KR102555691B1

KR102555691B1 - 신체에 대한 종양 치료장의 길이 방향 전달을 위한 어레이들

Info

Publication number: KR102555691B1
Application number: KR1020197003145A
Authority: KR
Inventors: 에일론 키르손; 요람 와써맨; 하다스 헤르쉬코비치; 지브 봄존
Original assignee: 노보큐어 리미티드
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2023-07-13
Also published as: US11452863B2; EP3478360A1; JP2022024074A; US20200001069A1; NZ750169A; JP2019524206A; KR102669633B1; US20180001078A1; CN109641130A; CA3029468A1; EP3478360C0; EP4147747A1; US20180001075A1; JP6980706B2; EP3478360B1; US11964146B2; AU2017289870B2; JP7266660B2; AU2017289870A1; KR20230093344A

Abstract

길이방향 축을 가지는 피검자의 신체의 부분(몸통, 머리 및 팔)에서의 종양은 표적 영역에 대하여 길이 방향으로 전후에 각각 전극들의 제1 및 제2 세트들을 부착함으로써 종양치료장으로 치료될 수 있다. 이들 전극 세트 사이에 100-500 kHz의 주파수를 갖는 교류 전압이 인가된다. 이것은 타겟 영역을 종 방향으로 통과하는 필드 라인을 갖는 교류 전기장을 인가한다. 필드 강도는 목표 영역의 적어도 일부분에서 적어도 1 V/cm이다. 일부 실시예에서, 이 접근법은 타겟 영역에 상이한 배향을 갖는 교류 전기장을 인가하기 위해 횡 방향(예를 들어, 전후방 및/또는 측방)으로 타겟 영역을 통한 교류 전기장의 인가와 결합된다.

Description

신체에 대한 종양 치료장의 길이 방향 전달을 위한 어레이들

본 기술은 신체에 대한 종양 치료장의 길이 방향 전달을 위한 어레이들에 관한 것이다.

종양 치료장(TTFields)은 고형 종양을 표적으로 하여 유사분열(mitosis)를 방해하는 중간 주파수 범위(예 : 125-250 kHz 또는 경우에 따라 100-500 kHz)에서 저강도 교류 전기장(예 : 1-3 V/cm)이다. 종양 치료장은 일반적으로 두 쌍의 전극 어레이를 통해 전달된다. 이들 쌍 각각을 구성하는 전극 어레이는 처리되는 신체 부위의 반대 방향에 위치된다. 또한, 도 1a 및 도 1b는 각각 환자의 두부 및 흉부 상에 전극 어레이의 통상적인 위치 설정을 나타낸다. 이들 각각의 예에서, 전극 어레이의 제1쌍은 전방 위치(16, 19)에 하나의 전극 어레이를 포함하고 후방 위치(미도시, 대응하는 전방 위치 바로 뒤에 위치함)에 제2 전극 어레이를 포함한다. 교류 전압이 전방 전극 어레이와 후방 전극 어레이 사이에 인가될 때, 결과적인 전계의 필드 라인은 일반적으로 피사체의 전후방 사이에서 형성될 것이다.

도 1a 및 도 1b의 실시예는 또한 우측 위치 14, 17에 하나의 전극 어레이 및 좌측 위치 15, 18에 제2 전극 어레이를 포함하는 제2 전극 쌍을 포함한다. 우측 어레이와 좌측 어레이 사이에 교류 전압이 인가되면, 전기장의 필드 라인은 일반적으로 피사체의 좌측과 우측 사이에서 형성될 것이다. AC 전압은 (i)전방/후방(A/P) 전극 어레이와 (ii) 오른쪽/왼쪽 전극 어레이(R/L 전극 어레이) 사이에서 교대로 반복하여 제공되므로 필드의 방향은 위에서 설명된 두 방향 사이에서 반복적으로(일 예로, 매 1 초 마다) 전환된다.

A/P 및 R/L 전극 어레이는 피검자의 신체의 많은 부분에 두 개의 대략 수직 방향으로 전기장을 인가하는데 매우 적합하나, A/P 전극들 및 R/L 전극들을 사용하는 것이 어렵거나 불가능한 상황이 있을 수 있다. 예를 들어 피검자의 목, 팔꿈치, 무릎 등에는 A/P 및 R/L 전극 모두를 사용하는 것이 불편하거나 실용적이지 않으며, 피험자가 전극 어레이를 위치시키기 위해 흔히 사용되는 부위 중 하나에 아프거나 궤양을 가지는 경우가 있을 수 있다.

본 기술은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 한 측면은 피검자 신체의 표적 영역을 치료하기 위한 제1 장치에 관한 것으로, 표적 영역은 길이 축(longitudinal axis)을 가지는 피검자 신체의 부분에 위치한다. 이 장치는 하나 이상의 용량적으로 결합된(capacitively coupled) 전극들의 제1 세트 및 하나 이상의 전극들의 제1 세트가 표적 영역의 길이 방향 전방 위치에서 피검자의 제1부분을 둘러싸도록 피검자 신체에 대해 하나 이상의 전극들의 제1 세트를 고정하도록 구성된 제1 기판을 포함한다. 이 장치는 또한 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제2 세트와, 하나 이상의 전극들의 제2 세트가 표적 영역에 길이 방향으로 후속하는 위치에서 피험자 신체의 제2 부분을 둘러싸도록 대상의 신체에 대해 하나 이상의 전극들의 제2 세트를 고정하도록 구성된 제2 기판을 포함한다. 이 장치는 또한 하나 이상의 용량성 결합 전극들의 제3 세트 및 길이 방향으로 하나 이상의 전극들의 제1 세트와 하나 이상의 전극들의 제2 세트 사이에서, 표적 영역의 제1 측면에서 피험자 신체에 대해 하나 이상의 전극들의 제3 세트를 고정하도록 구성된 제3 기판 전극을 포함한다. 이 장치는 또한 하나 이상의 용량적 결합된 전극들의 제4 세트와 길이 방향으로 하나 이상의 전극들의 제1 세트와 하나 이상의 전극들의 제2 세트 사이의 위치에서 제1 측면과 반대방향인 표적 영역의 제2 측면 상에 피험자 신체에 대하여 하나 이상의 전극들의 제4 세트를 고정하는 제4 기판을 포함한다.

제1 장치의 일부 실시예는 반복적 및 교번하는 순서로(a) 하나 이상의 전극들의 제1 세트와 제2 세트 사이의 주파수가 100-500 kHz 인 AC 전압을 생성하고 (b) 제3 세트의 하나 이상의 전극과 제4 세트의 하나 이상의 전극 사이에서 100-500 kHz의 주파수를 갖는 AC 전압을 생성도록 구성된 AC 전압 발생기를 더 포함한다.

제1 장치의 일부 실시예는 반복적 및 교번하는 순서로 (a) 제1 세트의 하나 이상의 전극과 제2 세트 사이에서 125-250 kHz의 주파수를 갖는 AC 전압을 생성하고, (b) 하나 이상의 전극의 제3 세트와 하나 이상의 전극의 제4 세트 사이에서 125-250 kHz의 주파수를 갖는 AC 전압을 생성하도록 구성된 AC 전압 발생기를 더 포함한다.

제1 장치의 일부 실시예에서, 하나 이상의 전극의 제1 세트는 제1 복수의 평평한 전극 요소를 포함하고, 하나 이상의 전극의 제2 세트는 제2 복수의 평평한 전극 요소를 포함한다. 이들 실시예의 일부에서, 제1 및 제2 기판 각각은 플렉서블(flexible)하다.

제1 장치의 일부 실시예에서, 제1 및 제2 기판 각각은 피사체의 몸통 주위에 맞도록 형상화 및 치수화 된다. 제1 장치의 일부 실시예에서, 제1 기판은 피사체의 몸통 주위에 맞도록 형상화되고 치수가 정해지고, 제2 기판은 피사체의 목 주위에 맞도록 형상 및 치수가 정해진다. 제1 장치의 일부 실시예에서, 제1 기판은 피사체의 목 주위에 맞도록 형상화되고 치수가 정해지고, 제2 기판은 피사체의 머리 주위에 맞도록 형상 및 치수가 정해진다. 제1 장치의 일부 실시예에서, 제1 기판은 피사체의 목 주위에 맞도록 형상화되고 치수가 정해지고, 제2 기판은 피사체의 머리에 맞도록 형성화 및 치수화된다. 제1 장치의 일부 실시예에서, 제1 및 제2 기판 각각은 피사체의 사지 주위에 맞도록 형상화되고 치수가 정해진다.

