磁示踪技术用于触诊阴性乳腺结节标记定位的实验研究

张苗苗，闫昕宇，任炳屹，牟星宜，李恒，张涵芷，史爱华，吕毅，严小鹏

1.西安交通大学第一附属医院 a.肝胆外科；b.精准外科与再生医学国家地方联合工程研究中心，陕西 西安 710061；2.西安交通大学 a.启德书院；b.宗濂书院，陕西 西安 710061

引言

触诊阴性乳腺结节在进行外科手术切除前常需要借助一些辅助手段来进行定位和标记。超声引导下金属导丝定位准确性好，定位满意度和病灶切除率高，操作简单，易于临床推广[1]，但仍有部分患者在置入过程中可出现迷走神经反应、血肿形成、金属丝折断或滞留等[2]。超声引导下医用染色剂折射可对病灶进行定位，常用的是亚甲蓝，优点是操作简单、经济实惠，但亚甲蓝在组织中易扩散，其定位价值仍有争议[3]。因此，寻求一种操作简单、定位效率更高、副作用更少的触诊阴性的乳腺结节的标记和定位方法具有重要的临床意义。

磁外科（Magnetic Surgery，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[4-5]。MS技术在辅助内镜操作[6-8]和减戳孔腔镜手术中已有研究[9-11]，显示出巨大优势。磁示踪技术（Magnetic Tracer Technique，MTT）是MS重要的临床应用技术之一，用于对病灶进行标记和示踪定位[5]。MTT可用于乳腺癌前哨淋巴结示踪[12-13]和消化道微小肿瘤标定定位[14-16]。本研究根据MTT原理，通过动物实验探讨了基于MTT的磁性水凝胶标记定位触诊阴性的乳腺结节的可行性，以期为触诊阴性的乳腺结节定位提供新的技术和方法。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本研究中利用磁性水凝胶作为示踪磁体。磁性水凝胶由2.5%海藻酸钠溶液与四氧化三铁微粒（5～20μm）按体积质量比1 mL：1 g均匀混合成悬浮液。1%葡萄糖酸钙溶液作为交联剂，当海藻酸钠溶液与钙剂相遇后可迅速发生凝胶化反应，使海藻酸钠四氧化三铁溶液凝胶化形成磁性水凝胶。为确保海藻酸钠四氧化三铁溶液与葡糖糖酸钙溶液同时进入注射部位，注射时采用同轴双通道注射装置。寻踪磁体的功能是帮助术者寻找组织内的磁性水凝胶，其形状和尺寸没有明显限制条件，本实验中寻踪磁体有两种：第一种为直径10 mm、高10 mm的圆柱状磁体，采用N45烧结钕铁硼加工而成，表面电镀镍，饱和充磁，表面磁场强度0.4 T；第二种为直径50 mm，高100 mm的圆柱状磁体，也是由N50烧结钕铁硼加工而成，表面电镀镍，轴向饱和充磁，表面场强0.66 T，磁体外套树脂外壳。同轴双通道注射装置及寻踪磁体如图1所示。

图1 同轴双通道注射装置及寻踪磁体

1.2 实验方法

以1只雌性巴马小型猪为动物模型，本实验主要目的为验证MTT在乳腺病灶标记定位中的可行性，因此不进行乳腺病变造模。通过同轴双通道注射装置将配置好的海藻酸钠四氧化三铁溶液和钙剂同时匀速注射到实验猪乳腺组织内，二者迅速发生凝胶化反应，形成黑褐色磁性水凝胶，选择6个乳腺进行注射。注射完毕后立即在寻踪磁体的帮助下完成磁性水凝胶标记部位乳腺的部分切除。注射后0.5 h、8 h分别切除其余标记的4个乳腺，肉眼观察磁性水凝胶形成情况、周围组织有无四氧化三铁微粒的弥散。10%福尔马林液浸泡固定后行组织病理切片，显微镜下观察四氧化三铁弥散情况。

