【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及電穿孔，尤其涉及一種基于雙向高電壓脈沖的穿孔方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、通過(guò)電脈沖發(fā)生器，對(duì)組織施加微秒至納秒級(jí)的高壓電脈沖，瞬間使組織內(nèi)的細(xì)胞膜通透性發(fā)生改變，細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)破壞，從而使細(xì)胞發(fā)生死亡，但不破壞細(xì)胞外的基質(zhì)，這一機(jī)制被稱(chēng)為不可逆性電穿孔。
2、目前，脈沖電場(chǎng)消融的影響因素有脈沖時(shí)間、脈沖形狀、電極方向、脈沖數(shù)量、電場(chǎng)強(qiáng)度等，電穿孔對(duì)組織產(chǎn)生作用的基礎(chǔ)是電場(chǎng)強(qiáng)度，傳遞的電場(chǎng)越強(qiáng)，對(duì)目標(biāo)組織的影響越大，但隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加，產(chǎn)生熱量的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加，從而導(dǎo)致熱效應(yīng)的轉(zhuǎn)變，增加脈沖數(shù)量通常會(huì)增加觀察到的總體效果，但是這種關(guān)系不是完全線(xiàn)性關(guān)系，脈沖持續(xù)時(shí)間的增加將對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生更大的電穿孔效應(yīng)，對(duì)于較長(zhǎng)的脈沖，需要較低的電壓來(lái)維持相同數(shù)量的電穿孔細(xì)胞，是一種非線(xiàn)性關(guān)系，電極方向相對(duì)于消融組織的纖維取向(各向異性)對(duì)觀察到的效果具有重要影響，當(dāng)平行于組織纖維施加類(lèi)似的電場(chǎng)時(shí)，觀察到比垂直于組織施加電場(chǎng)時(shí)更大的電穿孔效應(yīng)，因此需要設(shè)置脈沖時(shí)間、脈沖形狀、電極方向、脈沖數(shù)量、電場(chǎng)強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行增加的閾值，從而通過(guò)雙向高電壓脈沖來(lái)達(dá)到最大化的不可逆性電穿孔，而不同生物體的不同細(xì)胞對(duì)于脈沖時(shí)間、脈沖形狀、電極方向、脈沖數(shù)量、電場(chǎng)強(qiáng)度等參數(shù)的閾值需求各有不同。因此，亟待一種解決方案可以在不同生物體與細(xì)胞下適應(yīng)性地設(shè)置雙向高電壓脈沖的參數(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種基于雙向高電壓脈沖的穿孔方法及系統(tǒng)，可以在不同生物體與細(xì)胞下適應(yīng)性地設(shè)
2、第一方面，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種基于雙向高電壓脈沖的穿孔方法，包括：
3、檢測(cè)待穿孔對(duì)象中的待穿孔細(xì)胞，劃分所述待穿孔細(xì)胞中的中心細(xì)胞與鄰域細(xì)胞，并設(shè)置所述中心細(xì)胞與所述鄰域細(xì)胞的初始狀態(tài)，構(gòu)建所述中心細(xì)胞與所述鄰域細(xì)胞的雙向高電壓脈沖參數(shù)，其中，所述雙向高電壓脈沖參數(shù)包括脈沖時(shí)間、脈沖形狀、電極方向、脈沖數(shù)量、電場(chǎng)強(qiáng)度；
4、基于所述雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述初始狀態(tài)，計(jì)算所述中心細(xì)胞在預(yù)設(shè)的雙向高電壓脈沖下的中心擊穿概率、中心易擊穿概率及中心潛伏概率；
5、基于所述中心擊穿概率、所述中心易擊穿概率及所述中心潛伏概率，計(jì)算所述鄰域細(xì)胞在所述中心細(xì)胞的影響與所述雙向高電壓脈沖下的鄰域擊穿概率、鄰域易擊穿概率及鄰域潛伏概率；
6、根據(jù)所述中心擊穿概率、所述中心易擊穿概率、所述中心潛伏概率、所述鄰域擊穿概率、所述鄰域易擊穿概率及所述鄰域潛伏概率，構(gòu)建所述中心細(xì)胞與所述鄰域細(xì)胞的擊穿擴(kuò)散模型；
7、計(jì)算所述擊穿擴(kuò)散模型下所述待穿孔細(xì)胞的細(xì)胞存活率，利用所述細(xì)胞存活率從所述雙向高電壓脈沖參數(shù)中選取目標(biāo)雙向高電壓脈沖參數(shù)，根據(jù)所述目標(biāo)雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述目標(biāo)雙向高電壓脈沖參數(shù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)雙向高電壓脈沖，對(duì)所述待穿孔對(duì)象中除待穿孔細(xì)胞之外的剩余待穿孔細(xì)胞進(jìn)行電穿孔，得到所述剩余待穿孔細(xì)胞的雙向高電壓脈沖穿孔結(jié)果。
