幼猪气管内留置自涨式金属内支架的初步实验研究
作者：艾林 戴建平 郭启勇 刘兆玉
单位：艾林 戴建平(北京神经外科研究所神经影像中心)；郭启勇 刘兆玉(中国医科大学第二临床学院放射科)
关键词：气管；自涨式金属内支架；张力
首都医科大学学报000316 提要：在2组幼猪气管内留置自涨式金属内支架，观察留置支架后2组动物的症状、气管直径与支架直径变化、大体标本及组织病理学等表现，以期为儿童气管狭窄的介入治疗提供实验依据。结果：除中张力组幼猪中1例有症状外，其他动物无明显症状或症状轻微。2组中各有1例幼猪发生金属内支架移位，低张力组中无气管狭窄的发生。病理检查示低张力组幼猪的炎症反应较中张力组幼猪轻。结果提示低张力自涨式金属支架可以应用于儿童气管狭窄的治疗。
中图分类号：R655.3
Experimental Study of Self-Expandable
, http://www.100md.com
Metal Stents Inserted in Trachea of Piglets
Ai Lin，Dai Jianping
(Neuoimaging Center of Beijing Neurosurgery Institute)
Guo Qiyong，Liu Zhaoyu
(Radiology Department of No.2 Affiliated Hospital of China Medical University)
Abstract: To study situation of growing trachea inserted with self-expandable metal stents and provide the base of treating stenosis of trachea in childhood with the stents, stents of different tension being inserted into tracheas of two groups of piglets. The symptoms of the animals, the changing diameters of tracheas and stents, and the appearance of gross specimen and histopathology were observed. All, excep one, the animals had little or no symptoms. Stents inserted migrated in two animals. No trachea stenosis happened in low-tension-stent group. Inflammation existing in trachea of low-tension-stent group was milder than that of middle-tension-stent group. There is possibility that low-tension and large-diameter self-expandable metal stents can be used to treat the stenosis of trachea in childhood.
, 百拇医药
Key words: trachea; self-expandable metallic stent; tension
自Wallace 1986年首次将内支架应用于气管狭窄的实验研究及临床治疗以来[1]，内支架治疗已有较多报道。已往治疗儿童各种原因引起的气管狭窄多采用手术治疗，不能手术的采用气管插管等保守疗法，效果不理想，并发症较多。本实验旨在探讨不同张力支架对气管内、外径及组织病理学的影响，为进一步将自涨式金属内支架应用于儿童气管狭窄的介入治疗提供依据。
1 材料和方法
1996年6月至1997年3月选取辽宁省农家自养40 d的长白猪6只，分成2组，分别留置中、低张力支架，动物气管平均内径为7.7 mm(6～8 mm)。每组3只动物，观察时间分别为4周、8周和12周。
内支架采用深圳惠云电子有限公司制做的中、低2种张力的网状钛合金内支架(支架中、低张力的标准数值厂家由于商业关系未予透露)。本实验所用支架直径均为15 mm，平均长度3.5 cm(3～4 cm)。
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支架留置方法：在喉镜引导下将10 F支架推送器插入气管内，在透视下经推送器将支架推送并释放到气管的中下段，拔出推送器，拍摄胸部气管正侧位像。
每天监测实验动物症状。分别于留置支架后4周、8周和12周各处死1只留置中、低张力支架的动物，通过胸片观察气管与支架直径的变化以及支架有无移位、断裂。处死后取出气管观察，并作组织病理学切片。
2 结果
术后症状：所有动物反应性咳嗽症状在几分钟后消失。中、低张力组各有1例偶有咳嗽，分别于3 d和5 d后症状消失。另有1例留置中张力支架的动物在术后12周内一直间断咳嗽。所有动物术后均无支架咳出，无咯血、呼吸困难。
胸部摄片：留置支架后即刻和处死前胸部摄片可见2例发生支架移位，其中1例留置12周的低张力支架向上移位1.5 cm，1例留置4周的中张力支架向上移位1 cm。所有支架随气管直径生长而膨胀，其中中张力组中留置支架时间为12周的支架虽然完全膨胀，但气管大于支架的最大直径，造成气管狭窄，其余5例未见狭窄。双肺透过度清晰，无肺炎及肺不张征象(图1、2)。
