人工气管移植实验研究

人工气管移植实验研究

【关键词】 人工气管;气管移植;气管重建;黏膜生长

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【摘要】 目的 探讨能与人体气管愈合成为一体的人工气管的实验方法。方法 用长5 cm羊气管，实验时切除羊颈段气管5 cm, 用人工气管重建。手术后1、2周，1、3、6、12个月摄x线片、支气管镜检查，然后处死检查大体和镜下病理, 观察人工气管愈合情况。结果 8只实验动物人工气管与自体气管均顺利达到生物性愈合，黏膜成活，实验动物长期存活。3个月时有部分软骨细胞融解吸收，但支架位置良好，管腔通畅。6、12个月后标本显示人工气管完全成活。但吻合口处有少量肉芽增生，管腔轻度狭窄。结论 人工气管可以与自体气管形成生物性愈合，气道管腔通畅，动物长期生存。

【关键词】 人工气管;气管移植;气管重建;黏膜生长

experimental study on artificial trachea transplantation chen wansheng,jiao yinghua,hao yanbing, et al.department of cardio thoracic surgery,the first hospital affiliated to hebei north university,hebei,zhangjiakou 075000,china

【abstract】 objective to investigate an artificial trachea which can be biologically healed with native trachea.methods the 5cm?long trachea of sheep was pre?treated with 0.625% glutaraldehyde, and the sigma stainless steel stent was positioned inside the tracheal lumen and was sutured together with type?ⅱ zhao’s artificial trachea.the reconstruction of the defect of the trachea was performed with it after resection of 5cm trachea.then x?ray,bronchoscopic and pathologic examinations were conducted periodically after 2 weeks and 1,3,6,12 months to observe the healing state of the artificial trachea.results the biological healing of artificial trachea with native trachea was achieved in all of the 8 animals.the mucous membrane was alive.the animals were all alive for a long term. on the third month the stent was in place and the lumen was well open although the part of cartilage cells were absorpted.on the sixth and twelfth month the artificial trachea was well alive with slight granulation,and there was stenosis around anastomosis.conclusion the artificial trachea can be healed with native trachea biologically,which is made from preserved homogenous trachea with sigma stent, with being guaranteed airway open and long?term survival of the animals.

【key words】 artificial trachea; trachea transplantation; trachea reconstruction; mucous membrane growth

气管狭窄(气管肿瘤、气管瘢痕)都会造成严重的呼吸困难，甚至窒息死亡。气管移植或人工气管替换是最有效的治疗方法。气管移植至今没有成功，由于市场上没有随时可以获得的人工气管，需要切除大段气管的患者只能不治而死。所以，这是一个世界难题。我院2007年4至12月完成羊气管移植术8例，取得良好效果。

1 资料与方法

1.1 实验动物 河北省康保县健康改良羔羊8只，雌雄各4只，体重30～36 kg。不锈钢丝裸支架由江苏西格玛医用实业有限公司提供。

1.2 手术方法 给羊静脉注射氯安酮麻醉，气管插管接简易呼吸机供氧并通气。捆绑羊四肢，剪颈部毛，用备皮刀刮干净。碘伏消毒，铺单。在颈中部纵行切开皮肤，将皮向上下、两侧缝合牵开。纵行切开肌层，显露气管。游离气管，用带子牵引气管，在气管中间取5 cm长，退气管插管，切断下端，用另一根气管插管(已消毒)从气管近端插入气管。再切断上端，取下游离气管，放入0.625%戊二醛内浸泡(液面下)24 h 以上，为下一个羊气管移植用。把sigma不锈钢丝(6 cm)套入0.625%戊二醛浸泡固定好的羊游离气管(长5 cm)腔内，上下两端各超出0.5 cm。退气管插管，把带支架网游离气管插入气管下端，膜部对膜部。将气管插管从游离气管上端插入游离气管。用2?0可吸收线间断缝，先缝合左右前后，再加针，边距0.3 cm，针距0.3 cm，可缝在支架上。退气管插管，在膜部先缝合3针，把带支架网游离气管插入气管上端，用原气管插管从气管上端插入移植气管。再吻合气管上端左右前后壁。用碘伏液冲洗，麻醉加压，无漏气，缝合肌层和皮肤，外纱布包扎。5只在静脉氯安酮麻醉，气管插管接简易呼吸机供氧并通气下行羊移植气管手术。3只在氯安酮麻醉，气管插管供氧或空气、自由呼吸下行羊移植气管手术。术后每天肌内注射青霉素480 u，共7 d。

1.3 观察内容 体温、呼吸、咳嗽、活动、进食及伤口情况。术后1周及1、3、6、12个月分别拍摄颈部x线片，行支气管镜检查，观察人工气管愈合情况，然后处死做常规石蜡病理检查。

2 结果

2.1 术后1～3 d，进食少，活动差，无咳嗽，发热，呼吸平稳，伤口稍红肿，无渗出。术后4～7 d，进食渐增多，活动佳，无咳嗽、发热，呼吸平稳，伤口无感染。术后2周，进食增多，活动佳，无咳嗽、发热，呼吸平稳。术后1个月一切正常，体重平均增加3 kg，2个月后体重增加6 kg，4个月后体重增加14 kg。但3个月后，3只羊有不同程度的咳嗽，5个月后1只羊呼吸声音粗重，后来又出现呼吸困难，6个月处死。

