磁吻合肠造瘘口还纳术的动物实验研究

苏柯帆 徐吉华 吕毅2，3 卢云

(1 青岛大学附属医院普通外科医疗中心，山东 青岛 266003；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； 3 西安交通大学第一附属医院肝胆外科)

结直肠癌是常见的消化系统恶性肿瘤，其发病率排在所有恶性肿瘤的第3位[1]。而结直肠癌患者接受手术治疗后，常常出现吻合口瘘等严重的并发症[2-4]，较多研究认为采用预防性肠造口可降低术后吻合口瘘的发生率及再次手术的风险[5-8]。行预防性肠造口术后患者还需行肠造口还纳手术，来恢复正常肠道解剖结构及排便功能。现传统的开腹还纳手术需要较大的切口，以便于分离部分腹腔粘连，术后有发生吻合口瘘、腹腔粘连和肠梗阻等并发症可能[9-11]。目前，磁吻合技术在胃肠道重建中逐渐推广应用，其应用和研究价值也受到广泛关注。本研究通过建立新西兰兔的结肠造瘘口模型，均应用一对磁环进行肠造口还纳，探讨磁吻合技术在结肠还纳中应用的可行性及安全性。

1 材料与方法

1.1 磁吻合技术实验的磁性材料与装置

结构和尺寸一致的一对钕铁硼(NdFeB，N45)磁环(图1A、B)，表面镀镍提高耐腐蚀性能和生物相容性。磁环的外径为10.0 mm，内径为6.1 mm，总厚度为2.0 mm，磁环质量为0.710 g，磁表面磁场强度约2 100～2 300 GS，磁环充磁方向为沿圆柱体轴向进行充磁。磁环打结固定一根手术丝线与辅助软管相连接(图1C)。

1.2 实验动物

新西兰种兔15只，雌雄不限，体质量为2.2～2.5 kg，由西安交通大学实验动物中心提供。保证清洁饲料及水源，于西安交通大学动物实验中心适应性喂养7 d后进行后续实验。

A、B：磁环外观及尺寸，C：磁环与丝线及软管制成的磁环置入装置

1.3 实验方法

磁吻合实现肠造瘘口还纳手术实验的设计思路见图2。将兔禁食24 h后称质量后麻醉。于下腹部正中做约10 cm长的切口，分离腹壁各层，打开腹腔，寻找结肠位置。将距回盲瓣约15～20 cm处行结肠分离，用1号慕丝线将距离拟造口位置2.5 cm左右的肠壁靠近固定，避免将结肠系膜夹杂于其中(图3A)，于左下腹部做腹壁结肠造瘘口(图3B)，检查肠管无破损、出血，腹腔内无出血及异物存留，用4号慕丝线逐层缝合腹壁。术后前3 d，每天一次肌肉注射青霉素4×106U 抗感染。每日监测兔体质量及观察兔术后进食、精神状态、造口排便以及腹部切口愈合情况。术后第10天，筛选出手术耐受力强、进食及精神状态良好、造口排便正常、体质量变化小于10%的兔10只，进行后续磁吻合手术实验。

第一步为磁环置入术。兔麻醉后固定于手术台上，首先将消毒后的磁环及辅助软管前段涂抹石蜡油，轻柔地置入一侧肠造口，进入深度约2.5 cm，需注意防止辅助软管与磁环位置改变；再将另一个磁环置入另一侧肠造口内，调整至适当位置后，使两个磁环自行吸引。通过腹部X线透视，来验证两个磁环是否精确耦合(图4A)。若磁环未能准确耦合，牵拉丝线分离后，再次行置入操作并X线透视确认耦合。完成磁环置入术后，记录从置入第一个磁环到两个磁环精确耦合所用的时间(磁环置入时间)。术后兔常规饲养，每日X线检查关注磁环位置变化，直至兔的X线透视检查已不见磁环时，认为两个磁环已排出体外，记录磁环在兔体内存留的时间。此时应用X线肠造影确认吻合口肠管通畅情况，向一侧结肠造口肠管腔内缓慢推注稀释后的碘海醇造影剂，10 min后行X线透视，观察结肠充盈情况，观察吻合口周围有无造影剂外溢(图4B)。确认吻合通畅后，可进行第二步，造口关闭术。消毒兔下腹部及肠造瘘口区域，沿造口周围延伸切口，分离肠管周围粘连，以1号慕丝线缝合关闭造口肠管，最后关闭腹腔，结束手术，记录手术所用时间。磁吻合还纳术平均操作时间为磁环置入时间+造口关闭术时间。

