輔助胸腔鏡手術(shù)的磁錨定組織抓鉗及夾持器的設(shè)計

宋偉倫，馬鋒,1b，周振宇，湯博，劉科，嚴小鵬，史愛華,1b，陳雯雯，雷鳳萍，楊程，付軍科，王浩華,，呂毅,，張勇1b,

1. 西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院 a. 陜西省再生醫(yī)學(xué)與外科工程研究中心；b. 精準外科與再生醫(yī)學(xué)國家地方聯(lián)合工程研究中心；c. 肝膽外科；d. 胸外科，陜西 西安 710061；2. 西安邁格納特醫(yī)療科技有限公司，陜西 西安 710038；3. 西安交通大學(xué) 啟德書院，陜西 西安 710061

引言

2011年，Gonzalez-Rivas等[1]首次報道單孔胸腔鏡下肺葉切除術(shù)，由于單孔胸腔鏡手術(shù)創(chuàng)口更小、疼痛感更低，與微創(chuàng)理念更加契合[2]，于是其得到了胸外科醫(yī)生的廣泛認可并開始快速發(fā)展。但是，單孔操作對手術(shù)技術(shù)的要求較高，主要表現(xiàn)在置于同一操作口中的器械之間相互碰撞干擾及手術(shù)野暴露難度增加[3-4]。

磁錨定技術(shù)（Magnetic Anchor Technique，MAT）是利用磁體與磁體或磁體與順磁性物質(zhì)之間的磁場吸引力，使錨定磁體對靶磁體進行非接觸性空間錨定的技術(shù)[5-6]。MAT已經(jīng)應(yīng)用在腹腔鏡膽囊切除術(shù)[7]、經(jīng)臍LESS卵巢囊腫切除術(shù)[8]、腹腔鏡攝像系統(tǒng)[9]等方面。但在胸腔鏡手術(shù)方面應(yīng)用較少[2]，在前期設(shè)計輔助腹腔鏡磁錨定裝置的基礎(chǔ)上，本研究擬設(shè)計一種輔助胸腔鏡手術(shù)的磁錨定裝置，目的是減少胸腔鏡手術(shù)中器械之間的相互干擾，改善手術(shù)野的顯露。

1 設(shè)計思路

MAT在輔助腹腔鏡手術(shù)方面，利用體外的錨定磁體調(diào)整體內(nèi)的靶磁體可以有效減少腹腔鏡器械的數(shù)量，戳卡的直徑及器械之間的干擾，同時可以充分地暴露術(shù)野[9-11]。通過查找文獻資料[12-13]，對比MAT在腹腔鏡中的應(yīng)用，結(jié)合臨床經(jīng)驗進行了大量的動物實驗，設(shè)計了適合于輔助胸腔鏡手術(shù)的磁錨定裝置，可以良好暴露術(shù)野，并減少器械的相互碰撞干擾。

2 基本結(jié)構(gòu)

輔助胸腔鏡手術(shù)的磁錨定裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，由錨定磁體、靶磁體及組織抓鉗、組織抓鉗夾持器三部分構(gòu)成。錨定磁體和靶磁體沿用團隊腹腔鏡磁錨定裝置，對組織抓鉗和組織抓鉗夾持器進行重新設(shè)計。

圖1 輔助胸腔鏡手術(shù)的磁錨定裝置

2.1 組織抓鉗

組織抓鉗如圖2所示，采用醫(yī)用不銹鋼或鈦合金材料，其頭部采用T型結(jié)構(gòu)，能夠增強夾鉗整體剛度，可增大與組織夾持的面積，增大夾持力[14-16]。高波鉗頭界面不容易與組織發(fā)生滑脫，且安全系數(shù)較高，不易對組織產(chǎn)生損傷[14-15,17-21]。為了方便夾持器鉗夾，組織抓鉗尾部對稱開兩個圓形通孔，組織抓鉗夾持器夾持端兩側(cè)軸突與其配合，可以將組織抓鉗張開[22-23]。

圖2 組織抓鉗

2.2 組織抓鉗夾持器

組織抓鉗夾持器如圖3所示，可采用醫(yī)用不銹鋼或鈦合金材料，整體采用雙關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，夾持端和把手均為短桿結(jié)構(gòu)，方便在胸腔鏡下操作[24]。另外，組織抓鉗夾持器夾持端兩側(cè)對稱位置帶有軸突定位，其手持端帶有鋸齒型鎖扣，可定位鎖止夾持器。

