CN102119042A - 具有用于电场电容性耦合能量传递的挠性治疗电极的便携式射频热疗装置 - Google Patents
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- A61N1/40—Applying electric fields by inductive or capacitive coupling ; Applying radio-frequency signals
- A61N1/403—Applying electric fields by inductive or capacitive coupling ; Applying radio-frequency signals for thermotherapy, e.g. hyperthermia
Abstract
本发明涉及一种便携式射频(RF)热疗装置,其具有用于电场电容性耦合能量传递的挠性施用器治疗电极,所述装置适用于增强全身性递送的药物在局部化目标部位的递送。所述便携式RF装置适合由患者在其自己家中使用,且所述挠性施用器是挠性、多孔、轻且易于操纵的治疗电极。本发明的装置不需要专业操作人员便能确保正确使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式射频(radiofrequency,RF)热疗装置(hyperthermia device),其具有用于电场电容性耦合能量传递的挠性施用器治疗电极,所述装置适用于增强全身性递送的药物在局部化目标部位的递送。所述便携式RF装置适合由患者在其自己家中使用,且所述挠性施用器是挠性、多孔、轻且易于操纵的治疗电极。本发明的装置不需要专业操作人员便能确保正确使用。
背景技术
加热被广泛应用于许多药物领域中,并且也用于美容治疗。例如,可使用射频/微波热疗装置来强迫在组织中进行能量吸收,以对不需要的结构造成破坏及/或将目标区域的温度升高至高于正常体温。热疗装置的一个用途是治疗癌症。热疗装置的另一用途是升高体温以及增强血液循环以实现美容治疗(脂肪燃烧、脂质变形、形状矫正等)、皮肤医学(dermatological)治疗及镇痛(pain relief)治疗。
出于治疗及/或缓解目的而对许多疾病进行的通常疗法是施与药物。可通过多种可能的途径来施与药物,例如口服及/或静脉注射及/或注射至肌肉或动脉中。这些药物递送模式会使得全身性暴露于药物。然而,疾病常常主要局部地位于具体区域,例如特定器官(肝脏、肺、肾脏、前列腺、乳房、脑、脾脏、胃、食管、结肠、胰腺等)处。因此,只需要或主要需要在局部化目标部位最大程度地暴露于药物。在局部目标处需要药物时进行全身性药物递送的常见问题是其全身性作用。其不良后果不容小觑:
-会出现不希望的副作用,导致常常需要进行进一步的治疗来改善这些副作用,
-药物的施与是非选择性的,且到达目标部位的药物量少于预期量,
-所施与的药物的剂量必须大于在目标部位处所需的剂量,以确保在目标部位递送足够的药物浓度。
美国专利US 6,330,469是现有技术文献,其揭示一种使用微波的热疗装置。US 6,330,469中所述装置的基本概念与本发明大不相同。US 6,330,469揭示一种用于引起高热(hyperthermia)的便携式带子或衣物。其为表面加热,此时微波的作用是使液体保持温热(保持确定的温度)并从而加热该带子/衣物所固定处的皮肤。其非常适合于不同身体轮廓这一相似性是非常形式化的,因为加热机理根本不相符。US 6,330,469中的施用器(带子/衣物)具有接触式加热,使得表面区域中的血液灌流(blood-perfusion)高、而在深的目标中却保持无效。热量不是在深处产生,因而无法实现本发明的效果。即使(通过长时间使用)加热可到达较深的体积处,由于上述原因,其也不会促进选择性的药物递送。在原理上,非目标层具有较高的温度,因此离子化辐射(ionizing radiation)的药剂到达非目标层的量远多于所选组织本身。接触热点(及因距离而产生的接触热点消除)也与本发明及解决方案大不相同。本发明的深度加热并不加热表面。相反,其通过多孔结构或者甚至通过额外的空气或流体冷却而实现对表面的恰当冷却。D01中的额外冷却过程是一种大的、综合且复杂的解决方案。本发明的金属化多孔织物或其他适宜的材料(例如带导电性涂层的挠性载体、经涂覆的挠性材料、导电金属网或导电金属网络)可用于制造至少一种导电性金属电极材料。这些金属网或金属网络优选地不包含任何骨架(例如聚合物网络结构)。金属网或网络优选地是金属纤维的织造结构,具有与经涂覆的挠性材料(例如经涂覆的织物)非常类似的性质。这些金属化多孔织物或其他适宜材料自动地解决了加热问题而不用作出其他技术努力。温度测量在本发明中也不是必需的(但作为附加选项,也可在表面上进行温度测量)。温度控制只是患者的感知。并不期望将表面加热到高于可容忍的程度。为实现所希望的生理效应,需要局部具有不超过42℃的温度。这是目标体积所要求的。更高的温度可造成相反的效果;其可阻塞毛细血管(主要是在实体肿瘤中)中的血液灌流。表面加热(根据US 6,330,469)会面临温度梯度(temperature gradient)的问题,这需要在表面处具有相对最高的温度以便渗透得更深。本发明及本发明的便携式RF热疗装置则与此相反。表面可保持在身体温度,同时目标体积可通过RF电流的渗透而被加热。根据US 6,330,469所构成的装置看起来在操作上相当复杂且患者佩带起来不舒适,并大大限制了患者的移动性(mobility)。提高受热组织中的药物可用性这一目的在US 6,330,469中根本未得到解决,并且无法实现,这是因为增大的血液灌流被局限至表面区域。
US 6,330,469揭示与本发明完全不同的装置以及完全不同的应用概念。其并不提供选择性药物定向递送(在表面区域上除外)的优点,其会降低患者的移动性并且其无法在更深的层中进行加热。本发明则不需要冷却系统,且易于操作性从长远来看将提供积极的反馈。
WO 00/51513A是另一现有技术文献,其揭示一种专用于血管化(vascularization)特殊需要的侵害性能量递送系统。其不是针对药物或放射线的且并不针对毛细血管。这是一种用于心脏生理学(心脏病学)的高度专门化的装置。相比之下,本发明则是一种用于任何身体部位的非侵害性热量递送装置,其能促进毛细血管的血管再造,并且可与全身性施与的药物(甚至在口服药物递送、吸入药物递送、局部性药物递送、非肠道药物递送、注射药物递送或其他全身性药物递送中)相结合。药物可尤其由于血液灌流增大而被有效地重新定向及重新分配至所期望的(目标)组织。WO 00/51513A清楚地透露一种侵害性方法。该装置仅适用于医院中。患者处于完全麻醉或者被至少高度地镇静及固定。本发明则允许患者在相对宽广的范围内自由地移动,且在应用时不需要进一步的药物(缓解性或其他安全性药物)。WO00/51513A的装置在导管中使用水冷却通道来使表面温度保持于安全范围内。在这一方面,WO 00/51513A使用与US 6,330,469中相同的解决方案:其具有传导性热扩散,其在应用区域的最外表面上提供最高温度,且热量根据温度梯度进行流动。US 6,330,469与WO 00/51513A二者均是典型的热传导性系统,表现出此种方法的所有缺点。US 6,330,469与WO 00/51513A相互之间的相似性远大于与本发明的相似性。
