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不可逆电穿孔(IRE)是一种新型的肿瘤消融技术,它通过高压脉冲反复刺激细胞,诱导细胞膜上产生许多不可逆的小孔,进而导致细胞死亡,从而达到消除肿瘤的目的。由于实际消融区域是不均匀的,会导致肿瘤组织再生复发。计算机模型可以作为一种IRE治疗效果的预测手段为实际临床治疗提供指导和方案设计,以防止肿瘤因未完全消除而产生的复发。然而以往的模型主要是基于IRE阈值理论建立的,精度不高且不能反映实际消融过程,限制了仿真结果对临床的指导意义。为了解决这一问题,本课题致力于针对宫颈癌组织建立一种精度更高的IRE治疗效果预测模型以提高计算机模型对临床手术的指导意义。本文的主要研究内容为:(1)利用宫颈癌细胞IRE体外实验,首先确定一种有效的测量宫颈癌细胞活率的方法,然后利用实验数据和修正的Peleg模型建立宫颈癌组织的IRE统计学模型。(2)将建立的IRE统计学模型与现有的IRE阈值模型进行对比,论证IRE统计学模型的优越性。(3)基于IRE统计学模型在COMSOL中建立三维宫颈癌组织模型,运用响应曲面法对脉冲电压和电极针的结构(针间距离,针的个数和针的有效长度)进行优化。研究结果表明:(1)IRE施加后培养4个小时再对细胞进行台盼蓝染色,能够准确测量出宫颈癌细胞活率。(2)相对于IRE阈值模型,本文建立的IRE统计学模型在反映IRE消融效果方面更为精确和全面。(3)相对于三电极针和四电极针,两电极针能够同时实现最大面积的消融区域和最小的正常组织损伤,且两电极的消融区域圆度更高,可控性更好。