牛立志 曾健瀅 張志凱 李家亮

不可逆電穿孔(irreversible electroporation，IRE)消融技術是一種不依賴熱量形式的新興腫瘤消融技術。它利用微創(chuàng)電極針傳遞毫秒級電脈沖[1]，形成外來電場改變細胞膜磷脂雙分子層的跨膜電位，使細胞膜進行重排，細胞表面出現(xiàn)很多納米級孔隙，導致細胞膜滲透壓升高，當脈沖能超過某個電場閾值時，造成不可逆的細胞損傷，引起細胞凋亡并最終導致細胞死亡[2-3]。近年來，該技術已開始運用于治療肝癌[4-5]、肺癌[6-7]和腎癌[8-9]，并在胰腺癌治療領域進行了初步嘗試。胰腺癌是一種高度惡性的消化道腫瘤，病死率高。究其原因主要是由于80%胰腺癌患者在確診時已出現(xiàn)局部進展或轉移，從而失去手術機會[10]，且放化療療效不佳[11-12]。由于IRE技術不受熱降效應的影響，可有效消融大血管周邊組織，并限制細胞外基質損傷和保護大血管及膽管架構。因此，IRE技術可能是治療鄰近門靜脈、深靜脈以及膽總管等重要管腔的胰腺癌一種有重要意義的選擇。

一、IRE設備及其原理

目前，市售的納米刀系統(tǒng)(NanoKnife?，美國Angio Dynamics公司)主要由高壓發(fā)生器和針樣電極探針兩部分組成。前者控制電壓、電流以及脈沖寬度、間隔和數(shù)目，后者釋放能量進入靶組織。能量經(jīng)過單極或雙極探針從其尖端幾厘米的活性端釋放。發(fā)生器可發(fā)出3 000 V能量，最大電流50 A，脈沖寬度20～100 ms，最大100脈沖，最大脈沖寬度100 ms，脈沖間隔250 ms～3.5 s，探針活性段2～4 cm，電極探針直徑19號，活性頂端4 cm。一次消融使用2根或更多單極探針或單根雙極探針。單極探針使用數(shù)目取決于所要消融的組織大小和形狀。治療可經(jīng)皮、腹腔鏡或開放性手術完成。先將腫瘤大小和形狀輸入IRE系統(tǒng)，然后制定治療計劃，并在電腦界面上顯示出來。術者可以根據(jù)術中實際情況，如腫瘤大小和形狀，對計劃進行調整，以保證精確性和療效，一般最多可同時使用6根電極探針(19號)置于腫瘤周圍。IRE可通過短時而強大的電場引起構成腫瘤細胞膜的磷脂雙層發(fā)生納米級穿孔，即超過0.5 V/nm的電場作用于靜態(tài)細胞，形成穿膜性電勢，細胞膜發(fā)生雙電性崩解，水進入細胞內，形成親水性孔隙[13]。整個過程發(fā)生在幾納秒內。孔隙大小是納米級。細胞類型不同，形成的孔隙有所差異。在豬的肝臟，IRE形成的孔隙平均340～360 nm。如果納米級穿孔引起某種程度損害，但細胞可完全修復和生存，稱為可逆性電穿孔。不可逆性電穿孔是指細胞膜穿孔造成的損傷不可逆并導致細胞凋亡。

二、胰腺癌IRE消融的臨床前研究

安全性是IRE消融胰腺癌技術能否獲得臨床認可并加以推廣應用的前提。為此，多位學者通過動物實驗進行了臨床前研究。Bower等[1]報道，所有實驗動物未見術后直接并發(fā)癥和心率不齊。術后白細胞、淀粉酶和脂肪酶水平會短時間升高，而在3 d內恢復到正常水平，但ALT持續(xù)升高。另外，術后1、3 h出現(xiàn)瞬時低血糖，5 h后緩解，術后1 d恢復正常。尸檢顯示腹腔內輕度粘連、無腹水、胰腺無壞死，并且沒有引起胰腺炎的臨床顯著證據(jù)或引起周邊血管損傷性血栓。Jose等[14]對IRE消融裸鼠胰腺移植瘤的安全性進行了研究，他們發(fā)現(xiàn)術后4～6 h，血清AST、ALT、淀粉酶、脂肪酶和血糖有一短暫性升高，術后24 h恢復正常。Charpentier等[15]研究顯示，如同微波消融和射頻消融等其他消融手段一樣，IRE同樣會引起插針部位出血，但所有實驗動物均存活到指定時間且無明顯并發(fā)癥發(fā)生，未引發(fā)胰腺炎，其原因可能是由于消融范圍小而局部化、胰管耐IRE性強以及采血時間點未盡理想。他們同時指出，由于IRE過程會產(chǎn)生高壓電流，需要給予可逆的化學阻抗藥物防止肌肉收縮。而且，IRE有引發(fā)心率失常的報道，可通過心臟同步將心率失常的風險最小化。

為闡明IRE的有效性，多個實驗室進行病理組織學研究。Charpentier等[15]首次利用豬模型進行胰腺IRE消融術。他們將兩根單電極探針插入胰腺組織實質，使針間距為10～15 mm，電極露出20 mm，設置輸出脈沖1 500 V/cm，脈沖長度100 ms，一次消融過程輸出90次脈沖。結果顯示IRE消融后胰腺首先出現(xiàn)水腫和出血，2 h后組織學觀察顯示消融區(qū)域出血壞死，血管和胰管對IRE的耐受性良好，48 h后消融區(qū)域壞死，但血管和胰管被保留，2周后消融區(qū)域至邊界10 mm發(fā)生纖維化，胰管仍保留完好，距邊界15 mm無組織學改變。

