磁吻合腸造瘺口還納術(shù)的動物實驗研究

蘇柯帆 徐吉華 呂毅2，3 盧云

(1 青島大學(xué)附屬醫(yī)院普通外科醫(yī)療中心，山東 青島 266003；2 西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院精準(zhǔn)外科與再生醫(yī)學(xué)國家地方聯(lián)合工程研究中心； 3 西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院肝膽外科)

結(jié)直腸癌是常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，其發(fā)病率排在所有惡性腫瘤的第3位[1]。而結(jié)直腸癌患者接受手術(shù)治療后，常常出現(xiàn)吻合口瘺等嚴(yán)重的并發(fā)癥[2-4]，較多研究認(rèn)為采用預(yù)防性腸造口可降低術(shù)后吻合口瘺的發(fā)生率及再次手術(shù)的風(fēng)險[5-8]。行預(yù)防性腸造口術(shù)后患者還需行腸造口還納手術(shù)，來恢復(fù)正常腸道解剖結(jié)構(gòu)及排便功能。現(xiàn)傳統(tǒng)的開腹還納手術(shù)需要較大的切口，以便于分離部分腹腔粘連，術(shù)后有發(fā)生吻合口瘺、腹腔粘連和腸梗阻等并發(fā)癥可能[9-11]。目前，磁吻合技術(shù)在胃腸道重建中逐漸推廣應(yīng)用，其應(yīng)用和研究價值也受到廣泛關(guān)注。本研究通過建立新西蘭兔的結(jié)腸造瘺口模型，均應(yīng)用一對磁環(huán)進行腸造口還納，探討磁吻合技術(shù)在結(jié)腸還納中應(yīng)用的可行性及安全性。

1 材料與方法

1.1 磁吻合技術(shù)實驗的磁性材料與裝置

結(jié)構(gòu)和尺寸一致的一對釹鐵硼(NdFeB，N45)磁環(huán)(圖1A、B)，表面鍍鎳提高耐腐蝕性能和生物相容性。磁環(huán)的外徑為10.0 mm，內(nèi)徑為6.1 mm，總厚度為2.0 mm，磁環(huán)質(zhì)量為0.710 g，磁表面磁場強度約2 100～2 300 GS，磁環(huán)充磁方向為沿圓柱體軸向進行充磁。磁環(huán)打結(jié)固定一根手術(shù)絲線與輔助軟管相連接(圖1C)。

1.2 實驗動物

新西蘭種兔15只，雌雄不限，體質(zhì)量為2.2～2.5 kg，由西安交通大學(xué)實驗動物中心提供。保證清潔飼料及水源，于西安交通大學(xué)動物實驗中心適應(yīng)性喂養(yǎng)7 d后進行后續(xù)實驗。

A、B：磁環(huán)外觀及尺寸，C：磁環(huán)與絲線及軟管制成的磁環(huán)置入裝置

1.3 實驗方法

磁吻合實現(xiàn)腸造瘺口還納手術(shù)實驗的設(shè)計思路見圖2。將兔禁食24 h后稱質(zhì)量后麻醉。于下腹部正中做約10 cm長的切口，分離腹壁各層，打開腹腔，尋找結(jié)腸位置。將距回盲瓣約15～20 cm處行結(jié)腸分離，用1號慕絲線將距離擬造口位置2.5 cm左右的腸壁靠近固定，避免將結(jié)腸系膜夾雜于其中(圖3A)，于左下腹部做腹壁結(jié)腸造瘺口(圖3B)，檢查腸管無破損、出血，腹腔內(nèi)無出血及異物存留，用4號慕絲線逐層縫合腹壁。術(shù)后前3 d，每天一次肌肉注射青霉素4×106U 抗感染。每日監(jiān)測兔體質(zhì)量及觀察兔術(shù)后進食、精神狀態(tài)、造口排便以及腹部切口愈合情況。術(shù)后第10天，篩選出手術(shù)耐受力強、進食及精神狀態(tài)良好、造口排便正常、體質(zhì)量變化小于10%的兔10只，進行后續(xù)磁吻合手術(shù)實驗。

