引用本文： 張苗苗, 吉琳, 劉培楠, 張涵芷, 牟星宜, 徐庶欽, 張勇, 呂毅, 嚴小鵬. 磁壓榨技術用于食管吻合重建的實驗研究. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2022, 29(1): 95-99. doi: 10.7507/1007-4848.202103066 復制
臨床上常用的食管吻合方法有手工縫線吻合和釘式吻合器吻合。食管和胃腸道相比，其組織學層次上存在較大差異，食管的外膜為疏松結締組織，而胃腸道的外膜為韌性較好的漿膜。加之食管病變切除術后食管縮短、吻合口張力較大，因此術后吻合口狹窄和瘺的發生率較胃腸道要高，而一旦出現吻合口瘺，常引起胸腔嚴重感染，其危害程度更大，患者存活率降低[1-2]。
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、介入操作等來實現空腔臟器的連接再通、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[3]。基于 MCT 的磁吻合（magnamosis）以其獨特的吻合模式，被稱為繼縫線吻合和釘式吻合之后的第三種吻合模式，也被稱為智慧吻合[4]。磁吻合研究目前已涉及血管吻合[5-6]、胃腸道吻合[7-8]、膽腸吻合[9]、直腸陰道瘺閉合修補[10-11]、氣管食管瘺修補[12]等，磁吻合與內鏡技術相結合還可用于治療食管閉鎖/狹窄[13]、肝移植和膽道術后復雜性膽道狹窄[14]。目前尚未見到食管端端磁吻合的研究報道，本研究以 SD 大鼠為模型，探討了磁吻合用于食管端端吻合的可行性，現報道如下。
1 材料與方法
1.1 磁吻合環
根據大鼠食管解剖特點設計了用于大鼠食管端端吻合的磁吻合環（圖 1），該磁環外徑 4 mm、內徑 2 mm、高 2 mm，由 N45 燒結釹鐵硼加工而成，表面電鍍鎳，高度方向飽和充磁，磁環質量 0.135 g，磁感應強度 1800 Gs（1 T =10 000 Gs）。
圖1
磁吻合環
a：磁吻合環正面觀；b：磁吻合環相吸后側面觀
1.2 實驗動物
10 只 SD 大鼠，雌雄各半，體重 230～250 g，購于西安交通大學實驗動物中心。
1.3 手術操作過程
本實驗為探索性研究，目的為驗證食管磁吻合的可行性，因此不設對照組，所有動物全部納入實驗組。術前不禁食水，3% 戊巴比妥鈉（0.1 mL/100 g）腹腔注射麻醉后仰臥位固定，大鼠頭部朝向操作者，電動剃毛器頸部剃毛備皮。取頸部正中切口長約 2.5 cm，分離頸部肌肉，顯露氣管將其輕輕推向右側，顯露食管，仔細分離頸部食管長約 8 mm，經口插入直徑約 1.5 mm 的塑料引導管至食管內，將磁吻合環套入引導管，引導管外套推送管，借助推送管將磁環推送至頸部食管的下段，在磁環靠近頭端側用 10-0 絲線將食管結扎于塑料引導管上。距結扎線頭側 3～5 mm 處再留置 10-0 絲線，并將食管結扎于塑料引導管上，顯微剪刀環狀剪去兩條結扎線間的食管，此時食管處于離斷狀態。經口置入第2枚磁環，同樣的方法將其經口推送至食管的頭端結扎線附近，此時兩個磁環自動對位相吸，然后撤除塑料引導管（圖2）。檢查術野無出血后縫合頸部皮膚，術畢。
圖2
手術操作過程示意圖
a：經口插入塑料引導管至食管（左為頭側端、右為尾側端），沿引導管推送磁環至遠端食管；b：絲線結扎食管于引導管，并環狀切除兩個結扎線之間的食管；c：沿引導管置入另一枚磁環至食管；d：兩個磁環自動對位相吸；e：撤除引導管；f：吻合口建立后磁環脫落進入食管遠端
