張 莉,董 蕾,柳 嘉,黎一鳴,馬師洋,鄒百倉,楊 軍

(1西安交通大學第二附屬醫(yī)院消化科,西安 710004;2西安交通大學第二附屬骨科;3西安交通大學第二附屬醫(yī)院普外科;4西安交通大學第二附屬醫(yī)院病理科;*通訊作者,E-mail:744526131@qq.com)

第二代氬離子凝固療法對人離體結(jié)腸組織的熱組織學效應

張 莉1*,董 蕾1,柳 嘉2,黎一鳴3,馬師洋1,鄒百倉1,楊 軍4

(1西安交通大學第二附屬醫(yī)院消化科,西安 710004;2西安交通大學第二附屬骨科;3西安交通大學第二附屬醫(yī)院普外科;4西安交通大學第二附屬醫(yī)院病理科;*通訊作者,E-mail:744526131@qq.com)

目的 探討第二代氬離子凝固療法(VIO APC)不同作用模式、功率與作用時間對人離體結(jié)腸組織的熱損傷效應。 方法 對于外科手術(shù)切除的大體正常的結(jié)腸標本,采用VIO APC進行處理。APC功率分別設為15，30，45，60，75，90，105 W和120 W,作用時間3，5，10 s,模式分別為強力電凝模式(forced, F)、脈沖電凝模式1(pulsed 1, P1)、脈沖電凝模式2(pulsed 2,P2),記錄最大損傷直徑及損傷深度。 結(jié)果 結(jié)腸組織的損傷深度與功率(P<0.001)、作用時間(P<0.001)及作用模式(P=0.02)相關(guān);結(jié)腸組織的最大損傷直徑與能量(P<0.001)和模式(P<0.001)相關(guān)。結(jié)腸組織有害損傷的發(fā)生與功率(P=0.042)和模式(P=0.04)有關(guān)。損傷深度為P1>F>P2(P<0.05),而損傷的最大直徑為P2>P1>F(P<0.05)。 結(jié)論 不同模式的VIO APC對結(jié)腸組織產(chǎn)生不同的作用效果。與F模式相比,P1模式主要產(chǎn)生較深的組織損傷效應,而P2模式則產(chǎn)生直徑較大,但較表淺的損傷效應。但以上模式均可產(chǎn)生累及肌層的損傷。

氬離子凝固療法； 消融療法； 消化內(nèi)鏡

氬離子凝固療法(argon plasma coagulation, APC)是一種非接觸性的熱療法。其作用機制為應用高頻電激發(fā)離子化的氬氣,使其與臨近的組織表面產(chǎn)生電弧,通過熱作用使組織失活、干燥、收縮[1]。APC在消化道的內(nèi)鏡治療中可用于腫瘤、息肉、Barrett食管的消融治療,也用于包括腫瘤在內(nèi)的各種止血治療[2-7]。理論上APC的熱效應使組織表面壞死、干燥，此時電阻增高,熱效應較弱,因此較少引起穿孔等并發(fā)癥,但臨床應用中時有引起管腔狹窄及穿孔的報道[8,9]。

第二代APC系統(tǒng)—VIO APC/APC2,是在ICC/APC 300系統(tǒng)(第一代APC/APC1,標準APC)的基礎上發(fā)展起來的。與APC1不同的是,其具有“強力、脈沖、精細”3種作用模式,消融功率設定范圍更廣,為1-120 W, 有利于內(nèi)鏡醫(yī)師根據(jù)臨床需求進行選擇[10]。其中強力模式(F模式)的特點是持續(xù)的能量輸出,高頻電的電壓隨著輸出功率的增加而升高;脈沖模式則為間斷性的能量輸出,包括效果1(P1模式)和效果2(P2模式)兩種,P1的脈沖間隔長(每秒1個脈沖)但單個脈沖輸出的能量大,P2脈沖頻率較高(每秒16個脈沖),但單個脈沖的能量輸出相對較低;精細模式內(nèi)包含有一個整合系統(tǒng),包括8個效果設定,它的特點是能量持續(xù)輸出,氬離子流的濃度隨著不同的效果設定而變化。VIO APC/APC2更能滿足臨床的需求,但其組織學效應也比APC1更為復雜。目前對于VIO APC的結(jié)腸組織學效應僅有一些動物試驗[11-13],而對人消化道組織的組織學效應僅局限于離體的胃組織標本[14]。本研究通過應用手術(shù)切除的新鮮人體結(jié)腸組織,來探討VIO APC不同作用模式、功率與作用時間下的熱損傷效應。

