磁锚定技术辅助内镜下胃黏膜剥离术的实验研究*

番敏，张玟，刘欢毅，和树娟，吉琳，吝怡，史爱华，马锋，吕毅，严小鹏

（1.西安交通大学第一附属医院 肝胆外科，陕西 西安710061；2.西安交通大学启德书院，陕西 西安710061；3.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，陕西 西安710061）

胃癌是全球常见的恶性肿瘤，严重威胁人类健康。根据GLOBOCAN 最新统计数据显示，胃癌发病率和死亡率分别位于恶性肿瘤的第5 位和第2 位[1]。在我国，胃癌发病率和死亡率在恶性肿瘤中分别位于第2位和第3位[2]。然而，有临床研究[3]表明，获得早期诊断和早期治疗的胃癌患者预后较好，5年生存率高达90%以上。目前，内镜检查的普及极大地促进了胃癌的早发现和早诊断。虽然外科手术是早期胃癌的传统治疗方法[4]，但因创伤大、围手术期并发症等问题，严重影响患者的生存质量[5]。近年来，内镜黏膜下剥离术（endoscopic submucosal dissection，ESD）已成为了消化道早癌的主流治疗方式[6-7]。临床研究[8]表明，ESD与外科手术在完整切除率、并发症发生率等方面比较，差异无统计学意义，但在平均住院天数及治疗总费用上，ESD更具优势。ESD操作技术要求较高、学习曲线长，难以在基层医院推广和应用[9]。该技术不易广泛推广的原因在于：ESD操作中缺乏对病变黏膜的有效牵拉，使黏膜剥离面难以充分显露。

为此，内镜医生提出了各种ESD辅助技术，包括经皮穿刺牵引[10]、橡皮筋牵引[11]和弹性医疗环牵引法[12]等，但牵拉的方向较难以掌控，不能灵活调节拉力大小。借助特殊研制的内镜操作平台，如：主-从内镜系统（MASTER）[13]、双通道内镜[14]等，都有良好的应用前景，但相应设备尚需进一步完善和优化。磁锚定技术（magnetic anchor technique，MAT）辅助ESD 首先由日本学者KOBAYASHI[15]于2004年提出，该方法所用设备简单，成本低，操作易于掌握，最大的优势在于：通过调整锚定磁体（anchor magnet，AM），能灵活调节靶磁体（target magnet，TM）对黏膜的牵拉力大小和牵拉方向。但MAT 辅助ESD 在国内研究较少，笔者团队在前期磁外科研究的基础上，设计了辅助ESD操作的磁锚定装置，并在离体犬胃上对其操作的可行性进行了验证。现报道如下：

1 材料与方法

1.1 材料

用于ESD 的磁锚定装置包括AM 和TM 两部分。AM为直径50 mm、高140 mm的圆柱状磁体，外套有5 mm厚的U形树脂壳。TM包括坡莫合金外壳和磁核两部分，磁核为直径4.5 mm、高5.5 mm 的圆柱体，坡莫合金外壳壁厚1 mm，呈U 形，外壳底端带有尾挂结构，尾挂结构上有1 mm 的穿线孔，磁核能够紧配装入到坡莫合金外壳里面。AM 和TM 均采用N48烧结型钕铁硼材料，委托陕西金山电气有限责任公司加工而成，表面电镀镍，轴向饱和充磁。AM表面场强0.65 T，TM 表面场强0.28 T。AM 及TM 见图1。其他材料包括：软组织夹（又称和谐夹）（南京微创医疗器械有限公司）和胃镜系统（西安西川医疗器械有限公司）。离体胃来自于本团队其他实验结束后被处以安乐死的Beagle犬。本实验经西安交通大学动物实验伦理委员会批准（批准号NO.XJTULAC2019-1006），实验符合实验动物伦理要求。

1.2 操作方法

内镜下操作由本文通信作者主刀完成。将离体Beagle犬胃置于操作台上，丝线结扎胃出口远端，经食管残端进胃镜并注入气体，使胃腔适度膨胀，检查犬胃完整性，观察胃黏膜情况。电刀经胃镜活检孔进入胃腔，在胃后壁靠近大弯侧假定并标记欲剥离的胃黏膜边界，病灶大小约15 mm×20 mm。将软组织夹（和谐夹）经胃镜活检孔插入，自胃镜头端伸出，打开软组织夹，丝线穿过TM尾挂结构的穿线孔，将其栓绑固定于软组织夹头端，并使其不影响软组织夹的闭合。胃镜带着软组织夹及TM，经离体胃的食管残端进入胃腔内，注气使胃腔适度膨胀。胃镜下寻找预标记的病变黏膜，调整软组织夹的位置和方向，张开夹头，并将软组织夹钳夹于拟剥离的胃病变黏膜边缘。扣动软组织夹操作手柄，释放软组织夹，退出软组织夹控制部分，此时TM和软组织夹被留置在胃病变黏膜上。AM缓慢靠近离体胃，从胃镜下观察，可见TM被缓慢吸起，同时带动软组织夹牵拉起被钳夹的病变黏膜边缘，通过调整AM 的位置和方向，可改变TM 的牵拉方向和牵拉力大小，满足ESD手术操作需要。按预先标记的边界完整剥离胃黏膜，检查术野无穿孔后，取出黏膜标本及TM，退出胃镜，术毕。

