張曉剛，劉學民，張谞豐，李宇，王善佩，史愛華，盧強，王榮峰，王博，宋家澍，呂毅（1.西安交通大學第一附屬醫(yī)院肝膽外科，陜西 西安710061；2.陜西省再生醫(yī)學與外科工程研究中心，陜西 西安710061；3.西安交通大學第一附屬醫(yī)院精準外科與再生醫(yī)學國家地方聯(lián)合工程研究中心，陜西西安710061）

肝移植技術已經(jīng)是世界公認的治療終末期肝病唯一有效的根治性治療方法，隨著器官保存技術、免疫抑制劑及外科手術技術的不斷進步，在很大程度上，提高了肝移植手術成功率。我國自2007年頒布《人體器官移植條例》后［1］，逐步實施公民自愿器官捐贈制度，與腦死亡供體捐贈相比，移植物缺血/再灌注損傷所導致的膽道及血管相關并發(fā)癥是影響我國肝移植效果的首要因素［2］。而在影響移植物的手術步驟中，血管吻合是最關鍵的步驟之一，顯著制約無肝期時間。而移植肝功能對于無肝期血管重建時間是最為敏感的，因為它可以最大限度地縮短缺血時間和減少術后移植肝功能障礙、腸道細菌易位和急性肝功能衰竭［3-5］。由于傳統(tǒng)手工縫制血管吻合術的技術局限，我們試圖研發(fā)一種全新的磁性輔助血管重建技術［6-11］，探討其在肝移植中的應用前景。

1 資料與方法

1.1 磁性裝置：肝移植過程中用于血管吻合的磁性裝置由一對C 形磁環(huán)和基座組成。磁環(huán)材料為釹鐵硼（NdFeB）并涂有氮化鈦（TiN）涂層。C形磁環(huán)的長軸和短軸范圍為14 ～34 mm 和10 ～30 mm，壁厚和高度分別為2 mm和4 mm，適用門靜脈磁環(huán)為圓形，適用下腔靜脈的磁環(huán)為橢圓形。C形磁環(huán)的缺口根據(jù)其整個環(huán)的尺寸從2 mm 到5 mm 不等（圖1和圖2）。磁環(huán)根據(jù)其尺寸量身定制要吻合的血管（例如肝上下腔靜脈、肝下下腔靜脈和門靜脈）。還在磁環(huán)邊緣上設計了0.5 mm角孔。

基礎構件由聚合物材料制成，并且由C形組成基體，具有中央通孔和C形突起。突起是從基體的內(nèi)周部向上并同軸延伸。上側圍繞中央通槽。C形突起的尺寸等于或略小于C形磁環(huán)的尺寸。C形底座還包括一個定位部件，該定位部件從C形基體縱向突起，定位部件的寬度等于或略小于C形磁環(huán)的縱向缺口的寬度。C形磁環(huán)的缺口間隙尺寸范圍為2 ～5 mm（圖1和圖2）。

圖1 C形磁鐵和底座部件以及組裝示意圖

圖2 C形磁鐵和底座部件以及組裝的實物圖

在C形基座上，八個針孔環(huán)均勻分布在基體外周部分用于縫合固定血管壁。C形磁環(huán)和C形基體形成一個完整的O形環(huán)。一旦將兩個血管斷端固定在兩個O形環(huán)上，可通過磁性吻合的方式建立血管連接（圖1和圖2）。對于接受磁輔助血管重建的患者，磁性裝置安裝在肝上下腔靜脈、肝下下腔靜脈以及門靜脈的殘端。修剪供體肝臟，血管殘端通過C形底部，其邊緣外翻并用4-0或5-0的線連續(xù)縫合固定在基座上的針孔上（圖3A）。

