摘要
目前研究的目的是评估支气管镜引导射频消融(RFA)的安全性,并比较新的内部冷却射频消融和标准的非冷却射频消融的有效性。
取正常羊肺(n = 6)。设置内部冷却射频消融和标准非冷却射频消融以评估最合适的射频消融条件,如功率输出、流量和消融时间。然后在功率输出和流量为15、30、60和120 s的最优条件下,在室温水或冷水两种水温下应用内部冷却rfa。最合适的条件是设定超过15 s的消融时间和50°C的尖端温度。
内部冷却射频消融无并发症。标准非冷却RFA术后并发支气管出血。根据组织学观察结果、平均温度和平均输出,功率输出为30 W,流速为30或40 mL·min为最佳条件−1.与使用RT水相比,使用冷水的冷却-RFA引起更小,更离的病变。
支气管镜引导内冷射频消融是一种有效、安全、可行的治疗方法,可能成为治疗肺病理的潜在工具。
射频消融(RFA)使用具有与手术中使用的电动手术刀的频带和射频交换电流的电磁波。RFA是一种新的治疗,作为一种微创治疗,最常用于治疗肝脏肿瘤的患者1,肾癌2, 乳腺癌3.或肺癌4.肿瘤细胞通常比正常细胞更容易受热。该方法安全、技术可行,适用于超声、x线和CT等成像引导技术。
肺癌的死亡率仍然很高,需要建立新的治疗模式。射频消融已被认为是一种治疗肺癌的新技术et al。5提示在某些患者中,对于肺癌的微创治疗而言,冷却rfa是肺叶切除术的有效替代方案。在美国,标准RFA的应用比经皮成像引导治疗更为广泛6.该方法的并发症包括疼痛,气胸,血红素和胸腔积液7.对马岛et al。8报告纤维支气管镜在实时CT透视下对周围肺病变的诊断。一个关键的方面是,如果可以在纤维支气管镜下实时胸部CT图像下应用RFA,该程序可能会减少上述并发症。
目前的作者开发了一种新的内部冷却电极(日本申请号2006-88228),适用于钳通道支气管镜检查。本研究的最初目的是比较新型内冷电极和标准非冷电极的有效性差异,并评估正常羊肺支气管镜引导下射频消融的可行性和安全性。
方法
道德考虑因素
该研究方案得到了神州大学动物护理机构审查委员会的批准。对动物的照料和处理符合国家卫生研究所的指导方针。这些动物可以自由获得商业食品和饮用水。
准备
体外RFA在施滨大学动物护理设施中对六名男性绵羊(重量35-50千克)进行。在纤维电光支气管镜检查之前,它们禁食了8小时,以防止患有患肺炎。使用静脉元素(10mL推注)在切割前气管切割后插入8.0mm气管管的绵羊。他们的肢体固定在仰卧位的桌子上,并且在具有稳定性的麻醉下维持自发呼吸(0.5ml·min−1).在动物手术室x线透视下进行射频消融(BV-25 Gold;Philips, Linton, UT, USA)。
Fibreoptic支气管镜检查
在气道麻醉后,用2%利多卡因盐酸盐,绵羊接受了纤维电光支气管镜检查。不需要过程中的补充氧气。插入柔性纤维支气管镜(Olympus;东京,日本),BF 1T20(外径; 5.0 mm,镊子通道; 2.2 mm)通过在局部麻醉下的气管插管。
RFA准备
为RFA制备两种电极:具有4mm有源尖端的内部冷却电极(图1A⇓;烧蚀尖端:4mm,直径:1.67 mm;Shinshu大学)和带有4毫米主动尖端的标准非冷却电极(图1b)⇓;烧蚀尖端:4mm,直径:1.67 mm;信州大学)。这些电极被连接到一个单极射频发生器(神州大学),能够产生50 W的最大输出。组织阻抗由发生器连续监测,并使用阻抗控制射频算法。在RFA过程中,嵌入电极尖端的温度计连续测量温度,其上限设置为70°C。接地是通过将一个或两个标准钢网分散电极连接到羊的腹部来实现的。使用蠕动泵(神州大学)以不同速率(20-50 mL·min)将水注入导管电极的内腔−1).当由于组织沸腾导致阻抗升高而不能产生所需的功率输出时,发电机自动关闭电极。电流脉冲也被手动执行,以避免局部组织炭化引起的阻抗迅速增加,这限制了进一步的热扩散。
