大鼠肝下下腔靜脈端端磁吻合技術(shù)探究

王新穎 楊麗斐 任璐 萬永 呂毅 王善佩 盧強(qiáng)

磁吻合技術(shù)是一種新型的管腔吻合技術(shù)，其主要是利用磁體之間的非接觸相互吸引力來實(shí)現(xiàn)管腔的吻合或再通[1]。該技術(shù)已經(jīng)在胃腸道吻合、食管閉鎖（狹窄）再通、膽道閉鎖（狹窄）再通、膽腸或胰腸吻合以及血管吻合中應(yīng)用并展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用效果[2-6]。目前，磁吻合在血管吻合中的應(yīng)用主要限于管徑較大（≥10 mm）的血管[7-10]，如人或大動(dòng)物門靜脈及下腔靜脈，而在管徑較小（≤5 mm）的血管吻合中則應(yīng)用較少。前期已有研究將磁吻合技術(shù)應(yīng)用于大鼠肝上下腔靜脈端端吻合，顯著縮短了血管吻合時(shí)間，術(shù)后血管可長(zhǎng)期保持通暢[11]。但目前尚無適用于大鼠門靜脈及肝下下腔靜脈的磁性吻合裝置。基于此，本研究旨在研制一種適用于大鼠肝下下腔靜脈的磁性吻合裝置并在大鼠肝下下腔靜脈端端吻合中驗(yàn)證其可行性及安全性。

1 材料與方法

1.1 磁性吻合環(huán)的制作

本研究使用的磁性吻合裝置由內(nèi)環(huán)和外環(huán)兩個(gè)部分組成（圖1）。其中，內(nèi)環(huán)呈圓環(huán)形，外徑4.9 mm，內(nèi)徑3.3 mm，厚度1.5 mm，內(nèi)環(huán)由釹鐵硼磁體經(jīng)精密線切割技術(shù)制成，表面覆蓋鎳鈦鍍層，磁體軸向充磁，磁體之間可實(shí)現(xiàn)軸向吸引。外環(huán)呈圓環(huán)形，其上均勻分布10個(gè)細(xì)孔，其中5個(gè)細(xì)孔用于加載細(xì)針，另外5個(gè)細(xì)孔在吻合時(shí)與對(duì)側(cè)吻合環(huán)細(xì)針相互嵌合，其外徑7.1 mm，內(nèi)徑4.9 mm，厚度1.5 mm，外環(huán)由聚醚醚酮材料經(jīng)3D打印制成。內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間利用生物膠緊密粘接制成磁性吻合裝置。

圖1 適用于大鼠肝下下腔靜脈端端吻合的磁性吻合裝置Figure 1 Magnetic anastomosis device for end-to-end anastomosis of the infrahepatic inferior vena cava in rats

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

本研究共納入20只健康成年SD大鼠，體質(zhì)量200～250 g，購自西安交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。該研究方案已獲得西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 大鼠肝下下腔靜脈端端磁吻合 具體操作步驟為：（1）所有實(shí)驗(yàn)大鼠采用3%戊巴比妥鈉按30 mg/kg經(jīng)腹腔注射進(jìn)行麻醉；（2）麻醉成功后消毒鋪巾，開腹并游離下腔靜脈，用血管阻斷夾于擬吻合肝下下腔靜脈兩側(cè)阻斷血管后離斷血管，用25 U/mL肝素鈉生理鹽水沖洗管腔；（3）分別將兩側(cè)血管斷端穿過磁性吻合裝置后將血管壁外翻并固定至細(xì)針（圖2A）；（4）將兩側(cè)血管吻合環(huán)對(duì)合，一側(cè)吻合環(huán)的細(xì)針與對(duì)側(cè)吻合環(huán)的對(duì)應(yīng)細(xì)孔相互嵌合，兩側(cè)吻合環(huán)實(shí)現(xiàn)緊密貼合，便完成大鼠下腔靜脈端端磁吻合（圖2B）。

圖2 大鼠下腔靜脈端端磁吻合的實(shí)驗(yàn)步驟Figure 2 Experimental procedure of end-to-end magnetic anastomosis of the inferior vena cava in rats

