基于钕铁硼磁磁压榨技术在肠道吻合中的动物实验研究

杨树建 吴荣谦 郑学风 马锋 刘世松 乔玮,4 史爱华 胡继霖高源 卢强,4 吕毅,4 卢云,5

结直肠癌是我国常见的恶性肿瘤之一，据我国肿瘤登记监测资料报道，结直肠癌发病率位居第3位，占比9.87%［1］。肿瘤所致肠梗阻是影响患者生存质量及存活时间的重要因素，终末期患者多合并基础疾病，常规手术时间较长，麻醉风险大、患者多不能耐受。而通过自然腔道置入磁铁进行肠道压榨吻合，减小了手术创伤，为消化道重建提供了新的途径。本实验通过在家兔结肠置入磁铁进行肠道的侧侧压榨吻合，探讨手术的可行性。

材料与方法

一、研究对象

家兔8只（编号1～8#），雌雄不限，体重1.7～2.2 kg，由西安交通大学动物实验中心提供。适应性喂养3天，保证清洁食物及饮水，圈养室温22～28 ℃。

二、材料

选取大小为10 mm×5 mm×2 mm长方形磁铁16个，压榨磁力约4.0 N，磁通量：1 600 G（如图1）；3%戊巴比妥钠100 mL×1瓶，0.9%氯化钠注射液500 mL×1瓶，青霉素注射液×5支，碘海醇注射液200 mL×2瓶；橡胶导管一根，5 mL注射器×5支，动物实验手术操作包1个，小动物电动剃毛器1个，手术室C型透视机一台。以上实验材料均由西安交通大学外科梦工场提供。

三、麻醉

实验家兔术前禁食2天，测量体重，用3%戊巴比妥钠经耳缘静脉麻醉（1 mL/kg），根据术中情况追加麻醉剂量。

四、手术操作

麻醉成功后，将实验家兔仰卧位固定于手术台上，用小动物电动剃毛器对家兔下腹部及肛周进行备皮。常规消毒、铺巾，取下腹正中切口逐层入腹，牵拉切口，暴露腹腔，助手将已准备好的磁铁嵌入塑料导管前端，表面涂抹石蜡油，将磁铁通过肛门置入远段结肠。术者推动其向结肠近段移动，通过相同的方法置入第二块磁铁，术者在腹腔移动两块磁铁使之对合，通过磁铁的吸引力实现肠道的侧侧压榨（如图2所示）。磁铁放置完毕后，检查肠道有无损伤后关闭腹腔，常规消毒腹部切口。以相同方法处理其他7只家兔，术后前3天，常规肌肉注射“青霉素”400万IU抗感染。

图1 磁力-磁体位移变化线性图。如图：两磁体间距在0.8 mm时磁力最大，约4～5 N，间距大于0.8 mm磁力随位移增大逐渐减少，本实验压榨组织厚度约0.8 mm，因此，压榨磁力约4 N

图2 家兔结肠磁压榨侧-侧吻合示意图

从术后第4天开始，对实验家兔进行X线透视检查，确定实验家兔磁铁脱出后，麻醉实验家兔，仰卧位固定，将橡胶管表面涂抹石蜡油，经肛门插入远段结肠，注入10 mL碘海醇进行肠道造影（如图3所示）。进一步行剖腹手术，取肠道标本观察吻合口形成情况（如图4A、4B、4C所示）。取2#、3#、5#、7#、8#家兔吻合口组织，用10%甲醛固定，常规石蜡包埋切片，光学显微镜观察（如图5）。对1#、4#、6#实验家兔的吻合口之间肠道行结扎手术，麻醉成功后，仰卧位固定，常规备皮、消毒下腹部，从原切口进入腹腔，术中分离腹腔粘连，避免肠管及吻合口损伤，在距离吻合口远端约0.5 cm处以3#丝线双线结扎（如图6所示）。结扎时用力适度，防止丝线剪切力导致肠道破裂或术后缺血、坏死。结扎完成后关闭腹腔，消毒切口。术后前三天注射青霉素400万IU抗感染，连续观察30天，麻醉结扎肠道家兔，使用碘海醇经肛门行结肠造影（如图7所示）。处死家兔，取肠道吻合口标本，剪开肠道观察吻合口情况（如图8A、8B所示）。

