磁外科(Magnetic Surgery,MS)技术起源于日本,发展于美国,成熟于中国,是一项利用磁性物质间“非接触性”磁场力实现组织压榨、器官锚定、管腔导航、间隙扩张、可控示踪等功能的新兴综合性技术。凭借无异物残留、损伤小、提高手术质量、缩短手术时间等优势,备受国内外科研界及产业界的关注。
磁外科可细分为磁锚定技术、磁导航技术、磁压榨技术、磁示踪技术及磁悬浮技术。其中,磁锚定技术是利用磁体与磁体之间,或磁体与顺磁性物质之间的磁场吸引力,使锚定磁体对靶磁体进行非接触性空间锚定的一项技术。
磁锚定牵引则是在磁锚定的基础上,进一步利用磁性物体间的相互作用力来实现对物体的牵引动作。具体来说,就是通过合理设置磁性元件的位置、磁场强度等,使得被牵引物体在磁场力的作用下按照预定的方向和速度进行移动。
凭借精准定位和无接触牵引的特点,磁锚定牵引可实现不同腔镜手术环境下对组织进行持续、稳定的牵引和暴露,减少腹壁损伤,减轻患者疼痛,增加美容效果,降低患者住院时间和治疗费用。
2024年10月30日,赛德欧科技(深圳)有限公司(以下简称“赛德欧”)联合西安交通大学外科梦工场团队研发的“磁牵引术野暴露系统”正式获批二类医疗器械注册证(粤械注准20242011437),成为国内首款获批上市的磁辅助手术系统,为腔镜手术提供了全新的术野暴露解决方案。
借此机会,动脉网专访了赛德欧创始人汤博,以揭开赛德欧及国内首款获批上市的磁辅助手术系统的神秘面纱。
赛德欧创始人汤博
01
无需额外穿刺,依靠磁力非接触牵拉,解决腔镜手术时体内狭小空间与牵拉暴露之间的矛盾,避免“筷子效应”
动脉网:相信很多读者和我一样是初次接触“磁外科”概念,您能为我们简单科普一下吗?
汤博:磁外科是一门新兴的医学领域,它主要是利用磁性材料的特性以及磁场的物理效应来实现各种外科相关的操作、治疗及器械研发等。
这一领域的探索始于1978年,日本学者Obora首次报道了利用针环结构的磁性吻合装置进行动物实验的研究,此后大量研究人员设计了各种各样的磁性装置或磁柱行管腔状器官的吻合重建。而后,俄罗斯、欧洲、韩国等国也相继加入,研究重点包括消化道吻合、血管吻合和组织牵拉等,但整体而言,研究较为分散,尚未形成系统。
自2003年起,西安交通大学开始使用第三代稀土铝铁硼材料进行动物实验和科学研究,并逐步构建起了一个较为完善的磁外科体系。2010年,西安交通大学吕毅教授团队在国际上率先提出了“磁外科”的概念,并将磁外科技术划分为磁锚定技术、磁导航技术、磁压榨技术、磁示踪技术及磁悬浮技术等五大类。
此后,西安交通大学连续举办了六届国际磁外科大会,邀请全球学者和专家共同探讨和研究。随着科学研究的深入,磁外科技术开始产业化,磁性材料在临床上的应用也愈发明确。我国作为磁外科研究的后起之秀,在理论创新、标志性手术、临床拓展以及基础研究等方面均取得了显著进展。
动脉网:请您简要介绍一下赛德欧公司及其产品线布局。
汤博:赛德欧成立于2019年,依托西安交通大学科研平台,深度聚焦于磁医学的转化应用,不断攻克磁医学领域的前沿核心技术。
多年来,公司积极参与并成功承担了14项省部级重点研发计划及重点专项级创新创业项目,凭借卓越的研发成果,荣获了5项省市级科技进步奖。截至2023年底,已申请国家专利100余项(国际专利2项),授权70余项国家知识产权,制定陕西省地方标准1项。公司先后获得国家高新技术企业、国家科技型中小企业、陕西省科学技术奖励、第七届中国创新创业大赛(陕西赛区)生物医药一等奖、全国生物医药行业总决赛“优秀企业”、2019年度西安市高新区“突出贡献企业”等荣誉。
赛德欧在西安、深圳均有布局,拥有超4000㎡的研发生产基地。其中,深圳中心主要侧重于磁医学技术的成果转化,推出了磁蜘蛛人(用于器官移植供体修复)、一次性磁性消化道吻合器及磁牵引系统等创新产品;西安中心则更侧重于智慧医疗领域,涵盖了高仿真全脏器手术训练系统以及普外科器械设备等。
公司现拥有5+医疗器械注册证,获得创新医疗器械1项,业务推广覆盖100+三甲医院。
动脉网:您刚才提到磁外科体涵盖磁锚定、磁导航、磁压榨、磁示踪、磁悬浮5大技术,每个技术路径又可以衍生出不同产品,赛德欧为何会在众技术路径和产品中选择磁锚定技术和磁牵引术野暴露系统呢?
