磁吻合腸造瘺口還納術的動物實驗研究

蘇柯帆 徐吉華 呂毅2，3 盧云

(1 青島大學附屬醫院普通外科醫療中心，山東 青島 266003；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； 3 西安交通大學第一附屬醫院肝膽外科)

結直腸癌是常見的消化系統惡性腫瘤，其發病率排在所有惡性腫瘤的第3位[1]。而結直腸癌患者接受手術治療后，常常出現吻合口瘺等嚴重的并發癥[2-4]，較多研究認為采用預防性腸造口可降低術后吻合口瘺的發生率及再次手術的風險[5-8]。行預防性腸造口術后患者還需行腸造口還納手術，來恢復正常腸道解剖結構及排便功能?，F傳統的開腹還納手術需要較大的切口，以便于分離部分腹腔粘連，術后有發生吻合口瘺、腹腔粘連和腸梗阻等并發癥可能[9-11]。目前，磁吻合技術在胃腸道重建中逐漸推廣應用，其應用和研究價值也受到廣泛關注。本研究通過建立新西蘭兔的結腸造瘺口模型，均應用一對磁環進行腸造口還納，探討磁吻合技術在結腸還納中應用的可行性及安全性。

1 材料與方法

1.1 磁吻合技術實驗的磁性材料與裝置

結構和尺寸一致的一對釹鐵硼(NdFeB，N45)磁環(圖1A、B)，表面鍍鎳提高耐腐蝕性能和生物相容性。磁環的外徑為10.0 mm，內徑為6.1 mm，總厚度為2.0 mm，磁環質量為0.710 g，磁表面磁場強度約2 100～2 300 GS，磁環充磁方向為沿圓柱體軸向進行充磁。磁環打結固定一根手術絲線與輔助軟管相連接(圖1C)。

1.2 實驗動物

新西蘭種兔15只，雌雄不限，體質量為2.2～2.5 kg，由西安交通大學實驗動物中心提供。保證清潔飼料及水源，于西安交通大學動物實驗中心適應性喂養7 d后進行后續實驗。

A、B：磁環外觀及尺寸，C：磁環與絲線及軟管制成的磁環置入裝置

1.3 實驗方法

磁吻合實現腸造瘺口還納手術實驗的設計思路見圖2。將兔禁食24 h后稱質量后麻醉。于下腹部正中做約10 cm長的切口，分離腹壁各層，打開腹腔，尋找結腸位置。將距回盲瓣約15～20 cm處行結腸分離，用1號慕絲線將距離擬造口位置2.5 cm左右的腸壁靠近固定，避免將結腸系膜夾雜于其中(圖3A)，于左下腹部做腹壁結腸造瘺口(圖3B)，檢查腸管無破損、出血，腹腔內無出血及異物存留，用4號慕絲線逐層縫合腹壁。術后前3 d，每天一次肌肉注射青霉素4×106U 抗感染。每日監測兔體質量及觀察兔術后進食、精神狀態、造口排便以及腹部切口愈合情況。術后第10天，篩選出手術耐受力強、進食及精神狀態良好、造口排便正常、體質量變化小于10%的兔10只，進行后續磁吻合手術實驗。

第一步為磁環置入術。兔麻醉后固定于手術臺上，首先將消毒后的磁環及輔助軟管前段涂抹石蠟油，輕柔地置入一側腸造口，進入深度約2.5 cm，需注意防止輔助軟管與磁環位置改變；再將另一個磁環置入另一側腸造口內，調整至適當位置后，使兩個磁環自行吸引。通過腹部X線透視，來驗證兩個磁環是否精確耦合(圖4A)。若磁環未能準確耦合，牽拉絲線分離后，再次行置入操作并X線透視確認耦合。完成磁環置入術后，記錄從置入第一個磁環到兩個磁環精確耦合所用的時間(磁環置入時間)。術后兔常規飼養，每日X線檢查關注磁環位置變化，直至兔的X線透視檢查已不見磁環時，認為兩個磁環已排出體外，記錄磁環在兔體內存留的時間。此時應用X線腸造影確認吻合口腸管通暢情況，向一側結腸造口腸管腔內緩慢推注稀釋后的碘海醇造影劑，10 min后行X線透視，觀察結腸充盈情況，觀察吻合口周圍有無造影劑外溢(圖4B)。確認吻合通暢后，可進行第二步，造口關閉術。消毒兔下腹部及腸造瘺口區域，沿造口周圍延伸切口，分離腸管周圍粘連，以1號慕絲線縫合關閉造口腸管，最后關閉腹腔，結束手術，記錄手術所用時間。磁吻合還納術平均操作時間為磁環置入時間+造口關閉術時間。

