Cholécystectomie laparoscopique assistée par technique d'ancrage magnétique chez le porc

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 4864 (2023) Citer cet article

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Le dispositif d'ancrage magnétique basé sur le principe de l'attraction hétéropolaire de l'aimant peut aider la chirurgie laparoscopique et réduire les traumatismes de la paroi abdominale. Cette étude a exploré la faisabilité de l'utilisation de notre dispositif d'ancrage magnétique auto-conçu pour la cholécystectomie laparoscopique à port réduit (LC) par le biais d'expérimentations animales. Douze porcs expérimentaux (15 à 20 kg) ont été divisés au hasard en groupe d'étude (technique d'ancrage magnétique assistée par LC à 2 ports, n = 6) et groupe témoin (LC à 3 ports conventionnels, n = 6). La durée opératoire, les pertes sanguines peropératoires et les complications postopératoires ont été comparées entre les deux groupes. La LC a été réalisée avec succès chez les 12 porcs. Il n'y avait pas de différence significative entre les groupes en ce qui concerne le temps opératoire (groupe d'étude : 35,83 ± 5,12 min ; groupe témoin : 34,50 ± 5,13 min, P = 0,662) ou la perte de sang peropératoire (< 50 ml par animal dans les deux groupes). Dans le groupe expérimental, il n'y a pas eu de dysfonctionnement du dispositif d'ancrage magnétique, le processus d'utilisation s'est déroulé sans heurts et la traction tissulaire et l'exposition au champ opératoire ont été satisfaisantes. Il n'y a eu aucune complication périopératoire telle qu'une lésion des voies biliaires, une fuite de bile ou un saignement dans les deux groupes. Nous avons démontré la faisabilité de l'utilisation du dispositif d'ancrage magnétique auto-conçu dans la LC à port réduit. Le dispositif a une valeur d'application clinique importante.

La chirurgie mini-invasive est une tendance importante dans le développement futur de la chirurgie. L'émergence de la cholécystectomie laparoscopique (LC) a été une étape importante dans le développement de la chirurgie abdominale mini-invasive1. Par rapport à la cholécystectomie ouverte traditionnelle, la LC offre les avantages d'un traumatisme moindre et d'une récupération plus rapide. En effet, la LC est actuellement la méthode chirurgicale standard pour les maladies bénignes de la vésicule biliaire telles que les calculs biliaires et les polypes de la vésicule biliaire2. Au fil des ans, LC est passé de l'approche originale à 4 ports à l'approche actuellement populaire à 3 ports3. La chirurgie à port réduit, y compris à 2 ports et à port unique, est sur le point de devenir la future direction du développement de LC4,5. Cependant, le nombre réduit de ports dans la paroi abdominale augmente la difficulté de fonctionnement et réduit la flexibilité6, ce qui est un goulot d'étranglement limitant le développement de LC à ports réduits.

La magnétochirurgie/chirurgie magnétique (MS), représentée par la technique de compression magnétique (MCT) et la technique d'ancrage magnétique (MAT), offre un effet de levier distinct en tant que nouvelle technologie chirurgicale dans la pratique clinique. La recherche sur la magnétochirurgie a été lancée par les chercheurs japonais Obora et al. en 1978 dans leur étude sur l'anastomose vasculaire magnétique7. Le dispositif d'anastomose magnétique spécialement conçu peut être utilisé pour l'anastomose vasculaire8,9,10,11, l'anastomose du tube digestif12,13,14,15,16, la fistule thérapeutique17 et la préparation de modèles animaux de fistule trachéo-œsophagienne18. En 2007, Park et al. ont proposé le concept d'utilisation de la force magnétique pour assister la chirurgie laparoscopique afin de réduire le nombre d'orifices dans la paroi abdominale19. Par la suite, divers dispositifs d'ancrage magnétique ont été utilisés en chirurgie laparoscopique et thoracoscopique20,21,22,23,24,25. Ces dispositifs peuvent aider à obtenir une meilleure traction des tissus et à réduire efficacement les désagréments causés par l'effet baguette dans des conditions d'orifices réduits. Dans cette étude, nous avons conçu nous-mêmes le dispositif d'ancrage magnétique et validé la faisabilité de l'utilisation du dispositif pour la LC à port réduit chez les porcs expérimentaux.

