1.技術領域

本發(fā)明涉及腫瘤和癌細胞治療，更具體地涉及包括施加電磁場的治療。

2.

背景技術：

交變電場，也稱為腫瘤治療場(Tumor Treating Fields，TTF)，可以通過使用低強度電磁場來作為一種癌癥治療療法。這些低強度場每秒數千次地迅速改變方向。由于TTF是電場，其不會引起肌肉抽搐或對其它電激活組織的嚴重不良副作用。轉移性疾病的生長速率通常大于正常健康細胞的生長速率。交變電場治療利用了這種高生長速率特性。TTF通過操縱細胞的可極化細胞內組分(即用于形成將細胞核中的遺傳物質拉入絲狀姊妹細胞的有絲分裂紡錘體的微管蛋白)，破壞癌細胞的有絲分裂過程和胞質分裂。TTF中斷有絲分裂紡錘體微管組裝，從而防止細胞分裂。使用TTF治療的轉移性疾病細胞通常在4至5小時內進入程序性細胞死亡。結果是腫瘤大小的顯著下降并可能完全消除實體瘤。對TTF進行調整以治療特定的癌細胞，從而不損傷正常細胞。TTF療法可以用作唯一治療方法，或者其可以與常規(guī)藥物遞送機制組合。

為了對患者使用TTF，通過各種方法將絕緣電極粘附到患者皮膚，包括使用醫(yī)用粘合劑、衣物制品等。絕緣電極存在多種構造，但是所有絕緣電極都具有一側有高介電常數、另一側為薄金屬(通常為銀)涂層的絕緣材料。用于產生TTF的絕緣電極總是成對的，其兩側相似但不一定相同。

現在參考圖1，其中示出了在施用TTF時使用的典型絕緣電極陣列10。絕緣電極陣列10包括由較小絕緣電極子元件12制成的一對陣列10A和10B。因為絕緣電極10典型地成對工作，所以通常有子陣列A和子陣列B，分別為10A和10B。每個較小絕緣電極12具有絕緣材料14，通常是粘附到患者的陶瓷。引線16將較小絕緣電極12互連到主引線18，主引線18連接到發(fā)生器(未示出)。

在現有技術中，術語“絕緣電極(insulated electrode)”與術語“等電位(Isolect)”或僅“電極(Electrode)”互換時會產生歧義。這些術語有時用于描述“陣列元素”或整組陣列。在現有技術中通常沒有公開任何上述術語的含義。本領域技術人員應當理解，絕緣電極或用于替換絕緣電極的術語，通常是指如圖1所示的較小的專用絕緣電極子元件12的固定陣列，或指如圖2所示的大型固體絕緣電極20。

小絕緣電極12單獨使用時無法產生TTF的原因有很多，包括但不限于：

1.單獨使用的小元件無法產生足夠的能量以形成穿過人體的電場。例如，可能需要約1平方英尺面積4安培才能產生足以治療肺癌腫瘤的有效TTF場。單獨使用的小元件無法產生所需的能量。換句話說，存在有效最小電流密度(安培/面積)和最小面積。單個小絕緣電極不能滿足這些要求。將小電極放入相互靠近的陣列中并且同時通電，使其形成一個絕緣電極，解決了這個問題。

2.如果將小元件設計為攜帶足以穿透肺的能量(例如，4安培/平方英尺)，則大量能量在小區(qū)域中產生的濃度通常導致患者皮膚刺痛，使得治療方案難以忍受。

3.如果單獨使用小元件來產生TTF，那么當治療大面積區(qū)域如遍布胸膜的癌癥時，其物理尺寸和形狀會導致低效率。胸腔內部的胸膜通常從鎖骨區(qū)域正下方延伸到下肋骨。使用單個絕緣小電極將增加場覆蓋中存在間隙的可能性，繼而可能允許癌細胞持續(xù)存在。

雖然圖2中所示的大絕緣電極20產生足夠的場，它們具有許多缺點，例如當患者的皮膚在彎腰或坐著期間伸展時不能擴張。大絕緣電極20還傾向于在其中心處形成更多能量，導致與功率過大的較小絕緣電極相仿的刺痛。相比之下，包括較小絕緣電極子元件陣列的絕緣電極，可以以更擴散的方式傳遞能量，并且可以更容易地適應人體。