本研究血管吻合時(shí)間定義為從開始阻斷下腔靜脈血流至血流再次開放。所有大鼠術(shù)后給予青霉素抗感染（20萬單位肌內(nèi)注射，每日1次）及丁丙諾啡（2 mg/kg，每日1次，口服）止痛治療至術(shù)后72 h。大鼠蘇醒后給予飲水，4 h后給予進(jìn)食，每隔8 h觀察一次大鼠生存狀態(tài)。

1.3.2 術(shù)后觀察 分別于術(shù)后1 d、3 d、1個(gè)月及2個(gè)月利用經(jīng)股靜脈造影評(píng)估吻合口通暢情況，具體操作方法為：將大鼠麻醉后游離下肢股靜脈，股靜脈插管后利用碘海醇在X線透視下行經(jīng)股靜脈下腔靜脈造影評(píng)估吻合口通暢情況（圖2C）。

術(shù)后2個(gè)月將所有大鼠采用空氣栓塞法處死后開腹觀察吻合口局部情況，觀察血管吻合口有否狹窄、成角及梗阻。獲取血管吻合口標(biāo)本并拆除磁性吻合裝置，沿血管長(zhǎng)軸剖開后觀察吻合口局部愈合情況，用4%中性甲醛溶液將含血管吻合口的組織固定后切片，進(jìn)行組織學(xué)檢查。

1.4 研究方法

分析大鼠術(shù)中血管阻斷時(shí)間、術(shù)后存活情況、術(shù)后吻合口通暢情況和術(shù)后吻合口大體觀及組織學(xué)檢查情況。

2 結(jié) 果

2.1 大鼠肝下下腔靜脈端端磁吻合通暢率

所有大鼠肝下下腔靜脈端端磁吻合均順利完成，術(shù)后動(dòng)物順利蘇醒。術(shù)中血管阻斷時(shí)間為4～6 min。其中1只大鼠在術(shù)后10 d死亡，具體死亡原因不明確，其余大鼠均存活至術(shù)后2個(gè)月，其中術(shù)后1個(gè)月有1只大鼠經(jīng)造影發(fā)現(xiàn)血管吻合口輕度狹窄，存活大鼠術(shù)后1 d、3 d、1個(gè)月及2個(gè)月血管吻合口通暢率分別為100%、100%、95%及95%。

2.2 術(shù)后吻合口大體觀及組織學(xué)檢查結(jié)果

術(shù)后2個(gè)月時(shí)處死所有實(shí)驗(yàn)大鼠并對(duì)血管吻合處進(jìn)行觀察，血管吻合裝置未發(fā)現(xiàn)明顯移位、成角，其表面覆蓋一層纖維結(jié)締組織，周圍組織未見明顯增生及水腫（圖3A）。獲取血管吻合口標(biāo)本后將吻合環(huán)拆除，血管吻合環(huán)未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕、裂解跡象，兩側(cè)血管斷端已完全愈合，吻合口通暢。位于血管吻合環(huán)之間的血管壁組織已發(fā)生缺血壞死。沿血管長(zhǎng)軸縱行剖開血管吻合口（圖3B），吻合口內(nèi)面光滑，吻合口未見明顯狹窄及血栓形成（圖3C）。

圖3 術(shù)后吻合口大體觀及組織學(xué)檢查Figure 3 Gross view and histological examination of postoperative anastomotic stoma

組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)吻合口兩側(cè)血管管壁連續(xù)性良好，吻合口內(nèi)面可見內(nèi)皮細(xì)胞覆蓋，吻合口局部血管壁組織內(nèi)可見少許炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，吻合口內(nèi)面未見血栓及纖維組織附著（圖3D）。

3 討 論

血管吻合是外科手術(shù)中常見的操作，其涉及到器官移植、皮瓣移植、血管切除重建等多個(gè)領(lǐng)域[12-17]。理想的血管吻合技術(shù)需要遵循4個(gè)原則：（1）避免血管吻合口狹窄；（2）保持血管腔內(nèi)吻合口光滑平整；（3）血管吻合口內(nèi)膜緊密銜接；（4）血管腔內(nèi)無異物存留。手工縫合仍然是目前最為常用的血管吻合方法，但手工縫合仍存在諸多不足：（1）吻合速度慢，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；（2）由于手工縫合耗時(shí)長(zhǎng)，使得血管吻合過程中長(zhǎng)時(shí)間血流阻斷而導(dǎo)致相應(yīng)的靶器官缺血-再灌注損傷；（3）手工縫合血管的過程中，縫合針不可避免地穿透血管壁，導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷；（4）吻合結(jié)束后血管腔內(nèi)存留縫合線，可能會(huì)導(dǎo)致血栓形成、炎癥反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能受損、內(nèi)膜增生，甚至吻合口狹窄；（5）手工縫合需要的技術(shù)水平高，需要接受長(zhǎng)期訓(xùn)練才能掌握，學(xué)習(xí)周期長(zhǎng)[18-19]。