第一步為磁環(huán)置入術(shù)。兔麻醉后固定于手術(shù)臺上，首先將消毒后的磁環(huán)及輔助軟管前段涂抹石蠟油，輕柔地置入一側(cè)腸造口，進入深度約2.5 cm，需注意防止輔助軟管與磁環(huán)位置改變；再將另一個磁環(huán)置入另一側(cè)腸造口內(nèi)，調(diào)整至適當(dāng)位置后，使兩個磁環(huán)自行吸引。通過腹部X線透視，來驗證兩個磁環(huán)是否精確耦合(圖4A)。若磁環(huán)未能準(zhǔn)確耦合，牽拉絲線分離后，再次行置入操作并X線透視確認(rèn)耦合。完成磁環(huán)置入術(shù)后，記錄從置入第一個磁環(huán)到兩個磁環(huán)精確耦合所用的時間(磁環(huán)置入時間)。術(shù)后兔常規(guī)飼養(yǎng)，每日X線檢查關(guān)注磁環(huán)位置變化，直至兔的X線透視檢查已不見磁環(huán)時，認(rèn)為兩個磁環(huán)已排出體外，記錄磁環(huán)在兔體內(nèi)存留的時間。此時應(yīng)用X線腸造影確認(rèn)吻合口腸管通暢情況，向一側(cè)結(jié)腸造口腸管腔內(nèi)緩慢推注稀釋后的碘海醇造影劑，10 min后行X線透視，觀察結(jié)腸充盈情況，觀察吻合口周圍有無造影劑外溢(圖4B)。確認(rèn)吻合通暢后，可進行第二步，造口關(guān)閉術(shù)。消毒兔下腹部及腸造瘺口區(qū)域，沿造口周圍延伸切口，分離腸管周圍粘連，以1號慕絲線縫合關(guān)閉造口腸管，最后關(guān)閉腹腔，結(jié)束手術(shù)，記錄手術(shù)所用時間。磁吻合還納術(shù)平均操作時間為磁環(huán)置入時間+造口關(guān)閉術(shù)時間。

A：結(jié)腸造瘺口模型的建立；B：自結(jié)腸造口置入磁環(huán)并在合適位置對位吸引(磁環(huán)置入術(shù))；C：磁環(huán)間的腸壁缺血壞死后，磁環(huán)脫落，D：縫合關(guān)閉腹壁的腸造瘺口(造口關(guān)閉術(shù))

A：將距腸造口2.5 cm腸管遠(yuǎn)離腸系膜處靠近固定，B：結(jié)腸腹壁造瘺口

手術(shù)完成后，每日觀察兔術(shù)后進食、精神狀態(tài)、排便情況及腹部切口愈合情況，監(jiān)測記錄兔體質(zhì)量。對于出現(xiàn)進食明顯減少、體質(zhì)量減輕超過30%、運動明顯減少等異常的兔，給予深麻醉處死后解剖觀察并分析原因。術(shù)后第28天結(jié)束實驗，記錄兔的存活情況及并發(fā)癥發(fā)生情況。解剖剩余所有兔，獲取吻合口所在腸段，一端連接測壓器軟管，一端連接加壓器，以手術(shù)絲線捆綁固定，將腸段組織完整浸泡于生理鹽水中，增加腸腔內(nèi)壓力，當(dāng)出現(xiàn)第一個氣泡時，認(rèn)為此時為腸爆破壓力。切開吻合口腸段，觀察吻合口愈合情況，截取吻合口處組織，常規(guī)石蠟包埋切片，行HE染色及Masson染色，顯微鏡下觀察組織愈合重生情況。

A：經(jīng)造口置入磁環(huán)后，X線透視證實磁環(huán)精確耦合，B：磁環(huán)脫出體外后，X線消化道造影顯示雙側(cè)結(jié)腸造影劑充盈，箭頭指向為形成的吻合口

