CN111601641A - 用于通过倏逝波***的装置 - Google Patents

Abstract

目前的癌症治疗方法(例如手术、放射和化学疗法)对患者具有显著的副作用。正在开发新的治疗方法以减少这些副作用，同时给医生提供治疗患者的替代方法。本发明介绍了一种用于治疗恶性肿瘤(包括脑癌、胰腺癌、肺癌、卵巢癌和乳腺癌)的新装置。该装置使用倏逝波将RF功率耦合到肿瘤中。倏逝波破坏癌细胞的***，导致癌细胞死亡并缩小肿瘤的尺寸。由于倏逝波的靶向方法，在健康细胞中浪费的RF能量较少。

Description

用于通过倏逝波***的装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月7日提交的名称为“用于通过倏逝波(evanescent wave)***的装置(APPARATUS FOR TREATING TUMORS BY EVANESCENT WAVES)”(发明人为MEHRAN MATLOUBIAN等)的美国临时专利申请No.62/582,788的优先权，该临时专利申请出于所有目的被共同转让并通过引用并入本文。

联邦赞助的研究或开发中的发明权利声明

不适用

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背景技术

主要有三种方法用于治疗癌症患者的恶性肿瘤。这三种方法包括手术、放射和化学疗法。每种方法都有其自身的副作用或缺点，其中对于包括胰腺癌和肺癌的许多实体肿瘤癌症的疗效有限。最近，第四种方法已经显示出治疗实体肿瘤癌症的前景，并且已经被FDA批准用于治疗成胶质细胞瘤(某种类型的脑癌)。该新方法涉及将低功率RF电容耦合到患者头部，以使肿瘤经历电场(美国专利No.7,805,201)。电场在有丝***期间干扰正在***的癌细胞，导致癌细胞死亡和肿瘤萎缩。电场不会影响未***的细胞，因此不会对未***的健康细胞产生有害影响。电场在破坏癌细胞***中的高效性取决于几个因素，包括RF源的频率、电场的大小、以及电场与***细胞的相对取向。

不同类型的癌细胞对RF源的不同频率做出响应。例如，已经证明对于许多胶质母细胞瘤癌细胞，大约200KHz的频率是杀死细胞的最佳频率，而对于肺癌细胞，已经证明最佳频率是大约150KHz。为了杀死癌细胞，在肿瘤内部需要大约1V/cm的最小电场，然而更高的电场将能够杀死显著更多的癌细胞。此外，电场杀死癌细胞的最大疗效还取决于电场相对于***细胞的取向。为了在治疗期间通过电容耦合靶向更多***的癌细胞，两组电极通常用于以两种不同极化(通常两种极化彼此垂直)来电容耦合电场。每个电极由九个元件的阵列组成。用于治疗脑肿瘤的典型应用将需要四个电极阵列，总共36个元件。使用电容耦合将电场施加到肿瘤存在限制和缺点。电极与患者的皮肤形成低串联电容，产生高串联阻抗(电阻)，从而导致施加在电容器板上的大量电压在该串联阻抗上下降。为了克服这个问题，在金属电极和患者的皮肤之间使用介电常数非常高的材料以增加串联电容的值。虽然这减少了串联阻抗的电压降的量，但是施加在该串联电容器上的电压降的大部分仍然减少了施加在肿瘤上的电压，并且能够在肿瘤中实现基本上大于1V/cm的更高电场。电容耦合的另一限制是电极必须与患者的皮肤紧密接触，因为电极和患者的皮肤之间的任何空气间隙形成低值串联电容，其显著降低了肿瘤上的电压降。结果，对于脑癌患者，患者的头部必须每隔几天被剃头，并且新的一组电极经由粘合剂附着到患者的头部，以便电极与皮肤紧密接触(通常在电极和患者的皮肤之间使用导电凝胶，以确保良好的接触而没有空气间隙)。长时间使用粘合剂附着电极已经在一些患者中引起皮肤刺激。电容耦合的另一限制是RF功率被施加到整个头部而不是局限于肿瘤，因此在头部的没有肿瘤的部分上耗散了大量的RF功率。在患者的皮肤被加热到超过舒适水平之前，对于可以传送多少功率存在限制。由于串联电容器中的这种浪费的RF能量以及浪费的功率，可以被特定地传送到肿瘤的RF功率的量受到限制，并且阻碍了实现比1V/cm高得多的电场的能力。在电容耦合中，电场通常以彼此正交的两个固定极化施加，但是肿瘤是三维对象。肿瘤中的***细胞的取向是随机的，并且可以在垂直于两个电场的取向的方向上，或者可以在所施加的两个电场将不会破坏***细胞的方向上取向。这可以导致大量细胞不受电场影响，并使肿瘤尽可能快地生长或不萎缩。显然，需要更好的方法来提高RF电场破坏***细胞来***的疗效。

