纳米刀基本知识

纳米刀基本知识

1、纳米刀技术的原理

早在20世纪90年代，科学家们发现使用高达1千伏的能量在细胞膜上产生可逆微孔的可逆电穿孔技术，可以让基因药物或化疗药物进入细胞，开启了基因治疗和电化学治疗的篇章。国内在2002年左右逐渐开展不可逆电穿孔临床应用的基础研究和设备研发。美国加州大学的Rubinsky及其同事的研究也发现，将靶区间的电压增加到3千伏，会在细胞膜上形成不可逆微孔，引起细胞凋亡，并激活单核-巨噬细胞系统，吞噬、清除凋亡细胞。

纳米刀是一种全新的尖端肿瘤消融技术，它通过释放高压脉冲在肿瘤细胞上形成纳米级永久性穿孔，破坏细胞内平衡，使细胞快速凋亡。迄今，全球已有100多个核心肿瘤医院采用了该技术，治疗例数超过6000例。治疗的癌肿包括胰腺、肝、肺、肾、前列腺以及其他实质器官以及软组织的肿瘤，特别适用于临近大血管、肝门区、胆囊、胆管、输尿管的肿瘤。文献报告胰腺癌的治疗具有特别价值。

纳米刀技术由美国AngioDynamics公司研发，通过高达3千伏的电压在肿瘤细胞膜上形成不可逆微孔，引起细胞凋亡，并激活单核-巨噬细胞系统，吞噬、清除凋亡细胞。迄今，全世界有100多个核心肿瘤医院采用了该技术，治疗例数超过6000例，疗效显著，随着该项新技术的推广，其影响仍在不断扩大。近五年来，纳米刀治疗的研究取得快速发展，每年有数百篇论文在杂志及专业会议上发表。2012年4月美国FDA批准纳米刀可作为临床对软组织肿瘤的消融治疗，并通过了欧盟的CE认证。

2、纳米刀技术的适应症及禁忌症

适应症：纳米刀技术适用于位于特定器官内且不出现全身转移的肿瘤，一般直径在3-4cm的实质性单个病灶效果最佳。适用于肝、肺、肾、胰腺、前列腺以及其他实体肿瘤，尤其对靠近肝门区、胆囊胆管、胰腺、输尿管的肿瘤具有独特优势。

禁忌症：1）纳米刀技术应尽量避免用于安装有心脏起搏器或患有严重心律失常的患者，因为纳米刀技术可能会干扰心脏或起搏器正常的电活动。对于无明显心脏病史的患者，手术仍有导致突发心律失常的可能，但可使用心电R波同步设备显著降低其风险。

2）纳米刀技术不能用于特定器官外存在多种病变的患者。

3）消融区域为眼部，包括眼睑。

4）有癫痫病史患者。

5）近期发生过心肌梗塞患者。

6）消融区域植入有电子设备或金属零件。

3、纳米刀技术的优势

1）组织选择性，保存治疗区内的重要结构

在经纳米刀消融治疗后的肝组织内，关键性结构如肝动脉、肝静脉、门静脉和肝内胆管，均得以保留。主要由蛋白质组成的结构（如血管弹力和胶原结构）以及细胞周围基质蛋白，不受电流影响。神经纤维周围的髓磷脂有绝缘性能，因此能保护神经束免受损伤。其他如输尿管、支气管等，经纳米刀治疗后也不会引起严重损伤。

2）治疗彻底，边界清晰

无论肿瘤的位置、大小及形状，消融区内细胞均能完全死亡；被纳米刀技术消融的区域均有明显的边缘，消融区与非消融区之间界限清晰，在肉眼观察及显微镜下都是如此。这样就避免了传统消融手段（如射频、微波等）消融不彻底的弊端，对于消融后的治疗效果、转归及随访能得到更客观正确的评价。

其他消融手段（如射频、微波）往往产生消融的“灰色区”，这种“灰色区”意味着消融不彻底，往往成为残存肿瘤或复发的根源。

3）无热吸除效应

纳米刀技术治疗时使用超短脉冲，不会产生焦耳制热，因此不会产生热消融；短脉冲短间隔，也减少了热效应。热吸除效应是指消融时大血管周围的消融性热能量被血流吸走，该部分热量被降低后引起消融不彻底的现象。冷吸除效应具有类似性质。由于不依赖热或冷，纳米刀技术可在病变区产生较完全的消融，即使有大血管穿过的消融区也是如此。

4）缺乏热力引起的坏死

传统的肿瘤消融技术均可引起凝固性坏死，虽然凝固性坏死足以杀死所有肿瘤细胞，但其破坏细胞具有不可预测性，且难以控制，又能破坏消融区内血管和胆管这样的重要结构，还留下坏死碎屑和死亡组织，对机体可能产生毒性损害。相反，纳米刀技术引起的凋亡性细胞死亡的优点在于能激发免疫介导性细胞死亡，引起细胞吞噬作用，清除消融后细胞碎屑，有利于组织快速修复和再生。由于凋亡被认为是每个细胞周期的自然过程，且纳米刀技术不会引起坏死，因此可避免产生与坏死相关的并发症。

5）治疗时间短

对一3cm直径的实质性肿瘤，通常使用90个超短脉冲，脉冲长100微妙。单次消融时间短于1分钟。如欲产生三四次重叠消融，约短于5分钟。纳米刀技术治疗手术时间短，麻醉时间也相应缩短，进而可减少术后疼痛等不良反应，缩短住院时间和减少费用。而且，纳米刀技术可在一次对多个肿瘤进行治疗或对一个肿瘤多次消融治疗。

6）实时监测

纳米刀技术消融时可以使用影像技术（包括超声、CT、MRI等）监测全过程。在这些技术监测下，探针放置、消融内过程及消融后改变均可被清晰显示。超声或CT勾画的消融区与病理上消融区相差仅在数毫米之内，提示在监测消融范围内影像的正确性。在影像上显示的未消融区可以再做纳米刀，从而保证了对肿瘤的完全消融。此外，实时影像监测能提供消融周围区的情况，从而避免消融相关性并发症，有利于术后患者的迅速恢复。

7）纳米刀可适应更多复杂的病情

传统的消融治疗中，一旦肿瘤靠近大血管、靠近胆管、胰管、肝门静脉等危险区域，则无法进行治疗，另外对于前列腺肿瘤或者脊椎附近肿瘤，消融容易导致神经受损而发生瘫痪、性功能丧失等情况。由于纳米刀不损及管道和神经，对于以上情况均能进行安全而有效的治疗，对该类患者具有不可替代的作用。

展望

纳米刀是一种新型肿瘤消融技术。从体外到体内，从应用小动物到大动物，从正常器官到肿瘤模型，从动物实验到临床应用，纳米刀经历了十分认真的转化研究过程。现有资料证明，纳米刀能在极短时间内，在实时监测下，完全消融肿瘤，同时保存器官内重要的生命结构，比之目前应用的消融技术，具有更多优越性。虽然尚需在更多不同组织上试验，对其病理生理学也需深入研究，临床价值也待更多多中心随机研究证实，但已有的资料已表明纳米刀是一种新的、十分有价值的肿瘤治疗手段。

（1.吴沛宏，余俊豪.不可逆电穿孔消融技术的应用原理与实践.北京：人民卫生出版社，2015年2月第1版

2.徐克成，牛立志.肿瘤消融新技术不可逆电穿孔.上海：上海科学技术文献出版社，2014年8月第1版