磁力環(huán)治療胃食管反流性疾病的實驗研究

孫益峰 楊煜 張曉彬 楊洋 葉波 郭旭峰 華榮 茅騰 李志剛

胃食管反流性疾病(gastroesophageal reflux disease，GERD)是指胃內(nèi)容物反流入食管，引起不適癥狀和(或)并發(fā)癥的一類疾病。GERD的典型癥狀為反酸、胃灼熱，還有一些合并非典型癥狀，如胸痛、上腹痛、上腹燒灼感、噯氣等，同時還可伴隨食管外癥狀，如哮喘、喉痙攣、慢性咳嗽、咽部異物感和聲音嘶啞等，是消化科常見的慢性疾病。

GERD是常見疾病，西歐和北美GERD 癥狀的患病率為10%～20%[1，2]。日本GERD 癥狀的患病率約為6.6%[3]。北京和上海兩地同時進(jìn)行的人群調(diào)查結(jié)果顯示，GERD的患病率為5.77%[4]。李兆申等[5]報道反流性食管炎的內(nèi)鏡檢出率為2.95%。胡兆元等[6]回顧性總結(jié)了10 年間5萬例接受內(nèi)鏡檢查的患者，結(jié)果顯示反流性食管炎的檢出率為4.1%。李爽等[7]2015年報道上海某區(qū)的GERD的患病率達(dá)8.5%。以上研究結(jié)果顯示GERD在我國的檢出率正逐年升高。因此， GERD 的治療越來越受到人們的關(guān)注及重視。

目前藥物為GERD的主要治療方法，質(zhì)子泵抑制劑是首選藥物，但近40%的患者即使接受了最大劑量的藥物治療，反流的相關(guān)癥狀仍然持續(xù)，還可能發(fā)展為一些其他疾病，例如Barrett化生。因此，部分患者需尋求外科手術(shù)的幫助，即抗反流手術(shù)?？狗戳魇中g(shù)中最常用的就是腹腔鏡胃底折疊術(shù)(Nissen手術(shù))，該技術(shù)操作較復(fù)雜，術(shù)后吞咽困難和打嗝、嘔吐困難等并發(fā)癥發(fā)生率較高。食管下括約肌(lower esophageal sphincter，LES)功能障礙是目前認(rèn)為產(chǎn)生GERD的一個主要原因，增強(qiáng)LES的壓力來提高胃食管連接處抵御胃反流的能力，是目前治療GERD的一種新思路，磁括約肌增強(qiáng)器自2008年通過實驗研究[8]及以后的臨床應(yīng)用報道中[9,10]，其抗反流的初步結(jié)果令人鼓舞。我國目前尚未有該類手術(shù)療效的報道，為評價抗胃食管反流系統(tǒng)(磁括約肌增強(qiáng)器)對賁門括約肌的增效作用，我們設(shè)計了相關(guān)動物實驗，應(yīng)用寧波勝杰康生物科技有限公司生產(chǎn)的磁括約肌增強(qiáng)器，驗證該手術(shù)的安全性和有效性。

材料與方法

一、 實驗器械

抗胃食管反流系統(tǒng)由抗胃食管反流植入器械和食管測量工具兩個產(chǎn)品組成，均由寧波勝杰康生物科技有限公司生產(chǎn)?？刮甘彻芊戳髦踩肫餍涤纱沛満洼o助線兩部分構(gòu)成，其中磁鏈由搭扣、珠子和連接線組成。珠子包含內(nèi)部磁體部分和外部鈦合金部分，磁體被鈦合金內(nèi)外全密閉封裝。兩顆珠子之間由一根鈦合金絲連接。鈦絲從珠子兩端的小孔穿過，在珠子內(nèi)部形成一個局部變大，以使得珠子可以在鈦合金絲長度范圍內(nèi)兩兩分離且又可以被局部變大處限制分離的最大距離。整串珠子首尾相連由搭扣固定連接后，形成羅馬拱形狀。此形狀下產(chǎn)品內(nèi)部形成一個圓周形空間，且產(chǎn)品不對其有任何作用力。使得產(chǎn)品既能起到對LES的增強(qiáng)作用，又不對食管產(chǎn)生壓迫，從而避免組織壞死(圖1)。食管測量工具是由把手、手柄、外管、頭端連接管、磁鐵、套管頭、軟管組成(圖2)。手術(shù)先用食管測量工具對食管進(jìn)行周徑測量確定對應(yīng)規(guī)格的抗胃食管反流植入器械，然后植入磁力環(huán)，環(huán)繞胃食管連接處周圍，以提高抵御反流的能力。

