專利名稱：一種人工氣管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用人工方法制成的人體使用的氣管。
背景技術：
人體氣管因腫瘤或炎性病變等因素常常導致呼吸道梗阻，嚴重時危及患者生命。外科手術切除病變氣管后重建氣道是最有效的臨床治療方法。但是氣管可切除的長度有限，一般而言，長度大于4cm的氣管切除，就有高并發(fā)癥和高死亡率。超越自身氣管1/2的切除需借助氣管替代物來進行氣道重建。氣道重建可通過同種異體氣管移植、自體組織再造、人工氣管和組織工程化氣管植入來完成。
由于供應氣管的血管纖細且呈節(jié)段性分布，故在氣管移植時無法通過顯微外科技術直接進行血管吻合來完成移植氣管的再血管化，其供血變得十分困難，氣管移植物也多因供血不足或嚴重缺血而終致失敗。如果選擇使用免疫抑制劑，那么對氣管腫瘤病人顯然是不恰當?shù)?。冷凍處理對減少抗原性和早期排斥反應有用，但隨著時間的推移，慢性免疫排斥反應將導致氣管軟骨血管的閉塞和隨之發(fā)生的移植物進行性退化和萎縮。因此，異體氣管移植仍存在著極大缺陷。
用自體組織再造術替代氣管，組織相容性好，無免疫排斥反應是其優(yōu)點。但取材困難、制作復雜、且材料與氣管本身結構相差太大，長段氣管切除后修復效果不理想。
組織工程化人工氣管的研究還有大量的技術難題需要解決。它是一個龐大的系統(tǒng)工程，需要大量人力、物力和財力的投入，尚處于實驗研究階段，臨床應用短期內(nèi)難以實現(xiàn)。
人工氣管國內(nèi)外研究較多，亦有少量臨床應用，但狹窄、感染、吻合口裂開等嚴重并發(fā)癥常見。理想人工氣管應具備的6個要素是①管腔密封不漏氣；②易彎曲成形但不致塌陷；③良好的組織相容性，能與宿主組織緊密結合；④炎性反應小，無致癌性；⑤內(nèi)壁光滑，防止成纖維細胞和細菌侵入；⑥有利于氣管粘膜上皮生長。通常臨床所用的人工假體，如心臟瓣膜、人工血管等，均被植入無菌的組織內(nèi)，而人體中被襯上皮的管道，如氣管、食管和胃腸道等，用人工材料假體置換均未取得實質(zhì)性突破。氣管的開放狀態(tài)，使得被植入的人工氣管假體始終處于與外界空氣相接觸的有菌環(huán)境中。如果假體與機體未達到緊密結合，致使細菌污染將會出現(xiàn)的以慢性潰瘍?yōu)樘卣鞯慕M織反應，使人工氣管的穩(wěn)定性變差。加之人工氣管假體吻合口一旦出現(xiàn)松動，則對自體氣管形成一種慢性應力的牽拉作用。在慢性潰瘍的愈合過程中，附近的肉芽組織有向中心長入的趨勢，并形成肉芽腫，導致人工氣管狹窄、感染，人工氣管的移位和炎性侵蝕可引起致命性的大血管破裂出血。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種移植后不會發(fā)生局部感染、吻合口裂開和狹窄的人工氣管。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供的人工氣管，其特征在于以聚四氟乙烯多孔氣管假體作為氣管主體，所述的聚四氟乙烯多孔氣管假體的各個端口分別密封連接有鈦環(huán)，在所述的聚四氟乙烯多孔氣管假體與所述的鈦環(huán)連接處外周固定設有具備豐富絨毛的人工縫合環(huán)。
在所述的聚四氟乙烯多孔氣管假體內(nèi)壁噴涂有膠原或熱解碳。
所述的鈦環(huán)以醫(yī)用純鈦或鈦合金材料做成。
所述的人工縫合環(huán)的材料是膨體聚四氟乙烯或人工編織物。
采用上述技術方案的人工氣管，聚四氟乙烯多孔氣管假體以聚四氟乙烯(PTFE)為材料，內(nèi)縱外橫形成交錯及微孔，外層粘合多根圓形或螺旋狀支撐環(huán)，預防管道塌陷，管道內(nèi)表層可以噴涂膠原或熱解碳，膠原有利于氣管粘膜上皮化，熱解碳光滑、利痰，有利于氣道分泌物的排出。聚四氟乙烯多孔氣管假體的兩端口(帶分叉時為三個端口)，以機械整合方式或化學粘合與鈦環(huán)形成牢固、密封連接。鈦環(huán)以醫(yī)用純鈦或鈦合金材料做成中，鈦環(huán)內(nèi)外表層非常光滑，端口成鈍弧形球面防止切割，鈦環(huán)層厚為1～2毫米，長度為3～5毫米，制成不同型號口徑與自體氣管相配比。