在多个方向上、优先考虑某些方向向受试者身体施加交变电场的制作方法

背景技术：

1、肿瘤治疗电场（ttfields）疗法是用于使用频率在50khz与1mhz之间（例如，50khz至1mhz、50khz至500khz、75khz至300khz或150khz至250khz）的交变电场来治疗肿瘤的行之有效的办法。图1描绘了经由放置在患者靠近肿瘤的皮肤上的四个电极组件（也称为“换能器阵列”）向患者输送200khz ttfields的现有技术optune®系统。在用于治疗胶质母细胞瘤的optune®版本中，每个换能器阵列包括九个电极元件。这些换能器阵列被布置成两对（或“通道”），其中一对换能器阵列10l、10r定位于肿瘤的左侧和右侧，并且另一对换能器阵列10a、10p定位于肿瘤的前侧和后侧。每个换能器阵列经由多线电缆连接到ac信号发生器15。

2、optune的ac信号发生器(a)通过该对前/后（a/p）换能器阵列发送ac电流持续1秒，这感应出具有第一方向的电场通过肿瘤；然后(b)通过该对左/右（l/r）阵列发送ac电流持续1秒，这感应出具有第二方向的电场通过肿瘤；然后在治疗历时内重复步骤(a)和(b)。因此，l/r通道和a/p通道都以50%的占空比操作，如图2中所描绘。

3、增加optune输出的振幅通常会导致疗效的对应增加。但由于较高振幅也会导致换能器阵列发热，因此通常不能将振幅调到其最大可能的设置。相反，温度传感器被结合到optune的换能器阵列中，并且optune®系统被配置为缓慢增加其输出电压，直到最热换能器阵列达到安全温度阈值（例如，39°c）。此时，optune®停止增加其输出电压。

技术实现思路

1、本发明的一个方面涉及一种用于向感兴趣区域施加交变电场的第一装置。该第一装置包括具有第一输出端、第二输出端和至少一个数据输入端的信号发生器。该第一输出端被配置为在第一电极组件与第二电极组件之间施加第一50khz至1mhz交变电压，并且该第二输出端被配置为在第三电极组件与第四电极组件之间施加第二50khz至1mhz交变电压。该至少一个数据输入端被配置为接受表示该第一电极组件、该第二电极组件、该第三电极组件和该第四电极组件的温度的数据。该信号发生器被配置为以交替顺序重复地激活该第一输出端和该第二输出端。该信号发生器还被配置为基于表示该第一电极组件和该第二电极组件的温度的数据来调整该第一输出端和该第二输出端被激活多长时间，使得该第一输出端的占空比是防止该第一电极组件和该第二电极组件超过温度阈值tmax的最大占空比的85%至100%。并且该信号发生器被配置为仅在该第一输出端被停用时激活该第二输出端。

2、在第一装置的一些实施例中，该第一输出端的该占空比是防止该第一电极组件和该第二电极组件超过该温度阈值tmax的该最大占空比的95%至100%。在第一装置的一些实施例中，该第一输出端的该占空比是防止该第一电极组件和该第二电极组件超过该温度阈值tmax的该最大占空比的98%至100%。

3、第一装置的一些实施例还包括该第一电极组件、该第二电极组件、该第三电极组件和该第四电极组件。

4、在第一装置的一些实施例中，该信号发生器具有第三输出端，该第三输出端被配置为在第五电极组件与第六电极组件之间施加第三50khz至1mhz交变电压，并且该至少一个数据输入端被配置为接受表示该第五电极组件和该第六电极组件的温度的数据。该信号发生器被配置为以交替顺序重复地激活该第一输出端、该第二输出端和该第三输出端。该信号发生器被配置为基于表示该第一电极组件、该第二电极组件、该第三电极组件和该第四电极组件的温度的数据来调整该第一输出端、该第二输出端和该第三输出端被激活多长时间。并且该信号发生器被配置为仅在该第一输出端被停用时激活该第二输出端和该第三输出端。可选地，在这些实施例中，该信号发生器可被配置为仅在该第一输出端和该第二输出端被停用时激活该第三输出端。

5、本发明的另一方面涉及一种向感兴趣区域施加交变电场的第一方法。该第一方法包括：(a)在定位在该感兴趣区域的相对侧上的相应的第一位置和第二位置处的第一电极组件与第二电极组件之间施加50khz至1mhz交变电压，使得在该感兴趣区域中感应出第一电场；(b)在定位在该感兴趣区域的相对侧上的相应的第三位置和第四位置处的第三电极组件与第四电极组件之间施加50khz至1mhz交变电压，使得在该感兴趣区域中感应出第二电场；以及(c)以交替顺序重复步骤(a)和步骤(b)至少100次。步骤(a)和步骤(b)以相应持续时间执行，使得步骤(a)的占空比是防止该第一电极组件和该第二电极组件超过温度阈值tmax的最大占空比的85%至100%。

