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        射頻消融術前景展望_腫瘤射頻消融

        作者:admin發布時間:2018-10-13 17:59

        射頻消融術簡介與展望

        北京為爾??偨浝?王洪奎

             一、RFA臨床應用概況

             采用RFA技術治療良性與惡性腫瘤是90年代初興起的一種新技術。1990年McGahan和Rossi等先后報道了采用射頻消融
        術治療肝部腫瘤,從此這項技術就在世界范圍內引起了廣泛的興趣。各國先后都開展了射頻消融術的臨床應用,從治療肝癌
        和良性前列腺肥大癥到治療肺癌、胰腺癌、腎癌、腎上腺癌、盆腔腫瘤和腦瘤等實體腫瘤,目前還有人用來治療血管瘤和子宮肌瘤等疾病。

             我國最先應用射頻消融術是采用北京為爾福電子公司生產的WE7566前列腺組織內消融治療儀治療前列腺增生癥。1996年我國引進了美國Radiotherapeutics公司生產的RF1500射頻消融儀(“多彈頭”),主要用來治療肝癌。1998年北京為爾福電子公司又推出了WE7568多極射頻腫瘤消融儀,從此我國應用射頻消融術的臨床醫院的數量、治療腫瘤的種類及治療患者總數逐年都在增加。

             Curley等報道了123例病例(169個病灶),都順利地完成了RFA治療。經隨訪其中有1.8%腫瘤復發,2.4%有并發癥,死亡率為2%。

             Rossi等報道運用單極及雙極射頻消融治療50例HCC和肝轉移瘤的病例,1、2、3、5年的生存率分別為94%、86%、48%、40%。

             2000年10月至2001年8月在中山大學腫瘤醫院用CT定位做RFA治療45例肺部實體腫瘤患者均完成治療。隨訪結果:其中縮小20%-50%者42個,50%-70%者2個,增強掃描病變內無強化,表現為凝固性壞死,4例4個病灶大小無明顯變化,但病灶在增強掃描時表現為去血管化,本組RFA治療肺部實體腫瘤近期(2-6個月)有效率為88.9%。

             由以上國內外三大組病例的治療效果可見射頻消融術對肝腫瘤的療效是令人滿意的。而且由于射頻消融具有創傷小、并發癥少、恢復快、安全性好等優點,使得射頻消融術被認為是極具前景的治療技術。特別對肝癌的治療,甚至有人認為它將逐漸取代手術治療。 (來源:北京為爾福電子公司)

         二、RFA臨床應用中存在的問題

            (1)消融的范圍(體積)不夠大。早期使用的單針電極最大消融直徑只有1.6厘米,近年來人們采用了各種方法來增大消融范圍,包括內部制冷電極、鹽水增效電極、單電極排列和多極針電極等。在這些電極中,目前最占優勢的多極針電極的消融范圍也只有5厘米左右,如果按手術切除原則(即比腫瘤直徑大1-2厘米),則射頻消融術只能對腫瘤直徑約3厘米的病灶有確切的療效。國內外大量臨床結果也證明了這一結論。

             目前直徑約為3厘米的腫瘤通常以手術切除為主,而大于3厘米的腫塊,則一般采用多把點的消融治療。理論上用直徑小的球體來覆蓋大的球體是做不到的,一定會有遺漏。因此進一步增大單次治療的消融范圍是急待解決的問題之一。

             (2)醫院科室分工是限制RFA技術臨床應用的另一個因素。因為RFA技術屬于介入治療,即在影像學設備的引導下進行治療。而目前大部分醫院的B超科與CT科被列為診斷科室,不開展介入治療。而常規治療科室如普外科、腫瘤科、肝膽外科等又無B超或CT等影像設備,因此也無法開展介入治療。

             (3)由于RFA技術是近幾年興起的新技術,醫生與患者對它還不太了解,即便是那些已開展了RFA臨床應用的專家,對RFA適應癥的掌握和臨床經驗也還在不斷總結中。有個別醫院出現了醫療事故,造成了負面影響。再加上經濟方面的一些因素,也使得RFA的臨床應用受到了局限。 (來源:北京為爾福電子公司)

