磁性水凝膠在內鏡下非肌層浸潤性膀胱癌切除術中的應用

張苗苗，吉 琳，張涵芷，劉培楠，牟星宜，徐庶欽，雷鳳萍，李 恒，馬 鋒，呂 毅，史愛華，嚴小鵬

(西安交通大學:1.第一附屬醫院肝膽外科，2.第一附屬醫院精準外科與再生醫學國家地方聯合工程研究中心，3.啟德書院，4.西安交通大學宗濂書院,陜西西安 710061)

膀胱癌是泌尿系統最常見的惡性腫瘤，其中70%以上的患者初診時腫瘤未侵犯膀胱肌層，稱為非肌層浸潤性膀胱癌(non-muscle-invasive bladder cancer，NMIBC)[1]。膀胱腫瘤的整塊切除(en-bloc resection of bladder tumor，ERBT)是其治療的新標準[2]。有研究表明膀胱腫瘤黏膜下剝離術(bladder tumor-endoscopic submucosal dissection，BT-ESD)是ERBT的代表手術之一，具有較高的腫瘤完整切除率，可為病理分期、分級提供可靠依據[3]。但是當腫瘤面積比較大時，常導致整塊切除困難。

磁外科(magnetic surgery，MS)是利用磁性物質間隔空發力的特點來實現組織壓榨、器官錨定、可控示蹤、管腔導航、間隙擴張、磁力驅動等功能，從而完成臨床診斷和治療的新興綜合性技術學科[4]。借助磁外科技術可實現血管吻合[5-6]、消化道管腔吻合[7-9]、減戳孔腔鏡手術[10-13]、輔助消化內窺鏡下內鏡黏膜下層剝離術(endoscopic submucosal dissection，ESD)操作[14-15]、空腸營養管引導置入[16-17]、復雜消化道修補[18-20]等，甚至還可用于疾病動物模型的制備[21-22]等諸多方面。磁錨定技術(magnetic anchor technique，MAT)是利用磁體與磁體或磁體與順磁性物質之間的磁場吸引力，使錨定磁體對靶磁體進行非接觸性空間錨定的技術[4]。我們在前期進行了MAT輔助BT-ESD的實驗研究驗證了其可行性[2]。本研究擬探討磁性水凝膠輔助BT-ESD操作的可行性，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 實驗材料基于磁錨定技術的BT-ESD磁性裝置包括2部分：錨定磁體和靶磁體。本實驗中錨定磁體是由N48系列燒結釹鐵硼加工而成，為直徑50 mm、高140 mm的圓柱體，表面電鍍鎳，軸向飽和充磁，表面磁場強度0.65 T。錨定磁體外套有“U”形樹脂外殼。本實驗中靶磁體為磁性水凝膠。磁性水凝膠由海藻酸鈉-四氧化三鐵混懸液與鈣劑發生凝膠化反應而成，其中海藻酸鈉質量濃度為25 g/L，四氧化三鐵微粒直徑約為5～20 μm，鈣劑選用100 g/L的葡萄糖酸鈣溶液。以4個新鮮離體豬膀胱為模型，利用電子胃鏡系統進行內鏡下操作。該實驗經西安交通大學動物實驗倫理委員會批準(No.XJTULAC2021-1366)。

1.2 操作方法經尿道進內窺鏡，探查并確認病灶，在病變黏膜和肌層之間按體積比1∶1注射海藻酸鈉-四氧化三鐵混懸液和鈣劑，兩者相遇后發生凝膠化反應，在黏膜層和肌層之間形成磁性水凝膠。將錨定磁體靠近膀胱，使錨定磁體工作面位于病變黏膜的對側，在錨定磁體的磁場力作用下，磁性水凝膠被吸引，同時使病變黏膜抬起，維持足夠的組織張力，便于內鏡下完成病變黏膜的整塊剝離(圖1)。

A：病變黏膜；B：病變黏膜下注射磁性水凝膠；C：錨定磁體吸引磁性水凝膠并抬起病變黏膜。圖1 磁性水凝膠輔助BT-ESD操作過程示意圖

2 結 果

在4個新鮮離體豬膀胱模型上均成功完成磁性水凝膠輔助BT-ESD操作。術中海藻酸鈉-四氧化三鐵混懸液注射順利，凝膠化反應良好，在黏膜層和肌層之間形成組織分離墊。當錨定磁體靠近膀胱后，磁性水凝膠在磁場力作用下被吸引，此時黏膜層和肌層之間充分顯露，并形成穩定的組織張力，極大地方便了內鏡下操作(圖2)。

A：內窺鏡下所見的病變黏膜；B：病變黏膜下注射磁性水凝膠；C：錨定磁體靠近膀胱；D：在錨定磁體磁場力作用下磁性水凝膠被吸起；E：完成切除的膀胱病變組織(黑色箭頭所指為磁性水凝膠及病變黏膜；紅色箭頭所指為膀胱；白色箭頭所指為錨定磁體)。圖2 磁性水凝膠輔助離體豬膀胱BT-ESD操作過程

3 討 論

整塊切除和無接觸是腫瘤切除的基本原則，不僅適用于開放性手術，也適用于腔鏡手術和內窺鏡下操作。開放性手術和腔鏡手術能夠為術者提供良好的組織牽拉和術野暴露，而內窺鏡下操作時由于缺乏有效的“第3只手”輔助牽拉，往往不能提供有效的組織張力和充分的術野暴露，因此增加了操作難度。內窺鏡下有效的輔助牽引暴露能夠顯著改善術者操作體驗，并減少出血、穿孔等并發癥的發生率。以消化系統ESD為例，可采用的輔助牽引方法有經皮穿刺牽引法[23]、重力牽引法[24]、橡皮筋牽引法[25]、S-O夾牽引法[26]、磁錨定牽引法[27-28]等。

BT-ESD與消化道ESD有類似之處，因此消化道ESD輔助牽引技術也可用于BT-ESD，我們團隊在前期開展了磁錨定技術輔助經尿道膀胱腫瘤內鏡下黏膜剝離術的實驗研究，顯示出良好的牽拉暴露效果[2]。尿道與消化道雖然均為管腔結構器官，但尿道較消化道管腔更小，可擴張性也比消化道差，因此在消化道ESD中使用的靶磁體在BT-ESD中操作的便利性稍差。為此，我們率先提出了用磁性水凝膠替代圓環狀靶磁體的設想，離體動物實驗結果證明了該設想的可行性。將磁性水凝膠作為輔助BT-ESD的靶磁體具有以下優點：①磁性水凝膠通過黏膜下注射的方法比經尿道置入磁環作為靶磁體在操作上更為靈活方便；②利用磁環作為靶磁體時，需要借助軟組織夾將靶磁體與病變黏膜結合后才能發揮磁力牽拉作用，而磁性水凝膠注射法則省去該操作過程。本實驗為可行性驗證實驗，因此以離體的豬膀胱為模型，進一步優化操作流程后可進行在體動物實驗。綜上所述，基于磁錨定技術原理的磁性水凝膠在輔助內鏡下非肌層浸潤性膀胱癌切除術中具有應用潛力。