新型复合脉冲不可逆电穿孔治疗肿瘤关键技术及临床应用研究进展

癌症是威胁人类健康的主要杀手之一。虽然传统微秒脉冲不可逆电穿孔治疗肿瘤方法以其非热效应的优势,在临床实体瘤治疗中得到了大量的应用并取得了良好的治疗效果,但是随着临床研究的深入,发现在治疗过程中仍存在电场分布不均致肿瘤残留以及肌肉收缩等亟需解决的问题。临床需求催生并促进了新一代复合脉冲不可逆电穿孔治疗肿瘤方法的发展与成熟。在简要叙述传统不可逆电穿孔发展历程的基础上,指出目前不可逆电穿孔临床应用存在的相关问题,并针对这些问题引出复合脉冲不可逆电穿孔的肿瘤新型治疗方法;重点介绍了复合脉冲不可逆电穿孔的发展历程及研究成果;以及由我国研究人员独立研发并成功开展的新型复合脉冲不可逆电穿孔治疗前列腺癌的世界首批临床实验,验证了复合脉冲临床应用的安全性与有效性。最后指出了不可逆电穿孔疗法的应用前景和发展趋势。     

微秒脉冲电场场强参数的窗口效应

μs脉冲电场诱导细胞产生的可逆电穿孔效应和不可逆电穿孔效应已有一定研究,但其所诱导的细胞凋亡效应却往往被忽略,诱导凋亡效应的脉冲电场与产生可逆/不可逆电穿孔效应脉冲电场的剂量关系更是鲜有研究.为了解这些关系,以人宫颈痛细胞系Hela为实验对象,综合运用PI示踪穿孔、CCK-8法检测活性及流式细胞术测定凋亡3种实验手段,...     

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

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。     

不可逆电穿孔微创消融肿瘤技术的研究进展

肿瘤愈发成为人类健康的主要威胁。传统的手术切除、化学治疗存在一定的禁忌症,且易对患者身心造成巨大的伤害,物理消融治疗就是在这种背景下提出的。为此,在简要介绍目前临床应用较广的几种物理消融技术的基础上,由电穿孔现象及其应用出发,着重介绍了率先由我国研究人员提出的不可逆电穿孔消融肿瘤技术的发展历程及研究进展。尽管不可逆电穿孔治疗肿瘤技术的机理尚未完全探明,但该技术由于具有治疗时间短、病人术后恢复快、对正常组织损伤小等优势,且可避免热消融损伤的缺憾,所以已展现出广阔的应用前景。然而,相对于国外的成果迅速转化的优势以及临床快速推进,国内的临床推进相对缓慢,但不可逆电穿孔消融肿瘤方法逐渐为我国工程专家和临床医生所接受,目前亟需汇集技术、临床及资金等各方面力量,将该技术尽快实现成果转化进而推广到临床以造福患者。     

不可逆电穿孔时组织电导率变化对电场和温度的影响

为了研究不可逆电穿孔过程中组织电导率对组织内电场分布及温度的影响,采用有限元分析软件COMSOL建立了小鼠肝脏的球形肿瘤及椭球形肿瘤的数值模型;通过改变组织的电导率,得到肿瘤及正常组织内不可逆电穿孔电场、温度的分布情况。结果表明:组织电导率随着穿孔过程的发展逐渐增大。组织电导率变化前后,2种肿瘤模型中的各项数据如下:1)不可逆电穿孔电场消融的肿瘤体积与肿瘤总体积之比分别从0.867 7升至0.927 0(球形肿瘤)以及从0.451 1升至0.772 1(椭球形肿瘤);2)不可逆电穿孔电场造成正常组织损伤的体积与肿瘤总体积之比分别从0.745 9降至0.678 2(球形肿瘤)以及从0.816 4降至0.603 6(椭球形肿瘤);3)温升1℃的正常组织的最大体积只有肿瘤体积的1.16%,说明正常组织的温升对组织整体温度变化的影响较小。因此,组织不可逆电穿孔过程中,增大电导率能在促进电脉冲对肿瘤的消融效果的同时减小其对正常组织的损伤,且脉冲作用造成的组织温升不会造成组织的热损伤。     

面向临床多针消融肿瘤的不可逆电穿孔量效关系模型

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。     

基于遗传算法的不可逆电穿孔肿瘤消融治疗计划的优化

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。     

不可逆电穿孔多因素动态电导率模型的研究与分析

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.     

