食管胃磁吻合動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究

葉丹，陳雯雯，高慧敏，張家輝，沈瑋晨，史愛(ài)華，馬鋒，張勇,1c，呂毅1a,，嚴(yán)小鵬1a,

1.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院a.肝膽外科；b.精準(zhǔn)外科與再生醫(yī)學(xué)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心；c.胸外科，陜西西安710061；2.西安交通大學(xué)a.啟德書(shū)院；b.宗濂書(shū)院，陜西西安710061

引言

食管胃吻合術(shù)是食管癌根治術(shù)中消化道重建的重要手術(shù)方式，食管癌根治術(shù)后食管胃吻合口狹窄、吻合口漏等是常見(jiàn)的并發(fā)癥[1]。國(guó)內(nèi)研究報(bào)道，食管胃吻合口狹窄發(fā)生率為0.5%～10.5%，可導(dǎo)致患者出現(xiàn)吞咽困難，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量[2]。吻合口漏發(fā)生率為1%～10%[2]，死亡率約為50%[3]，一旦發(fā)生將會(huì)危及患者生命。臨床上食管胃吻合方式主要有手工縫線吻合和釘式吻合。Meta分析研究表明，釘式吻合較手工縫線縫合可以簡(jiǎn)化操作、縮短吻合時(shí)間，但對(duì)食管胃吻合術(shù)后吻合口漏、吻合口狹窄、術(shù)后死亡率及術(shù)后住院時(shí)間并無(wú)顯著影響[2]。因此，探索更加安全有效的吻合方法，進(jìn)一步降低食管胃吻合術(shù)后吻合口狹窄和吻合口漏發(fā)生率具有重要意義。

磁外科（Magnetic Surgery，MS）是近年新興起來(lái)的一種外科新技術(shù)，它利用磁性材料同極相斥、異極相吸的特性，借助特殊的磁性醫(yī)療器械或設(shè)備，實(shí)現(xiàn)吻合、錨定、導(dǎo)航、驅(qū)動(dòng)、示蹤、懸浮等功能[4]。磁吻合是利用特殊設(shè)計(jì)的磁性吻合裝置完成機(jī)體空腔臟器重建的新型吻合方式。目前磁吻合技術(shù)的研究和應(yīng)用領(lǐng)域涉及血管吻合[5-7]、胃腸吻合[8-11]、膽道閉塞疏通[12-14]、直腸陰道瘺閉合修補(bǔ)[15-17]等方面，顯示出巨大的優(yōu)越性，可謂之為繼手工縫線吻合、釘式吻合后的第三種吻合模式。目前尚未見(jiàn)將磁吻合用于食管胃吻合的研究報(bào)道，本研究首次將磁吻合用于食管胃吻合重建，并通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了可行性，現(xiàn)介紹如下。

1 設(shè)計(jì)思路

用于食管胃吻合重建的磁吻合環(huán)包括子磁環(huán)（Daughter Magnetic Rings，DMR） 和母磁環(huán) （Parent Magnetic Rings，PMR）兩部分。子母磁環(huán)根據(jù)磁外科中磁體設(shè)計(jì)的“西安原則”[18]來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)加工，DMR為吻合面帶有沉孔結(jié)構(gòu)的圓柱體；PMR也為吻合面帶有沉孔結(jié)構(gòu)的圓柱體，但在PMR的沉孔中固定有引導(dǎo)管。沉孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是為了含納食管殘端的結(jié)扎組織；而PMR中的引導(dǎo)管則可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：①引導(dǎo)子磁環(huán)與母磁環(huán)對(duì)位吸合；②確保子母環(huán)吸合后，食管與胃之間的通道暢通。

2 基本結(jié)構(gòu)

