基于磁屏蔽設計的磁吻合環建立大鼠胃旁路手術的實驗研究

張苗苗，李恒，吝怡，魏欣怡，李美豫，劉俊杰，呂毅，嚴小鵬

1.西安交通大學第一附屬醫院 a.肝膽外科；b.精準外科與再生醫學國家地方聯合工程研究中心，陜西 西安 710061；2.西安交通大學 啟德書院，陜西 西安 710061

引言

胃腸道吻合是重建消化道連續性的重要方法。胃旁路手術通過對消化道進行改道，是經典的減重代謝手術方式[1]。有關胃旁路手術改變機體代謝功能的機制雖有大量研究但仍未明確。SD大鼠是研究代謝性疾病的常用動物模型，但大鼠胃腸道較細，利用手工縫線對大鼠進行胃腸道吻合重建制備動物模型學習曲線較長，模型制備成功率較低[2]。套管法[3]、激光焊接法[4]用于腸道吻合已有報道，但技術尚不成熟。

磁壓榨技術（Magnetic Compression Technique，MCT）是借助磁體間的吸力，實現多種應用場景下的空腔臟器的吻合、管腔限流等功能的技術[5]。磁吻合是MCT的重要應用方向，磁吻合可用于血管端端吻合、側側吻合[6-8]、消化道吻合[9-10]、復雜消化道瘺修補[11-12]、治療性造瘺[13]和病理性瘺動物模型制備[14-15]等方面。在前期研究中，我們成功實現了大鼠消化道單個吻合口的磁吻合重建[16-18]。

胃旁路術中需要建立胃腸、腸腸兩個吻合口，如果全部采用現有磁環吻合，則會發生磁體間的非計劃相吸，導致實驗失敗。為此，本研究中為防止狹小空間內兩對磁體非計劃相吸導致腸管扭曲梗阻、吻合失敗、腸漏發生，我們基于磁屏蔽技術理論，設計了以坡莫合金為外殼、以釹鐵硼磁環為內核的殼核結構磁吻合環，并進行了動物實驗，驗證了該磁吻合在大鼠胃旁路手術模型中應用的可行性，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

12只SD大鼠，雌雄各半，體重200～250 g，購于西安交通大學實驗動物中心，本實驗不設置對照組，12只SD大鼠均采用磁吻合。該實驗經倫理委員會批準(審批號：XJTULAC2019-1001)

1.2 磁吻合環的設計

該實驗中用于胃腸及腸腸吻合的磁吻合環大小、形狀及結構相同，均為由坡莫合金外殼與釹鐵硼磁環組裝而成。磁環外徑5 mm、內徑3 mm、厚2 mm，由N45燒結釹鐵硼加工而成，表面電鍍鎳，飽和充磁。坡莫合金外殼整體呈U形，壁厚0.5 mm，U形外殼底部為有直徑3 mm的孔。磁環與坡莫合金外殼剛好滿足緊配組裝。磁吻合環實物如圖1所示。

圖1 磁吻合環

1.3 手術操作

本實驗目的為驗證殼核結構設計的磁吻合環在狹小空間內完成兩個吻合口重建的可行性，實驗參照胃旁路手術，擬同時完成胃腸吻合和腸腸吻合兩個部位的吻合。常規開腹探查無異常后，在距Treitz韌帶遠端12 cm左右橫斷空腸并充分游離系膜，經空腸斷端分別置入磁吻合環，遠端空腸上提并與胃行胃腸磁吻合，距離胃腸磁吻合口10 cm處遠端空腸與近端空腸行空腸端側磁吻合，從而完成消化道旁路重建。當吻合建立后磁環經消化道排出體外。

1.4 操作方法

SD大鼠術前禁食12 h，不禁飲。3%戊巴比妥鈉（0.1 mL/100 g）腹腔注射。麻醉滿意后仰臥位固定，常規備皮、消毒，選擇上腹正中切口進腹，長約4 cm。按照前述手術操作完成胃腸、腸腸磁吻合。

