當(dāng)作用于細(xì)胞膜的電壓峰值達(dá)到某種閾值時(shí),作用于細(xì)胞的脈沖電場(chǎng)會(huì)將細(xì)胞膜擊穿,最終導(dǎo)致惡性腫瘤細(xì)胞死亡。為尋求不可逆電擊穿技術(shù)最大程度殺傷腫瘤細(xì)胞以及對(duì)周圍正常細(xì)胞影響程度最小的作用參數(shù),基于COMSOL軟件中有限元的仿真方法搭建了不同的模型,可以直觀地觀察任意時(shí)刻、不同參數(shù)脈沖電場(chǎng)作用下腫瘤細(xì)胞的擊穿過程和損傷情況,為尋求最佳治療效果提供了相關(guān)參考。此外,通過觀察腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞在相同作用條件下的損傷程度,實(shí)現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞的定位,為電脈沖的作用位置選擇提供了定量參考。 

【文章來源】：上海電力大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,36(06)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

電極二維物理模型

在保證患者安全的前提下，將電脈沖引入癌癥組織中。仿真時(shí)，陡脈沖脈寬為0.5 s，頻率為1 Hz，探針間距為1.00 cm，探針直徑為0.40 cm，作用2 s后腫瘤組織壞死現(xiàn)象表現(xiàn)為僅在電極探針周圍出現(xiàn)類圓形的損傷。為尋求最佳治療效果，本文采用的陡脈沖峰值電壓以500 V起步，間隔為100 V，對(duì)不同等級(jí)電壓的作用效果進(jìn)行了仿真。2針電極下，峰值電壓為900 V時(shí)的仿真結(jié)果如圖2所示。通過調(diào)節(jié)各種參數(shù)觀察腫瘤組織在均勻介質(zhì)中發(fā)生不可逆性電擊穿后的壞死情況，尋找能夠最大程度殺傷腫瘤組織且對(duì)周圍正常組織影響最小的陡脈沖形式。當(dāng)陡脈沖電壓峰值為800 V,900V,1 000 V時(shí)，作用2 s后腫瘤壞死區(qū)域開始逐漸向垂直于電極探針連線方向朝外擴(kuò)展。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，仿真實(shí)驗(yàn)中最佳治療腫瘤細(xì)胞的各項(xiàng)參數(shù)如下:脈沖電場(chǎng)的脈寬為0.5 s，頻率為1 Hz，電壓峰值為1 100 V，作用時(shí)間為1.6 s;電極探針針徑為0.40 cm，間距為1.00 cm。脈沖電場(chǎng)對(duì)腫瘤組織造成的不可逆性電擊穿損傷情況如圖3所示。

通過調(diào)節(jié)各種參數(shù)觀察腫瘤組織在均勻介質(zhì)中發(fā)生不可逆性電擊穿后的壞死情況，尋找能夠最大程度殺傷腫瘤組織且對(duì)周圍正常組織影響最小的陡脈沖形式。當(dāng)陡脈沖電壓峰值為800 V,900V,1 000 V時(shí)，作用2 s后腫瘤壞死區(qū)域開始逐漸向垂直于電極探針連線方向朝外擴(kuò)展。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，仿真實(shí)驗(yàn)中最佳治療腫瘤細(xì)胞的各項(xiàng)參數(shù)如下:脈沖電場(chǎng)的脈寬為0.5 s，頻率為1 Hz，電壓峰值為1 100 V，作用時(shí)間為1.6 s;電極探針針徑為0.40 cm，間距為1.00 cm。脈沖電場(chǎng)對(duì)腫瘤組織造成的不可逆性電擊穿損傷情況如圖3所示。由2針電極脈沖電場(chǎng)的仿真結(jié)果可知，一支電極探針的殺傷半徑約為0.25 cm。對(duì)于直徑小于0.5 cm的腫瘤細(xì)胞來說，可用雙電極探針進(jìn)行組合治療;對(duì)于直徑較大的腫瘤細(xì)胞，考慮到2針電極電場(chǎng)覆蓋面積過窄、殺傷效果不均勻等因素，可以用電極陣列的方式替代2針電極模式。


本文編號(hào)：3108930