“你這個方法有風險，萬一在臨床出了岔子怎么辦？我們寧可求穩(wěn)?！?/p>

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

爭論愈烈，坐在前排的呂毅越興奮。他是本次香山科學會議第792次學術討論會的申請人、西安交通大學第一附屬醫(yī)院院長。

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

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

“脈沖電場消融技術已從腫瘤消融的單點突破，邁向多種疾病全面拓展新階段。”中國科學院院士王秋良表示，亟需探索基礎研究和疾病診斷的新方式。

第792次香山科學會議。受訪者供圖

醫(yī)學技術新賽道

聲、光、磁、電，物理世界的自然現(xiàn)象為醫(yī)學提供了新思路。

“脈沖電場技術的醫(yī)學應用就是從偶然生理現(xiàn)象發(fā)展為跨學科協(xié)同創(chuàng)新的過程。”呂毅介紹道，早在1754年，法國物理學家Nollet就發(fā)現(xiàn)，用電火花觸碰人類皮膚，就會出現(xiàn)紅色斑點，猜測電場對人體組織會造成細胞死亡等不可逆損傷。

“幕后黑手”是電場的熱效應嗎？科學家們各執(zhí)一詞。直到1967年，英國科學家Sale和Hamilton首次發(fā)現(xiàn)，原本無法穿過細胞膜的分子，被施加強電脈沖后，能在細胞膜上形成不可逆的納米級穿孔，造成細胞凋亡和壞死，且全過程不產(chǎn)生顯著熱效應，最大程度保留細胞外基質(zhì)結構。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消融技術也得到了廣泛驗證和應用。2010年以來，已有數(shù)百篇研究論文證實，脈沖電場消融技術在前列腺癌、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域，脈沖電場消融技術同樣被寄予厚望。

“脈沖電場消融技術具有細胞選擇性、電場依賴性、非熱損傷性和物理靶向性等特點?！眳我惚硎?，消融效果與脈沖能量強度直接相關，能針對特定細胞實現(xiàn)精準可控的消融，且不會產(chǎn)生不可逆性熱損傷。

2016年，呂毅團隊提出了利用人體自然腔道實施脈沖電場消融的新理念，在消化道等自然腔道內(nèi)經(jīng)內(nèi)鏡置入消融電極，精準、微創(chuàng)地將脈沖能量傳遞到腫瘤病灶部位進行消融，進一步提高治療的安全性和有效性。2023年2月，該團隊成功實施了世界首例內(nèi)鏡下脈沖電場胰腺癌消融手術。手術過程安全可控，術后患者生命體征平穩(wěn)，患者生存期顯著延長。

然而，隨著脈沖電場消融在臨床應用的深入，新的科學問題陸續(xù)涌現(xiàn)。

“脈沖電場消融的生物學效應對于疾病診療具有重要意義，隨著電子信息、傳感和材料技術的發(fā)展，脈沖電場的瞬態(tài)生物物理效應研究、脈沖電場消融高端醫(yī)療設備研制，以及產(chǎn)業(yè)與臨床的良性互動值得進一步關注。”中國科學院院士鄭海榮總結道。

醫(yī)學與工學的“雙向奔赴”

除醫(yī)學科學外，工學是脈沖電場消融技術發(fā)展的另一重要支柱。

“生物電磁信號傳遞著生物體內(nèi)的多種生理與病理信息，監(jiān)測分析這些內(nèi)部電磁過程與生命活動之間的關聯(lián)，對生命科學研究具有重要意義?！焙颖惫I(yè)大學電氣工程學院教授徐桂芝介紹，生物電工技術正是基于電工學、生物學、信息學等多學科交叉融合而形成的學科領域，致力于探究生命活動產(chǎn)生的電磁現(xiàn)象與規(guī)律，并基于此開發(fā)先進的醫(yī)學診斷和治療技術。

“目前，脈沖電場消融技術仍缺乏直接有效的可視化評估手段?！敝袊茖W院深圳先進技術研究院研究員馬騰指出，如何實現(xiàn)實時監(jiān)控能量分布和消融后效果，降低消融操作的不確定性，成為該技術進一步推廣應用的關鍵挑戰(zhàn)。

