文摘
气管重建的最大挑战之一,在胸外科这个过程后,直接端到端吻合术是不可能或已经失败了。气管重建的主要适应症包括恶性肿瘤(鳞状细胞癌,腺样囊性癌),气管食管瘘,创伤,成功手术结果为良性疾病和先天性狭窄。气管替代品可以分为五种类型:1)人造假肢;2)移植;3)气管移植;4)组织工程;5)复合自体组织。理想的气管替代仍不清楚,但一些技术已经显示出不错的临床结果。本文回顾了每种技术的优点和局限性在过去的几十年里用于临床实践。主要的限制似乎气管组织再生的能力。 The physiopathology behind this has yet to be fully understood. Research on stem cells sparked much interest and was thought to be a revolutionary technique; however, the poor long-term results of this approach highlight that there is a long way to go in this research field. Currently, an autologous tissue composite, with or without a tracheal allograft, is the only long-term working solution for every aetiology, despite its technical complexity and setbacks.
文摘
自体复合组织在气管和气管移植给了有前景的结果替换http://ow.ly/PLrq30hNUeP
介绍
气管重建和替换是一个复杂的和几个重要的手术指征,包括原发性气管肿瘤(腺样囊性癌和鳞状细胞癌),甲状腺癌,广泛的气管食道瘘管,成功之前的手术治疗良性气管疾病(再狭窄,长期狭窄扩张或非外科手术地修复),很少,先天性气管狭窄。主气管切除后直接端到端吻合术释放周围解剖结构的不足当气管切除的长度大于50%的成人或儿童的30%。与替代气管更换然后实现健康气道修复所必需的。的基础和原则气管更换第一次描述了Belsey(1],1950年由Grillo(22002年)。理想的特点归纳了气管更换表1。
此外,替代不应该涉及使用生长因子,癌症患者的禁忌。最后,在儿童中,气管替换应该增加的大小随着年龄的增长,以适应病人的解剖学(3]。与B的视图elsey(1),一个不间断的纤毛柱状上皮衬里不是必要,只要病人有效咳嗽作为防御机制。
许多技术已经被使用多年来在临床实践中尝试创建理想的气管更换。本文的目的是描述这些而突出其优势和局限性。
合成材料
合成材料,根据定义,non-biocompatible和造粒的风险增加,感染和侵蚀邻近器官的4]。后者可能导致与周围血管瘘管如主动脉或无名动脉,从而增加的风险威胁生命的咯血(5,6]。合成材料构成一个接口的呼吸道,引起炎性肉芽肿,阻拦腔。他们也可以成为殖民与微生物,导致化脓性碎片和口臭(7]。描述了两种主要类型的假体:固体和多孔。
固体假肢
临床试验与固体假体主要用于内维尔假肢,硅橡胶假体与非终结符涤纶环(8]。假肢是伸缩,允许方便地集成到气管腔,便于放置。在1970年至1988年之间,Neville等。(9)治疗35例气管更换,使用直假肢(n = 27) (图1一个)或分叉假肢(n = 8) (图1 b)。这些35岁患者,20良性狭窄,其余15有一个恶性肿瘤。发病率高,缝合线肉芽肿在10个病人(29%)。一个病人移植裂开,取而代之的是一个丁字管。长期的评估结果是困难的,因为许多患者失访。
