不可逆电穿孔肝癌消融临床应用的系统分析

岑泽南，包家立，陈新华

1. 浙江大学医学院 浙江省生物电磁学重点实验室 生物物理与医学工程研究组，浙江 杭州 310058；2. 浙江大学医学院附属第一医院 肝胆胰外科，浙江 杭州 310003

引言

肝癌是世界上发病率和死亡率较高的恶性肿瘤之一[1]。手术切除术是肝癌治疗的首选方案，但只适用于极早期和早期A1期患者，为不到肝癌患者总数的20%[2]。对于A2期及以后的肝癌治疗，美国国立综合癌症网络小组认为局部区域治疗应是肝切除术不适用患者的首选方法[3]。肿瘤消融技术因其微创、有效、并发症少等特点适合于这类患者的治疗[4]，如射频消融（Radiofrequency Ablation，RFA）[5]和微波消融（Microwave Ablation，MWA）[6]。对于小肝癌患者，肿瘤消融技术甚至优先于手术治疗[7]。然而，肿瘤往往侵蚀毗邻血管和神经组织，基于热效应的RFA和MWA会对这些组织造成热损伤，引起重度并发症[8-9]。此外，血流的“散热效应”还可能导致大血管附近的肿瘤组织消融不完全[10-11]。

2002年，出现一种采用高压电脉冲致细胞膜形成不可逆孔道使肿瘤细胞死亡的不可逆电穿孔（Irreversible Electroporation，IRE）[12]，而不影响结缔组织和胶原蛋白的结构[13]，保护肿瘤毗邻血管和神经，且不受血流“散热效应”影响。2011年，美国FDA批准了一种利用IRE进行肿瘤消融的纳秒刀（NanoKnife），在多个国家和地区进行推广和应用[14]。2014年，该技术进入我国进行临床试验。为了在我国推广应用前，对这种技术的安全性和有效性有充分了解，本文对已经应用并报导的临床效果进行Meta分析，为在我国推广应用提供依据。

1 资料与方法

1.1 文献检索

系统检索五种数据库PubMed、Web of Science、Cochrane Library、Embase、Scopus自 建 库 以 来 至2019年6月所有关于纳秒刀临床治疗肝癌的研究，文献语言限定为中文和英文。检索术语为“liver cancer‘AND’ irreversible electroporation”“IRE ‘AND’ liver cancer”“irreversible electroporation ‘AND’ hepato-cellular carcinoma”“IRE ‘AND’ hepatocellular carcinoma”。

1.2 纳入和排除标准

纳入标准：① 研究对象为原发性和转移性肝癌人群；② 应用IRE技术进行临床治疗；③ 原始研究；④ 明确的研究开展或发表年限。排除标准：① 重复发表的文章；② 数据来源不清晰的文章；③ 综述、会议文章、支持材料、病例报告、专利；④ 不含任何一项与技术安全有效性相关的数据，包括肿瘤复发数、完全消融数、并发症发生数。

1.3 文献筛选和数据提取

由3位研究人员独立进行文献筛选，所有研究特征以及结果数据均从纳入研究中提取汇总，如遇分歧，通过讨论确定。所提取数据包括文献主要作者、出版年份、国家地区、研究人群特征、肿瘤尺寸、随访时间、肿瘤类型、影像学方法和结局指标。

1.4 统计学分析

采用基于方差倒数加权固定效应模型的误差随机效应模型和DerSimonian and Laird（D-L）法计算肿瘤复发率、完全消融率和并发症发生率的汇总效应量和置信区间（Confidence Interval，CI）。对于无对照二分类资料，采用比值类指标[15]。

采用Stata 14.0版软件对本研究进行Meta分析。使用I2值检验文献之间的异质性大小：I2≥50%表明高度异质性，采用随机效应模型；反之采用固定效应模型。本篇Meta分析包括18篇研究，因为样本量较小，不适宜采用漏斗图检测发表偏倚。

