可彎曲水冷微波消融針經氣管豬肺外周消融的相關性研究

袁海賓 潘玉均 朱 莉 陶廣昱 孫加源,4 李 紅

肺惡性腫瘤的治療目前包括手術、局部消融、化療、放療、靶向藥物及免疫治療[1-2]。但其中一部分符合手術指征的病人因嚴重的心肺功能不全不能耐受手術切除，局部消融成為有效的替代治療方案[3]，而在姑息性消融也占據了重要的治療地位[4]。消融包括熱消融（射頻消融、微波消融等）及冷消融（冷凍）[4-5]。目前微波消融（microwave ablation， MWA）因療效佳、更適合巨大腫瘤（≥3cm）、熱減退效應少，臨床上應用逐步更為廣泛[6]。但是傳統(tǒng)的消融均通過經皮操作，可能引起與經皮穿刺相關的并發(fā)癥（如氣胸、穿刺針道轉移等）[7]。目前隨著氣管鏡介入技術的飛躍發(fā)展，經支氣管鏡可精確到達外周病變[8]，同時并發(fā)癥（氣胸）發(fā)生率明顯降低[9]。經氣管鏡引導下可彎曲的微波消融針在導航技術引導下可以精確到達外周病變并且達到腫瘤消融，避免氣胸及局部針道轉移的風險。

我們采用國產2450MHz水冷循環(huán)MWA系統(tǒng)，以豬肺為研究對象，通過調整微波輸出功率和消融時間，評價經氣管鏡引導下可彎曲的水冷微波消融針在豬肺外周消融的效果觀察，為臨床應用提供參考。

方 法

這項研究協(xié)議是由上海市胸科醫(yī)院倫理委員會批準的(KS1610)。

1.實驗材料

屠宰場購買實驗當天的新鮮離體成年豬肺，共18副；健康家豬3頭，體重60～65kg。微波消融系統(tǒng)為南京康友醫(yī)療科技有限公司生產（KY-2000），輸出頻率為2450±10MHz，輸出功率 0～80W，消融時間0～15min?？蓮澢鋬如R微波消融針（KY-2AAP-49H，專利號：201620582789）（圖1），長度為1150mm，直徑1.9mm，最大輸入功率80W。

2.實驗方法

2.1 離體實驗：新鮮離體豬肺平鋪在操作臺上，氣管插管，呼吸機Drager控制通氣，潮氣量550ml，頻率12次/min，壓力支持16mpa，呼氣末正壓4mpa，肺膨脹穩(wěn)定。

設備經氣管鏡定位離體豬肺膈葉外周肺組織，左、右肺各布置1個消融點（n=36），設定不同的功率組（50W，60W，70W，80W）和不同時間組（3min，5min，8min），每項設定參數下重復3次。

2.2 活體動物實驗：健康家豬行麻醉后，行氣管插管，CT掃描排除術前肺部炎癥，行氣管鏡檢查分別定位于雙側膈葉第二主開口分支，X線透視下將微波天線送達肺外周，行微波消融治療，參數設定80W，5min。術后即刻、24小時、1周、2周行肺部CT掃描（圖1）。

3.測量與計算

消融結束后，沿靶支氣管管腔切開已消融的肺組織，其內灰白色區(qū)域認定為消融區(qū)。明確消融范圍后測量消融長徑（long diameter， Dl），短徑（short diameter， Ds）。

4.統(tǒng)計學分析

采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件作統(tǒng)計學分析，結果以均數±標準差（Mean±SD）表示。整組分析采用多因素多水平方差分析；采用多元線性回歸分析法，將Dl、Ds分別作為因變量，功率和時間作為自變量，進行多元線性回歸擬合。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。測定決定系數（R2），并建立預測模型。

結 果

離體實驗結果：不同輸出功率及時間所產生的消融灶形態(tài)特點見圖 2A，其中80W×8min時消融累及胸膜。

Dl、Ds數據見表 1，隨著功率增加（50～80W），Dl、Ds逐漸增大（P＜0.01）；隨著時間的增加（3～8min），Dl、Ds逐漸增大（P＜0.01），功率與時間無交互作用（PDl=0.50，PDs=0.40）。

Dl的多元線性回歸分析見表 2，Ppower＜0.01，Ptime＜0.001，提示功率、時間與Dl存在多重線性關系，測定決定系數（R2）=0.91，提示模型的擬合效果好。預測模型見圖 2B。

Ds的多元線性回歸分析見表 2，Ppower＜0.001，Ptime＜0.001，提示功率、時間與Ds存在多重線性關系，決定系數（R2）=0.85，提示模型的擬合效果好。預測模型見圖 2C。

