CN106794354B - 用于通过电场治疗转移性疾病患者的多发性肿瘤的装置 - Google Patents

Abstract

用于递送多个肿瘤治疗电磁场的绝缘电极系统，包括用在患者身体上的接近位置的电极元件阵列。该阵列的每个电极元件具有绝缘层。每个电极元件可独立电接入并且配置为动态分配以相对于至少另一个所述电极元件发出电磁场。

Description

用于通过电场治疗转移性疾病患者的多发性肿瘤的装置

发明背景

1.技术领域

本发明涉及肿瘤和癌细胞治疗，更具体地涉及包括施加电磁场的治疗。

2.背景技术

交变电场，也称为肿瘤治疗场(Tumor Treating Fields，TTF)，可以通过使用低强度电磁场来作为一种癌症治疗疗法。这些低强度场每秒数千次地迅速改变方向。由于TTF是电场，其不会引起肌肉抽搐或对其它电激活组织的严重不良副作用。转移性疾病的生长速率通常大于正常健康细胞的生长速率。交变电场治疗利用了这种高生长速率特性。TTF通过操纵细胞的可极化细胞内组分(即用于形成将细胞核中的遗传物质拉入丝状姊妹细胞的有丝分裂纺锤体的微管蛋白)，破坏癌细胞的有丝分裂过程和胞质分裂。TTF中断有丝分裂纺锤体微管组装，从而防止细胞分裂。使用TTF治疗的转移性疾病细胞通常在4至5小时内进入程序性细胞死亡。结果是肿瘤大小的显著下降并可能完全消除实体瘤。对TTF进行调整以治疗特定的癌细胞，从而不损伤正常细胞。TTF疗法可以用作唯一治疗方法，或者其可以与常规药物递送机制组合。

为了对患者使用TTF，通过各种方法将绝缘电极粘附到患者皮肤，包括使用医用粘合剂、衣物制品等。绝缘电极存在多种构造，但是所有绝缘电极都具有一侧有高介电常数、另一侧为薄金属(通常为银)涂层的绝缘材料。用于产生TTF的绝缘电极总是成对的，其两侧相似但不一定相同。

现在参考图1，其中示出了在施用TTF时使用的典型绝缘电极阵列10。绝缘电极阵列10包括由较小绝缘电极子元件12制成的一对阵列10A和10B。因为绝缘电极10典型地成对工作，所以通常有子阵列A和子阵列B，分别为10A和10B。每个较小绝缘电极12具有绝缘材料14，通常是粘附到患者的陶瓷。引线16将较小绝缘电极12互连到主引线18，主引线18连接到发生器(未示出)。

在现有技术中，术语“绝缘电极(insulated electrode)”与术语“等电位(Isolect)”或仅“电极(Electrode)”互换时会产生歧义。这些术语有时用于描述“阵列元素”或整组阵列。在现有技术中通常没有公开任何上述术语的含义。本领域技术人员应当理解，绝缘电极或用于替换绝缘电极的术语，通常是指如图1所示的较小的专用绝缘电极子元件12的固定阵列，或指如图2所示的大型固体绝缘电极20。

小绝缘电极12单独使用时无法产生TTF的原因有很多，包括但不限于：

1.单独使用的小元件无法产生足够的能量以形成穿过人体的电场。例如，可能需要约1平方英尺面积4安培才能产生足以治疗肺癌肿瘤的有效TTF场。单独使用的小元件无法产生所需的能量。换句话说，存在有效最小电流密度(安培/面积)和最小面积。单个小绝缘电极不能满足这些要求。将小电极放入相互靠近的阵列中并且同时通电，使其形成一个绝缘电极，解决了这个问题。

2.如果将小元件设计为携带足以穿透肺的能量(例如，4安培/平方英尺)，则大量能量在小区域中产生的浓度通常导致患者皮肤刺痛，使得治疗方案难以忍受。

3.如果单独使用小元件来产生TTF，那么当治疗大面积区域如遍布胸膜的癌症时，其物理尺寸和形状会导致低效率。胸腔内部的胸膜通常从锁骨区域正下方延伸到下肋骨。使用单个绝缘小电极将增加场覆盖中存在间隙的可能性，继而可能允许癌细胞持续存在。

虽然图2中所示的大绝缘电极20产生足够的场，它们具有许多缺点，例如当患者的皮肤在弯腰或坐着期间伸展时不能扩张。大绝缘电极20还倾向于在其中心处形成更多能量，导致与功率过大的较小绝缘电极相仿的刺痛。相比之下，包括较小绝缘电极子元件阵列的绝缘电极，可以以更扩散的方式传递能量，并且可以更容易地适应人体。

