磁性水凝膠用于內鏡胃黏膜下剝離術的實驗研究

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 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，據統計在所有惡性腫瘤中，胃癌的發病率和死亡率位居第二[1]。內鏡技術的普及和推廣，使更多的早期胃癌（Early Gastric Cancer, ECG）被發現。內鏡黏膜下剝離術（Endoscopic Submucosal Dissection, ESD）作為ECG的主要治療手段之一，具有創傷小、遠期療效好等優點[2]。但同時，ESD操作難度較大、操作耗時長，對操作者要求高，且有出血、穿孔和狹窄等不良事件發生[3]。優化ESD操作不僅能有效降低操作難度，減少并發癥發生率，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化ESD操作的核心[4]。“醫療環”牽引法[5]、經皮穿刺牽引法[6]等輔助技術可以在一定程度上優化ESD操作。

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[7]，其構成要素主要包括錨定磁體和靶磁體兩部分。磁錨定技術能夠優化腔鏡手術和內鏡操作，可用于減戳孔腹腔鏡手術[8-10]、胸腔鏡下肺楔形切除[11-12]、輔助內鏡下胃空腸吻合[13]等。2004年Kobayashi等[14]率先報道了將磁錨定技術用于輔助ESD的研究。基于磁錨定技術原理，我們首次提出將磁性水凝膠作為靶磁體來配合錨定磁體，實現對ESD術中病變黏膜的牽拉。本研究通過在新鮮離體豬胃上進行磁性水凝膠輔助ESD的操作，探討了該技術的可行性，現報道如下。

1 實驗材料與方法

1.1 新鮮離體豬胃

取本團隊其他實驗結束后處以安樂死豬的新鮮離體豬胃4個，實驗過程符合實驗動物倫理要求，該研究經西安交通大學動物實驗倫理委員會批準（批準號NO.XJTULAC2019-1006）。本實驗為探索新技術的可行性，不設立對照組，4個新鮮離體豬胃均作為實驗組。

1.2 錨定磁體

由N48燒結釹鐵硼加工而成，表面磁場強度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量體積比為1 g∶1 mL配制）與1%葡萄糖酸鈣溶液產生凝膠化反應而成。本實驗借助同軸雙通道注射裝置將兩者同時注射到胃黏膜下，在黏膜下形成磁性水凝膠。

1.4 實驗操作設計

將新鮮離體豬胃清洗干凈，夾閉幽門端，經食管賁門結合部進入胃鏡并充氣，使胃處于擴張狀態。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生凝膠化反應而形成磁性水凝膠，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，電刀繼續沿剝離面對黏膜進行剝離，完成ESD操作，實驗操作如圖2所示。

圖2 離體豬胃ESD實驗操作過程

2 結果

在4個新鮮離體豬胃上均順利完成ESD操作。術中海藻酸鈉-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。當錨定磁體靠近胃時，注射部位的磁性水凝膠被錨定磁體吸引，同時提拉病變黏膜，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值已被臨床證實。優化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鏡操作設備[15-17]以及各種輔助黏膜牽拉方法等，上述方法各有優缺點，臨床中可根據具體情況酌情選用。相比較而言，基于磁錨定技術的ESD黏膜牽拉方法所需設備簡單、效果確切、可操作性強，是具有重要發展前景的技術。前期，我們也設計了基于磁錨定技術的輔助ESD操作的磁性裝置，并進行了動物實驗，顯示出了良好的應用前景[4]。磁錨定技術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體外是主動施力部分，靶磁體與病變黏膜相連接是被動受力部分。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狀，以便于靶磁體與病變黏膜結合。

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的性質。成型后的磁性水凝膠相當于軟性磁性材料，既能夠被磁體吸引，同時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，當基液與鈣劑相遇后可迅速發生凝膠化反應形成磁性水凝膠。本實驗以該凝膠化反應為依據，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計方案。實驗結果表明，磁性水凝膠作為靶磁體，在錨定磁體的磁場力作用下能夠被吸引，同時牽拉病變黏膜，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。與現有ESD操作中使用的永磁體做成的靶磁體相比，具有操作更簡單，牽拉效果確切等優點。

本實驗目的為探討磁性水凝膠用于內鏡胃黏膜下剝除術的可行性，因此將離體豬胃作為實驗模型，目前尚未進行在體動物實驗是本研究的不足之處。但該實驗結果顯示磁性水凝膠用于胃ESD具有可行性，進一步優化操作流程和進行在體動物實驗驗證后，該技術可在臨床試用。