當作用于細胞膜的電壓峰值達到某種閾值時,作用于細胞的脈沖電場會將細胞膜擊穿,最終導(dǎo)致惡性腫瘤細胞死亡。為尋求不可逆電擊穿技術(shù)最大程度殺傷腫瘤細胞以及對周圍正常細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刻、不同參數(shù)脈沖電場作用下腫瘤細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,通過觀察腫瘤細胞與正常細胞在相同作用條件下的損傷程度,實現(xiàn)了腫瘤細胞的定位,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. 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，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，對不同等級電壓的作用效果進行了仿真。2針電極下，峰值電壓為900 V時的仿真結(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周圍正常組織影響最小的陡脈沖形式。當陡脈沖電壓峰值為800 V,900V,1 000 V時，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展。通過反復(fù)實驗發(fā)現(xiàn)，仿真實驗中最佳治療腫瘤細胞的各項參數(shù)如下:脈沖電場的脈寬為0.5 s，頻率為1 Hz，電壓峰值為1 100 V，作用時間為1.6 s;電極探針針徑為0.40 cm，間距為1.00 cm。脈沖電場對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周圍正常組織影響最小的陡脈沖形式。當陡脈沖電壓峰值為800 V,900V,1 000 V時，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展。通過反復(fù)實驗發(fā)現(xiàn)，仿真實驗中最佳治療腫瘤細胞的各項參數(shù)如下:脈沖電場的脈寬為0.5 s，頻率為1 Hz，電壓峰值為1 100 V，作用時間為1.6 s;電極探針針徑為0.40 cm，間距為1.00 cm。脈沖電場對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。對于直徑小于0.5 cm的腫瘤細胞來說，可用雙電極探針進行組合治療;對于直徑較大的腫瘤細胞，考慮到2針電極電場覆蓋面積過窄、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：3108930