一般來說，在現有技術文獻中，按組選擇絕緣電極的過程，是指從較大的組中選擇較小組的元件。通常如附圖中所示且在實踐操作中，從較大的組中選擇較少數量的電極，是為了將較小的組一起布線在固定的專用陣列中。在現有技術中，將TTF從多個位點導向治療區(qū)域的過程，指的是導引多個固定專用陣列或多個大電極。當現有技術文獻提及從不同角度掃過電極以靶向腫瘤時，其指的是按順序對不同固定專用陣列通電。通常理解，在討論操縱TTF時，現有技術涉及固定專用陣列或大電極。此外，現有技術參考文獻公開了絕緣電極子元件專用于單個陣列和單個功率子陣列A或B。這是鑒于陣列元件的布線方式(見圖1)。這在治療患有轉移性疾病的患者時產生嚴重缺陷。

現在參見圖3和圖4，其中顯示了轉移性乳腺癌患者的典型現有技術TTF治療配置。如圖所示，顯示為黑點30的轉移性癌癥在左肺周圍的胸膜中擴散(圖3)。這些癌細胞在胸膜腔內的流體中自由漂浮，并且形成許多新的小腫瘤。此外，還存在位于肝臟上的小腫瘤。

圖4示出了用于左肺的絕緣電極陣列40和用于肝臟的絕緣電極陣列42，分別包括各自一對子陣列A和B。左肺絕緣電極陣列40將發(fā)射其子陣列A陣列40A和其子陣列B陣列40B，而肝臟絕緣電極42將發(fā)射其相應的子陣列A陣列42A和42B。通常，陣列的交叉發(fā)射將被編程為從不同角度靶向癌癥。在交叉發(fā)射的情況下，肝絕緣電極陣列42的前側A陣列42A將與左肺絕緣電極陣列40A的后子陣列B陣列40B發(fā)射，并且肺絕緣電極陣列40的前子陣列A陣列40A將與肝后子陣列B陣列42B發(fā)射。然而，在上述情況下，由于肺絕緣電極40A和肝絕緣電極40B之間尺寸差異顯著，可能無法交叉發(fā)射。當然，可以編程許多其他交叉發(fā)射組合?，F有技術的顯著限制在于，陣列40或42的每個子元件12僅專用于其相應的原始絕緣電極陣列和其原始子陣列A或B陣列。換句話說，特定的子元件12僅連接和專用于其特定的絕緣電極陣列及側，并且無法用于除其原始陣列之外的功能。

圖5描繪了胸膜和肝臟中的癌細胞30實際上開始收縮，但是新的癌細胞30出現在左肺40和肝42絕緣電極陣列之間的肚臍上方的上腹膜腔中。同樣，新的癌細胞30出現在下腹膜腔附近。

如圖6所示，為了對抗絕緣電極40和42之間的新癌性生長，需要將一個新的絕緣電極陣列44置于上腹膜腔45中的腫瘤的中心。這是不可能的，因為由于陣列44將與陣列40和42重疊，這需要將元件12疊在元件12上，由此無法得到適當場形成所需的皮膚接觸?，F有技術中的這種限制導致了治療方案的折衷，使得患者面臨無法將新腫瘤作為主要疾病來治療的風險。在此，不希望肝和肺之間存在共面場，這是因為兩個絕緣電極40和42之間存在顯著尺寸差異。

現在參考圖7，示出了TT場的圖示，其中區(qū)域46A是有效TTF區(qū)域，區(qū)域46B是無效TTF區(qū)域。這描述了能夠將腫瘤生長的每個區(qū)域作為主要關注點的重要性。TTF在其整個形狀上均存在強度變化，這可能導致場的顯著區(qū)域低于有效強度。如區(qū)域46B所示，可能可以令腫瘤被場覆蓋，而實際上沒有任何有益效果，因為其強度不足以防止細胞分裂。此外，組織類型的極端變化以及甚至身體內的氣穴可能產生凹坑，其中如果嘗試從受限的方向進行治療，則不可能形成場。

如圖8所示，繼續(xù)討論如圖4-6所示的轉移性乳腺癌示例，其中添加了新絕緣電極陣列48以解決下腹膜腔中的新腫瘤生長。絕緣電極陣列48被設計成從左到右水平地形成共面場(半月形)。為了形成共面場，陣列48對48A(表示子陣列A)和48B(表示子陣列B)一起位于患者的同一前平面中。在TTF的最佳實踐中，已知從不同角度靶頂腫瘤，將提高了減少腫瘤的有效性。然而，在該示例中，現有技術中使用專用陣列元件的治療不利于患者的治療。

