一种采用调幅电场治疗肿瘤的装置制造方法及图纸

一种采用调幅电场治疗肿瘤的装置，包括电源、中央控制单元、调频信号发生单元、幅度调制单元、功率放大单元、输出分配单元、绝缘电极、绝缘电极定位系统。在中央控制单元控制下调频信号发生单元发生所需要的频率信号，所需要的频率信号经幅度调制单元调制产生所需要的调幅波信号，调幅波信号经功率放大单元放大后由输出分配单元分配到一对以上的绝缘电极，使一对以上绝缘电极间产生强度变化的调幅电场。调幅电场作为施加在病灶区的不均匀外电场而用于治疗肿瘤，具有确保使肿瘤细胞遭受到其敏感强度的电场刺激并避免低频电流施加到人体的危害等特点。

Device for treating tumor by electric field with amplitude modulation

A device for treatment of tumor by amplitude modulated electric field, which comprises a power supply, a central control unit, the FM signal generating unit, amplitude modulation unit, a power amplification unit and output unit, insulated electrode, insulated electrode positioning system. In the central control unit under the control of FM signal generating unit frequency signal to the frequency, the signals required by amplitude modulation unit modulation amplitude modulation signal need, amplitude modulation wave signal by the power amplifying unit is amplified by the output allocation unit assigned to more than one pair of insulated electrodes, so that more than one pair of insulated electrodes to produce changes in the intensity of electric field amplitude. Amplitude modulation electric field as the uneven application in the lesion area of the external electric field and for the treatment of tumors has to ensure that the tumor cells subjected to the electric field strength of the stimulus sensitive and avoid low frequency current is applied to the damage characteristics of human body.

