用于TTF电极的高场强控制方法、装置及温度监控方法与流程

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种用于ttf电极的高场强控制方法、装置及温度监控方法。

背景技术：

1、目前的放疗或化疗的方式对肿瘤的治疗效果有限，同时容易损害肿瘤附近的正常细胞。随着医疗科技的进步，提出了一种新兴的肿瘤治疗方法，即肿瘤电场疗法【tumortreating fields，ttf】，通过交变电场抑制肿瘤细胞的生长，从而实现对肿瘤细胞的治疗。

2、目前，ttf的电极板解决方案为无创体表电极，体表电极上分布有单面镀金属陶瓷片，通过陶瓷片来施加电场，而陶瓷片镀金属面连接有软板，软板外侧附有无纺布，通过无纺布表面的胶贴贴合在人体皮肤表面。而在这个过程中，陶瓷片会发热。发热的情况根据施加不同的电压(电流)、陶瓷片与皮肤贴合情况、皮肤局部的人体散热情况、陶瓷片局部的无纺布相关的电极散热情况(如无纺布厚则散热差)、周围环境的温度等情况而改变。

3、过高的温度会导致人体皮肤的损伤(这个阈值在44℃左右)，因此目前将这一温度控制在41℃以下，当陶瓷片超过了这一温度，便进行断电，等温度下降之后再进行供电。

4、以目前3*3陶瓷片构成的电极板为例，在给予一个恒定电流(如常用的900ma、1000ma或2000ma左右电流)时，理想情况下每一个陶瓷片分得的电流都是一致的，因为其阻抗一致，也就是每个电极片分得100ma左右的电流，于是每一个陶瓷片的发热情况也是一致的。但是实际情况并非如此，而是具有“边缘效应”，这个效应反映了当电极片-人体贴合界面的阻抗较低时，电极周边的电流会增加，而电极中心的电流会减小。如图1所示，可见对于每个电极板来说，其周边的陶瓷片会分得较大的电流，中心的陶瓷片会分得较小的电流，于是周边的陶瓷片发热将会增加，中间的陶瓷片发热较少。

5、于是对于ttf装置而言，为了保证安全性，必须以四周电极片的发热情况，来决定是否对电极板断电(断电后温度下降，温度降至临界值以下后再次供电)。所以相比起理想情况(电流均匀的情况)，四周的电极片更容易过热，因此装置在运行时的断电时间比理想情况要长，这也就导致了设备的占空比(工作时间/总时间)相比理想情况降低，或者电压/电流相比理想情况降低。而占空比的下降，以及电压/电流的下降都是不利于ttf发挥抑制肿瘤效果的。

6、目前对ttf效果增强的方式可以是增加场强或者增加占空比。增加场强需要增加电压/电流，于是发热也会增加。所以想要增加电压/电流，却保证发热不增加的方式便是增加电极片(陶瓷片)的数量。

7、但是增加电极片数量就意味着温度监测目标(对每一个电极片进行温度监测)的增加，而每一个温度监测需要一根独立的引线，这就造成了单个电极板引线的大大增加，加重了走线的负担，增加了设备实现的难度。因为更多的引线结果便是更粗的导线和更多的接口，以及更复杂的插头。这有多方面的弊端，包括接口制作的难度升高、成本的增加、外观不美观、重量增加、易损坏、难以插拔等等。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对ttf电极的场强控制中存在的上述问题，提出一种用于ttf电极的高场强控制方法、装置及温度监控方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于ttf电极的高场强控制方法，所述ttf电极包括对应目标组织设置的电极板，所述电极板上设有多个电极片，通过分组控制电极单位上的电压或电流减小发热，其中，所述电极单位为一组独立控制电压与断电的电极片，所述电极单位为多个电极板、一个电极片或多个电极片中的一种或多种。

3、优选地，对每个电极单位配置独立的调压电路或整流电路精确控制电压减少边缘位置的电极单位发热。

4、优选地，所述电极单位在电极板上以第一方向排布，电极单位中的电极片以第二方向排布，所述第一方向与第二方向的相交角在45°～90°之间(含)。

5、优选地，当目标是电场强度时，固定一个占空比，监测电极片温度变化趋势，得到达到固定占空比下的加载在电极片上的最大电压，得到最大电场强度，且所述最大电场强度在0.5-10v/cm之间。

6、优选地，将电极片环绕贴放在体表一周，根据肿瘤的位置以电极单位进行分组控制，并通过分组控制电极单位上的电压或电流，降低负载。

7、优选地，当进行分组控制电极单位上的电压或电流时，使得肿瘤的位置区域获得均匀的电场强度。

8、本发明还提供了一种用于ttf电极的高场强控制装置，所述高场强控制装置发生所述高场强控制方法的电信号。

9、本发明还提供了一种ttf电极装置，为产生变化的高场强电场并利用所述高场强电场抑制目标区域的目标细胞生长的电极装置，包括采用所述高场强控制方法控制所述ttf电极装置的电场强度。

10、本发明还提供了一种用于ttf电极的温度监控方法，当采用所述高场强控制方法控制ttf电极的电场强度时，将所有边缘位置的电极单位作为同一分组监控温度并在过温时断电，将所有中心位置的电极单位作为同一分组监控温度并在过温时断电。