图1 AM与TM实物图Fig.1 Physical drawing of anchor magnet and target magnet

2 结果

利用自行设计加工的磁锚定装置，顺利完成了6个离体Beagle犬胃ESD术。术中利用胃镜活检孔，可将TM 和软组织夹顺利送入胃腔内。6 个离体胃ESD术中，软组织夹均一次性钳夹在预剥离的胃黏膜边缘。其中，5 个手术均使用一个TM 就成功完成了黏膜剥离，另1 个手术中，因软组织夹钳夹的黏膜太少，在AM牵拉过程中出现滑脱，遂立即取出滑脱的TM 及软组织夹，重新置入一枚带有TM 的软组织夹，妥善钳夹后，也顺利完成手术。操作时间19～40 min，平均（29.00±8.34）min。术中AM 与TM 之间的吸力能够提供良好的剥离面术野，维持足够的组织张力，极大地方便了胃黏膜的剥离。通过移动AM，可灵活改变TM的牵拉方向，充分显露术野。术中未出现黏膜组织撕伤。手术过程详见图2。

图2 MAT辅助ESD操作过程Fig.2 Magnetic anchoring technology assists ESD operation process

3 讨论

磁外科是利用磁体间特殊的“非接触性”磁场力，借助特殊设计的磁性装置来实现空腔脏器吻合重建、组织器官牵拉暴露等功能的新兴外科技术，磁外科在经历了实验验证阶段、自由探索阶段后，已进入学科建设阶段，并初步形成了以磁压榨技术、MAT、磁导航技术、磁悬浮技术、磁示踪技术、磁驱动技术为主的临床应用体系[16]。磁外科相关技术的研究和应用涉及血管吻合[17]、消化道吻合[18]、狭窄胆道疏通[19]、直肠阴道瘘闭合修补[20]、磁力血流阻断[21]、先天性肛门闭锁再通[22]、磁导航空肠营养管快速置入[23]和气管食管瘘动物模型制备[24]等诸多领域。MAT作为磁外科的核心临床技术之一，在外科手术中能够辅助腔镜手术[25-26]，从而达到更微创的手术效果。

本研究在国内首次对MAT 辅助胃ESD 术的可行性进行了初步探索。用于ESD的磁锚定装置核心包括AM和TM两部分。其中，AM可视为“主动施力”部分，由于其位于体外，磁体的大小受制约的因素较少，在设计加工时可考虑适当做大，形状上以圆柱体为最佳；TM 可视为“被动受力”部分，其位于消化道腔内，尺寸受限因素较多，所以TM的结构设计还需要考虑能与现有的内镜下操作器械适配。本实验中TM 的设计，采用坡莫合金壳紧配圆柱体磁核的设计方案，具有以下优点：①坡莫合金是高导磁材料，圆柱体磁核紧配U形坡莫合金壳，能够将磁力线汇聚于TM 工作面，减少非工作面（侧面和牵拉面）的磁力线，可最大程度上减少TM对内镜下操作器械的磁力干扰；②坡莫合金壳的尾挂结构便于TM与黏膜钳夹装置的连接，本实验中使用临床常用的软组织夹作为黏膜钳夹装置，两者之间通过丝线栓绑即可。

根据Beagle犬离体胃模拟实验，MAT辅助ESD还需注意：①本实验中有1例出现软组织夹撕脱，分析原因有两点：第一，软组织夹钳夹组织过少，导致夹持不牢固；第二，锚定牵拉力量过大，导致组织撕裂，在实际应用时应注意控制合适的牵拉力大小，该牵拉力量化较为困难，即使可以量化，在实际操作中也难以精准掌控，笔者认为，AM 应缓慢靠近胃体，使TM逐渐缓慢受力，同时操作者在胃镜下密切观察TM 对黏膜的牵拉张力状况，牵拉力以满足视野显露和镜下操作需要即可，不宜过大，以避免黏膜撕伤或TM滑脱；②消化道空间有限，TM在满足牵拉力的条件下，体积应尽可能小，以减少对视野的影响；③TM 与软组织夹之间栓绑的丝线长度要适中，丝线过短，会使TM 与AM 之间距离太大，磁力就会变小；丝线过长，可能会导致TM 接触到旁侧或对侧胃黏膜，有限的胃腔无法使软组织夹处于紧绷状态，从而降低牵拉效果；④术中根据术野显露需要，灵活移动AM，改变TM的牵拉方向，以利于内镜下操作。

综上所述，MAT可用于胃ESD，能够为黏膜剥离面提供足够的组织张力，并充分显露剥离面术野，此技术操作简单，具有极大的临床应用潜力。