魏颖恬，肖越勇，张 肖，张啸波，何晓锋，张 欣，李 婕，杨 杰

(中国人民解放军总医院放射诊断科，北京 100853)

·综述·

胰腺癌纳米刀消融参数的设置原则与临床应用

魏颖恬，肖越勇*，张 肖，张啸波，何晓锋，张 欣，李 婕，杨 杰

(中国人民解放军总医院放射诊断科，北京 100853)

纳米刀(不可逆电穿孔)已被证实为一项安全、有效的肿瘤消融治疗方法，近年其在局部晚期胰腺癌治疗中的应用体现出明显优势，但是对纳米刀相对复杂的消融技术参数的选择和应用还存在一定困难。本文主要对纳米刀消融术在胰腺癌治疗中的优势、消融方式选择以及消融参数设定等进行综述。

电穿孔；胰腺肿瘤；局部晚期；消融

目前，胰腺癌已成为癌症患者的第4大死亡原因。由于胰腺癌生长速度较快且生长时多包绕周围血管、胰管及神经组织，故发现时已有约80%的患者无法接受外科手术治疗，且此时患者腹痛、胆道系统梗阻及胃肠道排空障碍等症状已十分明显。对胰腺癌的治疗仍是一个世界性的难题[1]。纳米刀消融使胰腺癌的治疗有了突破性的进展，为大部分失去手术机会的胰腺癌患者，尤其是局部晚期胰腺癌(locally advanced pancreatic carcinoma， LAPC)患者，创造了有效且安全的治疗机会。对于LAPC的治疗，除延缓肿瘤进展外，如何有效减轻胰腺癌引起的临床症状、提高患者生活质量仍需进一步深入研究。本文将对纳米刀消融术在LAPC治疗中的选择应用、治疗方法以及消融参数选择进行综述。

1 纳米刀消融原理及优势

纳米刀消融又称不可逆电穿孔术(irreversible electroporation, IRE)，是基于微秒级高压电脉冲释放引起肿瘤细胞膜不可逆穿孔，从而造成细胞凋亡的一种新型肿瘤消融治疗方式。由于消融过程中消融区不产生温度变化，故相对于临床常用的冷或热消融，也称为常温消融。目前临床纳米刀消融治疗的基本方式主要有3种：外科开腹术中直视下消融、影像学引导下(CT、超声)经皮穿刺消融及腔镜辅助下消融[2]。对于胰腺癌，尤其是位于胰头部的肿瘤，由于其毗邻肠系膜上动静脉、十二指肠、胆总管及腹腔干等重要结构，且神经组织较丰富，故肿瘤生长过程中易侵犯上述组织，引起胰、胆管及十二指肠梗阻以及疼痛。以往肿瘤消融如射频、微波、冷冻及放射性粒子植入等，由于其穿刺及消融过程中可引起上述组织结构损伤，故易造成出血、胰液外漏等并发症，且肿瘤复发率较高[3-8]。胰腺癌的放化疗或放化疗联合外科手术切除疗效亦不理想，5年生存率不足5%[1-2，9]。纳米刀消融的优势在于其高压电脉冲方式，仅对消融区细胞膜脂质双分子层进行穿孔，不会造成严重的细胞外基质损伤，血管、胆管、神经组织等由于富含胶原组织及弹性纤维不会产生不可逆损伤，且无热沉效应，重要结构得以保留，减少了出血和胰、胆漏的发生[10]，故纳米刀是目前唯一可对上述组织进行消融的物理技术。

2 纳米刀消融的适应证及治疗模式

随着对纳米刀研究的深入，临床纳米刀消融的适用范围也逐渐扩大。Thomson等[11]认为对于3 cm以下的肿瘤，纳米刀消融可达到最佳疗效。Narayanan等[9]认为，术前腹部检查显示有明显门静脉分支阻塞合并区域性门静脉曲张的患者不适合纳米刀消融，因为此类胰腺肿瘤患者多同时伴有门静脉高压性胃病，术中或术后均有可能造成消化道大出血。Martin等[12-13]在纳米刀消融胰腺癌的早期研究中建议，对于LAPC患者应在术前进行3～4个月的诱导化疗，纳米刀手术可获得更好的效果，但如果化疗期间肿瘤无缩小，直径反而增加超过30%，则不适合接受纳米刀消融治疗。目前对于适合接受纳米刀消融的肿瘤大小尚无定论，但受纳米刀针数及消融时间的限制，对于直径6～8 cm的实体肿瘤需分段布针逐步消融。随着肿瘤个体化治疗理念被广为认可，对于纳米刀消融治疗LAPC的方式也逐渐多样化，临床医师可根据患者自身条件及意愿选择治疗模式。目前主要包括三种治疗模式：纳米刀单独消融治疗、纳米刀结合放化疗、局部病灶部分切除联合纳米刀消融等。国外学者[14]通过对纳米刀消融相关文献进行统计分析，发现76例接受纳米刀消融术治疗的胰腺癌患者中96%为LAPC，4%患者消融时已发生远处转移；对于化疗效果较差的患者，纳米刀仍可作为一种“挽救疗法”，缓解患者临床症状。虽然放化疗可减轻患者疼痛，但一般仅可维持8～12周[15]。Martin等[16]在一项关于纳米刀消融治疗早期胰头癌的研究中发现，患者在纳米刀消融术后90天时芬太尼的使用剂量可降至术前的1/3左右，明显减轻了患者疼痛症状。