汤博:相较于磁吻合、磁示踪等较为抽象的技术,基于磁锚定技术的磁牵引术野暴露系统,能够直观展现磁技术在临床操作中的便捷优势,使医疗人员更易接受磁医学理念。此外,该系统适应症广泛,覆盖胸心外科、肝胆胃肠科、妇产科、泌尿外科等多个学科,便于医生从基础技术入手,逐步深化对磁外科技术的认知与掌握。
随着技术熟练度的提升,我们可以逐步推进磁外科技术在消化道吻合、肿瘤标记等更复杂领域的应用,促进医疗专业人员对磁外科技术的全面接纳与深入实践。
动脉网:磁牵引术野暴露系统是什么呢?其解决的临床痛点是什么呢?
汤博:我们都知道“外科手术腔镜化,腔镜手术单孔化”是微创外科发展的重要趋势。腹腔镜手术的暴露原理,主要依赖于创造一个可以让腹腔镜和手术器械顺利进入并清晰显露术野的空间。常规腹腔镜手术通常需要3—5个切口,而减少创伤、减轻痛苦,一直是患者与医生共同的愿景。
然而,单孔手术中,腹腔镜镜体和操作器械由于都是经肚脐单一切口进入腹腔,容易造成器械之间在腹腔内外的相互干扰,无法充分展开,形成“筷子效应”,给术者操作带来极大不便和挑战。同时,由于失去良好的三角操作空间,也显著增加了手术过程中对组织暴露、牵引、切除、缝合等操作的难度。
正是基于这些临床难题,我们研发了这款磁牵引术野暴露系统,旨在辅助所有腔镜手术下的组织牵引与术野暴露,助力主刀医生更准确地解剖、更有效地分离目标脏器、组织和结构,更快更顺利地完成手术。
磁牵引术野暴露系统由磁性抓钳、磁性组织夹、磁性牵引器三部分组成,利用磁体与磁体之间的磁场吸引力,通过操作体外磁铁,将体内磁性组织夹牵引至目标位置,协助暴露手术视野,为医生提供更开阔的术中视野。
术中,主刀医生可根据手术进程的变化实时调整磁性组织夹夹取部位,提高手术灵活性。体外磁性牵引器配备了7自由度万向臂,能够实现多角度、多位置的动态牵引,从而优化手术视野。
为满足临床实际应用的多样化需求,磁性组织夹采用了多规格、不同充磁方向设计,可满足不同组织和器官夹取需求。
动脉网:在磁牵引术野暴露系统问世前有哪些解决方案?相较于这些方案,磁牵引术野暴露系统又有何独到之处?
汤博:外科技术的关键在于切除与重建,而安全切除的核心在于出血和损伤控制。外科医生在手术中围绕提高切除和重建的策略上做了诸多努力。目前临床上的暴露方式有张力牵拉暴露法、悬吊暴露法、遮挡暴露法等,各有利弊。例如,上腹部手术中,左肝外叶的遮挡会带来诸多不便,医生通常会采用挡肝器、缝线、胶水等方法悬吊肝脏。
磁牵引术野暴露系统的优势主要体现在三个方面。一是无需额外穿刺,可随时灵活调整牵拉位置,对手术部位周围组织的作用力更为轻柔、均匀,避免了因过度牵拉造成的组织撕裂、挫伤等机械性损伤。
二是由于减少了组织损伤的可能性,相应地降低了因组织损伤引发的局部炎症反应和感染风险,有助于患者减轻术后疼痛与不适、加速组织愈合、实现更快恢复、更轻疼痛、更少疤痕。
三是推动了术式的创新。医生可根据手术方式、时间、进程、患者因素及个人经验,灵活应用该系统。例如此前在胸外科进行肺楔形切除和食管切除时,就有教授利用类似于阻断带的工具打一个环,将组织夹加在这个环上,从而轻松地将食管提起。这种方法不仅简化了手术步骤,还提高了操作的灵活性和安全性。在食管狭窄的手术中,原本需要同时操作多把器械,但在磁牵引术野暴露系统的辅助下,仅需两把器械即可完成手术,极大地降低了操作难度。
动脉网:磁牵引术野暴露系统适用于哪些手术呢?
