基于磁錨定系統(tǒng)的電磁控制腹腔鏡手術(shù)內(nèi)置抓鉗離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【作 者】馬麗娜，白紀(jì)剛，劉學(xué)民，呂毅，嚴(yán)小鵬

1 延安市寶塔區(qū)人民醫(yī)院普外科，延安市，716000

2 西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院肝膽外科，西安市，710061

3 陜西省再生醫(yī)學(xué)與外科工程研究中心，西安市，710061

微創(chuàng)技術(shù)是現(xiàn)代外科追求的目標(biāo)之一。腹腔鏡技術(shù)的發(fā)展是腹部外科手術(shù)發(fā)展歷程中的一個(gè)重要里程碑，為腹部微創(chuàng)外科做出了重要貢獻(xiàn)。減少腹壁戳孔數(shù)量是目前腹腔鏡技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。為進(jìn)一步減少腹壁戳孔，單孔腹腔鏡技術(shù)及經(jīng)自然孔道內(nèi)鏡技術(shù)（NOTES）應(yīng)運(yùn)而生[1]。單孔腹腔鏡技術(shù)一般采用經(jīng)臍戳孔，借助專用單孔腹腔鏡操作器械進(jìn)行手術(shù)。利用單孔腹腔鏡技術(shù)可使腹部戳孔減少到一個(gè)，很大程度上滿足了體表少疤痕的要求，但單孔腹腔鏡操作時(shí)存在解剖三角盲區(qū)，攝像照明、牽拉暴露及電凝等操作器械存在相互干擾的問(wèn)題[2]，這也正是單孔腹腔鏡在臨床中未被廣泛應(yīng)用的最重要原因。NOTES手術(shù)通過(guò)胃、陰道、結(jié)直腸等自然腔道進(jìn)入體腔進(jìn)行手術(shù)，術(shù)后患者體表無(wú)手術(shù)瘢痕，實(shí)現(xiàn)了真正的“無(wú)瘢痕”手術(shù)。但NOTES技術(shù)所用的操作器械為軟制內(nèi)鏡，外科醫(yī)生操作起來(lái)困難較大，同時(shí)術(shù)后內(nèi)臟穿刺口的關(guān)閉尚無(wú)簡(jiǎn)便有效的方法，術(shù)后腹腔感染幾率顯著高于常規(guī)腹腔鏡手術(shù)[3]。

磁外科借助磁體之間的“非接觸性”磁場(chǎng)力可實(shí)現(xiàn)吻合重建[4-6]、血流阻斷[7]等手術(shù)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用顯示出良好的效果。磁錨定技術(shù)（Magnetic Anchor Technique，MAT）作為磁外科的重要分支，通過(guò)體外錨定磁體可對(duì)體腔內(nèi)磁體進(jìn)行定位和錨定，利用MAT能夠在腹腔鏡外科手術(shù)中減少腹壁戳卡[8]。在應(yīng)用MCT減少腹壁戳孔時(shí)，內(nèi)置抓鉗與操作鉗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，內(nèi)置抓鉗與操作鉗之間能否方便實(shí)現(xiàn)結(jié)合與分離是其臨床應(yīng)用的基礎(chǔ)。為此，我們提出了電磁控制腹腔鏡手術(shù)內(nèi)置抓鉗離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

