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摘 要：本文对外科物理消融術进行了分类总结，分析了各种物理消融术的原理、发展过程和适用情况，并列举出对应于各种物理消融术的国外内研发、生产的消融装置。
关键词：消融;射频;微波;超声;冷冻
1 引言
外科消融术由于其对人体伤害小，成本低，能够多次消融等特点，被广泛应用于肿瘤、心律失学、房颤、脉管系统的治疗，具体分为物理消融和化学消融两大类。化学消融通过注入无水酒精、冰醋酸、化疗药物等化学物质，损坏局部组织细胞，但这些化学物质可能会造成患者的过敏反应，复发率也比传统手术要高。物理消融根据其治疗温度又分为热消融、冷冻消融和常温消融（纳米刀）三大类，热消融应用最为广泛，利用热效应直接导致病灶组织产生不可逆损伤或凝固性坏死，主要包括射频消融、微波消融、超声消融、激光消融等;冷冻消融的机制是通过液态制冷剂的吸热蒸发，带走人体目标消融区域的热量，以导致区域损伤、细胞凋亡和冷冻诱导的免疫损伤，各机制间具有协同作用;纳米刀又称为不可逆性电穿孔，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，是近年来消融治疗的新技术。
2 外科物理消融术的研究进展
2.1 热消融术及热消融装置
19世纪70年代，Sugaar发现了肿瘤热消融可用于肿瘤治疗，19世纪90年代， Goldberg等通过实验研究证实可通过射频消融治疗肺癌，Rossi研制发明了多针伸展型射频电极，多根射频电极同时在体内伸展开来，一次可使组织凝固性坏死范围达到厘米级别，发展到现在，热消融术主要通过消融导管装置实施，市场上已存在由美敦力、科维迪恩、韦伯斯特等多家公司生产的消融装置。
射频消融装置包括单电极导管和多电极导管，可根据待消融目标区域的尺寸和形状分布选择性应用，电极可为单极消融模式或双极消融模式。2009年，美敦力公司生产的Symplicity 单电极射频消融系统，是目前应用最广泛的肾交感神经消融术的消融器械，其单电极导管每次仅能对一个部位消融，此后生产的Symplicity 多电极射频消融系统则包含 4 个独立电极[1]。专利US10517668B2公开了韦伯斯特公司生产的一种在导管主体的远端具有双节点多射线电极组件的导管，导管包括分别搭载有电极的可扩张膨胀的篮框组件和具有自由末端的脊状组件。专利CN107440787B公开了四川锦江电子科技有限公司研发的一种网篮状消融导管及消融装置，呈橄榄球状的电极部分能够扩张为篮球状，以进行更大面积的组织消融，且每个电极带都连接有独立的导线以提取电生理信号用于标测，可对目标消融部位进行定位，提高了消融准确性。射频导管上还可带有用于定位、阻流、灌注的球囊，专利CN105147389B公开了一种包括球囊阻断型导引导管的射频消融设备，在所述导引导管的远端的外壁上设置有用于阻断血管内局部血流的可充胀的闭合球囊，还可经导引导管前端的灌注口向消融部位血管内灌注液体/气体，改变其导电环境和/或温度环境;科维迪恩公司生产的OneShot 球囊灌注消融导管系统，是一种冷盐水灌注球囊螺旋导管系统，球囊上有 8 个小孔。专利US20200060761A1公开了波士顿科学医学有限公司研发的一种微波消融探针，包括微波消融探头，探头上还设有阻抗感测电极，通过阻抗测量来监测微波消融期间的组织变化，并根据反馈的阻抗测量结果控制微波消融期间的微波能量传递。专利US10549127B2公开了波士顿科学医学有限公司研发的一种自冷式超声消融导管，包括在导管上轴向设置的超声换能器阵列，并可通过输送冷却流体避免不期望的组织损伤。专利CN110292438A公开了放射医疗系统公司研发的一种具有外护套的液体填充消融导管，可递送高能和高功率UV激光脉冲以进行组织消融，还包含传播高功率激光能量的液体填充波导，以消融人体中的阻塞。
