基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗气道狭窄临床研究

吴锋杰　姚扬伟　陈恩国

[摘要] 目的 探討基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗气道狭窄临床疗效。 方法 收集我院呼吸内科或其他科室收治的气道狭窄患者42例，随机分为试验组和对照组，各21例。两组患者均予以金属支架置入术，对照组予以镍钛记忆合金支架治疗；试验组予以基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗。治疗结束后，比较两组患者临床疗效、气道狭窄段腔径、气促指数、肺功能检测、再狭窄发生率、呼吸困难指数分级以及并发症发生情况。 结果 治疗后两组患者气道狭窄段腔径、FVC 以及FEV1水平升高，气促指数降低（P<0.05）；与对照组相比，试验组临床总有效率较高，试验组气道狭窄段腔径、FVC 以及FEV1水平较高，气促指数较低，试验组0～Ⅰ级呼吸困难例数较多，Ⅱ～Ⅴ级呼吸困难例数较少，差异有统计学意义（P<0.05），试验组患者的并发症发生率明显低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。 结论 基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗气道狭窄临床疗效显著，可解除气道狭窄，改善呼吸困难。

[关键词] 纳米技术表面改性；气道自扩张；金属支架；气道狭窄

[中图分类号] R562 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）11-0014-05

Clinical study on the treatment of tracheal stenosis with airway self-expanding metal stent based on nano-technology surface modification

WU Fengjie1 YAO Yangwei1 CHEN Enguo2

1.Department of Respiratory Medicine， Jiaxing Second Hospital in Zhejiang Province， Jiaxing 314000， China； 2.Department of Respiratory Medicine， Sir Run Run Shaw Hospital Affiliated to School of Medicine， Zhejiang University， Hangzhou 310006， China

[Abstract] Objective To explore the clinical efficacy of airway self-expanding metal stent in the treatment of tracheal stenosis based on nano-technology surface modification. Methods A total of 42 patients with airway stenosis who were admitted to the department of respiratory medicine or other departments were collected and randomly divided into the experimental group and the control group， with 21 patients in each group. Both groups were given metal stent implantation. The control group was given Ni-Ti memory alloy stent， and the experimental group was given airway self-expanding metal stent based on nano-technology surface modification. After the treatment， the clinical efficacy， the lumen diameter of the airway stenosis， the shortness of breath index， the test of lung function， the incidence of re-stenosis， the classification of dyspnea index and the occurrence of complications were compared between the two groups. Results After the treatment， the lumen diameter of the airway stenosis， the levels of FVC and FEV1 were increased and the shortness of breath index was decreased in both groups（P<0.05）； compared with the control group， the total effective rate in the experimental group was higher. The lumen diameter of the airway stenosis， FVC and FEV1 levels were higher in the experimental group， and the shortness of breath index was lower. There were more cases of dyspnea in level 0 toⅠin the experimental group， and the number of cases of dyspnea with gradeⅡtoⅤwas fewer. The differences were statistically significant（P<0.05）. The incidence rate of complications in the experimental group was significantly lower than that in the control group， and the difference was statistically significant（P<0.05）. Conclusion The clinical efficacy of airway self-expanding metal stent in the treatment of tracheal stenosis based on nano-technology surface modification is significant. The airway stenosis is relieved and the dyspnea is improved.

[Key words] Nano-technology surface modification； Airway self-expanding； Metal stent； Airway stenosis

气道狭窄是由于气道内肿瘤、内膜结核生长，气管软化，巨大甲状腺瘤以及食道肿瘤压迫等原因导致患者出现呼吸困难、通气受损等症状的一类呼吸系统疾病[1]，出现气道狭窄后患者常出现气促、缺氧状态[2]，不及时治疗或处理不当甚至会危及生命。以往的治疗方法一般采用手术治疗或气管切开，不适宜进行外科手术的患者应用药物治疗疗效欠佳。近年来，金属支架逐渐应用于本病的治疗中，并获得较为满意的临床疗效[3]，气道支架技术也为治疗气道狭窄开辟了新途径，成为治疗本病的一种有效方法。研究显示，内支架治疗能够迅速解除气道狭窄，缓解呼吸困难，提高患者生活质量[4]。纳米科技是一项崭新的研究领域，而纳米技术表面改性是其重要组成部分[5]，基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架则是近年来我院研究的重点项目，具有良好的生物兼容性、无细胞毒性、炎症反应以及免疫排斥，植入后能够保持结构稳定和完整性，更适合微应力环境等优势[6]，并有望成为理想的组织工程支架。本研究主要基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗气道狭窄的临床疗效进行研究，现报道如下。

