NANOKNIFE™ / IRE Tümör Ablasyon

Nanoknife™ sistemi vücuttaki yumuşak dokuları tahrip ettiği için diğer lokal ablatif tedavilerle benzerlik gösterir ama bu ablasyonu alternatif yollarla gerçekleştirir ve lokal ablatif tedavilerin en ileri aşamasıdır.

Nanoknife™ (IRE) yöntemi non-termal yani sıcak veya soğuk yaratılmayan ısı etkisi olmayan bir ablasyon yöntemidir. Sadece hücre düzeyinde kanser hücrelerinin ölümü gerçekleştirdiğinden, doku koruma özelliği vardır.

NANOKNIFE IRE ABLASYON JENERATÖRÜ

Nanoknife™ damarların kollajen yapısını bozmadan, endotel ve düz kas hücrelerine yaptığı minimal hasar ile onarım ve hızlı düzelme şansı verdiği için damar açıklığını sağlayabilmektedir. Termal bir etkisi olmadığından IRE ablasyon işlemi sırasında oluşturulan elektrik alanı bölgelerinde bulunan termal bakımdan hassas kapsüler zarlar, damarlar, safra kanalları ve nörovasküler demetler gibi bazı bağ dokularıyla nörolojik dokular korunabilmektedir.

Nanoknife™ cerrahi olarak müdahale edilemeyen ve bilinen lokal ablatif tedavi yöntemleriyle tedavi edilemeyen, Lokal İleri Evre olarak kabul edilen damar invazyonu gözlenen pankreas kanserlerinde, prostat nörovasküler demetini etkileyen prostat kanserlerinde, damar ve safra yolu komşuluğundaki HCC ve metastatik karaciğer tümörlerinde, santral yerleşimli böbrek tümörlerinde,  hava yollarına ve büyük damarlara yakın yerleşimli santral akciğer tümörlerinde önemli bir tedavi seçeneği konumundadır.

ELEKTROPORASYON NEDİR?

Hücre zarı geçirgenliği olan hücrelere iki elektrik yüzeyi arasında Düşük Enerjili Doğru Akım (LEDC) uygulayarak bir elektrik alanı oluşturulursa hücre zarlarında geçici veya kalıcı geçirgenlik sağlanabilir. Buna Elektroporasyon denir.

DÖNÜŞÜMLÜ (REVERSIBLE) ELEKTROPORASYON

Dönüşümlü yani geçici elektroporasyon hücre içine bir takım maddelerin (ilaç, DNA/RNA zincirleri) yerleştirilmesini sağlar ve işlem sonrasında hücre zarları ve yapıları sağlam kaldığı için hücre homeostazı bozulmaz, hücreler canlı kalır.

 IRE / DÖNÜŞÜMSÜZ (IRREVERSIBLE) ELEKTROPORASYON

Nanoknife™, IRE Tümör Ablasyon tedavisinin ticari adıdır. Adını hücre duvarında oluşturduğu Nano ölçekli değişiklikten alır.

Eğer iki elektrik yüzeyi arasında kalan hücreye yeterli büyüklükte ve sürede LEDC/düşük enerjili doğru akım verilirse hücre çift lipid katmanında nano ölçekli bozulmaya yol açan denge bozucu elektrik alanları (potansiyelleri) oluşur.  Oluşan elektrik alanı içinde kalan hücrelerin zarlarında dönüşümsüz yani kalıcı geçirgenliğe yol açan porlar oluşur. Bu işlem sonrası hücreler, hücre içinde kalsiyum azalması ve hücre zarında sodyum/potasyum gradiyent kaybı  (homeostazi kaybı) nedeniyle ölürler.  Kalıcı geçirgenliğin olduğu bu işleme günümüzde “Irreversible  (Dönüşümsüz/Kalıcı) Elektroporasyon”  veya IRE adı verilir.

