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刘红梅: 作品数：15 被引量：60H指数：6; 供职机构：重庆大学电气工程学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金重庆市杰出青年科学基金更多>>; 相关领域：电气工程医药卫生理学自动化与计算机技术更多>>

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基于静态与动态电导率的组织不可逆电穿孔电-热耦合场及消融效果分析被引量：6: 2020年; 不可逆电穿孔肿瘤消融治疗前对组织内部电-热耦合场的分析计算是实现肿瘤组织有效消融的关键所在,但目前对于多针系统下考虑组织电导率动态变化的真实组织内部电–热耦合场分布还缺乏系统研究。为此,首先通过二维有限元模型,量化分析了静态电导率与动态电导率模型下组织电场分布与电导率分布的差异。随后,根据患者肿瘤医学影像,重建了包含肿瘤的肾脏组织三维模型,研究了多脉冲下电–热耦合场分布及消融效果。研究结果表明,相同脉冲参数下,动态电导率模型得到的消融尺寸在垂直于电场方向上始终大于静态电导率模型;平行于电场方向上,随着场强的增大,动态电导率模型的消融尺寸出现先小于后大于静态电导率模型的现象,且动态电导率模型计算得到的消融面积(或体积)均更大;动态电导率模型下的组织温度分布同样显著区别于静态电导率模型。因此,采用动态电导率模型进行术前的治疗参数确定有利于达到最佳的肿瘤消融效果,并最大限度地降低对正常组织的损伤。; 姚陈果郑爽赵亚军刘红梅王艺麟董守龙

面向临床多针消融肿瘤的不可逆电穿孔量效关系模型被引量：6: 2020年; 在不可逆电穿孔肿瘤治疗临床应用中,由于电场脉冲产生的消融区域较小,因此对于肿瘤尺寸较大的病患,需采用多电极治疗以实现肿瘤组织的完全消融。然而,目前多针治疗仍延用两针治疗效果的叠加进行预测,不利于制定精确的治疗计划。针对此问题,该文基于多电极作用下不可逆电穿孔肿瘤消融的电场分布与消融效果,建立适用于多电极治疗方式的数值模型。基于电导率模型分析,建立考虑多针治疗情况下累积效应的量效关系模型,并通过电压为500V、600V、700V、800V及1 000V的脉冲作用下马铃薯组织消融实验,比较不考虑多针累积效应的传统模型、叠加模型及量效关系模型的预测结果。结果表明量效关系模型的准确性和可行性(平均误差低于5.04%),能够用于多针治疗方式的术前治疗方案指导,为不可逆电穿孔临床应用中治疗方案的制定提供理论与数据支撑。; 姚陈果郑爽刘红梅唐潇董守龙; 关键词：消融效果

基于阻抗谱的脉冲电场诱导兔肝脏组织不可逆电穿孔程度评估新方法的实验研究被引量：4: 2017年; 不可逆电穿孔肿瘤消融的有效性与安全性已经过多年的临床应用而得到验证,新近发展起来的高频不可逆电穿孔肿瘤消融新方法兼具传统不可逆电穿孔的优势和缓解肌肉收缩的长处,然而目前对其作用机理还未深入研究。为此,从阻抗谱分析角度分析了高频不可逆电穿孔与传统不可逆电穿孔组织消融的差异性,研究了相同剂量下高频不可逆电穿孔与传统不可逆电穿孔消融新西兰大白兔肝脏组织引起的组织阻抗谱变化,并通过等效电路的拟合提取了阻抗谱变化中的信息。研究结果表明:脉冲处理后组织阻抗谱显著变化,阻抗模在中低频段显著减小,阻抗角在中高频段从负值向零值方向变化;通过等效电路拟合发现,处理后显著变化的是细胞外液等效电阻,由于细胞膜穿孔而增加了新的与细胞外液等效电阻并联的电流通路;脉冲剂量相同条件下,传统不可逆电穿孔脉冲作用引起的细胞外液等效电阻变化最大,高频不可逆电穿孔作用下,脉冲宽度越宽,细胞外液等效电阻变化就越显著。因此,组织阻抗谱变化及由它得到的等效电路元器件值变化,可以有效地反映电穿孔程度,有望成为临床应用中检测不可逆电穿孔治疗效果的有效方式。; 姚陈果赵亚军董守龙Suyashree Bhonsle吕彦鹏刘红梅马剑豪Rafael Davalos; 关键词：阻抗谱肿瘤治疗等效电路脉冲电场

