Clinical Experience of Zhao＇s Artificial Trachea

The practice of artificial tracheal prosthesis has been a major challenge to the entire surgical field worldwide until now. The previously applied prosthesis is ＂inner stent＂ type, which is unable to heal biologically with native trachea, The newly developed design, the Zhao＇s artificial trachea, uses a memory alloy mesh combined with traditional operation procedures. Following a 2-year experimental period, the device has been applied to seven patients with satisfying results.

3D打印复合人工气管移植的实验研究

目的构建三维(3D)打印复合人工气管,通过兔体内气管移植观察人工气管置换的效果。方法通过CT扫描兔气管三维重建结构,提取影像资料用3D打印技术制备聚乳酸羟基乙酸(PLGA)人工气管支架,以酶消化法分离得到兔肋软骨细胞并扩增,种植于3D打印的人工气管支架上培养,制备复合人工气管。取新西兰兔10只,体重约500 g,切除颈段气管2 cm,制备气管缺损动物模型。实验组(n=5)用复合人工气管与气管上、下端-端吻合;正常对照组(n=5)一期行自体气管端-端吻合术。术后观察动物存活情况,并于术后1、3、6个月行X线和CT观察,取材行大体观察、组织学观察;对实验组和对照组的感染率、吻合口裂开率、严重狭窄率、意外死亡率等进行比较。结果 10只新西兰兔顺利完成气管移植手术,术中无死亡。术后7只新西兰兔分别于64 d、96 d、108 d、118 d、125 d、127 d、148 d因呼吸困难死亡,其余3只新西兰兔均存活至6个月时处死,处死前无明显气促或呼吸困难,进食顺畅。兔总体存活64~182d,实验组平均存活158.0 d,对照组平均存活108.4 d,差异具有统计学意义(P<0.05)。实验组新西兰兔意外死亡1只、吻合口重度狭窄0只、吻合口裂开或感染2只,对照组新西兰兔意外死亡2只、吻合口重度狭窄1只、吻合口裂开或感染3只,实验组的意外死亡率(20.0%)、重度狭窄率(0)、吻合口裂开或感染率(40.0%)均低于对照组(40.0%,20.0%,60.0%),差异均有显著性(P<0.05)。结论 3D打印复合人工气管可以短期替代自体气管重建兔气道,吻合口狭窄、感染等为人工气管移植后的主要并发症。

人工气管移植实验研究

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5cm羊气管,实验时切除羊颈段气管5cm,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。

血管化肋软骨结合纤毛化内皮内壁的人工气管重建

目的探讨血管化肋软骨结合纤毛化内皮内壁合成人工气管重建气管长段及特殊缺损的可行性,建立与天然气管的生理结构、功能更接近的人工气管模型。方法以8例新西兰白兔为动物实验模型,I期颈部双层带血供筋膜包埋培养自体肋软骨和鼻中隔黏膜,II期人工气管原位移植,术后定期评估生理、呼吸及病理学等指标。结果 8例实验兔II期术后平均存活时间21.9 d,死亡原因为呼吸困难。人工气管组织解剖可见瘢痕增生,无塌陷,有弹性和硬度。组织病理可见肋软骨和气管环软骨在组织学上有较高相似度;肋软骨在带血供筋膜包裹培养下均未被吸收,仍可见肋软骨组织;鼻中隔黏膜在体内加压及带血供筋膜营养下继续分化,HE染色切片下可见人工气管内壁覆有上皮样组织。结论肋软骨可作为制备人工气管塑形材料;包裹肋软骨的带血供筋膜可提供充足的血供,弥补了游离培养肋软骨致其吸收的缺陷;鼻中隔黏膜在体内加压及带血供筋膜的营养下,有望模拟气管纤毛上皮,从而发挥其与气管内壁相似的生物学特性。

气管隆突重建术的实验研究

研究了一种新的气管、隆突重建术,进行了实验研究。手术要点是仅开右胸,切除右肺中下叶,保留右上叶,隆突下切断左右主支气管,用右侧中间支气管近端与左主支气管远端吻合,右主支气管上提与气管近侧断端吻合。结果5只犬除1只因术中麻醉管脱出而致心脏骤停死亡外,余均存活,术后观察3个月无呼吸功能障碍,饮食、活动同正常犬。

