先天性氣管狹窄（CTS）是一種罕見的，會威脅到患兒生命的先天性阻塞性氣道病變。因其常常合并心血管畸形且臨床表現具有多樣性，對臨床醫生的診療造成了巨大的挑戰。至今已有多種經典臨床手段和新興技術被用于評估、診斷及治療先天性氣管狹窄，如:計算機流體力學、組織工程氣管及3D打印技術。本文將對目前CTS分型、診斷和治療進展做一個回顧，旨在為該病的診療提供理論基礎
引用本文： 杜舟, 劉金龍, 劉錦紛. 先天性氣管狹窄的診治進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2016, 23(2): 178-182. doi: 10.7507/1007-4848.20160039 復制
先天性氣管狹窄（CTS）是指由構成僵硬氣管后壁的完全性氣管環和缺少正常結構的膜性氣管導致的氣管管腔狹窄。其發生可隨氣管黏膜下層腺體和結締組織的增生形成管腔進一步導致阻塞[1]，或因氣管插管損傷、血管環壓迫以及氣管軟化等其他原因造成阻塞。CTS在臨床上并不常見。在1941年，Wolman首次報道此類疾病[2]，約占所有喉部及氣管支氣管狹窄的0.3%～1%。在早期，由于對疾病認識不足，盲目采用保守治療，造成患兒術后長期依賴呼吸機，易引起呼吸道感染，導致呼吸衰竭，患兒死亡[3]。長期以來對小兒外科醫生造成了巨大的挑戰。本文將對目前CTS診斷分型和治療進展做一個回顧，旨在為該病的診療提供理論基礎。
1 CTS的分型
1964年Cantrell第一次提出CTS的分型[1]。50年間，臨床醫生和學者根據該病解剖特點和臨床表現先后提出了十數種不同分型（表 1）。至今仍以Cantrell分型和Anton-Pacheco分型應用最為廣泛。
表1
各類先天性氣管狹窄分型的描述及依據
根據CTS的解剖結構，最早由Cantrell和Guild提出經典分型，每種分型均存在完全性氣管環，而主支氣管形態正常，未受累及[1]。在2003年，基于患者臨床表現和氣道功能，Anton-Pacheco提出了臨床分型[4]。長期以來，Anton Pacheco分型和Cantrell分型廣泛地用于判斷手術指征，選擇手術方法，提供重要的臨床依據。也有學者基于氣管口徑分型，但在臨床領域未被廣泛應用[5-8]。1984年，Cotton[5]根據氣管最窄處橫截面積，將喉氣管狹窄其分為四型，而未考慮狹窄段的位置和長度。Cotton分型主要應用于長期插管后聲門下狹窄的病例，并不適用于隆突處氣管及支氣管狹窄[6]。在1992年，Anand[7]借鑒了Cotton的分型系統，但補充了狹窄長度和部位。在1994年Myer[8]另辟蹊徑，根據狹窄氣道所能通過內窺鏡的口徑分為三型，對于臨床醫生更為實用。
近年來，越來越多的臨床醫生力求分型的全面性。Freitag[6]在2007年提出了一套相對復雜的分型，涵蓋CTS、插管后狹窄、腫瘤壓迫狹窄等多種病理改變，并首次將病因考慮在內。Speggiorin等[9]認為現今應用較為廣泛的Cantrell分型和Anton-Pacheco分型不能清晰地描述超過30%的氣道形態，尤其是發生異常的氣管。因此，他提出了新的形態學分型，并發現合并支氣管狹窄和預后密切相關。
2 CTS的診斷
至今多種臨床手段被用于診斷CTS，內窺鏡檢查包括硬支氣管鏡、纖維支氣管鏡，影像學檢查主要有高分辨率電子計算機斷層掃描（CT）。
全身麻醉下硬支氣管鏡檢查是診斷CTS的金標準，鏡下見完全性氣管環具有明確的診斷意義[10]。臨床醫師可以通過硬支氣管鏡直接觀察狹窄段長度、部位、最窄處橫截面積以及氣管內病變。但通常硬支氣管鏡需要在全身麻醉下進行，并可能損傷氣管黏膜，引起水腫、炎癥反應最終導致肉芽增生，加重氣管狹窄。如果氣道口徑小于硬支氣管鏡管徑，會導致氣管鏡無法通過狹窄段探查下級氣道，因此硬支氣管鏡的應用受到了一定的限制。
