纳秒脉冲电场肿瘤消融关键技术研究综述

癌症已成为威胁人类健康的主要疾病,传统治疗方法虽有疗效,但都有一定的禁忌证和副作用,而不可逆电穿孔作为一种新的局部物理治疗肿瘤技术,相对于传统的肿瘤治疗方式,具有独特的优势,可用于邻近血管、神经等重要器官和组织的治疗。临床研究表明,微秒级电脉冲产生的细胞不可逆电穿孔在消融肿瘤的同时会带来人体明显的肌肉收缩和心律失常现象,而纳秒脉冲消融肿瘤则通过改变脉冲发生器的硬件实现方式,提高电压,压缩脉宽,克服了上述缺点。本文介绍纳秒脉冲消融肿瘤技术的兴起与优点,综述国内外纳秒脉冲消融肿瘤的研究与临床应用现状,分析纳秒脉冲消融设备的迭代技术优势,从纳秒脉冲功率技术、纳秒脉冲电场分布、电场强度阈值和不同电脉冲参数消融肿瘤带来的不同量效关系等方面展望了纳秒脉冲消融肿瘤关键技术的最新动态及发展方向,并对纳秒脉冲消融肿瘤设备的临床应用进行了展望。

纳秒脉冲电场刺激促进人真皮成纤维细胞成骨的实验研究

目的 探究超短纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Field,nsPEF)是否能够促进成纤维细胞向成骨细胞的表型转化。方法 用0、5 kV/cm的场强刺激成纤维细胞,观察其在普通培养基和三向分化诱导培养基中生长情况,蛋白印迹测定细胞内调控生长及分化Hippo通路下游信号分子水平,并通过体内注射细胞-凝胶复合体进行裸鼠体内成骨实验。结果 5kV/cm nsPEF促进了成纤维细胞的增殖,并促进了成骨、成软骨分化,但对成脂分化影响不显著。低能量脉冲电场刺激抑制了Hippo通路下游各信号分子磷酸化水平,促进了裸鼠体内成骨,灰度分析显示,YAP1及LATS1的磷酸化蛋白与非磷酸化蛋白比值在5 kV/cm的脉冲电场刺激后明显降低,提示HIPPO信号通路受到抑制(P<0.05)。结论 低强度nsPEF刺激有效促进了成纤维细胞的增殖和表型转化,并在裸鼠模型上证实了可行性和有效性。

纳秒脉冲电场技术的皮肤恶性肿瘤应用前景

皮肤恶性肿瘤主要包括基底细胞癌、皮肤鳞状细胞癌和恶性黑色素瘤。对于皮肤恶性肿瘤的治疗主要包括根治性手术和全身治疗。但是手术造成的周围健康组织损伤和全身治疗的副作用在一定程度上影响了患者的预后。纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Field,nsPEF)是一种新兴的电脉冲消融技术,其具有微创、非热能、非药物、几乎不产生瘢痕等优点。在之前的研究中已经证实了nsPEF能够有效地诱导肿瘤细胞凋亡,并且能够激发机体强大的免疫反应。但是目前国内对nsPEF的相关理论知之甚少,本文旨在概述国内外nsPEF在皮肤恶性肿瘤中的应用情况,为nsPEF应用临床提供参考。

高压超短电场脉冲高选择性兔下腔静脉血管平滑肌细胞消融模型建立的探索

目的高压超短电场脉冲通过瞬时、高能的局部电场变化,具有不破坏细胞完整结构、诱导细胞自主凋亡的生物学效应,这在抑制血管重构、管壁增生、血管狭窄方面具有潜在的应用价值。本研究自主研发出一款新型高压超短电场脉冲系统,探究该系统对兔下腔静脉作用后的生物学效应。方法利用1000 V/cm、1 Hz高压超短电场脉冲电刺激实验兔下腔静脉60次,常规饲养后,在术后第3天处死后,解剖分离实验兔下腔静脉血管标本,送HE病理染色常规检查。结果成功制备自主研发新型高压超短电场脉冲系统,高压超短电场脉冲作用点区域平滑肌凋亡,血管壁变薄,局部血管内皮细胞无明显损伤;无电刺激对照区域血管内皮细胞、平滑肌细胞及血管壁结构完整。结论高压超短电场脉冲,具有高选择性消融平滑肌细胞,保持周围血管内皮及平滑肌细胞、组织结构完整性的作用。

