用于肾移植术后输尿管狭窄再通的磁吻合器的设计及实验验证

张苗苗，吉琳，邓博，徐庶钦，张涵芷，刘培楠，雷凤萍，吕毅，严小鹏

1.西安交通大学第一附属医院 a.肝胆外科；b.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；2.西安交通大学 a.启德书院；b.宗濂书院，陕西 西安 710061

引言

输尿管狭窄是肾移植术后常见和较难处理的并发症之一，总发生率为1%～10%，约75%～90%的狭窄发生在输尿管远端，其中又以输尿管膀胱吻合口处狭窄最为常见[1-3]。肾移植术后输尿管狭窄的治疗包括输尿管支架植入术、经皮肾穿刺造瘘、移植输尿管膀胱再植术等[4-6]。上述方法各有优缺点，当输尿管严重狭窄甚至闭塞时，输尿管支架难以植入，患者需长期留置肾穿刺造瘘管，严重影响生活质量；而再次手术重建输尿管连续性的手术并发症及术后再狭窄率仍较高。因此针对肾移植术后输尿管狭窄的治疗，临床医生需要积极探索新治疗思路和方法。

磁压榨技术（Magnetic Compression Technique，MCT）是利用2个或2个以上磁体(或数个磁体与数个顺磁性材料)之间的磁性吸引力，通过开腹（胸）手术、腔镜手术、内镜操作、介入操作等来实现脏器的连接再通、组织的压榨闭合、管腔内容物的限流等，从而实现对临床疾病进行诊断和治疗的目的[7]。磁吻合是MCT重要的临床应用方向之一，磁吻合可用于胃肠道吻合重建[8-10]、血管吻合[11]、消化道瘘闭合修补[12-13]等领域。磁吻合与内镜技术结合还可用于肝移植术后胆道狭窄/闭塞再通[14]、先天性食管闭锁再通[15]。肾移植术后输尿管膀胱吻合口狭窄与肝移植术后胆道狭窄具有较为类似的病理改变和解剖学特点。基于此，该文提出了基于磁吻合技术的肾移植术后输尿管狭窄再通的磁吻合器的设计及操作路径规划，现介绍如下。

1 设计思路

根据输尿管及膀胱解剖特点，用于肾移植术后输尿管狭窄再通的磁吻合器包括子磁体（Daughter Magnet，DM）和母磁体（Parent Magnet，PM）两部分。为适应临床需求，磁吻合器分为A型和B型两种。A型吻合器的DM和PM均为带有中央孔的圆柱状磁体，中央孔直径1.5 mm，可允许导丝顺利穿过，圆柱状磁体为直径5、6、7 mm系列，高度分别为8、9、10 mm的系列磁体（图1a）。其中DM置于输尿管内，PM置于膀胱内。使用时根据肾造瘘窦道及输尿管扩张情况选择合直径的DM，而PM根据尿道情况可选择与DM同规格的磁体，也可选择比DM直径大的磁体。B型磁吻合器与A型磁吻合器的基本形状结构及尺寸一致，区别在于B型磁吻合器的DM和PM一端的中央孔内固定有尼龙线，并形成环状结构，方便磁体的置入（图1b）。

图1 磁吻合器实物图

2 操作路径

根据狭窄程度将肾移植术后输尿管狭窄分为I型和II型两种。I型定义为输尿管严重狭窄，但尚能允许导丝通过；Ⅱ型定义为输尿管严重狭窄，且导丝不能通过。对I型狭窄，选用A型磁吻合器，其操作路径如图2所示。输尿管I型狭窄时，通过肾穿刺造瘘通道利用经皮肾镜可使导丝穿过狭窄部位进入膀胱内，在膀胱镜辅助下将导丝一端经尿道拉出，子母磁体沿导丝分别送入输尿管和膀胱内，子母磁体自动对位相吸，撤除导丝，子母磁体压榨狭窄段，吻合建立后磁体脱落进入膀胱，经膀胱镜取出磁体即可。

图2 Ⅰ型狭窄磁吻合器置入及操作路径示意图

Ⅱ型狭窄时，输尿管狭窄部闭塞，导丝无法通过。因此子母磁体需分别经肾穿刺造瘘通道和尿道置于输尿管和膀胱内。子母磁体压榨输尿管闭塞部，待吻合建立后子母磁体脱落进入膀胱内，经膀胱镜取出磁体即可。具体操作过程如图3所示。