現有技術中使用專用陣列元件的治療，沒有足夠的通用性來充分地解決多個疾病位置。無法在右側使用肝臟絕緣電極陣列42和下部腹膜腔絕緣電極陣列48創(chuàng)建第二共面場以創(chuàng)建垂直場，因為兩個陣列均專用于A子陣列。此外，多向配對是不可能的，因為位于患者前側的四個子陣列中的三個(40A，42A和48A)僅僅專用于子陣列A。需要A和B側來建立耦合和場形成。另外，肝絕緣電極陣列42和下腹膜腔絕緣電極陣列48的尺寸不同，差異太大，不能形成所需的場?？赡馨l(fā)生不希望發(fā)生的場集中(陣列42中的二十四個元件12到陣列48中的十五個元件12)。此外，前腹膜腔到后的肝和肺陣列的距離太遠，難以產生有效的場。

在該實施例中，現有技術無法治療上腹膜腔中的癌癥且對下腹膜腔中的癌癥治療不足。現有技術中的這種缺點可導致患者腫瘤消退不足，帶來不必要的疼痛和折磨甚至死亡?，F有技術的效率不足在于，需要針對轉移性疾病患者的變化不斷地設計并物理建立新的定制專用陣列?，F有技術中的TTF治療對患者不起作用，如圖4-6和8所示，則患者會回到重度化療，這可能帶來數天甚至數周的住院治療及最終死亡。在本文撰寫之時，s尚無化療能夠最終治愈第4階段患者，患者將復發(fā)并不再響應治療。截至2014年，根據美國癌癥協(xié)會所述，第4階段乳腺癌的五年存活率僅為22％。需要應用新的TTF系統(tǒng)以治療轉移性疾病。

一般來說，使用現有技術的陣列形狀的TTF療法在其構建之前即被確定。然后，出于效率的原因，物理構造這些最小化的陣列大小。然而，這對治療轉移性疾病效率低下，因為治療區(qū)域隨著癌癥擴散而不斷改變，需要頻繁重新配置陣列。本領域需要的是快速改變陣列配置的能力。

當患者佩戴TTF陣列時，重要的是保證在元件發(fā)生任何過熱情況時確保發(fā)出充分警告。現有技術方法通常利用在發(fā)生過熱時關閉TTF裝置的溫度傳感器來解決這一問題。同樣地，另一問題在于電流泄漏到皮膚。一些希望治愈疾病的患者可能趨向于忍耐實際上是電流泄漏的熱點。如果不能快速解決，這些泄漏可能導致起泡。TTF器件上每個元件的電流水平極低，電流泄漏可以感覺非常像溫暖的加熱墊。當然，適當地構建元件以防止泄漏是這個問題的第一道防線。然而，TTF陣列是昂貴的，并且在某些情況下可能一次穿戴幾個月以省錢。電極元件可能在日?；顒悠陂g經歷各種未知類型的應力?？梢韵氲剑^緣電極陣列可能掉落，等等?，F有技術系統(tǒng)缺少電流監(jiān)測系統(tǒng)。

TTF治療期間可能存在絕緣電極的陣列遷移和整體發(fā)熱的問題。當用于轉移性疾病患者時，更可能穿戴全身陣列來施用TTF。當在睡眠期間和在其他長時間段內佩戴全身TTF陣列時，很難防止它們遷移到較不優(yōu)選的位置。例如，在睡眠期間翻身和轉動會使這個問題惡化。此外，來自元件的發(fā)熱在一些情況下可能導致出汗，這進一步使得身體移動時可能發(fā)生陣列滑動。現有技術具有將陣列元件固定到皮膚上的許多方法，包括各種襯衣、醫(yī)用粘合劑等。這些方法用于全身陣列時不太成功。

轉移性疾病可以在整個患者體內存在幾十組腫瘤。例如，轉移性乳腺癌可以同時擴散到肺、肝、腹膜腔和胰腺。大的器官例如肝臟可以具有相距很遠的腫瘤分組。在肺周圍的胸膜中和腹膜腔中的轉移性疾病，可能使腹部大面積布滿生長的癌細胞。對轉移性疾病使用電場，需要顯著改善有效腫瘤治療場(TTF)的應用和產生。