侵入性檢查的另外一個選擇為纖維支氣管鏡檢查，相較于硬支氣管鏡，纖維支氣管鏡更纖細，并可在一定程度下彎曲折疊，更便于麻醉插管，這也是目前臨床應用最為廣泛的診斷工具。操作時間較短的纖維支氣管鏡檢查甚至可在深度鎮靜、未插管的情況下快速完成。在上海兒童醫院中心，由CT排查氣管狹窄，再由纖維支氣管鏡檢查確診已逐漸成為診斷常規。較硬支氣管鏡而言，纖維支氣管鏡損傷氣道黏膜的風險更小，但纖維支氣管鏡操作難度更大，需要專業化的培訓。
隨著影像學技術的發展，極狹窄氣道也可以通過虛擬內窺鏡技術進行探查，即通過高分辨率CT的影像對氣道進行三維重建，重建所得影像和纖維支氣管鏡拍攝的動態影像非常相似。這種技術適用于內窺鏡無法直接探查的狹窄后氣道及遠端氣道。隨著高分辨率多排螺旋CT的出現，使得CT三維重建更加真實可靠，幾乎可涵蓋任何氣管病理結構。更有文獻表明CT對成人氣管狹窄診斷的敏感性和特異性已經超越了傳統“金標準”——支氣管鏡的檢查[11]。然而在兒科學領域，還沒有文獻報道CT的優越性。同時，有文獻研究表明，CT會低估氣管狹窄的程度和范圍[11-12]，并且對于兒童的放射性損害也是不可回避的問題，因此，對于CTS的診斷，CT還面臨挑戰，但CT作為非侵入性檢查，相較于氣管鏡仍有可行性強，病患耐受度高等不可替代的優勢。
3 CTS的治療
3.1 手術治療的演變
過去的數十年間CTS的治療發生了翻天覆地的變化，由70年代和80年代以保守治療為主轉變為90年代積極地推崇手術治療，而治療理念的革新和手術方法的發展也極大地改善了患兒的預后。
1980年前臨床醫生普遍認為手術治療CTS極為困難、預后差，只有極少數成功手術治療CTS的病例[13-14]。通常僅會在搶救時采取氣管切開術這樣的姑息療法，只有期望氣管自身生長克服先天狹窄以期痊愈，主要以保守治療為主[15]。
Cantrell在1964年[1]、Carcassone在1973年[13]以及其他外科團隊[16-18]在80年代早期先后成功完成了節段型氣管狹窄切除后吻合手術，這種術式適用于CantrellⅢ型的患兒。通常，未超過氣管全長三分之一的狹窄氣管可被安全地切除，而切除超過三分之一的狹窄氣管會伴隨明顯增多的并發癥，如術后再狹窄，吻合口瘺等[19]。
對于長段狹窄，即CantrellⅠ型和Ⅱ型的患兒，最初采用的手術方法是通過補片擴大氣管內徑以治愈狹窄，有多種組織材料，包括軟骨[11, 20]、心包[21-22]、骨膜[23]被用于修補氣管前壁和側壁，而位于氣管后的食管作為天然的長段“補片”被用于修補氣管后壁[24]。這種手術方法雖然得到了很好的短期療效，但大多數患兒最終都因補片的疤痕化和攣縮作用，發生了氣管再狹窄[25]，最終引起呼吸衰竭。這種術式由于肉芽組織增生引起的術后再狹窄發生率很高，為解決這一嚴重的并發癥，另外一種手術方式應運而生。1989年Tsang和Goldstraw首次采用了Slide氣管成形術[26]，而后此術式在1994年被Grillo改進[27]。Slide氣管成形術大大改善了長段以及彌漫型氣管狹窄的預后，因為它具有多種其他術式不可替代的優點，如：完全由自身氣管組織擴大管徑，不需要其他組織作為補片修補，因此成形術后管壁內有正常氣道纖毛及上皮細胞，減少了術后肉芽形成的風險，最終減少了術后再狹窄的概率且術后不需要用氣管插管支撐，可以更早拔管，撤離呼吸機，患兒可更早建立自主呼吸。2015年，上海兒童醫學中心Xue等[28]報道了43例的Slide成形術。較其他術式，Slide術在治療彌漫型狹窄具有術后并發癥低，降低術后死亡率等優勢。Butler[29]和Chung[30]也肯定了Slide術式在治療長段狹窄的優勢，但也提出部分Slide術后患兒需要球囊擴張等內鏡輔助治療以避免再狹窄，甚至少部分患兒術后發生氣管軟化，需要行支架植入術和氣管切開術，而氣管軟化和術后死亡率密切相關。但總而言之，Slide術已被廣泛接受，近年來全世界多個臨床中心將其作為長段狹窄的標準術式[31-35]，結合術中和圍手術期支氣管鏡的準確評估，極大地提高了長段狹窄手術的成功率[22, 36-37]。