A：结肠造瘘口模型的建立；B：自结肠造口置入磁环并在合适位置对位吸引(磁环置入术)；C：磁环间的肠壁缺血坏死后，磁环脱落，D：缝合关闭腹壁的肠造瘘口(造口关闭术)

A：将距肠造口2.5 cm肠管远离肠系膜处靠近固定，B：结肠腹壁造瘘口

手术完成后，每日观察兔术后进食、精神状态、排便情况及腹部切口愈合情况，监测记录兔体质量。对于出现进食明显减少、体质量减轻超过30%、运动明显减少等异常的兔，给予深麻醉处死后解剖观察并分析原因。术后第28天结束实验，记录兔的存活情况及并发症发生情况。解剖剩余所有兔，获取吻合口所在肠段，一端连接测压器软管，一端连接加压器，以手术丝线捆绑固定，将肠段组织完整浸泡于生理盐水中，增加肠腔内压力，当出现第一个气泡时，认为此时为肠爆破压力。切开吻合口肠段，观察吻合口愈合情况，截取吻合口处组织，常规石蜡包埋切片，行HE染色及Masson染色，显微镜下观察组织愈合重生情况。

A：经造口置入磁环后，X线透视证实磁环精确耦合，B：磁环脱出体外后，X线消化道造影显示双侧结肠造影剂充盈，箭头指向为形成的吻合口

2 结 果

2.1 实验动物存活情况及并发症

在所筛选的10只进行磁吻合还纳手术实验中，兔的生存率为80%，2只兔发生发生肠瘘情况。观察发现，所有兔经历手术后的第1、2天均出现明显食欲减弱，进食明显减少，排便为稀便且量减少，自主活动减少，精神状态一般。手术后第3天开始，兔的进食进水情况随时间推移逐渐增加，自主活动增多，第5天时食量达到术前水平。实验中2只兔死亡，其余正常存活。死亡兔均进行剖腹探查，1只兔因置入磁环后第3天死亡，解剖发现磁环处肠管破裂，1只置入磁环后第9天因造口肠管缝线缝合处出现肠瘘死亡。

2.2 肠管吻合操作时间

本研究磁吻合还纳术平均操作时间为(16.80±2.74)min。

2.3 磁环体内存留时间

兔体内磁环存留平均时间为(6.11±0.99)d。其中1只兔置入磁环后第3天死亡，其余兔体内磁环于术后第5～8天成功脱出，未发生磁环长时间滞留兔体内情况。

2.4 吻合口的爆破压力、大体外观及组织学形态

测得吻合口处肠段平均爆破压力为(18.86±0.93)kPa。磁吻合形成的吻合口组织黏膜光滑、平坦，无缝线等异物残留。组织病理学检查显示吻合口完全愈合，存在新生胶原纤维，黏膜层连续，表面相对光滑，无缺血或坏死组织(图5)。