2 结果

2.1 文献检索结果与纳入文献特征

文献检索流程详见图1，总共检索出1462篇文献，在删除了686篇重复文献后，审查了剩余776篇文献的标题和摘要，其中702篇文献被排除，因其归属于其他类型的文献：综述137篇；基础研究133篇；其他癌症治疗105篇；会议、支持材料、病理报告或专利115篇；不相关文献212篇。在全文筛查评估后排除另外56篇不含安全有效性相关数据的文献，最终纳入18篇文献进行Meta分析[16-33]。

图1 文献检索流程

纳入文献的基本特征，见表1。18篇文献共计565名受试者和771例病变。基于文献信息，本Meta分析的受试者平均年龄为62.5岁，上至90岁，下至22岁，其中74%（406/545）的受试者为男性。肝脏肿瘤的平均尺寸（最大直径）为 2.34（0.2～11.0）cm。

表1 纳入文献特征

2.2 Meta分析结果

（1）肿瘤复发率。是指文献中复发数占总病变数的比例。经统计，纳入研究的总复发率为25%（82/329），其病变数、复发数、复发原因的具体信息，见表2。肿瘤复发率的Meta分析结果，见图2，其合并效应量为36% （95%CI：28%，46%）。因37%I2表明纳入文献的低异质性，采用固定效应模型。

图2 肿瘤复发率的森林图

表2 肿瘤复发特征

（2）完全消融率：是指文献中病变的完全消融数占总病变数的比例。经统计，纳入研究的总完全消融率为91%（515/565），其病变的平均尺寸及范围、病变数、完全消融数、消融肿瘤类型，见表3。完全消融率的Meta分析结果详见图3，其合并效应量为840%（95%CI：503%，1403%)。因58%I2表明纳入文献的高异质性，采用随机效应模型。

表3 完全消融特征

图3 完全消融率的森林图

（3）并发症发生率：是指文献中并发症发生数与IRE程序数的比值，其中程序数术语“session”与“procedure”同义[34]。若文献未表明程序数，则以病变总数计为程序数。经统计，纳入研究的并发症发生率为18%（129/708），其中轻微并发症率为10.0%（71/708），重度并发症率为8.2%（58/708），其程序数、并发症发生数及并发症类型，见表4。并发症发生率的Meta分析结果，见图4，其合并效应量为26%（95%CI：18%，38%），因66%I2表明高异质性，采用随机效应模型。

图4 并发症发生率的森林图

3 讨论

（1）并发症是IRE临床安全性指标，介入放射学将并发症结果分为轻微并发症（A～B级）和重大并发症（C～F级）[35]，并对即时并发症（术后6～24 h）、围手术期并发症（30 d内）和延迟并发症（30 d以上）进行区分，认识特定并发症发生时间，确定采取适当的预防措施[34]。Meta分析结果表明心律失常、气胸、静脉血栓形成、疼痛、出血和肝脓肿是纳秒刀肝癌消融后的主要并发症类型（表4）。一般认为心律失常是电极释放的高频电脉冲所致，在IRE治疗中，高频电脉冲释放应与心动周期同步[36]，如与心电R波同步[37]。气胸与电极经胸腔穿刺有关，可能伴随胸腔积液、血胸等并发症。必要时，需要胸腔穿刺置管引流。电极穿刺路径避免经过胸腔，损伤肺脏，降低气胸及出血风险。临床上采用注射液体或空气产生人工气胸，以分离肿瘤与组织[34]。静脉血栓形成主要发生在门静脉系统内，对于肝脏体积明显减少（如肝切除后）和肝功能受损的患者应特别小心[38]。IRE机理虽是非热效应，但通电电极仍能释放热量，目前尚不清楚血栓形成是否与IRE热量有关[39]。与RFA类似，疼痛也是IRE治疗后的普遍现象，一般出现于术后12 h内，24 h后明显缓解，多为轻度可耐受[17]。与RFA和MWA相比，IRE更易导致出血[21]，这可能与IRE能量较低不足以引起血管凝闭有关，而RFA和MWA会对肿瘤周围血管加热，产生凝血[40]。IRE术后24～72 h CT检查表明，IRE消融区及周边多数会出现气泡[73.1%（38/52）]，严重时可产生肝脓肿[7.7%（4/52）]，可能是IRE消融时高电流引起水电解[41]。

