馮哲，余家薇，湯博，王善佩，王越，王榮峰，陳環(huán)，單麗宇，吳榮謙，呂毅

1. 西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院 a. 肝膽外科；b. 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，陜西 西安 710061；2. 西安交通大學(xué) 宗濂書院， 陜西 西安 710061

引言

肝移植是終末期肝病的唯一有效治療手段。目前肝移植的手術(shù)方式包括經(jīng)典原位肝移植術(shù)、背馱式肝移植，均采用開腹直視下手術(shù)，切口取“倒L”型或“奔馳”切口[1]。但是移植患者因手術(shù)切口范圍大、術(shù)中切口暴露時(shí)間長(zhǎng)、術(shù)中大量輸血、術(shù)后使用免疫抑制劑等因素，切口并發(fā)癥居高不下。微創(chuàng)技術(shù)的應(yīng)用能改善術(shù)后切口并發(fā)癥的發(fā)生[2-3]。目前，腹腔鏡技術(shù)在肝膽外科的領(lǐng)域應(yīng)用十分成熟，如腹腔鏡膽囊切除已經(jīng)成為了膽囊炎的標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)方式[4]，腹腔鏡胰十二指腸也已經(jīng)證明其安全性和可行性[5-6]。并且腹腔鏡技術(shù)在移植領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛，如腹腔鏡活體供肝切除，腹腔鏡腎移植，機(jī)器人輔助腎移植術(shù)等[7-9]。但是目前還沒有腹腔鏡肝移植手術(shù)的相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)報(bào)道。

傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)通常利用使用CO2建立氣腹環(huán)境，形成腔鏡下的操作空間。雖然腹內(nèi)壓的形成對(duì)術(shù)野的暴露有一定的優(yōu)勢(shì)。但是，二氧化碳?xì)飧寡b置會(huì)引發(fā)一系列并發(fā)癥，例如皮下氣腫、肩部疼痛、腹內(nèi)壓增高、高碳酸血癥、影響血流動(dòng)力學(xué)等，另外還會(huì)引起氧合和通氣功能受損、肩部酸痛、腹腔臟器缺血甚至腫瘤遷移[10-12]。免氣腹腹壁懸吊裝置目前在已經(jīng)在婦產(chǎn)科、肝膽科、腎移植等相關(guān)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[13-15]。甚至和達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人聯(lián)合進(jìn)行手術(shù)[16]。但是在腹壁提升的便捷性方面不適用于腹腔鏡肝移植手術(shù)。

因此，本團(tuán)隊(duì)本設(shè)計(jì)免氣腹腹壁懸吊裝置，利用此裝置代替氣腹裝置建立操作空間，并加以實(shí)驗(yàn)進(jìn)行可行性驗(yàn)證。

1 設(shè)計(jì)思路

為了在免氣腹的情況下，使腹部時(shí)刻保持隆起狀態(tài)，為后續(xù)病肝離體、供肝植入和供肝血管與膽管吻合操作提供持久、充分的操作空間，本團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種適用于該手術(shù)的免氣腹懸吊牽拉裝置，該裝置由固定支架、絞盤、傘形牽拉器構(gòu)成。該裝置設(shè)計(jì)目標(biāo)為：① 體外支架足夠穩(wěn)固，可承受手術(shù)床邊固定、腹壁牽拉多方向載荷下保持穩(wěn)固，不易形變；② 傘形牽拉器打開時(shí)，橫截面大，能夠最大限度模擬氣腹的腹腔空間，提供足夠的腹腔鏡器械操作空間；③ 不干擾腔鏡器械操作；④ 提升過程操作簡(jiǎn)單。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，對(duì)牽拉裝置進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)：① 變形方面，腹壁牽拉器可呈展開及收縮兩種狀態(tài)，收攏狀態(tài)下直徑能通過小切口置入腹腔，撐開狀態(tài)能夠?yàn)楦贡跔坷峁┳銐驈埩εc較低壓強(qiáng)；② 尺寸方面，牽拉器在不增加腹部切口長(zhǎng)度的條件下盡可能大，保證腹壁牽拉效果滿意，對(duì)腹部側(cè)向有一定的支撐作用；③ 操作方面，腹壁提升使用成熟的絞盤結(jié)構(gòu)，牽開器與支架通過絞盤連接，能夠快速方便的提升和降低伏筆高度；④ 材料方面，采用具有足夠強(qiáng)度醫(yī)用不銹鋼，可承擔(dān)足夠牽引力，不易形變。

