一定范围内的中频低强度正弦电场（100~300kHz，1~3V/cm）被发现对多种不同类型的肿瘤细胞的增殖具有抑制作用，这类电场被称作肿瘤治疗电场（Tumor Treating Fields，TTFields）。虽然大量离体细胞实验和动物实验证实了肿瘤治疗电场能够延缓、甚至阻断肿瘤生长，但与其相关的两个方面的问题还未有效解决。一是肿瘤细胞在中频低强度电场作用下，电场对细胞造成增殖抑制影响的内在生物物理机制还不明晰；另一方面是得到FDA认证的肿瘤治疗电场在人体胶质母瘤（Glioblastoma，GBM）治疗的临床应用中，由于治疗疗程时间长，肿瘤状态的实时跟踪监测与评估还未有简单有效的方式。治疗机制不明和肿瘤状态变化不能实时监测让一些学者和医护人员对肿瘤治疗电场的疗效产生了疑虑，限制了中频低强度电场在肿瘤治疗临床应用中的发展。现有关于肿瘤治疗电场的研究多通过细胞实验观察电场抑制的宏观效应，而对其在次细胞水平上的机制研究较少，对GBM肿瘤治疗中的肿瘤状态实时跟踪监测方法研究更是鲜有。
　　针对以上问题，本文开展了中频低强度电场肿瘤治疗中的生物物理机制及肿瘤状态的监测方法研究。本文首先对不同中频低强度电场条件下，HeLa肿瘤细胞（人宫颈癌细胞）的增殖情况进行了实验分析；然后，对肿瘤治疗电场作用下，单细胞内部的电场和热场分布进行了理论分析与仿真计算；进而结合仿真计算和细胞实验的研究结果，在次细胞水平上，对中频低强度电场抑制肿瘤细胞增殖的机制进行了研究分析；最后，研究了肿瘤状态与阻抗变化的关系，提出了基于电阻抗变化的离体细胞和颅内GBM肿瘤状态实时监测方法，并进行了仿真与模拟实验研究。
　　本文通过HeLa细胞实验，证明了中频低强度电场对肿瘤细胞增殖的抑制效应，并对比分析了场强、频率、波形等不同电场条件对抑制效果的影响。在仿真研究中，首先建立了正常和肿瘤细胞的单细胞规则与不规则模型，对细胞处于不同分裂状态、不同电场条件和不同细胞参数下细胞内部的电场和温度场情况进行了分析比较；进一步对组织水平细胞群内电场、温度场的分布情况进行了仿真研究。基于实验和仿真结果，分析了中频低强度电场对肿瘤细胞的热效应、力效应和细胞内环境破坏效应，揭示了电场的“热效应”和“力效应”并不是抑制肿瘤细胞增殖的内在机制，而电场诱导细胞膜电位变化影响Ca2+浓度，导致细胞骨架微管装配困难是中频低强度电场杀伤肿瘤细胞的机制。最后，为解决肿瘤治疗电场进行GBM治疗应用中肿瘤状态的跟踪监测问题，提出治疗电极的复用功能，探究分析了通过测量电极间电阻抗变化对颅内肿瘤大小进行评估的方法，证明了其潜在应用价值。