本領域需要的是一種TTF系統(tǒng)，其能夠動態(tài)地再分配陣列元件，從而限定所需的任何陣列并且應用來自子陣列A或B的場。

本領域需要一種用于添加和移除陣列元件的模塊化系統(tǒng)。

本領域需要一種電流監(jiān)測傳感器，如果檢測到可能因電流泄漏到皮膚或電極脫離而導致的電流波動，則其向控制裝置發(fā)送關斷信號。

本領域需要一種將陣列元件粘附到材料上同時還降低陣列元件溫度的方法。

技術實現要素：

本發(fā)明提供改進的癌癥和腫瘤治療方案。

本發(fā)明的一種形式，涉及一種用于遞送多個腫瘤治療電磁場的絕緣電極系統(tǒng)，其包括用于患者身體上的接近位置的電極元件陣列。每個電極元件具有絕緣層。每個電極元件可獨立地電接入并且配置為被動態(tài)分配以相對于至少另一個所述電極元件發(fā)出電磁場。

本發(fā)明的另一種形式，涉及一種用于遞送多個腫瘤治療電磁場的絕緣電極陣列，其包括一個含多個電極元件的陣列，每個電極元件具有絕緣層。每個電極元件是獨立可編程的，并且可動態(tài)地分配到第一子陣列，然后到第二子陣列。模塊化系統(tǒng)具有包含電極元件的多個端對端元件模塊。控制裝置配置為，對每個電極元件的頻率范圍、發(fā)射配置和發(fā)射序列進行動態(tài)編程。場發(fā)生器配置為在頻率范圍內生成電信號。存在與場發(fā)生器和模塊化系統(tǒng)進行電通信的柔性電路。

本發(fā)明的另一種形式，涉及一種向患者遞送腫瘤治療電場的方法。該方法包括以下步驟：在患者上布置絕緣電極元件陣列；對每個電極元件編程頻率范圍、發(fā)射配置和發(fā)射序列；將至少部分所述電極元件分配給第一子陣列，并將至少一個所述電極元件分配給第二子陣列；以及，將所述第一子陣列中的至少一個所述電極元件動態(tài)地分配給所述第二子陣列，并且將所述第二子陣列中的至少一個所述電極元件動態(tài)地分配給所述第一子陣列。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，本發(fā)明裝置中的每個陣列元件可以重定向到功率子陣列A或B，以及重定向到任何期望的陣列組合和重定向到任何期望的頻率。

本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，其能夠形成適應身體組成和轉移性疾病的擴散的通用系統(tǒng)。

附圖說明

下面將通過結合附圖，描述本發(fā)明的實施例，更好地說明本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點及其實現方式，其中：