发明内容

在本发明中，描述了一种将RF倏逝波高效地耦合到癌肿瘤的新颖装置。该装置包括具有一个或多个耦合元件(波发射器、天线、孔径)的RF源，其中该耦合元件将RF倏逝波耦合到身体中具有肿瘤的部位。倏逝波在有丝***(当细胞***时)期间破坏癌细胞，导致癌细胞死亡并且肿瘤尺寸随时间缩小。在本发明的一个实施例中，该装置包括通过导线或电缆连接到耦合元件的RF源。耦合元件被设计和配置为将期望频率的倏逝波发射到身体中并且将它们高效地耦合到癌肿瘤。使用这种方法，倏逝波可以用于靶向肿瘤，同时显著地减少脑部或身体中不具有肿瘤的部位中的RF能量。此外，与电容耦合方法相比，本发明的另一优点是，倏逝波被靶向肿瘤，并且将对肿瘤附近的正常***细胞具有较小的影响。

本发明的另一优点是，本发明不需要覆盖患者头部的大的电极阵列来治疗脑癌。在用于治疗过程的典型情况下，电场的方向也不限于仅两个方向。在本发明中，利用三个耦合元件，通过独立地激励每个耦合元件，可以在三个垂直方向上施加倏逝波。此外，同时激励所有三个耦合元件，并且改变独立地或同时地输入到耦合元件的RF源的大小和/或相位，人们可以改变所施加的倏逝波和电场的方向，以靶向肿瘤的不同部位。这种方法的另一优点是耦合元件在与皮肤的界面处不形成串联电容，因此在界面处不必具有高介电常数材料来减小串联电容。与电容耦合相比，该***更高效地操作，并且能够在较低的RF功率水平下在肿瘤内部实现更高的电场。此外，不必使耦合元件与患者的皮肤紧密接触，从而允许耦合元件的较长时间使用，并且减少由于使用可能引起皮肤刺激的粘合剂而给患者带来的不适。

如上所述，与使用电场的电容耦合的装置相比，本发明中公开的新颖装置对于治疗癌肿瘤具有若干优点。这些优点包括在健康细胞中耗散较少RF能量的较高效率、由于更精确地靶向RF能量的能力而在肿瘤中实现较高场、在较低电流以及较低RF功率水平下操作、以及缺乏降低肿瘤上的电压降的低值串联电容(高串联阻抗)。此外，所描述的新颖方法减少或消除了在治疗期间对患者皮肤的加热，以及减少了传送所需RF功率所需的电极/耦合元件的数量。此外，该方法消除了电极/耦合元件与患者皮肤紧密接触的需要，从而消除了定期对患者剃头的需要，以及消除了由用于将电极附着到患者皮肤的粘合剂引起的皮肤刺激。另一优点是通过使用三个正交耦合元件在不同方向上施加倏逝波的能力。由于该***比电容耦合更高效地操作，因此可以制造更紧凑、重量更轻、电池寿命更长的便携式***供患者使用。除了脑癌，本发明还具有治疗其他类型的实体肿瘤癌症的应用，包括但不限于乳腺癌、卵巢癌、肺癌和胰腺癌。

