基于磁吻合技术的经自然腔道胃结肠吻合实验研究引言胃肠吻合是临床常见的手术方式,主要用于重建消化道连续性。对于胃十二指肠输出道恶性梗阻患者,当失去根治性手术机会及内镜下消化道支架置入失败时,胃肠吻合成为改善后期生存质量的重要的姑息性治疗措施之一。如何以最小的创伤重建胃肠旁路成为消化科医生关注的焦点。内镜下十二指肠双球囊封堵固定装置可辅助完成内镜下胃肠吻合[1],具有创伤小、效果确切等优点,但操作难度大、对内镜下操作技术水平要求高,在全世界仅有极少数消化内镜中心开展[2]。 磁吻合是基于磁体间“非接触性”磁场力特征,利用特殊设计的磁性装置,在开放手术、腔镜手术、介入手术、内镜操作等不同应用场景下,实现无缝线化空腔脏器吻合重建的一种新型吻合模式。磁吻合是磁外科(Magnegtic Surgery,MS)临床应用技术体系的重要组成部分[3]。磁吻合技术的研究和临床应用已涉及胃肠道吻合[4-7]、血管吻合[8-9]、消化道瘘口修补[10-13],甚至可用于气管食管瘘动物模型的制备[14-15]。本研究在前期磁吻合研究基础上,提出了经自然腔道来实现胃肠磁吻合的构想,并以SD大鼠为动物模型验证该操作的可行性。 1 实验材料与实验方法1.1 实验动物SD大鼠8只,雌雄各半,质量220~250 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 磁体设计根据大鼠食管及结直肠解剖特点,本实验中子母磁体均为长7 mm、宽4 mm、厚2 mm的长方体形状,采用N42烧结钕铁硼加工而成,表面电镀镍。磁体质量0.395 g,表面场强1800~2000 Gs。磁体实物,见图 1。 图1 磁体实物图 1.3 手术操作所有大鼠适应性喂养1周后,术前2 d开始进无渣饮食,3%戊巴比妥钠(1 mL/kg)腹腔注射麻醉。麻醉满意后仰卧位固定于小动物手术操作台上,整个手术台取头高位约60~70°,钛合金组织镊夹持磁体经口置入子磁体至食管,然后用小儿胃管将其推向胃内。调整小动物手术操作台取头低位,石蜡油润滑肛门后经肛门置入母磁体,用胃管推送母磁体至结肠脾曲靠近胃体部位。X线监视下调整子母磁体位置,子母磁体自动对位吸合。手术操作即完成。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。观察并记录磁体排出时间。 2 结果8只SD大鼠均顺利完成了子母磁体的置入,置入过程顺利,子母磁体可自动对位吸合完成吻合过程。图2所示为X线显示的子母磁体吸合后的状态及位置。术后12~19 d子母磁体随粪便排出体外。术后1个月处死大鼠,获取胃结肠吻合口标本,肉眼观察可见吻合口黏膜层连续性良好,吻合口通畅。吻合口大体标本见图3。浸水打气法(图4)测试胃结肠吻合口爆破压为(114±10.25)mmHg。 图2 术后X线显示磁体位置 注:a.正位片;b.侧位片。 图3 胃结肠吻合口大体标本 注:a.大体标本(*所示为胃、+所示为结肠);b.胃结肠吻合口(结肠侧);c.胃结肠吻合口(胃侧);d.胃结肠吻合口纵行剖开。 图4 胃结肠吻合口爆破压测试 注:a.胃结肠浸水打气;b.爆破压测量 3 讨论MS是利用特殊设计的磁性医疗器械或设备,将磁性物质间“非接触性”磁场力转化为临床诊疗中能够发挥特定功能的力,从而完成组织压榨、器官锚定、管腔导航、间隙扩张、可控示踪、磁力驱动等功能的新兴综合性技术学科[16]。磁吻合是一种有别于手工缝线吻合和钉式吻合的第三种吻合模式。凭借磁体“隔空发力”的特点,磁吻合在重建消化道连续性时,无异物穿透待吻合的组织,依靠磁力即可实现吻合口两端组织的贴合,从而形成磁体—组织—磁体的“三明治”样结构。在磁力的持续压榨过程中,磁体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[17],当吻合口形成后磁体可经消化道自行排出体外。 随着内镜技术的发展,消化外科手术的内镜化治疗已成为热点。磁吻合技术为内镜下胃肠吻合提供了极佳的吻合模式。本实验以大鼠为模型,模拟了内镜下胃肠吻合。因缺乏适合大鼠的内窥镜系统,因此胃内磁体我们采用经口直接推送的方法即可将磁体置入胃内。肠道内磁体,我们也采用经肛门直接推送的方法,但由于结肠的走形等原因,该磁体只能送至类似人体的结肠脾区的位置,这是本实验的不足。但在实际临床中,我们借助胃镜、小肠镜或结肠镜,磁体的位置可以更灵活方便的掌控。本实验中磁体置入后自动对位吸合,成功建立了无创化胃结肠吻合新方法。在本研究的基础上,利用胃镜、结直肠镜、小肠镜等内窥镜系统可进一步在大动物上进行探索和验证。 在磁体设计过程中可借鉴磁体设计的“西安原则”[18]:即功能性原则、可加工性原则、可操作性原则、风险最小化原则、符合磁力学基本规律的原则。在既往的研究中,空腔脏器吻合大部分采用环状磁体的设计方案[19-21],原因为:①术中就需要建立吻合口的通畅性;②方便磁体的置入。本研究中,吻合口无需术中立即建立,同时结合磁体置入的可操作性原则,磁体的横截面积需尽量小,而又要确保足够的吻合口面积,因此综合以上各个因素,长方体形的磁体为最佳形状设计。 通过磁吻合方法建立胃肠吻合无需开腹,因此不会造成腹腔粘连,可减少腹部手术并发症的发生。另外该方法术后胃肠道无有创损害,因此无需禁饮食,麻醉苏醒后即可正常进食水。