五、观察指标

（1）实验动物观察：两次手术后实验家兔的精神、进食、排便、体重变化、腹部切口愈合情况、实验家兔的死亡例数；压榨磁铁脱出时间，肠道滞留、肠梗阻例数；（2）吻合口组织病理学观察；（3）解剖学大体外观：结扎前后吻合口大体形态，压榨吻合口黏膜情况（出血、溃疡、穿孔），比较结扎术前后吻合口直径变化。

结 果

一、实验动物观察

第一次手术后，实验家兔术后精神状况较差，术后前三天进食明显减少，体重均有不同程度的下降，排便正常，3#家兔切口感染。术后6～8天，压榨磁铁均通过肛门脱出，无肠道磁铁滞留，8#家兔体重下降0.5 kg，解剖证实发生肠道梗阻。第二次手术后，1#家兔术后无进食，体重下降0.4 kg，于术后第6天死亡，解剖证实发生肠道梗阻，4#、6#家兔术后进食减少，精神状态较差，后逐渐恢复并长期存活（表1）。

图3 压榨磁体脱出后肠道造影，可见U形肠襻，压榨吻合口清晰显示，无造影剂泄漏

二、肠道造影

第一次手术后，结肠造影示压榨吻合口通畅，无造影剂外漏（图3），8#家兔造影未显示吻合口及肠襻。第二次手术后，结肠造影示吻合口通畅，无造影剂泄漏，吻合口直径较前扩大（图7）。

三、组织病理学观察

病理切片示吻合口黏膜下层愈合良好，吻合口纤维组织增生，炎性细胞浸润。

图4 磁压榨肠道标本。4A：可见U形压榨肠襻，压榨吻合处融合良好；4B：可见压榨吻合口形成；4C：为剪开压榨肠道标本，见压榨吻合口形成良好，表面光滑，无溃疡、出血、穿孔表现

图5 吻合口病理学检查。箭头所指为压榨融合处（HE 40×）

图6 结扎压榨吻合口之间肠道

图7 第二次手术后30天，再次行结肠造影，结扎处未显影，压榨吻合口较前扩张，未见造影剂泄漏

四、解剖学大体外观

第一次术后，解剖实验家兔示：8#实验家兔结肠襻近段肠道明显扩张、粪便潴留，肠壁张力高，远段肠段细小，压榨吻合口无粪便通过（如图9A、9B所示）。其余7只家兔吻合口通畅，无肠漏，可见“U”形肠襻形成。剪开肠管后见吻合口呈圆形，直径约5 mm，黏膜光滑，无溃疡、出血及穿孔（如图4A、4B、4C所示）。第二次手术后，解剖4#、6#家兔，见“U”型肠襻结扎、闭塞，无粪便通过。吻合口直径较前扩大，粪便顺利通过，黏膜光滑、无出血、溃疡及穿孔表现，吻合口近段肠壁增厚（如图8）。

图8 第二次手术后30天，压榨吻合口标本，可见吻合口直径较前扩大，U形肠襻闭塞，吻合口近段肠壁增厚，吻合口粘膜光滑，无溃疡、出血、穿孔

讨 论

磁压榨吻合技术是在目标肠道置入一定规格的磁铁，通过磁铁的持续压榨力使肠壁缺血、坏死形成瘘道，实现消化道重建的技术。早在1981年美国的Jansen等［2］利用涂有PETE涂层的磁环进行了小肠吻合的动物实验，显示出了良好的效果。此后，国外学者进行了猪的胃-空肠、空肠-空肠［3］的磁压吻合实验，探索技术的可行性。2008年北京大学侯郑生等［4］利用磁压榨技术解除犬的肠梗阻的研究取得成功，随后探索了磁力大小对吻合效果的影响，认为对于3～5 mm的肠壁磁体磁通量在2 300～2 770 G吻合效果最好［5］。目前，已有应用磁压榨技术治疗食管闭锁［6］、胃肠道梗阻［7］的临床病例报道，证实了磁压榨吻合技术的应用前景。

