气道内冷冻治疗技术

2012-10-29 23:08阅读:71857

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  冷冻治疗是一种古老而又有生机的消融治疗技术。应用致冷物质和冷冻器械产生的低温作用使靶组织细胞坏死及脱落,达到治疗疾病的目的。目前冷冻治疗包括接触式和非接触式两种方式。接触式冷冻治疗主要是指传统意义的冷冻消融(简称冻融)和现代意义上的冷冻切除(cryorecanalization,简称冻切),非接触式冷冻治疗主要是指低压喷洒冷冻治疗(spray cryotherapy)。冷冻治疗技术已经广泛应用于治疗特定的肺部疾病,尤其是气道腔内良、恶性病变,以硬质支气管镜和(或)可弯曲支气管镜为介入媒介,是一种相对安全、有效及容易掌握的治疗技术。
  一、冷冻治疗技术的工作原理及基本设备
  1、冷冻治疗的原理及机制:细胞内的分子运动与温度密切相关。当温度降低时,分子运动减慢并最终停止。因此冷冻治疗决定细胞死亡的因素有:冷冻持续时间、解冻时间、达到的最低温度、冷冻速率及冷冻-解冻的次数等。而冷冻探头制冷是依据Joule-Thomson原理,液态制冷剂从高压储气瓶内快速释放时,气体从高压状态转换至低压状态,快速膨胀的气体吸取周围环境的热能并将其转换为膨胀所需的动能,从而使冷冻探头前端迅速形成低温。
  (1)冷冻损伤细胞的机制:主要包括①细胞外的结晶对细胞的挤压并使其变形(冰挤压效应)。②细胞内的结晶对细胞膜的破坏作用。③细胞脱水导致细胞崩解。④冷冻后的融化,特别是缓慢自然融化,使细胞内的小冰晶聚积成大冰晶,亦能促使细胞破坏死亡。
  (2)冻融、冻切组织机制:主要为①冷冻消融:冷冻能在冻结和非冻结组织之间形成一个清楚的分界。微循环的存在决定了冷冻治疗对组织的作用。在冷冻过程中,冷冻探头周围5 mm半径范围内出现微血管的血栓形成而导致组织的缺血和梗塞。Larson等报道冷冻消融过程中能形成明显的二个区域,即中心细胞坏死区及周围细胞损伤区。而中心坏死区会因第二次冷冻而扩大,因此在进行冷冻消融过程中,仅靠单次冷冻治疗效果不明显。而且在冷冻治疗7~15日后,组织的缺血坏死才出现,因此冻融治疗疗效延迟,不适用于解除急性中央气道阻塞的治疗。②冻切是在冻融的基础上进行的。在0℃~-30℃的低温下形成的结晶冰,具有较强的结合力,如果冷冻探头与组织接触,可以产生粘连作用,这种粘着力随温度的不同而不同,这是冻切的基础。加之在冷冻区与周围区有一明显的分界线,可以很容易的对探头周围肿瘤组织进行粘连取出,只不过在实行冻切时需要使用新型冷冻探头。与传统的冷冻探头相比,新型探头具有更大的表面积,从而能发挥更大的冷冻效能,冻住更大的组织。探头顶端与中央气体通道的连接也更加稳固,从而使新型探头能承受更大的牵拉力。因此应用冻切技术能够及时减轻或消除急性气道腔内阻塞症状。
  2、冷冻治疗设备及装置
  (1)冷冻剂:目前用于支气管镜冷冻治疗的冷冻剂主要有3种:二氧化碳、一氧化二氮和液氮。在室温条件下,二氧化碳由高压储气瓶释放后会产生结晶,这些结晶对探头的操作有一定影响,但由于其安全、价格低廉,国内应用较多。一氧化二氮从高压储气瓶内释放出后可在几秒钟内使冷冻探头顶端达到-89℃,且不形成结晶,故最为常用。液氮能使探头顶端的最低温度可达-196℃,在喷雾冷冻治疗中常用。