3.2 組織工程化氣管
組織工程化氣管是利用組織工程氣管種子細胞與生物支架材料構建出合適的組織工程氣管，再將其移植入患兒體內的方法。種子細胞和支架材料的選擇，以及氣管假體培養條件的選擇是組織工程氣管的關鍵所在，也是目前該領域研究的熱點與難點。
用于構建組織工程氣管的細胞和支架材料多種多樣。應用氣-液交界面下復合培養方式，可培養出更趨于成熟的氣管上皮細胞[38-39]，它們的形態和功能也更接近于正常氣管黏膜上皮細胞。近來旋轉式生物反應器復合培養方法正逐漸成為主流，并取得了一定成果。2011年，有學者運用該方法將一例成年男子的氣管黏膜上皮細胞和骨髓間充質干細胞誘導分化的軟骨組織細胞種植在納米復合材料的支架上，并成功植入體內[40]。隨后在2012年，Jungebluth和Tan提出了體內組織工程氣管的新理念，即將受體自身作為生物反應器[41-42]。他們將受體自身的氣管黏膜上皮細胞和骨髓間充質干細胞直接覆蓋于供體氣管的內外壁，并成功植入受體豬內。相較于傳統方法，體內構建組織工程氣管可有效地避免種子細胞不足、植入后排斥反應等問題。
組織工程氣管研究從興起至今已經歷了三十余年，但目前仍處于動物實驗階段，僅有為數不多的案例應用于臨床。Elliott等[43]根據體內生物反應器的原理，將氣管上皮細胞及骨髓間質細胞注入支架后得到的組織工程氣管替代CTS患兒的氣管軟骨環，術后12周隨訪發現該處氣管已完成血管再生，上皮被覆等生理改變。
與其他種類的氣管替代物相比，組織工程化氣管具有多種優勢：無免疫原性，無排斥反應，有生物活性，解決了供體不足的問題并能維持良好的氣管形態。但距離臨床應用有一定距離，還有相當多的問題需要解決：如何有效使其血管生長、被覆內皮、植入后感染的控制、如何使其長期存活等等，仍需進一步研究與討論。
3.3 氣流動力學研究與應用
近年來，隨著計算機技術的高速發展，計算機流體力學（CFD）作為一種先進的數值模擬工具，被眾多的學者及臨床醫生所接受，使得數值計算成為研究氣流動力的重要手段。隨著計算機影像技術的進步，以CT影像為依據進行三維重建，通過CFD技術進行個體化氣道模型的數字化模擬建模，依托計算機強大的計算處理能力，模擬氣流在氣道中的運動，可獲得現有臨床技術無法采集的參數，如狹窄部位的壓力差，氣道阻力，能量損耗，氣流分布等。由于CFD的可視化特性，這些重要參數可以通過圖表、云圖等方式展現，使得臨床醫師更加直觀地理解病情，輔助臨床醫生做出診療決策，是新興的診斷及病情評估手段。
氣道壓力差可以客觀地衡量氣道阻力和通氣效率。2011年，Mimouni-Benabu等[44]首先把CFD技術直接應用于CTS的臨床研究中。他們發現氣道壓力差和臨床癥狀的嚴重程度密切相關。2012年，Ho在CFD的研究中發現氣管支架植入術后，氣道壓力差顯著下降，變化趨勢與肺功能的結果吻合，氣流分布也接近健康氣道，較術前有顯著的改善[45]。Qi等[46]發現氣流分布和氣管的形態密切相關，他們也首先提出“C型”氣管可能會導致右肺發育不良。Chen等[47]報道了血管環導致氣管狹窄患兒術后氣流動力學的改善。
