长期以来，疑难气管疾病手术难度大、死亡率高，是胸外科治疗的难点。由于气管特有的解剖生理特征，气管重建与修复存在众多难以逾越的临床困境：如反复感染，血管化不佳及吻合口愈合不良、狭窄、内膜上皮化困难等。为攻克该治疗困境，上海市肺科医院胸外科作为国内最早开展疑难气管手术的团队之一，一直潜心致力于疑难复杂气管疾病的临床诊疗，历时40余年，从疑难气管外科急需的术式创新、器械发明和人工气管构建关键技术进行联合攻关，取得一定进展。
多年来，项目团队基于复杂气管疾病相关研究工作，获得并开展了多项国际合作项目，取得了6项国家自然科学基金青年基金及面上项目（2017年、2019年、2020年及2022年，详见表1）等国家级课题，累及课题经费达300余万。
表1：本项目团队近年来获得国家级课题项目列表（按时间先后排序）：
年度 | 负责人 | 项目名称 | 经费(千) | 级别 |
2022 | 朱余明 | 支气管胸膜瘘原位修复材料水凝胶复合多壳层空心结构的构建和生物学性能研究 | 530.0 | 面上项目 |
2020 | 张磊 | 近场直写3D打印联合负载软骨细胞球GelMA水凝胶构建仿生气管替代物 | 240.0 | 青年科学基金项目 |
2020 | 姜格宁 | 基于环状结构促进大动物长段气管缺损修复 | 550.0 | 面上项目 |
2019 | 郑卉 | PLLACL气凝胶联合3D打印构建仿生气管及犬原位移植后长期存活的研究 | 550.0 | 面上项目 |
2019 | 段亮 | 高仿生组织工程气管的构建及修复长段气管缺损的实验研究 | 550.0 | 面上项目 |
2017 | 陈昶 | 细胞膜片技术促进3D打印组织工程气管再上皮化并行犬原位移植的实验研究 | 696.0 | 面上项目 |
在科技部、国自然等资助下，本项目团队国际首创多项新型外科技术治疗疑难气管疾病，填补治疗方案空缺，形成气管外科的全新治疗体系并在国内外推广，主要包含以下几方面内容：
1. 构建气管隆凸肿瘤切除重建新技术体系
本项目团队率先国际上首创2种隆凸重建新术式，提出“隆凸下移”及全部位“自体支气管瓣翻瓣”重建术，简化疑难隆凸手术操作，显著降低术后死亡率20%，完整构建气管隆凸肿瘤切除重建的创新技术体系，获国际广泛认可与应用（国际领先）（图1A）。长段气管肿瘤（> 6cm）切除是气管外科巨大挑战，团队首次提出“带蒂胸大肌肌皮瓣修补”和“非对称环切翻瓣重建”的缺损修补新技术，突破气管肿瘤传统切除方法极限，增加25%切除长度，并成功进行疑难手术微创化，提高部分患者的手术切除率（国际领先）（图1B）。其中，本团队开展的“疑难气管隆突疾病的临床与基础研究”于2017年获得中华医学科技奖二等奖（图1C）。
图1：A：“自体支气管瓣翻瓣”重建术示意图；B：“带蒂胸大肌肌皮瓣修补”和“非对称环切翻瓣重建”的缺损修补技术示意图；C：本项目团队开展的“疑难气管隆突疾病的临床与基础研究”于2017年获得中华医学科技奖二等奖。
2. 颈部气管良性狭窄重建手术
在临床上，气管切开或经口、鼻行气管插管予机械通气是治疗危重患者急慢性呼吸衰竭的关键性处理措施。随着危急重症医学的发展，机械通气已经被广泛应用于临床，但它同时也带来了一系列并发症。比如由于破坏了气管结构的稳定性，导致了周围肉芽组织增生，引起气道狭窄。目前，经喉插管和气管切开损伤是良性气管狭窄最常见的原因。新型冠状病毒肺炎后，良性气管狭窄的患者显著增加，其严重影响了患者的生活质量。良性中心气道狭窄治疗的目标应着眼于缓解患者的症状，维持患者的生存及提高患者的生活质量。现有气道支架目前仍是治疗难治性良性瘢痕性气道狭窄的主要手段。 对于声门下和高位气管狭窄患者，T管置入是治疗的金标准。但对于内镜治疗无效的难治性良性瘢痕性气道狭窄，外科气管重建手术是最后的治疗措施。本团队针对内镜治疗无效的颈部气管狭窄，尤其是狭窄段涉及喉部的患者，实施外科颈部气管重建手术，系统建立难治性良性气道疾病的创新治疗策略（图2）。
图2：针对颈部高位气管狭窄患者，个性化设计实施气管节段切除术或喉气管联合切除术。
（3）气管食管瘘重建修补手术
气管食管瘘（Tracheoesophageal Fistula，TEF）是指气管或支气管和食管之间的病理性交通。TEF多见于创伤、甲状腺和食管肿瘤术后以及气管插管治疗等患者。气管插管后，由于导管的压迫、摩擦，使气管壁发生坏死，并向后壁穿透气管壁，形成气管后壁与食管前壁间的异常通道。而食管肿瘤术后患者，易发生吻合口愈合不良，进而出现食管气管瘘。对于气管食管瘘患者，大多数表现为进食后呛咳、呕吐，长期反复下呼吸道感染甚至发生呼吸窘迫综合征，严重影响患者生活质量。治疗措施方面，首选手术治疗。本团队针对气管食管瘘患者，国际独创巨大气管食管瘘的手术新方法，创新设计“斜向环形切除重建”，拓宽临床适应证，并独创“胸锁乳突肌肌皮瓣转位”修补膜部缺损，攻克巨大气管食管瘘手术难题，填补了治疗空缺（国际领先）（图3）。
图3：针对不同临床病情的气管食管瘘患者，创新性设计实施个性化手术方案，使患者获得最大的治疗收益。（A）直接离断气管食管瘘并分别关闭瘘口；（B）创新设计“斜向环形切除重建”技术，实现气管节段切除并关闭食管端瘘口；（C）独创“胸锁乳突肌肌皮瓣转位”修补膜部缺损，攻克巨大气管食管瘘手术难题。
基于上述疑难气管疾病临床问题，加强开展基础研究工作，提高成果支撑转化，是本项目团队临床工作的延伸与拓展。功能化气管重建一直是临床上面临的重大挑战，其关键技术难点在于缺乏理想的气管移植物。组织工程技术为构建功能化气管移植物提供了一种可行的策略。本项目团队国际上首创环状策略构筑高仿生气管，在仿生气管构筑及长段气管缺损再生修复领域取得重要进展，并率先实现临床前验证。目前在气管组织工程领域方面，相关成果累及发表IF＞10分SCI文章7篇（包括《Advanced Healthcare Materials》、《Advanced Functional Materials》、《Advanced Materials》等国际著名期刊，详见表2），其中一篇发表于材料学领域著名期刊《Advanced Materials》（图5），最高影响因子达29.4（图4）。
表2：本项目团队近年来发表高分及代表性SCI论著列表（按时间先后排序）：
发表年份 | 期刊 | 名称 | 作者 |
