Y-Z型磁力肝門阻斷帶的設(shè)計(jì)及性能測(cè)試*

張苗苗，王伊睿，藍(lán)婷，蓋敬慈，劉培楠，冒健騏，任宇翔，馬佳，李建輝，史愛(ài)華，呂毅，嚴(yán)小鵬△

(1.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院肝膽外科,西安 710061； 2.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院精準(zhǔn)外科與再生醫(yī)學(xué)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,西安 710061； 3. 西安交通大學(xué)啟德書(shū)院,西安 710061； 4. 西安交通大學(xué)宗濂書(shū)院,西安 710061；5. 陜西省人民醫(yī)院腫瘤外科，西安 710068)

引言

肝血流阻斷技術(shù)是肝臟外科手術(shù)中減少肝臟出血的有效方法[1-2]，該技術(shù)包括一級(jí)阻斷、二級(jí)阻斷及三級(jí)阻斷。其中，一級(jí)阻斷即第一肝門血管阻斷也稱為Pringle法[3]，因操作簡(jiǎn)單，血流阻斷后控血效果確切，是肝臟血流阻斷的首選方法。目前臨床在開(kāi)腹情況下實(shí)施肝切除術(shù)時(shí)，第一肝門阻斷常用鞋帶自肝十二指腸韌帶左側(cè)緣穿過(guò)小網(wǎng)膜孔，鞋帶的兩頭一起從橡膠管穿出，使用時(shí)收緊鞋帶即可，被稱為“帶-管阻斷法”[3]，該方法簡(jiǎn)單有效，臨床應(yīng)用最廣泛。然而，隨著腹腔鏡技術(shù)的不斷發(fā)展，原本在開(kāi)腹下使用的“帶-管阻斷法”已不適用于腹腔鏡環(huán)境下的肝切除術(shù)。為此，彭遠(yuǎn)飛等[4]利用氣管插管和一次性輸液器管自制肝門阻斷帶；李建國(guó)等[5]用自行設(shè)計(jì)的“體外硬管肝門阻斷法”實(shí)施完全腹腔鏡下肝切除術(shù)；李秋生等[6]用棉線和細(xì)套管自制肝門阻斷裝置。上述肝門阻斷裝置的原理大致相同，其共同點(diǎn)是在使用過(guò)程中需要占用腹腔鏡戳卡通道，或者需要在腹壁上另外建立刺孔。還有臨床醫(yī)生將12 Fr T型管的橫臂剪短，繞過(guò)肝十二指腸韌帶后使縱臂穿過(guò)橫臂的孔，然后慢慢收緊以阻斷第一肝門的入肝血流。該方法可避免占用戳卡通道或再次腹壁刺孔，但使腔鏡下收緊或松開(kāi)T管時(shí)的“捋管”操作不便利。

磁壓榨技術(shù)(magnetic compression technique, MCT)是利用2個(gè)或2個(gè)以上磁體(或數(shù)個(gè)磁體與數(shù)個(gè)順磁性材料)之間的磁性吸引力，通過(guò)開(kāi)腹(胸)手術(shù)、腔鏡手術(shù)、內(nèi)鏡操作、介入操作等來(lái)實(shí)現(xiàn)臟器的連接再通、組織的壓榨閉合、管腔內(nèi)容物的限流等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)臨床疾病的診療[7]。在既往的研究中，MCT大多被用于血管吻合[8-9]、消化道吻合[10-12]、輸尿管膀胱吻合[13-14]、消化道瘺修補(bǔ)[15-18]、治療性消化道造瘺[19-20]和氣管食管瘺動(dòng)物模型制備[21-22]等。本研究基于磁壓榨技術(shù)原理，設(shè)計(jì)并研制了用于腹腔鏡下第一肝門血流阻斷的Y-Z型磁力肝門阻斷帶，以期實(shí)現(xiàn)既不占用戳卡通道，又具備良好的操作靈活性。

1 設(shè)計(jì)思路

基于磁壓榨技術(shù)的腹腔鏡下Y-Z型磁力肝門阻斷帶是由一串間斷規(guī)律排列的磁體單元嵌入到醫(yī)用橡膠管內(nèi)構(gòu)成的條帶狀結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1。利用磁體間磁力相互吸引的特點(diǎn)可通過(guò)調(diào)整磁力阻斷帶的長(zhǎng)度，對(duì)肝門血流進(jìn)行有效阻斷。