发明内容
目前,大多数药物产品是全身性或局部性地施与,例如通过以下方式施与:
-口服,
-静脉输注(venal infusion,i.v.),
-肌肉注射,
-动脉输注,
-肛门坐剂,
-局部施用(包括压力或渗透性药物产品及/或电离子透入性药物产品),
-用药草、盐或其他药物进行热浴,以及
-吸入、芳香疗法等。
因此,药物通常通过血液流而被递送到所期望的目标部位。因此,通过增大流至局部目标部位的血液流量或者增大局部目标部位内的血液灌流,将会增强全身性施用的药物向局部目标部位的递送。
本发明提供一种用于进行局部深度加热以增大局部区域中的血液流量及/或血液灌流的装置及方法。
局部温度会积极地改变血液流量及血液灌流。在人体中,作为一种防止出现有害的温度升高的自我保护机制,各器官系统具有能将灌流增大5倍至10倍的潜力(Wust P:人体中的热调节,热疗的经验,专题讨论会“射频场在活体外及活体内的微妙热效应”(Thermoregulation in humans,Experiences from thermotherapy,Workshop“Subtle thermal effects of RF-fields in vitro and in vivo”,斯图加特,21-23,2005年11月)。通过局部加热来提高局部血液流量及血液灌流是一种简单的动态选择方法,而不是在整个身体中均匀分布。
新陈代谢率(metabolic rate)也以指数形式与温度相关。温度升高七度会使新陈代谢率加倍。然而,新陈代谢率也与血液流量相联系。为带走通过增强的新陈代谢所产生的过多热量,血液流量会增大。另一方面,增大的血液流量也可导致缺氧,从而使新陈代谢放慢。此种效应起到一种正反馈机制的作用并显著地改变热量分布。由于本发明的装置能够增大血液流量,因而氧气递送以及新陈代谢得到增强。
通过应用简单的平衡热力学来考虑能量的比吸收率(specific absorption rate,SAR),其中使用通常的标记法:Q-热能[J],SAR-比吸收率[J/kg],m-质量[kg],c-比热[J/kg/K](对于活体系统中的如电解液之类的稀释的水溶液,假设其等于~4200J/kg/K),t-时间[s],T-温度[K],P-所施加的功率[W],Δ-表示值的变化量,温度增益为:
血液流量平均为BF~3.5kW/m3/K=3.5W/L/K,~0.2L/s/kg为平均血液灌流,其会减小可能的温度增益、同时增大新陈代谢热量。然而,目的并不是温度增益,而是得到较高的血液流量,以支持化学疗法及/或放射线疗法。
在肿瘤学中已对热量对血液流量的影响进行了充分的研究。观察到存在对于加热的有效血管反应。然而,在高于肿瘤的特定温度阈值时,在恶性肿瘤与正常/良性组织之间会出现差异,导致分别抑制血液灌流和增强血液灌流。很早就认识到肿瘤中的绝对血液流量与健康组织中的绝对血液流量之间的巨大差异、以及由温度引起的血液流量的相对变化。在该特定温度阈值以下(从38℃开始),健康组织中与肿瘤组织中的相对血液流量变化是一致的。实际上,最大温度阈值为42.5℃。该极限值与在42.5℃左右所观察到的肿瘤细胞的所假定细胞相变(cellular phase transition)很好地吻合。在高于该极限值时,血液流量的变化突然出现差别,其中健康组织中的血液流量进一步增大,而肿瘤组织中的血液流量则下调。
本发明的目的是提供一种用于增强全身性递送的药物在局部化目标部位的递送的装置及方法,所述装置及方法使用简单且适合于患者在家中使用。
本发明的目的通过独立权利要求项的教示内容而得到实现,独立权利要求项揭示了一种便携式(优选地为固定式)射频(RF)热疗装置,其具有用于电场电容性耦合能量传递的挠性施用器治疗电极,所述装置适用于增大血液灌流及/或血液流量。根据本申请案的附属权利要求项、实施方式以及实例,本发明的其他有利特征、方面及细节将变得显而易见。
附图说明
图1显示具有一对或两对电极的带状形状电极的实例。
图2显示在具有对称的对照的情况下对老鼠肿瘤进行的测量,其中(a)为深度结果。
图3显示SPECT图案及对该SPECT图案的评估。
图4显示放射线药剂(radiopharmacon)的富集,其显示增大的血液流量。
图5显示挠性施用器治疗电极的两个实施例。第一实施例是矩形电极,第二实施例则是圆形的挠性施用器治疗电极。图中还显示在一端具有插头的单根连接电缆。此外,从图5中显而易见,这些挠性施用器治疗电极重量轻、挠性大、易于使用、对患者而言舒适且只需要单个电缆来连接至热疗装置。
具体实施方式
本发明涉及一种便携式热疗装置及方法,用于增大局部化目标区域中的血液流量,从而尤其在癌症治疗中增强全身性递送的药物向局部目标部位的递送。
局部目标部位的血液量增大会使目标部位的药物浓度相应于血液量的增大而增大。此外,所期望局部目标部位的药物浓度增大会使非目标部位的药物浓度同时略微降低,从而在趋势上减轻目标部位之外的不希望的副作用。
温度控制的血液流量增强会提供以下几种进一步的优点:
1、增强动脉循环以及血管扩张,从而使组织的充氧(oxygenation)作用增强且酸度降低。
2、所递送药物的药理效力以指数方式随温度升高(玻耳兹曼定律(Boltzmann law)),因而目标部位的药效增强。
3、增大细胞膜的渗透性,从而通过细胞膜更好地传递代谢物并使目标部位的药物代谢增强。
4、此种增大的血液流量还会使局部目标部位的pO2(氧气分压)增大,从而支持药物代谢。
5、正常的新陈代谢率也会增大,从而产生额外的热量并使局部目标部位具有更高的选择性。
6、增大静脉引流,从而实现对新陈代谢产物的更大的重新吸收和在具有炎症性过程(inflammatory process)的区域中减轻浮肿。
7、加快伤口的愈合。
8、刺激免疫系统并减少自由基。免疫刺激一般与体温升高(发烧)相联系。
由于局部目标部位的氧合增强,本发明的装置及方法所提供的增强的血液灌流还可支持放射线疗法的效果。
本发明的装置及方法所提供的增大的血液流量适用于在创伤及复原学、风湿病学、运动医学、神经外科学及神经病学、皮肤病学及疼痛治疗领域中的治疗。
局部目标部位可选自肿瘤组织及肌肉组织、或器官,例如肝脏、肺、心脏、肾脏、脾脏、脑、卵巢、子宫、前列腺、胰腺、喉、胃肠道及妇科腔道。
为获得增大的血液流量及/或血液灌流,使用一种便携式射频(RF)装置来升高局部目标部位的温度,所述便携式射频装置具有挠性施用器治疗电极,所述挠性施用器治疗电极用于电场电容性耦合能量传递,以在身体中形成RF电流,从而因吸收焦耳热量而升高局部目标部位的温度。所述便携式射频装置优选地使用固定的射频,该固定的射频由制造商进行内置以避免干扰合法预留的频段。
