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

作     者：胡亚楠 包家立 朱金俊 朱朝阳 岑泽南 Hu Yanan;Bao Jiali;Zhu Jinjun;Zhu Chaoyang;Cen Zenan

作者机构：浙江大学医学院浙江省生物电磁学重点实验室生物物理与医学工程研究组杭州310058 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2021年第36卷第18期

页      面：3841-3850页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 080803[工学-高电压与绝缘技术] 08[工学] 

基　　金：传染病防治国家科技重大专项课题资助项目(2018ZX10301201-002) 

主　　题：电穿孔 不可逆电穿孔 纳秒刀 仿真 时域有限差分法 

摘      要：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。