Le comité d'éthique de l'Université Xi'an Jiaotong a approuvé cette étude (numéro de permis : 2022-1457). Toutes les expérimentations animales étaient conformes aux directives ARRIVE et ont été réalisées conformément au National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals (huitième édition, 2011). Le protocole animal a été conçu pour minimiser l'inconfort des animaux.

Nous avons obtenu 12 porcs (6 mâles et 6 femelles ; poids, 15 à 20 kg) du Centre des animaux de laboratoire de l'Université Xi'an Jiaotong (Xi'an, Chine). Les porcs ont été assignés au hasard au groupe d'étude (n = 6) ou au groupe témoin (n = 6). Dans le groupe d'étude, la LC à 2 ports a été réalisée à l'aide d'un dispositif d'ancrage magnétique, tandis que la LC à 3 ports conventionnelle a été réalisée dans le groupe témoin. Pour éliminer les biais de recherche causés par des facteurs humains, les LC des 12 animaux ont été réalisées par le même chirurgien et le même premier assistant. Le chirurgien était le médecin traitant Xiaopeng Yan, qui a traité indépendamment plus de 300 cas de LC en clinique. Et le premier assistant chirurgical (porteur d'aimants) était Miaomiao Zhang.

Le dispositif d'ancrage magnétique comprend deux parties in vivo et in vitro. La partie externe s'appelle l'aimant d'ancrage (AM), qui est un aimant cylindrique d'un diamètre de 60 mm et d'une hauteur de 160 mm. Il est composé de NdFeB fritté N45 et la surface de l'aimant est nickelée. L'AM est recouvert d'une coque en plastique. La partie interne est la pince interne, l'extrémité de tête de la pince interne est une pince à tissus en cuivre et l'extrémité arrière est l'aimant cible (TM). Le TM est un cylindre d'un diamètre de 10 mm et d'une hauteur de 15 mm, qui est en N50 fritté NdFeB, et est recouvert d'une coque métallique en forme de U. L'ensemble de la pince interne mesure environ 50 mm de long et peut passer en douceur à travers le trocart de 12 mm. L'AM pesait 2242 g et avait une densité magnétique de 0,75 T. Le préhenseur interne pesait 11,50 g et le TM avait une densité magnétique de 0,53 T sur la surface de travail. La troisième partie du dispositif d'ancrage magnétique est une pince en alliage de titane. La fonction principale de la pince en alliage de titane est de serrer la pince interne dans la cavité abdominale et d'ajuster la position de la pince interne sur la vésicule biliaire. La pince en alliage de titane est en alliage de titane et peut être utilisée pour éviter d'attirer les aimants cibles. Il s'agit d'une partie importante du dispositif d'ancrage magnétique, qui n'est pas disponible dans les pinces conventionnelles. Le dispositif d'ancrage magnétique est illustré à la Fig. 1. La force magnétique maximale de l'aimant d'ancrage et de l'aimant cible à distance nulle est de 39,29 Newtons, et la force magnétique diminue progressivement avec l'augmentation de la distance entre AM et TM. La courbe de force magnétique est illustrée à la Fig. 2.

Le dispositif d'ancrage magnétique. (A) Pince en alliage de titane, aimant d'ancrage et pince interne. (B) La pince en alliage de titane aide la pince interne à serrer les objets.

Courbe de force magnétique de l'aimant d'ancrage et de l'aimant cible.

Après 12 h de jeûne, les porcs ont été pesés puis anesthésiés par injection intraveineuse d'une solution de pentobarbital sodique à 3 % (1 mL/kg). Après une anesthésie réussie, les porcs expérimentaux ont été fixés en position couchée et soumis à une intubation trachéale et à une ventilation assistée par ventilateur. Un trocart de 10 mm a été mis en place sous l'ombilic pour l'entrée de la source de lumière laparoscopique et du système de caméra. Un trocart de 12 mm sous le xiphoïde a été mis en place et le crochet cautère a été inséré. Ajustez la position du corps pour relever la tête et le côté droit du corps. Sous l'effet de la gravité, les organes internes se déplacent vers la gauche et s'abaissent pour exposer la vésicule biliaire.