1 設(shè)計(jì)思路

通過(guò)在內(nèi)置抓鉗尾部設(shè)置永磁體，在操作鉗頭端設(shè)置電磁裝置，切換電磁裝置電源的正負(fù)極來(lái)改變電磁裝置的磁場(chǎng)方向從而控制操作鉗與內(nèi)置抓鉗的結(jié)合與分離。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)需要置入內(nèi)置抓鉗時(shí)，給電磁裝置接通電源，操作鉗頭端即產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與內(nèi)置抓鉗尾端的永磁體緊密相吸。此時(shí)內(nèi)置抓鉗與操作鉗結(jié)合為一體，經(jīng)腹壁戳孔進(jìn)入腹腔。內(nèi)置抓鉗鉗夾目標(biāo)組織后，切換電磁裝置電源的正負(fù)極，操作鉗頭端則產(chǎn)生相反方向的磁場(chǎng)，操作鉗與內(nèi)置抓鉗分離，操作鉗可退出腹腔。當(dāng)需要變換內(nèi)置抓鉗在腹腔內(nèi)的鉗夾位置時(shí)，將操作鉗經(jīng)腹壁戳孔進(jìn)入腹腔，接通電磁裝置電源。重復(fù)上述步驟，即可完成內(nèi)置抓鉗的離合。該裝置應(yīng)采用非順磁性材料，以避免內(nèi)置抓鉗尾端的永磁體與操作鉗相吸。

2 基本結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)包括內(nèi)置抓鉗和操作鉗兩部分。內(nèi)置抓鉗的核心部分是位于尾端的永磁體。操作鉗的核心部分是位于操作鉗頭端的電磁裝置。

2.1 內(nèi)置抓鉗

內(nèi)置抓鉗內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，其結(jié)構(gòu)包括空心套桿，空心套桿尾端有空心圓柱狀的連接磁體，在空心套桿內(nèi)部有彈片，彈片頭端為無(wú)損傷鉗夾頭，彈片尾端為圓柱狀的卡頭，彈片外有抗壓縮彈簧，在空心套桿內(nèi)有銷釘，銷釘和卡頭固定抗壓縮彈簧的兩端，空心套桿尾端和連接磁體有第一連接孔，第一連接孔貫穿空心套桿尾端和連接磁體，在空心套桿的內(nèi)部可通至卡頭。

圖1 內(nèi)置抓鉗結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of the internal grasper

2.2 操作鉗

操作鉗內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，其結(jié)構(gòu)包括中空的操作套桿等。操作套桿內(nèi)有實(shí)心圓柱狀的操作桿，操作套桿頭端內(nèi)有中空的電磁鐵鐵芯，電磁鐵鐵芯外纏繞有漆包線。電磁鐵導(dǎo)線穿出導(dǎo)線管尾端與插頭相接，插頭位于控制盒內(nèi)?？刂坪袃?nèi)有控制開(kāi)關(guān)，所述插頭接通電源可使操作套桿頭端帶有磁力，并可與內(nèi)置抓鉗的空心套桿尾端對(duì)位相吸。中空的連接座與操作桿的尾端牢固連接，并套于操作桿上。操作桿尾端嵌套于推桿座內(nèi)，U形的手柄兩端分別固定連接于連接座及推桿座上，操作套桿頭端和電磁體鐵芯有第二連接孔。所述第二連接孔貫穿操作套桿頭端和電磁體鐵芯，供操作桿穿過(guò)；所述第二連接孔和第一連接孔的孔徑均大于操作桿直徑，操作桿穿過(guò)第二連接孔和第一連接孔，作用于卡頭，推動(dòng)彈片向空心套桿的頭端前方移動(dòng)，使無(wú)損傷鉗夾頭張開(kāi)，以鉗夾組織。

圖2 操作鉗結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure diagram of the operating forceps

3 工作過(guò)程

（1）使用時(shí)，在插頭接通電源線，并調(diào)節(jié)控制開(kāi)關(guān)于合適狀態(tài)，則電磁鐵開(kāi)始工作，使操作套桿頭端帶有磁力，可與空心套桿尾端自動(dòng)對(duì)位相吸，此時(shí)第一連接孔及第二連接孔相對(duì)合，如圖3所示。

圖3 內(nèi)置抓鉗與操作鉗結(jié)合的狀態(tài)示意圖Fig.3 diagram of the combination of the internal grasper and the operating forceps