제1 장치의 일부 실시예는 하나 이상의 용량 결합 전극의 제5 세트 및 제1 세트의 하나 이상의 전극과 제2 세트의 하나 이상의 전극 사이에서, 길이 방향으로 위치하는 표적 영역의 제3 측면상에서 신체의 신체에 대해 제5 세트의 전극을 유지하도록 구성된 제5 기판 전극을 더 포함한다.

이들 실시예는 또한 하나 이상의 용량 결합 전극의 제6 세트 및 제1 세트의 하나 이상의 전극들 및 제2 세트의 하나 이상의 전극들 사이의 길이 방향의 위치에서, 제3 측면에 반대되는(opposite to) 타겟 영역의 제4 측면에서 대상 신체에 대해 제6 세트의 하나 이상의 전극을 유지하도록 구성된 제6 기판을 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 양상은 길이 방향 축을 갖는 피사체의 신체 일부에 위치하는 종양처리장으로 피사체의 신체 내의 표적 영역을 치료하는 제1방법에 관한 것이다. 이 방법은 대상 영역의 길이 방향 전방 위치에서 피검자 신체의 제1 부분을 둘러싸도록 제1 세트의 하나 이상의 전극을 대상 신체에 부착하는 단계; 및 대상 영역에 길이 방향으로 후속하는 위치에서 대상 신체의 제2 부분을 둘러싸도록 하나 이상의 전극들의 제2 세트를 대상 신체에 부착하는 단계를 포함한다. 이 방법은 전기장이 길이 방향으로 표적 영역을 통과하도록 제1 교류 전기장이 인가되도록 하나 이상의 전극의 제1 세트와 하나 이상의 전극의 제2 세트 사이에 100-500kHz의 주파수를 갖고, 제1교류 전기장은 상기 목표 영역의 적어도 일부분에서 적어도 1V/cm의 전계 강도를 갖도록 제1AC 전압을 인가하는 단계를 포함한다.

제1 방법의 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 전극들의 제1 및 제2 세트들 각각은 피검자 신체에 용량적으로 결합된다.

제1방법의 일부 실시예는 길이 방향으로 하나 이상의 전극의 제1 세트와 하나 이상의 전극의 제2 세트의 사이에, 표적 영역의 제1 측면 상의 피험자 신체에 하나 이상의 전극의 제3 세트를 대상의 신체에 부착하는 단계와, 길이 방향으로 하나 이상의 전극의 제1 세트와 하나 이상의 전극의 제2 세트 사이에, 표적 영역의 제2 측면 상의 피험자 신체에 하나 이상의 전극들을 부착하는 단계를 포함한다. 이들 방법은 또한 표적 영역을 통해 제2 AC 전기장이 인가되도록 하나 이상의 전극들의 제3 세트와 하나 이상의 전극들의 제4 세트 사이에 100-500kHz의 주파수를 갖는 제2 AC 전압을 인가하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 AC 전기장은 상기 타겟 영역의 적어도 일부분에서 적어도 1V/cm의 전계 강도를 갖는다. 이들 실시예들 중 일부에서, 하나 이상의 전극들의 제 1, 제2, 제3 및 제4 세트들 각각은 피검체의 신체에 용량적으로 결합된다. 이들 실시예의 일부에서, 제1및 제2 AC 전압 각각은 125-250 kHz의 주파수를 갖는다. 이들 실시예들 중 일부에서, 제1AC 전압을인가하는 단계 및 제2 AC 전압을인가하는 단계는 교번 시퀀스로 적어도 10,000 회 반복된다.

하나 이상의 전극들의 제1 세트들과 하나 이상의 전극들의 제2 세트들의 길이 방향 사이 표적 영역의 제3 측면상의 피검자 신체에 하나 이상의 전극들의 제5 세트를 고정하는 단계와, 하나 이상의 전극들의 제1 세트들과 하나 이상의 전극들의 제2 세트들의 길이 방향 사이에, 표적 영역의 제3 측면과 반대인 제4 측면 상의 피검자 신체에 하나 이상의 전극들의 제6 세트를 고정하는 단계를 포함한다. 이들 실시예는 또한 표적 영역을 통해 제3 AC 전기장이 인가되도록 하나 이상의 전극의 제5 세트와 하나 이상의 전극의 제6 세트 사이에 100-500kHz의 주파수를 갖는 제3 AC 전압을 인가하는 단계를 더 포함하며, 상기 제3 AC 전기장은 상기 타겟 영역의 적어도 일부분에서 적어도 1V/cm의 전계 강도를 갖는다. 이들 실시예들 중 일부에서, 제1 AC 전압을 인가하는 단계, 제2 AC 전압을 인가하는 단계 및 제3 AC 전압을 인가하는 단계는 적어도 10,000 번 반복되는 순서로 반복된다.

제1 방법의 일부 실시예에서, 하나 이상의 전극의 제1 세트는 피검자 신체의 제1부분 둘레에 분포된 제1복수의 평평한 전극 요소를 포함하고, 하나 이상의 전극의 제2 세트는 피검자 신체의 제2 부분 둘레에 분포된 제2 복수의 평평한 전극 요소를 포함한다.

제1 방법의 일부 실시예에서, 표적 영역은 환자의 몸통에 위치하며, 하나 이상의 전극들의 제1 세트는 대상 영역 아래의 대상자의 몸통 주위에 위치되고, 하나 이상의 전극들의 제2 세트는 목표 영역 위의 환자의 몸통 둘레에 위치한다.

제1 방법의 일부 실시예에서, 표적 영역은 환자의 몸통에 위치하며, 하나 이상의 전극들의 제1 세트는 대상 영역 아래의 대상자의 몸통 주위에 위치하고, 하나 이상의 전극들의 제2 세트는 환자의 목 주위에 위치한다.

제1 방법의 일부 실시예에서, 대상 영역은 대상의 머리 부분에 위치하며, 하나 이상의 전극들의 제1 세트는 환자의 목 주위에 위치하고, 하나 이상의 전극들의 제2 세트는 환자의 머리 주위에 위치한다.

제1 방법의 일부 실시 양태에서, 표적 영역은 환자의 사지에 위치한다. 이들 실시예에서, 길이 축은 근위(proximal)에서 원위(distal) 방향으로 사지를 관통하며, 하나 이상의 전극들의 제1 세트는 타겟 영역에 인접한 위치에서 사지 주위에 위치하고, 상기 하나 이상의 전극들의 제2 세트는 상기 표적 영역에 대해 원위 위치에서 상기 사지 주위에 위치한다.

본 발명의 또다른 양상은 종양 처리장으로 피검자의 신체의 사지의 표적 영역을 치료하기 위한 제2 장치에 관한 것이다. 이 장치는 하나 이상의 용량 결합된 전극들의 제1 세트 및 하나 이상의 전극들의 제1 세트가 표적 영역에 인접한 위치에서 사지의 제1 측면을 부분적으로 둘러싸도록 피검자의 신체에 대하여 하나 이상의 전극들을 고정하도록 구성된 제1 기판을 포함한다. 이 장치는 또한 하나 이상의 용량성 결합된 전극들의 제2 세트 및 하나 이상의 전극의 제2 세트가 표적 영역의 말단에 있는 위치에서 사지의 제2 측면을 부분적으로 둘러싸도록 대상의 신체에 대해 하나 이상의 전극의 제2 세트를 고정하도록 구성된 제2 기판을 포함한다. 사지의 제2 측면은 사지의 제1 측면과 반대이다. 이 장치는 하나 이상의 용량적 결합된 전극들의 제3 세트 및 하나 이상의 전극들의 제3 세트가 표적 영역에서 가까운 위치에서 사지의 제2 측면을 부분적으로 둘러싸도록 하나 이상의 전극들의 제3 세트를 피검자의 신체에 고정하도록 구성된 제3 기판을 포함한다. 이 장치는 또한, 하나 이상의 용량 결합된 전극들의 제4 세트 및 하나 이상의 전극들의 제4 세트가 표적 영역에 대해 말단에서 하나 이상의 전극들의 제3 세트가 사지의 제1측면을 부분적으로 둘러싸도록 하나 이상의 전극들의 제4 세트를 상기 피검자의 신체에 대해 고정하도록 구성된 제4 기판을 포함한다.