1 材料和方法

1.1 標本的采集及保存

結(jié)腸組織標本來源于5位患者,其中2例患直腸癌,3例患結(jié)腸癌,1位女性,4位男性,平均年齡57.4歲(50-64歲),來自惡性腫瘤患者的標本,要求距腫瘤邊緣5 cm以上。標本盡快進行APC處理;如不能立即進行試驗,則保存在4 ℃的密閉容器中,鹽水紗布覆蓋,保存時間不超過4 h。有78個點參與到最大損傷直徑的分析,有154個點參與到損傷深度的分析。本研究得到西安交通大學第二附屬醫(yī)院倫理委員會審批通過。

1.2 APC處理方案

采用VIO APC (VIO 300 D/APC 2; ERBE Elektromedizin, Tübingen, Germany),標本放置于一次性中性電極板上,標本與電極板之間墊鹽水紗布,以保證導電性,探頭距黏膜表面的距離固定為2-3 mm,與黏膜表面呈90°,氬氣流量為1.0 L/min。

VIO APC功率設定為15,30,45,60,75,90,105,120 W,作用時間為3,5,10 s,模式分別為強力電凝模式(forced, F)、脈沖電凝模式1(pulsed 1, P1)、脈沖電凝模式2(pulsed 2,P2)。每一種組合至少在2個標本進行。此過程有2名試驗人員共同完成,1名試驗人員負責操作氬氣探頭,另1名試驗人員負責控制作用時間及調(diào)節(jié)APC參數(shù)。

1.3 標本的處理

APC處理后的組織標本立即置于10%的福爾馬林溶液中浸泡24-48 h。取出,測量損傷的最大直徑。再應用80%乙醇浸泡24 h,95%乙醇浸泡12 h,石蠟包埋后,切片,進行HE染色,由同一位不知情的病理學醫(yī)師分析損傷的深度。

損傷深度的判斷:根據(jù)損傷的深淺,從黏膜層到黏膜下層、固有肌層及漿膜層,結(jié)腸標本按以下標準進行評分:0分為無損傷,1分為僅損傷黏膜層,2分指累及黏膜下層,3分為內(nèi)層的環(huán)狀肌損傷,4分為外層縱行肌損傷,5分為超過漿膜層,即穿孔;認為0-2分為治療損傷,3-5分為有害損傷。

1.4 統(tǒng)計分析

采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件對試驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析。采用Linear Regression分析輸出功率、作用時間、輸出能量及不同模式與損傷深度和直徑的關(guān)系;采用Binary Logistic Regression分析以上四個因素與有害損傷發(fā)生的關(guān)系,獨立樣本t檢驗用來比較3種模式最大損傷直徑的差異,P<0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 最大損傷直徑與VIO APC 各參數(shù)之間的關(guān)系

F模式下的最大損傷直徑為(6.5±4.4)mm(3.0-10.0 mm);P1模式下的最大損傷直徑為(6.7±4.7) mm(4.0-12.0 mm);P2模式下的最大損傷直徑為(8.1±4.2)mm(4.5-13.5 mm),統(tǒng)計分析表明結(jié)腸組織的最大損傷直徑與能量(輸出功率×作用時間)(P<0.001)和模式(P<0.001)相關(guān), 與作用時間(P=0.319)和輸出功率(P=0.118)無關(guān);最大損傷直徑P2,P1,F模式下依次減小(均為P<0.05，見圖1)。

圖1 最大損傷直徑與能量的關(guān)系Figure 1 The relationship between the maximum diameter of injury and output energy