附图说明

图1是用于治疗癌肿瘤的装置的现有技术的图，该装置包括连接到两个电极的RF源，用于将电场电容性地施加到肿瘤。

图2是由电连接在一起的九个元件的阵列组成的电极的图，用于为图1中的装置电容性地施加电场。

图3A是头部的横截面图，示出了两组电极在两个不同的方向上将电场电容性地施加到脑部中的肿瘤。

图3B是头部的横截面图，示出了一组电极中的一个将电场电容性地施加到脑部中的肿瘤以及脑部和肿瘤中的电场轮廓。

图4是简化等效电路示意图，示出了在如图3A中那样将电场电容性地施加到头部时的情况下的头部和脑部的各个部位。

图5A是本发明的一个实施例的图，示出了用于治疗癌肿瘤的装置，该装置包括连接到用于将倏逝波发射到肿瘤的耦合元件的RF源。

图5B是本发明的另一实施例的图，示出了用于治疗癌肿瘤的装置，该装置包括使用同轴电缆连接到用于将倏逝波发射到肿瘤的耦合元件的RF源。

图5C是示出了与图5B相同的实施例的图，其中示出了耦合元件的侧视图。

图6A是本发明的另一实施例的图。该实施例类似于图5A中的实施例，除了在RF源和耦合元件之间***匹配元件或耦合设备以最大化倏逝波到肿瘤的耦合。

图6B是本发明的另一实施例的图。该实施例类似于图5B中的实施例，除了在RF源和耦合元件之间***匹配元件或耦合设备以最大化倏逝波到肿瘤的耦合。

图7是本发明的另一实施例的图。该实施例类似于图6A中的实施例，除了在RF源和匹配元件之间添加了放大器以及包括微控制器的控制电路。

图8A是本发明的另一实施例的图。在该实施例中，图7所示的三个实施例与由三路分路器分路的RF源一起使用，并且通过三个开关和移相器连接到发射倏逝波的每个耦合元件。每个耦合元件可以被独立地接通或与另一耦合元件(或多个耦合元件)一起被接通。

图8B是本发明的另一实施例的图。该实施例类似于图8A所示的实施例，除了使用三个单独的振荡器以及三个单独的开关、移相器、放大器和匹配元件来向三个耦合元件提供RF功率。微控制器控制和监视提供给每个耦合元件的RF功率，并且可以独立地或与另一耦合元件(或多个耦合元件)一起接通每个耦合元件。

图9A是头部的横截面图，示出了图7中将倏逝波发射到肿瘤的耦合元件。

图9B是头部的横截面图，示出了图7中将倏逝波发射到脑部中的肿瘤的耦合元件以及脑部和肿瘤中的电场轮廓。

图10是简化等效电路示意图，示出了在如图9A中那样倏逝波被耦合到头部时的情况下的头部和脑部的各个部位。

图11是头部的横截面图，示出了将倏逝波发射到肿瘤的另一类型的耦合元件。

图12是头部的横截面图，示出了图8中以不同的角度将倏逝波发射到肿瘤的三个耦合元件。

图13是头部的图，示出了图8中将倏逝波发射到脑中的肿瘤的三个耦合元件。三个耦合元件发射彼此垂直的倏逝波。

图14A是设计为同轴的耦合元件的横截面图。

图14B是类似于图14A的图，除了耦合元件的横截面是椭圆形的。

图14C是类似于图14A的图，除了耦合元件的横截面是正方形的。

图14D是类似于图14C的图，除了正方形横截面的角是圆形的。

图15A是图14A的同轴耦合元件的图，示出了耦合元件的俯视图和侧视图两者。

图15B是与图15A所示的同轴耦合元件的侧视图类似的图，其中添加了非导电层。

图15C是与图15A所示的同轴耦合元件不同的同轴耦合元件的俯视图和侧视图。

图15D是与图15C所示的同轴耦合元件的侧视图类似的图，其中添加了非导电层。

图16A是螺旋天线形式的耦合元件的另一实施例的图。

图16B是双螺旋天线形式的耦合元件的另一实施例的图。

图17是具有类似于图15A的同轴耦合元件的、在X、Y和Z方向上发射倏逝波的三个同轴耦合元件的立方体的图。

具体实施方式

呈现以下描述以使本领域普通技术人员能够制造和使用本发明，并将其结合在特定应用的环境中。各种修改以及在不同应用中的各种使用对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于广泛的实施例。因此，本发明不旨在限于所呈现的实施例，而是应被赋予与本文所公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的更透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以实施本发明而不必限于这些具体细节。

请注意，如果使用，标记左、右、前、后、顶部、底部、向前、反向、顺时针和逆时针仅是为了方便的目的而使用，而不是要暗示任何特定的固定方向。相反，它们用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。另外，术语“第一”和“第二”或其他类似描述不一定暗示次序，而是应使用普通意义来解释。