【技术实现步骤摘要】
一种采用调幅电场治疗肿瘤的装置
本专利技术属于医疗器械的
，涉及一种采用调幅电场治疗肿瘤的装置。
技术介绍
自1980年起，电场就被普遍用于生物和医学领域，涵盖杀死微生物、细胞融合、基因转化和肿瘤治疗等。2004年YoramPati等发现低电场强度1V/cm～2V/cm、中低频(100～300KHZ)的AC电场能选择性地抑制肿瘤细胞增殖。随着肿瘤治疗电场(TumorTreatingFields,TTF)作用机制等的研究，TTF作为一种新的肿瘤治疗方法，相较于传统的手术、放化疗有许多潜在性优势。吴清辉等报道：第一，TTF将绝缘电极置于恶性肿瘤病灶部位外周的皮肤，可覆盖能发生癌变的几乎所有部位；第二，TTF治疗的副作用除了绝缘电极片与皮肤接触部位可能发生轻度皮炎外，尚未见报道出现其它不良反应，也不会对心脏、神经组织产生影响；第三，TTF与化疗药物合用时不会加重化疗药物的毒性反应；第四，TTF作为可佩戴的设备，患者可随意安排时间自行治疗，却不影响日常生活。TTF具有彻底改变实体瘤治疗规范的潜力。文献报导，在各种体外和活体实验中，TTF显示出可抑制多种癌细胞增殖、诱导癌细胞凋亡的能力，如对人黑色素瘤细胞、前列腺癌细胞、乳腺癌细胞等均有疗效，对进展期非小细胞肺癌(NSCLC)也有一定的抑制能力。Salzberg等的研究还发现TTF对乳腺原发的转移瘤和间皮细胞瘤可能存在抑制作用。TTF对转运蛋白的多药耐药的卵巢癌和乳腺癌细胞系也有抑制作用。此外还有研究指出，TTF不仅可用于治疗原发部位的进展期肿瘤，还可防治转移性肿瘤。TTF可以阻止转移瘤再转移，特别是阻止肺转移瘤的生长与进展，Kirson等采用TTF治疗植入黑色素瘤细胞(B16F10)的小鼠与VX-2型鳞癌细胞的新西兰兔，发现治疗组肿瘤肺转移率明显低于对照组，且动物生存期长，符合可抑制恶性实体瘤细胞转移、播散和增长的理论。TTF可联合化疗运用于肿瘤的维持治疗和放疗难以实施的紧急治疗。在与化疗联用的研究方面，Miklos等的临床试验证实，TTF结合培美曲塞可安全有效地治疗进展性肺小细胞肺癌(SCLC)。同时，TTF与培美曲塞结合治疗晚期非小细胞肺癌的I/II临床试验也证明了TTF治疗的高效性与安全性，患者的中位生存期在较常见的8.3个月基础上延长了5.5个月，治疗的总有效率也从9.1％上升到14.6％，因此TTF联合培美曲塞治疗方案优于单药。Kirson等在应用紫杉醇+阿霉素+环磷酰胺+达卡巴嗪联合TTF处理乳腺癌细胞系(MDA-MB-231)和人胶质瘤细胞系(U-118)时发现，结合TTF治疗后上述肿瘤细胞对化疗的敏感性上升了1～3个数量级，化疗功效与敏感性均得到提高。Morant等还开展了对TTF结合4疗程新辅助化疗(表柔比星+多西他赛)治疗恶性乳腺癌的研究，以评估TTF对乳腺癌术前化疗的影响。综合文献报导，TTF的作用机制主要是干扰破坏细胞的有丝分裂。有丝分裂是人体细胞的主要分裂方式。细胞由间期进入分裂期后开始分裂。首先细胞内的中心粒互相分开，并向细胞两端移动，中间以细丝(纺锤丝)相连；在中心粒分开的同时细胞核膨大、染色质浓缩、核仁核膜消失，染色体已复制纵裂为二，其着丝点与两端的纺锤丝相连并移向细胞两端，最后又恢复成染色质状态，核仁与核膜重新出现，各自形成一个新的细胞核；在细胞核形成的同时，细胞质也分成两等分，细胞膜从中部凹陷(即形成有丝分裂沟)隔开，这样形成两个新细胞而完成有丝分裂。如果在细胞有丝分裂过程中施加不均匀的外电场，则在有丝分裂前期使由有极分子组成的微管发生转向极化并沿着场强较强的方向移动，致使微管不能集聚成纺锤丝，造成细胞有丝分裂中止；同时施加的外部电场力线方向与分裂细胞长轴平行时，可造成有丝分裂末期细胞狭小的有丝分裂沟处的电场力线与细胞质的密度最高，在库仑力的作用下，有丝分裂沟处的细胞膜发生破裂而不能分裂出两个完整的新细胞。目前全球只有诺沃库勒(Novocure)有限公司开发的NOVOTTF-100A中频交变电场肿瘤治疗设备用于临床，所述设备于2011年通过美国FDA的审批，作为复发性变形性脑胶质母细胞瘤一线治疗失败后的二线治疗。诺沃库勒有限公司在中国申请的专利(CN1976738B，专利技术名称为使用不同频率的电场治疗肿瘤)，其专利权利要求的装置包括AC电压源、绝缘电极；当绝缘电极低靠病人放置时，在靶区域中按时间顺序地施加具有第一频率的第一AC电场和具有第二频率的第二AC电场以提供重复的频率循环，第一和第二电场的频率的专利权利要求的组合分别为：50KHZ到500KHZ、100KHZ至300KHZ、170KHZ至250KHZ、100KHZ至300KHZ，其专利权利要求的电场频率属于中低频率，并以低频为主(按频率划分标准低频一般为30～300KHZ，中频一般为300～3000KHZ)。目前现有的电场治疗设备及技术是采用固定场强的多个频率的电场治疗，有其缺陷性。第一，文献报导不同种类的肿瘤对场强的敏感性不同，例如体外试验中恶性黑色素瘤细胞对1.4V/cm的电场强度最为敏感，而2.5V/cm的电场强度对神经胶质瘤的抑制最强。固定强度的电场用于治疗肿瘤时，电场力线从皮肤到达肿瘤病灶区前需要穿过正常区域，正常区的细胞、组织、器官存在不同大小的阻抗作用可引起电场力线的畸变，故难以确定肿瘤细胞所遭受的真实电场强度，无法施加强度精准的电场，有可能施加的电场强度达不到治疗的效果或效果不理想。第二，作用机制单一，如前所述TTF的作用机制体现为两方面的作用，一方面是施加不均匀的外部电场，在细胞有丝分裂的前期干扰纺锤丝的形成而中止细胞的有丝分裂；另一方面在细胞分裂的末期，在细胞中部形成狭小的有丝分裂沟，当外部电场力线与分裂细胞长轴平行时有丝分裂沟处的电场力线与细胞质的密度最大，在库仑力作用下狭小的有丝分裂沟处的细胞膜容易发生破裂。现有技术采用强度固定而频率变化的电场刺激，由于施加的是均匀的外电场，不具有在细胞有丝分裂的前期干扰纺锤丝的形成而中止细胞有丝分裂的作用机制。第三，其选择的电场频率以低频为主，可产生低频电流，低频电流施加到人体导致具有潜在危害的细胞内离子浓度变化(如细胞内Ca2+浓度增加，细胞外Ca2+浓度下降)，并在组织的介质中发生电解形成有害物质，一旦绝缘电极绝缘层失效或击穿后则低频电流可造成机体的严重损害，故其临床应用存在安全隐患。诺沃库勒有限公司的专利(CN1976738B)未涉及电场强度连续变化与肿瘤治疗相关联的内容，其专利技术装置未注明调幅单元；其电场强度要求的范围当采用低频时为1V/cm～5V/cm，当采用中低频时为0.1V/cm～10V/cm，可理解为其使用的电场强度为此范围内的某固定强度，而不是在此范围内连续变化的电场强度。专利要求是通过使用具有两个或更多频率(50KHZ至约500KHZ)的电场实现改进的效果，其陈述的电场治疗机制是通过对细胞膜的“锤击”效应造成有丝分裂沟处细胞膜的破裂，未涉及到不均匀的外电场干扰阻碍纺锤丝形成的电场作用机制，这也佐证了其电场为强度不变化的均匀电场。到目前为止，国内对TTF治疗肿瘤研究方面的报道极为少见，主要是因为缺乏相应的仪器设备。国内的肿瘤研究与临床治疗机构迫切需要一种多功能电场设备，用于开展本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用调幅电场治疗肿瘤的装置，其特征在于，包括：中央控制单元，用于各个单元协调控制；调频信号发生单元，用于产生各种频率信号；幅度调制单元，用于调制产生幅度连续交替变化的调幅波信号，调制波为正弦波形则产生幅度平缓而连续交替变化的调幅波信号，或者调制波为锯齿波形则产生幅度剧烈而连续交替变化的调幅波信号；功率放大单元，用于放大幅度调制单元产生的调幅波信号；输出分配单元，用于放大后的调幅信号的分配与输出；绝缘电极，用于形成连续交替变化的调幅电场；绝缘电极定位系统，是根据电脑模态图提供的病灶的体积、位置、深度、病灶区域机体外形特征等信息，确定绝缘电极的最佳分布位置；调频信号发生单元、幅度调制单元、功率放大单元、输出分配单元及绝缘电极依次电连接，中央控制单元分别与调频信号发生单元、幅度调制单元、功率放大单元及输出分配单元电连接；绝缘电极根据绝缘电极定位系统实施定位。

