脉冲磁场在食品加工、疾病治疗等领域具有广阔的应用前景,由于其细胞层面的作用机理尚不明确,导致实际应用中脉冲磁场参数选择十分盲目。实验表明脉冲磁场可诱导细胞电穿孔,且细胞各组分存在不同程度的色散效应,而现阶段脉冲磁场仿真研究并未考虑电穿孔和色散效应,导致脉冲磁场作用下细胞跨膜电位分布计算不准确,进而导致实际应用中参数选择存在较大偏差。针对上述问题,本论文基于球形细胞三层介电模型、电磁场理论、电穿孔理论及色散效应建立脉冲磁场作用下球形细胞电穿孔计算模型,研究不同参数作用下细胞跨膜电位和微孔密度的时空分布规律。主要研究结果如下:1.建立脉冲磁场作用下球形细胞跨膜电位计算模型,研究脉冲磁场作用下球形细胞跨膜电位。结果表明,跨膜电位在脉冲上升/下降时间快速变化且达到峰值,而在脉冲平顶时间跨膜电位平稳下降,在微秒脉冲结果中表现出双极性跨膜电位。2.建立脉冲磁场作用下球形细胞电穿孔数值计算模型,穿孔后跨膜电位迅速下降,孔密度迅速上升。细胞赤道上跨膜电位空间分布由两极突出变为两极凹陷,孔密度空间分布仍为两极突出。1-5-1基础脉冲穿孔阈值电流显示,在trise/tfall为5 ns前所需电流阈值增加较快但总体幅值低,其后阈值电流增加变缓但幅值较高。多脉冲仿真结果表明相似脉冲设置的仿真结果具有差异性,其中与实验对比的衰减震荡信号表现出定性吻合。3.建立脉冲磁场作用下色散球形细胞电穿孔仿真模型,色散效应对跨膜电位的影响在约20 MHz开始显现,频率越大跨膜电位幅值和相角增大程度越显著。5-25-5 ns脉冲结果表明,色散效应使穿孔时间提前了约1.8 ns,孔密度增加约93.3%。多脉冲结果表明,不同的脉冲组合能够在相同电流大小下得到更高孔密度。综上所述,本文研究脉冲磁场诱导细胞含色散的电穿孔时空分布特性,仿真分析并总结了多种影响因素下电穿孔效应和色散效应对细胞跨膜电位时空分布的影响规律,为后续脉冲磁场下细胞电穿孔研究和临床应用提供理论基础和参数指导。