3 胰腺肿瘤纳米刀消融参数设置及布针原则

3.1消融参数设置 电脉冲释放对细胞膜造成的影响分为可逆及不可逆两种，主要取决于消融电压大小，电场强度为50～1 000 V/cm时，其对细胞膜产生可逆性穿孔，通常于180 min后闭合[17-18]，当电场强度为1 000～3 000 V/cm时，则可对细胞膜产生不可逆损伤，引起细胞凋亡。由于不同组织结构导电性不同，消融所需电压也不同，电压过高会引起组织损伤[19]。细胞通透性改变可使组织导电性增加。消融区域温度升高与电极针间电压、针尖暴露长度，脉冲长度等相关。Garcia等[20]在动物实验中发现，消融时间过长同样会引起组织热损伤，因为消融时间过长时，在低于正常组织变性的温度时即可产生热损伤。

目前国内外临床研究[19-22]对于胰腺部肿瘤消融所采用的针尖暴露长度多为1.5 cm，电压1 200～1 800 V/cm, 波长70～100 μs，脉冲数为90；对于胰腺部肿瘤消融尚无标准治疗的参数，术者可根据患者自身情况及肿瘤大小、位置等进行调整。

3.2布针原则 纳米刀采用平行布针原则即尽量保持纳米刀电极针两两平行(暴露端在同一平面内)，术中可根据引导方式不同进行针距测量，采用CT引导时可根据术中三维重建图像测量针尖距离，尽量保持针与病灶长轴平行，针距一般在1.5～2.3 cm，以2.0 cm应用最多[2，9-10，12，21-23]。对于肿瘤较大或形态不规则者，消融结束后可拔针1.0～1.5 cm继续消融，确保消融范围能够覆盖完全。

3.3避免电流过高导致的局部产热效应 纳米刀虽为非热能消融方式，但由于局部电流影响及组织本身具有导电性，在脉冲释放过程中，消融区域内实际存在温度变化，主要与消融参数设定有关。纳米刀消融区域内热量的产生主要与脉冲释放时间及针尖暴露长度等因素相关，Dunki-Jacobs等[19]分别在针尖暴露 1.5 cm、2.0 cm及3.0 cm时对猪肝进行纳米刀消融温度变化测试，发现在针尖暴露长度为3.0 cm时消融区域温度最高，但与其他针尖暴露长度比较差异无统计学意义，因此纳米刀消融针尖暴露端长度并非与消融区温度升高呈正相关，尚需进一步研究。对于电极针间脉冲释放能否达到良好消融效果，脉冲释放前需对消融进行预测试，即电极针到位后，采用每组电极针暴露端1.0～1.5 cm，电压1500 V/cm，波长 90 μs的参数进行10～20个脉冲测试。测试及消融结束后可通过电压及电流波形变化进行消融效果评估，测试电流一般为20～35 A即可开始正式消融，如电流过低将导致消融不完全，可通过增加暴露端长度或提升电压进行调整，电流过高会引起不必要的组织热损伤，如电流超过50 A，系统将自动终止脉冲释放[22]。

3.4脉冲数对局部温度升高的影响 在纳米刀消融治疗中，为了提高消融效率，可适当提高脉冲数目，但应注意过多地提高脉冲数目将导致消融区域局部电流升高，增加组织蛋白质变性及热损伤危险。目前临床在胰腺肿瘤的纳米刀消融治疗中，脉冲数目选择90～100较为安全。

