[发明专利]一种利用高频双向脉冲的电穿孔消融性能检测装置与方法

说明书

本发明提出一种利用高频双向脉冲的电穿孔消融性能检测装置与方法，所述装置包括：脉冲发生机构，包括双极性脉冲发生器和脉冲控制单元，用于产生针对目标细胞集群的细胞悬液的高频双向脉冲；遍历分析设备，用于针对设定部位且固定总数的活体细胞构成的目标细胞集群，遍历目标脉冲频率、设定电场强度以及设定时长的各项数值组合以预测分别对应的各项细胞抑制比例以及各项低损消融性能等级；优选分析机构，用于基于预测数据选择最佳消融性能的数值组合。通过本发明，能够在引入有效、自动化设计的电穿孔消融系统的同时，采用人工智能模式和基于数值仿真的遍历模式获取针对不同部位以及不同体积的待消融结构体的各自的优化消融参数组合。

技术领域

本发明属于高频双向脉冲电穿孔领域，尤其涉及一种利用高频双向脉冲的电穿孔消融性能检测装置与方法。

背景技术

相比较于毫米频率级别的高频双极性脉冲对各种部位例如猪肝的细胞集群进行消融处理时，微米频率级别的高频双极性脉冲的消融效果更佳。具体表现在微米频率级别的高频双极性脉冲虽然在提升部位细胞坏死比例的效果上略差于毫米频率级别的高频双极性脉冲，但是能够通过作用于线粒体使线粒体膜电位崩溃的方式获取BAX、BCL-2、Caspase-3和Caspase-9凋亡蛋白。

也就是说，毫米频率级别的高频双极性脉冲在细胞抑制比例的表现只能在于细胞坏死比例的具体数值上，而微米频率级别的高频双极性脉冲在细胞抑制比例的表现不仅仅在于细胞坏死比例的具体数值，而且还表现为细胞凋亡比例的具体数值，即患病部位的细胞被消融处理后，导致细胞死亡的方式既有坏死,又有凋亡。

示例地，中国发明专利公开文本CN110946642 A提出的一种高频双极性不可恢复电穿孔系统，该系统包括上层信息管理模块、下位机控制模块和双极性高压脉冲放电电路；上层信息管理模块接收设置的工作参数后传输至下位机控制模块，然后生成控制信号并传输至双极性高压脉冲放电电路，以产生双极性高压脉冲。与传统的单极性不可逆电穿孔脉冲序列相比，本发明能更好、更均匀地将紧密排列的细胞的诱导跨膜电位提高到模拟电穿孔阈值，从而使消融区域更加均匀。本发明可以达到良好的肿瘤消融效果以及抑制肿瘤生长的目的，具有良好的安全性和有效性。

示例地，中国发明专利公开文本CN106877729 A提出的一种高频不可逆电穿孔仪，所述高频不可逆电穿孔仪包括电源变换电路、储能电路、隔离式高频变换输出电路、信号控制器、电极和电源，所述电源的输出端与电源变换电路连接，该电源变换电路依次通过储能电路、隔离式高频变换输出电路与电极连接，所述信号控制器分别与储能电路、隔离式高频变换输出电路的控制输入端连接，通过信号控制器从而控制隔离式高频变换输出电路的脉冲输出信号使电极进行放电，本发明使活细胞产生不可逆性电击穿，增加不可逆性点穿孔的均匀性，减少了电穿孔刺激神经而引起的肌肉收缩，可用于实体肿瘤治疗的在体或离体治疗实验研究。

然而，现有技术中的基于高频双极性脉冲的电穿孔技术方案性能和自动化水准仍存在优化空间，同时，对于不同部位以及不同体积的待消融结构体，需要通过对多项消融参数，例如脉冲频率、电场强度和消融时长等，进行复杂的数值组合和繁琐的海量试验，才能获取各自对应的最佳消融参数组合，显然，这种操作模式容易陷入繁琐、冗长的试验分析过程。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种利用高频双向脉冲的电穿孔消融性能检测装置，通过在引入高效、自动化设计的基于高频双极性脉冲的电穿孔消融系统的硬件基础上，针对不同部位以及不同体积的待消融结构体定制不同的预测模型，并分别采用海量的各项消融参数组合采用例如MATLAB工具箱的数值仿真分析模式实现各项消融结果数据的可靠预测，进而通过定制的选择机制获取不同部位以及不同体积的待消融结构体各自的优化消融参数组合，从而为不同部位以及不同体积的待消融结构体快速提供最佳效果的低损消融方案，以在保证消融效果的同时，尽可能减少对结构体的活体损伤。

具体而言，在本发明的第一个方面，提出一种利用高频双向脉冲的电穿孔消融性能检测装置，所述装置包括：