一般来说，在现有技术文献中，按组选择绝缘电极的过程，是指从较大的组中选择较小组的元件。通常如附图中所示且在实践操作中，从较大的组中选择较少数量的电极，是为了将较小的组一起布线在固定的专用阵列中。在现有技术中，将TTF从多个位点导向治疗区域的过程，指的是导引多个固定专用阵列或多个大电极。当现有技术文献提及从不同角度扫过电极以靶向肿瘤时，其指的是按顺序对不同固定专用阵列通电。通常理解，在讨论操纵TTF时，现有技术涉及固定专用阵列或大电极。此外，现有技术参考文献公开了绝缘电极子元件专用于单个阵列和单个功率子阵列A或B。这是鉴于阵列元件的布线方式(见图1)。这在治疗患有转移性疾病的患者时产生严重缺陷。

现在参见图3和图4，其中显示了转移性乳腺癌患者的典型现有技术TTF治疗配置。如图所示，显示为黑点30的转移性癌症在左肺周围的胸膜中扩散(图3)。这些癌细胞在胸膜腔内的流体中自由漂浮，并且形成许多新的小肿瘤。此外，还存在位于肝脏上的小肿瘤。

图4示出了用于左肺的绝缘电极阵列40和用于肝脏的绝缘电极阵列42，分别包括各自一对子阵列A和B。左肺绝缘电极阵列40将发射其子阵列A阵列40A和其子阵列B阵列40B，而肝脏绝缘电极42将发射其相应的子阵列A阵列42A和42B。通常，阵列的交叉发射将被编程为从不同角度靶向癌症。在交叉发射的情况下，肝绝缘电极阵列42的前侧A阵列42A将与左肺绝缘电极阵列40A的后子阵列B阵列40B发射，并且肺绝缘电极阵列40的前子阵列A阵列40A将与肝后子阵列B阵列42B发射。然而，在上述情况下，由于肺绝缘电极40A和肝绝缘电极40B之间尺寸差异显著，可能无法交叉发射。当然，可以编程许多其他交叉发射组合。现有技术的显著限制在于，阵列40或42的每个子元件12仅专用于其相应的原始绝缘电极阵列和其原始子阵列A或B阵列。换句话说，特定的子元件12仅连接和专用于其特定的绝缘电极阵列及侧，并且无法用于除其原始阵列之外的功能。

图5描绘了胸膜和肝脏中的癌细胞30实际上开始收缩，但是新的癌细胞30出现在左肺40和肝42绝缘电极阵列之间的肚脐上方的上腹膜腔中。同样，新的癌细胞30出现在下腹膜腔附近。

如图6所示，为了对抗绝缘电极40和42之间的新癌性生长，需要将一个新的绝缘电极阵列44置于上腹膜腔45中的肿瘤的中心。这是不可能的，因为由于阵列44将与阵列40和42重叠，这需要将元件12叠在元件12上，由此无法得到适当场形成所需的皮肤接触。现有技术中的这种限制导致了治疗方案的折衷，使得患者面临无法将新肿瘤作为主要疾病来治疗的风险。在此，不希望肝和肺之间存在共面场，这是因为两个绝缘电极40和42之间存在显著尺寸差异。

现在参考图7，示出了TT场的图示，其中区域46A是有效TTF区域，区域46B是无效TTF区域。这描述了能够将肿瘤生长的每个区域作为主要关注点的重要性。TTF在其整个形状上均存在强度变化，这可能导致场的显著区域低于有效强度。如区域46B所示，可能可以令肿瘤被场覆盖，而实际上没有任何有益效果，因为其强度不足以防止细胞分裂。此外，组织类型的极端变化以及甚至身体内的气穴可能产生凹坑，其中如果尝试从受限的方向进行治疗，则不可能形成场。

如图8所示，继续讨论如图4-6所示的转移性乳腺癌示例，其中添加了新绝缘电极阵列48以解决下腹膜腔中的新肿瘤生长。绝缘电极阵列48被设计成从左到右水平地形成共面场(半月形)。为了形成共面场，阵列48对48A(表示子阵列A)和48B(表示子阵列B)一起位于患者的同一前平面中。在TTF的最佳实践中，已知从不同角度靶顶肿瘤，将提高了减少肿瘤的有效性。然而，在该示例中，现有技术中使用专用阵列元件的治疗不利于患者的治疗。