該鈦環(huán)將插入自體氣管端口，采用內(nèi)嵌式非穿透法縫合固定人工氣管，運用羥基磷灰石封閉吻合口，使人工氣管與自體組織一體化，形成生物學固定，利于支撐吻合口，減輕吻合口狹窄與瘺的發(fā)生。聚四氟乙烯多孔氣管假體與鈦環(huán)連接處外周固定設有一人工縫合環(huán)，固定方式可以是化學粘合連接，或是機械物理方式連接。人工縫合環(huán)的材料是膨體聚四氟乙烯或人工編織物，膨體聚四氟乙烯具備豐富的絨毛可誘導自體組織向膨體聚四氟乙烯的絨毛內(nèi)生長，快速形成生物學固定，減少自體氣管的過度增生，防止細菌入侵，其目的是固定自體氣管，同時預期自體氣管與人工縫合環(huán)經(jīng)過自然生長達成愈合，防止吻合口瘺、裂開及人工氣管的移位。
該人工氣管制造精細、巧妙，綜合了有孔和無孔的特長，利用硬質(zhì)材料與可變形材料有機整合，達到了動靜結合，即頭頸部可以自由運動，而吻合口處相對靜止固定解決了吻合口的慢性應力作用?？p合的巧妙設計誘導自體組織向內(nèi)生長，實現(xiàn)人工氣管與機體組織的一體化生物學固定，防止了人工氣管的移位、裂開與感染。自體氣管吻合口處插入鈦環(huán)，永久性的支撐吻合口、預防了狹窄發(fā)生。光滑的內(nèi)壁，有利于氣道通暢和分泌物的排出，同時亦是預防感染發(fā)生的主要措施。
本發(fā)明專利將為超長氣管腫瘤的切除，氣管狹窄段的切除，肺癌累及氣管與隆突超長切除的外科治療開辟新途徑，亦預示著與外界相通的臟器如食管和胃腸道等，用人工材料假體置換將取得實質(zhì)性突破，有著廣闊應用前景。
綜上所述，本發(fā)明是一種移植后不會存在局部感染和吻合口裂開，不會形成肉芽、氣管不會移位且結構簡單、制造方便、性能可靠的人工氣管。


圖1是直型人工氣管環(huán)結構示意圖；圖2是“y”型人工氣管環(huán)結構示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，以聚四氟乙烯多孔氣管假體3作為氣管主體，聚四氟乙烯多孔氣管假體3以聚四氟乙烯(PTFE)為材料，內(nèi)縱外橫形成交錯及微孔、外層粘合多根圓形支撐環(huán)4，聚四氟乙烯多孔氣管假體3長度為4cm，直徑為1.9cm，在聚四氟乙烯多孔氣管假體3內(nèi)壁表層噴涂有膠原，膠原有利于氣管粘膜上皮化，聚四氟乙烯多孔氣管假體3的前端口以機械方式固定、密封連接有第一鈦環(huán)1，用膨體聚四氟乙烯材料制作的第一人工縫合環(huán)2固定在聚四氟乙烯多孔氣管假體3和第一鈦環(huán)1連接處的外周，后端口以機械方式固定、密封連接有第二鈦環(huán)6，用膨體聚四氟乙烯材料制作的第二人工縫合環(huán)5固定在聚四氟乙烯多孔氣管假體3和第二鈦環(huán)6連接處的外周，第一鈦環(huán)1和第二鈦環(huán)6以鈦合金材料做成，鈦環(huán)長度為5.0mm，厚度為1.0mm，直徑與聚四氟乙烯多孔氣管假體3相配，內(nèi)腔及外表面精密拋光，端口呈立體鈍弧形，亦精密拋光，與聚四氟乙烯多孔氣管假體3的連接牢固、密封、持久。第一人工縫合環(huán)2、第二人工縫合環(huán)5長、寬、高分別為3mm，有絨毛，牢固固定于聚四氟乙烯多孔氣管假體3端口與第一鈦環(huán)1和第二鈦環(huán)6的連接處。
本發(fā)明運用聚四氟乙烯與鈦環(huán)制成復合人工氣管，利用帶外支撐環(huán)的聚四氟乙烯多孔狀氣管假體的力學性能與生物氣管相仿的特點，使人工氣管移植后將在保證良好通氣的前提下不限制頭、頸部的屈、伸、旋轉活動，同時亦減少了這些運動對吻合口的過度牽引。而連接用鈦環(huán)則利用其超惰性、剛性特點，始終支撐著吻合口，并阻擋機體肉芽組織向腔內(nèi)生長。由于金屬鈦有極高的生物相容性，經(jīng)精密拋光的鈦環(huán)將較少刺激自體氣管從而避免了吻合口處由于摩擦引發(fā)的慢性炎癥與增生。另有人工縫合環(huán)，除機械方式縫合固定移植的人工氣管外，因其具備豐富的絨毛可誘導自體組織向內(nèi)生長，快速形成生物學固定，減少自體氣管的過度增生，防止細菌入侵。運用內(nèi)嵌式非穿透法縫合固定人工氣管，運用羥基磷灰石封閉吻合口，使人工氣管與自體組織一體化，形成生物學固定。