另外，基于CFD的虛擬手術技術也有著非常廣闊的應用前景。根據術前CT重建的個體化模型，預測術后的氣管形態，以分析術后模型氣流動力學特點進而為外科醫生選擇手術方案提供意見。然而，目前CFD技術對于完整生理周期氣流動力學模擬仍然不夠完善，僅僅局限于吸氣相或呼氣相，氣管及主支氣管，對于下級氣道的研究有待加強[46]。
3.4 CTS治療新技術的探索
隨著CTS手術的革新，以及對流體力學特征了解的不斷深入，對患者個體化手術優化設計的需求也顯得尤為突出。結合計算機輔助技術，將CFD應用于對術前病患個體化手術方案的虛擬設計，對不同手術方案進行比較預測，從而幫助臨床醫生選取最優手術方案，這一想法正逐步走向現實。上海兒童醫學中心正致力于CTS虛擬手術的研究。相信在不久的將來，CFD技術會逐漸成為氣管狹窄手術研究及虛擬化設計改進的一種重要工具。
近年來3D打印技術在醫學領域的應用正快速增長，已涵蓋了包括體外醫學模型、定制化醫療器械等方面。人工器官和組織，即生物打印是3D打印技術最前沿的領域。利用干細胞作為打印材料，打印出來的組織和器官會自動形成血供和其他內部結構。2012年，美國一個先天性左側支氣管軟化的男嬰接受了3D合成支氣管的移植[48]。這是世界首次將3D打印模型成功植入患者體內的案例。3D打印技術在氣管狹窄領域體現了巨大的潛力，隨著3D打印技術的發展，將以干細胞為基礎的3D合成具有正常生理結構的氣管植入體內以代替狹窄或發育不良的氣管在不久的將來也許會成為可能。
4 總結與展望
如今CTS的診斷仍主要依靠CT和氣管鏡檢查，分型仍較多沿用Cantrell分型以及Anton-Pacheco分型，對于以上兩種分型不能清晰描述的患兒，需要更加完善的分型加以分類，并需要進行大樣本的前瞻性研究新的分型和預后的相關性。CFD提供的數字化模擬氣流動力學的方法在可視化背景下為臨床醫生提供更直觀的視角對CTS患兒進行更完善的術前評估，虛擬手術技術可對不同手術方案量化比較，以避免相關并發癥。CFD作為無創性、非侵入性的方法，在這一領域有著其他技術手段無法比擬的優勢。組織工程技術和3D打印技術立足于與傳統醫學完全不同的角度，在生物醫學領域的初步嘗試為氣管狹窄的治療提供了嶄新的思路。這些新的診療工具距離直接臨床應用還有相當距離，但相信隨著技術的發展，在不久的將來他們必將開啟診療的新方向。
先天性氣管狹窄（CTS）是指由構成僵硬氣管后壁的完全性氣管環和缺少正常結構的膜性氣管導致的氣管管腔狹窄。其發生可隨氣管黏膜下層腺體和結締組織的增生形成管腔進一步導致阻塞[1]，或因氣管插管損傷、血管環壓迫以及氣管軟化等其他原因造成阻塞。CTS在臨床上并不常見。在1941年，Wolman首次報道此類疾病[2]，約占所有喉部及氣管支氣管狹窄的0.3%～1%。在早期，由于對疾病認識不足，盲目采用保守治療，造成患兒術后長期依賴呼吸機，易引起呼吸道感染，導致呼吸衰竭，患兒死亡[3]。長期以來對小兒外科醫生造成了巨大的挑戰。本文將對目前CTS診斷分型和治療進展做一個回顧，旨在為該病的診療提供理論基礎。
1 CTS的分型
1964年Cantrell第一次提出CTS的分型[1]。50年間，臨床醫生和學者根據該病解剖特點和臨床表現先后提出了十數種不同分型（表 1）。至今仍以Cantrell分型和Anton-Pacheco分型應用最為廣泛。
表1
各類先天性氣管狹窄分型的描述及依據
