磁力环治疗胃食管反流性疾病的实验研究

孙益峰 杨煜 张晓彬 杨洋 叶波 郭旭峰 华荣 茅腾 李志刚

胃食管反流性疾病(gastroesophageal reflux disease，GERD)是指胃内容物反流入食管，引起不适症状和(或)并发症的一类疾病。GERD的典型症状为反酸、胃灼热，还有一些合并非典型症状，如胸痛、上腹痛、上腹烧灼感、嗳气等，同时还可伴随食管外症状，如哮喘、喉痉挛、慢性咳嗽、咽部异物感和声音嘶哑等，是消化科常见的慢性疾病。

GERD是常见疾病，西欧和北美GERD 症状的患病率为10%～20%[1，2]。日本GERD 症状的患病率约为6.6%[3]。北京和上海两地同时进行的人群调查结果显示，GERD的患病率为5.77%[4]。李兆申等[5]报道反流性食管炎的内镜检出率为2.95%。胡兆元等[6]回顾性总结了10 年间5万例接受内镜检查的患者，结果显示反流性食管炎的检出率为4.1%。李爽等[7]2015年报道上海某区的GERD的患病率达8.5%。以上研究结果显示GERD在我国的检出率正逐年升高。因此， GERD 的治疗越来越受到人们的关注及重视。

目前药物为GERD的主要治疗方法，质子泵抑制剂是首选药物，但近40%的患者即使接受了最大剂量的药物治疗，反流的相关症状仍然持续，还可能发展为一些其他疾病，例如Barrett化生。因此，部分患者需寻求外科手术的帮助，即抗反流手术。抗反流手术中最常用的就是腹腔镜胃底折叠术(Nissen手术)，该技术操作较复杂，术后吞咽困难和打嗝、呕吐困难等并发症发生率较高。食管下括约肌(lower esophageal sphincter，LES)功能障碍是目前认为产生GERD的一个主要原因，增强LES的压力来提高胃食管连接处抵御胃反流的能力，是目前治疗GERD的一种新思路，磁括约肌增强器自2008年通过实验研究[8]及以后的临床应用报道中[9,10]，其抗反流的初步结果令人鼓舞。我国目前尚未有该类手术疗效的报道，为评价抗胃食管反流系统(磁括约肌增强器)对贲门括约肌的增效作用，我们设计了相关动物实验，应用宁波胜杰康生物科技有限公司生产的磁括约肌增强器，验证该手术的安全性和有效性。

材料与方法

一、 实验器械

抗胃食管反流系统由抗胃食管反流植入器械和食管测量工具两个产品组成，均由宁波胜杰康生物科技有限公司生产。抗胃食管反流植入器械由磁链和辅助线两部分构成，其中磁链由搭扣、珠子和连接线组成。珠子包含内部磁体部分和外部钛合金部分，磁体被钛合金内外全密闭封装。两颗珠子之间由一根钛合金丝连接。钛丝从珠子两端的小孔穿过，在珠子内部形成一个局部变大，以使得珠子可以在钛合金丝长度范围内两两分离且又可以被局部变大处限制分离的最大距离。整串珠子首尾相连由搭扣固定连接后，形成罗马拱形状。此形状下产品内部形成一个圆周形空间，且产品不对其有任何作用力。使得产品既能起到对LES的增强作用，又不对食管产生压迫，从而避免组织坏死(图1)。食管测量工具是由把手、手柄、外管、头端连接管、磁铁、套管头、软管组成(图2)。手术先用食管测量工具对食管进行周径测量确定对应规格的抗胃食管反流植入器械，然后植入磁力环，环绕胃食管连接处周围，以提高抵御反流的能力。

图1 抗胃食管反流植入器械

图2 食管测量工具

二、 实验对象

实验动物为(50±10)kg体重的雄性健康成年猪(购自天津市百农实验动物繁育科技有限公司)(n=12)，分为实验组(n=10)和对照组(n=2)。实验组采用常规开腹手术；对照组采用腹腔镜手术。