2.2 損傷深度與VIO APC 各參數(shù)之間的關(guān)系

F模式下最深損傷深度為4分,即損傷累及到深層的縱行肌,僅有1個點,發(fā)生在作用功率為120 W時,作用時間為10 s;P1模式下的最大損傷深度亦為4分,有2個點,分別為功率105 W和120 W,作用時間均為10 s;P2模式下的最大損傷深度僅為3分,即淺肌層受損,僅3個點,分別為90 W×5 s,105 W×5 s,和120 W×10 s。不同級別的損傷深度見圖2。

A.損傷局限于黏膜層, 評分1分;B.損傷累及黏膜下層,可見壞死黏膜層的輪廓,評分2分;C.損傷累及淺肌層;D.損傷累及深肌層圖2 熱效應的深度的病理評估 (HE×200)Figure 2 Pathological evaluation of the depth of thermal effect(HE×200)

統(tǒng)計分析表明,結(jié)腸組織的損傷深度與功率(P<0.001)、作用時間(P<0.001)及模式(P=0.02)相關(guān),且呈P1>F>P2均為P<0.05,與能量無關(guān)(P=0.092),見圖3,4。

3分以上的有害損傷,在F模式,出現(xiàn)的最小功率為60 W,當時的作用時間為10 s,輸出功率為600 J;出現(xiàn)的最小輸出能量為360 J,當時的功率為90 W,作用時間僅為3 s;在P1模式,出現(xiàn)的最小功率為45 W,作用時間為10 s,能量為450 J;出現(xiàn)的最小輸出能量為360 J,當時的功率為90 W,作用時間僅為3 s;在P2模式,出現(xiàn)的最小功率為90 W,最短作用時間需5 s,其能量亦最小為450 J;有害損傷的發(fā)生與功率(P=0.042)和模式(P=0.04)有關(guān),與作用時間(P=0.316)和功率(P=0.136)無關(guān)。

圖3 損傷深度與功率的關(guān)系Figure 3 The relationship between the depth of injury and output power

圖4 結(jié)腸組織的損傷深度與作用時間的關(guān)系Figure 4 The relationship between the depth of injury and application time in colonic tissues

3 討論

本研究應用的是手術(shù)切除的新鮮人體組織,雖然離體組織與活體組織仍存在一定的差別,但在進人體活體試驗存在倫理和實施困難的情況下,已是目前較接近臨床的設計。預試驗發(fā)現(xiàn),在F模式下,輸出功率在15 W以下,不能產(chǎn)生持續(xù)的氬氣電弧,隨著輸出功率的減少,電弧強度減弱,在10 W和5 W,僅能產(chǎn)生間斷的電弧,4 W以下則不能產(chǎn)生電弧;而在P模式下,1 W即可產(chǎn)生電弧。因此本研究的功率設定從15 W到120 W,8個等級,作用時間3,5,10 s,分別代表短作用時間、較長作用時間和長作用時間,覆蓋了臨床常用的參數(shù)設定,可參考性較強。

VIO APC組織學效應的動物試驗中,Manner等[11]應用了35頭豬的肝臟,比較了VIO APC和APC 300和Nd:Yag激光的組織學效應,發(fā)現(xiàn)VIO APC的組織學效應強于APC 300,大于或等于Nd:Yag激光,認為VIO APC可替代Nd:Yag激光作為非接觸性熱療的手段,然而豬的肝臟與人體的消化道組織結(jié)構(gòu)上存在較大的差異,對內(nèi)鏡治療中VIO APC參數(shù)的選擇,參考意義有限。De la Mora等[12]比較了VIO APC和ICC 220 APC系統(tǒng)在活體豬的食管、胃和結(jié)腸的組織學效應,氬氣流量在VIO為1.0 L/min, ICC為0.9 L/min,功率從15 W逐步至90 W(增量為15 W),持續(xù)時間均為1 s,發(fā)現(xiàn)在所有的器官損傷直徑隨著功率的增加而增加,不同模式表現(xiàn)為ICCP1>F, 與該研究結(jié)果相近,但存在一定不同,仍需進一步驗證。