根據CTS的解剖結構，最早由Cantrell和Guild提出經典分型，每種分型均存在完全性氣管環，而主支氣管形態正常，未受累及[1]。在2003年，基于患者臨床表現和氣道功能，Anton-Pacheco提出了臨床分型[4]。長期以來，Anton Pacheco分型和Cantrell分型廣泛地用于判斷手術指征，選擇手術方法，提供重要的臨床依據。也有學者基于氣管口徑分型，但在臨床領域未被廣泛應用[5-8]。1984年，Cotton[5]根據氣管最窄處橫截面積，將喉氣管狹窄其分為四型，而未考慮狹窄段的位置和長度。Cotton分型主要應用于長期插管后聲門下狹窄的病例，并不適用于隆突處氣管及支氣管狹窄[6]。在1992年，Anand[7]借鑒了Cotton的分型系統，但補充了狹窄長度和部位。在1994年Myer[8]另辟蹊徑，根據狹窄氣道所能通過內窺鏡的口徑分為三型，對于臨床醫生更為實用。
近年來，越來越多的臨床醫生力求分型的全面性。Freitag[6]在2007年提出了一套相對復雜的分型，涵蓋CTS、插管后狹窄、腫瘤壓迫狹窄等多種病理改變，并首次將病因考慮在內。Speggiorin等[9]認為現今應用較為廣泛的Cantrell分型和Anton-Pacheco分型不能清晰地描述超過30%的氣道形態，尤其是發生異常的氣管。因此，他提出了新的形態學分型，并發現合并支氣管狹窄和預后密切相關。
2 CTS的診斷
至今多種臨床手段被用于診斷CTS，內窺鏡檢查包括硬支氣管鏡、纖維支氣管鏡，影像學檢查主要有高分辨率電子計算機斷層掃描（CT）。
全身麻醉下硬支氣管鏡檢查是診斷CTS的金標準，鏡下見完全性氣管環具有明確的診斷意義[10]。臨床醫師可以通過硬支氣管鏡直接觀察狹窄段長度、部位、最窄處橫截面積以及氣管內病變。但通常硬支氣管鏡需要在全身麻醉下進行，并可能損傷氣管黏膜，引起水腫、炎癥反應最終導致肉芽增生，加重氣管狹窄。如果氣道口徑小于硬支氣管鏡管徑，會導致氣管鏡無法通過狹窄段探查下級氣道，因此硬支氣管鏡的應用受到了一定的限制。
侵入性檢查的另外一個選擇為纖維支氣管鏡檢查，相較于硬支氣管鏡，纖維支氣管鏡更纖細，并可在一定程度下彎曲折疊，更便于麻醉插管，這也是目前臨床應用最為廣泛的診斷工具。操作時間較短的纖維支氣管鏡檢查甚至可在深度鎮靜、未插管的情況下快速完成。在上海兒童醫院中心，由CT排查氣管狹窄，再由纖維支氣管鏡檢查確診已逐漸成為診斷常規。較硬支氣管鏡而言，纖維支氣管鏡損傷氣道黏膜的風險更小，但纖維支氣管鏡操作難度更大，需要專業化的培訓。
隨著影像學技術的發展，極狹窄氣道也可以通過虛擬內窺鏡技術進行探查，即通過高分辨率CT的影像對氣道進行三維重建，重建所得影像和纖維支氣管鏡拍攝的動態影像非常相似。這種技術適用于內窺鏡無法直接探查的狹窄后氣道及遠端氣道。隨著高分辨率多排螺旋CT的出現，使得CT三維重建更加真實可靠，幾乎可涵蓋任何氣管病理結構。更有文獻表明CT對成人氣管狹窄診斷的敏感性和特異性已經超越了傳統“金標準”——支氣管鏡的檢查[11]。然而在兒科學領域，還沒有文獻報道CT的優越性。同時，有文獻研究表明，CT會低估氣管狹窄的程度和范圍[11-12]，并且對于兒童的放射性損害也是不可回避的問題，因此，對于CTS的診斷，CT還面臨挑戰，但CT作為非侵入性檢查，相較于氣管鏡仍有可行性強，病患耐受度高等不可替代的優勢。
3 CTS的治療
3.1 手術治療的演變
過去的數十年間CTS的治療發生了翻天覆地的變化，由70年代和80年代以保守治療為主轉變為90年代積極地推崇手術治療，而治療理念的革新和手術方法的發展也極大地改善了患兒的預后。
1980年前臨床醫生普遍認為手術治療CTS極為困難、預后差，只有極少數成功手術治療CTS的病例[13-14]。通常僅會在搶救時采取氣管切開術這樣的姑息療法，只有期望氣管自身生長克服先天狹窄以期痊愈，主要以保守治療為主[15]。
Cantrell在1964年[1]、Carcassone在1973年[13]以及其他外科團隊[16-18]在80年代早期先后成功完成了節段型氣管狹窄切除后吻合手術，這種術式適用于CantrellⅢ型的患兒。通常，未超過氣管全長三分之一的狹窄氣管可被安全地切除，而切除超過三分之一的狹窄氣管會伴隨明顯增多的并發癥，如術后再狹窄，吻合口瘺等[19]。
