内磁锚定技术辅助腹腔镜下结肠切除的实验研究

吉 琳，康诗然，常凯曦，李益行，吝 怡，樊 茜，张 勇，马 锋，吕 毅1，，严小鹏1，*

（1.西安交通大学第一附属医院肝胆外科，西安710061；2.西安交通大学第一附属医院精准外科与再生医学国家地方联合工程研究中心，西安710061；3.西安交通大学启德书院，西安710061；4.西安交通大学宗濂书院，西安710061；5.西安交通大学第一附属医院胸外科，西安710061）

0 引言

Jacobs 等[1]于1991 年首次将腹腔镜技术用于结直肠癌手术。在20 余年的发展中多项大规模腹腔镜治疗结直肠癌的随机对照临床研究陆续开展。COLOR（Colon Cancer Laparoscopic or Open Resection）团队在完成长达10 a 的随访后结果显示，对非转移性结肠癌患者，腹腔镜组与开腹组在无病生存率、总生存率及复发率方面的差异无统计学意义[2]。腹腔镜手术已成为结直肠癌手术的金标准[3]。随着微创技术理念的进一步发展，减戳孔腹腔镜手术成为发展趋势之一[4]。经脐单孔腹腔镜手术专用器械因价格较贵临床广泛开展受限[5]，常规器械操作时的“筷子效应”大大降低了术者的操作体验[6]。减戳孔腹腔镜手术介于常规腹腔镜手术和经脐单孔腹腔镜手术之间，可视为一种过渡技术。减戳孔腹腔镜手术的关键在于如何维持手术视野的牵拉暴露。

同极相斥、异极相吸是磁体的自然特性，磁锚定技术（magnetic anchor technique，MAT）[7]就是基于此原理的新技术，利用该技术可利于手术操作中术野的显露。磁锚定技术最初被用于内镜下黏膜切除术[8]，之后，外科医生发现该技术可用于外科手术中的牵拉暴露，尤其是在腔镜手术时，利用内外磁体的吸引锚定，可取代腔镜手术中辅助操作孔内操作器械，发挥牵拉的功能。早期本课题组开展了磁锚定技术辅助减戳孔腹腔镜胆囊切除术的动物实验研究[9]，验证了该技术的安全性和可行性。2019 年本课题组将该技术用于临床，在国内率先开展了磁锚定技术辅助减戳孔腹腔镜胆囊切除术[10]。国外相关研究也报道了磁锚定技术在腹腔镜阑尾切除、肾切除中的应用[11-12]，均显示出该技术良好的临床应用前景。本研究将磁锚定技术用于腹腔镜结肠切除术，并在Beagle 犬上验证其可行性和安全性。

1 材料与方法

1.1 材料

1～6 岁健康雄性Beagle 犬4 只，体质量10～15 kg，购于西安交通大学实验动物中心。所有实验动物在饲养及围手术期管理中均符合动物福利伦理原则。腹腔镜设备（型号26003BA，德国STORZ）、高频电刀（FX-C 型，美国威力）、医用钛夹（杭州康生医疗器械有限公司，型号3#Flat）；陆眠宁Ⅱ（规格2 ml：40 mg，吉林省华牧动物保健品有限公司）、头孢唑林钠（规格0.5 g，山东鲁抗医药股份有限公司）、盐酸哌替啶（规格1 mg/kg，青海制药厂有限公司）。本实验经西安交通大学动物实验伦理委员会批准（No.XJTULAC2019-1046）。

1.2 磁锚定装置设计

结肠是与外界具有自然通道的器官，因此用于结肠牵拉暴露的磁锚定装置与减戳孔腹腔镜胆囊切除所使用的磁锚定装置有一定差异。磁锚定装置包含体外的锚定磁体和置入结肠内的靶磁体2 个部分。锚定磁体为直径50 mm、高80 mm 的圆柱形磁体，外套壁厚5 mm 的树脂外壳；靶磁体为直径10 mm、高18 mm 的圆柱形磁体。锚定磁体和靶磁体均采用N48 烧结钕铁硼永磁材料加工而成，表面镍镀层防护（杭州永磁集团有限公司）。锚定磁体采用轴向充磁，靶磁体采用径向充磁。锚定磁体表面场强5 500 Gs（1 Gs=10-4T），靶磁体表面场强2 500 Gs。锚定磁体及靶磁体如图1 所示。