因此,本发明涉及一种便携式射频热疗装置,其具有用于电场电容性耦合能量传递的挠性施用器治疗电极。本发明的装置适用于增强全身性递送的药物向局部目标部位及在局部目标部位的递送,及/或通过增强组织氧合而支持在局部目标部位中的放射线疗法的效力,其中所述挠性施用器治疗电极包括为涂层或金属网形式的至少一种导电性金属电极材料,其中在挠性、弹性或可伸展的载体的表面上涂覆至少一个导电性金属电极材料层,
且其中所述经过涂覆的挠性、弹性或可伸展的载体是多孔的,或者其中所述至少一种导电性金属电极材料构成金属网形式的挠性、弹性或可伸展的载体,且其中所述挠性、弹性或可伸展的载体是多孔的。
术语“目标部位”或“局部化目标部位”或“局部目标部位”是指组织,优选地是指患病组织,所述组织需要治疗(优选地为热疗)及/或需要增大的药物量或浓度及/或需要充氧。
优选地,所述便携式装置是具有高于4kHz且低于15MHz的确定的固定频率的谐振式RF放大器(E类)。所述装置不需要自动匹配或其他微调(fine tuning)解决方案,且被设计成耐受高的过载的产生器可耐受反射功率。所施加的功率处于10W至200W范围内。优选地,所施加的功率为40W,此适合于大多数应用。反射功率是在所有射频应用中所共有的问题。此处,负载与发射器(transmitter)不匹配,因此会出现无功功率。这与电力线路中的问题(相移)相同。因此,反射功率是所施加的全部功率的无功部分。
视需要(且优选地在敏感皮肤区域中),应用功率脉冲方式。这意味着功率在一个时间周期中是现用的、而在下一时间周期中则不存在功率。脉冲的比率决定在较长时间段中的平均可用功率。在敏感情形中,应将不提供功率的时间区间设定得较长,以便可在无功率时间中由血液流量来冷却表面区域。优选地,这与心跳频率相协调。视需要,可使用患者的实际测量的心跳来触发脉冲频率。触发信号(trigger)并不是脉冲图案,因为功率的跳变(jump)可能会对患者造成疼痛或不便。其是具有95%深度的调幅(amplitude modulation)的调制触发信号,因此脉冲的开始和结束会感觉起来平滑且受到控制。触发信号不能突然开始或结束。
心跳的脉动在热量交换期间引起界限分明的变化。可利用这种效应在不升高温度的情况下实现更佳的药物灌流。“血液涌注(blood-flush)”会周期性地冷却令人不舒服的较高加热,因此可施加较高的功率而不会对患者造成任何安全危险或不便。这种触发与患者的当前心率相协调。因此,如果其因温度的降低或升高而出现变化,电子器件会对其进行自动修正。心跳是由传统的红外线(infrared,IR)传感器在产生热量的位置处进行原位(in situ)监测,因此避免了任何延迟或其他时间偏置。如果目的是在不出现过热的情况下泵送高的能量,则脉冲将是反相(opposite-in-phase)的,而如果目的是快速升高体温,则须施加同相(in-phase)触发。为使本发明可支持其他疗法,优选使用反相触发。
当然,无论是何种触发,均必须如在任何其他电磁治疗中一样非常小心的应对心律不齐或其他心脏问题。对于此种患者,建议连续监视心电图(electrocardiograph,ECG),以在出现任何不规律的事件时发出报警信号。视需要,出于安全原因,系统包括简单的ECG监视器。然而,如果肿瘤距心脏足够远,则不太可能会出现任何问题,因为所施加的电流被电极之间的身体组织短路,且在大于电极半径的两倍周边的距离处,应不会出现任何影响。
而且,装有起搏器(pacemaker)的人不应进行任何主动的电磁治疗。因此,无论所选的调制如何,本发明装置所采用的本方法均不适用于装有起搏器的患者。
本发明的另一方面为功率脉冲方式是与患者的心跳相协调或者由患者的心跳(或心跳脉冲)进行触发。这能够在目标组织中得到甚至更高的血液灌流率,因此可进一步增强对药物作用的选择性支持或者可增强离子化辐射。
本发明的便携式RF热疗装置尤其适用于通过将能量传输至深(1mm至10mm)的目标组织并在目标组织中将能量转换成热量来进行深的组织加热。不应将本发明的装置与和用于局部药物递送的电离子透入性疗法、电穿孔及组合补片(combination patch)相关的装置相混淆。本发明的装置利用穿过目标的射频电流,所述目标优选地是人类患者,但也可为任何动物。在本发明中,电流的极性是按频率的周期时间而迅速变化的。在电离子透入性疗法中,极性不发生变化(单向方案),而只是由脉冲来实现效果,之所以需要如此是因为在连续模式中所施加的电压可造成严重的损害及灼伤。所施加的直流(direct current,DC)电流或经过整流的脉动电流具有与本发明的RF装置明显不同的效果。所有这些已知装置均是只处理表面区域,使能量保持在皮肤水平上,从而限制了其对表面治疗的作用。电穿孔是一种高电压脉冲治疗,用于使细胞膜更具流动性、调节细胞膜的渗透性或者甚至在细胞膜中形成孔,以及用于以强有力的渗透工具来支持电离子透入性疗法药物递送。用于这些目的的装置并未揭示其用法且不能使用电容性耦合以及电容性耦合电极作为高频电路中的电容器。所谓的“电容性耦合”应用于DC电路中,以暂态电荷重新分布效应作为电容器特性。在这些已知装置中不使用作为AC/RF电源的负载函数的复阻抗(而这是本发明中所用的主要特征)。本发明的便携式RF热疗装置选择性地穿过组织阻抗而以高电流和连续的AC或RF电源施加低电场。电离子透入性疗法及电穿孔则施加高电场、低电流及脉冲DC,而利用本发明则不会产生这些状态。因此,本发明的便携式RF热疗装置不使用高电场、低电流且不使用脉冲DC。
本发明便携式射频(RF)热疗装置的参数为严格的正弦波形、非常“干净的频率(clean frequency)”(不是脉冲直流)、采用0.1V/cm至15V/cm且优选地0.5V/cm至5V/cm(峰-峰值)的范围。RF电流为0.5A至5A,且优选地为1A左右。频率处于30kHz至70MHz范围内,优选地为13.56MHz。
所述便携式射频(RF)热疗装置可具有预设的固定频率及功率,因此操作简单,从而适合由患者在家中使用。而且,所述便携式RF热疗装置使用电容性耦合及射频波以及交流(alternating current,AC),此使得可视需要采用调制(触发)。与电离子透入性疗法或电迁移(electromigration)所用的特性相比,这些特性完全不同。用于电离子透入性效果的装置是使用单向(DC)电流。这些装置不能使用AC及/或射频来操作。
本发明的便携式RF热疗装置被设计用于对目标组织进行非侵害性热疗治疗。
本发明的便携式RF热疗装置尤其适用于支持对肿瘤进行任何化学疗法或放射线疗法治疗,最优选地用于以低的药物新陈代谢、低的药物灌流或低的氧合进行任何肿瘤的治疗。
本文所用术语“热疗”是指将目标加热至高于环境平衡温度。
在组织距便携式RF热疗装置的距离小于所施加射频(RF)波的波长时,被治疗的目标组织在电场结构中用作电容器的介电材料,且所施加的射频波被调谐至使实数阻抗值固定(有效地为50欧姆)。
所述便携式RF热疗装置可被视为限制流过身体的RF电流,对组织不具有辐射影响。
所述装置还具有挠性施用器电极,所述挠性施用器优选地为带子或绷带的形式,优选地具有闪电扣件(lightning fastener)或任何其他扣件,例如维可牢尼龙搭扣(Velcro)、纽扣、搭扣或条带。例如,其可为具有成对电极的带状形状,例如如图1所示具有一对或两对电容性电极。