现有技术中使用专用阵列元件的治疗，没有足够的通用性来充分地解决多个疾病位置。无法在右侧使用肝脏绝缘电极阵列42和下部腹膜腔绝缘电极阵列48创建第二共面场以创建垂直场，因为两个阵列均专用于A子阵列。此外，多向配对是不可能的，因为位于患者前侧的四个子阵列中的三个(40A，42A和48A)仅仅专用于子阵列A。需要A和B侧来建立耦合和场形成。另外，肝绝缘电极阵列42和下腹膜腔绝缘电极阵列48的尺寸不同，差异太大，不能形成所需的场。可能发生不希望发生的场集中(阵列42中的二十四个元件12到阵列48中的十五个元件12)。此外，前腹膜腔到后的肝和肺阵列的距离太远，难以产生有效的场。在该实施例中，现有技术无法治疗上腹膜腔中的癌症且对下腹膜腔中的癌症治疗不足。现有技术中的这种缺点可导致患者肿瘤消退不足，带来不必要的疼痛和折磨甚至死亡。现有技术的效率不足在于，需要针对转移性疾病患者的变化不断地设计并物理建立新的定制专用阵列。现有技术中的TTF治疗对患者不起作用，如图4-6和8所示，则患者会回到重度化疗，这可能带来数天甚至数周的住院治疗及最终死亡。在本文撰写之时，s尚无化疗能够最终治愈第4阶段患者，患者将复发并不再响应治疗。截至2014年，根据美国癌症协会所述，第4阶段乳腺癌的五年存活率仅为22％。需要应用新的TTF系统以治疗转移性疾病。

一般来说，使用现有技术的阵列形状的TTF疗法在其构建之前即被确定。然后，出于效率的原因，物理构造这些最小化的阵列大小。然而，这对治疗转移性疾病效率低下，因为治疗区域随着癌症扩散而不断改变，需要频繁重新配置阵列。本领域需要的是快速改变阵列配置的能力。

当患者佩戴TTF阵列时，重要的是保证在元件发生任何过热情况时确保发出充分警告。现有技术方法通常利用在发生过热时关闭TTF装置的温度传感器来解决这一问题。同样地，另一问题在于电流泄漏到皮肤。一些希望治愈疾病的患者可能趋向于忍耐实际上是电流泄漏的热点。如果不能快速解决，这些泄漏可能导致起泡。TTF器件上每个元件的电流水平极低，电流泄漏可以感觉非常像温暖的加热垫。当然，适当地构建元件以防止泄漏是这个问题的第一道防线。然而，TTF阵列是昂贵的，并且在某些情况下可能一次穿戴几个月以省钱。电极元件可能在日常活动期间经历各种未知类型的应力。可以想到，绝缘电极阵列可能掉落，等等。现有技术系统缺少电流监测系统。

TTF治疗期间可能存在绝缘电极的阵列迁移和整体发热的问题。当用于转移性疾病患者时，更可能穿戴全身阵列来施用TTF。当在睡眠期间和在其他长时间段内佩戴全身TTF阵列时，很难防止它们迁移到较不优选的位置。例如，在睡眠期间翻身和转动会使这个问题恶化。此外，来自元件的发热在一些情况下可能导致出汗，这进一步使得身体移动时可能发生阵列滑动。现有技术具有将阵列元件固定到皮肤上的许多方法，包括各种衬衣、医用粘合剂等。这些方法用于全身阵列时不太成功。

转移性疾病可以在整个患者体内存在几十组肿瘤。例如，转移性乳腺癌可以同时扩散到肺、肝、腹膜腔和胰腺。大的器官例如肝脏可以具有相距很远的肿瘤分组。在肺周围的胸膜中和腹膜腔中的转移性疾病，可能使腹部大面积布满生长的癌细胞。对转移性疾病使用电场，需要显著改善有效肿瘤治疗场(TTF)的应用和产生。

本领域需要的是一种TTF系统，其能够动态地再分配阵列元件，从而限定所需的任何阵列并且应用来自子阵列A或B的场。

本领域需要一种用于添加和移除阵列元件的模块化系统。

本领域需要一种电流监测传感器，如果检测到可能因电流泄漏到皮肤或电极脱离而导致的电流波动，则其向控制装置发送关断信号。

本领域需要一种将阵列元件粘附到材料上同时还降低阵列元件温度的方法。

发明内容

本发明提供改进的癌症和肿瘤治疗方案。

本发明的一种形式，涉及一种用于递送多个肿瘤治疗电磁场的绝缘电极系统，其包括用于患者身体上的接近位置的电极元件阵列。每个电极元件具有绝缘层。每个电极元件可独立地电接入并且配置为被动态分配以相对于至少另一个所述电极元件发出电磁场。

本发明的另一种形式，涉及一种用于递送多个肿瘤治疗电磁场的绝缘电极阵列，其包括一个含多个电极元件的阵列，每个电极元件具有绝缘层。每个电极元件是独立可编程的，并且可动态地分配到第一子阵列，然后到第二子阵列。模块化系统具有包含电极元件的多个端对端元件模块。控制装置配置为，对每个电极元件的频率范围、发射配置和发射序列进行动态编程。场发生器配置为在频率范围内生成电信号。存在与场发生器和模块化系统进行电通信的柔性电路。

本发明的另一种形式，涉及一种向患者递送肿瘤治疗电场的方法。该方法包括以下步骤：在患者上布置绝缘电极元件阵列；对每个电极元件编程频率范围、发射配置和发射序列；将至少部分所述电极元件分配给第一子阵列，并将至少一个所述电极元件分配给第二子阵列；以及，将所述第一子阵列中的至少一个所述电极元件动态地分配给所述第二子阵列，并且将所述第二子阵列中的至少一个所述电极元件动态地分配给所述第一子阵列。

