“你這個(gè)方法有風(fēng)險(xiǎn)，萬(wàn)一在臨床出了岔子怎么辦？我們寧可求穩(wěn)。”

安靜有序的會(huì)場(chǎng)熱鬧起來(lái)，前一個(gè)人話音剛落，反駁聲就立刻響起。交鋒雙方，分別是臨床醫(yī)生和工科領(lǐng)域的科研人員。

爭(zhēng)論愈烈，坐在前排的呂毅越興奮。他是本次香山科學(xué)會(huì)議第792次學(xué)術(shù)討論會(huì)的申請(qǐng)人、西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院院長(zhǎng)。

“別打斷，聽(tīng)聽(tīng)大家的真實(shí)想法?！边@一場(chǎng)面他期待已久，“脈沖電場(chǎng)消融是典型的醫(yī)工交叉技術(shù)，只有醫(yī)學(xué)、工科研究者充分探討，才能實(shí)現(xiàn)突破。”

脈沖電場(chǎng)消融是一項(xiàng)基于不可逆電穿孔效應(yīng)的非熱消融技術(shù)。其基本原理為通過(guò)施加一定強(qiáng)度的高壓電脈沖于生物組織，使細(xì)胞發(fā)生不可逆電穿孔，破壞細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，最終達(dá)到組織消融的目的。

“脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)已從腫瘤消融的單點(diǎn)突破，邁向多種疾病全面拓展新階段?！敝袊?guó)科學(xué)院院士王秋良表示，亟需探索基礎(chǔ)研究和疾病診斷的新方式。

第792次香山科學(xué)會(huì)議。受訪者供圖

醫(yī)學(xué)技術(shù)新賽道

聲、光、磁、電，物理世界的自然現(xiàn)象為醫(yī)學(xué)提供了新思路。

“脈沖電場(chǎng)技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用就是從偶然生理現(xiàn)象發(fā)展為跨學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新的過(guò)程?！眳我憬榻B道，早在1754年，法國(guó)物理學(xué)家Nollet就發(fā)現(xiàn)，用電火花觸碰人類皮膚，就會(huì)出現(xiàn)紅色斑點(diǎn)，猜測(cè)電場(chǎng)對(duì)人體組織會(huì)造成細(xì)胞死亡等不可逆損傷。

“幕后黑手”是電場(chǎng)的熱效應(yīng)嗎？科學(xué)家們各執(zhí)一詞。直到1967年，英國(guó)科學(xué)家Sale和Hamilton首次發(fā)現(xiàn)，原本無(wú)法穿過(guò)細(xì)胞膜的分子，被施加強(qiáng)電脈沖后，能在細(xì)胞膜上形成不可逆的納米級(jí)穿孔，造成細(xì)胞凋亡和壞死，且全過(guò)程不產(chǎn)生顯著熱效應(yīng)，最大程度保留細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)。這一現(xiàn)象被稱作不可逆電穿孔。

在臨床研究中，基于不可逆電穿孔原理的脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)也得到了廣泛驗(yàn)證和應(yīng)用。2010年以來(lái)，已有數(shù)百篇研究論文證實(shí)，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)在前列腺癌、胰腺癌、肝癌、腎癌的臨床治療中安全有效，在心臟疾病中也展現(xiàn)出巨大潛力。此外，在糖尿病、慢性阻塞性肺病等良性疾病領(lǐng)域，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)同樣被寄予厚望。

“脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)具有細(xì)胞選擇性、電場(chǎng)依賴性、非熱損傷性和物理靶向性等特點(diǎn)?！眳我惚硎?，消融效果與脈沖能量強(qiáng)度直接相關(guān)，能針對(duì)特定細(xì)胞實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)可控的消融，且不會(huì)產(chǎn)生不可逆性熱損傷。

2016年，呂毅團(tuán)隊(duì)提出了利用人體自然腔道實(shí)施脈沖電場(chǎng)消融的新理念，在消化道等自然腔道內(nèi)經(jīng)內(nèi)鏡置入消融電極，精準(zhǔn)、微創(chuàng)地將脈沖能量傳遞到腫瘤病灶部位進(jìn)行消融，進(jìn)一步提高治療的安全性和有效性。2023年2月，該團(tuán)隊(duì)成功實(shí)施了世界首例內(nèi)鏡下脈沖電場(chǎng)胰腺癌消融手術(shù)。手術(shù)過(guò)程安全可控，術(shù)后患者生命體征平穩(wěn)，患者生存期顯著延長(zhǎng)。

然而，隨著脈沖電場(chǎng)消融在臨床應(yīng)用的深入，新的科學(xué)問(wèn)題陸續(xù)涌現(xiàn)。

“脈沖電場(chǎng)消融的生物學(xué)效應(yīng)對(duì)于疾病診療具有重要意義，隨著電子信息、傳感和材料技術(shù)的發(fā)展，脈沖電場(chǎng)的瞬態(tài)生物物理效應(yīng)研究、脈沖電場(chǎng)消融高端醫(yī)療設(shè)備研制，以及產(chǎn)業(yè)與臨床的良性互動(dòng)值得進(jìn)一步關(guān)注?！敝袊?guó)科學(xué)院院士鄭海榮總結(jié)道。

醫(yī)學(xué)與工學(xué)的“雙向奔赴”

除醫(yī)學(xué)科學(xué)外，工學(xué)是脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)發(fā)展的另一重要支柱。

