新型微秒电脉冲不可逆电穿孔消融技术原理及应用

目录 前言 第1章 绪论 1 1.1 肿瘤及其治疗方法 1 1.1.1 肿瘤及其严峻形势 1 1.1.2 肿瘤的传统治疗方法 1 1.1.3 肿瘤的微创物理治疗方法 3 1.1.4 其他治疗方法 4 1.2 基于电场生物效应的新型治疗方法 5 1.2.1 直流电场疗法 5 1.2.2 交变电场疗法 6 1.2.3 脉冲电场疗法 7 1.3 脉冲电场肿瘤治疗方法 8 1.3.1 可逆电穿孔疗法 8 1.3.2 不可逆电穿孔疗法 10 1.4 本章小结 15 参考文献 15 第2章 不可逆电穿孔肿瘤消融治疗方法 28 2.1 引言 28 2.2 细胞电穿孔的基本原理 28 2.2.1 动物细胞膜结构 28 2.2.2 外加电场下的细胞响应 31 2.2.3 细胞膜电穿孔机理 32 2.2.4 细胞膜不可逆电穿孔 34 2.2.5 基于电场应力的细胞内外膜电穿孔机理 35 2.3 不可逆电穿孔治疗肿瘤的生物效应机理 38 2.3.1 脉冲电场剂量-效应关系的实验研究 38 2.3.2 脉冲场强参数的窗口效应及机理 40 2.3.3 脉冲电场诱导肿瘤细胞不可逆电穿孔及凋亡机理 44 2.3.4 脉冲电场对肿瘤细胞侵袭能力和转移能力的影响 47 2.4 不可逆电穿孔肿瘤消融的研究进展 52 2.4.1 不可逆电穿孔肿瘤消融的数值仿真 52 2.4.2 不可逆电穿孔肿瘤消融的细胞实验 54 2.4.3 不可逆电穿孔肿瘤消融的组织实验 55 2.4.4 不可逆电穿孔肿瘤消融的治疗计划 55 2.4.5 不可逆电穿孔肿瘤消融的临床应用 56 2.5 不可逆电穿孔临床应用中存在的主要问题 58 2.6 本章小结 61 参考文献 61 第3章 高频双极性脉冲不可逆电穿孔肿瘤消融治疗方法 67 3.1 引言 67 3.2 传统不可逆电穿孔技术难点问题分析 67 3.2.1 消融不均难题分析及解决思路 67 3.2.2 肌肉收缩难题分析及解决思路 70 3.3 新型不可逆电穿孔肿瘤消融脉冲波形特征 70 3.3.1 融合多特征的脉冲组合方式 70 3.3.2 高频双极性脉冲的主要波形特征 72 3.4 高频双极性脉冲解决传统不可逆电穿孔应用难点问题的有效性 73 3.4.1 高频双极性脉冲电场均匀性仿真研究 73 3.4.2 高频双极性脉冲电场均匀性实验研究 74 3.4.3 高频双极性脉冲电场抑制肌肉收缩仿真研究 78 3.4.4 高频双极性脉冲电场抑制肌肉收缩实验研究 82 3.5 高频双极性脉冲诱导不可逆电穿孔的生物效应机制 87 3.5.1 高频双极性脉冲诱导的细胞电响应数值仿真研究 87 3.5.2 高频双极性脉冲作用下细胞的死亡途径 95 3.6 高频双极性脉冲不可逆电穿孔组织消融的有效性与安全性 104 3.6.1 高频双极性脉冲不可逆电穿孔肿瘤治疗样机研制 104 3.6.2 高频双极性脉冲组织消融效果 105 3.6.3 肝脏组织消融效果及阈值场强 107 3.6.4 高频双极性脉冲大动物消融实验的安全性与有效性 110 3.7 本章小结 114 参考文献 114 第4章 多序列组合脉冲不可逆电穿孔肿瘤消融治疗方法 117 4.1 引言 117 4.2 多序列组合脉冲电场肿瘤治疗方法 117 4.2.1 不可逆电穿孔临床应用中存在的其他问题 117 4.2.2 增强型多序列组合脉冲思路 119 4.3 多序列组合脉冲作用下组织可逆与不可逆电穿孔区域变化规律 120 4.4 多序列组合脉冲增效细胞的实验验证 125 4.4.1 多序列组合脉冲细胞杀伤效果的初步验证 125 4.4.2 不同场强下多序列组合脉冲的细胞杀伤效果 127 4.4.3 相同剂量下多序列组合脉冲的细胞杀伤效果 130 4.4.4 相同脉冲个数下多序列组合脉冲的细胞杀伤效果 131 4.4.5 多序列组合脉冲作用下细胞悬液的温升分析 132 4.5 多序列组合脉冲扩大组织消融面积的实验验证 133 4.5.1 多序列组合脉冲扩大兔肝脏组织消融面积的在体实验验证 133 4.5.2 相同脉冲个数下多序列组合脉冲扩大兔肝脏组织消融面积的实验验证 135 4.5.3 多序列组合脉冲与临床常用脉冲参数作用下的消融面积对比 137 4.5.4 多序列组合脉冲施加顺序及脉冲间隔对消融面积的影响 137 4.5.5 多序列组合脉冲的阈值场强及其温升分析 138 4.5.6 多序列组合脉冲有效扩大消融面积的讨论分析 140 4.6 多序列组合脉冲肿瘤组织消融的安全有效性分析 141 4.7 本章小结 143 参考文献 143 第5章 新型脉冲肿瘤消融的治疗计划及疗效评估策略 145 5.1 引言 145 5.2 新型脉冲不可逆电穿孔临床应用中的关键问题 145 5.2.1 高频双极性脉冲不可逆电穿孔消融肿瘤的治疗参数选择 145 5.2.2 脉冲电场组织消融的疗效即刻评估 146 5.3 脉冲电场作用下的组织电导率动态变化模型 146 5.3.1 高频双极性脉冲作用下生物组织电导率动态变化 146 5.3.2 多脉冲作用下的组织电导率动态变化模型 152 5.4 脉冲电场组织消融效果评估 159 5.4.1 兔肝脏组织动态消融判据 159 5.4.2 高频双极性脉冲组织消融效果动态评估 162 5.4.3 两电极作用下组织阻抗变化与消融范围的关系 163 5.4.4 多针电极布置下组织阻抗变化与消融范围的关系 168 5.5 高频双极性脉冲不可逆电穿孔肿瘤消融治疗计划 174 5.6 基于遗传算法的肿瘤组织不可逆电穿孔消融治疗计划 179 5.7 本章小结 183 参考文献 184 第6章 不可逆电穿孔肿瘤消融技术进展与发展趋势 186 6.1 引言 186 6.2 不可逆电穿孔肿瘤消融技术的进展 186 6.2.1 应用于不可逆电穿孔组织消融的新型电极 186 6.2.2 协同纳米材料增强不可逆电穿孔疗效 187 6.2.3 协同电化学反应增强不可逆电穿孔疗效 187 6.2.4 不可逆电穿孔联合免疫疗法 188 6.2.5 不可逆电穿孔联合其他肿瘤疗法 189 6.3 不可逆电穿孔肿瘤消融技术的发展趋势 189 6.3.1 不可逆电穿孔临床肿瘤治疗的可视化与疗效评估 189 6.3.2 不可逆电穿孔肿瘤消融的联合治疗 189 6.4 本章小结 190 参考文献 190