纳秒脉冲电场消融治疗心房颤动的前景

导管消融已成为维持心房颤动患者窦性心律的主要治疗方法,肺静脉隔离是最常用的治疗策略。与应用于心房颤动消融的热能相比,不可逆电穿孔(Irreversible Electroporation,IRE)是一种非热替代方法,在细胞上施加高压场以诱导细胞膜发生改变,产生纳米孔,从而损害细胞的完整性和生存能力。纳秒脉冲电场消融(Nanosecond Pulsed Electric Field Ablation,nsPFA)具有通过IRE产生跨壁连续病变的能力,传输到心脏组织的热量较小,并且心肌细胞对电场有超高敏感性,因此,其具有安全性和有效性。本文总结了nsPFA治疗心房颤动的基本原理和当前的科学证据,并将其与最近的实践建议进行结合,讨论新兴技术和未来的发展方向。

纳秒脉冲电场局部消融小鼠三阴性乳腺癌的研究

目的三阴性乳腺癌(Triple Negative Breast Cancer,TNBC)是难治性的恶性肿瘤。纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Field,nsPEF)是一种新型的局部消融方法,适用于浅表肿瘤的治疗。本研究旨在探究nsPEF消融小鼠TNBC的合适场强,并验证其治疗效果。方法分别利用0、20、30 kV/cm的场强进行小鼠4T1肿瘤消融细胞凋亡的研究,并探究免疫细胞浸润的情况。结果30 kV/cm场强组肿瘤完全消融率达54.5%,脉冲后0 h和24 h肿瘤细胞总体凋亡率分别为74.0%、34.8%。CD8^(+)和CD4^(+)T细胞主要位于对照组肿瘤边缘,脉冲后肿瘤内部浸润增加,特别是在消融边界区。结论30 kV/cm的场强可有效消融小鼠TNBC,nsPEF促进免疫细胞向肿瘤内部浸润。

纳秒脉冲电场治疗黑色素瘤的前景

作为一种新型的治疗手段,纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulse Electric Field,nsPEF)在黑色素瘤治疗中显示出了良好的应用前景。本文综述了nsPEF治疗黑色素瘤在细胞实验、动物实验与人体实验方面的研究进展,指出了nsPEF可通过多种机制诱导黑色素瘤消融,并产生长期抗肿瘤记忆抑制其复发转移,同时具有高度靶向效果,不产生额外热损伤。这些独特优势对于黑色素瘤治疗具有广阔的临床应用前景,为临床治疗黑色素瘤提供了新的思路。

基于WOS的纳秒脉冲技术治疗肿瘤的基础研究态势分析

目的了解纳秒脉冲技术在肿瘤治疗领域的研究现状以及分析各国研究的发展趋势。方法在Web of Science中检索纳秒脉冲治疗肿瘤相关的科技文献,利用文献计量学方法,从论文数量、关键词聚类、发文国家和机构以及论文的国际间合作等角度,对纳秒脉冲技术治疗肿瘤领域的研究态势进行分析。结果全球纳秒脉冲技术治疗肿瘤领域的文章共有530篇,2004—2022年发文量的年复合增长率为7.2%。美国的发文量(229篇)、总被引频次(9280次)和篇均被引频次(40.52次/篇)均位于世界首位,中国的发文量(112篇)和总被引频次(1151次)虽仅次于美国,但篇均被引频次(13.39次/篇)排名第7。发文量累积超过20篇的机构共有21家,其中美国和中国分别有9家和4家。结论全球纳秒脉冲技术治疗肿瘤领域在近20年有较大幅度增长。美国在该领域的研究规模最大且实力最强,我国在该领域的影响力仍需提高,应进一步提升研究质量,增加国际合作,同时加强临床实践研究。