2023 | Advanced Healthcare Materials | Scaffold-Free Tracheal Engineering via a Modular Strategy Based on Cartilage and Epithelium Sheets | 陈昶 |
2023 | Advanced Functional Materials | C-Shaped Cartilage Development Using Wharton’s Jelly-Derived Hydrogels to Assemble a Highly Biomimetic Neotrachea for use in Circumferential Tracheal Reconstruction | 段亮 |
2022 | Composites Part B | Bionic tracheal tissue regeneration using a ring-shaped scaffold comprised of decellularized cartilaginous matrix and silk fibroin | 段亮 |
2022 | Advanced Functional Materials | Utilization of an Acellular Cartilage Matrix-Based Photocrosslinking Hydrogel for Tracheal Cartilage Regeneration and Circumferential Tracheal Repair | 陈昶 |
2021 | Advanced Materials | Biomimetic Trachea Engineering via a Modular Ring Strategy Based on Bone-Marrow Stem Cells and Atelocollagen for Use in Extensive Tracheal Reconstruction | 姜格宁 |
2021 | Mater Sci Eng C Mater Biol Appl | Photocrosslinked natural hydrogel composed of hyaluronic acid and gelatin enhances cartilage regeneration of decellularized trachea matrix | 姜格宁 |
2020 | Advanced Functional Materials | Biomimetic Trachea Regeneration Using a Modular Ring Strategy Based on Poly(Sebacoyl Diglyceride)/ Polycaprolactone for Segmental Trachea Defect Repair | 姜格宁 |
2020 | Advanced Functional Materials | Nanofibrillar Decellularized Wharton’s Jelly Matrix for Segmental Tracheal Repair | 姜格宁 |
2019 | Ann Thorac Surg | Reconstruction of Long Noncircumferential Tracheal or Carinal Resections With Bronchial Flaps. | 陈昶 |
2015 | Ann Thorac Surg | A Novel Technique of Long-Segment Tracheal Repair With Extended Bronchial Flap of Right Upper and Main Bronchus Plus Tracheoplasty. | 陈昶 |
2014 | Ann Thorac Surg | Simplified Carinal Wedge Resection and Reconstruction. | 姜格宁 |
2014 | Ann Thorac Surg | A novel technique to increase the length of tracheal resection by adding an autologous pedicled pectoralis major myocutaneous flap transposition. | 姜格宁 |
2012 | J Thorac Cardiovasc Surg | Tracheobronchial reconstructions with bronchoplastic closure: an alternative method in treatment of bronchogenic carcinoma involving the carina or tracheobronchial angle | 姜格宁 |
2010 | Ann Thorac Surg | Reconstruction of the lower trachea using a pedicled autologous bronchial flap. | 姜格宁 |
2009 | Transplantation | Suppression of the obliteration process by ventilation in a mouse orthotopic tracheal transplantation model. | 陈昶 |
图4：本项目团队近年来代表性论著封面。
图5：本项目团队国际上创新性提出环状策略联合间充质干细胞构筑高仿生气管，在仿生气管构筑及长段气管缺损再生修复领域取得重要进展，相关成果发表于材料学领域著名期刊《Advanced Materials》。
以上成果使项目组达到国际知名气管疾病诊治中心水平，显著提升中国气管外科的国际影响力。本项目团队将不忘初心，持之以恒，继续在疑难气管疾病的临床领域深入开展工作，为更多疑难气管疾病患者带来福音。
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