田波彥，馬佳，劉豪，付珊，呂毅,4，嚴(yán)小鵬,4

1.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院 肝膽外科，陜西 西安 710061；2.西安交通大學(xué)第三附屬醫(yī)院（陜西省人民醫(yī)院） 腫瘤外科，陜西 西安 710068；3.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部 啟德書(shū)院，陜西 西安 710061；4.陜西省再生醫(yī)學(xué)與外科工程研究中心，陜西 西安 710061

引言

腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)可有效減少手術(shù)創(chuàng)傷，促進(jìn)患者術(shù)后快速康復(fù)，是現(xiàn)代普通外科重要發(fā)展趨勢(shì)。減少腹部戳卡數(shù)量和術(shù)后戳卡瘢痕對(duì)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)提出了更高的要求。減戳卡手術(shù)是腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)再微創(chuàng)發(fā)展思路之一。但是以犧牲操作的便捷性和安全性為代價(jià)的減戳卡技術(shù)是有違外科技術(shù)健康發(fā)展的。因此，如何在滿足便捷安全的操作前提下來(lái)實(shí)現(xiàn)減戳卡，是需要外科醫(yī)生深入研究的問(wèn)題。借助人體自然腔道可減少體表戳孔，從外在實(shí)現(xiàn)了減戳卡，但這并非正真的減戳卡技術(shù)，只是把穿刺孔從腹壁轉(zhuǎn)移到了空腔臟器，這反而增加了手術(shù)操作難度及術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率[1]。

近些年，磁外科（Magnetic Surgery，MS）技術(shù)發(fā)展迅速，已形成了以磁壓榨技術(shù)（Magnetic Compression Technique，MCT）、磁錨定技術(shù)（Magnetic Anchor Technique，MAT）、磁導(dǎo)航技術(shù)（Magnetic Navigation Technique，MNT）、磁懸浮技術(shù)（Magnetic Levitation Technique，MLT）四大技術(shù)為核心的框架體系。磁錨定技術(shù)（Magnetic Anchoring Technique，MAT）是借助“非接觸性”磁場(chǎng)力，利用體外磁體（或腔外磁體）對(duì)體內(nèi)/腔內(nèi)磁體（或順磁性材料）進(jìn)行“非接觸性”牽拉固定，以滿足外科手術(shù)或內(nèi)鏡操作需要的磁外科技術(shù)，其中體外磁體（或腔外磁體）稱為錨定磁體；體內(nèi)/腔內(nèi)磁體或（順磁性材料）稱為靶磁體。借助磁錨定技術(shù)可實(shí)現(xiàn)減戳卡手術(shù)。通過(guò)錨定磁體對(duì)靶磁體進(jìn)行牽拉固定可取代腔鏡手術(shù)中牽拉暴露抓鉗的操作，從而實(shí)現(xiàn)減戳卡的目的，目前已有報(bào)道相關(guān)研究報(bào)道[2-3]。但是，磁錨定輔助減戳卡手術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵在于有能夠便捷實(shí)現(xiàn)內(nèi)置抓鉗與操作桿離合的操作器械。內(nèi)置抓鉗與操作桿的離合可依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但此種依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)控制離合的效率一般較低，操作起來(lái)便捷性較差。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)發(fā)明了基于磁錨定技術(shù)的減戳卡手術(shù)的磁控腹腔鏡手術(shù)內(nèi)置抓鉗離合系統(tǒng)。

1 設(shè)計(jì)思路

內(nèi)置抓鉗快速便捷離合功能的實(shí)現(xiàn)是基于MAT的減戳卡手術(shù)的關(guān)鍵。我們的設(shè)計(jì)思路是在腹腔鏡內(nèi)置抓鉗的尾部和操作鉗的頭部分別安裝釹鐵硼永磁體來(lái)完成內(nèi)置抓鉗與操作桿的結(jié)合，同時(shí)在操作桿頭部和手柄處設(shè)置連鎖牽拉機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)置抓鉗與操作桿的分離。使用時(shí)，內(nèi)置抓鉗尾部磁體與操作桿頭部的磁體相吸后，經(jīng)主操作孔置入，內(nèi)置抓鉗鉗夾組織后，啟動(dòng)連鎖牽拉機(jī)構(gòu)，內(nèi)置抓鉗就可與操作桿分離。

