食管胃磁吻合動物實驗研究

葉丹，陳雯雯，高慧敏，張家輝，沈瑋晨，史愛華，馬鋒，張勇,1c，呂毅1a,，嚴小鵬1a,

1.西安交通大學第一附屬醫院a.肝膽外科；b.精準外科與再生醫學國家地方聯合工程研究中心；c.胸外科，陜西西安710061；2.西安交通大學a.啟德書院；b.宗濂書院，陜西西安710061

引言

食管胃吻合術是食管癌根治術中消化道重建的重要手術方式，食管癌根治術后食管胃吻合口狹窄、吻合口漏等是常見的并發癥[1]。國內研究報道，食管胃吻合口狹窄發生率為0.5%～10.5%，可導致患者出現吞咽困難，嚴重影響生活質量[2]。吻合口漏發生率為1%～10%[2]，死亡率約為50%[3]，一旦發生將會危及患者生命。臨床上食管胃吻合方式主要有手工縫線吻合和釘式吻合。Meta分析研究表明，釘式吻合較手工縫線縫合可以簡化操作、縮短吻合時間，但對食管胃吻合術后吻合口漏、吻合口狹窄、術后死亡率及術后住院時間并無顯著影響[2]。因此，探索更加安全有效的吻合方法，進一步降低食管胃吻合術后吻合口狹窄和吻合口漏發生率具有重要意義。

磁外科（Magnetic Surgery，MS）是近年新興起來的一種外科新技術，它利用磁性材料同極相斥、異極相吸的特性，借助特殊的磁性醫療器械或設備，實現吻合、錨定、導航、驅動、示蹤、懸浮等功能[4]。磁吻合是利用特殊設計的磁性吻合裝置完成機體空腔臟器重建的新型吻合方式。目前磁吻合技術的研究和應用領域涉及血管吻合[5-7]、胃腸吻合[8-11]、膽道閉塞疏通[12-14]、直腸陰道瘺閉合修補[15-17]等方面，顯示出巨大的優越性，可謂之為繼手工縫線吻合、釘式吻合后的第三種吻合模式。目前尚未見將磁吻合用于食管胃吻合的研究報道，本研究首次將磁吻合用于食管胃吻合重建，并通過動物實驗驗證了可行性，現介紹如下。

1 設計思路

用于食管胃吻合重建的磁吻合環包括子磁環（Daughter Magnetic Rings，DMR） 和母磁環 （Parent Magnetic Rings，PMR）兩部分。子母磁環根據磁外科中磁體設計的“西安原則”[18]來進行設計加工，DMR為吻合面帶有沉孔結構的圓柱體；PMR也為吻合面帶有沉孔結構的圓柱體，但在PMR的沉孔中固定有引導管。沉孔結構的設計是為了含納食管殘端的結扎組織；而PMR中的引導管則可實現兩個功能：①引導子磁環與母磁環對位吸合；②確保子母環吸合后，食管與胃之間的通道暢通。

2 基本結構

子、母磁環基本結構及尺寸相同，其外徑10mm，內徑5mm，沉孔深度2 mm，磁環總厚度4 mm。磁環采用N45系列燒結型釹鐵硼為原料，經精密加工而成，表面氮化鈦鍍層處理。磁體吸合面表面磁場強度為2400 GS。母磁環與子磁環的充磁方向相反，這樣可使子母磁環的沉孔面磁極相反，當子母磁環相吸時，沉孔面為吸合面。母磁環的沉孔內固定有外徑5.5 mm的圓形引導管，引導管壁厚0.4 mm，長8 mm，采用金屬銅材料加工而成。子磁環質量2.203 g，母磁環質量2.167g。子母磁環在零距離時其吸力約為15N。子母磁環實物圖，見圖1。

圖1 子、母磁環實物圖

3 使用方法

結合圖2對食管胃磁吻合過程介紹如下：①緊貼賁門上方橫斷食管胃，經食管斷端置入母磁環，經胃殘端置入子磁環；②調整母磁環于合適位置，4-0絲線結扎食管斷端于母磁體的引導管上，4-0絲線連續縫合關閉胃斷端開口部位，調整子磁體于胃欲吻合部位；③使子母磁體靠近，母磁體的引導管穿過胃壁進入子磁環中央孔，子母磁環自動對位吸合，手術操作過程即完畢；④術后10～14 d，子母磁環從食管胃吻合口部位脫落進入消化道，食管胃吻合口即建立，子母磁環最終經消化道自行排出體外。

