[发明专利]使用功率损失密度和相关测量来定量肿瘤治疗场（TTFIELDS）的剂量

说明书

通过获得身体部分的图像，并且基于该图像生成电导率的3D模型，可以改善在受试者的身体的一部分（例如，受试者的头部）中，使用肿瘤治疗场（TTFields）的治疗计划。鉴定3D模型内的靶体积，并且在给定位置处将一组模型电极加入3D模型中。然后，对于靶体积中的每个体素，确定最终应用TTFields时将存在的功率损失密度（PLD）。对于多个不同的电极位置重复相同的过程。最后，选择产生最佳PLD的一组电极位置，并且输出那些位置的描述。

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时申请62/700,080（2018年7月18日提交）、62/754,901（2018年11月2日提交）和62/833,983（2019年4月15日提交）的权益，所述美国临时申请各自通过引用以其整体并入本文。

背景

肿瘤治疗场或TTFields是抑制癌细胞生长的中频范围（100-300 kHz）内的低强度（例如1-3 V/cm）交变电场。这种非侵入性治疗靶向实体瘤，并且在美国专利7,565,205中描述，所述专利通过引用以其整体并入本文。TTFields被批准用于治疗胶质母细胞瘤，并且可以例如经由Optune™系统递送。Optune™包括场发生器以及放置在患者剃光的头上的两对换能器阵列（即，电极阵列）。一对电极位于肿瘤的左面和右面（LR），而另一对电极位于肿瘤的前面和后面（AP）。

临床前研究已显示，TTFields的抑制效应随着场强而增加。电场强度已在历史上用于定量TTFields的剂量，并且电极的定位已在历史上进行调整，以便优化电场强度。

用于确定电极定位至何处的现有技术方法的一个实例在美国专利10,188,851中进行描述，所述专利描述了从MRI衍生的测量直接生成电导率的3D图，而无需将解剖体积分段成组织类型。然后将模型电极放置在这种3D图上的不同位置处，并且分析起因于这些不同电极布局各自的电场强度。选择产生最佳电场强度分布的电极布局，然后将其用于将TTFields应用于患者。

发明概述

本发明的一个方面涉及计划在受试者的身体的一部分中，使用以给定频率的交变电场的治疗的第一方法。第一方法包括（a）获得该部分的至少一个图像；（b）基于所获得的至少一个图像，在所述部分内以给定频率生成电导率或电阻率的3D模型；并且（c）鉴定3D模型内的靶体积，该靶体积包括多个体素。第一方法还包括（d）将第一组模型电极加入3D模型中，其中所述第一组模型电极定位于相对于3D模型的第一组位置处；（e）对于所述靶体积中的每个体素，确定当定位于第一组位置处的第一组模型电极用于在靶体积中施加交变电场时，将存在的功率损失密度；（f）将第二组模型电极加入3D模型中，其中所述第二组模型电极定位于相对于3D模型的第二组位置处；并且（g）对于所述靶体积中的每个体素，确定当定位于第二组位置处的第二组模型电极用于在靶体积中施加交变电场时，将存在的功率损失密度。第一方法还包括（h）基于步骤（e）和步骤（g）的结果，为电极选择一组位置。

第一方法的一些情况进一步包括输出所选的一组位置的描述。

在第一方法的一些情况下，步骤（e）和步骤（g）各自包括对于靶体积中的每个体素，确定当定位于相应的一组位置处的相应的一组模型电极用于在靶体积中施加交变电场时，将存在的电场强度；并且基于在体素处3D模型的电导率和在体素处的电场强度，确定靶体积中每个体素的相应功率损失密度。在这些情况中的一些中，使用公式L = ½ σ |E|²确定靶体积中每个体素的功率损失密度，其中σ是在体素处3D模型的电导率，而|E|是在体素处的电场强度。

在第一方法的一些情况下，步骤（h）包括选择使靶体积中的平均功率损失密度达到最大的一组位置。在第一方法的一些情况下，步骤（h）包括选择使靶体积中的最低功率损失密度达到最大的一组位置。