圖1示出了具有固定元件的現有技術絕緣電極陣列；

圖2示出了現有技術中使用的大型固體絕緣電極；

圖3示出了患者中的腫瘤位置；

圖4示出了現有技術的電極陣列在患者上的放置；

圖5描述了胸膜和肝臟中的癌細胞開始收縮，但是新的癌細胞出現在肚臍上方左肺和肝臟之間，以及下腹膜腔中的上腹膜腔中的情形；

圖6示出了對以上腹膜腔中的腫瘤為中心的新絕緣電極陣列的需要，以及適用現有技術的困難；

圖7示出了現有技術系統(tǒng)中，存在治療有效區(qū)域和無效區(qū)域的TT場；

圖8示出了形成從左到右水平展開共面場(半月場)的絕緣電極陣列；

圖9是示出了本發(fā)明的絕緣電極陣列形式的實施例的圖，其中每個子元件可編程以在任何陣列配置中通電并且通電到A子陣列或B子陣列；。

圖10是示出了本發(fā)明的第二實施例的圖，其中電極元件還包括通信接口；

圖11示出了本發(fā)明的第三實施例，其中每個電極元件包括柔性無線天線；

圖12是表示第四實施例的圖，其中集成電路和繼電器與場發(fā)生器處于相同的情況。

圖13示出了本發(fā)明所述的第五實施例，其中每個電極元件包括微處理器；

圖14是表示本發(fā)明的第六實施例的圖，其中每個電極元件包括單個繼電器；

圖15是表示各實施方式中包含自動電流傳感器作為額外安全對策的情況的圖。

圖16是簡化電極陣列元件的圖；

圖17示出了如圖3-8所用的本發(fā)明應用于具有轉移性乳腺癌的示例性患者上的圖；

圖18示出了使用陣列元件動態(tài)再分配的TTF 6步驟治療序列中的第一步驟；

圖19示出了使用陣列元件動態(tài)再分配的TTF 6步驟治療序列中的第二步驟；

圖20示出了使用陣列元件動態(tài)再分配的TTF 6步驟治療序列中的第三步驟；

圖21示出了使用陣列元件動態(tài)再分配的TTF 6步驟治療序列中的第四步驟；

圖22示出了使用陣列元素動態(tài)再分配的TTF 6步驟治療序列中的第五步驟；

圖23示出了使用陣列元件動態(tài)再分配的TTF 6步驟治療序列中的第六步驟；

圖24是以模塊化系統(tǒng)的形式示出本發(fā)明所述另一實施例的圖。

圖25是表示本發(fā)明的第八實施例的圖，其中可以在各電極元件上設置電流監(jiān)視傳感器。

圖26是示出本發(fā)明所述的第九實施例的圖，其防止陣列遷移并最小化整體發(fā)熱；

圖27是示出本發(fā)明所述的包含大單電極元件的第十實施例的圖；

圖28是示出本發(fā)明所述的用于容納患者不規(guī)則身體形狀的絕緣電極陣列的圖；和

圖29是示出本發(fā)明所述的使用動態(tài)再分配的TTF治療的獨特增強能力的流程圖。

在若干視圖中，相應的附圖標記指示相應的部分。在此闡述示例說明本發(fā)明的實施例，所述示例不應被理解為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。

具體實施方式

現在參考圖9，以絕緣電極陣列50的形式示出了本發(fā)明的實施例。絕緣電極陣列50的形式為具有子陣列50A(鑒于說明的目的，其示出在前)和子陣列50B(示出在后)的陣列對，包括通過多層柔性電路54互連到控制裝置56和場發(fā)生器58的多個絕緣電極元件52。在該特定實施例中的多層柔性電路54包含引線A、引線B、通信線和地線(為了清楚起見未示出)。然而，多層柔性電路54不限于該構造。圖9示出了絕緣電極陣列50，其中控制裝置56編程為向場發(fā)生器58發(fā)送信號(包括頻率范圍)，以便以動態(tài)方式單獨發(fā)送到每個陣列元件52，以及在特定配置和序列中將使用哪個陣列元件52?？梢岳斫猓斒┯肨TF時，有許多方式實現陣列元件的動態(tài)再分配。

每個絕緣電極元件52包括附接到兩個可激活開關的集成電路60，其形式可以是兩個繼電器62A(在本文中稱為相A)和62B(在本文中稱為相B)。饋通64用于互連繼電器62A和62B。每個集成電路60具有唯一地址。此外，每個元件52具有兩個小的低光LED；配置為當使用相位A時點亮的第一LED 66A和配置為當使用相位B時點亮的第二LED 66B。陣列元件52的期望配置和發(fā)射序列被輸入到控制裝置56中。控制裝置56可包括計算機接口(未示出)?？刂蒲b置56引導每個絕緣電極元件52打開或關閉，并引導其用于給定陣列的相A或相B。每個絕緣電極元件52可以被動態(tài)地再分配。

現在，另外參考圖10，其中示出了本發(fā)明的第二實施例，由子陣列70A(前)和70B(后)形成的絕緣電極陣列70。在該實施例中，不使用通信線或將其從多層柔性電路54移除，并且每個元件52現在包括與集成電路60的通信接口72。沿著多層柔性電路54的引線A和引線B以與TTF不同的頻率發(fā)送信號，將所需指令發(fā)送到每個元件52。此外，場發(fā)生器58包括用于向集成電路60發(fā)出信號的指令發(fā)生器74。

現在參考圖11，其中示出了本發(fā)明的第三實施例，由子陣列80A(前)和80B(后)形成絕緣電極陣列80。在該實施例中，每個單獨元件52包括柔性無線天線82和無線通信接口84，其能夠從TTF場發(fā)生器58內的無線信號發(fā)生器86接收指令。

現在參考圖12，其中示出了第四實施例，其形式為絕緣電極陣列90，具有前子陣列90A和后子陣列90B。在該實施例中，對應于薄陣列元件92的每個集成電路60和繼電器對62A、62B位于與TTF發(fā)生器96相同的殼體94中。由此，TTF發(fā)生器96具有內置的動態(tài)再分配。來自場發(fā)生器96的所有導線穿過多層柔性電路54或任何其它合適的載體到達每個薄陣列元件92。每個薄陣列元件92具有其自己的電源和通信線(未示出)。作為不容納集成電路60和繼電器62A、62B的結果，薄陣列元件92比電極元件52薄得多。因此，薄陣列元件92適合要求皮膚旁邊較少突出物的患者。例如，薄陣列元件92使肥胖個體在睡覺時不太舒服。

