兔胰腺不可逆電穿孔消融

·短篇論著·

兔胰腺不可逆電穿孔消融

曾健瀅牛立志梁冰周亮方剛周序瓏汪媛姚飛李家亮劉建國(guó)徐克成

近年來(lái)，微創(chuàng)消融外科的興起為胰腺癌患者的治療開辟了新的方向，如射頻消融、微波消融與冷凍消融都分別成為不能手術(shù)切除胰腺癌患者的治療選擇之一。目前，一種新興的腫瘤消融技術(shù)——不可逆電穿孔(irreversible electroporation，IRE)消融嶄露頭角，并開始運(yùn)用于治療肝癌[1-2]、肺癌[3-4]與腎癌[5-6]。由于該技術(shù)不受熱降效應(yīng)的影響，可有效消融大血管周邊組織，并限制細(xì)胞外基質(zhì)損傷和保護(hù)大血管及膽管架構(gòu)，對(duì)治療鄰近門靜脈、深靜脈以及膽總管等重要管腔的胰腺癌可能是一種有重要意義的選擇。本研究利用最新引進(jìn)的美國(guó)納米刀設(shè)備對(duì)兔胰腺進(jìn)行納米刀消融，探討納米刀對(duì)胰腺腫瘤消融的安全性及有效性，為后續(xù)深入研究提供參考依據(jù)。

一、材料與方法

1．實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：普通級(jí)新西蘭白兔3只，購(gòu)自暨南大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理中心，雄性，體質(zhì)量(2.3±0.1)kg。動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)為SCXK(粵)2009-0023。動(dòng)物合格證號(hào) [粵監(jiān)證字44007600000827]。

2．不可逆電消融術(shù)：不可逆電穿孔消融系統(tǒng)包括主機(jī)及單電極活化探針(電極長(zhǎng)度15 cm、有效距離0～4 cm)，均購(gòu)自美國(guó)AngioDynamics公司。

動(dòng)物禁食24 h，禁水12 h。術(shù)前在實(shí)驗(yàn)兔腿部肌內(nèi)注射0.1 mg長(zhǎng)托寧，并以44 mg/kg體質(zhì)量的鹽酸氯胺酮注射液(福建古田藥業(yè)有限公司)誘導(dǎo)麻醉。仰臥位固定家兔，切開氣管，置入2.5號(hào)氣管導(dǎo)管，肌內(nèi)注射維庫(kù)溴銨0.1 mg/kg體質(zhì)量(浙江仙琚藥業(yè))。選用嬰兒型呼吸囊控制呼吸，控制潮氣量為50 ml，呼吸頻率為30～50次/min、呼吸比為1∶1和氧分壓為100%。皮膚消毒，沿腹中線開口，暴露胰腺。取單電極活化探針(+)和探針(-)各一支，使用拇指推片調(diào)整移動(dòng)絕緣套，露出使用電極長(zhǎng)度為1.0 cm。設(shè)定電壓為1 500 V，脈沖長(zhǎng)度為70 μs。用針固定板固定電極探針間距為1 cm。使電極探針緊貼胰腺組織后電擊約1 min，結(jié)束后于胰腺消融區(qū)正上方腸管置一縫線作為標(biāo)記，將臟器回納腹腔，常規(guī)關(guān)腹。手術(shù)結(jié)束后，從首次注射維庫(kù)溴銨起每隔30 min給予阿托品及新斯的明各0.1 mg，術(shù)后持續(xù)供氧并維持呼吸，直至兔恢復(fù)自主呼吸后拔除氣管導(dǎo)管。待兔蘇醒后送恒溫機(jī)械通風(fēng)動(dòng)物房單籠飼養(yǎng)，禁水、禁食12 h。

3．觀察指標(biāo)：術(shù)前及術(shù)后第2、4、6天采抗凝血2 ml，離心

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2015.02.016

作者單位：510665廣州，暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬?gòu)?fù)大腫瘤醫(yī)院

通信作者：牛立志，Email：kzgdo-01@163.com

分離血漿，自動(dòng)生化儀檢測(cè)血淀粉酶活性。

術(shù)中觀察不可逆電穿孔消融時(shí)胰腺表面形態(tài)變化，用游標(biāo)卡尺測(cè)量并記錄組織表面消融區(qū)域最大半徑。術(shù)后第7天對(duì)兔實(shí)行安樂(lè)死，觀察胰腺消融區(qū)域及周邊臟器形態(tài)變化。

