用于消化內鏡下組織夾閉的磁吻合系統的設計

【作 者】張苗苗 ，吉琳 ，藍婷, ，劉培楠,，張涵芷,，牟星宜,，史愛華，馬鋒，呂毅，嚴小鵬

1 西安交通大學第一附屬醫院 肝膽外科，西安市，710061

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，西安市，710061

3 西安交通大學 啟德書院，西安市，710061

4 西安交通大學 宗濂書院，西安市，710061

0 引言

消化道出血、穿孔是消化內科常見病，既往以外科手術治療為主。隨著消化內鏡技術的不斷發展和新型內鏡下吻合夾的研發，內鏡下治療消化道出血、穿孔及瘺已被臨床廣泛應用，并取得了良好的治療效果。目前消化內鏡下使用比較廣泛的吻合夾主要有傳統的TTSC夾（through-the-scope clip）和OTSC 吻合夾（over-the-scope-clip）[1]。由于TTSC夾屬于單齒夾且咬合力較小，因此用于消化道穿孔時，容易出現夾閉不全及夾子脫落，而OTSC屬于多齒夾，具有較大咬合力，同時借助專門配套的鉗式雙臂抓取器或內鏡錨可實現全層關閉，閉合效果確切[2-3]。OTSC能有效閉合長徑3 cm以下的穿孔，并可閉合消化道全層[4]，而當穿孔較大時或穿孔部位處于炎癥水腫狀態下時難以實現一期閉合，再者OTSC夾閉組織后會滯留體內，這是其缺點。

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，從而對臨床疾病進行診斷和治療的目的[5]。磁吻合（magnamosis）是MCT的重要應用方向之一，磁吻合以其獨特的吻合模式被稱為繼手工縫線吻合及機械釘式吻合之后的第三種吻合模式，同時又由于磁吻合在微創化和復雜部位吻合中具有其他吻合方法不可替代的優勢，所以又被稱為“智慧吻合”[6]。磁吻合可用于消化道吻合重建[7-8]、血管吻合[9-10]、直腸陰道瘺閉合修補[11-12]、氣管食管瘺閉合修補[13]等。基于磁吻合技術可設計消化道吻合器及血管吻合裝置[14-15]。而磁吻合與消化內鏡技術相結合可實現消化外科手術的內鏡化途徑[16]。該設計首次將磁吻合技術用于內鏡下消化道出血、消化道穿孔的組織閉合修補。

1 設計思路

磁吻合在消化系統重建、血管吻合方面已有大量基礎研究和臨床應用報道。內鏡下胃腸道端端吻合、端側吻合或側側吻合重建比較容易實現。而消化道瘺的閉合修補與之差異較大，目前尚未見內窺鏡下利用磁吻合實現消化道瘺閉合修補的研究報道。

消化內鏡下組織夾閉磁吻合系統設計最關鍵的是實現內吻合磁體狀態的改變。為此，我們提出了半環狀吻合磁體、帶有滑動槽的階梯狀透明帽以及固定于抓鉗上的可拆卸推桿的設計方案。其中半環狀吻合磁體可嵌套在透明帽頭端，可拆卸推桿可固定在內鏡組織抓鉗的桿體上，并嵌于透明帽的滑動槽內，當內鏡下抓鉗鉗夾住瘺口組織后，向后拉動抓鉗，推桿在滑動槽內激發半環狀吻合磁體狀態發生改變，磁體的弧形部分即可夾閉瘺口部位。當瘺口愈合后磁體自動脫落并經消化道排出體外。

2 基本結構

消化內鏡下組織夾閉磁吻合系統主要包括：吻合磁體、透明帽和推桿三部分，依靠的現有設備是消化內窺鏡和內鏡下組織抓鉗。

2.1 吻合磁體

吻合磁體為兩個呈半環狀的磁體，磁體置入時端端相吸組成環狀可套在透明帽上。吻合時磁體受激發，有環狀相吸變成弧形部分相吸，并將瘺口部位組織夾閉。吻合磁體的結構及置入狀態和吻合狀態，見圖1所示。

