基于磁压榨技术的膀胱造瘘动物实验研究

张苗苗，冒健骐，任宇翔，任炳屹，盖敬慈，张涵芷，蓝婷，王伊睿，刘培楠，史爱华，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. 宗濂书院；b. 启德书院，陕西 西安 710061

引言

膀胱造瘘术是泌尿外科常规操作之一，主要用于神经源性膀胱功能障碍、梗阻性膀胱功能障碍导致的尿潴留，化脓性前列腺炎、尿道周围脓肿以及尿道整形手术后等[1]。经皮耻骨上膀胱穿刺造瘘术（Percutaneous Suprapubic Cystostomy，PSC）是常用的膀胱造瘘方法，与开放性膀胱造口术相比，具有操作简单，创伤小，操作的环境要求不高、可在诊室或床旁一般条件下实施等特点[2]。然而，由于膀胱属于腹膜间位器官，其顶部有腹膜覆盖，部分患者膀胱充盈时腹膜可被推向上方，也有部分患者即使膀胱充盈状态下膀胱前壁也被腹膜覆盖，因此在实施PSC时，存在损伤腹膜和腹腔内容物的风险；在穿刺造瘘早期膀胱与腹壁之间不能形成牢固的窦道，因此会出现尿外渗，其他并发症如出血及血肿、瘘管脱落、切口感染等[3]。

磁压榨技术（Magnetic Compression Technique, MCT）是磁外科（Magnetic Surgery，MS）重要的临床应用技术之一[4]，MCT可用于消化道吻合重建[5-9]、血管吻合[10-14]、消化道瘘修补[15-16]和气管食管瘘动物模型制备[17]等。基于MCT设计的特殊磁体可用于消化道造瘘如胃造瘘[18-19]、结肠造瘘[20-21]，其可行性已在动物实验中被验证，并且目前也有大量关于临床应用磁吻合的相关报道[22-25]。该文提出了基于MCT膀胱造瘘的设计构想，设计加工了用于实验兔膀胱造瘘的磁体，并通过动物实验验证了可行性，现介绍如下。

1 设计思路

用于实验兔膀胱造瘘的磁体包括母磁体（Parent Magnet， PM）和子磁体（Daughter Magnet，DM）两部分。DM为圆柱形，其中央有直径1 mm的轴向通孔，DM直径3 mm，长8.5 mm，质量0.710 g，表面磁感强度3400 GS（1 T=10000 GS）。PM也为圆柱形，直径6 mm，长8 mm，质量1.682 g，表面磁感应强度3800 GS。DM和PM实物图如图1所示。

图1 用于膀胱造瘘的PM、DM实物图

2 操作路径

MCT膀胱造瘘实现过程如下：导丝引导下经尿道将DM置入到膀胱内，在腹前壁耻骨上膀胱体表投影部位放置PM，PM和DM将自动对位相吸，形成“DM-膀胱壁-腹壁-PM”的结构，PM和DM间的磁性吸引力持续压榨膀胱壁和腹壁，根据MCT吻合技术原理，受压榨组织缺血-坏死-脱落，而压榨旁组织则发生粘连-修复-愈合的病理变化过程[26]，最终将在膀胱和腹壁之间建立瘘口。

3 实验验证

3.1 实验材料

本研究经西安交通大学医学动物实验伦理委员会审核批准（2021-1536）。雌性新西兰实验兔6只，体重2.5～3 kg，购买于西安交通大学实验动物中心，实验前适应性单笼喂养1周。在实验过程中严格按照西安交通大学实验动物管理规定，按照实验动物伦理学要求减少动物痛苦、确保动物福利。

3.2 实验方法

耳缘静脉注射3%戊巴比妥钠（1 mL/kg），麻醉满意后，仰卧位固定四肢，电动剃毛器剃除下腹及会阴部体毛。经尿道插入黑泥鳅导丝至膀胱内，经腹部X线确认黑泥鳅导丝位于膀胱内；黑泥鳅导丝末端穿过DM中央孔和头皮针管，沿黑泥鳅导丝推送头皮针管，使DM沿黑泥鳅导丝进入膀胱内；撤出黑泥鳅导丝，DM留置于膀胱内；在耻骨上腹壁外放置PM，DM和PM相吸，腹部正侧位片显示DM和PM吸合良好；膀胱造影侧位片再次确认DM和PM位置（图2）。