图3 I型狭窄磁吻合器置入及操作路径示意图

3 实验验证

该研究通过结扎实验兔输尿管远端制备输尿管梗阻模型来模拟临床肾移植术后患者输尿管狭窄疾病模型，利用上述自行设计加工的磁吻合器来实现输尿管再通。

3.1 实验材料

雌性实验兔4只，体重2.5～3 kg，购于西安交通大学实验动物中心，动物实验伦理审批号XJTULAC2019-1007。实验采用B型磁体，子母磁体均由N45烧结型钕铁硼永磁材料加工而成，DM直径4 mm、高8 mm，PM直径5 mm、高6 mm，子母磁体表面氮化钛镀层处理，磁感应强度2400～2800 GS。

3.2 实验方法

3%戊巴比妥钠(1 mL/kg)耳缘静脉注射麻醉后，仰卧位固定，取下腹部正中切口，进腹后寻找右侧输尿管，1号丝线结扎输尿管末端，制备输尿管梗阻模型。术后2周，再次麻醉后开腹，可见右侧输尿管扩张(图4a)。在输尿管上段靠近肾盂处纵行切开输尿管，经此置入DM于输尿管远端。经尿道置入PM于膀胱内，调整PM于合适位置，DM和PM可自动对位吸合。6-0 Prolene线缝合输尿管纵行切开部位。逐层关腹。术后立即行腹部X线观察磁体位置(图4b)，当DM和PM进入膀胱内提示输尿管膀胱吻合口建立。获取大体标本，纵向切开吻合口可见输尿管膀胱吻合口形成(图4c)。

图4 动物实验

4 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诊疗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、定向驱动等功能的新兴综合性技术学科[16]。MS相关技术可优化内镜下操作[17]、实现减戳孔腔镜手术[18-19]、用于空肠营养管快速置入[20-21]等，基础研究和临床试用已显示出巨大优势，是极具发展潜力的临床技术。磁吻合是MS技术重要临床应用技术之一。磁吻合技术用于肝移植术后胆道狭窄具有微创、再通效果确切等优势。

肾移植术后输尿管严重狭窄甚至闭塞，微创治疗方法有限。磁吻合是利用磁体间非接触性磁场力使磁体间压榨组织发生缺血-坏死-脱落，而压榨旁组织发生黏连-修复-愈合的变化过程[22]，磁吻合不同于传统手工缝线吻合和机械钉式吻合模式，被称为第三种吻合模式或智慧吻合[23]。本文首次提出将磁吻合用于肾移植术后输尿管狭窄的微创治疗中来，并设计了磁吻合器，该方法具有以下优点：① 操作路径实现了最优化：经皮肾穿刺造瘘是肾移植术后输尿管狭窄、肾盂积水术时常用的操作，其目的在于尽可能在早期实现尿液外引流，最大限度地保护移植肾功能，该操作难度低，已是临床常规操作。磁吻合时可将肾穿刺造瘘通道作为DM的置入路径，这样并不额外增加患者创伤；经尿道至膀胱为人体自然通道，PM经此通道置入简单易行；② A型和B型两种磁体能满足不同狭窄条件下磁体选择和置入方法。其中A型磁体沿导丝置入，操作较为简单；因膀胱的空间较大，因此使用B型磁体做吻合时应先将DM置入输尿管末端，然后再置入PM至膀胱内，此时DM位置已固定，PM在磁场力作用下可自行调整位置与DM相吸；③ 与经皮肾穿刺造瘘通道相比尿道较为宽阔，因此为获得较大的DM和PM之间的吸力，根据尿道具体情况，PM可尽可能选择较大直径的磁体。当然DM和PM选择同等规格的磁体也是允许的；④ 当吻合建立后磁体脱落入膀胱，此时可在膀胱镜下将磁体取出；根据我们的临床试用经验，当磁体留置时间超过3周而磁体未脱落入膀胱，可经肾穿刺造瘘通道行输尿管造影，如可看见少量造影剂进入膀胱，则可在膀胱镜下主动将磁体取出；⑤ 该磁体不仅可用于肾移植术后输尿管狭窄的治疗，也可用于治疗其他泌尿系统手术后输尿管狭窄，具体使用方法可依患者病情灵活运用。

基于磁吻合技术的用于肾移植术后输尿管狭窄的磁吻合器设计巧妙，易加工，可适应输尿管不同狭窄程度下的吻合再通。初步动物实验已对其可行性进行了验证。进一步探索和优化临床应用中子母磁体置入的操作路径并进行临床试用，将有力推动该技术的临床转化，使更多患者获益。