2 基本結(jié)構(gòu)

適用于該手術(shù)的免氣腹懸吊牽拉裝置，由體外支架、絞盤、腹壁牽拉器構(gòu)成。

2.1 體外支架及絞盤

體外支架由床旁固定器、固定臂、牽拉臂組成（圖1）。床旁固定器寬60 mm，長(zhǎng)30 mm，高41 mm?？ú刍顒?dòng)范圍25～55 mm，通過卡槽固定于手術(shù)床旁。固定臂直徑25 mm，長(zhǎng)600 mm，可以通過與床旁固定器的支架固定孔調(diào)節(jié)固定臂的高度。牽拉臂長(zhǎng)450 mm，直徑25 mm，加載于固定臂的固定孔內(nèi)，可通過固定臂的固定孔調(diào)節(jié)兩臂的相對(duì)位置。絞盤由把手、鎖扣、升降桿組成，升降桿可調(diào)節(jié)高度為150 mm。

圖1 免氣腹裝置體外支架及絞盤

2.2 腹壁牽拉器

體內(nèi)撐開器由1個(gè)穿刺針以及3個(gè)扇葉裝配而成（圖2）。穿刺針直徑4 mm，長(zhǎng)80 mm，扇葉長(zhǎng)180 mm，寬20 mm。穿刺針底部有螺紋結(jié)構(gòu)，用螺母將3個(gè)扇葉固定于穿刺針底部上，扇葉可收攏或舒展，舒展?fàn)顟B(tài)下可形成穩(wěn)固六邊結(jié)構(gòu)，提供腹壁支撐。

圖2 免氣腹裝置腹壁牽拉器

3 工作過程

在腹腔鏡下肝移植手術(shù)中，受體的首要步驟分為病肝游離和供肝植入兩個(gè)階段。可以使用面氣腹裝置完成兩個(gè)階段的手術(shù)，也可以在氣腹下實(shí)現(xiàn)供肝游離，在免氣腹條件下實(shí)現(xiàn)病肝植入。在此介紹免氣腹裝置的使用過程。

將床旁固定器置于術(shù)者對(duì)側(cè)床旁滑竿，調(diào)整至合適位置后，通過固定器上的螺栓固定。將體外支架的固定臂穿過床旁固定器插孔，通過螺栓固定。將牽拉臂通過螺栓固定于固定臂插孔，絞盤固定于牽拉臂上。將絞盤降至最低點(diǎn)。將腹壁牽拉器三葉重合，從切口置入腹腔，使用穿刺針穿出腹壁外，使用牽拉鋼絲及卡扣將穿刺針和絞盤末端連接，上調(diào)固定臂的高度使腹壁輕微受力后固定。此時(shí)打開牽拉器三葉，使用絞盤提升腹壁牽拉器高度，牽拉腹壁形成免氣腹的操作空間。

