基于磁壓榨技術(shù)的膀胱造瘺動物實驗研究

張苗苗，冒健騏，任宇翔，任炳屹，蓋敬慈，張涵芷，藍婷，王伊睿，劉培楠，史愛華，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. 宗濂書院；b. 啟德書院，陜西 西安 710061

引言

膀胱造瘺術(shù)是泌尿外科常規(guī)操作之一，主要用于神經(jīng)源性膀胱功能障礙、梗阻性膀胱功能障礙導(dǎo)致的尿潴留，化膿性前列腺炎、尿道周圍膿腫以及尿道整形手術(shù)后等[1]。經(jīng)皮恥骨上膀胱穿刺造瘺術(shù)（Percutaneous Suprapubic Cystostomy，PSC）是常用的膀胱造瘺方法，與開放性膀胱造口術(shù)相比，具有操作簡單，創(chuàng)傷小，操作的環(huán)境要求不高、可在診室或床旁一般條件下實施等特點[2]。然而，由于膀胱屬于腹膜間位器官，其頂部有腹膜覆蓋，部分患者膀胱充盈時腹膜可被推向上方，也有部分患者即使膀胱充盈狀態(tài)下膀胱前壁也被腹膜覆蓋，因此在實施PSC時，存在損傷腹膜和腹腔內(nèi)容物的風(fēng)險；在穿刺造瘺早期膀胱與腹壁之間不能形成牢固的竇道，因此會出現(xiàn)尿外滲，其他并發(fā)癥如出血及血腫、瘺管脫落、切口感染等[3]。

磁壓榨技術(shù)（Magnetic Compression Technique, MCT）是磁外科（Magnetic Surgery，MS）重要的臨床應(yīng)用技術(shù)之一[4]，MCT可用于消化道吻合重建[5-9]、血管吻合[10-14]、消化道瘺修補[15-16]和氣管食管瘺動物模型制備[17]等。基于MCT設(shè)計的特殊磁體可用于消化道造瘺如胃造瘺[18-19]、結(jié)腸造瘺[20-21]，其可行性已在動物實驗中被驗證，并且目前也有大量關(guān)于臨床應(yīng)用磁吻合的相關(guān)報道[22-25]。該文提出了基于MCT膀胱造瘺的設(shè)計構(gòu)想，設(shè)計加工了用于實驗兔膀胱造瘺的磁體，并通過動物實驗驗證了可行性，現(xiàn)介紹如下。

1 設(shè)計思路

用于實驗兔膀胱造瘺的磁體包括母磁體（Parent Magnet， PM）和子磁體（Daughter Magnet，DM）兩部分。DM為圓柱形，其中央有直徑1 mm的軸向通孔，DM直徑3 mm，長8.5 mm，質(zhì)量0.710 g，表面磁感強度3400 GS（1 T=10000 GS）。PM也為圓柱形，直徑6 mm，長8 mm，質(zhì)量1.682 g，表面磁感應(yīng)強度3800 GS。DM和PM實物圖如圖1所示。

圖1 用于膀胱造瘺的PM、DM實物圖

2 操作路徑

MCT膀胱造瘺實現(xiàn)過程如下：導(dǎo)絲引導(dǎo)下經(jīng)尿道將DM置入到膀胱內(nèi)，在腹前壁恥骨上膀胱體表投影部位放置PM，PM和DM將自動對位相吸，形成“DM-膀胱壁-腹壁-PM”的結(jié)構(gòu)，PM和DM間的磁性吸引力持續(xù)壓榨膀胱壁和腹壁，根據(jù)MCT吻合技術(shù)原理，受壓榨組織缺血-壞死-脫落，而壓榨旁組織則發(fā)生粘連-修復(fù)-愈合的病理變化過程[26]，最終將在膀胱和腹壁之間建立瘺口。

3 實驗驗證

3.1 實驗材料

本研究經(jīng)西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)動物實驗倫理委員會審核批準(zhǔn)（2021-1536）。雌性新西蘭實驗兔6只，體重2.5～3 kg，購買于西安交通大學(xué)實驗動物中心，實驗前適應(yīng)性單籠喂養(yǎng)1周。在實驗過程中嚴(yán)格按照西安交通大學(xué)實驗動物管理規(guī)定，按照實驗動物倫理學(xué)要求減少動物痛苦、確保動物福利。

3.2 實驗方法

耳緣靜脈注射3%戊巴比妥鈉（1 mL/kg），麻醉滿意后，仰臥位固定四肢，電動剃毛器剃除下腹及會陰部體毛。經(jīng)尿道插入黑泥鰍導(dǎo)絲至膀胱內(nèi)，經(jīng)腹部X線確認(rèn)黑泥鰍導(dǎo)絲位于膀胱內(nèi)；黑泥鰍導(dǎo)絲末端穿過DM中央孔和頭皮針管，沿黑泥鰍導(dǎo)絲推送頭皮針管，使DM沿黑泥鰍導(dǎo)絲進入膀胱內(nèi)；撤出黑泥鰍導(dǎo)絲，DM留置于膀胱內(nèi)；在恥骨上腹壁外放置PM，DM和PM相吸，腹部正側(cè)位片顯示DM和PM吸合良好；膀胱造影側(cè)位片再次確認(rèn)DM和PM位置（圖2）。