RFA过程
根据步骤1中心脏传导异常的方法,设置各种条件,评估最合适的RFA条件9- - - - - -11..获得x线透视图像,将电极尖位置与周围肺病灶距胸膜约1厘米的边缘相关联,以防止气胸并发症。一旦确定了电极尖的适当周围位置,并且阻抗<300 Ω,就使用射频消融。关于烧蚀区域的设置如下。
程序1:比较标准非冷却rfa和内部冷却rfa,标准非冷却rfa(功率输出;每个右瓣只烧蚀一次,内部冷却rfa(功率输出;30W,流速30mL·min−1)只切除左叶一次。RFA最初在功率输出和流量的几种条件下应用120 s(表1)⇓).取一只羊的肺,在消融后立即从宏观和组织学上评估消融区域。
步骤2-1:为了获得30 W的最佳输出,进行了几组流量测试。内部冷却的rfa,流速为20、30和40 mL·min−1分别在上部,中下叶中烧蚀一次。一只绵羊立即收获,另一只羊在消融后7天收获。
步骤2-2:不同的输出(20 W和40 W)和流速(20、40和50 mL·min)−1)参数用于比较30 W时的数据。在每个右瓣和左瓣分别使用20和40 W的功率输出进行内部冷却射频消融一次。1只羊的肺在消融后7天采集。
步骤3:在功率输出和流量的最优条件下,使用两种不同温度的水流(室温水或冷水(4℃)),在15、30和60 s下应用内部冷却rfa。上、中、下叶分别使用内部冷却射频消融1次,持续时间分别为15、30、60 s。消融后7天采收2只羊。采用与前面所述相同的方法对支气管粘膜进行内部冷却射频消融。
组织病理学分析
使用过量的氯胺酮在RFA程序后立即处死两只绵羊(n = 4)。然后收获他们的肺。所有绵羊都在进行支气管血管血管血管血管疼痛,过分培养和穿孔。对于显微镜检查,两个观察者测量每种病理样本中的中央变色的凝血性坏死区域,并且计算平均值。将组织固定在10%福尔马林中,用于用石蜡切片和氧杂环蛋白 - 曙红染色进行常规组织学加工,用于光学显微镜检查。
数据分析
对技术评价、治疗效果及射频消融并发症进行分析。记录射频消融后病变的形态和衰减变化。最佳条件是基于并发症、局部组织温度、组织学和手术时间以及功率输出、流量和阻抗数据。在>15 s消融时间和50°C电极温度下评估上述标准,因为长时间的消融暴露可能会由于产生高温而使肺组织变性。
结果
如图2所示⇓,标准的非冷却rfa持续120秒。射频消融后立即并发支气管出血。阻抗从770增加到999 Ω。肉眼表现为支气管出血,25×15 mm坏死。标准非冷却rfa显示消融的肺叶弥漫性支气管出血。组织学表现为弥漫性肺泡出血、肺水肿及肺泡腔破坏。结论是,尽管实现了足够的凝固坏死面积,但由于阻抗增加和支气管出血,该电极不适合用于肺消融。
内部冷却射频消融无即刻并发症。如图3所示⇓, 20 W功率输出的平均温度根据流量略有下降。输出功率设置为20 W,流量为20 mL·min−1,阻抗从300增加到999 Ω。组织学表现为弥漫性肺泡出血,肺泡腔结构保留。流速40ml·min−1,组织学结果与流速为20 mL·min的无差异−1(表2⇓).