不可逆电穿孔对兔组织阻抗的影响

为了研究不可逆电穿孔对生物组织阻抗的影响,探究了阻抗变化与不可逆电穿孔机理之间的关系。以新西兰大白兔的多种组织作为对象,对其施加μs级高强度脉冲电场,测量、计算了组织阻抗值的变化。实验采用脉冲参数为:幅值2 250 V,脉冲脉宽70μs,重复频率2 Hz,脉冲总数90个。实验结果表明:生物各组织发生不可逆电穿孔时,其阻抗均减小;随着脉冲作用时间增加,阻抗趋于稳定,但在41个、61个脉冲作用后分别停止5min后阻抗明显恢复,说明可逆电穿孔比例仍较大;随着脉冲电场强度和作用时间的继续增大,不可逆电穿孔数量和程度迅速增大,直至组织阻抗达到最小值;停止施加脉冲电场后,组织阻抗增大,即部分电穿孔自恢复。     

陡脉冲不可逆性电击穿治疗肿瘤的研究

为寻求更为有效的肿瘤治疗策略,通过对陡脉冲治疗肿瘤的电穿孔效应和内处理效应的国内外研究现状的分析,提出了陡脉冲不可逆性电击穿效应调控肿瘤细胞死亡和凋亡的创新思路。实验中肉眼和组织学、超微结构的观察首次证实陡脉冲能有效地杀伤肿瘤细胞,明显抑制了肿瘤的生长、增殖,延长了的生存期。基于重庆大学的最新研究提出了不同窗口参数的陡脉冲具有不同的生物电效应的设想,总结了利用陡脉冲不可逆性电击穿效应治疗肿瘤的新方法及目前的研究进展并提出了该技术走向临床需重点研究的内容及关键技术。     

超超临界1000MW机组给水加氧处理探讨

针对腐蚀产物的控制,对比3种给水处理方式及对给水加氧机理的分析,提出给水加氧处理是控制腐蚀产物的最佳方式,通过国内超（超）临界机组目前运行现状、给水处理方式及机理、氧化皮的形成与加氧的关系,探讨了1 000 MW超超临界机组给水加氧的可行性及风险。     

基于MR和PET成像的轻度阿尔茨海默病分类方法

提出了一种能准确分割与阿尔茨海默病相关的脑部区域的方法。首先,制作了最符合样本的模板;其次,在MR特征采集上,充分利用图像配准产生的形变场信息;接着,在处理PET图像时,先将其互配准到同一个体的MR图像上;最后,将提取出的各脑区特征用支持向量机分类。用全脑分类正确率为MR：0．8736,PET：0．9195,0．3MR＋0．7PET：0．8621;灰质正确率为MR：0．8736,PET：0．9195,0．3MR＋0．7PET：0．8621;双样本t检验正确率为MR：0．8391,PET：0．9195,0．3MR＋0．7PET：0．8966。在用大脑皮层分区进行分类时,MR的内嗅区皮质正确率最高（0．8391）,PET的楔前叶正确率最高（0．9195）,0．3MR＋0．7PET的内嗅区皮质正确率最高（0．9425）。试验结果表明该方法与现有方法相比,能更准确的区分轻度AD患者和正常老人,有助于AD疾病的预防及早期诊断。     

电涌保护器在石化行业电子设备中的应用

分析了电子设备中常见雷击损坏的原因。论述了现代防雷系统基本技术措施。介绍了主要参数的选择,多级电涌保护器(SPD)的配合使用,以及SPD安装布置时需要注意的问题。通过合理选用SPD和采取等电位联结的方式,可有效防止和减少雷电对电子设备造成的危害。     