제2 장치의 일부 실시예는 반복적이고 및 교번하는 순서로(a) 하나 이상의 전극들의 제1 세트와 제2 전극 사이에서 100-500 kHz의 주파수를 갖는 제1AC 전압을 생성하고,(b) 하나 이상의 전극들의 제3 세트와 하나 이상의 전극들의 제4 세트 사이에서 100-500 kHz의 주파수를 갖는 제2 AC 전압을 생성하도록 구성된 AC 전압 발생기를 더 포함한다. 이들 실시예의 일부에서, 제1및 제2 AC 전압 각각은 125-250 kHz의 주파수를 갖는다.

제2 장치의 일부 실시예에서, 하나 이상의 전극의 제 1, 제2, 제3 및 제4 세트 각각은 복수 개의 평평한 전극 요소를 포함한다. 이들 실시예의 일부에서, 제 1, 제2, 제3 및 제4 기판 각각은 플렉서블하다.

제2 장치의 일부 실시예에서, 사지는 팔이고, 제1및 제3 기판 각각은 팔꿈치에 대해 근위적으로 팔에 맞도록 형상화되고 치수화되며, 제2 및 제4 기판 각각은 팔꿈치에 대해 원위적으로 팔에 맞도록 형상화되고 치수화된다.

제2 장치의 일부 실시예에서, 사지는 다리이고, 제1및 제3 기판 각각은 무릎에 대해 가깝게 다리에 맞도록 형상화되고 치수화되며, 제2 및 제4 기판 각각은 무릎에 대해 멀게 다리에 맞도록 형상화되고 치수화된다.

본 발명의 또 다른 양태는 종양 처리장으로 피검자 신체의 사지에서 표적 부위를 치료하는 제2 방법에 관한 것이다. 이 방법은 표적 영역에 근접한(proximal) 위치에서 사지의 제1측면을 부분적으로 둘러싸도록 하나 이상의 전극의 제1 세트를 부착하는 단계와, 표적 영역에 떨어진(distal)인 위치에서 사지의 제1 면에 반대되는 사지의 제2 측면을 부분적으로 둘러싸도록 하나 이상의 전극들의 제2 세트를 부착하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 표적 영역에 근접한 위치에서 사지의 제2면을 부분적으로 둘러싸도록 하나 이상의 전극의 제3 세트를 부착하는 단계 및 표적 영역에 대해 떨어진 위치에서 사지의 제 1면을 부분적으로 둘러싸도록 하나 이상의 전극의 제4 세트를 부착하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 표적 영역을 통해 제1AC 전기장을 인가하기 위해 하나 이상의 전극의 제1 세트와 하나 이상의 전극의 제2 세트 사이에 100-500 kHz의 주파수를 갖는 제1AC 전압을 인가하는 단계를 포함하며, 제1AC 전기장의 세기는 표적 영역의 적어도 일부에서 적어도 1 V/cm의 전계 강도를 가지고, 제3 세트의 하나 이상의 전극과 제4 세트의 하나 이상의 전극 사이에 100-500kHz의 주파수를 갖는 제2 AC 전압을 인가하여 표적 영역을 통해 제2 AC 전기장을 가하는 단계를 포함하며, 제2 AC 전기장의 세기는 타겟 영역의 적어도 일부분에서 적어도 1V/cm의 전계 강도를 가진다. 이 방법에서, 제1AC 전압을 인가하는 단계 및 제2 AC 전압을 인가하는 단계는 반복적이고 교번하는 순서로 수행된다.

제2 방법의 일부 실시예에서, 하나 이상의 전극의 제 1, 제2, 제3 및 제4 세트 각각은 환자의 신체에 용량 결합된다. 이들 실시예의 일부에서, 제1및 제2 AC 전압 각각은 125-250 kHz의 주파수를 가진다.

제2 방법의 일부 실시예에서, 제1AC 전압을 인가하는 단계 및 제2 AC 전압을 인가하는 단계는 교번 시퀀스로 적어도 10,000 회 반복된다.

제2 방법의 일부 실시예에서, 사지는 팔이고, 하나 이상의 전극의 제1 세트 및 하나 이상의 전극의 제3 세트는 팔꿈치에 대해 가깝게 위치하며, 하나 이상의 전극들의 제2 세트 및 하나 이상의 전극들의 제4 세트는 팔꿈치에 대해 멀리 위치된다. 제2 방법의 일부 실시예에서, 사지는 다리이고, 하나 이상의 전극의 제1 세트 및 하나 이상의 전극의 제3 세트는 무릎에 대해 가깝게 위치하며, 하나 이상의 전극들의 제2 세트 및 하나 이상의 전극들의 제4 세트는 무릎에 대해 멀리 위치된다.

제2 방법의 일부 실시예에서, 하나 이상의 전극의 제 1, 제2, 제3 및 제4 세트 각각은 복수 개의 편평한 전극 요소를 포함한다.

본 실시예에 의하면 종래 기술로는 곤란하였던 길이방향 축을 가지는 신체에 대한 종양 치료장의 길이 방향 전달이 가능하여 종양을 치료할 수 있다는 장점이 제공된다.

도 1a 및 도 1b는 각각 환자의 두부 및 흉부 상에 전극 어레이의 통상적 인 위치 설정을 나타낸다.
도 2는 원통형 신체에 길이 방향 전기장을 발생 시키는데 길이 방향 전극 쌍이 사용될 수 있는 방법을 나타내는 개략도이다.
도 3a는 흉부 또는 복부에 전기장을 전달하기 위한 전극 어레이의 길이 방향 쌍의 위치를 도시한다.
도 3b는 복부에 전기장을 전달하기 위한 전극 어레이들의 길이 방향 쌍들의 위치 설정을 도시한다.
도 3c는 전기장을 팔의 일부에 전달하기 위한 전극 어레이의 길이 방향 쌍의 위치를 도시한다.
도 3d는 다리의 일부에 전기장을 전달하기 위한 전극 어레이의 길이 방향 쌍들의 위치를 도시한다.
도 3e는 전기장을 천막하 뇌(infratentorial brain), 뇌간(brain stem) 및 목에 전기장을 전달하기 위한 전극 어레이들의 길이방향 쌍들의 위치를 도시한다.
도 3f는 천막하 뇌, 뇌간 및 목에 전기장을 전달하기 위한 또 다른 실시예를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 흉부 또는 복부에 필드를 전달하기 위한 한 쌍의 전후방 어레이와 한 쌍의 길이 방향 어레이를 결합한 정면도 및 배면도이다.
도 4c 및 도 4d는 각각 흉부 또는 복부에 필드를 제공하기 위해 한 쌍의 길이 방향 어레이를 좌우 한 쌍의 횡 방향 어레이와 결합시키는 정면 및 배면도이다.
도 4e 및 도 4f는 흉부에 필드(field)을 전달하기 위해 대각선으로 배치된 한 쌍의 횡 방향 어레이와 한 쌍의 길이 방향 어레이를 결합한 정면 및 배면도이다.
도 4g는 천막하 뇌에 필드를 전달하기 위해 한 쌍의 길이 방향 어레이를 좌우 한 쌍의 횡방향 어레이와 결합한 배면도이다.
도 4H는 도 4G와 동일한 해부학적 위치에서 사용하기 위한 길이 방향 어레이를 위도 어레이와 결합하기 위한 다른 실시예의 배면도이다.
도 5a 및 도 5b는 흉부에 필드를 전달하기 위한 전방/후방 위도 어레이 및 좌우 위도 어레이와 함께 한쌍의 길이 방향 어레이를 결합한 정면 및 배면도이다.
도 5C 및도 5D는 흉부에 필드를 전달하기 위해 한 쌍의 길이 방향 어레이를 대각선으로 위치한 횡 방향 어레이의 두 쌍과 결합시킨 정면 및 배면도이다.
도 6A는 밴드 또는 벨트 형 전극 세트를 피사체에 부착하기에 적합한 제1구성을 나타낸다.
도 6B는 패널 형태의 전극 세트를 환자의 신체에 부착하기에 적합한 제2 구성을 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 각각 한 쌍의 길이 방향 어레이의 예를 위한 복수의 전극 요소 위치의 정면도 및 배면도를 도시한다.
도 7C 및 7D는 한 쌍의 전방/후방 위도 어레이들의 예를 위한 복수의 전극 요소들 위치의 정면 및 배면도를 각각 도시한다.
도 7E 및 도 7F는 좌우 한 쌍의 횡 방향 어레이의 예를 위한 복수의 전극 요소의 위치 설정의 정면도 및 후면도를 도시한다.
도 8은 유한 요소 시뮬레이션을 사용하여 연산된 도 7A/B의 포지셔닝을 사용한 6 개의 축 방향 슬라이스에 대한 전계 강도를 도시한다.
도 9A 및 9B는 각각 도 7A/B 포지셔닝에 따라 신체와 폐를 통한 길이 방향 필드 라인의 방향을 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 각각 2 쌍의 길이 방향 어레이를 사용하여 무릎에 필드를 전달하도록 의도된 실시예의 내측 및 외측을 각각 도시한다.