圖1 磁力肝門阻斷帶結(jié)構(gòu)示意圖

2 基本設(shè)計(jì)

2.1 磁單元部分

磁單元部分包括橡膠管頭端的母磁體和位于橡膠管管體的子磁體兩部分。頭端的母磁體為圓柱狀，直徑6 mm、高8 mm，由燒結(jié)釹鐵硼加工而成，軸向飽和充磁，表面電鍍鎳。子磁體為燒結(jié)釹鐵硼加工而成的球形磁體，直徑6 mm，表面電鍍鎳防護(hù)。磁單元部分在磁體排列過(guò)程中要遵循一定的磁極規(guī)律。具體來(lái)講，子磁體單元的球形磁體的N極或S極應(yīng)一致朝向管體外周方向，見(jiàn)圖2。

2.2 工作原理

使用時(shí)，常規(guī)腹腔鏡下解剖游離肝十二指腸韌帶，經(jīng)Winslow孔置入Y-Z型磁力肝門阻斷帶，見(jiàn)圖3(a)。腹腔鏡器械操作下，阻斷帶環(huán)繞肝十二指腸韌帶并使頭端的母磁體與子磁體單元遠(yuǎn)端的子磁體相吸，使其處于備用狀態(tài)，見(jiàn)圖3(b)。根據(jù)術(shù)中操作需要，當(dāng)阻斷第一肝門入肝血流時(shí)，收緊阻斷帶使母磁體與子磁體單元合適位置的子磁體相吸，在磁力約束下阻斷帶可維持一定的張力，從而壓迫阻斷入肝血流，見(jiàn)圖3(c)。當(dāng)解除肝門阻斷時(shí)，只需使母磁體與遠(yuǎn)端子磁體相吸即可恢復(fù)到圖3(b)的狀態(tài)。

圖2 磁單元部分磁體排列及磁力線方向示意圖

圖3 Y-Z型磁力肝門阻斷帶使用方法示意圖

3 Y-Z型磁力肝門阻斷帶磁力學(xué)特性

磁力阻斷帶頭端的母磁體與子磁體單元的單個(gè)子磁體之間的磁性吸力，是該阻斷帶表征其臨床應(yīng)用可行性和便捷性的核心參數(shù)。為此，通過(guò)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(型號(hào)UTM6202，深圳三思縱橫科技股份有限公司)對(duì)母磁體和子磁體的磁力學(xué)特性進(jìn)行了測(cè)試，見(jiàn)圖4(a)、圖4(b)。結(jié)果顯示，圓柱狀母磁體N極/S極的磁感應(yīng)強(qiáng)度為4 500 GS(1 T =10 000 GS)，球形子磁體N極/S極的磁感應(yīng)強(qiáng)度為4 300 GS。母磁體與子磁體在零距離時(shí)的磁性吸引力大小為8.69 N，二者隨間距的增加，磁力呈明顯衰減趨勢(shì)，其磁力-位移曲線見(jiàn)圖4(c)。

圖4 子母磁體磁力學(xué)測(cè)試

4 體外模擬操作

本研究選用12Fr T型管作為Y-Z型磁力肝門阻斷帶的管體部分，將前述磁體嵌入固定到T型管內(nèi)，即可獲得簡(jiǎn)易的磁力阻斷帶。用三根醫(yī)用橡膠引流管穿過(guò)圓柱形海綿分別代表門靜脈、肝動(dòng)脈及膽總管及肝十二指腸韌帶內(nèi)結(jié)締組織，建立肝門部結(jié)構(gòu)模型。自制的肝門結(jié)構(gòu)模型和Y-Z型磁力肝門阻斷帶(見(jiàn)圖5)，在肝門結(jié)構(gòu)模型中清晰可見(jiàn)模擬的門靜脈、肝動(dòng)脈及膽總管。留置磁力阻斷帶后可見(jiàn)肝門部結(jié)構(gòu)被顯著壓縮。利用腹腔鏡模擬訓(xùn)練器對(duì)腔鏡下的第一肝門進(jìn)行了模擬阻斷，見(jiàn)圖6。圖6(a)為模擬開(kāi)腹條件下，磁力阻斷肝門結(jié)構(gòu)模型；圖6(b)為腹腔鏡模擬器下放置磁力阻斷帶；圖6(c)為腹腔鏡模擬器下肝門結(jié)構(gòu)預(yù)阻斷；圖6(d)為腹腔鏡模擬器下阻斷肝門結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示，在腹腔鏡下操作磁力阻斷帶完成肝門阻斷操作簡(jiǎn)單、便捷。

