唯一非热消融技术——不可逆电穿孔(IRE)
癌症是对人类健康和生命的严重威胁,是人类景主要的死因之一。报告显示,全国新发恶性肿瘤病例约380.4万例,死亡病例229.6万例。也就是说,每65个人当中就有1名癌症患者,每年有超过400万人被确诊癌症,每天有超过1万人确诊癌症,每分钟就有超过5人死于癌症!临床上除了传统的手术、放疗、化疗三大常规手段之外,又有了靶向、免疫、微创介入等精准技术的广泛应用。其中局部消融技术越来越受到临床青睐,它以缩短住院时间、
对患者身体损伤小等优点成为肿瘤的新手段之一,局部消融包括热消融和冷消融。热消融包括射频消融、微波消融、氩氦刀消融、聚焦超声消融还有其他激光消融等,由于传统的消融技术采用的是温度消融,导致肿瘤靠近胃肠道、胆管、尿道、神经等重要组织时成为消融禁区,且大血管也因热沉降效应而影响疗效。唯一非热消融技术——不可逆电穿孔(irreversible electroporation, IRE)消融技术作为一种新兴的手段,避免了术中邻近组织结构不可逆损伤及“热沉效应”的尴尬。
一、不可逆电穿孔(IRE)技术原理
早在20世纪90年代,科学家们发现使用高达1千伏的能量在细胞膜上产生可逆微孔的可逆电穿孔技术,可以让基因药物或化疗药物进入细胞,开启了基因和电化学的篇章。国内在2002年左右逐渐开展不可逆电穿孔临床应用的基础研究和设备研发。美国加州大学的Rubinsky及其同事的研究也发现,将靶区间的电压增加到3千伏,会在细胞膜上形成不可逆微孔,引起细胞凋亡,并激活单核-巨噬细胞系统,吞噬、清除凋亡细胞。
纳米刀技术由美国AngioDynamics 公司研发,2018年有北京名赫医疗科技有限公司引入国内。该技术是通过释放1500~3000 V的直流(25~50A)高压电脉冲,作用于肿瘤的细胞膜磷脂双分子层,导致细胞膜形成多个纳米级的不可逆孔道,破坏细胞内外平衡,从而促使细胞凋亡,体内吞噬细胞将细胞碎片吞噬掉,同时激活机体免疫反应,从而发挥控制肿瘤的作用。
纳米刀还能够通过超声、CT和MRI等进行影像导航和监控。在影像设备的辅助下,可以对纳米刀探针的定位、标靶区域的消融过程以及最终消融区的大小进行实时监控,影像中还能清楚显示未消融的残余肿瘤细胞,及消融区周围组织的变化,从而确保消融效果。
二、与其他传统消融技术比较
与其他肿瘤技术的比较
热消融就是加热,把肿瘤组织烧死,一般70度以上数分钟。微波消融速度很快,热效应很好,但缺点是温度不能控制,疼痛感严重,时间长了可能把非肿瘤组织也烧死。而射频消融相对微波消融其功率和热效应要差,速度慢,但温度可控,范围可控。热消融的好处是
可以凝血,因此不容易引起出血,但也有其缺点,即热呈递效应,病灶有时候加热不彻底,或容易碳化。
冷冻消融是用氩气和氦气(氩氦刀)快速冷冻时,细胞内形成冰晶后缓慢融化,使肿瘤细胞崩解。冷冻消融的好处是肿瘤组织的大分子结构保存较好,刺激机体的免疫功能把其他肿瘤杀死,使其他小病灶或转移病灶也消失。热消融如果不彻底可能会刺激肿瘤生长,因此要求彻底消融,而冷冻消融可以减瘤,除了消融的部位,肿瘤也会继续萎缩。另外冷冻消融不会造成病人的疼痛,但是冷冻消融也有其缺点,消融时间较长,且容易消耗血小板,引起出血。
物理消融术已在进行中肝癌有3个问题,即肿瘤消融不全面,血管损伤,肠壁和胰管损伤。但是,纳米刀方法没有此限制。由于纳米刀只需要很少的能量输入就可导致细胞死亡,纳米刀消融用时更短、更高效,相比其他物理消融,纳米刀可以有效保留周围组织结构,不损伤血管、胆管、输尿管等组织结构,且不受热沉效应影响,消融更彻底,消融边界更清晰,由于纳米刀是诱导细胞凋亡,在1个月内就会出现很明显的病灶缩小,同时会激活人体内免疫系统,有助于机体对肿瘤的控制,因此,纳米刀在恶性肿瘤及靠近肝门区、胆囊胆管、胰腺、输尿管的肿瘤具有独特优势。
生活中最常见纳米技术
三、不可逆电穿孔(IRE)优势
时间短
对于直径约3cm大小的实体肿瘤,经典的纳米刀是使用90个100μs的脉冲。单次纳米刀灭活时间少于1分钟,即使是采用3到4次的重复灭活,总的纳米刀时间也不超过5分钟。这当然归功于利用极端高速的电场造成了细胞死亡。而热消融需要相应的温度,它是由于机械能使离子摩擦或持续的冷冻和融化组织产生,这种技术实际上延长了灭活的时间(大约在15到60分钟)另外,由于纳米刀手术时间短,麻醉时间也相应缩短,进而可减少术后疼痛等不良反应,缩短住院时间和减少费用。如果应用体外CT引导下行纳米刀消融术,身体素质好的患者,当天或者第二天即可出院。
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