取胰腺及十二指腸段組織，甲醛液固定，常規(guī)石蠟包埋、切片、HE染色，封片后鏡下觀察。

二、結(jié)果

1．一般情況：實(shí)驗(yàn)兔術(shù)后1～2 d內(nèi)精神萎靡，食欲廢絕，飲水減少，急劇消瘦，體質(zhì)量平均減輕0.3 kg，2～3 d后開始恢復(fù)進(jìn)食，5 d后精神明顯好轉(zhuǎn)。

2．胰腺消融區(qū)的變化：不可逆電消融術(shù)中及術(shù)后即刻未見胰腺消融區(qū)有顯著外觀改變，外周組織形態(tài)及顏色無(wú)異常(圖1A)。7d后，肉眼可見胰腺充血水腫，消融灶平均大小為(1.0±0.2)cm×(0.5±0.1)cm，消融灶內(nèi)見淡黃色酪樣病變(33.3%，圖1B)，消融灶周邊胰腺組織顏色變深，呈暗紅色。消融區(qū)與肝葉輕度粘連(100%)，少量腹腔積液(33.3%)，大網(wǎng)膜與胃壁輕度粘連(33.3%)，肝葉與十二指腸輕度粘連(33.3%)，相鄰腸管小片段發(fā)白(33.3%)。

圖1　不可逆電消融術(shù)即刻(1A)及術(shù)后7d(1B)胰腺消融區(qū)的形態(tài)變化

3．血淀粉酶活性變化：術(shù)前及術(shù)后2、4、6 d實(shí)驗(yàn)兔血淀粉酶活性分別為(199.7±23.4)、(542.0±151.2)、(281.7±69.5)、(211.7±32.8)U/L，術(shù)后2 d較術(shù)前有所升高，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.07)。

4． 胰腺及十二指腸病理改變：鏡下見消融灶區(qū)胰腺腺泡細(xì)胞大范圍凋亡和壞死(圖2A)，大量核碎裂(凋亡小體)形成核塵(圖2B)，部分腺泡細(xì)胞輪廓尚可辨，間質(zhì)充血出血，輕度水腫，少量炎細(xì)胞(淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中心粒細(xì)胞等)浸潤(rùn)，炎性肉芽組織增生。外圍胰腺小導(dǎo)管顯著增生，呈簇狀(圖2C)。十二指腸形態(tài)結(jié)構(gòu)正常，損傷輕微，部分表層上皮細(xì)胞脫落(圖2D)，未見壞死，其中1只兔見炎性肉芽組織大量增生。

圖2　胰腺及十二指腸病理改變(2A　×40，2B、2C、2D　×400)

討論不可逆電穿孔是2012年4月美國(guó)FDA批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床的一項(xiàng)腫瘤消融新技術(shù)。該技術(shù)利用微創(chuàng)電極針傳遞毫秒級(jí)電脈沖，形成外來(lái)電場(chǎng)改變細(xì)胞膜磷脂雙分子層的跨膜電位，使細(xì)胞膜進(jìn)行重排，細(xì)胞表面出現(xiàn)很多納米級(jí)孔隙，導(dǎo)致細(xì)胞膜滲透壓升高。當(dāng)脈沖能超過(guò)某個(gè)電場(chǎng)闕值時(shí)，造成不可逆的細(xì)胞損傷，引起細(xì)胞凋亡并最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[7-8]。

該技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1)無(wú)須熱能，不受“熱降效應(yīng)”的影響[9]；(2)消融區(qū)和非消融區(qū)之間可產(chǎn)生明顯的邊界，極大地減少對(duì)正常組織的損傷，減少并發(fā)癥的發(fā)生[9-10]；(3)消融時(shí)間短，可在微秒到毫秒治療時(shí)間內(nèi)有效導(dǎo)致細(xì)胞凋亡；(4)不損傷膽囊、膽管和大血管的基本結(jié)構(gòu)[10]；(5)通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡而引發(fā)腫瘤組織壞死[11-12]；(6)對(duì)神經(jīng)和大血管有保護(hù)作用[13-15]。因此，可預(yù)期該技術(shù)在胰腺癌治療領(lǐng)域?qū)⒂兄浅V闊的應(yīng)用前景。

