镍钛记忆合金在耳鼻咽喉科的应用.doc

1. 国外医学-耳鼻咽喉科学分册，1998；22（5）：272275镍钛记忆合金在耳鼻咽喉科的应用中山医科大学孙逸仙纪念医院（广州 510120）彭解人 综述广东省人民医院（广州 510080）宋新汉 审校 摘要镍钛合金是一种具有形状记忆功能的金属，它具有超弹性、耐疲劳、耐腐蚀、耐磨损、生物相容性好和无毒等优点，而被广泛应用于临床。本文就镍钛合金的研究进展、耳鼻咽喉科中的应用、置入方法和前景作一综述。1951年美国Read首先报道Au-Cd合金具有形状记忆效应以来，目前已发现有20多种记忆合金，其中镍钛形状记忆合金以其形状记忆功能、超弹性、耐疲劳、耐腐蚀、耐磨损、生物相容性好和无毒等优点，在医学临床上得到广泛的应用1。本文复习国内外文献，现将镍钛形状记忆合金（Ni-Ti shape memoryalloys，NT-SMA）的研究和应用情况综述如下。 【NT-SMA的简介】 1963年Buehler2发现镍钛合金具有形状记忆效应，及其优越的超弹性性能均优于不锈钢。NT-SMA为镍含量在5456%间的金属化合物,它在不同温度下表现为不同的金属结构相。低温时为单斜结构相（马氏体相），高温时为立方体结构相（奥氏体相）。前者柔软可随意变形，如拉直式屈曲；而后者刚硬，恢复原来的形状，并且在形状恢复过程中产生较大的恢复力3。NT-SMA在5000C高温下可被塑成螺旋状、网格状等各种所需要的形状，即记忆形状；被塑形的记忆合金，在040C低温时可任意变形；当温度上升至35400C时，它很快恢复到原来的记忆形状。该相变温度与镍钛合金中构成比例有关4。它还有质轻(比重6.45g/cm3)、磁性微弱(导磁率1.002)、强度较高（抗拉强度57409800kg/cm3）、耐疲劳性能（2.5107cyl,4900kg/cm3），有利于持续发挥功能、从屈服强度（140002310kg/cm3）和弹性模量（714000826000kg/cm3）所反映的高回弹性等优点。30多年以来，科学家利用镍钛合金这一特性，进行了大量的基础和应用研究，开发出多种产品，应用于各个领域。钛金属作为一种医用植入材料以其优良生物相容性以广泛地应用于临床，而纯镍元素及镍盐有致癌作用，以合金形式存在的镍钛材料生物相容性如何，是临床医生非常关心的问题。1968年以来，在试管内和体内进行了大量的NT-SMA生物介质腐蚀试验、细胞毒性试验、致癌试验。结果表明5：NT-SMA比不锈钢有更高的耐腐蚀性；其在动物体内细胞附着良好；其周围组织无明显刺激和炎症反应；体内含镍量无明显增加，周围细胞无癌变。我国80年代以来，也进行了有关基础研究，薛淼等将NT-SMA、316L不锈钢和碳纤维增强碳分别植入大鼠皮下和骨内10个月，发现NT-SMA对局部组织无损害。炎症反应轻，组织修复过程时间短，未见变色、腐蚀和细胞毒性迹像，在相当于生物寿命2/5观察期内，未见局部肿瘤产生。与不锈钢和碳纤维增强碳相比，NT-SMA有较好的生物相容性和较低的生物退变性。Castleman等6报告NT-SMA植入，对肝、肾、脾、脑功能无损害。Yahia等7依照美国材料测试标准协会（ASTM）的标准，研究发现NiTi的细胞毒性比纯钛、Ti6A14V和316L不锈钢大，在NiTi表面作聚合四氟乙烯高离子喷涂，可降低NiTi合金的细胞毒性，提高其抗腐蚀力。我国和俄罗斯在NT-SMA临床应用方面做了大量工作，处于国际领先水平89。