在本发明的一个实施例中，该装置包括使用导线或RF电缆连接到一个耦合元件(天线、孔径或波发射器)的RF源。耦合元件被设计为将特定频率或频率范围的倏逝波发射到肿瘤附近的人体中，并将倏逝波耦合到肿瘤中。选择RF功率的大小以能够在有丝***期间破坏癌细胞，导致癌细胞死亡并随着时间导致肿瘤尺寸的减小。耦合元件可以与患者的皮肤紧密接触，或者可以通过诸如患者的毛发之类的界面来应用。

在本发明的另一实施例中，该装置包括使用导线或RF电缆连接到两个或多个耦合元件的RF源。耦合元件被设计为将特定频率或频率范围的倏逝波发射到肿瘤附近的人体中，并将倏逝波耦合到肿瘤中。选择RF功率的大小以能够在有丝***期间破坏癌细胞，导致癌细胞死亡并随着时间导致肿瘤尺寸的减小。耦合元件可以与患者的皮肤紧密接触，或者可以通过诸如患者的毛发之类的界面来应用。耦合元件被彼此正交或者以靶向肿瘤的不同的角度定位在患者的身体上。RF功率可以在一段时间内被顺序地施加到每个耦合元件，或者可以被同时施加到耦合元件的组合。

在本发明的另一实施例中，该装置包括RF源和耦合元件，其中该耦合元件通过匹配网络连接到RF源。匹配网络被设计为使RF功率从耦合元件经由倏逝波到肿瘤的传送最大化。匹配网络可以由固定组件(例如固定电容器和电感器)组成，或者可以由可变组件(例如可变电容器和可变电感器)组成，或者由固定组件和可变组件的组合组成。

在本发明的又一实施例中，该装置包括RF源、控制网络、匹配网络和耦合元件。RF源经由导线或RF电缆通过控制网络和匹配元件连接到耦合元件。控制网络由放大器、耦合器、两个功率传感器和微控制器组成。微控制器监控向/从匹配网络和耦合元件发射和反射的功率。微控制器能够调整RF源和放大器的功率，并且在匹配网络中的元件可变的情况下，它能够调整匹配网络以优化期望的RF功率到肿瘤的传送并且使浪费的RF能量最小化。微控制器还可以将RF源的频率改变为特定的一个或多个频率。此外，温度传感器可以被集成到耦合元件中，以经由微控制器来监控患者的皮肤温度，并降低RF功率水平以将温度保持在期望水平以下。

在本发明的另一实施例中，使用三路RF分路器划分RF源的输出，并且三个输出通过三个RF开关、三个移相器、三个控制网络和三个匹配网络连接到三个耦合元件。三个控制网络可以各自具有它们自己的微控制器或共享一个微控制器。(一个或多个)微控制器可以切换RF开关以便在特定时间内顺序地、独立地接通每个耦合元件，或者同时接通三个耦合元件的任意组合。三个耦合元件可以通过(例如)在三个垂直方向上定位在头部上(或在三个不同的方向上定位在靶向肿瘤的点上)而用于肿瘤的治疗。(一个或多个)微控制器可以改变传送到每个耦合元件的RF功率的相位和大小，并且通过接通一个以上的耦合元件，可以改变倏逝波的方向。可以施加到每个耦合元件的典型功率受到耦合元件下方患者的皮肤的局部加热的限制。接通每个耦合元件的顺序和定时可以被优化以杀死更多的癌细胞并使肿瘤的尺寸最小化。

下面是附图的详细说明：

图1是用于治疗癌肿瘤的装置的现有技术的图，该装置包括经由导线或电缆110连接到两个电极120的RF源100，用于将电场130电容性地施加到肿瘤。

图2是现有技术中用于与图1所示的装置结合用于电容耦合的电极阵列250的图。电极阵列由九个电极元件210组成，这些电极元件由具有金属背衬的陶瓷制成，并且通过连接到电极背面的柔性电缆200电连接。电极元件具有可以测量皮肤温度的温度传感器220。

图3A是头部300的横截面图，示出了两组电极阵列330和335以及340和345，它们与图1所示的现有技术中的装置一起使用，以便在两个不同的方向上将电场320电容性地施加到脑部中的肿瘤310。所示的电极组330、335、340和345是与图2所示的电极阵列250类似的九个元件阵列电极的横截面。在这种情况下，为了向头部电容性地施加电场，总共使用36个电极。

