高频微秒电脉冲用于肿瘤消融的研究

高频微秒电脉冲用于肿瘤消融的研究
作 者 : 王潇雨
学位授予单位 : 重庆大学
学位名称 : 硕士
导师姓名 : 唐丽灵;刘欢
学位年度 : 2017
关键词 : 电脉冲;肿瘤;高频;单极性;双极性;凋亡
摘 要 : 癌是指起源于上皮细胞的恶性肿瘤,是人类健康的三大杀手之一。目前临床对于癌症的治疗方法主要有传统的手术切除,放射治疗和化学治疗,然而这些方法给患者的身体和精神都带来很大伤害;新型微创手法如射频消融、微波消融、冷冻消融和聚焦超声消融等又由于其热沉效应,在肿瘤消融时会对周围组织或脏器造成伤害而存在局限性;不可逆电穿孔(IRE,Irreversible electroporation)是一种非热效应的肿瘤消融方式,可以对胆管及血管周围的肿瘤进行消融,在临床受到越来越多的关注。在应用愈加广泛的同时,电场分布不均而存在消融盲区和引起患者不自主肌肉收缩给病人带来痛苦这两个问题也逐渐显露。本课题在传统不可逆电穿孔的基础上将电脉冲加以改进,运用频率增大的高频脉冲,与正负极交替的双极性脉冲,理论上可以改善传统不可逆电穿孔脉冲在临床治疗时存在的问题。实验从生物角度出发,分别在细胞、组织与动物实体瘤的水平探究了高频单极性脉冲与高频双极性脉冲运用于肿瘤消融的杀伤效果,研究结果可以促进两种新型脉冲的临床应用。对于高频单极性脉冲,用MTT检测电脉冲刺激后的正常表皮细胞与黑色素瘤细胞,通过相对活细胞量判断不同频率脉冲的杀伤效果;用Annexin V-FITC/PI染色的流式细胞术检测电刺激后的细胞,探究不同频率及不同电场强度电脉冲作用下的细胞死亡途径;用细胞膜荧光探针DiI染色,观察脉冲作用下的细胞膜穿孔情况。对于高频双极性脉冲,用CCK-8检测电脉冲刺激后的细胞,判断不同频率及不同占空比脉冲的杀伤效果;用Annexin V-FITC/PI染色的流式细胞术检测电刺激后的细胞,探究不同频率及不同电场强度电脉冲作用下的细胞死亡途径;对家兔的肝施加电刺激,用石蜡切片与H&E染色法观测不同频率的脉冲在组织的电场分布。建立裸鼠荷瘤模型,用传统IRE脉冲及两种高频脉冲刺激肿瘤,H&E染色及测量确定肿瘤消融情况。得到了以下结论:(1)总能量相同的前提下,高频脉冲的杀伤效果随脉冲宽度的增大而增大,随电场强度的增大而增大,与占空比的大小没有关系。(2)高频单极性微秒脉冲与高频双极性微秒脉冲可以达到与传统脉冲相同的杀伤效果,传统不可逆电穿孔脉冲(IRE)与高频单极性微秒脉冲作主要使细胞发生坏死,在细胞膜上产生不可逆穿孔,高频双极性微秒则主要使细胞发生凋亡。(3)高频脉冲尤其是高频双极性脉冲作用于动物组织以及动物模型实体瘤时,与传统不可逆电穿孔脉冲(IRE)相比有更均匀的分布。

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