目前已应用于口腔正畸、骨科、泌尿道狭窄、 胆道狭窄、 气管和食道狭窄等临床各科疾病的诊治1013。 【NT-SMA在耳鼻咽喉科的应用】 食道狭窄。食道的良、恶性狭窄主要症状为吞咽困难，严重的可引起营养不良或返流并发吸入性肺炎。以往治疗方法有外科手术、狭窄扩张、内镜治疗（激光、微波和高频电刀）和安放金属支架，这些治疗均有一定的优、缺点。NT-SMA治疗食道狭窄与其他手术、内镜和金属支架治疗相比，除耐腐蚀、耐磨损、生物相容性好外，还有独特的形状记忆功能；不用开放手术；不需过分扩张，穿孔危险小；NT-SMA回复力可对食道组织产生持续柔和的扩张作用；而且NT-SMA在喝入冰水时，较易取出。1993年董宗俊等首次报道应用镍钛合金食管支撑物治疗8例良性食道狭窄，除3例化学烧伤所致的长段食管瘢痕狭窄治疗效果不好外，另5例均症状缓解。最长观察11个月无不良反应。吴雄等用NT-SMA双喇叭口螺旋簧管支架治疗9例食道癌切除术后食管胃吻合口狭窄，术后吞钡检查，钡剂能顺利通过支架，进食米饭或软食无梗阻。除1例吻合口松弛，支架下滑入胃，经胃镜取出外，其他8例随访57个月，进嚼碎的食物顺利，无明显不适，体质都有明显增强。他发现使用较大口径支架，较进食使用较小口径支架的病例更为通畅。 安放NT-SMA的适应症：食道癌引起的食道狭窄、梗阻，食道癌放疗后狭窄；物理、化学性烧伤引起的食道狭窄；食道气道瘘，食道纵隔瘘（使用带膜NT-SMA支架）。禁忌症：严重心、肺功能不全；不能自主吞咽病人；狭窄部位高于第七颈椎平面者。气管狭窄。气管狭窄的主要症状为呼吸困难，严重的可危及生命。以往治疗方法有外科手术（喉、气管重建、袖式切除和端端吻合）、狭窄扩张、内镜治疗（激光、微波和高频电刀）、安放T型管、和安放金属支架等。对晚期肿瘤造成的气管狭窄；狭窄段较长或多处狭窄；病人年龄大、身体差者不宜手术。安放T型管的主要缺陷是支架无法变形，安放困难；容易出现移位及局部损伤；分泌物堵塞的情况时有发生；T型管的柔韧性差，不适于下段气管狭窄。NT-SMA较好地解决了以上问题，它经过变形，能够经很小的腔隙安放到狭窄部位；复形后，和气管壁相贴紧，固定好；生物相容性好，对气管粘膜无明显损伤，可长期安放；高回弹性使其能顺任气管的弯曲，可安放到各段气管。1993年刘阳等对7条犬造成气管狭窄后置入NT-SMA支架，观察26月。结果表明：支架可放在肉芽、瘢痕化的气管狭窄部位，不引起严重的炎症反应或刺激症状，无分泌物附着及肉芽组织增生造成阻塞的情况发生。支架表面光洁，无移位及变形，显示了良好的生物相容性。并在动物实验基础上，治疗晚期气管肿瘤所致之重度气管狭窄及气管吻合口狭窄各1例，均获得满意的治疗效果。1997年刘忠令等报道，经纤支镜导向放置镍钛记忆合金支架治疗气管狭窄11 例。放置支架后，呼吸困难立即得到缓解，近期有效率100%，观察112个月，病人情况良好。裴士庚等动物实验中用NT-SMA支架置入气管内，并用肌皮瓣修复气管缺损。实验表明NT-SMA支架对气管支撑效果好。安放NT-SMA的适应症：晚期气管、支气管、甲状腺、食管或纵隔肿瘤引起的气管狭窄，无法手术需延缓生命者；喉、气管重建术后气管壁塌陷；气管、支气管软化症；身体情况不能耐受手术者。 血管栓塞。1974年Sokoloff等14首先报道经皮动脉内成功用明胶海绵栓塞治疗2例鼻衄，开创了用血管造影技术治疗鼻衄的新天地。经过大量的临床实践，常规血管造影已发展为DSA，被许多学者用于鼻衄、头颈部血管性肿瘤术前栓塞。