原理
早在20世紀90年代，科學家們發現使用高達1千伏的能量在細胞膜上產生可逆微孔的可逆電穿孔技術，可以讓基因藥物或化療藥物進入細胞，開啟了基因治療和電化學治療的篇章。國內在2002年左右逐漸開展不可逆電穿孔臨床套用的基礎研究和設備研發。美國加州大學的Rubinsky及其同事的研究也發現，將靶區間的電壓增加到3千伏，會在細胞膜上形成不可逆微孔，引起細胞凋亡，並激活單核-巨噬細胞系統，吞噬、清除凋亡細胞。
優勢
1）治療時間短
對一3cm直徑的實質性腫瘤，通常使用90個超短脈衝，脈衝長100微妙。單次消融時間短於1分鐘。如欲產生三四次重疊消融，約短於5分鐘。納米刀技術治療手術時間短，麻醉時間也相應縮短，進而可減少術後疼痛等不良反應，縮短住院時間和減少費用。而且，納米刀技術可在一次對多個腫瘤進行治療或對一個腫瘤多次消融治療。
2）缺乏熱力引起的壞死
傳統的腫瘤消融技術均可引起凝固性壞死，雖然凝固性壞死足以殺死所有腫瘤細胞，但其破壞細胞具有不可預測性，且難以控制，又能破壞消融區內血管和膽管這樣的重要結構，還留下壞死碎屑和死亡組織，對機體可能產生毒性損害。相反，納米刀技術引起的凋亡性細胞死亡的優點在於能激發免疫介導性細胞死亡，引起細胞吞噬作用，清除消融後細胞碎屑，有利於組織快速修復和再生。由於凋亡被認為是每個細胞周期的自然過程，且納米刀技術不會引起壞死，因此可避免產生與壞死相關的併發症。其他消融手段（如射頻、微波）往往產生消融的“灰色區”，這種“灰色區”意味著消融不徹底，往往成為殘存腫瘤或復發的根源。
3）無熱吸除效應
納米刀技術治療時使用超短脈衝，不會產生焦耳制熱，因此不會產生熱消融；短脈衝短間隔，也減少了熱效應。熱吸除效應是指消融時大血管周圍的消融性熱能量被血流吸走，該部分熱量被降低後引起消融不徹底的現象。冷吸除效應具有類似性質。由於不依賴熱或冷，納米刀技術可在病變區產生較完全的消融，即使有大血管穿過的消融區也是如此。
4）治療徹底，邊界清晰
無論腫瘤的位置、大小及形狀，消融區內細胞均能完全死亡；被納米刀技術消融的區域均有明顯的邊緣，消融區與非消融區之間界限清晰，在肉眼觀察及顯微鏡下都是如此。這樣就避免了傳統消融手段（如射頻、微波等）消融不徹底的弊端，對於消融後的治療效果、轉歸及隨訪能得到更客觀正確的評價。
5）組織選擇性，保存治療區內的重要結構
在經納米刀消融治療後的肝組織內，關鍵性結構如肝動脈、肝靜脈、門靜脈和肝內膽管，均得以保留。主要由蛋白質組成的結構（如血管彈力和膠原結構）以及細胞周圍基質蛋白，不受電流影響。神經纖維周圍的髓磷脂有絕緣性能，因此能保護神經束免受損傷。其他如輸尿管、支氣管等，經納米刀治療後也不會引起嚴重損傷。
6）納米刀可適應更多複雜的病情
傳統的消融治療中，一旦腫瘤靠近大血管、靠近膽管、胰管、肝門靜脈等危險區域，則無法進行治療，另外對於前列腺腫瘤或者脊椎附近腫瘤，消融容易導致神經受損而發生癱瘓、性功能喪失等情況。由於納米刀不損及管道和神經，對於以上情況均能進行安全而有效的治療，對該類患者具有不可替代的作用。
7）實時監測
納米刀技術消融時可以使用影像技術（包括超聲、CT、MRI等）監測全過程。在這些技術監測下，探針放置、消融內過程及消融後改變均可被清晰顯示。超聲或CT勾畫的消融區與病理上消融區相差僅在數毫米之內，提示在監測消融範圍內影像的正確性。在影像上顯示的未消融區可以再做納米刀，從而保證了對腫瘤的完全消融。此外，實時影像監測能提供消融周圍區的情況，從而避免消融相關性併發症，有利於術後患者的迅速恢復。
適應症
納米刀適用於肝、肺、腎、胰腺、前列腺以及其他實體腫瘤，尤其對靠近肝門區、膽囊膽管、胰腺、輸尿管的腫瘤具有獨特優勢。
展望
納米刀是一種新型腫瘤消融技術。從體外到體內，從套用小動物到大動物，從正常器官到腫瘤模型，從動物實驗到臨床套用，納米刀經歷了十分認真的轉化研究過程。現有資料證明，納米刀能在極短時間內，在實時監測下，完全消融腫瘤，同時保存器官內重要的生命結構，比之目前套用的消融技術，具有更多優越性。雖然尚需在更多不同組織上試驗，對其病理生理學也需深入研究，臨床價值也待更多多中心隨機研究證實，但已有的資料已表明納米刀是一種新的、十分有價值的腫瘤治療手段。
