張智強(qiáng)， 王文利， 趙 航， 盧天成， 吳凱欽， 周永新

(同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院胸心外科，上海 200065)

食管癌為常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，手術(shù)治療是目前首選的治療方法，手術(shù)中采用胃代食管行食管胃吻合是手術(shù)的關(guān)鍵步驟，目前主要采用手工縫合法和圓形吻合器吻合法，技術(shù)成熟，效果確定，但操作相對(duì)復(fù)雜，仍存在吻合口瘺及吻合口狹窄風(fēng)險(xiǎn)，尤其是頸部吻合，發(fā)生吻合口瘺的概率較高[1-3]，進(jìn)行吻合方式的創(chuàng)新是改善目前狀況的一種有效探索。本課題組自主設(shè)計(jì)和研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可降解防返流食管胃吻合支架，經(jīng)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)明確其體外降解特性及初步體內(nèi)食管胃吻合的可行性，研究結(jié)果如下。

1 材料與方法

1.1 吻合支架研制

根據(jù)目前食管胃吻合支架研究存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種可降解防返流食管胃吻合支架(中國(guó)授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利號(hào)ZL201410016044.3，圖1)，該吻合支架結(jié)合“支架吻合術(shù)”的理念設(shè)計(jì)，由可降解吻合支架主體、支架胃端具有防返流功能的瓣膜及可拆卸內(nèi)芯組成。

圖1 食管胃吻合支架設(shè)計(jì)圖(mm)Fig.1 Design drawing of esophagogastric anastomosis stent(mm)

采用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)支架的形態(tài)特點(diǎn)，通過(guò)3D生物打印機(jī)將聚乳酸材料制成支架的主體部分(江陰瑞康健生物醫(yī)學(xué)科技有限公司)。選擇心前區(qū)厚薄一致、纖維均勻的牛心包，經(jīng)脫細(xì)胞處理后，以0.6%戊二醛在4℃浸泡36h。按仿形類(lèi)比設(shè)計(jì)的方法，修剪三葉瓣膜片，用6-0聚丙烯線縫合在支架胃端的內(nèi)側(cè)。置入固定液中固定24h后，放置在70%乙醇中保存?zhèn)溆?，使用前?.9%氯化鈉液沖洗3次，見(jiàn)圖2。

圖2 食管胃吻合支架實(shí)物Fig.2 Esophagogastric anastomosis stentA： 支架正面；B： 支架側(cè)面

1.2 吻合支架體外降解性能測(cè)試

測(cè)試研制的食管胃吻合支架在體外酸性條件下的形變、失重率及力學(xué)性能變化。

將0.2g氯化鈉和130mg胃蛋白酶,加入到70mL去離子水中,再加入730μL濃鹽酸,然后用濃鹽酸調(diào)pH至1.2,最后加水定容至100mL，現(xiàn)用現(xiàn)配。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

取24個(gè)吻合支架,分別測(cè)量并記錄各支架的長(zhǎng)度、內(nèi)外徑、壁厚以及原始質(zhì)量。獨(dú)立浸泡于裝有50mL模擬胃液的平底試管內(nèi),置于恒溫震蕩器中,調(diào)節(jié)溫度至37℃,搖動(dòng)速度恒定為60r/min。模擬胃液需每天更換1次。每2周取出3個(gè)試件,觀察期為16周或至支架崩解。樣品取出后使用純化水充分沖洗3次，然后在烘箱中50℃烘24h以去除水分。

觀察以下指標(biāo)。(1) 支架大體形態(tài)、色澤及完整度： 每次從烘箱取出樣品后稱重，觀察其大體形態(tài)、色澤及完整性。(2) 測(cè)量質(zhì)量計(jì)算失重率；以降解前的質(zhì)量為原始質(zhì)量,每一時(shí)間點(diǎn)試件的質(zhì)量為殘質(zhì)量。失重率=(原始質(zhì)量-殘質(zhì)量)/原始質(zhì)量×100%。(3) 徑向支撐力測(cè)試： 設(shè)定壓縮速率為1mm/min，采用支架徑向支撐力測(cè)試儀以垂直于支架軸向的壓力進(jìn)行試驗(yàn)。