不那么有利结果报告的T伯父等。(5),用坚实的假肢在9个患者:3例患者死亡,10天,15天,手术后4周,从早期的并发症。两个假体相关的并发症患者死亡后从医院出院后,与无名动脉瘘和分裂的远端吻合复杂化积脓症和纵隔炎。一个病人手术后2个月去世,两人从他们的潜在疾病手术后4个月。只有一个病人还活着后13个月的随访。
如此高的发病率和死亡率,坚实的假体并不是一个长期可行的选择广泛的气管更换。
多孔假肢
与固体假体相比,多孔假肢应该更多的生物相容性,作为他们的多孔性质应该允许灶结缔组织,启动气管上皮细胞的迁移,进一步将义肢纳入剩下的气管组织。
在一项由Maziak等。(10),腺样囊性癌患者38的航空公司,五个病人接受气管重建马勒克斯网假肢。这四个病人进行了手术在1968年之前,当发布演习的气管是未知的。回顾性分析时,三名患者可以得到直接的端到端吻合术代替气管更换合成的替代品。一个病人接受修复重建手术后2周死于之间气管无名动脉瘘管,侵蚀引起的动脉的马勒克斯网假肢。第二个死后切除气管和船底座重建使用马勒克斯网假肢。这个病人死于术后第十天假体的下端裂开后,其次是支气管肺炎和心脏骤停。其他三个患者良好的长期结果,2,5,8年。其中一个病人马勒克斯网删除最初的手术后5年,因为严重的缩小上吻合。直接执行气管的端到端吻合后释放程序用于上下气道。
尽管高发病率和死亡率,气管更换了一个多孔的假肢的研究并没有被抛弃。舒尔茨和同事开发了一个气管假体的多孔钛双圈的大部分钛(11]。主要目的是使用这个假肢更像是喉假肢的病人经历总喉头切除术。有前景的结果后大鼠(epithelisation在假肢,假肢的殖民化和集成周围组织)(12对大型动物最初可怜的(),测试13]。这可能是由于缺乏三要素(11):1)系统位置的硅胶管在假肢保持假肢口径;2)举个假肢的将它附加到肌肉之前更换气管,导致结缔组织的珠子之间的发展钛假肢及其融入周围组织;和3)嫁接从颊粘膜上皮地板在假肢加速纤毛呼吸道上皮再生。
临床使用这个设备给了有前景的结果。一名56岁男子接受全喉切除术收到这个假肢(图1 c)。在16个月随访,他可以通过上呼吸道呼吸和咯血而关闭他的气管造口术数小时。没有感染的迹象或狭窄的假肢,病人可以吃通常很少有吞咽问题[14,15]。然而,这种方法目前有限的近端部分气管喉部,和不能被视为一个有价值的技术长气管更换。
同种异体
同种异体生物相容性与周围组织decellularised时。此外,不需要免疫抑制或生长因子,这使得这一技术潜在的候选肿瘤疾病。然而,缺乏具体vascularisation负责变性气管和主动脉移植。此外,缺乏横向刚度,特别是在主动脉移植,必须补偿通过实现一个支架,使病人慢性炎症,肉芽组织、感染和相邻结构的侵蚀。最后,气管同种异体移植物不允许圆周更换气管,这限制了它的迹象,特别是肿瘤疾病。
同种异体主动脉
2006年,一个zorin等。(16]报道的第一个临床替代气管新鲜自体腹主动脉(图1 d)。病人是一个68岁的老人气管的鳞状细胞癌。硅胶Dumon支架被引入主动脉后更换气管。病人在手术后6个月死于双侧肺炎和感染性休克。家庭拒绝尸检。
同一个团队后报道的情况下,78岁的人优越bilobectomy之后,他的右主支气管与低温贮藏主动脉同种异体移植物重建,这是由金属支架支撑以避免肺切除术(17]。没有证据表明成熟软骨再生在随访中被发现。另一个担忧是降低用力呼气量在1 s (FEV1)的1.27 L,不太不同的预测FEV1如果病人经历了肺切除术(术前FEV12.8 L)。