術后立即行食管造影，觀察食管通暢情況，術后去墊料飼養，給予牛奶、巧克力等無渣飲食，每日行 X 線監測，當發現磁環進入胃內后恢復正常飼養。記錄磁體排出體外時間。
1.4 標本獲取
術后 2 周 3% 戊巴比妥鈉過量麻醉處死后獲取全段食管，肉眼觀察食管外膜愈合情況，浸水法測量吻合口爆破壓。縱向剖開食管，肉眼觀察食管內膜愈合情況。
1.5 統計學分析
符合正態分布的計量資料采用均數±標準差（
±s）表示，非正態分布采用中位數（范圍）描述。使用 EXCEL 進行數據統計分析。
1.6 倫理審查
該實驗經西安交通大學動物實驗倫理委員會批準（批準號：XJTULAC2020-1345）。所有實驗動物的飼養、圍手術期管理及標本獲取均符合實驗動物倫理原則。
2 結果
10 只 SD 大鼠均成功完成了食管端端磁吻合手術。中位吻合時間 11（8～13）min。術中，塑料引導管經口可順利插入食管，沿引導管兩枚磁環可順利推送入食管。第二枚磁環推送入食管后可與第一枚磁環完成自動對位吸合（圖 3a）。術后立即行正側位 X 線片，可見磁環對位吸合良好（圖 3b、3c），術后上消化道造影可見造影劑能順利經過磁環中間的孔進入胃內（圖 3d），確保術后大鼠能正常飲水和進食無渣流食。術后磁環從食管吻合口脫落中位時間為6（ 4～8）d，磁環排出體外時間8（5～10）d（表 1）。術后大鼠均存活良好。
圖3
食管吻合結果
a：兩磁環自動對位吸合；b：X 線正位片；c：X 線側位片；d：術后上消化道造影
表1
大鼠食管磁吻合觀察指標
術后 2 周大鼠安樂死并獲取食管標本，爆破壓測試均大于 300 mm Hg（圖 4a），中位吻合口周徑為10.83（9.73～12.25）mm。肉眼可見食管吻合口外膜愈合良好（圖 4b），縱向剖開食管可見吻合口黏膜光滑平整，未見明顯狹窄（圖 4c）。HE 及 Masson 染色后，光鏡下觀察吻合口連續性良好，黏膜光滑（圖 5）。
圖4
食管標本情況
a：爆破壓測試；b：食管吻合口外膜；c：食管吻合口黏膜面
圖5
吻合口組織學圖片
a：HE 染色（×10）；b：Masson 染色（×10）
3 討論
自 1978 年日本學者大洞慶郎開創性地利用磁環進行血管吻合實驗[15]以來，隨著高性能磁性材料的研發，磁壓榨技術被外科醫生所關注，在不斷探索中，磁吻合的基礎研究和臨床應用范圍不斷擴大。2009 年美國 Harrison 教授最先提出了磁吻合（magnamosis）概念[16]，并進行了消化道吻合的系列研究。磁吻合時，磁環之間的壓榨組織發生缺血-壞死-脫落、壓榨旁組織則發生粘連-修復-愈合的病理變化[17]，該過程不同于手工縫線吻合和機械釘式吻合。既往研究[18-20]顯示，磁吻合能夠在嚴重的組織感染炎癥狀態下仍然完成一期吻合重建，這在膽瘺、小腸瘺和直腸陰道瘺的研究中已被證實。相關研究[21]還顯示，因磁吻合時在吻合口組織中無異物殘留，因此可降低吻合口炎癥反應，減少吻合口瘢痕組織形成，吻合口組織羥脯胺酸含量顯著低于手工縫線對照組。
食管組織學與胃腸道差異性較大，盡管磁吻合技術已在臨床上用于先天性食管閉鎖的治療并取得良好療效[22]，但有關食管端端磁吻合的動物實驗較少，因此對食管磁吻合過程中的組織愈合情況、吻合口的爆破壓等基礎性研究了解有限。本研究以 SD 大鼠為模型，對在開放性手術下進行食管端端吻合的操作路徑進行了探索和優化，通過肉眼和光鏡對吻合口愈合情況進行了觀察，為將來在臨床上開展食管磁吻合奠定了基礎。在食管端端吻合中，確保術后早期食管管腔的連續性和通暢性至關重要，這不同于胃腸道的旁路吻合。因此必須采用磁環進行吻合，且磁環中間的孔要足夠大，確保實驗動物在術后早期能夠飲水和進流食。