, 百拇医药
病理学检查：肉眼观察结果见表1，镜下观察结果见表2。
图1 低张力组中留置内支架
分别为4周(a)、8周(b)及12周(c)后胸部摄片。短箭头示内支架，长箭头示气管分叉
图2 中张力组中留置内支架
分别为4周(a)、8周(b)及12周(c)后胸部摄片。短箭头示内支架，长箭头示气管分叉
表1 留置支架后大体标本肉眼观察结果 组别
气管
, 百拇医药
息肉
分泌物
粘膜覆盖
外径
内径
中张力
4周
略增粗
略增大
有
有
大部分
8周
增粗
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略增大
无
有
全部
12周
增粗
缩小
无
有
少部分
低张力
4周
略增粗
略增大
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无
有
大部分
8周
增粗
略增大
有
有
全部
12周
增粗
略增大
无
有
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全部
表2 留置支架后镜下病理观察结果 组别
炎症表现
溃疡
坏死
鳞状上皮
化生
纤毛
细胞
腺体
增生
细胞浸润
渗出
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结缔组织
中张力
4周
中性粒细胞为主
多
增生较轻
无
有
有
有
8周
淋巴细胞为主
多
, 百拇医药 增生较重
有
有
有
有
12周
淋巴细胞为主
多
增生较重
有
有
有
有
低张力
, 百拇医药
4周
中性粒细胞为主
少
增生较轻
无
有
有
有
8周
淋巴细胞为主
少
增生较轻
无
, 百拇医药 有
有
有
12周
淋巴细胞为主
少
增生较轻
无
有
有
有
3 讨论
儿童的气管狭窄经常需要长期气管插管或气管切开[2～4]，但长期的气管插管可发生插管的移位、粘液栓子、气管坏死及肺内感染等并发症[5]。由假体材料或肋骨做成的气管外固定架虽然能防止气管支气管软化患者的气道塌陷[6，7]，但这需要通过开胸手术完成，并且这些移植物会引起排斥反应和感染。气管部分切除(切除段小于7 cm)加端端吻合虽也可以治疗儿童的气管狭窄[8]，但是受到狭窄长度和位置的限制，且有些先天性气管狭窄经常伴有其他重要器官的异常，手术病死率很高。近年来，内支架以其操作简单、安全，见效快，给治疗气管狭窄带来光明的前景。
, http://www.100md.com
幼猪作为实验动物由于其生长速度快，可以在短时间内模拟人的发育过程。本实验中除中张力组中1例出现食欲缺乏、体质量增长缓慢及另1例一直间断咳嗽外，其余4例均无明显症状，说明在幼猪气管内留置支架能够被耐受，并且低张力支架优于中等张力支架。
儿童的气管处于生长过程中。这点提示我们在应用内支架治疗儿童气管狭窄时，选择的内支架直径必须大于或等于成人后的气管直径，并且支架能随着气管的生长而扩张，这样才不会在长到成人后造成人为气管狭窄。儿童时期气管受支架张力影响较大，如果按照治疗成人气管狭窄的张力标准选择支架，就会发生一定的危险。本实验中中张力组气管的增粗程度及炎症反应程度均重于低张力组，且有2例发生溃疡坏死。这提示我们在将支架应用于生长期患者时，应选择张力较低、直径较大的支架。
本实验通过术后拍摄胸片及大体标本观察，发现所留置的自涨式金属内支架的直径均能够随着气管直径的生长而增大。虽然1例因为事先估计不足，造成12周后气管直径大于支架直径引起人为狭窄，但此支架已完全膨胀，如果此例支架直径选择得当，狭窄就可能避免。
, 百拇医药
本实验中，全部动物都有程度不同的炎症反应，中张力组的炎症反应程度重于低张力组。考虑其原因之一可能为张力越大，物理因素的影响就越大，也就越容易导致炎症发生。各组内8周和12周的炎症反应程度、气管外径增粗程度已无明显差别，说明留置支架后，这些反应有一定限度。这与我们以前的报道一致[9]。
本实验中，中张力组中2例在支架金属丝下发生了坏死病变，钛合金支架本身的腐蚀性很小[10]，坏死可能是由炎症进一步发展而来，也可能是由于支架的压迫导致缺血引起。
虽然有一些问题仍然影响将金属支架应用到生长期患者，但本研究提示使用低张力大直径的自涨式金属支架可以对生长期患者的气管狭窄性疾病进行治疗。
参考文献
1，Wallace M J, Charnsangavej C, Ogawa K, et al.Tracheobronchial tree: Expandable metallic stents used in experimental and clinical applications. Radiology, 1986,158:309～312
, 百拇医药
2，Neijens H J, Kerrehijia K F, Smalhout B. Successful treatment with CPAP of two infants with bronchomalacia.Acta Paediatr Scand, 67:293～296
3，Montgomery W W. T-tube tracheal stent.Arch Otolaryngol,1965,82:320～321
