一种基于微创技术实施个性化精准肿瘤电场治疗的装置

本发明涉及医学，尤其涉及一种基于微创技术实施个性化精准肿瘤电场治疗的装置。

背景技术：

1、肿瘤电场治疗(tumor-treating fields，ttfields)是一种新型的无创、抗有丝分裂治疗肿瘤的技术，利用中频(100-500khz)、低强度(1-3v/cm)的交流电场作用于肿瘤细胞，抑制其有丝分裂过程，达到治疗肿瘤的效果。美国食品药品监督管理局于2011年批准ttfields疗法应用于新诊断的脑胶质瘤，2020年5月肿瘤电场治疗也首次在中国获批上市。ttfields在脑胶质瘤的治疗中，大脑内脑胶质瘤所在位置的电场强度对治疗效果至关重要，由于现有条件的限制，无法获取脑胶质瘤所处位置的实际电场强度，通常采用计算机仿真技术指导实际治疗时各项参数的确定；由于脑胶质瘤位于颅骨内深处，要在肿瘤处产生设定的电场强度，现行的将治疗电极固定在头皮的方法需要更大的电场强度和能量，同时治疗电极距离脑内肿瘤位置较远，无法精确产生足够大的电场强度，在非常大的区域内产生电场，浪费了设备输出的电场和能量，这对治疗设备的功率、续航、转换效率等提出了严苛要求；更大的电场能量输出对患者皮肤也产生比较明显的刺激，在现有的不良反应中，最主要的表现是由于头皮上的治疗电极产生的大量热量而导致的皮肤炎症。

2、为了更加精确的治疗脑胶质瘤，同时提高肿瘤治疗电场设备输出能量的有效率，降低皮肤不良反应，一种基于微创技术实施个性化精准肿瘤电场治疗的装置，通过微创技术将治疗电极植入靶区位置，和头皮电极组成回路，更加精确、更有效率的进行肿瘤电场治疗，将对肿瘤电场治疗在临床应用中产生重要的积极意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于微创技术实施个性化精准肿瘤电场治疗的装置，是一种肿瘤电场治疗在临床应用中的治疗装置。可解决目前肿瘤电场治疗在临床应用中，无法精确的在目标靶区产生治疗的电场强度、肿瘤电场治疗设备输出的能量有效率低以及头皮不良反应大的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种基于微创技术实施个性化精准肿瘤电场治疗的装置，其特征在于，所述装置包括：

3、1)肿瘤电场治疗组件，用于产生特定频率、大小、持续时间和方向的电场；

4、2)植入治疗电极，采用高介电常数的电介质材料制成，一端通过电极导联线和肿瘤电场治疗组件相连接，另一端植入体内，和表面回路电极组成闭合回路，在体内施加治疗电场，电极数量和位置由所述确定治疗前个性化治疗参数确定；以微创手术方式植入到组织内，用于精准肿瘤电场治疗。

5、3)表面回路电极，采用高介电常数的电介质材料制成，通过电极导联线和肿瘤电场治疗组件相连，贴于皮肤表面，和所述植入治疗电极组成电学回路，用于构成不同方向的治疗电场，电极数量为多个，电极数量和位置由确定治疗前个性化治疗参数确定。

6、4)电极导联线，用于所述植入治疗电极和所述表面回路电极与所述肿瘤电场治疗组件之间的连接，构成完整的治疗系统。

7、所述肿瘤电场治疗组件由电源模块和主模块构成。

8、1)所述电源模块为电池或市电电源供电，为主模块内各个子模块提供必要的电源。

9、2)所述主模块为肿瘤电场治疗组件主要电场发生和控制模块，包含控制模块、波形发生模块、幅值调节模块、放大模块、输出模块、输出监测模块、输入模块以及显示和报警模块。

10、所述控制模块，用于接收所述输入模块的具体电场治疗参数：大小、频率、持续时间、方向等，控制产生相应的治疗电场，根据所述输出检测模块自动调节所述幅值调节模块、输出模块，保证预定治疗电场输出，并在治疗结束和出错时控制所述显示和报警模块显示和报警。

