一、氩氦刀的基本结构及其原理：

它由主机、冷冻探针及相应的导线构成的一个系统。氩氦刀有 4～8个能单独或组合应用的穿刺针组成 ,穿刺针为中空结构 ,可输出高压氩气 ,并籍高压氩气在刀尖的快速膨胀而使组织快速降温形成与针杆形状相对应的冰球 ,而当输出高压氦气时 ,又使冰球在数分钟内解冻并迅速升温。由于氩气与氦气制冷或加热均局限于针杆的尖端区域 ,针杆的其余部分有良好的冷热绝缘性 ,因此不会对穿刺路径上的组织产生严重损伤。氩氦刀的温度传感器直接安装于针的尖端部位 ,因此可连续监测针尖的温度。另外有 4～8个独立的温度传感器可定时监控冷冻区域边缘的温度以便于控制冷冻范围及速度。目前临床使用的探针直径为 2,3, 5, 8 mm,可分别产生最大直径范围为2～3 cm, 5～6 cm, 7～8 cm, 9～10 cm的冷冻消融靶区。

二、氩氦刀治疗的细胞组织学基础

氩氦刀形成的低温环境, 使肿瘤细胞变性坏死在冷冻损毁过程中 ,四个因素起着决定性作用:冷冻的最低温度范围、细胞内冰晶形成的速度、冷冻时间的长短、解冻的速度和冻融重复次数。当温度低于 0℃时 ,细胞内外电解质和渗透压会发生改变 ,导致细胞脱水 ,细胞膜损伤。当温度在 - 10℃～15℃时左右 ,细胞内开始结冰并形成冰晶 ,当温度迅速下降到 - 40℃～ - 100℃,细胞内外和微静脉及微动脉内可迅速形成冰晶 ,造成细胞脱水和破裂 ,以及小血管破坏造成的相应部位组织缺氧。冰晶体的形成是导致细胞死亡的主要原因。低温生物学的研究结果提示:组织细胞低温造成的损伤过程可分为 3个阶段:温度过低 →冰晶形成 →复温解冻。温度回升。复温解冻也会导致细胞的损伤。在冷冻状态下 ,如果温度回升 ,在较高的冰点温度下 ,冰晶有再次冰晶化的趋向。再次冰晶化将导致组织细胞的裂解。在复温过程中 ,随着冰晶的融化 ,细胞外的溶液可以部分成为高渗液 ,使水分进入细胞 ,细胞进一步肿胀或破裂 ,因此具有高度摧毁性。冷冻损伤很大程度上依赖于温度的变化。温度下降过程中 ,如果冰晶形成速度慢 ,先在细胞组织间质中形成的冰晶会从细胞内部吸收水分 ,细胞内的水分丢失会妨碍细胞内的冰晶形成 ,这在某种意义上是保护了细胞免于低温损伤。因此 ,需要迅速降温。氩氦刀治疗肿瘤就是运用了氩气能迅速降温、氦气能迅速升温的原理 ,使肿瘤细胞崩解坏死。血管的损伤也是冷冻治疗中组织损伤的一个重要机制。在冷冻过程中 ,冷冻区血液循环被阻断 ,该区血管内皮细胞出现损伤 ,在复温后几小时之内 ,内皮细胞被剥离。伴随着毛细血管通透性的增加 ,血小板聚集和血流停滞 ,在冷冻后的几个小时内小的血管被完全地封闭, 最终导致局部组织缺血和组织。

 

三、和其他的治疗方法的比较，氩氦刀冻碎的肿瘤组织碎片仍能起到肿瘤免疫治疗的作用，这是它的一个特点。射频和肝动脉栓塞化疗（TACE）  使肿瘤细胞完全损毁，细胞结构已没有存在，但氩氦刀冻碎的肿瘤组织碎片（肿瘤细胞已经死亡）仍保留着此个体肝癌的免疫特性，它可以刺激机体的免疫系统产生抗体来抵抗残存在血流或其他部位的肿瘤细胞。就象我们预防结核或肝炎接种疫苗是一个道理。2008.4.21

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