2.2 冷冻消融术及冷冻消融装置
20世纪60年代，冷冻消融探针制备成功，20世纪80年代，具有循环致冷源的导管制备成功，20世纪90年代，开始将冷冻消融装置与影像技术联合应用。与热消融相比，冷冻消融术将冷冻剂作为消融能源，安全性更高，临床上已利用冷冻球囊消融联合X线指导来治疗房颤[2]，并采用氩氦冷冻消瘤减瘤，冷冻消融装置在MRI、CT、超声指导下使用，还可结合化学药物、骨水泥、放疗以实现联合治疗[3]。
专利CN110575243A公开了科塞尔医疗科技（苏州）有限公司研发的一种球囊导管和冷冻消融仪，冷冻消融仪包括供冷冻剂输入球囊体的输送单元和供冷冻剂流出球囊体的真空单元，球囊导管的球囊体包括多个周向布置的具有充气腔的球囊瓣，球囊导管还包括用于标测肺静脉口的电信号的标测导管。专利CN209360885U公开了上海安钛克医医疗科技有限公司研发的一种肺静脉电隔离球囊结构，其第一球囊起冷冻作用，并通过第二球囊表面的电极进行环肺静脉标测，据此确定冷冻消融时间，同时第二球囊还可对肺静脉口起到阻流，防止第一球囊被血流冲刷而影响疗效。专利CN204446093U公开了浙江省医疗器械研究所研发的一种具有泡沫金属换热器的低温探针，包括探针本体外壳、换热器、进流管，进流管是与探针本体外壳的轴心相同且前端开口的直管，换热器是带有孔隙的金属换热器，节流后的氩气经这些孔隙排出，可换热器对回流氩气换热，对进流管中的高压氩气在节流之前进行预冷，节流后探针温度更低。
2.3 常温消融术及常温消融装置
常温消融术即纳米刀消融术，纳米刀由美国AngioDynamics 公司研发，2012年经美国FDA批准应用于软组织肿瘤消融，是利用超短的高压直流电（1500～3000 V）产生微秒级的电脉冲，作用在细胞膜磷脂双分子层上，导致细胞膜形成多个纳米级的不可逆孔道（不可逆电穿孔，irreversible electroporation，IRE），诱导细胞凋亡，治疗过程不产生热量，不会对周围组织产生热损伤，治疗边界清晰，也不受周围血流的影响，可用于在危险区域附近的目标区域的消融。
专利CN110179534A公开了安徽邵氏华艾生物医疗电子科技有限公司研发的一种纳米刀消融电极，通过可伸缩的电极针的设置，使电极针的暴露长度可调，以适应不同尺寸肿瘤的消融治疗。专利CN209269860U公开了上海健康医学院研发的一种纳米刀肿瘤消融控制装置，其供电电源分别与所述电源变换电路、电压幅度调节电路、隔离式高频变换器和信号触发器连接。本实用新型的消融控制装置可获得高输出脉冲幅度，以扩大单次消融范围。
3 总结
外科物理消融术可根据多种不同原理进行组织消融，现已成为外科手术治疗的常规选择，医生可根据情况选择消融方式，或者将多种消融方式结合使用，国内外均已研发出多种应用于临床的消融装置，以后的消融装置将在消融效率、准确性和降低组织损伤上有更进一步的发展，同时也期待依托新的消融技术的新型消融装置的出现，以提供更多样化更有效的治疗手段。
参考文献：
[1] 傅婷婷，陈涵，陈攀攀，等. 肾交感消融术治疗高血压的研究进展[J]. 心电与循环，2018，38（1）：55-60
[2] 中华医学会心电生理和起搏分会，中国医师协会心律学专业委员会. 经冷冻球囊导管消融心房颤动中国专家共识[J]. 中国心脏起搏与心电生理杂志，2020，34（2）：95-108