圖2 MCT膀胱造瘺操作過程

3.3 實驗結(jié)果

6只實驗兔均成功實施了MCT膀胱造瘺術(shù)。手術(shù)操作時間（5.42±0.75）min（范圍 4.5～6.5 min），磁體脫落時間 （11.83± 1.17）d（范圍10～13 d）。磁體脫落后獲取膀胱造瘺口標(biāo)本，肉眼觀察可見膀胱造瘺口通暢性良好，造瘺口內(nèi)表面光滑平整，造瘺口周圍的腹腔粘連少。某例膀胱造瘺標(biāo)本如圖3所示。

圖3 MCT膀胱造瘺大體標(biāo)本

4 討論

MS是利用特殊設(shè)計的磁性醫(yī)療器械或設(shè)備，將磁性物質(zhì)間“非接觸性”磁場力轉(zhuǎn)化為臨床診療中能夠發(fā)揮特定功能的力，從而完成組織壓榨、器官錨定、管腔導(dǎo)航、間隙擴張、可控示蹤、定向驅(qū)動等功能的新興綜合性技術(shù)學(xué)科[27-28]。基于MCT原理的磁吻合是MS重要臨床技術(shù)之一。磁吻合與傳統(tǒng)的手工縫線和機械釘在吻合模式上有較大差異，磁吻合作為“非貫穿式”吻合的典型代表，具有操作簡單、吻合效果可靠、吻合口瘺和吻合口狹窄發(fā)生率低、應(yīng)用場景廣泛等特點，因此也被稱為繼手工縫線吻合和機械釘式吻合之后的第三種吻合模式，磁吻合在微創(chuàng)化和復(fù)雜部位吻合中具有其他吻合方法不可替代的優(yōu)勢，所以又被稱為“智慧吻合”[29]。MCT在治療復(fù)雜性膽道狹窄/閉塞、先天性食管狹窄/閉鎖中誕生了一系列顛覆性的外科新技術(shù)和新術(shù)式，顯示出了巨大的優(yōu)越性[30-31]。從理論上講，MCT可用于機體所有管腔狀器官的吻合重建，然而現(xiàn)有的磁吻合研究大都集中于消化道和血管吻合重建。在前期，我們將MCT用于治療輸尿管遠端梗阻，在動物模型上成功建立了輸尿管膀胱吻合[32]。

MCT在泌尿系統(tǒng)中還可用于膀胱造瘺，Uygun等[33]報道了利用圓柱狀磁體和球形磁體建立大鼠膀胱造瘺動物模型的實驗研究，結(jié)果顯示該操作簡單、安全。但其造瘺口建立時間較長，考慮與磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)，球形磁體與圓柱狀磁體相吸時接觸面為點-面受力，一方面可導(dǎo)致磁體間穩(wěn)定性較差，另一方面使磁體間的組織收到的壓榨不均勻。為此，我們設(shè)計了圓柱體結(jié)構(gòu)的膀胱造瘺磁體。該設(shè)計在具體使用時具有以下特點：① DM中央有直徑1 mm的通孔，允許黑泥鰍導(dǎo)絲穿過，極大地方便膀胱內(nèi)DM的置入；② PM也采用圓柱體結(jié)構(gòu)設(shè)計，當(dāng)DM和PM相吸后形成面-面受力，增加了DM和PM間的穩(wěn)定性；③ 腹壁外的PM底面大于膀胱內(nèi)的DM的底面，當(dāng)DM和PM間受壓組織缺血壞死脫落后，DM和PM可順利從腹壁自行脫落，避免了造瘺口形成后DM和PM脫落入膀胱內(nèi)的可能；④ 圓柱狀的磁體軸向飽和充磁后，可在兩端的底面獲得較大的磁表面感應(yīng)強度，這更加符合磁體設(shè)計的“西安原則”[34]。

本研究以實驗兔為動物模型證實了MCT用于膀胱造瘺的可行性，但由于實驗動物數(shù)量較少，且造瘺口建立后觀察時間較短，因此長期效果尚需進一步研究；另外，實驗兔與人體差異較大，因此下一步尚需通過大動物模型（實驗犬、實驗豬）來進一步優(yōu)化MCT膀胱造瘺操作路徑，觀察造瘺口形成過程、造瘺口組織學(xué)特點等。在本實驗中，當(dāng)DM和PM脫落后膀胱造瘺口才能建立，這不適合臨床上需要立即建立造瘺通道的患者，對于此類患者可采用DM和PM均帶有中央通孔的磁體設(shè)計方案，當(dāng)DM和PM相吸后可利用磁體中央孔立即建立通道，這種設(shè)計方案的可行性已在我們前期的MCT胃造瘺實驗中得到了驗證[35]。

綜上所述，MCT膀胱造瘺既是MCT在臨床應(yīng)用的有益拓展，也是對泌尿外科常規(guī)操作技術(shù)的探索和創(chuàng)新。MCT膀胱造瘺操作簡單、創(chuàng)傷小、安全性高，具有臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用的巨大潛力。