現在參考圖13，其中示出了絕緣電極陣列100形式的第五實施例，其將前子陣列100A和后子陣列100B配對。在該特定實施例中，集成電路60由小型微處理器102代替。該實施例允許將預編程發(fā)射狀態(tài)(陣列配置和發(fā)射序列)預加載在每個陣列元件52上。這允許同時對所有陣列元件52傳播通信從而更快地進行切換。每個發(fā)射狀態(tài)都被賦予單數位或雙數位數字ID。該發(fā)射ID代碼(或狀態(tài)ID)同時適當地傳播到所有陣列元件52。發(fā)送一條消息即可完成發(fā)射狀態(tài)，相比之下，單獨使用集成電路可能需要發(fā)送數百條消息。

現在參考圖14，其中示出了第六實施例，絕緣電極陣列110，具有子陣列110A(前)和110B(后)。該實施例對每個陣列元件52使用單個繼電器112?？梢允褂萌鐖D14所示的微處理器102，或集成電路60，來操縱繼電器112。饋通114耦合到繼電器112，以便向每個陣列元件52供電。使用繼電器112的效果在于保持陣列配置的動態(tài)再分配，但是它將陣列元件52專用于A或B相(其中任何一個可以在前或后)。這可以用于可能不需要共面場的情況。

現在，另外參考圖15，主電流傳感器116可以用在任何前述實施例中。主電流傳感器116位于給定絕緣電極陣列的頭部或給定電場發(fā)生器內。換句話說，主電流傳感器116位于電極陣列元件52的上游。主電流傳感器116監(jiān)測異常的功率波動，其可以指示折衷陣列元件52已允許電流直接流向患者皮膚。在這種情況下，主電流傳感器116將自動關斷整個系統(tǒng)。直接流向主體的電流僅為非常小的安培數(在大多數配置中最大為0.13安培)。然而，由于這仍然是不期望的，因此自動關閉是合理的。

應當理解，可以通過替代地使用對每個陣列元件52的規(guī)則布線和小型硬印刷電路板(未示出)，在沒有多層柔性電路54的情況下實施上述在施加TTF時實現陣列元件52的動態(tài)再分配的方法。未來的實施例可以通過將開關電路直接印刷到柔性材料中來實現。每個上述實施例中均可以使用間歇消息收發(fā)來避免與陣列元件52的通信和每個陣列元件52的實際通電之間可能存在的干擾?？梢杂貌煌螤詈统叽绲脑?2實現所有配置。給定陣列中的元件52的數量可以少至2至500或更多。另外，如圖16所示，本發(fā)明的另一簡化實施例可以利用特殊設計的陣列元件120，其將絕緣層上的導電區(qū)域122(通常是銀涂層)分別分成A和B專用部分122A和122B。區(qū)域分離器124有助于可視化該區(qū)別。此外，引線A焊點126A和引線B焊點126B分別表示對122A、122B部分的貢獻。該實施例產生的陣列選項較少，但是它允許相同元件120的側面的多重使用。

圖17還顯示了在前面的實施例中使用的患有轉移性乳腺癌的患者(圖3-8)。每個小絕緣電極元件52已準備好被動態(tài)再分配為特別解決該特定患者的癌癥的動態(tài)陣列。換句話說，所有元件52與相A和相B串聯在一起，可用于將任何陣列配置動態(tài)地再分配給相A或B。使用陣列元件動態(tài)再分配來部署TTF，解決了許多治療問題，特別是轉移性疾病的問題。在其中一些情形中，動態(tài)分配允許對一些電極元件52使用平面治療方案，然后可以再分配這些相同的元件以建立從身體的一側到另一側的場。