基于测量信号反馈的不可逆电穿孔动态过程数值模拟及分析: 姚陈果刘红梅董守龙赵亚军吕彦鹏

不可逆电穿孔多因素动态电导率模型的研究与分析被引量：2: 2021年; 不可逆电穿孔肿瘤治疗技术以其独特的非热、可控及微创等特点引起学者的广泛关注。运用准确的术前仿真模型预估消融疗效是实现精准治疗的重要手段,其中组织电导率动态变化的数值表达是准确描述组织内部电场分布的关键。该文在传统电导率模型仅考虑脉冲电场强度及温度影响的基础上,以马铃薯组织为研究对象,运用平行板电极对该组织的电导率进行测量,表征不可逆电穿孔多脉冲累积作用下组织电导率的动态发展规律,并建立随脉冲电场强度、脉冲数目及温度变化的多因素电导率模型。基于建立的数值模型,在针电极施加500V、700V及1000V电压下,流经组织的电流模拟值与实验实测值相对误差平均值低于4%,远小于传统电导率模型与实验电流的误差,验证了模型的准确性。因此,该文提出的电导率多因素模型能够更加准确地描述多脉冲作用下的组织状态变化,为不可逆电穿孔肿瘤术前精准治疗计划的制定奠定理论基础。; 唐潇姚陈果郑爽刘红梅董守龙

纳秒脉冲高频透膜效应优先杀伤化疗抗性肿瘤细胞的仿真与实验研究被引量：12: 2019年; 为克服当前临床肿瘤治疗的致命屏障--化疗抵抗,同时弥补纳秒脉冲电场(nsPEFs)对化疗抵抗肿瘤细胞诱导的生物电效应研究的空白,该文结合仿真与实验,对nsPEFs的作用特性及对化疗抵抗肿瘤细胞的杀伤效应进行研究。首先,基于有限元平台,建立考虑细胞器的五层介电模型及考虑细胞内外膜穿孔的数值模型,分析nsPEFs的高频透膜特性、内膜电穿孔效应及其受核质比大小的影响规律;其次,以A549及其同源化疗抵抗的A549/R细胞为研究对象,结合荧光探针和流式技术,研究其在nsPEFs作用下内外膜荧光消散情况,并比较A549及A549/R形态学及其对nsPEFs作用的敏感性差异。结果表明,nsPEFs具有高频特性,可高效率作用到细胞内膜,诱导核膜荧光消散,其诱导的内膜穿孔效应与细胞核(核质比)大小呈正相关,对更高核质比的A549/R细胞有更高杀伤效果。研究结果证明,高压nsPEFs可靶向细胞内部并优先杀伤核质比更大的化疗抵抗肿瘤细胞,可为化疗抵抗肿瘤细胞的选择性杀伤提供理论和实验依据,也为nsPEFs作为一种新的物理选择方式,联合其他肿瘤治疗方法实现顽固性肿瘤组织的有效消融奠定基础。; 刘红梅董守龙宁郡怡郑爽姚陈果; 关键词：纳秒脉冲化疗抵抗电穿孔肿瘤治疗

基于遗传算法的不可逆电穿孔肿瘤消融治疗计划的优化被引量：6: 2017年; 不可逆电穿孔作为一种新型微创肿瘤治疗方案,经过近10 a的发展已进入临床实验阶段。临床实验发现不可逆电穿孔肿瘤治疗效果在很大程度上取决于治疗计划是否完善。然而目前缺乏对于不可逆电穿孔临床治疗计划的优化,仅借助于简单的电场分布计算以及实验经验来确定方案。为解决这一问题,运用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立了不同尺寸的球形、椭球形肿瘤模型及其周边正常组织数值模型;基于遗传算法对电极布置以及脉冲参数进行了优化,实现肿瘤组织完全消融而正常组织损伤最小的优化目标。考虑到实际硬件条件以及安全情况,脉冲电压幅值不可能无限增大,所以限制脉冲电压幅值在3 000 V以内。当肿瘤体积较小时,2针足以完全消融肿瘤,但是随着肿瘤体积的增大,所需电压以及对正常组织的损伤也随之增大,2针下正常组织损伤体积与肿瘤体积之比最大达到0.986 2。随着肿瘤体积进一步增加,需要增加电极针数,此时完全消融肿瘤所需电压有所降低,减少了对正常组织的损伤。借助遗传算法实现了对不同尺寸、不同形状肿瘤的完全消融,得出了最佳的电极布置以及脉冲参数的最优选择,为不可逆电穿孔临床应用推广奠定坚实的基础。; 赵亚军姚陈果董守龙陈锐刘红梅廖瑞金; 关键词：肿瘤治疗遗传算法有限元法

