纳秒脉冲电场精准消融肝静脉周围组织的安全性研究

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背景与目的:纳秒脉冲电场(nanosecond pulsed electric field,ns PEF)消融是一种新型的基于高压电脉冲的局部治疗方法,可用于多种实体肿瘤的消融治疗。与以射频消融(radiofrequency ablation,RFA)为代表的传统热消融方法相比,这种非热依赖的电消融方法能够避免因热量积累,局部高温而损伤重要血管结构,有望用于肝门周围难治性肝脏肿瘤的消融。本研究旨在确定纳秒脉冲电场消融临床前大动物肝静脉周围组织的安全性和可行性,并观察其对肝静脉的影响,以确定该技术是否能弥补临床现有消融方法的不足。研究方法:(1)将36只新西兰白兔随机分为预实验组(12只)和实验组(20只)。对所有兔进行静脉诱导+吸入麻醉维持,实时心电监护;开腹直视下将纳秒脉冲双针电极置于肝静脉周围,有效进针深度2 cm,消融参数:脉冲宽度300 ns,脉冲数800次,施加电压25 k V,总消融时间800 s。预实验组以电极针距为变量,测量肝静脉周围肝脏组织电阻值。实验组针距固定为1cm,分别在消融前2小时、消融后2小时、2天、7天、14天、28天取血及处死后取肝脏标本,进行血化验及苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色,沿时间轴动态观察消融后兔血化验指标及消融区域内肝脏组织及肝静脉病理变化。(2)对15头实验猪进行全身麻醉+神经肌肉阻滞,彩超引导下将双针电极置于不同直径肝静脉周围。根据消融区域内肝静脉直径将其分为三组:直径<4 mm,直径4-6 mm,直径>6 mm。参数设置:脉宽300 ns,脉冲数500次,施加电压25k V,总消融时间500 s,针距1-1.5cm,分别在消融前1小时、消融后1小时、1天、3天、7天、14天取血及处死后取肝脏标本,进行血化验及HE染色,沿时间轴动态观察消融后猪血化验指标及消融区域内肝脏组织及肝静脉病理变化。研究结果:(1)兔消融后肝功能、心肌酶等指标出现一过性(术后2小时-2天)升高,术后7天基本恢复正常;血常规、胆红素、肌钙蛋白等指标未发生明显变化。组织病理学随访结果显示,纳秒脉冲消融区域内肝静脉周围组织实现完全消融,消融区域边缘肝静脉血管结构保存完整,胆管上皮细胞受到轻微损伤。(2)猪消融后肝功能指标出现一过性(术后1小时-3天)升高,术后7天基本恢复正常;胆红素、血常规指标未发生明显变化。纳秒脉冲治疗后,肝静脉周围组织实现完全消融;与小管径肝静脉(直径<4 mm和直径4-6 mm)相比,大管径肝静脉(直径>6 mm)血管内皮细胞受消融损伤更小,术后14天能够完全恢复。(3)消融过程前后,实验动物(白兔及实验猪)未观察到脉冲放电所致骨骼肌抽搐,异常心电活动或不稳定生命体征。术中超声未发现明显穿刺所致大出血、气胸、皮下血肿、血栓形成等,穿刺部位未发生感染等并发症。结论:纳秒脉冲电场可以实现临床前大动物体内肝脏组织的完全消融,同时能够避免损伤消融区域肝静脉管道结构,验证了其精准消融肝静脉周围组织的安全性,有望弥补传统热消融在肝门等难治部位肿瘤消融中的不足。
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