圖5 Y-Z型磁力肝門阻斷帶實(shí)物及肝門結(jié)構(gòu)模型

圖6 Y-Z型磁力肝門阻斷帶體外模擬操作

5 結(jié)論

磁壓榨技術(shù)(MCT)是磁外科(MS)的重要臨床技術(shù)之一，在既往研究中MCT以發(fā)揮吻合重建功能為主，但也有學(xué)者設(shè)計(jì)了磁串珠樣結(jié)構(gòu)的裝置，將其用于治療胃食管反流病[23]及肛門失禁[24]，這是利用MCT實(shí)現(xiàn)管腔內(nèi)容物限流的經(jīng)典設(shè)計(jì)[25]。本研究根據(jù)MCT技術(shù)原理，結(jié)合臨床實(shí)踐需求，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了適用于腹腔鏡下的Y-Z型磁力肝門阻斷帶。其制作過(guò)程簡(jiǎn)單，僅需把圓柱狀母磁體及球形子磁體按照特定的順序和磁極方向嵌入固定在12Fr T型管內(nèi)即可。臨床試用前可密封后環(huán)氧乙烷滅菌。Y-Z型磁力肝門阻斷帶與目前臨床上所使用的腹腔鏡下肝門阻斷裝置相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)該阻斷帶依靠子母磁體的吸力來(lái)約束阻斷帶的松緊程度，與“線-管阻斷法”相比，既不占用戳卡，也無(wú)需在腹壁上新建刺孔；(2)在控制肝門阻斷時(shí)操作方便，該磁力阻斷帶置入肝十二指腸韌帶后，在需要肝門阻斷時(shí)，右手持腔鏡器械提起磁力阻斷帶的尾端，左手夾持頭端靠近子磁體單元，向頭端滑動(dòng)母磁體，使其吸引合適位置的子磁體即可；當(dāng)解除肝門阻斷時(shí)，用器械將子母磁體分開(kāi)即可。這與用T管做肝門阻斷帶時(shí)的“捋管”動(dòng)作相比，極大降低操作難度，有效提升了便捷性。

Y-Z型磁力肝門阻斷帶的設(shè)計(jì)中有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)頭端母磁體采用圓柱狀磁體而子磁體單元采用球形磁體，是因?yàn)椤懊?點(diǎn)”接觸與“面-面”接觸和“點(diǎn)-點(diǎn)”接觸相比，既能實(shí)現(xiàn)較大的靈活性，又可最大程度上提高子母磁體相吸后的穩(wěn)定性；(2)子磁體單元的磁體呈間斷分布而非緊密排列，一方面為阻斷帶的彎曲塑形提供較大的靈活性，因子磁體連續(xù)緊密排列會(huì)影響阻斷帶彎曲的柔韌性；另一方面，間斷排列時(shí)球形子磁體的N/S極是面向管壁的，這樣與母磁體相吸時(shí)可獲得較大吸力，連續(xù)緊密排列時(shí)，子磁體的N/S極是沿著阻斷帶的長(zhǎng)軸方向的，該情況下子母磁體相吸時(shí)吸力較弱。從總體設(shè)計(jì)方案及實(shí)施過(guò)程來(lái)看，Y-Z型磁力肝門阻斷帶符合磁壓榨技術(shù)中磁體設(shè)計(jì)的“西安原則”[26]。

Y-Z型磁力肝門阻斷帶設(shè)計(jì)巧妙，原材料便宜易獲取，制作簡(jiǎn)便，模擬操作已經(jīng)顯示出巨大的靈活性和便捷性。下一步可在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)上對(duì)其血流阻斷效果進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)優(yōu)化制作工藝，提高阻斷性能，Y-Z型磁力肝門阻斷帶可在臨床上進(jìn)行推廣應(yīng)用。