可控陡脉冲对恶性肿瘤细胞不可逆性电击穿的实验和机理研究-电气工程专业毕业论文.docx

中文摘要摘 中文摘要 摘 要 癌症是威胁人类生命的主要疾病，虽然人们提出了包括手术治疗、放疗、化 疗、热疗和超声聚焦等在内的多种治疗方法，但是由于受到其适应症、禁忌症和 副作用等因素的限制，它们对恶性肿瘤的治疗疗效仍不够理想。 本文对现有治疗方法特别是电穿孔疗法进行深入、必要的论述和分析基础上， 提出了一种新的癌症物理治疗方法——陡脉冲疗法和相应的可控陡脉冲肿瘤治疗 仪。其创新之处是：在保证患者安全的前提下，将适当的陡脉冲引入到癌症组织 中，使恶性肿瘤细胞发生不可逆性电击穿，这就破坏了肿瘤的生存条件，达到了 杀伤肿瘤细胞的目的，从而使病人免去化疗、放疗和手术的痛苦。 本文成功地将上升时间仅为纳秒级的指数衰减脉冲电场一一陡脉冲电场应用 于治疗恶性肿瘤的实验研究中。将传统脉冲功率技术中的陡脉冲产生的基本原理 和现代电力电子技术相结合并首次研制成功了可控陡脉冲肿瘤治疗仪，本系统能 精确地控制陡脉冲频率、脉冲宽度和电压峰值三项参数的独立调节，为医学实验 奠定了坚实的基础。本文成功地进行了陡脉冲对恶性肿瘤细胞杀伤效应及细胞周 期影响的实验，实验观察结果表明陡脉冲能有效杀伤恶性肿瘤细胞，其杀伤效应 在细胞水平上表现为抑制细胞的增殖；在DNA水平上，表现为对细胞周期的影响。 成功地进行了陡脉冲治疗荷瘤BALB／C小鼠实验，观测陡脉冲对荷瘤BALB／C小 鼠恶性肿瘤细胞的杀伤效应和抑制作用。处理后的恶性肿瘤细胞在光镜下表现为 细胞核固缩、核碎裂、核溶解；在电镜下表现为质膜破裂、核固缩、碎裂、线粒 体肿胀。治疗组小鼠肿瘤体积明显减小，肿瘤生长受到抑制，治疗组和对照组间 差异有显著性；经陡脉冲治疗后的荷瘤小鼠生存期明显延长。实验揭示了陡脉冲 能有效地杀伤恶性肿瘤细胞，明显抑制了荷瘤小鼠恶性肿瘤的生长、增殖。 最后，本文在深入分析了正常组织和癌症组织的传导特性和介电特性的基础 上，以恶性肿瘤细胞为研究对象，从电路和电场的角度提出了J下常细胞和恶性肿 瘤细胞的电路分析模型和电场计算模型，讨论了陡脉冲的频率特性对恶性肿瘤细 胞的影响，成功地对陡脉冲作用下恶性肿瘤细胞的电场分布和电场力进于亍了分析 计算并初步揭示了陡脉冲对恶性肿瘤细胞不可逆性电击穿的机理。 关键词：可控陡脉冲，恶性肿瘤，细胞，不可逆性电击穿，治疗 重庆大学博士论文Abstract 重庆大学博士论文 Abstract Cancer iS the main disease which has threatened human life．’Foday the conventional method of the physician consists of three main approaches：excision，radiation and systemic chemotherapy．But these therapies are not satisfactory due to the limits of appropriateness，contraindication and side effects，etc．So it is urgent to seek new therapy． The paper analyzed the treatments，especially electroporation therapy,in detail．It brought forward new physical tller印y_～steep pulsed electric fields(SPEFs)therapy and controllable steep pulse apparatus for tumor treatment．The innovation of the paper is that the premise ofthe sufferer’S safety,SPEFs are introduced into cancer tissue that irreversible electrical breakdown(IREB)in malignant tumor cell is caused．It destroyed the survival condition of malignant tumor and the patient is avoided the pain ofexcision，radiation and systemic chemotherapy． The paper succeeded in applying SPEFs which rise time Was nanosecond level into tumor treatment．The paper devel