  (2)控制装置主要包括冷冻主机及控制面板、脚踏开关。目前国内应用的主要产品为德国ERBE公司及北京库蓝公司的冷冻治疗仪。(3)冷冻探头:分为可弯曲冷冻探头和硬质冷冻探头。分别用于可弯曲支气管镜和硬质支气管镜下介入诊断和治疗。用于冻切及冻检的为新型冷冻探头,这种探头长78厘米,直径为2.3~2.4毫米,与冻融探头不同,新型探头具有更大的表面积,从而能发挥更大的冷冻效能,冻住更大的组织。探头顶端与中央气体通道的连接也更加稳固,能承受更大的牵拉力。手柄与探头加固连接,避免过度弯折,连接头独立设计,有更长的消毒寿命,探头表面系亲水材料,具有探头防弯曲保护功能。
  二、操作方法
  冷冻治疗以硬质支气管镜和可弯曲支气管镜为介入工具。根据患者病情的情况需要及现有设备和人员熟练程度进行选择。相比较而言,由于冷冻治疗安全性高,对患者的刺激性较小,通过可弯曲支气管镜在局部麻醉或全麻下下进行介入治疗在临床上应用比较普遍,并且由于冷冻探头最小直径为1.9 mm,只要工作孔道在2 mm及以上的可弯曲支气管镜均可选择。但硬质支气管镜下可选择较大直径的冷冻探头,效果明显,治疗时间短,但必须在全麻下进行。
  1、术前准备:常规阅读胸片及胸部CT,了解和熟悉腔内病灶的部位、程度、长度和范围,必要时进行直接增强胸部CT,明确病灶与血管的关系,以确定冻融或冻切。全面评估患者的一般状况及治疗的风险。
  2、根据患者的情况及麻醉方式,建立静脉通道,术中常规动态监测患者心电、呼吸、血压及指脉氧饱和度。
  3、按支气管镜常规进行操作,确定病灶后,吸净病灶表面分泌物及积血,常规喷洒0.005%肾上腺素稀释液1~2ml,以减少渗血和出血情况。
  4、将事先选择好的冷冻探头用酒精消毒后经支气管镜的工作孔道插入,冷冻探头的金属末端须离支气管镜远端至少5 mm以上,可采用探头顶端或探头的侧壁对病灶实施冷冻,探头的金属末端尽可能置于病灶上或深入病灶内,以便产生最大的冷冻效果。
  5、脚踏冷冻开关持续约30 s,在冷冻探头顶端就有冰球形成,组织发白、脱水,允许30 s~60 s的冷冻,通常有经验的操作者能根据颜色的变化决定最佳的冷冻时间。松开冷冻开关,让其自行解融,完成1次冷冻-解融循环约1 min~3 min。
  6、在冻融治疗一周后,进行支气管镜检查。一方面对冻融治疗效果进行评估,另一方面对冻融后的坏死组织进行清理,清理方式可应用支气管镜吸引、活检钳或异物钳钳取,必要时给予冷冻粘取进行清理,并对残留病灶进行进一步的冻融治疗。
  7、在冻切时,将探头前端插入病灶内部1 cm~2 cm,然后踩下踏板冷冻,冷冻时间为3 s~20 s不等,大多数冷冻过程均在可视条件下完成,防止冻伤正常的气道壁。探头周围形成结晶后,用力牵拉冷冻探头及支气管镜即能将冻结的病灶组织直接切下,将支气管镜及冷冻探头一同从气道移出后,把切下的组织放在生理盐水中即能解冻,重复进行上述操作即可将气道内的靶组织清理干净。
