磁吻合环建立兔小肠侧侧吻合的实验研究

吝 怡，樊 茜，朱森林，常凯曦，吉 琳，牟星宜，吴玉伟，李益行，邓 博，张 勇，马 锋，吕 毅1，*，严小鹏1，*

（1.西安交通大学第一附属医院肝胆外科，西安710061；2.西安交通大学第一附属医院精准外科与再生医学国家地方联合工程研究中心，西安710061；3.西安交通大学启德书院，西安710061；4.西安交通大学宗濂书院，西安710061；5.西安交通大学第一附属医院胸外科，西安710061）

0 引言

肠吻合是临床上常见手术操作之一。手工缝线吻合是最基本的吻合方法，随着吻合器械的发展，钉式吻合以其简便、快捷、高效的特点被广泛用于临床[1]，已呈现出取代传统手工缝线吻合的趋势。但钉式吻合器械、耗材价格昂贵，增加了患者的医疗负担。有研究报道，胃癌术后吻合口瘘发生率约1.6%、吻合口出血发生率1%[2]，直肠癌术后吻合口狭窄率为5.6%[3]，吻合钉异物残留还可导致吻合口肉芽肿[4]等。为实现更快、更高质量的肠道吻合需求，大量学者探索了激光焊接法[5]、黏合吻合法[6]等各种新型吻合方法，其各有优缺点，且技术尚不成熟，未能在临床上广泛开展。

近年磁外科（magnetic surgery，MS）技术发展迅速，已从最初的以吻合为目的的应用研究拓展至锚定牵拉、管腔导航、病灶示踪、间隙扩张、磁力驱动等多个技术领域。磁吻合作为磁外科中研究最早的技术，在消化道管腔吻合[7]、血管吻合[8]以及与内镜技术结合处理复杂消化道狭窄[9]方面表现出显著的优越性。除了临床应用之外，磁吻合技术还可用于动物模型制备，如磁压榨技术制备气管食管瘘动物模型[10-11]等。本实验设计了用于兔小肠侧侧吻合的磁体模型，并在实验兔动物模型上验证了吻合的可靠性。

1 资料与方法

1.1 实验动物

10 只新西兰兔，雌雄不限，每只体质量为2.0～3.0 kg，由西安交通大学实验动物中心提供。本实验为创新性研究，不设置对照组，10 只新西兰兔全部纳入磁吻合组。该实验经西安交通大学生物医学伦理委员会审查后批准（审批号：XJTULAC2019-1001），整个实验过程符合动物实验伦理要求。

1.2 磁体设计

根据小肠侧侧吻合需求及兔肠道解剖特点，设计子、母吻合磁体大小及形状相同，均采用沉孔圆环状设计，磁体外径8 mm、内径3 mm、高2.75 mm，沉孔外径6 mm、深度1.75 mm。磁环采用N48 烧结钕铁硼永磁材料加工而成，表面镀镍防护，沿厚度方向饱和充磁。子、母磁体充磁的N、S 极相反，以确保一对子、母磁体的沉孔面相吸。单个磁体质量0.72 g，表面场强2 000 Gs（1 Gs=10-4T）。子、母磁体实物如图1 所示。

图1 子、母磁体实物图

1.3 手术设计

开腹后在胃前壁乏血管区缝荷包线，在荷包线内开0.5 cm 瘘口，经胃造瘘口置入母磁体，手指推挤辅助使其通过幽门进入空肠远端，同法再置入子磁体，当子、母磁体均位于空肠内，且保持子、母磁体间距离在8 cm 以上，调整磁体沉孔面使其位于空肠的对系膜缘侧后，使子、母磁体相互靠近、对位吸合压榨肠壁。当子、母磁体间压榨的肠壁缺血坏死后，子、母磁体连同坏死组织一起从吻合口脱落进入吻合口远端肠管，最终经肠道自行排出体外。

1.4 手术操作及术后管理

实验兔术前禁食12 h，不禁饮。电子秤称重后3%戊巴比妥钠（1 ml/kg）经耳缘静脉缓慢推注麻醉。麻醉满意后仰卧位固定于手术台，常规备皮、消毒、铺巾，取上腹部正中切口长约6 cm 进腹。按照前述手术设计方案完成空肠子、母磁体吸合压榨后，收紧胃造瘘荷包线，关闭瘘口。检查肠管无扭转及活动性出血后用4-0 丝线逐层、间断缝合关腹。

术前30 min 预防性使用抗生素一次（肌注头孢唑林钠0.5 g），术后12 h 再注射一次该抗生素。术后拍摄腹部正侧位X 射线片，观察子、母磁体位置是否合适，位置正常者，术后继续单笼饲养，自由摄食、水。术后密切观察实验兔摄食、水，活动及排便等情况，记录磁环排出时间。术后1 个月开腹，获取吻合口标本。