本发明的优点在于，本发明装置中的每个阵列元件可以重定向到功率子阵列A或B，以及重定向到任何期望的阵列组合和重定向到任何期望的频率。

本发明的另一个优点在于，其能够形成适应身体组成和转移性疾病的扩散的通用系统。

附图说明

下面将通过结合附图，描述本发明的实施例，更好地说明本发明的上述及其它特征和优点及其实现方式，其中：

图1示出了具有固定元件的现有技术绝缘电极阵列；

图2示出了现有技术中使用的大型固体绝缘电极；

图3示出了患者中的肿瘤位置；

图4示出了现有技术的电极阵列在患者上的放置；

图5描述了胸膜和肝脏中的癌细胞开始收缩，但是新的癌细胞出现在肚脐上方左肺和肝脏之间，以及下腹膜腔中的上腹膜腔中的情形；

图6示出了对以上腹膜腔中的肿瘤为中心的新绝缘电极阵列的需要，以及适用现有技术的困难；

图7示出了现有技术系统中，存在治疗有效区域和无效区域的TT场；

图8示出了形成从左到右水平展开共面场(半月场)的绝缘电极阵列；

图9是示出了本发明的绝缘电极阵列形式的实施例的图，其中每个子元件可编程以在任何阵列配置中通电并且通电到A子阵列或B子阵列；。

图10是示出了本发明的第二实施例的图，其中电极元件还包括通信接口；

图11示出了本发明的第三实施例，其中每个电极元件包括柔性无线天线；

图12是表示第四实施例的图，其中集成电路和继电器与场发生器处于相同的情况。

图13示出了本发明所述的第五实施例，其中每个电极元件包括微处理器；

图14是表示本发明的第六实施例的图，其中每个电极元件包括单个继电器；

图15是表示各实施方式中包含自动电流传感器作为额外安全对策的情况的图。

图16是简化电极阵列元件的图；

图17示出了如图3-8所用的本发明应用于具有转移性乳腺癌的示例性患者上的图；

图18示出了使用阵列元件动态再分配的TTF 6步骤治疗序列中的第一步骤；

图19示出了使用阵列元件动态再分配的TTF 6步骤治疗序列中的第二步骤；

图20示出了使用阵列元件动态再分配的TTF 6步骤治疗序列中的第三步骤；

图21示出了使用阵列元件动态再分配的TTF 6步骤治疗序列中的第四步骤；

图22示出了使用阵列元素动态再分配的TTF 6步骤治疗序列中的第五步骤；

图23示出了使用阵列元件动态再分配的TTF 6步骤治疗序列中的第六步骤；

图24是以模块化系统的形式示出本发明所述另一实施例的图。

图25是表示本发明的第八实施例的图，其中可以在各电极元件上设置电流监视传感器。

图26是示出本发明所述的第九实施例的图，其防止阵列迁移并最小化整体发热；

图27是示出本发明所述的包含大单电极元件的第十实施例的图；

图28是示出本发明所述的用于容纳患者不规则身体形状的绝缘电极阵列的图；和

图29是示出本发明所述的使用动态再分配的TTF治疗的独特增强能力的流程图。

在若干视图中，相应的附图标记指示相应的部分。在此阐述示例说明本发明的实施例，所述示例不应被理解为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

现在参考图9，以绝缘电极阵列50的形式示出了本发明的实施例。绝缘电极阵列50的形式为具有子阵列50A(鉴于说明的目的，其示出在前)和子阵列50B(示出在后)的阵列对，包括通过多层柔性电路54互连到控制装置56和场发生器58的多个绝缘电极元件52。在该特定实施例中的多层柔性电路54包含引线A、引线B、通信线和地线(为了清楚起见未示出)。然而，多层柔性电路54不限于该构造。图9示出了绝缘电极阵列50，其中控制装置56编程为向场发生器58发送信号(包括频率范围)，以便以动态方式单独发送到每个阵列元件52，以及在特定配置和序列中将使用哪个阵列元件52。可以理解，当施用TTF时，有许多方式实现阵列元件的动态再分配。

每个绝缘电极元件52包括附接到两个可激活开关的集成电路60，其形式可以是两个继电器62A(在本文中称为相A)和62B(在本文中称为相B)。馈通64用于互连继电器62A和62B。每个集成电路60具有唯一地址。此外，每个元件52具有两个小的低光LED；配置为当使用相位A时点亮的第一LED 66A和配置为当使用相位B时点亮的第二LED 66B。阵列元件52的期望配置和发射序列被输入到控制装置56中。控制装置56可包括计算机接口(未示出)。控制装置56引导每个绝缘电极元件52打开或关闭，并引导其用于给定阵列的相A或相B。每个绝缘电极元件52可以被动态地再分配。