1资料与方法

1.1临床资料

收集2014年6月～2016年6月在我院呼吸内科或其他科室治疗的42例气道狭窄患者，男17例，女25例，年龄21～85岁，平均（69.73±7.42）岁，病程4周～3年，平均（1.63±0.32）年，其中导致气管狭窄的原发病：支气管肺癌23例，多发性骨髓瘤会厌下环状软骨大部分浸润破坏2例，甲状腺癌3例，支气管内膜结核4例，原发性纵隔恶性肿瘤2例，食道中下段癌伴有气管淋巴结转移4例，气管切开肉芽增生2例，气管切开瘢痕挛缩2例；狭窄部位：气管22例，右主支气管5例，右中间支气管3例，左支气管6例，气管与右主支气管同时出现4例，气管与左主支气管同时出现2例。25例患者以气促为主要症状，7例患者以呼吸困难为主要症状。随机分为试验组和对照组，各21例，试验组患者男9例，女12例，年龄24～85岁，平均（70.39±7.22）岁；对照组患者男8例，女13例，年龄21～84岁，平均（68.49±7.30）岁。两组平均年龄、病程、原发病及气管狭窄部位等经统计学处理，差异无统计学意义（P>0.05）。本实验经伦理委员会批准，患者家属签署知情同意书。

1.2 纳入标准[7]

所有入选患者均行X线及胸部CT、支气管镜检查及实验室检查确诊为气道狭窄；气管，左、右主支气管自身病变或外压诱发管腔狭窄≥原管腔的1/2；不适合进行外科手术或不愿意进行外科手术的患者；气促指数2级或以上；行外科手术后气道再狭窄者；应用微波、高频电灼烧以及冷冻等其他腔内介入治疗方法后疗效难以维持者。

1.3 排除标准[8]

年龄低于18岁，病变支气管远程的气管存在广泛狭窄或软化，狭窄距声门<3 cm者；患有严重的心血管、肝肾功能障碍等疾病、血液系统疾病、凝血功能障碍及自身免疫性疾病患者；伴有癫痫等精神病者；无法配合治疗患者。

1.4 治疗方法

1.4.1 术前准备 术前所有患者均予以血常规、胸部CT、X线胸片以及支气管检查等常规检查，根据病情情况部分患者可予以多层螺旋CT气道三维重建以及超细支气管镜检查以了解患者狭窄程度、长度以及远端气道病变等情况，准备球囊扩张器、高频喷射枪通气机以及必要的抢救器械等设备。

1.4.2 支架的选择 对照组予以普瑞斯星（常州）医疗器械有限公司提供的国产镍钛记忆合金支架；试验组予以英斯特朗（上海）试验设备贸易有限公司提供的基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架。支架支撑力约为70 g/mm2，复性温度33℃～36℃，根据术前检测狭窄部位不同的解剖特点选择合适的支架长度和直径，一般支架程度较狭窄部位短2 mm，支架直径比狭窄部位支气管支架大2 mm。气管支架直径选择16～20 mm，长度大于狭窄上下端5～10 mm，主支气管支架直径为10～14 mm，右侧长度20 mm，左侧35～40 mm，右中间支架直径12 mm，长度为20 mm；支气管支架推送器外径为16F，气管支架推送器外径为19F。

1.4.3 支架置入方法 患者选择仰卧位，采用多功能监测仪对患者心电、呼吸、血压以及血氧饱和度进行检测，并配合高流量吸氧，若患者存在血氧饱和度较低的情况予以高频喷射通气。术前应用2%利多卡因雾化吸入对咽喉、气管及支气管部位进行常规局部麻醉，同时予以安定10 mg、阿托品0.3 mg、盐酸曲马多75 mg肌肉注射，经一侧鼻孔插入由河南三强医疗器械有限责任公司提供的FUJINON E400纤维支气管镜（带电视屏幕），明确患者狭窄部位并做好体表投射标志，吸引清除病变部位的坏死组织和分泌物，支气管镜活检孔放置导丝后退出支气管镜，再将支气管镜经另一鼻孔重新進入狭窄部位的上方，沿导丝将支架推送器送至狭窄部位下方0.5～1 cm，将导丝抽出，支气管镜下观察并将推送器外套管缓慢往后退，支架自然释放。将支架释放约1/3左右，可应用支气管镜再次观察放置部位是否存在偏差，若不理想可以通过推送器进行调整，位置准确后才能够将支架完全释放，并退出推送器。支架完全释放后不能完全张开或气管狭窄仍严重，可以应用球囊扩张器，其中注入温水进行扩张，从而使气道扩张，使支架完全打开并定型。