2 基本結(jié)構(gòu)

2.1 內(nèi)置抓鉗

內(nèi)置抓鉗內(nèi)部結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1，其結(jié)構(gòu)包括套桿，套桿尾部有圓環(huán)狀第一磁體，在套桿內(nèi)部有彈簧片，彈簧片頭端為夾頭，彈簧片尾端有卡頭，套桿內(nèi)有卡釘，卡釘和卡頭固定彈簧的兩端，套桿尾部和第一磁體有第一通孔，第一通孔貫穿套桿尾部和第一磁體，經(jīng)套桿的內(nèi)部可通至卡頭。

圖1 內(nèi)置抓鉗結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 操作鉗

操作鉗內(nèi)部結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2，包括操作桿，操作桿內(nèi)有實(shí)心圓柱狀的推送桿，操作桿頭部?jī)?nèi)有第二磁體，固定座與操作桿尾端牢固連接，并套于操作桿上，U形的手柄的兩端分別固定連接于固定座及推桿座上。內(nèi)置拉桿頭部與第二磁體牢固連接，尾部穿過(guò)固定座后與滑動(dòng)座牢固固定，操作桿尾端穿過(guò)固定座和滑動(dòng)座后嵌套于推桿座內(nèi)，滑動(dòng)座能沿操作桿軸向滑動(dòng)，曲臂上端與滑動(dòng)座牢固固定，前端穿過(guò)連接座與拉環(huán)相連接，曲臂在連接座內(nèi)可前后移動(dòng)；操作桿的前部設(shè)置有第二彈簧，自然狀態(tài)下第二彈簧的彈力保持第二永磁體位于操作桿的頭部；操作套桿頭部和第二永磁體有第二通孔，第二通孔貫穿操作桿頭部和第二永磁體，供操作桿穿過(guò)。

圖2 操作鉗結(jié)構(gòu)示意圖

3 工作過(guò)程

（1）術(shù)中使用時(shí)，第一磁體和第二磁體之間的吸力可使操作桿頭部與內(nèi)置抓鉗尾部相吸對(duì)合，見(jiàn)圖3。

圖3 內(nèi)置抓鉗與操作鉗結(jié)合的狀態(tài)示意圖

（2）將操作鉗和內(nèi)置抓鉗經(jīng)腹壁戳孔置入腹腔，擠捏手柄時(shí)，推桿座推動(dòng)操作桿移動(dòng)，并依次穿過(guò)第二通孔和第一通孔，與彈簧片尾端的卡頭接觸，并克服彈簧的彈力，推動(dòng)彈簧片向套桿頭端移動(dòng)，見(jiàn)圖4。此時(shí)，夾頭張開(kāi)可鉗夾組織。

圖4 操作桿控制抓鉗的示意圖

（3）夾頭內(nèi)鉗夾組織后，松開(kāi)手柄，彈簧舒展，彈簧片向套桿端移動(dòng)，夾頭則可咬緊組織。

（4）拉動(dòng)拉環(huán)，拉環(huán)通過(guò)曲臂帶動(dòng)內(nèi)置拉桿，內(nèi)置拉桿頭端帶動(dòng)第二磁體克服第二彈簧的彈力，遠(yuǎn)離第一磁體，隨著第一磁體和第二磁體距離的增大，吸力減小，操作鉗頭端則與內(nèi)置抓鉗尾端實(shí)現(xiàn)分離，取出操作鉗，內(nèi)置抓鉗被留置腹腔內(nèi)，見(jiàn)圖5。

