大鼠肝下下腔静脉端端磁吻合技术探究

王新颖 杨丽斐 任璐 万永 吕毅 王善佩 卢强

磁吻合技术是一种新型的管腔吻合技术，其主要是利用磁体之间的非接触相互吸引力来实现管腔的吻合或再通[1]。该技术已经在胃肠道吻合、食管闭锁（狭窄）再通、胆道闭锁（狭窄）再通、胆肠或胰肠吻合以及血管吻合中应用并展现出了良好的应用效果[2-6]。目前，磁吻合在血管吻合中的应用主要限于管径较大（≥10 mm）的血管[7-10]，如人或大动物门静脉及下腔静脉，而在管径较小（≤5 mm）的血管吻合中则应用较少。前期已有研究将磁吻合技术应用于大鼠肝上下腔静脉端端吻合，显著缩短了血管吻合时间，术后血管可长期保持通畅[11]。但目前尚无适用于大鼠门静脉及肝下下腔静脉的磁性吻合装置。基于此，本研究旨在研制一种适用于大鼠肝下下腔静脉的磁性吻合装置并在大鼠肝下下腔静脉端端吻合中验证其可行性及安全性。

1 材料与方法

1.1 磁性吻合环的制作

本研究使用的磁性吻合装置由内环和外环两个部分组成（图1）。其中，内环呈圆环形，外径4.9 mm，内径3.3 mm，厚度1.5 mm，内环由钕铁硼磁体经精密线切割技术制成，表面覆盖镍钛镀层，磁体轴向充磁，磁体之间可实现轴向吸引。外环呈圆环形，其上均匀分布10个细孔，其中5个细孔用于加载细针，另外5个细孔在吻合时与对侧吻合环细针相互嵌合，其外径7.1 mm，内径4.9 mm，厚度1.5 mm，外环由聚醚醚酮材料经3D打印制成。内环与外环之间利用生物胶紧密粘接制成磁性吻合装置。

图1 适用于大鼠肝下下腔静脉端端吻合的磁性吻合装置Figure 1 Magnetic anastomosis device for end-to-end anastomosis of the infrahepatic inferior vena cava in rats

1.2 实验动物

本研究共纳入20只健康成年SD大鼠，体质量200～250 g，购自西安交通大学实验动物中心。该研究方案已获得西安交通大学医学部动物实验伦理委员会批准。

1.3 实验方法

1.3.1 大鼠肝下下腔静脉端端磁吻合 具体操作步骤为：（1）所有实验大鼠采用3%戊巴比妥钠按30 mg/kg经腹腔注射进行麻醉；（2）麻醉成功后消毒铺巾，开腹并游离下腔静脉，用血管阻断夹于拟吻合肝下下腔静脉两侧阻断血管后离断血管，用25 U/mL肝素钠生理盐水冲洗管腔；（3）分别将两侧血管断端穿过磁性吻合装置后将血管壁外翻并固定至细针（图2A）；（4）将两侧血管吻合环对合，一侧吻合环的细针与对侧吻合环的对应细孔相互嵌合，两侧吻合环实现紧密贴合，便完成大鼠下腔静脉端端磁吻合（图2B）。

图2 大鼠下腔静脉端端磁吻合的实验步骤Figure 2 Experimental procedure of end-to-end magnetic anastomosis of the inferior vena cava in rats

本研究血管吻合时间定义为从开始阻断下腔静脉血流至血流再次开放。所有大鼠术后给予青霉素抗感染（20万单位肌内注射，每日1次）及丁丙诺啡（2 mg/kg，每日1次，口服）止痛治疗至术后72 h。大鼠苏醒后给予饮水，4 h后给予进食，每隔8 h观察一次大鼠生存状态。

1.3.2 术后观察 分别于术后1 d、3 d、1个月及2个月利用经股静脉造影评估吻合口通畅情况，具体操作方法为：将大鼠麻醉后游离下肢股静脉，股静脉插管后利用碘海醇在X线透视下行经股静脉下腔静脉造影评估吻合口通畅情况（图2C）。

术后2个月将所有大鼠采用空气栓塞法处死后开腹观察吻合口局部情况，观察血管吻合口有否狭窄、成角及梗阻。获取血管吻合口标本并拆除磁性吻合装置，沿血管长轴剖开后观察吻合口局部愈合情况，用4%中性甲醛溶液将含血管吻合口的组织固定后切片，进行组织学检查。

1.4 研究方法

分析大鼠术中血管阻断时间、术后存活情况、术后吻合口通畅情况和术后吻合口大体观及组织学检查情况。

2 结 果

2.1 大鼠肝下下腔静脉端端磁吻合通畅率

所有大鼠肝下下腔静脉端端磁吻合均顺利完成，术后动物顺利苏醒。术中血管阻断时间为4～6 min。其中1只大鼠在术后10 d死亡，具体死亡原因不明确，其余大鼠均存活至术后2个月，其中术后1个月有1只大鼠经造影发现血管吻合口轻度狭窄，存活大鼠术后1 d、3 d、1个月及2个月血管吻合口通畅率分别为100%、100%、95%及95%。