Goulet等[13]應用了 ERBE VIO 300D/APC 2系統(tǒng)(ERBE USA, Marietta, Ga),將6頭豬,在全身麻醉下行結(jié)腸鏡,2種脈沖模式,功率分別為10,20,40 W,流量1.5 L/min,作用時間1 s，3 s和5 s。固有肌層損傷的發(fā)生率在10 W 為22%,20 W為62%,40 W為 86%,60 W 為80%;作用時間1 s為42%,3 s為 66%,5 s為69%;即在臨床廣泛應用的參數(shù)設置下都可引起固有肌層的損傷,損傷的深度和面積與總能量輸出相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)損傷的深度、面積及有害損傷的發(fā)生均與模式有關(guān),損傷的直徑與能量有關(guān),而損傷的深度與功率及作用時間分別有關(guān),有害損傷基本出現(xiàn)在大功率、長作用時間時,除模式外,主要與功率相關(guān),與Goulet等[13]的研究結(jié)論部分一致。

本研究發(fā)現(xiàn)模式是最大的影響因素,與F模式相比,P1模式主要產(chǎn)生較深的組織損傷效應,而P2模式則產(chǎn)生直徑較大,但較表淺的損傷效應,以上模式均可引起累及肌層的有害損傷,對臨床有一定的指導作用。然而離體標本與活體組織存在一定差別,另外本研究受標本數(shù)量的限制,每種組合僅重復2次,結(jié)果可能存在一定的偏倚。不同的作用模式直接帶來不同的作用效果,在模式的基礎上設定合適的輸出功率和作用時間,可以增加治療的效率,提高療效。但不管何種模式都有發(fā)生過度損傷的可能性,在臨床應用中,應予以注意。

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Thermal tissue effects of the second-generation argon plasma coagulation on human colon tissue: anexvivostudy

ZHANG Li1*,DONG Lei1,LIU Jia2,LI Yiming3,MA Shiyang1,ZOU Baicang1,YANG Jun4

(1DepartmentofGastroenterology,SecondAffiliatedHospitalofXi’anJiaotongUniversity,Xi’an710004,China;2DepartmentofOrthopedics,SecondAffiliatedHospitalofXi’anJiaotongUniversity;3DepartmentofGeneralSurgery,SecondAffiliatedHospitalofXi’anJiaotongUniversity;4DepartmentofPathology,SecondAffiliatedHospitalofXi’anJiaotongUniversity;*Correspondingauthor,E-mail:744526131@qq.com)

ObjectiveTo explore the thermal effects of the second-generation argon plasma coagulation(VIO APC/APC2) onexvivohuman colon tissue with different modes, output powers and application time.MethodsFresh normal human colon tissues from the surgery were processed using VIO APC. This study was approved by Ethics Committee of Second Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University. The power settings of APC were 15,30,45,60,75,90,105 W and 120 W. The application time was 3,5，10 s. And three modes, “forced (F)”, “pulse, effect 1(P1)” and “pulse, effect2 (P2)” were applied in this study. The depth and maximum diameter of each injury were recorded.ResultsThe depth of tissue injuries was correlated to the output power(P<0.001), application time(P<0.001) and mode(P=0.02), and the maximum diameter of the tissue injuries was correlated to energy(P<0.001) and mode(P=0.001). The incidence of harmful damages was related to power(P=0.042) and mode(P=0.04). The depth of tissue injuries was the biggest under P1 mode, followed by F mode and P2 mode(P<0.05). And the diameter of tissue injuries was the largest under P2 mode, followed by P1 mode and F mode(P<0.05).ConclusionDifferent modes of VIO APC can have different thermal effects on the colon tissues. Compared to the F mode,P1 mode can cause deeper injuries, and P2 mode can cause larger but shallow injuries. All three modes are possible to cause muscularis propria involved injuries.

argon plasma coagulation; ablation technique; digestive system endoscopy

中央引導地方科技發(fā)展專項資金項目子課題(2016ZY-HM-01)

張莉,女,1976-09生,博士,主治醫(yī)師,E-mail:744526131@qq.com

2017-03-01

R454.5

A

1007-6611(2017)07-0681-04

10.13753/j.issn.1007-6611.2017.07.009