（2）操作鉗和內(nèi)置抓鉗經(jīng)腹壁戳孔置入腹腔，擠捏手柄時(shí)，推桿座推動(dòng)操作桿移動(dòng)，并依次穿過(guò)第二連接孔和第一連接孔，與彈片尾端的卡頭接觸，并克服彈簧的彈力，推動(dòng)彈片向空心套桿頭端移動(dòng)，如圖4所示，此時(shí)，無(wú)損傷鉗夾頭張開(kāi)。

圖4 操作桿控制抓鉗的示意圖Fig.4 diagram of the operating lever control the internal grasper

（3）無(wú)損傷鉗夾頭內(nèi)鉗夾組織后，松開(kāi)手柄，彈簧舒展，彈片向空心套桿尾端移動(dòng)，無(wú)損傷鉗夾頭則可咬緊組織。

（4）調(diào)節(jié)控制開(kāi)關(guān)使電磁體漆包線正負(fù)極顛倒，則可使操作套桿頭端產(chǎn)生與空心套桿尾端相反的磁力，二者由吸合狀態(tài)變?yōu)橄喑鉅顟B(tài)，二者即可實(shí)現(xiàn)分離。斷開(kāi)電源，取出操作鉗，內(nèi)置抓鉗被留置腹腔內(nèi)。

當(dāng)操作完畢要取出內(nèi)置抓鉗時(shí)，先移去錨定裝置，內(nèi)置抓鉗尾端則處于自由狀態(tài)。經(jīng)腹部戳孔置入操作鉗，使操作套桿頭端靠近空心套桿尾端，在插頭接通電源線，并調(diào)節(jié)控制開(kāi)關(guān)于合適狀態(tài)，則電磁鐵開(kāi)始工作。使操作套桿頭端帶有磁力，可與空心套桿尾端自動(dòng)對(duì)位相吸。此時(shí)第一連接孔及第二連接孔相對(duì)合，擠捏手柄，推桿座推動(dòng)操作桿移動(dòng)，并依次穿過(guò)第二連接孔和第一連接孔，與彈片尾端的卡頭接觸，并克服彈簧的彈力，推動(dòng)彈片向空心套桿頭端前方移動(dòng)。此時(shí)，無(wú)損傷鉗夾頭張開(kāi)，松開(kāi)所鉗夾組織后，松開(kāi)手柄，彈簧舒展，彈片向空心套桿尾端移動(dòng)，無(wú)損傷鉗夾頭閉合。經(jīng)腹壁戳孔將內(nèi)置抓鉗和操作鉗一起取出，斷開(kāi)插頭，內(nèi)置抓鉗和操作鉗即可分離。術(shù)中如要改變內(nèi)置抓鉗鉗夾位置，重復(fù)上述步驟即可。

4 結(jié)語(yǔ)

利用體外磁體錨定內(nèi)置抓鉗可減少腹腔鏡手術(shù)戳孔數(shù)量，在腹腔鏡手術(shù)中，根據(jù)解剖部位和手術(shù)進(jìn)程，夾持鉗需要不斷更換組織鉗夾部位，以方便手術(shù)操作，因此，在整個(gè)系統(tǒng)中內(nèi)置抓鉗與操作鉗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是重點(diǎn)。我們通過(guò)在操作鉗頭端設(shè)置電磁裝置，并通過(guò)改變電磁裝置電源正負(fù)極來(lái)改變電磁裝置的磁場(chǎng)方向從而巧妙掌控操作鉗與內(nèi)置抓鉗之間的結(jié)合與分離。通過(guò)位于操作鉗內(nèi)的操作桿可控制內(nèi)置抓鉗鉗頭的張開(kāi)和閉合。總之，借助該系統(tǒng)可有效實(shí)現(xiàn)減戳卡腹腔鏡手術(shù)，進(jìn)一步減少腔鏡手術(shù)創(chuàng)傷，是腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)再微創(chuàng)的有效途徑。該系統(tǒng)易加工制造、可操作性強(qiáng)，可在臨床推廣。