圖5 操作桿與內(nèi)置抓鉗分離的示意圖

當(dāng)需要更換內(nèi)置抓鉗的鉗夾位置或需要取出內(nèi)置抓鉗時(shí)，重復(fù)上述步驟即可。

4 應(yīng)用效果

磁控腹腔鏡手術(shù)內(nèi)置抓鉗及操作桿試驗(yàn)樣件，在體內(nèi)外進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)性驗(yàn)證。體外實(shí)驗(yàn)表明操作桿頭端與內(nèi)置抓鉗尾端靠近時(shí)，操作桿頭端的永磁體與內(nèi)置抓鉗尾端的永磁體可迅速精準(zhǔn)對(duì)位吸合，使操作桿與內(nèi)置抓鉗成為整體，并且這兩個(gè)永磁體之間的吸力遠(yuǎn)大于推動(dòng)桿推動(dòng)彈簧片的摩擦力，能夠使內(nèi)置抓鉗的鉗頭根據(jù)需要任意張合，拉動(dòng)拉環(huán)使操作桿頭端的永磁體克服磁性吸引力后移，然后操作桿與內(nèi)置抓鉗分離。實(shí)驗(yàn)犬體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，內(nèi)置抓鉗和操作桿能順利通過(guò)腹壁戳卡，鉗頭可牢固抓持組織，內(nèi)置抓鉗尾端可被體外腹壁的錨定磁體牢固錨定。體內(nèi)外試用結(jié)果表明磁控腹腔鏡手術(shù)內(nèi)置抓鉗離合系統(tǒng)能滿足臨床操作。

5 討論

腹腔鏡手術(shù)是目前腹部外科疾病微創(chuàng)化治療的主要途徑。減戳卡手術(shù)是腹腔鏡手術(shù)再微創(chuàng)化的研究趨勢(shì)之一。縫線懸吊輔助技術(shù)可減少腹部戳卡數(shù)量，可作為減戳卡手術(shù)的一種方法[4-6]，但其缺點(diǎn)是組織一旦被縫線懸吊后其牽拉方向基本固定，術(shù)中如需再改變組織牽拉方向就較為困難，因此其靈活性大大折扣，臨床應(yīng)用價(jià)值不高。單孔腹腔鏡手術(shù)對(duì)腔鏡手術(shù)器械要求高、操作過(guò)程中存在各個(gè)操作桿之間相互干擾的問(wèn)題[7]，臨床難以普及。

近些年磁外科（Magnetic Surgery，MS）技術(shù)發(fā)展迅速，其臨床應(yīng)用范圍不斷拓展，根據(jù)磁外科技術(shù)臨床應(yīng)用原理的不同，目前磁外科已發(fā)展成了以磁壓榨技術(shù)（Magnetic Compression Technique，MCT）、 磁 錨 定 技 術(shù)（Magnetic Anchor Technique，MAT）、磁導(dǎo)航技術(shù)（Magnetic Navigation Technique，MNT） 和 磁 懸 浮 技 術(shù)（Magnetic Levitation Technique，MLT）為核心的框架體系。磁外科相關(guān)技術(shù)已用于血管吻合[8-11]、胃腸道吻合[12-15]、膽腸吻合[16-17]、食管狹窄/閉鎖再通[18-19]、膽管狹窄/閉鎖再通[20-21]、治療性造瘺[22-23]、瘺口修補(bǔ)[24-25]、腹腔大血管血流阻斷[26]、抗胃食管返流[27]、輔助內(nèi)鏡下粘膜剝離術(shù)[28]等。

為此我們提出了磁控離合設(shè)計(jì)方案。磁控腹腔鏡手術(shù)內(nèi)置抓鉗離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：① 離合控制方便，依靠磁體之間的自然吸力，可實(shí)現(xiàn)操作鉗與內(nèi)置抓鉗的結(jié)合；② 推桿及彈簧片設(shè)計(jì)使內(nèi)置抓鉗鉗口張合便捷；③ 磁體吸力與隨磁體間距增加而減小，利用該特性，通過(guò)改變操作鉗頭部磁體的位置可方便控制內(nèi)置抓鉗的離合；④ 該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，加工簡(jiǎn)單，操作方便；⑤ 借助該裝置可實(shí)現(xiàn)真正意義上的減戳卡手術(shù)。

磁錨定已是成熟技術(shù)，但若缺乏與磁錨定技術(shù)配套的能夠滿足不同使用需求的手術(shù)器械，磁錨定技術(shù)將失去用武之地。磁控腹腔鏡手術(shù)內(nèi)置抓鉗離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)巧妙借助磁錨定技術(shù)的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了減戳卡臨床需求，在臨床上有很大推廣應(yīng)用前景。