游離自體靜脈補片修復(fù)實驗犬氣管膜部缺損的可行性

曹 磊,曹智理,李單青

游離自體靜脈補片修復(fù)實驗犬氣管膜部缺損的可行性

曹 磊,曹智理,李單青

目的研究游離自體靜脈補片修復(fù)實驗犬氣管膜部缺損的可行性。方法頸部正中切口。取8只成年實驗犬右側(cè)頸靜脈壁作為補片移植物。暴露實驗犬頸部氣管，切除環(huán)狀軟骨下方第四氣管環(huán)水平部分膜部形成約2 cm×2 cm大小全層缺損，并使用靜脈補片移植物修補受損氣管膜部缺損。術(shù)后使用纖維支氣管鏡檢查氣管通暢度。實驗犬存活至術(shù)后6個月實施安樂死，取氣管標(biāo)本計算收縮率，并進(jìn)行組織學(xué)檢查。結(jié)果所有實驗犬均未出現(xiàn)手術(shù)并發(fā)癥，術(shù)后支氣管鏡檢查未發(fā)現(xiàn)吸氣或者呼氣時氣管塌陷，說明本方法修補氣管具有足夠通暢率。術(shù)后6個月處死實驗犬，計算移植物修補氣管最狹窄部位的橫截面積與補片下第三軟骨環(huán)部位的橫截面積之比(收縮率)為1.07±0.04，說明修補部位氣管管腔未出現(xiàn)明顯狹窄。組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)所有補片移植物表面新生上皮。結(jié)論頸靜脈補片修補氣管膜部缺損安全有效。

靜脈補片；氣管膜部缺損；修補

惡性病變直接侵犯氣管后壁、創(chuàng)傷及醫(yī)源性原因造成的患者氣管膜部缺損通常需要修補。對于較小的氣管膜部缺損最理想的修補方法是直接縫合氣管壁，但容易造成氣管管腔狹窄。因此，使用自體組織移植是一種較好的方法，現(xiàn)在有多種材料用于修補氣管膜部缺損。靜脈移植物修補氣管缺損還未被驗證過。本研究目的是驗證頸靜脈移植物是否可以修補氣管膜部缺損。

1 材料與方法

1.1 材料 本研究使用體重14～16 kg的8只實驗犬。每只實驗犬給予肌肉注射鹽酸氯胺酮20 mg/kg(福建古田藥業(yè)，0.1 g/支，批號：1609282)進(jìn)行預(yù)處理。術(shù)前行左側(cè)橈靜脈插管以便于液體或藥物輸入。使用戊巴比妥鈉5 mg/kg(上海新亞藥業(yè)有限公司，250 mg/支，批號：021004)和哌庫溴銨0.1 mg/kg(匈牙利吉瑞大藥廠，4 mg/支，批號：A63018A)靜脈注射麻醉。麻醉成功后，使用7號氣管導(dǎo)管行氣管插管，呼吸機(成都泰盟軟件有限公司，HX-300S)機械通氣，吸入氧濃度0.4%。呼吸頻率20次/min，潮氣量20 ml/kg。

1.2 方法

1.2.1 手術(shù)步驟 麻醉成功后取仰臥位，消毒術(shù)野，鋪無菌巾。取頸部前中線切口，游離右側(cè)頸靜脈，取一片約2 cm寬5 cm長右側(cè)頸靜脈血管壁為修補頸部氣管膜部做準(zhǔn)備。分離頸段氣管周圍組織并游離頸段氣管，注意避免損傷迷走神經(jīng)和頸段食管。分離頸段氣管前外側(cè)的軟組織，在氣管軟骨部置牽引線，向前牽拉氣管使氣管旋轉(zhuǎn)至少45°。在氣管膜部切開氣管壁全層，切口最上緣為甲狀軟骨下第四氣管軟骨環(huán)，形成約2 cm×2 cm大小全層缺損。此時，準(zhǔn)備氣管插管從切口遠(yuǎn)端插入氣管。使用頸靜脈補片修補氣管膜部缺損，靜脈補片腔內(nèi)面為內(nèi)側(cè)面并使用5-0聚丙烯線縫合補片和氣管壁，修補完成后縫合頸部切口(圖1)。手術(shù)結(jié)束后拔除實驗犬氣管插管。