圖1 抗胃食管反流植入器械

圖2 食管測量工具

二、 實驗對象

實驗動物為(50±10)kg體重的雄性健康成年豬(購自天津市百農(nóng)實驗動物繁育科技有限公司)(n=12)，分為實驗組(n=10)和對照組(n=2)。實驗組采用常規(guī)開腹手術(shù)；對照組采用腹腔鏡手術(shù)。

三、 手術(shù)過程

通過開腹或腔鏡手術(shù)將抗胃食管反流植入器械植入胃食管交界區(qū)食管外周，即LES部位。手術(shù)操作過程：全身麻醉氣管插管后，實驗用豬平臥位，四肢固定于手術(shù)臺上。消毒鋪巾后，開腹手術(shù)選用腹正中切口，腹腔鏡手術(shù)采用腹部五孔法打孔，置入Trocar，并開氣腹機(jī)。膈肌食管裂孔處游離腹段食管和左側(cè)迷走神經(jīng)。使用一次性食管測量工具穿過食管與迷走神經(jīng)之間，測量LES區(qū)域腹段食管外徑大小，選擇合適的抗胃食管反流植入器械規(guī)格；將抗胃食管反流植入器械放置于先前測量的同一位置。將抗胃食管反流植入器械首尾兩端搭扣放在一起，兩者靠近時會互相吸引。使用器械將搭扣互相扣合。確保搭扣扣合后，將器械上的輔助線剪除。

四、 觀測指標(biāo)

麻醉后，實驗動物食管腔內(nèi)安裝測壓儀器(便攜式24 h十二指腸胃反流測試儀器)；測器械植入前LES壓力(此時將插管口拔出，觀察動物有自主呼吸則進(jìn)行測壓，測壓過程中觀察動物脈搏)；術(shù)后測量LES壓力并記錄。每周兩次記錄實驗動物進(jìn)食狀態(tài)，跟蹤監(jiān)測體重并發(fā)癥或健康狀態(tài)、飲食、行為的改變。分別于術(shù)后第30、90、180天通過鋇劑造影觀察進(jìn)食是否通暢、食管下段擴(kuò)張度及有無食團(tuán)堆積梗阻、磁力環(huán)的擴(kuò)張、閉合情況。分組麻醉后，根據(jù)實驗動物倫理委員會相關(guān)規(guī)定解剖腹腔，暴露磁力環(huán)植入部位，觀察植入器械是否出現(xiàn)移位、腐蝕，是否有食管梗阻，以及是否出現(xiàn)植入?yún)^(qū)域食管組織炎癥、糜爛和缺血壞死等。并將植入部位送組織學(xué)檢查，鏡下觀察器械植入位置食管各層組織有否炎癥反應(yīng)或壞死、增生、纖維化。