본 출원은 2016년 6월 30일에 출원된 미합중국 가출원 62/365986의 이익을 주장하며, 이는 본원에 참고로 인용된다.

아래에서 설명되는 실시예는 표적 영역에 길이 방향 필드를 생성하도록 구성된 적어도 한 쌍의 전극 어레이를 포함하여 A/P 및 R/L 전극을 사용하는 전술한 한계를 극복한다. 본 명세서에서 여기 사용된 것과 같이,(1) 신체의 머리 부분 및 주요 부분의 맥락에서, 길이 축은 전후 축(anterior-posterior axis) 및 횡축(lateral axis) 모두에 수직이고;(2) 다리 또는 팔의 맥락에서, 길이 축은 근위 - 말단 축(proximal-distal axis)이며;(3) "길이 방향 필드(longitudinal field)"이란 용어는 길이 축과 동일한 일반적인 방향으로 진행하는 필드를 말하며 길이 축과 정확히 평행한 필드에 국한되지 않고;(4) 길이 방향 필드를 생성하도록 설계된 전극 어레이는 "길이 방향 어레이"라고 불리며;(5) 피검자의 좌측 또는 우측 또는 피사체의 전후방 사이에서 일반적으로 형성되는 필드를 생성하도록 설계된 종래의 전극 어레이는 "횡 방향 어레이"로 언급된다.

길이 방향 필드를 생성하기 위해, 피검자의 신체 주위에 맞는 한 쌍의 고리 모양 또는 원호 모양의 전극 어레이가 사용될 수 있으며, 한 어레이는 다른 어레이 위에 배치된다. 일부 실시예에서, 어레이는 이들이 배치되는 신체 부분을 완전히 둘러싸는 링으로서 디자인된다. 다른 실시예에서, 어레이는 어레이가 배치되는 신체 부분을 부분적으로 둘러싸는 아크(예를 들어, 반원)로 설계된다. 상부 전극 어레이와 하부 전극 어레이 사이에 전압이 인가되면, 이들 사이에 발생하는 전계는 길이 방향으로 배향될 것이다.

도 2는 종 방향 필드가 신체에서 어떻게 생성 될 수 있는지에 대한 1 차 추정을 도시한 개략도이다. 본 실시예에서, 실린더(20)의 양끝의 얇은 링형 전극 링(21, 22) 사이에 AC 전압(25)이 인가될 때 고체 도전성 실린더 형 신체(20)의 전기장을 고려한다. 결과적으로 실린더(20) 내의 전기장은 필드 선(26)으로 표시된 바와 같이 실린더를 따라 길이 방향으로 거의 균일하게 향하고 또한 실린더(20)의 내부로 침투 할 것이다. 일부 실시예에서, 종양 처리장(TTField)의 전달을 위한 한 쌍의 전극 어레이는 피검자의 신체 주위에 끼워지고, 하나의 어레이가 다른 하나의 어레이 위에 배치된 두 개의 고리 형 어레이로서 설계 될 수 있다.

종양 처리장은 세포 분할 축과 평행 할 때보다 효과적이기 때문에 길이 방향 필드를 사용하면 상당한 이점을 얻을 수 있다. 결과적으로 필드가 적용되는 방향의 수를 늘리면 치료중인 종양(분할시 세포의 방향이 다를 수 있음)에 대한 효과가 증가 할 수 있다. 특히, 길이 방향 어레이을 사용하면 필드 분포와 피검자의 편안함을 동시에 최적화 할 수 있는 어레이 레이아웃을 위한 새로운 옵션이 제공된다.

도 3A 내지 3D는 인체의 상이한 부분에 종양 처리장을 전달하도록 설계된 전극 어레이의 길이 방향 쌍의 네 가지 예를 도시한다. 이들 실시예들 모두에서, 전극 어레이들의 각각은 전극 요소들이 환자 신체에 대해 고정되도록 구성되는 기판 상에 장착된 하나 이상의 전극 요소들을 포함하여, 전극 요소들이 각각의 신체 부분을 완전히 둘러싸도록 한다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 기판은 환자의 신체와의 적합성을 촉진시하도록 플렉서블(flexible) 하다. 플렉서블 기판 상에 개개의 전극 요소를 장착하기 위한 적절한 접근법의 일례가 도 6A 및 도 6B와 관련하여 이하에서 설명된다.

도 3A의 실시예에서, 예를 들어, 흉부 또는 복부에 필드를 전달하기 위해 의도된 실시예에서, 제1전극 어레이는 몸통 둘레(예를 들어, 피검자의 허리 위의) 위치(31)에 배치되고, 제2 전극 어레이는 피검자의 목 주위의 위치(32)한다. 도 3B의 실시예에서, 복부에 필드를 전달하기 위해 의도된 실시예에서, 제1전극 어레이는 몸통 둘레의(예를 들어, 피검자의 허리 위의) 위치(33)에 배치되고, 제2 전극 어레이는 34 위치 몸통 주위(예 : 복부 상단). 일 예로, 폐로 필드를 전달하기 위한 대안적인 실시예(도시되지 않음)에서, 제1전극 어레이는 가슴 아래에 배치되고(도 3B의 위치 34와 유사) 제2 전극 어레이는 피검자의 목(도 3A의 위치 32와 유사)을 둘러싸도록 배치된다.

도 3c의 실시예는, 예를 들어, 팔 부분에 필드를 전달하기 위한 것으로서, 제1전극 어레이는 표적 영역에 인접한 팔의 위치(35)에 배치되고, 제2 전극 어레이는 표적 영역에서 이격된 팔의 위치(36)에 위치시킨다. 팔꿈치 내의 표적 영역은 이들 위치(35, 36)의 위치를 조정함으로써 수용될 수 있다. 유사하게, 예를 들어 다리 일부분으로 필드를 전달하기 위한 도 3D 실시예에서, 제1전극 어레이는 목표 영역에 인접한 다리의 위치(37)에 배치되고, 제2 전극 어레이는 표적 영역에서 떨어진 다리의 위치(38)에 배치된다. 무릎 내의 표적 영역은 이들 위치(37, 38)의 위치를 조정함으로써 수용 될 수 있다.

천막하 뇌(infratentorial brain), 뇌간 및 목에 종양처리장을 전달하기 위해 의도된 도 3e의 실시예에서, 제1전극 어레이는 피검자의 목 주위의 위치(26)에 배치되고, 제2 전극 어레이는 피사체의 머리의 크라운에 가까운 위치(27)에 배치된다. 동일한 해부학 적 위치에 필드를 전달하도록 의도된 다른 실시예인, 도 3F 실시예에서, 제1전극 어레이는 피검자의 목 주위의 위치(28)에 배치되고, 제2 전극 어레이는 피 검체의 머리 상부의 위치(29)에 배치된다.

도 3 A 내지 3e에 도시된 실시예 각각은 다음과 같이 종양 처리장으로 피검자의 신체 내의 목표 영역을 치료하는 방법을 구현하는데 사용될 수 있다.(1) 피검자의 신체의 제1부분을 둘러싸도록 피검자 신체의 표적 영역의 길이 방향 전방 에 제1 세트의 하나 이상의 전극을 부착(2) 피검자 신체의 제2 부분을 둘러싸도록 상기 표적 영역의 길이 방향으로 후속하는 위치에서 하나 이상의 전극의 제2 세트를 상기 환자의 신체에 부착; 및(3) 제1AC 전기장이 표적 영역의 적어도 일부에서 적어도 1V/cm의 전계 강도를 갖도록 100 내지 500 ㎑의 주파수를 갖는 제1AC 전압을 하나 이상의 전극들의 제1 세트와 하나 이상의 전극들의 제2 세트 사이에 인가함. 몇몇 바람직한 실시예에서, 제1및 제2 세트의 하나 이상의 전극은 대상 본체에 용량 성으로 결합된다.