4，Shapiro R S, Martin W M. Long custom-made plastic tracheostomy. Laryngoscope, 1981,91:355～362
5，Loeff D S, Filler R M, Gorenstein A, et al. A new intratracheal stent for tracheobronchial reconstruction:Experimental and clinical studies. J Pediatr Surg, 1988,23(12):1173～1177
, 百拇医药
6，Filler R M, Buck J R, Bahoric A, et al. Treatment of segmental tracheomalacia by implantation of an airway splint. J Pediatr Surg, 1982,17:597～603
7，Johnson M R, Loeber N, Hillyer P, et al. External stent for repair of secondary tracheomalacia. Ann Thorac Surg, 1980,30:291～296
8，Grillo H C. Surgical treatment of postintubation tracheal injuries. J Thorac Cardiovasc Surg, 1979,70:860～875
9，郭启勇,常钢,刘兆玉,等.气管内留置螺旋状金属内支架的基础研究.中华放射学杂志,1999,29(7):484～487
10，Vinogard I, Klin B, Brosh T, et al. A new intratracheal stent made from nitinol, an alloy with “shape memory effect. J Thorac Cardiovasc Surg,1994,107(5):1255～1261
收稿日期：1999-09-02, 百拇医药
单位：艾林 戴建平(北京神经外科研究所神经影像中心)；郭启勇 刘兆玉(中国医科大学第二临床学院放射科)
关键词：气管；自涨式金属内支架；张力
首都医科大学学报000316 提要：在2组幼猪气管内留置自涨式金属内支架，观察留置支架后2组动物的症状、气管直径与支架直径变化、大体标本及组织病理学等表现，以期为儿童气管狭窄的介入治疗提供实验依据。结果：除中张力组幼猪中1例有症状外，其他动物无明显症状或症状轻微。2组中各有1例幼猪发生金属内支架移位，低张力组中无气管狭窄的发生。病理检查示低张力组幼猪的炎症反应较中张力组幼猪轻。结果提示低张力自涨式金属支架可以应用于儿童气管狭窄的治疗。
中图分类号：R655.3
Experimental Study of Self-Expandable
, http://www.100md.com
Metal Stents Inserted in Trachea of Piglets
Ai Lin，Dai Jianping
(Neuoimaging Center of Beijing Neurosurgery Institute)
Guo Qiyong，Liu Zhaoyu
(Radiology Department of No.2 Affiliated Hospital of China Medical University)
Abstract: To study situation of growing trachea inserted with self-expandable metal stents and provide the base of treating stenosis of trachea in childhood with the stents, stents of different tension being inserted into tracheas of two groups of piglets. The symptoms of the animals, the changing diameters of tracheas and stents, and the appearance of gross specimen and histopathology were observed. All, excep one, the animals had little or no symptoms. Stents inserted migrated in two animals. No trachea stenosis happened in low-tension-stent group. Inflammation existing in trachea of low-tension-stent group was milder than that of middle-tension-stent group. There is possibility that low-tension and large-diameter self-expandable metal stents can be used to treat the stenosis of trachea in childhood.
