磁力可調式消化道磁吻合裝置的研制

馬佳，祝旭龍，李建輝，程沖，章建飛，呂毅，嚴小鵬

1. 陜西省人民醫(yī)院 腫瘤外科，陜西 西安 710068；2. 西安交通大學第一附屬醫(yī)院 a. 精準外科與再生醫(yī)學國家地方聯(lián)合工程研究中心；b. 肝膽外科，陜西 西安 710061

引言

自1978年Obora等[1]報道了磁環(huán)血管端端吻合的實驗研究以來，利用磁體的吸力進行空腔臟器吻合重建的研究越來越多，并已逐步形成了以磁壓榨技術（Magnetic Compression Technique，MCT）為核心的消化道吻合重建新模式。MCT是利用兩個或兩個以上磁體（或數(shù)個磁體與數(shù)個順磁性材料）之間的磁性吸引力, 通過開腹（胸）手術、腔鏡手術、內(nèi)鏡操作、介入操作等來實現(xiàn)臟器的連接再通、組織的壓榨閉合、管腔內(nèi)容物的限流等，從而實現(xiàn)對臨床疾病進行診斷和治療的目的[2]。MCT目前已涉及胃腸道吻合[3-6]、食管閉鎖再通[7-8]、血管吻合[9-12]、直腸陰道瘺閉合修補[13-15]、膽道狹窄再通[16-17]、膽腸吻合[18]、消化道造瘺[19-21]等。

MCT實現(xiàn)吻合重建的基本病理變化過程為：壓榨組織發(fā)生缺血-壞死-脫落，壓榨旁組織發(fā)生粘連-修復-愈合[22]。在此病理變化過程中，磁體間壓榨力的大小直接影響到吻合的建立。當壓榨力過小時，不足以克服胃腸道的蠕動力和組織牽拉，不能形成可靠的組織連接，因此也無法完成壓榨吻合的過程；當壓榨力過大時，受壓組織缺血-壞死-脫落速度遠遠快于壓榨旁組織的粘連-修復-愈合過程時，會增加吻合口漏的發(fā)生；當壓榨力能夠實現(xiàn)可靠的組織連接，但受壓組織缺血-壞死-脫落速度遠遠慢于壓榨旁組織的粘連-修復-愈合過程時，會出現(xiàn)磁體脫落延遲，增加吻合口狹窄的發(fā)生。因此，在MCT中，合適范圍的壓榨力對壓榨吻合的效果至關重要[23]。磁體間的壓榨力取決于兩方面：① 磁體因素，包括磁體的大小、形狀、材料等；② 磁體的間距，磁體的間距又取決于欲吻合部位組織的厚度。當一對磁體加工完成后，磁體間的磁力學性能已經(jīng)成了不變量，而欲吻合部位的組織厚度也無法改變，術前也常難以評估預測。因此在臨床中如何使接受磁壓榨吻合的患者能夠獲得最合適的壓榨吻合力是亟待解決的關鍵問題。

目前，消化道磁吻合的實驗研究及臨床病例所用的磁體磁力均不可調節(jié)。為此，我們提出了磁力可調式消化道磁吻合裝置的設計方案，現(xiàn)介紹如下。

1 設計思路

合適的磁力是關乎磁壓榨消化道吻合重建成敗的關鍵，而磁力與磁體間距離相關，磁體間距取決于欲吻合部位消化道管壁的厚度。針對因個體差異、吻合部位不同而導致的欲吻合消化道管壁厚度不一致的問題，我們提出了磁力可調式消化道磁吻合裝置的設計理念。在我們的設計中，該磁吻合裝置可以針對不同患者、不同消化道管壁厚度進行自由加載組裝磁體，從而調控磁力大小。吻合裝置的組裝架帶有可伸縮的連接桿，根據(jù)術中不同組織厚度需求，通過調節(jié)連接桿長度，加載或卸載磁體就可以調節(jié)子母磁體之間的磁力，尋求滿足消化道磁壓榨吻合所需的最佳磁力，從而實現(xiàn)消化道的安全吻合重建。吻合裝置的磁力完全可根據(jù)實際需求自由調節(jié)，組裝簡單，安全可靠，在壓榨吻合完成后可經(jīng)消化道排出，無異物殘留，更不會出現(xiàn)吻合口狹窄，從而增加了磁吻合裝置的靈活性與安全性。

