用于腎移植術后輸尿管狹窄再通的磁吻合器的設計及實驗驗證

張苗苗，吉琳，鄧博，徐庶欽，張涵芷，劉培楠，雷鳳萍，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

輸尿管狹窄是腎移植術后常見和較難處理的并發癥之一，總發生率為1%～10%，約75%～90%的狹窄發生在輸尿管遠端，其中又以輸尿管膀胱吻合口處狹窄最為常見[1-3]。腎移植術后輸尿管狹窄的治療包括輸尿管支架植入術、經皮腎穿刺造瘺、移植輸尿管膀胱再植術等[4-6]。上述方法各有優缺點，當輸尿管嚴重狹窄甚至閉塞時，輸尿管支架難以植入，患者需長期留置腎穿刺造瘺管，嚴重影響生活質量；而再次手術重建輸尿管連續性的手術并發癥及術后再狹窄率仍較高。因此針對腎移植術后輸尿管狹窄的治療，臨床醫生需要積極探索新治療思路和方法。

磁壓榨技術（Magnetic Compression Technique，MCT）是利用2個或2個以上磁體(或數個磁體與數個順磁性材料)之間的磁性吸引力，通過開腹（胸）手術、腔鏡手術、內鏡操作、介入操作等來實現臟器的連接再通、組織的壓榨閉合、管腔內容物的限流等，從而實現對臨床疾病進行診斷和治療的目的[7]。磁吻合是MCT重要的臨床應用方向之一，磁吻合可用于胃腸道吻合重建[8-10]、血管吻合[11]、消化道瘺閉合修補[12-13]等領域。磁吻合與內鏡技術結合還可用于肝移植術后膽道狹窄/閉塞再通[14]、先天性食管閉鎖再通[15]。腎移植術后輸尿管膀胱吻合口狹窄與肝移植術后膽道狹窄具有較為類似的病理改變和解剖學特點。基于此，該文提出了基于磁吻合技術的腎移植術后輸尿管狹窄再通的磁吻合器的設計及操作路徑規劃，現介紹如下。

1 設計思路

根據輸尿管及膀胱解剖特點，用于腎移植術后輸尿管狹窄再通的磁吻合器包括子磁體（Daughter Magnet，DM）和母磁體（Parent Magnet，PM）兩部分。為適應臨床需求，磁吻合器分為A型和B型兩種。A型吻合器的DM和PM均為帶有中央孔的圓柱狀磁體，中央孔直徑1.5 mm，可允許導絲順利穿過，圓柱狀磁體為直徑5、6、7 mm系列，高度分別為8、9、10 mm的系列磁體（圖1a）。其中DM置于輸尿管內，PM置于膀胱內。使用時根據腎造瘺竇道及輸尿管擴張情況選擇合直徑的DM，而PM根據尿道情況可選擇與DM同規格的磁體，也可選擇比DM直徑大的磁體。B型磁吻合器與A型磁吻合器的基本形狀結構及尺寸一致，區別在于B型磁吻合器的DM和PM一端的中央孔內固定有尼龍線，并形成環狀結構，方便磁體的置入（圖1b）。

圖1 磁吻合器實物圖

2 操作路徑

根據狹窄程度將腎移植術后輸尿管狹窄分為I型和II型兩種。I型定義為輸尿管嚴重狹窄，但尚能允許導絲通過；Ⅱ型定義為輸尿管嚴重狹窄，且導絲不能通過。對I型狹窄，選用A型磁吻合器，其操作路徑如圖2所示。輸尿管I型狹窄時，通過腎穿刺造瘺通道利用經皮腎鏡可使導絲穿過狹窄部位進入膀胱內，在膀胱鏡輔助下將導絲一端經尿道拉出，子母磁體沿導絲分別送入輸尿管和膀胱內，子母磁體自動對位相吸，撤除導絲，子母磁體壓榨狹窄段，吻合建立后磁體脫落進入膀胱，經膀胱鏡取出磁體即可。

圖2 Ⅰ型狹窄磁吻合器置入及操作路徑示意圖

Ⅱ型狹窄時，輸尿管狹窄部閉塞，導絲無法通過。因此子母磁體需分別經腎穿刺造瘺通道和尿道置于輸尿管和膀胱內。子母磁體壓榨輸尿管閉塞部，待吻合建立后子母磁體脫落進入膀胱內，經膀胱鏡取出磁體即可。具體操作過程如圖3所示。

