支氣管鏡導引下圈套器電灼損傷在犬氣管狹窄模型中的應用

趙 純，向述天，蘇 偉，曾俊仁，徐 松，趙娟娟，毛崇文，代洪妍

氣管支氣管狹窄包括腫瘤所致惡性狹窄，氣管內插管、氣管切開術及氣管支氣管良性疾病等所致良性狹窄［1］。 隨著氣管插管技術普遍應用，1%～4%患者拔管后出現不同程度氣管狹窄［2］。 目前良性氣管狹窄處理技術仍不盡如人意，手術切除存在顯著并發癥，金屬支架植入后再狹窄發生率較高。 為探尋預防和治療氣管狹窄方法，建立操作可靠、簡單且重復性良好的氣管狹窄模型顯得尤為重要。 本研究旨在探討纖維支氣管鏡導引下圈套器電灼損傷在犬氣管狹窄模型構建中的應用。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與設備器材

選擇健康成年比格犬10 只（昆明醫科大學動物實驗中心），年齡（1.0±0.2）歲，體重 9～12 kg，雌雄不限。 手術前行CT 檢查，排除先天性氣管畸形。主要設備器材：MBC-5 型便攜式纖維支氣管鏡（上海澳華光電內窺鏡公司）、Aquilion ONE 型640 層動態容積CT 機（日本Toshiba 公司）、一次性息肉切除器（常州市久虹醫療器械公司）

1.2 氣管狹窄模型構建

實驗犬術前常規禁食、禁水6 h。 實驗犬在3%戊巴比妥鈉（25 mg/kg）靜脈內麻醉后，仰臥位固定于手術臺上，固定頭后仰；拉伸犬舌頭，將開口器置于口腔一側；大腿外側備皮。 術中遇犬恢復反射時，按3 mg/kg 靜脈內追加戊巴比妥鈉。 電圈套器通過纖維支氣管鏡導引進入氣管后，打開二分之一圈套環并置于鞘管外，準確定位距離聲門8 cm 中段氣管軟骨上；圈套器通過絕緣手柄與高頻電刀相連，電極片緊貼已備皮區域大腿皮膚，高頻電刀參數設置為35 W、1 MHz，在氣管C 形軟骨環上定位8 個燒灼點（均勻分布），分別燒灼3 次，每次持續6 s。注意操作時盡量環狀損傷氣管軟骨部，灼燒深度約至氣管軟骨層，避免直接燒灼氣管膜部，以防止發生氣管食管瘺。 術后保存支氣管鏡圖像，CT 檢查觀察有無縱隔氣胸等并發癥，保溫下犬麻醉復蘇。

1.3 術后觀察

①一般清況：術后觀察并記錄實驗犬氣管損傷后存活與否，有無急性呼吸窘迫、咳嗽，進水后有無嗆咳等，記錄出現氣促、肋間隙凹陷時間。 ②支氣管鏡檢查：術后每周1 次，觀察氣管內膜損傷修復及氣管狹窄清況，評價損傷表面炎癥、肉芽增生程度。為保證圖像同質性，采集圖像時將鏡頭置于距損傷部位上約 1 cm 處。 ③CT 檢查：術后每周 1 次，觀察氣管內壁厚度、氣管狹窄程度、軟骨環清況及肺部感染等并發癥。 ④組織病理學分析：觀察氣管結構是否完整、肉芽組織增生清況。 狹窄最明顯段切片行蘇木精-伊紅（HE）和Masson 染色，采用校準顯微鏡、 數字視頻成像系統檢測氣管狹窄段黏膜層、黏膜下層厚度，黏膜下炎性細胞浸潤和纖維化程度，Olympus 攝像系統攝影。

1.4 狹窄程度計算

術后實驗犬氣管狹窄程度計算公式為：（S-s）/S×100%，其中 S 指插管前氣管管腔面積，s 指檢查時氣管管腔面積，均在CT 檢查圖像上測取。 每次圖像采集后均計算狹窄率。 狹窄程度用中位數（M）及4 分位數間距（QR）表示。 根據 Carolina 分級［3］對氣管狹窄程度進行分級：0 級，無狹窄；1 級，1%～20%狹窄；2 級，21%～40%狹窄；3 級，41%～60%狹窄；4級，61%～80%狹窄；5 級，＞80%狹窄。 犬氣管狹窄程度＞80%，即視為造模成功。

2 結果

10 只實驗犬順利完成氣管電灼傷術，造模成功。 術后均出現輕微咳嗽癥狀，觀察期內無加重，無進水后嗆咳。 1 只犬于術后14 d 處死，另1 只嚴重氣管狹窄，呼吸困難，于術后25 d 處死（稍短于設計的28 d），8 只犬存活至1 個月觀察終點。 所有犬最遲至術后14 d、19 d 分別出現喘息、肋間隙凹陷，見表1。

表1 實驗犬氣管狹窄程度與呼吸時出現喘息、肋間隙凹陷時間

支氣管鏡檢查顯示，術前犬氣管黏膜光滑、完整，術后形態正常無塌陷；術后14 d 氣管損傷處黏膜充血、水腫緩解，部分區域出血、潰瘍，可見中度肉芽組織增生，管腔內少許分泌物，氣管狹窄明顯；術后21 d 可見大量肉芽組織形成，潰瘍減輕、無出血，表面分泌物附著；術后28 d 肉芽增生嚴重，管腔嚴重狹窄，表面黏膜生長恢復，狹窄后方大量分泌物堵塞，見圖 1。

