CN100428919C

CN100428919C - 一种人工气管

Info

Publication number: CN100428919C
Application number: CNB2006100320325A
Authority: CN
Inventors: 喻风雷
Original assignee: Second Xiangya Hospital of Central South University
Current assignee: Second Xiangya Hospital of Central South University
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2026-07-31
Also published as: CN1903142A

Abstract

本发明公开了一种人工气管，以聚四氟乙烯多孔气管假体(3)作为气管主体，聚四氟乙烯多孔气管假体(3)的各个端口分别密封连接有钛环，在聚四氟乙烯多孔气管假体(3)与钛环连接处外周固定设有具备丰富绒毛的人工缝合环。在聚四氟乙烯多孔气管假体(3)内壁表层喷涂有胶原或热解碳。钛环以医用纯钛或钛合金材料做成。人工缝合环的材料是膨体聚四氟乙烯或人工编织物。本发明是一种移植后不会存在局部感染和吻合口裂开，不会形成肉芽、气管不会移位且结构简单、制造方便、性能可靠的人工气管。

Description

一种人工气管

技术领域

本发明涉及一种用人工方法制成的人体使用的气管。

背景技术

人体气管因肿瘤或炎性病变等因素常常导致呼吸道梗阻，严重时危及患者生命。外科手术切除病变气管后重建气道是最有效的临床治疗方法。但是气管可切除的长度有限，一般而言，长度大于4cm的气管切除，就有高并发症和高死亡率。超越自身气管1/2的切除需借助气管替代物来进行气道重建。气道重建可通过同种异体气管移植、自体组织再造、人工气管和组织工程化气管植入来完成。

由于供应气管的血管纤细且呈节段性分布，故在气管移植时无法通过显微外科技术直接进行血管吻合来完成移植气管的再血管化，其供血变得十分困难，气管移植物也多因供血不足或严重缺血而终致失败。如果选择使用免疫抑制剂，那么对气管肿瘤病人显然是不恰当的。冷冻处理对减少抗原性和早期排斥反应有用，但随着时间的推移，慢性免疫排斥反应将导致气管软骨血管的闭塞和随之发生的移植物进行性退化和萎缩。因此，异体气管移植仍存在着极大缺陷。

用自体组织再造术替代气管，组织相容性好，无免疫排斥反应是其优点。但取材困难、制作复杂、且材料与气管本身结构相差太大，长段气管切除后修复效果不理想。

组织工程化人工气管的研究还有大量的技术难题需要解决。它是一个庞大的系统工程，需要大量人力、物力和财力的投入，尚处于实验研究阶段，临床应用短期内难以实现。

人工气管国内外研究较多，亦有少量临床应用，但狭窄、感染、吻合口裂开等严重并发症常见。理想人工气管应具备的6个要素是：①管腔密封不漏气；②易弯曲成形但不致塌陷；③良好的组织相容性，能与宿主组织紧密结合；④炎性反应小，无致癌性；⑤内壁光滑，防止成纤维细胞和细菌侵入；⑥有利于气管粘膜上皮生长。通常临床所用的人工假体，如心脏瓣膜、人工血管等，均被植入无菌的组织内，而人体中被衬上皮的管道，如气管、食管和胃肠道等，用人工材料假体置换均未取得实质性突破。气管的开放状态，使得被植入的人工气管假体始终处于与外界空气相接触的有菌环境中。如果假体与机体未达到紧密结合，致使细菌污染将会出现的以慢性溃疡为特征的组织反应，使人工气管的稳定性变差。加之人工气管假体吻合口一旦出现松动，则对自体气管形成一种慢性应力的牵拉作用。在慢性溃疡的愈合过程中，附近的肉芽组织有向中心长入的趋势，并形成肉芽肿，导致人工气管狭窄、感染，人工气管的移位和炎性侵蚀可引起致命性的大血管破裂出血。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种移植后不会发生局部感染、吻合口裂开和狭窄的人工气管。

为了解决上述技术问题，本发明提供的人工气管，其特征在于：以聚四氟乙烯多孔气管假体作为气管主体，所述的聚四氟乙烯多孔气管假体的各个端口分别密封连接有钛环，在所述的聚四氟乙烯多孔气管假体与所述的钛环连接处外周固定设有具备丰富绒毛的人工缝合环。

