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醫工結合 革新消化道重建方式的磁吻合技術
——記中華醫學科技獎醫學科學技術獎一等獎“用稀土釹鐵硼強磁生物效應創新消化外科修復重建技術的系列研究”
發布日期:2019-04-04 14:48:41 來源:中華醫學信息導報 作者: 瀏覽次數:

“用稀土釹鐵硼強磁生物效應創新消化外科修復重建技術的系列研究”項目榮獲了2018年中華醫學科技獎醫學科學技術獎一等獎。該項目由西安交通大學第一附屬醫院的呂毅教授帶領團隊,聚焦于現有常規方法難以有效解決的腹部外科棘手病例,利用稀土金屬釹鐵硼強磁生物效應,突破現有外科重建思維的束縛,建立了“磁壓榨吻合”新型消化道吻合重建思路,醫工結合,形成了系列國際首創的消化道重建磁吻合技術,極大簡化了手術操作,降低了手術難度,明顯縮短了手術時間,顯著提高了手術的安全性和患者的治療效果。


項目團隊合影

 

兼具高效和高質的磁吻合技術

炎癥、損傷、腫瘤、狹窄、梗阻、結石及先天畸形是消化道疾病最常見的臨床病理表現。其發生進展可互為因果相互促進,有著復雜的分子生物學調控機制。手工縫合作為最基本的吻合重建方式,應用百年,具有普適性,但其固有吻合模式帶來的縫線異物反應、狹窄等弊端也顯而易見。機械吻合以高效為最大特點,成了第二代吻合重建方式的代表,但其應用有限,僅限于胃腸道。面對更高吻合重建要求的膽腸、胰腸、血管吻合等缺乏更有效的技術支撐和可用的吻合器械。而磁力吻合是利用“非接觸性磁場力”對磁體間組織進行壓榨,使其發生“缺血-壞死-脫落”,而壓榨旁組織則發生“粘連-修復-愈合”,可完成復雜重建任務,因其兼具高效和高質雙重優點而成為潛在“智慧吻合”方式備受青睞,成為醫工結合前沿尖端科技創新領域重點關注的熱點和焦點。


創新點

1. 國內首創微創化磁壓榨管腔重建技術

針對嚴重的膽道、食管狹窄乃至閉塞等臨床棘手難題,團隊首創內鏡下磁壓榨管腔狹窄疏通的全新微創治療模式,發明了“磁壓榨膽道/食管狹窄或閉塞再通重建技術”和器械。分別在狹窄管腔兩端放置子母磁體,依靠“非接觸性”磁場力相吸壓榨狹窄/閉塞段,使其緩慢缺血壞死脫落,最終實現管腔再通,較傳統方法治療費用減少30%~56%、住院時間減少7~24 d。

2. 國際首創磁壓榨直腸陰道瘺閉合修補技術

復雜性直腸陰道瘺患者往往需要經歷轉流性造口術、直腸陰道瘺修補術、造口還納術三步手術。針對復雜的消化道瘺,團隊首創磁壓榨直腸陰道瘺閉合修補技術,利用該技術可實現一期、無縫線瘺口閉合修補,縮短治療周期,開創了直腸陰道瘺治療新術式。

3. 國際首創磁壓榨膽腸、胰腸無縫線吻合技術

膽腸、胰腸吻合是膽總管損傷、遠端膽管癌、胰頭癌切除后消化道重建的重要方式。團隊創新磁力吻合新模式,在國際上首創磁壓榨膽腸、胰腸無縫線吻合技術并研發配套的醫療器械,實現了吻合口組織無異物留存,從根本上解決了傳統針線縫合帶來的弊端,可將吻合時間縮短20%以上,大大降低了腹腔鏡下膽腸、胰腸吻合操作難度。

4. 國際首創磁吻合大血管快速重建技術

血流阻斷導致靶器官缺血/淤血損害,阻斷時間長短與器官損害程度密切相關,直接影響到圍術期并發癥發生率。傳統一針一線血管吻合的吻合速度提升空間有限,而借助磁吻合可簡化操作,實現大血管的機械化快速重建,可將單一血管血流阻斷時間由7~10 min 縮短至2~3 min,有效減少器官缺血損害。

5. 分子磁性材料研究處于世界領先水平

項目組對新型納米級磁性材料分子磁體的結構、磁學特性進行深入研究,在磁制冷劑、藥物定向引導信息存儲等方面做了有益的探索,為構建個性化、智能化的磁性基材奠定了基礎。

6. 構建磁性水凝膠培養系統、4D 打印人工血管

項目組利用納米磁的磁場特點,成功構建出磁性水凝膠培養系統,進一步利用含細胞的磁性水凝膠作為基材,借助先進4D 打印技術,成功實現了細胞排列和分化的人工可控操作,在此基礎上初步構建并培養了人工血管,為外科修復重建提供基材,推動修復重建外科的跨越發展。

7. 國際首次確立釹鐵硼體內植入無害化表面改性方案

項目組對于消化道吻合采用氮化鈦鍍層方案,對血管吻合等體內永久留置的釹鐵硼磁體采用鈦殼包裹密封的方案,根據釹鐵硼磁學參數和應用需求提出了磁路優化設計方案,研制了多種磁性吻合器械。

8. 發現靜磁場的生物學效應研究新規律、新現象

研究發現靜磁場可有效抑制成纖維細胞的增殖及黏附能力,從細胞學層面解釋了磁壓榨吻合技術降低吻合口狹窄的細胞學機理。進一步研究發現,靜磁場可多路徑抑制腫瘤細胞生長,為磁外科技術用于惡性腫瘤術后吻合重建的磁物理安全性提供了理論依據。

 

引領磁外科國際水平 推動相關產業發展

研究團隊以消化外科修復重建的臨床難題為導向,以醫工結合為思想,以磁壓榨吻合為原理,研發了系列具有國際先進水平的磁外科技術,革新了消化外科中修復重建的方式,以磁壓榨吻合技術替代了復雜的縫線吻合技術,以磁壓榨疏通技術治療膽道梗阻避免了再次開腹手術帶來的風險,具有操作簡便、微創等優點,符合外科技術微創化發展理念,對促進外科技術微創化發展具有重要意義,為磁外科技術的后續研究提供了重要基礎和借鑒。項目獲得了國家自然科學基金重點項目等重大基金的支持,研發了核心發明專利10項,組織撰寫了第一本磁外科專著Magnetic Surgery ,奠定了我國磁外科的國際領先地位,為提高我國在磁外科技術領域的研究地位、推動我國外科學發展作出巨大貢獻。同時,系列磁外科技術的成熟與推廣,有利于帶動相關醫療產業發展, 產生巨大的社會效益和經濟效益,并且使更多的患者獲益,對促進國民健康事業的發展具有重要意義。(中華醫學信息導報韓靜、左舒穎整理)

(摘自《中華醫學信息導報》2019年第34卷第6期)



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