         三、RFA系統的治療機理

             圖1為RFA治療的簡化原理圖。消融電極是在B超或CT引導下直接刺入患者的腫瘤部位,射頻產生器通過消融電極、接地電極和機體組織構成了電流回路,機體組織中的導電離子和極化分子在射頻交變電流的作用下快速改變其運動方向和速度。由于各種導電離子的體積不同、質量不同、以及所帶有的電荷量不同,它們的反轉和運動速度也就不同,因此它們之間就會產生摩擦熱。由圖1可見,由于消融電極周圍的電流密度較高,因此電極周圍就會形成一個局部高溫區,當溫度達到60℃以上時,組織中的蛋白質會變性,腫瘤細胞成不可逆轉性壞死。在凝固壞死區外,還有43℃-60℃的熱療區,在此區域內的腫瘤細胞被滅活,而大部分正常細胞可恢復。

             實施射頻消融后,在消融電極周圍形成一個邊界清晰、近似球形的凝固壞死區,該區域內的腫瘤組織被滅活。滅活的組織部分被人體吸收,這些滅活組織可強化患者的免疫功能,使療效進一步提高。


        圖1.簡化原理圖

             郭應祿院士針對熱療溫度提出了“三個溫度段”的理論,這一理論對臨床應用和熱療設備的研制具有重要的指導意義。圖2表示出三個溫度段的劃分:42℃-50℃屬理療溫度段,可達到止痛、改善局部血循環、消炎、改善局部代謝營養、解痙等作用;70℃-90℃為消融溫度段,可使病變組織產生凝固壞死,術后組織逐漸被吸收、纖維化;400℃以上可直接使病變組織產生氣化,達到消除腫物、增大腔道的目的。 (來源:北京為爾福電子公司)


        圖2.熱療溫度的劃分

         四、RFA系統的組成

             RFA系統通常是由射頻消融源、測控單元、消融電極、外電極和計算機系統等五個部分組成的。如果將外電極也改用消融電極,則可構成雙極(bipolar)系統。對于冷循環系統,可以沒有測溫和控溫系統,取而代之的是冰水和循環泵系統或鹽水與泵系統。見圖3。


        3.RFA系統框圖

             為了使消融范圍增大而消融電極表面不產生結痂炭化,目前常采用的測控系統為:

         (一) 阻抗測控系統

             國外早期采用控制回路阻抗參數來保證消融電極表面不產生結痂炭化?;芈纷杩箍衫斫鉃榛芈穼ι漕l電流流動的阻力,在治療過程中回路阻抗主要取決于消融電極表面積的大小和回路中各種組織含水量的多少,富水組織的阻抗較小,乏水組織的阻抗很大。同樣一塊組織由于含水量的多少,其阻抗值可相差數倍。組織的溫度在37℃~90℃范圍內阻抗變化不大,所以阻抗測控系統測得的阻抗值主要用來作為消融治療終止的參數。由于阻抗與溫度之間是兩個不相干的參數,所以用阻抗法進行控溫很難保證消融電極表面不產生結痂炭化。

         (二) 溫度測控系統

             由于RFA系統的治療機理是用局部加熱對病變組織進行滅活,因此在治療過程中實時監測消融溫度是十分重要的。消融溫度應在60℃~100℃(常用70℃~90℃)的范圍內,如果溫度太低,則達不到治療目的;如果溫度高于100℃,電極表面就會產生結痂炭化,這不僅會影響療效,而且還會產生醫療事故。RFA系統的測溫傳感器必須安裝在消融區的最高溫度點,并將該點的治療溫度控制在100℃以內,以保證電極表面不產生結痂炭化。 (來源:北京為爾福電子公司)

         (三) 冷循環系統

             為了擴大單次消融的治療范圍,人們還采用一種稱為冷端(cool-tip)電極的射頻消融系統。圖3中的循環泵用于將0℃的水注入射頻消融電極的冷循環管內,已維持消融電極尖端溫度在20℃-30℃左右。如果在治療過程中向組織內注入生理鹽水,可大大增大凝固壞死區的范圍。

         五、RFA系統關鍵技術

             在應用RFA技術消融治療時,當電極插入靶組織,射頻電流從非絕緣的電極尖端發出,經過周圍的組織和接地電極構成回路,組織內導電離子隨射頻電流快速改變方向和速度從而產生摩擦熱,即阻抗或歐姆熱。

             傳遞到組織中的射頻能量(P)等于總電流(I)的平方乘以阻抗(Ri),即P=I²×Ri。消融范圍的大小取決于在給定時間內傳遞到組織內的能量。為了增加消融體積,射頻的電流強度應足夠大,電阻產熱與電流強度的平方成正比,電流密度越大組織吸收的能量和電極密度與組織到電極表面的距離的平方成反比。因此射頻能量的吸收集中于接近電極表面的組織,電極表面很容易產生結痂碳化。消融電極如果產生結痂炭化,不僅會使治療范圍縮小,而且會導致子針收回和取針困難,產生醫療事故。因此確保電極表面在消融治療過程中不產生結痂與碳化是RFA系統的關鍵技術。 (來源:北京為爾福電子公司)