现在，另外参考图10，其中示出了本发明的第二实施例，由子阵列70A(前)和70B(后)形成的绝缘电极阵列70。在该实施例中，不使用通信线或将其从多层柔性电路54移除，并且每个元件52现在包括与集成电路60的通信接口72。沿着多层柔性电路54的引线A和引线B以与TTF不同的频率发送信号，将所需指令发送到每个元件52。此外，场发生器58包括用于向集成电路60发出信号的指令发生器74。

现在参考图11，其中示出了本发明的第三实施例，由子阵列80A(前)和80B(后)形成绝缘电极阵列80。在该实施例中，每个单独元件52包括柔性无线天线82和无线通信接口84，其能够从TTF场发生器58内的无线信号发生器86接收指令。

现在参考图12，其中示出了第四实施例，其形式为绝缘电极阵列90，具有前子阵列90A和后子阵列90B。在该实施例中，对应于薄阵列元件92的每个集成电路60和继电器对62A、62B位于与TTF发生器96相同的壳体94中。由此，TTF发生器96具有内置的动态再分配。来自场发生器96的所有导线穿过多层柔性电路54或任何其它合适的载体到达每个薄阵列元件92。每个薄阵列元件92具有其自己的电源和通信线(未示出)。作为不容纳集成电路60和继电器62A、62B的结果，薄阵列元件92比电极元件52薄得多。因此，薄阵列元件92适合要求皮肤旁边较少突出物的患者。例如，薄阵列元件92使肥胖个体在睡觉时不太舒服。现在参考图13，其中示出了绝缘电极阵列100形式的第五实施例，其将前子阵列100A和后子阵列100B配对。在该特定实施例中，集成电路60由小型微处理器102代替。该实施例允许将预编程发射状态(阵列配置和发射序列)预加载在每个阵列元件52上。这允许同时对所有阵列元件52传播通信从而更快地进行切换。每个发射状态都被赋予单数位或双数位数字ID。该发射ID代码(或状态ID)同时适当地传播到所有阵列元件52。发送一条消息即可完成发射状态，相比之下，单独使用集成电路可能需要发送数百条消息。

现在参考图14，其中示出了第六实施例，绝缘电极阵列110，具有子阵列110A(前)和110B(后)。该实施例对每个阵列元件52使用单个继电器112。可以使用如图14所示的微处理器102，或集成电路60，来操纵继电器112。馈通114耦合到继电器112，以便向每个阵列元件52供电。使用继电器112的效果在于保持阵列配置的动态再分配，但是它将阵列元件52专用于A或B相(其中任何一个可以在前或后)。这可以用于可能不需要共面场的情况。现在，另外参考图15，主电流传感器116可以用在任何前述实施例中。主电流传感器116位于给定绝缘电极阵列的头部或给定电场发生器内。换句话说，主电流传感器116位于电极阵列元件52的上游。主电流传感器116监测异常的功率波动，其可以指示折衷阵列元件52已允许电流直接流向患者皮肤。在这种情况下，主电流传感器116将自动关断整个系统。直接流向主体的电流仅为非常小的安培数(在大多数配置中最大为0.13安培)。然而，由于这仍然是不期望的，因此自动关闭是合理的。

应当理解，可以通过替代地使用对每个阵列元件52的规则布线和小型硬印刷电路板(未示出)，在没有多层柔性电路54的情况下实施上述在施加TTF时实现阵列元件52的动态再分配的方法。未来的实施例可以通过将开关电路直接印刷到柔性材料中来实现。每个上述实施例中均可以使用间歇消息收发来避免与阵列元件52的通信和每个阵列元件52的实际通电之间可能存在的干扰。可以用不同形状和尺寸的元件52实现所有配置。给定阵列中的元件52的数量可以少至2至500或更多。另外，如图16所示，本发明的另一简化实施例可以利用特殊设计的阵列元件120，其将绝缘层上的导电区域122(通常是银涂层)分别分成A和B专用部分122A和122B。区域分离器124有助于可视化该区别。此外，引线A焊点126A和引线B焊点126B分别表示对122A、122B部分的贡献。该实施例产生的阵列选项较少，但是它允许相同元件120的侧面的多重使用。

图17还显示了在前面的实施例中使用的患有转移性乳腺癌的患者(图3-8)。每个小绝缘电极元件52已准备好被动态再分配为特别解决该特定患者的癌症的动态阵列。换句话说，所有元件52与相A和相B串联在一起，可用于将任何阵列配置动态地再分配给相A或B。使用阵列元件动态再分配来部署TTF，解决了许多治疗问题，特别是转移性疾病的问题。在其中一些情形中，动态分配允许对一些电极元件52使用平面治疗方案，然后可以再分配这些相同的元件以建立从身体的一侧到另一侧的场。

