癌症正严重侵害世界人民的生命健康。现存癌症治疗手段包括有传统治疗手段、新型微创物理手段等。治疗方法不断丰富,随着各领域技术突破,治疗手段也从“有创”发展到“微创”,正向“无创”过渡。近年来,人们发现低强度脉冲超声（Low-intensity pulsed ultrosound,LIPUS）无创、非热、选择性杀伤肿瘤细胞的特点符合肿瘤无创治疗的趋势。但仿真和实验施加频率相距甚远,相关实验现象的解释仍存争议,说明LIPUS作用机制复杂、还不明确。在此背景下,本论文研究LIPUS选择性杀伤肿瘤细胞的规律。本文首先通过仿真研究声场在单细胞层面分布的规律,发现LIPUS多靶点作用肿瘤细胞细胞膜、细胞器的现象;再根据仿真所得参数范围设计低强度脉冲超声实验平台;最后依托该平台进行生物实验,验证仿真结果。主要研究成果和结论如下:首先,搭建超声声场模型,并根据该模型结合细胞病理学特性,搭建LIPUS声场与细胞相互作用的模型,对比分析不同细胞在声场中的能量、变形、声压分布和受力情况,发现细胞所受声压最大值正相关于细胞总变形能与共振频率的乘积、以及LIPUS多靶点作用肿瘤细胞结构的规律。仿真工作为后续低强度脉冲超声实验平台的搭建、LIPUS选择性杀伤肿瘤细胞的生物机制实验提供理论支持。其次,根据上述仿真所得参数范围,结合实际实验需求,选取全桥逆变电路作为主电路,Si C MOSFE作为主电路开关,选取驱动芯片和光耦构成隔离驱动回路。根据实验激励电压波形,选取串联匹配方案,设计带通滤波器控制输出超声波的频率,输出预期正弦波形。评估商业超声测量装置的局限性,自行设计搭建超声声场测量平台,对超声声场声压和声强进行标定,为下一章实验探究机理做好铺垫。最后,依托上述实验平台开展LIPUS作用离体细胞实验,验证仿真所得频率合理性;染色实验发现LIPUS对A375的内部结构产生破坏;凋亡通路实验揭示LIPUS诱导了肿瘤细胞内细胞器凋亡通路的生物学机理;发现触发间隔30 ms的LIPUS对A375杀伤效率最高;动物实验验证了LIPUS无创治疗肿瘤的有效性,观测到细胞超微结构变化,验证了LIPUS多靶点作用细胞内部细胞器的仿真结果。本文搭建的脉冲超声实验平台满足低强度脉冲超声作用肿瘤细胞规律的实验需求,仿真发现了细胞所受声压最值正比于细胞总变形能与共振频率的乘积的规律,实验验证了低强度脉冲超声选择性多靶点作用肿瘤细胞的规律。