2 結(jié) 果

2.1 實驗動物存活情況及并發(fā)癥

在所篩選的10只進行磁吻合還納手術(shù)實驗中，兔的生存率為80%，2只兔發(fā)生發(fā)生腸瘺情況。觀察發(fā)現(xiàn)，所有兔經(jīng)歷手術(shù)后的第1、2天均出現(xiàn)明顯食欲減弱，進食明顯減少，排便為稀便且量減少，自主活動減少，精神狀態(tài)一般。手術(shù)后第3天開始，兔的進食進水情況隨時間推移逐漸增加，自主活動增多，第5天時食量達(dá)到術(shù)前水平。實驗中2只兔死亡，其余正常存活。死亡兔均進行剖腹探查，1只兔因置入磁環(huán)后第3天死亡，解剖發(fā)現(xiàn)磁環(huán)處腸管破裂，1只置入磁環(huán)后第9天因造口腸管縫線縫合處出現(xiàn)腸瘺死亡。

2.2 腸管吻合操作時間

本研究磁吻合還納術(shù)平均操作時間為(16.80±2.74)min。

2.3 磁環(huán)體內(nèi)存留時間

兔體內(nèi)磁環(huán)存留平均時間為(6.11±0.99)d。其中1只兔置入磁環(huán)后第3天死亡，其余兔體內(nèi)磁環(huán)于術(shù)后第5～8天成功脫出，未發(fā)生磁環(huán)長時間滯留兔體內(nèi)情況。

2.4 吻合口的爆破壓力、大體外觀及組織學(xué)形態(tài)

測得吻合口處腸段平均爆破壓力為(18.86±0.93)kPa。磁吻合形成的吻合口組織黏膜光滑、平坦，無縫線等異物殘留。組織病理學(xué)檢查顯示吻合口完全愈合，存在新生膠原纖維，黏膜層連續(xù)，表面相對光滑，無缺血或壞死組織(圖5)。

3 討 論

日本學(xué)者OBORA等[12]在1978年利用釤鈷磁環(huán)對磁性吻合技術(shù)展開了開創(chuàng)性的探索，在動物實驗中發(fā)現(xiàn)使用該磁環(huán)可對小血管進行迅速、可靠的吻合。其后諸多專家學(xué)者進行了更加廣泛的實驗研究，包括血管吻合[13-15]、胃腸吻合[16-17]、腸腸吻合[18-19]、膽總管-空腸吻合[20-22]，并認(rèn)為磁吻合具有可行性并且具有一定的優(yōu)勢。2008年北京大學(xué)候鄭生等[23-24]利用磁壓榨吻合技術(shù)解除犬的腸梗阻研究取得成功，并探索了磁力大小對吻合口效果的影響。西安交通大學(xué)呂毅團隊[25-32]在“磁外科”領(lǐng)域有其獨到的探究，設(shè)計出無縫線血管吻合器、腸腸吻合器、膽腸吻合器、胰腸吻合器、肝外門腔分流器以及直腸陰道瘺修補器等各式磁性器械并獲得諸多專利，同時在臨床領(lǐng)域成功完成了中國首例磁壓榨膽道疏通術(shù)，而且取得了良好的治療效果。2017年GRAVES等[33]開發(fā)了商品化磁吻合器Harrison Ring，并經(jīng)美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)用于臨床試驗，同年TOSELLI等[34]在兩個回腸造口還納的兒童患者中應(yīng)用該磁環(huán)，吻合效果良好，沒有出現(xiàn)吻合口瘺等明顯并發(fā)癥。

A：磁吻合口形成后的腸管外觀，B：磁吻合口黏膜外觀，C：磁吻合口組織HE染色觀察，D：磁吻合口組織Masson染色觀察

目前消化系統(tǒng)吻合重建常采用手工縫合和釘式吻合器吻合，手工縫線吻合的吻合速度慢，手術(shù)時間長，存在縫線異物反應(yīng)，而且對術(shù)者的操作技巧要求高；釘式吻合器操作簡易，吻合質(zhì)量高，縮短手術(shù)時間，但仍有一定的吻合口瘺和狹窄發(fā)生率[35-36]。外科醫(yī)生一直在探索減小手術(shù)創(chuàng)傷和縮短手術(shù)時間的新方式，其中磁吻合技術(shù)能實現(xiàn)器官管腔的無線無釘吻合，也為微創(chuàng)操作提供了可能性。

