비뇨기과 실무에서의 전기천공 통합: 새로운 경요도 전극의 설계 및 평가
2026년 3월 20일
이 논문은 표준 비뇨기과 장비와 호환되는 새로 개발된 내시경 전극을 이용한 간편하고 재현 가능한 요도 칼슘 전기천공 방법을 제시합니다. 이 연구는 전기천공술의 요도에 대한 중요한 진전이며, 요로 종양의 혁신적이고 최소 침습 치료법 확장의 길을 열었습니다.
이 연구는 돼지 방광 전기천공을 위한 요도 전극을 평가하여 사용성, 성능, 표준 비뇨기과 기법과의 적합성을 평가합니다. 적절한 기구가 부족해 방광 내 전기천공이 제한됩니다. 이 프로토콜은 경요도 적용을 위한 호환되고 사용자 친화적인 전극을 도입합니다.
우선, 시술에 필요한 장비를 준비하세요. 망원경을 작동하는 채널이 있는 다리에 삽입하고, 기기를 외피에 넣으세요. 식염수는 정맥 주사 튜브로 덮개에 연결된 관개입니다.
관에 식염수를 채우고 공기를 밀어낸 후, 카메라 헤드와 조명 케이블을 망원경 바닥에 부착합니다. 전극 손잡이에 있는 멸균 절연 케이블을 외부 펄스 발생기의 깨끗한 절연 케이블에 연결하세요. 100마이크로초씩 8번의 펄스를 설정하세요.
주파수를 5,000 헤르츠, 전압을 400볼트로 설정하여, 화면에 표시된 필드에서 전압과 전극 거리 비율에 1000볼트/센티미터로 설정하세요. 멸균 포장에서 방광경 바늘을 빼고 바늘 끝 길이를 2밀리미터로 조절하세요. 100밀리그램/밀리리터 칼슘 글루코네이트 병을 준비하고, 필요에 따라 칼슘 글루코네이트를 주사기 하나 이상 채우세요.
주사기, 가능하면 루어 락 주사기를 방광경 바늘의 원위 끝에 연결하세요. 돼지를 수술대 위에 올려놓고 수술 준비를 하세요. 절개경의 관개 시스템을 열고 염수 흐름을 확인하세요.
절개경을 삽입하고, 시각적으로 유도하여 요도를 통해 방광으로 들어갑니다. 방광경 바늘을 브릿지의 작업 채널을 통해 삽입하고 바늘 끝을 시각화하세요. 동물에게 방광경 검사를 시행하고 방광을 검사하세요.
그 후 100밀리그램당 밀리리터 칼슘 글루코네이트 0.3밀리리터를 방광벽에 주입하여 방광벽에 소포를 생성하고, 필요에 따라 칼슘 주사를 반복합니다. 망원경을 제거하고 요도에 외부 보호 피를 남겨두세요. 다음으로 다리를 제거하고 망원경을 요도 전극에 삽입합니다.
망원경과 전극을 시각 안내 하에 블래더에 삽입하세요. 전극 바늘을 칼슘 글루코네이트 주입 부위를 덮는 조직에 넣습니다. 그 후 전기 펄스를 발 페달로 가하거나, 비멸균 조수가 외부 펄스 발생기를 조작해 펄스를 가할 수 있습니다.
펄스 전달 시 가벼운 근육 수축이 나타날 수 있습니다. 외부 펄스 발생기에서 생성된 펄스를 읽어 전기 펄스의 완성과 성공적인 펄스 전달을 확인합니다. 마지막으로, 칼슘 글루코네이트를 주입한 모든 부위를 전기공으로 투여한 후 망원경과 전극을 제거하고 시술 후 관리를 제공합니다.
이 프로토콜은 연구자들이 임상적으로 관련 있는 모델에서 경요도 칼슘 전기천공의 사용성, 안전성 및 성능을 연구할 수 있도록 합니다. 치료 중에는 정확한 전극 배치와 명확한 시각화가 정확한 맥박 전달과 효과적인 치료를 보장하는 데 중요합니다. 향후 연구에는 요광 종양 치료를 위한 칼슘 전기천공술의 임상적 안전성, 타당성 및 치료 효과를 평가하는 최초의 인체 연구가 포함될 예정입니다.
