小劑量體外放療預(yù)防兔氣管金屬支架置入術(shù)后再狹窄效果觀察

李宗明， 張全會， 韓新巍， 焦德超， 任克偉， 路慧彬

良性氣管狹窄是一種臨床危重急癥，可導(dǎo)致阻塞性肺炎和肺不張，甚至呼吸衰竭而危及生命。文獻(xiàn)報(bào)道主要病因包括支氣管內(nèi)膜結(jié)核、氣管切開或氣管插管后、支氣管袖狀切除術(shù)后、外傷、肺移植、氣道淀粉樣變、結(jié)節(jié)病和肉芽腫等［1-2］。治療方法包括外科切除狹窄段，但手術(shù)技術(shù)要求高、創(chuàng)傷大、并發(fā)癥多，難以廣泛開展［3］。呼吸內(nèi)鏡下治療需多次進(jìn)行［4］，住院時間長、花費(fèi)高。氣管支架應(yīng)用可快速解除狹窄、緩解呼吸困難，但長期留置可引起氣管黏膜肉芽組織增生，致使氣管再狹窄［5］。為解決這一難題，本研究開展動物實(shí)驗(yàn)，探討小劑量體外放療對氣管支架置入后肉芽組織增生的抑制作用。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物和分組

選用鄭州大學(xué)動物中心提供的新西蘭大耳白兔32只（雌雄不限），體質(zhì)量2.5～3.0 kg，氣管狹窄模型制備成功后置入鎳鈦合金裸支架（8 mm×20 mm），根據(jù)生物等效劑量（BED）隨機(jī)分為4組：3個實(shí)驗(yàn)組（20 Gy組、30 Gy組、40 Gy組，氣管支架置入后接受相應(yīng)劑量體外放療）和對照組（支架植入后不體外放療），每組各8只。

1.2 氣管狹窄模型制備

實(shí)驗(yàn)兔經(jīng)0.6 mL速眠新（2%，同方藥物集團(tuán)公司）肌內(nèi)注射麻醉后，固定于實(shí)驗(yàn)板上，頸部備皮，常規(guī)消毒鋪巾；依次切開頸部皮膚、皮下肌肉組織，暴露氣管，軟骨環(huán)間橫向切開氣管，送入毛刷于氣管切開下方1 cm處環(huán)形刮擦破壞氣管黏膜（圖1①②③）；逐層縫合包扎。術(shù)后靜脈滴注頭孢噻呋鈉（四川華蜀動物藥業(yè)公司），4 mg/d，連用3 d。1個月后胸部CT掃描了解氣管狹窄情況（圖1④⑤）。

圖1 氣管狹窄動物模型制備過程

1.3 氣管支架置入

氣管狹窄模型兔同樣肌內(nèi)麻醉后固定于實(shí)驗(yàn)板上，轉(zhuǎn)移至DSA檢查床（德國Siemens公司），置入牙墊，通過口腔送入5 F造影導(dǎo)管（德國Cook公司）和0.035英寸水膜導(dǎo)絲（日本Terumo公司），兩者配合進(jìn)入左側(cè)或右側(cè)下葉支氣管內(nèi)完成氣管造影；退出導(dǎo)管，沿導(dǎo)絲送入8 mm×20 mm鎳鈦合金裸支架及其輸送系統(tǒng)（南京微創(chuàng)醫(yī)學(xué)科技公司），準(zhǔn)確定位于氣管狹窄處釋放支架，退出支架輸送系統(tǒng)（圖2）。

圖2 氣管支架置入過程

1.4 體外放療

支架置入3 d后進(jìn)行體外放療，此時氣管支架完全膨脹，位置穩(wěn)定?？紤]到X線照射次數(shù)與麻醉次數(shù)，采用立體定向放療（fractioned stereotactic radiation therapy，F(xiàn)SRT）。實(shí)驗(yàn)兔同樣肌內(nèi)麻醉后固定于實(shí)驗(yàn)板，置于體外放療模擬定位機(jī)（美國Varian公司）上，以支架各方向外擴(kuò)1 cm為照射野，并在體表做標(biāo)記；轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)兔至直線加速器（美國Varian公司）治療床，調(diào)整機(jī)頭垂直，按先前確定的照射野擺位（圖3）：20 Gy組以分割劑量7 Gy/d照射2次，30 Gy組以分割劑量7 Gy/d照射3次，40 Gy組以分割劑量8 Gy/d照射3次，每2次照射間歇5 d，對照組不體外放療。體外放療后靜脈滴注頭孢噻呋鈉（四川華蜀動物藥業(yè)公司）4 mg/d，連用3 d。

圖3 實(shí)驗(yàn)兔氣管支架置入后體外放療

1.5 狹窄程度判定和分級

實(shí)驗(yàn)組各組實(shí)驗(yàn)兔分別于體外放療后4、8周，對照組實(shí)驗(yàn)兔支架置入后4、8周接受胸部CT掃描；實(shí)驗(yàn)組各組分別處死4只兔，取出氣管并縱向剖開，記錄氣管狹窄情況；取支架處氣管組織標(biāo)本，進(jìn)行病理檢查。胸部CT軟組織窗測量氣管最狹窄處及正常氣管管腔內(nèi)徑。狹窄率=（1-s/S）×100%，其中s為最狹窄處氣管橫斷面積，S為正常段氣管橫斷面積。根據(jù)Myer-Cotton標(biāo)準(zhǔn)［6］，氣管狹窄程度分為：Ⅰ度狹窄，狹窄率≤50%；Ⅱ度狹窄，狹窄率51%～70%；Ⅲ度狹窄，狹窄率71%～99%；Ⅳ度狹窄，完全閉鎖。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。組間單因素比較用方差分析，組內(nèi)比較用t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)定位α=0.05，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