針對該問題，馬騰團隊提出“多模成像引導腔內(nèi)脈沖電場消融”的技術方案，研發(fā)了集成超聲、OCT及熒光內(nèi)窺的多模態(tài)成像-治療一體化導管系統(tǒng)，為脈沖電場消融技術在更多臨床應用場景中的應用奠定基礎。

此外，北京航空航天大學生物與醫(yī)學工程學院教授常凌乾針對傳統(tǒng)電穿孔技術遞送效率低、細胞存活率差的問題，研發(fā)了系列基于納米電穿孔技術的生物芯片，利用納米孔結構實現(xiàn)電場聚焦，在低電壓下，將分子遞送的跨膜速度提升了近萬倍，細胞存活率高于95%，且能實現(xiàn)器官靶向和高通量篩選。目前該技術已在國內(nèi)10余家三甲醫(yī)院完成300多例臨床試驗。

看著一項項科研創(chuàng)新成果從實驗室走進臨床，臺下的臨床醫(yī)生們頻頻點頭。

“學醫(yī)的不懂工程，學工的不懂醫(yī)學，如何推動這項技術真正落地應用呢？”聽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—一個讓各學科專家面對面的溝通平臺。”

脈沖電場腫瘤消融設備（趙宇彤攝）

共面挑戰(zhàn)

復發(fā)、轉(zhuǎn)移，是每一個臨床醫(yī)生的“頭號敵人”。

“當前脈沖電場消融技術雖然微創(chuàng)便捷，但仍存在高復發(fā)轉(zhuǎn)移的難題?！敝猩酱髮W附屬第一醫(yī)院超聲醫(yī)學科副主任醫(yī)師陳淑玲指出，短期內(nèi)，不可逆電穿孔誘導的免疫反應能有效抑制腫瘤的再生長和轉(zhuǎn)移，但14天后，效應逐漸減弱，2至18個月內(nèi)的復發(fā)率能達到24.14%。

華中科技大學基礎醫(yī)學院教授趙俊也提出了類似問題?！安豢赡骐姶┛椎南谛Чc脈沖電場強度相關，而腫瘤內(nèi)部，脈沖電場分布并不均勻。”趙俊發(fā)現(xiàn)，當脈沖電場強度低于殺傷閾值時，腫瘤細胞可能“潛逃”，這也是術后腫瘤復發(fā)的重要危險因素。

他們共同提到脈沖電場消融聯(lián)合免疫治療的重要性?！懊}沖電場消融與抗PD-1免疫療法結合，能促進CD8＋T細胞浸潤和長期免疫記憶的形成，有效抑制腫瘤消融后的復發(fā)和轉(zhuǎn)移。”

此外，在心電生理領域，基于多年一線臨床經(jīng)驗，華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院心血管內(nèi)科副主任王炎指出，脈沖電場消融技術的應用目前存在突出問題：一是缺乏統(tǒng)一的標準化參數(shù)，導致不同消融設備之間的效果難以評估；二是在臨床應用中，醫(yī)生為追求更高效的治療效果，擅自調(diào)高參數(shù)，導致實際臨床應用中的并發(fā)癥發(fā)生率顯著高于臨床試驗階段。

對此，上海市醫(yī)療器械檢驗研究院副所長洪偉回應稱，以心臟脈沖電場消融設備為例，由于其能量機制和臨床應用特征的獨特性，不同廠商的設備及配套導管電極之間存在差異，因此各項能量參數(shù)需經(jīng)過嚴格驗證和效果評估。

“根據(jù)國家藥監(jiān)局醫(yī)療器械評審中心要求，該類產(chǎn)品需經(jīng)過四類實驗，全面評估其對人體的安全性與有效性?！焙閭ケ硎荆谝陨涎芯?，為醫(yī)療設備制造商提供幾種“處方式”設定，盡可能保障標準化、安全應用。

此外，上海市醫(yī)療器械檢驗研究院還在積極推動國際專門標準的立項工作，服務全球范圍內(nèi)的評審與注冊統(tǒng)一。

“從科研到臨床再到監(jiān)管，脈沖電場消融技術的發(fā)展需要全鏈條協(xié)同推動。”呂毅在接受《中國科學報》采訪時表示，目前我國在該領域整體上尚處于“并跑”階段，并在若干方向上加速突破。他強調(diào)：“唯有各領域、各學科敞開胸懷，深化合作，才能推動我國脈沖電場消融技術實現(xiàn)全面進步。”

來源：中國科學報