2 基本設計

磁力可調式消化道磁吻合器包含由母磁體、子磁體、加載磁體及組裝架四部分，下面結合示意圖予以說明。

2.1 子、母磁體及加載磁體的結構

子、母磁體及加載磁體材料均選用N48燒結釹鐵硼永磁材料精加工成型，氮化鈦表面鍍層。子、母磁體及加載磁體為圓環(huán)形（圖1a），外徑20～30 mm，內(nèi)徑10～15 mm，厚2 mm，磁體邊緣倒角。倒角結構可減少磁吻合裝置邊緣對吻合口組織的剪切力，增加吻合安全性。

2.2 組裝架的結構

組裝架呈中空的“T”形結構，包括底座、連接桿及伸縮槽三部分（圖1b）。組裝架底座外徑與子母磁體的外徑相匹配，連接桿外徑與子母磁體內(nèi)徑相匹配。在連接桿內(nèi)部有凹形的伸縮槽，通過調節(jié)伸縮槽可調節(jié)連接桿的長度，當連接桿長度增加后，可在連接桿上加載磁體，進而調節(jié)子母磁體的吸力。組裝架可由順磁性材料如純鐵、坡莫合金、硅鋼等材料加工而成。圖1c為動物實驗中所用到的磁力可調式消化道磁吻合裝置的試用品。

圖1 磁力可調式消化道磁吻合基本結構示意圖

3 使用方法

可調式磁力吻合裝置的使用過程如圖2所示。以腸道端側吻合為例，先沿端側腸管邊緣行連續(xù)荷包縫合掛線，將母磁體及組裝架置入端側腸管，并收緊荷包線將端側腸管固定于組裝架，如圖2a所示。在側側腸管內(nèi)置入子磁體，并于腸道側壁預吻合部位用電刀開孔，如圖2b所示，孔徑略小于磁體內(nèi)徑，以避免腸管管壁壓榨不全。將側側腸管及子磁體向端側腸管靠近，則子母磁體自動對位吸合（圖2c），如磁力吻合牢靠，則吻合操作完成。如腸壁較厚或組織張力大，磁力偏小，壓榨不牢靠時，則可調節(jié)連接桿長度，并逐步增加加載磁體，直到磁力滿足壓榨需要，如圖2d所示。前期以比格犬為實驗動物對操作的可行性進行驗證，該可調式磁吻合裝置使用便捷、操作簡單、磁力可控性強，具備臨床應用推廣價值。

圖2 可調式磁力吻合裝置的使用過程示意圖

4 磁力測試及初步動物實驗

用電子萬能試驗機（型號：UTM6202，深圳三思縱橫科技股份有限公司）對不同的磁體組合后磁體間的壓榨力進行了測試，測試結果如圖3所示。使用過程中根據(jù)吻合部位組織厚度選擇合適數(shù)量的磁體組合方式。圖4所示為動物實驗操作過程，術中使用的磁體組合數(shù)為4個。

圖3 不同磁體組合下的磁力測試

圖4 動物實驗操作過程

5 討論

磁壓榨技術用于空腔臟器吻合屬于非貫穿式吻合模式，與傳統(tǒng)的縫線吻合及訂式吻合相比，最大的優(yōu)勢在于吻合口組織內(nèi)無異物（縫線、吻合釘）穿透，因此即使是在感染狀態(tài)、炎癥水腫比較重的情況下，依然能夠實現(xiàn)吻合，這已在我們前期的膽道損傷后的一期吻合重建[24]及腸瘺腹腔感染狀態(tài)下的小腸吻合[25]動物實驗中得到了證實。MCT在胃腸道吻合重建中的應用，有望改變一些疾病的傳統(tǒng)治療理念，誕生一批顛覆性的外科新技術。MCT與內(nèi)窺鏡技術相結合，能使部分原本只有通過開腹手術才能治療的疾病，在內(nèi)鏡微創(chuàng)下就能得到有效治療[22]。

現(xiàn)有的磁吻合裝置磁力調控靈活性差，常需要加工大量的不同規(guī)格、不同磁力的磁體備選，而本文所介紹的磁力可調式消化道磁吻合裝置的設計可很好地解決磁力調控的難題。與現(xiàn)有的腸道磁吻合裝置相比其設計優(yōu)點如下：① 組裝架的設計能夠極大地方便術中對母磁體的控制；② 連接桿的使用能夠很好地引導子、母磁體的吸合，同時中空的連接桿可保證在吻合口建立之前維持腸道的通暢性，使食糜、消化液等能夠順利通過；③ 子、母磁體及加載磁體采用模塊化結構設計，可根據(jù)需要在組裝架上任意調配組裝，這樣就實現(xiàn)了根據(jù)不同組織厚度來調節(jié)磁力大小的個體精準化設計，增加了吻合的安全性，提高吻合效果。