輔助胸腔鏡手術的磁錨定組織抓鉗及夾持器的設計

宋偉倫，馬鋒,1b，周振宇，湯博，劉科，嚴小鵬，史愛華,1b，陳雯雯，雷鳳萍，楊程，付軍科，王浩華,，呂毅,，張勇1b,

1. 西安交通大學第一附屬醫院 a. 陜西省再生醫學與外科工程研究中心；b. 精準外科與再生醫學國家地方聯合工程研究中心；c. 肝膽外科；d. 胸外科，陜西 西安 710061；2. 西安邁格納特醫療科技有限公司，陜西 西安 710038；3. 西安交通大學 啟德書院，陜西 西安 710061

引言

2011年，Gonzalez-Rivas等[1]首次報道單孔胸腔鏡下肺葉切除術，由于單孔胸腔鏡手術創口更小、疼痛感更低，與微創理念更加契合[2]，于是其得到了胸外科醫生的廣泛認可并開始快速發展。但是，單孔操作對手術技術的要求較高，主要表現在置于同一操作口中的器械之間相互碰撞干擾及手術野暴露難度增加[3-4]。

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[5-6]。MAT已經應用在腹腔鏡膽囊切除術[7]、經臍LESS卵巢囊腫切除術[8]、腹腔鏡攝像系統[9]等方面。但在胸腔鏡手術方面應用較少[2]，在前期設計輔助腹腔鏡磁錨定裝置的基礎上，本研究擬設計一種輔助胸腔鏡手術的磁錨定裝置，目的是減少胸腔鏡手術中器械之間的相互干擾，改善手術野的顯露。

1 設計思路

MAT在輔助腹腔鏡手術方面，利用體外的錨定磁體調整體內的靶磁體可以有效減少腹腔鏡器械的數量，戳卡的直徑及器械之間的干擾，同時可以充分地暴露術野[9-11]。通過查找文獻資料[12-13]，對比MAT在腹腔鏡中的應用，結合臨床經驗進行了大量的動物實驗，設計了適合于輔助胸腔鏡手術的磁錨定裝置，可以良好暴露術野，并減少器械的相互碰撞干擾。

2 基本結構

輔助胸腔鏡手術的磁錨定裝置結構如圖1所示，由錨定磁體、靶磁體及組織抓鉗、組織抓鉗夾持器三部分構成。錨定磁體和靶磁體沿用團隊腹腔鏡磁錨定裝置，對組織抓鉗和組織抓鉗夾持器進行重新設計。

圖1 輔助胸腔鏡手術的磁錨定裝置

2.1 組織抓鉗

組織抓鉗如圖2所示，采用醫用不銹鋼或鈦合金材料，其頭部采用T型結構，能夠增強夾鉗整體剛度，可增大與組織夾持的面積，增大夾持力[14-16]。高波鉗頭界面不容易與組織發生滑脫，且安全系數較高，不易對組織產生損傷[14-15,17-21]。為了方便夾持器鉗夾，組織抓鉗尾部對稱開兩個圓形通孔，組織抓鉗夾持器夾持端兩側軸突與其配合，可以將組織抓鉗張開[22-23]。

圖2 組織抓鉗

2.2 組織抓鉗夾持器

組織抓鉗夾持器如圖3所示，可采用醫用不銹鋼或鈦合金材料，整體采用雙關節結構，夾持端和把手均為短桿結構，方便在胸腔鏡下操作[24]。另外，組織抓鉗夾持器夾持端兩側對稱位置帶有軸突定位，其手持端帶有鋸齒型鎖扣，可定位鎖止夾持器。