  8、低压喷洒冷冻除包括以上步骤外,由于液氮喷洒到靶组织时有液体转化为气体,容积增加700倍,因此要在狭窄的上端而不是垂直于狭窄处进行喷洒冷冻治疗,同时要保证短时间内大量气体能有效释放,避免造成气压伤。在喷洒冷冻治疗时要确保断开与呼吸机的连接,以便气体有效释放。每次喷洒多为5秒,4个循环即完成一次治疗过程,总治疗时间约30 min左右。
  三、冷冻治疗的适应症及临床应用
  1、冷冻治疗的适应症
  (1)气管、支气管腔内恶性肿瘤的姑息治疗及切除。(2)气管、支气管腔内黏膜及黏膜下原位癌、浅表癌的有效治疗。(3)气管、支气管良性病变的根治性治疗。(4)气管、支气管腔内异物的摘除。(5)气管、支气管腔内黏液栓、血凝块及肉芽组织的去除。(6)可见的良性或恶性病变引起的咯血。(7)化疗及放射治疗恶性肿瘤的辅助治疗。
  2、冷冻治疗的优势
  (1)容易控制深度,因而穿孔风险小。(2)不损伤软骨及结缔组织,因而在气道腔内进行冷冻治疗安全性高。(3)由于没有高频电灼效应,因而可用于装有起搏器患者的治疗。(4)冷冻系低温治疗,无失火危险。(5)费用低廉,容易掌握,方便广泛开展。(6)不损伤支架,可用于气道支架内良、恶性组织增生的消除治疗。
  3、疗效评价
  (1)冷冻治疗气管、支气管腔内恶性肿瘤
  有症状、不能手术的气管、支气管腔内恶性肿瘤是冷冻治疗的主要适应症。通常是在硬质支气管镜或可弯曲支气管镜下来完成。Lee等通过对16篇资料相对完整的研究文献共计2353例患者进行了分析,结果显示呼吸症状明显改善、肺功能及生存质量明显提高。治疗总有效率为80%,并发症的发生率为0~11.1%,且均在可控范围。到目前为止,研究显示支气管镜下冷冻治疗气管、支气管腔内恶性肿瘤是安全、有效的。郁小迎等对56例气道内恶性肿瘤进行了冷冻治疗,有效率达96.4%,无明显并发症发生。冯华松等对30例气管、支气管腔内恶性肿瘤进行了冻融、冻切治疗,其有效率为91.7%,无明显并发症发生。冷冻治疗后阻塞性肺炎、肺不张症状得到明显控制(66.7%),与激光、电灼治疗相比,冷冻治疗有着费用低、易防护、不易发生气道壁穿孔和腔内燃烧等优势。
  冻切能有效治疗气管、支气管腔内恶性肿瘤。冻切因应用了新型冷冻探头,克服了冻融治疗效果慢的缺点,能够有效的实现气道腔内的即时再通及支气管腔内阻塞的完全去除。2004年,Hetzel等首先对冻切技术进行了报道。该项前瞻性研究以60例患者为研究对象。其中23例患者的支气管管腔完全阻塞,另外37例患者的管腔存在重度梗阻。经过单次冻切治疗后,有37例(61%)患者即刻实现了气管腔的完全再通,另有13例患者(22%)实现了部分再通,虽有残余肿瘤组织阻塞气道,但直径6 mm的气管镜能轻松通过狭窄部位,总成功率达到了83%。
  低压喷洒冷冻治疗气管、支气管腔内恶性肿瘤才刚刚起步。Greenwad等应用低压喷洒冷冻治疗食道癌效果良好,因此Krimsky等首次对低压喷洒冷冻治疗气道恶性肿瘤治疗的安全性及对气道影响的深度进行了研究。21例即将切除的支气管肿瘤患者进行低压喷洒冷冻治疗并对切除的组织进行了病理分析,结果显示对气道影响深度仅为1.5 mm,对气道软骨及结缔组织无明显影响,说明喷洒冷冻治疗气道腔内病变安全性高。相信随着大规模的临床研究,低压喷洒冷冻治疗气道腔内恶性肿瘤将成为一种新的选择。
  (2)冷冻治疗气管、支气管腔内良性肿瘤及良性病变
