Methodenartikel

Integration der Elektroporation in die urologische Praxis: Entwurf und Bewertung einer neuen transurethralen Elektrode

DOI:

10.3791/69908

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20. März 2026

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1Department of Urology, Copenhagen University Hospital - Zealand University Hospital Roskilde, 2Department of Clinical Medicine, Faculty of Health and Medical Sciences, University of Copenhagen, 3Department of Veterinary Clinical Sciences, Faculty of Health and Medical Sciences, University of Copenhagen, 4Department of Clinical Oncology and Palliative Care, Copenhagen University Hospital - Zealand University Hospital Roskilde

In diesem Artikel

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Der Artikel stellt eine einfache und reproduzierbare Methode zur transurethralen Kalziumelektroporation mit einer neu entwickelten endoskopischen Elektrode vor, die mit Standard-urologischer Ausrüstung kompatibel ist. Die Studie stellt einen bedeutenden Fortschritt in Richtung transurethraler Anwendung der Elektroporation dar und ebnet den Weg für eine Ausweitung der innovativen und minimalinvasiven Behandlung von Harntumoren.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Blasentumoren stellen eine erhebliche gesundheitliche Herausforderung dar, doch Fortschritte in der Behandlung sind gering. Elektroporation ist der Einsatz kurzer elektrischer Impulse, die Zellmembranen permeabilisieren, mit dem Ziel, einen direkten zytotoxischen Effekt zu erzielen (irreversible Elektroporation) oder zur Arzneimittel- und Genabgabe in Zellen (reversible Elektroporation). In dieser Studie wurde Kalzium verwendet (Calciumelektroporation). Der Einsatz der Elektroporation in der Uro-Onkologie war aufgrund fehlender geeigneter Instrumente begrenzt. Die Studie konzentriert sich auf das Design und die klinische Nutzbarkeit einer neuen transurethralen Elektrode sowie deren technische Leistung bei Schweinen. Diese Elektrode mit fester Geometrie besteht aus zwei gegenüberliegenden Arrays mit jeweils drei Nadeln. Die zentrale Nadel ist von einer imaginären Linie zwischen den beiden äußersten Nadeln verschoben. Dies gewährleistet eine gleichmäßige, quadratische elektrische Feldverteilung. Die Elektrode ist mit einem transurethralen Resectoskop kompatibel und ist ein austauschbares Arbeitselement, durch das das Teleskop eingesetzt wird. Der externe Impulsgenerator ist mit dem Griff verbunden. Verriegelungsmechanismen sorgen für die Ausrichtung der Ausrüstung während der Montage. Die Eignung wurde bei gesunden Schweineblasen bewertet, die dem Menschen ähneln und die Verwendung ähnlicher Instrumente ermöglichen. Unter Vollnarkose wurde das Resectoskop transurethral eingesetzt. Kalzium wurde mit einer endoskopischen Nadel in die Blasenwand injiziert, die Elektrode eingesetzt und die Nadeln in den mit Kalzium injizierten Bereich eingesetzt. Elektrische Impulse wurden angelegt (8 Impulse, 100 μs, 5000 Hz und 400 V, entsprechend einem Verhältnis von 1000 V/cm Spannung zu Elektrodenentfernung). Anschließend wurden die Instrumente zurückgezogen. Der Umgang mit den Instrumenten spiegelt stark etablierte urologische Techniken wider. Die Positionierung der Elektrode wurde visuell gesteuert, und die Pulsabgabe entsprach den üblichen transurethralen Verfahren. Die Impulse wurden erfolgreich abgegeben. Der transurethrale Einsatz und die Leistung der neuen Elektrode in der Blase stimmen mit bestehenden urologischen Instrumenten und Techniken überein, was eine nahtlose Anpassung durch Urologen ermöglicht.

Einleitung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tumoren der Harnblase stellen eine bedeutende globale Gesundheitsbelastung dar. Die hohe Inzidenz und die Tendenz zum Wiederauftreten stellen die Krebserkrankung unter die teuersten Krebsarten 1,2. Außerdem wird erwartet, dass die Inzidenz bis 2040 um etwa 70 % steigt. Trotz der wachsenden Herausforderung blieben therapeutische Innovationen bis vor Kurzem nur wenige4.

