Y-Z型磁力肝门阻断带的设计及性能测试*

张苗苗，王伊睿，蓝婷，盖敬慈，刘培楠，冒健骐，任宇翔，马佳，李建辉，史爱华，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；5. 陕西省人民医院肿瘤外科，西安 710068)

引言

肝血流阻断技术是肝脏外科手术中减少肝脏出血的有效方法[1-2]，该技术包括一级阻断、二级阻断及三级阻断。其中，一级阻断即第一肝门血管阻断也称为Pringle法[3]，因操作简单，血流阻断后控血效果确切，是肝脏血流阻断的首选方法。目前临床在开腹情况下实施肝切除术时，第一肝门阻断常用鞋带自肝十二指肠韧带左侧缘穿过小网膜孔，鞋带的两头一起从橡胶管穿出，使用时收紧鞋带即可，被称为“带-管阻断法”[3]，该方法简单有效，临床应用最广泛。然而，随着腹腔镜技术的不断发展，原本在开腹下使用的“带-管阻断法”已不适用于腹腔镜环境下的肝切除术。为此，彭远飞等[4]利用气管插管和一次性输液器管自制肝门阻断带；李建国等[5]用自行设计的“体外硬管肝门阻断法”实施完全腹腔镜下肝切除术；李秋生等[6]用棉线和细套管自制肝门阻断装置。上述肝门阻断装置的原理大致相同，其共同点是在使用过程中需要占用腹腔镜戳卡通道，或者需要在腹壁上另外建立刺孔。还有临床医生将12 Fr T型管的横臂剪短，绕过肝十二指肠韧带后使纵臂穿过横臂的孔，然后慢慢收紧以阻断第一肝门的入肝血流。该方法可避免占用戳卡通道或再次腹壁刺孔，但使腔镜下收紧或松开T管时的“捋管”操作不便利。

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，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的诊疗[7]。在既往的研究中，MCT大多被用于血管吻合[8-9]、消化道吻合[10-12]、输尿管膀胱吻合[13-14]、消化道瘘修补[15-18]、治疗性消化道造瘘[19-20]和气管食管瘘动物模型制备[21-22]等。本研究基于磁压榨技术原理，设计并研制了用于腹腔镜下第一肝门血流阻断的Y-Z型磁力肝门阻断带，以期实现既不占用戳卡通道，又具备良好的操作灵活性。

1 设计思路

基于磁压榨技术的腹腔镜下Y-Z型磁力肝门阻断带是由一串间断规律排列的磁体单元嵌入到医用橡胶管内构成的条带状结构，见图1。利用磁体间磁力相互吸引的特点可通过调整磁力阻断带的长度，对肝门血流进行有效阻断。

图1 磁力肝门阻断带结构示意图

2 基本设计

2.1 磁单元部分

磁单元部分包括橡胶管头端的母磁体和位于橡胶管管体的子磁体两部分。头端的母磁体为圆柱状，直径6 mm、高8 mm，由烧结钕铁硼加工而成，轴向饱和充磁，表面电镀镍。子磁体为烧结钕铁硼加工而成的球形磁体，直径6 mm，表面电镀镍防护。磁单元部分在磁体排列过程中要遵循一定的磁极规律。具体来讲，子磁体单元的球形磁体的N极或S极应一致朝向管体外周方向，见图2。

2.2 工作原理

使用时，常规腹腔镜下解剖游离肝十二指肠韧带，经Winslow孔置入Y-Z型磁力肝门阻断带，见图3(a)。腹腔镜器械操作下，阻断带环绕肝十二指肠韧带并使头端的母磁体与子磁体单元远端的子磁体相吸，使其处于备用状态，见图3(b)。根据术中操作需要，当阻断第一肝门入肝血流时，收紧阻断带使母磁体与子磁体单元合适位置的子磁体相吸，在磁力约束下阻断带可维持一定的张力，从而压迫阻断入肝血流，见图3(c)。当解除肝门阻断时，只需使母磁体与远端子磁体相吸即可恢复到图3(b)的状态。