圖2 食管胃磁吻合操作過程示意圖

4 動物實驗

以10只雄性新西蘭兔為模型動物（體重2.5～3.5 kg，購于西安交通大學動物實驗中心），通過動物實驗驗證了磁吻合環在食管胃吻合中的可行性。該實驗經西安交通大學生物醫學倫理委員會審查批準（批準號：XJTULAC2019-999）。

所有實驗兔術前禁食12 h，禁飲6 h，3%戊巴比妥鈉（1 mL/kg）耳緣靜脈注射麻醉。麻醉成功后，仰臥位固定備皮，常規消毒鋪巾。取劍突下正中切口，長約5 cm，逐層進腹，探查腹腔；游離肝胃韌帶，向下牽拉胃體，顯露食管胃結合部，電刀離斷周圍韌帶，充分顯露食管胃結合部，可見膈肌下食管長約1.5～2 cm；在賁門上方約5 mm處半離斷食管，食管壁掛線懸吊顯露食管腔，將母磁體置入食管斷端腔內，4-0絲線結扎食管下端于母磁體的引導管上，然后完全離斷食管；經離斷后的賁門置入子磁體，然后4-0絲線雙重結扎賁門斷端；將子磁體推送至胃底欲吻合部位并使子母磁體相互靠近，母磁體中央導管穿透胃壁進入子磁體的中央孔，子母磁體自動對位吸合。檢查腹腔無活動性出血后，逐層關腹，術畢。術后即行上腹部X線檢查明確磁體位置，并行食管造影，明確子母磁體引導管通暢情況。術后麻醉蘇醒后單籠飼養，自由進食水。手術操作過程，見圖3。

圖3 手術操作過程

10只實驗兔操作過程均順利，所有動物均存活。平均吻合時間（10.50±1.58）min。操作完成后立即行腹部X線片示磁鐵無移位、成角，上消化道造影示吻合部位通暢（圖4a、4b）。術后X線監測判斷磁環脫落吻合口形成時間平均（10.70±3.49）d。1個月后處死實驗動物，獲取吻合口大體標本，可見吻合口愈合良好、黏膜光滑平整（圖4c）。

圖4 術后影像學檢查及吻合口大體標本

5 討論

磁吻合實現消化道重建時，磁體之間的受壓組織發生缺血—壞死—脫落,而壓榨旁組織則發生粘連—修復—愈合的病理變化過程[19]，從而實現消化道管腔吻合。磁吻合時吻合口組織內無縫線或吻合釘貫穿組織，因而屬于“非貫穿式”吻合模式，其優點是消除了針眼、訂眼對吻合組織的損傷，一方面避免縱向牽拉力對組織的撕裂損傷；另一方面可避免消化液、細菌沿縫線或吻合釘侵入吻合口組織內部，造成吻合感染、水腫。磁吻合模式與傳統吻合模式完全不同，即使在感染狀態、炎癥水腫比較重的情況下，依然能夠實現一期吻合[20-22]，這在其他消化道吻合實驗中已得到驗證。

據我們所知，這是首次將磁吻合應用于食管胃吻合的研究報道。本研究顯示，利用磁吻合環進行食管胃吻合重建具有顯著降低手術操作難度、縮短手術時間等優點，術后1月吻合口標本大體觀顯示吻合口組織愈合良好、黏膜光滑平整、未見狹窄等。本實驗中子母磁環的吻合面采用沉孔結構設計，沉孔結構設計可容納食管斷端，這在既往的研究中尚未見報道。根據以往經驗，我們設計出符合食管和胃特殊的組織解剖結構和生物力學特點的吻合裝置，實驗用磁鐵由一對圓環形釹鐵硼永磁體構成，母磁環帶有中央管，中央管引導子母磁環準確對合，更重要的是確保食管胃吻合口形成之前消化道的連續性。這種結構設計在既往的磁壓榨犬膽腸吻合實驗[23]中已有應用。

在臨床實踐中，大部分食管癌根治術后需在胸腔內完成食管胃吻合，本研究以兔為動物模型，術中采用腹段食管與胃體端側吻合的方式驗證了食管胃磁吻合的可行性，這樣可避免實驗兔開胸手術，簡化手術操作，提高手術成功率。盡管這與臨床有一定差異，但其結果并不影響對磁吻合在食管胃吻合中可行性的探討。為進一步貼近臨床手術，在此實驗研究的基礎上，可采用犬或豬為動物模型，進一步驗證磁環在食管胃吻合中的可行性和安全性。

綜上所述，本實驗首次將磁吻合技術應用于食管胃吻合中，初步研究結果顯示磁吻合技術用于食管胃吻合重建安全、可行。科進一步根據人體食管和胃解剖特點，優化適用于人體食管胃吻合的磁環結構設計，食管胃磁吻合可用于臨床實踐。