汤博:该系统目前已应用于胸外科的腹腔镜下肺楔形切除术、肺叶切除术、肺段切除术、食管癌根治术、肺大疱切除术等;肝胆外科的腹腔镜下胆囊切除术、腹腔镜下胰体尾切除术、结直肠癌根治术等;胃肠外科的腹腔镜下胃癌根治术、袖胃切除术、胃旁路术等;妇科的腹腔镜下经腹子宫全切术、卵巢囊肿切除术等;泌尿外科等腹腔镜下肾部分切除术、前列腺癌根治术等。
相信随着研究的深入、技术的发展、应用的普及,磁牵引术野暴露系统还会解锁更多适应症和临床应用场景。
磁牵引术野暴露系统在临床中的部分应用场景

02
攻克磁铁设计、磁屏蔽等核心技术,实现“吸得住、牵得起、拖得动”
动脉网:磁牵引术野暴露系统的核心难点有哪些?
汤博:磁牵引术野暴露系统的核心挑战在于磁铁设计。“磁铁设计”四个字背后,实则涉及磁铁材料的严格筛选、磁场强度的精准调控、磁性组织夹的尺寸、体积、重量以及生物相容性等多方面的复杂考量。具体到临床应用层面,该系统必须确保实现“吸得住、牵得起、拖得动”。
以“吸得住”为例,因为组织夹要进入人体,这就要求产品既要小巧灵活,又要具备足够的牵引力,还要有良好的生物相容性。此外,在磁场工作时,还必须避免对其他金属器械产生磁场干扰或吸引。
要实现理想的牵引效果,对体内外磁场的强度控制有着极为严苛的要求。我们最初在打样时做出来的磁铁,要达到设定的组织牵引力,得有茶叶罐那么大。赛德欧团队多年来通过广泛采集数千名患者的腹壁数据,潜心钻研磁屏蔽等核心技术,进行了大量的模拟实验与优化,最终成功研发出了既小巧灵活又具备强大牵引力的磁铁。该磁铁能够适用于体重高达350斤以内的患者,且在手术过程中不会对手术室内的精密仪器设备造成任何干扰。
我们一方面强化了工作面的磁场,同时又让非工作面变得尽可能不影响。当粉型磁铁材料被压制成柱形后,场强会呈现出南北极发散的特点。赛德欧巧妙地引入了一个磁靴(即一个小磁铁),通过调整磁感线方向,使其转变为发射型状态,从而精确控制磁场的影响范围。这一过程需要极其细致的工作和大量的调试,才能确保磁场能够按照预期的方向被有效约束。
动脉网:磁牵引术野暴露系统的磁场会不会对心电监护仪、除颤器等手术室中其他精密设备造成干扰?对于体内带有起搏器、金属关节等金属植入物的患者,系统磁场会与植入物发生相互作用吗?
汤博:为避免该产品在手术过程中对其他实验室内的仪器设备产生干扰,赛德欧采取了双重保障措施:一方面,通过设计将非工作面的场强几乎消除殆尽;另一方面,引入了磁屏蔽技术,进一步确保了工作面磁场强度的同时,非工作面之间互不干扰。
当然我们产品有以下四种情况患者是不适用的:第一装有心脏起搏器、神经刺激器、人工金属心脏瓣膜等患者;第二带有动脉瘤夹者,钛合金除外;第三有腹腔镜手术禁忌症的患者;第四植入助听器或铁磁假体的患者,以上情况不纳入该产品的临床适应症范围。
动脉网:每台手术大概需要几个组织夹?如需使用两个或更多组织夹,它们之间是否会相互干扰?另外,在手术室中,许多器械都是金属制成的,易受磁场吸引,这该如何解决?
