Page 13 - 《中国医疗器械杂志》2025年第2期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2025 年 第49卷 第2期

研 究 与 论 著
参考电极

导率模型已被广泛运用于数值模型的仿真拟合，
根据文献[16]和文献[17]，电场下随脉冲电场强度
Z
变化的电导率曲线为：
( )
Y
σ(|E|,T) = σ 0 [1+ A×flc2hs |E|− E del ,E range +
α(T −T 0 )] (1)
X
σ(|E |) = σ 0 [1+ A×flc2hs(|E|− E del ,E range )] (2)
(b) 电极仿真模型 E del = (E 1 + E 0 )/2 (3)
(b) Electrode simulation model
E range = (E 1 − E 0 )/2 (4)
mm
20 0 −20 mm
−20 式中：E为电场强度，单位V/cm；σ为电导率，单
20
20 位S/m；σ 为初始电导率，单位S/m；E 为变化区
肺静脉 0 del
心肌
0 间的中间值，单位V/cm；E range 为过渡区间变化范
电极
−5 围的1/2，单位V/cm；E 为电导率开始变化时对应
0
血液 的电场强度，单位V/cm；E 为电导率稳定时对应
−10 1
的电场强度，单位V/cm；A为电导率变化系数，无
−15
量纲；T为温度，单位K；T 为初始温度，单位K；
0
−1
α为温度系数，单位K ；flc2hs为具有连续二阶导
(c) 消融模型
(c) Ablation model 数（无过冲）的平滑阶跃函数。

表1 材料参数
mm
mm
0 −20 0 20 Tab.1 Material parameters
材料 电导率σ/(S/m) 相对介电常数ε
20
心肌 心肌组织 0.28 3 260
血液 0.75 4 190
电极 铂电极 9.44×10 6
0 mm /

肺静脉 根据文献[18]，E =400 V/cm，E =800 V/cm，
0
1
最终电导率为初始电导率的2倍，即A=1。将数据
−20 代入上述电导率的表达公式，即可得到心肌组织电
导率随电场强度变化的曲线，如图2所示。
(d) XOY 投影
(d) XOY projection 0.56
0.54
图1 肺静脉前庭消融模型构建示意 0.52
0.50
Fig.1 Diagram of pulmonary vein vestibular ablation model 0.18
construction 0.46
1.2 材料参数 电导率/(S/m) 0.44
0.42
0.40
参考脉冲电场消融领域常用脉冲频率范围，本 0.38
0.36
研究选5×10 Hz（脉冲宽度2 μs）为治疗频率，采 0.34
5
0.32
用GABRIEL等 [13-14] 1996年研究的10 Hz~20 GHz频 0.30
0.28
率范围内心肌和血液介电特性数据作为材料参数， 0 500 1000 1500

电场强度/(V/cm)
[15]
选取铂为电极材料，并依据KASAP等 的成果测
图2 心肌组织电导率随电场强度变化的曲线
定电导率，具体参数见表1。 Fig.2 Curve of myocardial tissue conductivity as a function
给组织施加脉冲电场时，组织细胞受到外加 of field strength
电场的作用，细胞膜的绝缘特性遭到破坏，细胞 1.3 损伤界定
表面形成纳米级的微孔，即细胞膜电穿孔。当组 根据RAMIREZ等 [19] 的研究，不同组织细胞
织出现电穿孔现象时，细胞膜的通透性增加，组 的电压阈值不同，脉冲消融可选择性地作用于靶点
织的电导率相应增加。随脉冲电场强度变化的电 细胞。如图3所示，心肌组织场强阈值为400 V/cm，
127