基于磁壓榨技術(shù)的無創(chuàng)化胃造瘺的大鼠模型研究

張苗苗，吉琳，蓋敬慈，雷鳳萍，劉培楠，王伊睿，藍(lán)婷，張涵芷，李恒，呂毅，嚴(yán)小鵬

（西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院1.肝膽外科2.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，陜西西安710061；西安交通大學(xué)3.啟德書院4.宗濂書院，陜西西安710061）

胃造瘺術(shù)是普通外科常見手術(shù)，主要用于解決因各種疾病導(dǎo)致的長期不能經(jīng)口進(jìn)食而胃腸道功能正常的患者的營養(yǎng)問題[1-2]。對(duì)于短期不能經(jīng)口進(jìn)食者可給予鼻胃管實(shí)施腸內(nèi)營養(yǎng)，如長期留置鼻胃管可導(dǎo)致鼻腔及咽部黏膜損傷、食管糜爛出血，同時(shí)嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，大部分患者無法耐受長期留置鼻胃管[3]。胃造瘺術(shù)可避免留置鼻胃管帶來的諸多并發(fā)癥，傳統(tǒng)胃造瘺術(shù)創(chuàng)傷較大，目前已被一些微創(chuàng)操作如X 線透視下經(jīng)皮胃造瘺術(shù)、經(jīng)皮內(nèi)鏡下胃造瘺術(shù)所取代[4-7]。磁壓榨技術(shù)（magnetic compression technique，MCT） 是新興的外科技術(shù)，可用于消化系統(tǒng)管腔吻合重建[8-11]、消化道病理性瘺修補(bǔ)[12-13]、血管吻合[14-16]，還可用于氣管食管瘺動(dòng)物模型制備及修補(bǔ)裝置的設(shè)計(jì)[17-18]，具有微創(chuàng)、操作簡單、效果可靠等諸多優(yōu)勢(shì)。本實(shí)驗(yàn)在前期研究基礎(chǔ)上，提出了利用磁壓榨技術(shù)建立胃造瘺的設(shè)想，并以大鼠為動(dòng)物模型對(duì)該設(shè)想進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，取得良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 磁體設(shè)計(jì)加工

用于大鼠胃造瘺的磁體包括子磁體（daughter magnet，DM）和母磁體（parent magnet，PM）兩部分。根據(jù)大鼠及胃的解剖特點(diǎn)，自行設(shè)計(jì)適當(dāng)大小及形狀的子母磁體。子母磁體均為圓柱體，子磁體直徑5 mm、高3 mm；母磁體直徑6 mm、高5 mm，均采用N42燒結(jié)釹鐵硼加工而成，磁體表面電鍍鎳。子磁體質(zhì)量0.410 g，母磁體質(zhì)量1.035 g（圖1）。

圖1 用于大鼠胃造瘺的子母磁體Figure 1 Parent and daughter magnets for gastrostomy in rats

1.2 子母磁體磁力學(xué)性能測(cè)試

利用電子萬能試驗(yàn)機(jī)（型號(hào)UTM6202，深圳三思縱橫科技股份有限公司）對(duì)子母磁體的磁力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示子母磁體距離為零時(shí)，磁力為4.36 N。隨著兩磁體間的距離增加，磁力逐漸減小，子母磁體的磁力位移曲線見圖2。

圖2 磁力位移曲線測(cè)試圖Figure 2 Magnetic force displacement test curve

1.3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

10 只SD 大鼠，雌雄各半，體質(zhì)量200～250 g，由西安交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)西安交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審查后批準(zhǔn)（審批號(hào)：XJTULAC2020-1360），整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程符合動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理要求。本實(shí)驗(yàn)為創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的可行性驗(yàn)證，故不設(shè)對(duì)照組，10 只SD 大鼠全部納入磁壓榨造瘺組。

1.4 手術(shù)操作及術(shù)后管理

所有大鼠術(shù)前不禁食飲，3% 戊巴比妥鈉（0.1 mL/100 g）腹腔注射麻醉。麻醉滿意后仰臥位固定于小動(dòng)物手術(shù)操作臺(tái)上，左上腹部剃毛。取頭高位60～70°，鈦合金組織鑷夾持子磁體經(jīng)口腔置入子磁體至食管，然后用小兒胃管將其推送入胃內(nèi)，把母磁體放置于左上腹部，子母磁體可自動(dòng)吸合，手術(shù)操作即完成。術(shù)后立即行腹部X 線明確子母磁體位置（圖3）。術(shù)后單籠飼養(yǎng)，自由進(jìn)食水。造瘺口形成后，子磁體與母磁體可自行脫落至體外，觀察并記錄各大鼠磁體脫落時(shí)間。術(shù)后2 周處死大鼠，獲取造瘺口標(biāo)本，肉眼及鏡下觀察造瘺口形成情況。

圖3 X線下觀察磁體對(duì)位吸合狀態(tài)（箭頭所指為子母磁體）Figure 3 X-ray observation of the magnet on the position of the state(the arrow indicating the parent and daughter magnets)