这些电极是根据本发明的装置的重要部件。带子电极或绷带电极是挠性的、可扩展的、弹性的及/或可伸展的,可按任何所需的尺寸提供,并可易于使用。整个带子电极或绷带电极可形成电极的导电部,或者仅带子电极或绷带电极的某些部分可形成电极的导电区域。这些导电部或导电区域可被制作成任何所需的结构、形状、数目及尺寸。优选地,带子电极或绷带电极的所述导电部或导电区域也是挠性的、可扩展的、弹性的及/或可伸展的从而使其可牢牢地附着至身体的应被治疗的区域上。
图1显示带子电极或带状形状电极。虚线内的区域以及带波纹线的区域表示电极的导电部,同时左侧的带子电极具有两个导电部或电极、而右侧的带子电极具有四个导电部或电极。导电部优选地彼此相对地定位,且彼此相对地定位的两个导电区域优选地具有相同的尺寸。
可使用由至少一种导电性金属电极材料制成的导电金属网或导电金属网络来取代经过涂覆的挠性的、弹性的或可伸展的载体或经过涂覆的挠性材料。这些金属网或金属网络优选地不包含任何骨架(例如聚合物网络结构)。金属网或网络优选地是由金属纤维形成的织造结构,所述金属纤维具有与经过涂覆的挠性材料(例如经过涂覆的织物)非常相似的性质。导电金属网或网络是挠性的、弹性的或可伸展的,允许水及其他流体以及气体穿过其移动,可进行折叠而不会产生与导电性有关的负面影响,并能够覆盖不平坦的、碎形的(fractal)及/或渗流性的(percolative)表面。因此,具有经过导电涂覆的材料(例如经过导电涂覆的织物)的上述性质的所有种类的金属网及网络均可用于本发明的电磁能量传递装置中。
渗流是一种在表面体积充满线性连接可能性时所发生的现象,这些线性连接可能性可在端点之间找到特殊的线性连接路径。例如,典型的渗流装置是众所周知的碳粉麦克风(carbon-powder microphone),其传导是通过薄膜上的压力来改变,这是因为碳粉上的压力会在碳粉中形成更多渗流路径。聚合过程也表现出渗流现象,并且目前因特网(internet network)也可使用这一术语来描述。织物(或任何纤维织造薄片或纤维不织物薄片)的涂层必定表现出渗流问题:两个电极之间的传导路径在薄片中可为各种Z字形折线(zig-zags),且其传导性取决于Z字形折线连接的数目(渗流的程度)。
所述载体或支撑体或材料且尤其是固体载体或固体支撑体或固体材料是由塑料、聚合物或天然物质(例如生物聚合物)制成,并涂覆有导电材料,例如导电金属或金属合金。而且,所述经过涂覆的载体或经过涂覆的支撑体或经过涂覆的材料是多孔的,并允许液体穿过所述载体或支撑体或材料。此外,所述经过涂覆的载体或经过涂覆的支撑体或经过涂覆的材料是挠性的,即不具有确定的或预定义的形状,并能够遵循人体或动物体或应被加热的包含液体、流体、气体或固体物质的任何空腔的不规则曲率。
本文所用术语“多孔的”表示经过涂覆的载体或经过涂覆的支撑体或经过涂覆的材料允许水及任何气体穿过所述经过涂覆的载体或经过涂覆的支撑体或经过涂覆的材料移动的能力。孔径大小(pore size)可高达0.1mm或甚至更大。
本发明的电极包括涂覆有导电金属的挠性多孔材料、载体或支撑体,以使本发明的能量传递装置的行为如同辐射式天线,或者可只被流过其的电流加热。本发明的能量传递装置可用于辐射式微波治疗-此时辐射式天线(或磁控管或其他源)向目标内泵送能量,并且本发明的能量传递装置也适用于相控阵(phase-array)结构中-此时各辐射式天线围绕目标放置并通过其相位而共同受到控制以在所期望体积中形成最佳干扰图案。然而,这些辐射解决方案并不是利用上述电极的本发明的基础。本发明在于RF导电方式,而不是在于辐射。在传导情形中,目标就像电路的一部分一样包含于电路中,而在辐射情形中,目标处于电路之外,能量是由电子释放并独立地被目标吸收。
多孔织物适合用作所述挠性材料或挠性的、弹性的或可伸展的载体或挠性的、弹性的或可伸展的支撑体。然而,在本发明中也可使用任何具有与织造织物或不织织物的挠性相似的挠性的多孔材料。因此,任何种类的织物、织造织物、不织织物甚至非织物材料均适合用作挠性多孔材料。此种挠性多孔材料也可被称为挠性多孔固体支撑体或挠性多孔固体载体。这些材料、载体或支撑体并不限于特定形状,并具有织物或布料或纺织品的一致性及/或质地。因此,可使用所有已知的天然材料及人造材料,例如聚酰胺(Nylon)、聚-ε-己内酯、聚对二氧环己酮、聚酸酐、聚羟基甲基丙烯酸酯(polyhydroxymethacrylate)、纤维蛋白、聚醚酯、PEG、聚(对苯二甲酸丁二酯)、聚碳酸酯、聚(N-乙烯基)吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚酯酰胺、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚氨酯、纤维蛋白原、淀粉、胶原、玉米醇溶蛋白、酪蛋白、β-环糊精、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、氟硅酮、人造丝、聚砜、硅酮、聚硅氧烷、聚卤乙烯(polyvinyl halogen)以及这些物质的共聚物或混合物。
优选的是例如前面所述的材料、载体或支撑体,其为金属涂层提供良好的黏合性。还优选的是由多个单个纤维制成或组成的材料、载体或支撑体,比如织造织物,其中一组单个纤维近似以实质平行的方式沿织物的整个长度延伸、而另一组纤维则以实质平行的方式相对于第一组纤维倾斜地排列。因此,优选使用所具有的长度类似于包含所述纤维的织物的长度的纤维。
在本发明的另一较佳实施例中,所述材料、载体或支撑体的单个纤维被涂覆成类似于管子,这意味着并非仅仅涂覆纤维表面的一部分,而是在纤维的整个周围施加涂层。
而且,优选地使该材料、载体或支撑体为渗流性的及/或碎形的,或者具有渗流性及/或碎形结构而在电磁能量传递装置的进线电缆与出线电缆之间不具有任何中断点(discontinuity)。换句话说,金属网或经过涂覆的载体是挠性的,使得其能够覆盖不平坦的、碎形的或渗流性的表面或者使其能够遵循不平坦的、碎形的或渗流性的表面的结构。
导电金属涂层是多层式涂层。优选地,其中一个层是银,银具有良好的抗菌效果并提供良好的射频(RF)传导。而且,银具有抗臭味效果以及适度的防汗活性。这使得银在美容、医疗及健康应用中是优选的。
然而,也可使用其他导电金属涂层。所得的经过导电金属涂覆的挠性材料仍具有足够的多孔性,以允许进行热量及流体交换。优选地,使用导电金属涂层的无电(自动催化)沉积,其是用于制作防腐及耐磨涂层的最常用的方法中的一种。术语“无电涂覆(electroless coating)”或“无电沉积(electroless deposition)”是指由电解液通过浸渍而形成金属涂层。在此种化学过程中总是(至少在开始时)会出现任何非导电材料(例如塑料)的金属化。其是自动催化的,利用铂盐或钯盐来固定表面“悬空(dangling)”键上的第一簇(cluster)。