本發(fā)明的人工氣管制造精細、巧妙，綜合了有孔和無孔的特長，利用硬質(zhì)材料與可變形材料有機整合，達到了動靜結合，即頭頸部可以自由運動，而吻合口處相對靜止固定解決了吻合口的慢性應力作用?？p合的膨體聚四氟乙烯材料設計誘導自體組織向內(nèi)生長，實現(xiàn)人工氣管與機體組織的一體化生物學固定，防止了人工氣管的移位、裂開與感染。自體氣管吻合口處插入鈦環(huán)，永久性的支撐吻合口、預防了狹窄發(fā)生。光滑的內(nèi)壁有利于氣道通暢和分泌物的排出，同時亦是預防感染發(fā)生的主要措施。該人工氣管的成功研制，亦預示著與外界相通的臟器如食管和胃腸道等，用人工材料假體置換將取得實質(zhì)性突破，有著廣闊應用前景。
參見圖2，以聚四氟乙烯多孔氣管假體3制成“Y”形人工氣管主體，聚四氟乙烯多孔氣管假體3以聚四氟乙烯(PTFE)為材料，內(nèi)縱外橫形成交錯及微孔、外層粘合多根環(huán)形支撐環(huán)4，在聚四氟乙烯多孔氣管假體3內(nèi)壁表層噴涂有熱解碳，噴涂有熱解碳的光滑的內(nèi)壁有利于氣道通暢和分泌物的排出，同時亦是預防感染發(fā)生的主要措施。聚四氟乙烯多孔氣管假體3的前端口以膠粘方式固定、密封連接有第一鈦環(huán)1，用膨體聚四氟乙烯材料制作的第一人工縫合環(huán)2固定在聚四氟乙烯多孔氣管假體3和第一鈦環(huán)1連接處的外周，后左端口以膠粘方式固定、密封連接有第三鈦環(huán)8，用膨體聚四氟乙烯材料制作的第三人工縫合環(huán)7固定在聚四氟乙烯多孔氣管假體3和第三鈦環(huán)8連接處的外周，后右端口以膠粘方式固定、密封連接有第四鈦環(huán)10，用膨體聚四氟乙烯材料制作的第四人工縫合環(huán)9固定在聚四氟乙烯多孔氣管假體3和第四鈦環(huán)10連接處的外周。第一鈦環(huán)1、第二鈦環(huán)6和第三鈦環(huán)8用醫(yī)用純鈦做成。
權利要求
1.一種人工氣管，其特征在于以聚四氟乙烯多孔氣管假體(3)作為氣管主體，所述的聚四氟乙烯多孔氣管假體(3)的各個端口分別密封連接有鈦環(huán)，在所述的聚四氟乙烯多孔氣管假體(3)與所述的鈦環(huán)連接處外周固定設有具備豐富絨毛的人工縫合環(huán)。
2.根據(jù)權利要求1所述的人工氣管，其特征在于在所述的聚四氟乙烯多孔氣管假體(3)內(nèi)壁表層噴涂有膠原或熱解碳。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的人工氣管，其特征在于所述的鈦環(huán)以醫(yī)用純鈦或鈦合金材料做成。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的人工氣管，其特征在于所述的人工縫合環(huán)的材料是膨體聚四氟乙烯或人工編織物。
5.根據(jù)權利要求3所述的人工氣管，其特征在于所述的人工縫合環(huán)的材料是膨體聚四氟乙烯或人工編織物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種人工氣管，以聚四氟乙烯多孔氣管假體(3)作為氣管主體，聚四氟乙烯多孔氣管假體(3)的各個端口分別密封連接有鈦環(huán)，在聚四氟乙烯多孔氣管假體(3)與鈦環(huán)連接處外周固定設有具備豐富絨毛的人工縫合環(huán)。在聚四氟乙烯多孔氣管假體(3)內(nèi)壁表層噴涂有膠原或熱解碳。鈦環(huán)以醫(yī)用純鈦或鈦合金材料做成。人工縫合環(huán)的材料是膨體聚四氟乙烯或人工編織物。本發(fā)明是一種移植后不會存在局部感染和吻合口裂開，不會形成肉芽、氣管不會移位且結構簡單、制造方便、性能可靠的人工氣管。
文檔編號A61L27/28GK1903142SQ20061003203
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月31日 優(yōu)先權日2006年7月31日
發(fā)明者喻風雷 申請人:中南大學湘雅二醫(yī)院