[發明專利]一種利用高頻雙向脈沖的電穿孔消融性能檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 202310138563.6
• 申請日: 2023-02-20
• 公開（公告）號: CN116026625B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 張建浩
• 申請（專利權）人: 天津市鷹泰利安康醫療科技有限責任公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;A61B18/12;G06F30/27;G06N3/0499;G06N3/08
• 代理公司: 北京君有知識產權代理事務所(普通合伙) 11630
• 代理人: 焦麗雅

本發明提出一種利用高頻雙向脈沖的電穿孔消融性能檢測裝置與方法，所述裝置包括：脈沖發生機構，包括雙極性脈沖發生器和脈沖控制單元，用于產生針對目標細胞集群的細胞懸液的高頻雙向脈沖；遍歷分析設備，用于針對設定部位且固定總數的活體細胞構成的目標細胞集群，遍歷目標脈沖頻率、設定電場強度以及設定時長的各項數值組合以預測分別對應的各項細胞抑制比例以及各項低損消融性能等級；優選分析機構，用于基于預測數據選擇最佳消融性能的數值組合。通過本發明，能夠在引入有效、自動化設計的電穿孔消融系統的同時，采用人工智能模式和基于數值仿真的遍歷模式獲取針對不同部位以及不同體積的待消融結構體的各自的優化消融參數組合。

技術領域

本發明屬于高頻雙向脈沖電穿孔領域，尤其涉及一種利用高頻雙向脈沖的電穿孔消融性能檢測裝置與方法。

背景技術

相比較于毫米頻率級別的高頻雙極性脈沖對各種部位例如豬肝的細胞集群進行消融處理時，微米頻率級別的高頻雙極性脈沖的消融效果更佳。具體表現在微米頻率級別的高頻雙極性脈沖雖然在提升部位細胞壞死比例的效果上略差于毫米頻率級別的高頻雙極性脈沖，但是能夠通過作用于線粒體使線粒體膜電位崩潰的方式獲取BAX、BCL-2、Caspase-3和Caspase-9凋亡蛋白。

也就是說，毫米頻率級別的高頻雙極性脈沖在細胞抑制比例的表現只能在于細胞壞死比例的具體數值上，而微米頻率級別的高頻雙極性脈沖在細胞抑制比例的表現不僅僅在于細胞壞死比例的具體數值，而且還表現為細胞凋亡比例的具體數值，即患病部位的細胞被消融處理后，導致細胞死亡的方式既有壞死,又有凋亡。

示例地，中國發明專利公開文本CN110946642?A提出的一種高頻雙極性不可恢復電穿孔系統，該系統包括上層信息管理模塊、下位機控制模塊和雙極性高壓脈沖放電電路；上層信息管理模塊接收設置的工作參數后傳輸至下位機控制模塊，然后生成控制信號并傳輸至雙極性高壓脈沖放電電路，以產生雙極性高壓脈沖。與傳統的單極性不可逆電穿孔脈沖序列相比，本發明能更好、更均勻地將緊密排列的細胞的誘導跨膜電位提高到模擬電穿孔閾值，從而使消融區域更加均勻。本發明可以達到良好的腫瘤消融效果以及抑制腫瘤生長的目的，具有良好的安全性和有效性。

示例地，中國發明專利公開文本CN106877729?A提出的一種高頻不可逆電穿孔儀，所述高頻不可逆電穿孔儀包括電源變換電路、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，本發明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，減少了電穿孔刺激神經而引起的肌肉收縮，可用于實體腫瘤治療的在體或離體治療實驗研究。

然而，現有技術中的基于高頻雙極性脈沖的電穿孔技術方案性能和自動化水準仍存在優化空間，同時，對于不同部位以及不同體積的待消融結構體，需要通過對多項消融參數，例如脈沖頻率、電場強度和消融時長等，進行復雜的數值組合和繁瑣的海量試驗，才能獲取各自對應的最佳消融參數組合，顯然，這種操作模式容易陷入繁瑣、冗長的試驗分析過程。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種利用高頻雙向脈沖的電穿孔消融性能檢測裝置，通過在引入高效、自動化設計的基于高頻雙極性脈沖的電穿孔消融系統的硬件基礎上，針對不同部位以及不同體積的待消融結構體定制不同的預測模型，并分別采用海量的各項消融參數組合采用例如MATLAB工具箱的數值仿真分析模式實現各項消融結果數據的可靠預測，進而通過定制的選擇機制獲取不同部位以及不同體積的待消融結構體各自的優化消融參數組合，從而為不同部位以及不同體積的待消融結構體快速提供最佳效果的低損消融方案，以在保證消融效果的同時，盡可能減少對結構體的活體損傷。

具體而言，在本發明的第一個方面，提出一種利用高頻雙向脈沖的電穿孔消融性能檢測裝置，所述裝置包括：