五、 統(tǒng)計學(xué)方法

結(jié) 果

一、 一般資料

本組12只實驗用動物，術(shù)后飼養(yǎng)1、3、6個月各4只，6只進(jìn)食狀況良好，3只進(jìn)食較快有嘔吐，3只偶見嘔吐。但三組實驗動物術(shù)后體重均出現(xiàn)不同程度的增加(圖3)。術(shù)后飼養(yǎng)1個月組，術(shù)前、術(shù)后體重分別為(43.2±0.8)kg和(49.0±2.8)kg，手術(shù)前后體重變化5.8 kg，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；術(shù)后3個月組，術(shù)前、術(shù)后體重分別為(43.2±1.7)kg和(57.1±2.1)kg，手術(shù)前后體重變化13.9 kg，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)；術(shù)后6個月組，術(shù)前、術(shù)后體重分別為(43.2±0.6)kg和(62.7±3.6)kg，手術(shù)前后體重變化19.5 kg，手術(shù)前后有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.01)。

圖3 三組實驗動物手術(shù)前后體重變化比較

二、 植入磁力環(huán)后實驗動物吞鋇變化

植入磁力環(huán)45 d后實驗動物吞鋇顯示：動態(tài)過程鋇劑通過順暢，無明顯近端食管擴(kuò)張等阻礙吞咽的相關(guān)影像表現(xiàn)(圖4)。

實驗動物磁力環(huán)植入半年后復(fù)查吞鋇片，造影顯示實驗動物近端食管稍擴(kuò)張，但造影劑通過通暢，實驗動物無明顯吞咽困難或吞咽梗阻等影像學(xué)征象。

圖4 實驗動物吞食造影劑的連攝片過程。A～D為攝片依次順序。

三、 磁力環(huán)植入前后LES壓力的變化

使用記錄儀、四通道測壓導(dǎo)管、液壓毛細(xì)管灌注系統(tǒng)、壓力換能器、注射器等對12例實驗動物行食管測壓。測壓過程如下：將測壓導(dǎo)管插入胃內(nèi)后，緩慢牽拉測壓導(dǎo)管。觀察電腦屏幕上壓力圖形變化，當(dāng)近端通道進(jìn)入LES區(qū)后，即可見此通道壓力上升。繼續(xù)外拉導(dǎo)管，至此通道離開LES區(qū)時，即見壓力下降，以此可計算LES功能區(qū)長度。結(jié)果顯示磁力環(huán)放置前后食管LES高壓區(qū)的壓力變化有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.02)，磁力環(huán)放置后LES壓力顯著高于放置前。

四、 磁力環(huán)附近的組織病理學(xué)變化

本次實驗送檢磁力環(huán)周圍標(biāo)本組織12例，1個月后，大體標(biāo)本可見磁力環(huán)固定于食管下段外膜附近，貼近肌層，被周圍纖維組織包埋，形成纖維組織囊(圖5A、B)。磁力環(huán)磁力保持良好，磁珠無生銹或變形(圖5C)，每粒磁珠被纖維組織包裹，但磁珠仍能分開，磁珠分開伴有其附近的纖維組織囊擴(kuò)張。

10例標(biāo)本鏡下見磁珠附近組織為正常組織(圖5D)：食管漿膜面裝置見少量纖維組織反應(yīng)性增生，部分區(qū)域血管擴(kuò)張充血，部分纖維間隙內(nèi)見少量紅細(xì)胞，未見炎癥細(xì)胞浸潤，相應(yīng)食管深肌層輕度受壓，淺肌層及黏膜面未見受壓性改變(圖5E)。2例標(biāo)本鏡下食管漿膜面裝置周圍見纖維組織反應(yīng)性增生并血管擴(kuò)張、充血及出血，增生纖維組織中見少量—中等量中性粒細(xì)胞及少量淋巴細(xì)胞浸潤(圖5F)。

圖5 磁力環(huán)植入6個月后大體解剖及鏡下表現(xiàn)。A、B. 磁力環(huán)周圍的纖維組織囊；C. 磁力環(huán)植入后保持正常的磁珠；D、E、F. 鏡下磁珠附近的組織HE染色×20；D. 正常組織；E. 少量纖維組織反應(yīng)性增生；F. 纖維組織反應(yīng)性增生并血管擴(kuò)張、充血及出血，增生纖維組織中見少量—中等量中性粒細(xì)胞及少量淋巴細(xì)胞浸潤。

