磁壓榨技術用于大鼠結腸造瘺的可行性研究

張苗苗，吉 琳，蓋敬慈，徐庶欽，雷鳳萍，藍 婷，劉培楠，王伊睿，李 恒，張涵芷，呂 毅，嚴小鵬*

（1.西安交通大學第一附屬醫院肝膽外科，西安 710061；2.西安交通大學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，西安 710061；3.西安交通大學啟德書院，西安 710061；4.西安交通大學宗濂書院，西安 710061）

0 引言

結腸造瘺術是將近端結腸永久或者暫時固定于腹壁上以替代肛門作用的一種手術方式，是結直腸炎癥性疾病、腫瘤、外傷中常用的外科治療方式[1]。中國每年新增加的結腸造瘺患者大約有10萬人，近1/3的結腸造瘺患者因造瘺口缺血性壞死、感染、回縮、狹窄、脫垂、梗阻、周圍疝等并發癥而感到困擾[2]。國外文獻報道結腸造瘺口并發癥的發生率高達21%～70%[3]，國內報道為16.3%～53.8%[4]，患者術后生活中面臨的困難大多來源于各種并發癥的發生[5]。手工結腸造瘺費時費力、創傷較大，雖然應用管狀吻合器一定程度上簡化了外科手術操作步驟[6]，但其并發癥發生率仍然很高。因此找到一種簡便快捷的結腸造瘺方式，減少并發癥的發生，進而提高患者生活質量，具有重要的臨床意義。

磁壓榨技術（magnetic compression technique，MCT）是利用2個或2個以上磁體（或數個磁體與數個順磁性材料）之間的磁性吸引力，實現臟器的連接再通、組織的壓榨閉合、管腔內容物的限流等目的的新興外科技術[7]。MCT利用磁場力這一“非接觸性”力，使磁體之間的壓榨組織發生缺血—壞死—脫落，而壓榨旁組織發生粘連—修復—愈合的病理變化過程，從而實現組織吻合[8]。MCT的研究或臨床應用已涉及消化道管腔吻合[9-12]、血管吻合[13-14]以及消化道瘺修補[15-17]等諸多領域，其微創、操作簡單、效果可靠等優勢凸顯，具有巨大的臨床應用潛力。基于前期的磁壓榨犬胃造瘺研究[9]，本文根據MCT的原理提出無創化結腸造瘺的設想，并以大鼠為動物模型對其可行性進行驗證。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及分組

10只SD大鼠，雌雄不限，體質量200～250 g，購于西安交通大學實驗動物中心。本實驗通過生物醫學倫理委員會審批，實驗過程符合實驗動物倫理要求。本實驗為探索技術是否具有可行性的研究，因此不設置對照組，10只大鼠均作為實驗組。

1.2 方法

1.2.1 磁體設計

用于結腸造瘺的磁體包括子磁體和母磁體2個部分（如圖1所示）。其中放置在左下腹的磁體為母磁體，位于結腸內的磁體為子磁體。子、母磁體的設計符合磁外科磁體設計的“西安原則”[18]。根據大鼠肛門及結腸腸管尺寸，母磁體設計為底面直徑6 mm、高5 mm的圓柱形，質量為1.030 g；子磁體設計為底面直徑5 mm、高3 mm的圓柱形，質量為0.410 g。子、母磁體表面采用鎳鍍層進行防腐蝕處理。

圖1 子、母磁體實物圖

1.2.2 實驗操作

使用電子秤稱量大鼠質量，用3%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉（0.1 mL/100 g）。麻醉成功后大鼠呈仰臥位，經大鼠肛門置入子磁體，用小兒胃管將其推送至結腸內預造瘺部位，將母磁體放置在左下腹的相應位置，子、母磁體自動對位吸合，壓迫腸壁及腹壁，如圖2（a）所示。

1.2.3 術后管理及標本獲取

術后立即行腹部正側位X射線照射，觀察磁體位置，明確磁體是否對位良好，如圖2（b）、（c）所示。待大鼠蘇醒后放回大鼠飼養盒內單獨飼養，自由進食、水。術后48 h內每隔12 h給予肌注鹽酸哌替啶0.2 mg/100 g鎮痛。術后嚴密觀察大鼠存活狀況，并記錄磁體脫落時間。術后2周，腹腔內注射過量戊巴比妥鈉處死大鼠，獲取造瘺口標本。采用浸水注氣法檢測造瘺口爆破壓；肉眼觀察結腸造瘺口形成情況；修剪造瘺口組織，用10%福爾馬林固定，石蠟包埋并切片，HE、Masson染色后，光鏡下觀察造瘺口組織愈合情況。

