陳光富 王希友 劉愛(ài)軍 孫圣坤 朱捷 陳文政 張旭

1中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院泌尿外科 100853 北京

2中國(guó)人民解放軍海軍總醫(yī)院泌尿外科

3中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院病理科

論 著

冷循環(huán)射頻消融人離體腎癌的實(shí)驗(yàn)研究

陳光富1王希友2△劉愛(ài)軍3孫圣坤1朱捷1陳文政1張旭1

1中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院泌尿外科 100853 北京

2中國(guó)人民解放軍海軍總醫(yī)院泌尿外科

3中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院病理科

目的：探討射頻消融對(duì)人離體腎癌消融壞死范圍、形態(tài)及周?chē)M織的影響，為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。方法：12例行后腹腔鏡下腎根治切除術(shù)的腎癌患者(腫瘤最大徑≤3.2 cm)的腎臟，根據(jù)消融的組織及時(shí)間設(shè)置為四組：5 min正常腎組(A組，12例次)、5 min腎癌組(B組，6例次)、12 min正常腎組(C組，12例次)及12 min腎癌組(D組，6例次)。標(biāo)本送入病理科后，給予不同時(shí)間射頻消融，肉眼下觀察射頻消融時(shí)的狀態(tài)、正常腎組織和腫瘤組織消融壞死范圍及集合系統(tǒng)完整性。隨后制作病理切片,觀察消融組織的病理改變。結(jié)果：①射頻消融時(shí)的組織外表面溫度升高，組織皺縮、內(nèi)陷，并有熱氣泡順針道溢出；②正常腎組織射頻消融灶的形態(tài)為圍繞射頻針的橢球形，長(zhǎng)軸平行射頻針，小于3.2 cm腎腫瘤組織消融灶形態(tài)為腫瘤原始形狀，包膜形成腫瘤和正常腎組織的明顯分界；③與C組相比，A組射頻消融直徑顯著減小(P<0.01)，B組的消融范圍不一致，小于2 cm的腫瘤消融直徑為腫瘤最大徑，大于2 cm的腫瘤消融直徑為2 cm，D組消融直徑為腫瘤最大徑；④集合系統(tǒng)損傷2例，見(jiàn)于針尖靠近集合系統(tǒng)小于5 mm的腎臟。結(jié)論：5 min射頻消融對(duì)于小于3.2 cm的腫瘤不能保證徹底消融，而12 min射頻消融能夠完全有效的達(dá)到殺滅腫瘤的目的；包膜完整時(shí)，形成“高壓鍋”效應(yīng)，小于3.2 cm的腫瘤可以任何角度進(jìn)針；包膜不完整時(shí)，手術(shù)時(shí)盡可能保證射頻針與腫瘤的長(zhǎng)軸吻合，如為腎臟腹側(cè)、中心部位的腫瘤，腹腔鏡輔助射頻消融可能更合適；當(dāng)腫瘤靠近集合系統(tǒng)時(shí)，尤其壓迫腎盂或腎盞的腫瘤，集合系統(tǒng)可能會(huì)受到損傷，可行集合系統(tǒng)冷水灌注保護(hù)；消融組織表面溫度升高，對(duì)于腫瘤毗鄰腸道、脾臟等器官時(shí)，腹腔鏡手術(shù)輔助可能更加安全。

射頻消融；消融時(shí)間；腎癌

外科手術(shù)是局限性腎癌的首選治療方法，然而有較多合并癥的患者不適合手術(shù)治療，如心腦血管病、全身麻醉禁忌、腎功能不全、孤立腎等的腎癌患者。因此，腎臟射頻消融(radio frequency ablation, RFA)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)于患有早期腎癌的不適合手術(shù)的老年患者，RFA是一項(xiàng)新的安全有效的技術(shù)方法[1]。因其具有并發(fā)癥發(fā)生率低、恢復(fù)期更短、無(wú)腎臟缺血損傷等優(yōu)點(diǎn)，目前臨床應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。但是缺乏體外人腎RFA參數(shù)的研究。2012年11月～2013年3月，我們收集后腹腔鏡下腎根治性切除術(shù)切除的人腎標(biāo)本行體外RFA，探討人腎RFA適合參數(shù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