表1 不同輸出功率和時間在離體豬肺外周微波消融后病灶大?。ㄆ骄鶖怠罉藴什睿?/p>

表2 經氣管可彎曲微波消融術在離體豬肺外周消融功率、時間與范圍的多重線性回歸

活體實驗結果：活體動物消融后氣管鏡下黏膜稍偏白提示熱損傷，管腔結構仍完好；CT上表現為消融區(qū)域混合密度增高影，周圍可見圓形暈區(qū)圍繞，未及出血、氣胸等嚴重并發(fā)癥。24小時后CT可見消融區(qū)域周圍稍增大，1周、2周病灶逐步縮小至實性結節(jié)樣改變，期間未發(fā)生空洞、感染等嚴重并發(fā)癥（圖1）。

圖1 微波消融主機及可彎曲水冷內鏡微波消融針（左側）。氣管鏡聯(lián)合透視引導下微波消融以及消融后不同時間CT表現（右側）。A1.消融術中氣管鏡下；A2.術后氣管鏡下表現粘膜泛白，管腔結構完好；B1.術中X線透視正位；B2.術中X線側位；C1.消融術后即刻CT表現；C2.24小時CT表現；C3.1周CT表現；C4.2周CT表現（CT病灶為箭頭指示）。

圖2 不同輸出功率、時間所產生的離體消融灶形態(tài)特點(A)和長徑(B)、短徑(C)預測模型?？偡郑╰otal points）=時間分數（time points）+功率分數（power points），取得對應平均長徑(mean Dl)或者對應平均長徑(mean Dl)。例如 ： 圖 B 中 Points (5min）+ Points (80W)=Total points=97.1， 對應 mean Dl=20.98mm。 Dl： 長徑 ； Ds： 短徑。lm regression： 多重線性回歸。 **Ppower ＜0.01， ***Ptime＜0.001。

討 論

經氣管鏡引導的軟桿射頻消融已應用于肺外周病變的治療，但消融范圍不甚理想[10]。主要原因為射頻消融受血流和氣流影響較大[4]，肺部惡性腫瘤中有相當大的一部分在影像學上有磨玻璃表現[11]，病理提示含有氣體[12]，從而影響射頻消融傳遞效應，導致消融范圍存在很大的局限[13]。相反，由于微波消融的特性更適合含有氣體的肺部腫瘤消融，可引起更大的消融范圍，圖像影像引導下經皮微波消融已廣泛應用于肺腫瘤中[14]。然而目前臨床上氣管鏡引導下微波消融因消融針無法彎曲導致主要用于解除中央型肺癌的阻塞[15]。我們通過對微波消融針的改進，將針桿改為可彎曲材料并且能有效保護了延長的桿內同軸電纜，增加長度及柔性彎曲度，達到與治療型氣管鏡的兼容要求，從而可隨氣管鏡達到肺外周病變引起熱消融凝固性壞死。

通過建立正常通氣下膨脹肺模型研究氣管鏡引導下的肺外周微波消融大小范圍及模型預測。對凝固性壞死區(qū)的測量，結果顯示隨著功率增加或者時間的延長，微波消融灶的長徑、短徑均逐漸增大，且不同功率及不同時間的消融灶的大小均有統(tǒng)計學差異。長徑、短徑的線性回歸模型可見時間的變化較功率變化的影響更為明顯，同時模型的擬合效果好（長徑、短徑R2均接近于1），預測模型可通過選擇不同功率及時間得到分數后預測相應的消融范圍。根據消融是否累及胸膜建議消融參數功率80w以內，時間8min以內（推薦5min）。

近年來氣管鏡技術蓬勃發(fā)展，如磁導航、徑向超聲引導技術等[16-17]，均可指導達到肺外周病變，且并發(fā)癥（氣胸等）明顯少于經皮操作活檢的風險，提供了有效的手段達到外周肺組織的靶向位置，同時減少并發(fā)癥的發(fā)生。經過活體動物的實驗CT提示明顯的消融區(qū)域形成，同時未出現嚴重的并發(fā)癥，術后恢復良好，因此經氣管鏡引導的可彎曲水冷微波消融技術完全可能可以成為一種有效的且更為微創(chuàng)的外周肺組織的消融方法。

本研究的局限性在于使用的是正常通氣的豬肺模型，可能與活體肺內的實性及含氣的腫瘤性質不同。不過在離體豬肺下的微波消融模型的建立提示以后可通過活體腫瘤消融后病灶圖像（如CT下測量）重新建立模型指導臨床。