, 百拇医药
Key words: trachea; self-expandable metallic stent; tension
自Wallace 1986年首次将内支架应用于气管狭窄的实验研究及临床治疗以来[1]，内支架治疗已有较多报道。已往治疗儿童各种原因引起的气管狭窄多采用手术治疗，不能手术的采用气管插管等保守疗法，效果不理想，并发症较多。本实验旨在探讨不同张力支架对气管内、外径及组织病理学的影响，为进一步将自涨式金属内支架应用于儿童气管狭窄的介入治疗提供依据。
1 材料和方法
1996年6月至1997年3月选取辽宁省农家自养40 d的长白猪6只，分成2组，分别留置中、低张力支架，动物气管平均内径为7.7 mm(6～8 mm)。每组3只动物，观察时间分别为4周、8周和12周。
内支架采用深圳惠云电子有限公司制做的中、低2种张力的网状钛合金内支架(支架中、低张力的标准数值厂家由于商业关系未予透露)。本实验所用支架直径均为15 mm，平均长度3.5 cm(3～4 cm)。
, http://www.100md.com
支架留置方法：在喉镜引导下将10 F支架推送器插入气管内，在透视下经推送器将支架推送并释放到气管的中下段，拔出推送器，拍摄胸部气管正侧位像。
每天监测实验动物症状。分别于留置支架后4周、8周和12周各处死1只留置中、低张力支架的动物，通过胸片观察气管与支架直径的变化以及支架有无移位、断裂。处死后取出气管观察，并作组织病理学切片。
2 结果
术后症状：所有动物反应性咳嗽症状在几分钟后消失。中、低张力组各有1例偶有咳嗽，分别于3 d和5 d后症状消失。另有1例留置中张力支架的动物在术后12周内一直间断咳嗽。所有动物术后均无支架咳出，无咯血、呼吸困难。
胸部摄片：留置支架后即刻和处死前胸部摄片可见2例发生支架移位，其中1例留置12周的低张力支架向上移位1.5 cm，1例留置4周的中张力支架向上移位1 cm。所有支架随气管直径生长而膨胀，其中中张力组中留置支架时间为12周的支架虽然完全膨胀，但气管大于支架的最大直径，造成气管狭窄，其余5例未见狭窄。双肺透过度清晰，无肺炎及肺不张征象(图1、2)。
, 百拇医药
病理学检查：肉眼观察结果见表1，镜下观察结果见表2。
图1 低张力组中留置内支架
分别为4周(a)、8周(b)及12周(c)后胸部摄片。短箭头示内支架，长箭头示气管分叉
图2 中张力组中留置内支架
分别为4周(a)、8周(b)及12周(c)后胸部摄片。短箭头示内支架，长箭头示气管分叉
表1 留置支架后大体标本肉眼观察结果 组别
气管
, 百拇医药
息肉
分泌物
粘膜覆盖
外径
内径
中张力
4周
略增粗
略增大
有
有
大部分
8周
增粗
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略增大
无
有
全部
12周
增粗
缩小
无
有
少部分
低张力
4周
略增粗
略增大
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无
有
大部分
8周
增粗
略增大
有
有
全部
12周
增粗
略增大
无
有
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全部
表2 留置支架后镜下病理观察结果 组别
炎症表现
溃疡
坏死
鳞状上皮
化生
纤毛
细胞
腺体
增生
细胞浸润
渗出
, http://www.100md.com
结缔组织
中张力
4周
中性粒细胞为主
多
增生较轻
无
有
有
有
8周
淋巴细胞为主
多
, 百拇医药 增生较重
有
有
有
有
12周
淋巴细胞为主
多
增生较重
有
有
有
有
低张力
, 百拇医药
4周
中性粒细胞为主
少
增生较轻
无
有
有
有
8周
淋巴细胞为主
少
增生较轻
无
, 百拇医药 有
有
有
12周
淋巴细胞为主
少
增生较轻
无
有
有
有
3 讨论
儿童的气管狭窄经常需要长期气管插管或气管切开[2～4]，但长期的气管插管可发生插管的移位、粘液栓子、气管坏死及肺内感染等并发症[5]。由假体材料或肋骨做成的气管外固定架虽然能防止气管支气管软化患者的气道塌陷[6，7]，但这需要通过开胸手术完成，并且这些移植物会引起排斥反应和感染。气管部分切除(切除段小于7 cm)加端端吻合虽也可以治疗儿童的气管狭窄[8]，但是受到狭窄长度和位置的限制，且有些先天性气管狭窄经常伴有其他重要器官的异常，手术病死率很高。近年来，内支架以其操作简单、安全，见效快，给治疗气管狭窄带来光明的前景。
, http://www.100md.com
幼猪作为实验动物由于其生长速度快，可以在短时间内模拟人的发育过程。本实验中除中张力组中1例出现食欲缺乏、体质量增长缓慢及另1例一直间断咳嗽外，其余4例均无明显症状，说明在幼猪气管内留置支架能够被耐受，并且低张力支架优于中等张力支架。