11、优选地，当对应电极片数量更多的电极单位形态时，将电极单位所有角位置的电极片作为同一分组监控温度并在过温时断电，将电极单位所有边位置的电极片作为同一分组监控温度并在过温时断电，将电极单位所有中心位置的电极片作为同一分组监控温度并在过温时断电；

12、且当在电极单位角位置的电极片过热时仅将所述电极单位角位置的电极片关闭，电极单位所有边位置与电极单位所有中心位置的电极片仍开启；

13、且当在电极单位边位置的电极片过热时将电极单位所有角位置与电极单位所有边位置的电极片关闭，电极单位所有中心位置的电极片仍开启；

14、且当在电极单位中心位置的电极片过热时将所有电极片关闭。

15、优选地，当以一列竖直方向的电极单位作为分组时，将所有侧边位置的电极单位分组作为同一分组监控温度并在过温时断电，将所有中间位置的电极单位分组作为同一分组监控温度并在过温时断电。

16、基于上述技术方案，本发明的优点是：

17、本发明通过增加同时工作的电极片数量提高场强，通过减少边缘效应(发热)提高场强，通过控制每组电极单元的负载提高场强，以电极单元为单位控制可以使更多数量的电极片同时工作，从而提高场强，结合不同位置的电极单元不同的负载，还可以提高目标区域电场强度的均匀性，实现高场强、多方向。同时，本发明还提供了基于所述高场强控制方法的温度监控方法，不仅没有增加电极片上的电路元件，也没有增加电极片的复杂程度和成本，而是从控制电路入手，通过更好的控制方案，提升了温度监测性能。

技术特征：

1.一种用于ttf电极的高场强控制方法，所述ttf电极包括对应目标组织设置的电极板，所述电极板上设有多个电极片，其特征在于：通过分组控制电极单位上的电压或电流减小发热，其中，所述电极单位为一组独立控制电压与断电的电极片，所述电极单位为多个电极板、一个电极片或多个电极片中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的高场强控制方法，其特征在于：所述电极单位在电极板上以第一方向排布，电极单位中的电极片以第二方向排布，所述第一方向与第二方向的相交角在45°～90°之间。

3.根据权利要求1所述的高场强控制方法，其特征在于：当目标是电场强度时，固定一个占空比，监测电极片温度变化趋势，得到达到固定占空比下的加载在电极片上的最大电压，得到最大电场强度，且所述最大电场强度在0.5-10v/cm之间。

4.根据权利要求1所述的高场强控制方法，其特征在于：将电极片环绕贴放在体表一周，根据肿瘤的位置以电极单位进行分组控制，并通过分组控制电极单位上的电压或电流，降低负载。

5.根据权利要求4所述的高场强控制方法，其特征在于：当进行分组控制电极单位上的电压或电流时，使得肿瘤的位置区域获得均匀的电场强度。

6.根据权利要求1所述的高场强控制方法，其特征在于：对每个电极单位配置独立的调压电路或整流电路精确控制电压减少边缘位置的电极单位发热。

7.一种用于ttf电极的高场强控制装置，其特征在于：所述高场强控制装置发生如上述权利要求1～6中任一项中所述高场强控制方法的电信号。

8.一种ttf电极装置，为产生变化的高场强电场并利用所述高场强电场抑制目标区域的目标细胞生长的电极装置，其特征在于：包括采用如上述权利要求1～6中任一项中所述高场强控制方法控制所述ttf电极装置的电场强度。

9.一种用于ttf电极的温度监控方法，其特征在于：当采用如上述权利要求1～6中任一项中所述高场强控制方法控制ttf电极的电场强度时，将所有边缘位置的电极单位作为同一分组监控温度并在过温时断电，将所有中心位置的电极单位作为同一分组监控温度并在过温时断电。

10.根据权利要求9所述的温度监控方法，其特征在于：当对应电极片数量更多的电极单位形态时，将电极单位所有角位置的电极片作为同一分组监控温度并在过温时断电，将电极单位所有边位置的电极片作为同一分组监控温度并在过温时断电，将电极单位所有中心位置的电极片作为同一分组监控温度并在过温时断电；

11.根据权利要求9所述的温度监控方法，其特征在于：当以一列竖直方向的电极单位作为分组时，将所有侧边位置的电极单位分组作为同一分组监控温度并在过温时断电，将所有中间位置的电极单位分组作为同一分组监控温度并在过温时断电。

技术总结
本发明涉及一种用于TTF电极的高场强控制方法，所述TTF电极包括对应目标组织设置的电极板，所述电极板上设有多个电极片，通过分组控制电极单位上的电压或电流减小发热，其中，所述电极单位为一组独立控制电压与断电的电极片，所述电极单位为多个电极板、一个电极片或多个电极片中的一种或多种，其中，对每个电极单位配置独立的调压电路或整流电路精确控制电压减少边缘位置的电极单位发热。同时，本发明还提供了基于所述高场强控制方法的温度监控方法，不仅没有增加电极片上的电路元件，也没有增加电极片的复杂程度和成本，而是从控制电路入手，通过更好的控制方案，提升了温度监测性能。

技术研发人员：史思伦,加福民
受保护的技术使用者：上海美生医疗器械有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12