AngioDynamics Nanoknife™ IRE Tümör Ablasyon özellikleri:

1. Isı Kaybına (Heat Sink) duyarlı değildir. IRE termal olmayan elektrik alanına bağlı bir olaydır. Bu nedenle hedef ablasyon bölgesinde bulunan anatomik yapılara bağlı ısı kayıplarına (Heat sink: Radyofrekans , HIFU, Mikrodalga ablasyon) veya ısı kaynaklarına (Heat sources: Kriyoablasyon) duyarlı değildir.

2. Doku Koruma Özelliği vardır. Termal bir etkisi olmadığından IRE işlemi sırasında oluşturulan elektrik alanı bölgelerinde bulunan termal bakımdan hassas kapsüler zarlar, damarlar, safra kanalları ve nörovasküler demetler gibi bazı bağ dokuları ve nörolojik dokular korunabilmektedir. IRE cerrahi olarak müdahale edilemeyen ve bilinen lokal ablatif tedavi yöntemleriyle tedavi edilemeyen, damar invazyonu gözlenen pankreas kanserlerinde, damar ve safra yolu komşuluğundaki HCC ve metastatik karaciğer tümörlerinde, santral yerleşimli böbrek tümörlerinde, prostat nörovasküler demetini etkileyen prostat kanserlerinde, hava yollarına ve büyük damarlara yakın yerleşimli santral akciğer tümörlerinde önemli bir tedavi seçeneği konumuna gelmektedir.

3. Isı kaybına (Heat Sink)/kaynaklara duyarlı değildir – IRE, termal olmayan elektrik alanına bağlı bir süreçtir. Bu nedenle doku dışında ablasyon bölgesinde bulunan anatomik yapılara bağlı ısı kayıplarına (heat sink) (RFA, HIFU veya mikrodalga gibi yöntemlerde gözlenebilecek) veya ısı kaynaklarına ( heat sources) (kriyoablasyon gibi yöntemlerde gözlenebilecek) duyarlı değildir.
4. Daha hızlı işlemler – IRE, termal olmadığından etkisinin hedef doku kitlesinin tamamını kaplaması termal difüzyona bağlı değildir. Bunun yerine çok kısa bir sürede hedef dokuda defalarca yüksek elektrik alanı kuvveti oluşturulabilir. Değişken Nanoknife™ IRE Sistemi parametrelerine dayanarak enerji iletimi 34 saniye ile 6:40 dakika aralığında olabilir.

5. Daha İyi Görüntüleme – IRE; perkütan, laparoskopik veya cerrahi tekniklerden yararlanarak görüntüleme rehberliğindeki işlemlerde kullanılabilir. Önceki veriler, IRE ablasyon süresince dokunun uğradığı yapısal değişimlerin ultrason ve CT görüntüleme ve muhtemelen MRI ile gerçek zamanlı olarak tespit edilebileceğini göstermektedir. Daha da önemlisi kriyoablasyon süresince ultrasona (buz topunun proksimal kenarının yüksek ekojenitesi, hekimlerin proksimal kenarın ötesindeki tüm görüntü bilgilerini görmesine engel olur) veya RFA’da ultrasona (işlem sırasında doku gazlarının oluşması, görüntüleri anlaşılmaz hale getirerek tüm detayların kaybolmasına yol açar) kıyasla bu görüntüleme yöntemleri işlem sırasında yararlı olabilmektedir.

6. Termal bakımdan hassas dokularda kullanılan termal olmayan ablasyon – 41 santigrat derecenin üzerindeki termal ablasyon işlemlerinin tüm doku türlerinde kalıcı hasara yol açabileceği kanıtlanmıştır. IRE ile ablasyon uygulandığında prostatın nörovasküler demetindeki dokunun korunduğunu gösteren kanıtlar vardır. Bu da IRE’nin nörolojik dokuda veya çevresinde doku ablasyonunda kullanılmasında mükemmel bir potansiyel fırsat olduğunu göstermektedir.

