基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器，包括:微型三维生物电场传感器、场强分析仪以及将所述微型三维生物电场传感器以及场强分析仪连接的同轴信号传输线；本实用新型专利技术通过将微型三维生物电场传感器放入脑肿瘤中经过感应检测获得三维脑肿瘤电场感应信号，再利用场强分析仪对该信号还原脑内三维电场分布，来实现实测脑肿瘤实际场强，不仅保证了脑肿瘤场强检测的准确性，还使得个性化治疗更精准，并解决现有技术的问题。并解决现有技术的问题。并解决现有技术的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器


[0001]本技术涉及肿瘤电场检测领域，特别是涉及一种基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器。

技术介绍

[0002]在很长时间里，恶性肿瘤只有手术、放疗、化疗等传统治疗，综合疗效一直很差，得了恶性肿瘤几乎就是“判了死刑”。而近十余年来，恶性肿瘤的治疗有了更多的选项，尤其是靶向治疗、免疫治疗和最近上市的肿瘤电场治疗(Tumor treating fields，TTFields)明显改善了整体预后，很多恶性肿瘤患者因之获得了长期生存。
[0003]TTFields是以色列理工学院Yoram Palti教授专利技术的一套治疗技术，TTFields通过一个垂直方向交替发生的中频(100
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300kHz)、低场强(1
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5V/cm)交变电场，使肿瘤细胞分裂受到电场力的干扰，从而达到杀死肿瘤细胞、延缓肿瘤生长的目的。胶质母细胞瘤是TTFields获批临床适应症的第一个病种，更多恶性肿瘤：胰腺癌、卵巢癌、非小细胞肺癌及其脑转移的扩增适应症也在研发和申请中。
[0004]胶质母细胞瘤预后极差，即使手术全切、并辅以术后放疗和替莫唑胺化疗，平均肿瘤复发时间只有6.9个月，平均总生存期只有14.6个月；而且大多数胶质母细胞瘤对于靶向治疗、免疫治疗都不敏感；然而胶质母细胞瘤却对TTFields敏感，例如2017年发表的大型III期对照临床试验中，近700名新诊断的胶质母细胞瘤患者，随机分为标准放化疗组、放化疗加电场组。结果加上电场治疗以后，患者中位无进展生存期(4.0vs 6.7月)和总生存期(15.6vs 20.5 月)明显提高了，五年生存率从5％提高到了13％。研究还显示，电场佩戴时间越长效果越好。平均每天佩戴超过22小时的患者，中位生存期延长到了24.9个月，五年生存率接近30％。可以说TTFields是胶质母细胞瘤治疗的新里程碑。
[0005]TTFields的作用机制是在肿瘤细胞分裂中期，通过中频交变电场影响纺锤体微管的形成，导致染色体分离异常，使癌细胞凋亡。每一个纺锤体都是由几万个微管蛋白二聚体按照细胞长轴有序组合装配而成的，而微管蛋白二聚体是一个电偶极子，在电场中受力，当外加电场的电场强度(以下简称“场强”)达到1V/cm以上，微管蛋白受到10
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5pN的电场力作用，这个外力足以干扰微管蛋白的有序组合，反之，如果场强不够，就不能有效干扰纺锤体的形成；细胞实验和动物试验都表明TTFields的作用是场强依赖的。
[0006]临床研究同样表明，TTFields施加在肿瘤组织上的电场强度越高，杀瘤作用就越强；所以临床上需要保证肿瘤中的场强达到1V/cm以上，同时要通过优化电极传导阵列等方法尽量提高肿瘤中的场强，那么如何精确地测量肿瘤中的电场强度是当今急需要解决的关键问题；每个患者脑肿瘤的部位、大小、质地、血供各异，头皮、颅骨、脑组织的厚度、成分和分布也不一样，决定了每个脑肿瘤的电场分布都是很不一样的，所以每个患者都需要定制个体化的TTFields治疗方案。
[0007]为了解决以上问题，现有技术提出一种方法是根据颅内肿瘤磁共振影像估算肿瘤和头皮、颅骨、脑组织、脑脊液的介电常数和电导率，再通过有限元分析，模拟TTFields电场
作用下分布在肿瘤组织中的电场强度，但这种方法无疑是有很大误差的，估算场强与实际场强不符，很可能导致TTFields治疗失败。然而，现有技术还无法在手术中直接检测肿瘤组织的真实电场强度，使得个性化治疗难以精准，这是制约TTFields疗效进一步提高的技术瓶颈。

