磁环构建大鼠胆肠吻合模型的实验研究引言胆肠吻合术是治疗胆道外科疾病、重建胆汁引流的重要方法,是胆道外科最常应用的手术方法之一[1]。胆肠吻合术改变了消化道正常的解剖结构,术后可发生吻合口狭窄、胆道感染、菌群移位等并发症[2-3],而这些并发症的发生原因、发生机制、疾病结局等目前尚不十分明确。有以SD大鼠构建胆肠吻合术动物模型研究胆肠吻合口瘢痕形成机制的研究报道[4],但由于SD大鼠胆道及肠道较细,因此实际中用SD大鼠制备胆肠吻合手术动物模型难度较大,研究报道较少。 磁压榨技术(Magnetic Compression Technique,MCT)是利用两个或两个以上磁体(或数个磁体与数个顺磁性材料)之间的磁性吸引力,通过开腹(胸)手术、腔镜手术、内镜操作、介入操作等来实现脏器的连接再通、组织的压榨闭合、管腔内容物限流等,从而实现对临床疾病进行诊断和治疗的目的[5]。磁吻合作为MCT中最成熟的技术,其研究和应用已涉及胃造瘘[6]、消化道吻合[7-10]、气管食管瘘动物模型制备[11-12]、直肠阴道瘘闭合修补[13]、气管食管瘘修补[14]、血管吻合[15-16]等诸多方面。本研究提出利用磁吻合技术建立大鼠胆肠吻合模型的研究设想,并通过动物实验验证其可行性。 1 实验材料与实验方法1.1 实验动物雄性SD大鼠10只,质量200~250 g,购于西安交通大学实验动物中心。该实验经西安交通大学生物医学伦理委员会审批通过(审批号:XJTULAC2019-1001),整个实验过程符合实验动物伦理要求。 1.2 磁吻合环适用于大鼠胆肠吻合的磁环,包括母磁环(ParentMagnetic Rings,PMR))和子磁环(Daughter Magnetic Rings,DMR)两部分。PMR为外径4 mm,内径2 mm,厚1.5 mm的磁环,其内有引导管,引导管外径1.9 mm,长3.5 mm,引导管可与PMR的中央孔紧配组装。DMR为外径5mm,内径3mm,厚1.5 mm的磁环。子、母磁环均由N48钕铁硼永磁材料精加工而成,表面电镍镀处理,磁环轴向饱和充磁。子、母磁环实物,见图1。 图1 子、母磁环实物图 注:左侧为子磁环;右侧为母磁环。 1.3 手术操作所有大鼠适应性喂养1周,3%戊巴比妥钠(1 mL/kg)腹腔静脉注射麻醉,开腹于胆总管中下段1号丝线双重结扎胆总管制备梗阻性黄疸模型。2周后,3%戊巴比妥钠(1 mL/kg)腹腔静脉注射麻醉。麻醉满意后仰卧位固定,备皮,常规消毒铺巾,取上腹部正中切口进腹,显露并确认胆总管扩张情况,胆总管直径小于4 mm的大鼠剔除实验。在结扎线上方横断胆总管,将母磁环置入胆总管断端,4-0丝线结扎胆总管于母磁环的引导管上。经口置入子磁环,5F鞘管推送子磁环进入胃内,棉签推送子磁环进入十二指肠上段,并使之位于对系膜缘,母磁环引导管穿过十二指肠壁,引导子母磁环对位吸合。逐层关腹,术毕。术后单笼饲养,自由进食水。吻合口形成后母磁体与子磁体脱落并进入肠道内自然排出体外。 2 结果10只SD大鼠中,1只胆总管结扎1周后死亡,剖腹探查发现出现胆漏。另1只胆总管结扎2周后,胆总管未见明显扩张,遂剔除研究。其余8只SD大鼠顺利实施了胆总管十二指肠磁吻合手术,手术顺利,术中母磁环留置妥当,子磁环均经口推送至胃内,经棉签挤捏后磁环推送至十二指肠。子母磁环自动对位吸合完成吻合过程。磁环置入过程如图2所示。吻合过程平均操作时间(5.22±1.83)min。术后立即行X线检查,明确磁环位置(图3a、3b)。术后第11~18天子母磁环随粪便排出体外。术后第28天处死大鼠,获取胆肠吻合口标本,肉眼观察可见吻合口黏膜层连续性良好,吻合口通畅,周围组织轻度粘连。吻合口大体标本,见图3c。 图2 胆总管十二指肠磁吻合手术操作过程 注:a.十二指肠与扩张的胆总管(*所示为胆总管、+所示为十二指肠);b.胆总管断端置入母磁环;c.子、母磁环相吸吻合。 图3 术后X线检查及吻合口大体标本 注:a.正位片;b.侧位片;c.胆肠吻合口大体标本(箭头所指为吻合口)。 3 讨论胆肠吻合术后并发症发病机制的研究一直是国内外胆道外科领域研究的热点。胆肠吻合动物模型的制备是其机制研究的基础。根据研究目的的不同,可选用不同的实验动物模型。实验犬可作为探讨新型胆肠吻合手术方式安全性和可行性的动物模型[17-18],而SD大鼠则可作为研究胆肠吻合术后狭窄瘢痕形成机制的理想实验动物[19-20]。SD大鼠胆肠吻合方法目前主要采用手工缝线吻合法,其难度较大、模型成功率较低,不利于模型的制备。 磁吻合作为一种新型吻合方式,免去了一针一线的传统缝合模式,具有简化操作,吻合效果可靠等优点。但目前尚未见将磁吻合用于大鼠胆肠吻合动物模型的研究报道。为此,我们设计了适用于大鼠胆肠吻合的磁吻合环,上述实验结果已显示出了巨大的优势。尽管磁吻合相关的临床和实验研究报道已很多,磁吻合环的设计也多种多样,但用于大鼠胆肠吻合的磁吻合环仍需要考虑诸多问题。 根据磁压榨技术中磁体设计的“西安原则”[21],本实验所设计加工的子、母磁吻合环具有以下特点:①子、母磁环均为圆环状设计,母磁环的外径应考虑大鼠胆总管结扎后能够扩张的程度,子磁环的外径应满足可经口置入大鼠的胃内并通过幽门到达十二指肠预吻合位置。经口置入子磁环的理念可进一步简化手术操作过程、豁免打开胃肠道,从而降低并发症的发生,避免了不必要的损伤,有利于提高模型制备的成功率;②磁环的吸力与磁环的大小密切相关,大鼠胆道及胃肠道解剖条件限制了磁环的大小,为确保足够的压榨力,我们选用磁学性能较高的N48烧结钕铁硼材料;③该设计中位于十二指肠内的子磁环外径略大于位于胆总管内的母磁环的外径,这样的设计可避免磁环在吻合口崁顿,利于磁环从吻合口脱落进入肠道;④母磁环的引导管具有两方面功能,一方面方便了胆总管断端荷包结扎;另一方面当子母磁环吸合后,在吻合口尚未形成之前,引导管可有效发挥胆汁内引流的作用。 