肺移植是终末期肺疾病唯一的治疗方式,供体短缺已成为阻碍肺移植发展的主要障碍,儿童供体短缺尤为显著。为缓解这一矛盾,活体肺叶移植(living-donorlobarlungtransplantations,LDLLT)于1990年由Starnes首先应用于临床[1],随后Starnes博士主要在南加利福尼亚大学(USC组)及洛杉基儿童医院开展活体肺叶移植[2]。华盛顿大学(SLCH组)[3-5]报道了38例LT,日本岗山大学的DateH从1998年至2004年也报道了30例LDLLT[6,7]。一些关于肺叶移植的基础研究也在猪[8],狗[9-12],鼠[13]等动物模型上开展,随着LDLLT的开展,其伦理问题也日益凸现,成为探讨的热点[14,15]。截至2006年,全世界范围内已开展LDLLT300余例,其长期生存率类似于或优于ISHLT报道的尸体肺叶移植。目前,其适应人群包括成人和儿童,可用于治疗阻塞性、限制性、感染性及高压性终末期肺疾病。现探讨其供受体的选择,手术,围手术期处理,供受体近远期效果,伦理以及基础实验研究等问题:
供受体选择标准
供体必须通过社会心理评估,为自愿捐献者;供体可以是直系亲属、旁系亲属或无血缘关系者;供体年龄在18-55岁;捐献侧未作过胸部手术,既往体健,无近期的病毒感染;供体身高高于受体者能保留更多的肺活量;供受体血型相匹配,供受体胸廓大小相匹配;供体正常和应激下的肺功能良好,FEV1>85%,吸入正常空气时,动脉氧分压>80mmHg;EKG,心超,肺部CT均无异常[3,6,16,17]。
受体的选择标准需符合双肺移植的标准,患者的临床状态较差,不可能长期生存到有可用的尸体肺作移植;供体相对更缺乏的儿童患者。在美国,囊性肺纤维化是LDLLT的最主要的适应症。因为这类病人的身材比较矮小,这样一个普通身材的供体提供的双侧下肺叶就可以提供有效的肺功能[16]。目前的适应症扩大到:原发性肺动脉高压,闭塞性细支气管炎(OB),特发性间质性肺炎,特异性肺纤维化,继发性肺动脉高压等[6,16,18]。
供肺肺叶与受者胸廓的大小匹配目前仍无理想方法判断,CT扫描和肺功能检查可用于评估肺容积大小[6],有学者提出应用3D血管重建来指导术前供体的选择和术前评估[19]。一般而言,供体的胸廓大于受体胸廓为佳。
手术技术
1、供体手术
LDLLT供体手术的原则是尽量避免损伤健康的志愿者,同时保留足够长的肺叶支气管,动静脉以供移植重建。
麻醉诱导成功后,行纤维支气管镜检查,明确有无肺部感染,或支气管解剖变异。双套管气管插管,患者取侧卧位,后外侧切口入路,经第五肋间入胸,采用直线切割吻合器处理肺裂,打开肺下静脉周围的心包组织游离肺下静脉,确认右肺中叶动脉,或左上肺舌段动脉,游离肺动脉。如果右中肺动脉或左上叶舌段动脉较细小,可结扎断离之。依次钳夹肺动脉,肺静脉,支气管后,断离肺动静脉,支气管。按肺叶切除方式常规处理肺动脉、静脉支气管残端[3,16,17]。
2、供肺保存
供肺迅速移至冰盐水中保存,肺动脉插管,以4℃改良的Euro-Collins保护液至少2000ml交替灌洗供肺动静脉,直至流出液清亮、肺实质变成均匀的白色为止。肺支气管内持续通气,以防止肺叶不张。然后无创钳夹支气管,将供肺浸泡在4℃的冰盐水中,移至受体房间[16,17]。
3、受体手术
双肺移植经胸骨壳式切口,清理粘连组织,分离肺门结构,然后注入肝素,开始心肺转流,并实施受体全肺切除术。尽可能在肺动静脉远端游离切断,以便保留足够长度的血管以供吻合;而在上叶支气管管口平面用缝切器分离支气管。供肺移植时,先从一侧肺开始,结束后再移植对侧。首先重建支气管,将供体支气管缝于受体支气管内,注意保护外周支气管。支气管重建后,将供体肺静脉与受体上叶肺静脉吻合。由于直接将肺静脉与左房相连比较困难,更加强调受体肺血管的保留。然后,端端吻合肺动脉。重建结束后,开放血管钳,双肺通气,逐步撤除体外循环。最后行经食道心脏超声和支气管镜检查,排除吻合口漏或吻合口狭窄[17]。
术后管理与免疫抑制治疗
供体术后管理同常规肺叶切除术。受者术后改为单腔气管插管呼吸机辅助呼吸,给予5~10cmH2O的呼气末正压(PEEP),以减少肺不张,尽可能地膨胀移植肺,PEEP呼吸至少维持48~72h。每12h进行纤维支气管镜检查。术后24h胸腔引流管给予10cmH2O负压吸引,间断开放,然后持续吸引,并逐渐将负压增到20cmH2O,胸腔引流管一般保留2~3周,以减少胸腔积液对肺的压迫[17,21]。