表4 并发症特征

综上所述，RFA和MWA的轻微并发症率分别为5.9%和5.7%，重度为4.1%和4.6%[42]。而本文结果显示IRE的轻微并发症率为10.0%，重度为8.2%，因此，IRE技术还需改进，尤其是电脉冲释放协议、术前仿真需要进一步加强研究。RFA与MWA的热效应损伤肿瘤毗邻血管和神经，而IRE对肿瘤毗邻血管和神经损伤小。因此，IRE对肿瘤消融还是有优势的。

（2）肿瘤复发率是IRE临床有效性的评价指标。局部肿瘤复发意味着在根除所有肿瘤细胞后，消融边缘出现新的肿瘤病灶[34]，大多数消融的影像学评估无法明确描述肿瘤的“边缘”[43-44]。复发的定义会影响有效性的评价，Cheung等[16]定义复发性疾病为治疗后一个月内未见病变，但后续随访中于消融区域或邻近部位（局部复发）或远离消融区域的部位（远处复发）发现肿瘤。Sugimoto等[22]定义局部复发为消融区域1 cm内的增长肿瘤。Distelmaier等[28]定义局部复发为复发性肿瘤出现在消融区内或接近消融区（<0.5 cm）的邻近部位。Fruhling等[31]定义局部复发为应用影像学方法观察到消融区域中残留的肿瘤。有些研究甚至未定义复发的含义[20,23,29,32]。从表2可见，局部复发是肿瘤复发的主要类型，随访时间较多集中于消融治疗的3、6、12月后，但随访信息完整的研究并不多见，表明肿瘤复发率随着随访时间的增长而增高[16,23-24,31-32]。因此，随访时间是影响肿瘤复发率的关键因素。复发率与肿瘤体积有关，一般认为肿瘤体积越大，局部复发率越高[45]。

（3）完全消融率也是IRE临床有效性的评价指标。多数研究认为，完全消融的安全余量为0.5 cm[16,20,22-23]或1 cm[24-26,28-29,32]。Shady等[46]认为无论采用何种热消融技术，大于0.5 cm的余量对于局部肿瘤控制至关重要。本文分析认为1 cm安全余量的完全消融率明显高于0.5 cm的安全余量。目前IRE消融技术对肿瘤大小没有严格的限制，但一般认为直径≤3cm的肿瘤更加有效[47]，本文分析认为肿瘤大小对完全消融率的影响不大。

IRE消融要求电极对插入肿瘤的深度一致，间距严格平行。电极对距离太远，则无法形成足够的电场强度，导致消融不完全；相反，电极对距离太近，电场强度过高，风险较大。肿瘤体积大越，电极对数目越多，对电极的空间摆放位置和操作人员的技术要求越高。影像3D技术可以提高肿瘤热消融后的边缘准确性[48]，有望在未来的IRE治疗中得以应用。

（4）当样本量较小时，无对照二分类资料可通过比值类指标进行Meta分析，但比值类分析对“全发生”或“全不发生”数据束手无策[15]，更加完善的Meta分析方法值得研究。在同一患者身上可能发生多个并发症，因此，文献中应注明患者并发症情况。研究中往往将IRE技术与其他治疗技术结合使用，其并发症与IRE的相关性也值得考量。

综上所述，IRE消融肝脏肿瘤，在毗邻血管和神经的肿瘤治疗上具有优势，但在电脉冲优化和术前仿真上需要加强研究。