사용되는 해부학 적 위치에 따라, 길이 방향 어레이는 다음 이점 중 하나 이상을 제공 할 수 있다. 첫째, 길이 방향 어레이는 횡 방향 어레이보다 높은 필드 강도로 특정 대상 영역에 적용하게 할 수 있다. 예를 들어, 전통적인 횡방향 어레이만을 사용하여 폐 종양을 치료할 때, 대상의 측면에 있는 어레이는 겨드랑이 아래에 위치해야 한다. 결과적으로, 폐의 상엽의 전계 강도는 상대적으로 낮다. 대조적으로,(도 3A에 도시된 바와 같이) 허리 둘레 및 목 주위에 위치한 길이 방향 어레이는(도 8 및 도 9a-9b와 관련하여 후술되는 바와 같이) 폐 전체에 걸쳐보다 균일한 높은 전계 강도를 제공 할 수 있다.

둘째, 길이 방향 어레이는 특정 해부학 적 위치의 횡 방향 어레이보다 신체 윤곽에 더 잘 접착될 수 있다. 예를 들어, 흉부를 치료할 때 가슴에 놓인 횡 방향 어레이는 신체 윤곽(예 : 여성 유방의 경우)에 잘 밀착되지 않아 어레이와 신체의 전기 접촉 특성이 열화되어 종양에서의 필드의 강도가 감소한다. 이러한 상황에서 길이 방향 어레이를 통한 필드의 전기적 결합은 횡 방향 어레이를 통한 필드의 전기적 결합보다 우수한 커버리지를 제공 할 수 있다.

셋째, 환자의 신체에 배치된 큰 횡 방향 어레이는 특정 해부학 적 위치에서 움직임을 제한하거나 피험자에게 불쾌감을 줄 수 있다. 일 예로,(예를 들어,도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이) 흉부를 치료할 때, 피검자의 흉부에 배치된 큰 횡 방향어레이는 불편 함을 주거나 심지어 움직임을 제한 할 수 있다. 이러한 경우에, 필드를 전달하기 위해 한 쌍의 적절하게 설계된 길이 방향 어레이(예를 들어,도 3a에 도시된 바와 같이)를 사용하면 안락함을 향상 시키는데 도움이 될 수 있으며, 어레이가 목을 우회하는 하나의 어레이와 위 복부 또는 허리를 우회하는 하나의 어레이는 피험자가 사용하기에 더 편할 수 있다.

네 번째 중요한 이점은 길이 방향 어레이를 사용하여 생성된 전기장이 횡 방향 어레이(즉, 전후방 또는 측 방향으로 배치된 전극 어레이 세트)에 의해 생성된 전기장에 대략 수직이라는 것이다. 길이 방향 필드를 생성하도록 설계된 어레이(예를 들어,도 3A-3D에 도시된 바와 같이)는 표적 영역을 복수의 상이한 방향으로 필드로 처리하기 위해 횡 방향 전기장을 생성하도록 설계된 종래의 어레이와 결합 될 수 있어 치료의 효율을 항샹 시킬 수 있다. 길이 방향 어레이의 가용성은 또한 필드 분포 및 피사체 편안함을 최적화하는 전극 레이아웃을 찾기 위한 추가적인 자유도를 제공한다.

또한, 도 4a-4h는 한 쌍의 길이 방향 어레이(예를 들어,도 3A-F와 관련하여 상술한 것과 유사한)가 한 쌍의 횡방향 어레이와 결합된 예를 도시한다. 이러한 각각의 상황에서, 전극이 각각의 위치에 부착된 후에,(a) 종 방향 필드를 타겟 영역에 인가하기 위해 길이 방향으로 배열된 제1 및 제2 전극 세트 사이에 AC 전압이 인가되고( b) 타겟 영역에 횡 방향 전기장을 인가하기 위해 횡방향으로 배열된 제3 및 제4 전극 세트 사이에 AC 전압이 인가된다. 바람직하게는, AC 전압의 주파수는 100 내지 500 kHz이며, 일부 바람직한 실시예에서, 주파수는 125 내지 250 kHz이다. 일부 바람직한 실시예(예를 들어, 췌장암 및 특정 유형의 폐암을 치료하기 위한)에서, 주파수는 140 내지 160 kHz이다. 일부 바람직한 구체 예(예를 들어, 난소 암 치료 용)에서, 빈도는 190 내지 210 kHz이다. 바람직하게는, 타겟 영역에 인가된 전기장의 각각은 적어도 1 V/cm의 전계 강도를 갖는다.

예를 들어, 흉부에 필드를 전달하기 위해 의도된 도 4A/B 실시예에서, 길이 방향 어레이는 피검자의 허리 바로 위의 위치(31)에 배치된 제1전극 어레이와, 피사체의 목 주위의 위치(32)에 배치된 제2 전극 어레이로 구현된다. 또한, 횡 방향 어레이는 피검자의 가슴상의 위치(41)에 배치된 제3 전극 어레이 및 피검자의 등의 위치(42)에 배치된 제4 전극 어레이를 구비한다. 이 실시예에서, 횡 방향 필드의 필드 라인의 방향은 전방에서 후방으로 진행할 것이다.

예를 들어 흉부에 필드를 전달하기 위한 도 4c/D 실시예에서, 길이 방향 어레이는 도 4a/4b에 도시된 것과 동일한 방식으로 구현된다. 횡 방향의 어레이는 피검자 우측의 위치(43)에 배치된 제3 전극 어레이 및 피검자 좌측의 위치(44)에 배치된 제4 전극 어레이로 구현된다. 이 실시예에서, 횡 방향 필드의 필드 라인의 방향은 측면에서 측면으로 움직일 것이다.

예를 들어, 흉부에 필드를 전달하기 위한 도 4E/F의 실시예에서, 길이 방향 어레이는 도 4A/4B와 동일한 방식으로 구현된다. 그러나, 횡 방향 어레이는 피검자 가슴의 좌측의 위치(45)에 배치된 제3 전극 어레이 및 피사체의 우측의 위치(46)에 배치된 제4 전극 어레이로 구현된다. 이 실시예에서, 횡 방향 필드의 필드 라인의 방향은 전방에서 후방으로 피사체의 가슴을 통해 대각선으로 진행할 것이다.

예를 들어 종양 처리장을 천막하 뇌(infratentorial brain)에 전달하기 위해 의도된 도 4G의 실시예에서, 길이 방향 어레이는 피검자의 목 주위의 위치(26)에 배치된 제1전극 어레이와, 피검자의 머리의 크라운(crown)에 인접한 위치(27)에 배치된 제2 전극 어레이로 구현된다. 또한, 횡 방향 어레이는 피검자의 머리 좌측의 위치(47)에 배치된 제3 전극 어레이 및 피검자의 머리 우측의 위치(48)에 배치된 제4 전극 어레이를 구비한다. 이 실시예에서, 횡 방향 필드의 필드 라인의 방향은 측면에서 측면으로 움직일 것이다. 대안 적으로, 횡 방향 어레이는 피검자 머리의 전방 및 후방의 위치에 배치된 제3 및 제4 전극(도시되지 않음)을 사용하여 제공 될 수 있다.

도 4h의 실시예는 길이 방향 어레이가 제1전극 어레이가 피검자의 목 주위의 위치(28)에 배치되고, 제2 전극 어레이가 피검자의 머리 상부의 위치(29)에 배치되는 것을 제외하고는 도 4G의 실시예와 유사하다.

전술한 실시예에 부가하여, 도 4a-4h에 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 배치된 한 쌍의 어레이를 한 쌍의 횡 방향으로 배치된 어레이와 결합시키는 다양한 대안적인 구성이 관련 기술 분야의 당업자에게 자명한 바와 같이 해부학 적 위치의 넓은 범위에서 사용하기 위해 쉽게 구상 될 수 있다 .