最大的研究使用低温贮藏主动脉同种异体移植物被W报道urtz等。(18]。5个男人和一个女人有大量粘液表皮样或气管腺样囊性癌是包括在内。更换了新鲜,冻存胸降主动脉从尸体的捐助者。促进血管形成连续的贪污和防止水土流失的大型船只,同种异体移植物被包裹在一个胸大肌肌瓣,有蒂的thoraco-acromial血液供应。四个病人还活着,无病在该研究发表的时候,平均随访34个月(范围26-42数月)。没有病人收到一个僵硬的同种异体移植物足以让明确支架撤军。发病率高:气管食管瘘2例,脊髓缺血前在一个病人,多个支架一个病人,一个致命的大咯血中的迁移与连续的动脉瘘的病人。同种异体的活组织检查显示没有软骨再生,还显示炎性浸润在同种异体移植物和呼吸道上皮细胞的缺失。这些结果发表在动物实验中是不同的。在一只羊模型中,年代eguin等。(19显示主动脉缺损和新鲜或冷冻保存同种异体可能有价值的气管或支气管替代品原位再生的软骨和上皮本地航空公司,最有可能从接受者干细胞。不过,软骨再生是不一致的实验研究:Tsukada等。(20.没有发现软骨再生的确认。
主动脉移植的另一个担忧是贪污的显著缩短,据Wurtzet al。(18]。Tsukada等。(20.),使用图像分析,发现深刻的缩短87.5%的嫁接区域在移植后1年,二次轴向移位的本地气管炎症组织和替换。新鲜同种异体主动脉不促进气管插入后再生,与高发病率由于永久性支架的存在。
气管同种异体移植物
在一份报告中,Jacobs等。(21),24个孩子们治疗先天性气管同种异体移植物,创伤后和长期插管狭窄(图1 e)。尸体气管被从捐赠者益岁老了,24小时内死亡,在multiorgan检索或尸检。气管被放置在一个组织。被化学处理后,细胞移植都是死亡,主要组织相容性复合体标记都失去了。在手术过程中,一个前切口是在狭窄的气管的一部分,并继续向头部地和向尾部方向,直到正常气管或支气管。缩小的侧墙段被删除,只留下的后壁连续性。硅胶支架最初离开为了支持贪污10 - 12周,直到嫁接愈合,被一个新的上皮殖民。随访时间从5月到10年(3.79±0.7年)。24例,20(83%)幸存和16这些没有呼吸道问题。这些患者的稳定和功能的气管移植re-epithelisation腔。 The extremities of the allograft were colonised by the patient's native ciliary respiratory epithelium. This phenomenon was not observed in the mid-portion of the allograft. No patient had rejection or required immunosuppression. The cartilage showed no calcification. This technique is limited by the amount of tissue regeneration. Moreover, no evidence was found to suggest that the tracheal allograft would grow itself.
这个最初的报告之后,1999年北美经验(22]。这项技术使用与前面描述的相同(21]。六个患者先天性、创伤后和长时间插管狭窄,一个死于气管瘘与无名动脉12天。随访时间从0.57到2.44年,平均随访1.68±0.39年。的五个幸存者(83%),3、移除支架,气管软化,需要新的支架。其中一个病人完全切除了支架和造粒去除进行了频繁的支气管镜检查,而另一个病人接受支架植入气管切开插管,decannulated随访中。最后病人仍有气管造口术和支架在最近的后续。显著改善肺功能测试记录气管后同种异体移植物重建。