1.2 病例資料：于2018年11月— 2019年12 月期間接受DCD經(jīng)典原位肝移植的患者收錄于西安交通大學附屬第一醫(yī)院。所有接受DCD肝移植的患者及其親屬術前充分被告知在肝移植手術過程中采用磁輔助血管重建術的優(yōu)勢和風險，最終只有自愿加入磁輔助肝移植的患者納入研究并簽署知情同意書。該研究得到西安交通大學第一附屬醫(yī)院倫理道德委員會批準〔2017倫審醫(yī)字第（ZD01）號〕。器官捐助者的篩選、評估和供體器官獲取是根據(jù)我國公民逝世自愿捐獻法規(guī)原則實施。捐獻者的標準：年齡≤65歲；無HIV病毒、梅毒、肝炎等病毒感染；無藥物濫用史，除中樞神經(jīng)外無惡性腫瘤史，無活動性和未經(jīng)治療的感染。器官獲取應用4 ～8 L 低溫威斯康星州大學肝臟灌注（UW）溶液或組氨酸-色氨酸-酮戊二酸酯（HTK）溶液通過腹主動脈和腸系膜上靜脈灌注，然后儲存在4℃的UW或HTK溶液中。供體熱缺血時間（warm ischemia time，WIT）定義為從生命支持移除到用器官冷保存溶液灌注的時間。供體冷缺血時間（cold ischemia time，CIT）定義為肝臟冷保存溶液灌注與恢復血液流入之間時間。無肝期定義為從受者病變肝臟取出至受者移植物血流再通。

受體手術：① 充分解剖及游離肝周組織及韌帶后，將磁性設備放置在肝上和肝下下腔靜脈以及門靜脈上，并通過底座上的針孔連續(xù)縫合固定血管壁。②應用血管阻斷鉗夾閉血管并切斷，取出受者肝臟，抽緊縫線后，血管殘端被外翻到磁性裝置上（圖3B）。③ 將供體肝臟原位放置并將供體和受體血管磁環(huán)接近通過磁力吸引，進行血管快速重建。然后依次開放門靜脈，肝上和肝下下腔靜脈血流（圖3C）。④ 在恢復受體肝臟血流情況下，將固定磁環(huán)及基座拆除，完成血管壁之間的連續(xù)縫合后將磁性設備完全移除（圖3F、G 和H）。

免疫抑制治療：移植后患者均常規(guī)接受環(huán)孢素或他克莫司，霉酚酸酯以及潑尼松的免疫抑制治療。常規(guī)監(jiān)測環(huán)孢素或他克莫司血藥濃度并調(diào)整用量，嚴格門診隨訪。

圖3 磁輔助快速肝移植示意圖

1.3 統(tǒng)計學分析：連續(xù)變量表示為中位數(shù)和四分位間距（IQR），應用t檢驗或Mann-Whitney U 檢驗（如適用）進行比較。分類變量分別用數(shù)字和百分比表示，并通過χ2檢驗或Fisher 精確檢驗進行比較，P ＜0.0 5被認為具有統(tǒng)計學意義。統(tǒng)計學分析使用SPSS22.0 版（IBMSPSSInc）。

2 結果

本研究共包括184 例接受DCD肝移植患者。7例（3.8 %）圍術期死亡患者被排除在分析之外。在177例肝移植患者中，5例接受磁輔助肝移植，172例患者接受常規(guī)肝移植（表1）。在接受磁輔助和常規(guī)肝移植患者中，捐助者年齡分層無差異〔41 （36～58）比45（38～59），P ＝0.5 86〕；WIT （8.5 min 比8.8 min，P ＝0.8 98）和CIT（5.0 h比4.5 h，P ＝0.5 02），也無顯著性差異。捐贈者死亡的最常見原因是顱內(nèi)出血（所占比率分別為83.3 %和72.1 %）。