2.2 纤维支气管镜检查 术后1周，移植气管通畅，上下两端气管吻合口对位严密，血运良好，已基本愈合，移植气管腔内有少量淡灰色分泌物覆着，无脓性分泌物。术后0.5和1个月移植气管通畅，上下吻合口已完全愈合，移植气管内面颜色较淡，腔内有淡褐色分泌物覆着，无脓性分泌物。术后2个月，移植气管通畅，上下两端气管吻合口对位严密，羊两端气管血运良好，移植气管腔内有淡褐色分泌物覆着，无脓性分泌物。术后3、6、12个月，移植气管通畅，血运良好，但支架两端气管吻合口附近有肉芽生长，移植气管腔内有淡褐色分泌物覆着。

2.3 x线检查 术后1周，1、3、6、12个月检查，移植气管通畅，位置居中，支架无移位，形态正常。1例下吻合口附近管腔略有缩窄。

2.4 病理检查 3个月镜下标本示移植气管软骨成活，但中心区有灶性坏死，细胞融解。6个月标本示移植气管成活，黏膜完整，但部分区域浅表糜烂溃疡，炎症充血。1年后标本示移植气管存活，管壁明显增厚，内膜炎性充血，上吻合口处少量肉芽。

3 讨论

气管狭窄无论是由于气管肿瘤、气管瘢痕(气管外伤、气管切开)或其他原因引起的，都会造成严重的呼吸困难，甚至窒息死亡。手术切除是最有效的治疗方法。气管只有10～12 cm长，如果切除过长一段气管，就无法将上下断端拉到一起做吻合。因此，多数医院对气管切除手术没有开展，少数医院只能切除较短的(小于5 cm)气管做一期吻合。对于切除长于5 cm的气管，很少有人敢于手术切除。因为一旦无法一期吻合，对于医生和患者来说，都将是一场灾难。气管移植或人工气管替换是交较好的方法。气管移植至今没有成功，人工气管也只是个“内置通气道”不是万不得已，没有人会使用它。而且，由于市场上没有随时可以获得的人工气管，需要切除大段气管的患者只能不治而死[1]。所以，这是一个世界难题。

人工气管不能成功的原因是，它是异物。人工气管分有孔和无孔型，不管是什么材料制成的，都无法与组织细胞完全愈合，它与组织间存在一个界面。而气管与外界是相通的，人工材料直接接触空气和痰液，感染不可避免。有孔的材料强度较差，即使解决了强度问题，组织亦可长到网眼中，但由于没有内膜覆盖，人工材料仍然直接接触空气和痰液，仍然解决不了感染问题。多年来，人工气管困惑着医学界[2]。

2002年北京专家赵凤瑞创造了“赵氏人工气管”——记忆合金网二期成型人工气管。它解决了人工气管没有生命活性，无血供，无内膜生长，无法避免感染、无法与人体组织真正愈合的问题，在医学史上第一次真正让人工气管与人体气管长在一起，成为患者气管的一部分。人工材料完全包埋在无菌组织内。与自体气管吻合后，内面的皮肤与气管黏膜愈合，外面的皮下和肌肉组织与自体气管外膜及周围组织相愈合，融为一体[3]，是真正意义上的人工气管。

但赵氏人工气管需二次手术，中间要隔2～3周。而恶性肿瘤造成气管高度狭窄的患者无法等待。本研究，目的是发明一种可以与自体气管完全愈合在一起的人工气管，而不需二次手术。气管恶性肿瘤切除后直接用这种人工气管重建气管，挽救了患者生命。这种人工气管一旦用于临床，气管外科可较快发展，是气管外科的一场革命。本实验应用的是无覆膜不锈钢丝支架，进一步的实验可以用可回收覆膜支架。作者过去发明的赵氏人工气管，应用的是记忆合金网。记忆合金与不锈钢的区别是记忆合金有“记忆功能”，经过预先塑形处理，在体内环境中它可以恢复原来的形状[4]。本实验可以不要记忆功能，因此不锈钢材料更为经济实用。本实验所用支架是西格玛公司提供的，它是由几组相互平行联结在一起的锯齿形钢丝制成的管形支架。完全可以满足临床上对气管的弹性和张力要求，组织相容性也很好，没有任何排斥反应。

本实验证明，随着时间的延长，移植气管与周围组织结合得越来越紧密，移植气管管壁的软骨虽然有融解吸收软化趋势，但由于周围组织的增生反应，二者愈合成一体而且越来越厚。一年后的标本表明，取除支架的管壁硬度足以保证气道的通气功能。从而解决大段气管疾病手术切除并一期吻合的难题[5]。

【参考文献】

1 史宏灿，徐志飞，赵学维，等.人工气管重建气管的实验研究.中华胸心血管外科杂志，2004，2:25?27.

2 赵凤瑞,张银合,杨金龙，等.记忆合金网二期成形人工气管置换术—气管重建的好方法.中华胸心血管外科杂志，2004，17:25?27.

3 张银合,赵凤瑞,刘德若，等.记忆合金网二期成形人工气管实验研究.中华胸心血管外科杂志，2004，17:45?47.

4 史宏灿.人工气管的研究进展.中国修复重建外科杂志，2005，13:35?37.

5 赵凤瑞,张银合,刘德若，等.记忆合金网二期成形人工气管置换术.中华外科杂志，2003，16:125?127.

作者：陈万生 焦英华 郝雁冰 赵轶峰 吴广忠 李彦明 王大伟 赵凤瑞 作者单位：075000 河北省张家口市，河北北方学院附属第一医院胸心外科(陈万生、焦英华、郝雁冰、赵轶峰、吴广忠、李彦明、王大伟);北京燕化凤凰医院胸心外科(赵凤瑞)