最近,Propst等。(23)以相同的技术报告他们的经验在10个孩子:后续标志是高速率re-interventions(平均7.38程序的每个病人(范围-))。Re-interventions包括小程序(造粒、气管扩张,内窥镜激光治疗,丝裂霉素应用,支架放置supraglottoplasty,,从事内视镜披裂软骨切除手术扁桃腺切除术和腺样体切除术)以及主要程序(laryngotracheoplasty和幻灯片气管成形术)。用来拔管率(病人不需要任何后续主要开放气道重建管子之前)使用尸体移植气管重建7%(1/14气管重建)。需要长期的气管管子需要软化的重建,也表明穷人机械这样的重建结果。
气管狭窄的气管移植使广泛的修复。然而,他们的位置在当前选项仍不清楚由于发病率高。似乎更合理的使用这些非手术治疗后移植作为最后的手段,幻灯片气管成形术,心包修补气管成形术和/或肋软骨气管成形术失败了(21]。这种技术仅限于良性病变膜后壁是离开。其他限制包括:1)需要长期气管支架其可能出现的并发症;2)的发展严重软化死软骨再吸收,并由纤维化所代替;生物不可思议,完全死去的软骨可以再生生活软骨;和3)气管同种异体移植物的明显的,特别是在长段所取代,不是由呼吸道纤毛上皮、殖民与四肢毗邻主机的本地组织。
看来,气管移植不能为再生的复杂函数作为模板气管结构:高发病率与他们使用,证明了许多re-interventions和需要长期的管子,应该鼓励医生找到替代技术。
气管移植
有三个主要障碍的移植气管。
1)对免疫抑制治疗的需要,这是不合适的如果处理一个恶性肿瘤。免疫抑制使接收者疾病进展或更快复发的风险。
2)复杂的气管的血液供应。这是确保网络的小血管穿透气管软骨环和来自颈动脉(下甲状腺动脉、左锁骨下动脉、左内乳动脉,中间甲状腺动脉纽鲍尔)和胸动脉(支气管动脉)。气管的动脉和静脉的供应不会让自己轻易直接血管形成微小的血管直径和节段性分布。尝试了主要在动物模型:Macedo等。(24)显示保存的猪支气管动脉以及甲状腺下动脉是维持生存所需的圆周长段气管更换。此外,外科医生面临解剖变异的气管vascularisation从一个捐赠者。
3)手术技术:器官移植是要求很高,技术复杂。在气管移植的情况下,维护整个动脉血液供应到气管从两个层次似乎特别具有挑战性。
克服直接血管形成和简化手术技术的必要性,使它很容易复制,包装的气管移植异位组织从收信人是一个有趣的替代。这个组织是vascularised灌注和可识别的血管蒂。这种干预可以执行一个或两阶段过程。
1979年,R大阪证交所et al。(25在人类]报道第一外源的气管移植。气管植入heterotopically进胸锁乳突肌肌肉的接受者,3周后转移到原位的位置。1993年,李evashov等。(26]报道的情况下一个24岁的女性原发性纵隔纤维化明显狭窄的气管,因为这个条件。她接受了单程气管移植的网膜固定术贪污。病人在术后10天,经历过拒绝的迹象,接受皮质类固醇和anti-thymocyte球蛋白。四个月后手术,严重的贪污狭窄发达,用硅胶支架治疗。这两份报告,然而,缺乏明确的同种异体移植物的生存能力和文档的功能品质不同的结构。没有可用的信息是关于长期结果。Klepetko等。(27)使用网膜包裹气管移植,但他们选择了一种两阶段过程中病人也接受两国为终末期慢性肺部阻塞性疾病肺移植。幸运的是病人,在狭窄的切除,手术团队能够重建气管直接端到端吻合术。8个月后移植,移植的病理分析,植入网膜,显示一个至关重要的软骨,呼吸道上皮覆盖没有拒绝的迹象。然而,未被解答的问题是什么是移植的发展如果放在病人的降低气道。
