磁压榨技术用于大鼠结肠造瘘的可行性研究

张苗苗，吉 琳，盖敬慈，徐庶钦，雷凤萍，蓝 婷，刘培楠，王伊睿，李 恒，张涵芷，吕 毅，严小鹏*

（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）

0 引言

结肠造瘘术是将近端结肠永久或者暂时固定于腹壁上以替代肛门作用的一种手术方式，是结直肠炎症性疾病、肿瘤、外伤中常用的外科治疗方式[1]。中国每年新增加的结肠造瘘患者大约有10万人，近1/3的结肠造瘘患者因造瘘口缺血性坏死、感染、回缩、狭窄、脱垂、梗阻、周围疝等并发症而感到困扰[2]。国外文献报道结肠造瘘口并发症的发生率高达21%～70%[3]，国内报道为16.3%～53.8%[4]，患者术后生活中面临的困难大多来源于各种并发症的发生[5]。手工结肠造瘘费时费力、创伤较大，虽然应用管状吻合器一定程度上简化了外科手术操作步骤[6]，但其并发症发生率仍然很高。因此找到一种简便快捷的结肠造瘘方式，减少并发症的发生，进而提高患者生活质量，具有重要的临床意义。

磁压榨技术（magnetic compression technique，MCT）是利用2个或2个以上磁体（或数个磁体与数个顺磁性材料）之间的磁性吸引力，实现脏器的连接再通、组织的压榨闭合、管腔内容物的限流等目的的新兴外科技术[7]。MCT利用磁场力这一“非接触性”力，使磁体之间的压榨组织发生缺血—坏死—脱落，而压榨旁组织发生粘连—修复—愈合的病理变化过程，从而实现组织吻合[8]。MCT的研究或临床应用已涉及消化道管腔吻合[9-12]、血管吻合[13-14]以及消化道瘘修补[15-17]等诸多领域，其微创、操作简单、效果可靠等优势凸显，具有巨大的临床应用潜力。基于前期的磁压榨犬胃造瘘研究[9]，本文根据MCT的原理提出无创化结肠造瘘的设想，并以大鼠为动物模型对其可行性进行验证。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组

10只SD大鼠，雌雄不限，体质量200～250 g，购于西安交通大学实验动物中心。本实验通过生物医学伦理委员会审批，实验过程符合实验动物伦理要求。本实验为探索技术是否具有可行性的研究，因此不设置对照组，10只大鼠均作为实验组。

1.2 方法

1.2.1 磁体设计

用于结肠造瘘的磁体包括子磁体和母磁体2个部分（如图1所示）。其中放置在左下腹的磁体为母磁体，位于结肠内的磁体为子磁体。子、母磁体的设计符合磁外科磁体设计的“西安原则”[18]。根据大鼠肛门及结肠肠管尺寸，母磁体设计为底面直径6 mm、高5 mm的圆柱形，质量为1.030 g；子磁体设计为底面直径5 mm、高3 mm的圆柱形，质量为0.410 g。子、母磁体表面采用镍镀层进行防腐蚀处理。

图1 子、母磁体实物图

1.2.2 实验操作

使用电子秤称量大鼠质量，用3%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉（0.1 mL/100 g）。麻醉成功后大鼠呈仰卧位，经大鼠肛门置入子磁体，用小儿胃管将其推送至结肠内预造瘘部位，将母磁体放置在左下腹的相应位置，子、母磁体自动对位吸合，压迫肠壁及腹壁，如图2（a）所示。

1.2.3 术后管理及标本获取

术后立即行腹部正侧位X射线照射，观察磁体位置，明确磁体是否对位良好，如图2（b）、（c）所示。待大鼠苏醒后放回大鼠饲养盒内单独饲养，自由进食、水。术后48 h内每隔12 h给予肌注盐酸哌替啶0.2 mg/100 g镇痛。术后严密观察大鼠存活状况，并记录磁体脱落时间。术后2周，腹腔内注射过量戊巴比妥钠处死大鼠，获取造瘘口标本。采用浸水注气法检测造瘘口爆破压；肉眼观察结肠造瘘口形成情况；修剪造瘘口组织，用10%福尔马林固定，石蜡包埋并切片，HE、Masson染色后，光镜下观察造瘘口组织愈合情况。

