磁輔助快速肝移植的血管吻合裝置的設(shè)計(jì)

史愛華，盧強(qiáng),c，嚴(yán)小鵬,c，王善佩,c，劉康,c，馬鋒，喬瑋,c，王浩華，呂毅,c

西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院 a.精準(zhǔn)外科與再生醫(yī)學(xué)國家地方聯(lián)合工程研究中心；b.陜西省再生醫(yī)學(xué)與外科工程研究中心；c.肝膽外科，陜西 西安 710061

引言

血管重建是外科手術(shù)的常見操作之一。在肝移植手術(shù)中，血管重建速度決定了無肝期長短。長時(shí)間血流阻斷會導(dǎo)致靶器官缺血/淤血損害，而阻斷時(shí)間長短與器官損害程度以及術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生密切相關(guān)。雖然肝移植術(shù)中靜脈轉(zhuǎn)流或背馱式肝移植可在一定程度上減輕腎臟或者胃腸道淤血情況，但是其操作復(fù)雜、技術(shù)難度較大，同時(shí)對于供肝的缺血時(shí)間并無改善，因此，探索更快的血管重建技術(shù)勢在必行。

在之前研究中，研究者們?yōu)榱私档脱芪呛想y度，實(shí)現(xiàn)快速血管重建，設(shè)計(jì)研發(fā)了吻合環(huán)[1-2]、吻合釘[3]、套管[4]、粘合劑[5]等多種血管吻合方法。而這些吻合裝置實(shí)現(xiàn)血管吻合后在吻合口附近長期停留存在生物安全性隱患，因此近幾年來關(guān)于可降解、可吸收血管吻合裝置[6-10]的研究成為熱點(diǎn)。但是相關(guān)研究報(bào)道多是針對微小血管的快速血管重建，對于下腔靜脈等大血管的快速血管重建研究甚少。磁壓榨吻合作為一種新型的管腔重建方法，已被用于膽腸吻合[11-12]、腸腸吻合[13]、血管吻合[14-16]、閉塞膽道開通[17]、狹窄食道開通[18]等多種管腔的重建，具備操作簡便、耗時(shí)短、術(shù)后并發(fā)癥少等諸多優(yōu)點(diǎn)。本研究依據(jù)前期研究基礎(chǔ)[19-21]，結(jié)合目前血管吻合裝置可降解、可吸收的思路，設(shè)計(jì)了一種可應(yīng)用于肝移植快速血管重建的磁性裝置。

1 設(shè)計(jì)思路

磁輔助快速肝移植的血管吻合裝置，主要針對目前臨床肝移植過程中肝上下腔靜脈、肝下下腔靜脈及門靜脈等大血管手工吻合用時(shí)較長的問題，采用快速血管重建的方法來縮短無肝期，在肝移植中實(shí)現(xiàn)快速、安全、可靠的血管重建，進(jìn)而減少術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率，促進(jìn)患者愈后恢復(fù)。該吻合裝置采用磁環(huán)和底座兩組件設(shè)計(jì)，其中磁環(huán)通過吸引力作用實(shí)現(xiàn)血流快速開放，底座用來實(shí)現(xiàn)待吻合血管與裝置的固定。

2 基本結(jié)構(gòu)

磁輔助肝移植快速血管吻合裝置的基本結(jié)構(gòu)包括兩部分：磁環(huán)和底座。根據(jù)使用環(huán)境不同，磁環(huán)可分為整環(huán)和帶缺口的“C”型環(huán)兩種；根據(jù)手術(shù)縫合方式不同，配套的底座為帶孔底座和帶柱底座兩種。

2.1 磁環(huán)

磁環(huán)結(jié)構(gòu)如圖1所示，有整環(huán)和“C”型環(huán)兩種結(jié)構(gòu)，其中整環(huán)適用于血管離斷后再加載，主要加載至供肝側(cè)血管斷端，而“C”型磁環(huán)可在血管離斷之前直接加載到血管上，主要用于受體側(cè)。磁環(huán)采用高性能燒結(jié)釹鐵硼磁體（如N50）精加工而成，表面鍍氮化鈦或派瑞林。磁環(huán)的基本形狀為橢圓形，根據(jù)血管管徑不同，外壁長軸尺寸為14～34 mm，外壁短軸尺寸為10～30 mm，壁厚2 mm，高4 mm。“C”型環(huán)大體尺寸與整環(huán)相同，根據(jù)環(huán)大小不同，缺口尺寸2～5 mm不等。磁環(huán)邊緣做0.5 mm倒角處理。

圖1 磁環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 底座

根據(jù)縫合方式不同，與磁環(huán)配套的底座可分為帶孔底座和帶柱底座兩種。以“C”型磁環(huán)配套底座為例，其底座結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 “C”型環(huán)配套底座結(jié)構(gòu)示意圖

底座的凸臺部分與磁環(huán)缺口嚴(yán)密配合，防止血液滲漏；底座的缺口部分用于未離斷血管時(shí)直接套入。其中帶孔底座的孔尺寸為1.5～2.5 mm，用于穿過縫線將血管固定于底座，該底座結(jié)構(gòu)適用于間斷縫合方式；帶柱底座的邊緣圓柱直徑為2～3.5 mm，高2.5 mm，背側(cè)凹槽寬度為1 mm，深度為1 mm，通過將縫線掛于突出的柱子實(shí)現(xiàn)血管在底座的固定，該底座結(jié)構(gòu)適用于連續(xù)縫合方式，其中背側(cè)凹槽是為了防止縫線滑脫。與整環(huán)磁鐵配套的底座結(jié)構(gòu)與“C”型環(huán)配套底座結(jié)構(gòu)相似，但無凸臺和缺口。底座材料采用3D打印方式制備，材質(zhì)為聚乳酸。底座邊緣亦做0.5 mm倒角處理。