12例腎癌患者，男7例 ，女5例，年齡49～73歲，中位年齡61.6歲。12例均經(jīng)術(shù)后病理檢查明確診斷，均為透明細(xì)胞癌。術(shù)前均未進(jìn)行化療、腎動(dòng)脈栓塞等治療。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

Cool-tipTMRF冷循環(huán)超能射頻腫瘤治療系統(tǒng)(美國(guó)valleylab公司)、負(fù)極板、水、人體外腎及腎臟腫瘤、病理科臨床常用的石蠟切片及H-E染色設(shè)備及試劑。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

收集后腹腔鏡下腎根治性切除術(shù)切除人腎標(biāo)本，不固定，即刻送病理科。記錄腎臟及腫瘤大小后，將射頻電極穿刺入正常腎組織或腫瘤組織(圖1)，調(diào)整腎臟及腫瘤的位置。設(shè)5 min正常腎組為A組(12例次)，5 min腎癌組為B組(6例次)，12 min正常腎組為C組(12例次)，12 min腎癌組為D組(6例次)。采用美國(guó)Cool-tipTMRF冷循環(huán)超能射頻腫瘤治療系統(tǒng)，將單束電極穿刺入正常組織及腫瘤內(nèi)，根據(jù)腫瘤大小插入相應(yīng)深度，使發(fā)射段的中點(diǎn)位于腫瘤中心(圖2)。開(kāi)啟冷循環(huán)泵及射頻發(fā)生器，持續(xù)將冰水泵入電極的內(nèi)置管中，設(shè)置射頻發(fā)生器輸出功率在150 W左右，使針尖溫度保持在16～20℃。射頻過(guò)程中，觀察消融時(shí)腎腫瘤的狀態(tài)，可見(jiàn)腎腫瘤逐漸皺縮、塌陷。單次射頻治療持續(xù)5或12 min，關(guān)閉冷循環(huán)并調(diào)節(jié)輸出功率至190 W左右使針尖溫度升至90～100℃，持續(xù)10 s使針道碳化止血。結(jié)束后，沿針道或垂直針道切開(kāi)消融組織，肉眼觀察變化，測(cè)量消融最大直徑并記錄。病理組織學(xué)常規(guī)H-E染色，觀察鏡下變化。

圖1 人體外腎射頻消融圖

1.4 結(jié)果判讀效果評(píng)估

所有標(biāo)本均行病理學(xué)檢查。沿電極進(jìn)針的長(zhǎng)軸行冠狀位和橫斷位剖開(kāi)消融區(qū)，觀察剖面形態(tài)并測(cè)量反應(yīng)區(qū)的最大徑，記錄3次測(cè)量的平均值。根據(jù)肉眼觀察結(jié)果，分別取消融灶的中央?yún)^(qū)，外周區(qū)和正常部分連續(xù)切取組織，95%乙醇固定后常規(guī)H-E染色進(jìn)行組織細(xì)胞學(xué)檢查，對(duì)消融灶病理改變進(jìn)行比較。病理學(xué)檢查由同一醫(yī)師進(jìn)行。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 肉眼觀察

射頻消融時(shí)的組織外表面溫度明顯升高，射頻針周?chē)M織皺縮、內(nèi)陷(紅色箭頭)，并有熱氣泡順針道排出，其他組織膨脹(圖3)。

圖2 射頻消融前

圖3 射頻消融后

正常腎組織消融灶呈棕褐色，外圍繞有0.2～0.4 cm的淡紅色環(huán)。A組正常腎臟最大消融直徑1.5～2.0(1.792±0.183)cm，C組正常腎臟最大消融直徑3.2～3.5(3.383±0.140)cm，與C組相比，A組射頻消融范圍顯著減小(t=23.892,P<0.01)。