可使用额外的塑料层来涂覆织物,以实现电性隔离(galvanic isolation)。该额外的塑料层优选地应不是连续的层,而只是位于纤维上的层,以保持多孔结构是自由并开口的。如果对装置进行双重隔离,则可使用直接金属接触。该多层式结构同轴地并且完全连续地涂覆纤维。如果金属层制作技术是浸渍式无电工艺,则各个纤维的交叉点也可理想地被逐一纤维地分别涂覆,而如果是电性工艺,则这些交叉点可只被作为交叉点进行涂覆,而不保持各个纤维的同轴结构。然而,塑料涂层须以浴液(bath)的此种表面张力进行浸渍,这不允许经过金属涂覆的纤维在其交叉点处分离,而仅涂覆其外表面,然而涂层不会填充各个孔,因此材料仍为多孔的。
理想地,使用适合应用于人体所有部位的治疗电极或施用器。为此,需要一种可适形于身体的轮廓的挠性电极/施用器。经过涂覆的挠性载体或挠性金属网用作电极来治疗大的及/或不平坦的、碎形的及/或渗流性的表面,同时这些载体或金属网可通过带子或绷带抑或类似物而容易地固定在所述表面上。
本发明的发明性挠性电场电容性耦合电极便能够满足该要求,亦即,为导电性的、挠性的、可折叠的、多孔的并能够像布一样遵循不平坦的、碎形的及/或渗流性的表面的轮廓而平滑地覆盖所述表面。所述挠性电极施用器是由经过导电金属涂覆的挠性材料或由金属网络形成,所述经过导电金属涂覆的挠性材料或金属网络可自由地折叠或形成为甚至圆柱形形状。因此,本发明的电极可适形于缓和的曲率及骤变的曲率。例如,在为骤变的曲率的情形中,其可通过包绕于四肢周围而容易地适形于四肢的形状,或者可适形于颅骨的形状。另一选择为,在为缓和的曲率的情形中,其可适形于躯干的形状。
此外,本发明的挠性电磁耦合电极施用器重量轻,因此可被制作成覆盖大的面积(例如躯干)而不会因电极施用器的重量过大而对患者造成不适。这使得能够在单个治疗阶段中治疗大的区域。此外,所述能量传递装置的挠性使施用器与大的施用面积(例如躯干)之间能够良好地接触。
本发明的挠性电磁耦合电极施用器也是多孔的。这能够经由所述能量传递装置通过对流进行热交换,从而实现对治疗区域的自然冷却。也可使用简单的外部空气冷却系统(例如来自风扇的定向空气流)来冷却施用区域,以防止灼伤并使患者保持舒适。因此,不需要如在传统的团块式电极(bolus electrode)中一样使用复杂的流体冷却系统。这会得到适合于患者在家中使用的简单且重量轻的构造。
另外,可视需要向电极引入额外的空气或流体冷却。可采用通过从确定的距离进行传统的通风而进行的空气冷却。流体冷却是另一种可选的解决方案,但最简单的是用湿的织物薄纸覆盖所述电极。流体本身以及流体的蒸发会造成集中冷却。这可与空气冷却相结合,以利用必要的潜伏热(latent heat)产生更集中的蒸发。
因此,本发明的便携式RF热疗装置可包括用于将电极润湿、弄湿及/或回火且优选地用于将电极连续润湿、弄湿及/或回火的部件或装置。为实现润湿或弄湿,优选地使用水。作为对润湿或弄湿装置的替代或补充,空气冷却装置可为本发明热疗装置的一部分,以用于冷却目的。尤其优选的是将润湿或弄湿装置与空气冷却装置相组合,这是因为额外的空气冷却会增强冷却流体(例如水)的蒸发,从而实现额外的冷却效果。
电极施用器的多孔性还使得能够通过电极施用器进行流体交换。因此,汗液可通过多孔电极施用器而自然地蒸发,因此提高患者的舒适度。
另外,可对电极的表面进行额外的温度测量。这只是出于安全原因,因为脂肪组织(油脂)可造成过高的电压降,从而可能会造成表面的灼伤。为避免此种问题,可测量表面温度。温度测量只是安全问题而不属于治疗的一部分。
在优选的实施例中,本发明的便携式RF热疗装置含有或包括温度测量装置。所述温度测量装置可为能够精确测量温度的温度计(thermometer),所述温度计优选地测量在大的区域内的平均温度,所述大的区域优选地覆盖至少被治疗区域。温度测量须在宽的频率范围(最高至15MHz)中“耐受RF”,因此其测量值不得因现用的场或其波动而改变。所述温度测量装置可为热电偶(thermo-pair)或热敏电阻器(thermistor)或铂电阻器抑或其他温度感测结构/元件。优选的是微热敏电阻器(micro-thermistor)。
优选地,使用高阶滤波器(high level filter)对所测温度进行滤波。高阶滤波器的作用是避免因射频场或因由射频场引起的电流而造成错误的热信号,这是因为射频场或由射频场引起的电流会使所测量的信号发生偏移。此滤波器优先地为被调谐至所施加频率的谐振串联电路(或者在简单的情形中可只是电容器,在给定频率下具有低的导纳)。其谐振/传导会消除实际的射频,但不会改变热元件的测量信号。该解决方案使热信号保持正确及完好而不受射频的影响。所述滤波器优选地直接内置于每一传感器(优选地是尺寸为0.2mm的最小SMD部件)。
而且,优选地使本发明的便携式RF热疗装置包括温度感测电性系统。出于安全原因,所述温度感测电性系统优选地与地(ground)高度地隔离(至少4kV)。热敏电阻器的电阻率不是通过DC来测量,DC可能对于RF噪声颇为敏感。热信号是使用与治疗频率差别很大的低频RF进行测量(优选地在339kHz的载波频率下为80kHz且处于音频调制范围),但输出足够的信号幅值,以使优选的隔离变压器或光学连接传输(opto-connection transmission)隔离4kV的标准值。
优选地在RF电极的中心以及边界处测量温度,从而在被治疗区域的中心及边界处测量被治疗表面的平均温度。所采用的热传感器须尽可能靠近或接近所述表面及被治疗的组织。为实现理想的热感测,使传感器直接紧密地接触RF电极。
由于本发明的挠性电极施用器具有简单的构造,因而其可作为单次使用的一次性电极来提供或者可根据个别患者的规格来制造。本发明的挠性电极施用器的另一优点在于,不需要笨重的、具有刚性框架的且难以操作的团块式电极施用器。因此,其适合于由患者在家中使用。
因此,本发明涉及一种便携式射频(RF)热疗装置,其具有用于电场电容性耦合能量传递的挠性施用器治疗电极,所述装置适用于增强全身性递送的药物在局部化目标部位的递送。所述便携式射频装置适合由患者在其自己家中使用,且所述挠性施用器是挠性、多孔、轻且易于操纵的治疗电极。本发明的装置不需要专业操作人员便能确保正确使用。
优选地,局部化目标部位选自肿瘤组织及肌肉组织、或器官,例如肝脏、肺、心脏、肾脏、脾脏、脑、卵巢、子宫、前列腺、胰腺、喉、胃肠道及妇科腔道。
优选地,所述挠性施用器治疗电极包括为涂层或金属网形式的至少一种导电性金属电极材料,其中在挠性载体的表面上涂覆至少一个导电性金属电极材料层,且其中被涂覆的挠性载体是多孔的。可使用金属网或金属纤维网络来代替被涂覆的挠性材料。
优选地,导电性金属电极材料是选自银、镍、铜、金以及含银、镍、铜及/或金的合金。
所述挠性材料通常是聚丙烯或聚酰胺。聚氨基甲酸酯或其他塑料以及上述材料也适用。所述挠性材料具有织造结构或非织造结构。由天然纤维(棉花、羊毛等)制成的织物通常具有过短的纤维及粗糙的表面,因此其比表面(specific surface)过大而不能有效地对其进行涂覆。
经过涂覆的表面或经过涂覆的挠性材料薄片允许空气及水/水溶液穿过所述材料移动。经过涂覆的挠性材料薄片允许流体穿过所述材料移动。
经过涂覆的挠性材料薄片可形成圆柱体。经过涂覆的挠性材料薄片也可折叠。
电极的尺寸不受限制,但是当然根据所涉及的应用进行调整,亦即,例如根据应通过热疗进行治疗的身体部位进行调整。
