将电穿孔技术整合到泌尿科临床实践：一种新型经尿道电极的设计与评估
2026年3月20日
本文介绍了一种使用新开发的内窥电极经尿道进行钙电穿孔的简便且可重复的方法，该电极与标准泌尿科设备兼容。该研究是实现经尿道电穿孔应用的重要进展，为拓展创新性、微创性治疗泌尿系统肿瘤铺平了道路。
本研究评估了一种用于猪膀胱经尿道电穿孔的电极，考察其可用性、性能以及与标准泌尿外科技术的兼容性。由于缺乏合适的器械，膀胱电穿孔的应用一直受到限制。本方案介绍了一种兼容性强、操作简便的经尿道应用电极。
首先，准备好该操作所需的设备。将内窥镜插入带有工作通道的桥接装置中，并将器械插入鞘管内。对于生理盐水，使用静脉输液管组将其连接至鞘管上的灌注系统。
用生理盐水填充导管并排出空气后，将摄像头头部和照明电缆连接到望远镜基座上。将电极手柄处的无菌绝缘电缆连接至外部脉冲发生器处的清洁绝缘电缆。设置8个脉冲，每个脉冲持续100微秒。
将频率设置为 5,000 赫兹，电压设置为 400 伏特，对应屏幕上指定区域的电极间距电压比为 1000 伏特/厘米。从无菌包装中取出膀胱镜针头，并将针头尖端长度调整为 2 毫米。取一瓶浓度为 100 毫克/毫升的葡萄糖酸钙，根据需要抽取一瓶或多瓶葡萄糖酸钙注入注射器中。
将注射器（ preferably 使用带锁紧接头的注射器）连接到膀胱镜针的远端。将猪放置在手术台上，并为其做好手术准备。打开电切镜的灌注系统，确认有生理盐水流出。
在直视引导下将电切镜经尿道插入膀胱。将膀胱镜检查针经桥接器的工作通道插入，并观察针尖位置。对动物进行膀胱镜检查，观察膀胱内部情况。
然后，向膀胱壁内注射 0.3 毫升浓度为 100 毫克/毫升的葡萄糖酸钙，以在膀胱壁形成一个水疱，并根据需要重复钙剂注射。取出膀胱镜，保留外部保护鞘在尿道内。接着，拆除桥接装置，将膀胱镜插入经尿道电极中。
在视觉引导下，将望远镜和电极插入套管并进入膀胱。将电极针置于覆盖葡萄糖酸钙注射区域的组织中。然后，通过脚踏开关施加电脉冲，或由非无菌助手操作外部脉冲发生器来施加脉冲。
在脉冲递送过程中，可能会出现轻微的肌肉收缩。通过读取外部脉冲发生器上产生和递送的脉冲，确认脉冲已递送完成且成功。最后，当所有注射了葡萄糖酸钙的区域均完成电穿孔后，移除内窥镜和电极，并对动物进行术后护理。
该方案使研究人员能够在具有临床相关性的模型中研究经尿道钙电穿孔的可用性、安全性和性能。治疗过程中，精确的电极放置和清晰的视野对于确保准确的脉冲递送和有效的治疗至关重要。未来的研究将包括首次人体试验，以评估钙电穿孔治疗膀胱肿瘤的临床安全性、可行性和治疗效果。
概述
本研究通过引入一种用于钙离子电穿孔治疗的新型经尿道电极，解决了膀胱肿瘤治疗中的难题。研究在猪模型中评估了该电极的技术性能和临床可用性，旨在促进其与现有泌尿外科手术的无缝整合。
关键研究组成部分
科学领域
- 泌尿肿瘤学
- 医疗器械工程
- 电穿孔技术
背景
- 膀胱肿瘤仍然是一个重大的健康问题，近年来治疗进展有限。
- 电穿孔利用电脉冲使细胞膜通透化，以产生细胞毒性效应或实现药物/基因递送。
- 钙离子电穿孔是一种利用钙离子诱导细胞死亡的特定方法。
- 由于缺乏合适的器械，该技术在泌尿肿瘤学中的应用受到限制。
研究目的
- 设计一种可与标准泌尿科器械兼容的新型经尿道电极。
- 在猪膀胱模型中评估该电极的技术性能和可用性。