图2 MCT膀胱造瘘操作过程

3.3 实验结果

6只实验兔均成功实施了MCT膀胱造瘘术。手术操作时间（5.42±0.75）min（范围 4.5～6.5 min），磁体脱落时间 （11.83± 1.17）d（范围10～13 d）。磁体脱落后获取膀胱造瘘口标本，肉眼观察可见膀胱造瘘口通畅性良好，造瘘口内表面光滑平整，造瘘口周围的腹腔粘连少。某例膀胱造瘘标本如图3所示。

图3 MCT膀胱造瘘大体标本

4 讨论

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[27-28]。基于MCT原理的磁吻合是MS重要临床技术之一。磁吻合与传统的手工缝线和机械钉在吻合模式上有较大差异，磁吻合作为“非贯穿式”吻合的典型代表，具有操作简单、吻合效果可靠、吻合口瘘和吻合口狭窄发生率低、应用场景广泛等特点，因此也被称为继手工缝线吻合和机械钉式吻合之后的第三种吻合模式，磁吻合在微创化和复杂部位吻合中具有其他吻合方法不可替代的优势，所以又被称为“智慧吻合”[29]。MCT在治疗复杂性胆道狭窄/闭塞、先天性食管狭窄/闭锁中诞生了一系列颠覆性的外科新技术和新术式，显示出了巨大的优越性[30-31]。从理论上讲，MCT可用于机体所有管腔状器官的吻合重建，然而现有的磁吻合研究大都集中于消化道和血管吻合重建。在前期，我们将MCT用于治疗输尿管远端梗阻，在动物模型上成功建立了输尿管膀胱吻合[32]。

MCT在泌尿系统中还可用于膀胱造瘘，Uygun等[33]报道了利用圆柱状磁体和球形磁体建立大鼠膀胱造瘘动物模型的实验研究，结果显示该操作简单、安全。但其造瘘口建立时间较长，考虑与磁体结构设计有关，球形磁体与圆柱状磁体相吸时接触面为点-面受力，一方面可导致磁体间稳定性较差，另一方面使磁体间的组织收到的压榨不均匀。为此，我们设计了圆柱体结构的膀胱造瘘磁体。该设计在具体使用时具有以下特点：① DM中央有直径1 mm的通孔，允许黑泥鳅导丝穿过，极大地方便膀胱内DM的置入；② PM也采用圆柱体结构设计，当DM和PM相吸后形成面-面受力，增加了DM和PM间的稳定性；③ 腹壁外的PM底面大于膀胱内的DM的底面，当DM和PM间受压组织缺血坏死脱落后，DM和PM可顺利从腹壁自行脱落，避免了造瘘口形成后DM和PM脱落入膀胱内的可能；④ 圆柱状的磁体轴向饱和充磁后，可在两端的底面获得较大的磁表面感应强度，这更加符合磁体设计的“西安原则”[34]。

本研究以实验兔为动物模型证实了MCT用于膀胱造瘘的可行性，但由于实验动物数量较少，且造瘘口建立后观察时间较短，因此长期效果尚需进一步研究；另外，实验兔与人体差异较大，因此下一步尚需通过大动物模型（实验犬、实验猪）来进一步优化MCT膀胱造瘘操作路径，观察造瘘口形成过程、造瘘口组织学特点等。在本实验中，当DM和PM脱落后膀胱造瘘口才能建立，这不适合临床上需要立即建立造瘘通道的患者，对于此类患者可采用DM和PM均带有中央通孔的磁体设计方案，当DM和PM相吸后可利用磁体中央孔立即建立通道，这种设计方案的可行性已在我们前期的MCT胃造瘘实验中得到了验证[35]。

综上所述，MCT膀胱造瘘既是MCT在临床应用的有益拓展，也是对泌尿外科常规操作技术的探索和创新。MCT膀胱造瘘操作简单、创伤小、安全性高，具有临床转化应用的巨大潜力。