《European Journal of Surgical Oncology》：Comparative Analysis between Peristaltic and Syringe Nebulization Systems: Advancing High-Pressure Drug Delivery for Pressurized Intraperitoneal Aerosol Chemotherapy (PIPAC)
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高压微量泵与高压注射泵在腹腔化疗中的应用对比研究，发现新型高压蠕动泵在启动时间和药物组装效率上显著优于传统高压注射泵，但药物渗透深度未见统计学差异。
范启明|李仁杰|林晓松|陈瑞健|罗炳聪|杨子峰|李勇
广东省人民医院（广东省医学科学院）胃肠外科、普通外科，南方医科大学，广州，510080，中国
摘要
背景
高压注射泵（HP-SP）是目前最广泛用于腹腔内化疗（PIPAC）的设备。然而，HP-SP系统存在一些局限性：需要相对较多的药物组装步骤，并且启动延迟明显。本文比较了高压蠕动泵（HP-PP）与现有HP-SP在PIPAC中的性能。
方法
通过机械实验和体外实验来比较HP-PP和HP-SP在PIPAC中的性能。评估的参数包括：（1）颗粒大小分布、操作压力及其对初始阶段颗粒大小分布的影响；（2）药物组装时间（DAT）；（3）死体积；（4）喷雾锥角度和沉积区域；（5）多柔比星（DOX）的渗透深度和空间分布。
结果
两种系统产生的气溶胶的中位颗粒大小（约25 μm）和喷雾锥角度（约70°）相当。HP-PP的启动时间显著更短（5秒对比34.7 ± 2.9秒），药物组装时间也较短（15.1 ± 1.3秒对比54.8 ± 3.1秒，对于150 mL的设置）。HP-PP的原始死体积为2.4 ± 0.3 mL，但经过优化后降低到0.44 ± 0.03 mL。两种泵在不同喷嘴高度下的喷雾覆盖范围相似。多柔比星的渗透深度在两组间没有显著差异，但在阻塞（B）和侧向（C）位置，HP-PP的渗透深度略深（p < 0.01）。
结论
在关键的气溶胶和分布参数方面，HP-PP的表现与HP-SP相当，同时具有更快的启动速度和简化的药物组装过程。这表明其在临床PIPAC中具有应用潜力，尽管目前尚未观察到治疗效果上的优势。
引言
腹膜转移（PM）的预后较差，中位生存期通常不到10个月[1]。全身化疗的效果受到血浆-腹膜屏障[2]和高肿瘤间质压[3]的限制。腹腔内化疗（IPC），特别是结合热疗的细胞减灭手术（CRS）[5]，是某些PM患者的标准治疗方法，但面临严格的适应症要求、高发病率、药物分布不均以及肿瘤渗透不足等问题[6],[7]。
在过去十年中，加压腹腔内气溶胶化疗（PIPAC）作为一种创新方法出现，越来越多的证据表明其具有可行性、安全性和初步的治疗效果[9],[10],[11],[12],[13],[14],[15],[16],[17],[18]。该技术结合了腹腔镜和腹腔内化疗，在此过程中生成化疗气溶胶，从而在腹腔内实现更均匀的药物分布。此外，12 mmHg的腹膜二氧化碳压力可以平衡肿瘤间质液压力[3]，可能改善药物渗透。重复的腹腔镜手术和腹膜结节采样有助于根据腹膜消退评分（PRGS）[19],[20],[21]以及腹膜癌指数（PCI）评分[22]来评估局部治疗反应。此外，药物剂量约为传统IPC的10-20%[23]，可能降低化疗相关的肾脏或肝脏毒性风险[24],[25]。
目前，PIPAC使用高压注射泵（HP-SP）[26],[27],[28]，但这些泵存在一些局限性：需要相对较多的药物组装步骤，并且启动延迟明显[29],[30]。蠕动泵已在临床中得到广泛应用，是目前最常用的输液泵类型，尤其是在发达国家[30],[31],[32]，具有低电压操作、密封性能好、对液体性质改变小、输送精确以及储液容量大等优点[33],[34],[35]。为了克服HP-SP的局限性并推动PIPAC在中国大陆的发展，开发了一种高压蠕动泵（HP-PP）雾化系统。初步测试证实了其机械稳定性和药物输送效果，但需要与HP-SP进行直接比较[36]。本研究的目的是比较传统HP-SP和HP-PP在PIPAC气溶胶生成方面的性能。
研究设计
机械实验和体外实验比较了HP-PP（广州俊林医疗科技有限公司）和HP-SP在PIPAC中的性能。评估的参数包括：
- (1)
粒径测量、压力启动时间（PIT）、操作上游压力（OUP）；
- (2)
药物组装时间（DAT）；
- (3)
死体积；
- (4)
喷雾锥角度和覆盖范围；
- (5)
多柔比星（DOX）在体外模型中的渗透深度（PD）；
- (6)
所有实验的流速设置为0.7 mL/s。
PIPAC设备配置
HP-PP系统（图1a）集成了四个关键组件
粒径分析和OUP测量
两种系统生成的气溶胶颗粒大小分布相当。无论使用何种溶剂，HP-PP（图3a）或HP-SP（图3b）的中位体积加权粒径（D50）均约为25 μm。压力监测显示，HP-PP在5秒内达到稳态OUP（200-300 psi）（图3c），而HP-SP则需要34.7 ± 2.9秒（图3d）。在启动阶段，颗粒大小随OUP的增加而减小。
讨论
PIPAC是一种创新的腹膜转移治疗方法，目前HP-SP是主要的药物输送技术[8]。然而，HP-SP存在一些固有的机械和结构上的局限性，包括明显的启动延迟[40]和相对较多的药物组装步骤[30],[31]。为了克服这些局限性并加快PIPAC在中国大陆的应用，开发了一种基于旋转式HP-PP的改进系统。如前文所述
结论
HP-PP系统的性能与HP-SP相当，同时启动时间显著缩短，药物组装过程也更加简化。然而，目前尚未发现HP-PP具有治疗效果上的优势。需要在大动物模型或临床实验中进一步研究，以证明HP-PP系统的可行性、安全性和有效性。本研究的结果将为后续研究提供基础。
数据可用性声明
本研究期间生成和/或分析的数据集不公开，但可根据合理请求向相应作者获取。
作者贡献
研究概念：范启明、杨子峰、李勇；研究设计：范启明、杨子峰、李勇
数据采集：所有作者
数据和算法质量控制：范启明、李仁杰、林晓松、杨子峰、李勇
数据分析和解释：范启明、李仁杰、林晓松
统计分析：范启明、李仁杰、林晓松、罗炳聪、陈瑞健
手稿准备：范启明、李仁杰、林晓松
手稿编辑：范启明、李仁杰、林晓松、杨子峰
财务支持和赞助
本研究得到了国家自然科学基金（32370836）、广东省自然科学基金（2023A1515110294）以及广东省领先创新专家支持计划（0720240119）的支持。
致谢
我们衷心感谢广州俊林医疗科技有限公司在加压腹腔内气溶胶药物输送方面的支持，以及广州Optomedic科技有限公司提供的4K高清腹腔镜系统。