子、母磁環(huán)基本結(jié)構(gòu)及尺寸相同，其外徑10mm，內(nèi)徑5mm，沉孔深度2 mm，磁環(huán)總厚度4 mm。磁環(huán)采用N45系列燒結(jié)型釹鐵硼為原料，經(jīng)精密加工而成，表面氮化鈦鍍層處理。磁體吸合面表面磁場(chǎng)強(qiáng)度為2400 GS。母磁環(huán)與子磁環(huán)的充磁方向相反，這樣可使子母磁環(huán)的沉孔面磁極相反，當(dāng)子母磁環(huán)相吸時(shí)，沉孔面為吸合面。母磁環(huán)的沉孔內(nèi)固定有外徑5.5 mm的圓形引導(dǎo)管，引導(dǎo)管壁厚0.4 mm，長(zhǎng)8 mm，采用金屬銅材料加工而成。子磁環(huán)質(zhì)量2.203 g，母磁環(huán)質(zhì)量2.167g。子母磁環(huán)在零距離時(shí)其吸力約為15N。子母磁環(huán)實(shí)物圖，見(jiàn)圖1。

圖1 子、母磁環(huán)實(shí)物圖

3 使用方法

結(jié)合圖2對(duì)食管胃磁吻合過(guò)程介紹如下：①緊貼賁門(mén)上方橫斷食管胃，經(jīng)食管斷端置入母磁環(huán)，經(jīng)胃殘端置入子磁環(huán)；②調(diào)整母磁環(huán)于合適位置，4-0絲線結(jié)扎食管斷端于母磁體的引導(dǎo)管上，4-0絲線連續(xù)縫合關(guān)閉胃斷端開(kāi)口部位，調(diào)整子磁體于胃欲吻合部位；③使子母磁體靠近，母磁體的引導(dǎo)管穿過(guò)胃壁進(jìn)入子磁環(huán)中央孔，子母磁環(huán)自動(dòng)對(duì)位吸合，手術(shù)操作過(guò)程即完畢；④術(shù)后10～14 d，子母磁環(huán)從食管胃吻合口部位脫落進(jìn)入消化道，食管胃吻合口即建立，子母磁環(huán)最終經(jīng)消化道自行排出體外。

圖2 食管胃磁吻合操作過(guò)程示意圖

4 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

以10只雄性新西蘭兔為模型動(dòng)物（體重2.5～3.5 kg，購(gòu)于西安交通大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心），通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了磁吻合環(huán)在食管胃吻合中的可行性。該實(shí)驗(yàn)經(jīng)西安交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審查批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號(hào)：XJTULAC2019-999）。

所有實(shí)驗(yàn)兔術(shù)前禁食12 h，禁飲6 h，3%戊巴比妥鈉（1 mL/kg）耳緣靜脈注射麻醉。麻醉成功后，仰臥位固定備皮，常規(guī)消毒鋪巾。取劍突下正中切口，長(zhǎng)約5 cm，逐層進(jìn)腹，探查腹腔；游離肝胃韌帶，向下?tīng)坷阁w，顯露食管胃結(jié)合部，電刀離斷周圍韌帶，充分顯露食管胃結(jié)合部，可見(jiàn)膈肌下食管長(zhǎng)約1.5～2 cm；在賁門(mén)上方約5 mm處半離斷食管，食管壁掛線懸吊顯露食管腔，將母磁體置入食管斷端腔內(nèi)，4-0絲線結(jié)扎食管下端于母磁體的引導(dǎo)管上，然后完全離斷食管；經(jīng)離斷后的賁門(mén)置入子磁體，然后4-0絲線雙重結(jié)扎賁門(mén)斷端；將子磁體推送至胃底欲吻合部位并使子母磁體相互靠近，母磁體中央導(dǎo)管穿透胃壁進(jìn)入子磁體的中央孔，子母磁體自動(dòng)對(duì)位吸合。檢查腹腔無(wú)活動(dòng)性出血后，逐層關(guān)腹，術(shù)畢。術(shù)后即行上腹部X線檢查明確磁體位置，并行食管造影，明確子母磁體引導(dǎo)管通暢情況。術(shù)后麻醉蘇醒后單籠飼養(yǎng)，自由進(jìn)食水。手術(shù)操作過(guò)程，見(jiàn)圖3。