A：結腸造瘺口模型的建立；B：自結腸造口置入磁環并在合適位置對位吸引(磁環置入術)；C：磁環間的腸壁缺血壞死后，磁環脫落，D：縫合關閉腹壁的腸造瘺口(造口關閉術)

A：將距腸造口2.5 cm腸管遠離腸系膜處靠近固定，B：結腸腹壁造瘺口

手術完成后，每日觀察兔術后進食、精神狀態、排便情況及腹部切口愈合情況，監測記錄兔體質量。對于出現進食明顯減少、體質量減輕超過30%、運動明顯減少等異常的兔，給予深麻醉處死后解剖觀察并分析原因。術后第28天結束實驗，記錄兔的存活情況及并發癥發生情況。解剖剩余所有兔，獲取吻合口所在腸段，一端連接測壓器軟管，一端連接加壓器，以手術絲線捆綁固定，將腸段組織完整浸泡于生理鹽水中，增加腸腔內壓力，當出現第一個氣泡時，認為此時為腸爆破壓力。切開吻合口腸段，觀察吻合口愈合情況，截取吻合口處組織，常規石蠟包埋切片，行HE染色及Masson染色，顯微鏡下觀察組織愈合重生情況。

A：經造口置入磁環后，X線透視證實磁環精確耦合，B：磁環脫出體外后，X線消化道造影顯示雙側結腸造影劑充盈，箭頭指向為形成的吻合口

2 結 果

2.1 實驗動物存活情況及并發癥

在所篩選的10只進行磁吻合還納手術實驗中，兔的生存率為80%，2只兔發生發生腸瘺情況。觀察發現，所有兔經歷手術后的第1、2天均出現明顯食欲減弱，進食明顯減少，排便為稀便且量減少，自主活動減少，精神狀態一般。手術后第3天開始，兔的進食進水情況隨時間推移逐漸增加，自主活動增多，第5天時食量達到術前水平。實驗中2只兔死亡，其余正常存活。死亡兔均進行剖腹探查，1只兔因置入磁環后第3天死亡，解剖發現磁環處腸管破裂，1只置入磁環后第9天因造口腸管縫線縫合處出現腸瘺死亡。

2.2 腸管吻合操作時間

本研究磁吻合還納術平均操作時間為(16.80±2.74)min。

2.3 磁環體內存留時間

兔體內磁環存留平均時間為(6.11±0.99)d。其中1只兔置入磁環后第3天死亡，其余兔體內磁環于術后第5～8天成功脫出，未發生磁環長時間滯留兔體內情況。

2.4 吻合口的爆破壓力、大體外觀及組織學形態

測得吻合口處腸段平均爆破壓力為(18.86±0.93)kPa。磁吻合形成的吻合口組織黏膜光滑、平坦，無縫線等異物殘留。組織病理學檢查顯示吻合口完全愈合，存在新生膠原纖維，黏膜層連續，表面相對光滑，無缺血或壞死組織(圖5)。

3 討 論

日本學者OBORA等[12]在1978年利用釤鈷磁環對磁性吻合技術展開了開創性的探索，在動物實驗中發現使用該磁環可對小血管進行迅速、可靠的吻合。其后諸多專家學者進行了更加廣泛的實驗研究，包括血管吻合[13-15]、胃腸吻合[16-17]、腸腸吻合[18-19]、膽總管-空腸吻合[20-22]，并認為磁吻合具有可行性并且具有一定的優勢。2008年北京大學候鄭生等[23-24]利用磁壓榨吻合技術解除犬的腸梗阻研究取得成功，并探索了磁力大小對吻合口效果的影響。西安交通大學呂毅團隊[25-32]在“磁外科”領域有其獨到的探究，設計出無縫線血管吻合器、腸腸吻合器、膽腸吻合器、胰腸吻合器、肝外門腔分流器以及直腸陰道瘺修補器等各式磁性器械并獲得諸多專利，同時在臨床領域成功完成了中國首例磁壓榨膽道疏通術，而且取得了良好的治療效果。2017年GRAVES等[33]開發了商品化磁吻合器Harrison Ring，并經美國食品藥品監督管理局(FDA)批準用于臨床試驗，同年TOSELLI等[34]在兩個回腸造口還納的兒童患者中應用該磁環，吻合效果良好，沒有出現吻合口瘺等明顯并發癥。