在所述的聚四氟乙烯多孔气管假体内壁喷涂有胶原或热解碳。

所述的钛环以医用纯钛或钛合金材料做成。

所述的人工缝合环的材料是膨体聚四氟乙烯或人工编织物。

采用上述技术方案的人工气管，聚四氟乙烯多孔气管假体以聚四氟乙烯(PTFE)为材料，内纵外横形成交错及微孔，外层粘合多根圆形或螺旋状支撑环，预防管道塌陷，管道内表层可以喷涂胶原或热解碳，胶原有利于气管粘膜上皮化，热解碳光滑、利痰，有利于气道分泌物的排出。聚四氟乙烯多孔气管假体的两端口(带分叉时为三个端口)，以机械整合方式或化学粘合与钛环形成牢固、密封连接。钛环以医用纯钛或钛合金材料做成中，钛环内外表层非常光滑，端口成钝弧形球面防止切割，钛环层厚为1～2毫米，长度为3～5毫米，制成不同型号口径与自体气管相配比。该钛环将插入自体气管端口，采用内嵌式非穿透法缝合固定人工气管，运用羟基磷灰石封闭吻合口，使人工气管与自体组织一体化，形成生物学固定，利于支撑吻合口，减轻吻合口狭窄与瘘的发生。聚四氟乙烯多孔气管假体与钛环连接处外周固定设有一人工缝合环，固定方式可以是化学粘合连接，或是机械物理方式连接。人工缝合环的材料是膨体聚四氟乙烯或人工编织物，膨体聚四氟乙烯具备丰富的绒毛可诱导自体组织向膨体聚四氟乙烯的绒毛内生长，快速形成生物学固定，减少自体气管的过度增生，防止细菌入侵，其目的是固定自体气管，同时预期自体气管与人工缝合环经过自然生长达成愈合，防止吻合口瘘、裂开及人工气管的移位。

该人工气管制造精细、巧妙，综合了有孔和无孔的特长，利用硬质材料与可变形材料有机整合，达到了动静结合，即头颈部可以自由运动，而吻合口处相对静止固定解决了吻合口的慢性应力作用。缝合的巧妙设计诱导自体组织向内生长，实现人工气管与机体组织的一体化生物学固定，防止了人工气管的移位、裂开与感染。自体气管吻合口处插入钛环，永久性的支撑吻合口、预防了狭窄发生。光滑的内壁，有利于气道通畅和分泌物的排出，同时亦是预防感染发生的主要措施。

本发明专利将为超长气管肿瘤的切除，气管狭窄段的切除，肺癌累及气管与隆突超长切除的外科治疗开辟新途径，亦预示着与外界相通的脏器如食管和胃肠道等，用人工材料假体置换将取得实质性突破，有着广阔应用前景。

综上所述，本发明是一种移植后不会存在局部感染和吻合口裂开，不会形成肉芽、气管不会移位且结构简单、制造方便、性能可靠的人工气管。

附图说明

图1是直型人工气管环结构示意图；

图2是“y”型人工气管环结构示意图。

具体实施方式

参见图1，以聚四氟乙烯多孔气管假体3作为气管主体，聚四氟乙烯多孔气管假体3以聚四氟乙烯(PTFE)为材料，内纵外横形成交错及微孔、外层粘合多根圆形支撑环4，聚四氟乙烯多孔气管假体3长度为4cm，直径为1.9cm，在聚四氟乙烯多孔气管假体3内壁表层喷涂有胶原，胶原有利于气管粘膜上皮化，聚四氟乙烯多孔气管假体3的前端口以机械方式固定、密封连接有第一钛环1，用膨体聚四氟乙烯材料制作的第一人工缝合环2固定在聚四氟乙烯多孔气管假体3和第一钛环1连接处的外周，后端口以机械方式固定、密封连接有第二钛环6，用膨体聚四氟乙烯材料制作的第二人工缝合环5固定在聚四氟乙烯多孔气管假体3和第二钛环6连接处的外周，第一钛环1和第二钛环6以钛合金材料做成，钛环长度为5.0mm，厚度为1.0mm，直径与聚四氟乙烯多孔气管假体3相配，内腔及外表面精密抛光，端口呈立体钝弧形，亦精密抛光，与聚四氟乙烯多孔气管假体3的连接牢固、密封、持久。第一人工缝合环2、第二人工缝合环5长、宽、高分别为3mm，有绒毛，牢固固定于聚四氟乙烯多孔气管假体3端口与第一钛环1和第二钛环6的连接处。

