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腫瘤電場(chǎng)療法簡(jiǎn)介

腫瘤電場(chǎng)治療（Tumor Treating Fields，TTFields）是一種利用特定電場(chǎng)干擾細(xì)胞分裂的癌癥治療手段。它是將低強(qiáng)度、中頻（100-300kHz）的交流電場(chǎng)，作用于增殖癌細(xì)胞的微管蛋白，干擾腫瘤細(xì)胞有絲分裂，從而使癌細(xì)胞凋亡并抑制腫瘤生長(zhǎng)。相比于手術(shù)、放療及藥物治療等傳統(tǒng)治療手段，腫瘤電場(chǎng)治療副作用較小，其有效性已經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的臨床驗(yàn)證。

下圖展示的交流電場(chǎng)用于治療腦部腫瘤，電場(chǎng)方向每秒交替變化100000~300000次。圖片來(lái)源于Novocure公司網(wǎng)站。

大家可能會(huì)擔(dān)心，正常細(xì)胞也會(huì)有絲分裂，那電場(chǎng)療法會(huì)不會(huì)對(duì)正常細(xì)胞造成破壞?
腫瘤細(xì)胞的電學(xué)性質(zhì)與正常細(xì)胞不同。與正常細(xì)胞相比，癌細(xì)胞是一群會(huì)快速分裂的細(xì)胞，對(duì)外電場(chǎng)非常敏感。通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)強(qiáng)度和頻率，就可以只干擾腫瘤細(xì)胞分裂，而不影響正常細(xì)胞。
參考知乎：“電場(chǎng)治療是如何消滅腫瘤的_動(dòng)畫(huà)視頻”

電場(chǎng)CAE仿真分析

患者佩戴電極片，受到交變電場(chǎng)的作用。通過(guò)有限元仿真模擬，可以了解人體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布情況，特別是腫瘤周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度。如果腫瘤的電場(chǎng)強(qiáng)度太低，就起不到治療效果。有限元仿真，可以針對(duì)不同位置的腫瘤，模擬不同電極片排布方式、電流密度和頻率等條件的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而幫助患者制定合適的治療方案。

在“Improving TTFields treatment efficacy in patients with glioblastoma using personalized array layouts”這篇文獻(xiàn)中，介紹了采用COMSOL軟件，對(duì)頭部腫瘤電場(chǎng)進(jìn)行仿真分析的方法。

根據(jù)CT影像，構(gòu)建腦部三維有限元網(wǎng)格模型：

設(shè)置電極片交流電場(chǎng)的電流密度和頻率，腦部?jī)?nèi)部各個(gè)組織和腫瘤分別設(shè)置電導(dǎo)率和相對(duì)介電常數(shù)。

仿真結(jié)果可以查看不同截面的電場(chǎng)強(qiáng)度分布情況。對(duì)比不同電極片排布方式，盡量使腫瘤周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度大一些，以便達(dá)到更好的治療效果。

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