在實驗中，我們經口置入塑料引導管至食管腔內，并且兩枚磁環均采用沿引導管經口置入的方式，其原因在于以下幾點。其一，大鼠頸段食管較短，長度約 1.5 cm，并且張力較大，如直接離斷食管，食管會向兩端回縮，造成磁環經食管端端置入困難；其二，在消化道管腔吻合中，我們一般采用內翻法，如沒有塑料引導管的支撐和輔助，食管端端的內翻包埋難度將大大增加，而當有引導管輔助時，只需要將食管結扎于引導管即可實現內翻包埋；其三，在引導管的支撐和輔助下，兩枚磁環自動對位吸合拔除引導管后，磁環中間孔可保持良好的通暢性，確保動物術后可以進無渣流食，而如果沒有引導管，吻合完成后食管的通暢性是無法確保的。以上為本實驗借助引導管進行操作的優點。當然，由于本實驗是食管磁吻合可行性的探索實驗，因此未設置對照組，且吻合口觀察時間較短，這也是本研究的不足之處。下一步我們將設置手工縫線為對照組，并通過更長的術后觀察時間來進行食管磁吻合效果評價。
食管端端吻合在傳統的臨床手術中并不常用，但近年來磁吻合技術治療先天性食管閉鎖或獲得性食管狹窄的病例報道逐漸增多，通過大鼠食管磁吻合來研究食管端端磁吻合中組織愈合及病理學變化過程，可為臨床開展食管磁吻合提供基礎理論支持，同時對臨床實踐也具有重要的指導意義。胃腸道磁吻合基礎較深入，但食管及食管胃磁吻合鮮有研究，這主要由于食管特殊的解剖結構導致動物模型的建立較為困難，本研究借助引導管成功解決了磁體在食管內的置入及確保食管連續性的難題，本研究對食管胃磁吻合等實驗動物模型的建立具有重要借鑒意義。
利益沖突：無。
作者貢獻：張苗苗、吉琳、劉培楠、張涵芷、牟星宜、徐庶欽負責實施具體動物實驗；張苗苗、吉琳負責論文撰寫；張勇、呂毅、嚴小鵬負責課題設計、研究指導、論文修改、經費支持。
臨床上常用的食管吻合方法有手工縫線吻合和釘式吻合器吻合。食管和胃腸道相比，其組織學層次上存在較大差異，食管的外膜為疏松結締組織，而胃腸道的外膜為韌性較好的漿膜。加之食管病變切除術后食管縮短、吻合口張力較大，因此術后吻合口狹窄和瘺的發生率較胃腸道要高，而一旦出現吻合口瘺，常引起胸腔嚴重感染，其危害程度更大，患者存活率降低[1-2]。
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、介入操作等來實現空腔臟器的連接再通、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[3]。基于 MCT 的磁吻合（magnamosis）以其獨特的吻合模式，被稱為繼縫線吻合和釘式吻合之后的第三種吻合模式，也被稱為智慧吻合[4]。磁吻合研究目前已涉及血管吻合[5-6]、胃腸道吻合[7-8]、膽腸吻合[9]、直腸陰道瘺閉合修補[10-11]、氣管食管瘺修補[12]等，磁吻合與內鏡技術相結合還可用于治療食管閉鎖/狹窄[13]、肝移植和膽道術后復雜性膽道狹窄[14]。目前尚未見到食管端端磁吻合的研究報道，本研究以 SD 大鼠為模型，探討了磁吻合用于食管端端吻合的可行性，現報道如下。
1 材料與方法
1.1 磁吻合環
根據大鼠食管解剖特點設計了用于大鼠食管端端吻合的磁吻合環（圖 1），該磁環外徑 4 mm、內徑 2 mm、高 2 mm，由 N45 燒結釹鐵硼加工而成，表面電鍍鎳，高度方向飽和充磁，磁環質量 0.135 g，磁感應強度 1800 Gs（1 T =10 000 Gs）。