儿童的气管处于生长过程中。这点提示我们在应用内支架治疗儿童气管狭窄时，选择的内支架直径必须大于或等于成人后的气管直径，并且支架能随着气管的生长而扩张，这样才不会在长到成人后造成人为气管狭窄。儿童时期气管受支架张力影响较大，如果按照治疗成人气管狭窄的张力标准选择支架，就会发生一定的危险。本实验中中张力组气管的增粗程度及炎症反应程度均重于低张力组，且有2例发生溃疡坏死。这提示我们在将支架应用于生长期患者时，应选择张力较低、直径较大的支架。
本实验通过术后拍摄胸片及大体标本观察，发现所留置的自涨式金属内支架的直径均能够随着气管直径的生长而增大。虽然1例因为事先估计不足，造成12周后气管直径大于支架直径引起人为狭窄，但此支架已完全膨胀，如果此例支架直径选择得当，狭窄就可能避免。
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本实验中，全部动物都有程度不同的炎症反应，中张力组的炎症反应程度重于低张力组。考虑其原因之一可能为张力越大，物理因素的影响就越大，也就越容易导致炎症发生。各组内8周和12周的炎症反应程度、气管外径增粗程度已无明显差别，说明留置支架后，这些反应有一定限度。这与我们以前的报道一致[9]。
本实验中，中张力组中2例在支架金属丝下发生了坏死病变，钛合金支架本身的腐蚀性很小[10]，坏死可能是由炎症进一步发展而来，也可能是由于支架的压迫导致缺血引起。
虽然有一些问题仍然影响将金属支架应用到生长期患者，但本研究提示使用低张力大直径的自涨式金属支架可以对生长期患者的气管狭窄性疾病进行治疗。
参考文献
1，Wallace M J, Charnsangavej C, Ogawa K, et al.Tracheobronchial tree: Expandable metallic stents used in experimental and clinical applications. Radiology, 1986,158:309～312
, 百拇医药
2，Neijens H J, Kerrehijia K F, Smalhout B. Successful treatment with CPAP of two infants with bronchomalacia.Acta Paediatr Scand, 67:293～296
3，Montgomery W W. T-tube tracheal stent.Arch Otolaryngol,1965,82:320～321
4，Shapiro R S, Martin W M. Long custom-made plastic tracheostomy. Laryngoscope, 1981,91:355～362
5，Loeff D S, Filler R M, Gorenstein A, et al. A new intratracheal stent for tracheobronchial reconstruction:Experimental and clinical studies. J Pediatr Surg, 1988,23(12):1173～1177
, 百拇医药
6，Filler R M, Buck J R, Bahoric A, et al. Treatment of segmental tracheomalacia by implantation of an airway splint. J Pediatr Surg, 1982,17:597～603
7，Johnson M R, Loeber N, Hillyer P, et al. External stent for repair of secondary tracheomalacia. Ann Thorac Surg, 1980,30:291～296
8，Grillo H C. Surgical treatment of postintubation tracheal injuries. J Thorac Cardiovasc Surg, 1979,70:860～875
9，郭启勇,常钢,刘兆玉,等.气管内留置螺旋状金属内支架的基础研究.中华放射学杂志,1999,29(7):484～487
10，Vinogard I, Klin B, Brosh T, et al. A new intratracheal stent made from nitinol, an alloy with “shape memory effect. J Thorac Cardiovasc Surg,1994,107(5):1255～1261
收稿日期：1999-09-02, 百拇医药