對于長段狹窄，即CantrellⅠ型和Ⅱ型的患兒，最初采用的手術方法是通過補片擴大氣管內徑以治愈狹窄，有多種組織材料，包括軟骨[11, 20]、心包[21-22]、骨膜[23]被用于修補氣管前壁和側壁，而位于氣管后的食管作為天然的長段“補片”被用于修補氣管后壁[24]。這種手術方法雖然得到了很好的短期療效，但大多數患兒最終都因補片的疤痕化和攣縮作用，發生了氣管再狹窄[25]，最終引起呼吸衰竭。這種術式由于肉芽組織增生引起的術后再狹窄發生率很高，為解決這一嚴重的并發癥，另外一種手術方式應運而生。1989年Tsang和Goldstraw首次采用了Slide氣管成形術[26]，而后此術式在1994年被Grillo改進[27]。Slide氣管成形術大大改善了長段以及彌漫型氣管狹窄的預后，因為它具有多種其他術式不可替代的優點，如：完全由自身氣管組織擴大管徑，不需要其他組織作為補片修補，因此成形術后管壁內有正常氣道纖毛及上皮細胞，減少了術后肉芽形成的風險，最終減少了術后再狹窄的概率且術后不需要用氣管插管支撐，可以更早拔管，撤離呼吸機，患兒可更早建立自主呼吸。2015年，上海兒童醫學中心Xue等[28]報道了43例的Slide成形術。較其他術式，Slide術在治療彌漫型狹窄具有術后并發癥低，降低術后死亡率等優勢。Butler[29]和Chung[30]也肯定了Slide術式在治療長段狹窄的優勢，但也提出部分Slide術后患兒需要球囊擴張等內鏡輔助治療以避免再狹窄，甚至少部分患兒術后發生氣管軟化，需要行支架植入術和氣管切開術，而氣管軟化和術后死亡率密切相關。但總而言之，Slide術已被廣泛接受，近年來全世界多個臨床中心將其作為長段狹窄的標準術式[31-35]，結合術中和圍手術期支氣管鏡的準確評估，極大地提高了長段狹窄手術的成功率[22, 36-37]。
3.2 組織工程化氣管
組織工程化氣管是利用組織工程氣管種子細胞與生物支架材料構建出合適的組織工程氣管，再將其移植入患兒體內的方法。種子細胞和支架材料的選擇，以及氣管假體培養條件的選擇是組織工程氣管的關鍵所在，也是目前該領域研究的熱點與難點。
用于構建組織工程氣管的細胞和支架材料多種多樣。應用氣-液交界面下復合培養方式，可培養出更趨于成熟的氣管上皮細胞[38-39]，它們的形態和功能也更接近于正常氣管黏膜上皮細胞。近來旋轉式生物反應器復合培養方法正逐漸成為主流，并取得了一定成果。2011年，有學者運用該方法將一例成年男子的氣管黏膜上皮細胞和骨髓間充質干細胞誘導分化的軟骨組織細胞種植在納米復合材料的支架上，并成功植入體內[40]。隨后在2012年，Jungebluth和Tan提出了體內組織工程氣管的新理念，即將受體自身作為生物反應器[41-42]。他們將受體自身的氣管黏膜上皮細胞和骨髓間充質干細胞直接覆蓋于供體氣管的內外壁，并成功植入受體豬內。相較于傳統方法，體內構建組織工程氣管可有效地避免種子細胞不足、植入后排斥反應等問題。
組織工程氣管研究從興起至今已經歷了三十余年，但目前仍處于動物實驗階段，僅有為數不多的案例應用于臨床。Elliott等[43]根據體內生物反應器的原理，將氣管上皮細胞及骨髓間質細胞注入支架后得到的組織工程氣管替代CTS患兒的氣管軟骨環，術后12周隨訪發現該處氣管已完成血管再生，上皮被覆等生理改變。
與其他種類的氣管替代物相比，組織工程化氣管具有多種優勢：無免疫原性，無排斥反應，有生物活性，解決了供體不足的問題并能維持良好的氣管形態。但距離臨床應用有一定距離，還有相當多的問題需要解決：如何有效使其血管生長、被覆內皮、植入后感染的控制、如何使其長期存活等等，仍需進一步研究與討論。