纳秒脉冲电场在运动系统中的应用前景

纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Fields,nsPEF)是一种新兴的治疗技术,具有短脉冲宽度和高能量强度等特点。传统的高压脉冲电场已证实该项技术能够成功地应用于食品消毒保存、污水处理、生物育种及恶性肿瘤的电治疗等领域,具有极大的开发价值与应用前景。现在针对nsPEF在恶性肿瘤物理治疗中的研究也已非常深入,但在肌骨运动系统还相对有所不足。本研究从nsPEF在骨折、肌腱/韧带疾患及肌肉损伤中入手,进一步总结nsPEF的重要意义与应用前景,并对未来相关的研究进行展望。

纳秒脉冲电场在肝脏肿瘤消融中的研究进展

纳秒脉冲电场(Nanosecond Pused Electric Field,nsPEF)作为一种新型的实体肿瘤消融物理因子,在肝癌治疗中受到广泛关注,目前已进展到临床研究阶段。大量研究表明,nsPEF不仅能够诱导肝癌细胞凋亡、消融肝脏肿瘤,还能激发机体的先天和适应性免疫反应,抑制肝脏肿瘤的复发和转移。本文对nsPEF在肝脏肿瘤消融中的研究进展进行综述,并对尚需研究和探讨的问题进行展望,以期进一步推动nsPEF肝脏肿瘤消融的应用。

纳秒脉冲电场通过破坏线粒体诱导心肌消融研究

目的通过纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Field,nsPEF)对体内外心肌细胞的实验研究,探讨其对细胞凋亡及对心脏活动的影响,并通过转录组研究进一步探讨机制。方法利用0~20 kV/cm场强对体外H9c2心肌细胞进行各50次电击的消融试验,确定能实现有效细胞凋亡的参数,进一步在此参数下进行小鼠心肌消融及转录组研究。结果15 kV/cm场强+50次电击体外心肌细胞在0、24、48 h的凋亡率分别为62.3%、78.8%、80.6%,可见消融区域线粒体膜结构明显破坏,诱导心肌细胞进入凋亡调控,导致心肌细胞释放细胞色素c;小鼠心肌完全消融率达76.2%。结论15 kV/cm场强+50次电击通过破坏线粒体诱导心肌凋亡并最终实现消融区域心肌细胞坏死性凋亡,且不影响心脏周围的其他组织,可作为心房颤动(Atrial Fibrillation,AF)消融的有效手段。

纳秒脉冲电流检测技术的研发

目的纳秒脉冲电场治疗设备的临床应用,需要准确稳定获取脉冲输出电流幅值。由于治疗用脉冲前沿陡、脉宽短、电磁干扰强,故本研究旨在研发一种新型的脉冲电流检测技术,以实现脉冲电流检测功能。方法采用高性能隔离式电流传感器进行脉冲电流采样,电流信号调制衰减后通过阻抗匹配和差分的方式进行传输,现场可编译门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)缓存模数转换后的电流数字量信号,以通讯方式传输到微控制芯片进行电流数据的分析处理。采用多层板的印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)设计,增强抗干扰性。结果静态直流测试和实际负载下的动态脉冲测试误差均≤5%,实现了纳秒级别的稳定采样。结论该纳秒脉冲电流检测模块能满足医用级治疗设备的应用要求且方便集成,具有较强的临床实用性。

