磁控腹腔鏡手術內置抓鉗離合系統(tǒng)的設計

田波彥，馬佳，劉豪，付珊，呂毅,4，嚴小鵬,4

1.西安交通大學第一附屬醫(yī)院 肝膽外科，陜西 西安 710061；2.西安交通大學第三附屬醫(yī)院（陜西省人民醫(yī)院） 腫瘤外科，陜西 西安 710068；3.西安交通大學醫(yī)學部 啟德書院，陜西 西安 710061；4.陜西省再生醫(yī)學與外科工程研究中心，陜西 西安 710061

引言

腹腔鏡微創(chuàng)手術可有效減少手術創(chuàng)傷，促進患者術后快速康復，是現(xiàn)代普通外科重要發(fā)展趨勢。減少腹部戳卡數(shù)量和術后戳卡瘢痕對腹腔鏡微創(chuàng)手術提出了更高的要求。減戳卡手術是腹腔鏡微創(chuàng)手術再微創(chuàng)發(fā)展思路之一。但是以犧牲操作的便捷性和安全性為代價的減戳卡技術是有違外科技術健康發(fā)展的。因此，如何在滿足便捷安全的操作前提下來實現(xiàn)減戳卡，是需要外科醫(yī)生深入研究的問題。借助人體自然腔道可減少體表戳孔，從外在實現(xiàn)了減戳卡，但這并非正真的減戳卡技術，只是把穿刺孔從腹壁轉移到了空腔臟器，這反而增加了手術操作難度及術后并發(fā)癥的發(fā)生率[1]。

近些年，磁外科（Magnetic Surgery，MS）技術發(fā)展迅速，已形成了以磁壓榨技術（Magnetic Compression Technique，MCT）、磁錨定技術（Magnetic Anchor Technique，MAT）、磁導航技術（Magnetic Navigation Technique，MNT）、磁懸浮技術（Magnetic Levitation Technique，MLT）四大技術為核心的框架體系。磁錨定技術（Magnetic Anchoring Technique，MAT）是借助“非接觸性”磁場力，利用體外磁體（或腔外磁體）對體內/腔內磁體（或順磁性材料）進行“非接觸性”牽拉固定，以滿足外科手術或內鏡操作需要的磁外科技術，其中體外磁體（或腔外磁體）稱為錨定磁體；體內/腔內磁體或（順磁性材料）稱為靶磁體。借助磁錨定技術可實現(xiàn)減戳卡手術。通過錨定磁體對靶磁體進行牽拉固定可取代腔鏡手術中牽拉暴露抓鉗的操作，從而實現(xiàn)減戳卡的目的，目前已有報道相關研究報道[2-3]。但是，磁錨定輔助減戳卡手術實施的關鍵在于有能夠便捷實現(xiàn)內置抓鉗與操作桿離合的操作器械。內置抓鉗與操作桿的離合可依靠機械結構來實現(xiàn)，但此種依靠機械結構控制離合的效率一般較低，操作起來便捷性較差。為此，我們設計發(fā)明了基于磁錨定技術的減戳卡手術的磁控腹腔鏡手術內置抓鉗離合系統(tǒng)。

1 設計思路

內置抓鉗快速便捷離合功能的實現(xiàn)是基于MAT的減戳卡手術的關鍵。我們的設計思路是在腹腔鏡內置抓鉗的尾部和操作鉗的頭部分別安裝釹鐵硼永磁體來完成內置抓鉗與操作桿的結合，同時在操作桿頭部和手柄處設置連鎖牽拉機構來實現(xiàn)內置抓鉗與操作桿的分離。使用時，內置抓鉗尾部磁體與操作桿頭部的磁體相吸后，經(jīng)主操作孔置入，內置抓鉗鉗夾組織后，啟動連鎖牽拉機構，內置抓鉗就可與操作桿分離。

2 基本結構

2.1 內置抓鉗

內置抓鉗內部結構，見圖1，其結構包括套桿，套桿尾部有圓環(huán)狀第一磁體，在套桿內部有彈簧片，彈簧片頭端為夾頭，彈簧片尾端有卡頭，套桿內有卡釘，卡釘和卡頭固定彈簧的兩端，套桿尾部和第一磁體有第一通孔，第一通孔貫穿套桿尾部和第一磁體，經(jīng)套桿的內部可通至卡頭。

圖1 內置抓鉗結構示意圖

2.2 操作鉗

操作鉗內部結構，見圖2，包括操作桿，操作桿內有實心圓柱狀的推送桿，操作桿頭部內有第二磁體，固定座與操作桿尾端牢固連接，并套于操作桿上，U形的手柄的兩端分別固定連接于固定座及推桿座上。內置拉桿頭部與第二磁體牢固連接，尾部穿過固定座后與滑動座牢固固定，操作桿尾端穿過固定座和滑動座后嵌套于推桿座內，滑動座能沿操作桿軸向滑動，曲臂上端與滑動座牢固固定，前端穿過連接座與拉環(huán)相連接，曲臂在連接座內可前后移動；操作桿的前部設置有第二彈簧，自然狀態(tài)下第二彈簧的彈力保持第二永磁體位于操作桿的頭部；操作套桿頭部和第二永磁體有第二通孔，第二通孔貫穿操作桿頭部和第二永磁體，供操作桿穿過。