三、 手术过程

通过开腹或腔镜手术将抗胃食管反流植入器械植入胃食管交界区食管外周，即LES部位。手术操作过程：全身麻醉气管插管后，实验用猪平卧位，四肢固定于手术台上。消毒铺巾后，开腹手术选用腹正中切口，腹腔镜手术采用腹部五孔法打孔，置入Trocar，并开气腹机。膈肌食管裂孔处游离腹段食管和左侧迷走神经。使用一次性食管测量工具穿过食管与迷走神经之间，测量LES区域腹段食管外径大小，选择合适的抗胃食管反流植入器械规格；将抗胃食管反流植入器械放置于先前测量的同一位置。将抗胃食管反流植入器械首尾两端搭扣放在一起，两者靠近时会互相吸引。使用器械将搭扣互相扣合。确保搭扣扣合后，将器械上的辅助线剪除。

四、 观测指标

麻醉后，实验动物食管腔内安装测压仪器(便携式24 h十二指肠胃反流测试仪器)；测器械植入前LES压力(此时将插管口拔出，观察动物有自主呼吸则进行测压，测压过程中观察动物脉搏)；术后测量LES压力并记录。每周两次记录实验动物进食状态，跟踪监测体重并发症或健康状态、饮食、行为的改变。分别于术后第30、90、180天通过钡剂造影观察进食是否通畅、食管下段扩张度及有无食团堆积梗阻、磁力环的扩张、闭合情况。分组麻醉后，根据实验动物伦理委员会相关规定解剖腹腔，暴露磁力环植入部位，观察植入器械是否出现移位、腐蚀，是否有食管梗阻，以及是否出现植入区域食管组织炎症、糜烂和缺血坏死等。并将植入部位送组织学检查，镜下观察器械植入位置食管各层组织有否炎症反应或坏死、增生、纤维化。

五、 统计学方法

结 果

一、 一般资料

本组12只实验用动物，术后饲养1、3、6个月各4只，6只进食状况良好，3只进食较快有呕吐，3只偶见呕吐。但三组实验动物术后体重均出现不同程度的增加(图3)。术后饲养1个月组，术前、术后体重分别为(43.2±0.8)kg和(49.0±2.8)kg，手术前后体重变化5.8 kg，差异有统计学意义(P<0.05)；术后3个月组，术前、术后体重分别为(43.2±1.7)kg和(57.1±2.1)kg，手术前后体重变化13.9 kg，差异有统计学意义(P<0.01)；术后6个月组，术前、术后体重分别为(43.2±0.6)kg和(62.7±3.6)kg，手术前后体重变化19.5 kg，手术前后有统计学差异(P<0.01)。

图3 三组实验动物手术前后体重变化比较

二、 植入磁力环后实验动物吞钡变化

植入磁力环45 d后实验动物吞钡显示：动态过程钡剂通过顺畅，无明显近端食管扩张等阻碍吞咽的相关影像表现(图4)。

实验动物磁力环植入半年后复查吞钡片，造影显示实验动物近端食管稍扩张，但造影剂通过通畅，实验动物无明显吞咽困难或吞咽梗阻等影像学征象。

图4 实验动物吞食造影剂的连摄片过程。A～D为摄片依次顺序。

三、 磁力环植入前后LES压力的变化

使用记录仪、四通道测压导管、液压毛细管灌注系统、压力换能器、注射器等对12例实验动物行食管测压。测压过程如下：将测压导管插入胃内后，缓慢牵拉测压导管。观察电脑屏幕上压力图形变化，当近端通道进入LES区后，即可见此通道压力上升。继续外拉导管，至此通道离开LES区时，即见压力下降，以此可计算LES功能区长度。结果显示磁力环放置前后食管LES高压区的压力变化有统计学意义(P=0.02)，磁力环放置后LES压力显著高于放置前。

四、 磁力环附近的组织病理学变化

本次实验送检磁力环周围标本组织12例，1个月后，大体标本可见磁力环固定于食管下段外膜附近，贴近肌层，被周围纤维组织包埋，形成纤维组织囊(图5A、B)。磁力环磁力保持良好，磁珠无生锈或变形(图5C)，每粒磁珠被纤维组织包裹，但磁珠仍能分开，磁珠分开伴有其附近的纤维组织囊扩张。