Groupe d'étude : la pince interne a été insérée dans le trocart de 12 mm et la pince à tissu a été fixée à la vésicule biliaire à l'aide d'une pince en alliage de titane. L'aimant d'ancrage a été placé à l'extérieur de la paroi abdominale supérieure droite du porc (Fig. 3A). À ce moment, l'aimant cible à l'extrémité de la pince interne a été attiré par l'aimant d'ancrage (Fig. 3B). Attiré par l'aimant d'ancrage, le bas de la vésicule biliaire est tiré vers le haut pour exposer la zone triangulaire de la vésicule biliaire. Dans ce processus, la direction de traction et la force de traction de la pince interne peuvent être modifiées en ajustant la position de l'aimant d'ancrage. Le triangle de la vésicule biliaire a été disséqué, et l'artère cystique et le canal cystique ont été clippés et coupés. Le préhenseur en alliage de titane était maintenu à l'extrémité arrière du préhenseur de tissu pour ouvrir l'extrémité de tête du préhenseur de tissu. Selon les exigences de l'opération, la pince à tissus a été fixée à l'ampoule de la vésicule biliaire et l'aimant d'ancrage a été déplacé pour exposer complètement le lit de la vésicule biliaire et maintenir une tension tissulaire appropriée. Pendant l'intervention, un bon champ opératoire et une bonne tension tissulaire peuvent être obtenus en réajustant la position de serrage de la pince tissulaire sur la vésicule biliaire. La vésicule biliaire a été complètement disséquée du lit de la vésicule biliaire avec un cautère à crochet. L'aimant d'ancrage a été éloigné, la pince interne et la vésicule biliaire à travers l'incision de 12 mm ont été retirées à l'aide de la pince en alliage de titane.

Photographies peropératoires montrant l'utilisation du dispositif d'ancrage magnétique. (A) Port de la paroi abdominale et aimant d'ancrage. (B) État de la pince interne tirant la vésicule biliaire.

Groupe témoin : un trocart de 5 mm dans le bord inférieur de l'arc costal droit a été utilisé pour insérer la pince à ressort. La différence avec le groupe d'étude était que dans le groupe témoin, la pince à ressort était utilisée à la place des dispositifs d'ancrage magnétiques pour rétracter la vésicule biliaire.

Le temps opératoire a été défini comme le temps nécessaire à la cholécystectomie, et a été calculé depuis le début de la mise en place de l'orifice de la paroi abdominale jusqu'à l'ablation complète de la vésicule biliaire et la suture des incisions. Le temps d'opération a été enregistré pour chaque porc.

Chaque porc a été logé individuellement après la chirurgie. Après la récupération de l'anesthésie, il n'y avait aucune restriction sur la consommation de nourriture et d'eau. Pendant les 3 premiers jours après la chirurgie, de la péthidine intramusculaire (1 mg/kg) a été injectée toutes les 12 h. L'état mental, l'état d'alimentation et l'activité de chaque porc ont été observés quotidiennement après l'opération, et le point final d'observation était de 2 semaines après l'opération.

Les données ont été analysées à l'aide du progiciel statistique SPSS (v19.0). La normalité de la distribution des variables continues a été évaluée à l'aide du test de Shapiro-Wilk. Les variables continues normalement distribuées sont rapportées sous forme de moyenne ± écart-type (SD) et les différences entre les groupes ont été évaluées à l'aide du test t. Les variables continues non distribuées normalement sont rapportées sous forme de médianes et d'intervalle interquartile et de différences entre les groupes évaluées à l'aide de tests non paramétriques. Les variables catégorielles sont rapportées sous forme de fréquence et de pourcentage, et ont été comparées à l'aide de tests du chi carré ou non paramétriques, selon le cas. Les valeurs P < 0,05 ont été considérées comme indicatives de la signification statistique.

