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温度开环和闭环反馈在高压脉冲电场消融中的对照研究

2021-08-03张科王杰

中国医学物理学杂志 2021年7期

张科,王杰

1.南京医科大学医学影像学院,江苏南京210029;2.江苏省人民医院介入放射科,江苏南京210029

前言

高压脉冲电场消融是近年来由电气与临床生物物理学家提出并完成临床医学转化的新技术[1],其消融原理是利用高压脉冲电场击穿细胞膜引起不可逆穿孔造成细胞凋亡[2]。由于间断式电流和超短脉宽的缘故,理想状态下热积累小于组织散热效率,不会造成消融区重要结构的热损伤[3‐4]。高压脉冲电场消融作为一种非热性消融方式被用于胰腺癌、肝门部胆管癌、前列腺癌等热消融禁区,疗效显著[5‐7]。

已经投入临床用的高压脉冲电场电穿孔治疗系统 如Nanoknife®(Angiodynamics 公司,美国)和Cliniporation®(IGEA 公司, 意大利)皆采用温度开环协议,即不监测消融区温度,一旦设定好脉冲条件,将按照厂家预设参数完成所有脉冲的发放[8]。然而在实际手术过程中,病变区可能存在大血管或骨骼干扰,术者不能保证布针完全平行,亦或术中患者肌肉收缩或呼吸移动引起电极移位,造成场强不均和电流异常引发热效应产生,电极周围组织炭化导致电极和组织间隙增大引起电弧效应,导致设备保护停机,不但影响治疗也失去了其非热消融的优势[9]。最近有国外学者初步提出了温度闭环反馈来解决以上问题[10‐11],目前尚无系统性的对照研究。为此,本研究设计了温度闭环反馈算法对多种负载进行了高压电场消融实验,并与传统温度开环技术进行比较研究,探讨两者区别,具体如下。

1 材料与方法

1.1 消融负载

细胞溶液:37℃、5%CO2环境下体外培养人肺癌细胞株A549,适时传代,待测试时用培养基重悬,消融后继续培养24 h。……

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