第二代氬離子凝固療法對(duì)人離體結(jié)腸組織的熱組織學(xué)效應(yīng)

張 莉,董 蕾,柳 嘉,黎一鳴,馬師洋,鄒百倉(cāng),楊 軍

(1西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院消化科,西安 710004;2西安交通大學(xué)第二附屬骨科;3西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院普外科;4西安交通大學(xué)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(duì)人離體結(jié)腸組織的熱組織學(xué)效應(yīng)

張 莉1*,董 蕾1,柳 嘉2,黎一鳴3,馬師洋1,鄒百倉(cāng)1,楊 軍4

(1西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院消化科,西安 710004;2西安交通大學(xué)第二附屬骨科;3西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院普外科;4西安交通大學(xué)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(shí)間對(duì)人離體結(jié)腸組織的熱損傷效應(yīng)。 方法 對(duì)于外科手術(shù)切除的大體正常的結(jié)腸標(biāo)本,采用VIO APC進(jìn)行處理。APC功率分別設(shè)為15，30，45，60，75，90，105 W和120 W,作用時(shí)間3，5，10 s,模式分別為強(qiáng)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(shí)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(duì)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(yīng),而P2模式則產(chǎn)生直徑較大,但較表淺的損傷效應(yīng)。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(jī)制為應(yīng)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(guò)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(yīng)使組織表面壞死、干燥，此時(shí)電阻增高,熱效應(yīng)較弱,因此較少引起穿孔等并發(fā)癥,但臨床應(yīng)用中時(shí)有引起管腔狹窄及穿孔的報(bào)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(biāo)準(zhǔn)APC)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。與APC1不同的是,其具有“強(qiáng)力、脈沖、精細(xì)”3種作用模式,消融功率設(shè)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(jìn)行選擇[10]。其中強(qiáng)力模式(F模式)的特點(diǎn)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(zhǎng)(每秒1個(gè)脈沖)但單個(gè)脈沖輸出的能量大,P2脈沖頻率較高(每秒16個(gè)脈沖),但單個(gè)脈沖的能量輸出相對(duì)較低;精細(xì)模式內(nèi)包含有一個(gè)整合系統(tǒng),包括8個(gè)效果設(shè)定,它的特點(diǎn)是能量持續(xù)輸出,氬離子流的濃度隨著不同的效果設(shè)定而變化。VIO APC/APC2更能滿足臨床的需求,但其組織學(xué)效應(yīng)也比APC1更為復(fù)雜。目前對(duì)于VIO APC的結(jié)腸組織學(xué)效應(yīng)僅有一些動(dòng)物試驗(yàn)[11-13],而對(duì)人消化道組織的組織學(xué)效應(yīng)僅局限于離體的胃組織標(biāo)本[14]。本研究通過(guò)應(yīng)用手術(shù)切除的新鮮人體結(jié)腸組織,來(lái)探討VIO APC不同作用模式、功率與作用時(shí)間下的熱損傷效應(yīng)。

1 材料和方法

1.1 標(biāo)本的采集及保存

結(jié)腸組織標(biāo)本來(lái)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(lái)自惡性腫瘤患者的標(biāo)本,要求距腫瘤邊緣5 cm以上。標(biāo)本盡快進(jìn)行APC處理;如不能立即進(jìn)行試驗(yàn),則保存在4 ℃的密閉容器中,鹽水紗布覆蓋,保存時(shí)間不超過(guò)4 h。有78個(gè)點(diǎn)參與到最大損傷直徑的分析,有154個(gè)點(diǎn)參與到損傷深度的分析。本研究得到西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)審批通過(guò)。

1.2 APC處理方案

采用VIO APC (VIO 300 D/APC 2; ERBE Elektromedizin, Tübingen, Germany),標(biāo)本放置于一次性中性電極板上,標(biāo)本與電極板之間墊鹽水紗布,以保證導(dǎo)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(shè)定為15,30,45,60,75,90,105,120 W,作用時(shí)間為3,5,10 s,模式分別為強(qiáng)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(gè)標(biāo)本進(jìn)行。此過(guò)程有2名試驗(yàn)人員共同完成,1名試驗(yàn)人員負(fù)責(zé)操作氬氣探頭,另1名試驗(yàn)人員負(fù)責(zé)控制作用時(shí)間及調(diào)節(jié)APC參數(shù)。