圖2 造瘺部位及術后X射線檢查

2 結果

10只大鼠均順利完成手術，手術時間為3～5 min，所有大鼠術后存活狀況良好。術后11～13 d子、母磁體一并脫落，結腸造瘺通道建立。2周后開腹可見造瘺部位結腸與腹壁愈合良好，腹腔未見明顯粘連。浸水注氣法檢測爆破壓均大于200 mmHg（1 mmHg=133.32 Pa），如圖3所示。造瘺口標本肉眼觀察可見結腸與腹壁粘連愈合緊密，造瘺口通暢性良好。HE及Masson染色光鏡下觀察可見結腸腸壁與腹部組織愈合良好，腸壁與腹壁連接愈合部位光滑平整，未見明顯的炎癥細胞浸潤，如圖4所示。圖5所示為夾在子、母磁體之間缺血壞死的腸壁和腹壁組織，其正常的腸壁組織結構和腹壁結構層次已消失。

圖3 造瘺口標本示意

圖4 造瘺口標本光鏡下觀察結果

圖5 磁體間壓榨組織光鏡下觀察結果

3 討論

結腸造瘺是解除消化道晚期腫瘤所造成的腸梗阻、左半結腸的損傷、曠置腸道遠端炎癥、潰瘍等疾病重要的外科治療手段，在臨床上得到廣泛應用[19]，但術后容易出現各種并發癥[2]，大大影響了患者的預后，其中一些可導致嚴重后果，甚至再次威脅患者的生命，例如造口旁疝，一旦發生很難處理，重新在對側腹壁進行造口是最好的補救方法[4]，但需要二次手術，給患者帶來痛苦。傳統造瘺方式費時費力，對術者技術要求較高，且手工操作帶來的創傷大，造瘺效果欠佳。近年來，隨著材料科學的發展，器械的應用更加靈活多樣，傳統的手術方式也不斷更新，管狀吻合器被越來越多地應用于結腸造瘺手術。相較于傳統造瘺方式，管狀吻合器的應用在一定程度上簡化了操作難度、縮短了操作時間，但仍然無法在腸壁和腹膜之間形成良好的粘連和愈合，同時管狀吻合器價格偏高、需要圓形的皮膚切除，不適合臨時造瘺，為其臨床推廣帶來了困難[20]；也有學者研究顯示[6]，相較于手工縫合，吻合器行造瘺術出現造瘺口脫落內陷概率更高。因此，目前尚不能將管狀吻合器稱為能夠產生最好造瘺效果和最少并發癥的結腸造瘺成熟裝置。

MCT在磁外科相關技術中起步最早、發展最成熟，最初被用來實現空腔臟器的吻合重建，前期實驗研究與臨床應用結果[21]都提示其作為一種無縫線吻合模式具有巨大優勢。磁性物體間的“場”力的最大特點是“非接觸性”[22]，而MCT正是依靠子、母磁體之間的這種“非接觸性”力，即互相吸引的磁場力在吻合部位兩端實現壓榨吻合。應用MCT行結腸造瘺時，不同于傳統的創傷性較大的“穿透式”造瘺，子、母磁體不需要直接接觸就能隔著組織實現壓榨過程，被壓榨組織壞死后，隨子、母磁體一并脫落，進一步實現了無創化造瘺。而傳統的結腸造瘺方式需要欲造瘺部位兩端的裝置（縫線或管狀吻合器）相互接觸，最終無法使腸壁與腹膜之間形成良好的粘連與愈合。本研究將MCT應用于結腸造瘺，動物實驗結果也表明MCT在大鼠結腸造瘺中具有可行性。MCT用于結腸造瘺能夠解決現有傳統造瘺手術操作復雜、并發癥發生率高等問題，該方法具有操作簡單、造瘺時間短、造瘺效果確切、成功率高等優點，易于推廣，具有巨大的臨床應用潛力。

本研究中，子、母磁體均為圓柱體設計，子磁體底面直徑與大鼠結腸內徑相當，一則圓柱體的設計方便子磁體經自然腔道肛門置入，可避免術中打開腸腔，減少創傷，這也是其他造瘺方法所不具備的獨特優勢；二則圓柱體的設計方便子磁體通過腸管，在確保足夠的造瘺口大小的情況下，可按照實際情況靈活調整子磁體橫截面積與高度，使其容易被推送至預造瘺部位，在實際臨床試用時也可對磁體的結構參數加以適當調整和改變，以滿足實際需求。本研究的不足在于對造瘺的長期效果未進一步觀察，后續研究中可以采用犬或豬等大動物作為模型觀察磁壓榨造瘺的長期效果。另外，磁壓榨造瘺時，當子、母磁體對位相吸后，造瘺口無法立即建立，需待磁體脫落后造瘺通道才能建立，這是與現有臨床上使用的造瘺方法的不同之處，因此利用MCT行結腸造瘺時必須結合患者的實際情況及造瘺目的做出合理的選擇。