用这项技术最好的临床经验来自Delaere等。(28),发明了一种两阶段技术在捐献的气管被放置在收件人的前臂(图1 f)。这使得移植的血管形成,维持其生存能力在使用前正确气管缺损。气管后壁被撤的同种异体移植物,取而代之的是颊粘膜。免疫抑制治疗与他克莫司、咪唑硫嘌呤和口服糖皮质激素开始静脉注射和维护。气管后来移植到接收者验证组织后的原位位置是可行的。移植缝合到气道缺陷和径向血管蒂是颈部血管缝合。
第一个病人的治疗是一个55岁的女人经历了气管切开术后25年前的一场车祸。她的气管狭窄和放置支架保护腔,复杂的慢性感染(肺炎、支气管炎),组织肉芽和口臭。捐献者和接受者之间的嵌合组织后发生收件人引入颊粘膜移植。内皮和呼吸道细胞起源于捐献者撤军的免疫抑制治疗后不久就消失了。
四个额外的患者的气管移植手术(29日]。在病人2中,免疫抑制治疗停了6周后,坏死的接收者和捐助粘膜衬里发生,和软骨环已经失去了他们的支持,使得这个移植不适用于气道重建。重建的气道是不足以维持呼吸病人4和气管切开术是必要的。气道重建的病人3中仍满足正常呼吸。异体移植术治疗病人5执行一个高级低级喉和气管软骨肉瘤。后续的计算机断层扫描显示vascularised同种异体移植物与伤口恢复地不错与本机气道吻合。直径的6个月后原位移植,重建喉和气管航空公司保持正常,没有肿瘤复发的迹象。
这种技术的局限性包括圆周的缺乏与后膜壁坏死,血管暴露的其余部分移植到相同的风险和需要长期免疫抑制治疗,这使得它不适合积极的恶性肿瘤。尽管有这些缺点,由Delaere和同事研发的技术是一种很有前途的方法。其他报告病例和需要更长时间随访证实的耐久性重建技术。
自体组织复合
我们杰出的区域皮瓣(大网膜瓣(30.],肋间肌瓣[29日),胸大肌肌瓣(31日]或胸锁乳突肌肌瓣)从免费fascio-cutaneous皮瓣(径向前臂皮瓣32,33)或前外侧大腿皮瓣(34])。这些组织的血管自治允许更快的治愈,随着时间的推移更大的可靠性和更好的稳定性。结合这些移植具有刚性结构的再现了气管环的特点。一些外科手术团队选择了假体材料,确保刚性:Maciejewski等。(33]报道的气管重建一个34岁的男人与复发性甲状腺癌浸润气管,用左径向前臂皮瓣作为管和悬浮生物降解网状环外缝合。同样,Yu等。(35]重建气管切除后入侵甲状腺肿瘤用径向前臂游离皮瓣联合PolyMax网(美国Paoli辛迪思,PA)和Hemashield血管移植物(美国波士顿科学,纳蒂克,MA)外部刚性支持。在这两种情况下,没有长期数据来评估这项技术的结果。
最大的临床经验是由Fabre等。(36]。而不是加强与外部假肢,免费fascio-cutaneous从前臂皮瓣是钢筋与软骨struts (图1 g)[37]。在这种技术中,软骨提供了皮肤弹性提供了纵向和横向刚度,同时一个腔上皮。随着移植包括自体组织,没有急性或慢性排斥反应的风险。与合成材料制成的移植,慢性炎症或感染不是问题。新气管重建的主要限制是缺乏黏膜纤毛的清除。呼吸道上皮细胞纤毛不是一个先决条件更换气管只要病人有效咳嗽(2]。因此,缺乏自发neo-trachea需要积极管理内的黏膜纤毛的清除术后支气管分泌物。另一个限制是软骨骨折的风险的情况下在老年病人的广泛钙化。这种技术似乎不适合病人缺乏优秀的横隔膜和呼吸机械功能使其能够有效的咳嗽(38]。2004年8月至2015年4月,16个病人玛丽Lannelongue大学医院接受治疗:12对原发性气管肿瘤(九腺样囊性癌和鳞状细胞癌)三个,三个次要气管肿瘤(一个甲状腺癌和两个气管淋巴瘤)和一个post-intubation扩展气管破坏后支架(历史悠久36]。5年生存率为64.8%。一个病人患有慢性严重呼吸衰竭需要远端短支架和两个其他病人需要永久气管造口术。手术前的两个报道吞咽困难的患者由于广泛的气管食道瘘管手术后能够恢复口腔喂食。重复做演示了满意的开放和动态ct扫描的neo-trachea没有吸气崩溃,在术后早期和几年后的过程。