1.3 初步體內(nèi)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)用家豬6只(啟東市隆宇科技公司)，雌雄不限，體質(zhì)量40～50kg。釆用戊巴比妥鈉肌內(nèi)注射加以丙泊酚耳緣靜脈注射的方式行全身麻醉，保持動(dòng)物自主呼吸，取仰臥位,腹正中切口進(jìn)腹，游離食管下段及賁門(mén)，于食管下段部分切開(kāi)食管，置入吻合支架的食管端，在食管支架第一個(gè)凹槽的位置采用7號(hào)絲線結(jié)扎固定，完全切斷食管，切除賁門(mén)，縫合關(guān)閉胃部切口，取胃底適當(dāng)部位做雙層荷包縫合，中間開(kāi)孔后置入吻合支架的胃端，在支架胃端凹槽的位置打結(jié)內(nèi)圈的荷包線，再把外圈的荷包線打在食管端凹槽的位置，食管胃吻合完成后，逐層關(guān)腹。術(shù)后禁食、禁水24h,后給予飲水及流質(zhì)飼養(yǎng),第7天起給予正常料喂養(yǎng)，術(shù)后第1、2、3天，分別予青霉素鈉80萬(wàn)IU肌內(nèi)注射1次。

術(shù)后觀測(cè)以下指標(biāo)。(1) 手術(shù)相關(guān)指標(biāo)： 手術(shù)食管胃吻合時(shí)間、術(shù)后恢復(fù)情況及進(jìn)食情況；(2) 術(shù)后食管碘油造影： 術(shù)后第1、2、4周，采用靜脈基礎(chǔ)麻醉后，行食管碘油造影，觀察吻合口及支架情況；(3) 術(shù)后4周處死后解剖： 術(shù)后4周經(jīng)靜脈注射10% KCL 10mL處死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，解剖觀察腹腔、吻合口周?chē)?、支架、食管胃吻合口等情況。(4) 吻合口爆破壓： 解剖取得的食管胃吻合標(biāo)本行吻合口爆破壓檢測(cè)，并記錄破裂位置。

2 結(jié) 果

2.1 吻合支架體外降解性能測(cè)試結(jié)果

2.1.1 大體觀察 支架顏色由乳白色略透明變成淡黃色,最后變成暗黑色,并逐漸失去光澤。支架質(zhì)地逐漸變脆，支架在試驗(yàn)后的4周內(nèi)形狀保持完整,6周時(shí)在支架接縫處可見(jiàn)細(xì)小裂痕，9～10周時(shí)在支架頭端出現(xiàn)缺口，整體形態(tài)仍然保存完整，13～14周時(shí)支架開(kāi)始出現(xiàn)部分分離，16周時(shí)支架幾近崩解。

2.1.2 支架質(zhì)量 開(kāi)始階段降解支架的失重速度比較緩慢且趨于勻速失重,從第12周開(kāi)始,支架的失重速度逐漸增快,16周時(shí)總失重將近30%，見(jiàn)圖3。

圖3 支架降解過(guò)程中質(zhì)量變化Fig.3 The weight change of stent during degradation

2.1.3 支架力學(xué)性能 支架初始徑向支撐壓力達(dá)300N，隨著降解過(guò)程，支架在4周時(shí)的支撐力變化不大，2個(gè)月時(shí)支撐力稍有下降至260N。16周時(shí)支撐力降至50N左右，下降約83%，見(jiàn)圖4。

圖4 支架徑向支撐力變化Fig.4 Radical force of stent during degradation

2.2 支架體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

6只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均順利完成手術(shù)，術(shù)后無(wú)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡，吻合手術(shù)的平均時(shí)間為(15.8±2.3) min。術(shù)后24h進(jìn)食流質(zhì)，第7天均可以進(jìn)食一般飲食，其中有1只動(dòng)物術(shù)后20d出現(xiàn)突發(fā)嘔吐，1d后緩解，能正常進(jìn)食。

術(shù)后1周食管造影，見(jiàn)支架均在吻合口的位置，造影劑能順利通過(guò)吻合口，無(wú)吻合口瘺及狹窄，見(jiàn)圖5。術(shù)后4周食管造影見(jiàn)支架均已脫落，吻合口通暢，無(wú)吻合口狹窄及吻合口瘺，見(jiàn)圖6。

