COMSOL仿真模拟助力世界领先的国产原研第三代纳秒万伏级脉冲电场消融治疗系统研发

徐凯旋1
1杭州睿笛生物科技有限公司
发布日期 2024

高压脉冲电场是颠覆性外科能量新模态技术,将高强度脉冲电场诱导细胞膜不可逆电穿孔或细胞内电处理效应致细胞死亡的创新观点应用于肿瘤的临床治疗中。国产原研第三代纳秒万伏级脉冲电场消融治疗系统(纳秒刀)获中国NMPA和美国FDA breakthrough双创新认证,获浙江省转化医学特等奖,并受邀参加国家十三五科技成就展。在纳秒刀研制过程中,COMSOL仿真软件利用其高效精确的电场分布计算,大大提高研制开发流程。 本文展示了通过COMSOL Multipyhsics软件平台在纳秒刀研发过程中应用案例,包括构建双针、单针双极、环形导管、伞状电极等仿真模型,研究几何结构、电压、脉宽、脉冲个数等参数对消融效果的影响,组织开展土豆实验、动物实验等,优化仿真模型,验证模拟结果。 模拟结果显示,消融范围随电极几何形状变化,合理的几何结构设计能满足不同适应症应用需求;此外,脉冲电场引起的消融范围变化具有剂量依赖性,电压、脉宽、脉冲个数等参数对消融范围起到正向影响,且随剂量增加,消融效果趋于饱和。经动物实验和临床验证,COMSOL构建的仿真模型可以有效缩减动物实验规模,输出的消融参数能有效指导临床,在纳秒刀的研制过程中,起到重要作用。

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