综上所述,本实验研究结果表明,基于磁吻合原理设计的磁性吻合环可用于大鼠胆肠吻合模型的制备,具有简化操作、模型成功率高、吻合效果可靠等优点,可在动物实验中推广应用。 [1]梁力健,李绍强.对胆肠吻合术的再认识[J].中国实用外科杂志,2008,28(6):450-452. [2]刘厚宝,沈盛.胆肠吻合口狭窄的再探讨[J].临床外科杂志,2015,23(12):898-900. [3]刘颖斌,彭淑牗.胆肠吻合术后再次或多次手术的原因和处理[J],2006,26(3):165-167. [4]吕少诚,李会星,李文杰,等.大鼠胆肠吻合术后吻合口瘢痕形成的特点[J].解放军医学院学报,2016,37(5):479-482. [5]严小鹏,史爱华,王善佩,等.磁压榨技术治疗复杂性胆道狭窄的临床应用探索[J].中华肝胆外科杂志,2019,25(3):237-240. [6]严小鹏,任冯刚,刘雯雁,等.磁压榨技术联合内镜实施犬胃造瘘术[J].中华胃肠外科杂志,2015,18(8):832-834. [7]Ma F,Ma J,Ma S,et al.A novel magnetic compression technique for small intestinal end-to-side anastomosis in rats[J].J Pediatr Surg,2019,54(4):744-749. [8]Kawabata H,Sone D,Yamaguchi K,et al.Endoscopic gastrojejunostomy for superior mesenteric artery syndrome using magnetic compression anastomosis[J].Gastroenterology Res,2019,12(6):320-323. [9]An Y,Zhang Y,Liu H,et al.Gastrojejunal anastomosis in rats using the magnetic compression technique[J].Sci Rep,2018,8(1):11620. [10]吝怡,樊茜,朱森林,等.磁吻合环建立兔小肠侧侧吻合的实验研究[J].医疗卫生装备,2020,41(1):18-21. [11]Gao Y,Wu RQ,Lv Y,et al.Novel magnetic compression technique for establishment of a canine model of tracheoesophageal fistula[J].World J Gastroenterol,2019,25(30):4213-4221. [12]高慧敏,邱明龙,张砚超,等.磁压榨超微创技术建立兔获得性气管食管瘘动物模型[J].中国临床解剖学杂志,2019,37(2):223-227. [13]付珊,马佳,赵广宾,等.磁压榨直肠阴道瘘闭合修补装置的改良设计[J].中国医疗设备,2018,33(4):46-49. [14]李益行,刘培楠,张至轩,等.基于磁压榨技术的气管食管瘘闭合修补装置的设计[J].医疗卫生装备,2020,41(4):14-17. [15]Wang HH,Ma J,Wang SP,et al.Magnetic anastomosis rings to create portacaval shunt in a canine model of portal hypertension[J].J Gastrointest Surg,2019,(23):2184-2191. [16]Lu Q,Liu K,Zhang W,et al.End-to-end vascular anastomosis using a novel magnetic compression device in rabbits:a preliminary study[J].Sci Rep,2020,10(1):5981. [17]Li J,Lv Y,Qu B,et al.Application of a new type of sutureless magnetic biliary-enteric anastomosis stent for one-stage reconstruction of the biliary-enteric continuity after acute bile duct injury:an experimental study[J].J Surg Res,2008,148(2):136-142. [18]Fan C,Yan XP,Liu SQ,et al.Roux-en-Y choledochojejunostomy using novel magnetic compressive anastomats in canine model of obstructive jaundice[J].Hepatobiliary Pancreat Dis Int,2012,11(1):81-88. [19]吕少诚,李会星,李文杰,等.胆碱能抗炎通路在大鼠胆肠吻合术后全身及吻合口炎症反应中的作用[J].中华肝胆外科杂志,2016,22(5):336-339. [20]吕少诚,贺强,史宪杰,等.胆碱能抗炎通路在大鼠胆肠吻合术后吻合口瘢痕形成中的作用[J].中华肝胆外科杂志,2016,22(9):633-636. [21]邱明龙,高慧敏,叶丹,等.磁体差异性结构设计在磁压榨技术中的应用分析[J].中国医疗设备,2019,34(3):1-4. An Experimental Study of Bilioenteric Anastomosis Construction by Magnetic Ring in Rat Model |