同种异体气管移植的病理学研究

目的探讨同种异体气管移植的临床效果及吻合口病理学变化。方法异体羊新鲜心包经过0.625%戊二醛处理后,包绕6cm Sigma不锈钢丝网支架,制成人工气管。切除实验用羊颈段气管5cm,人工气管与实验羊断端气管头尾端吻合。手术后60、120、180d行支气管镜检查、X线片检查,定期处死实验羊行人工气管病理学检查,观察人工气管、吻合口愈合、血运及肉芽组织情况。结果人工气管可以诱导受体羊气管周围组织生成气管样组织,填充缺损区。60d,移植区上皮组织不明显;120d,移植区覆盖有部分纤毛柱状上皮,气管各层次比较完整;180d,黏膜层有纤毛柱状上皮覆盖,黏膜下层、外膜等小血管丰富,移植区气管各层次完整。结论人工气管可以诱导受体羊气管周围组织生成完整的气管样组织,气管各层次比较完整,实验动物有望长期存活。

气管重建的现状与展望

气管重建是当今国内外在长段气管切除后对气管修复的一种最理想的方法。气管重建的主要方式有自体组织移植、人工气管移植、同种异体气管移植和组织工程气管移植等。本文就气管重建的材料、重建的现状和进展进行综述。

颈段气管肿瘤切除与气管重建的研究进展

目的探讨颈段气管肿瘤切除与气管重建策略及其研究进展。方法在中国知网、中华医学期刊全文数据库、万方数据库,以及PubMed、SinoMed等中、英文数据库中检索2023年3月之前发表的有关颈段气管肿瘤切除及颈段气管重建研究的文献共5285篇。排除重复的检索结果,以及内容相关性较低、无法获取全文、质量较低和缺乏创新性的文献,最终纳入57篇文献,通过分析并结合临床实践经验,总结不同颈段气管外科治疗方式的优缺点、技术细节及适用范围。结果对于颈段气管肿瘤的外科治疗,在切除肿瘤的同时保持气道完整性至关重要,其挑战性在于如何精准地把控颈段气管的生理特性、解剖血供特点及吻合口张力程度,同时采取恰当的气道重建策略。颈段气管肿瘤的外科手术方式(包括肿瘤切除和气道重建方式)依其浸润范围分为短节段气管外科治疗和长节段气管外科方法:侵犯气管纵向长度≤5 cm、环周范围≤50%的短节段气管肿瘤(切除后气管缺损长度≤6 cm)的外科术式已基于不同适应证形成了较为固定的模式,如气管袖状切除端端吻合术、气管窗式切除缺损处拉拢缝合或组织瓣修复术、经内镜局部切除术等,气管移植和人工气管的发展为需要修补长节段气管缺损(长度>6 cm)的复杂病例提供了潜在的解决方案。结论以手术为主的综合治疗是当前颈段气管肿瘤治疗的主要模式,个体化治疗与多学科合作对于颈段气管肿瘤的根治性切除以及气管正常生理功能的重建具有关键作用。

新型复合型人工气管移植实验研究

目的构建新型复合型人工气管,通过犬体内移植初步探讨该人工气管修复重建效果。方法以多孔聚四氟乙烯人造血管为主体,两端压制支撑钛环,钛环外衬缝合环制备新型复合型人工气管。取健康杂种家犬16只,雌雄不限,体重(14.9±2.0)kg;在第3气管软骨环以下切除长约5 cm气管,制备犬颈段气管缺损模型,用新型复合型人工气管与自体气管作端端吻合修复重建。术后观察犬一般情况,术后即刻及1、6个月行CT扫描、三维重建和纤维支气管镜检查;术后14个月处死存活犬取材,行大体观察和组织学观察评价新型复合型人工气管修复重建效果。结果 16只犬顺利完成人工气管移植手术,术中无死亡。6只犬分别于术后37、41、55、66、140、274 d因呼吸困难死亡,解剖见气管吻合口裂开,人工气管移位;其余10只犬均存活至14个月。术后即刻CT扫描、三维重建和纤维支气管镜检查显示人工气管无扭曲,位置良好;1个月时6只犬吻合口有肉芽增生,管腔轻度狭窄;6个月时1只犬吻合口环绕全周有大量肉芽生长,管腔重度狭窄,人工气管扭曲,其余犬吻合口无明显狭窄。术后14个月大体观察见人工气管外周由致密均匀纤维结缔组织包裹;组织学检查示,人工气管内壁未见上皮细胞贴壁生长,吻合口组织炎性细胞浸润,纤维增生。结论新型复合型人工气管可以短期替代自体气管重建犬气道,感染、裂开仍为其移植后的主要并发症和影响远期效果的主要因素。