本研究選用了結(jié)構(gòu)簡單的環(huán)狀磁體，其圓柱體直徑與兔的結(jié)腸內(nèi)徑相當(dāng)。一方面該結(jié)構(gòu)相對圓滑，避免了不規(guī)則的外形對消化道管腔造成銳性損傷，也減輕了后期磁環(huán)排除體外的難度，降低了長期滯留腸道內(nèi)的概率；另一方面圓形磁環(huán)簡潔的構(gòu)造使其相互耦合操作過程相對簡單，也節(jié)約了手術(shù)操作時間。此次動物實驗結(jié)果表明，磁吻合應(yīng)用于該手術(shù)中具有一定的優(yōu)勢：①通過腸造瘺口置入磁環(huán)來完成腸管的吻合，簡化了手術(shù)中腸吻合的操作，減小后續(xù)還納手術(shù)操作時的手術(shù)創(chuàng)傷；②磁吻合重建的吻合口無異物殘留，杜絕了異物反應(yīng)，吻合口標(biāo)本大體觀察顯示吻合口組織愈合良好，黏膜光滑平整；③置入磁環(huán)脫出后，腸側(cè)-側(cè)吻合口已形成。觀察吻合口無并發(fā)癥、遠(yuǎn)端腸道功能正常時，再行關(guān)閉造口，完成還納手術(shù)。如若發(fā)生吻合口瘺等問題時，預(yù)留了糞便轉(zhuǎn)流的造瘺口路徑，減小發(fā)生并發(fā)癥的嚴(yán)重程度；④磁吻合裝置的放置和排出困難限制了其廣泛應(yīng)用，此次實驗通過造口進行磁環(huán)的放置，同時腹壁造口處保持通暢，無需即刻在吻合處實現(xiàn)腸管的通暢，因此無需使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的磁環(huán)，減小了磁環(huán)耦合的難度，而腹壁上腸造瘺口的通暢，也為磁環(huán)的排出提供了另一條路徑。

實驗中的不足之處：①本研究我們選用新西蘭兔為實驗對象，其生理及解剖與人體存在較大差異，腸腔細(xì)小，增加了操作難度，實驗動物受到手術(shù)創(chuàng)傷及腸道異物影響大，置入磁環(huán)時的不當(dāng)操作可能會損傷腸道，引起腸穿孔等并發(fā)癥；②磁吻合成功后，仍需要再次手術(shù)關(guān)閉造瘺口腸管，尚未避免二次手術(shù)造成的創(chuàng)傷，且存在形成殘端腸瘺的風(fēng)險。盡管本實驗與臨床手術(shù)有較大差異，但其結(jié)果并不影響磁吻合在結(jié)腸造瘺口還納術(shù)中可行性的探討。在此實驗基礎(chǔ)上，使用豬、狗等實驗動物，更加貼近臨床手術(shù)操作過程，也可進行釘式吻合、縫線吻合、磁吻合的效果比較，驗證該吻合方案的安全性和高效性，取得更加直觀的實驗效果。

總之，磁吻合技術(shù)在兔的結(jié)腸造瘺口還納術(shù)研究中展現(xiàn)了一定的可行性，有較好的微創(chuàng)技術(shù)臨床應(yīng)用前景。磁吻合技術(shù)作為一種新型的管腔吻合技術(shù)逐漸在臨床應(yīng)用中展現(xiàn)了良好的效果,未來可將腔鏡技術(shù)、內(nèi)鏡技術(shù)、介入醫(yī)學(xué)等與磁吻合技術(shù)結(jié)合，可進一步實現(xiàn)手術(shù)的微創(chuàng)，保證吻合效果的同時減小手術(shù)創(chuàng)傷。相信隨著微創(chuàng)外科的發(fā)展，磁外科技術(shù)會有更加廣泛的臨床應(yīng)用。