8、在第一方面的一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述劃分所述待穿孔細(xì)胞中的中心細(xì)胞與鄰域細(xì)胞，包括：
9、從所述待穿孔細(xì)胞中隨機(jī)確定細(xì)胞范圍；
10、在所述細(xì)胞范圍內(nèi)，隨機(jī)生成細(xì)胞中心點(diǎn)與細(xì)胞鄰域點(diǎn)；
11、計(jì)算細(xì)胞中心點(diǎn)與細(xì)胞鄰域點(diǎn)之間的歐式距離；
12、基于所述歐式距離，從所述細(xì)胞鄰域點(diǎn)中確定所述細(xì)胞中心點(diǎn)的目標(biāo)鄰域點(diǎn)；
13、在所述細(xì)胞中心點(diǎn)中每個(gè)細(xì)胞中心點(diǎn)的目標(biāo)鄰域點(diǎn)之間的細(xì)胞重復(fù)率最低時(shí)，將細(xì)胞重復(fù)率最低時(shí)的細(xì)胞中心點(diǎn)與細(xì)胞鄰域點(diǎn)作為所述中心細(xì)胞與鄰域細(xì)胞。
14、在第一方面的一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述構(gòu)建所述中心細(xì)胞與所述鄰域細(xì)胞的雙向高電壓脈沖參數(shù)，包括：
15、構(gòu)建所述中心細(xì)胞與所述鄰域細(xì)胞的復(fù)制體；
16、在所述復(fù)制體上施加單一雙向高電壓脈沖參數(shù)之后，檢測(cè)所述復(fù)制體的存活率；
17、基于所述單一雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述存活率之間的相關(guān)關(guān)系，利用所述單一雙向高電壓脈沖參數(shù)構(gòu)建所述中心細(xì)胞與所述鄰域細(xì)胞的雙向高電壓脈沖參數(shù)。
18、在第一方面的一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述基于所述雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述初始狀態(tài)，計(jì)算所述中心細(xì)胞在預(yù)設(shè)的雙向高電壓脈沖下的中心擊穿概率、中心易擊穿概率及中心潛伏概率，包括：
19、基于所述雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述初始狀態(tài)，利用下述公式計(jì)算所述中心細(xì)胞在預(yù)設(shè)的雙向高電壓脈沖下的中心擊穿概率：
20、p(a1a2…an)＝p(a1)p(a2∣a1)p(a3∣a1a2)…p(an∣a1a2…an-1)
21、
22、其中，p(b1∣a1a2…an)表示中心擊穿概率，p(a1a2…an)表示a1a2…an同時(shí)發(fā)生的概率，集合{a0},{a11,a12,a13},{a21,a22,a23},...,{am1,am2,am3}表示從初始狀態(tài)中獲取的中心細(xì)胞與鄰域細(xì)胞的事件，a0所述中心細(xì)胞易擊穿的事件，a11表示中心細(xì)胞的第1個(gè)鄰域細(xì)胞擊穿的事件，a12表示中心細(xì)胞的第1個(gè)鄰域細(xì)胞易擊穿的事件，a13表示中心細(xì)胞的第1個(gè)鄰域細(xì)胞潛伏的事件，a21表示中心細(xì)胞的第2個(gè)鄰域細(xì)胞擊穿的事件，a22表示中心細(xì)胞的第2個(gè)鄰域細(xì)胞易擊穿的事件，a23表示中心細(xì)胞的第2個(gè)鄰域細(xì)胞潛伏的事件，am1表示中心細(xì)胞的第m個(gè)鄰域細(xì)胞擊穿的事件，am2表示中心細(xì)胞的第m個(gè)鄰域細(xì)胞易擊穿的事件，am3表示中心細(xì)胞的第m個(gè)鄰域細(xì)胞潛伏的事件，a1為從集合{a0}中選取的事件，a2為從集合{a11,a12,a13}中選取的任一事件，an為從集合{am1,am2,am3}中選取的任一事件，n＝m+1，b1表示發(fā)生中心細(xì)胞擊穿的事件，p(a1a2…anb1)表示a1a2…anb1同時(shí)發(fā)生的概率，p(a1)表示事件a1發(fā)生的概率，p)a2∣a1)表示發(fā)生事件a1的前提下發(fā)生事件a2的概率，p(a3∣a1a2)表示同時(shí)發(fā)生事件a1a2的前提下發(fā)生事件a3的概率，p(an∣a1a2…an-1)表示同時(shí)發(fā)生事件a1a2…an-1的前提下發(fā)生事件an的概率；
23、基于所述雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述初始狀態(tài)，分別計(jì)算中心細(xì)胞在預(yù)設(shè)的雙向高電壓脈沖下的中心易擊穿概率與中心潛伏概率。