圖1 吻合磁體結構示意圖Fig.1 Schematic diagram of the anastomosis magnet structure

2.2 透明帽

該設計的透明帽在現有臨床上使用的透明帽的結構基礎上增加了臺階和滑動槽的設計方案，如圖2所示。具體來講透明帽前端的臺階與置入時的磁體狀態相適配，磁體可套入透明帽的臺階部分，如圖3所示。

圖2 透明帽的結構示意圖Fig.2 Structure diagram of transparent cap

圖3 磁體與透明帽組合的狀態示意圖Fig.3 Schematic diagram of the combination of magnet and transparent cap

2.3 推桿

推桿是激發磁體發生狀態改變的關鍵，屬于可拆卸結構，由兩個推桿及兩個固定帽組裝而成。其中推桿為中間有半圓形缺口的長方體，固定帽為中間掏空的長方體。兩個推桿的弧形缺口可緊密卡在組織抓鉗的桿體上。

2.4 配套操作器械

配套操作器械包括消化內窺鏡和內鏡下組織抓鉗，均為現有成熟器械，無需特殊加工和改進，與透明帽和推桿配合使用即可。

3 工作原理及使用過程

以圖4為例說明消化內鏡下組織夾閉磁吻合系統的工作原理及使用過程。

（1）磁體端端相吸形成環狀結構，磁體套在透明帽的前端的臺階部，然后將透明帽裝配于胃鏡頭端（圖4a）；

（2）經胃鏡活檢孔插入內鏡下組織抓鉗，組織抓鉗伸出透明帽前端適當長度（圖4b）；

（3）將推桿加載于組織抓鉗桿體前段合適位置上，推桿卡在透明帽的活動槽內，兩端的固定帽位于活動槽外，這樣可以確保推桿在滑動槽內不會脫出（圖4c）；當組織抓鉗鉗夾住需要閉合的組織后，從胃鏡活檢孔向外拉動組織抓鉗（黑色實線箭頭所示），推桿作用于兩個半環磁體端端相吸處，激發磁體沿虛線箭頭所示軌跡運動，當推桿拉到滑動槽盡頭后，磁體完全脫離透明帽并將組織抓鉗鉗夾的組織壓榨閉合（圖4d）。然后退出胃鏡，操作即完成。

圖4 消化內鏡下組織夾閉磁吻合系統的工作原理示意圖Fig.4 Schematic diagram of the working principle of magnamosis system for endoscopic tissue clamping

（4）當瘺口組織夾閉愈合后，磁體自行脫落，最終經消化自行排出體外。

4 結語

磁外科技術可優化臨床手術操作，磁錨定技術與腹腔鏡技術結合可實現減戳孔腹腔鏡膽囊切除術[17]，磁錨定技術與內鏡技術結合可優化內鏡黏膜下剝離術[18]，本研究在前期磁外科研究基礎上提出了消化內鏡下組織夾閉磁吻合系統，充分將磁吻合的優勢和內鏡技術相結合，本系統的設計充分遵循磁外科磁體設計的“西安原則”[19]。動物實驗結果表明，本系統操作方便，磁體夾閉牢固，瘺口關閉效果良好，瘺口愈合后磁體均脫落，經消化道自行排出體外。實驗顯示磁體排出時間7～21 d左右，具體排出時間取決于瘺口大小及磁體夾閉組織的多少，術后均未出現磁體滯留及腸道梗阻等并發癥。其優點體現在以下幾方面：①半環狀的結構設計充分發揮了磁體的磁學特性，為磁體吸合狀態的改變提供了可能性，置入時環狀磁體端端相吸構成圓環狀便于置入，吻合時通過激發使兩個半環磁體旋轉90°，變成環面相吸；②通過在組織抓鉗前段的桿體部分加載推桿結構作為磁體狀態改變的激發裝置，操作簡單易行；③透明帽前端的臺階結構方便磁體的加載，滑動槽可確保推桿沿既定軌跡滑動，準確作用于環狀磁體端端相吸部位；④充分發揮磁吻合的優勢，確保組織閉合嚴密，組織愈合后磁體自動脫落并可經消化道排出體外，使體內不留置異物；⑤本系統安全性高，在操作中如出現磁體脫落，可在內鏡下將其取出，不會對機體造成意外損害；⑥初步動物實驗顯示本系統具有良好的操作效果，但仍需進一步通過臨床試驗來評估其安全性、有效性。