图3B是头部305的横截面图，示出了一组电极340和345中的一个用于将电场电容性地施加到脑部306中的肿瘤310以及脑部和肿瘤中的电场轮廓307。在电极上施加大约30瓦特的功率，从而在脑部和肿瘤中产生大约1.2V/cm的相对均匀的电场。

图4是简化等效电路示意图，示出了在如图3A中的现有技术那样将电场电容性地施加到头部300时的情况下的头部和脑部的各个部位。该示意图包括与皮肤的界面处的电极440相关联的电容器，其后是与皮肤410相关联的两个电阻器415。然后，存在与皮肤层和肿瘤310之间的组织相关联的电阻器450和455，肿瘤310由电阻器315表示。

图5A是本发明的一个实施例的图，示出了用于治疗癌肿瘤的装置，该装置包括RF源500，该RF源500可以是输出频率范围在100kHz到500kHz之间的振荡器或信号源。根据癌细胞类型，振荡器被设置到使杀死癌细胞最大化的(一个或多个)特定频率。使用电导线510和515将RF源的输出连接到耦合元件550，该耦合元件550用于将倏逝波540发射到肿瘤中。在该实施例中，耦合元件550是端部开口的(open-ended)同轴波导天线，其具有由两个同心圆520和530组成的电气配置，其中内圆520通过电缆510连接到RF源，而外圆/环530通过电缆515连接到RF源。这些圆由导电材料(例如金属)或由覆盖有导电层的绝缘体制成。导电环被支撑或附着到非导电衬底531。尽管该图示出了从耦合元件的顶部发出的倏逝波540，但是对于这种设计，倏逝波从耦合元件的顶部和底部发出。

图5B是本发明的另一实施例的图，示出了用于治疗癌肿瘤的装置。该实施例类似于图5A所示的实施例，除了同轴电缆将RF源500连接到耦合元件550，在这种情况下，该耦合元件是端部开口的同轴波导天线。同轴电缆由连接到耦合元件的中心圆520的中心导体610和连接到耦合元件的外圆/环的外部导体516组成。

图5C是示出与图5B相同的实施例的图，其中示出了耦合元件550的侧视图。同轴电缆的中心导体510被连接到耦合元件的中心导体520，而同轴电缆的外部导体516被连接到耦合元件的外部导体530。耦合元件的导体由附着到非导电衬底(例如Mylar、塑料、FR-4或氧化铝)的金属(例如铝、铜、银或金)制成。非导电衬底也可以由织物(例如棉、聚酯、莱卡或其他类似的织物)制成。

图6A是本发明的另一实施例的图。该实施例类似于图5A中的实施例，除了在RF源500和耦合元件550之间***匹配元件650以最大化倏逝波540到肿瘤的耦合。

图6B是本发明的另一实施例的图。该实施例类似于图5B中的实施例，除了在RF源500和耦合元件550之间***匹配元件650以最大化倏逝波540到肿瘤的耦合。具有中心导体610和外部导体516的同轴电缆将RF源连接到匹配元件650。使用具有中心导体611和外部导体518的同轴电缆将匹配元件的输出连接到耦合元件。

图7是本发明的另一实施例的图。该实施例类似于图6A中的实施例，除了在RF源500和匹配元件650之间***控制模块750。控制模块750包括RF放大器710、耦合器720、两个RF传感器730和735以及微控制器740。在该实施例中，匹配元件包括可变电容器760和可变电感器770。RF源的输出使用电缆/导线510连接到放大器的输入，而耦合器的输出使用电缆/导线512连接到匹配元件的输入。匹配元件的输出使用电缆/导线511连接到耦合元件550。能够测量患者的皮肤温度的温度传感器780被附着到耦合元件，并使用导线785连接到微控制器。RF源、RF放大器、两个RF传感器和匹配元件也分别使用电缆/电线795、790、736、737和514连接到微控制器。微控制器可以使用RF传感器和耦合器来监控所反射和发射的功率，并且控制RF源的频率和功率输出、RF放大器的增益，并且改变匹配元件的参数以最大化到耦合元件和肿瘤的功率传输。除了RF传感器，还可以使用电压和电流传感器来监控来自RF源的RF功率。微控制器还可以监控皮肤温度并降低RF功率以将皮肤温度保持在最大目标温度以下，以使患者感到舒适。