优选地,所述便携式射频装置的射频频率是固定的。
优选地,能量传递是通过功率脉冲方式进行递送,且更优选地,所述功率脉冲方式与患者的心跳相协调。
本发明的另一方面是使用本发明的便携式射频(RF)热疗装置来提供一种用于增强全身性递送的药物在局部化目标部位的递送的改良方法,所述热疗装置具有用于电场电容性耦合能量传递的挠性施用器治疗电极。在至少一个挠性的、可扩展的、弹性的及/或可伸展的带子或绷带中包含至少两个挠性施用器治疗电极。具有至少两个电极的该带子或绷带在本文中被称为绷带电极、带子电极或带状形状电极。
因此,本发明的热疗装置可用于增强全身性递送的药物在局部目标部位的递送,其中所述局部目标部位选自肿瘤组织及肌肉组织、或器官,例如肝脏、肺、心脏、肾脏、脾脏、脑、卵巢、子宫、前列腺、胰腺、喉、胃肠道及妇科腔道。
肿瘤组织可选自腺癌、脉络膜黑素瘤、急性白血病、听神经鞘瘤、壶腹癌、肛管癌、星形细胞瘤、基底细胞癌、胰腺癌(pancreatic cancer)、硬纤维瘤、膀胱癌、支气管癌、非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)、乳癌(breast cancer)、伯基特淋巴瘤(Burkitt’s lymphoma)、子宫体癌、CUP症候群(原发灶不明的转移癌)、结肠直肠癌(colorectal cancer)、小肠癌(small intestine cancer)、小肠肿瘤(small intestinal tumor)、卵巢癌、子宫内膜癌、室管膜瘤、上皮癌类(epithelial cancer types)、尤因氏瘤(Ewing’s tumor)、胃肠道肿瘤、胃癌(gastric cancer)、胆囊癌(gallbladder cancer)、胆囊肿瘤(gall bladder carcinomas)、子宫癌、子宫颈癌(cervical cancer)、子宫颈(cervix)、胶质母细胞瘤、妇科肿瘤、耳鼻喉肿瘤、血液肿瘤、毛细胞白血病、尿道癌、皮肤癌、皮肤睾丸癌(skin testis cancer)、脑瘤(胶质瘤)、脑转移、睾丸癌(testicle cancer)、垂体瘤、类癌、卡波西氏肉瘤(Kaposi’s sarcoma)、喉癌、生殖细胞肿瘤、骨癌、结肠直肠肿瘤(colorectal carcinoma)、头颈肿瘤(耳鼻喉部位的肿瘤)、结肠癌、颅咽管瘤、口腔癌(嘴部及唇部上的癌)、中枢神经系统癌、肝癌、肝转移、白血病、睑瘤、肺癌、淋巴结癌(霍奇金氏/非霍奇金氏(Hodgkin’s/Non-Hodgkin’s))、淋巴瘤、胃癌(stomach cancer)、恶性黑色素瘤、恶性肿瘤、胃肠道恶性肿瘤、乳腺肿瘤(breast carcinoma)、直肠癌(rectal cancer)、髓上皮瘤、黑素瘤、脑膜瘤、霍奇金病(Hodgkin’s disease)、蕈样肉芽肿病、鼻癌、神经鞘瘤、神经母细胞瘤、肾癌、肾细胞癌、非霍奇金氏淋巴瘤(non-Hodgkin’s lymphomas)、少突神经胶质瘤、食管肿瘤(esophageal carcinoma)、溶骨性肿瘤和成骨性肿瘤、骨肉瘤、卵巢肿瘤(ovarial carcinoma)、胰腺肿瘤(pancreatic carcinoma)、阴茎癌、浆细胞瘤、头颈部鳞状细胞癌(squamous cell carcinoma of the head and neck,SCCHN)、前列腺癌、咽癌、直肠肿瘤(rectal carcinoma)、成视网膜细胞瘤、阴道癌、甲状腺癌、施耐博格病(Schneeberger disease)、食道癌(esophageal cancer)、鳞状细胞癌(spinalioms)、T细胞淋巴瘤(蕈样肉芽肿病)、胸腺瘤、输卵管癌(tube carcinoma)、眼部肿瘤、尿道癌、泌尿系统肿瘤、尿道上皮癌、外阴癌、疣出现(wart appearance)、软组织肿瘤、软组织肉瘤、维尔姆斯瘤(Wilm’s tumor)、子宫颈肿瘤(cervical carcinoma)及舌癌。特别适合进行治疗的有,举例而言,星形细胞瘤、胶质母细胞瘤、胰腺癌、支气管癌、乳癌、结肠直肠癌、卵巢癌、胃癌、喉癌、恶性黑色素瘤、食道癌、子宫颈癌、肝癌、膀胱癌及肾细胞癌。
因此,本发明的热疗装置可与使用细胞生长抑制药物及/或细胞毒性药物进行的化疗联合使用。一些细胞生长抑制药物及/或细胞毒性药物的实例有:放线菌素-D、氨鲁米特(aminoglutethimide)、安吖啶(amsacrin)、阿那曲唑(anastrozol),嘌呤和嘧啶碱基拮抗剂,蒽环类抗生素,芳香酶抑制剂,天冬酰胺酶、抗雌激素药,贝沙罗汀(bexaroten)、博来霉素(bleomycin)、布舍瑞林(buselerin)、白消安(busulfan),喜树碱(camptothecin)衍生物,卡培他滨(capecitabin)、卡铂(carboplatin)、卡莫司汀(carmustine)、苯丁酸氮芥(chlorambucil)、顺铂(cisplatin)、克拉屈滨(cladribin)、环磷酰胺、阿糖胞苷(cytarabin)、胞嘧啶阿糖核苷(cytosinarabinoside),烷基化细胞生长抑制剂,达卡巴嗪(dacarbacin)、更生霉素(dactinomycin)、柔红霉素(daunorubicin)、多西他赛(docetaxel)、多柔比星(doxorubicin)(阿霉素(adriamycin))、多柔比星脂质体(doxorubicin lipo)、表柔比星(epirubicin)、雌莫司汀(estramustine)、依托泊苷(etoposid)、依西美坦(exemestan)、氟达拉滨(fludarabin)、氟尿嘧啶(fluorouracil),叶酸拮抗剂,福美司坦(formestan)、吉西他滨(gemcitabin)、糖皮质激素(glucocorticoides)、戈舍瑞林(goserelin),激素和激素拮抗剂,和美新(hycamtin)、羟基脲、伊达比星(idarubicin)、异环磷酰胺(ifosfamid)、伊马替尼(imatinib)、伊立替康(irinotecan)、来曲唑(letrozol)、亮丙瑞林(leuprorelin)、洛莫司汀(lomustin)、美法仑(melphalan)、巯嘌呤(mercaptopurine)、甲氨蝶呤(methotrexate)、米替福新(miltefosin)、丝裂霉素(mitomycine),有丝分裂抑制剂,米托蒽醌(mitoxantron)、尼莫司汀(nimustine)、奥沙利铂(oxaliplatin)、紫杉醇(paclitaxel)、喷司他丁(pentostatin)、甲基苄肼(procarbacin)、他莫昔芬(tamoxifen)、替莫唑胺(temozolomid)、替尼泊苷(teniposid)、睾内酯(testolacton)、噻替派(thiotepa)、硫鸟嘌呤(thioguanine),拓扑异构酶抑制剂,托泊替康(topotecan)、曲奥舒凡(treosulfan)、维甲酸(tretinoin)、曲普瑞林(triptorelin)、曲磷胺(trofosfamide)、长春碱(vinblastine)、长春新碱(vincristine)、长春地辛(vindesine)、长春瑞滨(vinorelbine),具有细胞毒性活性的抗生素。当前及未来的细胞生长抑制剂或包括基因疗法在内的其他药物均适用。
