食管胃磁吻合动物实验研究
引言
食管胃吻合术是食管癌根治术中消化道重建的重要手术方式，食管癌根治术后食管胃吻合口狭窄、吻合口漏等是常见的并发症[1]。国内研究报道，食管胃吻合口狭窄发生率为0.5%～10.5%，可导致患者出现吞咽困难，严重影响生活质量[2]。吻合口漏发生率为1%～10%[2]，死亡率约为50%[3]，一旦发生将会危及患者生命。临床上食管胃吻合方式主要有手工缝线吻合和钉式吻合。Meta分析研究表明，钉式吻合较手工缝线缝合可以简化操作、缩短吻合时间，但对食管胃吻合术后吻合口漏、吻合口狭窄、术后死亡率及术后住院时间并无显著影响[2]。因此，探索更加安全有效的吻合方法，进一步降低食管胃吻合术后吻合口狭窄和吻合口漏发生率具有重要意义。
磁外科（Magnetic Surgery，MS）是近年新兴起来的一种外科新技术，它利用磁性材料同极相斥、异极相吸的特性，借助特殊的磁性医疗器械或设备，实现吻合、锚定、导航、驱动、示踪、悬浮等功能[4]。磁吻合是利用特殊设计的磁性吻合装置完成机体空腔脏器重建的新型吻合方式。目前磁吻合技术的研究和应用领域涉及血管吻合[5-7]、胃肠吻合[8-11]、胆道闭塞疏通[12-14]、直肠阴道瘘闭合修补[15-17]等方面，显示出巨大的优越性，可谓之为继手工缝线吻合、钉式吻合后的第三种吻合模式。目前尚未见将磁吻合用于食管胃吻合的研究报道，本研究首次将磁吻合用于食管胃吻合重建，并通过动物实验验证了可行性，现介绍如下。
1 设计思路
用于食管胃吻合重建的磁吻合环包括子磁环（Daughter Magnetic Rings，DMR） 和母磁环 （Parent Magnetic Rings，PMR）两部分。子母磁环根据磁外科中磁体设计的“西安原则”[18]来进行设计加工，DMR为吻合面带有沉孔结构的圆柱体；PMR也为吻合面带有沉孔结构的圆柱体，但在PMR的沉孔中固定有引导管。沉孔结构的设计是为了含纳食管残端的结扎组织；而PMR中的引导管则可实现两个功能：①引导子磁环与母磁环对位吸合；②确保子母环吸合后，食管与胃之间的通道畅通。
2 基本结构
子、母磁环基本结构及尺寸相同，其外径10mm，内径5mm，沉孔深度2 mm，磁环总厚度4 mm。磁环采用N45系列烧结型钕铁硼为原料，经精密加工而成，表面氮化钛镀层处理。磁体吸合面表面磁场强度为2400 GS。母磁环与子磁环的充磁方向相反，这样可使子母磁环的沉孔面磁极相反，当子母磁环相吸时，沉孔面为吸合面。母磁环的沉孔内固定有外径5.5 mm的圆形引导管，引导管壁厚0.4 mm，长8 mm，采用金属铜材料加工而成。子磁环质量2.203 g，母磁环质量2.167g。子母磁环在零距离时其吸力约为15N。子母磁环实物图，见图1。
图1 子、母磁环实物图
注：a.子母磁环吻合面观；b.子母磁环侧面观；c.子母磁环吸合后侧面观。
3 使用方法
结合图2对食管胃磁吻合过程介绍如下：①紧贴贲门上方横断食管胃，经食管断端置入母磁环，经胃残端置入子磁环；②调整母磁环于合适位置，4-0丝线结扎食管断端于母磁体的引导管上，4-0丝线连续缝合关闭胃断端开口部位，调整子磁体于胃欲吻合部位；③使子母磁体靠近，母磁体的引导管穿过胃壁进入子磁环中央孔，子母磁环自动对位吸合，手术操作过程即完毕；④术后10～14 d，子母磁环从食管胃吻合口部位脱落进入消化道，食管胃吻合口即建立，子母磁环最终经消化道自行排出体外。
图2 食管胃磁吻合操作过程示意图
注：a.食管胃示意图；b.经食管和贲门断端分别置入子母磁环；c.结扎食管断端于母磁环的引导管上，关闭贲门断端；d.子母磁环相吸；e.10～14d后吻合口建立，子母磁环脱落入胃内。
4 动物实验
以10只雄性新西兰兔为模型动物（体重2.5～3.5 kg，购于西安交通大学动物实验中心），通过动物实验验证了磁吻合环在食管胃吻合中的可行性。该实验经西安交通大学生物医学伦理委员会审查批准（批准号：XJTULAC2019-999）。