纳秒脉冲电场消融技术的生物机制及其在加速康复外科中的应用前景

为了发挥加速康复外科的优势,需要采用精准微创外科治疗手段,并与重要围手术期治疗方法切入整合。脉冲电场消融技术已在加速康复外科中显示出潜在优势,对于纳秒脉冲电场这一最新迭代技术的基础和临床研究也越来越多。本文着重系统回顾了纳秒脉冲电场在肝癌中的研究进展,揭示纳秒脉冲电场作用于细胞产生影响的机制,阐明这一微创技术在加速康复外科应用中的生物机制。纳秒脉冲具有诱导肝癌细胞凋亡、抑制肿瘤血管生成、激活免疫细胞、减少肿瘤复发与转移的作用。上述消融机制决定了纳秒脉冲电场消融肿瘤的临床应用场景。纳秒脉冲不产生焦耳热,可安全用于紧贴大血管的肿瘤;能突破手术和热消融禁区,微创精准用于大血管旁肿瘤的治疗;通过常温消融降低消融损伤、激活免疫。可以在门诊进行手术,缩短住院时间、降低卫生经济负担。

高流量预氧合技术在胸腹部恶性肿瘤放疗中的可行性研究

目的探索高流量预氧合技术在胸腹部恶性肿瘤放疗中的可行性及其临床价值。方法自2022年1月至2022年2月于浙江大学医学院附属第一医院招募20名健康志愿者行高流量预氧合后单次深吸气屏气测试并采用随机数字表法选取其中10名志愿者进行预氧合后6个循环连续屏气能力测试,并收集临床资料。评估预氧合前后的屏气时长、多次循环屏气能力和各项生命体征变化情况,制定可行的预氧合方案。结果20名志愿者进行适度深吸气屏气(室内空气)、最大限度深吸气屏气(室内空气)、预氧合吸氧5 min后最大限度深吸气屏气和预氧合吸氧10 min后最大限度深吸气屏气,屏气时长分别为(48.87±12.65)s、(59.10±13.88)s、(109.02±29.01)s和(113.85±31.25)s。预氧合吸氧5 min和10 min均可有效提升屏气时长,与最大限度深吸气屏气比较,差异均具有统计学意义(均P<0.05)。预氧合吸氧10 min与5 min后屏气时长比较,差异无统计学意义(P=0.615)。10名志愿者行预氧合吸氧5 min后最大限度深吸气屏气,并进行6次循环屏气测试,屏气时长为(103.21±20.31)s。6次屏气时长比较,差异无统计学意义(P=0.261)。20名志愿者试验过程中血氧饱和度、血压和心率等各项指标未有明显变化(均P>0.05)。结论5 min高流量预氧合技术可以有效提升屏气时长,对于胸腹部恶性肿瘤放疗中呼吸运动控制是可行的,具有较高的临床应用价值。

不可逆电穿孔肿瘤消融技术的过去和现在

不可逆电穿孔(Irreversible Electroporation,IRE)是在脉冲电场作用下,细胞膜脂质双分子层或生物组织产生不可逆亲水性孔道的现象,其生物效应为使细胞产生凋亡或死亡。2021年,国家药监局批准了2个国产IRE设备上市。至今,这个技术已经在国内多家医院进行了肝癌、胰腺癌、前列腺癌等的临床治疗应用,取得良好的治疗效果。本文综述了IRE肿瘤消融技术的国内外发展情况,从其发展脉络展望未来发展方向。

不可逆电穿孔技术在肝癌消融治疗中的应用

不可逆电穿孔(IRE)是一种新型非热能消融方法,该技术利用高压脉冲电场在细胞膜上形成不可逆纳米级微孔,而不损伤周围重要血管或胆管结构,具有并发症少、安全性高和恢复快等优点,在肝癌治疗中展现出广阔的应用前景。本文对IRE技术在肝癌消融治疗中的作用机制、应用优势、有效性、安全性和发展方向作一介绍,以期为该技术的临床应用和推广提供参考。

