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肿瘤治疗界的「高冷之花」——肿瘤微创冷冻消融,国产替代设备空间巨大
目前,随着影像学等科学技术的成熟,治疗肿瘤的手段已经不再局限于传统手术、化疗、放疗,介入治疗、免疫治疗、靶向治疗等技术的成熟为肿瘤治疗提供更多解决方案。
作为介入治疗的一种,肿瘤消融疗法从 20 世纪 90 年代开始逐渐进入市场,并迅速兴起,目前已经应用于肝、肺、肾等多种实体瘤的治疗当中。
近日,bv伟德体育医疗宣布完成 5 亿人民币 C 轮融资,获诸多资本的加持,肿瘤消融再次受到业界关注。由bv伟德体育医疗自主研发的康博刀,就是国际上首个实现了集深低温冷冻治疗与高强度热疗功能于一体的肿瘤微创消融设备。
 
什么是肿瘤微创消融治疗
肿瘤微创消融治疗是指在现代影像技术,如超声、CT、磁共振及 DSA 等的引导下,应用化学或物理方法直接作用于局灶性实体肿瘤(单个或多个),根除或毁坏肿瘤组织的治疗方法。肿瘤微创消融治疗技术包括热消融和冷消融,如微波、射频和冷冻消融,均已广泛或逐步应用于治疗各类良恶性肿瘤,尤其是射频、氩氦冷冻消融技术在临床使用上已经非常普遍和成熟。
常用的热消融技术 —— 射频消融(RFA),通过射频能量使病灶局部组织产生高温(80℃以上),使癌细胞蛋白质变性、脂质层溶解、细胞膜破坏致组织细胞凝固性坏死。同时可使肿瘤组织周围的血管组织停止向肿瘤供血,“饿死” 肿瘤,切断转移可能。
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图 | 射频消融治疗子宫肌瘤(来源:相关论文)
不过,射频消融手术主要针对不超过 5cm 的肿瘤,消融范围远不及氩氦刀冷冻消融,并且对于直径较大、被较多血管围绕的肿瘤组织无能为力。另外,射频消融手术过程中患者痛感强烈,需在全麻下进行,局部高温也存在烧伤血管的风险。
冷冻消融技术目前以氩氦冷冻消融(简称 “氩氦刀”)为主,其核心部件 —— 低温探针,本质上是一个高压、闭环式气体膨胀系统。能够利用焦耳 - 汤姆孙效应,使低温探针上的无功气体快速膨胀(绝热膨胀)导致气体温度发生变化。

焦耳 - 汤姆孙效应,是所有现代冷冻消融技术的基本原理:气体在节流过程中温度随压强而变化的现象。气体通过多孔塞或节流阀膨胀的过程称为绝热节流膨胀。

大多数气体(包括氩气)通过高压节流时会迅速降温,使靶点周围温度骤然降低;而氦气因为其独特的物理特性,在室温下迅速膨胀时会升温。整个过程中,氩氦技术最高温一般能达 40℃,最低温到 - 150℃。通过冰冻 - 溶解这一循环过程,目标细胞将受到直接和间接性的损害。其肿瘤消融机制主要包括以下几点:
  • 在快速降温冷冻过程中,细胞内会形成大量的小冰晶,导致细胞器和质膜的损坏;细胞外冰的形成增加外空间渗透压,导致细胞脱水和收缩

  • 随后的解冻过程中将导致细胞再水化及细胞膜的破裂,并且由于强烈快速的升温,会在组织内产生剧烈的热应力。如此循环往复,最终使肿瘤细胞破裂死亡。

  • 而且在此过程中,冰晶迅速在细胞内外和微静脉及微动脉内产生,破坏作用区域内的微血管并形成血栓,导致细胞缺血和坏死。随后,包括巨噬细胞和中性粒细胞在内的炎性细胞可清除受损细胞。

  • 延迟的细胞损伤是由于冻融产物通过刺激 T 细胞诱发细胞凋亡,并且通过血液循环激发全身性免疫。

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    图丨冷冻消融损伤机制(来源:Cryoablation: Mechanism of Action and Devices)
    “对比射频消融,冷冻消融具有简便、操作时间短、患者更易耐受、严重并发症少等优势。” 上海交通大学医学院附属瑞金医院心内科主任吴立群认为,冷冻消融技术的学习曲线短、操作简便,这为基层医师提供了学习的可能,是一个 “重大利好”。
    适用癌种广,但仍存在技术难题
    目前,微创肿瘤消融技术可用于包括肝癌、肺癌、胰腺癌、甲状腺癌等各个脏器原发及转移性的实体肿瘤,适用癌种超过 80%。
    相比于传统的外科手术,无论射频、微波作用下的热消融还是冷消融技术以及冷热消融结合技术都具有较为明显的优势。
    无需开刀的介入性治疗方案,可以实现在小创口下完成肿瘤治疗,患者痛感减轻,无需全身麻醉,恢复时间也将大大缩减,对于高龄或者身体状况不佳的患者也同样适用。
    同时,在影像实时显影指导下,能够清晰识别肿瘤边界,配合微小探针,可达到安全性更高的精准治疗。
    然而,单一的冷冻或热消融治疗过程中也存在一定的技术困难。
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    图丨冷冻消融示意图(来源:ResearchGate)
    “如果冷冻不彻底,被治疗部位不会被彻底破坏,反而有可能对目标组织起到低温保存的作用;在高温热疗时,人体疼痛感略强,且血液循环有可能因为热刺激而增强,这在一定程度上可能会促进肿瘤细胞沿血管扩散。” bv伟德体育医疗首席科学家、康博刀发明人刘静介绍。
    并且,虽然肿瘤消融疗法不像放化疗那样会产生严重的副作用,但仍需要更多的研究来评估不同位置手术后可能产生的长期作用。
    亟需国产替代
    当前我国肿瘤患者基数庞大,根据世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)2021 年 1 月发布的全球癌症 2020 年流调分析显示,2020 年中国新发癌症 457 万例。随着老龄化社会的到来,癌症高发态势将日益严峻,肿瘤治疗市场容量也日趋扩大。
    尽管肿瘤微创消融技术有诸多优点,但高成本、操作复杂的现状极大限制了其在国内医院中的临床应用。现有氩氦冷冻消融设备采用节流制冷技术,使用高压氩气和氦气,而氦气是国防军工、航天航空、尖端技术研究不可或缺的稀有气体,为国家战略物资,各国都十分重视。目前中国主要依赖于从美国、卡塔尔等国家进口,价格昂贵且极易受政治影响。
    再加上设备方面也依靠美国、以色列等国家的品牌输入,单台售价近千万。目前仅在北京、上海、合肥、广州等一线城市落地应用。
    自 1999 年引进氩氦刀以来,中国已有 20 多万肿瘤患者接受肿瘤冷冻消融治疗,仅占国内肿瘤治疗市场的 1/10,相比之下,日本该技术的使用占比为中国的 2 倍。
    国内肿瘤微创冷冻消融技术还有很大的发展空间,国产设备的到来也将给更多癌症患者带来希望。
    参考资料:
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6661161/
     
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