抗排斥治疗采用三联免疫抑制疗法,即环孢素A(或他克莫司)、硫唑嘌呤(或霉酚酸酯)及激素[16,21]。日本学者DateH[22]报道了一组以环孢霉素为主体的免疫移植治疗,采用鼻饲近端空肠给药的方式,对于有感染性肺疾病和儿童患者使用CSA+AZA,对于无肺部感染的成人患者使用FK+MMF。
对于受体感染的预防与治疗,术中术后预防性地使用广谱抗生素和抗病毒制剂,预防并监测细菌,真菌和病毒的感染,一旦有感染证据即刻早期治疗[23]。
受体并发症与结果
1、生存率
活体肺移植受体生存率与尸体肺移植比较接近。VaughnA等[24]报道128例活体肺移植患者,其1年,3年,5年生存率分别是70%,54%,45%,成人与儿童之间实际生存率没有显著差异。导致受体死亡的最主要的原因是感染[21],假单胞菌、葡萄球菌和曲霉菌是导致感染的主要菌属。其他死亡原因为:闭塞性细支气管炎和原发性移植器官功能衰竭。术后30天到术后1年,受体死亡原因主要是感染。远期死亡(术后1年以后)原因主要是感染和BOS。患者的年龄、性别、适应症、供体受体的关系、术前住院的状态、术前是否使用激素及HLA-A、HLA-B、HLA-DR的类型等因素均不影响最终的生存率。而对于再次移植和移植前气管插管的病人,LDLLT风险较高。
肺移植生存率与生活质量很大程度上取决于有无BOS的发生,在儿童中,活体肺移植与尸体肺移植相比,有更少的BOS发生率,以及更好的肺功能[2]。在成人受体中,无BOS发生的比率,在1年、3年、5年分别为98%、82%、和76%这显著高于尸体肺移植的数据[25]。
2、急性排异反应
在传统的肺移植中,经支气管镜肺活检(TBLB)被认为是鉴别诊断肺感染和急性排异的金标准。但LDLLT术后,由于相对小的移植物接受了相对多的肺血流量,此时行TBLB引发气胸或出血的可能性增高。因此急性排异主要依靠影象学检查结合临床表现来判断[22]。急性细胞排异反应的发生率,LDLLT与尸体肺移植相比并无明显不同。双侧肺叶来自不同的供体,故急性排异反应往往是单侧的,而且弱于尸体肺移植。治疗和常规肺移植一样,采用激素冲击疗法。
3、慢性排异
慢性排斥表现为细支气管炎性阻塞是肺移植晚期发病和死亡的主要原因。在活体肺移植患者中,BOS发生率相对下降[26],其原因至今不清楚。可能与引入了2种抗原负担有关。而且LDLLT的患者中,BOS的发生往往是单侧的,对侧肺功能并不受其影响,因而症状相对较轻。治疗方法主要是考虑再次移植。
4、肺功能
供体并发症与结果
伦理问题
实验研究进展
目前,关于肺叶移植的基础研究已经在狗,猪,鼠等动物模型上开展。研究主要集中在供受体肺叶可耐受的肺容量的差异[10]、新的手术设计[11]和移植后肺叶的生长。Hislop等[13]发现成年lewis鼠肺叶移植入幼年鼠胸腔内,植入的肺叶保持了正常的组织结构,同时肺泡体积增大,肺叶容量增大,受体自身肺在肺泡数目及肺泡体积上也均有所增加。
问题与展望
目前主要问题在于:
参考文献:
[1].GoldsmithMF.Mothertochild:firstlivingdonorlungtransplant.JAMA,1990,264:2724.
[2].StarnesVA,WooMS,MacLaughlinEF,etal.Comparisonofoutcomesbetweenlivingdonorandcadavericlungtransplantationinchildren.AnnThoracSurg,1999,68:2279-83;discussion2283-4.
[3].BattafaranoRJ,AndersonRC,MeyersBF,etal.Perioperativecomplicationsafterlivingdonorlobectomy.JThoracCardiovascSurg,2000,120:909-15.
[4].KozowerBD,SweetSC,delaMorenaM,etal.Livingdonorlobargraftsimprovepediatriclungretransplantationsurvival.JThoracCardiovascSurg,2006,131:1142-7.
[5].SweetSC.Pediatriclivingdonorlobarlungtransplantation.PediatrTransplant,2006,10:861-8.
[6].DateH,AoeM,NagahiroI,etal.Living-donorlobarlungtransplantationforvariouslungdiseases.JThoracCardiovascSurg,2003,126:476-81.