Overview
This study addresses the challenge of treating bladder tumors by introducing a novel transurethral electrode designed for calcium electroporation. The research evaluates the electrode's technical performance and clinical usability in a porcine model, aiming to facilitate seamless integration into existing urological procedures.
Key Study Components
Area of Science
- Uro-oncology
- Medical device engineering
- Electroporation technology
Background
- Bladder tumors remain a significant health concern with limited recent therapeutic advances.
- Electroporation uses electric pulses to permeabilize cell membranes for cytotoxic effects or drug/gene delivery.
- Calcium electroporation is a specific approach using calcium ions to induce cell death.
- Adoption in uro-oncology has been limited by the lack of suitable instruments.
Purpose of Study
- To design a new transurethral electrode compatible with standard urological instruments.
- To assess the electrode's technical performance and usability in a porcine bladder model.
- To demonstrate the feasibility of calcium electroporation using this device.
Methods Used
- Design of a fixed-geometry electrode with two opposing arrays of three needles each.
- Integration with a transurethral resectoscope for endoscopic procedures.
- Calcium injection into the porcine bladder wall followed by electrode placement.
- Application of electric pulses (8 pulses, 100 μs, 5000 Hz, 400 V; 1000 V/cm voltage to electrode distance ratio).
Main Results
- The electrode was successfully inserted and positioned using standard urological techniques.
- Electric pulses were delivered effectively to the targeted bladder area.
- The device's handling and operation closely mirrored established procedures.
- Performance in the porcine model suggests compatibility with human urological practice.
Conclusions
- The new transurethral electrode enables effective calcium electroporation in the bladder.
- Its design allows seamless adaptation by urologists familiar with standard instruments.
- This innovation may facilitate broader adoption of electroporation therapies in uro-oncology.
Frequently Asked Questions
Executive Industry Relevance
Integrating electroporation into urological practice addresses a longstanding gap in bladder tumor intervention by enabling precise, localized delivery of cytotoxic or therapeutic agents. The development of a transurethral electrode compatible with standard urological instruments supports seamless adoption and operational continuity. This innovation enhances predictive confidence at the device-therapy interface, directly impacting early translational and preclinical evaluation in uro-oncology portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct interrogation of electroporation-mediated cytotoxicity and drug delivery in disease-relevant tissue.
- Supports mechanistic de-risking by providing controlled, reproducible electric field exposure in preclinical models.
- Facilitates functional validation of electroporation as a modality for bladder tumor intervention.
Screening & Assay Development
- Prepares validated biological systems for downstream evaluation of electroporation parameters and therapeutic payloads.
- Standardizes electrode placement and pulse delivery, supporting reproducibility and quantitative assessment.
- Enables scalable, platform-based screening of electroporation protocols in urological tissues.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant porcine models to bridge discovery and preclinical validation phases.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by demonstrating technical feasibility and procedural compatibility.
- Provides a foundation for translational biomarker development and therapy optimization in bladder cancer research.
Pipeline & Workflow Integration
This electrode design positions electroporation as a modular capability from early discovery through preclinical validation in uro-oncology workflows.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing of electroporation-mediated effects in anatomically relevant models.
- Screening: Delivers standardized, reproducible electric pulses for comparative protocol evaluation.
- Analytics: Supports quantitative measurement of tissue response and procedural endpoints.
- Translational Research: Bridges device feasibility in animal models to potential human application.
- Enterprise Reuse: Provides a reusable platform for iterative protocol development and cross-study standardization.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in electroporation-based interventions.
- Operational Value: Promotes standardization, reproducibility, and seamless integration with existing urological workflows.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and capital-efficient advancement of device-enabled therapies.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of electroporation modalities in uro-oncology pipelines.
Implementation Considerations
- Requires expertise in urological instrumentation and electroporation protocols.
- Depends on access to compatible resectoscopes and external pulse generators.
- Necessitates cross-team standardization for device assembly and procedural alignment.
- Adaptable to porcine and potentially human bladder models with similar instrumentation.
- Limited to preclinical feasibility until further clinical validation is achieved.