1.5 标本获取

术后1 个月3%戊巴比妥钠（1 ml/kg）经耳缘静脉注射麻醉后开腹，获取吻合口标本（标本包括吻合口两端肠管至少5 cm）。肉眼观察吻合口愈合情况，并沿吻合口的肠腔面纵向剖开，肉眼观察吻合口黏膜愈合情况。

1.6 统计学方法

计量资料采用均数±标准差表示，使用SPSS 22.0统计学软件进行数据分析。

2 结果

10 只新西兰兔均顺利完成手术操作过程，术中及术后无死亡，成功率100%。术中小肠侧侧吻合后肠管状态如图2 所示。术后腹部X 射线片如图3 所示。平均手术时间为（35.30±6.41）min（范围28～46 min），磁体排出时间为（11.70±2.21）d（范围9～15 d），术后1 个月吻合口大体标本如图4 所示，肉眼观察可见吻合通畅性良好，吻合口黏膜光滑平整。

图2 术中小肠侧侧吻合后肠管状态

图3 术后腹部X 射线片

图4 术后1 个月吻合口大体标本（肉眼观）

3 讨论

磁体在自然状态下存在同极相斥、异极相吸的特点，并以“非接触性”磁场力的形式表现出来，根据磁性材料的这种属性制备成经特殊设计的医疗器械或设备用于临床诊疗，由此衍生出了一门新兴综合技术学科——磁外科。磁外科的概念最早由吕毅团队于2010 年提出[12]。磁外科由磁吻合拓展延伸而来，现已形成了涵盖磁压榨技术、磁锚定技术、磁导航技术、磁悬浮技术、磁示踪技术和磁驱动技术为主的临床应用技术体系，在外科技术创新中具有极广阔的应用发展前景[12]。

磁吻合作为磁外科技术的重要组成部分，与传统的缝线吻合及钉式吻合在吻合模式上有着巨大差异，被称为继上述2 种吻合之后的第3 种吻合模式。利用磁环实现消化道吻合时，夹在子、母磁体之间的组织因受压而发生缺血—坏死—脱落，而压榨旁组织则发生粘连—修复—愈合的病理变化[13]。磁吻合独特的吻合模式具有以下优点：（1）作为一种无缝线吻合模式，在吻合口建立之后，吻合口周围组织中不残留任何异物，因此可避免吻合口残留异物的刺激引起的组织炎性反应，降低并发症，如吻合口组织过度增生而形成瘢痕、吻合口狭窄等。研究显示，术后1 个月磁吻合组建立的吻合口组织羟脯氨酸定量测定显著低于手工缝线吻合组[14]。（2）当组织处于感染炎症状态时，仍然能实现一期磁吻合组织修复，这已在胆道损伤的一期吻合[15]和直肠阴道瘘的一期修补[16]实验中被证实，扩大了磁吻合的临床应用范围。（3）磁吻合技术与介入技术或内镜技术结合可使复杂的消化道狭窄闭塞类疾病的治疗模式发生颠覆性改变，如磁压榨技术联合内镜可实现食管闭锁再通[17]、磁压榨技术联合内镜下逆行胰胆管造影术（encoscopic retrograde cholangio pancreatography，ERCP）和经皮肝穿胆管引流术（percutaneous transhepatic biliary drainage，PTBD）可用于治疗肝移植术后严重的胆道吻合口狭窄[18]。

在大多数报道中[7-15]，用于消化道吻合的磁体一般为圆柱体或圆环状。本实验中磁环的压榨吻合面采用沉孔结构设计，这与Jamshidi 等[19]的设计有相似之处，其优点在于减小了压榨面积，从而提高受压肠壁组织的压强，可缩短吻合口形成时间。本实验中采用的这种吻合方法需待磁环脱落吻合口形成之后肠道之间才能形成短路，但在实际操作中可能需要在术中即产生旁路，此时的磁环可参照Ma 等[20]的设计，即在磁环中央孔中加载上引导管即可。磁吻合能否成功与磁力大小密切相关，磁力太小欲吻合部位受压组织不能实现缺血—坏死—脱落，磁力太大会导致压榨旁组织不能及时粘连—修复—愈合，最终导致吻合口瘘形成。而永磁体间磁力大小取决于材料的磁性能、充磁饱和程度、磁路设计等因素。本实验中兔肠管较细，磁体设计时应充分考虑解剖因素的限制，磁环外径既要满足形成足够大的吻合口，又要方便置入且不会导致肠梗阻。因此，在磁体尺寸受限的情况下，为获得较大的磁力，需选用高性能磁性材料。本实验中磁体选用高磁学性能的烧结型钕铁硼为原材料，同时饱和充磁，以求获得较大的磁力。在前期预实验基础上，发现磁体表面场强在2 000 Gs 时能满足兔小肠吻合需求。综上，在磁外科中，磁性装置设计不但要灵活多样，还需要遵循磁体设计的“西安原则”[21]。

本研究结果显示，磁环用于肠道吻合安全可行、操作简单，设计、加工适用于人肠道解剖特点的磁吻合环可向临床推广试用。