Eine aufkommende und vielversprechende Behandlungsmethode ist die Elektroporation, bei der kurze elektrische Impulse auf Zielgewebeangewendet werden. Die Pulse permeabilisieren vorübergehend oder dauerhaft die Zellmembranen und ermöglichen so zwei unterschiedliche therapeutische Mechanismen. Irreversible Elektroporation (IRE), die direkt Zytotoxizitätinduziert 6, und reversible Elektroporation, die die intrazelluläre Abgabe von Medikamenten oder Genen erleichtert7. Elektroporation ist bereits als Behandlungsmethode in anderen medizinischen Bereichen etabliert, wie der Herzablation bei arrhythmischen Herzerkrankungen8 und der Elektrochemotherapie (EKT) bei verschiedenen Krebsarten 9,10,11. Der Einsatz der Elektroporation in der Uro-Onkologie war jedoch begrenzt.

Jüngste Fortschritte in der Elektroporationstherapie umfassen Calciumelektroporation (CaEP). CaEP verwendet das ansonsten ungiftige Kalzium als zytotoxisches Mittel und wurde zuvor gezeigt, dass es Tumore unterschiedlicher Histologienausrottet 12,13,14. Bei kutanen Tumoren werden häufig Nadelelektroden oder -platten mit fester Geometrieverwendet. In einer Phase-I-Beobachtungsstudie von CaEP an wiederkehrenden schleimhautartigen Kopf- und Halstumoren wurde eine flexible Fingerelektrode mit linearen Nadeln sowie eine sechseckige oder lineare Elektrode an einemGriff verwendet. In Studien zu Kolorektal- und Speiseröhrenkrebs wurde CaEP mit Elektroden durchgeführt, die mit den Endoskopen kompatibel waren (Koloskop oder Gastroskop)13,18,19. Die intravesicale CaEP wurde jedoch durch das Fehlen geeigneter Instrumente für den transurethralen Ansatz behindert, und bisher dokumentiert nur ein einziger Bericht die Wirkung der CaEP-Behandlung auf Metastasen von Urothelkarzinomen beim Menschen20.

Die aktuelle Behandlung von Blasentumoren bei primis-Übergangszellkarzinomen (urothelial) ist die transurethrale Resektion (TURBT), bei der ein Resectoskop durch die Harnröhre unter visueller Führung, Spülung und Instrumentenaustausch eingesetzt wird, ermöglicht durch eine Schutzhülle in der Harnröhre. Die Tumore werden mit einer bipolaren Resektionsschleife entfernt, die das Gewebe durchschneiden und gerinnen kann. Angesichts der prozeduralen Ähnlichkeiten zwischen TURBT und Elektroporation mit einer transurethralen Elektrode wäre CaEP ein bedeutender Fortschritt als machbarer und minimalinvasiver Ansatz zur Behandlung von Harnblasenkrebs.

Die neue "OpField-Elektrode" (Abbildung 1) unserer Gruppe ist darauf ausgelegt, das vertraute TURBT-Setup direkt in der Harnblase mit der Elektroporation zu integrieren und ermöglicht eine einfache und innovative therapeutische Option sowohl für nicht-muskelinvasive als auch muskelinvasive Blasentumore. Im vorliegenden Artikel beschreiben wir das Design, die Montage und die in-vivo-Manipulation der ersten transurethralen Elektrode zur Elektroporation in der Harnblase mit direkter endoskopischer Visualisierung.

Die Elektrode ist eine einmalige Elektrode mit fester Geometrie, die aus zwei entgegengesetzten Arrays jeder drei Nadeln besteht. Die Nadeln missen 4 mm in der Länge, und die zentrale Nadel ist ~0,8 mm von einer imaginären Linie zwischen den beiden äußersten Nadeln verschoben. Die versetzte zentrale Nadel sorgt für ein gleichmäßiges, quadratisches elektrisches Feld (Abbildung 2). Das Elektrodenarray besteht aus einem distalen Ende mit bipolarer Konstruktion, mit zwei lasergeschnittenen, gabelartigen Elektroden, die jeweils drei Nadelspitzen haben. Jeder Elektrodenmast ist in einem präzisen Edelstahlrohr montiert und mit medizinischem UV-Kleber übergeformt. Jedes Elektrodenbein ist mit einem medizinischen, polyolefinbasierten Wärmeschrumpf isoliert. Der Griff des Geräts ist 3D-gedruckt mit medizinischem Harz. Diese Untergruppe wird zu 100 % visuell überprüft und vor dem Einzug in die Endmontage im Reinraum gereinigt und desinfiziert. Das vollständig montierte Gerät wird in einem wärmeversiegelten Tyvek-Sterilisationsbeutel verpackt und mit E-Strahlstrahlung sterilisiert. Die Elektrode ist kompatibel mit einem transurethralen Resectoskop, das für TURBT verwendet wird, und fungiert als austauschbares Arbeitselement, durch das das Teleskop eingesetzt wird. Der externe Impulsgenerator wird mit dem Griff verbunden und die Verriegelungsmechanismen sorgen für die Ausrichtung der Geräte während der Montage.

Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil von CaEP im Vergleich zur EKT ist die Verwendung des ungiftigen Kalziums als therapeutisches Mittel zum Nutzen sowohl der Patienten als auch des medizinischen Personals21.

In vivo werden die potenzielle klinische Verbreitung, das Nutzererlebnis und die praktischen Eigenschaften der Elektrode bewertet, und ihre Kompatibilität sowie Leistung mit standardisierten urologischen Instrumenten für transurethrale und endoskopische Anwendungen werden bewertet. Dieser Teil wird bei Schweinen durchgeführt, die ähnlich groß wie Menschen sind, und daher werden die gleichen Instrumente verwendet werden. Ein schematisches Diagramm des Verfahrens ist in Abbildung 3 dargestellt.

Protokoll

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Verwenden Sie vier bis fünf Monate alte gesunde Schweine mit einem Gewicht von 50–80 kg (Sus scrofa domesticus, Weibchen), da ihre Harnblasen denen des Menschen ähneln. Die Größe der Schweine ermöglicht die Verwendung derselben transurethralen endoskopischen Instrumente wie beim Menschen. Betäuben Sie die Schweine gemäß institutionellen Richtlinien (i.m. Ketamin (7-10 mg·kg -1), Dexmedetomidin (20-40 μg·kg -1) und Butorphanol (0,1-0,2 mg·kg -1) als Präanästhetikum sowie I.V. Propofol (0,3-0,5 mg·kg -1) und Sevofluran in 60 % Sauerstoff für ein Gezeitenvolumen von 10 mL· kg -1 als Anästhesie).

Ethikerklärung
Die Tierversuche werden gemäß der Genehmigung der Tierversuchsinspektion (Genehmigungsnummer 2024-15-0201-01759) durchgeführt und folgen den Richtlinien des Europäischen Übereinkommens zum Schutz von Wirbeltieren, die für experimentelle und andere wissenschaftliche Zwecke verwendet werden.

1. Vorbereitung der Instrumente und Ausrüstung

HINWEIS: Das sterile Resectoskop wird von Personal mit sterilen Kitteln und Handschuhen auf einem Tisch mit sterilen Vorhängen zusammengesetzt. Für die Behandlung sind zwei Ärzte anwesend, die in transurethralen Verfahren erfahren sind. Man übernimmt das Einsetzen und die Bearbeitung der Instrumente im Ferkel; der andere fungiert als Assistent.

  1. Setzen Sie das Teleskop in eine Brücke mit einem funktionierenden Kanal.
  2. Stecken Sie die Instrumente in die Scheide.
  3. Kochsalzlösung mit einem intravenösen Schlauch an das Bewässerungssystem an der Scheide verbinden.
  4. Öffne das Schlauchset, fülle den Schlauch mit Kochsalzlösung und verdränge die Luft.
  5. Befestigen Sie den Kamerakopf und das Beleuchtungskabel an der Teleskopbasis.
  6. Verbinden Sie die sterile transurethrale Ausrüstung mit der sauberen Visualisierungsplattform, um ein Echtzeitbild auf dem verbundenen Bildschirm zu erzeugen.
    HINWEIS: Dies wird mit Unterstützung von nicht sterilem Personal durchgeführt. Vor dem Eingriff wird das Bild weiß abgebildet, um sicherzustellen, dass weiße Objekte, die von der Kamera aufgenommen wurden, weiß erscheinen. Alle Verriegelungsmechanismen müssen vollständig gesichert sein, um Fehlstellungen oder Trennungen zu verhindern und eine ordnungsgemäße Bewässerung während des Eingriffs zu gewährleisten.

2. Herstellung der transurethralen Elektrode

  1. Nehmen Sie die Elektrode aus der sterilen Verpackung.
  2. Verbinden Sie die Elektrode mit dem externen Impulsgenerator, indem das sterile isolierte Kabel am Griff der Elektrode mit dem sauber isolierten Kabel am externen Pulsgenerator verbunden wird.

3. Externer Impulsgenerator

  1. Wählen Sie die lineare Elektrodeneinstellung auf dem Display, da diese mit der transurethralen Elektrode kompatibel ist.
  2. Stellen Sie 8 Impulse von 100 μs, Frequenz 5000 Hz und Spannung 400 V ein, was dem Verhältnis von 1000 V/cm Spannung zu Elektrodenentfernung in den vorgesehenen Feldern auf dem Bildschirm entspricht.

4. Injektionsnadel und Kalziumglukonat

VORSICHT: Verwenden Sie Calciumglukonat gemäß den institutionellen Sicherheitsvorschriften. Entsorgen Sie Calciumgluconat als gefährlichen Abfall.