Bower等[1]開腹直視和超聲引導下的豬胰腺IRE消融實驗均顯示，壞死區(qū)與未消融區(qū)界限清晰；消融區(qū)胰腺組織顯著壞死，大小為3 cm×2.8 cm，血管結構完整。通過論證，他們認為：(1)胰腺組織耐受性取決于輸出電壓設置優(yōu)化。(2)胰腺炎可快速恢復且能保存血管結構。(3)IRE可誘導整個消融區(qū)域細胞發(fā)生凋亡而死亡。(4)凋亡細胞死亡可避免纖維化瘢痕形成和由于射頻技術熱凝固壞死引起的組織架構損失。

Jose等[14]研究了裸鼠胰腺移植瘤的IRE消融，他們將以螢光素酶標記的人胰腺癌細胞株BxPC3移植到裸鼠胰腺，4～5周后腫瘤直徑達到2～5 mm時，40只裸鼠分為兩組。對照組16只僅行開腹手術，未對胰腺移植瘤行任何治療，治療組24只行開腹胰腺移植瘤IRE消融術，參數(shù)為電場強度2 500 V/cm，脈沖寬度100 μs，脈沖個數(shù)為10。IRE消融術后1、7、14 d分批處死裸鼠。結果顯示對照組移植瘤大體見體積增大，顏色明亮；治療組移植瘤停止生長，呈褐色，14 d后呈黃色，且與周圍組織界限清楚。治療組移植瘤明顯降低(44%)或消失(50%)，30 d后有小部分(19%)治療組移植瘤增殖增加，另外在實驗結束時有25%的治療組移植瘤消失。病理檢查見對照組移植瘤生長活躍；治療組移植瘤出血、壞死和周圍淋巴細胞浸潤。對照組移植瘤Ki67免疫反應性較強；治療組移植瘤Ki67多數(shù)為陰性，少數(shù)檢測到活性表示消融不完全。CD31檢測結果為抗CD31在移植瘤微血管中顯示良好，表明移植瘤微血管已被破壞。對照組裸鼠中位生存期為42 d，治療組為88 d。

三、胰腺癌IRE治療的臨床研究

IRE作為一種姑息治療技術適用于不能手術治療、化療或標準治療的晚期胰腺癌患者[16-17]。IRE治療局部晚期胰腺癌的適應證包括：(1)準確分期的胰腺癌(包括使用CT、MRI檢查)，并用腹腔鏡檢查確認無隱匿性轉移；(2)完成3、4個月的誘導化療或根據(jù)患者狀況聯(lián)合放療；(3)腫瘤最大徑和前后徑≤3.5 cm。相對禁忌證：(1)腫瘤最大軸或化療前腫瘤長徑>3.5 cm；(2)不能耐受氣管全麻；(3)房顫；(4)KPS評分<80分。絕對禁忌證：(1)腫瘤長徑>5 cm；(2)有遠處轉移；(3)誘導化療后局部腫瘤直徑進展>30%；(4)心臟負荷測試發(fā)現(xiàn)可誘導的心肌缺血或不可控心絞痛[18]。

Martin等[18]對IRE治療局部晚期胰頭癌開放性手術的操作步驟進行了詳細的分步說明：(1)上腹正中自劍突下延至臍下4 cm切口；(2)深入探查和放置湯姆遜牽開器；(3)使用超聲探查技術確保肝臟無轉移、經(jīng)胃超聲技術以確保局部進展性胰腺癌不適于切除術、超聲評估腫瘤三維大??；(4)確定進針的位置和方向；(5)B超引導確保腫瘤消融范圍且消融足夠的邊界；(6)深麻和鎮(zhèn)靜，輸出脈沖；(7)確認IRE輸出有效；(8)使用連續(xù)超聲和多普勒技術確認重要結構血液流動和保持開放；(9)外科醫(yī)師判斷是否需要預防性胃空腸吻合術、安置J型管或膽管空腸吻合術。

IRE治療局部進展性胰腺癌，術后不良反應和并發(fā)癥主要包括以下幾個方面：血液學改變(7.4%～11.1%)、腸梗阻(3.7%～7.7%)、膽漏(3.1%～7.4%)、肝門靜脈血栓(7.4%～7.7%)、深靜脈血栓(3.7%～7.7%)、腎衰竭(3.1%～3.7%)、腹水(3.7%～7.7%)、傷口感染(7.7%～12.9%)、脫水或生長遲緩或惡心(12.3%～14.8%)、出血(4.6%～5.6%)、腹瀉(0～5.6%)、十二指腸漏(0～3.7%)、肝衰竭(1.9%～6.1%)、胰漏(0～3.7%)、其他(18.5%～40%)。90 d病死率為1.9%～14.3%[17,19-21]。另外，Narayanan等[17]還報道患者發(fā)生自發(fā)性氣胸、皮下血腫和胰腺炎各一例。

4篇回顧性分析對IRE治療胰腺癌的局部復發(fā)率與無病生存期進行了報道(表1)。其中Martin等[19]報道局部無進展生存期、遠端無進展生存期及總生存期分別為14、15、20個月。

表1 IRE治療胰腺癌的局部復發(fā)率與無病生存期

四、總結

雖然IRE消融胰腺癌技術在實驗室研究和臨床應用中處于剛剛起步階段，但初步結果顯示，IRE消融可有效治療胰腺癌，且膽漏、胰漏和十二指腸漏等嚴重并發(fā)癥發(fā)生率較低，具有其獨特優(yōu)勢。由于IRE技術發(fā)展時間不長，從理論到實踐還有許多不成熟之處。電脈沖治療儀器的研制、治療機制的完善、最佳參數(shù)的選擇，殘存腫瘤細胞的處理等方面都有待進一步研究，相信在不久的將來，IRE技術將成為惡性腫瘤治療的又一個強有力武器。

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