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为了综合传统微秒脉冲电场(μs PEF)和纳秒脉冲电场(ns PEF)治疗肿瘤的优缺点,我们提出一种高频纳秒脉冲串的脉冲形式来治疗肿瘤,该形式的脉冲旨在通过μs PEF和ns PEF的协同作用,同时发挥μs PEF的直接快速杀伤作用和ns PEF的间接缓慢调控作用,有望获得更佳的肿瘤治疗效果。但是,高场强的脉冲电场会产生更多的焦耳热,热效应在脉冲电场治疗应用也应当避免。因此本文对高频纳秒脉冲串作用下生物组织的热效应进行了研究,利用多参数的分析方法来研究热效应与脉冲参数之间的关系,从而预测温升以及热损伤。本文对离体猪肝以及猪耳皮肤组织在不同脉冲参数下的电导率进行实测,分析脉冲参数对组织电导率的影响;建立肝脏以及肝肿瘤组织、皮肤以及黑色素肿瘤组织的有限元模型,仿真分析不同脉冲参数下正常组织以及肿瘤的温度以及热损伤;分析不同脉冲参数下热效应与脉冲参数的关系,得出使组织不发生热损伤的脉冲参数的范围;对离体猪肝、猪耳皮肤组织以及裸鼠在体黑色素肿瘤组织进行温度测量,与仿真的结果进行比较,验证仿真结果。本文取得的主要成果有:(1)通过施加不同的电压、脉宽和重复频率的高频纳秒脉冲串,对离体猪肝以及猪耳皮肤组织的电导率变化进行实测,结果表明肝脏组织在3k V/cm场强下,电导率无明显变化,而在5k V/cm的场强作用下,电导率有一些增长,而在10k V/cm的场强下,电导率有明显的增加。皮肤电导率由于阻抗太大,脉冲作用后无变化。(2)通过COMSOL软件建立肝脏以及肝肿瘤组织以及皮肤和黑色素肿瘤组织的有限元模型,仿真分析不同脉冲参数下温度和热损伤在时间和空间上的分布。在本文作用的脉冲范围内,一串脉冲引起的肝肿瘤的最高温度为49.26℃,1s后肿瘤的最高温度仅为40.4℃,最高热损伤程度仅为0.0016。对于皮肤黑色素肿瘤,脉冲参数为场强5k V/cm,脉宽500ns,重复频率1MHz时,角质层最高温度达到了70℃。1s后肿瘤的最高温度仅为37.4℃。(3)通过MATLAB对大量仿真结果进行处理,分析了温度以及热损伤与脉冲参数的关系,得出使组织温度不大于某一阈值或者不发生热损伤的参数上限。(4)对离体猪肝、猪耳皮肤组织以及裸鼠在体黑色素肿瘤组织的温度进行实测,离体猪肝的实验结果表明,温度随着注入能量的增加趋于饱和,猪耳皮肤组织无温升变化。裸鼠的温升结果与仿真进行比较,与仿真中肿瘤的平均温度变化较为一致。本文基于有限元仿真得出使组织不发生热损伤的参数范围,为后续高频纳秒脉冲串用于肿瘤治疗的实验研究中的参数选择提供理论指导。