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气管支气管软化的个体化治疗

Published at: 2015年第1卷第S1期

Tayfun等
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Tracheal suspension by using 3-dimensional printed personalized scaffold in a patient with tracheomalacia

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Tayfun Caliskan1, Sarah Sungurlu2, Septimiu Murgu3

1Pulmonary Division, Haydarpasa Sultan Abdulhamid, Training and Research Hospital, the University of Health Sciences, Istanbul, Turkey;

2Pulmonary Division, Swedish Covenant Hospital, Chicago, IL, USA;

3The University of Chicago Medicine, Chicago, IL, USA

Correspondence to: Septimiu Murgu, MD, FCCP. Associate Professor of Medicine, Co-director of Bronchoscopy, Interventional Pulmonology Fellowship Program Director, The University of Chicago Medicine, 5841 S Maryland Ave, MC 6076, Chicago, IL 60637, USA. 

Comment on: Huang L, Wang L, He J, et al. Tracheal suspension by using 3-dimensional printed personalized scaffold in a patient with tracheomalacia. J Thorac Dis 2016; 8: 3323-8.

呼气性中心气道塌陷(expiratory central airway collapse, ECAC)在临床上值得格外关注,它是指在呼气时中心气道过度塌陷。临床上分为两种,一种是由于软骨软化所致,被命名为气管支气管软化(tracheobrochomalacia, TBM);另一种是由于膜部增生或隆起所致,被命名为过度动态气道塌陷(excessive dynamic airway collapse,EDAC)(图1)。当前,已有多种通过支气管镜、胸腔镜、开胸手术治疗严重气管支气管软化的治疗方案。在本期杂志中,黄立军团队报道了一种新的更加趋于个体化的气管支气管软化治疗方案。

无论是气管支气管软化还是过度动态气道塌陷,呼气性中心气道塌陷在吸气-呼气动态CT或支气管检查中的特征表现为呼气时气道管腔过度塌陷,导致管腔狭窄(1)。呼气性中心气道塌陷患者生活质量明显下降。例如,一项纳入慢性阻塞性肺疾病、哮喘、支气管炎等疾病病例的队列研究发现,呼气性中心气道塌陷在这组患者中的总发病率为5%,问卷调查表明伴有呼气性中心气道塌陷的患者其生活质量较不伴有呼气性中心气道塌陷的患者更差(2)。气道塌陷到何种程度才能致病目前仍不明确,尤其是过度动态气道塌陷。鉴别气管支气管软化和过度动态气道塌陷具有重要的临床意义,因为到目前为止,支架植入及外科手术在过度动态气道塌陷中的治疗作用仍不明显(3)。

气管软化(tracheomalacia, TM),仅仅是指由气管软骨软化所致的气管壁塌陷,不包含由膜部病变所致的气管壁塌陷,大多是由肿瘤、血管压迫或炎症破坏气管软骨所致。其可表现为弥漫型或局部型,前者可见于埃勒斯-当洛综合征(Ehlers-Danlos syndrome)及复发性多软骨炎(relapsing polychondritis, RP),后者多可见于结核、放疗、气管切除或气管插管所引起的气管软骨损伤(4)。气管软化治疗方案的选择主要取决于气管壁塌陷的原因、程度、范围以及患者临床表现的严重程度。无创正压通气(non-invasive positive pressure ventilation, NIPPV)适用于临床表现不明显,气管软骨损伤较轻的患者。Maria Adliff等人将无创正压通气成功应用于复发性多软骨炎患者的治疗(5)。

而对于更多的临床表现明显、气管软骨损伤严重的患者,NIPPV治疗效果较差,而外科手术或支气管镜下支架植入则成为推荐方案。美国食品和药品管理局规定外科手术及硅支架植入为首选方案,金属支架植入只有在上述两种方案无法实现时才可选择(6)。硅支架植入后,患者气短症状立即缓解,呼吸功能恢复明显,但粘液蓄积、支架移位、肉芽组织增生等并发症的发生几率较高,且这些并发症需要长期反复的内镜治疗(7, 8)。由于需要长期植入在人体,多个研究中心仅将硅支架应用于无法外科手术治疗的患者或应用于气管外固定术前的过渡性治疗,目的在于恢复气道通畅、改善患者症状。

开胸手术或胸腔镜手术则应用于气管塌陷明显、呼吸功能损害严重的气管软化患者(如无法排痰或高碳酸血症的肺炎住院患者)。外科手术治疗具有无需异物植入(如气道内支架)永久性解决气道塌陷的优点。目前已研发出包含气管支气管固定术、主动脉固定术及气管外固定术在内的多种成熟的手术术式。

气管支气管固定术常用来治疗儿童气管软化,可经开胸或胸腔镜完成。该术式有两种固定方法,一种是气管前壁悬吊法,即将缝线穿过气管软骨环向前牵拉气管后将缝线与胸骨固定。另一种是气管后壁固定法,即将气管膜部与脊柱前韧带缝合固定。