汤博:手术中组织夹的使用数量及型号,取决于具体的手术类型和需要牵拉的组织特性。
以减重代谢外科的切胃手术为例,面对合并Ⅱ型糖尿病、脂肪肝等症状的患者,若其肝叶较为肥厚,为了更清晰地暴露胃底并便于医生进行精细操作,医生可能会选择使用两个组织夹。
我们根据各科室的手术习惯来调整磁铁的充磁方向,以确保组织夹之间不会相互干扰,反像轴向充磁的组织夹就能很好的避免相互之间的干扰和影响,又能共同扩大牵拉暴露的范围。当然,随着科室和术式的不断发展,我们也在不断调整和完善组织夹的充磁方式,以适应更多临床应用。
至于磁场对缝针及金属器械的干扰,这的确是一个需要关注的问题。一方面,磁场可以帮助主刀医生在术中更容易地找到缝针;另一方面,如果缝针或器械靠近磁夹,可能会受到磁吸作用的影响,这也是我们说的“驯磁的过程”。我们建议:1.夹线调针:针尾1cm处夹针;2.保持距离:器械与磁夹保持4cm距离;3.专用器械:防磁器械(针持、弯钳等)像胸外科有防磁吸引器、防磁持针器、防磁分离钳。
动脉网:如果局部牵引力度过大,可能会对组织造成过度牵拉损伤,影响组织的正常生理功能,延缓术后恢复;而若牵引力度过小,则无法达到良好的术野暴露效果,影响手术操作的顺利进行。赛德欧的磁牵引术野暴露系统如何控制牵引的力度与精度?
汤博:关于手术过程中长时间使用组织夹可能带来的淤血或组织损伤问题,如果夹住的是需要切除的病变组织,那么长时间夹持并不影响。以减重代谢外科的切胃手术为例,术者在手术过程中会用组织夹夹住患者的肝脏,并通过磁性牵引器将其吸附到腹壁内粘膜上,以便进行后续的切割闭合操作。尽管手术时间较长,但由于肝脏具有强大的再生能力和丰富的血窦,因此并不会产生明显的负面影响。
当然,也得看具体组织,如血管、食管这些不适合直接夹持,临床操作都会有血管吊带悬吊,组织夹夹持吊带也很方便术者进行精细化操作。
在控制牵引力度方面,我们的磁牵引术野暴露系统采用了先进的技术和算法,能够实现对牵引力度的精准控制。通过调整磁场强度和方向,可以确保组织夹以适当的力度夹持组织,既不会造成过度牵拉损伤,又能达到良好的术野暴露效果。
03
应用超500例腔镜手术,将打造多元化磁外科器械矩阵
动脉网:磁牵引术野暴露系统有哪些医院在用?医生们的普遍反馈是什么?
汤博:今年3月,我们在西安交大一附院胸外科完成了80例磁牵引术野暴露系统的临床试验手术。截至目前,磁牵引术野暴露系统已累计完成500余例腔镜手术。
我们的系统已在全国多家医院使用,比如中南大学附属湘雅三院、成都市第三人民医院、中日友好医院、南方医科大学深圳医院、陕西省肿瘤医院、陕西省核工业二一五医院、西安医学院附属宝鸡医院、武汉第八医院等等,获得专家的一致认可,术中暴露充分,操作便捷简单。也很荣幸获得专家“灵动的小手”“第三只磁手”等贴切的称呼。
动脉网:赛德欧接下来在技术、产品、市场方面有何规划?
汤博:在产品线布局方面,除本次获批上市的磁牵引术野暴露系统外,我们还布局了包括一次性磁性消化道吻合器、高仿真全脏器手术训练系统以及普外科器械设备等在内的多元化磁外科相关产品。
随着磁牵引术野暴露系统的成功上市,赛德欧将进一步加大市场推广力度。同时,公司也将持续发力磁外科领域,不断探索与突破,预计明年将推出全新的磁吻合器械,以进一步丰富产品线,提升综合竞争力。
展望未来,我们不仅立足于国内市场,更怀揣着走向世界的宏伟蓝图。目前,公司已对东南亚市场进行了深入调研,期待将磁外科的创新成果惠及全球更多的医生与患者。
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