  1. Nehmen Sie die Zystoskopiennadel aus der sterilen Verpackung und passen Sie die Nadelspitzenlänge auf 2 mm an.
  2. Besorge eine Flasche Calciumglukonat 100 mg·mL-1.
  3. Füllen Sie eine oder mehrere Spritzen mit dem benötigten Kalziumglukonat.
  4. Verbinden Sie die Spritze (vorzugsweise mit einer Luer-Lock-Spritze) am distalen Ende der Zystoskopiennadel.
    HINWEIS: 2.2.-4.2. werden mit Unterstützung von nicht sterilem Personal durchgeführt. Die Verwendung anderer Kalziumverbindungen mit derselben Molarität wie Kalzium ist möglich22.

5. Zubereitung des Schweins

  1. Stellen Sie das Schwein in eine dorsale Lithotomie-Position und das Gesäß an der Kante des Operationstischs ausgerichtet.
  2. Sichern Sie einen Flüssigkeitsbeutel mit Drainage, der für transurethrale Eingriffe verwendet wird, unter dem Schwein.
  3. Reinige die Vulva mit Wasser und Seife. Gel zur Desinfektion und Analgesie in die Harnröhre einbringen.

6. Calcium-Elektroporationsverfahren

  1. Öffnen Sie das Bewässerungssystem am Resectoskop und bestätigen Sie den Kochsalzwasserfluss.
  2. Führe das Resectoskop ein, das visuell durch die Harnröhre in die Harnblase geführt wird.
  3. Stoppen Sie den Kochsalzfluss, sobald das Resectoskop installiert ist. Entleeren Sie die Blase von Resturin.
  4. Setzen Sie den Zustrom von Kochsalzwasser fort, bis die Harnblase gefüllt ist.
  5. Führen Sie eine Zystoskopie durch und inspizieren Sie die gesamte Blase.
  6. Führe die Zystoskopinadel durch den Arbeitskanal des Stegs ein und visualisiere die Spitze der Nadel.
  7. Injizieren Sie 0,3 ml Calciumglukonat 100 mg·mL -1 in die Blasenwand, um ein Vesikel in der Blasenwand zu erzeugen.
    HINWEIS: Die Kalziuminjektion wird bei Bedarf wiederholt, um eine vollständige Abdeckung des Elektroporationsbereichs sicherzustellen. Während des gesamten Eingriffs wird die Spülung kontinuierlich angepasst, um eine optimale Sicht auf die Blasenwand zu gewährleisten.
  8. Entfernen Sie die Zystoskopie-Nadel.
  9. Nimm das Teleskop ab. Lassen Sie die äußere Schutzhülle in der Harnröhre.
  10. Entferne die Brücke.
  11. Setzen Sie das Teleskop in die transurethrale Elektrode ein.
  12. Setzen Sie das Teleskop und die Elektrode unter visueller Führung in die Hülle der Blase.
  13. Setzen Sie die Elektrodennadeln in das Gewebe und bedecken die mit Calciumglukonat injizierten Bereiche.
  14. Die elektrischen Impulse werden entweder vom Chirurgen mit dem Fußpedal oder von einem nicht-sterilen Assistenten angewendet, der den externen Pulsgenerator bedient. Zuerst benutze die "Lade"-Taste und anschließend die "Puls"-Taste.
  15. Bestätigen Sie den Abschluss der elektrischen Impulse und die erfolgreiche Impulsabgabe, indem Sie die vom Gerät erzeugten Impulse (Spannung) und die an das Gewebe (Strom) abgegebenen Pulse auf dem externen Impulsgenerator auslesen.
    HINWEIS: Leichte Muskelkontraktionen können während der Pulsabgabe auftreten. Als Sicherheitsmaßnahme können während des Eingriffs Muskelrelaxantien verabreicht werden. Die Elektroporation sollte unmittelbar nach der Kalziuminjektion durchgeführt werden. Während der Behandlung von mehreren/größeren Tumoren wird der Wechsel zwischen Kalziuminjektion und Elektroporation empfohlen. Theoretisch kann das Protokoll nach der Behandlung von CaEP pausiert werden, was jedoch nicht ratsam ist, da die Behandlung unter Vollnarkose erfolgt.

7. Nachbehandlungsregime

  1. Entfernen Sie das Teleskop und die Elektrode, wenn jeder mit Calciumglukonat injizierte Bereich elektroporiert wurde.
  2. Leere die Blase.
  3. Entfernen Sie das Resectoskop vorsichtig mit der äußeren Hülle mit einem Obturator.
  4. Beenden Sie die Vollnarkose und Medikamente.
  5. Lass das Schwein gemäß den institutionellen Richtlinien aufwachen.
  6. Behandle postoperative Schmerzen bei Bedarf gemäß den institutionellen Vorgaben.
  7. Entsorgen Sie die Elektrode als scharfen Abfall.