氣管狹窄模型制備4周后存活30只兔，2只分別死于肺部感染、氣管黏膜水腫所致呼吸衰竭，補(bǔ)做2只均存活。40 Gy組1只實(shí)驗(yàn)兔于放療后3 d死于氣管穿孔所致縱隔感染，解剖可見氣管內(nèi)大量膿性分泌物（圖4①），其余實(shí)驗(yàn)兔均存活至各自觀察點(diǎn)，未出現(xiàn)氣管支架移位和氣管出血等并發(fā)癥。模型制作后4周，氣管狹窄率為43%～85%，平均（63.1±10.6）%。其中Ⅰ度狹窄4只（12.5%），Ⅱ度狹窄18只（56.3%），Ⅲ度狹窄10只（31.3%）。

實(shí)驗(yàn)兔處死后氣管大體標(biāo)本情況見圖4②③。病理檢查發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組肉芽組織增生明顯輕于對照組（圖5）。

圖4 實(shí)驗(yàn)兔氣管大體標(biāo)本

圖5 實(shí)驗(yàn)組和對照組支架處氣管黏膜病理改變（HE×10）

各組氣管狹窄率對比顯示，體外放療4、8周后，實(shí)驗(yàn)組各組氣管平均狹窄率均小于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；20 Gy組氣管平均狹窄率大于30 Gy組、40 Gy組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；30 Gy組氣管平均狹窄率大于40 Gy組，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表1。但40 Gy組有1只實(shí)驗(yàn)兔因氣管穿孔導(dǎo)致縱隔感染，死于體外放療后3 d。

表1 各組實(shí)驗(yàn)兔4、8周時氣管狹窄情況 ±S，%

表1 各組實(shí)驗(yàn)兔4、8周時氣管狹窄情況 ±S，%

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3 討論

目前治療氣管良性狹窄手段包括氣管切除袖狀吻合、氣管鏡下局部注藥、激光消融、冷凍治療、光動力治療、近距離放療、球囊擴(kuò)張以及支架植入等。氣管支架植入可快速解除狹窄，緩解癥狀。但支架植入后黏膜肉芽組織增生可導(dǎo)致氣管再狹窄和支架取出困難，因此良性氣管狹窄支架植入治療備受爭議［7］。

氣管再狹窄是氣管支架植入術(shù)后常見和嚴(yán)重的并發(fā)癥，也是需要取出支架的主要原因之一。文獻(xiàn)報(bào)道氣管支架植入后再狹窄率為6.8%～40%，支氣管支架植入后再狹窄率為25%～40%，而良性氣管狹窄支架植入后再狹窄多發(fā)生于支架植入后1年內(nèi)［8］。支架作為氣管內(nèi)持續(xù)擴(kuò)張的異物，是刺激肉芽組織形成的起始因素。在支架刺激下，各種炎性細(xì)胞相互作用并誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞和毛細(xì)血管增生，炎癥早期成纖維細(xì)胞作為結(jié)締組織的重要來源，在炎癥后期產(chǎn)生膠原并最終形成瘢痕，導(dǎo)致氣管再狹窄。肉芽組織增生多見于支架上下兩端，原因是支架兩端持續(xù)刺激氣管黏膜，使肉芽組織過度生長造成管腔狹窄［9］。因此本研究中以支架各方向外擴(kuò)1 cm為照射野。

對于錯失外科手術(shù)的惡性腫瘤患者，放療是一種重要的姑息性治療方法。放療也可用于良性疾病治療，主要用于心血管支架植入后腔內(nèi)近距離放療和瘢痕治療［10］。Harari等［11］報(bào)道采用小劑量X線照射治療6例因氣管插管所致喉肉芽組織增生患者，隨訪36個月未出現(xiàn)肉芽組織增生。Kennedy等［12］報(bào)道采用高劑量近距離放射治療2例肺移植患者，隨訪6個月未見肉芽組織增生。Brenner等［13］報(bào)道采用高劑量（10 Gy）近距離放射治療6例良性氣管狹窄患者，隨訪15個月時1例出現(xiàn)中度再狹窄，5例為輕度狹窄；隨訪30個月時5例完全恢復(fù)，1例部分恢復(fù)。

本研究制備良性氣管狹窄動物模型后置入鎳鈦合金裸支架，以分割照射法予高劑量體外放療，單純支架置入作為對照組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)30 Gy組、40 Gy組對氣管黏膜肉芽組織增生的抑制效果優(yōu)于20 Gy組，30 Gy組與40 Gy組的效果無顯著差異，但40 Gy組內(nèi)有1只實(shí)驗(yàn)兔在體外放療后死亡，解剖發(fā)現(xiàn)氣管穿孔導(dǎo)致縱隔感染。因此，本研究推薦臨床上采用30 Gy體外放療分次照射方案預(yù)防氣管支架植入后肉芽組織增生。

本研究尚存在樣本量不足的缺陷。目前關(guān)于放療對預(yù)防氣管支架植入后再狹窄效果的研究還處于摸索階段，對X線照射方式（體外照射/近距離照射）、照射劑量（高劑量/低劑量）的選擇均需要進(jìn)一步研究。