美國氬氦刀原理和技術(shù)介紹

1、美國氬氦刀原理和技術(shù)Cryocare Targeted Cryoablation Therapy (TCAP)(Ar-He Knife)趙國江博士 John Zhao, Ph.D.,,美國氬氦刀工作原理,美國氬氦刀基于物理學(xué)的焦耳-湯姆遜原理（Joule-Thomson Principle）： 當(dāng)氣體通過一個狹小的孔路（焦耳 - 湯姆遜孔），從較高壓力的區(qū)域流入較低壓力的區(qū)域時，它將被節(jié)流。大多數(shù)氣體遭遇節(jié)

2、流后溫度將下降。而某些氣體，例如氫氣和氦氣，溫度反而上升。 美國氬氦刀的每個通道分配器控制氬氣閥和氦氣閥。分配器將氬氣限壓在大約2,800psi后供給冷刀，在冷刀尖通過一個直徑很小的微孔（焦耳-湯姆遜孔），迫使氣壓急劇下降到大約150psi。如此壓降將造成氬氣溫度下降和在冷刀尖形成冰球（冷凍模式）。當(dāng)1,000psi氦氣通過焦耳-湯姆遜孔時，將使氣體溫度上升（加熱模式）,冷刀自帶測溫-實(shí)時監(jiān)控靶區(qū)溫度（第四

3、代冷凍技術(shù)之一）,美國氬氦刀卓越熱絕緣性能（第四代冷凍技術(shù)之二）,氬氦刀使用常溫氣體，制冷或加熱只局限在冷刀尖端，不會對周圍正常組織及穿刺路徑產(chǎn)生傷害。 圖示為操作者裸手握刀桿冷凍，刀尖達(dá)-190℃，手無損傷。,獨(dú)家專利的可變冰球冷刀（第四代冷凍技術(shù)之三）,V型可變冷刀結(jié)構(gòu)圖,新型直冷刀,冷刀一次性成型，無接口 超聲、DSA引導(dǎo)經(jīng)皮治療 自帶測溫，實(shí)時溫度監(jiān)測 針頭狀刀尖，可直接穿刺,（2, 3, 5

4、, 8mm直徑）,新型直角冷刀,專為CT/DSA直角型設(shè)計 方便實(shí)時影像引導(dǎo)和監(jiān)測 自帶測溫的實(shí)時溫度監(jiān)測 針頭狀刀尖，可直接穿刺 加長直角冷刀為腔鏡使用,（1.7, 2.4, 3.8mm直徑）,美國氬氦刀,Cryocare Surgical System 美國氬氦刀,FDA和歐盟批準(zhǔn) 50余項(xiàng)美國航天專利 中國100家醫(yī)院使用 美國450家醫(yī)院安裝,美國氬氦刀,氬氣：滿瓶5000psi，工作壓力2,800psi

5、氦氣：滿瓶2200psi，工作壓力1,000psi,美國氬氦刀冷凍和加熱曲線,美國氬氦刀殺滅腫瘤細(xì)胞機(jī)理:,靶區(qū)冷凍消融效應(yīng) (rapid cool) 血管冷凍栓塞效應(yīng) (slow cool) 抗腫瘤免疫激活效應(yīng),氬氦刀治療不傷害大血管,由于熱血的“熱池效應(yīng)”和人體對冷刺激的自然反應(yīng)，大血管遇冷后會加速血流、帶走冷量；且大血管是多層上皮細(xì)胞組成，可抵御冷凍傷害。而由單層上皮細(xì)胞組成的微細(xì)血管則會被冷凍消融和栓塞。,靶區(qū)邊緣血管無損

6、傷,WHW,適應(yīng)證示意圖－國際冷凍治療學(xué)會ISC提供,美國氬氦刀適應(yīng)癥 惡性實(shí)體腫瘤肝癌、肺癌、腦瘤、胰腺癌、甲狀腺癌、前列腺癌、腎及腎上腺腫瘤、腹腔及盆腔腫瘤、骨腫瘤、軟組織腫瘤、頭頸及皮膚腫瘤、轉(zhuǎn)移性胃腸腫瘤等實(shí)體腫瘤 良性腫瘤及良性增生病變前列腺增生、乳腺腫瘤、血管瘤、肉瘤、子宮肌瘤、囊腫、疣、痔瘡、癌前病變、口腔白斑病美國氬氦刀主要使用科室腫瘤科、介入科、放療科、胸外科、肝膽外科、普外科、泌尿外科、

7、神經(jīng)外科、婦科、皮膚科、乳腺科、呼吸科、消化科、耳鼻喉科及直腸科,美國氬氦刀影像引導(dǎo),可由B超、CT、X光機(jī)、C臂、模擬定位機(jī)等影像設(shè)備引導(dǎo),CT引導(dǎo),在CT成像中，冰球的圖像會有40HU的下降；靶區(qū)會變成低密度區(qū)（清晰的陰影區(qū)）。,超聲引導(dǎo),在B超成像中，冰是弱回聲的（暗區(qū)），冰球邊緣卻是強(qiáng)回聲帶（亮帶）。良好的術(shù)中影像監(jiān)測可保證腫瘤消融區(qū)的精確控制。,氬氦刀術(shù)后影像學(xué)改變,術(shù)后1周時，靶區(qū)組織在非增強(qiáng)的CT成像中將表現(xiàn)為高度液化區(qū)

