熱沉沒效應(yīng)對射頻消融的影響及削減方法

徐燕軍，侯 瑞 綜述，胡 兵審校

上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院超聲科，上海市超聲醫(yī)學(xué)研究所，上海 200033

射頻消融術(shù)(radiofrequency ablation，RFA)是目前臨床廣泛應(yīng)用的腫瘤微創(chuàng)治療術(shù)之一。其原理是在人體內(nèi)產(chǎn)生一個交變的電場，射頻針周圍的電流密度較大，相應(yīng)產(chǎn)生的熱量多，高溫使周圍組織發(fā)生變性壞死而形成滅活灶[1]。然而，RFA在臨床應(yīng)用過程中存在較多缺陷，如一次性毀損體積有限、組織壞死不徹底、易復(fù)發(fā)等。RFA的治療效果依賴有效射頻熱場所能形成的組織消融灶的形狀和大小，其消融過程及消融范圍受多種因素影響，既與射頻本身特性有關(guān)，又與被加熱的生物組織成分有關(guān)，如腫瘤體積、位置及消融部位的血流灌注情況等[2-3]。

研究表明，腫瘤與大血管的距離顯著影響腫瘤的完整消融率，原因是血流的熱沉沒效應(yīng)(heat sink effect)對RFA產(chǎn)生副作用，導(dǎo)致靠近血管的腫瘤組織更容易殘存有活力的腫瘤細(xì)胞[4-6]。更有研究者認(rèn)為，熱沉沒效應(yīng)導(dǎo)致的腫瘤不完全消融是腫瘤熱消融后復(fù)發(fā)的主要原因[5]；亦有研究人員期望利用熱沉沒效應(yīng)來減少RFA對大血管的熱損傷。本文對熱沉沒效應(yīng)在RFA治療中的正負(fù)作用及對應(yīng)措施的研究進展進行綜述。

1 熱沉沒效應(yīng)

熱沉沒效應(yīng)是指相對低溫的流體經(jīng)管道流經(jīng)溫度較高的區(qū)域，會迅速帶走該區(qū)域熱量，從而起到快速有效的散熱作用。該效應(yīng)在工程學(xué)，尤其是微通道熱沉冷卻設(shè)計領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用。人體靜息狀態(tài)下平均動脈血溫度為36.68 ℃[7]，與RFA的治療溫度有較大差異，流經(jīng)人體自然管道系統(tǒng)內(nèi)的液體對消融灶的大小及其溫度場有一定影響[8]。方祖祥等[9]通過研究RFA治療心律失常，第1次提出了考慮血流帶來的熱損耗情況下RFA中溫度場的分布模型，認(rèn)為在生物熱傳導(dǎo)方程理論模型上考慮血流帶來的熱損耗時，溫度場的分布基本與其半徑的四次方成反比，與血流速度成反比，與輸入的總功率成正比，但由于血流的對流傳熱，溫度達到穩(wěn)態(tài)分布的時間要快得多。Dos Santos等[10]建立計算機血管壁溫度場實時變溫模型，采用有限元法模擬肝RFA，將射頻針置于距離直徑10 mm的大血管1～5 mm處，結(jié)果顯示當(dāng)治療時間在5～10 s，距離大血管1 mm時，熱沉沒效應(yīng)可使得凝固性壞死灶的范圍改變20%。Al-Alem等[4]使用蛋白腫瘤組織模型和動物肝臟模型研究了熱沉沒效應(yīng)分別對單極、雙極RFA效果的影響。結(jié)果表明，單次消融過程中雙極射頻針的消融體積更大，在不損傷鄰近血管的情況下，熱沉沒效應(yīng)對單極RFA的影響更大。

2 RFA中對熱沉沒效應(yīng)的利用

RFA在臨床上已得到廣泛應(yīng)用。然而，在治療靠近大血管的組織時，這種深部熱切能力對血管壁產(chǎn)生明顯的熱損傷。例如，肝門周圍RFA術(shù)后常見急性或慢性靜脈血栓及肝動脈損傷、膽管損傷等并發(fā)癥，可引起膽汁淤積和肝膿腫[11]。因此，有外科醫(yī)師使用能量更小的超聲刀進行血管旁的手術(shù)，以期盡量降低血管熱損傷的風(fēng)險[12]；而González-Suárez等[13]認(rèn)為可繼續(xù)選擇RFA，因為大血管內(nèi)血流的熱沉沒效應(yīng)可在一定程度上保護血管壁免受熱損傷，他們對此進行了計算機模擬研究，在已驗證模型可靠的基礎(chǔ)上，推算出大血管(門靜脈)內(nèi)血流的熱沉沒效應(yīng)可在5 mm范圍內(nèi)對血管壁形成熱保護作用。