当用于治疗炎症性疾病时,本发明的热疗装置可与消炎药物治疗联合使用,例如与非类固醇消炎药(non-steroidal anti-inflammatory drug,NSAID)联合使用,例如:阿氯芬酸(alcofenac)、醋氯芬酸(aceclofenac)、舒林酸(sulindac)、托美汀(tolmetin)、依托度酸(etodolac)、非诺洛芬(fenopren)、噻洛芬酸(thiaprofenic acid)、甲氯芬那酸(meclofenamic acid)、美洛昔康(meloxicam)、替诺昔康(tenoxicma)、氯诺昔康(lornoxicam)、萘丁美酮(nabumetone)、对乙酰氨基酚(acetaminophen)、非那西丁(phenacetin)、乙水杨胺(ethenzamide)、安乃近(sulpyrine)、甲芬那酸(mefanamic acid)、氟芬那酸(flufenamic acid)、双氯芬酸钠(diclofenac sodium)、环氧洛芬钠(loxoprofen sodium)、保泰松(phenylbutazone)、吲哚美辛(indomethacin)、布洛芬(ibuprofen)、酮基布洛芬(ketoprofen)、萘普生(naproxen)、奥沙普秦(oxaprozin)、氟比洛芬(flurbiprofen)、芬布芬(fenbufen)、普拉洛芬(pranoprofen)、夫洛非宁(floctafenine)、吡罗昔康(piroxicam)、依匹唑(epirizole)、盐酸噻拉米特(tiaramide hydrochloride)、扎托洛芬(zaltoprofen)、甲磺酸加贝酯(gabexate mesilate)、甲磺酸卡莫司他(camostat mesilate)、乌司他丁(ulinastatin)、秋水仙碱(colchicine)、丙磺舒(probenecid)、硫氧唑酮(sulfinpyrazone)、苯溴马隆(benzbromarone)、别嘌醇(allopurinol)、水杨酸(salicylic acid)、阿托品(atropine)、东莨菪碱(scopolamine)、左啡诺(levorphanol)、酮咯酸(ketorolac)、特丁非隆(tebufelone)、替尼达普(tenidap)、氯非宗(clofezone)、羟布宗(oxyphenbutazone)、prexazone、阿扎丙宗(apazone)、苄达明(benzydamine)、布可隆(bucolome)、辛可芬(cinchopen)、氯尼辛(clonixin)、ditrazol、依匹唑(epirizole)、非诺洛芬(fenoprofen)、夫洛非宁(floctafeninl)、苷氨苯喹(glaphenine)、吲哚洛芬(indoprofen)、尼氟灭酸(niflumic acid)及舒洛芬(suprofen);或与类固醇消炎药联合使用,例如地塞米松(dexamethasone)、己烷雌酚(hexestrol)、甲巯咪唑(methimazole)、倍他米松(betamethasone)、曲安西龙(triamcinolone)、醋酸氟轻松(fluocinonide)、泼尼松龙(prednisolone)、甲泼尼龙(methylprednisolone)、氢化可的松(hydrocortisone)、氟米龙(fluorometholone)、丙酸倍氯米松(beclomethasone dipropionate)、雌三醇(estriol)、氯倍他索(clobetasol)、双醋二氟拉松(diflorasone diacetate)、丙酸卤倍他索(halbetosal propionate)、安西奈德(amicinonide)、去羟米松(desoximetasone)、阿克奈德(halcinonide)、糠酸莫米松(mometasone furoate)、丙酸氟替卡松(fluticasone propionate)、丙酮缩氟氢羟龙(flurandrenolide)、氯可托龙(clocortalone)、泼尼卡酯(predincarbate)、双丙酸阿氯米松(aclometasone dipropionate)及地奈德(desonide)。
本发明的便携式射频热疗装置具有用于电场电容性耦合能量传递的挠性施用器治疗电极,所述装置适用于增强全身性递送的药物在局部目标部位的递送,所述便携式热疗装置及其方法相对于现有技术装置及方法提供以下显著优点。
本发明的便携式RF热疗装置的主要优点是对组织进行深度加热(深度热量递送)。对目标组织的深度加热意味着在1mm至10mm的深度递送能量及产生热量,这对于癌症治疗尤其是对于上皮癌以及其他皮肤癌的治疗非常有效。而且,本发明的装置能够增强毛细血管的血液流量,并可应用于局部而具有集中的效果。这会实现更佳的且定向的药物递送以及更佳的且定向的氧气递送(更快的药物代谢以及对于放射线疗法而言更高的离子化效力),并使药物活性剂能够渗透过血脑屏障(blood-brain-barrier)。
深度热量递送
传统的热量扩散(自被加热的表面皮肤进行扩散)独自无法出于深度定向递送目的而进行热量递送。皮肤加热使得皮肤的毛细血管床(capillary-bed)中的血液灌流升高,且此会有效地屏蔽更深的渗透。这是高度组织化的有机体用于与宽广的环境温度范围相独立地保持体温的生理防御机制(physiologic defence mechanism)之一。本发明中的深度热量是由流过目标体积的有效电流(及其所吸收的焦耳热量)形成。本发明中由本发明的便携式RF热疗装置所产生的热量是直接在目标中产生;因此,其被充分地局部化以得到局部效果,而不会加热目标以外的大的区域。此种深的热量渗透是所有已知的现有技术热疗装置(例如在US 6,330,479B1及WO 00/51513A中所揭示的装置)所不具备的。
增强毛细血管血液流量
比周围温度高的局部温度会在生理上促进血液灌流。因此,在深的体积中局部增强的血液灌流将递送比向周围所递送的药物和氧气更多的药物和更多的氧气,而这分别是药物作用与放射线电离作用的效力的关键因素。热量扩散解决方案(表面加热)主要是增强表面区域而非所期望目标区域(或在所期望目标区域中至少显著地减少)中的药物灌流。这也是与在US 6,330,479B1及WO 00/51513A中所述的现有技术实施例的重要区别。
重要的是,应注意,目标体积中的电流密度具有用于引起血液灌流的正反馈。增强的血液灌流会促成更高的导电率,而更高的导电率使电流密度更加集中于所述体积上(具有比以前更高的电导),这又会进一步加热实际目标,从而促进血液灌流增大,以此类推。
局部且集中的效果