2 結(jié) 果

10 只SD 大鼠均順利完成胃內(nèi)子磁體的置入，在大鼠左上腹部皮膚外放置母磁體后，子母磁體自動(dòng)相吸。X 線下可見子母磁體吸合良好。術(shù)后大鼠均存活，術(shù)后10～13 d 子母磁體自行脫落至體外，胃造瘺口建立。在子母磁體留置期間，未出現(xiàn)磁體移位、子母磁體分離等意外事件，所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物無消化道梗阻、腹腔感染等并發(fā)癥。術(shù)后2 周處死大鼠，開腹可見胃壁與腹部粘連牢固，造瘺后周圍腹腔無粘連，獲取造瘺口標(biāo)本，可見造瘺通道形成良好（圖4）。HE 及Masson 染色光鏡下觀察組織結(jié)構(gòu)層次清晰（圖5）。

圖4 肉眼觀察造瘺標(biāo)本Figure 4 The gastrostomy specimen observed by naked eye

圖5 光鏡下所見造瘺通道組織學(xué)結(jié)構(gòu)Figure 5 The histological structure of the fistula channel under light microscope

3 討 論

磁外科是利用特殊設(shè)計(jì)的磁性醫(yī)療器械或設(shè)備，將磁性物質(zhì)間“非接觸性”磁場(chǎng)力轉(zhuǎn)化為臨床診療中能夠發(fā)揮特定功能的力，從而完成組織壓榨、器官錨定、管腔導(dǎo)航、間隙擴(kuò)張、可控示蹤、定向驅(qū)動(dòng)等功能的新興綜合性技術(shù)學(xué)科[19]。磁外科相關(guān)技術(shù)可用于減戳孔腔鏡手術(shù)[20-22]、輔助ESD 術(shù)[23-25]、介入手術(shù)磁導(dǎo)航[26]等等。磁壓榨技術(shù)是利用2 個(gè)或2 個(gè)以上磁體（或數(shù)個(gè)磁體與數(shù)個(gè)順磁性材料） 之間的磁性吸引力，通過開腹（胸）手術(shù)、腔鏡手術(shù)、內(nèi)鏡操作、介入操作等來實(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)臨床疾病進(jìn)行診斷和治療的目的[27]。 磁壓榨吻合（magnetic compression anastomosis，MCA）是一種出色的吻合技術(shù)，可以在不打開腹部的情況下進(jìn)行各種類型的吻合術(shù)[28]。子母磁體持續(xù)壓榨的過程中，磁體間的受壓組織發(fā)生缺血→壞死→脫落，而壓榨旁組織則發(fā)生粘連→修復(fù)→愈合的病理變化[29-30]。利用這一特點(diǎn)，筆者提出利用磁壓榨技術(shù)建立胃造瘺的實(shí)驗(yàn)設(shè)想，通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性。具體來講，磁壓榨技術(shù)用于胃造瘺具有以下優(yōu)點(diǎn)：⑴本次實(shí)驗(yàn)以大鼠作為動(dòng)物模型，手術(shù)操作簡單，手術(shù)時(shí)間短；通過選擇合適尺寸的子磁體，可順利完成子磁體的胃內(nèi)置入過程；在人體，可使患者通過吞磁的方式解決子磁體的胃內(nèi)置入過程；⑵手術(shù)操作近乎無創(chuàng)化，因手術(shù)操作無需開腹，不會(huì)造成腹腔粘連，可減少腹部手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生；⑶造瘺通道通暢性良好，瘺口組織各結(jié)構(gòu)層次清晰，胃壁與腹壁粘連牢固可靠，可有效減少腹腔滲漏等問題；⑷利用磁壓榨技術(shù)完成胃造瘺無需胃鏡、X 線等大型醫(yī)療設(shè)備支持，臨床上在床旁即可完成，簡單易行。

該實(shí)驗(yàn)利用SD 大鼠作為動(dòng)物模型具有成本低、易于飼養(yǎng)和管理的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一定的缺陷。受大鼠食管解剖特點(diǎn)影響，子磁體尺寸較小，導(dǎo)致子母磁體間磁力受限，模型制備時(shí)間較長，如采用大動(dòng)物（如犬、豬等）作為模型，可采用磁力更大的磁體，從而獲得更大的壓榨力，以縮短造瘺時(shí)間。再者，該實(shí)驗(yàn)缺乏對(duì)造瘺口形成后的長期觀察，造瘺口徑的穩(wěn)定性需要通過更長時(shí)間的觀察來進(jìn)行評(píng)價(jià)。

本研究通過大鼠模型初步驗(yàn)證了磁壓榨技術(shù)在胃造瘺中的可行性，但在臨床實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)考慮到采用合適直徑的磁體，避免造瘺口通道過大或過小，同時(shí)子母磁體持續(xù)壓榨過程中患者會(huì)產(chǎn)生一定的疼痛，應(yīng)進(jìn)行鎮(zhèn)痛治療。

本實(shí)驗(yàn)以SD 大鼠為模型動(dòng)物，結(jié)果表明利用磁壓榨技術(shù)可實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)化胃造瘺，造瘺效果確切。根據(jù)人體解剖特點(diǎn)，通過進(jìn)一步對(duì)磁體設(shè)計(jì)及操作過程的優(yōu)化，該技術(shù)有望應(yīng)用于臨床。