随着内镜技术的发展，内镜黏膜下剥离术（endoscopic submucosal dissection，ESD）已成为治疗消化道早癌的重要方法，并在临床广泛应
磁性水凝胶可通过磁性溶液与交联剂的凝胶化反应来形成。本实验中，磁性溶液采用微米级四氧化三铁微粒与2.5%的海藻酸钠溶液按质量分数1∶1配置而成，使用前通过振荡器充分混匀。交联剂选用10%的葡萄糖酸钙溶液。使用时，借助同轴双通道注射装置同时匀速注射上述溶液，磁性溶液中海藻酸钠与钙离子结合后可迅速形成磁性水凝胶。当磁溶液与葡萄糖酸钙的体积比为1∶1时，所形成的磁性水凝胶状态最好。2 g磁性水凝胶的最大吸水量为2.53 g。利用同轴双通道注射装置，将磁溶液和葡萄糖酸钙按照体积比1∶1注射到活体实验猪皮下脂肪组织中，8 h后获取注射部位组织，肉眼观察未见水凝胶向周围皮下脂肪组织扩散，HE染色后光镜下观察磁性水凝胶周围组织未见明显的炎症细胞浸润及组织坏死，提示凝胶化反应和组织相容性良好。见
图1 磁性水凝胶及周围组织HE染色 （HE×4）
Fig.1 The HE staining of magnetic hydrogel and surrounding tissue （HE×4）
锚定磁体采用N48烧结钕铁硼为原料，经机械加工成直径50 mm、高140 mm的圆柱体，磁体表面电镀镍，轴向饱和充磁。锚定磁体嵌入壁厚5 mm的U形树脂壳内，U形的裸露面为锚定磁体的工作面。锚定磁体磁场表面强度为0.65 T。锚定磁体实物见
图2 锚定磁体实物图
Fig.2 Physical drawing of anchor magnet
血管钳夹闭远端食管，经食管上段进胃镜并充气，使食管处于扩张状态。探查食管黏膜状况，假定病变黏膜。利用同轴双通道注射装置在假定的病变黏膜下匀速缓慢注射海藻酸钠磁性溶液和10%葡萄糖酸钙溶液共1.5 mL，两者溶液体积比为1∶1，观察病变黏膜隆起情况。电刀沿隆起的病变黏膜边缘切开黏膜层，将锚定磁体置于食管外，病变黏膜下的磁性水凝胶在锚定磁体磁场力作用下被吸起，从而显露黏膜剥离面。调整锚定磁体与食管的距离，在黏膜下层和肌层之间形成适宜的组织张力，可辅助内镜下病变黏膜的完整切除。实验操作过程见
图3 基于磁锚定技术的磁性水凝胶辅助ESD术示意图
Fig.3 Schematic diagram of magnetic hydrogel-assisted ESD based on magnetic anchor technique
A：食管及病变黏膜；B：病变黏膜下注射磁性水凝胶；C：锚定磁体吸引磁性水凝胶，可有效抬起病变黏膜
A B C
本实验在西安交通大学第一附属医院外科梦工场实验室完成，研究经实验伦理委员会批准（No.XJTULAC2019-1006），实验操作符合实验动物伦理要求。因本研究为创新性实验的可行性验证，所以未设立对照组。
在8个离体猪食管上成功实施了磁性水凝胶辅助ESD操作。实验中，利用同轴双通道注射装置顺利注射海藻酸钠磁性溶液及钙剂，凝胶化反应良好。锚定磁体靠近食管后，在锚定磁体磁场力的作用下，黏膜下磁性水凝胶被吸引，同时病变黏膜被抬起，黏膜下剥离面术野显露充分，极大地改善了ESD操作体验。术中通过调整锚定磁体的位置，可灵活改变锚定磁体对磁性水凝胶的吸引方向和牵拉力大小。在磁性水凝胶的吸引牵拉下，黏膜剥离过程顺利，8个食管均未出现穿孔，剥离的黏膜无肉眼可见的肌层组织。ESD操作过程见
A
B
C
D
E
F
图4 基于磁锚定技术的磁性水凝胶辅助ESD操作过程
Fig.4 Magnetic hydrogels assist the ESD operation process based on magnetic anchor technique
A：镜下所见的食管黏膜；B：黏膜下注射海藻酸钠磁性溶液和钙剂，图中隆起即为磁性水凝胶；C：锚定磁体靠近食管；D：黏膜下磁性水凝胶被锚定磁体吸起；E：完整剥离的病变黏膜；F：病变黏膜剥离后的食管创面
ESD在食管早癌中的治疗价值已被诸多临床研究肯定。如何改善内镜医生的ESD操作体验、提高病变黏膜的完整切除率以及降低并发症（出血、穿孔、狭窄）发生率是后续的研究重点。ESD的3种主要并发症均与病变黏膜缺乏灵活有效的牵拉有关，只要解决了病变黏膜的牵拉问题，就能改善术者ESD操作体验，为病变黏膜的整块切除创造条件，同时也能降低并发症发生率。
磁外科是近些年新兴的临床新技术，该技术利用磁场力可完成器官吻合、组织牵拉、病变示踪和定向驱动等。磁外科临床应用技术包括磁压榨技术、磁锚定技术、磁示踪技术、磁悬浮技术、磁导航技术、磁驱动技术等六大
直接注射磁性水凝胶会增加注射难度。本研究采用海藻酸钠和四氧化三铁的悬浮液作为磁性溶液，无细胞毒性，以钙离子作为交联剂，两者同时注射到黏膜下层，即可发生凝胶化反应。本研究显示，海藻酸钠磁性溶液与钙剂凝胶化反应良好，未出现磁性溶液在组织间隙内扩散的现象。在磁锚定技术中，锚定磁体与靶磁体之间的磁场力大小除了与两者之间的距离密切相关外，还与锚定磁体和靶磁体的基本属性有关。一般而言，磁性水凝胶的磁力学性能远远低于固体磁体，利用磁性水凝胶来代替固体磁体，磁力能否满足要求是一个关键问题。本实验中，当锚定磁体靠近食管后，磁性水凝胶被吸起，为黏膜下剥离面提供了清晰的术野和足够的组织张力。
综上所述，基于磁锚定技术的磁性水凝胶辅助ESD是可行的，后续将进一步优化磁性水凝胶配比、进行组织相容性评价和大量动物实验验证。该方法有望用于临床。
参 考 文 献
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