腫瘤組織因其內(nèi)部壞死液變的不同，呈現(xiàn)黃褐色(圖4)或黑色(圖5)。B組中小于2 cm的腫瘤消融直徑為腫瘤最大徑，大于2 cm的腫瘤消融直徑為2 cm，腫瘤消融后針道周?chē)c腫瘤邊緣呈不均一改變，提示有腫瘤組織殘留(圖4)；D組對(duì)小于3.2 cm的腫瘤12 min消融后均成均一壞死改變，由于包膜的限制，消融范圍為包膜內(nèi)腫瘤最大徑，尖端消融徑1.0～1.2 cm。

腫瘤大小為3.1 cm×2.8 cm×2.9 cm，針道周?chē)M織變?yōu)樽睾稚?藍(lán)色箭頭)，顯示消融徹底，而腫瘤邊緣為黃色(紅色箭頭)，表明消融不徹底。

圖4 5 min組腫瘤組織

腫瘤大小為3.2 cm×3.0 cm×2.7 cm，整個(gè)包膜內(nèi)腫瘤組織變?yōu)楹谏?，顯示消融徹底，而腫瘤邊緣未見(jiàn)腫瘤殘留。

圖5 12 min腫瘤組織

正常腎組織消融灶的形態(tài)為圍繞射頻針的橢球形，長(zhǎng)軸平行射頻針(圖6)。而12 min射頻消融最大徑<3.2 cm的腫瘤組織射頻消融灶的形態(tài)為腫瘤的形態(tài)(圖5，7)。

本資料中集合系統(tǒng)損傷2例，見(jiàn)于針尖距離集合系統(tǒng)小于5 mm的腎臟(圖8)。

2.2 病理檢查

常規(guī)組織H-E染色，消融前癌細(xì)胞呈實(shí)性巢索狀、腺泡狀排列，癌細(xì)胞體積較大，呈立方形，細(xì)胞質(zhì)為透明狀(圖9)。消融后癌細(xì)胞輪廓不清，細(xì)胞質(zhì)消融、紅染、胞核體積縮小、溶解(圖10)。

圖6 正常組織消融形態(tài)

腫瘤大小為2.3 cm×2.0 cm×2.1 cm，整個(gè)包膜(藍(lán)色箭頭)內(nèi)腫瘤組織變?yōu)楹谏?，顯示消融徹底，而腫瘤邊緣未見(jiàn)腫瘤殘留。

圖7 12 min腫瘤組織

正常腎組織12 min消融，針尖距集合系統(tǒng)小于5 mm，可見(jiàn)集合系統(tǒng)損傷。

圖8 集合系統(tǒng)損傷

3 討論

RFA是一種高溫介導(dǎo)的組織壞死，高頻率的射頻電流使組織細(xì)胞分子震蕩摩擦產(chǎn)生熱量，局部溫度可以達(dá)到60～100℃，導(dǎo)致蛋白變性、腫瘤組織產(chǎn)生凝固性壞死，最終形成液化灶或者纖維組織。高溫還可以使腫瘤周?chē)奈⒀芎蛣?dòng)脈閉塞，防止腫瘤轉(zhuǎn)移[2]同時(shí)殺滅的腫瘤細(xì)胞作為瘤苗產(chǎn)生抗腫瘤免疫作用[3]。

目前多數(shù)RFA研究都是采用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的方式，對(duì)于人腎缺乏研究，為取得人腎RFA參數(shù)，我們采用后腹腔鏡下腎根治性切除術(shù)的腎臟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以期獲得人腎RFA參數(shù)，為臨床應(yīng)用進(jìn)一步提供依據(jù)。

圖9 腫瘤射頻消融前(H-E染色， ×400)

圖10 腫瘤射頻消融后(H-E染色， ×400)

