磁輔助快速肝移植的血管吻合裝置的設(shè)計(jì)

史愛(ài)華，盧強(qiáng),c，嚴(yán)小鵬,c，王善佩,c，劉康,c，馬鋒，喬瑋,c，王浩華，呂毅,c

西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院 a.精準(zhǔn)外科與再生醫(yī)學(xué)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心；b.陜西省再生醫(yī)學(xué)與外科工程研究中心；c.肝膽外科，陜西 西安 710061

引言

血管重建是外科手術(shù)的常見(jiàn)操作之一。在肝移植手術(shù)中，血管重建速度決定了無(wú)肝期長(zhǎng)短。長(zhǎng)時(shí)間血流阻斷會(huì)導(dǎo)致靶器官缺血/淤血損害，而阻斷時(shí)間長(zhǎng)短與器官損害程度以及術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生密切相關(guān)。雖然肝移植術(shù)中靜脈轉(zhuǎn)流或背馱式肝移植可在一定程度上減輕腎臟或者胃腸道淤血情況，但是其操作復(fù)雜、技術(shù)難度較大，同時(shí)對(duì)于供肝的缺血時(shí)間并無(wú)改善，因此，探索更快的血管重建技術(shù)勢(shì)在必行。

在之前研究中，研究者們?yōu)榱私档脱芪呛想y度，實(shí)現(xiàn)快速血管重建，設(shè)計(jì)研發(fā)了吻合環(huán)[1-2]、吻合釘[3]、套管[4]、粘合劑[5]等多種血管吻合方法。而這些吻合裝置實(shí)現(xiàn)血管吻合后在吻合口附近長(zhǎng)期停留存在生物安全性隱患，因此近幾年來(lái)關(guān)于可降解、可吸收血管吻合裝置[6-10]的研究成為熱點(diǎn)。但是相關(guān)研究報(bào)道多是針對(duì)微小血管的快速血管重建，對(duì)于下腔靜脈等大血管的快速血管重建研究甚少。磁壓榨吻合作為一種新型的管腔重建方法，已被用于膽腸吻合[11-12]、腸腸吻合[13]、血管吻合[14-16]、閉塞膽道開(kāi)通[17]、狹窄食道開(kāi)通[18]等多種管腔的重建，具備操作簡(jiǎn)便、耗時(shí)短、術(shù)后并發(fā)癥少等諸多優(yōu)點(diǎn)。本研究依據(jù)前期研究基礎(chǔ)[19-21]，結(jié)合目前血管吻合裝置可降解、可吸收的思路，設(shè)計(jì)了一種可應(yīng)用于肝移植快速血管重建的磁性裝置。

1 設(shè)計(jì)思路

磁輔助快速肝移植的血管吻合裝置，主要針對(duì)目前臨床肝移植過(guò)程中肝上下腔靜脈、肝下下腔靜脈及門(mén)靜脈等大血管手工吻合用時(shí)較長(zhǎng)的問(wèn)題，采用快速血管重建的方法來(lái)縮短無(wú)肝期，在肝移植中實(shí)現(xiàn)快速、安全、可靠的血管重建，進(jìn)而減少術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率，促進(jìn)患者愈后恢復(fù)。該吻合裝置采用磁環(huán)和底座兩組件設(shè)計(jì)，其中磁環(huán)通過(guò)吸引力作用實(shí)現(xiàn)血流快速開(kāi)放，底座用來(lái)實(shí)現(xiàn)待吻合血管與裝置的固定。

2 基本結(jié)構(gòu)

磁輔助肝移植快速血管吻合裝置的基本結(jié)構(gòu)包括兩部分：磁環(huán)和底座。根據(jù)使用環(huán)境不同，磁環(huán)可分為整環(huán)和帶缺口的“C”型環(huán)兩種；根據(jù)手術(shù)縫合方式不同，配套的底座為帶孔底座和帶柱底座兩種。

2.1 磁環(huán)

