组织工程化人工食管的构建及动物实验研究（基金项目）

该研究获2003年度广东省自然科学基金资助（项目编号:31717）

【摘要】 目的 构建不同生物材料的人工食管，建立犬胸段食管缺损模型并以人工食管植入重建，寻求解决术后吻合口瘘及狭窄的方法。方法 采用不同生物材料人工食管以不同吻合方式对两组共45只中国杂种犬进行胸段食管缺损植入重建。结果 两组围手术期存活率分别为53.33%（8/15）及93.33%（28/30），吻合口瘘发生率为40%（6/15）及6.67%（2/30），“叠瓦套入式”吻合法可明显降低术后吻合口瘘（P<0.01）。胃镜检查发现“新生食管”于术后60～75d出现不同程度狭窄，狭窄经扩张或支架置入可完全缓解。组织病理结果显示“新生食管”由纤维结缔组织构成，3～6个月后“新生食管”可完全覆盖鳞状上皮，1年后粘膜下层可见腺体及神经再生。结论 猪主动脉材料是理想的人工食管构建材料，植入后可短暂替代食管并由机体修复为有上皮组织爬覆的纤维结缔组织的“新生食管”。术后吻合口瘘主要与手术方法及材料选择等因素有关，“叠瓦套入式”吻合可明显降低吻合口瘘。术后狭窄经妥善的内科治疗可缓解。该动物模型可成功反映人工食管植入重建后的转归及愈合过程。

关键词 人工食管 生物材料 组织病理

Experimental study of the tissue engineering biological artificial esophagus

Zhang Lanjun，Rong Tiehua，Long Hao，et al.

Department of Thoracic Surgery，Cancer Hospital of Sun Yat-sen University，Guang dong510060.

【Abstract】 Objective To design different type biological material artificial esophagus and to observe the healing process of the regenerated esophagus in dog.Methods Different types biological artifical esophagus were im_ˉplanted to45Chinese mongrels with different anastomosis.Results The postoperative survivalrates in two groups were53.33%（8/15）～93.3%（28/30），and the anastomotic leakage rates were40%（6/15）～6.67%（2/30），the“cross and fold”anastomosis can significant decrease the postoperative anastomotic leakage rate compare to the“end to end”anastomosis（P<0.01）.The postoperative stenosis of regenerated esophagus was occurred about2～3months after implantation，and it can relieved by theendoscopical dilation or esophageal stent implantation.The histology and endoscopical findings show that the luminal surface of regenerated esophagus was covered with smooth mucosa and the complete epithelialization was observed at3～6months.Conclusion The biological artificial esophagus was one of safe and effective way to reconstruction of esophagus，and the“cross and fold”anastomosis can significant decrease the postoperative anastomotic leakage rate，postoperative stenosis of regenerated esophagus can be relieved by the endo_ˉscopical therapy or esophageal stent implantation.The animal trial model can successful testing the healing process of the biological artificial esophagus in dog.

Key words artificial esophagus biological materials histopathology

术后吻合口瘘及狭窄是人工食管研究中的两大难题 ^［1～4］ ，为了筛选构建组织工程化人工食管的生物材料并寻求解决术后吻合口瘘及狭窄的方法，我们自1999年6月开始建立犬胸段食管缺损模型并以不同类型的人工食管进行重建，取得了一定的进展，现报告如下。

1 材料与方法

1.1 构建人工食管的生物材料筛选

1.1.1 牛主动脉材料管 选取新鲜、健康、直径为1.8～2.5cm、长度为10～15cm的牛降主动脉进行预处理，剥离外膜的脂肪组织，结扎侧枝血管，并以专利技术进行组织处理，将处理后的管道制成10～15cm长的人工食管并浸入30%乙醇溶液中封存备用。

1.1.2 猪主动脉材料管 选取猪主动脉为原料进行清洗及组织处理（组织处理方法同上），将处理后的猪主动脉剪制成长方形的片状材料，把4片该材料在洁净工作台下固定于模具上，以4-0平制羊肠线缝制成内径2.0cm，壁厚0.5cm，长8～12cm的人工食管（见图1），以生理盐水封存于密封胶袋中经钴60照射消毒后备用。

