[发明专利]一种采用调幅电场增强药物疗效的装置

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械的技术领域，涉及一种采用调幅电场增强药物疗效的装置。

背景技术

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。1987年日本学者Okino首创了电脉冲化学疗法(EPCT)，EPCT是采用电场强度高达每厘米千伏、持续时间为微秒甚至纳秒级的电脉冲与化学药物结合的肿瘤治疗方法，此方法仅需小剂量的药物就能高效、低毒地杀死肿瘤细胞，大大地提高了化疗药物的作用疗效，降低了其毒副作用。

电场治疗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，电场治疗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，电场与培美曲塞结合治疗晚期非小细胞肺癌的I/II临床试验也证明了电场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％，因此电场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+达卡巴嗪联合电场处理乳腺癌细胞系(MDA-MB-231)和人胶质瘤细胞系(U-118)时发现，结合电场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等还开展了对电场结合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，以评估电场对乳腺癌术前化疗的影响。

文献报导的EPCT的作用机制是对细胞膜的电穿孔效应和改变细胞的生存环境。高电场强度的电脉冲导致细胞膜发生构型变化，出现大量微孔，使得细胞膜的电导率与通透性发生显著提高，使药物能顺利地通过细胞膜进入细胞内，在一适当的强度下，电脉冲的电穿孔作用是可逆的，在停止电脉冲作用后，细胞膜的微孔又会重新关闭而不会对细胞造成损害。电脉冲作用肌体组织，会造成绝缘电极作用区域细胞外液的pH值剧烈改变而损伤肿瘤细胞。EPCT的缺陷是使用电压高存在一定的安全隐患，需要微创将绝缘电极直接插入体内的有创性，pH值的剧烈变化可能产生对正常组织的毒副作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用调幅电场增强药物疗效的装置，一是用以克服脉冲疗法使用电压高不安全、绝缘电极直接插入体内的有创性、电极作用区域细胞外液间pH值等剧烈改变而损伤正常组织的缺点；二是通过在一对绝缘电极间产生电场强度连续强弱剧烈突变的调幅电场，用于药物治疗的增强作用，在保证药物同等疗效下可显著减少药物的用量而降低药物的毒副作用，在同等使用剂量下药物因透过细胞膜量增加而疗效显著增强。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种采用调幅电场增强药物疗效的装置，该装置包括：中央控制单元，用于各个单元协调控制；调频信号发生单元，用于产生所需波形的频率信号；幅度调制单元，用方波调制产生幅度连续剧烈突变的调幅波信号；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，用于放置的调幅信号的分配与输出；绝缘电极，用于形成连续强弱剧烈突变的调幅电场；绝缘电极定位系统，根据由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。

本发明的采用调幅电场增强药物疗效的装置，其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，其幅度调制单元采用方波晶体管调幅电路或方波集成电路调幅电路，其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。

本发明的采用调幅电场增强药物疗效的装置，其调频信号发生单元产生的频率信号，在幅度调制单元采用方波形的低频(或超低频)调制波调制成调幅波，调幅波的包络线波形与调制波相同，频率与载波相同，幅度随载波与调制波幅度的矢量增减变化；调幅波的功率放大单元放大后施加到绝缘电极上，则在一对绝缘电极间产生电场强度连续强弱剧烈突变的调幅电场，这种调幅电场作为外电场施加到病灶区，使病灶区细胞的细胞膜遭受电场强度的强弱剧烈突变的外电场的刺激而产生连续交替的除极与复极现象，细胞膜除极时膜的通透性显著提高，细胞膜复极时膜的通过性恢复正常。细胞膜通透性增高时则药物进入细胞内的量增多，药物的疗效相应增强。