技术实现思路

[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器，用于解决现有技术中获得脑肿瘤电场强度是根据模拟估算而非实测，导致出现很大误差且与实际场强不符，很可能导致TTFields治疗失败，并且使得个性化治疗难以精准等问题。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器，包括：微型三维生物电场传感器、场强分析仪以及将所述微型三维生物电场传感器以及场强分析仪连接的同轴信号传输线；其中，所述微型三维生物电场传感器，包括：三维电场感应部，用于对所处的脑肿瘤电场进行三维感应检测并输出电场感应信号；信号处理部，连接所述三维电场感应部，用于对所述电场感应信号进行信号调理；所述场强分析仪，用于接收同轴传输的经过信号调理的感应信号并对其进行分析处理，以输出还原的脑肿瘤电场分布数据。
[0010]于本技术的一实施例中，所述三维电场感应部包括：三对垂直布置的铂金电极，用于对所处的脑肿瘤电场分别在X、Y以及Z轴方向进行感应检测并输出电场感应信号。
[0011]于本技术的一实施例中，所述信号处理部包括：信号处理腔体以及设于所述信号处理腔体内的信号调理装置。
[0012]于本技术的一实施例中，所述穹顶球体框架结构包括：推拉门、设于所述穹顶球体框架结构内部的承载台以及用于分别安装各打光光源的多个安装部中的一种或多所述信号调理装置包括：高阻差分低噪声运放模块、与所述高阻差分低噪声运放模块连接的滤波模块以及分别与高阻差分低噪声运放模块以及滤波模块连接的电源模块种。
[0013]于本技术的一实施例中，所述信号处理腔体外部设置有屏蔽壳。
[0014]于本技术的一实施例中，所述屏蔽壳包括：3D打印壳体。
[0015]于本技术的一实施例中，所述场强分析仪包括：多通道采样模块，用于利用多通道采集同轴传输的经过信号调理的感应信号；处理模块，连接所述多通道采样模块，用于将经过信号调理的感应信号进行分析处理，并输出经过还原的脑肿瘤电场分布数据。
[0016]于本技术的一实施例中，所述场强分析仪还包括：界面显示模块，连接所述处理模块，用于在显示界面显示所述经过还原的脑肿瘤电场分布数据。
[0017]于本技术的一实施例中，所述处理模块包括：校正标定单元，用于对所述经过信号调理的感应信号进行校正和/或标定；重构单元，连接所述校正标定单元，用于接收经过校正和/或标定的信号并进行重构，输出还原的脑肿瘤电场分布数据；储存单元，连接所述重构单元，用于储存所述还原的脑肿瘤电场分布数据。
[0018]于本技术的一实施例中，所述处理模块还包括：数据调用单元，连接所述储存单元，用于生成数据调用信号以调用所述储存单元中的还原的脑肿瘤电场分布数据。
[0019]如上所述，本技术的基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器，具有以下有
益效果：本技术通过将微型三维生物电场传感器放入脑肿瘤中经过感应检测获得三维脑肿瘤电场感应信号，再利用场强分析仪对该信号还原脑内三维电场分布，来实现实测脑肿瘤实际场强，不仅保证了脑肿瘤场强检测的准确性，还使得个性化治疗更精准，并解决现有技术的问题。
附图说明
[0020]图1显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器，其特征在于，包括：微型三维生物电场传感器、场强分析仪以及将所述微型三维生物电场传感器以及场强分析仪连接的同轴信号传输线；其中，所述微型三维生物电场传感器，包括：三维电场感应部，用于对所处的脑肿瘤电场进行三维感应检测并输出电场感应信号；信号处理部，连接所述三维电场感应部，用于对所述电场感应信号进行信号调理；所述场强分析仪，用于接收同轴传输的经过信号调理的感应信号并对其进行分析处理，以输出还原的脑肿瘤电场分布数据。2.根据权利要求1所述的基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器，其特征在于，所述三维电场感应部包括：三对垂直布置的铂金电极，用于对所处的脑肿瘤电场分别在X、Y以及Z轴方向进行感应检测并输出电场感应信号。3.根据权利要求1所述的基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器，其特征在于，所述信号处理部包括：信号处理腔体以及设于所述信号处理腔体内的信号调理装置。4.根据权利要求3所述的基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器，其特征在于，所述信号调理装置包括：高阻差分低噪声运放模块、与所述高阻差分低噪声运放模块连接的滤波模块以及分别与高阻差分低噪声运放模块以及滤波模块连接的电源模块。5.根据权利要求3所述的基于TTFields电场的脑肿瘤场强检测仪器，其特征在于，所述信号处理腔体外部...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑学胜，沈霖，尹毅，王亚林，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属新华医院，
类型：新型
国别省市：