도 5a 내지 도 5d는 한 쌍의 길이 방향 어레이(예를 들어,도 3A-F와 관련하여 상술한 것과 유사한)가 2 쌍의 위도 어레이와 결합된 예를 도시한다. 이러한 각각의 상황에서,(a) AC 전압은 타겟 영역에 길이 방향 필드를 인가하기 위해 길이 방향으로 배열된 제1전극 세트와 제2 전극 세트 사이에 인가되고,(b) 타겟 영역에 제1횡 방향 필드를 인가하기 위해 횡 방향으로 배열된 제3 및 제4 전극 세트 사이에 AC 전압이 인가되는 단계와(c) 타겟 영역에 제2 횡 방향 필드를 인가하기 위해 횡 방향으로 배열된 제5 및 제6 전극 세트 사이에 AC 전압이 인가된다. 제1횡 방향 필드와 제2 횡 방향 필드 사이의 각도는 바람직하게는 60 ㅀ와 120 ㅀ 사이이며, 가장 바람직하게는 가능한 한 90 ㅀ에 가까운 각도이다. 세 방향들 중 어느 두 방향 사이에 표적 영역에 인가되고 있는 필드의 방향을 반복적으로 전환하기 위하여(a) 단계와(b) 단계 및(c) 단계을은 교번하여 반복된다. 일부 실시예에서, 스위칭 속도는 0.25와 2 초 사이이다. 치료는 바람직하게는 한 번에 수 시간 동안 진행되기 때문에, 이들 단계(a),(b) 및(c) 각각은 바람직하게는 적어도 10,000 회 반복된다.

흉부에 필드를 전달하기 위해 의도된 도 5A/B 실시예에서, 길이 방향 어레이는 피검자의 허리 위의 위치(31)에 배치된 제1전극 어레이와, 피검자의 목 주변의 위치(32)에 배치된 제2 전극 어레이로 구현된다. 또한, 제1횡 방향 어레이에는 피검자의 가슴상의 위치(41)에 배치된 제3 전극 어레이 및 피검자의 등의 위치(42)에 배치된 제4 전극 어레이가 제공되어 앞에서 뒤 방향으로 형성되는 필드 라인을 갖는 제1 횡 방향 필드를 발생시킨다. 제3 횡 방향 어레이는 측면에서 측면으로 형성되는 횡 방향 필드를 가지는 제2 횡 방향 필드를 형성하도록 피검자의 신체의 우측의 위치 51에 배치된 제5 전극 어레이와 피검 체의 좌측상의 위치(52)에 배치된 제6 전극 어레이를 구비한다.

도 5C/D 실시예는 제3 및 제4 전극 어레이가 피사체의 전방 및 후방 각각의 위치(55 및 56)에 배치된다는 점을 제외하고는 도 5A/B의 실시예와 유사하다. 제5 및 제6 전극 어레이는 피사체의 전방 및 후방의 위치 57 및 58에 각각 배치된다. 이 실시예에서, 제1횡 방향 필드는 전방 우측에서 좌측 후방으로 이어지는 필드 라인을 가질 것이다; 제2 횡 방향 필드에는 앞 좌측에서 뒤 우측으로 이어지는 필드 라인을 가질 것이다. 제1횡 방향 필드와 제2 횡 방향 필드 사이의 각도는 바람직하게는 60 ㅀ와 120 ㅀ 사이이며, 가장 바람직하게는 가능한 한 90 ㅀ에 가까운 각도이다.

여기서 다시, 위에서 도 5A-5D와 관련하여 설명된 두 실시예들에 덧붙여 관련 기술 분야의 당업자에게 명백한 바와 같이, 한 쌍의 길이 방향으로 위치한 어레이를 2 쌍의 횡 방향으로 배치된 어레이와 결합시키는 다양한 대안적인 구성이 광범위한 해부학 적 위치에서 사용하기 위해 쉽게 구상 될 수 있다.

도 3-5의 논의에서는 피검자의 신체에 위치하는 다양한 전극 세트의 위치를 설명하지만 이러한 전극 세트의 구성은 설명하지 않는다. 이들 전극 세트를 구현하기 위한 도 6A 및 6B에 도시된 다양한 구성이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도 6a는 한 세트의 전극(60)을 피검자에 고정하기에 적합한 제1구성을 나타낸다. 이 실시예에서, 각 전극 세트(60)는 밴드형 기판(62) 상에 장착된 복수의 개별 전극 요소(61)를 포함한다. 밴드형 기판(62)은 그것이 사용될 특정 신체 부분 상에 맞도록 형상화되고 치수가 정해진다. 예를 들어,도 3A의 위치(31)에 도시된 길이 방향 어레이에 대해, 기판(62)은 벨트와 유사한 플렉서블 기판이다; 도 3a에서 위치(32)에 도시된 길이 방향 어레이에 대해, 기판(62)은 초커와 유사한 플렉서블 기판이다; 도 3e에서, 위치(27)에 도시된 길이 방향 어레이에 대하여, 기판(62)은 헤드 밴드와 유사한 플렉서블 기판이다. 기판(62)의 역할은 피검자의 피부에 대해 개별 전극 요소(61)를 유지하여 이들 요소가 피부에 양호하게 접촉하게하는 것이다. 선택적으로, 전도성 겔이 전극 요소(61)와 피술자 피부 사이에 도포 될 수있다.

일부 실시예에서, 각각의 개별 전극 요소(61)는 종래의 Novocure TTF-100L 변환기 어레이에 사용된 전극 요소와 같은 높은 유전 상수를 갖는 디스크 형 용량 결합 전극이다. 다른 실시예에서, 복수의 개별 전극 요소(61)를 사용하는 대신에 단일 전극 요소(도시되지 않음)가 사용될 수 있으며,이 경우 단일 전극 요소는 바람직하게는 피검자의 신체의 특정 부분에 맞추어 굽은 모양을 가지거나 혹은 플렉서블하다.

전극(60)의 각 세트 내의 개별 전극 요소(61)는 적절한 배선(63)을 사용하여 함께 배선된다. 예를 들어, 개별 전극 요소(61)는 병렬, 직렬 또는 병렬/직렬 조합으로 배선 될 수 있다. 선택적으로,이 배선(63)은 커넥터(64)에서 종결 될 수 있다. 이 커넥터(64)는 AC 신호 발생기(65)가 2 세트의 전극들 사이에 전압을인가 할 수 있도록 AC 신호 발생기(65)와 전극 세트(60)를 연결하는데 사용될 수 있다.

도 6B는 패널 형 전극 세트(60 ')를 피사체에 부착하기에 적합한 제2 구성을 도시한다. 이 구성은 패널 형 기판(62 ') 상에 장착된 복수의 개별 전극 요소(61)를 포함한다. 이 도면의 배선(63) 및 커넥터(64) 도 6B의 실시예는 도 6A의 대응하는 구성 요소와 유사하다. 도 6B 실시예는(도 4 내지 도 5에 도시된) 위치(41-58)에서의 배치 및 이들 실시예와 관련하여 전술한 횡 방향 필드의 생성에 가장 적합하다.

복수의 개별 전극 요소를 장착하기위한 다양한 대체 기판 구성은 전극 요소가 위치되는 해부학 적 위치에 기초하여 당업자에게 명백 할 것이다. 도 7a 내지도 7f는 이러한 3 가지 구성에서 전극 요소의 위치를 도시한다. 도 7A/B(각각 정면 및 배면도를 도시 함)에 도시된 길이 방향 전극 세트(71, 72)에 대한 전극 요소를지지하는 기판은, 도 6A에 도시된 밴드형 구성과 유사 할 것으로, 관련 인체 구성에 알맞은 크기로 스케일 될 수 있다. 도 7C/D(각각 정면 및 배면을 도시함)에 도시된 전/후방 횡 방향 전극 세트 73/74)에 대한 전극 요소 및 도 7E/F(각각 정면 및 배면을 도시함)에 도시된 우측/좌측 횡 방향 전극 세트들 를 지지하는 기판은 도 6B에 도시된 패널 형태 구조와 유사할 것으로, 관련 인체 구성에 알맞은 크기로 스케일 될 수 있다. 도 7A/B, 7C/D 및 7E/F로 예시된 세 전극 구성을 조합하고, 세 전극쌍들에 필드를 순환시킴으로써 서로 다른 세 가지 방향의 필드를 제공하여 환자의 편안함을 유지하면서 폐의 상부 엽의 우수한 필드 커버리지를 제공 할 수 있다.

유한 요소법 계산은 길이 방향 어레이들이 관련 해부 구조에 효과적인 침투를 제공 할 수 있음을 보여준다. 일 실시예에서, 다수의 세라믹 디스크형 전극 요소는 허리에 대응하는 제1 위치(71) 및 도 7A/B에 도시된 바와 같은 사실적인 계산 팬텀의 목에 대응하는 제2 위치(72)에 분포된다.