實(shí)驗(yàn)中所用的Cool-tipTM冷循環(huán)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：①射頻電極內(nèi)部形成冷卻循環(huán)，使工作狀態(tài)時(shí)電極表面溫度只有15～25℃，這個(gè)溫度不可能使電極周?chē)M織結(jié)碳，從而使輸出能量成倍增加(200 W)，大大提高毀損效果(最大可達(dá)到7.2 cm)；②直針設(shè)計(jì)易于定位，便于操作；③低溫脈沖技術(shù)的采用，短時(shí)間內(nèi)能量積累倍增，使治療時(shí)間大大縮短，單次治療僅需12 min；④手術(shù)過(guò)程電腦全自動(dòng)完成，隨機(jī)軟件根據(jù)腫瘤組織阻抗值自動(dòng)調(diào)節(jié)最佳輸出能量，達(dá)到最佳治療效果。

3.1 消融時(shí)間與消融范圍的關(guān)系

Kim等[4]學(xué)者報(bào)道49例RFA腎腫瘤的患者，他們發(fā)現(xiàn)小于3 cm的腫瘤可以通過(guò)單針1次消融完全，大于3 cm的腫瘤多消融不完全，需要多次消融。

在本實(shí)驗(yàn)中，我們對(duì)正常腎組織和腫瘤組織的消融時(shí)間與消融范圍的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果為正常腎組織消融灶呈棕褐色，外圍繞有0.2～0.4 cm的淡紅色環(huán)。A組正常腎臟最大消融橫徑1.5～2.0 cm，對(duì)大于2 cm的腫瘤消融后針道周?chē)c腫瘤邊緣呈不均一改變，提示有腫瘤組織殘留。這表明對(duì)于大于2 cm的腫瘤，5 min消融可能無(wú)法達(dá)到完全消融的目的。不建議采用5 min時(shí)間為射頻消融腎腫瘤的標(biāo)準(zhǔn)治療時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)中我們也對(duì)腫瘤組織的消融時(shí)間與消融范圍的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果為C組正常腎臟組織最大消融直徑3.2～3.5 cm，D組腫瘤組織因其內(nèi)部壞死液變的不同，呈現(xiàn)棕褐色或黑色。小于3.2 cm的腫瘤12 min消融后均成均一壞死改變，包膜形成腫瘤和正常腎組織的明顯分界。由于包膜的限制，消融范圍為包膜內(nèi)腫瘤最大徑。尖端消融范圍1.0～1.2 cm。這說(shuō)明對(duì)于小于3.2 cm的腎腫瘤單針12 min射頻消融是完全有效的。因此，建議采用12 min時(shí)間作為小于3.2 cm的腎腫瘤射頻消融的標(biāo)準(zhǔn)治療時(shí)間。

3.2 消融組織表面溫度明顯升高，應(yīng)避免對(duì)臨近組織的損害

實(shí)驗(yàn)中，我們觀察到RFA人腎臟時(shí)組織外表面溫度升高，組織皺縮、內(nèi)陷，并有熱氣泡順針道溢出。熱損傷既可以消融腫瘤，也能夠造成周?chē)徑M織損傷的并發(fā)癥。有學(xué)者報(bào)道并發(fā)癥包括：腎周血腫、神經(jīng)痛、短暫血尿、腎盂輸尿管連接部梗阻、尿漏、腸道損傷、大量出血、氣胸和肝臟損傷[5]。其并發(fā)癥主要取決于腫瘤的位置，腹側(cè)外生型腫瘤可能損傷鄰近的腸道，曾有1例腎結(jié)腸瘺的報(bào)道[6]。腫瘤臨近腰大肌，熱損傷肌肉表面的神經(jīng)導(dǎo)致肌肉疼痛及感覺(jué)功能紊亂[5]。腫瘤臨近肋膈角，熱損傷導(dǎo)致氣胸、血胸和氣腫[7～10]。

因此，腫瘤如臨近腸道、腰部肌肉神經(jīng)、肝臟及胸膜等組織器官，為防止周?chē)M織的熱損傷，若腹腔鏡下游離腎臟，遠(yuǎn)離上述部位后，RFA是一安全方法。我們?cè)泻蟾骨荤R下冷循環(huán)RFA治療腎細(xì)胞癌15例手術(shù)，術(shù)中游離腎臟，移動(dòng)腎臟位置，遠(yuǎn)離腸道、血管、腰大肌等組織器官，隨訪均未發(fā)現(xiàn)上述并發(fā)癥發(fā)生[11]。