圖2 操作鉗結構示意圖

3 工作過程

（1）術中使用時，第一磁體和第二磁體之間的吸力可使操作桿頭部與內置抓鉗尾部相吸對合，見圖3。

圖3 內置抓鉗與操作鉗結合的狀態(tài)示意圖

（2）將操作鉗和內置抓鉗經(jīng)腹壁戳孔置入腹腔，擠捏手柄時，推桿座推動操作桿移動，并依次穿過第二通孔和第一通孔，與彈簧片尾端的卡頭接觸，并克服彈簧的彈力，推動彈簧片向套桿頭端移動，見圖4。此時，夾頭張開可鉗夾組織。

圖4 操作桿控制抓鉗的示意圖

（3）夾頭內鉗夾組織后，松開手柄，彈簧舒展，彈簧片向套桿端移動，夾頭則可咬緊組織。

（4）拉動拉環(huán)，拉環(huán)通過曲臂帶動內置拉桿，內置拉桿頭端帶動第二磁體克服第二彈簧的彈力，遠離第一磁體，隨著第一磁體和第二磁體距離的增大，吸力減小，操作鉗頭端則與內置抓鉗尾端實現(xiàn)分離，取出操作鉗，內置抓鉗被留置腹腔內，見圖5。

圖5 操作桿與內置抓鉗分離的示意圖

當需要更換內置抓鉗的鉗夾位置或需要取出內置抓鉗時，重復上述步驟即可。

4 應用效果

磁控腹腔鏡手術內置抓鉗及操作桿試驗樣件，在體內外進行了相關實驗性驗證。體外實驗表明操作桿頭端與內置抓鉗尾端靠近時，操作桿頭端的永磁體與內置抓鉗尾端的永磁體可迅速精準對位吸合，使操作桿與內置抓鉗成為整體，并且這兩個永磁體之間的吸力遠大于推動桿推動彈簧片的摩擦力，能夠使內置抓鉗的鉗頭根據(jù)需要任意張合，拉動拉環(huán)使操作桿頭端的永磁體克服磁性吸引力后移，然后操作桿與內置抓鉗分離。實驗犬體內實驗顯示，內置抓鉗和操作桿能順利通過腹壁戳卡，鉗頭可牢固抓持組織，內置抓鉗尾端可被體外腹壁的錨定磁體牢固錨定。體內外試用結果表明磁控腹腔鏡手術內置抓鉗離合系統(tǒng)能滿足臨床操作。

5 討論

腹腔鏡手術是目前腹部外科疾病微創(chuàng)化治療的主要途徑。減戳卡手術是腹腔鏡手術再微創(chuàng)化的研究趨勢之一?？p線懸吊輔助技術可減少腹部戳卡數(shù)量，可作為減戳卡手術的一種方法[4-6]，但其缺點是組織一旦被縫線懸吊后其牽拉方向基本固定，術中如需再改變組織牽拉方向就較為困難，因此其靈活性大大折扣，臨床應用價值不高。單孔腹腔鏡手術對腔鏡手術器械要求高、操作過程中存在各個操作桿之間相互干擾的問題[7]，臨床難以普及。

近些年磁外科（Magnetic Surgery，MS）技術發(fā)展迅速，其臨床應用范圍不斷拓展，根據(jù)磁外科技術臨床應用原理的不同，目前磁外科已發(fā)展成了以磁壓榨技術（Magnetic Compression Technique，MCT）、 磁 錨 定 技 術（Magnetic Anchor Technique，MAT）、磁導航技術（Magnetic Navigation Technique，MNT） 和 磁 懸 浮 技 術（Magnetic Levitation Technique，MLT）為核心的框架體系。磁外科相關技術已用于血管吻合[8-11]、胃腸道吻合[12-15]、膽腸吻合[16-17]、食管狹窄/閉鎖再通[18-19]、膽管狹窄/閉鎖再通[20-21]、治療性造瘺[22-23]、瘺口修補[24-25]、腹腔大血管血流阻斷[26]、抗胃食管返流[27]、輔助內鏡下粘膜剝離術[28]等。

為此我們提出了磁控離合設計方案。磁控腹腔鏡手術內置抓鉗離合系統(tǒng)的設計方案具有以下優(yōu)點：① 離合控制方便，依靠磁體之間的自然吸力，可實現(xiàn)操作鉗與內置抓鉗的結合；② 推桿及彈簧片設計使內置抓鉗鉗口張合便捷；③ 磁體吸力與隨磁體間距增加而減小，利用該特性，通過改變操作鉗頭部磁體的位置可方便控制內置抓鉗的離合；④ 該結構設計巧妙，加工簡單，操作方便；⑤ 借助該裝置可實現(xiàn)真正意義上的減戳卡手術。

磁錨定已是成熟技術，但若缺乏與磁錨定技術配套的能夠滿足不同使用需求的手術器械，磁錨定技術將失去用武之地。磁控腹腔鏡手術內置抓鉗離合系統(tǒng)的設計研發(fā)巧妙借助磁錨定技術的優(yōu)勢實現(xiàn)了減戳卡臨床需求，在臨床上有很大推廣應用前景。