图18至23示出了使用阵列元件52动态再分配的TTF治疗序列。该特定序列使用了在三秒时间跨度(每次发射0.5秒)内进行的6步骤发射序列。形成电磁阵列，以通过腹部(使用平行阵列)治疗肝、肺和上腹膜腔。形成阵列，以用半月场(共面阵列)治疗下腹膜腔。部分元件将被多次用于不同的阵列，且部分将在A和B相均用到。实心黑色表示A相，实心灰色表示B相。图。18从步骤1开始治疗序列，治疗肝脏。图19示出了步骤2，从前到后治疗左肺。图20显示步骤3，治疗上腹膜腔。注意，在小于1.5秒前在左肺和肝阵列中使用的许多相同元件52用于形成上腹膜腔的电磁阵列。动态再分配允许对患者进行这种类型的增强治疗。图21显示了步骤4，其中用水平共面场治疗下腹膜腔。图22显示了步骤5，用垂直共面场治疗下腹膜腔和上腹膜腔。在TTF研究中，众所周知，从不同角度靶向实体瘤增加了治疗的有效性。如前所述，现有技术不允许包括治疗步骤5，因为现有技术元件通常专用于单个阵列和仅一个电源侧。上述序列包括在小于1.5秒前用在不同阵列和电源侧中的元件52。图23显示了步骤6，用穿过腹部的对角场治疗下腹膜腔。

上述过程序列现在可以进行重复或修改，以从许多不同的角度靶向左肺、肝和腹膜腔。这一可能性来源于阵列元件52能够动态再分配到任何阵列配置和电源侧。现有技术不具备这种灵活性。现有技术的受限，是因为其使用的每个元件均专用于单个阵列和单个电源侧。

现在参考图24，示出了使用多层柔性连接器132的定制模块化系统130。多层柔性连接器132形成用于添加和移除阵列元件52的模块化系统，因为它们能够通过更高电流以及低通信信号。多层柔性连接器132经由相应的公连接器134A和母连接器134B互连端对端元件模块136。因此，可以任意地添加或减去这些插件元件模块136。图24示出了四元件模块136；然而，本发明所述的端对端连接的元件52的数量可以改变。

如如图25所示，为了处理电流泄漏，包括多个电流监测传感器140，如果检测到显著的电流波动，则该多个电流监测传感器140向控制装置56发送关断信号。电流监测传感器140包括通信引线(未示出)并且位于每个元件52上。根据本发明所述，电流监测传感器140可以是硬连线的和/或无线通信的。电流监测传感器140也可以放置在关键接合处而不是放置在每个元件52上。如果由传感器140感测的电流超过预定量，则本发明可以停止使用特定电极元件52。然后，本发明将计划出改进方案，以使用剩余的电极元件52实现对患者的治疗，由此即使特定的电极元件52离线也可以完成治疗。

现在参考图26，其中示出了用于降低阵列元件52的温度和滑动性的方法和实施例。绝缘电极元件52的电子器件封装在具有蘑菇形凸延伸部154的导热环氧树脂152中。阵列元件52使用医疗粘合剂(未示出)附接到患者皮肤。然后，拉动呈衬衣156形式的轻而紧的弹性衣物制品覆盖在整个绝缘电极阵列上。多个蘑菇形延伸部154从被弹性衬衣156紧紧包裹的元件52向外突出。然后将导电帽158扣在衬衣156和每个元件52的蘑菇凸出延伸部154上。导热帽158传导热量并帮助将电极元件52保持在更稳定的位置。

现在参考图27，其中示出了具有大的单个元件172的绝缘电极阵列170，其也被制成可动态再分配。绝缘电极阵列170还包括多层柔性电路54、集成电路60、继电器62A和62B、馈通线，并且还可以另外包括电流监测传感器140。在该实施例中，存在两个大电极元件172；然而，也可以包含附加的大元件172和/或小元件52。虽然由于上述原因，在递送TTF治疗中通常优选由较小的绝缘电极(元件52)组成的阵列，但可动态再分配的大固体绝缘电极也可用于特定的治疗方法。

使用动态再分配时用于确定施用TTF的发射配置和序列的过程，集中于身体组成和治疗区域的阵列优化。将绝缘电极阵列放置在患者身体上是针对每个患者的独特过程。给定个人身体组成，几乎不可能均匀应用阵列元件52。

本发明的阵列元件52的动态再分配的TTF治疗，为使用彻查波(canvassingwaves)或其他定制配置的全身治疗打开了大门。这对于转移性疾病患者(例如已经同时传播到患者的肺、胸膜、肝脏和胰腺的乳腺癌)是最有益和救命的。然而，需要提供这种治疗的全身阵列很少以均匀方式适用于人的身体。身体形状、骨骼结构或肥胖造成了每个人身体的不规则性，需要将阵列元件52放置在补偿角度。这些角度必须用特殊场设计(例如共面场)来补偿。使用本发明的动态再分配管理TTF，不仅可以更有效地适应不规则的身体形状，而且还可以在整个患者中进行全身扫描，以最小化再次发生癌症的可能性。