圖3 組織抓鉗夾持器

3 操作過程

西安交通大學第一附屬醫院倫理委員會對此項目審批[2019倫審醫字第（W03）號]通過后，進行了臨床驗證，術中操作過程如下所述（圖4）：① 靶磁體及組織抓鉗置入胸腔：在胸腔鏡直視下利用組織抓鉗夾持器將靶磁體及組織抓鉗通過戳卡或操作孔置入胸腔；② 夾持組織：利用夾持器將組織抓鉗打開，夾持靶器官（肺或食管）組織；③ 錨定：利用夾持器將靶磁體置于胸壁內側，同時將外磁體移動至體外胸壁相應位置，實現內外磁單元的相互吸引；④ 調整暴露：移動外磁體，通過改變組織抓鉗的位置和方向，牽拉靶器官以暴露術野；⑤ 靶磁體及組織抓鉗取出：術畢，利用夾持器將靶磁體及組織抓鉗通過戳卡或操作孔取出。

圖4 術中操作過程

胸腔鏡下肺切除手術，原本需要3～4個操作孔，在MAT輔助下，操作孔可以減少至2個或者1個（圖4 a）；同樣，在胸腔鏡下食管切除手術中，原本需要4個操作孔，在MAT輔助下，可以將操作孔減少至3個或者1個（圖4 b），而且由于進出主操作孔的器械數量減少，使得手術操作更加流暢。

4 討論

傳統開胸手術需要經側胸壁切開15～20 cm大小不等的切口，術后患者疼痛等不適癥狀明顯，而且影響美觀。胸腔鏡手術的應用不僅減輕了患者疼痛，而且增加了美容效果。傳統的胸腔鏡手術需要在側胸壁建立2～3個1 cm左右的小孔，1個3～5 cm的操作孔，即3孔或4孔胸腔鏡手術。之后，2孔（1個操作孔+1個鏡孔）胸腔鏡手術逐漸增多，隨著手術技術的進步及手術器械的更新換代，人們意識到鏡孔也是可以省略的，胸腔鏡及操作器械均經操作孔進出也可以完成手術，即現在的單孔胸腔鏡手術。在單孔胸腔鏡手術中[25]，器械之間的相互干擾是難以避免的，為了緩解器械之間的相互碰撞，改善術野顯露，將磁錨定裝置引入到胸腔鏡手術中。

現有的磁錨定裝置，大多部分是根據腹腔解剖結構設計[11,26]：① 腹腔鏡手術均需要建立氣腹，因此所用磁錨定裝置需要經腹腔鏡戳卡置入，直徑必須小于腹腔鏡戳卡的直徑（一般為1 cm左右）[27]；② 腹壁為一肌性結構，有一定可塑性，因此腹腔空間對磁力衰減的影響較小；③ 腹壁器官表面均有漿膜層覆蓋，因此對組織夾鉗口的設計要求較低。相對于腹壁結構，胸腔結構的不同之處在于：① 胸腔鏡手術大部分不需要建立人工氣胸，而且大部分胸腔鏡手術需要一個3～5 cm相對較大的切口，因此所用磁錨定裝置直徑可以適當增加；② 胸壁為一骨性結構，無法根據手術需要進行塑型，因此胸腔空間對磁力衰減的影響較大；③ 食管手術在胸部手術中占有相當大的比例，但是食管表面缺乏漿膜層，因此對組織夾鉗口的設計要求較高，更要注重對組織的保護。

根據以上所述胸腔和腹腔的解剖差異以及手術需求不同，設計了適合胸腔鏡手術的磁錨定裝置，本設計的優勢在于以下幾點：① 組織抓鉗頭部采用T型結構增強了結構整體剛度，增加了組織抓鉗夾持力；② 組織抓鉗高波鉗頭界面既可以保證組織不宜脫落，同時也避免了組織受到損傷；③ 組織抓鉗夾持器采用雙關節結構方便置入戳卡內進行操作，從而方便在胸腔鏡下操作；④ 組織抓鉗夾持器夾持端的軸突定位很好地控制了組織抓鉗的開合；⑤ 組織抓鉗夾持器手持端鋸齒型鎖扣可定位鎖止組織抓鉗夾持器夾持端的開口大小，從而控制組織抓鉗開口大小。

本裝置是在團隊研發的腹腔鏡磁錨定裝置的基礎上，針對胸腔鏡手術的特點，進行的創新拓展設計，有效地緩解了胸腔鏡手術的中器械之間的相互干擾，改善了術野顯露，具有一定的臨床推廣應用價值。