10例标本镜下见磁珠附近组织为正常组织(图5D)：食管浆膜面装置见少量纤维组织反应性增生，部分区域血管扩张充血，部分纤维间隙内见少量红细胞，未见炎症细胞浸润，相应食管深肌层轻度受压，浅肌层及黏膜面未见受压性改变(图5E)。2例标本镜下食管浆膜面装置周围见纤维组织反应性增生并血管扩张、充血及出血，增生纤维组织中见少量—中等量中性粒细胞及少量淋巴细胞浸润(图5F)。

图5 磁力环植入6个月后大体解剖及镜下表现。A、B. 磁力环周围的纤维组织囊；C. 磁力环植入后保持正常的磁珠；D、E、F. 镜下磁珠附近的组织HE染色×20；D. 正常组织；E. 少量纤维组织反应性增生；F. 纤维组织反应性增生并血管扩张、充血及出血，增生纤维组织中见少量—中等量中性粒细胞及少量淋巴细胞浸润。

讨 论

GERD发病机制非常复杂,与防御因素(抗反流屏障、食管酸清除和黏膜抵抗力) 和侵袭因素(胃酸pH值、酸分泌量和十二指肠内容物反流) 的不平衡有关。

食管抗反流屏障由LES、膈肌脚、膈食管韧带、His角等组成，在抗反流中发挥重要作用，而其中LES所起的作用最为重要[11]。LES压力的降低是引起胃食管反流的重要原因。健康人极少出现LES静息压低下，但在严重反流性食管炎患者，大约1/4的酸反流发作与LES压力降低有关。正常人反流症状几乎都与一过性LES松弛有关，而50%～80%的GERD反流症状与此有关。生理状态下，LES长3～4 cm，一部分位于胸腔，一部分位于腹腔。静息状态下，LES压力10～30 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)[12]。LES功能主要依赖于LES腹内段，同时胸内段也有抗反流作用。利用高分辨率食管测压发现，LES腹内段长度(abdominal LES length，AL)与LES压力积分(LES pressure integral，LESPI)可用于综合评价远端食管酸暴露情况。因此,增加LES腹内段的压力有可能达到良好的抗反流效果。

磁括约肌增强器是治疗慢性GERD的一种新的治疗方式。括约肌增强器增加了LES的压力。其力量依赖于磁珠之间相互吸引的磁力，但影响LES的压力上升不仅仅是磁珠之间的磁力，还包括放置的位置、角度和技术，甚至还有分离过程中食管的损伤、水肿等。我们应用宁波胜杰康公司生产的括约肌增强装置在实验动物术后1～6个月的喂养和随访过程中，观察到该装置对猪的饮食习惯、体重增长等并无明显的负面影响。实验动物术后45 d及6个月后吞钡实验表明进食通畅，磁力环吞咽过程中可随食糜的通过而开放。测压表明该装置能明显增加LES的压力。通过实验动物解剖以及组织学观察，该装置无变形、腐蚀。仅有个别实验动物磁珠附近组织有少量炎症反应,大多数动物磁珠附近为正常组织。虽然单个磁珠已经被纤维组织所覆盖、包绕，但整个装置仍保持有长期的磁力，并能够分开和聚合，从而保持LES的压力。在本次初步实验猪模型中，经过长达34周的术后观察，实验动物饮食状况良好，体重增加。食管蠕动压力足够打开磁性项圈和胃食管连接部，猪的模型能够模拟人LES及蠕动压力，因此，该项研究表明该装置以及安装技术安全、可靠，可转化到GERD患者中。

磁珠设计使得胃食管连接部能够随意地或者部分打开，允许患者松弛括约肌打嗝等。胃底折叠术的一个重要问题是无法进行打嗝会导致胀气[13,14]。在与Nissen胃底折叠术的临床对照研究中，磁力环放置后可以达到与Nissen手术相似的临床治疗效果，患者症状均明显改善，磁力环安置术手术时间明显优于Nissen手术，术后早期(1年内)吞咽困难的发生率较Nissen手术略高，磁力环安置患者嗳气和呕吐功能明显好于Nissen手术患者，患者舒适度明显高于Nissen手术患者[15,16]。相比于胃底折叠术，该装置对食管蠕动影响极小、植入便利、仅需对食管裂孔处解剖进行最小的改变，同时对反流症状可能产生更加持久、一致的效果。

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