圖1 氣管狹窄支氣管鏡檢查結果

CT 檢查顯示，術前犬氣管軟骨完整、內壁厚度均勻一致；術后7 d CT 骨窗見部分氣管內壁缺損和軟骨缺損、斷裂；術后14 d 氣管腔稍狹窄；術后21 d可見大量肉芽組織伴氣管軟骨環塌陷，重度氣管狹窄形成，狹窄長度1 cm；術后28 d 狹窄程度進一步加重，見圖2。 氣管狹窄程度中位數在術后7 d、14 d分別為26%、72%，術后21 d、28 d 分別可達86%、90%（表 1），隨后狹窄進展逐漸減緩。 術后 14 d 所有犬氣管狹窄程度均已達5 級狹窄（表1）。 不同時間點狹窄程度變化見圖3。

圖2 氣管狹窄CT 檢查結果

圖3 不同時間點狹窄程度變化

分別于術后14 d、25 d 處死2 只犬，氣管整體大體解剖觀察顯示損傷部位氣管外膜塌陷，軟骨支撐結構破壞、塌陷，中間通過結締組織和肌性組織相連。 組織病理學觀察結果顯示，術后14 d 氣管內膜上皮不連續，多發潰瘍形成，其下腺體減少，黏膜中量肉芽組織增生（新生血管、炎性細胞浸潤），見重度炎癥浸潤，伴少量纖維組織生長；術后25 d 氣管軟骨變性吸收、部分被肉芽組織取代，黏膜下中度炎癥浸潤，以淋巴細胞浸潤為主，見多量纖維化，見圖4。

3 討論

為探尋氣管狹窄預防和治療的有效方法，構建操作便捷、 可靠且重復性良好的氣管狹窄動物模型顯得尤為重要。 正確選擇實驗動物建模是獲得有效實驗研究結果的基礎和關鍵。 目前用于氣管狹窄實驗的動物主要有犬、豬、兔等。 普通中型犬氣管長徑、管腔內徑均與人類相似［4］。 相較于兔等小型動物，犬氣管內徑寬，允許一定程度肉芽組織生長，不僅便于氣管內多種器械診療，還可為后期診療觀察創造時間與空間，有效增加實驗結果的準確性和可靠性［5］。而且犬氣管后方膜部含肌層組織，可刺激收縮并促進排痰，解剖學和生理學上最大程度接近于人類［6］。本研究選擇犬作為理想的氣管狹窄建模實驗動物。

圖4 氣管狹窄組織病理學觀察結果（×40 倍光鏡下）

本研究采用支氣管鏡導引下圈套器電灼損傷氣管技術建模。 電圈套器在支氣管鏡導引進入深部氣管，其電極呈橢圓形，可隨意控制工作電極長度，在控制局部產熱的同時損傷范圍廣，達到損傷位置與程度俱佳效果。 研究表明犬氣管頸段全厚黏膜創面小于15 mm 時傷口愈合不會產生狹窄，只有創面寬度達 20～25 mm 時才會出現狹窄［7］。 本實驗在操作過程中僅部分打開電圈套器，形成半橢圓形圈套環；為防止食管氣管瘺，實施損傷時避開后壁膜部，對前壁氣管軟骨環均勻分布的8 個定位點分別燒灼3 次，在確保有效損傷面積的同時通過接近于環形損傷創面，模擬臨床氣管插管后氣管狹窄。 氣管壁損傷深度與氣管狹窄密切相關，氣管黏膜和黏膜下層損傷僅會引起正常傷口愈合，對氣管軟骨和結締組織損傷則引起肉芽組織增生而非再生，從而導致氣管狹窄。 本實驗方法既可保證氣管損傷深度，又避免單次高功率損傷貫穿氣管壁，造成氣胸后氣管塌陷等嚴重并發癥［8］。

本實驗觀察結果顯示，術后14 d 損傷部位水腫和少量肉芽組織增生，21 d 時肉芽組織明顯增生，管腔明顯環形狹窄；與之對應的是最遲于術后14 d、19 d 所有犬分別出現喘息和肋間隙凹陷，21 d、28 d氣管狹窄程度中位數分別達86%、90%。這與Su 等［9］犬氣管插管建模法拔管后14～21 d 出現肋間隙凹陷時間，21 d 時88%～93%狹窄結果相接近，與王超等［4］犬氣管支架置入14 d 后出現氣管狹窄也接近，由此反映本實驗造模病理形成機制與臨床氣管插管和支架置入后狹窄機制相似。

近年來有研究報道采用電圈套器治療惡性中心氣管腫瘤，結果表明電圈套器在氣管內應用是安全、有效的［10］。電圈套器與電極相當，有電氣化和電凝效果，對周圍組織損傷較少［8］。與機械損傷建模狹窄率低［11］、氣管插管建模耗時長［8］相比，電損傷具有相對快速、精確，可定量損傷，并發癥少和重復性好的特點，可滿足氣管狹窄基礎研究構建動物模型需求。

由于實驗動物較少，本研究僅獲取2 只犬組織病理學標本，但通過一般清況、支氣管鏡及CT 檢測觀察得出高度相似的實驗結果，且相互驗證，為實驗結果提供了可靠依據。