图8A是本发明的另一实施例950的图。在该实施例中，图7所示的三个实施例与RF源500一起使用，其中RF源500的输出由三路分路器960分路。来自三路分路器的三个输出通过三个RF开关910和三个移相器920连接到三个控制模块750的输入。如图7所示，三个匹配元件650位于控制模块和耦合元件550之间。控制模块内部的微控制器可以独立地控制每个RF开关和移相器，从而允许该微控制器控制传送到每个耦合元件的RF功率。通过控制三个RF开关，微控制器可以一次一个地接通到每个耦合元件的RF功率，或者同时接通到两个耦合元件的RF功率，或者同时接通到所有三个耦合元件的RF功率。此外，通过控制三个移相器，可以改变传送到耦合元件的RF功率的相位。通过控制接通(施加了RF功率)的耦合元件的数量、RF功率的相位和RF功率的大小(通过控制图7中的放大器710或RF源500)，可以改变倏逝波的强度和方向以优化肿瘤的治疗。如前所述，微控制器还可以改变RF源的频率和匹配元件的值，以优化倏逝波到肿瘤的传送。

图8B是本发明的另一实施例951的图。该实施例与图8A所示的实施例相似，除了使用三个单独的RF振荡器500以及三个单独的开关910、移相器920、放大器751和匹配元件650来向三个耦合元件550提供RF功率。微控制器741控制RF振荡器、开关、移相器和放大器，以及通过使用功率传感器或电压和电流传感器的组合测量功率来监控提供给每个耦合元件的RF功率。微控制器可以独立地或与另一耦合元件(或多个耦合元件)一起接通每个耦合元件。此外，通过控制三个移相器，可以改变传送到耦合元件的RF功率的相位。通过控制接通的耦合元件的数量、RF功率的相位和RF功率的大小，可以改变倏逝波的强度和方向以优化肿瘤的治疗。

图9A是具有皮肤层410的头部300的横截面图，示出了图7的装置中将倏逝波540发射到肿瘤310的耦合元件550。

图9B是头部305的横截面图，示出了图7的装置中将倏逝波发射到脑部306中的肿瘤310的耦合元件550以及脑部和肿瘤中的电场轮廓308。将大约10瓦特的RF功率施加到耦合元件，产生集中在肿瘤周围和肿瘤中的强度变化的电场轮廓，其中平均电场为3V/cm。在这种情况下，与图3B中的30瓦特相比，使用10瓦特的较低功率水平，并且尽管通过脑部的部位的电场较低，但是与图3B相比，在肿瘤中的电场较高，使得杀死癌细胞的疗效较高。

图10是简化等效电路示意图，示出了在如图9A中那样倏逝波被耦合到头部300中的肿瘤时的情况下头部和脑部的各个部位。该示意图包括耦合元件550，其后是与皮肤410相关联的电容器475和电阻器495。电阻器485与皮肤层和肿瘤310之间的组织相关联，其由电阻器395表示。与在图4所示的电容耦合情况下串联的组件相比，等效电路组件与耦合元件并联。

图11是具有皮肤层410的头部300的横截面图，示出了将倏逝波540发射到肿瘤310的另一类型的耦合元件850。由中心导体820和外部导体830组成的耦合元件被制成在柔性非导电衬底831上。

图12是具有皮肤层410的头部300的横截面图，示出了来自图8的以不同的角度将倏逝波540发射到肿瘤310的三个耦合元件550。三个耦合元件中的每一个可以被独立地或同时地、结合地接通，以改变组合束的方向，从而优化肿瘤的治疗。

图13是头部300的图，示出了来自图8的以不同的角度将倏逝波540发射到脑部990中的肿瘤310的三个耦合元件550。在这种情况下，三个耦合元件处于彼此垂直的方向，并且通过单独或结合地接通每个耦合元件，以及通过改变到每个元件的RF信号的大小和/或相位，可以改变倏逝波的方向和浓度以优化肿瘤的治疗。

图14A是耦合元件的横截面图，该耦合元件是由中心导体520和通过介电层531与中心导体分开的外部导体530组成的端部开口的同轴波导天线。

图14B是类似于图14A的图，除了耦合元件的横截面是椭圆形的，并且该耦合元件由中心导体521和通过介电层576与中心导体分开的外部导体541组成。

图14C是类似于图14A的图，除了耦合元件的横截面是正方形的，并且该耦合元件由中心导体522和通过介电层577与中心导体分开的外部导体532组成。

图14D是类似于图14C的图，除了正方形横截面的角是圆形的，并且该耦合元件由中心导体523和通过介电层578与中心导体分开的外部导体533组成。

图15A是图14A的同轴耦合元件的图，示出了耦合元件的俯视图和侧视图两者，该耦合元件包括中心导体520、外部导体530、以及中心导体与外部导体之间的介电(或非导电)层531。