图2 磁单元部分磁体排列及磁力线方向示意图

图3 Y-Z型磁力肝门阻断带使用方法示意图

3 Y-Z型磁力肝门阻断带磁力学特性

磁力阻断带头端的母磁体与子磁体单元的单个子磁体之间的磁性吸力，是该阻断带表征其临床应用可行性和便捷性的核心参数。为此，通过电子万能试验机(型号UTM6202，深圳三思纵横科技股份有限公司)对母磁体和子磁体的磁力学特性进行了测试，见图4(a)、图4(b)。结果显示，圆柱状母磁体N极/S极的磁感应强度为4 500 GS(1 T =10 000 GS)，球形子磁体N极/S极的磁感应强度为4 300 GS。母磁体与子磁体在零距离时的磁性吸引力大小为8.69 N，二者随间距的增加，磁力呈明显衰减趋势，其磁力-位移曲线见图4(c)。

图4 子母磁体磁力学测试

4 体外模拟操作

本研究选用12Fr T型管作为Y-Z型磁力肝门阻断带的管体部分，将前述磁体嵌入固定到T型管内，即可获得简易的磁力阻断带。用三根医用橡胶引流管穿过圆柱形海绵分别代表门静脉、肝动脉及胆总管及肝十二指肠韧带内结缔组织，建立肝门部结构模型。自制的肝门结构模型和Y-Z型磁力肝门阻断带(见图5)，在肝门结构模型中清晰可见模拟的门静脉、肝动脉及胆总管。留置磁力阻断带后可见肝门部结构被显著压缩。利用腹腔镜模拟训练器对腔镜下的第一肝门进行了模拟阻断，见图6。图6(a)为模拟开腹条件下，磁力阻断肝门结构模型；图6(b)为腹腔镜模拟器下放置磁力阻断带；图6(c)为腹腔镜模拟器下肝门结构预阻断；图6(d)为腹腔镜模拟器下阻断肝门结构。结果显示，在腹腔镜下操作磁力阻断带完成肝门阻断操作简单、便捷。

图5 Y-Z型磁力肝门阻断带实物及肝门结构模型

图6 Y-Z型磁力肝门阻断带体外模拟操作

5 结论

磁压榨技术(MCT)是磁外科(MS)的重要临床技术之一，在既往研究中MCT以发挥吻合重建功能为主，但也有学者设计了磁串珠样结构的装置，将其用于治疗胃食管反流病[23]及肛门失禁[24]，这是利用MCT实现管腔内容物限流的经典设计[25]。本研究根据MCT技术原理，结合临床实践需求，创新性地设计了适用于腹腔镜下的Y-Z型磁力肝门阻断带。其制作过程简单，仅需把圆柱状母磁体及球形子磁体按照特定的顺序和磁极方向嵌入固定在12Fr T型管内即可。临床试用前可密封后环氧乙烷灭菌。Y-Z型磁力肝门阻断带与目前临床上所使用的腹腔镜下肝门阻断装置相比具有以下优点：(1)该阻断带依靠子母磁体的吸力来约束阻断带的松紧程度，与“线-管阻断法”相比，既不占用戳卡，也无需在腹壁上新建刺孔；(2)在控制肝门阻断时操作方便，该磁力阻断带置入肝十二指肠韧带后，在需要肝门阻断时，右手持腔镜器械提起磁力阻断带的尾端，左手夹持头端靠近子磁体单元，向头端滑动母磁体，使其吸引合适位置的子磁体即可；当解除肝门阻断时，用器械将子母磁体分开即可。这与用T管做肝门阻断带时的“捋管”动作相比，极大降低操作难度，有效提升了便捷性。

Y-Z型磁力肝门阻断带的设计中有以下几个优点：(1)头端母磁体采用圆柱状磁体而子磁体单元采用球形磁体，是因为“面-点”接触与“面-面”接触和“点-点”接触相比，既能实现较大的灵活性，又可最大程度上提高子母磁体相吸后的稳定性；(2)子磁体单元的磁体呈间断分布而非紧密排列，一方面为阻断带的弯曲塑形提供较大的灵活性，因子磁体连续紧密排列会影响阻断带弯曲的柔韧性；另一方面，间断排列时球形子磁体的N/S极是面向管壁的，这样与母磁体相吸时可获得较大吸力，连续紧密排列时，子磁体的N/S极是沿着阻断带的长轴方向的，该情况下子母磁体相吸时吸力较弱。从总体设计方案及实施过程来看，Y-Z型磁力肝门阻断带符合磁压榨技术中磁体设计的“西安原则”[26]。

Y-Z型磁力肝门阻断带设计巧妙，原材料便宜易获取，制作简便，模拟操作已经显示出巨大的灵活性和便捷性。下一步可在动物实验上对其血流阻断效果进行验证。通过优化制作工艺，提高阻断性能，Y-Z型磁力肝门阻断带可在临床上进行推广应用。