表1 实验家兔磁铁脱出时间、术后生存状况、二次处理统计表

图9 8#家兔肠道标本。9A：为离体标本，可见近段肠管明显扩张，远段细小；9B：可见近段肠道扩张，粪便潴留，张力高

一、磁压榨吻合技术的优点及面临的问题

与手工缝合及钉式吻合器吻合相比，磁压榨吻合技术具有操作简单、吻合时间快、压榨效果良好、无异物存留的优点［8］。同时，动物实验表明：磁压榨技术能够在腹腔感染、肠壁水肿等特殊情况下实现肠道的一期吻合，可能改变以往认为的在感染情况下不能进行肠道一期吻合的传统观念［9］。近年来，通过内镜置入磁铁进行肠道压榨吻合的动物实验研究取得成功［10］，减小了手术创伤，为解除恶性肿瘤终末期患者的肠梗阻提供了新的方法。尽管如此，磁压榨吻合技术依然面临诸多问题尚需解决［11］：（1）磁压榨技术过程中的生物力学机制尚未完全揭示，腔体各组织吻合的压榨力与组织愈合之间的普遍规律缺乏详实的实验数据论证，磁力大小的选择主要依靠医师经验判断；（2）在狭小空间如何提高磁力，在胆管、胰管等直径较小的腔道内置入磁体也较小，如何获得压榨的足够磁力尚需解决；（3）磁体的置入、脱出仍然是阻碍磁压榨技术广泛推广的原因。2011年Cho等［12］设计了SAMSEN（smart self-assembling magnets for endoscopy）组合式磁体，并在猪身上取得成功。2014年西安交通大学研究团队获得了组合式磁吻合器［13］和载药可降解吻合器［14］两项发明，为解决这一问题提供了新的途径。

二、本次实验结果分析

这次实验中，采用长方形磁铁进行压榨吻合，既有利于磁体的置入与脱出，减小了消化道的损伤及磁体的肠道滞留率，又满足了肠道压榨吻合口直径的要求。我们发现，压榨吻合口呈圆形，并没有出现与压榨磁铁一致的长方形，这与压榨的缓慢过程及肠道组织的收缩有关。组织病理学检查证实了吻合口愈合的可靠性，我们通过人为结扎肠道的方式制造肠梗阻模型，进一步验证了压榨吻合口的粪便转流功能，表明磁压榨吻合是一种可靠的手术方式。然而，两次手术后，实验家兔都出现了肠梗阻并发症。我们认为：8#家兔考虑手术压榨时留置肠襻过短，肠道蠕动受到影响导致肠道梗阻。1#家兔在肠道结扎后发生梗阻可能与压榨吻合口直径相对较小，大便不能通过有关。4#、6#家兔肠道结扎术后的解剖学观察显示吻合口扩张，结肠近段的肠壁增厚，可能因为结肠近段为克服吻合口阻力而代偿性增生，也印证了1#家兔的死亡原因。

三、本次实验存在的不足及后续改进

我们采用家兔作为实验对象，虽然节约了实验成本，但家兔肠道和人体的肠道在生理及解剖学上存在较大的差别，实验结果不能很好地反应人体应用效果。家兔肠腔狭小，无法在内镜下动态观察磁压部位的吻合口形成过程，在进一步的实验中，我们将建立大动物肠道磁压榨模型，定期行消化道内镜观察磁压部位的变化，观察磁压技术的组织愈合过程及验证技术的可行性及安全性。同时，我们注意到实验动物有肠梗阻情况的发生，考虑是吻合口直径相对较小，大便无法通过所致，对于不同直径的肠道压榨吻合口直径的安全范围，尚需进一步的数据支持。