2.2 术后吻合口大体观及组织学检查结果

术后2个月时处死所有实验大鼠并对血管吻合处进行观察，血管吻合装置未发现明显移位、成角，其表面覆盖一层纤维结缔组织，周围组织未见明显增生及水肿（图3A）。获取血管吻合口标本后将吻合环拆除，血管吻合环未发现明显腐蚀、裂解迹象，两侧血管断端已完全愈合，吻合口通畅。位于血管吻合环之间的血管壁组织已发生缺血坏死。沿血管长轴纵行剖开血管吻合口（图3B），吻合口内面光滑，吻合口未见明显狭窄及血栓形成（图3C）。

图3 术后吻合口大体观及组织学检查Figure 3 Gross view and histological examination of postoperative anastomotic stoma

组织学检查发现吻合口两侧血管管壁连续性良好，吻合口内面可见内皮细胞覆盖，吻合口局部血管壁组织内可见少许炎症细胞浸润，吻合口内面未见血栓及纤维组织附着（图3D）。

3 讨 论

血管吻合是外科手术中常见的操作，其涉及到器官移植、皮瓣移植、血管切除重建等多个领域[12-17]。理想的血管吻合技术需要遵循4个原则：（1）避免血管吻合口狭窄；（2）保持血管腔内吻合口光滑平整；（3）血管吻合口内膜紧密衔接；（4）血管腔内无异物存留。手工缝合仍然是目前最为常用的血管吻合方法，但手工缝合仍存在诸多不足：（1）吻合速度慢，费时费力；（2）由于手工缝合耗时长，使得血管吻合过程中长时间血流阻断而导致相应的靶器官缺血-再灌注损伤；（3）手工缝合血管的过程中，缝合针不可避免地穿透血管壁，导致血管内皮细胞损伤；（4）吻合结束后血管腔内存留缝合线，可能会导致血栓形成、炎症反应，进而导致内皮细胞功能受损、内膜增生，甚至吻合口狭窄；（5）手工缝合需要的技术水平高，需要接受长期训练才能掌握，学习周期长[18-19]。

目前，磁吻合技术已经应用于消化道及血管吻合，在肠-肠端端吻合、胆道狭窄再通、食道狭窄或闭锁再通、胆肠吻合及胰肠吻合中展现出一定的优势[20-30]。本研究基于前期研究，设计了一种适用于管径较小血管的端端吻合装置并实现了大鼠肝下下腔静脉端端吻合。本研究中所用的磁性吻合装置是由内环和外环两部分组成，内环为覆有涂层的钕铁硼磁环，外环为聚醚醚酮环，其上加载细针后与内环粘接组成磁性吻合环。磁性吻合装置在大鼠体内留存2个月后未见吻合环被裂解及腐蚀迹象，周围组织未见明显水肿及增生，提示该吻合装置具备良好的生物相容性。本研究所用外环上共加载5根细针，其主要目的在于实现血管断端的充分外翻，保证两侧血管吻合后可实现内膜与内膜之间的良好对合，每个外环加载5根细针便可实现血管的充分外翻，若要加载更多的细针可能会使得血管外翻更加充分，但也会增加外环加工的难度及操作时间。所有实验大鼠在术后造影未见吻合梗阻的发生，其主要原因可能有：（1）血管吻合后实现了完全的内膜对内膜，吻合口内无异物残留；（2）本研究所用的方法为一种无缝线化吻合方法，使得吻合口血管壁内膜完整，内皮细胞无损伤。

本研究提出了一种新型的适用于管径较小血管的端端吻合方法，但也存在以下不足之处：（1）本研究所用的吻合装置需要在生物体内长期留置，其对吻合口周围其他组织器官的影响仍不清楚。本研究的观察时间为2个月，术后2个月检查吻合装置周围未见明显组织增生及炎症反应，吻合环也未发生裂解及腐蚀，周围器官未见明显肉眼可见损伤（未做细胞及组织学检查），提示该磁性吻合装置可能对周围组织器官的影响较小。（2）磁性吻合装置为永磁体，可能会受到体外磁场的影响。前期有研究将永磁体长期留置于人体用于治疗胃食管反流病[31-33]，其可以安全接受1.0 T磁共振检查，因此，本研究认为磁性吻合装置可以安全耐受一定强度的外磁场。（3）磁性吻合装置本身可产生局部磁场，其对血管吻合口愈合的影响仍不明确。已有研究发现磁场可能影响细胞增殖、迁移及组织愈合[34-36]，而本研究尚未探究磁性吻合装置产生的磁场对血管吻合口愈合的影响，未来还需要相关研究进一步探讨。

综上所述，本研究设计了一种适用于管径较小血管的磁性吻合装置并成功实现了大鼠肝下下腔静脉端端磁吻合，术后未见吻合口明显狭窄及梗阻的发生，血管吻合口愈合后两侧血管壁各层连续性较好，但该技术若要应用于临床仍有诸多问题需要解决，还需要相关研究进一步探究。