圖5 食管胃支架吻合術(shù)后1周食管造影Fig.5 Esophageal imaging 1 week after esophagogastrostomy

圖6 食管胃支架吻合術(shù)后4周食管造影Fig.6 Esophageal imaging 4 weeks after esophagogastrostomy

術(shù)后4周處死后解剖探查，腹腔內(nèi)無(wú)漏液、腹水及膿腫形成，吻合口對(duì)合良好，局部輕度水腫，已有疤痕組織形成，未見(jiàn)吻合口瘺，見(jiàn)圖7。術(shù)后出現(xiàn)過(guò)嘔吐的1例胃腔內(nèi)見(jiàn)已部分溶解的吻合支架。

吻合口爆破壓測(cè)定： 術(shù)后4周解剖取得的標(biāo)本行吻合口爆破壓檢測(cè)為(28.2±1.9) kPa，所有的爆破均發(fā)生在吻合口處。

3 討 論

食管胃吻合術(shù)是食管外科最重要的手術(shù)技術(shù)之一，直接關(guān)系到手術(shù)的成敗。術(shù)后吻合口瘺是食管胃吻合最常見(jiàn)的早期并發(fā)癥，約0～30%[4-5]，是食管疾病患者術(shù)后致殘及死亡的主要原因，約占死亡病例的90%[6],而術(shù)后吻合口狹窄是術(shù)后后期并發(fā)癥之一，發(fā)生率達(dá)13.6%～40%[7]，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量及手術(shù)效果。

圖7 術(shù)后解剖觀察吻合口愈合良好且無(wú)瘺口及狹窄等Fig.7 Postoperative anatomic observation showed that the anastomosis healed well without fistula and stenosisA： 食管胃吻合部位正面；B： 食管胃吻合部位側(cè)面；C： 食管胃吻合剖面；D： 食管胃吻合口剖面近照

目前，食管切除術(shù)后常規(guī)采用的消化道重建吻合技術(shù)仍是手工縫合吻合和吻合器吻合法。手工縫合吻合法是傳統(tǒng)的吻合方式，采用絲線或可吸收線手工縫合完成，技術(shù)難度高，操作復(fù)雜、繁瑣、費(fèi)時(shí)，在某些情況下縫合困難，且有報(bào)道[8]認(rèn)為存在較高并發(fā)癥，這種方法成本較低，在一些經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)仍為首選方法。吻合器吻合法是利用吻合器完成吻合的技術(shù)，主要采用圓形吻合器進(jìn)行吻合，該方法為目前最常用的方法，吻合確定，吻合口的大小可以根據(jù)患者的條件選擇，方法成熟，但該吻合技術(shù)操作仍較為復(fù)雜，且吻合后在吻合口留有一定的異物，有潛在引起意外的可能[9]，有3%～5%的患者出現(xiàn)吻合口瘺或狹窄等并發(fā)癥，且吻合器價(jià)格昂貴致使醫(yī)療成本增加。

21世紀(jì)以來(lái)，隨著材料學(xué)、生物工程等學(xué)科的發(fā)展，消化道吻合手術(shù)已日趨完善，學(xué)者們也持續(xù)開(kāi)展了消化道吻合新技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。支架吻合術(shù)是在醫(yī)學(xué)材料學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上興起的新型吻合技術(shù)，指在進(jìn)行消化道吻合時(shí)，在消化道壁內(nèi)、外(主要指壁內(nèi))放置一種可以支撐消化道內(nèi)壁或加固吻合口的材料，也可以指單純使用支撐材料進(jìn)行消化道吻合的方法[10]。該吻合方法技術(shù)要求低，操作簡(jiǎn)單，特別是采用了可吸收性支撐管，能在短期內(nèi)支撐管腔，最終可在體內(nèi)降解，在吻合口愈合后不遺留任何異物，可以有效降低不良反應(yīng)的發(fā)生率。國(guó)內(nèi)外多個(gè)中心已應(yīng)用于腸腸、胃腸、膽腸、膽管吻合等方面[11-14]，取得了較好的效果。除此之外，隨著生物可降解材料技術(shù)的發(fā)展，支架吻合術(shù)應(yīng)用范圍逐步增大，還有可降解材料制作的支架用于氣管吻合的研究[15]。