圖3 I型狹窄磁吻合器置入及操作路徑示意圖

3 實驗驗證

該研究通過結扎實驗兔輸尿管遠端制備輸尿管梗阻模型來模擬臨床腎移植術后患者輸尿管狹窄疾病模型，利用上述自行設計加工的磁吻合器來實現輸尿管再通。

3.1 實驗材料

雌性實驗兔4只，體重2.5～3 kg，購于西安交通大學實驗動物中心，動物實驗倫理審批號XJTULAC2019-1007。實驗采用B型磁體，子母磁體均由N45燒結型釹鐵硼永磁材料加工而成，DM直徑4 mm、高8 mm，PM直徑5 mm、高6 mm，子母磁體表面氮化鈦鍍層處理，磁感應強度2400～2800 GS。

3.2 實驗方法

3%戊巴比妥鈉(1 mL/kg)耳緣靜脈注射麻醉后，仰臥位固定，取下腹部正中切口，進腹后尋找右側輸尿管，1號絲線結扎輸尿管末端，制備輸尿管梗阻模型。術后2周，再次麻醉后開腹，可見右側輸尿管擴張(圖4a)。在輸尿管上段靠近腎盂處縱行切開輸尿管，經此置入DM于輸尿管遠端。經尿道置入PM于膀胱內，調整PM于合適位置，DM和PM可自動對位吸合。6-0 Prolene線縫合輸尿管縱行切開部位。逐層關腹。術后立即行腹部X線觀察磁體位置(圖4b)，當DM和PM進入膀胱內提示輸尿管膀胱吻合口建立。獲取大體標本，縱向切開吻合口可見輸尿管膀胱吻合口形成(圖4c)。

圖4 動物實驗

4 討論

磁外科（Magnetic Surgery，MS）是利用特殊設計的磁性醫療器械或設備，將磁性物質間非接觸性磁場力轉化為臨床診療中能夠發揮特定功能的力，從而完成組織壓榨、器官錨定、管腔導航、間隙擴張、可控示蹤、定向驅動等功能的新興綜合性技術學科[16]。MS相關技術可優化內鏡下操作[17]、實現減戳孔腔鏡手術[18-19]、用于空腸營養管快速置入[20-21]等，基礎研究和臨床試用已顯示出巨大優勢，是極具發展潛力的臨床技術。磁吻合是MS技術重要臨床應用技術之一。磁吻合技術用于肝移植術后膽道狹窄具有微創、再通效果確切等優勢。

腎移植術后輸尿管嚴重狹窄甚至閉塞，微創治療方法有限。磁吻合是利用磁體間非接觸性磁場力使磁體間壓榨組織發生缺血-壞死-脫落，而壓榨旁組織發生黏連-修復-愈合的變化過程[22]，磁吻合不同于傳統手工縫線吻合和機械釘式吻合模式，被稱為第三種吻合模式或智慧吻合[23]。本文首次提出將磁吻合用于腎移植術后輸尿管狹窄的微創治療中來，并設計了磁吻合器，該方法具有以下優點：① 操作路徑實現了最優化：經皮腎穿刺造瘺是腎移植術后輸尿管狹窄、腎盂積水術時常用的操作，其目的在于盡可能在早期實現尿液外引流，最大限度地保護移植腎功能，該操作難度低，已是臨床常規操作。磁吻合時可將腎穿刺造瘺通道作為DM的置入路徑，這樣并不額外增加患者創傷；經尿道至膀胱為人體自然通道，PM經此通道置入簡單易行；② A型和B型兩種磁體能滿足不同狹窄條件下磁體選擇和置入方法。其中A型磁體沿導絲置入，操作較為簡單；因膀胱的空間較大，因此使用B型磁體做吻合時應先將DM置入輸尿管末端，然后再置入PM至膀胱內，此時DM位置已固定，PM在磁場力作用下可自行調整位置與DM相吸；③ 與經皮腎穿刺造瘺通道相比尿道較為寬闊，因此為獲得較大的DM和PM之間的吸力，根據尿道具體情況，PM可盡可能選擇較大直徑的磁體。當然DM和PM選擇同等規格的磁體也是允許的；④ 當吻合建立后磁體脫落入膀胱，此時可在膀胱鏡下將磁體取出；根據我們的臨床試用經驗，當磁體留置時間超過3周而磁體未脫落入膀胱，可經腎穿刺造瘺通道行輸尿管造影，如可看見少量造影劑進入膀胱，則可在膀胱鏡下主動將磁體取出；⑤ 該磁體不僅可用于腎移植術后輸尿管狹窄的治療，也可用于治療其他泌尿系統手術后輸尿管狹窄，具體使用方法可依患者病情靈活運用。

基于磁吻合技術的用于腎移植術后輸尿管狹窄的磁吻合器設計巧妙，易加工，可適應輸尿管不同狹窄程度下的吻合再通。初步動物實驗已對其可行性進行了驗證。進一步探索和優化臨床應用中子母磁體置入的操作路徑并進行臨床試用，將有力推動該技術的臨床轉化，使更多患者獲益。