[7].DateH,AoeM,SanoY,etal.Improvedsurvivalafterliving-donorlobarlungtransplantation.JThoracCardiovascSurg,2004,128:933-40.
[8].CrombleholmeTM,AdzickNS,HardyK,etal.Pulmonarylobartransplantationinneonatalswine:amodelfortreatmentofcongenitaldiaphragmatichernia.JPediatrSurg,1990,25:11-8.
[9].BackerCL,OhtakeS,ZalesVR,etal.Living-relatedlobarlungtransplantationinbeaglepuppies.JPediatrSurg,1991,26:429-32;discussion432-3.
[10].FujitaT,DateH,UedaK,etal.Experimentalstudyonsizematchinginacanineliving-donorlobarlungtransplantmodel.JThoracCardiovascSurg,2002,123:104-9.
[11].OkutaniD,DateH,HayamaM,etal.Thetechniqueofunilateraldoublelobarlungtransplantationinacaninemodel.JThoracCardiovascSurg,2004,127:563-7.
[12].SugimotoS,DateH,SugimotoR,etal.Bilateralnativelung-sparinglobartransplantationinacaninemodel.JThoracCardiovascSurg,2006,132:1213-8.
[13].HislopAA,LeeRJ,McGregorCG,etal.Lunggrowthaftertransplantationofanadultlobeoflungintoajuvenilerat.JThoracCardiovascSurg,1998,115:644-51.
[14].ShawLR,MillerJD,SlutskyAS,etal.Ethicsoflungtransplantationwithlivedonors.Lancet,1991,338:678-81.
[15].WellsWJ,BarrML.Theethicsoflivingdonorlungtransplantation.ThoracSurgClin,2005,15:519-25.
[16].StarnesVA,BarrML,CohenRG.Lobartransplantation.Indications,technique,andoutcome.JThoracCardiovascSurg,1994,108:403-10;discussion410-1.
[17].BarrML,BakerCJ,SchenkelFA,etal.Livingdonorlungtransplantation:selection,technique,andoutcome.TransplantProc,2001,33:3527-32.
[18].StarnesVA,BarrML,SchenkelFA,etal.Experiencewithliving-donorlobartransplantationforindicationsotherthancysticfibrosis.JThoracCardiovascSurg,1997,114:917-21;discussion921-2.
[19].DuongPA,FersonPF,FuhrmanCR,etal.3D-multidetectorCTangiographyintheevaluationofpotentialdonorsforlivingdonorlungtransplantation.JThoracImaging,2005,20:17-23.
[20].CohenRG,BarrML,SchenkelFA,etal.Living-relateddonorlobectomyforbilaterallobartransplantationinpatientswithcysticfibrosis.AnnThoracSurg,1994,57:1423-7;discussion1428.
[21].StarnesVA,BarrML,CohenRG,etal.Living-donorlobarlungtransplantationexperience:intermediateresults.JThoracCardiovascSurg,1996,112:1284-90;discussion1290-1.
[22].DateH.Experiencewithcyclosporineinliving-donorlobarlungtransplantation.TransplantProc,2004,36:349S-351S.
[23].HornMV,SchenkelFA,WooMS,etal.Pediatricrecipientsoflivingdonorlobarlungtransplants:postoperativecare.ProgTransplant,2002,12:81-5.
[24].StarnesVA,BowdishME,WooMS,etal.Adecadeoflivinglobarlungtransplantation:recipientoutcomes.JThoracCardiovascSurg,2004,127:114-22.
[25].ArcasoySM,KotloffRM.Lungtransplantation.NEnglJMed,1999,340:1081-91.
[26].WooMS,MacLaughlinEF,HornMV,etal.Bronchiolitisobliteransisnottheprimarycauseofdeathinpediatriclivingdonorlobarlungtransplantrecipients.JHeartLungTransplant,2001,20:491-6.
[27].YoonH,HuddlestonCB,MiyoshiS,etal.Pulmonaryfunctionafterlivingdonorlungtransplantation.TransplantProc,2001,33:1626-7.
[28].BowdishME,PessottoR,BarbersRG,etal.Long-termpulmonaryfunctionafterliving-donorlobarlungtransplantationinadults.AnnThoracSurg,2005,79:418-25.
[29].BarrML,BelghitiJ,VillamilFG,etal.AreportoftheVancouverForumonthecareoftheliveorgandonor:lung,liver,pancreas,andintestinedataandmedicalguidelines.Transplantation,2006,81:1373-85.
[30].BowdishME,BarrML,SchenkelFA,etal.Adecadeoflivinglobarlungtransplantation:perioperativecomplicationsafter253donorlobectomies.AmJTransplant,2004,4:1283-8.
[31].PragerLM,WainJC,RobertsDH,etal.Medicalandpsychologicoutcomeoflivinglobarlungtransplantdonors.JHeartLungTransplant,2006,25:1206-12.