[发明专利]具有基于MRI基导电率测量结果的在头部上的电极位置优化的TTFIELD治疗

说明书

当电极用于在解剖体积内的目标组织中施加电场(例如，应用TTField以治疗肿瘤)时，电极的位置可以通过在解剖体积中获得电导率测量结果并且直接根据所获得的电导率或电阻率测量结果生成导电率的3D图来优化，而不将解剖体积分成组织类型。在解剖体积内识别目标组织的位置，并且基于电导率的3D图和目标组织的位置确定用于电极的位置。

本申请是以下申请的分案申请：申请日：2016年10月28日；申请号：201680062777.8；发明名称“具有基于MRI基导电率测量结果的在头部上的电极位置优化的TTFIELD治疗”。

相关申请的交叉引用

本申请要求(2015年10月28日提交的)美国临时申请62/247,314和(2016年2月12日提交的)美国临时申请62/294,372的权益，其中的每一篇的全部内容通过引用的方式并入本文。

背景技术

肿瘤治疗场或TTField是在中频范围(100kHz至300kHz)内的低强度(例如1V/cm至3V/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，其全部内容通过引用的方式并入本文。TTField在有丝分裂期间通过与关键分子的物理相互作用破坏细胞分裂。TTField疗法是针对复发性胶质母细胞瘤的经批准的单一疗法，以及针对新诊断患者的经批准的联合化疗的疗法。这些电场由被直接放置在患者头皮上的换能器阵列(即电极阵列)非侵入性地引发。TTField似乎也有益于治疗身体其他部位中的肿瘤。

TTField被建立为一种抗有丝分裂癌治疗方式，因为它们在中期期间干扰适当的微小管装配，并最终在末期和胞质分裂期间破坏细胞。随着场强度的增加，疗效增加，并且最佳频率是癌细胞系依赖性的，其中200kHz是对于由TTField引起的神经胶质瘤细胞生长的抑制是最高的频率。对于癌症治疗，使用直接放置在靠近肿瘤的皮肤区域的电容耦合换能器开发了非侵入性装置。对于患有多形性胶质母细胞瘤(GBM)(人类最常见的原发性、恶性脑肿瘤)的患者，用于递送TTField治疗的装置称为Optune^TM。

因为TTField的作用是方向性的，其中平行于场分裂的细胞比在其他方向上分裂的细胞受影响更大，并且因为细胞在所有方向上分裂，所以TTField通常通过两对换能器阵列递送，这些换能器阵列在治疗的肿瘤内生成垂直场。更具体地，对于Optune系统，一对电极位于肿瘤的左侧和右侧(LR)，并且另一对电极位于肿瘤的前侧和后侧(AP)。在这两个方向(即LR和AP)之间循环场确保最大范围的细胞取向被靶向。

体内和体外研究表明TTField治疗的疗效随着电场强度的增加而增加。因此，针对Optune系统的标准做法是优化患者头皮上的阵列放置以增加脑病变区域中的强度。迄今为止，通过经验法则(例如，尽可能靠近肿瘤将阵列放置在头皮上)或使用NovoTal^TM系统完成阵列放置优化。NovoTal^TM使用描述患者头部几何形状、肿瘤尺寸及其位置的有限测量结果组以找到最佳阵列布局。用作用于NovoTal^TM输入的测量结果由医师手动从患者MRI中导出。NovoTal^TM优化算法依赖于对电场如何根据阵列的位置在头部内分布的一般理解，并且不考虑不同患者头部内的电特性分布的变化。这些变化可能会影响头部和肿瘤内的场分布，导致NovoTal^TM推荐的布局欠佳的情况。

发明内容

本发明的一个方面涉及优化放置在对象身体上的多个电极的位置的第一方法，其中电极用于在解剖体积内的目标组织中施加电场。第一种方法包括以下步骤：获得解剖体积中的电导率或电阻率测量结果，并直接根据所获得的电导率或电阻率测量结果生成解剖体积的电导率或电阻率的3D图，而不将解剖体积分成组织类型。该方法还包括以下步骤：识别解剖体积内的目标组织的位置，并且基于在生成步骤中生成的电导率或电阻率的3D图以及在识别步骤中识别的目标组织的位置来确定用于电极的位置。