圖18至23示出了使用陣列元件52動態(tài)再分配的TTF治療序列。該特定序列使用了在三秒時間跨度(每次發(fā)射0.5秒)內進行的6步驟發(fā)射序列。形成電磁陣列，以通過腹部(使用平行陣列)治療肝、肺和上腹膜腔。形成陣列，以用半月場(共面陣列)治療下腹膜腔。部分元件將被多次用于不同的陣列，且部分將在A和B相均用到。實心黑色表示A相，實心灰色表示B相。圖。18從步驟1開始治療序列，治療肝臟。圖19示出了步驟2，從前到后治療左肺。圖20顯示步驟3，治療上腹膜腔。注意，在小于1.5秒前在左肺和肝陣列中使用的許多相同元件52用于形成上腹膜腔的電磁陣列。動態(tài)再分配允許對患者進行這種類型的增強治療。圖21顯示了步驟4，其中用水平共面場治療下腹膜腔。圖22顯示了步驟5，用垂直共面場治療下腹膜腔和上腹膜腔。在TTF研究中，眾所周知，從不同角度靶向實體瘤增加了治療的有效性。如前所述，現有技術不允許包括治療步驟5，因為現有技術元件通常專用于單個陣列和僅一個電源側。上述序列包括在小于1.5秒前用在不同陣列和電源側中的元件52。圖23顯示了步驟6，用穿過腹部的對角場治療下腹膜腔。

上述過程序列現在可以進行重復或修改，以從許多不同的角度靶向左肺、肝和腹膜腔。這一可能性來源于陣列元件52能夠動態(tài)再分配到任何陣列配置和電源側?，F有技術不具備這種靈活性?，F有技術的受限，是因為其使用的每個元件均專用于單個陣列和單個電源側。

現在參考圖24，示出了使用多層柔性連接器132的定制模塊化系統(tǒng)130。多層柔性連接器132形成用于添加和移除陣列元件52的模塊化系統(tǒng)，因為它們能夠通過更高電流以及低通信信號。多層柔性連接器132經由相應的公連接器134A和母連接器134B互連端對端元件模塊136。因此，可以任意地添加或減去這些插件元件模塊136。圖24示出了四元件模塊136；然而，本發(fā)明所述的端對端連接的元件52的數量可以改變。

如如圖25所示，為了處理電流泄漏，包括多個電流監(jiān)測傳感器140，如果檢測到顯著的電流波動，則該多個電流監(jiān)測傳感器140向控制裝置56發(fā)送關斷信號。電流監(jiān)測傳感器140包括通信引線(未示出)并且位于每個元件52上。根據本發(fā)明所述，電流監(jiān)測傳感器140可以是硬連線的和/或無線通信的。電流監(jiān)測傳感器140也可以放置在關鍵接合處而不是放置在每個元件52上。如果由傳感器140感測的電流超過預定量，則本發(fā)明可以停止使用特定電極元件52。然后，本發(fā)明將計劃出改進方案，以使用剩余的電極元件52實現對患者的治療，由此即使特定的電極元件52離線也可以完成治療。

現在參考圖26，其中示出了用于降低陣列元件52的溫度和滑動性的方法和實施例。絕緣電極元件52的電子器件封裝在具有蘑菇形凸延伸部154的導熱環(huán)氧樹脂152中。陣列元件52使用醫(yī)療粘合劑(未示出)附接到患者皮膚。然后，拉動呈襯衣156形式的輕而緊的彈性衣物制品覆蓋在整個絕緣電極陣列上。多個蘑菇形延伸部154從被彈性襯衣156緊緊包裹的元件52向外突出。然后將導電帽158扣在襯衣156和每個元件52的蘑菇凸出延伸部154上。導熱帽158傳導熱量并幫助將電極元件52保持在更穩(wěn)定的位置。

現在參考圖27，其中示出了具有大的單個元件172的絕緣電極陣列170，其也被制成可動態(tài)再分配。絕緣電極陣列170還包括多層柔性電路54、集成電路60、繼電器62A和62B、饋通線，并且還可以另外包括電流監(jiān)測傳感器140。在該實施例中，存在兩個大電極元件172；然而，也可以包含附加的大元件172和/或小元件52。雖然由于上述原因，在遞送TTF治療中通常優(yōu)選由較小的絕緣電極(元件52)組成的陣列，但可動態(tài)再分配的大固體絕緣電極也可用于特定的治療方法。

使用動態(tài)再分配時用于確定施用TTF的發(fā)射配置和序列的過程，集中于身體組成和治療區(qū)域的陣列優(yōu)化。將絕緣電極陣列放置在患者身體上是針對每個患者的獨特過程。給定個人身體組成，幾乎不可能均勻應用陣列元件52。