8、，而在增強(qiáng)CT成像中則表現(xiàn)為無血管區(qū)。在術(shù)后1周至數(shù)周內(nèi)，靶區(qū)組織周圍將被一個高密度的、加強(qiáng)邊緣包圍。幾個月內(nèi)，壞死的組織將被吸收，靶區(qū)將最終變?yōu)橐粋€被正常的組織包圍的疤痕區(qū)。,,氬氦刀和局部熱消融（射頻、微波、超聲）比較,（左）氬氦刀治療區(qū)：消融區(qū)(外圈)形狀規(guī)則; 腫瘤影像(內(nèi)圈)清晰,（右）局部熱療治療區(qū)：消融區(qū)邊界不規(guī)則、腫瘤影像不清晰,（日本東京慶應(yīng)大學(xué)醫(yī)院Keio Univ.提供）,所見即所得,美國氬氦刀靶區(qū)成像邊界即是治

9、療邊界，不會產(chǎn)生偽影，可完全達(dá)到”所見即所得”的最佳效果（what you see is what you get）。國外研究證明：利用熱效應(yīng)的射頻、微波、超聲聚焦等局部治療方法，會發(fā)生組織汽化；氣泡會從治療區(qū)域向組織、結(jié)構(gòu)稀疏處滲透，形成“偽邊界”，它是造成熱消融定位和治療失誤的重要原因。而氬氦刀形成的影像邊界，無論B超、CT成像等，即是消融邊界。這為臨床治療和療效評價，提供確切依據(jù)，可避免腫瘤殘留或正常組織損傷。例如左圖深色內(nèi)圈為

10、腫瘤部位，外圈為氬氦刀消融區(qū)。,美國1.7mm和以色列1.47mm冷刀比較 （相差0.23mm 即三根頭發(fā)絲差距）,冷刀工作壓力與耗氣,氬氣工作壓力 – 冷凍美國冷刀為2800psi以色列冷刀為4000psi美國冷刀氣體利用效率為以色列冷刀的2.2倍氦氣工作壓力 – 加熱美國冷刀為1000psi，使用常見普壓150公斤氦氣美國冷刀每瓶氦氣平均可以作4例手術(shù)以色列冷刀使用的4500psi高壓氦氣，非常難供應(yīng)，且價格

11、為普壓氦氣的4-5倍，費(fèi)用高昂,【例】上海長征醫(yī)院武清主任做了1500例氬氦刀手術(shù)，并使用了兩種設(shè)備，得出結(jié)論：1個5cm腫瘤，美國氬氦刀兩把2毫米或3毫米冷刀、1瓶氬氣、1/4瓶氦氣解決的問題，其他冷凍設(shè)備用5把5mm冷刀、5瓶氬氣、2瓶高壓氦氣解決,冷刀測溫,現(xiàn)代冷凍消融技術(shù)是在嚴(yán)格溫度監(jiān)控下的靶向治療技術(shù)，離開了實(shí)時溫度監(jiān)測，則治療是完全盲目和危險的。國際公認(rèn)的冷消融治療標(biāo)準(zhǔn)為：消融區(qū)達(dá)到-40℃以下兩次，才認(rèn)可是完全滅活。任何

12、不能確認(rèn)此治療原則的治療過程，將誤導(dǎo)病人、引致醫(yī)療糾紛。而溫度0℃至-196℃的冰球，其影像學(xué)的表象是完全一樣的，根本無法區(qū)分。受到人體組織結(jié)構(gòu)、氣體純度、壓力、冷凍設(shè)備狀況、冷刀物理狀態(tài)和消毒、靶區(qū)狀況、人為因素等復(fù)雜因素影響，冷刀在體內(nèi)達(dá)到的溫度也是千差萬別的，甚至難以重復(fù)的。美國冷刀自帶測溫，可實(shí)時監(jiān)測消融靶區(qū)溫度。以色列冷刀不帶測溫，在國外使用時，必須在冷刀旁再插入一支測溫探針，這帶來額外穿刺傷害和危險。但在國內(nèi)使用時，很

13、多時不再放置測溫探針，這違反治療原則和規(guī)范，根本無法確保治療效果,某種設(shè)備三支冷刀插入冷凍，主機(jī)無任何溫度顯示，盲目治療,不用氦氣的“氬氦刀” – 復(fù)古的“先進(jìn)技術(shù)”,氬氣制冷與氦氣加熱是氬氦刀的技術(shù)特長。氦氣加熱只局限在刀尖，且熱效率為熱傳導(dǎo)的幾百倍，這是氬氦刀治療的技術(shù)基礎(chǔ)之一。不用氦氣加熱無法快速加熱并爆破冷凍的腫瘤組織，將無法達(dá)到治療效果；也無法保護(hù)刀桿經(jīng)過的正常組織不受損傷。電鎢絲加熱或熱氣傳導(dǎo)，是幾十年前液氮（如C

14、andela公司的LCS-2000，CMS公司的Accuprobe）、二氧化碳等落后的低溫設(shè)備使用的加熱方式，屬早已淘汰的落后技術(shù)。由于電加熱效率低而氣體比熱極小，導(dǎo)致加熱時間長、速度慢，造成局部腫瘤復(fù)發(fā)率高深冷的通道中通入高溫氣體，對穿刺路徑帶來極大傷害，造成刀桿周圍組織灼傷等并發(fā)癥使用電熱或熱氣加熱的冷凍設(shè)備，既是冷凍技術(shù)的倒退，也是未經(jīng)國家藥監(jiān)局注冊批準(zhǔn)的無證產(chǎn)品,美國氬氦刀 : 其他冷凍刀,,,,,Stop Cancer C