基于模糊逻辑的冷、热交替治疗仪控制方法设计

【作 者】宋明扬，蔡张浩，白景峰，孙建奇＊

上海交通大学生物医学工程学院和MED-X研究院，上海，200030

0 引言

热或冷可以作为一种肿瘤治疗的辅助方法，也可以作为单独的肿瘤的疗法。冷冻疗法是利用液氮或氩作为冷冻剂，通常直接用于肿瘤的治疗，可以造成肿瘤细胞损伤和血管损伤，并且可能激发机体的免疫响应[1]。热疗同样在临床上用于肿瘤治疗，高温可以通过改变细胞膜的流动性、细胞骨架、膜蛋白的结构、细胞核的结构以及阻断DNA的复制来起到对肿瘤细胞的破坏作用[2]。然而，单冷和单热治疗存在潜在的问题：(1) 如果对肿瘤的杀伤不够彻底，肿瘤容易复发；(2) 治疗时可能会破坏肿瘤外围的正常组织。近年来的研究表明，冷热结合的治疗方法可以显著地提高对肿瘤组织的破坏作用，并且能防止肿瘤外围的正常组织被破坏。1982年，Gage首先发现相对于单冷和单热治疗，冷热结合的方法可以造成更大的破坏作用[3]。2004年，Hines-Peralta证实，相对于单独使用射频消融和冷冻治疗，同时使用两者可以产生更大的治疗作用[4]。最近，Takahashi研究发现，冷疗复温后立即施加以高温治疗，可以增强对肿瘤组织的杀伤效果[5]，而单独的冷、热治疗的杀伤效果欠佳[6]。此外，冷热交替疗法可以激发机体的抗肿瘤免疫，从而阻止肿瘤的复发和转移。Dong和其他人的研究表明，冷热治疗后的肿瘤组织可以吸引更多的免疫细胞，如CD4+和CD8+T 细胞等[7]、[1]。

为了使冷热疗法实用化，本实验室设计了一套冷热治疗系统。它利用液氮和射频达到快速制冷和升温的效果[8]。……