[發(fā)明專利]一種高頻不可逆電穿孔儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710184837.X
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106877729A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設計）人: 單純玉;郝麗俊
• 申請（專利權）人: 上海健康醫(yī)學院
• 主分類號: H02M9/04
• 分類號: H02M9/04;H03K3/02;A61B18/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術領域，具體涉及一種高頻不可逆電穿孔儀。

背景技術

不可逆性電穿孔是指通過施加高強度外部電場致使細胞膜發(fā)生永久性通透的過程，外部電場引起的跨膜電位導致細胞膜內形成無數(shù)個納米級微孔，破壞了細胞內穩(wěn)態(tài)，如果所施加的電場低于某一閾值，則此事件只是暫時性的，當外部電場撤除后，細胞膜恢復正常(可逆性電穿孔)，這種所謂的“可逆電穿孔”已經成為分子醫(yī)學中一項重要的技術，用于幫助藥物通過細胞膜，然而，如果所施加的電場超過某一閾值，將導致細胞膜結構和細胞內穩(wěn)態(tài)永久性破壞，從而導致細胞死亡，后一種效果最近被用來作為一種新的微創(chuàng)消融技術。隨著經濟和社會的發(fā)展，健康嚴重威脅人們的生命，腫瘤愈發(fā)成為全球人類健康的主要威脅，2013年的《世界癌癥報告》顯示，全球腫瘤發(fā)病數(shù)和死亡人數(shù)呈逐年上升趨勢，腫瘤發(fā)病數(shù)從2008年的1270萬例上升到2012年的1410萬例，死亡人數(shù)也從2008年的760萬人上升至2012年的820萬人。不可逆性電穿孔治療腫瘤技術，作為一種新的腫瘤治療方法，具有現(xiàn)有物理治療方法無法比擬的優(yōu)勢，表現(xiàn)出良好的臨床應用前景。然而，不可逆性電穿孔消融術也確實存在一些劣勢。在消融肺部或左葉肝臟腫瘤時，由于這些部位都在心臟附近(<1.7 cm)，高強度電場會引起心律失常，包括臨床前研究中的心室顫動，心電門控型不可逆性電穿孔消融采用心動周期同步施加電場，可以克服這個劣勢。此外，不可逆性電穿孔消融術所用的高電壓會出現(xiàn)肌肉強烈收縮的情況，目前治療中一般通過注射肌肉松弛劑來減緩肌肉收縮，當所采用脈沖的重復頻率為1Hz時，每注入1次脈沖，肌肉就收縮1次，目前臨床上多采用單極性方波脈沖，如圖1所示，傳統(tǒng)上所用脈沖電場強度為1.5kV/cm，脈沖寬度為100μs，并獲得了明顯的治療效果，圖2為單極性方波脈沖的放大圖。臨床用電穿孔儀采用脈沖幅度為3kV的方波，生物組織阻抗隨著治療過程在不斷地變化，治療電極之間的阻抗可降到60Ω，因此，最大輸出電流可達50A，脈沖功率將達到150kW。

不可逆性電穿孔消融技術是一種非加熱性消融技術，與其他消融方法相比，不可逆性電穿孔具有一些理論上的優(yōu)勢，首先，消融時間很短，在1min內即可創(chuàng)建直徑約為3cm的消融區(qū)域。其次，由于不可逆性電穿孔為非熱消融，沒有“熱沉”效應，可以在血管周圍產生完整的細胞死亡。再次，不可逆性電穿孔消融的是活細胞，它在理論上保留的細胞基質和細胞周圍的結構，所以大血管和膽管在結構和功能上仍然保持完整。再次，利用不可逆性電穿孔消融肝臟邊緣或頂部時，對附近結構的間接損傷的可能性很小。第三，引起細胞死亡的機制是凋亡，而非壞死。細胞凋亡的優(yōu)點是通過免疫介入來清除凋亡細胞同時吞噬細胞將凋亡細胞作為正常細胞的死亡過程而將其清除從而促進正常組織的再生與修復。因此經不可逆性電穿孔治療后治療區(qū)域可以在短時間內被正常細胞替代從而恢復原有功能，最后，實時超聲可用于治療監(jiān)測，并能夠準確地描繪出治療區(qū)域，而且該區(qū)域與免疫組織病理學上見到的細胞死亡區(qū)域相關甚好。這些特點恰恰擬補了熱消融技術的不足。而高頻電流對神經、肌肉等可興奮組織的沒有刺激，廣泛用于醫(yī)療領域，如高頻電刀、射頻消融；達瓦洛斯（Davalos R V）則采用雙極性的高頻脈沖串對鼠的腦組織進行了不可逆性電穿孔實驗，實驗過程中未發(fā)現(xiàn)肌肉收縮現(xiàn)象，但是所需要的脈沖電壓幅值更高，克里斯托弗（Christopher)等采用250kHz或500kHz的雙相脈沖串對實驗鼠的腦腫瘤進行消融，并未發(fā)現(xiàn)明顯的肌肉收縮，通過高頻信號對輸出的微妙級脈沖進行調制產生雙極性正脈沖、負脈沖，這種雙極性高頻短脈沖波形不僅能夠在細胞膜上形成對稱性電穿孔，而且還可以明顯減少對神經的刺激作用，同時不會引起肌肉的收縮。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的為解決現(xiàn)有技術的上述問題和不足，本發(fā)明提供了一種高頻不可逆電穿孔儀，采用高頻雙相調制方波使活細胞產生不可逆性電擊穿，增加不可逆性點穿孔的均勻性，以減少了電穿孔刺激神經而引起的肌肉收縮，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:

一種高頻不可逆電穿孔儀，其特征在于，包括電源變換電路、儲能電路、隔離式高頻變換輸出電路、信號控制器、電極和電源，所述電源的輸出端與電源變換電路連接，該電源變換電路依次通過儲能電路、隔離式高頻變換輸出電路與電極連接，所述信號控制器分別與儲能電路、隔離式高頻變換輸出電路的控制輸入端連接,通過信號控制器從而控制隔離式高頻變換輸出電路的脈沖輸出信號使電極進行放電。