Ergebnisse

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Eine Voruntersuchung an 3 Schweinen mit einem Gewicht von 30–40 kg führte zu einer erfolgreichen Elektroporation, aber zwei der Schweine mussten postoperativ eingeschläfert werden, eines wegen Harnröhrenblutungen und das andere wegen unbeabsichtigter intraperitonealer Injektion von Tinte zur Markierung der Behandlungsstellen. Daher wurden in der Hauptstudie größere Schweine mit einem Gewicht von etwa 80 kg verwendet, und die Injektion von Tinte galt als unnötig. Insgesamt wurden 27 Bereiche bei 7 Schweinen behandelt, darunter 5 Läsionen, die mit Calciumglukonat ohne Elektroporation injiziert wurden, und 5 Läsionen nur mit Elektroporation. Insgesamt wurden 176 Hülsenfrüchte verabreicht. Die angelegte Spannung betrug 400 V, und der Strom lag zwischen 3 und 4 A.

Die Behandlung wurde von einem auf transurethrale Chirurgie spezialisierten Urologen durchgeführt. Das Einsetzen und Bearbeiten der Elektrode spiegelt etablierte urologische Techniken stark wider. Insbesondere war die Handhabung der Instrumente für das Operationsteam intuitiv und spiegelte die Vertrautheit mit den Bewegungen wider, die bei Eingriffen wie TURBT erforderlich sind. Die Elektrode wurde in der Blasenwand unter kontinuierlicher visueller Anleitung positioniert, um eine genaue Platzierung im Gewebe sicherzustellen. Die Puls- und Stromabgabe (8 Impulse von 100 μs, 5000 Hz und 400 V, entsprechend dem Verhältnis von 1000 V/cm Spannung zu Elektroden) war erfolgreich, konstant und in allen Fällen stabil gemäß den Messwerten des externen Impulsgenerators; und das Verfahren entsprach dem konventionellen Resektionsschleifen. Die Studie bestätigte das hohe Maß an Vertrautheit und die einfache Einführung für Urologen für die klinische Integration.

Zystoskopische Untersuchungen der Blase 5 und 7 Tage nach CaEP zeigten verdickte Schleimhaut mit Ödemen, Erythem und kleinen Blutungen. In allen Fällen war die Blasenwand intakt und ohne Perforationen. Nach Euthanasie und Ausweihung waren die Blasen mit Flüssigkeit gefüllt, die Wände noch intakt, und Verkalkungen waren durch durchsichtige Wände sichtbar. Ähnliche Veränderungen wurden in der Blase beobachtet, die nur mit Kalziuminjektionen behandelt wurde, während die Elektroporation allein nur eine minimale Blutung und keine weiteren Veränderungen zeigte. Alle anderen Bauchorgane waren normal.

FAZIT:
Die Anwendung der neuen transurethralen Elektrode in der Harnblase zeigt die Ausrichtung auf etablierte urologische Instrumente und Techniken. Die prozedurale Ähnlichkeit zur konventionellen transurethralen Chirurgie sowie die Stabilität von Puls und Stromversorgung unterstützen eine schnelle und nahtlose Übergang in die klinische Urologie. Die klinische Umsetzung ist geplant, mit einer ersten Studie am Menschen zu beginnen, bei der CaEP und die transurethrale Elektrode bei Patienten mit fortgeschrittenem Blasenkrebs untersucht werden.

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Abbildung 1. Prototyp der transurethralen Elektrode. Die Elektrode ist kompatibel mit einem transurethralen Resectoskop, das für TURBT verwendet wird. Die Elektrode ist ein austauschbares Arbeitselement. Das Teleskop wird in die Elektrode eingesetzt, was die visuelle Platzierung der Nadeln in der Blasenwand ermöglicht. Der externe Impulsgenerator ist mit dem Elektrodengriff verbunden. Verriegelungsmechanismen sorgen dafür, dass die Ausrüstung während der Montage ausgerichtet ist. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

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Abbildung 2. (A) Eine schematische Darstellung des aktiven Teils der Elektrode. Die Elektrode mit fester Geometrie besteht aus zwei entgegengesetzten Arrays mit jeweils drei Nadeln. Die zentrale Nadel in jedem Array ist von einer imaginären Linie zwischen den beiden äußersten Nadeln verschoben. Die Anordnung der Nadeln sorgt für eine gleichmäßige, quadratische elektrische Feldverteilung. Die Messungen liegen in mm. (B) Der aktive Teil der Elektrode. In einer Hufeisen-Konfiguration werden die beiden Nadelreihen mit der versetzten zentralen Nadel platziert. Der Teleskopkanal ist oben auf dem Foto sichtbar. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