3.3 氣流動力學研究與應用
近年來，隨著計算機技術的高速發展，計算機流體力學（CFD）作為一種先進的數值模擬工具，被眾多的學者及臨床醫生所接受，使得數值計算成為研究氣流動力的重要手段。隨著計算機影像技術的進步，以CT影像為依據進行三維重建，通過CFD技術進行個體化氣道模型的數字化模擬建模，依托計算機強大的計算處理能力，模擬氣流在氣道中的運動，可獲得現有臨床技術無法采集的參數，如狹窄部位的壓力差，氣道阻力，能量損耗，氣流分布等。由于CFD的可視化特性，這些重要參數可以通過圖表、云圖等方式展現，使得臨床醫師更加直觀地理解病情，輔助臨床醫生做出診療決策，是新興的診斷及病情評估手段。
氣道壓力差可以客觀地衡量氣道阻力和通氣效率。2011年，Mimouni-Benabu等[44]首先把CFD技術直接應用于CTS的臨床研究中。他們發現氣道壓力差和臨床癥狀的嚴重程度密切相關。2012年，Ho在CFD的研究中發現氣管支架植入術后，氣道壓力差顯著下降，變化趨勢與肺功能的結果吻合，氣流分布也接近健康氣道，較術前有顯著的改善[45]。Qi等[46]發現氣流分布和氣管的形態密切相關，他們也首先提出“C型”氣管可能會導致右肺發育不良。Chen等[47]報道了血管環導致氣管狹窄患兒術后氣流動力學的改善。
另外，基于CFD的虛擬手術技術也有著非常廣闊的應用前景。根據術前CT重建的個體化模型，預測術后的氣管形態，以分析術后模型氣流動力學特點進而為外科醫生選擇手術方案提供意見。然而，目前CFD技術對于完整生理周期氣流動力學模擬仍然不夠完善，僅僅局限于吸氣相或呼氣相，氣管及主支氣管，對于下級氣道的研究有待加強[46]。
3.4 CTS治療新技術的探索
隨著CTS手術的革新，以及對流體力學特征了解的不斷深入，對患者個體化手術優化設計的需求也顯得尤為突出。結合計算機輔助技術，將CFD應用于對術前病患個體化手術方案的虛擬設計，對不同手術方案進行比較預測，從而幫助臨床醫生選取最優手術方案，這一想法正逐步走向現實。上海兒童醫學中心正致力于CTS虛擬手術的研究。相信在不久的將來，CFD技術會逐漸成為氣管狹窄手術研究及虛擬化設計改進的一種重要工具。
近年來3D打印技術在醫學領域的應用正快速增長，已涵蓋了包括體外醫學模型、定制化醫療器械等方面。人工器官和組織，即生物打印是3D打印技術最前沿的領域。利用干細胞作為打印材料，打印出來的組織和器官會自動形成血供和其他內部結構。2012年，美國一個先天性左側支氣管軟化的男嬰接受了3D合成支氣管的移植[48]。這是世界首次將3D打印模型成功植入患者體內的案例。3D打印技術在氣管狹窄領域體現了巨大的潛力，隨著3D打印技術的發展，將以干細胞為基礎的3D合成具有正常生理結構的氣管植入體內以代替狹窄或發育不良的氣管在不久的將來也許會成為可能。
4 總結與展望
如今CTS的診斷仍主要依靠CT和氣管鏡檢查，分型仍較多沿用Cantrell分型以及Anton-Pacheco分型，對于以上兩種分型不能清晰描述的患兒，需要更加完善的分型加以分類，并需要進行大樣本的前瞻性研究新的分型和預后的相關性。CFD提供的數字化模擬氣流動力學的方法在可視化背景下為臨床醫生提供更直觀的視角對CTS患兒進行更完善的術前評估，虛擬手術技術可對不同手術方案量化比較，以避免相關并發癥。CFD作為無創性、非侵入性的方法，在這一領域有著其他技術手段無法比擬的優勢。組織工程技術和3D打印技術立足于與傳統醫學完全不同的角度，在生物醫學領域的初步嘗試為氣管狹窄的治療提供了嶄新的思路。這些新的診療工具距離直接臨床應用還有相當距離，但相信隨著技術的發展，在不久的將來他們必將開啟診療的新方向。
