可控陡脈沖對惡性腫瘤細胞不可逆性電擊穿的實驗和機理研究.pdf

1、癌癥是威脅人類生命的主要疾病，雖然人們提出了包括手術(shù)治療、放療、化療、熱療和超聲聚焦等在內(nèi)的多種治療方法，但是由于受到其適應(yīng)癥、禁忌癥和副作用等因素的限制，它們對惡性腫瘤的治療療效仍不夠理想。 本文對現(xiàn)有治療方法特別是電穿孔療法進行深入、必要的論述和分析基礎(chǔ)上，提出了一種新的癌癥物理治療方法——陡脈沖療法和相應(yīng)的可控陡脈沖腫瘤治療儀。其創(chuàng)新之處是：在保證患者安全的前提下，將適當?shù)亩该}沖引入到癌癥組織中，使惡性腫瘤細胞發(fā)生不可逆性

2、電擊穿，這就破壞了腫瘤的生存條件，達到了殺傷腫瘤細胞的目的，從而使病人免去化療、放療和手術(shù)的痛苦。 本文成功地將上升時間僅為納秒級的指數(shù)衰減脈沖電場——陡脈沖電場應(yīng)用于治療惡性腫瘤的實驗研究中。將傳統(tǒng)脈沖功率技術(shù)中的陡脈沖產(chǎn)生的基本原理和現(xiàn)代電力電子技術(shù)相結(jié)合并首次研制成功了可控陡脈沖腫瘤治療儀，本系統(tǒng)能精確地控制陡脈沖頻率、脈沖寬度和電壓峰值三項參數(shù)的獨立調(diào)節(jié)，為醫(yī)學實驗奠定了堅實的基礎(chǔ)。本文成功地進行了陡脈沖對惡性腫瘤細胞殺

3、傷效應(yīng)及細胞周期影響的實驗，實驗觀察結(jié)果表明陡脈沖能有效殺傷惡性腫瘤細胞，其殺傷效應(yīng)在細胞水平上表現(xiàn)為抑制細胞的增殖；在DNA水平上，表現(xiàn)為對細胞周期的影響。成功地進行了陡脈沖治療荷瘤BALB/C小鼠實驗，觀測陡脈沖對荷瘤BALB/C小鼠惡性腫瘤細胞的殺傷效應(yīng)和抑制作用。處理后的惡性腫瘤細胞在光鏡下表現(xiàn)為細胞核固縮、核碎裂、核溶解；在電鏡下表現(xiàn)為質(zhì)膜破裂、核固縮、碎裂、線粒體腫脹。治療組小鼠腫瘤體積明顯減小，腫瘤生長受到抑制，治療組和對

4、照組間差異有顯著性；經(jīng)陡脈沖治療后的荷瘤小鼠生存期明顯延長。實驗揭示了陡脈沖能有效地殺傷惡性腫瘤細胞，明顯抑制了荷瘤小鼠惡性腫瘤的生長、增殖。 最后，本文在深入分析了正常組織和癌癥組織的傳導特性和介電特性的基礎(chǔ)上，以惡性腫瘤細胞為研究對象，從電路和電場的角度提出了正常細胞和惡性腫瘤細胞的電路分析模型和電場計算模型，討論了陡脈沖的頻率特性對惡性腫瘤細胞的影響，成功地對陡脈沖作用下惡性腫瘤細胞的電場分布和電場力進行了分析計算并初步揭