討 論

GERD發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜,與防御因素(抗反流屏障、食管酸清除和黏膜抵抗力) 和侵襲因素(胃酸pH值、酸分泌量和十二指腸內(nèi)容物反流) 的不平衡有關(guān)。

食管抗反流屏障由LES、膈肌腳、膈食管韌帶、His角等組成，在抗反流中發(fā)揮重要作用，而其中LES所起的作用最為重要[11]。LES壓力的降低是引起胃食管反流的重要原因。健康人極少出現(xiàn)LES靜息壓低下，但在嚴(yán)重反流性食管炎患者，大約1/4的酸反流發(fā)作與LES壓力降低有關(guān)。正常人反流癥狀幾乎都與一過性LES松弛有關(guān)，而50%～80%的GERD反流癥狀與此有關(guān)。生理狀態(tài)下，LES長3～4 cm，一部分位于胸腔，一部分位于腹腔。靜息狀態(tài)下，LES壓力10～30 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)[12]。LES功能主要依賴于LES腹內(nèi)段，同時胸內(nèi)段也有抗反流作用。利用高分辨率食管測壓發(fā)現(xiàn)，LES腹內(nèi)段長度(abdominal LES length，AL)與LES壓力積分(LES pressure integral，LESPI)可用于綜合評價遠(yuǎn)端食管酸暴露情況。因此,增加LES腹內(nèi)段的壓力有可能達(dá)到良好的抗反流效果。

磁括約肌增強(qiáng)器是治療慢性GERD的一種新的治療方式。括約肌增強(qiáng)器增加了LES的壓力。其力量依賴于磁珠之間相互吸引的磁力，但影響LES的壓力上升不僅僅是磁珠之間的磁力，還包括放置的位置、角度和技術(shù)，甚至還有分離過程中食管的損傷、水腫等。我們應(yīng)用寧波勝杰康公司生產(chǎn)的括約肌增強(qiáng)裝置在實驗動物術(shù)后1～6個月的喂養(yǎng)和隨訪過程中，觀察到該裝置對豬的飲食習(xí)慣、體重增長等并無明顯的負(fù)面影響。實驗動物術(shù)后45 d及6個月后吞鋇實驗表明進(jìn)食通暢，磁力環(huán)吞咽過程中可隨食糜的通過而開放。測壓表明該裝置能明顯增加LES的壓力。通過實驗動物解剖以及組織學(xué)觀察，該裝置無變形、腐蝕。僅有個別實驗動物磁珠附近組織有少量炎癥反應(yīng),大多數(shù)動物磁珠附近為正常組織。雖然單個磁珠已經(jīng)被纖維組織所覆蓋、包繞，但整個裝置仍保持有長期的磁力，并能夠分開和聚合，從而保持LES的壓力。在本次初步實驗豬模型中，經(jīng)過長達(dá)34周的術(shù)后觀察，實驗動物飲食狀況良好，體重增加。食管蠕動壓力足夠打開磁性項圈和胃食管連接部，豬的模型能夠模擬人LES及蠕動壓力，因此，該項研究表明該裝置以及安裝技術(shù)安全、可靠，可轉(zhuǎn)化到GERD患者中。

磁珠設(shè)計使得胃食管連接部能夠隨意地或者部分打開，允許患者松弛括約肌打嗝等。胃底折疊術(shù)的一個重要問題是無法進(jìn)行打嗝會導(dǎo)致脹氣[13,14]。在與Nissen胃底折疊術(shù)的臨床對照研究中，磁力環(huán)放置后可以達(dá)到與Nissen手術(shù)相似的臨床治療效果，患者癥狀均明顯改善，磁力環(huán)安置術(shù)手術(shù)時間明顯優(yōu)于Nissen手術(shù)，術(shù)后早期(1年內(nèi))吞咽困難的發(fā)生率較Nissen手術(shù)略高，磁力環(huán)安置患者噯氣和嘔吐功能明顯好于Nissen手術(shù)患者，患者舒適度明顯高于Nissen手術(shù)患者[15,16]。相比于胃底折疊術(shù)，該裝置對食管蠕動影響極小、植入便利、僅需對食管裂孔處解剖進(jìn)行最小的改變，同時對反流癥狀可能產(chǎn)生更加持久、一致的效果。

