新型介稳定β-钛合金在喉、气管缺损重建中的应用与研究

摘要

各种原因导致的喉、气管缺损是耳鼻咽喉科的常见病与多发病，对于喉气管缺损的修复与重建目前仍无标准的治疗。由于喉气管缺损的原因与严重程度不同给临床治疗带来了极大的困难。多年来研究喉气管缺损的修复与重建以关注假体材料的选择、加工与重建方式为主，近年来一些学者亦通过动物模型研究各种修复材料与长段气管缺损的重建方法，发现假体的血管化与上皮化仍是我们目前临床面临的挑战。然而，新型介稳定β－钛合金材料对于喉、气管缺损的修复与重建目前尚无报道。
　　目的：观察并探讨新型介稳定β－钛合金（TLM）材料在犬的喉、气管缺损修复与重建中的有效性，为喉、气管缺损的治疗提供一种可选择的生物材料，同时为临床治疗提供新的理论依据。
　　方法：1.采用激光切割方法，将钛合金板制成微多孔结构。高压消毒后，置于6孔板中，将小鼠NIH-3T3单细胞悬液按1×105细胞/毫升的密度加入材料表面培养，四小时后取一片材料做扫描电镜观察。测量孔径大小并做图像分析，计算孔隙率。并对材料表面的细胞活力与形态进行观察。2.取5只犬，将犬的喉与气管充分暴露，切除环状软骨及第1气管软骨环的前1/3形成喉前裂开，将“”◇形的生物材料替代切除的部分喉气管组织，按计划术后3至6个月对受试动物进行气管镜检测。3.采用多孔TLM合金作为10只杂种犬的前喉气管组织再生支架。修复体长度为20mm，修复与重建前环状软骨及第1气管环的缺损，进一步评估TLM合金在该治疗中的有效性。4.取20只杂种犬，随机分成2组：TLM合金组与Ti-2组，每组各10只。切除环状软骨及第1、2气管软骨环，将两种“C”形的管状生物材料替代切除的部分喉气管缺损，按计划术后1、4及12周对受试动物分期进行喉气管镜检查、CT扫描及组织病理学检测。5.选择5只杂种犬行颈部切除5厘米长段气管，将多孔TLM制作成人气管形状以修复环周气管缺损。按计划植入3至8个月后处死动物行内镜检查、CT扫描和病理分析。
　　结果：1.TLM合金表面凹凸不平，呈多孔结构，孔径为70～90μm，孔隙率为32％。细胞表现出有足突和伪足的正常细胞形状。2.术后在所有受试犬中均未见到任何的气道阻塞。未见修复体的移位暴露，内表面无肉芽组织生长及吻合口裂开。3.一只犬于术后一周复查因麻醉意外而死亡；一只犬于术后约一个月因肺部感染而死亡；剩下的8只犬均于术后3至8个月处死；处死时发现所有修复体与周围宿主组织融合。术后内镜检查显示：无1只发生气道狭窄，其中4只长有肉芽组织，一只发现多孔TLM合金板暴露，未观察到吻合口的裂开。然而，所有这些犬均无临床症状。光镜与电镜结果显示：在假体内腔表面有一个正常的粘膜组织生长，及在重建的喉气管内腔位置未观察到任何的可见肉芽组织。4.术后在两组中均未出现吻合口漏。两种材料的修复体均表现出了良好的生物机械强度。组织学检测结果显示：TLM合金修复体周围的成纤维细胞在早期就从网孔长入，且修复体内腔吻合口部位可见有丰富的纤毛柱状上皮，纤毛分布密度也均匀，而在Ti-2组中，修复体周围组织长入较慢，且上皮分布明显不均。5.该假体的机械性能好，假体与周围组织结合紧密，结果充分展示了假体的生物相容性与耐腐蚀性，且没有产生任何的气管狭窄与空气的渗漏，并允许少量的肉芽组织正常长入气管内腔。
　　结论：1.首次采用TLM合金材料应用于喉、气管缺损的修复与重建。TLM合金材料具有良好的生物相容性、耐腐蚀性及机械性能，特别是其弹性模量（30～50Gpa）最接近骨与软骨，为喉气管缺损的重建提供了良好的应力分布。2.首次采用激光切割方法，将钛合金板制成微多直孔结构的喉气管假体，其微孔大小定位在70－90um，孔隙率为30％～35％，厚度为0.5mm。假体植入后发现在早期阶段因周围结缔组织从网孔的长入而保证了气密性，且其微血管的形成为假体腔内的快速上皮化提供了条件，从而最终克服了假体内腔的狭窄。同时发现本重建过程比目前所有试验的其它多孔材料要快。我们进一步证明上皮化结果与气管两端及假体孔隙进入的含丰富毛细血管网的结缔组织有关。3.TLM合金是一种很有潜力的新型喉气管缺损的修复材料，对未来临床的应用具有进一步深入研究的意义与价值。

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前言

文献回顾

第一部分 喉气管重建的研究现状与进展

1. 喉气管狭窄与阻塞的原因

2. 喉气管狭窄与缺损的治疗

第二部分 生物医用钛及合金材料在喉气管重建中的应用

1. 医用钛的研究现状及进展

2. 医用钛合金的研究现状及进展

3. 医用 β－钛合金的研究现状及进展

正文

新型介稳定 β－型钛合金在喉气管缺损修复中的应用与研究

第一部分 材料的生物相容性检测多孔 β－钛合金材料的加工与生物相容性的实验研究

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

第二部分 短段喉、气管缺损修复的实验研究

实 验 一β－钛合金在犬前喉裂开治疗中的初步研究

实 验 二新型介稳定 β 型钛合金在犬喉气管狭窄治疗中的实验研究

实 验 三两种钛金属在犬喉气管狭窄治疗中的研究比较

第三部分 长段喉、气管缺损修复研究新型介稳定 β 型钛合金在犬长段气管缺损修复中的实验研究

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