图15B是与图15A所示的同轴耦合元件的侧视图类似的图，其中添加了覆盖同轴耦合元件的非导电层579。该非导电层可以被添加到耦合元件以防止当耦合元件与患者的皮肤接触时，患者皮肤的表面导电性使耦合元件“短路”。

图15C是与图15A所示的同轴耦合元件不同的同轴耦合元件的俯视图和侧视图。该耦合元件由中心导体524和外部导体534以及介电(非导电)层574组成。在这种情况下，如侧视图所示，导***于介电(非导电)层的表面上。

图15D是与图15C所示的同轴耦合元件的侧视图类似的图，其中添加了覆盖同轴耦合元件的导体的非导电层579。该非导电层可以被添加到耦合元件以防止当耦合元件与患者的皮肤接触时，患者皮肤的表面导电性使耦合元件“短路”。可选地，对于这种设计，耦合元件的介电(或非导电)侧可用于与患者的皮肤接触。

图16A是螺旋天线600形式的耦合元件的另一实施例的图，该螺旋天线由在介电层或非导电层上的导电螺旋线组成。

图16B是双螺旋天线650形式的耦合元件的另一实施例的图，该双螺旋天线由在介电层或非导电层上的双螺旋线组成。

图17是具有类似于图15A的同轴耦合元件的、在X、Y和Z方向上发射倏逝波的三个同轴耦合元件(耦合元件550-X、550-Y和550-Z)的立方体599的图。可以使用图8所示的类似***来将RF场施加到每个耦合元件。RF功率可以被独立地施加到每个耦合元件，使得每个耦合元件可以被独立地接通或与一个或其他两个耦合元件一起被接通。通过改变施加到三个耦合元件的RF功率的大小和/或相位，可以改变施加到立方体的倏逝波的方向，并且高校地改变立方体内的电场方向的分布。虽然在附图中示出了立方体，但是这适用于将倏逝波施加到不同形状的对象并且控制该对象内的电场的空间分布的能力。使用倏逝波施加电场的一个明显优点是，不需要在对象的相对侧上具有两个电极来将电场仅施加到对象的特定部位，因为在对象的一侧不可接近或太远的情况下这是不可能的。

Claims (25)

1.一种用于***的装置，包括：

RF源，在输出处生成频率为100kHz至500kHz的RF信号；

导电线或RF同轴电缆，耦合到所述RF源的所述输出；

端部开口的同轴波导天线，耦合到所述导电线或RF同轴电缆；以及

电气配置，包括在端部开口的同轴波导内提供的处于电压差的一对导体，以在空间体积内大体上生成多个倏逝波，同时通过所述电气配置减少所述空间体积内的一个或多个行波；以及

根据所述端部开口的同轴波导的所述电气配置来配置的场分布，并且所述场分布表征所述空间体积，使得所述空间体积在空间上被定位在肿瘤附近，使得所述空间定位在所述肿瘤附近提供包括所述多个倏逝波的较高强度电场，并且在所述肿瘤之外提供较低强度电场。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述端部开口的同轴波导天线经由多个反应场、多个近场辐射波、或多个衰减行波、或其任意组合将RF功率耦合到所述肿瘤。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述倏逝波中的一个或多个倏逝波杀死人的所述肿瘤中的***细胞。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述端部开口的同轴波导天线被螺旋天线、双螺旋天线、其他天线或孔径替代。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述RF源的频率范围为50kHz至1MHz。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，一个以上的RF频率被同时或顺序地提供以治疗所述肿瘤。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述RF源的所述输出是幅度调制的、或频率调制的、或脉冲宽度调制的、或其组合。

8.根据权利要求1所述的装置，还包括：阻抗匹配网络，耦合在所述RF源与所述端部开口的同轴波导天线元件之间，以将所述RF功率高效地耦合到所述肿瘤。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，使用RF功率传感器，能够监控传送到肿瘤的功率，并且调节所述阻抗匹配网络的一个或多个参数以最大化所述RF功率到所述肿瘤的传送。