6、在第一方法的一些实例中，步骤(a)的占空比是防止该第一电极组件和该第二电极组件超过该温度阈值tmax的该最大占空比的95%至100%。在第一方法的一些实例中，步骤(a)的占空比是防止该第一电极组件和该第二电极组件超过该温度阈值tmax的该最大占空比的98%至100%。

7、第一方法的一些实例还包括运行多个模拟，该多个模拟中的每个模拟涉及：(a)将多个模型电极组件定位在受试者身体模型上的相应位置处，以及(b)预测当在该多个模型电极组件之间施加交变电压时，由此产生的电场将在该感兴趣区域内提供的治疗效果；以及基于该多个模拟来选择该第一位置和该第二位置。该第一位置和该第二位置对应于该模型电极组件的提供所有预测治疗效果中的最大治疗效果的位置。

8、第一方法的一些实例还包括运行多个模拟，该多个模拟中的每个模拟涉及：(a)将多个模型电极组件定位在受试者身体模型上的相应位置处，以及(b)预测当在该多个模型电极组件之间施加交变电压时，由此产生的电场将在该感兴趣区域内提供的治疗效果；以及基于该多个模拟来选择该第一位置和该第二位置。该第一位置和该第二位置对应于该模型电极组件的提供所有预测治疗效果中位列前10%以内的预测治疗效果的位置。可选地，这些实施例还可包括基于所选择的第一位置和第二位置来选择该第三位置和该第四位置。

9、本发明的另一方面涉及一种向感兴趣区域施加交变电场的第二方法。该第二方法包括：(a)在定位在该感兴趣区域的相对侧上的相应的第一位置和第二位置处的第一电极组件与第二电极组件之间施加50khz至1mhz交变电压，使得在该感兴趣区域中感应出第一电场；(b)在定位在该感兴趣区域的相对侧上的相应的第三位置和第四位置处的第三电极组件与第四电极组件之间施加50khz至1mhz交变电压，其中在该感兴趣区域中感应出第二电场；以及以交替顺序重复步骤(a)和步骤(b)至少100次。步骤(a)和步骤(b)以相应持续时间执行，使得(i)总体上，如果先前已确定该第一电场将提供比该第二电场更大的治疗效果，则步骤(a)比步骤(b)执行更长时间，或(ii)总体上，如果先前已确定该第二电场将提供比该第一电场更大的治疗效果，则步骤(b)比步骤(a)执行更长时间。

10、第二方法的一些实例还包括(c)在定位在该感兴趣区域的相对侧上的相应的第五位置和第六位置处的第五电极组件与第六电极组件之间施加50khz至1mhz交变电压，使得在该感兴趣区域中感应出第三电场。在这些实例中，步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)以交替顺序重复至少100次，并且如果先前已确定该第一电场将提供比该第二电场和该第三电场更大的治疗效果，则步骤(a)比步骤(b)执行更长时间，并且比步骤(c)执行更长时间。

11、第二方法的一些实例还包括确定是该第一电场还是该第二电场将提供更大的治疗效果。该确定发生在该重复之前。

12、第二方法的一些实例还包括：基于(i)该第一电极组件和该第二电极组件的相应位置以及(ii)位于该第一电极组件与该第二电极组件之间的组织的特性来模拟该感兴趣区域中的该第一电场；基于(i)该第三电极组件和该第四电极组件的相应位置以及(ii)位于该第三电极组件与该第四电极组件之间的组织的特性来模拟该感兴趣区域中的该第二电场；以及通过将该第一电场的模拟与该第二电场的模拟进行比较来确定是该第一电场还是该第二电场将提供更大的治疗效果。该确定发生在该重复之前。

13、可选地，在先前段落中所描述的实例中，该模拟的该比较包括将该第一电场的在该感兴趣区域内的场强与该第二电场的在该感兴趣区域内的场强进行比较。可选地，在先前段落中所描述的实例中，该模拟的该比较包括将该第一电场的在该感兴趣区域内的功率密度与该第二电场的在该感兴趣区域内的功率密度进行比较。

14、在第二方法的一些实例中，如果先前已确定该第一电场将提供比该第二电场更大的治疗效果，则步骤(a)和步骤(b)以相应持续时间执行，使得总体上，步骤(a)执行的时间比步骤(b)多至少10%。在第二方法的一些实例中，如果先前已确定该第一电场将提供比该第二电场更大的治疗效果，则步骤(a)和步骤(b)以相应持续时间执行，使得总体上，步骤(a)执行的时间比步骤(b)多至少25%。在第二方法的一些实例中，如果先前已确定该第一电场将提供比该第二电场更大的治疗效果，则步骤(a)和步骤(b)以相应持续时间执行，使得执行步骤(a)所花费的时间被最大化到考虑到热因素而可能的程度，并且使得根据需要执行步骤(b)以防止该第一电极组件和该第二电极组件超过温度阈值。

15、在第二方法的一些实例中，该第一电场和该第二电场在该感兴趣区域内垂直，偏差在±30°以内。