  由于冷冻治疗与热治疗相比,不易引起疤痕形成,因此对气道的良性病变如炎症、创伤、气管插管后导致的肉芽肿性狭窄、增生等有良好的应用价值,同时对一些良性肿瘤如乳头状瘤、错构瘤等有一定的疗效。在各种良性病变中,新生的肉芽组织对冷冻效果最为敏感,如对支气管结核尤其是溃疡坏死型及肉芽增殖型支气管结核治疗,管腔狭窄改善的有效率可高达100%,同时对于肺移植后吻合口的肉芽组织增生病灶,气道支架及其两端的肉芽组织的消融治疗,亦有良好的效果。应用冻切技术对气道腔内的增殖性肉芽组织进行清除,有快捷、疗效显著的特点。Frank等先后报道用冻切技术清除支气管内的脂肪瘤、黏液栓、气管异物、肉芽组织及癌肉瘤,均实现了气道腔的即刻再通。
  喷洒冷冻治疗气道良性狭窄的研究取得了一些进展。Fernando等次应用低压喷洒冷冻与球囊扩张技术相结合,对35例气道良性狭窄患者进行了治疗。其中声门下狭窄18例,气管狭窄9例,支气管狭窄8例,共进行了63次低压喷洒冷冻治疗,每次进行3~4次喷洒冷冻循环治疗,症状改善率为84.9%,而气道狭窄程度较治疗前明显改善,并发症较少,仅出现1例纵隔气肿,主要是喷洒冷冻治疗时离狭窄口较近,未能使膨胀的气体有效释放所致。
  4、冷冻治疗的并发症及处理
  (1)出血:无论是冻融或是冻切,主要的并发症为出血,但一般情况下较少发生。对于少量渗血,由于自身凝血功能,不需要处理。少量出血,给予支气管镜吸引或应用冰盐水进行冲洗进行止血,如果出血量稍多时,可用0.005%肾上腺素稀释液进行浸润止血。对于出血明显的患者,可应用APC进行止血。目前尚无因冷冻治疗导致出血而出现血流动力学紊乱的报道。
  (2)纵隔气肿和气胸:很少发生。一般不需要特殊处理,如果纵隔气肿严重,可行胸骨上窝切开引流。严重气胸经吸氧等处理后不能改善时可给予胸腔闭式引流。
  (3)其他:有报道出现心房颤动、支气管痉挛、发热等,多为一过性,有时能自行恢复,无须特殊处理。
  5、冷冻治疗的注意事项
  (1)冷冻治疗主要是去除气道腔内良性或恶性病变,因此冷冻治疗不能去除不能看见的组织,对管腔外压性病变无效。
  (2)冻融治疗靶组织时,由于一次冷冻治疗效果不明显,应对同一部位进行至少三次以上快速冷冻-缓慢解冻循环,以求最大冷冻效果。冻融治疗后需一周后组织脱落,因此不适用于那些即将导致呼吸衰竭、需要立即去除的病变治疗。而且要考虑到冻融治疗后周围组织水肿导致窒息的可能。冻切治疗比较快速,但对于窒息性气管腔内病变,仍应慎重选用,不作为优先选择的技术。
  (3)喷洒冷冻治疗时,应考虑到短时间内气体急剧膨胀,因此应畅通气体释放的有效通道,避免并发症的发生。
  (4)冷冻治疗只是气道腔内的一种治疗技术,与其他治疗方法联合应用会起到更加明显的治疗效果。
  四、结语
  冷冻治疗是一项安全、有效、价廉且相对容易掌握的一项技术,主要用于气道腔内良、恶性病变的治疗。对气道腔内恶性病变,冷冻治疗能有效地改善临床症状,提高患者的生存质量及延长生存时间。由于冷冻治疗不易引起疤痕生成,因此在良性病变的治疗中有极其重要的地位。与其他介入治疗方法相结合,更能有效地发挥作用。

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