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Abbildung 3. Eine schematische Darstellung des CaEP-Verfahrens, die die wichtigsten Verfahrensphasen hervorhebt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Diskussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Das Protokoll beschreibt den Einsatz einer neuen transurethralen OpField-Elektrode für CaEP in der Schweineblase und stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Anwendung der Elektroporation in der Urologiedar 23. Eine Stärke der Methode ist ihre nahtlose Integration in Standard-urologische Geräte. Die Kompatibilität ermöglicht einen genauen Vergleich mit TURBT und unterstützt aufgrund der prozeduralen Ähnlichkeit sofortige Einführung im klinischen Umfeld. Die Dauer von CaEP und TURBT hängt von der Größe des Tumors ab, aber die Dauer der Eingriffe ist ähnlich. Das festgeometrische Design der Elektrode gewährleistet eine homogene elektrische Feldverteilung, die für eine konstante Elektroporationswirksamkeit unerlässlich ist.

Mehrere Schritte im Protokoll sind wichtig, um eine erfolgreiche Ausführung zu gewährleisten. Dazu gehört eine ordnungsgemäße Bewässerung, um während des Eingriffs eine optimale Sicht zu gewährleisten. Eine ordnungsgemäße Montage und Verriegelung der Komponenten des Resectoskops und der Elektrode ist entscheidend für Stabilität und Sicherheit. Schlechte Sicht, jede Fehlausrichtung oder Trennung könnten die Genauigkeit der Nadelplatzierung und die Pulsabgabe beeinträchtigen. Eine erfolgreiche Behandlung hängt auch von der präzisen visuellen Platzierung der Elektrodennadeln in die mit Kalzium injizierte Stelle ab. Anpassungen des Protokolls können je nach Tumorgröße und Blasenmerkmalen notwendig sein. Veränderungen des Kalziumvolumens können erforderlich sein, um die Tumore vollständig zu bedecken. Das Bewässerungssystem kann angepasst werden, wenn die Sicht schlecht ist. Im Falle eines fehlgeschlagenen Pulsabgabes sorgt das Rückkopplungssystem des externen Generators für eine sofortige Benachrichtigung und ermöglicht eine schnelle Identifizierung von Verbindungs-, Kontakt- oder Platzierungsproblemen. Wenn die Impulsabgabe fehlschlägt, sollten die Kabel korrekt angeschlossen und ausreichend Kontakt der Elektrode zum Gewebe gewährleistet sein. Verbinden Sie die Kabel der Elektrode wieder mit dem externen Impulsgenerator oder positionieren Sie die Nadeln im Gewebe, falls nötig.

Der Einsatz von Muskelrelaxantien beim Menschen wird als wichtig erachtet, um starke Beckenkontraktionen während der Pulsabgabe zu verhindern; deren Auslass kann zu Muskelkontraktionen, möglicher Blasenwandperforation, postoperativen Schmerzen und unnötigen Verfahrensschwierigkeitenführen 24,25. In der vorliegenden Studie zeigten die Schweine keine Anzeichen von Unbehagen im Zusammenhang mit dem Harnweg; und Perforation, thermische Effekte, Blutungen oder Harnröhrentraumata wurden nicht als Folge der Elektroporation festgestellt.

Außerdem verwendet CaEP im Gegensatz zur EKT, die toxische Medikamente erfordert, ein ungiftiges und leicht verfügbares Mittel, und die Komplexität des Handhabers mit Chemotherapeutika während der Operation wird vermieden21. Chirurgische Komplikationen wie Blutungen oder Perforationen ähneln denen bei TURBT und werden entsprechendbehandelt.

Trotz weiterer Vorteile hat die Methode gewisse Einschränkungen. Die Platzierung der Elektrode kann bei schlecht zugänglichen Tumoren in schwierigen anatomischen Bereichen problematisch sein. In der Schweinestudie ist die hintere Wand aufgrund der länglichen Form der Schweineblase schwer erreichbar. Dies geschah während der Studie zweimal und wurde durch Entleeren der Blase, Reduzierung der Dehnung und Druck auf den Bauch des Schweins mit der Hand (vom Chirurgen) behoben. Die Elektrode liefert Pulse nur an Gewebe, das direkt von den Nadeln durchdrungen wird, und große oder multifokale Tumore können eine Neupositionierung und/oder mehrere Einsätze erfordern.