도 8은 폐를 통해 일정한 수직 간격으로 이격된 축 방향 슬라이스(81-86)에 대해, 유한 요소 시뮬레이션을 사용하여 계산된 바와 같이, 이 예의 전계 강도를 도시한다. 이 시뮬레이션은 세로 어레이를 사용하여 대부분의 폐에서 1-4 V/cm 전계 강도 사이의 전계 강도를 얻을 수 있음을 보여준다. 또한, 도 9 a/b는 이 시뮬레이션을 위해 신체와 폐를 각각 가로 지르는 세로 필드의 필드 라인의 방향(91)을 도시한다. 이 도면들을 해당 필드 선의 길이 방향 특성을 보여준다.

경우에 따라 적어도 한 쌍의 세로 어레이를 사용하는 것이 종양 처리장ㅇㄹ 사용하여 종양을 치료하는 유일한 방법 일 수 있다. 예를 들어, 종양이 무릎이나 팔꿈치와 같은 관절에 있는 경우, 전극의 측면 세트 만 사용하면 피험자의 이동성을 크게 저해 할 수 있다.

도 10a 및 도 10b는 이 이동성 문제를 극복한 2 쌍의 종 방향 어레이를 사용하여 무릎에 필드를 전달하도록 의도된 실시예의 내부 및 외부 도면을 각각 도시한다. 이 실시예에서, 제1 기판은 다리에 대해 제1 세트의 하나 이상의 전극을 고정하여 무릎에 인접한 위치(101)에서 다리의 전방 측을 부분적으로 둘러싸고, 제2 기판은 다리에 대향하는 제2 세트의 하나 이상의 전극을 고정하여 무릎의 말단 인 위치(102)에서 다리의 후방 측을 부분적으로 둘러싸고, 제3 기판은 다리에 대향하는 하나 이상의 전극들의 제3 세트를 고정하여 무릎에 인접한 위치(103)에서 다리의 후방 측을 부분적으로 둘러싸고, 제4 기판은 다리에 대해 제4 세트의 하나 이상의 전극을 고정하여 무릎에서 떨어진 위치(104)에서 다리의 전방 측을 부분적으로 둘러싸도록 한다.

위치(101-104)에서의 전극들의 각각의 세트는 양호하게는 다리의 윤곽과 일치하는 개방 호(open arc)와 같은 형상이다. 이러한 원호 형상은 도 6A와 관련하여 전술한 바와 같이 복수의 개별 전극 요소가 장착되는 플렉서블 기판을 사용하여 달성 될 수 있다. 대안 적으로, 아크 형상은 하나 이상의 전극 요소가 장착되는 강성 기판을 사용하여 달성 될 수 있다. 전극 어레이에 개방형 아크 구성을 사용하는 경우, 필드가 신체를 관통하도록 하기 위해 신체 부위의 반대 측면에 어레이를 배치하는 것이 중요하다. 주어진 전극 쌍의 양쪽 호가 신체의 동일한 면에 놓여지면 상당한 전계가 신체의 표면 영역에서만 발달 될 수 있다.

이 실시예에서, 제1 AC 전압은 위치(101)에 부착된 전극 세트와 위치(102)에 부착된 전극 세트 사이에 인가되어, 파선(106)의 일반적인 방향으로 흐르는 필드 라인을 갖는 전계를 유도한다. 이어서, 위치(103)에 부착된 전극 세트와 위치(104)에 부착된 전극 세트 사이에 제2 AC 전압이인가되어, 점선(107)의 일반적인 방향으로 흐르는 필드 라인을 갖는 전계가 생성된다. 이 구성은 교차점을 통해 X 자 모양을 형성하는 두 개의 전기장을 초래한다. 이들 2 개의 필드(106, 107)의 방향이 수직이 아니어도, 이들 필드 사이의 각도는 단일 방향 필드에 대해 개선된 결과를 제공하기에 충분히 클 것이다. 바람직하게는, 제1및 제2 AC 전압의 주파수는 100 내지 500 kHz이다. 일부 바람직한 실시예에서, 이 주파수는 125 내지 250 kHz이다. 바람직하게는, 2 개의 전기장의 세기는 타겟 영역의 적어도 일부분에서 적어도 1 V/cm이다.

대안적인 실시예에서, 관절의 위 및 아래에 위치된 한 쌍의 길이 방향 어레이를 관절의 측면에 배치된 한 쌍의 횡 방향 어레이와 결합하여 무릎을 치료할 수 있다. 이들 실시예에서, 길이 방향 어레이는(예를 들어, 도 3d에 도시된 바와 같이) 다리를 완전히 둘러싸거나(예컨대, 도 10과 관련하여 전술한 바와 같이) 다리를 부분적으로 둘러쌀 수 있다.

도 10과 관련하여 위에서 설명된 동일한 개념들이, 관련 치수에 대한 적절한 변경이 이루어진 경우 팔꿈치의 또는 다른 관절에 적용될 수 있다.

몇몇 경우들(예를 들어,도 3A-3F 실시예들)에서, 어레이들은 그들이 배치되는 신체 부분을 완전히 피하도록 설계되고, 다른 경우들(예컨대,도 10a 및도 10b의 실시예들)에서, 어레이는 그들이 배치되는 신체 부분을 완전히 우회하지 않는 개방 호(open arc)로서 설계된다. 그러나 두 어레이 구성 모두에서 각 어레이는 길이 축을 따라 다른 위치에 있어야 한다.

종양치료장은 필드 생성 장치에 의해 생성된 전기장을 신체에 용량 결합시키는 전극 어레이를 통해 전달될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 7,715,921 호에 기술된 어레이 디자인 구조는 길이 방향 어레이의 설계에 통합 될 수 있다. 전극 어레이는 또한 미국 특허 제 8,715,203 호에 기술된 바와 같이 피검자의 피부에 대항하여 배치되도록 설계된 복수의 세라믹 요소를 포함하는 복합 전극으로서 설계 될 수 있다.

일부 실시예에서, 어레이는 얇은 전도성 겔을 통해 신체에 연결된 높은 유전 상수를 갖는 한 세트의 세라믹 디스크로서 설계된다. 각 어레이의 디스크는 플렉스 와이어(flex wire)를 통해 전기적으로 상호 연결되며, 접착 테이프는 디스크 위에 배치되어 어레이가 피사체에 단단히 부착되도록 한다. 길이 방향 어레이를 만드는 구성 요소는 Optune ™을 사용하여 머리에 종양 치료장을 전달하는 구성 요소와, NovoTTF-lOOL을 사용하여 종양 치료장을 몸통에 전달하는 데 현재 사용되는 구성 요소와 유사 할 수 있다. 세라믹 요소는 병렬, 직렬 또는 병렬 및 직렬의 임의의 조합으로 배선 될 수있다(예를 들어, 병렬로 연결된 3 개의 그룹, 각 그룹은 직렬로 연결된 3 개의 디스크를 포함한다).

선택적으로, 어레이 레이아웃의 설계는 유한 요소 시뮬레이션의 도움으로 수행 될 수 있으며, 이는 길이 방향 어레이의 특정 디자인이 산출 할 예상 필드 분포를 계산하는 데 사용될 수 있다. 이러한 디자인은 타겟 영역에 최대 전계 강도를 전달하도록 최적화 될 수 있다.

선택적으로, 각 어레이의 디스크는 서로 다른 크기의 피사체에 맞추도록 연결될 수 있다 (예를 들어, 각각의 어레이는 소수의 디스크를 갖는 다수의 연결된 패치를 포함 할 수 있거나, 디스크는 플렉시블 커넥터로 연결될 수 있다).

상기 실시예는 인간 대상과 관련하여 기술되었지만, 관련 기술 분야의 당업자에게 명백 할 적절한 변형을함으로써 다른 동물(예를 들어, 개, 말 등)에도 사용될 수 있다.

본 발명은 특정 실시예를 참조하여 개시되었지만, 첨부된 청구 범위에서 정의된 바와 같이, 본 발명의 영역 및 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시예에 대한 다수의 수정, 변경 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예들에 한정되지 않으며, 이하의 청구 범위의 언어 및 그 등가물에 의해 정의된 전체 범위를 갖는다.