3.3 正常腎組織射頻消融灶的形態(tài)

實(shí)驗(yàn)中我們對(duì)正常腎臟組織的消融形態(tài)進(jìn)行了研究，結(jié)果為正常腎組織射頻消融灶的形態(tài)為圍繞射頻針的橢球形，針道即長(zhǎng)軸。從這個(gè)結(jié)果角度看，手術(shù)時(shí)射頻針應(yīng)與腫瘤的長(zhǎng)軸吻合，以達(dá)到射頻消融的橢球形態(tài)與腎腫瘤的形態(tài)最大化的契合。

實(shí)驗(yàn)中我們也對(duì)腫瘤組織的消融形態(tài)進(jìn)行了研究，結(jié)果為小于3.2 cm腎腫瘤組織12 min消融灶形態(tài)為腫瘤原始形狀，包膜形成腫瘤和正常腎組織的明顯分界。表明包膜可以阻隔熱的傳導(dǎo)，將熱量限制于包膜內(nèi)的腫瘤組織，形成了“高壓鍋”的現(xiàn)象。而正常腎組織缺乏包膜結(jié)構(gòu)，形成了射頻消融熱量傳導(dǎo)原理為基礎(chǔ)的橢球形的特點(diǎn)。因此，似乎小于3.2 cm的腫瘤無(wú)需采用射頻針與腫瘤長(zhǎng)軸吻合的原則。然而，眾所周知，有一部分患者的腎腫瘤包膜是不完整的。如果我們忽視這個(gè)特點(diǎn)，這一部分患者可能會(huì)發(fā)生腫瘤消融不完全致腫瘤殘留的結(jié)果 ，這樣就達(dá)不到徹底殺滅腫瘤的目的。而且，為了完全消融殘留腫瘤采用二次消融，則會(huì)增加腎臟的損傷，未達(dá)到最大限度保護(hù)腎功能的目的。因此，臨床上仍應(yīng)規(guī)劃好穿刺進(jìn)針的角度，保證射頻針與腎腫瘤長(zhǎng)軸吻合。從這個(gè)原則來(lái)看，對(duì)于腎臟腹側(cè)、中心性生長(zhǎng)腫瘤，經(jīng)皮穿刺射頻消融可能不合適，而腹腔鏡下游離腎臟，通過(guò)調(diào)整腎臟位置輔助射頻消融可能更合適。

3.4 集合系統(tǒng)損傷

來(lái)自射頻電極的熱能可以破壞任何近端腎集合系統(tǒng)，近端輸尿管是最常受傷的腎臟集合系統(tǒng)部分。有學(xué)者認(rèn)為，5 mm以上的脂肪可以防止腸道熱損傷[5]，我們的觀察結(jié)果也提示，大于5 mm的脂肪間隔的腎臟消融均未出現(xiàn)集合系統(tǒng)損傷，射頻消融術(shù)后腎臟集合系統(tǒng)損傷的2例的針尖距離集合系統(tǒng)<5 mm。RFA導(dǎo)致輸尿管狹窄和腎盂積水(必需放置支架)、尿性囊腫及皮膚瘺已有報(bào)道[6，8，9，12]。因此，臨床上射頻消融時(shí)應(yīng)注意保護(hù)集合系統(tǒng)，尤其是內(nèi)生型腫瘤壓迫腎盂或腎盞的患者。目前，通過(guò)提前放置輸尿管導(dǎo)管逆行冷水灌注保護(hù)集合系統(tǒng)的方法簡(jiǎn)單可靠。