“生物電磁信號(hào)傳遞著生物體內(nèi)的多種生理與病理信息，監(jiān)測(cè)分析這些內(nèi)部電磁過(guò)程與生命活動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)，對(duì)生命科學(xué)研究具有重要意義?！焙颖惫I(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院教授徐桂芝介紹，生物電工技術(shù)正是基于電工學(xué)、生物學(xué)、信息學(xué)等多學(xué)科交叉融合而形成的學(xué)科領(lǐng)域，致力于探究生命活動(dòng)產(chǎn)生的電磁現(xiàn)象與規(guī)律，并基于此開(kāi)發(fā)先進(jìn)的醫(yī)學(xué)診斷和治療技術(shù)。

“目前，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)仍缺乏直接有效的可視化評(píng)估手段?！敝袊?guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員馬騰指出，如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控能量分布和消融后效果，降低消融操作的不確定性，成為該技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

針對(duì)該問(wèn)題，馬騰團(tuán)隊(duì)提出“多模成像引導(dǎo)腔內(nèi)脈沖電場(chǎng)消融”的技術(shù)方案，研發(fā)了集成超聲、OCT及熒光內(nèi)窺的多模態(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)在更多臨床應(yīng)用場(chǎng)景中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

此外，北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授常凌乾針對(duì)傳統(tǒng)電穿孔技術(shù)遞送效率低、細(xì)胞存活率差的問(wèn)題，研發(fā)了系列基于納米電穿孔技術(shù)的生物芯片，利用納米孔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)聚焦，在低電壓下，將分子遞送的跨膜速度提升了近萬(wàn)倍，細(xì)胞存活率高于95%，且能實(shí)現(xiàn)器官靶向和高通量篩選。目前該技術(shù)已在國(guó)內(nèi)10余家三甲醫(yī)院完成300多例臨床試驗(yàn)。

看著一項(xiàng)項(xiàng)科研創(chuàng)新成果從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)臨床，臺(tái)下的臨床醫(yī)生們頻頻點(diǎn)頭。

“學(xué)醫(yī)的不懂工程，學(xué)工的不懂醫(yī)學(xué)，如何推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)真正落地應(yīng)用呢？”聽(tīng)著雙方熱火朝天的討論，呂毅滿臉笑容，“這正是我們所需要的—一個(gè)讓各學(xué)科專家面對(duì)面的溝通平臺(tái)。”

脈沖電場(chǎng)腫瘤消融設(shè)備（趙宇彤?dāng)z）

共面挑戰(zhàn)

復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移，是每一個(gè)臨床醫(yī)生的“頭號(hào)敵人”。

“當(dāng)前脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)雖然微創(chuàng)便捷，但仍存在高復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的難題。”中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科副主任醫(yī)師陳淑玲指出，短期內(nèi)，不可逆電穿孔誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)能有效抑制腫瘤的再生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，但14天后，效應(yīng)逐漸減弱，2至18個(gè)月內(nèi)的復(fù)發(fā)率能達(dá)到24.14%。

華中科技大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教授趙俊也提出了類似問(wèn)題?！安豢赡骐姶┛椎南谛Чc脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)，而腫瘤內(nèi)部，脈沖電場(chǎng)分布并不均勻?！壁w俊發(fā)現(xiàn)，當(dāng)脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度低于殺傷閾值時(shí)，腫瘤細(xì)胞可能“潛逃”，這也是術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)的重要危險(xiǎn)因素。

他們共同提到脈沖電場(chǎng)消融聯(lián)合免疫治療的重要性?！懊}沖電場(chǎng)消融與抗PD-1免疫療法結(jié)合，能促進(jìn)CD8＋T細(xì)胞浸潤(rùn)和長(zhǎng)期免疫記憶的形成，有效抑制腫瘤消融后的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移?！?/p>

此外，在心電生理領(lǐng)域，基于多年一線臨床經(jīng)驗(yàn)，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院心血管內(nèi)科副主任王炎指出，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)的應(yīng)用目前存在突出問(wèn)題：一是缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)，導(dǎo)致不同消融設(shè)備之間的效果難以評(píng)估；二是在臨床應(yīng)用中，醫(yī)生為追求更高效的治療效果，擅自調(diào)高參數(shù)，導(dǎo)致實(shí)際臨床應(yīng)用中的并發(fā)癥發(fā)生率顯著高于臨床試驗(yàn)階段。

對(duì)此，上海市醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院副所長(zhǎng)洪偉回應(yīng)稱，以心臟脈沖電場(chǎng)消融設(shè)備為例，由于其能量機(jī)制和臨床應(yīng)用特征的獨(dú)特性，不同廠商的設(shè)備及配套導(dǎo)管電極之間存在差異，因此各項(xiàng)能量參數(shù)需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格驗(yàn)證和效果評(píng)估。

“根據(jù)國(guó)家藥監(jiān)局醫(yī)療器械評(píng)審中心要求，該類產(chǎn)品需經(jīng)過(guò)四類實(shí)驗(yàn)，全面評(píng)估其對(duì)人體的安全性與有效性?！焙閭ケ硎?，基于以上研究，為醫(yī)療設(shè)備制造商提供幾種“處方式”設(shè)定，盡可能保障標(biāo)準(zhǔn)化、安全應(yīng)用。

此外，上海市醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院還在積極推動(dòng)國(guó)際專門標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)工作，服務(wù)全球范圍內(nèi)的評(píng)審與注冊(cè)統(tǒng)一。

“從科研到臨床再到監(jiān)管，脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)的發(fā)展需要全鏈條協(xié)同推動(dòng)?！眳我阍诮邮堋吨袊?guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，目前我國(guó)在該領(lǐng)域整體上尚處于“并跑”階段，并在若干方向上加速突破。他強(qiáng)調(diào)：“唯有各領(lǐng)域、各學(xué)科敞開(kāi)胸懷，深化合作，才能推動(dòng)我國(guó)脈沖電場(chǎng)消融技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面進(jìn)步?！?/p>

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)