现在参照图28，其中示出了适应人体的不规则形状的TTF绝缘电极阵列180的非均匀应用的示例。绝缘电极阵列180使用共面的相A和相B(分别是182A和182B)来产生穿过患者的脂肪层的特殊共面场发射序列。此外，还示出了可由绝缘电极阵列180形成的垂直共面场184的大致形状。

在理解本发明的实施例时，应当理解，可以通过分配阵列元素52的行或列来实现阵列元素的动态再分配。这可以通过策略性地放置微处理器和继电器对，令与行和/或列相关联而非与每个盘元件52相关联来执行。在一些配置中，该方法可以降低阵列的成本。

还可以预期，可编程衰减器可以与每个阵列元件52上的继电器对串联放置，从而允许根据需要调整每个阵列元件52的功率电平。当在不同的身体宽度上共享阵列元素时，这是一个有用的功能。例如，用于从身体的一侧到另一侧(对大多数患者是躯干最宽部分)创建场的编程侧阵列，可以在其边缘上与编程阵列共享阵列元件，以产生从前到后覆盖肝的场。能够产生具有足够的每厘米电压的有效场的功率需求，在从侧到侧的场中可以高于从前到后的场。可调功率特征允许以动态方式调节功率，以更好地治疗需要此类定制TTF要求的肿瘤。

创建特殊场设计以补偿体形角度的现象，需要使用动态再分配来使人与TTF治疗相适合的独特过程。图29中的流程图概述了使用本发明所述的将阵列元件动态再分配到任何阵列相A或B的方法200的TTF治疗的独特和额外能力。

在步骤202，将本发明之一的电极阵列放置在患者身上，以针对不规则的身体形状进行调整。在步骤204，场发射设计优化到最受癌症影响的区域。根据癌细胞的形状、位置和扩散来建议期望的场形状。由优化来得到功率水平选择、用于动态阵列中的电极选择、电极分配的持续时间、信号的频率、信号的持续时间、信号的重复以及其他可能的变型。

在步骤206，调整场设计，以适应不规则的身体形状，例如脂肪层。由此得到癌症区域的优化场覆盖。在步骤208中执行发射序列，集中于最活跃的癌症区域，并且持续规定的持续时间，使得癌细胞的再生受到有效电磁场的存在的干扰。然后在步骤210，执行集中于边缘区域上的更宽发射序列。由于本发明的动态再分配能力，步骤208和210可以交错、每次治疗重复多次或依序完成。在治疗之后，在步骤212评估有效性，以提供如何改变后续治疗的场特性的相关见解。在步骤214做出决定，判定患者的治疗是否需要继续，并且如果是，则若电极阵列被移除时可以从步骤202开始下一治疗，或者若电极阵列留在患者上从步骤204开始下一治疗。

本申请中术语“阵列”的使用根据上下文具有不同的含义。在一种意义上，当涉及身体上的电极分组时，其指广义上的电极的物理行和列，或者至少是其放置，无论其呈行列与否。用于形成电磁场的阵列均为动态选择，由此可以生成期望的场，且这意味着选择并使用的电极子集可以相邻或不相邻。

虽然已经通过至少一个实施例来描述本发明，但是本发明可以在本公开的思路和范围内进一步改进。因此，本申请旨在涵盖使用其一般原理的本发明的任何变形形式、用途或改进形式。此外，本申请还旨在覆盖本发明中未提到但属于所属领域中已知或惯例实践的内容，并且在权利要求中要求保护。

Claims (18)

1.用于递送多个肿瘤治疗电磁场的绝缘电极系统，包括：

电极元件阵列，其具有多个电极元件并且用于患者身体上的接近位置，所述阵列选择性地划分为作为阵列的相A工作的第一子阵列和作为阵列的相B工作的第二子阵列，每个所述电极元件具有绝缘层，且每个所述电极元件均能独立地电接入并且配置为动态分配给第一子阵列和第二子阵列中的一个子阵列以相对于至少另一个所述电极元件发射电磁场，所述至少另一个所述电极元件分配给第一子阵列和第二子阵列中的另一个子阵列，并且其中至少一个所述电极元件被配置为动态分配给所述第一子阵列和第二子阵列二者，使得所述至少一个所述电极元件被配置为作为相A电极且作为相B电极工作。