3 使用過程

該裝置的使用過程如下：① 將整環(huán)磁鐵和帶孔底座裝配到一起，形成圖3所示裝配體。將供肝的肝上和肝下下腔靜脈以及門靜脈三支血管分別套入相應(yīng)管徑的裝配體，然后外翻血管，采用Prolene線將血管固定于底座圓孔上，確保血管壁處于外翻狀態(tài)；② 通過環(huán)上缺口位置分別將“C”型磁環(huán)和帶缺口底座（此處以帶柱底座為例進(jìn)行闡述）套入供體未離斷的血管，然后將磁環(huán)和底座進(jìn)行裝配，裝配后結(jié)構(gòu)如圖4所示；③ 將圖4所示裝配體完成裝配后在未離斷血管上選擇好恰當(dāng)?shù)奈恢茫捎煤砂p線的方法將血管固定于底座的小圓柱上，利用血管阻斷鉗阻斷血流，隨后離斷血管，收緊縫線確保血管壁外翻；④ 移除受體肝臟；⑤ 將供體肝臟置于受體腹腔，調(diào)整適當(dāng)?shù)奈恢檬构w肝臟三支血管斷端分別與受體的血管斷端靠近，利用磁力完成血管對接；⑥ 開放血流，拆除固定血管的Prolene線；⑦ 連續(xù)縫合每個(gè)裝配體上外翻的兩側(cè)血管斷端，縫合完成后，拆除磁環(huán)和底座。

圖3 整環(huán)磁體和花盤底座裝配圖

圖4 “C”型磁環(huán)和帶柱底座裝配圖

手術(shù)操作工程中，外科醫(yī)生可以根據(jù)個(gè)人手術(shù)習(xí)慣自由選擇磁環(huán)和底座搭配模式，需要注意的是應(yīng)確認(rèn)好供體及受體兩側(cè)磁環(huán)方向，保證兩側(cè)磁性裝置可準(zhǔn)確對吸，同時(shí)確保兩缺口磁環(huán)的缺口不重疊，避免缺口重合可能引發(fā)的滲漏。臨床應(yīng)用實(shí)例如圖5所示。

4 討論

本研究的創(chuàng)新之處在于：采用磁相互吸引快速實(shí)現(xiàn)血管重建大大縮短了無肝期時(shí)間，且與手工吻合一樣吻合完成后除縫線外沒有多余的吻合裝置留存體內(nèi)。通過簡單縫合將血管斷端固定在磁輔助吻合裝置上，操作簡單，助手醫(yī)生即可完成；磁對吸實(shí)現(xiàn)吻合后即可開放血流，大大縮短無肝期時(shí)間，減輕缺血再灌注損傷。相對于以往報(bào)道的采用帶針磁環(huán)[14-16,19-21]和機(jī)械吻合環(huán)吻合[1-2,6-10]，本設(shè)計(jì)中的吻合裝置不留存體內(nèi)，無安全隱患；相對于常規(guī)手工吻合（時(shí)間約30 min），本裝置大大縮短了血流阻斷時(shí)間（時(shí)間可少于10 min）。雖然使用本裝置進(jìn)行血管重建可以大幅度縮短無肝期時(shí)間，降低并發(fā)癥發(fā)生率，使患者受益，但是還存在不足之處：吻合完成血流開放后，在拆除磁輔助吻合裝置之前需要將血管斷端進(jìn)行手工縫合，沒有顯著降低手術(shù)操作者的操作難度和勞動量。近年來，隨著濕表面粘接技術(shù)的發(fā)展，生物相容性良好的水凝膠被用于組織粘接[22-25]及斷面止血[26-28]，這類高強(qiáng)度可粘接水凝膠有望代替手工縫合，直接實(shí)現(xiàn)血管吻合。水凝膠在進(jìn)行組織粘接時(shí)需要對待粘接部位進(jìn)行一段時(shí)間的按壓來實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的粘接，而本設(shè)計(jì)中磁輔助裝置剛好可以為中間壓榨的組織和水凝膠提供壓力，待水凝膠實(shí)現(xiàn)粘接后直接去除磁輔助裝置即可，無需再進(jìn)行手工縫合，操作更為簡單快捷。

圖5 磁輔助快速肝移植手術(shù)操作過程

5 結(jié)論

減輕肝移植過程中肝臟缺血再灌注損傷的關(guān)鍵是快速血管重建，而傳統(tǒng)手工縫合的方式進(jìn)行血管重建速度提升空間有限，磁性血管快速吻合裝置將有助于縮短無肝期時(shí)間，有望極大程度減少肝移植術(shù)后并發(fā)癥，加快患者術(shù)后康復(fù)。理想的血管吻合裝置在設(shè)計(jì)上應(yīng)該滿足以下兩點(diǎn)要求：① 能夠?qū)崿F(xiàn)快速地血流開放；② 不對患者愈后產(chǎn)生不良影響。本研究設(shè)計(jì)的磁輔助快速肝臟移植的血管吻合裝置巧妙的滿足了上述要求：① 僅需6～8針實(shí)現(xiàn)血管與底座的連接，該操作簡單易行，低年資醫(yī)生亦可完成，配合體固定于血管上后，依靠磁力吸引可瞬間實(shí)現(xiàn)血管重建；② 將配合體上兩斷端血管縫合后，拆除磁體與底座，僅剩縫線，相對于手工吻合方式無其它異物殘留體內(nèi)，對患者無不利影響。