主动脉固定术是重度气管软化可供选择的手术方式之一,同样可经开胸或胸腔镜完成。这一术式先将主动脉向前牵拉与胸骨固定,再将主动脉后壁与气管前壁经气管前筋膜固定,以此达到通畅气道的目的。但这一术式的预后却不如人意。回顾研究应用这一术式治疗儿童气管软化的40篇文章发现80%的患者临床表现好转,8%的患者无好转,4%的患者恶化,6%的患者死亡。15%的患者发生并发症,如气胸,胸腔积液,肺不张,心包积液,膈神经麻痹以及出血等(10)。

尽管完成了内镜下支架植入与主动脉固定术治疗儿童气管软化的对比研究,但是未能明确哪一种治疗方式的治疗效果更好(11),作者最后总结认为,无论是开胸手术还是内镜下支架植入对于治疗儿童气管软化均有效。但是相对于主动脉固定术的围手术期并发症,内镜下支架植入具有更高的失败风险和更高的死亡率。基于这一研究可得出一个假说,开胸手术较内镜下支架植入治疗效果稳定,远期治疗效果更好。

气管外固定术提供了一种潜在的解决方案。这一术式最早报道于应用硅橡胶强化的聚乙烯补片固定气管狭窄部位作为永久外固定治疗一例儿童气管软化患者(12)。气管外固定术(也可称为气管支气管外固定术)是一种用于治疗弥漫型气管支气管软化的手术术式,这一术式经右侧开胸,结扎切断奇静脉后,充分显露气管及支气管后壁,将气管膜部与气管外固定(无细胞真皮或聚丙烯补片)相缝合,从胸廓入口缝合至左主支气管远端及右中间段支气管远端,以恢复正常气管的D形态(13, 14)。研究报道在部分重度气管软化患者中这一术式有助于改善患者症状,提高患者生活质量,恢复患者呼吸功能(15)。但是,在另一项入组63例气管软化患者的研究中,气管外固定术围手术期并发症发生率较高,14例患者并发肺炎,2例患者并发肺栓塞,6例患者并发房颤,6例患者需要再次气管插管,9例患者需再次开胸行气管切除术,47例患者需术后支气管镜吸痰。2例(3.2%)患者术后死亡,其中1例死于间质性肺炎恶化,另1例死于大面积肺栓塞(16)。综上所述,寻求更为安全的气管外固定术治疗方案十分必要。

在本期杂志中,黄立军团队首次报道了应用3D打印个体化支架行气管外固定术治疗一例成人气管软化患者。先前已有应用支架行气管外固定术的动物实验报道,但是,由于支架固定的尺寸和降解不理想阻碍气管生长而使其应用受到限制(17)。3D打印技术已被广泛应用于医疗假体的制作,也已经被应用于多例儿童气管软化的治疗,但尚未见报道应用于成人气管软化的治疗(18-20)。黄立军团队设计了一种3D打印的270°开环支架作为气管外支架,该支架由聚己内酯构成,具有生物吸收性,在体内维持24个月以后即降解为水和二氧化碳。该支架诱发气管周围组织纤维化或增生进而固定软化的气管壁。获取患者胸部CT及支气管镜检查结果,应用软件对结果进行数据分析,构建出患者正常的气管,并根据正常气管数据3D打印出外支架。右后外侧切口进胸,结扎切断奇静脉,结合术中支气管镜检查确定最佳固定位置后缝合3D打印外支架,取部分胸膜制成补片包绕3D打印外支架以减少支架与周围脏器的磨损。该患者术后机械通气2天,14天后出院,随访3个月时呼吸改善明显,胸部CT提示3D打印外支架固定牢固,气管通畅。

这例手术实现了气管软化的个体化治疗,并且避免了外源性植入体在体内终生携带。但是,这一手术方式还需要更多的应用来检验其疗效。并发症、临床症状(呼吸困难、体力状况)、生活质量需长期随访并如实记录。当然,据我们所知,目前还没有气管内植入3D打印可生物降解支架治疗气管软化的研究报道,如果实现了这一治疗方案,就避免了开胸手术及手术相关的并发症及死亡。因此,应用个性化的3D打印技术治疗气管软化仍需进一步探索。当前在动物模型中研究的组织工程技术结合胶原结缔组织膜(具有生物活性)作为一种潜在的气管替代材料可能成为现实(21, 22)。但是这一成果在人体正式应用前仍需要进一步实验予以验证。

致谢

脚注

申明:作者宣称没有利益冲突。

参考文献

图1:三种典型的呼气性中心气道塌陷。(A)一例动态气道塌陷伴气管膜部向腔内隆起的过度肥胖患者;(B)一例新月形气管软化伴气管内膜水肿的患者;(C)一例环形气管软化伴复发性多软骨炎的患者。

译者:雷杰,唐都医院胸外科主治医师、讲师,博士。现任西安医学会胸外科分会委员、秘书,陕西省抗癌协会肿瘤转移专业委员会常委。主要从事3D打印技术在胸壁缺损修复重建中应用的研究。

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