圖1
磁吻合環
a：磁吻合環正面觀；b：磁吻合環相吸后側面觀
1.2 實驗動物
10 只 SD 大鼠，雌雄各半，體重 230～250 g，購于西安交通大學實驗動物中心。
1.3 手術操作過程
本實驗為探索性研究，目的為驗證食管磁吻合的可行性，因此不設對照組，所有動物全部納入實驗組。術前不禁食水，3% 戊巴比妥鈉（0.1 mL/100 g）腹腔注射麻醉后仰臥位固定，大鼠頭部朝向操作者，電動剃毛器頸部剃毛備皮。取頸部正中切口長約 2.5 cm，分離頸部肌肉，顯露氣管將其輕輕推向右側，顯露食管，仔細分離頸部食管長約 8 mm，經口插入直徑約 1.5 mm 的塑料引導管至食管內，將磁吻合環套入引導管，引導管外套推送管，借助推送管將磁環推送至頸部食管的下段，在磁環靠近頭端側用 10-0 絲線將食管結扎于塑料引導管上。距結扎線頭側 3～5 mm 處再留置 10-0 絲線，并將食管結扎于塑料引導管上，顯微剪刀環狀剪去兩條結扎線間的食管，此時食管處于離斷狀態。經口置入第2枚磁環，同樣的方法將其經口推送至食管的頭端結扎線附近，此時兩個磁環自動對位相吸，然后撤除塑料引導管（圖2）。檢查術野無出血后縫合頸部皮膚，術畢。
圖2
手術操作過程示意圖
a：經口插入塑料引導管至食管（左為頭側端、右為尾側端），沿引導管推送磁環至遠端食管；b：絲線結扎食管于引導管，并環狀切除兩個結扎線之間的食管；c：沿引導管置入另一枚磁環至食管；d：兩個磁環自動對位相吸；e：撤除引導管；f：吻合口建立后磁環脫落進入食管遠端
術后立即行食管造影，觀察食管通暢情況，術后去墊料飼養，給予牛奶、巧克力等無渣飲食，每日行 X 線監測，當發現磁環進入胃內后恢復正常飼養。記錄磁體排出體外時間。
1.4 標本獲取
術后 2 周 3% 戊巴比妥鈉過量麻醉處死后獲取全段食管，肉眼觀察食管外膜愈合情況，浸水法測量吻合口爆破壓。縱向剖開食管，肉眼觀察食管內膜愈合情況。
1.5 統計學分析
符合正態分布的計量資料采用均數±標準差（±s）表示，非正態分布采用中位數（范圍）描述。使用 EXCEL 進行數據統計分析。
1.6 倫理審查
該實驗經西安交通大學動物實驗倫理委員會批準（批準號：XJTULAC2020-1345）。所有實驗動物的飼養、圍手術期管理及標本獲取均符合實驗動物倫理原則。
2 結果
10 只 SD 大鼠均成功完成了食管端端磁吻合手術。中位吻合時間 11（8～13）min。術中，塑料引導管經口可順利插入食管，沿引導管兩枚磁環可順利推送入食管。第二枚磁環推送入食管后可與第一枚磁環完成自動對位吸合（圖 3a）。術后立即行正側位 X 線片，可見磁環對位吸合良好（圖 3b、3c），術后上消化道造影可見造影劑能順利經過磁環中間的孔進入胃內（圖 3d），確保術后大鼠能正常飲水和進食無渣流食。術后磁環從食管吻合口脫落中位時間為6（ 4～8）d，磁環排出體外時間8（5～10）d（表 1）。術后大鼠均存活良好。
圖3
食管吻合結果
a：兩磁環自動對位吸合；b：X 線正位片；c：X 線側位片；d：術后上消化道造影
表1
大鼠食管磁吻合觀察指標
術后 2 周大鼠安樂死并獲取食管標本，爆破壓測試均大于 300 mm Hg（圖 4a），中位吻合口周徑為10.83（9.73～12.25）mm。肉眼可見食管吻合口外膜愈合良好（圖 4b），縱向剖開食管可見吻合口黏膜光滑平整，未見明顯狹窄（圖 4c）。HE 及 Masson 染色后，光鏡下觀察吻合口連續性良好，黏膜光滑（圖 5）。