2.根据权利要求1所述的绝缘电极系统，其特征在于，所述多个电极元件中的每一个电极元件包括：

第一LED灯；和

第二LED灯，所述第一LED灯配置为当所述电极元件被分配给所述第一子阵列时进行照明，所述第二LED灯配置为当所述电极元件被分配给所述第二子阵列时进行照明。

3.根据权利要求1所述的绝缘电极系统，其特征在于，所述电极元件各自包括：

第一可激活开关；

第二可激活开关；和

集成电路，其具有唯一地址，并与所述第一可激活开关和所述第二可激活开关通信，以执行每个所述电极元件的动态分配从而递送所述肿瘤治疗电磁场。

4.根据权利要求3所述的绝缘电极系统，其特征在于，所述第一可激活开关和所述第二可激活开关通过馈通导线彼此连通。

5.根据权利要求3所述的绝缘电极系统，其特征在于，每个所述电极元件还包括与所述集成电路通信的通信接口。

6.根据权利要求5所述的绝缘电极系统，其特征在于，还包括：

场发生器，用于产生指向所述电极元件的选定组的电磁场；和

无线信号发生器，其配置为发送信号以选择一组所述电极元件。

7.根据权利要求6所述的绝缘电极系统，其特征在于，每个所述电极元件还包括天线和与所述集成电路耦合的无线通信接口，用于从所述无线信号发生器接收指令信号。

8.根据权利要求6所述的绝缘电极系统，其特征在于，还包括一组可激活开关，其特征在于，所述可激活开关中的至少一个被相应地分配给每个所述电极元件，所述一组可激活开关靠近并电耦合到所述场发生器。

9.根据权利要求1所述的绝缘电极系统，其特征在于，所述多个电极元件各自包括与第一可激活开关和第二可激活开关通信的微处理器，用于在施用肿瘤治疗电场时对所述多个电极元件中的每一个进行动态分配，所述微处理器被编程用于规定在每个所述微处理器中预加载的发射配置和顺序。

10.根据权利要求2所述的绝缘电极系统，其特征在于，所述多个电极元件中的每一个包括：

可激活开关，其耦合到所述电极元件；

微处理器，其与所述可激活开关通信，其中所述可激活开关专用于所述第一子阵列和所述第二子阵列的其中之一。

11.根据权利要求1所述的绝缘电极系统，其特征在于，还包括在电气上位于所述多个电极元件的上游的主电流传感器，所述主电流传感器配置为监测所述绝缘电极系统的功率波动并触发所述阵列的关断。

12.根据权利要求1所述的绝缘电极系统，其特征在于，还包括：

控制装置，用于对所述多个电极元件中的每一个的频率范围、发射配置和发射序列进行动态编程；和

场发生器，其由所述控制装置控制，所述场发生器产生电磁信号，该电磁信号用于所述电极元件中，以在患者身体内产生电磁场。

13.根据权利要求12所述的绝缘电极系统，其特征在于，所述阵列包括多个电流监测传感器，每个所述电流监测传感器配置为：如果在至少一个电极元件中检测到预定电流波动，则向所述控制装置发送关断信号；其中每个所述电流监测传感器位于所述多个电极元件中所对应的一个上。

14.根据权利要求13所述的绝缘电极系统，其特征在于，所述控制装置配置为：停止使用接收到的所述关断信号所针对的所述至少一个电极元件。

15.根据权利要求1所述的绝缘电极系统，其特征在于，所述多个电极元件各自包括在两个分别分配给所述第一子阵列和所述第二子阵列之一的导电部分之间的分离区域或绝缘。

16.根据权利要求1所述的绝缘电极系统，其特征在于，每个所述电极元件还包括：

导热环氧树脂层；

蘑菇形凸延伸部，其与所述导热环氧树脂层连接；和

导热盖，所述导热环氧树脂封装所述电极元件，所述蘑菇形凸延伸部从所述电极元件向外突出，以接收覆盖所述蘑菇形凸延伸部的衣物制品的一部分，所述导热盖卡在所述衣物制品上并由所述蘑菇形凸延伸部保持。

17.根据权利要求1所述的绝缘电极系统，其特征在于，所述阵列包括大电极元件和小电极元件中的至少一个。

18.用于递送多个肿瘤治疗电磁场的绝缘电极阵列，包括：

阵列，其选择性地分成作为所述阵列的相A工作的第一子阵列和作为所述阵列的相B工作的第二子阵列，所述阵列包括多个各自具有绝缘层的电极元件；每个电极元件均可独立编程，且可动态分配到所述第一子阵列和所述第二子阵列中的至少一个以相对于至少另一个所述电极元件发射电磁场，所述至少另一个所述电极元件分配给第一子阵列和第二子阵列中的另一个子阵列，并且其中至少一个所述电极元件被配置为动态分配给所述第一子阵列和第二子阵列二者，使得至少一个所述电极元件被配置为作为相A电极且作为相B电极工作；

模块化系统，其具有包含所述电极元件的多个端对端元件模块；

控制装置，其配置为对所述多个电极元件的频率范围、发射配置和发射序列进行动态编程；

场发生器，其配置为在所述频率范围中产生电信号；和

柔性电路，其与所述场发生器和所述模块化系统电通信。