深度热量递送不仅会促进血液灌流,而且还促进局部的化学反应(根据众所周知的指数阿雷尼厄斯定律(exponential Arrhenius law)),并因此局部地增强局部受热区域中的化疗新陈代谢以及所期望效果。重要的是,此种更高的新陈代谢也会产生正反馈,因为其伴随有活体系统中电解液之间的更高离子交换,因而会在所述体积中形成更多离子物质,并同样会提高其导电率,进而吸引更大的电流,且升高的电流密度会以正循环(positive loop)方式增强整个过程。温度升高会促进新陈代谢过程,新陈代谢过程是电解液之间经过膜表面的离子交换。在无充足氧气供应条件下的集中新陈代谢活动会产生乳酸-其通常是因过量的肌肉活动(肌肉劳损、疲劳热)而出现。
此外,脑具有特定的生理防御机制,即血脑屏障(blood-brain-barrier,BBB)。使某些药物渗透过血脑屏障是CNS施药的最复杂的任务之一。RF电流会确定性地降低BBB保护,从而使更多药物渗透入所期望的脑区域中。
本发明的挠性施用器治疗电极使用简单,且不需要专业操作人员便能确保正确使用。此外,所述装置提供以下显著优点:在家中用全身性递送的药物进行治疗期间,可增强全身性递送的药物向局部化目标部位的递送,且不需要住院或门诊便可使用所述装置。具有固定射频频率的本发明装置不需要专业操作人员便能确保正确使用。此外,功率脉冲方式(优选地与心跳相协调)使血液流量能够在脉冲停止时间中冷却表面区域。
电触点是被缝制于挠性电极内的纯金属线,如同通过内缝线(inseam)在电极周围制成的边框(框架)。可为任何尺寸及形式,可通过如T恤衫(T-shirt)、乳罩、女裤(panty)等妇女时装用品来实现。电源直接连接至被缝制于电极中的金属线(参见图5)。
实例
实例1
使用本发明的装置及电极对具有人类成神经管细胞瘤(medulloblastoma)肿瘤的SCID小鼠进行治疗。
对三只小鼠在其股区中对称地接种两个肿瘤。对其中一个肿瘤进行治疗,并使用另一个肿瘤作为个体对照(individual control)。使用SPECT-CT(MEDISO产品)来测量肿瘤,且进行了单次治疗(single shut),30分钟,15W。治疗是通过LabEHY100(本发明申请人的产品)进行,13.56MHz,未施加脉动调制。
该实例证实了本发明的效果:在被治疗的肿瘤中的血液灌流高于在其对照肿瘤中的血液灌流。该效果支持任何化学疗法或放射性疗法。
其并非是用于治愈肿瘤的治疗,而是用于促进其他用于治愈的肿瘤治疗方法。该实例所证实的并非是通过热疗来治疗肿瘤本身,而是所简单显示的血液流量的增大。
肿瘤的位置:股区。
放射性药物:采用具有99mTc标记的脂质体。(注射剂量:35MBq/0.1mL)
通过高科技单光子发射型计算机断层仪(Single Photon Emission Computed Tomography,SPECT)来测量结果。
结果清楚地证实了被标记药物在所治疗区域中的富集(图2)。可以看到,在被促进的区域中,被标记药物的浓度升高,因而此处的血液灌流升高,这就是本治疗的目的。
实例2
使用本发明的装置及电极来治疗带HT29肿瘤的裸小鼠,对具有99mTc标记的胆固醇富集磷脂脂质体的分布变化进行研究。
如果未另外说明,则使用与实例1中相同的条件。
肿瘤位置:股区。
放射性药物:具有99mTc标记的胆固醇富集磷脂脂质体(注射剂量:60MBq/0.15mL iv.)
通过高科技单光子发射型计算机断层仪(Single Photon Emission Computed Tomography,SPECT)来测量结果。
与对照相比,血液灌流增加所引起的放射性药物的富集增加为46%(这是本发明的主题)(图3)。该区域中的药物富集也通过实验得到证实。
实例3
通过对两处股区的比较发现,在健康小猎犬中血液灌流同样出现增加。
如果未另外说明,则使用与实例1中相同的条件。
注射放射性药物(400MBq 99mTc-HAS)。通过单光子发射型计算机断层仪(Single Photon Emission Computed Tomography,SPECT)来执行测量。辅助加热治疗为单次治疗,30分钟,30W。在用本发明的装置及电极进行治疗后测量健康小猎犬的所治疗组织中的血液灌流,明确地高于未经治疗的对照。
结果显示经治疗关节中血液流量增加16.8%(图4)。
Claims (11)
1.一种便携式射频热疗装置,其具有用于电场电容性耦合能量传递的挠性施用器治疗电极,所述装置适用于增强全身性递送的药物在局部目标部位的递送,及/或通过增强组织的氧合而支持所述局部目标部位中的放射线疗法的效力,
其中所述挠性施用器治疗电极包括为涂层或金属网形式的至少一种导电性金属电极材料,
其中在挠性、弹性或可伸展的载体的表面上涂覆至少一个导电性金属电极材料层,
且其中所述经过涂覆的挠性、弹性或可伸展的载体是多孔的,或者
其中所述至少一种导电性金属电极材料构成金属网形式的挠性、弹性或可伸展的载体,
且其中所述挠性、弹性或可伸展的载体是多孔的。
2.根据权利要求1所述的便携式射频装置,其中所述局部化目标部位选自肿瘤组织及肌肉组织、或器官,例如肝脏、肺、心脏、肾脏、脾脏、脑、卵巢、子宫、前列腺、胰腺、喉、胃肠道及妇科腔道。
3.根据权利要求1所述的便携式射频装置,其中所述导电性金属电极材料是选自银、镍、铜、金以及含银、镍、铜及/或金的合金。
4.根据权利要求1所述的便携式射频装置,其中所述挠性载体是选自织物、塑料、聚酰胺、聚-ε-己内酯、聚对二氧环己酮、聚酸酐、聚羟基甲基丙烯酸酯、纤维蛋白、聚醚酯、PEG、聚(对苯二甲酸丁二酯)、聚碳酸酯、聚(N-乙烯基)吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚酯酰胺、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚氨酯、纤维蛋白原、淀粉、胶原、玉米醇溶蛋白、酪蛋白、β-环糊精、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、氟硅酮、人造丝、聚砜、硅酮、聚硅氧烷、聚卤乙烯以及这些物质的共聚物或混合物。
5.根据权利要求1所述的便携式射频装置,其中所述经过涂覆的挠性、弹性或可伸展的载体或所述金属网允许空气穿过所述载体移动。
6.根据权利要求1所述的便携式射频装置,其中所述经过涂覆的挠性、弹性或可伸展的载体或所述金属网允许流体穿过所述载体移动。
7.根据权利要求1所述的便携式射频装置,其中所述经过涂覆的挠性、弹性或可伸展的载体或所述金属网可形成圆柱体或任何其他与人体或动物体的任何形状相适合的形状。
8.根据权利要求1所述的便携式射频装置,其中所述经过涂覆的挠性、弹性或可伸展的载体或所述金属网可被折叠。
9.根据权利要求1所述的便携式射频装置,其中所述射频频率是固定的。
10.根据权利要求1所述的便携式射频装置,其中所述能量传递是通过功率脉冲方式进行递送。
11.根据权利要求10所述的便携式射频装置,其中所述功率脉冲方式是与患者心跳相协调或者是使用在治疗部位所测的患者心跳脉冲以调幅方式被触发。
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