【技术特征摘要】
1.一种采用调幅电场治疗肿瘤的装置，其特征在于，包括：中央控制单元，用于各个单元协调控制；调频信号发生单元，用于产生各种频率信号；幅度调制单元，用于调制产生幅度连续交替变化的调幅波信号，调制波为正弦波形则产生幅度平缓而连续交替变化的调幅波信号，或者调制波为锯齿波形则产生幅度剧烈而连续交替变化的调幅波信号；功率放大单元，用于放大幅度调制单元产生的调幅波信号；输出分配单元，用于放大后的调幅信号的分配与输出；绝缘电极，用于形成连续交替变化的调幅电场；绝缘电极定位系统，是根据电脑模态图提供的病灶的体积、位置、深度、病灶区域机体外形特征等信息，确定绝缘电极的最佳分布位置；调频信号发生单元、幅度调制单元、功率放大单元、输出分配单元及绝缘电极依次电连接，中央控制单元分别与调频信号发生单元、幅度调制单元、功率放大单元及输出分配单元电连接；绝缘电极根据绝缘电极定位系统实施定位。2.根据权利要求1所述的采用调幅电场治疗肿瘤的装置，其特征在于，调频信号发生单元采用直接数字频率合成器或由变容二极管组成的调频电路，幅度调制单元采用正弦波晶体管调幅电路、锯齿波晶体管调幅电路、正弦波集成电路调幅电路或锯齿波集成电路调幅电路，功率放大单元采用中频功率放大电路，输出分配单元采用分配控制电路和电子开关来实施。3.根据权利要求1所述的采用调幅电场治疗肿瘤的装置，其特征在于，一对绝缘电极间产生强度连续交替变化的调幅电场，这种调幅电场作为不均匀的外电场，施加到分裂期的肿瘤细胞上，一方面干扰破坏肿瘤细胞的有丝分裂，另一方面确保使肿瘤细胞遭受到其敏感强度的电场刺激，从而对肿瘤实施电场强度相对精准的治疗。4.根据权利要求1所述的采用调幅电场治疗肿瘤的装置，其特征在于，n对绝缘电极安装在绝缘电极固定支架上并通过中央控制单元控制，相邻两对绝缘电极同时工作一次，或每对绝缘电极交替轮换工作一次，产生2n个调幅电场交叉重叠覆盖在病灶上。5.根据权利要求3至4中任一项所述的采用调幅电场治疗肿瘤的装置，其特征在于，绝缘电极的朝外一面设置扣式导线连接点，绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭安德，罗立强，
申请(专利权)人：长沙普特斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43