24、在第一方面的一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述基于所述雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述初始狀態(tài)，分別計(jì)算中心細(xì)胞在預(yù)設(shè)的雙向高電壓脈沖下的中心易擊穿概率與中心潛伏概率，包括：
25、基于所述雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述初始狀態(tài)，利用下述公式計(jì)算所述中心細(xì)胞在預(yù)設(shè)的雙向高電壓脈沖下的中心易擊穿概率：
26、
27、其中，p(b2∣a1a2…an)表示中心易擊穿概率，p(a1a2…an)表示a1a2…an同時(shí)發(fā)生的概率，集合{a0},{a11,a12,a13},{a21,a22,a23},...,{am1,am2,am3}表示從初始狀態(tài)中獲取的中心細(xì)胞與鄰域細(xì)胞的事件，a0所述中心細(xì)胞易本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于雙向高電壓脈沖的穿孔方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述劃分所述待穿孔細(xì)胞中的中心細(xì)胞與鄰域細(xì)胞，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建所述中心細(xì)胞與所述鄰域細(xì)胞的雙向高電壓脈沖參數(shù)，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述初始狀態(tài)，計(jì)算所述中心細(xì)胞在預(yù)設(shè)的雙向高電壓脈沖下的中心擊穿概率、中心易擊穿概率及中心潛伏概率，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述初始狀態(tài)，分別計(jì)算中心細(xì)胞在預(yù)設(shè)的雙向高電壓脈沖下的中心易擊穿概率與中心潛伏概率，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述中心擊穿概率、所述中心易擊穿概率及所述中心潛伏概率，計(jì)算所述鄰域細(xì)胞在所述中心細(xì)胞的影響與所述雙向高電壓脈沖下的鄰域擊穿概率、鄰域易擊穿概率及鄰域潛伏概率，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述中心擊穿概率、所述中心易擊穿概率
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述中心擊穿概率、所述中心易擊穿概率、所述中心潛伏概率、所述鄰域擊穿概率、所述鄰域易擊穿概率及所述鄰域潛伏概率，構(gòu)建所述中心細(xì)胞與所述鄰域細(xì)胞的擊穿擴(kuò)散模型，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所述擊穿擴(kuò)散模型下所述待穿孔細(xì)胞的細(xì)胞存活率，包括：
10.一種基于雙向高電壓脈沖的穿孔系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于雙向高電壓脈沖的穿孔方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述劃分所述待穿孔細(xì)胞中的中心細(xì)胞與鄰域細(xì)胞，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建所述中心細(xì)胞與所述鄰域細(xì)胞的雙向高電壓脈沖參數(shù)，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述初始狀態(tài)，計(jì)算所述中心細(xì)胞在預(yù)設(shè)的雙向高電壓脈沖下的中心擊穿概率、中心易擊穿概率及中心潛伏概率，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述雙向高電壓脈沖參數(shù)與所述初始狀態(tài)，分別計(jì)算中心細(xì)胞在預(yù)設(shè)的雙向高電壓脈沖下的中心易擊穿概率與中心潛伏概率，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述中心擊穿概率、所述中心易擊穿概率及所述中心潛伏概率，計(jì)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張曉辰，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：天津市鷹泰利安康醫(yī)療科技有限責(zé)任公司，
類(lèi)型：發(fā)明
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