生物组织及其细胞溶液介电谱测量研究

为阐明生物组织中细胞及组织液等电介质介电谱之间的相互关系,本研究测量了肝组织、肝细胞悬液(BRL)、肝癌细胞悬液(RH-35)、细胞培养基(dulbecco′s modified eagle medium,DMEM)、磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffered saline,PBS)、超纯水的介电谱。测量结果显示,肝组织和超纯水介电损耗谱ε″最大值分别为6.18×10^(6)和2.60×10^(4),测量精度为9.03%和9.52%,相对介电常数谱ε′最大值分别为1.96×10^(6)和1.80×10^(3),测量精度为16.85%和12.97%;BRL、RH-35、DMEM、PBS的ε″具有峰现象,最大值分别为5.00×10^(5)、4.40×10^(5)、3.70×10^(5)、5.90×10^(5),测量精度RH-35为5.44%,其他不超过2%;ε′最大值分别为1.90×10^(6)、1.80×10^(6)、1.40×10^(6)、2.00×10^(6),测量精度RH-35为2.34%,其他不超过2.00%。结果表明,生物组织介电损耗谱ε″和相对介电常数谱ε′随频率呈单调下降,测量精度较低;而生物溶液介电损耗谱ε″呈峰现象,具有弛豫性,相对介电常数谱ε′随频率呈单调下降,测量精度较高;生物组织中的有极细胞可消耗较多的电场能量,是产生电磁生物效应的重要因素。

医院手术室电磁环境的检测和评价

为评价医院手术室电磁环境,以一个配有纳秒刀、高频电刀、超声刀等设备的手术室为模型,采用背景检测和工作检测方法对手术室内的环境电磁数据进行选点测量,评价方法包括定性的t检验、定量的电磁增益。结果表明:手术室电磁环境受电外科手术器械工作的影响;t检验和电磁增益分析可合理地评价手术室电磁环境。

不可逆电穿孔在腹部肿瘤治疗中的应用

不可逆电穿孔(Irreversible Electroporation,IRE)是一种将肿瘤暴露于高压电脉冲下,通过电脉冲能量的非热效应,诱导细胞死亡的技术。该技术应用于肿瘤消融,与其他消融相比,具有对非目标组织的不损伤特点:如邻近大血管肿瘤消融,血管不受损伤。本文综述了IRE的原理、特性、特点,以及在肝癌、胰腺癌、前列腺癌消融治疗的临床应用,对临床应用提供借鉴意义。

大鼠肝脏组织不可逆电穿孔消融能量效应和热效应研究

目的研究梯度能量不可逆电穿孔(IRE)在肝脏组织消融中的能量效应和热效应。方法对大鼠肝组织分别施加5、10、15、20、25、30、35、40、50、60、70 J梯度能量电脉冲。3 d后观察消融区域病理反应,统计消融面积,建立消融面积和能量效应公式。实时测量IRE过程中所产生的热效应,并提出一种预测消融后组织温度的仿真方法。结果经IRE处理后,大鼠肝脏组织内形成边界明显的消融区域。随着IRE能量提高,消融面积增加,且与脉冲能量呈指数关系。大鼠肝脏消融中IRE能量效应阈值为20 J。此外,实验和仿真数据共同表明,IRE处理后肝组织存在热效应,但可调节脉冲参数以避免热损伤。结论IRE在肝脏组织消融中具有能量效应和可控的热效应,为未来实验和手术治疗提供了理论和实践依据。

纳秒电脉冲对肝脏组织不可逆电穿孔消融区分布的时域有限差分法仿真

纳秒电脉冲消融是一种新型的电外科手术技术,在肿瘤切除中可以无创或少创器官旁组织,尤其是血管,达到既切除肿瘤,又不伤及周边组织的目的。纳秒电脉冲参数,如脉冲电压、脉冲持续时间、脉冲数、脉冲率等的选择是术前治疗计划设计的关键,术前进行仿真研究对手术设计至关重要。以人体模型Duke为对象,采用人体生物电磁仿真软件平台Sim4Life中的时域有限差分法(FDTD),对电脉冲波形、脉冲电压和电极间距在肝组织中的电场、能量密度、消融区域进行仿真。结果显示,在肝组织及旁组织中,电极中心电场强度较高,周边较低;脉冲波型对肝组织中电场和能量密度分布没有显著改变;消融区域包裹着电极;脉冲波型对消融区域没有变化,但脉冲电压和电极间距对消融区域有很大影响。因此,FDTD可以术前对电脉冲治疗计划设计,脉冲电压和电极间距两个参数是主要设计参数,Sim4Life是治疗计划设计的良好平台。