[3] 张莉，方可薇，岳茜，等. 冷冻消融治疗骨转移瘤的研究进展[J]. 应用肿瘤学杂志，2018，32（4）：353-356
关键词：消融;射频;微波;超声;冷冻
1 引言
外科消融术由于其对人体伤害小，成本低，能够多次消融等特点，被广泛应用于肿瘤、心律失学、房颤、脉管系统的治疗，具体分为物理消融和化学消融两大类。化学消融通过注入无水酒精、冰醋酸、化疗药物等化学物质，损坏局部组织细胞，但这些化学物质可能会造成患者的过敏反应，复发率也比传统手术要高。物理消融根据其治疗温度又分为热消融、冷冻消融和常温消融（纳米刀）三大类，热消融应用最为广泛，利用热效应直接导致病灶组织产生不可逆损伤或凝固性坏死，主要包括射频消融、微波消融、超声消融、激光消融等;冷冻消融的机制是通过液态制冷剂的吸热蒸发，带走人体目标消融区域的热量，以导致区域损伤、细胞凋亡和冷冻诱导的免疫损伤，各机制间具有协同作用;纳米刀又称为不可逆性电穿孔，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，是近年来消融治疗的新技术。
2 外科物理消融术的研究进展
2.1 热消融术及热消融装置
19世纪70年代，Sugaar发现了肿瘤热消融可用于肿瘤治疗，19世纪90年代， Goldberg等通过实验研究证实可通过射频消融治疗肺癌，Rossi研制发明了多针伸展型射频电极，多根射频电极同时在体内伸展开来，一次可使组织凝固性坏死范围达到厘米级别，发展到现在，热消融术主要通过消融导管装置实施，市场上已存在由美敦力、科维迪恩、韦伯斯特等多家公司生产的消融装置。
射频消融装置包括单电极导管和多电极导管，可根据待消融目标区域的尺寸和形状分布选择性应用，电极可为单极消融模式或双极消融模式。2009年，美敦力公司生产的Symplicity 单电极射频消融系统，是目前应用最广泛的肾交感神经消融术的消融器械，其单电极导管每次仅能对一个部位消融，此后生产的Symplicity 多电极射频消融系统则包含 4 个独立电极[1]。专利US10517668B2公开了韦伯斯特公司生产的一种在导管主体的远端具有双节点多射线电极组件的导管，导管包括分别搭载有电极的可扩张膨胀的篮框组件和具有自由末端的脊状组件。专利CN107440787B公开了四川锦江电子科技有限公司研发的一种网篮状消融导管及消融装置，呈橄榄球状的电极部分能够扩张为篮球状，以进行更大面积的组织消融，且每个电极带都连接有独立的导线以提取电生理信号用于标测，可对目标消融部位进行定位，提高了消融准确性。射频导管上还可带有用于定位、阻流、灌注的球囊，专利CN105147389B公开了一种包括球囊阻断型导引导管的射频消融设备，在所述导引导管的远端的外壁上设置有用于阻断血管内局部血流的可充胀的闭合球囊，还可经导引导管前端的灌注口向消融部位血管内灌注液体/气体，改变其导电环境和/或温度环境;科维迪恩公司生产的OneShot 球囊灌注消融导管系统，是一种冷盐水灌注球囊螺旋导管系统，球囊上有 8 个小孔。专利US20200060761A1公开了波士顿科学医学有限公司研发的一种微波消融探针，包括微波消融探头，探头上还设有阻抗感测电极，通过阻抗测量来监测微波消融期间的组织变化，并根据反馈的阻抗测量结果控制微波消融期间的微波能量传递。专利US10549127B2公开了波士顿科学医学有限公司研发的一种自冷式超声消融导管，包括在导管上轴向设置的超声换能器阵列，并可通过输送冷却流体避免不期望的组织损伤。专利CN110292438A公开了放射医疗系统公司研发的一种具有外护套的液体填充消融导管，可递送高能和高功率UV激光脉冲以进行组织消融，还包含传播高功率激光能量的液体填充波导，以消融人体中的阻塞。