為尋求更理想的胰腺癌治療方法，本研究采用該技術(shù)對(duì)兔胰腺進(jìn)行不可逆電穿孔消融。結(jié)果顯示，術(shù)后2 d血清淀粉酶活性呈一過(guò)性升高，但術(shù)前的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且在術(shù)后6 d隨即降至術(shù)前水平。術(shù)后7 d消融區(qū)的細(xì)胞大范圍凋亡和壞死，周邊胰腺組織及十二指腸無(wú)明顯損傷，僅見消融區(qū)與周邊臟器有輕度粘連，未發(fā)現(xiàn)重度胰腺炎或胰瘺等并發(fā)癥發(fā)生，提示納米刀技術(shù)可有效消融胰腺實(shí)質(zhì)，且安全性較好。

由于納米刀設(shè)備特別是一次性耗材電極活化探針的價(jià)格較高，故本研究采用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物數(shù)量較少。另外，沒(méi)有對(duì)多種不同強(qiáng)度電壓、針尖距等消融參數(shù)進(jìn)行研究，有待進(jìn)一步深入探討。

參考文獻(xiàn)

[1]Ball C, Thomson KR, Kavnoudias H. Irreversible electroporation: a new challenge in "out of operating theater" anesthesia[J]. Anesth Analg, 2010, 110(5):1305-1309.

[2]Kasivisvanathan V, Thapar A, Oskrochi Y, et al. Irreversible electroporation for focal ablation at the porta hepatis[J]. Cardiovasc Intervent Radiol, 2012, 35(6):1531-1534.

[3]Thomson KR, Cheung W, Ellis SJ, et al. Investigation of the safety of irreversible electroporation in humans[J]. J Vasc Interv Radiol, 2011, 22(5):611-621.

[4]Fanta J, Horak P, Marvan J, et al. The NanoKnife and two successful cases of intracavitary irreversible electroporation of main bronchus tumours[J]. Rozhl Chir, 2012, 91(11):625-630.

[5]Pech M, Janitzky A, Wendler JJ, et al. Irreversible electroporation of renal cell carcinoma: a first-in-man phase I clinical study[J]. Cardiovasc Intervent Radiol, 2011, 34(1):132-138.

[6]Wendler JJ, Pech M, Porsch M, et al. Urinary tract effects after multifocal nonthermal irreversible electroporation of the kidney: acute and chronic monitoring by magnetic resonance imaging, intravenous urography and urinary cytology[J]. Cardiovasc Intervent Radiol, 2012, 35(4):921-926.

[7]Neal RE 2nd, Garcia PA, Robertson JL, et al. Experimental characterization of intrapulse tissue conductivity changes for electroporation[J]. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2011, 2011:5581-5584.

[8]Long G, Bakos G, Shires PK, et al. Histological and finite element analysis of cell death due to irreversible electroporation[J]. Technol Cancer Res Treat, 2013,13(6):561-569.

[9]Rubinsky B, Onik G, Mikus P. Irreversible electroporation: a new ablation modality-clinical implications[J]. Technol Cancer Res Treat, 2007, 6(1):37-48.

[10]Au JT, Kingham TP, Jun K, et al. Irreversible electroporation ablation of the liver can be detected with ultrasound B-mode and elastography[J]. Surgery, 2013, 153(6):787-793.

[11]Xiao D, Yao C, Liu H, et al. Irreversible electroporation and apoptosis in human liver cancer cells induced by nanosecond electric pulses[J]. Bioelectromagnetics, 2013, 34(7):512-520.

[12]Schmidt CR, Shires P, Mootoo M. Real-time ultrasound imaging of irreversible electroporation in a porcine liver model adequately characterizes the zone of cellular necrosis[J]. HPB(Oxford), 2012, 14(2):98-102.

[13]Li W, Fan Q, Ji Z, et al. The effects of irreversible electroporation (IRE) on nerves[J]. PLoS One, 2011, 6(4):e18831.

[14]Lee YJ, Lu DS, Osuagwu F, et al. Irreversible electroporation in porcine liver: short- and long-term effect on the hepatic veins and adjacent tissue by CT with pathological correlation[J]. Invest Radiol, 2012, 47(11):671-675.

[15]Kingham TP, Karkar AM, D′Angelica MI, et al. Ablation of perivascular hepatic malignant tumors with irreversible electroporation[J]. J Am Coll Surg, 2012, 215(3):379-387.

收稿日期：(2014-09-26)

(本文編輯：屠振興)