1 Stanghellini V. Relationship between upper gastrointestinal symptoms and lifestyle, psychosocial factors and comorbidity in the general population: results from the Domestic/International Gastroenterology Surveillance Study (DIGEST)[J]. Scand J Gastroenterol Suppl, 1999,231:29-37.

2 Dent J, El-Serag HB, Wallander MA, et al. Epidemiology of gastro-oesophageal reflux disease: a systematic review[J]. Gut, 2005,54(5):710-717.

3 Fujiwara Y, Higuchi K, Watanabe Y, et al. Prevalence of gastroesophageal reflux disease and gastroesophageal reflux disease symptoms in Japan[J]. J Gastroen Hepatol, 2005,20(1):26-29.

4 Ganz RA, Gostout CJ, Grudem J, et al. Use of a magnetic sphincter for the treatment of GERD: a feasibility study[J]. Gastrointest Endosc, 2008,67(2):287-294.

5 潘國宗, 許國銘, 郭慧平, 等. 北京上海胃食管反流癥狀的流行病學(xué)調(diào)查[J]. 中華消化雜志, 1999, 19 (4): 223-226.

6 李兆申, 徐曉蓉, 許國銘, 等. 反流性食管炎的臨床特征分析[J]. 中華消化內(nèi)鏡雜志, 2005, 22 (5): 315-318.

7 胡兆元, 周麗雅, 林三仁, 等. 十年2088例反流性食管炎臨床分析[J]. 中華消化雜志, 2005, 25 (12): 717-719.

8 李爽，周康年，侯立新，等. 上海寶山地區(qū)胃食管反流病流行學(xué)研究及生活質(zhì)量評價[J]. 臨床消化病雜志, 2015, 27(6):333-336.

9 Bonavina L, Saino G, Bona D, et al. One hundred consecutive patients treated with magnetic sphincter augmentation for gastroesophageal reflux disease: 6 years of clinical experience from a single center[J]. J Am Coll Surg, 2013,217(4):577-585.

10 Ganz RA, Peters JH, Horgan S, et al. Esophageal sphincter device for gastroesophageal reflux disease[J]. New Engl J Med, 2013,368(8):719-727.

11 Pearson FG, Patterson GA. Pearson's thoracic & esophageal surgery[M]. 3rd ed. Philadelphia: Churchill Livingstone/Elsevier, 2008.

12 孫曉紅. 胃食管反流病的病理生理機(jī)制[J].中華內(nèi)科雜志,2011,50(8):630-632.

13 Thor KB, Silander T. A long-term randomized prospective trial of the Nissen procedure versus a modified Toupet technique[J]. Ann Surg, 1989,210(6):719-724.

14 Hunter JG, Swanstrom L, Waring JP. Dysphagia after laparoscopic antireflux surgery. The impact of operative technique[J]. Ann Surg, 1996,224(1):51-57.

15 Warren HF, Reynolds JL, Lipham JC, et al. Multi-institutional outcomes using magnetic sphincter augmentation versus Nissen fundoplication for chronic gastroesophageal reflux disease[J]. Surg Endosc, 2016,30(8):3289-3296.

16 Riegler M, Schoppman SF, Bonavina L, et al. Magnetic sphincter augmentation and fundoplication for GERD in clinical practice: one-year results of a multicenter, prospective observational study[J].Surg Endosc, 2015,29(5):1123-1129.