图1 磁锚定装置

1.3 实验方法

所有Beagle 犬适应性喂养2 周后行内磁锚定技术辅助腹腔镜下结肠切除术。本实验为创新手术的可行性验证，不设对照组，4 只Beagle 犬均纳入实验组。实验犬术前2 d 给以流食，术前24 h 开始给予口服糖盐水，术前6 h 禁饮。陆眠宁（0.08 ml/kg）肌肉注射，麻醉满意后仰卧位固定，术前30 min 肌注头孢唑林钠0.5 g。常规术野备皮，消毒铺巾。经脐建立戳孔置入10 mm Trocar（戳卡），建立气腹，气腹压力12 mmHg（1 mmHg=133.322 Pa），于脐水平与右侧腹直肌外侧缘交界及脐右上方建立戳孔，分别置入5 和12 mm Trocar，脐水平与左侧腹直肌外缘交界处建立戳孔，置入5 mm Trocar。探查腹腔无明显异常后，拟行左半结肠切除术。将小肠推向右侧，张开钳口稳定牢固抓持靶磁体，经肛门置入靶磁体，靶磁体到达预定部位后，松开并退出抓钳即可将靶磁体留置在结肠中。术中由助手手持锚定磁体在体外放置于动物下腹壁，位于结肠内的靶磁体则隔着腹壁与体外锚定磁体相吸，同时牵拉降结肠，显露系膜，改变体外锚定磁体的位置则可改变降结肠的牵拉方向，术中根据需要可灵活调整。按照常规手术操作步骤完成左半结肠切除。

记录手术操作时间、术中出血量及手术操作中副损伤或不良事件发生情况。麻醉苏醒后实验犬继续单笼喂养，术后48 h 内每12 h 肌注盐酸哌替啶（1 mg/kg）镇痛，术后72 h 每12 h 肌注头孢唑林钠0.5 g。

2 结果

4 只Beagle 犬均顺利完成内磁锚定技术辅助腹腔镜下结肠切除，平均手术时间56～90 min，术中出血量均小于50 ml。术后动物存活良好。

术中靶磁体经肛门置入顺利，借助钛合金组织钳可将其推送至降结肠。当体外放置锚定磁体后，结肠内靶磁体被吸起，调整锚定磁体的位置可灵活改变靶磁体对结肠的牵拉方向和牵拉力度，以更好地显露结肠系膜，如图2 所示。实验结果显示，靶磁体与锚定磁体之间的磁性吸力可完全满足对结肠的牵拉需求，未出现滑脱等现象，锚定牵拉过程中也未出现明显的结肠肠壁和腹壁损伤。

3 讨论

磁外科（magnetic surgery，MS）是利用特殊设计的磁性医疗器械或设备将磁性物质间“非接触性”磁场力转化为临床中能够发挥特定功能的力，从而完成组织压榨、器官锚定、管腔导航、间隙扩张、可控示踪等功能的新兴综合性技术学科[7]。磁外科在胃肠道吻合[13-14]、血管吻合[15-16]、心血管介入手术[17]、胆道狭窄疏通[18]、食管闭锁吻合[19]、直肠阴道瘘修补[20-21]乃至动物模型制备[22]等方面均有广泛应用。

图2 内磁锚定技术辅助腹腔镜下结肠牵拉状态

磁锚定技术作为磁外科临床应用的重要方向，临床根据靶磁体所处位置，将磁锚定技术分为内锚定技术（internalanchor technique）和外锚定技术（externalanchor technique）两大类[7]，当靶磁体位于消化道、泌尿道等腔道内时为内锚定技术，当靶磁体位于胸、腹、盆腔时为外锚定技术，2 种锚定技术下靶磁体设计差异较大。辅助腹腔镜减戳孔手术的属于外锚定技术。用于腹腔镜手术的锚定磁体一般放置于体外，因此对于磁体的尺寸没有过多限制，当然在满足磁力需要的条件下，首选尺寸尽可能小的磁体，其形状一般采用圆柱体的结构设计。当磁锚定装置用于腹腔镜胆囊切除术时，靶磁体需要承担2 个功能：（1）靶磁体一端要与被牵拉的组织器官产生物理接触，此时需要有设计巧妙的组织夹来完成该功能；（2）靶磁体另一端能与锚定磁体之间产生足够的磁力，以满足术中的牵拉暴露需求。

结肠解剖的特殊性（管腔器官、通过肛门与外界有自然通道）决定了靶磁体设计的特殊性。本实验中靶磁体采用不带任何附加装置的圆柱形磁体的设计方案有以下优点：（1）利用自然的肛门通道可将靶磁体直接置入到结肠内，当靶磁体位于管腔状器官内时，外部磁体牵拉靶磁体可提起结肠，这种模式优于钳夹模式。（2）圆柱形设计最大程度上减少棱角对组织的损伤。（3）与以前常用磁体充磁方向不同，本实验中靶磁体采用径向充磁方案，一方面使靶磁体的曲面与锚定磁体相吸，可减少组织损伤；另一方面，径向充磁可使靶磁体在移动锚定磁体时产生滚动运动，与常见的滑动运动相比可减少组织损伤、提高靶磁体组织牵拉的灵活性。本实验不足在于以健康Beagle 犬为动物实验模型，且例数较少，因此用于临床尚需要积累一定的实验例数。本实验下一步研究尝试优化装置设计，为进一步试用于临床做准备。

本实验研究结果显示该磁锚定装置用于腹腔镜下结肠切除安全、可行，具有临床应用潜力。进一步优化装置设计和手术操作流程，该技术可尝试在临床试用推广。