[发明专利]用于通过倏逝波治疗肿瘤的装置

说明书

目前的癌症治疗方法(例如手术、放射和化学疗法)对患者具有显著的副作用。正在开发新的治疗方法以减少这些副作用，同时给医生提供治疗患者的替代方法。本发明介绍了一种用于治疗恶性肿瘤(包括脑癌、胰腺癌、肺癌、卵巢癌和乳腺癌)的新装置。该装置使用倏逝波将RF功率耦合到肿瘤中。倏逝波破坏癌细胞的分裂，导致癌细胞死亡并缩小肿瘤的尺寸。由于倏逝波的靶向方法，在健康细胞中浪费的RF能量较少。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月7日提交的名称为“用于通过倏逝波(evanescent wave)治疗肿瘤的装置(APPARATUS FOR TREATING TUMORS BY EVANESCENT WAVES)”(发明人为MEHRAN MATLOUBIAN等)的美国临时专利申请No.62/582,788的优先权，该临时专利申请出于所有目的被共同转让并通过引用并入本文。

联邦赞助的研究或开发中的发明权利声明

不适用

对在光盘上提交的“序列表”、表或计算机程序列表附录的引用不适用

背景技术

主要有三种方法用于治疗癌症患者的恶性肿瘤。这三种方法包括手术、放射和化学疗法。每种方法都有其自身的副作用或缺点，其中对于包括胰腺癌和肺癌的许多实体肿瘤癌症的疗效有限。最近，第四种方法已经显示出治疗实体肿瘤癌症的前景，并且已经被FDA批准用于治疗成胶质细胞瘤(某种类型的脑癌)。该新方法涉及将低功率RF电容耦合到患者头部，以使肿瘤经历电场(美国专利No.7,805,201)。电场在有丝分裂期间干扰正在分裂的癌细胞，导致癌细胞死亡和肿瘤萎缩。电场不会影响未分裂的细胞，因此不会对未分裂的健康细胞产生有害影响。电场在破坏癌细胞分裂中的高效性取决于几个因素，包括RF源的频率、电场的大小、以及电场与分裂细胞的相对取向。

不同类型的癌细胞对RF源的不同频率做出响应。例如，已经证明对于许多胶质母细胞瘤癌细胞，大约200KHz的频率是杀死细胞的最佳频率，而对于肺癌细胞，已经证明最佳频率是大约150KHz。为了杀死癌细胞，在肿瘤内部需要大约1V/cm的最小电场，然而更高的电场将能够杀死显著更多的癌细胞。此外，电场杀死癌细胞的最大疗效还取决于电场相对于分裂细胞的取向。为了在治疗期间通过电容耦合靶向更多分裂的癌细胞，两组电极通常用于以两种不同极化(通常两种极化彼此垂直)来电容耦合电场。每个电极由九个元件的阵列组成。用于治疗脑肿瘤的典型应用将需要四个电极阵列，总共36个元件。使用电容耦合将电场施加到肿瘤存在限制和缺点。电极与患者的皮肤形成低串联电容，产生高串联阻抗(电阻)，从而导致施加在电容器板上的大量电压在该串联阻抗上下降。为了克服这个问题，在金属电极和患者的皮肤之间使用介电常数非常高的材料以增加串联电容的值。虽然这减少了串联阻抗的电压降的量，但是施加在该串联电容器上的电压降的大部分仍然减少了施加在肿瘤上的电压，并且能够在肿瘤中实现基本上大于1V/cm的更高电场。电容耦合的另一限制是电极必须与患者的皮肤紧密接触，因为电极和患者的皮肤之间的任何空气间隙形成低值串联电容，其显著降低了肿瘤上的电压降。结果，对于脑癌患者，患者的头部必须每隔几天被剃头，并且新的一组电极经由粘合剂附着到患者的头部，以便电极与皮肤紧密接触(通常在电极和患者的皮肤之间使用导电凝胶，以确保良好的接触而没有空气间隙)。长时间使用粘合剂附着电极已经在一些患者中引起皮肤刺激。电容耦合的另一限制是RF功率被施加到整个头部而不是局限于肿瘤，因此在头部的没有肿瘤的部分上耗散了大量的RF功率。在患者的皮肤被加热到超过舒适水平之前，对于可以传送多少功率存在限制。由于串联电容器中的这种浪费的RF能量以及浪费的功率，可以被特定地传送到肿瘤的RF功率的量受到限制，并且阻碍了实现比1V/cm高得多的电场的能力。在电容耦合中，电场通常以彼此正交的两个固定极化施加，但是肿瘤是三维对象。肿瘤中的分裂细胞的取向是随机的，并且可以在垂直于两个电场的取向的方向上，或者可以在所施加的两个电场将不会破坏分裂细胞的方向上取向。这可以导致大量细胞不受电场影响，并使肿瘤尽可能快地生长或不萎缩。显然，需要更好的方法来提高RF电场破坏分裂细胞来治疗肿瘤的疗效。

发明内容