肿瘤治疗的冉冉新星：不可逆电穿孔发展回顾

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电，是自然中存在的巨大能量。给肿瘤细胞通电，电流中蕴含的能量可以通过击穿细胞膜的方式精确地诱导细胞溶解凋亡。

通过控制脉冲电场的压强等性质，医生可以更精确地控制消融组织。在此基础上，不可逆电穿孔技术开始逐渐在肝肿瘤、胰腺肿瘤等治疗中展开应用，成为肿瘤消融发展中不可忽略的一部分。

接下来，本文将带您深入探索不可逆电穿孔技术的原理与历史，并对2023年度最新的行业事件与研究进展进行总结。

一、不可逆电穿孔概述

不可逆电穿孔的原理是向肿瘤组织施加高强度的电场脉冲，使细胞膜上的磷脂双层发生破裂，形成微小的孔道。这些孔道使细胞失去正常的离子平衡和内外环境的隔离，引起细胞的不可逆损伤。因此，不可逆电穿孔技术在肿瘤消融中也常被称为脉冲电场消融术。

电穿孔的效果受到脉冲电场的强度、脉冲波的宽度与持续时间等因素的影响。根据脉冲波宽的不同，可以将脉冲电场设备分为三代：

第一代：毫秒脉冲电场技术

脉冲波宽度为毫秒级，引发的电穿孔常可逆，即脉冲电场消失后，细胞可以重新恢复自然状态。 因此，毫秒脉冲电场技术常用于药物递送、基因治疗等领域，不用于肿瘤的直接消融。

第二代：微秒脉冲电场技术

微秒脉冲电场技术能够引发不可逆电穿孔效应，被应用于肿瘤的消融治疗。AngioDynamics的NanoKnife 3.0系统、赛诺微的Dophi N3000 陡脉冲治疗系统、远山医疗的“艾尔易陡脉冲微创治疗系统”、诺生医疗的高频复合陡脉冲治疗设备的脉宽均为微秒级。

第三代：纳秒脉冲电场技术

纳秒脉冲电场技术能够穿透细胞膜直接作用于细胞内部，影响细胞内的亚细胞器，如线粒体、细胞核和内质网等，在细胞内部造成损伤。睿笛生物的“纳秒刀”实现了纳秒级的超短电脉冲释放。

二、不可逆电穿孔技术的发展历史

不可逆电穿孔技术的研究始于20世纪80年代。研究发现，电穿孔不仅可以引起细胞的坏死，还可以诱导细胞的凋亡。

1967年， Sale和Hamilton首次对不可逆电穿孔的生物膜特性进行研究，发现高电场会对微生物生物膜造成不可逆改变并导致细胞溶解死亡。

1997年，Schoenbach等首次报道了纳秒级脉冲电场对细胞内膜的穿孔作用。

2004年，Davalos和Rubinsky申请了一项用于组织消融的不可逆电穿孔方法（脉宽大于5μs）的发明专利。

2005年，Davalos、Mir和Rubinsky发表了Tissue ablation with irreversible electroporation，提出了将不可逆电穿孔作为一种非热消融方法的想法。

2007年，Oink等人将不可逆电穿孔技术应用于犬前列腺研究。

2008年，美国批准第一台纳米刀设备用于临床。

2010年，Ball等人进行了一项临床试验，将不可逆电穿孔技术运用于原发性或转移性肝、肾和肺肿瘤的治疗中。

2015年，我国国家药品监督管理局（原国家食品药品监督管理局）批准将不可逆电穿孔治疗仪用于临床，适用范围主要为肝肿瘤和胰腺肿瘤，标志着不可逆电穿孔消融技术正式进入我国。