圖1 使用頸靜脈補片修補氣管膜部

1.2.2 術(shù)后處理 術(shù)后給予實驗犬流食并在術(shù)后7 d內(nèi)使用頭孢噻吩鈉500 mg/d(哈藥集團(tuán)制藥總廠，1.5 g/支)預(yù)防感染。在術(shù)后、術(shù)后6周和6個月行支氣管鏡檢查(奧林巴斯，BP260)。術(shù)后6個月靜脈注射氯化鉀(中國大冢制藥，1.5 g/支)處死所有實驗犬，靜脈補片移植物行組織學(xué)檢查。所有組織使用10%福爾馬林固定，蘇木精和伊紅染色。

1.2.3 自體移植術(shù)后評估 氣管和修補段氣管管腔橫截面積使用以下公式計算：CSA=(a/2)×(b/2)×π(a和b分別代表橫向和縱向長度)。靜脈移植物收縮率為移植物最狹窄部位CSA與修補部位下第三氣管環(huán)CSA之比。

2 結(jié) 果

8只實驗犬術(shù)后均未出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥，順利存活到術(shù)后6個月。術(shù)后支氣管鏡檢查表明每條實驗犬氣管腔修補處相容性好，縫合處無肉芽腫形成(圖2)。修補區(qū)域橫斷面積為(207.2±26.8)mm2，靜脈補片處氣道收縮率為1.07±0.04。每只實驗犬移植處CSA面積與縫合處以下正常氣管管腔相比無明顯減少，說明未出現(xiàn)明顯收縮。術(shù)后靜脈補片連接處組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)血管結(jié)締組織層上有完整呼吸道上皮。

圖2 游離自體靜脈補片修復(fù)實驗犬氣管膜部缺損術(shù)后6個月支氣管鏡檢查(10×)

修補區(qū)域橫斷面積207.2±26.8(mm2)，收縮率1.07±0.04，未見大量肉芽組織生成

3 討 論

氣管是呼吸系統(tǒng)的最為重要部分，主要由12～19個C形軟骨和氣管后部的膜部構(gòu)成，在組織學(xué)上由軟骨環(huán)、平滑肌和氣管柱狀上皮構(gòu)成，氣管環(huán)后方膜部由平滑肌和致密結(jié)締組織組成。氣管及氣管周圍的良性或惡性腫瘤直接侵犯、創(chuàng)傷、醫(yī)源性損傷及手術(shù)并發(fā)癥等都可引起氣管膜部的損傷，甚至大面積缺損。除了較小的損傷可以行直接縫合，多數(shù)氣管膜部缺損需要其他組織或替代物進(jìn)行修復(fù)與重建。

常用于修復(fù)氣管的組織包括：人工氣管假體、同種異體移植物、自體的組織等。理想的氣管替代物應(yīng)具備以下特征[1]：(1)替代物必須具備橫向剛性、縱向彈性；(2)管腔完全密閉；(3)管壁有利于氣管黏膜上皮長入，并協(xié)同纖毛上皮清潔氣道，從而使其具有清除氣道分泌物和抵抗細(xì)菌定植的能力；(4)易于血管化；(5)組織相容性好，非免疫原性，非致癌性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易變性；(6)易于植入。

目前，人工氣管假體不能完全代替氣管，主要是吻合口肉芽組織及纖維組織增生，引起氣管管腔狹窄。2008年首次利用患者自身的干細(xì)胞形成的組織工程氣管成功地移植到1例氣道損壞的女性患者體內(nèi)[2]。移植后5年檢查結(jié)果證實了組織工程化氣管移植，包括人類氣管脫細(xì)胞技術(shù)、自體上皮細(xì)胞及干細(xì)胞培養(yǎng)和分化技術(shù)、細(xì)胞支架播種技術(shù)等組織工程技術(shù)是一類安全且有前途的新技術(shù)[3-4]。但是組織工程氣管所需時間較長，往往不能及時滿足臨床治療需要。

關(guān)于同種異體氣管移植方面的研究，文獻(xiàn)[5-8]多有報道。但是由于供應(yīng)氣管的血管纖細(xì)且呈階段性分布，故在氣管移植時無法通過顯微外科技術(shù)直接進(jìn)行血管吻合來完成移植物再血管化，血運的缺乏最終導(dǎo)致氣管纖毛上皮壞死和軟骨變性。同種異體氣管移植的另一個問題是免疫排斥反應(yīng)。雖然可通過免疫抑制藥來抑制自身免疫系統(tǒng)對移植瓣的排斥作用，但是使用免疫抑制藥后會導(dǎo)致機體免疫力下降、易繼發(fā)感染和提高腫瘤發(fā)生率等問題的出現(xiàn)。