然而，該吻合技術(shù)在食管胃吻合方面的研究均較少，主要由于存在支架脫落后滯留于幽門(mén)而引起狹窄的風(fēng)險(xiǎn)及術(shù)后存在胃酸返流情況。有學(xué)者開(kāi)始嘗試在食管-胃腸吻合術(shù)中應(yīng)用加壓吻合和支架吻合技術(shù)，并在食管腸吻合中的研究取得了一定的療效。Koo等[16]采用生物可分解吻合環(huán)(BAR)在食管腸吻合中進(jìn)行了嘗試，Robak[17]采用鎳鈦記憶合金加壓吻合夾，也在食管腸吻合中進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，療效明確，但這兩個(gè)研究均為食管腸吻合，吻合口的位置均跨過(guò)了幽門(mén)，無(wú)法完全體現(xiàn)食管胃吻合情況。Rebuffat等[10]采用犬行食管胃加壓吻合的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，Culetto等[18]采用LAS自膨式支架行內(nèi)鏡手術(shù)結(jié)合的食管胃吻合技術(shù)，國(guó)內(nèi)學(xué)者也曾采用加壓吻合技術(shù)應(yīng)用于食管胃吻合手術(shù)[2]，但仍存在吻合操作復(fù)雜，吻合口瘺發(fā)生率高等問(wèn)題，未能廣泛推廣使用。同時(shí)，吻合后吻合口處于開(kāi)放狀態(tài)，易引起胃酸返流影響支架降解、吻合口愈合及產(chǎn)生返流性食管炎等并發(fā)癥，嚴(yán)重影響患者的進(jìn)食和生活質(zhì)量。

本研究根據(jù)目前食管胃吻合支架研究存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種可降解防返流食管胃吻合支架，該吻合支架結(jié)合“支架吻合術(shù)”的理念設(shè)計(jì)，由可降解吻合支架主體、支架胃端具有防返流的瓣膜及可拆卸內(nèi)芯組成，支架主體為采用聚乳酸等可降解材料研制的管狀結(jié)構(gòu)，吻合后支架主體實(shí)現(xiàn)支撐吻合口、隔絕內(nèi)容物、吻合口減壓的作用；吻合支架表面具有2處結(jié)扎槽的設(shè)計(jì)，手術(shù)時(shí)只需將食管和胃兩斷端靠近支架兩端用縫線“捆綁式”操作，把食管套入胃內(nèi)的吻合方式完成食管胃吻合術(shù)。在吻合支架內(nèi)部設(shè)計(jì)有防返流瓣膜，起到防返流的作用，使其更加符合生理特征，有利于吻合口的愈合及患者康復(fù)。

本實(shí)驗(yàn)采取了模擬體內(nèi)環(huán)境的體外降解實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察吻合支架的降解性能，可降解支架在胃酸環(huán)境下，在16周內(nèi)逐步降解，但降解的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，在這方面仍有待改進(jìn)。經(jīng)初步的模擬食管下段賁門(mén)切除食管胃支架吻合實(shí)驗(yàn)表明，采用可降解支架吻合的方式具有操作快捷、吻合確實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，并且術(shù)后24h后進(jìn)食流質(zhì)，無(wú)需留置胃管，無(wú)1例出現(xiàn)吻合口瘺、吻合口狹窄，基本達(dá)到免禁食、免胃管的要求，符合目前外科快速康復(fù)的理念。但本組1例術(shù)后出現(xiàn)劇烈嘔吐，第2天好轉(zhuǎn)，4周后處死解剖發(fā)現(xiàn)胃內(nèi)殘留有部分降解的吻合支架，說(shuō)明該支架在吻合口位置及胃腔內(nèi)未完全降解也未通過(guò)幽門(mén)。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)研制的食管胃吻合支架，行食管胃支架吻合時(shí)具有操作快捷、吻合確實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，并可以早期進(jìn)食，無(wú)需胃管引流，初步4周的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)觀察無(wú)吻合口瘺及狹窄發(fā)生。但吻合支架降解速度仍過(guò)慢，存在幽門(mén)梗阻的風(fēng)險(xiǎn)，在支架降解特性方面仍有待改進(jìn)。另外，本研究結(jié)論仍缺乏長(zhǎng)期大量對(duì)照體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究。