Neben ihrer Verwendung in CaEP könnte die neue Elektrode auch für andere Modalitäten wie IRE, Gentherapie und ECT16,23 angepasst werden. Außerdem kann es eine Alternative zu umfangreichen chirurgischen Optionen wie einer Zystektomie sein.

CaEP könnte auch kosteneffizient sein. Eine einzige Behandlung mit CaEP kann ausreichen und wiederholt die Anwendung von Chemotherapeutika oder Immuntherapieerspart. Schließlich könnte die Elektrode ein Mittel für translationale Studien zur elektroporationsvermittelten immunogenen Zelltherapie, Zelltod und systemischem Immungedächtnis bieten – möglicherweise in Kombination mit Immuntherapien 11,12,20.

Zusammenfassend führt das Protokoll eine neuartige, reproduzierbare und klinisch anpassungsfähige Methode zur endoskopischen Elektroporation in der Harnblase vor. Die neu entwickelte Elektrode behebt langjährige Hindernisse, indem sie ein Werkzeug bietet, das technisch mit der Standardausstattung übereinstimmt und einfach zu bedienen ist. Obwohl einige Einschränkungen bestehen, bietet das Design großes Potenzial für die klinische Anwendung in minimalinvasiven Krebstherapien, und die Ergebnisse ebnen den Weg für die erste klinische Studie am Menschen, die die Sicherheit und Wirkung von transurethralem CaEP bei Patienten mit fortgeschrittenem Blasenkrebs bewerten soll.

Offenlegungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Autoren geben folgende Interessenkonflikte offen. JLV ist Mitglied der Beiräte von AMBU, Lina Medical, Photocure, MSD, Janssen und Olympus und war als eingeladener Redner für Olympus und Medac tätig. JLV und JG sind gemeinsame Erfinder der patentierten OpField-Elektrode: Eine Elektrodenbaugruppe zur verbesserten elektrischen Feldverteilung (PCT/EP2019/080198). JG hält ein Patent für Calcium-Elektroporation: Therapeutische Anwendungen der Calcium-Elektroporation zur effektiven Induzierung von Tumornekrose (PCT/DK2012/050496). Kein anderer Autor hat einen Interessenkonflikt zu erklären.

Danksagungen

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Die Studie wird durch Fördermittel von Innoexplorer (Zuschussnummer 5287-00042B) und Beta finanziert. Gesundheit (ID: 2023-1486 und ID: 2024-1834) sowie von Region Sjællands Forskningsfond, Agnethe Løvgreens Fond und Christian Larsen og Dommer Ellen Larsens Legat.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Calciumglukonat 100 mg/mLB.Braun (Deutschland) 
KatheterisationsgelMedac (Faxe, Dänemark)Instillagel
Sauber isoliertes Kabel für den externen ImpulsgeneratorIGEA (Carpi, Italien)
Zystoskopie-NadelLaborie (NH, USA)InjeTAK
Einweg-Plastik-Sterilkameraabdeckung
Vorhänge für transurethrale Eingriffe mit Flüssigkeitsabholbeutel und Drainage
Externer ImpulsgeneratorIGEA (Carpi, Italien)Cliniporator EPS01; IGEA, einschließlich Fußpedal falls nötig 
Intravenöses Röhrenset
Schleifenresektions-ArbeitselementOlympus (Tokio, Japan)
Resectoskop Kap. 27Olympus (Tokio, Japan)Inkl. Teleskop, Brücke mit Arbeitskanal, innere und äußere Hülle, Obturator
Kochsalzlösung in einem 3-Liter-Beutel
Sterile Vorhänge für den Tisch
Sterile Handschuhe
Steriler OP-Kittel für die Assistentin
SpritzeAm besten mit Luer-Lock
Die OpField-ElektrodeSoltech (Må lø v, Dänemark)Endoskopische Elektrode
Urologe, steriler Chirurgenkittel
VisualisierungsplattformOlympus (Tokio, Japan)Inkl. Lightning-Kabel, Kamerakopf