圖3 手術(shù)操作過(guò)程

10只實(shí)驗(yàn)兔操作過(guò)程均順利，所有動(dòng)物均存活。平均吻合時(shí)間（10.50±1.58）min。操作完成后立即行腹部X線片示磁鐵無(wú)移位、成角，上消化道造影示吻合部位通暢（圖4a、4b）。術(shù)后X線監(jiān)測(cè)判斷磁環(huán)脫落吻合口形成時(shí)間平均（10.70±3.49）d。1個(gè)月后處死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，獲取吻合口大體標(biāo)本，可見(jiàn)吻合口愈合良好、黏膜光滑平整（圖4c）。

圖4 術(shù)后影像學(xué)檢查及吻合口大體標(biāo)本

5 討論

磁吻合實(shí)現(xiàn)消化道重建時(shí)，磁體之間的受壓組織發(fā)生缺血—壞死—脫落,而壓榨旁組織則發(fā)生粘連—修復(fù)—愈合的病理變化過(guò)程[19]，從而實(shí)現(xiàn)消化道管腔吻合。磁吻合時(shí)吻合口組織內(nèi)無(wú)縫線或吻合釘貫穿組織，因而屬于“非貫穿式”吻合模式，其優(yōu)點(diǎn)是消除了針眼、訂眼對(duì)吻合組織的損傷，一方面避免縱向牽拉力對(duì)組織的撕裂損傷；另一方面可避免消化液、細(xì)菌沿縫線或吻合釘侵入吻合口組織內(nèi)部，造成吻合感染、水腫。磁吻合模式與傳統(tǒng)吻合模式完全不同，即使在感染狀態(tài)、炎癥水腫比較重的情況下，依然能夠?qū)崿F(xiàn)一期吻合[20-22]，這在其他消化道吻合實(shí)驗(yàn)中已得到驗(yàn)證。

據(jù)我們所知，這是首次將磁吻合應(yīng)用于食管胃吻合的研究報(bào)道。本研究顯示，利用磁吻合環(huán)進(jìn)行食管胃吻合重建具有顯著降低手術(shù)操作難度、縮短手術(shù)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，術(shù)后1月吻合口標(biāo)本大體觀顯示吻合口組織愈合良好、黏膜光滑平整、未見(jiàn)狹窄等。本實(shí)驗(yàn)中子母磁環(huán)的吻合面采用沉孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，沉孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可容納食管斷端，這在既往的研究中尚未見(jiàn)報(bào)道。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)出符合食管和胃特殊的組織解剖結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)特點(diǎn)的吻合裝置，實(shí)驗(yàn)用磁鐵由一對(duì)圓環(huán)形釹鐵硼永磁體構(gòu)成，母磁環(huán)帶有中央管，中央管引導(dǎo)子母磁環(huán)準(zhǔn)確對(duì)合，更重要的是確保食管胃吻合口形成之前消化道的連續(xù)性。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在既往的磁壓榨犬膽腸吻合實(shí)驗(yàn)[23]中已有應(yīng)用。

在臨床實(shí)踐中，大部分食管癌根治術(shù)后需在胸腔內(nèi)完成食管胃吻合，本研究以兔為動(dòng)物模型，術(shù)中采用腹段食管與胃體端側(cè)吻合的方式驗(yàn)證了食管胃磁吻合的可行性，這樣可避免實(shí)驗(yàn)兔開(kāi)胸手術(shù)，簡(jiǎn)化手術(shù)操作，提高手術(shù)成功率。盡管這與臨床有一定差異，但其結(jié)果并不影響對(duì)磁吻合在食管胃吻合中可行性的探討。為進(jìn)一步貼近臨床手術(shù)，在此實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，可采用犬或豬為動(dòng)物模型，進(jìn)一步驗(yàn)證磁環(huán)在食管胃吻合中的可行性和安全性。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)首次將磁吻合技術(shù)應(yīng)用于食管胃吻合中，初步研究結(jié)果顯示磁吻合技術(shù)用于食管胃吻合重建安全、可行?？七M(jìn)一步根據(jù)人體食管和胃解剖特點(diǎn)，優(yōu)化適用于人體食管胃吻合的磁環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，食管胃磁吻合可用于臨床實(shí)踐。