本发明运用聚四氟乙烯与钛环制成复合人工气管，利用带外支撑环的聚四氟乙烯多孔状气管假体的力学性能与生物气管相仿的特点，使人工气管移植后将在保证良好通气的前提下不限制头、颈部的屈、伸、旋转活动，同时亦减少了这些运动对吻合口的过度牵引。而连接用钛环则利用其超惰性、刚性特点，始终支撑着吻合口，并阻挡机体肉芽组织向腔内生长。由于金属钛有极高的生物相容性，经精密抛光的钛环将较少刺激自体气管从而避免了吻合口处由于摩擦引发的慢性炎症与增生。另有人工缝合环，除机械方式缝合固定移植的人工气管外，因其具备丰富的绒毛可诱导自体组织向内生长，快速形成生物学固定，减少自体气管的过度增生，防止细菌入侵。运用内嵌式非穿透法缝合固定人工气管，运用羟基磷灰石封闭吻合口，使人工气管与自体组织一体化，形成生物学固定。

本发明的人工气管制造精细、巧妙，综合了有孔和无孔的特长，利用硬质材料与可变形材料有机整合，达到了动静结合，即头颈部可以自由运动，而吻合口处相对静止固定解决了吻合口的慢性应力作用。缝合的膨体聚四氟乙烯材料设计诱导自体组织向内生长，实现人工气管与机体组织的一体化生物学固定，防止了人工气管的移位、裂开与感染。自体气管吻合口处插入钛环，永久性的支撑吻合口、预防了狭窄发生。光滑的内壁有利于气道通畅和分泌物的排出，同时亦是预防感染发生的主要措施。该人工气管的成功研制，亦预示着与外界相通的脏器如食管和胃肠道等，用人工材料假体置换将取得实质性突破，有着广阔应用前景。

参见图2，以聚四氟乙烯多孔气管假体3制成“Y”形人工气管主体，聚四氟乙烯多孔气管假体3以聚四氟乙烯(PTFE)为材料，内纵外横形成交错及微孔、外层粘合多根环形支撑环4，在聚四氟乙烯多孔气管假体3内壁表层喷涂有热解碳，喷涂有热解碳的光滑的内壁有利于气道通畅和分泌物的排出，同时亦是预防感染发生的主要措施。聚四氟乙烯多孔气管假体3的前端口以胶粘方式固定、密封连接有第一钛环1，用膨体聚四氟乙烯材料制作的第一人工缝合环2固定在聚四氟乙烯多孔气管假体3和第一钛环1连接处的外周，后左端口以胶粘方式固定、密封连接有第三钛环8，用膨体聚四氟乙烯材料制作的第三人工缝合环7固定在聚四氟乙烯多孔气管假体3和第三钛环8连接处的外周，后右端口以胶粘方式固定、密封连接有第四钛环10，用膨体聚四氟乙烯材料制作的第四人工缝合环9固定在聚四氟乙烯多孔气管假体3和第四钛环10连接处的外周。第一钛环1、第二钛环6和第三钛环8用医用纯钛做成。

Claims

1、一种人工气管，其特征在于：以聚四氟乙烯多孔气管假体(3)作为气管主体，所述的聚四氟乙烯多孔气管假体(3)的各个端口分别密封连接有钛环，在所述的聚四氟乙烯多孔气管假体(3)与所述的钛环连接处外周固定设有具备丰富绒毛的人工缝合环。

2、根据权利要求1所述的人工气管，其特征在于：在所述的聚四氟乙烯多孔气管假体(3)内壁表层喷涂有胶原或热解碳。

3、根据权利要求1或2所述的人工气管，其特征在于：所述的钛环以医用纯钛或钛合金材料做成。

4、根据权利要求1或2所述的人工气管，其特征在于：所述的人工缝合环的材料是膨体聚四氟乙烯或人工编织物。

5、根据权利要求3所述的人工气管，其特征在于：所述的人工缝合环的材料是膨体聚四氟乙烯或人工编织物。