Referenzen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Scilipoti, P., et al. The financial burden of localized and metastatic bladder cancer. Eur Urol. 87 (5), 536-550 (2025).
  2. Cookson, M. S. The economics of bladder cancer in the us: Increasing costs and unsustainable patterns. Urol Times. 53 (02), 37(2025).
  3. Zhang, Y., et al. The global landscape of bladder cancer incidence and mortality in 2020 and projections to 2040. J Glob Health. 13, 04109(2023).
  4. Patel, V. G., Oh, W. K., Galsky, M. D. Treatment of muscle-invasive and advanced bladder cancer in 2020. CA Cancer J Clin. 70 (5), 404-423 (2020).
  5. Hoejholt, K. L., et al. Calcium electroporation and electrochemotherapy for cancer treatment: Importance of cell membrane composition investigated by lipidomics, calorimetry and in vitro efficacy. Sci Rep. 9 (1), 4758(2019).
  6. Tasu, J. P., Tougeron, D., Rols, M. P. Irreversible electroporation and electrochemotherapy in oncology: State of the art. Diagn Interv Imaging. 103 (11), 499-509 (2022).
  7. Campana, L. G., et al. Pulsed electric fields in oncology: A snapshot of current clinical practices and research directions from the 4th world congress of electroporation. Cancers (Basel). 15 (13), (2023).
  8. Jacobs, E. J., Rubinsky, B., Davalos, R. V. Pulsed field ablation in medicine: Irreversible electroporation and electropermeabilization theory and applications. Radiol Oncol. 59 (1), 1-22 (2025).
  9. Bastrup, F. A., Vissing, M., Gehl, J. Electrochemotherapy with intravenous bleomycin for patients with cutaneous malignancies, across tumour histology: A systematic review. Acta Oncol. 61 (9), 1093-1104 (2022).
  10. Bertino, G., et al. Electrochemotherapy for the treatment of cutaneous squamous cell carcinoma: The inspect experience (2008-2020). Front Oncol. 12, 951662(2022).
  11. Falk, H., et al. Electrochemotherapy and calcium electroporation inducing a systemic immune response with local and distant remission of tumors in a patient with malignant melanoma - a case report. Acta Oncol. 56 (8), 1126-1131 (2017).
  12. Falk, H., et al. Calcium electroporation induces tumor eradication, long-lasting immunity and cytokine responses in the ct26 colon cancer mouse model. Oncoimmunology. 6 (5), e1301332(2017).
  13. Broholm, M., et al. Endoscopic calcium electroporation for colorectal cancer: A phase i study. Endosc Int Open. 11 (5), E451-E459 (2023).
  14. Falk, H., Matthiessen, L. W., Wooler, G., Gehl, J. Calcium electroporation for treatment of cutaneous metastases; a randomized double-blinded phase ii study, comparing the effect of calcium electroporation with electrochemotherapy. Acta Oncol. 57 (3), 311-319 (2018).
  15. Frandsen, S. K., Vissing, M., Gehl, J. A comprehensive review of calcium electroporation -a novel cancer treatment modality. Cancers (Basel). 12 (2), (2020).
  16. Gehl, J., et al. Updated standard operating procedures for electrochemotherapy of cutaneous tumours and skin metastases. Acta Oncol. 57 (7), 874-882 (2018).
  17. Plaschke, C. C., et al. Calcium electroporation for recurrent head and neck cancer: A clinical phase i study. Laryngoscope Investig Otolaryngol. 4 (1), 49-56 (2019).
  18. Broholm, M., et al. Neoadjuvant calcium electroporation for potentially curable colorectal cancer. Surg Endosc. 38 (2), 697-705 (2024).
  19. Egeland, C., Baeksgaard, L., Gehl, J., Gogenur, I., Achiam, M. P. Palliative treatment of esophageal cancer using calcium electroporation. Cancers (Basel). 14 (21), (2022).
  20. Vissing, M., et al. Calcium electroporation as an adjunct therapy for pembrolizumab-resistant bladder cancer: A case report. Acta Oncol. 62 (6), 614-620 (2023).
  21. Shiwani, T., Singh Dhesi, S., Wah, T. M. Reversible electroporation for cancer therapy. Br J Radiol. 98 (1167), 313-320 (2025).
  22. Frandsen, S. K., Gissel, H., Hojman, P., Eriksen, J., Gehl, J. Calcium electroporation in three cell lines: A comparison of bleomycin and calcium, calcium compounds, and pulsing conditions. Biochim Biophys Acta. 1840 (3), 1204-1208 (2014).
  23. Kielbik, A., Szlasa, W., Saczko, J., Kulbacka, J. Electroporation-based treatments in urology. Cancers (Basel). 12 (8), 2208(2020).
  24. Panagoda, P. I., Vasdev, N., Gowrie-Mohan, S. Avoiding the obturator jerk during TURBT. Curr Urol. 12 (1), 1-5 (2018).
  25. Osman, Y., et al. Bladder perforation as a complication of transurethral resection of bladder tumors: The predictors, management, and its impact in a series of 1570 at a tertiary urology institute. Int Urol Nephrol. 55 (9), 2161-2167 (2023).
  26. Szewczyk, A., et al. Advancing cancer therapy: Mechanisms, efficacy, and limitations of calcium electroporation. Biochim Biophys Acta Rev Cancer. 1880 (3), 189319(2025).

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