同樣，盡管超聲引導(dǎo)下RFA治療局限性前列腺癌有確切的臨床效果，但高溫治療時極易傷及尿道和周圍的一些重要組織和器官，在某種程度上影響了RFA在前列腺疾病治療中的應(yīng)用。如何對前列腺內(nèi)病灶部位進行有效滅活，同時有效保護前列腺內(nèi)部重要結(jié)構(gòu)及周圍組織器官，是研究RFA治療前列腺疾病的重點之一。有研究人員期望利用熱沉沒效應(yīng)對RFA的負(fù)性作用來減少熱損傷。Liu等[14]報道了超聲造影引導(dǎo)下射頻消融犬前列腺組織，消融過程中以100 mL/min的速率向?qū)蚬軆?nèi)，以50 mL/min的速率經(jīng)股動脈置管向髂動脈內(nèi)連續(xù)注入(8f2) ℃的冷卻鹽水。結(jié)果顯示，空白對照組與兩實驗組的消融體積分別為96.6%、91.9%、92.0%，尿道受到冷卻鹽水產(chǎn)生的熱沉沒效應(yīng)的保護，熱損傷率明顯下降，但血管、神經(jīng)受損率無顯著差異。張敬安等[15]為進一步探討灌注冷卻鹽水對尿道的保護作用及確定最佳條件，在犬前列腺組織內(nèi)距離尿道6 mm處布針，消融過程中以100 mL/min的速率向?qū)蚬軆?nèi)分別灌注10 ℃、37 ℃的冷卻鹽水。結(jié)果顯示，等同人體溫度的37 ℃鹽水與低溫鹽水產(chǎn)生的熱沉沒效應(yīng)均可減輕尿道的熱損傷，且消融灶邊緣至尿道的距離差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

3 RFA中對熱沉沒效應(yīng)的削減

RFA治療腫瘤具有微創(chuàng)、簡單、并發(fā)癥少等優(yōu)點，但對于＞5 cm的腫瘤，其治療效果有限，因為RFA不能形成邊界完整且足夠大的消融灶以覆蓋整個瘤塊，而重新布針較為困難[16]。因此，外科醫(yī)師嘗試多種方法以提高單次RFA療效[17]。熱沉沒效應(yīng)對RFA療效的負(fù)性影響明確而顯著，成為研究重點之一。RFA廣泛用于肝癌治療中。由于肝臟血供豐富，因此減少肝癌RFA治療中熱沉沒效應(yīng)介導(dǎo)熱流失作用的研究報道較多。

3.1 采用 Pringle法削減熱沉沒效應(yīng)

RFA術(shù)前采用Pringle法結(jié)扎血管，可有效保證熱消融效率。Chinn等[18]利用活體豬肝臟模型研究血流阻斷法對RFA消融灶形狀、體積、溫度的影響，結(jié)果顯示消融灶的體積增大，更接近球形灶，組織達到壞死溫度的時間延長。張潔等[19]對兔在體肝臟行RFA治療以研究Pringle法對RFA療效的作用，結(jié)果顯示在消融時間相同的情況下，阻斷入肝血流明顯降低熱沉沒效應(yīng)對RFA的影響，消融范圍擴大，消融效果增強。然而，Pringle法常導(dǎo)致不必要的熱損傷。Ypsilantis等[20]使用Wistar大鼠模型，對RFA聯(lián)合Pringle法(阻斷30 min)大面積消融肝組織(30%)進行評估，認(rèn)為該方式加重了全身炎性反應(yīng)綜合征和多器官功能損傷的發(fā)生。

3.2 采用藥物方式削減熱沉沒效應(yīng)

在R FA前先行經(jīng)肝動脈化療栓塞術(shù)(transhepatic arterial chemotherapy and embolization，TACE)是削減熱沉沒效應(yīng)的另一方式。減少肝腫瘤的血流，可降低消融過程中的熱流失，增加消融范圍，且消融過程中產(chǎn)生的熱量可發(fā)揮化療藥物的療效。Peng等[21]對符合要求的入組患者隨機施行TACE結(jié)合RFA治療(94例)或單純RFA治療(95例)，選用總體生存率、無復(fù)發(fā)生存率、不良事件為觀察終點。結(jié)果顯示，TACE-RFA組患者總體生存率及無復(fù)發(fā)生存率均較優(yōu)，長徑＜7 cm的肝癌患者接受TACE-RFA治療，生存獲益更顯著。但這些手術(shù)操作具有較大的創(chuàng)傷性，與RFA相對無創(chuàng)的治療特點相悖。

另有研究報道，以口服抗血管藥物來減少治療區(qū)域的血流，削減熱沉沒效應(yīng)，從而增大RFA消融范圍[22]。但抗血管藥物不良反應(yīng)多、起效慢等缺點限制了其應(yīng)用。Zhao等[23]使用低頻超聲聯(lián)合微泡造影劑經(jīng)剖腹途徑輻照在體兔肝臟出血部位，削減熱沉沒效應(yīng)，取得較好療效，有望成為阻斷肝血流的手段之一。Yang等[24]使用低頻、低功率超聲聯(lián)合微泡輻照裸鼠皮下前列腺癌移植瘤，而后行RFA治療，結(jié)果表明低頻低功率超聲可有效破壞腫瘤內(nèi)微循環(huán)，降低熱沉沒效應(yīng)，擴大RFA消融體積。

4 結(jié)語

綜上所述，臨床治療中熱沉沒效應(yīng)對RFA療效的影響有利有弊。其熱保護作用可減少熱損傷所致手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生，有待充分利用；其介導(dǎo)的熱流失作用可采用減少或暫時阻斷血流的方式進行削減。但目前各處理措施之間缺乏合理的評價及比較研究。因此，如何更加安全、有效地利用或削減熱沉沒效應(yīng)對RFA療效的正負(fù)性作用仍有待進一步研究。

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