体内外联合培养提高组织工程管状软骨构建质量

目的 探讨利用组织工程技术提高管状软骨的构建质量.方法 PLA/PGA共纺材料均匀地缠绕在硅胶模具上形成管状支架材料.从兔耳郭软骨分离软骨细胞,在体外培养扩增后接种于支架材料,软骨细胞-材料复合物先体外培养2 d.实验动物分为3组：直接植入组（DI组）,自体软骨细胞材料复合物直接植入兔颈部皮下.联合培养组（CC组）,复合物继续用相同的培养基在体外培养2周后再植入兔颈部皮下.单纯材料组（SO组）,在颈部皮下单纯植入材料和硅胶模具.在植入后1,2,4和8周定时取材,行大体观测,组织学染色,生物化学和分子生物学检测和生物力学评定,主要评估炎症反应程度和软骨形成情况.结果 植入1周时,DI和SO组材料纤维周围有明显的炎症反应,大量白细胞浸润;第4周时,两组炎症明显减退,DI组形成的工程软骨被纤维组织分隔成散在的岛状;第8周时,材料基本降解,炎症消散,但DI组软骨无改善.体外培养2周后,CC组软骨细胞已分泌了许多细胞外基质,将部分降解的材料纤维包裹在内,此时植入体内没有引起明显的炎症反应;第4周时,材料完全降解并形成了相对均质、成熟的软骨组织,各项检测指标均优于同时间点DI组构建的软骨,接近正常气管软骨.结论 体内外联合培养可以明显减轻软骨细胞-PLA/PGA复合物植入具有免疫功能的实验动物自体内引发的炎症反应,提高组织工程管状软骨的构建质量.

人工气管移植的病理学变化

目的探讨一种能与受体气管愈合成为一体的人工气管。方法异体新鲜（羊）心包，经过0．625％戊二醛处理后，包绕长6cmSigma不锈钢丝网支架，预制成人工气管。实验动物（羊）切除颈段气管5cm，用人工气管与气管上下断端吻合。手术后50、90、150天行X线片、支气管镜检查，观察人工气管愈合情况。定期获取人工气管组织，观察吻合口愈合、血运及人工气管内情况，为临床应用提供有力的理论依据。结果8只实验动物人工气管诱导受体气管外组织生成气管样组织，填充缺损区，但必须有足够时间。50天移植区无明显上皮组织；90天移植区有部分纤毛柱状上皮覆盖，气管各层次不完整；150天移植区气管各层次比较完整，黏膜层有纤毛柱状上皮覆盖，黏膜下层为胶原纤维束、腺体可见，外膜可见胶原纤维和透明软骨。结论人工气管可以诱导受体气管外组织生成完整的气管，气管各层次比较完整，实验动物可长期存活。

长段气管缺损后重建术的研究进展

各种先天性因素、肿瘤及外伤等均可以引起气管狭窄，而气管狭窄切除后一期修复重建是临床上最有效的治疗方法之一。但长段气管缺损或狭窄的一期重建并发症多，一直是临床研究的难点。本文就对近年来国内外气管重建的临床应用进行综述。

新型复合型人工气管移植实验研究

以聚四氟乙烯人造血管为主体,两端压制钛金属支撑环集成构建一种新型复合型人工气管。制作犬颈段气管缺如模型,用复合人工气管重建呼吸道。通过犬体内移植动物实验观察复合型人工气管初步效果和影响长期生存的因素。直接移植复合人工气管作为对照组(n=8),复合人工气管移植后加生长因子等改善组织环境作为实验组(n=8)。术后定期气管镜检查以及处死后组织检查评价复合型人工气管移植效果。16只实验动物复合型人工气管均顺利完成移植,无手术死亡。一月后各组吻合口处有肉芽增生。对照组4只犬因移植后呼吸困难死亡,实验组有2只死亡。死亡犬经解剖标本显示吻合口感染、裂开,气道狭窄,人工气管移位脱落。其余犬按计划14月后处死。实验组平均生存时间长于实验组(558.6dvs 401.8d,P<0.05);实验组吻合口感染、裂开、重度狭窄以及意外死亡的发生率均低于对照组(P<0.05)。犬处死后解剖显示复合人工气管已被纤维组织包裹,人工气管腔内未见内膜生长。以聚四氟乙烯为主体连接支撑钛环的新型复合型人工气管替代自体气管重建气道,恢复气道通畅性,能保持移植物不变形。人工气管的复合设计减轻了吻合口狭窄,而感染和裂开仍是复合型人工气管移植的主要并发症,影响动物长期生存。应用生长因子改善局部环境可促进组织愈合。