A：磁吻合口形成后的腸管外觀，B：磁吻合口黏膜外觀，C：磁吻合口組織HE染色觀察，D：磁吻合口組織Masson染色觀察

目前消化系統吻合重建常采用手工縫合和釘式吻合器吻合，手工縫線吻合的吻合速度慢，手術時間長，存在縫線異物反應，而且對術者的操作技巧要求高；釘式吻合器操作簡易，吻合質量高，縮短手術時間，但仍有一定的吻合口瘺和狹窄發生率[35-36]。外科醫生一直在探索減小手術創傷和縮短手術時間的新方式，其中磁吻合技術能實現器官管腔的無線無釘吻合，也為微創操作提供了可能性。

本研究選用了結構簡單的環狀磁體，其圓柱體直徑與兔的結腸內徑相當。一方面該結構相對圓滑，避免了不規則的外形對消化道管腔造成銳性損傷，也減輕了后期磁環排除體外的難度，降低了長期滯留腸道內的概率；另一方面圓形磁環簡潔的構造使其相互耦合操作過程相對簡單，也節約了手術操作時間。此次動物實驗結果表明，磁吻合應用于該手術中具有一定的優勢：①通過腸造瘺口置入磁環來完成腸管的吻合，簡化了手術中腸吻合的操作，減小后續還納手術操作時的手術創傷；②磁吻合重建的吻合口無異物殘留，杜絕了異物反應，吻合口標本大體觀察顯示吻合口組織愈合良好，黏膜光滑平整；③置入磁環脫出后，腸側-側吻合口已形成。觀察吻合口無并發癥、遠端腸道功能正常時，再行關閉造口，完成還納手術。如若發生吻合口瘺等問題時，預留了糞便轉流的造瘺口路徑，減小發生并發癥的嚴重程度；④磁吻合裝置的放置和排出困難限制了其廣泛應用，此次實驗通過造口進行磁環的放置，同時腹壁造口處保持通暢，無需即刻在吻合處實現腸管的通暢，因此無需使用結構復雜的磁環，減小了磁環耦合的難度，而腹壁上腸造瘺口的通暢，也為磁環的排出提供了另一條路徑。

實驗中的不足之處：①本研究我們選用新西蘭兔為實驗對象，其生理及解剖與人體存在較大差異，腸腔細小，增加了操作難度，實驗動物受到手術創傷及腸道異物影響大，置入磁環時的不當操作可能會損傷腸道，引起腸穿孔等并發癥；②磁吻合成功后，仍需要再次手術關閉造瘺口腸管，尚未避免二次手術造成的創傷，且存在形成殘端腸瘺的風險。盡管本實驗與臨床手術有較大差異，但其結果并不影響磁吻合在結腸造瘺口還納術中可行性的探討。在此實驗基礎上，使用豬、狗等實驗動物，更加貼近臨床手術操作過程，也可進行釘式吻合、縫線吻合、磁吻合的效果比較，驗證該吻合方案的安全性和高效性，取得更加直觀的實驗效果。

總之，磁吻合技術在兔的結腸造瘺口還納術研究中展現了一定的可行性，有較好的微創技術臨床應用前景。磁吻合技術作為一種新型的管腔吻合技術逐漸在臨床應用中展現了良好的效果,未來可將腔鏡技術、內鏡技術、介入醫學等與磁吻合技術結合，可進一步實現手術的微創，保證吻合效果的同時減小手術創傷。相信隨著微創外科的發展，磁外科技術會有更加廣泛的臨床應用。