2 结果

海藻酸钠四氧化三铁混悬液和钙剂组织内注射顺利，注射到实验猪乳腺组织后立即发生凝胶化反应形成磁性水凝胶。磁性水凝胶作为示踪磁体可被寻踪磁体吸引，能够帮助寻找病变组织。其中，第一种寻踪磁体可在未切开皮肤前大致定位，以确定切开位置，而第二种小的寻踪磁体可在切开后的术中进行精确定位。在MTT帮助下，6个注射部位均顺利完成了病变切除，寻踪磁体与示踪磁体(磁性水凝胶)之间能产生足够的吸力。注射海藻酸钠四氧化三铁混悬液和钙剂后，0.5 h、8 h后肉眼观察切除组织未见四氧化三铁悬浮液向周围组织弥散。磁性水凝胶的注射及切除的乳腺组织如图2所示。组织病理切片显微镜下也未观察到四氧化三铁弥散，如图3所示。

图2 磁性水凝胶的注射及切除的乳腺组织

图3 切除标本HE染色（左上为磁性水凝胶、右下为临近磁性水凝胶的组织，HE×4）

3 讨论

乳腺癌发病率已居于女性恶性肿瘤之首，乳腺癌的早发现、早诊断和早治疗直接影响患者的预后，随着乳腺钼靶、彩色超声及磁共振检查的普及，越来越多的临床触诊阴性乳腺肿块（Non-Palpable Breast Lesions, NPBL）被检出[17]。钼靶X线、超声均可引导对NPBL进行定位，且定位所用的材料包括金属导丝、乳腺Marker等[18-19]，各有优缺点。总结现有的各种标记方法可归纳为“视、触、寻”。医用染料标记后术者通过眼睛来观察染色的部位来确定病灶；乳腺Marker置入后可帮助术者通过触诊来确定病灶部位；金属导丝置入后术者可沿乳腺外留置的导丝逐步向深部探寻病灶。

利用MTT进行NPBL标记定位后能够可将“视、触、寻”三种途径融为一体：① 海藻酸钠酸钠四氧化三铁混悬液呈黑褐色，当其与钙剂发生凝胶化反应后，仍然保持黑褐色，这与黄白色的乳腺组织形成鲜明的颜色对比，有利于术者通过“视”的途径发现病灶部位；② 海藻酸钠四氧化三铁与钙剂凝胶化反应形成的磁性水凝胶具有固体的物理特性，实验发现磁性水凝胶的硬度大于正常的乳腺组织，并有明显的区分度，这样术者可利用“触”的途径来确定病灶部位；③ 磁性水凝胶具备软磁的特性，当寻踪磁体靠近时，寻踪磁体产生的磁场力可对磁性水凝胶产生吸引力，术中借助示踪磁体可帮助术者借助磁力“寻”找的方法来快速发现深部病灶。以磁性水凝胶作为示踪磁体的MTT通过一次注射后可为术者提供多途径的病灶寻找方法，大大提高效率，缩短手术时间。

亚甲蓝注射后容易在组织间隙内扩散，导致部分患者术中难以精准定位。与亚甲蓝标记定位不同，本实验中四氧化三铁为微米级，可在组织间隙内扩散，但是当海藻酸钠与钙剂发生凝胶化反应后，悬浮于其中的四氧化三铁微粒被束缚于水凝胶中，可有效限制其扩散。实验中肉眼观察和组织学观察均显示，磁性水凝胶形成后周围组织未见四氧化三铁的扩散。本研究的不足之处在于磁性水凝胶组织留置时间较短，该实验中将标本获取时间设定为磁性水凝胶注射后0.5 h和8 h，在临床实践中术前B超下定位时间与手术时间可能间隔时间会更长，因此需要研究磁性水凝胶更长的留置后周围组织有无炎症反应、磁性水凝胶有无弥散等。

综上所述，基于MTT的磁性水凝胶注射法用于触诊阴性的乳腺结节定位，将现有定位方法中单一的“视、触、寻”途径融为一体，可帮助术者对病灶进行快速、准确定位，操作简单，效果确切，进一步优化磁性水凝胶配方后，该技术可在临床应用。