綜上所述，我們認(rèn)為5 min射頻消融對(duì)于大于2.0 cm的腫瘤不能保證徹底消融，而12 min射頻消融能夠完全有效的達(dá)到殺滅小于3.2 cm腫瘤的目的；包膜完整時(shí)，形成“高壓鍋”效應(yīng)，小于3.2cm的腫瘤可以任何角度進(jìn)針；包膜不完整時(shí)，手術(shù)時(shí)盡可能保證射頻針與腫瘤的長(zhǎng)軸吻合，如為腎臟腹側(cè)、中心部位的腫瘤，腹腔鏡輔助射頻消融可能更合適；當(dāng)腫瘤靠近集合系統(tǒng)時(shí)，尤其壓迫腎盂或腎盞的腫瘤，集合系統(tǒng)可能會(huì)受到損傷，可行集合系統(tǒng)冷水灌注保護(hù)；消融組織表面溫度升高，對(duì)于毗鄰腸道、脾臟等器官時(shí)，腹腔鏡手術(shù)輔助可能更加安全。

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Cool-tip radiofrequency ablation for renal cell carcinoma in vitro

ChenGuangfu1WangXiyou2LiuAijun3SunShengkun1ZhuJie1ChenWenzheng1ZhangXu1

(1Department of Urology, Chinese People's Liberation Army General Hospital, Beijing 100853, China;2Department of Urology, The Navy General Hospital of the Chinese People's Liberation Army;3Department of Pathology, The General Hospital of the Chinese People's Liberation Army)

Chen Guangfu, cgf-301@qq.com

Objective: To investigate the influence of radiofrequency ablation on the ablation necrosis range, form and surrounding tissue of human vitro kidney carcinoma, in order to provide theoretical basis for clinical application. Methods: 12 cases of kidney of renal cell carcinoma patients by laparoscopic retroperitoneal radical nephrectomy(the maximum diameter of tumor ≤3.2 cm), which were randomly divided into 5 min normal kidney group (group A, 12 cases / times), 5 min renal carcinoma group (group B, 6 cases / times), 12 min normal kidney group (group C, 12 cases) and 12 min renal carcinoma group (group D, 6 cases / times). After the specimens being sent to Pathology Department, we gave them radiofrequency ablations for different time, observed the state during radiofre quency ablation, ablation necrosis range of normal kidney tissue and tumor tissue and the integrity of collection system by macroscopic observation. Then made the pathological slices and observed the pathological changes of the ablation issue. Results: ①The outer surface temperature of the tissue rises during radiofrequency ablation, tissue shrinks, sinks, and there are hot bubbles overflowing along the needle track; ②The patterns of normal kidney tissue radiofrequency ablation lesion is the ellipsoidal around RF needle, long axis parallels to RF needle, the kidney tumor tissue ablation lesion less than 3.2 cm is the original shape of tumor morphology, the capsule formation obvious boundary of tumor and normal kidney tissue; ③Compared with group C, radiofrequency ablation range of group A decreased significantly (P<0.01). The ablation range of group B is not consistent, less than 2 cm in diameter of tumor ablation maximum tumor diameter, tumor ablation diameter greater than 2 cm, the ablation diameter of group D is the maximal tumor diameter; ④There are 2 cases of collection system injury, which are observed in the kidney of needle tip close to collection system of less than 5 mm. Conclusions: 5 minutes of radiofrequency ablation cannot ensure completely ablate the tumors wich are less than 3.2 cm, 12 minutes of ablation is suitable for the tumor with the maximum diameter of less than 3.2 cm; when complete capsule, forming the "pressure cooker" effect, less than 3.2 cm of the tumors can be any angle needle; when incomplete capsule, ensure the RF needle and tumor axis overlap as far as possible, such as renal ventral or central tumor, laparoscopic radiofrequency ablation may be more appropriate; when the tumor is close to collection system, it may be damaged, the collection system cold perfusion can be used to protect it; if the tumor is adjacent to the organs such as bowel, spleen, laparoscopic surgery may be safer.

radiofrequency ablation; laparoscopy; renal cell carcinoma

陳光富，cgf-301@qq.com

2015-01-20

2012年度國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(81171971)

R737.11

A

2095-5146(2015)02-065-06

△并列第一作者