         六、RFA系統的關鍵部件

             RFA系統的關鍵部件是射頻消融電極。射頻消融電極大致有以下幾種:單針電極、多針電極、冷循環電極、多針濕電極。表2列出了各種電極的消融范圍: 

             較理想的消融電極應具有以下特點:

         (一) 產生較大的扁球形凝固壞死區

             目前消融電極可分為單針型與多針型兩種。多針型消融電極子針打開后有傘形、樹形和扁球形,它們所產生的凝固壞死區分別為半球形、卵形和扁球形(見下圖),其消融半徑約為3cm-5.5cm。當腫瘤的直徑大于3厘米時,人們常采用多靶點治療方式,扁球形凝固壞死區對多靶點治療較為理想。圖4為國內外消融電極產生凝固壞死區對比圖:

         (二) 消融電極必須安裝有精確的測溫傳感器,測溫傳感器位置應該是消融區的最高溫度點。

         (三) 多針型消融電極展開后每根子針的排列應均勻,子針之間的距離應在1cm左右,這樣能使熱場均勻,子針之間的凝固壞死區就能相互連接。

         (四) 消融電極尖端最好為圓錐形,做肺部穿刺治療時圓錐形的尖端對組織的損傷小,不易產生氣胸。

         (五) 消融電極子針的展開與收回采用旋轉式,操作柄上應裝有子針展開的刻度尺。

         (六) 操作手柄的縱向長度要短。

         (七) 為提高療效,在消融電極上應有注藥孔,能給綜合治療提供方便。(為爾福

         七、國內外RFA技術的對比

             國外于90年代初開始RFA的臨床應用,其中意大利和美國開展得較早,主要治療原發性肝癌。我國最早開展RFA臨床治療的是廣州第一軍醫大學南方醫院和西安第四軍醫大學唐都醫院。目前全國約有200多家醫院 展開了RFA的臨床應用,治療患者在1-2萬例,居世界之首。我國的醫療專家們積累了豐富的臨床經驗,在國內外雜志上發表了大量的論文。因此我國在RFA的臨床應用方面,無論在數量上還是臨床經驗方面都居世界領先地位。

             北京為爾福電子公司生產的WE7568多極射頻腫瘤消融儀于1998年在國內進入臨床應用,該設備采用了自動測溫與控溫系統,確保了電極表面不產生結痂與炭化。為了保證每次手術都能順利進行,系統還配備了術前患者參與的仿真系統,它能自動檢測出系統任何部位的故障,包括接觸不良等。

             2003年該產品被國家技術部,商業部等五部委評為國家級重點新產品。與國外同類產品相比有以下特點:

         (一) 測溫點選擇在消融治療時的最高溫度點,而控溫的范圍為70℃-99℃,確保了消融電極表面不產生結痂碳化。

         (二) 消融電極的子針枚數最多——可達14枚,一個靶點最大消融直徑為8-9厘米。

         (三) 子針等分為兩組,每組可獨立展開或收回,可進行“適形”射頻消融

         (四) 子針排列均勻,熱場均勻,療效確切。

         (五) 針尖為圓錐形,穿刺損傷比國外消融電極“貓耳”形針尖創傷小,這對做肺部穿刺時尤為重要,圓錐形針尖不易產生氣胸。

         (六) 消融電極手柄上有注水(藥)孔,水(藥)可從母針子針針尖周圍三個出水(藥)孔射出,用此方式可進行濕消融、局部化療、局麻或其他綜合治療。

         (七) 消融電極手柄上有子針展開直徑的刻度尺,使用方便,一目了然。

         (八) 消融電極的子針展開采用旋轉方式,操作方便穩定。 (來源:北京為爾福電子公司)

         八、射頻消融介入治療急待解決的問題

         (一) 快速精確穿刺定位

             目前在使用射頻消融治療時,雖然有少數外科醫生是在開放手術中進行治療,但不是微創治療,不能發揮“RFA技術的微創”特點。多數醫生還是采用在影像設備B超或CT的導引下經皮穿刺,直接刺入腫瘤部位進行消融治療。由于定位的準確度對療效極為重要,因此醫生不得不花費比真正治療時間多幾倍的時間進行穿刺定位。例如做10分鐘的消融治療往往需要20-30分鐘的定位時間。尤其對于較小的病灶,由于受呼吸運動、穿刺針偽影等影響,如缺乏豐富的醫學影像識別和定位知識,可能導致治療不完全。