4 临床应用现状及展望

目前纳米刀消融术已在国内外临床广泛应用，并在LAPC的治疗中取得肯定疗效。研究[24]表明，肿瘤间质在恶性肿瘤病程进展中起关键作用。肿瘤间质主要由瘤周大量炎性成分及血管、神经组织等构成，可与肿瘤组织相互作用促进结缔组织增生，加速恶性肿瘤发展及播散，并可提高肿瘤耐药性[25-26]。细胞间质作用多与上皮源性肿瘤相关，因此胰腺癌的发生机制可能与细胞间质反应相关，而纳米刀消融可能破坏了肿瘤与肿瘤间质的结构关系，从而增加化疗药物疗效，延缓肿瘤进展。有学者[9]主张将纳米刀与一线化疗药物联合应用。Bhutiani等[27]在鼠实验中发现纳米刀消融可通过联合吉西他滨增加消融区域组织药物浓度，从而降低胰腺癌复发率。Martin等[2]在对200例LAPC患者的临床研究中发现，纳米刀联合放化疗可提高患者生存率，中位生存期可达24.9个月。采用纳米刀消融治疗的患者，通常在纳米刀消融术后1、3、6个月对纳米刀疗效进行评估，对于消融后肿瘤缩小可达外科手术切除标准的患者，如条件允许，可继续采取手术切除治疗；对于肿瘤缩小未达切除标准者，纳米刀消融术后可进行辅助化疗。Månsson等[28]认为，影像学引导经皮穿刺LAPC纳米刀消融可以有效避免感染、腹膜后出血、吻合口瘘等外科手术后引起的并发症，患者恢复较快，中位生存期可达17.9个月。Belfiore等[29]采用CT引导纳米刀消融术治疗20例LAPC患者，术后第1天仅2例出现轻度并发症；对于无并发症及明显禁忌证的患者，消融术后当天即采用吉西他滨联合奥沙利铂进行化疗，术后6个月复查肿瘤体积缩小42.89%。

随着对纳米刀消融治疗LAPC的有效性及安全性不断探索，其优势也日益突出，但目前对于纳米刀消融治疗胰腺癌的患者选择、消融参数设定、消融范围以及消融方式选择方面仍无统一标准。纳米刀不仅可单独应用于LAPC的治疗，还可结合放、化疗或作为减瘤手段为外科手术创造机会。对于纳米刀联合化疗药物方案、剂量、时间以及何时能够达到消融最佳时机、如何根据患者自身情况选择合理的治疗方案等尚需一个标准的临床应用指南[22]作为指导。如何在保证安全的前提下，最有效地对胰腺肿瘤进行纳米刀消融仍是进一步探索和研究的方向。

[1] Spadi R, Brusa F, Ponzetti A, et al. Current therapeutic strategies for advanced pancreatic cancer: A review for clinicians. World J Clin Oncol, 2016,7(1):27-43.

[2] Martin RC 2nd, Kwon D, Chalikonda S, et al. Treatment of 200 locally advanced (stage Ⅲ) pancreatic adenocarcinoma patients with irreversible electroporation: Safety and efficacy. Ann Surg, 2015,262(3):486-494.

[3] Pezzilli R, Serra C, Ricci C, et al. Radiofrequency ablation for advanced ductal pancreatic carcinoma: Is this approach beneficial for our patients? A systematic review. Pancreas, 2011,40(1):163-165.

[4] Girelli R, Frigerio I, Salvia R, et al. Feasibility and safety of radio-frequency ablation for locally advanced pancreatic cancer. Br J Surg, 2010,97(2):220-225.

[5] D'onofrio M, Barbi E, Girelli R, et al. Radiofrequency ablation of locally advanced pancreatic adenocarcinoma: An overview. World J Gastroenterol, 2010,16(28):3478-3483.

[6] Thanos L, Poulou S, Mailli L, et al. Image-guided radiofrequency ablation of a pancreatic tumor with a new triple spiral-shaped electrode. Cardiovasc Intervent Radiol, 2010,33(1):215-218.

[7] Lygidakis NJ, Sharma SK, Papastratis P, et al. Microwave ablation in locally advanced pancreatic carcinoma—a new look. Hepatogastroenterology, 2007,54(77):1305-1310.

[8] Li JD, Chen XL, Yang HF, et al. Tumour cryoablation combined with palliative bypass surgery in the treatment of unresectable pancreatic cancer: A retrospective study of 142 patients. Postgrad Med J, 2011,87(124):89-95.

[9] Narayanan G, Hosein PJ, Arora G, et al. Percutaneous irreversible electroporation for downstaging and control of unresectable pancreatic adenocarcinoma. J Vasc Interv Radiol, 2012,23(12):1613-1621.

[10] Martin RC, Philips P, Ellis S, et al. Irreversible electroporation of unresectable soft tissue tumors with vascular invasion: Effective palliation. BMC Cancer, 2014,14(1):540-549.

[11] Thomson KR, Kavnoudias H, Neal RE 2nd. Introduction to irreversible electroporation-principles and techniques. Tech Vasc Interv Radiol, 2015,18(3):128-134.

[12] Martin RC 2nd, McFarland K, Ellis S, et al. Irreversible electroporation in locally advanced pancreatic cancer: Potential improved overall survival. Ann Surg Oncol, 2013,20(Suppl 3):S443-S449.

[13] Martin RC 2nd, McFarland K, Ellis S, et al. Irreversible electroporation therapy in the management of locally advanced pancreatic adenocarcinoma. J Am Coll Surg, 2012,215(3):361-369.