3 讨 论

日本学者OBORA等[12]在1978年利用钐钴磁环对磁性吻合技术展开了开创性的探索，在动物实验中发现使用该磁环可对小血管进行迅速、可靠的吻合。其后诸多专家学者进行了更加广泛的实验研究，包括血管吻合[13-15]、胃肠吻合[16-17]、肠肠吻合[18-19]、胆总管-空肠吻合[20-22]，并认为磁吻合具有可行性并且具有一定的优势。2008年北京大学候郑生等[23-24]利用磁压榨吻合技术解除犬的肠梗阻研究取得成功，并探索了磁力大小对吻合口效果的影响。西安交通大学吕毅团队[25-32]在“磁外科”领域有其独到的探究，设计出无缝线血管吻合器、肠肠吻合器、胆肠吻合器、胰肠吻合器、肝外门腔分流器以及直肠阴道瘘修补器等各式磁性器械并获得诸多专利，同时在临床领域成功完成了中国首例磁压榨胆道疏通术，而且取得了良好的治疗效果。2017年GRAVES等[33]开发了商品化磁吻合器Harrison Ring，并经美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于临床试验，同年TOSELLI等[34]在两个回肠造口还纳的儿童患者中应用该磁环，吻合效果良好，没有出现吻合口瘘等明显并发症。

A：磁吻合口形成后的肠管外观，B：磁吻合口黏膜外观，C：磁吻合口组织HE染色观察，D：磁吻合口组织Masson染色观察

目前消化系统吻合重建常采用手工缝合和钉式吻合器吻合，手工缝线吻合的吻合速度慢，手术时间长，存在缝线异物反应，而且对术者的操作技巧要求高；钉式吻合器操作简易，吻合质量高，缩短手术时间，但仍有一定的吻合口瘘和狭窄发生率[35-36]。外科医生一直在探索减小手术创伤和缩短手术时间的新方式，其中磁吻合技术能实现器官管腔的无线无钉吻合，也为微创操作提供了可能性。

本研究选用了结构简单的环状磁体，其圆柱体直径与兔的结肠内径相当。一方面该结构相对圆滑，避免了不规则的外形对消化道管腔造成锐性损伤，也减轻了后期磁环排除体外的难度，降低了长期滞留肠道内的概率；另一方面圆形磁环简洁的构造使其相互耦合操作过程相对简单，也节约了手术操作时间。此次动物实验结果表明，磁吻合应用于该手术中具有一定的优势：①通过肠造瘘口置入磁环来完成肠管的吻合，简化了手术中肠吻合的操作，减小后续还纳手术操作时的手术创伤；②磁吻合重建的吻合口无异物残留，杜绝了异物反应，吻合口标本大体观察显示吻合口组织愈合良好，黏膜光滑平整；③置入磁环脱出后，肠侧-侧吻合口已形成。观察吻合口无并发症、远端肠道功能正常时，再行关闭造口，完成还纳手术。如若发生吻合口瘘等问题时，预留了粪便转流的造瘘口路径，减小发生并发症的严重程度；④磁吻合装置的放置和排出困难限制了其广泛应用，此次实验通过造口进行磁环的放置，同时腹壁造口处保持通畅，无需即刻在吻合处实现肠管的通畅，因此无需使用结构复杂的磁环，减小了磁环耦合的难度，而腹壁上肠造瘘口的通畅，也为磁环的排出提供了另一条路径。

实验中的不足之处：①本研究我们选用新西兰兔为实验对象，其生理及解剖与人体存在较大差异，肠腔细小，增加了操作难度，实验动物受到手术创伤及肠道异物影响大，置入磁环时的不当操作可能会损伤肠道，引起肠穿孔等并发症；②磁吻合成功后，仍需要再次手术关闭造瘘口肠管，尚未避免二次手术造成的创伤，且存在形成残端肠瘘的风险。尽管本实验与临床手术有较大差异，但其结果并不影响磁吻合在结肠造瘘口还纳术中可行性的探讨。在此实验基础上，使用猪、狗等实验动物，更加贴近临床手术操作过程，也可进行钉式吻合、缝线吻合、磁吻合的效果比较，验证该吻合方案的安全性和高效性，取得更加直观的实验效果。

总之，磁吻合技术在兔的结肠造瘘口还纳术研究中展现了一定的可行性，有较好的微创技术临床应用前景。磁吻合技术作为一种新型的管腔吻合技术逐渐在临床应用中展现了良好的效果,未来可将腔镜技术、内镜技术、介入医学等与磁吻合技术结合，可进一步实现手术的微创，保证吻合效果的同时减小手术创伤。相信随着微创外科的发展，磁外科技术会有更加广泛的临床应用。