10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述RF源的频率被改变以最大化所述RF功率到所述肿瘤的传送。

11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置与其他癌症治疗方法结合提供以治疗癌症，所述其他癌症治疗方法包括但不限于放射疗法、化学疗法、免疫疗法和手术。

12.根据权利要求1的装置，其中，所述装置与替莫唑胺或其他癌症治疗方法结合提供以治疗脑癌。

13.根据权利要求1所述的装置，还包括：两个或更多个端部开口的同轴波导天线，以经由所述场分布中提供的多个倏逝波将RF功率耦合到所述肿瘤。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述两个或更多个端部开口的同轴波导天线经由多个反应场、多个近场辐射波、或多个衰减行波、或其任意组合将RF功率耦合到所述肿瘤。

15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述端部开口的同轴波导天线被螺旋天线、双螺旋天线、其他天线或孔径替代。

16.根据权利要求13所述的装置，其中，所述RF源的频率范围为50KHz至1MHz。

17.根据权利要求13所述的装置，其中，一个以上的RF频率被同时或顺序地提供以治疗所述肿瘤。

18.根据权利要求13所述的装置，其中，所述RF功率在多个时间间隔内在所述两个或更多个端部开口的同轴波导天线之间切换。

19.根据权利要求13所述的装置，还包括：多个阻抗匹配元件，在所述RF源与所述两个或更多个端部开口的同轴波导天线之间，以将多个倏逝波高效地耦合到所述肿瘤。

20.根据权利要求13所述的装置，其中，所述RF源中的每一个RF源的特征在于传送到每个端部开口的同轴波导天线的RF功率的大小和相位被改变以改变传送到所述肿瘤的所述多个倏逝波中的每一个倏逝波的方向。

21.根据权利要求13所述的装置，其中，所述装置与其他癌症治疗方法结合提供以治疗癌症，所述其他癌症治疗方法包括放射疗法、化学疗法、免疫疗法和手术。

22.根据权利要求13所述的装置，其中，所述装置与替莫唑胺或其他癌症治疗方法结合提供以治疗脑癌。

23.一种用于治疗人的肿瘤的***，包括：

多个装置，所述装置中的每一个装置包括：

RF源，在输出处生成频率为100kHz至500kHz的RF信号；

开关，耦合到所述输出；

移相器，耦合到所述开关；

放大器，耦合到所述移相器；

匹配元件，耦合到所述放大器；

导电线或RF同轴电缆，耦合在所述匹配元件与端部开口的同轴波导天线之间；

电气配置，包括在端部开口的同轴波导内的处于电压差的一对导体，以在空间体积内大体上生成多个倏逝波，同时减少所述空间体积内的一个或多个行波；以及

根据所述端部开口的同轴波导的所述电气配置进行配置的场分布，并且所述场分布表征所述空间体积，使得所述空间体积在空间上被定位在肿瘤附近，使得所述空间定位在所述肿瘤附近提供包括所述多个倏逝波的较高密度电场，并且在所述肿瘤之外布置较低密度电场，因此所述较高密度电场的密度大于所述较低密度电场的密度；以及

控制模块，包括微控制器和存储器，所述控制模块被配置为控制所述RF开关中的每一个RF开关和所述移相器中的每一个移相器，以允许独立控制从每个RF源到所述端部开口的同轴波导天线中的每一个端部开口的同轴波导天线的RF功率。

24.根据权利要求23所述的***，其中，所述控制模块被配置为接通或断开耦合到所述RF源中的每一个RF源的所述开关中的任何一个开关，或者被配置为控制三个移相器中的每一个移相器，以控制供应到所述端部开口的同轴波导天线中的每一个端部开口的同轴波导天线的所述RF功率的相位。

25.一种用于***的方法，所述方法包括：

在来自RF源的输出处生成频率为100kHz至500kHz的RF信号；

将所述RF信号从所述RF源的所述输出耦合到导电线或RF同轴电缆；

将所述RF信号从所述导电线或RF同轴电缆传输到天线或孔径；

在空间体积内生成多个倏逝波；以及

将所述空间体积定位在肿瘤附近，使得所述空间定位在所述肿瘤附近提供包括所述多个倏逝波的较高强度电场，并且在所述肿瘤之外提供较低强度电场。

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