目前，磁吻合技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于消化道及血管吻合，在腸-腸端端吻合、膽道狹窄再通、食道狹窄或閉鎖再通、膽腸吻合及胰腸吻合中展現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)[20-30]。本研究基于前期研究，設(shè)計(jì)了一種適用于管徑較小血管的端端吻合裝置并實(shí)現(xiàn)了大鼠肝下下腔靜脈端端吻合。本研究中所用的磁性吻合裝置是由內(nèi)環(huán)和外環(huán)兩部分組成，內(nèi)環(huán)為覆有涂層的釹鐵硼磁環(huán)，外環(huán)為聚醚醚酮環(huán)，其上加載細(xì)針后與內(nèi)環(huán)粘接組成磁性吻合環(huán)。磁性吻合裝置在大鼠體內(nèi)留存2個(gè)月后未見吻合環(huán)被裂解及腐蝕跡象，周圍組織未見明顯水腫及增生，提示該吻合裝置具備良好的生物相容性。本研究所用外環(huán)上共加載5根細(xì)針，其主要目的在于實(shí)現(xiàn)血管斷端的充分外翻，保證兩側(cè)血管吻合后可實(shí)現(xiàn)內(nèi)膜與內(nèi)膜之間的良好對(duì)合，每個(gè)外環(huán)加載5根細(xì)針便可實(shí)現(xiàn)血管的充分外翻，若要加載更多的細(xì)針可能會(huì)使得血管外翻更加充分，但也會(huì)增加外環(huán)加工的難度及操作時(shí)間。所有實(shí)驗(yàn)大鼠在術(shù)后造影未見吻合梗阻的發(fā)生，其主要原因可能有：（1）血管吻合后實(shí)現(xiàn)了完全的內(nèi)膜對(duì)內(nèi)膜，吻合口內(nèi)無異物殘留；（2）本研究所用的方法為一種無縫線化吻合方法，使得吻合口血管壁內(nèi)膜完整，內(nèi)皮細(xì)胞無損傷。

本研究提出了一種新型的適用于管徑較小血管的端端吻合方法，但也存在以下不足之處：（1）本研究所用的吻合裝置需要在生物體內(nèi)長(zhǎng)期留置，其對(duì)吻合口周圍其他組織器官的影響仍不清楚。本研究的觀察時(shí)間為2個(gè)月，術(shù)后2個(gè)月檢查吻合裝置周圍未見明顯組織增生及炎癥反應(yīng)，吻合環(huán)也未發(fā)生裂解及腐蝕，周圍器官未見明顯肉眼可見損傷（未做細(xì)胞及組織學(xué)檢查），提示該磁性吻合裝置可能對(duì)周圍組織器官的影響較小。（2）磁性吻合裝置為永磁體，可能會(huì)受到體外磁場(chǎng)的影響。前期有研究將永磁體長(zhǎng)期留置于人體用于治療胃食管反流病[31-33]，其可以安全接受1.0 T磁共振檢查，因此，本研究認(rèn)為磁性吻合裝置可以安全耐受一定強(qiáng)度的外磁場(chǎng)。（3）磁性吻合裝置本身可產(chǎn)生局部磁場(chǎng)，其對(duì)血管吻合口愈合的影響仍不明確。已有研究發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)可能影響細(xì)胞增殖、遷移及組織愈合[34-36]，而本研究尚未探究磁性吻合裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)血管吻合口愈合的影響，未來還需要相關(guān)研究進(jìn)一步探討。

綜上所述，本研究設(shè)計(jì)了一種適用于管徑較小血管的磁性吻合裝置并成功實(shí)現(xiàn)了大鼠肝下下腔靜脈端端磁吻合，術(shù)后未見吻合口明顯狹窄及梗阻的發(fā)生，血管吻合口愈合后兩側(cè)血管壁各層連續(xù)性較好，但該技術(shù)若要應(yīng)用于臨床仍有諸多問題需要解決，還需要相關(guān)研究進(jìn)一步探究。