圖4
食管標本情況
a：爆破壓測試；b：食管吻合口外膜；c：食管吻合口黏膜面
圖5
吻合口組織學圖片
a：HE 染色（×10）；b：Masson 染色（×10）
3 討論
自 1978 年日本學者大洞慶郎開創性地利用磁環進行血管吻合實驗[15]以來，隨著高性能磁性材料的研發，磁壓榨技術被外科醫生所關注，在不斷探索中，磁吻合的基礎研究和臨床應用范圍不斷擴大。2009 年美國 Harrison 教授最先提出了磁吻合（magnamosis）概念[16]，并進行了消化道吻合的系列研究。磁吻合時，磁環之間的壓榨組織發生缺血-壞死-脫落、壓榨旁組織則發生粘連-修復-愈合的病理變化[17]，該過程不同于手工縫線吻合和機械釘式吻合。既往研究[18-20]顯示，磁吻合能夠在嚴重的組織感染炎癥狀態下仍然完成一期吻合重建，這在膽瘺、小腸瘺和直腸陰道瘺的研究中已被證實。相關研究[21]還顯示，因磁吻合時在吻合口組織中無異物殘留，因此可降低吻合口炎癥反應，減少吻合口瘢痕組織形成，吻合口組織羥脯胺酸含量顯著低于手工縫線對照組。
食管組織學與胃腸道差異性較大，盡管磁吻合技術已在臨床上用于先天性食管閉鎖的治療并取得良好療效[22]，但有關食管端端磁吻合的動物實驗較少，因此對食管磁吻合過程中的組織愈合情況、吻合口的爆破壓等基礎性研究了解有限。本研究以 SD 大鼠為模型，對在開放性手術下進行食管端端吻合的操作路徑進行了探索和優化，通過肉眼和光鏡對吻合口愈合情況進行了觀察，為將來在臨床上開展食管磁吻合奠定了基礎。在食管端端吻合中，確保術后早期食管管腔的連續性和通暢性至關重要，這不同于胃腸道的旁路吻合。因此必須采用磁環進行吻合，且磁環中間的孔要足夠大，確保實驗動物在術后早期能夠飲水和進流食。
在實驗中，我們經口置入塑料引導管至食管腔內，并且兩枚磁環均采用沿引導管經口置入的方式，其原因在于以下幾點。其一，大鼠頸段食管較短，長度約 1.5 cm，并且張力較大，如直接離斷食管，食管會向兩端回縮，造成磁環經食管端端置入困難；其二，在消化道管腔吻合中，我們一般采用內翻法，如沒有塑料引導管的支撐和輔助，食管端端的內翻包埋難度將大大增加，而當有引導管輔助時，只需要將食管結扎于引導管即可實現內翻包埋；其三，在引導管的支撐和輔助下，兩枚磁環自動對位吸合拔除引導管后，磁環中間孔可保持良好的通暢性，確保動物術后可以進無渣流食，而如果沒有引導管，吻合完成后食管的通暢性是無法確保的。以上為本實驗借助引導管進行操作的優點。當然，由于本實驗是食管磁吻合可行性的探索實驗，因此未設置對照組，且吻合口觀察時間較短，這也是本研究的不足之處。下一步我們將設置手工縫線為對照組，并通過更長的術后觀察時間來進行食管磁吻合效果評價。
食管端端吻合在傳統的臨床手術中并不常用，但近年來磁吻合技術治療先天性食管閉鎖或獲得性食管狹窄的病例報道逐漸增多，通過大鼠食管磁吻合來研究食管端端磁吻合中組織愈合及病理學變化過程，可為臨床開展食管磁吻合提供基礎理論支持，同時對臨床實踐也具有重要的指導意義。胃腸道磁吻合基礎較深入，但食管及食管胃磁吻合鮮有研究，這主要由于食管特殊的解剖結構導致動物模型的建立較為困難，本研究借助引導管成功解決了磁體在食管內的置入及確保食管連續性的難題，本研究對食管胃磁吻合等實驗動物模型的建立具有重要借鑒意義。
利益沖突：無。
作者貢獻：張苗苗、吉琳、劉培楠、張涵芷、牟星宜、徐庶欽負責實施具體動物實驗；張苗苗、吉琳負責論文撰寫；張勇、呂毅、嚴小鵬負責課題設計、研究指導、論文修改、經費支持。
