射頻、冷凍、光動(dòng)力等傳統(tǒng)消融技術(shù)存在難以滿足復(fù)雜解剖區(qū)域治療需求的局限，而脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)的核心機(jī)制是利用高壓電場(chǎng)對(duì)細(xì)胞膜造成不可逆電穿孔以誘導(dǎo)目標(biāo)細(xì)胞死亡，具備細(xì)胞選擇性、非熱損傷性、物理靶向性三大特點(diǎn)。

日前，以“脈沖電場(chǎng)消融：未來(lái)醫(yī)學(xué)技術(shù)新賽道”為主題的香山科學(xué)會(huì)議第792次學(xué)術(shù)討論會(huì)在北京香山飯店召開(kāi)。會(huì)議重點(diǎn)討論了脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)這一新興醫(yī)學(xué)技術(shù)的前沿方向，破解其從基礎(chǔ)研究到技術(shù)創(chuàng)新再到臨床轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，推動(dòng)該技術(shù)的醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用。

精準(zhǔn)誘導(dǎo)目標(biāo)細(xì)胞死亡

消融是一種局部治療技術(shù)，通過(guò)施加物理或化學(xué)能量，使病變組織發(fā)生凝固性壞死或溶解，從而達(dá)到治療目的。在傳統(tǒng)消融領(lǐng)域中，有以“火元素”為代表的射頻消融技術(shù)、以“冰元素”為代表的冷凍消融技術(shù)，以及以“光元素”為代表的光動(dòng)力療法。

“射頻消融技術(shù)通過(guò)產(chǎn)生50攝氏度至80攝氏度的高溫，使病變細(xì)胞發(fā)生凝固性壞死；冷凍消融技術(shù)則利用零下40攝氏度的低溫促使細(xì)胞內(nèi)形成冰晶，進(jìn)而引起細(xì)胞裂解；光動(dòng)力療法則依賴光敏劑、特定波長(zhǎng)激光與氧氣發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生過(guò)氧化物，從而破壞病變細(xì)胞。”會(huì)議執(zhí)行主席、西安交通大學(xué)教授呂毅指出，盡管這些技術(shù)均具備一定療效，但也存在明顯局限性，尤其難以滿足解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域的治療需求。

在此背景下，以“電元素”為代表的脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)的相關(guān)研究可追溯至兩個(gè)多世紀(jì)前的一場(chǎng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。1754年，法國(guó)物理學(xué)家諾萊特在一次電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中觀察到，電火花在作用于人體皮膚后，皮膚表面會(huì)出現(xiàn)紅斑。這一現(xiàn)象被推測(cè)可能與強(qiáng)電場(chǎng)引起的皮膚組織不可逆破壞有關(guān)。直到20世紀(jì)中后期，科學(xué)家首次系統(tǒng)提出并驗(yàn)證：強(qiáng)電脈沖可在不引起顯著熱效應(yīng)的前提下，對(duì)細(xì)胞膜造成不可逆電穿孔，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。隨著研究的不斷深入，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)逐步顯現(xiàn)出其臨床價(jià)值。

“脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)的核心機(jī)制在于利用高壓電場(chǎng)擊穿細(xì)胞膜，形成不可逆電穿孔，從而精準(zhǔn)誘導(dǎo)目標(biāo)細(xì)胞死亡。”呂毅介紹，該技術(shù)具有三大特點(diǎn)，一是細(xì)胞選擇性，可針對(duì)目標(biāo)細(xì)胞的細(xì)胞膜實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)打擊；二是非熱損傷性，可避免傳統(tǒng)熱效應(yīng)引起的組織支架結(jié)構(gòu)損傷；三是物理靶向性，通過(guò)調(diào)節(jié)電場(chǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可精準(zhǔn)靈活控制消融范圍與邊界，同時(shí)不產(chǎn)生全身毒性和額外損傷。

在治療腫瘤和房顫方面潛力巨大

據(jù)介紹，目前全球范圍內(nèi)已有超過(guò)100項(xiàng)用于癌癥治療的脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)相關(guān)臨床試驗(yàn)完成注冊(cè)，并有數(shù)百篇研究論文證實(shí)，該技術(shù)在肝癌、前列腺癌、胰腺癌和腎癌等腫瘤治療中表現(xiàn)出良好的安全性與有效性。

“脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)在腫瘤治療過(guò)程中，能夠最大限度地保留細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)和腫瘤抗原的完整性。”中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院副主任醫(yī)師陳淑玲介紹，“該技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的組織消融，還為激活機(jī)體抗腫瘤免疫應(yīng)答創(chuàng)造了條件。”

陳淑玲進(jìn)一步解釋，經(jīng)脈沖電場(chǎng)消融后，腫瘤局部乃至全身的免疫反應(yīng)顯著增強(qiáng)，這顯示出該技術(shù)在調(diào)控腫瘤免疫微環(huán)境方面的潛力。研究表明，將該技術(shù)與抗PD-1療法聯(lián)合應(yīng)用，不僅能明顯提升抗腫瘤效果，還可有效抑制消融后腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，為患者提供更持久、有效的治療選擇。

2021年，國(guó)產(chǎn)脈沖電場(chǎng)消融設(shè)備獲得國(guó)家藥監(jiān)局批準(zhǔn)，這標(biāo)志著該技術(shù)的設(shè)備研發(fā)與生產(chǎn)，告別了長(zhǎng)期依賴國(guó)外進(jìn)口的歷史；2023年2月，西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院成功為一名局部晚期胰腺癌患者實(shí)施了世界首例內(nèi)鏡下脈沖電場(chǎng)腫瘤消融術(shù)；同年4月，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院順利完成了國(guó)內(nèi)首例前列腺癌納秒脈沖精準(zhǔn)消融術(shù)。從理論研究邁向臨床實(shí)踐，從設(shè)備引進(jìn)到自主研發(fā)生產(chǎn)，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)在腫瘤治療領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