2.2 冷冻消融术及冷冻消融装置
20世纪60年代，冷冻消融探针制备成功，20世纪80年代，具有循环致冷源的导管制备成功，20世纪90年代，开始将冷冻消融装置与影像技术联合应用。与热消融相比，冷冻消融术将冷冻剂作为消融能源，安全性更高，临床上已利用冷冻球囊消融联合X线指导来治疗房颤[2]，并采用氩氦冷冻消瘤减瘤，冷冻消融装置在MRI、CT、超声指导下使用，还可结合化学药物、骨水泥、放疗以实现联合治疗[3]。
专利CN110575243A公开了科塞尔医疗科技（苏州）有限公司研发的一种球囊导管和冷冻消融仪，冷冻消融仪包括供冷冻剂输入球囊体的输送单元和供冷冻剂流出球囊体的真空单元，球囊导管的球囊体包括多个周向布置的具有充气腔的球囊瓣，球囊导管还包括用于标测肺静脉口的电信号的标测导管。专利CN209360885U公开了上海安钛克医医疗科技有限公司研发的一种肺静脉电隔离球囊结构，其第一球囊起冷冻作用，并通过第二球囊表面的电极进行环肺静脉标测，据此确定冷冻消融时间，同时第二球囊还可对肺静脉口起到阻流，防止第一球囊被血流冲刷而影响疗效。专利CN204446093U公开了浙江省医疗器械研究所研发的一种具有泡沫金属换热器的低温探针，包括探针本体外壳、换热器、进流管，进流管是与探针本体外壳的轴心相同且前端开口的直管，换热器是带有孔隙的金属换热器，节流后的氩气经这些孔隙排出，可换热器对回流氩气换热，对进流管中的高压氩气在节流之前进行预冷，节流后探针温度更低。
2.3 常温消融术及常温消融装置
常温消融术即纳米刀消融术，纳米刀由美国AngioDynamics 公司研发，2012年经美国FDA批准应用于软组织肿瘤消融，是利用超短的高压直流电（1500～3000 V）产生微秒级的电脉冲，作用在细胞膜磷脂双分子层上，导致细胞膜形成多个纳米级的不可逆孔道（不可逆电穿孔，irreversible electroporation，IRE），诱导细胞凋亡，治疗过程不产生热量，不会对周围组织产生热损伤，治疗边界清晰，也不受周围血流的影响，可用于在危险区域附近的目标区域的消融。
专利CN110179534A公开了安徽邵氏华艾生物医疗电子科技有限公司研发的一种纳米刀消融电极，通过可伸缩的电极针的设置，使电极针的暴露长度可调，以适应不同尺寸肿瘤的消融治疗。专利CN209269860U公开了上海健康医学院研发的一种纳米刀肿瘤消融控制装置，其供电电源分别与所述电源变换电路、电压幅度调节电路、隔离式高频变换器和信号触发器连接。本实用新型的消融控制装置可获得高输出脉冲幅度，以扩大单次消融范围。
3 总结
外科物理消融术可根据多种不同原理进行组织消融，现已成为外科手术治疗的常规选择，医生可根据情况选择消融方式，或者将多种消融方式结合使用，国内外均已研发出多种应用于临床的消融装置，以后的消融装置将在消融效率、准确性和降低组织损伤上有更进一步的发展，同时也期待依托新的消融技术的新型消融装置的出现，以提供更多样化更有效的治疗手段。
参考文献：
[1] 傅婷婷，陈涵，陈攀攀，等. 肾交感消融术治疗高血压的研究进展[J]. 心电与循环，2018，38（1）：55-60
[2] 中华医学会心电生理和起搏分会，中国医师协会心律学专业委员会. 经冷冻球囊导管消融心房颤动中国专家共识[J]. 中国心脏起搏与心电生理杂志，2020，34（2）：95-108
[3] 张莉，方可薇，岳茜，等. 冷冻消融治疗骨转移瘤的研究进展[J]. 应用肿瘤学杂志，2018，32（4）：353-356