所有实验兔术前禁食12 h，禁饮6 h，3%戊巴比妥钠（1 mL/kg）耳缘静脉注射麻醉。麻醉成功后，仰卧位固定备皮，常规消毒铺巾。取剑突下正中切口，长约5 cm，逐层进腹，探查腹腔；游离肝胃韧带，向下牵拉胃体，显露食管胃结合部，电刀离断周围韧带，充分显露食管胃结合部，可见膈肌下食管长约1.5～2 cm；在贲门上方约5 mm处半离断食管，食管壁挂线悬吊显露食管腔，将母磁体置入食管断端腔内，4-0丝线结扎食管下端于母磁体的引导管上，然后完全离断食管；经离断后的贲门置入子磁体，然后4-0丝线双重结扎贲门断端；将子磁体推送至胃底欲吻合部位并使子母磁体相互靠近，母磁体中央导管穿透胃壁进入子磁体的中央孔，子母磁体自动对位吸合。检查腹腔无活动性出血后，逐层关腹，术毕。术后即行上腹部X线检查明确磁体位置，并行食管造影，明确子母磁体引导管通畅情况。术后麻醉苏醒后单笼饲养，自由进食水。手术操作过程，见图3。
图3 手术操作过程
注：a.游离食管胃结合部；b.向食管断端内置入母磁环；c.丝线结扎食管断端于母磁环引导管上；d.子母磁环对位吸合。
10只实验兔操作过程均顺利，所有动物均存活。平均吻合时间（10.50±1.58）min。操作完成后立即行腹部X线片示磁铁无移位、成角，上消化道造影示吻合部位通畅（图4a、4b）。术后X线监测判断磁环脱落吻合口形成时间平均（10.70±3.49）d。1个月后处死实验动物，获取吻合口大体标本，可见吻合口愈合良好、黏膜光滑平整（图4c）。
图4 术后影像学检查及吻合口大体标本
注：a.腹部正位片；b.消化道造影；c.术后1月食管胃吻合口。
5 讨论
磁吻合实现消化道重建时，磁体之间的受压组织发生缺血—坏死—脱落,而压榨旁组织则发生粘连—修复—愈合的病理变化过程[19]，从而实现消化道管腔吻合。磁吻合时吻合口组织内无缝线或吻合钉贯穿组织，因而属于“非贯穿式”吻合模式，其优点是消除了针眼、订眼对吻合组织的损伤，一方面避免纵向牵拉力对组织的撕裂损伤；另一方面可避免消化液、细菌沿缝线或吻合钉侵入吻合口组织内部，造成吻合感染、水肿。磁吻合模式与传统吻合模式完全不同，即使在感染状态、炎症水肿比较重的情况下，依然能够实现一期吻合[20-22]，这在其他消化道吻合实验中已得到验证。
据我们所知，这是首次将磁吻合应用于食管胃吻合的研究报道。本研究显示，利用磁吻合环进行食管胃吻合重建具有显著降低手术操作难度、缩短手术时间等优点，术后1月吻合口标本大体观显示吻合口组织愈合良好、黏膜光滑平整、未见狭窄等。本实验中子母磁环的吻合面采用沉孔结构设计，沉孔结构设计可容纳食管断端，这在既往的研究中尚未见报道。根据以往经验，我们设计出符合食管和胃特殊的组织解剖结构和生物力学特点的吻合装置，实验用磁铁由一对圆环形钕铁硼永磁体构成，母磁环带有中央管，中央管引导子母磁环准确对合，更重要的是确保食管胃吻合口形成之前消化道的连续性。这种结构设计在既往的磁压榨犬胆肠吻合实验[23]中已有应用。
在临床实践中，大部分食管癌根治术后需在胸腔内完成食管胃吻合，本研究以兔为动物模型，术中采用腹段食管与胃体端侧吻合的方式验证了食管胃磁吻合的可行性，这样可避免实验兔开胸手术，简化手术操作，提高手术成功率。尽管这与临床有一定差异，但其结果并不影响对磁吻合在食管胃吻合中可行性的探讨。为进一步贴近临床手术，在此实验研究的基础上，可采用犬或猪为动物模型，进一步验证磁环在食管胃吻合中的可行性和安全性。
综上所述，本实验首次将磁吻合技术应用于食管胃吻合中，初步研究结果显示磁吻合技术用于食管胃吻合重建安全、可行。科进一步根据人体食管和胃解剖特点，优化适用于人体食管胃吻合的磁环结构设计，食管胃磁吻合可用于临床实践。
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