磁性水凝膠用于內(nèi)鏡胃黏膜下剝離術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究

張苗苗，劉培楠，張涵芷，徐庶欽，牟星宜，雷鳳萍，史愛華，馬鋒，呂毅，嚴(yán)小鵬

1.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院 a.肝膽外科；b.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，陜西 西安 710061；2.西安交通大學(xué) a.啟德書院；b.宗濂書院，陜西 西安 710061

引言

胃癌在我國屬于常見惡性腫瘤，據(jù)統(tǒng)計(jì)在所有惡性腫瘤中，胃癌的發(fā)病率和死亡率位居第二[1]。內(nèi)鏡技術(shù)的普及和推廣，使更多的早期胃癌（Early Gastric Cancer, ECG）被發(fā)現(xiàn)。內(nèi)鏡黏膜下剝離術(shù)（Endoscopic Submucosal Dissection, ESD）作為ECG的主要治療手段之一，具有創(chuàng)傷小、遠(yuǎn)期療效好等優(yōu)點(diǎn)[2]。但同時(shí)，ESD操作難度較大、操作耗時(shí)長，對(duì)操作者要求高，且有出血、穿孔和狹窄等不良事件發(fā)生[3]。優(yōu)化ESD操作不僅能有效降低操作難度，減少并發(fā)癥發(fā)生率，還能提高病變黏膜的整塊切除率。為病變黏膜提供有效的牽拉暴露是為優(yōu)化ESD操作的核心[4]。“醫(yī)療環(huán)”牽引法[5]、經(jīng)皮穿刺牽引法[6]等輔助技術(shù)可以在一定程度上優(yōu)化ESD操作。

磁錨定技術(shù)（Magnetic Anchor Technique，MAT）是利用磁體與磁體，或磁體與順磁性物質(zhì)之間的磁場(chǎng)吸引力，使錨定磁體對(duì)靶磁體進(jìn)行非接觸性空間錨定的技術(shù)[7]，其構(gòu)成要素主要包括錨定磁體和靶磁體兩部分。磁錨定技術(shù)能夠優(yōu)化腔鏡手術(shù)和內(nèi)鏡操作，可用于減戳孔腹腔鏡手術(shù)[8-10]、胸腔鏡下肺楔形切除[11-12]、輔助內(nèi)鏡下胃空腸吻合[13]等。2004年Kobayashi等[14]率先報(bào)道了將磁錨定技術(shù)用于輔助ESD的研究。基于磁錨定技術(shù)原理，我們首次提出將磁性水凝膠作為靶磁體來配合錨定磁體，實(shí)現(xiàn)對(duì)ESD術(shù)中病變黏膜的牽拉。本研究通過在新鮮離體豬胃上進(jìn)行磁性水凝膠輔助ESD的操作，探討了該技術(shù)的可行性，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 新鮮離體豬胃

取本團(tuán)隊(duì)其他實(shí)驗(yàn)結(jié)束后處以安樂死豬的新鮮離體豬胃4個(gè)，實(shí)驗(yàn)過程符合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理要求，該研究經(jīng)西安交通大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號(hào)NO.XJTULAC2019-1006）。本實(shí)驗(yàn)為探索新技術(shù)的可行性，不設(shè)立對(duì)照組，4個(gè)新鮮離體豬胃均作為實(shí)驗(yàn)組。

1.2 錨定磁體

由N48燒結(jié)釹鐵硼加工而成，表面磁場(chǎng)強(qiáng)度0.65 T。磁體為直徑50 mm、高140 mm的圓柱體，表面電鍍鎳，外套樹脂外殼。錨定磁體如圖1所示。

圖1 錨定磁體

1.3 磁性水凝膠

磁性水凝膠由海藻酸鈉-四氧化三鐵混懸液（5～20 μm的Fe3O4顆粒與2.5%的海藻酸鈉溶液按質(zhì)量體積比為1 g∶1 mL配制）與1%葡萄糖酸鈣溶液產(chǎn)生凝膠化反應(yīng)而成。本實(shí)驗(yàn)借助同軸雙通道注射裝置將兩者同時(shí)注射到胃黏膜下，在黏膜下形成磁性水凝膠。

1.4 實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)