受者年齡、性別以及原發(fā)疾病類型和Child-Pugh 評分無顯著差異（表1）。雖然總手術時間和術中失血量無顯著差異，接受磁輔助肝移植治療患者與接受常規(guī)肝移植的患者相比，肝切除時間更短（10.3 min 比43.5 min，P ＜0.0 01）。值得注意的是，血清丙氨酸轉氨酶（alanine aminotransferase，ALT）、天冬氨酸轉氨酶（aspartate aminotransferase，AST）和總膽紅素（total bilirubin，TBil）在術前以及術后1 d（POD），移植后1、3、5、7 d 和1個月的患者之間均具有差異（P ＞0.0 5）（表1和圖4）。此外，在血管相關并發(fā)癥（例如肝動脈、門靜脈或下腔靜脈）的發(fā)生率、血栓形成、膽道狹窄以及急性腎功能不全的發(fā)生率兩組之間無顯著性差異（P ＞0.0 5，表1）。

圖4 磁輔助和常規(guī)肝移植患者之間的術前和術后ALT、AST 及TBil的變化

表1 接受常規(guī)或磁輔助肝移植患者的基線特征和臨床信息

3 討論

隨著移植器官低溫灌注保存技術、免疫抑制技術等不斷進展，肝移植術后生存率不斷提高，但肝臟重要血管（門靜脈、肝上下腔靜脈、肝下下腔靜脈）吻合不良引起的術后并發(fā)癥是導致移植手術失敗的誘因之一，也是影響目前肝移植手術中無肝期時間無法縮短的主要技術瓶頸。肝上和肝下腔靜脈、門靜脈和肝動脈重建通常都使用手工縫合技術進行，雖然其應用歷史時間較長，但它仍存在一些不可避免的缺點，例如手工縫合對于手術者外科技術要求較高，熟練掌握的學習曲線較長，吻合速度及吻合熟練程度直接影響無肝期的時長，容易誘發(fā)相應器官缺血/再灌注損傷，縫線與縫針對血管壁的損傷、縫線異物反應影響愈合、吻合口狹窄等嚴重影響患者的生存質(zhì)量和生存時間。磁吻合（magnamosis）技術作為一種無縫線吻合技術，達到血管快速吻合重建的目的，具有對組織損傷小、吻合部位無異物存留、吻合口愈合良好等優(yōu)點。本文介紹一種新型的原創(chuàng)磁性裝置，探討其在磁輔助肝移植血管重建技術中的應用。我們的前期動物實驗表明采用磁輔助吻合技術進行血管重建簡便快速，在肝移植手術中，相對于傳統(tǒng)的手工吻合，明顯縮短了吻合時間（僅需要手工縫合時間的1/4），顯著減輕臟器淤血的情況，且并發(fā)癥較少，吻合口部位管壁各層對合整齊，腔內(nèi)無異物殘留。而使用傳統(tǒng)的手工縫制技術，由于縫合技術的差異，可能會造成較長無肝期時間引起的重要器官損害［12］。

WIT 易引發(fā)移植肝功能不全或延遲恢復，有研究報道熱缺血期間缺氧、代謝產(chǎn)物堆積以及肝細胞生物能量缺乏導致肝實質(zhì)細胞病理生理改變，是移植術后早期移植肝功能不全（early allograft dysfunction，EAD）、原發(fā)性移植肝無功能（primary no function，PNF）、膽道并發(fā)癥的主要危險因素［5，13-14］。冷熱缺血后必經(jīng)缺血/再灌注這一個過程，造成缺血/再灌注損傷（ischemia reperfusion injury，IRI）。IRI促發(fā)炎癥通路、免疫系統(tǒng)激活和自噬作用等，最終致肝細胞損傷［15-16］?；A實驗及臨床研究均表明DCD移植物存活率與較短的CIT 和較年輕的供者呈正相關［17-18］。研究證實，WIT 是EAD的獨立危險因素，可較準確預測移植術后肝功能恢復情況，最佳臨界值為8 min。

在本研究中，我們成功研發(fā)了一種新型磁性設備，該設備能夠輔助肝移植主要血管進行快速重建，以確保血流通暢，同時將無肝期時間從40（35.8 ～55.6 ） min 減少到大約10（9.5 ～13.2 ） min。同時，在接受磁輔助與常規(guī)肝移植手術的患者比較中，血管相關并發(fā)癥發(fā)生率無顯著性差異，表明此項新技術安全有效，并且在縮短肝移植主要血管吻合時間、減少無肝期損傷、減輕IRI方面具有較大臨床應用價值。