如图4所示⇓,功率输出设置为30 W,流量为40 mL·min−1,阻抗从174下降到97 Ω。肉眼可见15×15 mm坏死,未见支气管出血。组织学表现为弥漫性肺泡出血和坏死。输出功率30w,流量20ml·min−1,由于尖端温度迅速升高,无法获得足够的功率输出;而组织病理学结果显示,血流速度为40 mL·min时,病灶大小与血流速度相同−1.流速为30 ~ 40 mL·min−1几乎相同(表2⇑).虽然数据没有说明,当使用40 W功率输出时,电极针尖温度达到60°C;因此,在低流量时,由于叶尖温度迅速升高,所以流量保持较高。阻抗从245下降到189 Ω。组织学表现为弥漫性肺泡出血、肺水肿及肺泡腔破坏。为临床安全考虑,40 W功率输出可获得与30 W几乎相同的凝固坏死大小;因此,建议不需要40 W功率输出来消融肺组织。根据这些组织学发现和平均温度和输出,最适合的冷却电极的条件是30 W功率输出和30或40 mL·min的流速−1.另外,烧蚀肺组织所需的电极尖端的温度是〜50℃。
如图5所示⇓,在功率输出为30 W,流量为40 mL·min的最合适条件下采用内部冷却rfa−115、30、60秒。在两种水温下,电极针尖温度在10秒内达到>50°C。用冷水冷却的rfa在消融15秒后达到直径约7 mm的凝固坏死。冷水与室温水在组织学上有较大差异。烧蚀60 s后,用常温水烧蚀肉眼可见的病灶比冷水烧蚀(40×45和20×15 mm)大;然而,在消融30秒后,在室温和冷水中烧伤大小几乎相同(分别为11×7 mm和7×5 mm)。从这些组织学结果来看,RFA暴露30秒对肺深层组织同样有影响,与水温无关。
在对支气管膜的消融上,在10秒内用冷水冷却的射频消融术使粘膜发生白色变性,达到充分的坏死效果。消融30秒内未见支气管穿孔;然而,由于阻抗比周围肺组织增加更快,RFA不能持续>30 s。这是由于电极尖端周围的接触电阻造成的。
讨论
据报道,经皮引导射频消融治疗肺癌的临床应用效果良好4- - - - - -7,12..由于电极经皮直接放置到肿瘤中,在横断面成像指导下,如胸部CT,气胸等并发症经常发生。经皮方法在家兔模型中发生气胸或血胸的发生率为47%13.经皮直接RFA的临床并发症发生率为16-35%6,7.然而,使用目前的纤维支气管镜指导是可以避免这些并发症的;这是作者的内冷电极的最大优点。纤维支气管镜引导下的冷却rfa既安全又在技术上可行,因为CT或影像学成像引导下可以确定电极尖端。本研究表明,冷却rfa无支气管出血、气胸等并发症,可与CT或x线摄影成像引导技术配合使用。因此,据目前作者所知,本研究首次证明纤维支气管镜引导的冷却rfa是一种潜在的治疗工具。
外周肺被称为安全区;然而,在解剖学上,中央支气管和中支气管伴有肺动脉分支。支气管镜检查的一个并发症是支气管出血。作者尝试用30 W的功率输出和40 mL·min的流速消融从周围肺组织到中心肺组织的多个病变区域−1(数据没有显示)。消融后第7天,未出现中、中心动脉大支气管出血或肺不张的并发症。因此,作者证实,冷却rfa在正常肺组织中实现了凝血和止血,尽管在其他肺组织中可能出血比正常肺多的安全性需要评估。
