其推广，并且只能在常规输尿管修复重建手术不能实施的情况下采用。自体肾移植虽没有异体肾移植的免疫排斥反应，但仍可出现严重的并发症，如血栓形成、急性化脓性肾盂肾炎、输尿管坏死、肾动脉瘤破裂等，常被迫切除移植肾[36]。 2.2  异种异体组织  有许多研究者尝试采用各种异种异体组织材料作为输尿管替代物修复长段输尿管缺损，如羊膜、异体膀胱黏膜、心包膜、皮肤及异体输尿管等，但均因排斥反应、移植物变性、钙化、狭窄、吻合口狭窄、吻合口漏尿或憩室膨出等原因导致失败[37]。因此，不在此赘述。 2.3  非生物材料  早在20世纪40年代就有人研究用维塔利姆高钴、钼耐蚀耐热合金[38]、钽[39]、铬等人工合成材料进行的长段输尿管修复重建，不管是动物实验还是人体试验，均因为无输尿管蠕动功能、排斥反应、返流、尿盐结晶附着、吻合口狭窄及漏尿等原因导致失败[40]。随着材料学的不断发展，1960年代起替代物材料的选择转向了硅胶、聚四氟乙烯[41]、涤纶、尼龙、Gore-Tex管等各种有机材料[42]，但仅有少数动物实验成功报道，并没有进入临床试验。 2.3.1  Gore-Tex管  1998年，BALTUCI等[43]将5只犬行左侧输尿管中段(5-8 cm)切除，用Gore-Tex替代缺损部分输尿管并置入双J管，术后21 d取双J管，术后12周行排泄性尿路造影及腹部超声检查。结果显示，所有犬左侧肾脏均有实质萎缩并显示明显的输尿管扩张；组织学可见吻合口严重狭窄，假体周围可见明显纤维组织，在Gore-Tex管腔内未发现细胞层附着，可见Gore-Tex管生物相容性差，不适宜作输尿管替代物。该作者提出应开发可吸收、组织相容性好的生物材料替代输尿管。 2.3.2  真丝  真丝是天然高分子蛋白质，组织相容性好。在20世纪50年代，真丝人造血管在临床上已获得成功。1988年何家扬等[44]聚氨酯涂层的人造真丝输尿管用于犬输尿管替代实验，结果显示实验犬存活率55%，光镜下可见增生的尿路上皮附着于真丝管壁外，扫描电镜下见管腔内有少许覆盖物，证实聚氨酯涂层的人造真丝输尿管可引起局部排斥反应和反复感染。同时，由于缺乏蠕动功能易引起磷酸钙和磷酸镁铵等物质沉积。因此，目前真丝人造输尿管只见于动物实验，并无临床应用。  2.4  生物材料  随着细胞学的深入研究、组织工程学的飞速发展，使得生物材料人造输尿管替代物的研究成为可能。组织工程学是将细胞、生物材料与应用工程学技术相结合，研究制造能够模仿和改进其替代器官或组织在人体中功能的生物结构替代物[45]。组织工程可归纳为3要素：即种子细胞、细胞生长因子(信号因子)和支架材料，其关键是建立能够为细胞输送营养和促进生长代谢的三维空间结构，这也是形成具有形态和功能替代的组织或器官的基础。目前长段输尿管缺损修复重建的生物材料研究还处于试验阶段，研究主要集中于改进支架的组织相容性、可降解性，同时通过材料的表面改性、不同材料杂化、仿生原理或是复合材料等方式改变材料的物理化学性状来帮助细胞的附着生长和营养运输[46]。 2.4.1  细胞外基质  细胞膜表面抗原和特异性分泌物质可引起排斥反应。由胶原蛋白和多糖等构成的细胞外基质，是一种稳定且低抗原性的结构。因此，来自同种异体的输尿管经脱细胞处理后获得的输尿管细胞外基质，可作为自体尿路上皮、平滑肌等细胞生长的载体。2006年，MATSUNUMA等[47]将尿路上皮细胞和骨髓间充质干细胞植入制作的输尿管脱细胞支架并移植至裸鼠或裸兔体内，结果证实输尿管脱细胞基质是构建长段输尿管的良好支架，并且能够促进血管的生成。当然天然的细胞外基质还有小肠黏膜下层、膀胱黏膜下层可供选择。细胞外基质具备以下几个优点[48]：低抗原性，不易产生排斥反应；细胞生长的良好载体，利于营养输送和代谢产物排出；移植后可保持输尿管的密闭完整性，确保尿液正常排出；可作为支架诱导自体细胞爬行生长。 2.4.2  聚-L-乳酸  聚-L-乳酸是L-乳酸的聚合物，经三羧酸循环降解为水和二氧化碳，不会引起排斥反应。研究表明，聚-L-乳酸长段输尿管替代支架可维持35周左右，在体内完全降解时间约1年[49]。南京大学研究小组运用不同的工艺和方法来改变聚-L-乳酸的形态、大小、降解时间及与细胞的亲合力[50]。此外，将聚-L-乳酸与羟乙酸、氨基酸等聚合并使聚合物泡沫化，以此改变聚合物的表面化学及超微结构，利于细胞的生长和营养代谢。该研究小组通过不断的探索发现，天冬氨酸可塑性聚-L-乳酸由于亲和力高、降解易于控制、接近生理结构等优点，是理想的乳酸复合物长段输尿管替代材料。