泌尿科实践中电穿孔的整合：新型经尿道电极的设计与评估
2026年3月20日
本文提出了一种使用新开发的内镜电极，兼容标准泌尿设备，进行经尿道钙离子穿孔的简便且可重复的方法。该研究是电穿孔经尿道应用的重要进展，为尿路肿瘤创新和微创治疗的扩展铺平了道路。
本研究评估了一种经尿道电极用于猪膀胱电穿孔，评估其可用性、性能及与标准泌尿技术的兼容性。缺乏合适的仪器导致膀胱内电穿孔受限。该方案引入了兼容且用户友好的经尿道电极。
首先，准备手术所需的设备。将望远镜插入带有工作通道的桥梁中，并将仪器插入鞘中。生理盐水时，用静脉输液管连接到鞘的冲洗系统。
在用生理盐水填充管子并排开空气后，将相机头和照明线连接到望远镜底座上。将电极手柄处的无菌绝缘电缆连接到外部脉冲发生器处的干净绝缘电缆。设置八次脉冲，每脉冲100微秒。
将频率设置为5,000赫兹，电压为400伏，对应屏幕上指定场中电压与电极距离比值1000伏每厘米。将膀胱镜针从无菌包装中取出，并将针尖长度调整为两毫米。准备一瓶100毫克/毫升的葡萄糖酸钙，按需装入一个或多个注射器。
将注射器，最好是诱饵锁定注射器连接到膀胱镜针的远端。把猪放在手术台上，准备手术。打开切除镜的灌溉系统，确认盐水流量。
插入切除镜，通过视线引导通过尿道进入膀胱。将膀胱镜针穿过桥梁的工作通道，观察针头尖端。对动物进行膀胱镜检查并检查膀胱。
然后，向膀胱壁注射0.3毫升100毫克/毫升的葡萄糖酸钙，形成膀胱壁囊泡，并根据需要重复钙注射。取出望远镜，留下外层保护套留在尿道内。接着，拆除桥梁，将望远镜插入经尿道电极。
在目视引导下，将望远镜和电极插入护套内膀胱。将电极针插入覆盖葡萄糖酸钙注射区域的组织中。然后，使用脚踏板施加电脉冲，或让非无菌助手操作外部脉冲发生器来施加脉冲。
脉搏传递时，可能会出现轻微的肌肉收缩。通过读取外部脉冲发生器产生的脉冲，确认电脉冲完成并成功传递脉冲。最后，当所有注射葡萄糖酸钙的区域都电插完毕，取出望远镜和电极，并为动物提供术后护理。
该方案使研究人员能够在临床相关模型中研究经尿道钙离子电穿孔的可用性、安全性和性能。治疗过程中，准确放置电极和清晰观察对于确保脉搏准确传递和有效治疗至关重要。未来研究将包括首批人体研究，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递送药物/基因。
- 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，包含两组相对的针阵列，每组三个针。
- 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。
- 设备的操作与使用过程与既定操作流程高度一致。
- 在猪模型中的表现表明该设备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。
- 其设计便于熟悉标准器械的泌尿科医生无缝适应。
- 该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
行业重要性概述
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，填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，直接推动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。
- 促进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
- 为电穿孔参数和治疗性载荷的下游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。
- 为膀胱癌研究中转化生物标志物的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：支持对组织反应及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。
- 依赖于兼容的经尿道电切镜和外部脉冲发生器的可用性。
- 需要多团队协作对设备组装和操作流程进行标准化。
- 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。
- 在获得进一步临床验证之前，仅限于临床前可行性研究。