磁環(huán)結(jié)構(gòu)如圖1所示，有整環(huán)和“C”型環(huán)兩種結(jié)構(gòu)，其中整環(huán)適用于血管離斷后再加載，主要加載至供肝側(cè)血管斷端，而“C”型磁環(huán)可在血管離斷之前直接加載到血管上，主要用于受體側(cè)。磁環(huán)采用高性能燒結(jié)釹鐵硼磁體（如N50）精加工而成，表面鍍氮化鈦或派瑞林。磁環(huán)的基本形狀為橢圓形，根據(jù)血管管徑不同，外壁長(zhǎng)軸尺寸為14～34 mm，外壁短軸尺寸為10～30 mm，壁厚2 mm，高4 mm?！癈”型環(huán)大體尺寸與整環(huán)相同，根據(jù)環(huán)大小不同，缺口尺寸2～5 mm不等。磁環(huán)邊緣做0.5 mm倒角處理。

圖1 磁環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 底座

根據(jù)縫合方式不同，與磁環(huán)配套的底座可分為帶孔底座和帶柱底座兩種。以“C”型磁環(huán)配套底座為例，其底座結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 “C”型環(huán)配套底座結(jié)構(gòu)示意圖

底座的凸臺(tái)部分與磁環(huán)缺口嚴(yán)密配合，防止血液滲漏；底座的缺口部分用于未離斷血管時(shí)直接套入。其中帶孔底座的孔尺寸為1.5～2.5 mm，用于穿過(guò)縫線將血管固定于底座，該底座結(jié)構(gòu)適用于間斷縫合方式；帶柱底座的邊緣圓柱直徑為2～3.5 mm，高2.5 mm，背側(cè)凹槽寬度為1 mm，深度為1 mm，通過(guò)將縫線掛于突出的柱子實(shí)現(xiàn)血管在底座的固定，該底座結(jié)構(gòu)適用于連續(xù)縫合方式，其中背側(cè)凹槽是為了防止縫線滑脫。與整環(huán)磁鐵配套的底座結(jié)構(gòu)與“C”型環(huán)配套底座結(jié)構(gòu)相似，但無(wú)凸臺(tái)和缺口。底座材料采用3D打印方式制備，材質(zhì)為聚乳酸。底座邊緣亦做0.5 mm倒角處理。

3 使用過(guò)程

該裝置的使用過(guò)程如下：① 將整環(huán)磁鐵和帶孔底座裝配到一起，形成圖3所示裝配體。將供肝的肝上和肝下下腔靜脈以及門(mén)靜脈三支血管分別套入相應(yīng)管徑的裝配體，然后外翻血管，采用Prolene線將血管固定于底座圓孔上，確保血管壁處于外翻狀態(tài)；② 通過(guò)環(huán)上缺口位置分別將“C”型磁環(huán)和帶缺口底座（此處以帶柱底座為例進(jìn)行闡述）套入供體未離斷的血管，然后將磁環(huán)和底座進(jìn)行裝配，裝配后結(jié)構(gòu)如圖4所示；③ 將圖4所示裝配體完成裝配后在未離斷血管上選擇好恰當(dāng)?shù)奈恢?，采用荷包縫線的方法將血管固定于底座的小圓柱上，利用血管阻斷鉗阻斷血流，隨后離斷血管，收緊縫線確保血管壁外翻；④ 移除受體肝臟；⑤ 將供體肝臟置于受體腹腔，調(diào)整適當(dāng)?shù)奈恢檬构w肝臟三支血管斷端分別與受體的血管斷端靠近，利用磁力完成血管對(duì)接；⑥ 開(kāi)放血流，拆除固定血管的Prolene線；⑦ 連續(xù)縫合每個(gè)裝配體上外翻的兩側(cè)血管斷端，縫合完成后，拆除磁環(huán)和底座。

