导读：星智云开提供针对脉冲场消融/电穿孔技术建立的体外心肌细胞检测服务平台，为创新PFA医疗器械提供机制探索和量化数据支持。本文基于 Journal of Cardiovascular Development and Disease（2022）发表的“Electroporation Parameters for Human Cardiomyocyte Ablation In Vitro”（Baena-Montes 等）进行解读，聚焦人源心肌细胞在不同电穿孔（IRE）参数下的死亡阈值、病灶可调性与延迟性细胞死亡特征，为脉冲场消融（PFA）参数优化提供量化依据。

一、研究背景与目标

热消融（射频/冷冻）存在热扩散带来的旁损风险。不可逆电穿孔（IRE）通过短时高电场诱导细胞膜纳米孔形成，实现以组织阈值差异为基础的选择性消融。本文献以人源 AC16 心肌细胞为模型，系统量化电场强度、脉冲宽度、脉冲数量/通电时程（on-time）与细胞死亡/病灶几何之间的关系，回答“在人源心肌层面如何用参数‘精确开火’”。

二、实验设计与评估体系

• 细胞模型：AC16 人源心肌细胞；二维单层培养与悬浮体系。
• 脉冲方案：双相波，100 µs常规脉冲与2/5 µs超短脉冲组合；on-time 覆盖3–75 ms；部分实验在二维模型中以600 V输入、2 µs脉冲、100/250 bursts。
• 读出指标：PI/Calcein-AM 活死染，病灶面积/周长/最大费雷特径；并行 COMSOL 数值建模复核电场分布与病灶边界一致性。

方法学以参数剂量–细胞反应为主线：在可控电极几何与波形下，查找“最小有效电场 × on-time”的死亡阈值，并观察 0.5/2/24 h 的时间演化。

三、关键发现：阈值、可调性与时间效应

1）阈值明确：100 µs 脉冲、on-time 3 ms 时，≥ 750 V/cm引发显著死亡；将 on-time 延长至60 ms，有效阈值降至约500 V/cm。当使用2/5 µs超短脉冲时，需电场> 1000 V/cm才产生显著死亡。

2）病灶可调：在相同电场下，增加 bursts/on-time 可显著扩大病灶面积与周长；提示on-time 比绝对电压更决定病灶尺寸，为“低电压×长 on-time”与“高电压×短 on-time”的等效策略提供依据。

3）延迟性细胞死亡：二维模型显示，部分细胞死亡在 24 h内持续增加；在 600 V、2 µs、100 bursts 条件下，病灶面积/最大径/周长于 24 h 明显上升，而 250 bursts 下该时间依赖性减弱，提示近阈值条件更易呈现“延迟凋亡”表型。

四、建模结果：中心坏死—边缘凋亡的空间格局

数值模型显示，电场在病灶中心接近≈ 900 V/cm，对应快速坏死；向外沿梯度衰减区域，出现凋亡或可逆电穿孔。该空间分层与显微读出（面积/周长/最大径）的时间演化一致，支持用参数整定实现对“坏死核区”与“凋亡环带”的相对配比控制。

五、对PFA参数优化的启示

• 优先以on-time作为病灶尺寸主控旋钮；在满足效率的同时，避免为追求阈下覆盖而盲目升压。
• 在近阈值或低 bursts策略下，充分考虑 24 h延迟死亡带来的真实病灶扩大，合理设置随访/评估时间点。
• 基于电极几何×场分布的仿真先行，有助于预测“坏死核区/凋亡环带”的比例并减少试错。

六、小结

该研究以人源心肌细胞建立了明确的电场阈值–on-time–病灶尺寸关系，并揭示延迟性细胞死亡在近阈值条件下的显著性。核心信息是：病灶可被参数化调控，而“更准”比“更猛”更重要。

参考文献

Baena-Montes J.M., O’Halloran T., Clarke C., Donaghey K., Dunne E., O’Halloran M., Quinlan L.R. Electroporation Parameters for Human Cardiomyocyte Ablation In Vitro. Journal of Cardiovascular Development and Disease. 2022;9(8):240. doi:10.3390/jcdd9080240.