基于磁压榨技术的无创化胃造瘘的大鼠模型研究

张苗苗，吉琳，盖敬慈，雷凤萍，刘培楠，王伊睿，蓝婷，张涵芷，李恒，吕毅，严小鹏

（西安交通大学第一附属医院1.肝胆外科2.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；西安交通大学3.启德书院4.宗濂书院，陕西西安710061）

胃造瘘术是普通外科常见手术，主要用于解决因各种疾病导致的长期不能经口进食而胃肠道功能正常的患者的营养问题[1-2]。对于短期不能经口进食者可给予鼻胃管实施肠内营养，如长期留置鼻胃管可导致鼻腔及咽部黏膜损伤、食管糜烂出血，同时严重影响患者生活质量，大部分患者无法耐受长期留置鼻胃管[3]。胃造瘘术可避免留置鼻胃管带来的诸多并发症，传统胃造瘘术创伤较大，目前已被一些微创操作如X 线透视下经皮胃造瘘术、经皮内镜下胃造瘘术所取代[4-7]。磁压榨技术（magnetic compression technique，MCT） 是新兴的外科技术，可用于消化系统管腔吻合重建[8-11]、消化道病理性瘘修补[12-13]、血管吻合[14-16]，还可用于气管食管瘘动物模型制备及修补装置的设计[17-18]，具有微创、操作简单、效果可靠等诸多优势。本实验在前期研究基础上，提出了利用磁压榨技术建立胃造瘘的设想，并以大鼠为动物模型对该设想进行了实验验证，取得良好的实验结果，现报告如下。

1 材料与方法

1.1 磁体设计加工

用于大鼠胃造瘘的磁体包括子磁体（daughter magnet，DM）和母磁体（parent magnet，PM）两部分。根据大鼠及胃的解剖特点，自行设计适当大小及形状的子母磁体。子母磁体均为圆柱体，子磁体直径5 mm、高3 mm；母磁体直径6 mm、高5 mm，均采用N42烧结钕铁硼加工而成，磁体表面电镀镍。子磁体质量0.410 g，母磁体质量1.035 g（图1）。

图1 用于大鼠胃造瘘的子母磁体Figure 1 Parent and daughter magnets for gastrostomy in rats

1.2 子母磁体磁力学性能测试

利用电子万能试验机（型号UTM6202，深圳三思纵横科技股份有限公司）对子母磁体的磁力学性能进行测试。结果显示子母磁体距离为零时，磁力为4.36 N。随着两磁体间的距离增加，磁力逐渐减小，子母磁体的磁力位移曲线见图2。

图2 磁力位移曲线测试图Figure 2 Magnetic force displacement test curve

1.3 实验动物

10 只SD 大鼠，雌雄各半，体质量200～250 g，由西安交通大学实验动物中心提供。本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：XJTULAC2020-1360），整个实验过程符合动物实验伦理要求。本实验为创新性实验的可行性验证，故不设对照组，10 只SD 大鼠全部纳入磁压榨造瘘组。

1.4 手术操作及术后管理

所有大鼠术前不禁食饮，3% 戊巴比妥钠（0.1 mL/100 g）腹腔注射麻醉。麻醉满意后仰卧位固定于小动物手术操作台上，左上腹部剃毛。取头高位60～70°，钛合金组织镊夹持子磁体经口腔置入子磁体至食管，然后用小儿胃管将其推送入胃内，把母磁体放置于左上腹部，子母磁体可自动吸合，手术操作即完成。术后立即行腹部X 线明确子母磁体位置（图3）。术后单笼饲养，自由进食水。造瘘口形成后，子磁体与母磁体可自行脱落至体外，观察并记录各大鼠磁体脱落时间。术后2 周处死大鼠，获取造瘘口标本，肉眼及镜下观察造瘘口形成情况。

图3 X线下观察磁体对位吸合状态（箭头所指为子母磁体）Figure 3 X-ray observation of the magnet on the position of the state(the arrow indicating the parent and daughter magnets)

2 结 果

10 只SD 大鼠均顺利完成胃内子磁体的置入，在大鼠左上腹部皮肤外放置母磁体后，子母磁体自动相吸。X 线下可见子母磁体吸合良好。术后大鼠均存活，术后10～13 d 子母磁体自行脱落至体外，胃造瘘口建立。在子母磁体留置期间，未出现磁体移位、子母磁体分离等意外事件，所有实验动物无消化道梗阻、腹腔感染等并发症。术后2 周处死大鼠，开腹可见胃壁与腹部粘连牢固，造瘘后周围腹腔无粘连，获取造瘘口标本，可见造瘘通道形成良好（图4）。HE 及Masson 染色光镜下观察组织结构层次清晰（图5）。

图4 肉眼观察造瘘标本Figure 4 The gastrostomy specimen observed by naked eye

图5 光镜下所见造瘘通道组织学结构Figure 5 The histological structure of the fistula channel under light microscope

3 讨 论

磁外科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、定向驱动等功能的新兴综合性技术学科[19]。磁外科相关技术可用于减戳孔腔镜手术[20-22]、辅助ESD 术[23-25]、介入手术磁导航[26]等等。磁压榨技术是利用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，通过开腹（胸）手术、腔镜手术、内镜操作、介入操作等来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，从而实现对临床疾病进行诊断和治疗的目的[27]。 磁压榨吻合（magnetic compression anastomosis，MCA）是一种出色的吻合技术，可以在不打开腹部的情况下进行各种类型的吻合术[28]。子母磁体持续压榨的过程中，磁体间的受压组织发生缺血→坏死→脱落，而压榨旁组织则发生粘连→修复→愈合的病理变化[29-30]。利用这一特点，笔者提出利用磁压榨技术建立胃造瘘的实验设想，通过动物实验验证了该技术的可行性。具体来讲，磁压榨技术用于胃造瘘具有以下优点：⑴本次实验以大鼠作为动物模型，手术操作简单，手术时间短；通过选择合适尺寸的子磁体，可顺利完成子磁体的胃内置入过程；在人体，可使患者通过吞磁的方式解决子磁体的胃内置入过程；⑵手术操作近乎无创化，因手术操作无需开腹，不会造成腹腔粘连，可减少腹部手术并发症的发生；⑶造瘘通道通畅性良好，瘘口组织各结构层次清晰，胃壁与腹壁粘连牢固可靠，可有效减少腹腔渗漏等问题；⑷利用磁压榨技术完成胃造瘘无需胃镜、X 线等大型医疗设备支持，临床上在床旁即可完成，简单易行。

该实验利用SD 大鼠作为动物模型具有成本低、易于饲养和管理的优点，但也存在着一定的缺陷。受大鼠食管解剖特点影响，子磁体尺寸较小，导致子母磁体间磁力受限，模型制备时间较长，如采用大动物（如犬、猪等）作为模型，可采用磁力更大的磁体，从而获得更大的压榨力，以缩短造瘘时间。再者，该实验缺乏对造瘘口形成后的长期观察，造瘘口径的稳定性需要通过更长时间的观察来进行评价。

本研究通过大鼠模型初步验证了磁压榨技术在胃造瘘中的可行性，但在临床实际应用过程中应考虑到采用合适直径的磁体，避免造瘘口通道过大或过小，同时子母磁体持续压榨过程中患者会产生一定的疼痛，应进行镇痛治疗。

本实验以SD 大鼠为模型动物，结果表明利用磁压榨技术可实现无创化胃造瘘，造瘘效果确切。根据人体解剖特点，通过进一步对磁体设计及操作过程的优化，该技术有望应用于临床。