除應(yīng)用于腫瘤治療外，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)在心臟疾病治療方面同樣具有重要應(yīng)用。它可通過(guò)導(dǎo)管電極在病灶區(qū)域施加脈沖電場(chǎng)，在心肌細(xì)胞膜上形成不可逆電穿孔，從而有效清除引發(fā)異常電信號(hào)的心肌細(xì)胞，治療房顫。

2020年，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院主任醫(yī)師唐閩團(tuán)隊(duì)完成了亞洲首例房顫脈沖電場(chǎng)消融術(shù)。此后，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)在我國(guó)心臟疾病治療領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院主任醫(yī)師王炎認(rèn)為，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)應(yīng)用于心臟疾病治療具有兩大優(yōu)勢(shì)：一是安全性更高，可避免熱效應(yīng)引起的組織損傷，例如極少損傷肺靜脈平滑肌，顯著降低肺靜脈狹窄風(fēng)險(xiǎn)等；二是消融效率更高，傳統(tǒng)射頻消融技術(shù)一般單點(diǎn)消融數(shù)十秒，而脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同步消融，能在1—2秒內(nèi)完成操作。

仍需解決三大科學(xué)問(wèn)題

會(huì)議執(zhí)行主席、中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院電工研究所研究員王秋良說(shuō)，當(dāng)前，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)已從單點(diǎn)突破邁向多點(diǎn)開(kāi)花，但要讓該技術(shù)更好地用于臨床，仍需突破多個(gè)關(guān)鍵瓶頸。

呂毅指出，為進(jìn)一步推動(dòng)脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)在臨床的廣泛應(yīng)用，仍需解決以下三大科學(xué)問(wèn)題：首先，需深入探究脈沖電場(chǎng)與生物組織間的交互作用機(jī)制；其次，應(yīng)致力于構(gòu)建更高效的生物電子—組織界面，優(yōu)化能量遞送過(guò)程，提升消融效率；最后，需建立基于多模態(tài)成像與表征技術(shù)的效果評(píng)估方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖電場(chǎng)消融效果的準(zhǔn)確判斷。這些問(wèn)題的解決將有助于該技術(shù)更安全、可靠地服務(wù)于患者。

在多模態(tài)成像領(lǐng)域，現(xiàn)有的超聲、CT、MRI等技術(shù)已廣泛應(yīng)用于腫瘤與心臟疾病成像。“然而，這些技術(shù)仍存在圖像分辨率低、成像與消融在時(shí)空上不匹配，以及難以準(zhǔn)確引導(dǎo)消融等問(wèn)題。”中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員馬騰說(shuō)，目前仍缺乏直接有效的可視化手段，能在消融過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控能量分布和組織反應(yīng)，降低消融操作的不確定性。針對(duì)上述問(wèn)題，馬騰團(tuán)隊(duì)提出了“多模成像引導(dǎo)腔內(nèi)脈沖電場(chǎng)消融”方案，研發(fā)了集成超聲、OCT及熒光內(nèi)窺于一身的多模態(tài)成像—治療一體化導(dǎo)管系統(tǒng)，為脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

此外，在呂毅看來(lái)，國(guó)產(chǎn)脈沖電場(chǎng)消融相關(guān)醫(yī)療器械實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，不能僅僅依賴技術(shù)升級(jí)，還需在產(chǎn)品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、醫(yī)保覆蓋面、臨床經(jīng)驗(yàn)積累等多個(gè)方面進(jìn)行積極探索。

上海市醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院副所長(zhǎng)洪偉說(shuō)：“我們擬推動(dòng)脈沖電場(chǎng)消融設(shè)備的國(guó)際專門標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)，針對(duì)相關(guān)系列設(shè)備的專項(xiàng)條款，優(yōu)先固化統(tǒng)一的測(cè)試口徑、測(cè)試基準(zhǔn)及閾值驗(yàn)證路徑，為全球范圍內(nèi)的統(tǒng)一審評(píng)與注冊(cè)工作提供支撐。”

浙江大學(xué)附屬第一醫(yī)院教授陳新華則提出“分級(jí)分類監(jiān)管”框架：對(duì)于科研用裝置，應(yīng)側(cè)重參數(shù)溯源與安全評(píng)估；對(duì)于臨床用儀器，應(yīng)強(qiáng)化性能驗(yàn)證與臨床數(shù)據(jù)核查。同時(shí)，她建議構(gòu)建跨學(xué)科的檢測(cè)監(jiān)管協(xié)作機(jī)制，為脈沖電場(chǎng)消融產(chǎn)品的安全轉(zhuǎn)化、規(guī)范化應(yīng)用及國(guó)際化推廣提供有力支撐。

“隨著生物效應(yīng)機(jī)制的持續(xù)明晰、國(guó)產(chǎn)化設(shè)備的更新迭代、電極導(dǎo)入微創(chuàng)化路徑的深入探索，以及聯(lián)合放療、化療、免疫治療的全新治療模式的涌現(xiàn)，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)必將在惡性腫瘤、心臟疾病、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病等疾病治療領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。”呂毅說(shuō)。（記者 宗詩(shī)涵）