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1、 美国氩氦刀工作原理美国氩氦刀工作原理 美国氩氦刀基于物理学的焦耳美国氩氦刀基于物理学的焦耳美国氩氦刀基于物理学的焦耳美国氩氦刀基于物理学的焦耳-汤姆逊原理（汤姆逊原理（汤姆逊原理（汤姆逊原理（Joule-Thomson PrincipleJoule-Thomson Principle）：）：）：）：当气体通过一个狭小的孔路（焦耳当气体通过一个狭小的孔路（焦耳当气体通过一个狭小的孔路（焦耳当气体通过一个狭小的孔路（焦耳 -汤姆逊孔），从较高压力的区域汤姆逊孔），从较高压力的区域汤姆逊孔），从较高压力的区域汤姆逊孔），从较高压力的区域流入较低压力的区域时，它将被节流。大多数气体遭遇节流后温度将下
2、降。流入较低压力的区域时，它将被节流。大多数气体遭遇节流后温度将下降。流入较低压力的区域时，它将被节流。大多数气体遭遇节流后温度将下降。流入较低压力的区域时，它将被节流。大多数气体遭遇节流后温度将下降。而某些气体，例如氢气和氦气，温度反而上升。而某些气体，例如氢气和氦气，温度反而上升。而某些气体，例如氢气和氦气，温度反而上升。而某些气体，例如氢气和氦气，温度反而上升。美国氩氦刀的每个通道分配器控制氩气阀和氦气阀。分配器将氩气限美国氩氦刀的每个通道分配器控制氩气阀和氦气阀。分配器将氩气限美国氩氦刀的每个通道分配器控制氩气阀和氦气阀。分配器将氩气限美国氩氦刀的每个通道分配器控制氩气阀和氦气阀。分配
3、器将氩气限压在大约压在大约压在大约压在大约2,800psi2,800psi后供给冷刀，在冷刀尖通过一个直径很小的微孔（焦耳后供给冷刀，在冷刀尖通过一个直径很小的微孔（焦耳后供给冷刀，在冷刀尖通过一个直径很小的微孔（焦耳后供给冷刀，在冷刀尖通过一个直径很小的微孔（焦耳-汤姆逊孔），迫使气压急剧下降到大约汤姆逊孔），迫使气压急剧下降到大约汤姆逊孔），迫使气压急剧下降到大约汤姆逊孔），迫使气压急剧下降到大约150psi150psi。如此压降将造成氩气温度。如此压降将造成氩气温度。如此压降将造成氩气温度。如此压降将造成氩气温度下降和在冷刀尖形成冰球（冷冻模式）。当下降和在冷刀尖形成冰球（冷冻模式）。当
4、下降和在冷刀尖形成冰球（冷冻模式）。当下降和在冷刀尖形成冰球（冷冻模式）。当1,000psi1,000psi氦气通过焦耳氦气通过焦耳氦气通过焦耳氦气通过焦耳-汤姆逊汤姆逊汤姆逊汤姆逊孔时，将使气体温度上升（加热模式）孔时，将使气体温度上升（加热模式）孔时，将使气体温度上升（加热模式）孔时，将使气体温度上升（加热模式）1冷刀自带测温冷刀自带测温-实时监控靶区温度实时监控靶区温度（第四代冷冻技术之一）（第四代冷冻技术之一）（第四代冷冻技术之一）（第四代冷冻技术之一）2美国氩氦刀卓越美国氩氦刀卓越热绝缘性能性能（第四代冷冻技术之二）（第四代冷冻技术之二）（第四代冷冻技术之二）（第四代冷冻技术之二）氩
5、氦刀使用常温气体，制冷或加热只局限在冷刀尖端，不会对周围正常组织及穿刺路径产生伤害。产生伤害。图示为操作者裸手握刀杆冷冻，刀尖达图示为操作者裸手握刀杆冷冻，刀尖达-190-190，手无损伤。，手无损伤。3独家专利的独家专利的可变冰球冷刀冰球冷刀（第四代冷冻技术之三）（第四代冷冻技术之三）（第四代冷冻技术之三）（第四代冷冻技术之三）4V型可变冷刀结构图型可变冷刀结构图 5新型直冷刀新型直冷刀 冷刀一次性成型，无接口 超声、DSA引导经皮治疗 自带测温，实时温度监测 针头状刀尖，可直接穿刺（2,3,5,8mm2,3,5,8mm直径）直径）直径）直径）6新型直角冷刀新型直角冷刀 专为CT/DSA直角