早期磁輔助血管吻合的臨床應用存在以下不足：首先，體內(nèi)多個磁鐵會相互干擾，可能會導致血管吻合成角或扭曲。其次，磁鐵不可降解或通過自然管道（例如腸道）排出。根據(jù)臨床前的動物實驗研究，我們設計了一種由一對C形磁體組裝而成的新型磁性輔助裝置，在吻合前使用磁體和底座固定在血管殘端。將匹配供者和受者的磁體和基底預先安裝在血管斷端后，通過磁力吸引，可使供受體肝臟血管“即時”再通。在恢復肝臟血流情況下，可以安全、可靠地連續(xù)縫合血管，而不用考慮無肝期時間。通過利用這種磁輔助血管吻合過程，無肝期可縮減至大約10 min，這是文獻報道中最短的無肝期時間記錄。

針對于磁輔助肝移植與傳統(tǒng)肝移植相比，多項術后結果無顯著性差異，可能原因之一是磁輔助肝移植的樣本量小。另一個解釋可能是對照組只有大約40 min的無肝期，可能對術后肝功能或發(fā)病率沒有嚴重影響。但仍需要長期隨訪以證實兩組之間并發(fā)癥的發(fā)病率，尤其是缺血性膽管病以及移植物和患者的生存率。值得注意的是，最近第1例無局部缺血肝移植已成功完成［19］。在連續(xù)的常溫正常機器灌注下獲取，保存和移植了肝臟移植物。盡管這種方法可能可行，但仍具有很高的挑戰(zhàn)性和技術上的復雜。繼而，通過允許供體肝臟的快速血運重建，血管重建可能會在未來的臨床中進一步簡化無缺血的肝移植實踐進程。此外，我們最初的動物研究還表明，使用磁性裝置的供體肝臟可進行非沖洗性肝移植（不對供體肝臟進行灌注，但在獲得供體后進行快速移植）在豬和大鼠模型中可行。

針對磁吻合技術在血管吻合應用方面存在的不足，我們考慮的解決辦法是：①利用3D打印技術及納米材料技術進行可降解納米釹鐵硼磁性復合材料磁性器械的研究，2016年本課題組采用磁性3D打印技術制備可降解納米釹鐵硼磁性復合材料磁性器械，是以熔融紡絲法得到的含有90%各向同行粘結型Nd-Fe-B磁粉的PLA 長絲為原理，采用熔融沉積的方式打印具有復雜形狀、精確定制磁場的磁性器械，不僅具有良好的可降解性和生物相容性，而且無需加工模具，成本低、速度快，根據(jù)器官的結構和特點精密設計新型生物可降解納米釹鐵硼磁性復合材料磁性器械用于外科吻合有待進一步進行體內(nèi)實驗驗證；② 探索磁屏蔽技術，本課題組設想如果對磁體非吻合面的磁性進行屏蔽，即使兩對磁體相互靠近，也不會相互吸引而形成吻合。同時，由于肝移植術中涉及肝上或肝下下腔靜脈的端端吻合或側-側吻合、肝動脈端-端吻合、門靜脈端-端吻合及膽總管端-端或側-側吻合，為避免多個磁體間的互相吸引壓迫吻合口周圍組織或器官而引起相應并發(fā)癥，我們也通過在磁體之間添加支架的形式使磁體間保持一定的距離，有效防止了因磁體非吻合面之間的壓榨而造成術后并發(fā)癥的發(fā)生。尋找一種吻合速度更快、更簡便、創(chuàng)傷更小、效果更可靠的血管吻合方法成為解決肝移植技術瓶頸的突破口。

綜上所述，磁輔助快速血管重建技術在肝臟移植中是安全可行的，與傳統(tǒng)血管吻合術相比較，可顯著縮短無肝期時間，減輕無肝期對于機體的應激損傷，未來可能成為免灌注肝移植的有效技術支持，顯著改善肝移植患者預后。