通过大体标本观察可见吻合口黏膜愈合良好,既往研究的组织病理学观察已显示磁吻合技术建立的吻合口组织学评分明显优于手工缝线吻合[22]。 本实验结果表明利用磁吻合技术通过自然腔道途径可实现无创化胃结肠吻合,在该研究基础上,进一步优化磁体设计并借助内窥镜系统在犬、猪等动物模型上进行操作路径的探索后,该方法可在临床上进行试用。 [1]Itoi T,Ishii K,Ikeuchi N,et al.Prospective evaluation of endoscopic ultrasonography-guided double-balloon-occluded gastrojejunostomy bypass(EPASS)for malignant gastric outlet obstruction[J].Gut,2016,65(2):193-195. [2]马思捷,杜妍莹,赵广宾,等.磁锚定技术辅助内镜下胃空肠吻合[J].中国医疗设备,2019,34(3):15-17. [3]严小鹏,商澎,史爱华,等.磁外科学体系的探索与建立[J].科学通报,2019,(64):815-826. [4]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. [5]Bai J,Huo X,Ma J,et al.Magnetic compression technique for colonic anastomosis in rats[J].J Surg Res,2018,(231):24-29. [6]An Y,Zhang Y,Liu H,et al.Gastrojejunal anastomosis in rats using the magnetic compression technique[J].Sci Rep,2018,8(1):11620. [7]张小宾,吝怡,樊茜,等.磁压榨技术建立大鼠胃肠吻合模型的实验研究[J].现代生物医学进展,2019,19(23):4429-4433. [8]Yan X,Fan C,Ma J,et al.Portacaval shunt established in six dogs using magnetic compression technique[J].PLoS One,2013,8(9):e76873. [9]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(11):2184-2192. [10]严小鹏,高燕凤,邹余粮,等.基于磁压榨技术的直肠阴道瘘一期修补装置[J].生物医学工程学杂志,2015,32(5):1096-1099. [11]Yan XP,Zou YL,She ZF,et al.Magnet compression technique:a novel method for rectovaginal fistula repair[J].Int J Colorectal Dis,2016,31(4):937-938. [12]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. [13]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):14-17,38. [14]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. [15]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. [16]白纪刚,吝怡,李宇,等.磁锚定技术在腹腔镜胆囊切除术中的临床应用[J].腹腔镜外科杂志,2019,24(10):782-785. [17]严小鹏,刘雯雁,李涤尘,等.消化外科手术的内镜化途径:磁吻合联合内镜[J].世界华人消化杂志,2014,22(19):2716-2721. [18]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. [19]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(4):18-21. [20]单丽宇,雷蕾,邓博,等.基于磁压榨技术的先天性肛门闭锁再通吻合装置的设计[J].中国医疗设备,2019,34(3):12-14. [21]马佳,祝旭龙,李建辉,等.磁力可调式消化道磁吻合装置的研制[J].中国医疗设备,2019,34(3):9-11. [22]Fan C,Zhang H,Yan X,et al.Advanced Roux-en-Y hepaticojejunostomy with magnetic compressive anastomats in obstructive jaundice dog models[J].Surg Endosc,2018,32(2):779-789. Experimental Study on Gastrointestinal Anastomosis Through Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery Based on Magnamosis Technique |