三、2023年不可逆电穿孔的最新进展

（一）不可逆电穿孔行业大事件

2023年春节期间，世界首例内镜下脉冲电场肿瘤消融术在西安交大一附院成功实施。相比采用针式电极进行穿刺消融的传统手段，内镜下脉冲电场消融术可以使消融电极与腔内生长的肿瘤组织更好地贴附，大大提高脉冲能量在肿瘤局部的聚焦能力，显著提升治疗效力，减少手术创伤。

2023年4月26日，上海交通大学医院附属仁济医院泌尿科主任薛薇团队成功为一例前列腺患者实施了纳秒脉冲肿瘤消融术，这是新一代脉冲电场技术的全国首例手术。

2023年6月，由浙江伽奈维医疗科技有限公司、浙江大学医学院附属第一医院超声医学科团队共同研发的复合陡脉冲治疗系统获美国FDA认证。 该产品是目前全球唯一复合脉冲电场和射频消融能量的治疗设备，也是中国第一家、全球第二家获美国FDA认证，用于肿瘤治疗的脉冲电场能量消融系统。

2023年9月20日，诺生医疗“艾尔易 · BPH”正式获得国家药监局批准用于前列腺增生治疗。该设备因此成为了全球首款获批将不可逆电穿孔技术运用在前列腺增生（BPH）领域的产品。

（二）不可逆电穿孔在肿瘤治疗中的研究进展

2023年2月，Kai Zhang等人发现局灶性不可逆电穿孔消融治疗可以提供可接受的肿瘤学结果，同时保持局限性低危或中危前列腺癌患者的生活质量。

同月，Jean de la Rosette等人发现在患有局限性中低风险前列腺癌的男性中，局灶性和扩大消融范围的不可逆电穿孔消融术具有相似的安全性、泌尿功能和肿瘤学结果。此外，在最初的3-6个月内，局灶性消融的勃起功能结果更优。

2023年8月，Yangyang Ma等人发现在不可逆电穿孔治疗方案中加入PD-1/PD-L1阻断剂联合化疗可局部晚期胰腺癌患者的抗肿瘤免疫力并延长生存期。

2023年11月，Petter Frühling等人的研究证明不可逆电穿孔消融治疗肝细胞癌和结直肠肝转移灶是安全有效的。

五、总结

通过对不可逆电穿孔技术的原理、历史和里程碑实验的深入探索，我们可以看到这项技术在肿瘤治疗领域的巨大潜力和应用前景。随着技术的不断发展和完善，不可逆电穿孔将为医院介入科医生提供更多更精确的治疗选择，为患者带来新的希望和福音。相信未来，不可逆电穿孔技术将在肿瘤治疗中发挥越来越重要的作用，为人类健康事业做出更大的贡献。

参考文献：

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2.樊代明.《微创治疗——中国肿瘤整合诊治技术指南》

3.Sale, A. J. H., & Hamilton, W. A. (1967). Effects of high electric fields on microorganisms: I. Killing of bacteria and yeasts. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-General Subjects, 148(3), 781-788.

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5.载愈生物. 电穿孔简史https://www.zhihu.com/question/607405415

6.器械之家.全球首款，国产企业达成划时代消融应用.https://mp.weixin.qq.com/s/FG9z0YLe4cR0KHIQ3cuwHA

7.交大新闻网. 世界首例内镜下脉冲电场肿瘤消融术在西安交大一附院成功实施. https://news.xjtu.edu.cn/info/1033/191953.htm

8. 上观新闻. 全国首例：仁济医院“纳秒刀”技术让前列腺癌细胞瞬间消失. https://export.shobserver.com/baijiahao/html/608156.html

9. Zhang K, Teoh J, Laguna P, Dominguez-Escrig J, Barret E, Ramon-Borja JC, Muir G, Bohr J, Gómez PP, Ng CF, Sanchez-Salas R. Effect of focal vs extended irreversible electroporation for the ablation of localized low-or intermediate-risk prostate cancer on early oncological control: a randomized clinical trial. JAMA surgery. 2023 Apr 1;158(4):343-9.

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主编｜赵清 编辑｜亦鸟