人工气管移植的形态学观察

目的探讨一种能与人体气管愈合融为一体的人工气管。方法先用异体新鲜(羊)心包,经过0.625%戊二醛处理后,包绕长6cm Sigma不锈钢丝网支架,制成人工气管。用大动物8只(羊),切除其颈段气管5cm,用人工气管与离断气管上下端吻合。手术后50d、90d、150d分别行X线片、支气管镜检查,观察人工气管吻合端愈合情况。定期处理人工气管,病理观察吻合口愈合、血运及人工气管内情况,为临床应用提供有力的理论依据。结果 8只实验动物人工气管可见诱导受体气管组织生成气管样组织,填充缺损区。50d见移植区无明显纤毛柱状上皮,90d见移植区有部分纤毛柱状上皮覆盖,但气管各层次不完整。150d见移植区气管各层次比较完整,黏膜层有纤毛柱状上皮覆盖,黏膜下层、外膜等小血管丰富,腺体可见。实验动物可长期存活。结论人工气管可以诱导受体气管组织生成完整的气管,气管组织各层次比较完整。

记忆合金网二期成形人工气管置换术

目的 探讨能与自体气管完全愈合为一体的人工气管的制备方法。 方法 应用记忆合金网二期手术成形制成人工气管 ,经过 2年的动物实验后 ,应用于临床 ,为 1例复发性气管类癌 ,重建了气管。 结果 这种外带有肌肉血管蒂 ,内面为皮肤复盖替代了气管上皮的“三明治式”人工气管 ,上下端吻合口与自体气管完全愈合 ,结合为一体 ,完全符合气管的生理机能。手术 1次成功 ,无并发症 ,术后随访 6个月 ,患者生活劳动正常。 结论 “三明治式”记忆合金网二期手术成形带蒂人工气管能与自体气管紧密愈合并完全融为一体。这种气管内面复盖自体皮肤 ,没有排异、血供丰富、易于存活。

高分子聚合物材料人工气管移植的实验研究

目的 通过材料筛选和编织成型工艺制备一种新型的人工气管假体 ,构建犬颈段气管缺损与重建的实验动物模型。方法 模拟气管解剖结构和几何形状 ,用聚丙烯和聚乙丙交酯纤维整体编织成网状直形管作为基本支架 ,根据涂层材料和涂层方法的不同制成 3种类型人工气管 ,( 1)Ⅰ型人工气管 :网管内壁依次涂聚氨酯和胶原蛋白溶液封闭网管内壁网孔 ,外壁覆盖胶原蛋白 羟基磷灰石微孔状海绵层 ;( 2 )Ⅱ型人工气管 :网管内外壁均涂聚氨酯 ;( 3)Ⅲ型人工气管 :网管内外壁仅涂胶原蛋白溶液。采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型人工气管分别对 8、4、4只犬行人工气管移植术 ,于术后 30、90、180d行纤维支气管镜、X线摄片及CT扫描检查 ,术后 180d处死全部动物 ,组织标本行病理及电镜观察。结果 ( 1)移植Ⅰ型人工气管犬 ,5只存活至 180d处死 ,3只犬分别因切口感染与吻合口瘘、假体滑脱及实验原因于术后 4 5、96、90d死亡。处死犬假体与宿主气管及周围组织融为一体 ,纤维支气管镜检查示气管黏膜上皮不同程度地越过上、下吻合口向假体内腔中央汇合 ,新生的上皮为假复层纤毛柱状上皮 ,有纤毛超微结构。X线摄片和CT扫描示人工气管显影清晰 ,无移位、通畅良好 ,假体周围组织中散在分布大小不等的新骨。 ( 2 )移植Ⅱ型人工气管犬 。