常用的栓塞材料有明胶海绵、聚乙烯海绵、不锈钢球和硅胶颗粒等，这些材料一是受导管口径的限制，释放较困难；二是难以胜任栓塞较大的血管。1977年Simon等15用NT-SMA制成血栓过滤网植入狗的下腔静脉，发现对动物无毒副作用。1992年张春才等用NT-SMA制成血管栓塞器，经20条犬39条靶动脉栓塞的实验研究，发现NT-SMA制成的海绵栓，具有释放简单，安全；栓塞效果迅速，可靠；适应于较大口径血管的栓塞；实验证明，NT-SMA组织相容性优于不锈钢。NT-SMA可作为一种较好的栓塞材料，应用于临床栓塞治疗。马根山等也报道NT-SMA血管内支架生物相容性良好，无明显毒副作用。 【NT-SMA的置入方法】 食道狭窄或喉、气管狭窄NT-SMA的置入：置入器结构图如下（图1）。复盖管外径68mm,定位管外径46mm,芯管外径35mm,三根管均可相对移动,芯管前端装有引导头,芯管内孔可作引导钢丝孔、吸引管孔或供应氧气的通道。置入器长60100cm。NT-SMA 食道支架分无膜和带膜两种，有螺旋管形，棱形网格管形等形状，规格为直径2080，100，120mm。NT-SMA呼吸道支架规格为直径101825，30，40，60，80mm 。支架长度选择原则是依照狭窄段的长度，其两段各加1020mm，以利完全复盖狭窄段和减少肿瘤病灶边缘复发引起再狭窄的机会。如狭窄段过长，可放置多个支架。目前有关NT-SMA产品已商品化。 图1 置入器结构图 NT-SMA支架放入置入器的方法：先将NT-SMA支架放置在0C0冷水中变形后，套入置入器的芯管上，再将复盖管套在支架外部，推动定位管，使其顶住支架的一端，而支架的另一端顶住引导头，此时，NT-SMA支架位于引导头、芯管、定位管和复盖管组成的环行空间内备用。 NT-SMA支架放置第一步是狭窄段的处理。一般在全麻或表麻下进行，在食道镜（支撑喉镜、气管镜）下，确定狭窄段的位置，用锥形扩张条（气囊、微波、激光等），从小到大，依次扩张，直到可以通过置入器。先插入引导钢丝，再将置入器在X线引导下，插至狭窄部位后，用手固定好置入器定位管，向外拉动复盖管，支架就留在狭窄部，受人体体温影响，NT-SMA支架复形，狭窄段被撑开，这时向外抽出置入器，安放即完成。术后可立即用纤维食道镜或纤维气管镜检查NT-SMA支架复形情况。2血管栓塞时NT-SMA的置入：取直径0.150.3mm的医用镍钛丝，制成外径1mm的弹簧管，再以此为基线绕成形似海螺状的栓塞器（NT-海球栓），并经约束时效热处理，使其具有双向记忆效应。治疗时根据所需栓塞血管内径，选择NT-SMA的型号与规格，置于0C0冷水中变形后，套入可滑动导丝内芯并穿出簧管的另一端3mm，然后移动可滑动导丝与其对拢，插入导管内备用。在数字减影监视下，按seldinger技术，插入导管至靶血管，释放出NT-SMA，可见NT-海球栓复形固定于靶血管，栓塞完成后，撤出导管。【NT-SMA应用前景】NT-SMA在耳鼻咽喉科的临床应用尚处于起步阶段，虽然NT-SMA支架同其他的腔内支架一样，仍存在异物刺激所造成的局部慢性炎症，正常上皮难以爬过重建，NT-SMA的毒性和远期疗效还需长时间随访，NT-SMA价格较贵等问题，但它已表现出其独特的性能和广阔的应用前景。随着临床医生对NT-SMA优良性能的认识深入，必将出现更多的巧妙的临床应用设计，为解决更多的临床问题提供新手段。参考文献1. 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