術后即行腹部正側位X線片，觀察兩個磁吻合部位的磁體位置，術后單籠飼養，磁體排出前給予無渣流食。嚴密觀察并記錄磁體排出時間。

2 結果

12只SD大鼠，除1只因麻醉意外死亡外，其余11只大鼠均順利完成了胃腸、腸腸磁吻合重建。術中胃腸、腸腸磁吻合見圖2。術后腹部正、側位片見圖3。術操作時間為40～63 min，平均手術操作時間為（49.73±6.34）min，術后腹部X線檢查提示胃腸吻合口磁體和膽腸吻合口磁體未相互吸引。11只大鼠均存活良好，所有磁體均順利排出。磁體排出時間為6～13 d，平均（9.14±1.89）d。

圖2 胃腸、腸腸磁吻合

圖3 術后腹部X線檢查

3 討論

磁外科是一門新興的技術學科，借助磁場力的“非接觸性”特點，可簡化吻合操作、輔助實現減戳孔腔鏡手術、與內窺鏡技術結合可用于內鏡下消化道吻合[19]。磁外科技術主要包括MCT、磁導航技術、磁錨定技術、磁懸浮技術、磁示蹤技術五大類[20]，近期又有學者提出了磁驅動技術[21]。磁吻合屬于MCT范疇，磁吻合不同于縫線吻合和釘式吻合，因此又被有些學者稱為第三種吻合[10]。在磁吻合過程中，夾在磁體間的組織發生緩慢的缺血-壞死-脫落，磁體外組織則發生粘連-修復-愈合[22]。磁吻合在諸多空腔臟器吻合中已被應用，具有簡化操作、吻合口愈合良好等諸多優點。

現有的磁吻合研究大都集中于單一吻合口重建，當機體內需要多個部位吻合重建時，尤其是吻合口相鄰較近，在狹小空間內多對磁體并存會導致磁體間相互吸引，并由此可能導致管腔扭曲。在消化道多個部位磁吻合重建時，因不同吻合部位磁體脫落時間不同，磁體間的非計劃相吸還能引起內瘺或腸梗阻的發生。因此，如何利用磁吻合技術實現同一機體多部位吻合重建具有重要意義。磁屏蔽是工科中常用技術，借助高導磁率材料可使磁體的磁力線方向發生改變，對非工作面的磁力線進行約束。磁屏蔽為解決多對磁體間的相互吸引干擾提供了有效的解決方法。

該研究基于磁屏蔽理論設計了殼核結構的磁吻合環，磁環選用磁學性能優良的釹鐵硼材料加工而成，外殼采用高導率的坡莫合金。殼與核緊配組裝后，磁環的磁力線被U形的坡莫合金外殼引導至吸合面，非吸合面（包括底面和側面）的磁力線大大減少，從而可有效避免磁體間非計劃相吸。大鼠的腹腔空間極其狹小，因此該實驗以大鼠胃旁路手術為例驗證了基于磁屏蔽技術設計的磁吻合環應用效果。實驗結果顯示，磁環加載坡莫合金外殼后即使在大鼠腹腔這樣狹小的空間內也不會相互吸引干擾，在吻合口建立后體內的兩對磁體各自獨立排出體外，未出現相互吸引，充分顯示出坡莫合金外殼對磁場的屏蔽效果。手術時間也比任亦星等[2]報道的大鼠胃旁路手術時間明顯縮短。

基于磁屏蔽理論的磁吻合環的設計充分說明了磁外科中磁性器械設計的靈活性和多樣性，該設計也是充分遵循了磁體設計 “西安原則”中“符合磁力學基本規律的原則”[23]。本研究結果顯示靈活運用磁屏蔽理論，通過殼核結構的磁吻合環可實現狹小空間內多部位磁吻合重建，這在臨床實際應用中具有重要意義。