7. Doku Koruma Özelliğinin Seçilmesi – preklinik veriler, IRE işlemi sırasında yüksek elektrik alanı bölgelerinde bulunan kapsüler zarlar, damarlar, safra kanalları ve nörovasküler demetler gibi bazı bağ dokularıyla nörolojik dokuların korunabileceğini göstermektedir.

Nanoknife™ IRE sisteminin kullanımı:

Düşük Enerjili Doğru Akım (“LEDC”) IRE Sistemi ile iğne uçlu elektrik propları olmak üzere iki temel bileşenden oluşan AngioDynamics Nanoknife™™ Sistemi, Irreversible (geri dönüşümsüz) Elektroporasyon (IRE) ilkelerine dayanan piyasada mevcut ilk teknolojik platformdur.

Hücre zarı geçirgenliği olan hücrelere elektrik alanları uygulama işlemi olan Elektroporasyon 1754 yılından beri literatürde görülmektedir. Bazı elektrik alanlarının hücre zarlarına uygulandığında geçici geçirgenliğe yol açma etkisi vardır.  İşlem sonrası hücreler normal yapılarına döner ve canlı kalırlar. Diğer elektrik alanları hücre zarlarının kalıcı olarak geçirgen olmasına yol açabilir ki bu işlem sonrası hücreler, hücre-içi kalsiyum ve hücre zarında sodyum/potasyum gradiyent kaybı  (homeostazi) nedeniyle ölürler.  Kalıcı geçirgenliğin olduğu bu ikinci işleme günümüzde “Irreversible (geri dönüşümsüz) Elektroporasyon”  veya IRE adı verilir.

Irreversible (geri dönüşümsüz) Elektroporasyon, hücre lipit çift katmanında nano ölçekli bozulmaya yol açan denge bozucu elektrik potansiyelleri oluşturur. IRE iğne uçlu elektrot propları kullanılarak dokulara yeterli büyüklükte ve sürede (genellikle 400 V/cm’den daha fazla) doğru (direct current) elektrik akımının uygulandığı bir yöntemdir. Bu geçirgenlik hücre zarı yoluyla homeostazi kaybıyla ve sonrasında hücre ölümüyle sonuçlanan hücrenin iyonik içeriğinde (öncelikle kalsiyum iyonları) sızıntı veya kayba yol açar.Geri dönüşümsüz (irreversible) elektroporasyon yaratmak amaçıyla 2 ila 6 adet arasında değişen iğne uçlu elektrot probları kullanılır. Hedef doku kitlesinin çevresine yerleştirilecek elektrot probların sayısı hedef bölgenin büyüklüğüne ve şekline bağlıdır. Elektriksel alan 2 elektrot arasında çift kutuplu akım konfigürasyonlarında oluşturulur.

Diğer ablasyon yöntemlerinden farklı olarak doku ablasyonu iğnelerden dışarı doğru değil, içeri doğru oluşmaktadır.

Problar yerleştirildikten sonra kullanıcı voltaj, akım sayısı ve akım uzunluğu için uygun parametreleri jeneratör kullanıcı ara yüzüne girer.  Degişken parametreler Voltaj (1500 V/cm), Elektrotlar arasındaki mesafe ( en fazla 2 cm), Darbe sayısı ( pulse # 90), darbe genişiliği (70 mikrosaniye). Enerji iletiminden önce jeneratör, elektrotlar arasında uygun elektrik yolunu temin etmek için test akımı iletir. Daha sonra birim yaklaşık 30-40 saniye şarj olur ve daha sonra saniyeler içinde bir dizi kısa elektrik akımı iletir. Enerji iletimi gerçek zamanlı ultrasonla izlenebilir.

Gönderilen atımlar EKG de R dalgası üzerinde senkronize edilir.  IRE sisteminin kendi senkronizasyon cihazı vardır.

Akım uygulama işleminden sonra ultrason takibinde IRE lezyonunun istenen lokasyonunda önemli derecede hipoekoik lezyon görüntülenir.

2 iğne uçlu elektrot probu ile oluşturulan elektriksel alan

4 iğne uçlu elektrot probu ile oluşturulan elektriksel alan