1.4.4 术后情况 支架成功置入后，再次行支气管镜检查，检测狭窄支气管扩张程度，观察是否存在支架脱落、错位以及出血等情况，其中针对出血者可予以1∶10000肾上腺素2～3 mL局部喷洒，术后2 h观察症状变化情况并再次进行气促程度评价，次日进行X线胸片拍摄了解患者是否存在气胸、纵隔气肿等并发症。术后予以抗炎、抗菌、解痉、平喘及促进排痰等常规治疗，适当予以止咳药物避免支架对气管刺激诱发剧烈咳嗽。

1.5 观察指标

1.5.1 疗效评价标准[9] 疗效评定分为完全有效、部分有效、轻度有效以及无效，其中完全有效为患者主观症状消失，气管狭窄再通，腔内病灶完全清除，功能基本恢复正常；部分有效为狭窄管腔重新开放≥50%，功能检查基本恢复正常，患者主观症状改善；轻度有效为狭窄改善<50%，经引流，狭窄远端肺部炎性反应消散；无效为临床上主观客观尚无改善现象。总有效率=[（完全有效例数+部分有效例数）/本组患者例数]×100%。

1.5.2 气道狭窄段腔径、气促指数及肺功能检测 治疗前后分别检测患者的气道狭窄段腔径、气促指数；采用上海蓝习实业有限公司提供的spirolab-Ⅲ肺功能检测仪检测两组患者用力肺活量（FVC）及一秒用力呼气容积（FEV1）。

1.5.3 再狭窄发生情况 6个月后进行复查，根据患者实验室检查结果观察患者是否存在再狭窄发生，并计算再狭窄率。

1.5.4 呼吸困难指数分级 根据美国医疗委员会制订的呼吸困难指数分级，其中0级为剧烈活动时存在呼吸困难；Ⅰ级为爬坡或快走时呼吸困难；Ⅱ级为平地行走存在呼吸困难；Ⅲ级为每走100码时或走5～10 min需要停下来呼吸；Ⅳ级为仅能在室内活动或穿衣即气短；Ⅴ级为休息时即存在呼吸困难。

1.5.5 并发症情况 在家属的协助下，记录患者术后并发症发生情况。

1.6 统计学处理

采用SPSS 17.0 统计学软件进行统计分析，气道狭窄段腔径、气促指数、肺功能等计量资料用均数±标准差（x±s）表示，采用t检验，临床有效率、呼吸困难指数以及并发症发生率等计数资料用率（%）表示，采用χ2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者临床疗效比较

对照组总有效率为42.86%，试验组临床总有效率为76.19%，两组比较，差异具有统计学意义（P<0.05），见表1。

2.2 两组患者治疗前后气道狭窄段腔径、气促指数及肺功能水平比较

治疗前两组患者气道狭窄段腔径、气促指数、FVC 以及FEV1比较，无统计学差异（P>0.05）。治疗后两组患者气道狭窄段腔径、FVC以及FEV1水平升高，气促指数降低（P<0.05）；与对照组相比，试验组气道狭窄段腔径、FVC以及FEV1水平较高，气促指数较低（P<0.05），见表2。

2.3 两组患者再狭窄率发生情况比较

治疗后，与对照组相比，试验组患者再狭窄发生率较低（P<0.05）。

2.4两组患者呼吸困难指数分级比较

治疗后，与对照组相比，试验组0～Ⅰ级呼吸困难例数较多，Ⅱ～Ⅴ级呼吸困难例数较少，试验组呼吸困难较对照组轻，试验组缓解呼吸困难程度较对照组明显，差异有统计学意义（P<0.05），见表4。