6、型设计 方便实时影像引导和监测 自带测温的实时温度监测 针头状刀尖，可直接穿刺 加长直角冷刀为腔镜使用（1.7,2.4,3.8mm1.7,2.4,3.8mm直径）直径）直径）直径）7美国氩氦刀美国氩氦刀 Cryocare Surgical System Cryocare Surgical System 美国氩氦刀美国氩氦刀n n FDAFDA和欧盟批准和欧盟批准n 50 50余项美国航天专利余项美国航天专利n 中国中国100100家医院使用家医院使用n 美国美国450450家医院安装家医院安装8美国氩氦刀美国氩氦刀氩气：满瓶5000psi，工作压力2,800psi氦气：满瓶2200psi，工作
7、压力1,000psi9美国氩氦刀冷冻和加热曲线美国氩氦刀冷冻和加热曲线50100150200250300350400-160-140-120-100-80-60-40-20020321T/T/t/st/s1 1 2mm 2mm 冷刀冷冻曲线冷刀冷冻曲线冷刀冷冻曲线冷刀冷冻曲线2 2 3mm 3mm 冷刀冷冻曲线冷刀冷冻曲线冷刀冷冻曲线冷刀冷冻曲线3 3 5mm 5mm 冷刀冷冻曲线冷刀冷冻曲线冷刀冷冻曲线冷刀冷冻曲线10美国氩氦刀杀灭美国氩氦刀杀灭肿瘤细胞机理肿瘤细胞机理:n n 靶区冷冻消融效应靶区冷冻消融效应靶区冷冻消融效应靶区冷冻消融效应(rapid cool)(rapid cool)n
8、 n 血管冷冻栓塞效应血管冷冻栓塞效应血管冷冻栓塞效应血管冷冻栓塞效应(slow cool)(slow cool)n n 抗肿瘤免疫激活效应抗肿瘤免疫激活效应抗肿瘤免疫激活效应抗肿瘤免疫激活效应11氩氦刀治疗不伤害大血管氩氦刀治疗不伤害大血管 n n由于热血的由于热血的“热池效应热池效应”和人体对冷刺激的自然反应，大血管遇冷后会和人体对冷刺激的自然反应，大血管遇冷后会加速血流、带走冷量；且大血管是多层上皮细胞组成，可抵御冷冻伤害。加速血流、带走冷量；且大血管是多层上皮细胞组成，可抵御冷冻伤害。而由单层上皮细胞组成的微细血管则会被冷冻消融和栓塞。而由单层上皮细胞组成的微细血管则会被冷冻消融和栓塞
9、。12靶区边缘血管无损伤WHW13适应证示意图国际冷冻治疗学会ISC提供14美国氩氦刀适应症n 恶性实体肿瘤肝癌、肺癌、脑瘤、胰腺癌、甲状腺癌、前列腺癌、肾及肾上腺肿瘤、腹腔及盆腔肿瘤、骨肿瘤、软组织肿瘤、头颈及皮肤肿瘤、转移性胃肠肿瘤等实体肿瘤n 良性肿瘤及良性增生病变前列腺增生、乳腺肿瘤、血管瘤、肉瘤、子宫肌瘤、囊肿、疣、痔疮、癌前病变、口腔白斑病美国氩氦刀主要使用科室肿瘤科、介入科、放疗科、胸外科、肝胆外科、普外科、泌尿外科、神经外科、妇科、皮肤科、乳腺科、呼吸科、消化科、耳鼻喉科及直肠科 151617美国氩氦刀影像引导美国氩氦刀影像引导 可由可由B B超、超、CTCT、X X光机、光机
10、、C C臂、模拟定位机等影臂、模拟定位机等影像设备引导像设备引导 18CTCT引导引导引导引导在在在在CTCT成像中，冰球的图像会有成像中，冰球的图像会有成像中，冰球的图像会有成像中，冰球的图像会有40HU40HU的下降；靶区会变成低密度区（清晰的阴影区）。的下降；靶区会变成低密度区（清晰的阴影区）。的下降；靶区会变成低密度区（清晰的阴影区）。的下降；靶区会变成低密度区（清晰的阴影区）。19超声引导超声引导 在在在在B B超成像中，冰是弱回声的（暗区），冰球边缘却是强回声带（亮带）超成像中，冰是弱回声的（暗区），冰球边缘却是强回声带（亮带）超成像中，冰是弱回声的（暗区），冰球边缘却是强回声带（
11、亮带）超成像中，冰是弱回声的（暗区），冰球边缘却是强回声带（亮带）。良好的术中影像监测可保证肿瘤消融区的精确控制。良好的术中影像监测可保证肿瘤消融区的精确控制。良好的术中影像监测可保证肿瘤消融区的精确控制。良好的术中影像监测可保证肿瘤消融区的精确控制。20氩氦刀术后影像学改变氩氦刀术后影像学改变 n n术后术后1 1周时，靶区组织在非增强的周时，靶区组织在非增强的CTCT成像中将表现成像中将表现为高度液化区，而在增强为高度液化区，而在增强CTCT成像中则表现为无血成像中则表现为无血管区。管区。n n在术后在术后1 1周至数周内，靶区组织周围将被一个高密周至数周内，靶区组织周围将被一个高密度的、