不可逆电穿孔胰腺癌消融临床应用的系统分析

目的通过系统分析探讨不可逆电穿孔技术(Irreversible Electroporation,IRE)对胰腺癌消融的有效性和安全性,为临床使用IRE治疗胰腺癌提供证据。方法检索PubMed、Web of Science、Cochrane Library、Embase、Scopus、中国知网、万方数据库、维普数据库和中华医学期刊全文数据库,纳入IRE技术治疗胰腺癌的随机对照试验和临床对照试验,检索时限均为建库至2022年12月。根据纳入与排除标准,2位研究者独立筛选文献、提取数据和评价纳入研究的方法学质量,使用RevMan 5.4软件进行Meta分析。结果共纳入8个研究,其中5个研究报告了安全性。Meta分析显示IRE技术联合化疗对胰腺癌患者治疗后,完全消融率和12月生存率均优于单独化疗组,差异具有统计学意义(P<0.05);IRE联合化疗组不良反应发生率也显著低于单纯化疗组,且差异具有统计学意义(P<0.05)。结论IRE联合化疗治疗胰腺癌的有效性及安全性相较于单纯化疗组具有显著优势。由于本研究纳入研究样本量较少,一定程度上降低了结果的可靠性,未来仍需进一步验证IRE技术对胰腺癌的疗效和安全性。

以“同质化”为导向的规范化培训入科教育模板建立的探索

目的通过调查与分析浙江大学医学院附属医院住院医师入科教育的现状和存在问题,为全国推广规范化入科教育提供理论依据。方法自行设计调查问卷,从入科教育时长、培训方式,培训内容等方面,通过问卷星对超声科住院医师进行调查,结果采用SPSS 19.0进行统计分析。结果共有112名住培学员参与调查,其中男性24名、女性88名。在入科教育需求度方面,投票率超过60%的项目列为必选项目,包括科室介绍、培训计划、出科考核、科室规则制度和医德医风及医患沟通。投票率低于60%的项目列为可选项目,包括医学素养与人文、新老学员经验交流会。结论在规范化入科教育模板的基础上结合“个性化入科教育”是能否将规范化入科教育全面推广的重要因素。

脉冲电场用于环肺静脉电隔离消融治疗心房颤动的进展

环肺静脉电隔离是心房颤动(房颤)的常规治疗目标。脉冲电场作为非热能量,提供高能瞬时脉冲释放能量至心肌细胞膜,产生不可逆电穿孔,使细胞内容物泄漏,破坏细胞内环境稳态,导致细胞死亡,同时炎症反应轻微。推动房颤消融治疗进入了新的阶段。该文就脉冲电场消融及其导管用于环肺静脉电隔离消融治疗房颤的最新进展进行综述。

肾细胞癌常规超声及超声造影特征

目的观察肾细胞癌(RCC)及其常见病理亚型的常规超声及超声造影(CEUS)特征。方法纳入94例RCC(恶性组)及34例肾脏良性病变患者(良性组),将恶性组分为肾透明细胞癌(ccRCC)亚组(n=74)和肾乳头状细胞癌(pRCC)及肾嫌色细胞癌(cRCC)亚组(n=16);比较良、恶性组及恶性组2亚组病灶常规超声及CEUS特征。结果恶性组主要表现为低回声(63/94,67.02%)、快进(84/94,89.36%)、快退(58/94,61.70%)及高增强(68/94,72.34%),良性组主要表现为高回声(20/34,58.82%)、快进(22/34,64.71%)、慢退(16/34,47.06%)及高增强(15/34,44.12%);组间病灶回声、CEUS增强方式、消退方式及增强强度差异均有统计学意义(P均<0.05)。恶性组内2亚组病灶增强程度差异具有统计学意义(P<0.05),ccRCC主要表现为高增强(61/74,82.43%),pRCC及cRCC主要表现为低增强(10/16,62.50%)。结论RCC,尤其ccRCC超声多表现为低回声、快进、快退及高增强;常规超声及CEUS对术前诊断RCC有一定价值。