圖3 組織抓鉗夾持器

3 操作過程

西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院倫理委員會對此項目審批[2019倫審醫(yī)字第（W03）號]通過后，進行了臨床驗證，術(shù)中操作過程如下所述（圖4）：① 靶磁體及組織抓鉗置入胸腔：在胸腔鏡直視下利用組織抓鉗夾持器將靶磁體及組織抓鉗通過戳卡或操作孔置入胸腔；② 夾持組織：利用夾持器將組織抓鉗打開，夾持靶器官（肺或食管）組織；③ 錨定：利用夾持器將靶磁體置于胸壁內(nèi)側(cè)，同時將外磁體移動至體外胸壁相應(yīng)位置，實現(xiàn)內(nèi)外磁單元的相互吸引；④ 調(diào)整暴露：移動外磁體，通過改變組織抓鉗的位置和方向，牽拉靶器官以暴露術(shù)野；⑤ 靶磁體及組織抓鉗取出：術(shù)畢，利用夾持器將靶磁體及組織抓鉗通過戳卡或操作孔取出。

圖4 術(shù)中操作過程

胸腔鏡下肺切除手術(shù)，原本需要3～4個操作孔，在MAT輔助下，操作孔可以減少至2個或者1個（圖4 a）；同樣，在胸腔鏡下食管切除手術(shù)中，原本需要4個操作孔，在MAT輔助下，可以將操作孔減少至3個或者1個（圖4 b），而且由于進出主操作孔的器械數(shù)量減少，使得手術(shù)操作更加流暢。

4 討論

傳統(tǒng)開胸手術(shù)需要經(jīng)側(cè)胸壁切開15～20 cm大小不等的切口，術(shù)后患者疼痛等不適癥狀明顯，而且影響美觀。胸腔鏡手術(shù)的應(yīng)用不僅減輕了患者疼痛，而且增加了美容效果。傳統(tǒng)的胸腔鏡手術(shù)需要在側(cè)胸壁建立2～3個1 cm左右的小孔，1個3～5 cm的操作孔，即3孔或4孔胸腔鏡手術(shù)。之后，2孔（1個操作孔+1個鏡孔）胸腔鏡手術(shù)逐漸增多，隨著手術(shù)技術(shù)的進步及手術(shù)器械的更新?lián)Q代，人們意識到鏡孔也是可以省略的，胸腔鏡及操作器械均經(jīng)操作孔進出也可以完成手術(shù)，即現(xiàn)在的單孔胸腔鏡手術(shù)。在單孔胸腔鏡手術(shù)中[25]，器械之間的相互干擾是難以避免的，為了緩解器械之間的相互碰撞，改善術(shù)野顯露，將磁錨定裝置引入到胸腔鏡手術(shù)中。

現(xiàn)有的磁錨定裝置，大多部分是根據(jù)腹腔解剖結(jié)構(gòu)設(shè)計[11,26]：① 腹腔鏡手術(shù)均需要建立氣腹，因此所用磁錨定裝置需要經(jīng)腹腔鏡戳卡置入，直徑必須小于腹腔鏡戳卡的直徑（一般為1 cm左右）[27]；② 腹壁為一肌性結(jié)構(gòu)，有一定可塑性，因此腹腔空間對磁力衰減的影響較??；③ 腹壁器官表面均有漿膜層覆蓋，因此對組織夾鉗口的設(shè)計要求較低。相對于腹壁結(jié)構(gòu)，胸腔結(jié)構(gòu)的不同之處在于：① 胸腔鏡手術(shù)大部分不需要建立人工氣胸，而且大部分胸腔鏡手術(shù)需要一個3～5 cm相對較大的切口，因此所用磁錨定裝置直徑可以適當增加；② 胸壁為一骨性結(jié)構(gòu)，無法根據(jù)手術(shù)需要進行塑型，因此胸腔空間對磁力衰減的影響較大；③ 食管手術(shù)在胸部手術(shù)中占有相當大的比例，但是食管表面缺乏漿膜層，因此對組織夾鉗口的設(shè)計要求較高，更要注重對組織的保護。

根據(jù)以上所述胸腔和腹腔的解剖差異以及手術(shù)需求不同，設(shè)計了適合胸腔鏡手術(shù)的磁錨定裝置，本設(shè)計的優(yōu)勢在于以下幾點：① 組織抓鉗頭部采用T型結(jié)構(gòu)增強了結(jié)構(gòu)整體剛度，增加了組織抓鉗夾持力；② 組織抓鉗高波鉗頭界面既可以保證組織不宜脫落，同時也避免了組織受到損傷；③ 組織抓鉗夾持器采用雙關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)方便置入戳卡內(nèi)進行操作，從而方便在胸腔鏡下操作；④ 組織抓鉗夾持器夾持端的軸突定位很好地控制了組織抓鉗的開合；⑤ 組織抓鉗夾持器手持端鋸齒型鎖扣可定位鎖止組織抓鉗夾持器夾持端的開口大小，從而控制組織抓鉗開口大小。

本裝置是在團隊研發(fā)的腹腔鏡磁錨定裝置的基礎(chǔ)上，針對胸腔鏡手術(shù)的特點，進行的創(chuàng)新拓展設(shè)計，有效地緩解了胸腔鏡手術(shù)的中器械之間的相互干擾，改善了術(shù)野顯露，具有一定的臨床推廣應(yīng)用價值。