双向中继系统的中断概率分析

分析、比较两时隙无线双向中继系统采用中继放大转发和解码转发的中断概率性能。首先推导得出中继放大转发中断概率的一个下界,且仿真结果证明该下界是紧致的。然后,计算出中继解码转发中断概率的闭合表达式,得到当信噪比和复用增益足够小时,解码转发优于放大转发,反之,放大转发中断性能更优的结论。最后,通过仿真考查了中继节点的位置、时隙分配和速率分配对中断性能的影响。     

上海市电力公司故障抢修管理系统的建设与应用

上海市故障抢修管理系统是上海世博园智能电网综合示范工程之一。针对电网企业在电网与用户故障抢修管理业务的实际需求,上海市电力公司研究了基于输配电生产管理系统的电力故障抢修管理（TCM）系统的建设与应用,分析了该系统的应用需求、设计理念、主要功能及关键技术。TCM系统在上海电网的试点及推广应用情况,验证了该系统的有效性。     

改进的SAR图像干扰抑制算法

合成孔径雷达(SAR)图像中出现干扰条纹是由电视、广播和各类通信系统辐射源的频率在系统带宽内,造成接受的信号中混有干扰信号。由于这些干扰通常具有高于系统背景噪声的功率电平,会对SAR造成不同的影响。在某些系统中SAR信号在距离频域沿着距离向相邻的点会具有一定的相关性。如果某些频谱值被干扰信号污染,则可以利用它周围的点估计出该频段的信息。基于这一想法,提出一种干扰抑制算法,能有效的估计出被干扰影响的频谱信息。当频谱中干扰信号所污染的频段的个数较多时,相比传统方法,这种方法能更为有效地估计出原始信号。     

山西电力数据通信网容灾设计与实现

山西电力数据通信网是山西省电力公司信息通信业务的网络承载平台,是数据业务正常传输的重要保障。为了加快建设统一坚强智能电网,提高电力通信系统的可靠性和稳定性,文章结合落实“十二五”通信网规划,对山西省电力公司数据通信网网络结构、通道组织、设备配置等现状进行了分析,对数据通信网系统进行了容灾设计,构建了双汇聚、双上联的高可靠网络容灾体系架构。最终实现了主调发生各类事故、自然灾害和社会突发事件发生时,数据通信网路由能够无隙切换至备调,不影响所承载的业务。     

发电机轴系扭振保护的应用

当直流换流站发生单极或双极闭锁时,靠近直流换流站的盘南电厂就极有可能产生次同步振荡（SSO）,这就迫切需要引入发电机轴系扭振保护（TSR）装置来用于解决次同步振荡（SSO）引发的轴系扭振,避免造成轴系某些部件如汽轮机大轴、联轴器等部件的断裂或疲劳损伤,保证机组和电网的安全运行。．     

基于多移动代理的协同智能DSAS的结构设计

为提高安全审计系统的智能化、自动化、准确性、分布式安全性和协同整体效能,在分析网络安全审计系统（SAS）和移动代理（MA）技术特点的基础上,利用MA技术、协同技术和审计技术的集成优势,结合分布式及MA与SAS的特点,设计并构建了基于多MA的协同新智能分布式安全审计系统（DSAS）结构模型,解决了设计过程中的关键技术,同时提出了DSAS的实现过程及模拟测试的构思。     

基于EOG的眼动信息提取与分类研究

基于眼电（Electro-oculogram,EOG）的人机交互系统（HCI）是生物电信号处理领域的研究热点之一。在研究眼动信息的基础上,提出了一种EOG扫视信号特征提取与分类算法,该算法提取扫视信号的线性预测（Linear Predictive Coding,LPC）系数,对其作差分运算获取一阶差分线性预测系数,与归一化极值作为组合特征参数,通过神经网络对样本信号分类。实验室环境下,采用所提该法对来自6名眼部功能均正常的受试者扫视样本分类,平均分类正确率超过92%。实验表明,该法能准确地描述EOG扫视信号,具有较高实用价值。