2.5 并发症发生情况

试验组出现1例严重心律失常，1例胸痛，总并发症发生率为9.52%（2/21），對照组出现2例严重心律失常，2例胸痛，总并发症发生率为19.05%（4/21），两组均出现不同程度的咳嗽，上述并发症除严重心律失常经处理后缓解，其余并发症均自行缓解，试验组患者的并发症发生率明显低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。

3讨论

气管狭窄是由肿瘤、外伤、结核以及气道软化症等各种因素所致的气道管径缩小，诱发呼吸困难、气促及喘鸣等压迫症状[10]，使患者通气功能严重受损，严重者可威胁生命健康。临床治疗本病一般采取解除气道狭窄、恢复通气[11]。近年来随着科学技术的快速发展以及介入放射学的蓬勃发展，金属支架置入术能够通过抵抗外界压力从而提供内部支撑以保持管腔结构的正常及通畅[12]，缓解气道狭窄以及呼吸困难，提高患者生活质量，并逐渐成为支气管狭窄的主要治疗手段。现今支架的种类不断增多，性能也逐渐改进，常用支架材料为镍钛记忆合金支架、不锈钢支架、螺旋丝支架以及Wallstent网状支架等[13]，各种支架中较为理想的是镍钛记忆合金支架，其将薄膜覆盖于裸支架上制成能够预防肿瘤和肉芽组织长入支架腔内，再狭窄率降低；支架全长被膜覆盖，可有效防止全覆膜支架所致气道引流不畅[14]，但是这一支架也存在一定的弊端，这类支架能够产生免疫排斥反应，匹配度较差。

基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架是近年来通过对原子、分子的运动规律及特性的纳米技术在组织工程领域的应用[15]，由于纳米材料的结构单元和尺寸属于纳米数量级，自由表面较多，纳米单元间存在相互联系[16]，纳米支架会起到毫米以及微米支架无法达到的作用。纳米支架需要下列对理想支架的相关要求[17]：（1）材料在结构及功能上相似于天然细胞外基质，有良好的生物相容性，细胞毒性、炎症反应以及免疫排斥降低；（2）具有合适的孔尺寸、超过90%较高的孔隙率以及相互连接的孔形态，更利于大量细胞的增殖、分化以及细胞外基质的生产，同时对氧气、营养传输、代谢物以及神经内生长帮助较大；（3）纳米技术具有适宜的可降解生物吸收性；（4）特殊的三维外形能够快速获取所需的组织或器官形状；（5）与植入部位的组织力学性能相匹配，能够维持体内生物力学微环境的稳定性以及完整性，提供适宜的置入微应力环境；（6）高表面积以及适宜的表面理化性质能够有助于细胞粘附、增殖以及分化，同时有利于负载生长因子等相关生物信号分子。在各种优势中，纳米技术能够最大限度地模仿细胞外基质结构，具备生物功能，从而最大限度地满足肌体组织的完全整合性[18]，因此，组织工程支架的设计和构建更适宜应用纳米纤维来实现[19]。本研究显示，治疗后与对照组相比，试验组临床总有效率较高，提示基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架能够显著提高气道狭窄患者临床疗效。

呼吸困难、气促是本病的主要压迫症状[20]，因此治疗的首要目标即为解除呼吸困难以及气促症状。本研究选择的42例患者中出现明显呼吸困难症状7例，明显气促症状25例，在置入纳米支架后气道狭窄段腔径、FVC以及FEV1水平较对照组高，气促指数较低，试验组0～Ⅰ级呼吸困难例数较多，Ⅱ～Ⅴ级呼吸困难例数较少，试验组缓解呼吸困难程度较对照组明显，提示经过基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗，气道狭窄患者呼吸困难以及气促的症状显著缓解，肺部通气功能障碍立即得到纠正或减轻，是治疗气道狭窄的可行、有效之法。

本研究通过对我院收治的气道狭窄42例患者的临床疗效、气道狭窄段腔径、气促指数、肺功能检测、再狭窄发生率、呼吸困难指数分级以及并发症发生情况进行研究，证实了基于纳米技术表面改性气道自扩张金属支架治疗气道狭窄的临床疗效显著，可解除气道狭窄，改善呼吸困难，安全性高，适宜临床应用推广。

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（收稿日期：2017-02-06）