- 验证使用该装置进行钙离子电穿孔的可行性。
使用的方法
- 设计一种固定几何结构的电极，每侧各含三个针状电极的对置阵列。
- 与经尿道电切镜整合，用于内镜手术。
- 向猪膀胱壁内注射钙溶液，随后放置电极。
- 施加电脉冲（8次脉冲，100 μs，5000 Hz，400 V；电压与电极间距比为1000 V/cm）。
主要结果
- 采用标准泌尿外科技术成功插入并定位电极。
- 电脉冲被有效传递至目标膀胱区域。
- 该设备的操作与操控与既定操作流程高度相似。
- 在猪模型中的表现表明其与人类泌尿外科临床实践具有兼容性。
结论
- 新型经尿道电极可实现膀胱内有效的钙离子电穿孔。
- 其设计使得熟悉标准器械的泌尿科医生能够无缝适应。
- 此项创新可能促进电穿孔疗法在泌尿肿瘤学中的更广泛应用。
常见问题
行业应用价值
将电穿孔技术整合到泌尿外科实践中，通过实现细胞毒性或治疗性药物的精准、局部递送，弥补了膀胱肿瘤干预领域长期存在的空白。开发与标准泌尿外科器械兼容的经尿道电极，有助于实现技术的无缝采用和操作连续性。该创新增强了在器械-治疗界面的可预测性，直接影响泌尿肿瘤学项目中早期转化和临床前评估的可靠性。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 能够在与疾病相关的组织中直接研究电穿孔介导的细胞毒性和药物递送。
- 通过在临床前模型中提供可控且可重复的电场暴露，支持机制层面的风险评估。
- 有助于对电穿孔作为膀胱肿瘤干预手段的功能性验证。
筛选与检测方法开发
- 为下游电穿孔参数和治疗性载荷的评估制备经过验证的生物系统。
- 标准化电极放置和脉冲递送，支持实验的可重复性和定量评估。
- 实现泌尿系统组织中电穿孔方案的可扩展、基于平台的筛选。
转化与临床前研究
- 与疾病相关的猪模型相一致，以衔接膀胱癌研究中的发现阶段与临床前验证阶段。
- 通过证明技术可行性和操作兼容性，支持基于风险评估的推进决策。
- 为膀胱癌研究中的转化生物标志物开发和治疗优化提供基础。
流程与工作流整合
这种电极设计将电穿孔技术定位为泌尿肿瘤学工作流程中从早期发现到临床前验证的模块化功能。
- 发现生物学：在解剖学相关的模型中实现对电穿孔介导效应的假设验证。
- 筛选：提供标准化、可重复的电脉冲，用于比较不同实验方案的效果。
- 分析：支持对组织反应和操作终点进行定量测量。
- 转化研究：连接动物模型中设备可行性的验证与潜在的人体应用。
- 企业级复用：提供一个可重复使用的平台，用于迭代优化实验方案并实现跨研究的标准化。
运营与企业影响
- 科学价值：提高基于电穿孔干预措施的预测可信度，并减少机制上的不确定性。
- 操作价值：促进标准化、可重复性，并与现有的泌尿外科工作流程实现无缝整合。
- 战略价值：支持基于充分信息做出推进或终止决策，推动资本高效地发展基于设备的治疗手段。
- 项目组合影响：支持在泌尿肿瘤学研发管线中，对电穿孔技术模式进行风险调整后的优先级排序。
实施注意事项
- 需要具备泌尿系统器械操作和电穿孔技术的专业知识。
- 依赖于可兼容的经尿道电切镜和外部脉冲发生器的获取。
- 需要跨团队在设备组装和操作流程上实现标准化。
- 在使用相似器械的情况下，可适用于猪以及潜在的人类膀胱模型。
- 在获得进一步的临床验证之前，仅限于临床前可行性研究。