國內(nèi)外許多專家曾經(jīng)使用自體組織修補氣管，使用的材料包括肌皮瓣、心包、食管、肋軟骨及主動脈等[9-15]。這些自體組織替代物組織相容性好、可以避免免疫排斥反應(yīng)，但是此類組織因缺乏足夠的力學(xué)支撐性能而易塌陷，需要依靠腔內(nèi)型支架去穩(wěn)定管壁以防止氣道塌陷。術(shù)后替代物的軟化、肉芽組織的生長、狹窄等問題沒有得到解決，方法有待于進(jìn)一步改進(jìn)[16]。而且，如果氣管壁缺損發(fā)生在胸腔以的外區(qū)域，那些需要通過胸腔手術(shù)取得的自體組織會因胸科手術(shù)風(fēng)險較大且操作復(fù)雜而難于獲得。

靜脈補片通常用來修補血管壁缺損，但是這種方法極少用來修補氣管黏膜壁缺損。筆者曾認(rèn)為，靜脈補片軟而薄，移植后也許需要支持物。但是本研究中手術(shù)后立即拔除氣管插管，并未使用其他支持物來防止移植物塌陷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有的實驗犬都未出現(xiàn)氣管軟化并且能夠咳嗽去除氣道分泌物。在隨后的實驗中筆者發(fā)現(xiàn)靜脈補片移植后實驗犬氣道狹窄和肉芽腫形成比預(yù)期輕。曾有專家建議避免使用間質(zhì)組織進(jìn)行氣道重建，因為間質(zhì)組織表面會形成過多肉芽腫。但是，本研究氣管鏡檢查發(fā)現(xiàn)，8只犬靜脈補片修補的氣管管腔均通暢而無需治療肉芽腫形成，組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)移植物表面分布正常呼吸道上皮。研究過程中沒有發(fā)生與補片相關(guān)的并發(fā)癥，例如靜脈退行性變、吻合處破裂等。移植補片部位和正常氣管CSA相比無明顯變化，說明靜脈補片移植并未引起管腔收縮。

另外，靜脈補片與其他的自體材料相比柔韌且容易縫合，可以被裁剪為任何不規(guī)則形狀。而且游離靜脈移植物密封性好，不受愈合過程影響，因其為自體組織從而避免了移植物排異的不良反應(yīng)。結(jié)果表明，靜脈補片移植物可用來修補氣管膜部缺損。

對于過長或過寬的膜部缺損，靜脈補片移植物是否可以用來修補缺損尚需進(jìn)一步研究。而且本研究的組織學(xué)結(jié)果支持氣管鏡檢查發(fā)現(xiàn)，即靜脈補片可形成正常呼吸道上皮和有功能的氣道腔，需要更多研究探索其再上皮化機制。

綜上所述，本研究說明游離的自體頸靜脈補片縫合及密封良好，為正常呼吸道上皮化提供極好的早期及晚期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，是修補氣管膜部缺損的比較理想的移植物。

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Experimentalstudyofautogenousveinpatchesforrepairofdefectivetrachealmembranouswalls

CAO Lei, LI Shanqing,and CAO Zhili.

Department of Thoracic Surgery, PUMC Hospital, CAMS& PUMC, Beijing 100730, China

ObjectiveTo investigate the feasibility of vein patch grafts being used to repair defective tracheal membranous walls.MethodsThe right jugular veins of eight adults dogs were harvested though midline cervical incisions and used as patch grafts. Each cervical trachea was exposed and a full-thickness lesion (2 cm×2 cm) was created in the cervical tracheal membranous wall by resecting part of the trachea at the forth ring below the cricoid cartilage. The defect was repaired by grafting a vein patch to the posterior surface of the injured part.ResultsAll the eight dogs survived without complications until euthanasia 6 months later. Bronchoscopic examination demonstrated adequate tracheal patency with no inspiratory or expiratory collapse. The experimental dogs were killed 6 months after operation, and the constrictive ratio of the cross-sectional area of the most stenotic site to that of the third tracheal ring below the membranous patch was 1.07±0.04, suggesting that there was no obvious stenosis in the tracheal lumen. Histological examination revealed neoepithelium on the surfaces of all the patch grafts.ConclusionsOur results indicate that jugular vein patch grafts can be effectively and safely used to repair tracheal membranous wall lesions.

vein patch grafts; defective tracheal membranous walls; repair

曹 磊，博士，主治醫(yī)師。

100730 北京，北京協(xié)和醫(yī)院胸外科

曹智理，E-mail：bjxhyyczl@sohu.com

R655.3

(2017-06-20收稿 2017-09-12修回)

(責(zé)任編輯 岳建華)