11、所述波形发生模块，用于所述接受控制模块的指令，产生特定频率和幅值的波形信号。

12、所述幅值调节模块，用于接收所述波形发生模块发出的波形信号，接收所述接受控制模块的指令调节波形信号的幅值。

13、所述放大模块，用于固定放大所述幅值调节模块输出的波形信号。

14、所述输出模块，用于接受所述控制模块的指令并分配所述放大模块输出的波形信号到不同电极通路，实现产生不同方向的电场。

15、所述监测输出模块，用于实时监测所述输出模块输出信号的电流，传输给所述控制模块。

16、所述输入模块，用于输入频率、幅值、持续时间和电场方向等信息，发送给控制模块。

17、所述显示和报警模块，用于信息显示和声光报警发生。

18、所述植入治疗电极除了和所述表面回路电极在肿瘤电场治疗的应用外，所述植入治疗电极还可结合其他设备进行更多样的治疗方式，例如：结合射频消融设备和回流电极，可进行射频消融治疗。

19、第二方面，本发明所述装置的使用方法，通过以下步骤实现，包括确定治疗前个性化治疗参数、植入治疗电极、配置肿瘤电场治疗组件和实施个性化精准电场四个步骤。

20、所述确定治疗前个性化治疗参数，包括：

21、1)借助多种现代医学影像诊断技术获得个性化解剖数据；

22、2)借助肿瘤电场治疗的计算机仿真技术对个性化解剖数据进行仿真；

23、3)通过仿真分析、优化和确定个性化治疗参数：植入治疗电极的数量和位置，表面回路电极的数量和位置，肿瘤电场治疗组件配置输出的电学参数(电压、电流、频率和时长等)。

24、所述的植入治疗电极，包括：

25、1)借助临床手术导航系统，通过微创方式将第一步骤中确定的个性化治疗参数中涉及的植入治疗电极的数量和位置精准实施；

26、2)等待微创伤口愈合，不再出血。

27、所述的配置肿瘤电场治疗组件，包括：

28、1)根据第一步骤中确定的个性化治疗参数：表面回路电极的数量和位置，在指定位置安装指定数量的表面回路电极；

29、2)根据第一步骤中确定的个性化治疗参数：肿瘤电场治疗组件配置输出的电学参数(电压、电流、频率和时长等)，配置肿瘤电场治疗组件的输出电学参数。

30、所述的实施个性化精准电场，包括：

31、1)通过导联线连接肿瘤电场治疗组件、植入治疗电极和表面回路电极，启动肿瘤电场治疗组件并开始治疗；

32、2)根据肿瘤治疗组件提示和报警信息调整组件参数及状态，保证个性化精准治疗方案实施。

33、相对于目前肿瘤电场治疗组件将治疗电极固定在头皮上的临床治疗方式，本发明具有以下优点：(1)通过微创方式植入治疗电极可直接在目标靶区精确的产生需要的电场强度；(2)精确的在目标靶区产生需要的电场强度，可降低整体组件的输出能量，提高输出能量的有效率；(3)大幅降低组件输出功率，可降低皮肤表面治疗电极对皮肤产生的不良反应。(4)除了进行肿瘤电场治疗，所述植入治疗电极具有实施其他治疗肿瘤的方式，例如结合射频消融设备，进行射频消融治疗。

技术特征：

1.一种基于微创技术实施个性化精准肿瘤电场治疗的装置，其特征在于，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述肿瘤电场治疗组件(1)由电源模块(11)和主模块(12)构成；

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述植入治疗电极(2)除了结合表面回路电极(3)在肿瘤电场治疗方式的应用外，能结合其他设备进行多样治疗方式。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述结合其他设备包括结合射频消融设备、回流电极进行射频消融治疗方式。

技术总结
本发明公开了一种基于微创技术实施个性化精准肿瘤电场治疗的装置，包括肿瘤电场治疗组件、植入治疗电极、表面回路电极和电极导联线四个部件。肿瘤电场治疗组件由电源模块和主模块构成，用于产生特定频率、强度和方向的交变电场；植入治疗电极用于精准肿瘤电场治疗；表面回路电极与植入治疗电极组成电学回路，用于构成不同方向的治疗电场；电极导联线用于植入治疗电极和表面回路电极与肿瘤电场治疗组件之间的连接，构成完整的治疗系统。本发明提供的装置可对生物体内的肿瘤实现精准、个性化的肿瘤电场治疗，同时具有创伤小、聚焦性好、电场治疗效率高等优点，具有巨大的临床应用潜力。

技术研发人员：王敏敏,马明伟,潘赟,陈光弟,张韶岷
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13