圖3 整環(huán)磁體和花盤(pán)底座裝配圖

圖4 “C”型磁環(huán)和帶柱底座裝配圖

手術(shù)操作工程中，外科醫(yī)生可以根據(jù)個(gè)人手術(shù)習(xí)慣自由選擇磁環(huán)和底座搭配模式，需要注意的是應(yīng)確認(rèn)好供體及受體兩側(cè)磁環(huán)方向，保證兩側(cè)磁性裝置可準(zhǔn)確對(duì)吸，同時(shí)確保兩缺口磁環(huán)的缺口不重疊，避免缺口重合可能引發(fā)的滲漏。臨床應(yīng)用實(shí)例如圖5所示。

4 討論

本研究的創(chuàng)新之處在于：采用磁相互吸引快速實(shí)現(xiàn)血管重建大大縮短了無(wú)肝期時(shí)間，且與手工吻合一樣吻合完成后除縫線外沒(méi)有多余的吻合裝置留存體內(nèi)。通過(guò)簡(jiǎn)單縫合將血管斷端固定在磁輔助吻合裝置上，操作簡(jiǎn)單，助手醫(yī)生即可完成；磁對(duì)吸實(shí)現(xiàn)吻合后即可開(kāi)放血流，大大縮短無(wú)肝期時(shí)間，減輕缺血再灌注損傷。相對(duì)于以往報(bào)道的采用帶針磁環(huán)[14-16,19-21]和機(jī)械吻合環(huán)吻合[1-2,6-10]，本設(shè)計(jì)中的吻合裝置不留存體內(nèi)，無(wú)安全隱患；相對(duì)于常規(guī)手工吻合（時(shí)間約30 min），本裝置大大縮短了血流阻斷時(shí)間（時(shí)間可少于10 min）。雖然使用本裝置進(jìn)行血管重建可以大幅度縮短無(wú)肝期時(shí)間，降低并發(fā)癥發(fā)生率，使患者受益，但是還存在不足之處：吻合完成血流開(kāi)放后，在拆除磁輔助吻合裝置之前需要將血管斷端進(jìn)行手工縫合，沒(méi)有顯著降低手術(shù)操作者的操作難度和勞動(dòng)量。近年來(lái)，隨著濕表面粘接技術(shù)的發(fā)展，生物相容性良好的水凝膠被用于組織粘接[22-25]及斷面止血[26-28]，這類高強(qiáng)度可粘接水凝膠有望代替手工縫合，直接實(shí)現(xiàn)血管吻合。水凝膠在進(jìn)行組織粘接時(shí)需要對(duì)待粘接部位進(jìn)行一段時(shí)間的按壓來(lái)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的粘接，而本設(shè)計(jì)中磁輔助裝置剛好可以為中間壓榨的組織和水凝膠提供壓力，待水凝膠實(shí)現(xiàn)粘接后直接去除磁輔助裝置即可，無(wú)需再進(jìn)行手工縫合，操作更為簡(jiǎn)單快捷。

圖5 磁輔助快速肝移植手術(shù)操作過(guò)程

5 結(jié)論

減輕肝移植過(guò)程中肝臟缺血再灌注損傷的關(guān)鍵是快速血管重建，而傳統(tǒng)手工縫合的方式進(jìn)行血管重建速度提升空間有限，磁性血管快速吻合裝置將有助于縮短無(wú)肝期時(shí)間，有望極大程度減少肝移植術(shù)后并發(fā)癥，加快患者術(shù)后康復(fù)。理想的血管吻合裝置在設(shè)計(jì)上應(yīng)該滿足以下兩點(diǎn)要求：① 能夠?qū)崿F(xiàn)快速地血流開(kāi)放；② 不對(duì)患者愈后產(chǎn)生不良影響。本研究設(shè)計(jì)的磁輔助快速肝臟移植的血管吻合裝置巧妙的滿足了上述要求：① 僅需6～8針實(shí)現(xiàn)血管與底座的連接，該操作簡(jiǎn)單易行，低年資醫(yī)生亦可完成，配合體固定于血管上后，依靠磁力吸引可瞬間實(shí)現(xiàn)血管重建；② 將配合體上兩斷端血管縫合后，拆除磁體與底座，僅剩縫線，相對(duì)于手工吻合方式無(wú)其它異物殘留體內(nèi)，對(duì)患者無(wú)不利影響。