4 應(yīng)用效果

4.1 有限元法仿真分析

利用workbench軟件分析懸吊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)其實(shí)際使用環(huán)境中的工況，建立對(duì)應(yīng)的有限元模型，添加系統(tǒng)可能承受作用力下的位移及應(yīng)變結(jié)果，并進(jìn)行計(jì)算分析。為對(duì)受到不同載荷的支架進(jìn)行全方面剛強(qiáng)度校核，需要對(duì)其進(jìn)行不同工況下的受力分析。進(jìn)入workbench界面，新建靜力分析流程，添加材料，設(shè)置材料屬性。將建立的支架模型導(dǎo)入到workbench。使用六面體法對(duì)支架主體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將網(wǎng)格尺寸設(shè)置為5 mm。添加固定約束、作用面、添加重力加速度及載荷。插入位移以及應(yīng)變結(jié)果，提交計(jì)算。在最大載荷為1000 N可以看出，在當(dāng)前載荷下的最大等效應(yīng)力1733.62 MPa，從整體位移圖中可看出，支架最大總位移為0.41052 mm，模型剛強(qiáng)度符合要求，見圖3。

圖3 仿真分析圖

4.2 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

將免氣腹懸吊裝置在豬腹腔鏡肝移植實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。受體豬使用陸眠寧4～6 mL肌肉注射，腹腔注射3%戊巴比妥10～20 mL，待豬靜臥時(shí)，予以酒精及紗布清洗耳緣靜脈皮膚。耳緣靜脈緩慢推注5～10 mL。豬取仰臥位，固定四肢。行氣管插管，使用恩氟烷/異氟烷1%～2%濃度維持麻醉，氧氣流量2 L/min。頸部消毒鋪巾，分別于頸動(dòng)脈及頸內(nèi)靜脈置管，用于術(shù)中動(dòng)脈血壓檢測(cè)及補(bǔ)液。靜脈滴注頭孢唑林鈉2 g。腹部消毒鋪巾，下腹部取15 cm橫切口，將收攏狀態(tài)下牽拉器可通過下腹部橫切口送入腹腔內(nèi)，通過手輔助將穿刺針穿透腹壁，用牽拉鋼絲將穿刺針與絞盤升降桿連接，將扇葉打開，提升高度，此時(shí)體外支架提供穩(wěn)固的牽拉，從而實(shí)現(xiàn)術(shù)野的充分暴露（圖4）。實(shí)驗(yàn)中使用測(cè)力計(jì)記錄，在腹壁牽拉力可以提供30 N的力可基本滿足手術(shù)需求，在提供大于40 N的力時(shí)，術(shù)野暴露良好。受體肝臟可在腹腔鏡下完成，利用腔鏡器械完成肝周韌帶離斷、肝門解剖，以及供肝植入后的血管吻合等步驟。腔鏡及腹腔鏡操作器械不受撐開器影響。必要時(shí)術(shù)者可通過切口以手進(jìn)行輔助，并作為術(shù)中突發(fā)事件的緊急處理預(yù)備通道。手術(shù)結(jié)束后，解除懸吊系統(tǒng)內(nèi)外連接，將牽拉器三葉合攏，原位撤出體外。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，免氣腹懸吊裝置能提供充足的腹腔鏡暴露空間，保證腹腔鏡下的術(shù)野暴露、肝臟解剖游離順利完成。