[14] Moir J, White SA, French JJ, et al. Systematic review of irreversible electroporation in the treatment of advanced pancreatic cancer. Eur J Surg Oncol, 2014,40(12):1598-1604.

[15] Tepper JE, Noyes D, Krall JM, et al. Intraoperative radiation therapy of pancreatic carcinoma: A report of RTOG-8505. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1991,21(5):1145-1149.

[16] Martin RC. Irreversible electroporation of locally advanced pancreatic head adenocarcinoma. J Gastrointest Surg, 2013,17(10):1850-1856.

[17] Vollherbst D, Bertheau RC, Fritz S, et al. Electrochemical effects after transarterial chemoembolization in combination with percutaneous irreversible electroporation: Observations in an acute porcine liver model. J Vasc Interv Radiol, 2016,27(6):913-921.e2.

[18] Lee EW, Wong D, Prikhodko SV, et al. Electron microscopic demonstration and evaluation of irreversible electroporation-induced nanopores on hepatocyte membranes. J Vasc Interv Radiol, 2012,23(1):107-113.

[19] Dunki-Jacobs EM, Philips P, Martin RC 2nd. Evaluation of thermal injury to liver, pancreas and kidney during irreversible electroporation in an in vivo experimental model. Br J Surg, 2014,101(9):1113-1121.

[20] Garcia PA, Rossmeisl JH Jr, Neal RE 2nd, et al. A parametric study delineating irreversible electroporation from thermal damage based on a minimally invasive intracranial procedure. Biomed Eng Online, 2011,10:34.

[21] Scheffer HJ, Melenhorst MC, Vogel JA, et al. Percutaneous irreversible electroporation of locally advanced pancreatic carcinoma using the dorsal approach: A case report. Cardiovasc Intervent Radiol, 2015,38(3):760-765.

[22] Martin RC 2nd,Durham AN, Besselink MG, et al. Irreversible electroporation in locally advanced pancreatic cancer: A call for standardization of energy delivery. J Surg Oncol, 2016,114(7):865-871.

[23] Paiella S, Butturini G, Frigerio I, et al. Safety and feasibility of Irreversible Electroporation (IRE) in patients with locally advanced pancreatic cancer: Results of a prospective study. Dig Surg, 2015,32(2):90-97.

[24] Maitra A, Hruban RH. Pancreatic cancer. Annu Rev Pathol, 2008,3:157-188.

[25] Bissell MJ, Radisky D. Putting tumours in context. Nat Rev Cancer, 2001,1(1):46-54.

[26] Heldin CH, Rubin K, Pietras K, et al. High interstitial fluid pressure—an obstacle in cancer therapy. Nat Rev Cancer, 2004,4(10):806-813.

[27] Bhutiani N, Agle S, Li Y, et al. Irreversible electroporation enhances delivery of gemcitabine to pancreatic adenocarcinoma. J Surg Oncol, 2016,114(2):181-186.

[28] Månsson C, Brahmstaedt R, Nilsson A, et al. Percutaneous irreversible electroporation for treatment of locally advanced pancreatic cancer following chemotherapy or radiochemotherapy.Eur J Surg Oncol, 2016,42(9):1401-1406.

[29] Belfiore MP, Ronza FM, Romano F, et al.Percutaneous CT-guided irreversible electroporation followed by chemotherapy as a novel neoadjuvant protocol in locally advanced pancreatic cancer: Our preliminary experience. Int J Surg, 2015,21(Suppl 1):S34-S39.

Clinical application and principled parameter setting of Nanoknife for pancreatic cancer

WEIYingtian,XIAOYueyong*,ZHANGXiao,ZHANGXiaobo，HEXiaofeng,ZHANGXin,LIJie,YANGJie

(DepartmentofRadiology,ChinesePLAGeneralHospital,Beijing100853,China)

Nanoknife (irreversible electroporation) has demonstrated to be a safe and effective approach to tumor ablation，and plays a prominent role in application of treatment of pancreatic carcinoma， specifically locally advanced pancreatic carcinoma (LAPC). The complicated parameters of Nanoknife comparatively is still difficult. The advantage, optimal selection， adequate parameters regarding Nanoknife were reviewed in this article.

Electroporation; Pancreatic neoplasms; Locally advanced； Ablation

CT微创介入实时机器人导航系统研究(81271674)。

魏颖恬(1989—)，女，河北秦皇岛人，在读硕士，医师。研究方向：放射诊断与介入治疗。E-mail： weiyingtian301@163.com

肖越勇，中国人民解放军总医院放射诊断科，100853。

E-mail： xiaoyueyong@vip.sina.com

2016-12-20

2017-02-15

R816.5; R735.9

A

1672-8475(2017)04-0252-04

10.13929/j.1672-8475.201612021