將新鮮離體豬胃清洗干凈，夾閉幽門端，經(jīng)食管賁門結(jié)合部進(jìn)入胃鏡并充氣，使胃處于擴(kuò)張狀態(tài)。胃鏡探查并假定病變黏膜部位，然后利用同軸雙通道注射裝置在病變黏膜下注射海藻酸鈉-Fe3O4混懸液和葡萄糖酸鈣，二者相遇后可迅速發(fā)生凝膠化反應(yīng)而形成磁性水凝膠，并使病變黏膜隆起。高頻電刀沿隆起邊緣切開黏膜，然后將錨定磁體靠近胃，在錨定磁體的磁場(chǎng)力作用下，病變黏膜被吸引牽拉，可清晰顯露黏膜剝離面。在錨定磁體和磁性水凝膠的輔助下，電刀繼續(xù)沿剝離面對(duì)黏膜進(jìn)行剝離，完成ESD操作，實(shí)驗(yàn)操作如圖2所示。

圖2 離體豬胃ESD實(shí)驗(yàn)操作過程

2 結(jié)果

在4個(gè)新鮮離體豬胃上均順利完成ESD操作。術(shù)中海藻酸鈉-Fe3O4四氧化三鐵混懸液和鈣劑注射順利，凝膠化反應(yīng)迅速，病變黏膜隆起良好，鏡下未見磁性水凝膠向周圍組織彌散。當(dāng)錨定磁體靠近胃時(shí)，注射部位的磁性水凝膠被錨定磁體吸引，同時(shí)提拉病變黏膜，可清晰顯露黏膜剝離面，并維持一定的組織張力，胃鏡下可順利完成ESD操作。黏膜剝離面未見穿孔等，結(jié)果如圖3所示。

圖3 剝離病變黏膜

3 討論

ESD在消化道早癌中的治療價(jià)值已被臨床證實(shí)。優(yōu)化ESD操作的方法包括選擇更合適的黏膜下注射液體、采用功能更靈活的內(nèi)鏡操作設(shè)備[15-17]以及各種輔助黏膜牽拉方法等，上述方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，臨床中可根據(jù)具體情況酌情選用。相比較而言，基于磁錨定技術(shù)的ESD黏膜牽拉方法所需設(shè)備簡(jiǎn)單、效果確切、可操作性強(qiáng)，是具有重要發(fā)展前景的技術(shù)。前期，我們也設(shè)計(jì)了基于磁錨定技術(shù)的輔助ESD操作的磁性裝置，并進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，顯示出了良好的應(yīng)用前景[4]。磁錨定技術(shù)中磁性裝置包括靶磁體和錨定磁體兩部分，其中錨定磁體置于機(jī)體外是主動(dòng)施力部分，靶磁體與病變黏膜相連接是被動(dòng)受力部分。錨定磁體可以采用永磁體也可采用電磁裝置，靶磁體一般采用永磁材料加工成環(huán)狀，以便于靶磁體與病變黏膜結(jié)合。

磁性水凝膠是在水凝膠中加入磁性微粒從而使其具備順磁性物質(zhì)的性質(zhì)。成型后的磁性水凝膠相當(dāng)于軟性磁性材料，既能夠被磁體吸引，同時(shí)也具有水凝膠的柔軟性。以海藻酸鈉溶液和Fe3O4微粒的混懸液作為基液，當(dāng)基液與鈣劑相遇后可迅速發(fā)生凝膠化反應(yīng)形成磁性水凝膠。本實(shí)驗(yàn)以該凝膠化反應(yīng)為依據(jù)，將其作為ESD操作中的黏膜下注射溶液，使其在待切除的病變黏膜下形成磁性水凝膠，并以此作為牽拉病變黏膜的靶磁體。而錨定磁體仍然采用永磁體的設(shè)計(jì)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，磁性水凝膠作為靶磁體，在錨定磁體的磁場(chǎng)力作用下能夠被吸引，同時(shí)牽拉病變黏膜，可為ESD操作提供清晰的黏膜剝離面和組織張力，大大改善了ESD操作體驗(yàn)。與現(xiàn)有ESD操作中使用的永磁體做成的靶磁體相比，具有操作更簡(jiǎn)單，牽拉效果確切等優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑樘接懘判运z用于內(nèi)鏡胃黏膜下剝除術(shù)的可行性，因此將離體豬胃作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停壳吧形催M(jìn)行在體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)是本研究的不足之處。但該實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示磁性水凝膠用于胃ESD具有可行性，進(jìn)一步優(yōu)化操作流程和進(jìn)行在體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，該技術(shù)可在臨床試用。