             為提高療效和縮短手術時間,必須解決快速、精確穿刺定位問題。目前雖然有人利用CT對腫瘤組織的斷層掃描圖像,通過軟件生成腫瘤組織三維立體圖像,但醫生普遍認為,使用這種三維立體圖像來指導準確穿刺定位很不方便,因此尋求一種簡便的、定位準確的新方法是急待解決的問題之一。

         (二) 單次消融范圍小

             單次消融的損毀范圍不夠大一直是RFA臨床應用的瓶頸,對直徑大于3公分的腫瘤組織往往需要進行多靶點重疊消融,這就不可避免的產生遺漏。因此進一步增大單次消融的損毀范圍是急待解決的另一難題。

         (三) 適形治療

             目前單次消融產生凝固壞死區的形狀大體為扁球形或球形,而腫瘤的形狀與尺寸各有不同,還要考慮腫瘤的位置及周邊有無重要器官等因素。這要求在做RFA治療時,既能做到完全滅活腫瘤組織,又能對正常組織損傷小,也不傷及腫瘤周圍的其他重要器官,這就要求做到“適形治療”。 (北京為爾福)

         九、RFA技術前景展望

             由于RFA技術具有微創性、療效確切、并發癥少、安全性好等特點,目前已廣泛應用于治療肝癌、前列腺肥大、前列腺癌、腎癌、腎上腺癌、肺癌、胰腺癌、腦瘤、子宮肌瘤、盆腔腫瘤、血管瘤和鼻咽癌等疾病。這里應該指出,RFA技術只能對局部腫瘤細胞進行有效滅活,而惡性腫瘤作為一種全身性疾病,需采取多科學綜合治療。因此合理有序地將RFA與動脈灌注化療、動脈栓塞化療、放療及全身化療、外科手術治療、生物基因治療、中醫中藥等治療有機的結合,進一步提高惡性腫瘤的治療效果,隨著消融設備的不斷創新和臨床經驗的豐富,它將是一種極具前景的微創治療技術。 (來源:北京為爾福電子公司)

        參 考 文 獻

        [1]Rossi S. Di Stasi M. Buscarini E. Quaretti P. Garbagnati F. Squassante L Paties C.T. Silverman D.E. Buscarini L Percutaneous RF Interstitial Thermal Ablation in the Treatment of Hepatic Cancer AJR:167, September 1996. 
        [2] Rossi S. Buscarini E. Garbagnati F. Di Stasi M. Quaretti P. Rago M. Zangrandi A. Andreola S. Silverman D. Buscrini L. Percutaneous Treatment of Small Hepatic Tumors by an Expandable RF Needle Electrode AJR:170, April 1998. 
        [3] Charlse H. Scudamore, MD, MSc, Shung I. Lee MD, Emma J. Patterson, MD, Andrzej K. Buczkowski, MD, Laura V. July, MD, Stephen W. Chung, MD, PhD, Anne R. Buckley, MB, stepher G.F. Ho, David A. Owen, MB, Vancouver, British Columbia Am J Surg. 1999; 177:411-417. 
        [4] Scott Gazelle, MD, G. MPH, PhD G. Nahum Goldberg, MD, S. Luigi Solbiati, MD, S. Tito Livraghi, MD, S. Tumor Ablation with Radio-frequency Energy Radiology 2000; 217:633-646. 
        [5] Gerald D. Dodd III, MD, Michael C. Soulen, MD, Robert A. Kane, MD, Tito Livaghi, MD William R. MBchB, MRCP, FRCR, Orrse I. Karahan, MD, Hyunchul Rhim, MD, PhD Minimally Invasive Treatment of Malignant Hepatic Tumors: At the Threshold of a Major Breakthrough RadioGraphics 2000; 20:9-27. 
        [6] 吳沛宏,趙明,范衛君,張福君等,廣州中山大學腫瘤醫院影像介入科,肺部實體腫瘤射頻消融治療的近期療效觀察,《中華放射科學雜志》,2002年4月,第36卷,第四期。 
        [7] 吳沛宏,中山大學腫瘤防治中心影像介入科,影像導向-F射頻消融治療在惡性腫瘤中的運用,2002年中國腫瘤學術大會教育級,2002年9月23日-2002年9月27日。

         

         

         

         

         

         

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