La LC a été réalisée avec succès chez tous les porcs des deux groupes. Il n'y avait pas de différence significative entre les groupes en ce qui concerne le temps de fonctionnement (groupe d'étude : 35,83 ± 5,12 min ; groupe témoin : 34,50 ± 5,13 min, P = 0,662). Dans le groupe d'étude, le dispositif d'ancrage magnétique a été utilisé sans problème et il n'y a eu aucun cas de défaillance du dispositif. Il n'y a eu aucune lésion des voies biliaires, lésion intestinale ou saignement peropératoire majeur dans aucune des opérations. La perte de sang peropératoire n'a dépassé 50 ml chez aucun des porcs. Les indicateurs liés à la période périopératoire du groupe d'étude et du groupe témoin sont présentés dans le tableau 1.

Le taux de survie postopératoire était de 100 % dans les deux groupes. L'état mental postopératoire était bon et la prise alimentaire au troisième jour postopératoire était comparable à l'état préopératoire. Aucun des porcs de cette étude n'a présenté d'infection incisionnelle, d'hernie incisionnelle, de sclère ictérique, d'urine jaune ou de fièvre jusqu'à 14 jours après l'opération.

Un certain nombre de méthodes et de dispositifs sont utilisés pour faciliter la rétraction en chirurgie laparoscopique à orifice réduit26,27,28 ; cependant, ces méthodes offrent moins de flexibilité. Les aimants ont la capacité unique de s'attirer sans contact. La conception et la fonctionnalité du dispositif d'ancrage magnétique tirent parti de cette caractéristique unique des aimants. Lors de l'utilisation du dispositif d'ancrage magnétique, la direction de traction et la force de traction de la pince interne peuvent être modifiées en ajustant la position de l'aimant d'ancrage. Dans l'expérience, nous avons constaté que l'utilisation de la force magnétique pour étirer la vésicule biliaire offrait une plus grande flexibilité dans la direction d'étirement, ce qui n'est pas disponible avec d'autres méthodes.

Le dispositif d'ancrage magnétique conçu dans cette étude présente les caractéristiques suivantes : (1) L'aimant d'ancrage et l'aimant cible sont tous deux des cylindres constitués de matériaux NdFeB, afin d'obtenir la plus grande force magnétique avec le plus petit volume d'aimant. Comme le montre la courbe de force magnétique, la force magnétique maximale entre l'aimant d'ancrage et l'aimant cible peut atteindre 39,29 Newtons à une distance nulle, et la force magnétique à une distance de 5 cm est de 2,07 Newtons. Une telle force magnétique peut répondre aux besoins de la plupart des patients. (2) La surface extérieure de l'aimant cible est recouverte d'une coque métallique en forme de U. Son objectif principal est de protéger et de guider les lignes de champ magnétique de la surface non active de l'aimant cible vers la surface de travail afin d'augmenter l'intensité du champ magnétique de la surface de travail. De plus, cela réduit également l'intensité du champ magnétique de la surface non active, réduisant ainsi l'interférence de la force magnétique avec les instruments chirurgicaux pendant l'opération. (3) Le dispositif d'ancrage magnétique est de conception ingénieuse, de structure simple et pratique à utiliser.

Dans cette étude, LC a été complété avec succès dans les deux groupes. La durée de l'opération dans le groupe d'étude était légèrement plus longue que celle du groupe témoin, mais la différence entre les groupes n'était pas statistiquement significative. Les résultats ont montré que les scores de commodité et de satisfaction d'exposition au champ de la technique d'ancrage magnétique LC à 2 ports étaient inférieurs à ceux de la LC à 3 ports conventionnelle, mais il n'y avait pas de différence statistique (P > 0,05). Pendant l'opération proprement dite, nous devons admettre que l'effet de traction du dispositif d'ancrage magnétique ne peut pas dépasser l'effet de traction de la pince à ressort utilisée dans l'opération conventionnelle. Par conséquent, l'utilisation d'un dispositif d'ancrage magnétique pour LC à port réduit nécessite également une certaine dextérité chirurgicale, qui a une certaine courbe d'apprentissage. Lors du processus d'application des dispositifs d'ancrage magnétique, il est nécessaire d'ajuster la position de l'aimant d'ancrage pour obtenir un bon effet de traction. De plus, la position de serrage de la pince à tissus sur la vésicule biliaire doit être ajustée dans le temps en fonction des besoins. Des résultats satisfaisants ne peuvent être obtenus qu'en combinant ces deux aspects de manière organique et flexible. Cependant, il n'y avait pas de différence significative dans la perte de sang ou les blessures entre les deux groupes. En tant que nouvelle méthode chirurgicale, la technique d'ancrage magnétique assistée par LC à 2 ports a également une certaine courbe d'apprentissage. Nous pensons qu'une fois que le chirurgien a terminé la courbe d'apprentissage, la flexibilité peropératoire sera encore améliorée et les complications peropératoires seront résolues en toute sécurité.