12、加强边缘包围。几个月内，坏死的组织将度的、加强边缘包围。几个月内，坏死的组织将被吸收，靶区将最终变为一个被正常的组织包围被吸收，靶区将最终变为一个被正常的组织包围的疤痕区。的疤痕区。21氩氦刀和局部热消融（射频、微波、超声）比较氩氦刀和局部热消融（射频、微波、超声）比较氩氦刀和局部热消融（射频、微波、超声）比较氩氦刀和局部热消融（射频、微波、超声）比较（左）氩氦刀治疗区：消融区（左）氩氦刀治疗区：消融区（左）氩氦刀治疗区：消融区（左）氩氦刀治疗区：消融区(外外外外圈圈圈圈)形状规则形状规则形状规则形状规则;肿瘤影像肿瘤影像肿瘤影像肿瘤影像(内圈内圈内圈内圈)清晰清晰清晰清晰（右）局部热疗治疗区
13、：消融区边（右）局部热疗治疗区：消融区边（右）局部热疗治疗区：消融区边（右）局部热疗治疗区：消融区边界不规则、肿瘤影像不清晰界不规则、肿瘤影像不清晰界不规则、肿瘤影像不清晰界不规则、肿瘤影像不清晰（日本东京庆应大学医院（日本东京庆应大学医院（日本东京庆应大学医院（日本东京庆应大学医院Keio Univ.Keio Univ.提供）提供）提供）提供）22所见即所得所见即所得 n n美国氩氦刀靶区成像边界即是治疗边界，不会产生伪影，美国氩氦刀靶区成像边界即是治疗边界，不会产生伪影，可完全达到可完全达到”所见即所得所见即所得”的最佳效果（的最佳效果（what you see what you see
14、is what you getis what you get）。国外研究证明：利用热效应的射频、）。国外研究证明：利用热效应的射频、微波、超声聚焦等局部治疗方法，会发生组织汽化；气泡微波、超声聚焦等局部治疗方法，会发生组织汽化；气泡会从治疗区域向组织、结构稀疏处渗透，形成会从治疗区域向组织、结构稀疏处渗透，形成“伪边界伪边界”，它是造成热消融定位和治疗失误的重要原因。，它是造成热消融定位和治疗失误的重要原因。n n而氩氦刀形成的影像边界，无论而氩氦刀形成的影像边界，无论B B超、超、CTCT成像等，即是消成像等，即是消融边界。这为临床治疗和疗效评价，提供确切依据，可避融边界。这为临床治疗和疗效
15、评价，提供确切依据，可避免肿瘤残留或正常组织损伤。例如左图深色内圈为肿瘤部免肿瘤残留或正常组织损伤。例如左图深色内圈为肿瘤部位，外圈为氩氦刀消融区。位，外圈为氩氦刀消融区。23美国美国美国美国1.7mm1.7mm1.7mm1.7mm和以色列和以色列和以色列和以色列1.47mm1.47mm1.47mm1.47mm冷刀比较冷刀比较冷刀比较冷刀比较 （相差相差相差相差0.23mm 0.23mm 0.23mm 0.23mm 即三根头发丝差距）即三根头发丝差距）即三根头发丝差距）即三根头发丝差距）24冷刀工作压力与耗气n n氩气工作压力氩气工作压力 冷冻冷冻n n美国冷刀为美国冷刀为2800psi280
16、0psin n以色列冷刀为以色列冷刀为4000psi4000psin n美国冷刀气体利用效率为以色列冷刀的美国冷刀气体利用效率为以色列冷刀的2.22.2倍倍n n氦气工作压力氦气工作压力 加热加热n n美国冷刀为美国冷刀为1000psi1000psi，使用常见普压，使用常见普压150150公斤氦气公斤氦气美国冷刀每瓶氦气平均可以作美国冷刀每瓶氦气平均可以作4 4例手术例手术n n以色列冷刀使用的以色列冷刀使用的4500psi4500psi高压氦气，非常难供应，且价格高压氦气，非常难供应，且价格为普压氦气的为普压氦气的4-54-5倍，费用高昂倍，费用高昂【例】上海长征医院武清主任做了【例】上海长