1.2 动物模型建立及实验分组 选用健康中国杂种犬，由中山大学动物研究中心提供普通级中国杂种犬，雌雄不限，体重17.5～25.5kg，以盐酸左旋咪唑驱虫及犬五联活疫苗免疫。实验前犬禁食、水6h，以3%戊巴比妥钠静脉麻醉（1ml/kg），以卡肌宁维持肌松（1mg/kg），气管插管、呼吸机辅助呼吸，经右胸后外侧切口第五肋间入胸，自奇静脉水平图1 猪主动脉材料人工食管至贲门上方3cm处游离并切除犬胸段食管10～14cm长，制备成犬胸段食管缺损模型以备人工食管原位植入重建。实验分为以下两组。

1.2.1 牛主动脉材料管组 实验犬15只，平均体重17.65kg，雌雄比例1:1.83，植入人工食管长度为5～12cm，平均6.8cm。重建采用间断、全层、端端吻合，后壁内翻，前壁外翻，上、下吻合口均采用1-0丝线及5×17弧度圆针吻合，吻合口外未包埋。

1.2.2 猪主动脉材料管组 实验犬30只，体重17.5～25.5kg，雌雄比例1:2。植入人工食管长度均为8cm。重建采用“叠瓦套入式”吻合，即上、下吻合口后壁以人工食管交叠套入犬食管粘膜层与肌层之间约0.4～0.5cm行间断、全层、端端吻合，线结打在犬食管粘膜层上。而上、下吻合口前壁以犬食管全层叠套于人工食管上约0.4～0.5cm行间断、全层、端端吻合，线结打在犬食管外膜上。缝线采用3-0无损伤编织涤纶线及5×14弧度无损伤圆针，吻合口外以纵隔胸膜覆盖包埋。

两组术后均禁食、水5～6d，以静脉营养维持（100ml/kg），术后第7～8d进全流质饮食，术后10d进半流质饮食，术后3周正常喂养。

1.3 观测指标 观察两组间围手术期存活率、吻合口瘘及狭窄发生率。术后以Olympus-XQ-230型电子胃镜对存活犬于术后1、3、6、12、24个月进行内镜检查以观察人工食管的脱落过程和“新生食管”粘膜爬覆情况。术后1、3、6、12、15、18、24个月各处死2只存活犬行组织病理学检查，观察“新生食管”外观、质地和组织结构，镜下观察“新生食管”粘膜爬覆、粘膜下结构及其重塑变化。

2 结果

2.1 术后吻合口瘘及存活情况

2.1.1 牛主动脉材料管组 15只犬中8只围手术期存活，其中最长存活15个月。发生吻合口瘘6只均处死解剖，麻醉时意外死亡1只。全组围手术期存活率为53.33%（8/15），吻合口瘘发生率为40%（6/15）。术后1、3个月各处死存活犬2只，术后3～6个月因新生食管狭窄致营养不良、衰竭死亡3例，于术后15个月处死存活犬1例。

2.1.2 猪主动脉材料组 30只犬中28只围手术期存活，其中最长存活已超过2年，吻合口瘘死亡2例，围手术期存活率为93.3%（28/30），吻合口瘘发生率6.67%（2/30）。术后胃镜下球囊扩张致新生食管撕裂死亡2例，后期因肺炎死亡1例。依方案分别于术后1、3、6、12、15、18、24个月各处死存活犬2只行病理检查。手术2年后因胃溃疡出血死亡1例、肝炎及犬皮肤血螨病死亡4例。自然死亡3例、不明原因死亡1例（病理检查均未发现呼吸、循环及消化系统异常），2年后因结束实验处死存活犬2例行病理检查。

2.1.3 两组吻合口瘘 经χ ² 检验结果显示:χ ² 值=7.601，当自由度为1时，P<0.01，两组间差异有非常显著性。