1.3 標(biāo)本的處理

APC處理后的組織標(biāo)本立即置于10%的福爾馬林溶液中浸泡24-48 h。取出,測(cè)量損傷的最大直徑。再應(yīng)用80%乙醇浸泡24 h,95%乙醇浸泡12 h,石蠟包埋后,切片,進(jìn)行HE染色,由同一位不知情的病理學(xué)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(biāo)本按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分:0分為無(wú)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(guò)漿膜層,即穿孔;認(rèn)為0-2分為治療損傷,3-5分為有害損傷。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Linear Regression分析輸出功率、作用時(shí)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(gè)因素與有害損傷發(fā)生的關(guān)系,獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)用來(lái)比較3種模式最大損傷直徑的差異,P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(jì)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(shí)間)(P<0.001)和模式(P<0.001)相關(guān), 與作用時(shí)間(P=0.319)和輸出功率(P=0.118)無(wú)關(guān);最大損傷直徑P2,P1,F模式下依次減小(均為P<0.05，見(jiàn)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(gè)點(diǎn),發(fā)生在作用功率為120 W時(shí),作用時(shí)間為10 s;P1模式下的最大損傷深度亦為4分,有2個(gè)點(diǎn),分別為功率105 W和120 W,作用時(shí)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(gè)點(diǎn),分別為90 W×5 s,105 W×5 s,和120 W×10 s。不同級(jí)別的損傷深度見(jiàn)圖2。

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

統(tǒng)計(jì)分析表明,結(jié)腸組織的損傷深度與功率(P<0.001)、作用時(shí)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(wú)關(guān)(P=0.092),見(jiàn)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(dāng)時(shí)的作用時(shí)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(dāng)時(shí)的功率為90 W,作用時(shí)間僅為3 s;在P1模式,出現(xiàn)的最小功率為45 W,作用時(shí)間為10 s,能量為450 J;出現(xiàn)的最小輸出能量為360 J,當(dāng)時(shí)的功率為90 W,作用時(shí)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(shí)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(shí)間(P=0.316)和功率(P=0.136)無(wú)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(shí)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(yīng)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(jìn)人體活體試驗(yàn)存在倫理和實(shí)施困難的情況下,已是目前較接近臨床的設(shè)計(jì)。預(yù)試驗(yàn)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(qiáng)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(shè)定從15 W到120 W,8個(gè)等級(jí),作用時(shí)間3,5,10 s,分別代表短作用時(shí)間、較長(zhǎng)作用時(shí)間和長(zhǎng)作用時(shí)間,覆蓋了臨床常用的參數(shù)設(shè)定,可參考性較強(qiáng)。

VIO APC組織學(xué)效應(yīng)的動(dòng)物試驗(yàn)中,Manner等[11]應(yīng)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(xué)效應(yīng),發(fā)現(xiàn)VIO APC的組織學(xué)效應(yīng)強(qiáng)于APC 300,大于或等于Nd:Yag激光,認(rèn)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(duì)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(xué)效應(yīng),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(shí)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(jìn)一步驗(yàn)證。

Goulet等[13]應(yīng)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(shí)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(shí)間1 s為42%,3 s為 66%,5 s為69%;即在臨床廣泛應(yīng)用的參數(shù)設(shè)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(shí)間分別有關(guān),有害損傷基本出現(xiàn)在大功率、長(zhǎng)作用時(shí)間時(shí),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(yīng),而P2模式則產(chǎn)生直徑較大,但較表淺的損傷效應(yīng),以上模式均可引起累及肌層的有害損傷,對(duì)臨床有一定的指導(dǎo)作用。然而離體標(biāo)本與活體組織存在一定差別,另外本研究受標(biāo)本數(shù)量的限制,每種組合僅重復(fù)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(lái)不同的作用效果,在模式的基礎(chǔ)上設(shè)定合適的輸出功率和作用時(shí)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(guò)度損傷的可能性,在臨床應(yīng)用中,應(yīng)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(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)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