本發(fā)明的陣列元件52的動態(tài)再分配的TTF治療，為使用徹查波(canvassing waves)或其他定制配置的全身治療打開了大門。這對于轉移性疾病患者(例如已經同時傳播到患者的肺、胸膜、肝臟和胰腺的乳腺癌)是最有益和救命的。然而，需要提供這種治療的全身陣列很少以均勻方式適用于人的身體。身體形狀、骨骼結構或肥胖造成了每個人身體的不規(guī)則性，需要將陣列元件52放置在補償角度。這些角度必須用特殊場設計(例如共面場)來補償。使用本發(fā)明的動態(tài)再分配管理TTF，不僅可以更有效地適應不規(guī)則的身體形狀，而且還可以在整個患者中進行全身掃描，以最小化再次發(fā)生癌癥的可能性。

現在參照圖28，其中示出了適應人體的不規(guī)則形狀的TTF絕緣電極陣列180的非均勻應用的示例。絕緣電極陣列180使用共面的相A和相B(分別是182A和182B)來產生穿過患者的脂肪層的特殊共面場發(fā)射序列。此外，還示出了可由絕緣電極陣列180形成的垂直共面場184的大致形狀。

在理解本發(fā)明的實施例時，應當理解，可以通過分配陣列元素52的行或列來實現陣列元素的動態(tài)再分配。這可以通過策略性地放置微處理器和繼電器對，令與行和/或列相關聯而非與每個盤元件52相關聯來執(zhí)行。在一些配置中，該方法可以降低陣列的成本。

還可以預期，可編程衰減器可以與每個陣列元件52上的繼電器對串聯放置，從而允許根據需要調整每個陣列元件52的功率電平。當在不同的身體寬度上共享陣列元素時，這是一個有用的功能。例如，用于從身體的一側到另一側(對大多數患者是軀干最寬部分)創(chuàng)建場的編程側陣列，可以在其邊緣上與編程陣列共享陣列元件，以產生從前到后覆蓋肝的場。能夠產生具有足夠的每厘米電壓的有效場的功率需求，在從側到側的場中可以高于從前到后的場?？烧{功率特征允許以動態(tài)方式調節(jié)功率，以更好地治療需要此類定制TTF要求的腫瘤。

創(chuàng)建特殊場設計以補償體形角度的現象，需要使用動態(tài)再分配來使人與TTF治療相適合的獨特過程。圖29中的流程圖概述了使用本發(fā)明所述的將陣列元件動態(tài)再分配到任何陣列相A或B的方法200的TTF治療的獨特和額外能力。

在步驟202，將本發(fā)明之一的電極陣列放置在患者身上，以針對不規(guī)則的身體形狀進行調整。在步驟204，場發(fā)射設計優(yōu)化到最受癌癥影響的區(qū)域。根據癌細胞的形狀、位置和擴散來建議期望的場形狀。由優(yōu)化來得到功率水平選擇、用于動態(tài)陣列中的電極選擇、電極分配的持續(xù)時間、信號的頻率、信號的持續(xù)時間、信號的重復以及其他可能的變型。

在步驟206，調整場設計，以適應不規(guī)則的身體形狀，例如脂肪層。由此得到癌癥區(qū)域的優(yōu)化場覆蓋。在步驟208中執(zhí)行發(fā)射序列，集中于最活躍的癌癥區(qū)域，并且持續(xù)規(guī)定的持續(xù)時間，使得癌細胞的再生受到有效電磁場的存在的干擾。然后在步驟210，執(zhí)行集中于邊緣區(qū)域上的更寬發(fā)射序列。由于本發(fā)明的動態(tài)再分配能力，步驟208和210可以交錯、每次治療重復多次或依序完成。在治療之后，在步驟212評估有效性，以提供如何改變后續(xù)治療的場特性的相關見解。在步驟214做出決定，判定患者的治療是否需要繼續(xù)，并且如果是，則若電極陣列被移除時可以從步驟202開始下一治療，或者若電極陣列留在患者上從步驟204開始下一治療。

本申請中術語“陣列”的使用根據上下文具有不同的含義。在一種意義上，當涉及身體上的電極分組時，其指廣義上的電極的物理行和列，或者至少是其放置，無論其呈行列與否。用于形成電磁場的陣列均為動態(tài)選擇，由此可以生成期望的場，且這意味著選擇并使用的電極子集可以相鄰或不相鄰。

雖然已經通過至少一個實施例來描述本發(fā)明，但是本發(fā)明可以在本公開的思路和范圍內進一步改進。因此，本申請旨在涵蓋使用其一般原理的本發(fā)明的任何變形形式、用途或改進形式。此外，本申請還旨在覆蓋本發(fā)明中未提到但屬于所屬領域中已知或慣例實踐的內容，并且在權利要求中要求保護。