图2 造瘘部位及术后X射线检查

2 结果

10只大鼠均顺利完成手术，手术时间为3～5 min，所有大鼠术后存活状况良好。术后11～13 d子、母磁体一并脱落，结肠造瘘通道建立。2周后开腹可见造瘘部位结肠与腹壁愈合良好，腹腔未见明显粘连。浸水注气法检测爆破压均大于200 mmHg（1 mmHg=133.32 Pa），如图3所示。造瘘口标本肉眼观察可见结肠与腹壁粘连愈合紧密，造瘘口通畅性良好。HE及Masson染色光镜下观察可见结肠肠壁与腹部组织愈合良好，肠壁与腹壁连接愈合部位光滑平整，未见明显的炎症细胞浸润，如图4所示。图5所示为夹在子、母磁体之间缺血坏死的肠壁和腹壁组织，其正常的肠壁组织结构和腹壁结构层次已消失。

图3 造瘘口标本示意

图4 造瘘口标本光镜下观察结果

图5 磁体间压榨组织光镜下观察结果

3 讨论

结肠造瘘是解除消化道晚期肿瘤所造成的肠梗阻、左半结肠的损伤、旷置肠道远端炎症、溃疡等疾病重要的外科治疗手段，在临床上得到广泛应用[19]，但术后容易出现各种并发症[2]，大大影响了患者的预后，其中一些可导致严重后果，甚至再次威胁患者的生命，例如造口旁疝，一旦发生很难处理，重新在对侧腹壁进行造口是最好的补救方法[4]，但需要二次手术，给患者带来痛苦。传统造瘘方式费时费力，对术者技术要求较高，且手工操作带来的创伤大，造瘘效果欠佳。近年来，随着材料科学的发展，器械的应用更加灵活多样，传统的手术方式也不断更新，管状吻合器被越来越多地应用于结肠造瘘手术。相较于传统造瘘方式，管状吻合器的应用在一定程度上简化了操作难度、缩短了操作时间，但仍然无法在肠壁和腹膜之间形成良好的粘连和愈合，同时管状吻合器价格偏高、需要圆形的皮肤切除，不适合临时造瘘，为其临床推广带来了困难[20]；也有学者研究显示[6]，相较于手工缝合，吻合器行造瘘术出现造瘘口脱落内陷概率更高。因此，目前尚不能将管状吻合器称为能够产生最好造瘘效果和最少并发症的结肠造瘘成熟装置。

MCT在磁外科相关技术中起步最早、发展最成熟，最初被用来实现空腔脏器的吻合重建，前期实验研究与临床应用结果[21]都提示其作为一种无缝线吻合模式具有巨大优势。磁性物体间的“场”力的最大特点是“非接触性”[22]，而MCT正是依靠子、母磁体之间的这种“非接触性”力，即互相吸引的磁场力在吻合部位两端实现压榨吻合。应用MCT行结肠造瘘时，不同于传统的创伤性较大的“穿透式”造瘘，子、母磁体不需要直接接触就能隔着组织实现压榨过程，被压榨组织坏死后，随子、母磁体一并脱落，进一步实现了无创化造瘘。而传统的结肠造瘘方式需要欲造瘘部位两端的装置（缝线或管状吻合器）相互接触，最终无法使肠壁与腹膜之间形成良好的粘连与愈合。本研究将MCT应用于结肠造瘘，动物实验结果也表明MCT在大鼠结肠造瘘中具有可行性。MCT用于结肠造瘘能够解决现有传统造瘘手术操作复杂、并发症发生率高等问题，该方法具有操作简单、造瘘时间短、造瘘效果确切、成功率高等优点，易于推广，具有巨大的临床应用潜力。

本研究中，子、母磁体均为圆柱体设计，子磁体底面直径与大鼠结肠内径相当，一则圆柱体的设计方便子磁体经自然腔道肛门置入，可避免术中打开肠腔，减少创伤，这也是其他造瘘方法所不具备的独特优势；二则圆柱体的设计方便子磁体通过肠管，在确保足够的造瘘口大小的情况下，可按照实际情况灵活调整子磁体横截面积与高度，使其容易被推送至预造瘘部位，在实际临床试用时也可对磁体的结构参数加以适当调整和改变，以满足实际需求。本研究的不足在于对造瘘的长期效果未进一步观察，后续研究中可以采用犬或猪等大动物作为模型观察磁压榨造瘘的长期效果。另外，磁压榨造瘘时，当子、母磁体对位相吸后，造瘘口无法立即建立，需待磁体脱落后造瘘通道才能建立，这是与现有临床上使用的造瘘方法的不同之处，因此利用MCT行结肠造瘘时必须结合患者的实际情况及造瘘目的做出合理的选择。