Une limite de cette étude était que les porcs expérimentaux sélectionnés avaient des poids corporels plus petits et des parois abdominales plus minces, ce qui est assez différent de la paroi abdominale des humains. Dans d'autres recherches, des groupes expérimentaux avec différents poids corporels peuvent être sélectionnés pour explorer la faisabilité de l'utilisation du dispositif d'ancrage magnétique. En outre, le dispositif d'ancrage magnétique peut être utilisé non seulement pour la traction de la vésicule biliaire, mais également pour d'autres organes abdominaux tels que l'appendice, le foie et l'estomac. Par conséquent, le potentiel d'application du dispositif d'ancrage magnétique doit être exploré dans d'autres chirurgies laparoscopiques.

En conclusion, les résultats de l'étude démontrent la faisabilité de l'utilisation de notre dispositif d'ancrage magnétique auto-conçu dans le LC à port réduit. Le dispositif a des perspectives d'application potentielles pour une utilisation clinique.

Les ensembles de données utilisés et analysés au cours de l'étude actuelle sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Ce travail a été soutenu par la Fondation institutionnelle du premier hôpital affilié de l'Université Xi'an Jiaotong (n° 2022MS-07), le programme clé de recherche et de développement - Développement social de la province du Shaanxi (n° 2021SF-163). Les bailleurs de fonds n'ont joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte et l'analyse des données, la décision de publier ou la préparation du manuscrit.

Ces auteurs ont contribué à parts égales : Miaomiao Zhang et Jia Ma.

Département de chirurgie hépatobiliaire, Premier hôpital affilié de l'Université Xi'an Jiaotong, 277 West Yanta Road, Xi'an, 710061, Shaanxi, Chine

Miaomiao Zhang, Yi Lyu et Xiaopeng Yan

Centre conjoint national et local de recherche en ingénierie de chirurgie de précision et de médecine régénérative, premier hôpital affilié de l'université Xi'an Jiaotong, Xi'an, Shaanxi, Chine

Miaomiao Zhang, Haohua Wang, Yi Lyu et Xiaopeng Yan

Département d'oncologie chirurgicale, Hôpital populaire provincial du Shaanxi, Xi'an, Shaanxi, Chine

Jia Ma

Qide College, Université Xi'an Jiaotong, Xi'an, Shaanxi, Chine

Jingci Gai, Zhixuan Zhang et Yuhan Zhang

Collège Zonglian, Université Xi'an Jiaotong, Xi'an, Shaanxi, Chine

Ren Yuxiang

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Conception et design, YL et XY; Soutien administratif, XY ; Fourniture de matériel d'étude, MZ, JM, JG, ZZ, HW, YZ et YR ; Collecte et assemblage de données, MZ, JM, JG, ZZ ; Analyse et interprétation des données, MZ, JM, JG, ZZ, HW et XY ; Rédaction de manuscrits, MZ et JM ; Approbation finale du manuscrit, Tous les auteurs.

Correspondance à Yi Lyu ou Xiaopeng Yan.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Zhang, M., Ma, J., Gai, J. et al. La technique d'ancrage magnétique a assisté la cholécystectomie laparoscopique chez le porc. Sci Rep 13, 4864 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-32157-8

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Reçu : 30 octobre 2022

Accepté : 23 mars 2023

Publié: 24 mars 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-32157-8

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