王晓庆等[51]采用电纺丝法将不同质量比例的质聚己内酯/聚乳酸-羟基乙酸制作成可降解输尿管内支架，发现其具有较好的力学性能及体外降解性能。 2.5  生物3D打印  目前长段输尿管缺损重建修复材料的难点在于，如何较好的模拟输尿管有节律的蠕动排尿功能，本质就是输尿管平滑肌及神经纤维再生的规律及调控其再生。近年来随着3D打印技术的发展而出现的3D生物打印技术，被誉为3D打印“皇冠上的明珠”。3D生物打印技术通常被定义为[52]：运用3D打印技术将包含活细胞等的各种材料进行打印。3D生物打印技术为制造结构和功能相关的仿生组织提供了强大的通用性，可以精确控制细胞和生物材料的空间分布，有可能重建出具有精确、详细、甚至个体化特征的组织工程结构的替代物，以模仿目标组织和器官的精细形状、结构、架构，从而模拟其功能[53-54]，有望弥合组织工程学替代物与天然组织之间的差异。生物打印后的结构应具有足够的机械强度，以保持其形状，并承受植入后的外部应力。组织的充分、有效血管化是组织存活并转化为临床应用的关键问题之一，这对于需要充足氧气和营养供应的大体积组织构建尤其重要。植入任何组织结构的细胞都需要充足的营养和良好氧气输送，并能清除细胞代谢产生的废物以维持其活力和功能[55-56]。生长因子和其他信号传导生物分子的有效扩散对引导细胞行为也至关重要。大型组织和器官与体内复杂的脉管系统相结合，由其提供血液流动以维持所有必要的供应和功能。迄今为止，生物3D打印已被运用于生成皮肤、软骨、骨骼和血管组织[57]。人造皮肤和软骨组织已成功在人体进行原位移植[57-58]。泌尿系统的输尿管、膀胱及尿道类似，都是具有多层组织的中空器官。理想的膀胱和尿道再生生物材料应该允许成熟的上皮细胞层均匀、恒定地附着在腔表面，并在腔外包涵平滑肌细胞的多个细胞层；还应该提供足够的机械支持，防止在体内新组织形成之前过早地塌 陷[59]。生物3D打印技术可能生成尿道、输尿管、血管等中空的管状组织，随后是中空的器官比如膀胱等[54]。泌尿系组织的重建最初集中于应用组织工程技术构建胶原支架并植入尿路上皮细胞和平滑肌细胞作为种子植入[60]，其目的是创造一种具有三维结构的细胞外基质和患者特异性细胞类型的功能性组织，以降低自身免疫性排斥风险。支架的来源包括合成聚合物[61]、天然聚合物[62]、动物和人体组织的脱细胞基质等[63-64]。组装后培养阶段可以将人工制造的管状器官进行改造和发育成熟，使其在体内达到较最初制造时具有更好的功能状态。如果生物打印的管状器官想要替代目前人工合成的、供体的和自体的移植物，它们必须在在解剖结构的精确性、细胞环境反应性、机械性能、自身免疫耐受度、长期通畅性和最终的功能性上能够与人体组织紧密匹配。为了实现这一目标，研究人员应该尝试在宏观、微观和潜在的纳米尺度上模拟正常健康的组织结构[65-66]。尽管3D打印技术的出现使研究人员在过去十年中取得了长足的进步，但在实验室制造的这些替代物在功能重建方面及与临床需求之间仍然存在很大的差距。需要进一步考虑的是，可能同时多个患者迫切需要定制3D打印制造的组织，因此对任何生产过程都有严格的时间和速度要求。如果能够将自动化集成到管状器官制造过程中，将有潜力满足这些制造需求。2017年，哈佛大学医学院研究团队制造出具有高度自动化的多细胞/材料生物3D打印机，可同时打印出7种不同细胞来源的“生物墨汁”，分别打印出大脑、心脏、肺、肠道、胰腺、肾脏、膀胱等类器官结构[67]。随后该团队于2018年运用生物打印技术将内层的人尿路上皮细胞和外层的人膀胱平滑肌细胞同时打印出来。该团队成功地用自行设计的凝胶生物墨水打印出了可灌注的管状多层中空组织结构，而环状多层中空管道是重建复杂中空组织或器官的基础[68]。仁济医院整形外科研究团队将尿道上皮细胞和尿道平滑肌细胞分别与复合水凝胶(7%海藻酸盐和2%甲基丙烯酸酐化明胶)混匀后，通过改进的同轴多通道生物3D打印机打印出内、外双层结构的空腔管状组织，体外培养实验证实该复层尿道组织可长期存活[69]。但是，截至目前尚无成功运用3D生物打印出复杂、多层次空腔管状组织或器官试验成功的报道。尽管目前运用3D生物打印技术重建泌尿系统中空器官方面还处于试验阶段，而且研究更多集中在尿道和膀胱，但是随着科学的不断进步，相信不久的将来，3D生物打印技术就能制作出由多种细胞组成模拟正常组织器官在体外分化、发育的，具有节律蠕动等正常功能的输尿管、尿道甚至是整个膀胱，用于替代患者缺损的输尿管、尿道和膀胱。 "