组织工程
组织工程允许在体外或在活的有机体内创建气管组织通过将一个三维矩阵与干细胞培养在体外和来自病人。不需要免疫抑制治疗手术后:从理论上讲,这是一个有前途的途径,将提供选择患者理想的气管更换。此外,它还可以开辟新的领域在其他器官组织再生。
2008年,米acchiarini等。(39]提出了第一例严重bronchomalacia 30岁的女人,有她的左主支气管取代人类捐献的气管,在殖民地的生物反应器由上皮细胞和间充质stem-cell-derived软骨细胞来自患者。作者指出,贪污立即向收件人提供功能性气道,改善自己的生活质量,4个月后正常的外观和力学性能。然而,长期随访是复杂的。病人的气道再次缩小,崩溃,要求临床医生插入一个支架来保持气道开放。6个月后的支架被但病人有几个支架插入和移除这些年来40]。最终,左全肺切除术在2016年执行,由于移植失败,慢性肺部感染和殖民,无数的支气管镜的程序的数量。其他出版的情况下跟着Elliott等。(3)和Jungebluth等。(41]。Jungebluth等。(41公布一个36岁的男子出现复发的情况下的主要癌症远端气管和主支气管。气道是特制的人工生物纳米复合材料取代以前播种与自体骨髓单核细胞通过36小时的生物反应器(图1 h)。作者指出,没有主要并发症,病人无症状和发表手术后5个月。人工纳米复合材料专利吻合,两旁是vascularised新成立的粘膜,在一定程度上被健康上皮覆盖。会出现气管更换革命,和更广泛的器官组织再生,很快整个医学界的关注42,43和也吸引了很多媒体的关注44]。
研究猪伯彻尔和Macchiarini开展过第一个临床病例,都没有发表(40]。背后的机制殖民矩阵的干细胞,最终生产的气管组织再生的全层上皮衬里,尽管最初的粘膜缺陷,都不清楚。再生气道内呼吸道上皮缺陷只是可能高于基底膜。如果组织损伤严重,涉及到破坏上皮和粘膜层,组织再生是不可能的,治疗导致纤维化和后续新气管狭窄。调查由独立政党导致担忧Jungebluth和同事在他们的科学不端行为的案例报告:与作者声明相反,支气管镜检查报告显示支架需要稳定气道(45]。此外,epithelisation贪污是未经证实的,因为没有健康成长的活检报告上皮结构可以发现(46]。病人发展严重的并发症导致死亡(45]。
所谓生物工程气管更换似乎更像是一个简单的bioprosthesis或人造假肢,这取决于材料用于脚手架。播种干细胞的协议并没有导致组织再生。更多的实验研究再生医学需要完全理解这个领域之前,其背后的生理病理学相关的临床应用。
结论
广泛的气管更换仍在胸外科的最大挑战之一,直接端到端吻合术是不可能或已经失败了。不同的试图实现使用不同的方法,包括人造假肢,异体移植,自体组织复合,气管移植和组织工程。没有一个被证明是理想的气管更换。然而,取得了可喜的成果,其中一些,如图所示,气管移植和自由前臂皮瓣与软骨struts钢筋。与气管移植相比,适应症自体替换可以扩展到不需要免疫抑制治疗恶性肿瘤。缺乏黏膜纤毛的呼吸道上皮细胞是自体重建的主要限制,需要积极管理术后分泌物。进一步的研究在气管更换是必要的,为了优化现有技术,发现新的和理解背后的复杂的生理病理学组织再生和干细胞的使用。
确认
作者想表达自己的感激之情”Gueules混浊”基金会的支持在过去的项目和皮埃尔Bourcier敲定图1 gydF4y2Ba。
脚注
利益冲突:没有宣布。
- 收到了2017年10月27日。
- 接受2017年11月29日。
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