圖4 免氣腹懸吊裝置動(dòng)物實(shí)驗(yàn)圖

5 討論

肝移植患者均為無(wú)法保守治療的終末期肝病。已有的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，免氣腹技術(shù)比氣腹在14 mmHg時(shí)引起的血清學(xué)肝功能的改變要小[17-18]。因此，對(duì)于肝功能失代償?shù)幕颊?，使用免氣腹腹腔鏡技術(shù)進(jìn)行手術(shù)可能對(duì)患者更加有力。免氣腹裝置的使用可以避免皮下氣腫、高碳酸血癥等并發(fā)癥。同時(shí)氣腹環(huán)境下，對(duì)術(shù)中因使用能量器械產(chǎn)生的煙霧而長(zhǎng)時(shí)間吸引會(huì)造成氣腹壓的減小，導(dǎo)致術(shù)野縮小。而在免氣腹條件下，持續(xù)吸引并不會(huì)對(duì)術(shù)野造成影響。此外，對(duì)存在病肝離體及供肝植入的腹腔鏡肝移植手術(shù)，均需要額外的切口作為肝臟進(jìn)出的通道，此切口作為免氣腹裝置和肝臟進(jìn)入體內(nèi)的入路，并不會(huì)額外增加患者的手術(shù)切口。并且，在術(shù)中出現(xiàn)大出血等緊急情況，術(shù)者可以通過此切口直接進(jìn)入腹腔內(nèi)進(jìn)行手輔助止血等操作。另外必要時(shí)也可應(yīng)通過切口進(jìn)行直視下的判斷或操作，節(jié)省了腔鏡下困難操作的反復(fù)嘗試時(shí)間，所以免氣腹手術(shù)也被稱為最接近開放手術(shù)的微創(chuàng)手術(shù)。此外，在手術(shù)難度較低的受體，術(shù)者可以采用氣腹下游離，如果此時(shí)術(shù)者選擇在下肝和上肝后繼續(xù)采用氣腹下操作，需要對(duì)切口進(jìn)行封閉處理，這勢(shì)必會(huì)造成手術(shù)時(shí)間過長(zhǎng)，同時(shí)在確實(shí)視野的情況下無(wú)法保證肝臟保持充分的降溫處理，會(huì)對(duì)術(shù)后肝功能的恢復(fù)造成一定影響。而術(shù)者在下肝前直接轉(zhuǎn)為免氣腹裝置，則能避免這一問題。

目前在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用中有多種免氣腹裝置，根據(jù)實(shí)現(xiàn)的方式分為腹壁牽拉式、腔內(nèi)充氣式；根據(jù)牽拉的方式可以分為穿刺牽拉式和小切口提拉式；根據(jù)牽拉裝置的形狀可以分為傘形或扇葉形牽拉裝置，另外還有J型、圈型等形狀[14,19-21]。Hu等[14]設(shè)計(jì)的免氣腹充氣裝置智能暴露膽囊三角充氣裝置會(huì)遮擋肝門。王海彪等[22]雖然使用的免氣腹裝置能暴露肝門進(jìn)行右半肝切除，但是需要進(jìn)行多點(diǎn)位穿刺提拉，并且提升腹壁方式較困難。針對(duì)以上特點(diǎn)，本團(tuán)隊(duì)研發(fā)一種適用于腹腔鏡肝移植手術(shù)的免氣腹懸吊牽拉裝置。其優(yōu)勢(shì)在于：① 體內(nèi)撐開器收斂狀態(tài)可通過微創(chuàng)切口置入腹腔，舒展?fàn)顟B(tài)可提供較大的橫截面，為腹壁提供足夠的牽拉與較小的壓強(qiáng)，減少對(duì)腹壁的損傷；② 不干擾術(shù)者以及其他腔鏡器械的正常操作；③ 采用穩(wěn)固的鋼材，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，載荷足夠大的作用力下也僅有較小位移，不易形變，保證手術(shù)過程中的穩(wěn)固。

有限元力學(xué)分析以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示，本裝置能良好代替氣腹裝置，為術(shù)者提供可供操作空間與視野，且降低氣腹所帶來(lái)的隱患。聯(lián)合下腹部橫切口可實(shí)現(xiàn)病肝離體以及供肝的植入，并提供直視下操作輔助，有助于實(shí)現(xiàn)經(jīng)典原位肝移植手術(shù)的微創(chuàng)化并降低手術(shù)難度，對(duì)促進(jìn)腹腔鏡下肝移植手術(shù)的實(shí)現(xiàn)具有重要輔助價(jià)值。所以免氣腹技術(shù)適用于此類創(chuàng)新性的外科手術(shù)或帶有大病灶切除的復(fù)雜微創(chuàng)手術(shù)。

6 結(jié)論

本團(tuán)隊(duì)研發(fā)的免氣腹裝置，能夠?yàn)椴「斡坞x、供肝植入等過程提供穩(wěn)定、足夠的腹腔鏡操作空間，提供充足的視野，保證手術(shù)的順利進(jìn)行。