这个内部冷却的rfa是一个细导管(直径1.67 mm)通过支气管镜通道。用这种电极获得的坏死大小是这种方法的关键考虑因素。为了从电极获得更高的功率输出和足够的凝固坏死,需要增加功率输出并降低电极尖端周围的阻抗。使用标准非冷电极时,电极尖周围温度迅速升高,肺组织中出现爆裂性现象。这种现象意味着凝固坏死组织在电极尖周围形成,组织阻抗迅速增加。为避免这种现象,电极尖端应用水冷却。在这些结果的基础上,使用冷却射频消融术治疗心脏传导疾病14.,15.,预计病变发生在远离冷却rfa的肺组织。与标准的非冷却rfa相比,冷却rfa能够在更长的时间内提供更大的功率输出,从而导致更大的凝固坏死区域。电极尖端由电极导管中的循环水冷却。因此,电极尖端周围的组织温度不会达到过高的温度。基于这一理论,在相同功率输出的情况下,冷却rfa可以达到更深更宽的烧蚀区域。因此,从目前的结果可以看出,与标准的非冷却rfa相比,冷却rfa可以获得凝固性坏死,而使用循环室温水的冷却rfa可以获得比使用循环冷水的更大的烧伤病灶。
RFA被认为适合用于肺癌,因为肿瘤的射频能量依赖于周围正常肺的存在所产生的绝缘效应5.然而,手术被公认为局部原发性肺癌和转移性可切除病灶的标准治疗方法。在接受全身化疗和放疗后预后一般较差的患者,心肺状况较差的患者或合并医疗问题的患者,通常考虑采用微创手术,如RFA。目前已有一些关于射频消融治疗肺肿瘤的报道16.,17..RFA在肺癌中的作用尚不清楚。然而,支气管镜引导下的射频消融只会导致局部凝固性坏死,可能会减少对肺组织的损伤,并可能对患者的病情有有益的影响。当机构使用射频消融经皮时,需要使用硬膜外麻醉,包括利多卡因、芬太尼或两者都需要,需要通过硬膜外导管经皮给药7.如果这种方法可以应用于晚期人类肺癌,冷却rfa可以在局部利多卡因麻醉下使用与常规活检钳相同的方法。支气管镜引导下的冷却射频消融的优点包括能够进行非手术治疗以及缩短患者的住院时间。根据目前的结果,RFA治疗晚期肺癌可能比全身化疗或放疗有许多好处,尽管还需要试验来确认潜在的风险/好处。
目前研究的一个局限性是,需要消融的潜在肿瘤很可能会有不同的行为,而在正常肺中获得的射频消融数据不能推断为携带肿瘤的肺。由于VX2肿瘤毒株具有较强的恶性潜能,已有一些使用RFA的研究报道13..由于目前需要进行支气管镜检查的RFA所需的作者,需要较大的动物,如绵羊,狗或猪。作者试图将Vx2肿瘤细胞注入绵羊的右下肺或左下肺,但肿瘤细胞在肺部不会生长。其次,由于羊皮覆盖着羊毛,与人肺相比,初始阻抗高(人类初始阻抗:130-200Ω)。因此,由于阻抗的快速增长无法达到足够长的消融时间和功率输出,因此可能被低估了凝固坏死的尺寸。如图5所示⇑,虽然功率输出设置为30 W,但没有达到平均功率输出30 W。但由于该方法可以达到足够的凝血坏死,如果将其应用于人体,在与绵羊肺相同的条件下,输出功率为30 W,流速为40 mL·min,会产生更大的凝血坏死−1.由于消融后的绵羊肺组织表面未出现过度凝血坏死,因此可以在人体电极端使用循环冷水进行射频消融。
综上所述,内支气管镜引导下冷却射频消融是一种安全、有效、可行的手术,无重大并发症。理想功率输出为30 W,流量为40 mL·min−1评估为安全和技术上可行的条件,对正常羊肺进行支气管镜引导的冷却射频消融术。
致谢
作者要感谢来自约翰霍普金斯大学医学院(巴尔的摩,马里兰州,美国)的F. D'Alessio对手稿语言的帮助。
- 收到了2006年8月26日。
- 接受2007年2月21日。
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