高压纳秒脉冲电场杀伤化疗抗性肿瘤细胞的实验机理研究被引量：3: 2019年; 肿瘤严重危害人类生命和健康,化疗抵抗是当前临床肿瘤治疗所面临的主要屏障之一。为探究高压纳秒脉冲电场是否能够对化疗抵抗的肿瘤细胞具有同等敏感性,以肺癌细胞系A549及顺铂化疗抵抗的A549/R为研究对象,用80个脉冲宽度为200 ns,场强为5~15 kV/cm的纳秒脉冲作用后分析对比其活性情况、致死效应及消融阈值差异。结果表明:当场强为8、10、15 kV/cm纳秒脉冲电场作用下A549/R细胞的存活率分别为5.65%、7.78%、2.80%,显著低于A549(分别为48.31%、26.8%、5.96%);诱导的凋亡和坏死率也显著高于A549(P<0.05);在80个宽度为200 ns,场强为15 kV/cm的脉冲作用下,A549/R单层细胞消融面积是A549的1.59倍;A549/R的消融阈值为~8 kV/cm,显著低于A549(~13 kV/cm)。因此,纳秒脉冲电场为可优先选择杀伤化疗抵抗的A549/R细胞,诱导更高的凋亡率、消融面积,并且有更低的消融阈值。高压纳秒脉冲对化疗抵抗的肿瘤细胞的选择性作用,可望作为一种新型的物理选择方式联合其他肿瘤治疗方法,克服肿瘤治疗临床难点,为化疗抵抗或高恶性度的肿瘤消融提供新策略。; 刘红梅王莉董守龙马剑豪王艺麟姚陈果; 关键词：纳秒脉冲化疗抵抗电穿孔肿瘤治疗

基于有限元分析的球形单细胞及不规则真实细胞电穿孔动态过程仿真被引量：10: 2016年; 为深入研究脉冲电场对细胞的作用机制,并进一步推广其在临床上的应用,基于有限元仿真软件建立了考虑胞内细胞器的单细胞五层介电模型,从2维和3维的角度研究分析了脉冲电场诱导细胞发生电穿孔的动态过程。同时,鉴于理论球形细胞与真实细胞结构的差异,建立不规则细胞介电模型,讨论分析脉冲电场作用于理论球形细胞与真实细胞电穿孔效应的差异。仿真结果表明:在1.5 k V/cm、10μs脉冲电场作用下,细胞膜上跨膜电位升高达到穿孔跨膜电位阈值(1 V)后发生穿孔,孔密度急增(达到1016数量级),电导率随着时间快速增加,从而进一步改变跨膜电位的分布,穿孔区域由正对电极的点逐渐往四周扩展,最终穿孔区域达到整个表面积的71.4%。而不规则细胞下的跨膜电位、电导率等分布较复杂,不再具有对称分布性,对于畸形度较大的细胞则必须考虑其形状的影响。仿真结果合理解释了脉冲作用下单细胞电穿孔的作用机制,为进一步分析复杂细胞系统提供理论依据,同时推进了脉冲电场的临床应用。; 姚陈果刘红梅赵亚军米彦吕彦鹏徐进; 关键词：有限元电穿孔脉冲电场跨膜电位

微/纳秒脉冲电场靶向不同尺寸肿瘤细胞内外膜电穿孔效应研究被引量：19: 2020年; 为深入研究细胞物理特性对微/纳秒脉冲电场诱导的电穿孔效应差异,以三种不同细胞大小及两种不同细胞核大小的肿瘤细胞为研究对象,基于其细胞几何特征建立1:1五层介电及电穿孔数值模型,并观察其在微/纳秒脉冲电场作用下细胞内外膜的荧光消散情况,对微/纳秒脉冲电场诱导细胞内外膜电穿孔效应进行对比分析,研究微/纳秒脉冲电场靶向作用于不同几何尺寸细胞的敏感性差异机理。结果表明,在90个脉冲宽度为100μs、电场强度为1.5kV/cm的微秒脉冲作用下,细胞尺寸越大,细胞外膜穿孔区域、孔密度和荧光消散程度也越大,即诱导的细胞膜电穿孔效果更强。在80个脉冲宽度为400ns、电场强度为15kV/cm的纳秒脉冲作用下,细胞核尺寸越大,其细胞核膜的穿孔区域、孔密度和荧光消散程度也越大,即诱导的细胞核膜电穿孔效果更强。因此,微/纳秒脉冲电场对肿瘤细胞的作用靶区及尺寸大小具有明显的选择性。该研究可为消融不同肿瘤所需的脉冲电场参数提供数据参考与理论支撑。; 姚陈果宁郡怡刘红梅郑爽董守龙; 关键词：脉冲电场电穿孔荧光探针选择性

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