17、征医院武清主任做了15001500例氩氦刀手术，并使用了两种设备，得例氩氦刀手术，并使用了两种设备，得出结论：出结论：1 1个个5cm5cm肿瘤，美国氩氦刀两把肿瘤，美国氩氦刀两把2 2毫米或毫米或3 3毫米冷刀、毫米冷刀、1 1瓶氩气、瓶氩气、1/41/4瓶氦瓶氦气解决的问题，其他冷冻设备用气解决的问题，其他冷冻设备用5 5把把5mm5mm冷刀、冷刀、5 5瓶氩气、瓶氩气、2 2瓶高压氦气解决瓶高压氦气解决25冷刀冷刀测温n n现代冷冻消融技术是在严格温度监控下的靶向治疗技术，离开了实现代冷冻消融技术是在严格温度监控下的靶向治疗技术，离开了实时温度监测，则治疗是完全盲目和危险的。时温度监测，
18、则治疗是完全盲目和危险的。n n国际公认的冷消融治疗标准为：消融区达到国际公认的冷消融治疗标准为：消融区达到-40-40以下两次，才认可以下两次，才认可是完全灭活。任何不能确认此治疗原则的治疗过程，将误导病人、是完全灭活。任何不能确认此治疗原则的治疗过程，将误导病人、引致医疗纠纷。引致医疗纠纷。n n而温度而温度00至至-196-196的冰球，其影像学的表象是完全一样的，根本无的冰球，其影像学的表象是完全一样的，根本无法区分。受到人体组织结构、气体纯度、压力、冷冻设备状况、冷法区分。受到人体组织结构、气体纯度、压力、冷冻设备状况、冷刀物理状态和消毒、靶区状况、人为因素等复杂因素影响，冷刀在刀物
19、理状态和消毒、靶区状况、人为因素等复杂因素影响，冷刀在体内达到的温度也是千差万别的，甚至难以重复的。体内达到的温度也是千差万别的，甚至难以重复的。n n美国冷刀自带测温，可实时监测消融靶区温度。美国冷刀自带测温，可实时监测消融靶区温度。n n以色列冷刀不带测温，在国外使用时，必须在冷刀旁再插入一支测以色列冷刀不带测温，在国外使用时，必须在冷刀旁再插入一支测温探针，这带来额外穿刺伤害和危险。但在国内使用时，很多时不温探针，这带来额外穿刺伤害和危险。但在国内使用时，很多时不再放置测温探针，这违反治疗原则和规范，根本无法确保治疗效果再放置测温探针，这违反治疗原则和规范，根本无法确保治疗效果某种设备三
20、支冷刀某种设备三支冷刀插入冷冻，主机无插入冷冻，主机无任何温度显示，盲任何温度显示，盲目治疗目治疗26不用氦气的不用氦气的“氩氦刀氩氦刀”复古的复古的“先进技术先进技术”n n氩气制冷与氦气加热是氩氦刀的技术特长。氦气加热只局限在刀尖，氩气制冷与氦气加热是氩氦刀的技术特长。氦气加热只局限在刀尖，且热效率为热传导的几百倍，这是氩氦刀治疗的技术基础之一。且热效率为热传导的几百倍，这是氩氦刀治疗的技术基础之一。n n不用氦气加热无法快速加热并爆破冷冻的肿瘤组织，将无法达到治不用氦气加热无法快速加热并爆破冷冻的肿瘤组织，将无法达到治疗效果；也无法保护刀杆经过的正常组织不受损伤。疗效果；也无法保护刀杆经
21、过的正常组织不受损伤。n n电钨丝加热或热气传导，是几十年前液氮（如电钨丝加热或热气传导，是几十年前液氮（如CandelaCandela公司的公司的LCS-LCS-20002000，CMSCMS公司的公司的AccuprobeAccuprobe）、二氧化碳等落后的低温设备使用的）、二氧化碳等落后的低温设备使用的加热方式，属早已淘汰的落后技术。由于电加热效率低而气体比热加热方式，属早已淘汰的落后技术。由于电加热效率低而气体比热极小，导致加热时间长、速度慢，造成局部肿瘤复发率高极小，导致加热时间长、速度慢，造成局部肿瘤复发率高n n深冷的通道中通入高温气体，对穿刺路径带来极大伤害，造成刀杆深冷的通道中通入高温气体，对穿刺路径带来极大伤害，造成刀杆周围组织灼伤等并发症周围组织灼伤等并发症n n使用电热或热气加热的冷冻设备，既是冷冻技术的倒退，也是未经使用电热或热气加热的冷冻设备，既是冷冻技术的倒退，也是未经国家药监局注册批准的无证产品国家药监局注册批准的无证产品27