16, 19: 전방 위치 14, 17: 우측 위치
15, 18: 좌측 위치 20: 실린더
21, 22: 전극 링
26: 목 주의 위치 27: 머리의 크라운에 가까운 위치
28: 목 주의 위치 29: 머리 상부의 위치
31: 몸통 둘레 위치 32: 목 주위 위치
33: 몸통 둘레 위치 34: 몸통 주위 위치
35: 표적 영역에 인접한 팔의 위치 36: 표적 영역에 이격된 팔의 위치
37: 표적 영역에 인접한 다리의 위치 38: 표적 영역에 이격된 다리의 위치
41: 가슴상의 위치 42: 등의 위치
43: 우측의 위치 44: 좌측의 위치
45: 가슴의 좌측의 위치 46: 우측의 위치
47: 머리 좌측의 위치 48: 머리 우측의 위치
51: 우측 위치 52: 좌측 위치
55: 전방 위치 56: 후방 위치
57: 전방 위치 58: 후방 위치
60: 한 세트의 전극 61: 전극 요소
62: 밴드형 기판 63: 배선
64: 커넥터 65: 교류 신호 발생기
71, 72: 길이 방향 전극 세트 73, 74: 전/후방 횡 방향 전극 세트
81-86: 축방향 슬라이스 101: 무릎에 인접한 위치
102: 무릎에 말단인 위치 103: 무릎에 인접한 위치
104: 무릎에서 떨어진 위치

Claims

피검자의 신체내의 표적 영역을 종양처리장(TTFields)으로 치료하는 장치로, 상기 표적 영역은 길이 방향 축을 가지는 상기 피검자의 신체의 일부에 위치하고, 상기 장치는:
하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제1 세트;
상기 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제1 세트가 길이 방향으로 상기 표적 영역 앞의 위치에서 상기 피검자의 신체의 제1 부분을 둘러싸도록 상기 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제1 세트를 상기 피검자의 신체에 대하여 고정하도록 구성된 제1 기판;
하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제2 세트;
상기 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제2 세트가 길이 방향으로 상기 표적 영역 뒤의 위치에서 상기 피검자의 신체의 제2 부분을 둘러싸도록 상기 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제2 세트를 상기 피검자의 신체에 대하여 고정하도록 구성된 제2 기판;
하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제3 세트;
상기 표적 영역의 제1 측면상의 상기 피검자의 신체에 대하여 길이 방향으로 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제1 세트와 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제2 세트 사이에서 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제3 세트를 고정하도록 구성된 제3 기판;
하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제4 세트 및
상기 표적 영역의 상기 제1 측면과 반대 방향인 제2 측면상의 상기 피검자의 신체에 대하여 길이 방향으로 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제1 세트와 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제2 세트 사이에서 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제4 세트를 고정하도록 구성된 제4 기판을 포함하고,
상기 장치는,
(a) 상기 하나 이상의 전극들의 제1 세트와 상기 하나 이상의 전극들의 제2 세트 사이에서 100 - 500kHZ의 주파수를 가지는 교류 전압과
(b) 상기 하나 이상의 전극들의 제3 세트와 상기 하나 이상의 전극들의 제4 세트 사이에서 100 - 500kHZ의 주파수를 가지는 교류 전압을 반복 및 교번하는 순서로 생성하는 교류 전압 발생기를 더 포함하고,
상기 교류 전압을 수신함에 따라 상기 하나 이상의 전극들의 제1 세트와 상기 하나 이상의 전극들의 제2 세트는 제1 전기장을 형성하고, 상기 하나 이상의 전극들의 제3 세트와 상기 하나 이상의 전극들의 제4 세트는 제2 전기장을 형성하며,
상기 제1 전기장 및 상기 제2 전기장은 서로 교차하여 상기 표적 영역에서 X 형태를 형성하는 장치.
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제1항에 있어서,
상기 장치는,
상기 장치는,
(a) 상기 하나 이상의 전극들의 제1 세트와 상기 하나 이상의 전극들의 제2 세트 사이에서 125 - 250kHZ의 주파수를 가지는 교류 전압과
(b) 상기 하나 이상의 전극들의 제3 세트와 상기 하나 이상의 전극들의 제4 세트 사이에서 125 - 250kHZ의 주파수를 가지는 교류 전압을
반복적 및 교번하는 순서로 생성하도록 구성된 교류 전압 발생기를 더 포함하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 전극들의 제1 세트는 제1 복수의 평평한 전극 요소들을 포함하고,
상기 하나 이상의 전극들의 제2 세트는 제2 복수의 평평한 전극 요소들을 포함하는 장치.
제4항에 있어서,
각각의 상기 제1 및 상기 제2 기판은 플렉서블(flexible)한 장치.
제1항에 있어서,
각각의 상기 제1 및 제2 기판은 상기 피검자의 신체의 몸통 둘레에 맞도록 형성되고 치수화된 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 기판은 상기 피검자의 신체의 몸통 둘레에 맞도록 형성되고 치수화되고,
상기 제2 기판은 상기 피검자의 목 둘레에 맞도록 형성되고 치수화된 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 기판은 상기 피검자의 목 둘레에 맞도록 형성되고 치수화되고,
상기 제2 기판은 상기 피검자의 머리 둘레에 맞도록 형성되고 치수화된 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 기판은 상기 피검자의 목 둘레에 맞도록 형성되고 치수화되고,
상기 제2 기판은 상기 피검자의 머리에 맞도록 형성되고 치수화된 장치.
제1항에 있어서,
각각의 상기 제1 및 제2 기판은 상기 피검자의 신체의 사지(limb) 둘레에 맞도록 형성되고 치수화된 장치.
제1항에 있어서,
상기 장치는
하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제5 세트;
상기 표적 영역의 제3 측면상의 상기 피검자의 신체에 대하여 길이 방향으로 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제1 세트와 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제2 세트 사이에서 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제5 세트를 고정하도록 구성된 제5 기판;
하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제6 세트 및
상기 표적 영역의 상기 제3 측면과 반대 방향의 제4 측면상의 상기 피검자의 신체에 대하여 길이 방향으로 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제1 세트와 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제2 세트 사이에서 하나 이상의 용량적으로 결합된 전극들의 제6 세트를 고정하도록 구성된 제6 기판을 더 포함하는 장치.
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종양치료장(TTFields)을 이용하여 피검자의 표적 영역을 치료하는 장치로, 상기 장치는:
신체 부위를 길이 방향으로 상기 표적 영역 앞 및 뒤로 완전히 둘러싸도록 구성된 링형 전극 어레이들의 제1 쌍으로, 링형 상기 전극 어레이들의 제1 쌍은 각각:
하나 이상의 전극들의 세트; 및
대상의 신체에 대해 상기 하나 이상의 전극 세트를 유지하도록 구성된 기판을 포함하고,
전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 상기 하나 이상의 전극들의 세트들 사이에 100-500kHz의 주파수를 갖는 교류 전압을 생성하도록 구성된 교류 전압 생성기를 포함하며,
상기 교류 전압 생성기는, 상기 표적 영역을 통해 길이 방향으로 이어지는 필드 라인으로 제1 전기장을 인가하고, 상기 제1 전기장은 적어도 1 V/cm의 전계 강도를 가지고,
상기 장치는,
전극 어레이의 제1 쌍 사이에 길이 방향으로 배열되도록 구성된 전극 어레이들의 적어도 하나의 제2 쌍을 더 포함하며, 상기 전극 어레이의 적어도 하나의 제2 쌍 각각은:
하나 이상의 전극 세트; 및
대상의 신체에 대해 하나 이상의 전극 세트를 유지하도록 구성된 기판을 포함하고
상기 교류 전압 생성기는, 반복 및 교번하는 순서로, 상기 표적 영역에 길이(longitudinal) 방향으로 이어지는 필드 라인으로 제1 전기장이 인가되도록 전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 상기 하나 이상의 전극들의 세트들 사이에 100-500kHz의 주파수를 갖는 교류 전압을 생성하고, 상기 표적 영역에 폭(latitudinal) 방향으로 이어지는 필드 라인으로 제2 전기장을 인가하도록 제2 전극 어레이들의 상기 적어도 하나의 쌍의 상기 하나 이상의 전극들의 세트들 사이에 100-500kHz의 주파수를 갖는 교류 전압을 생성하도록 구성되며, 상기 제2 전기장은 1 V/cm의 전계 강도를 가지는 장치.
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제25항에 있어서,
상기 전극 어레이들의 제1 쌍의 상기 하나 이상의 전극들의 세트들과 상기 제2 전극 어레이의 상기 적어도 하나의 쌍의 상기 전극들의 세트들 사이의 교류 전압 전환은 0.25초 내지 2초의 전환 속도로 수행되는 장치.
제25항에 있어서,
상기 장치는,
상기 제2 전극 어레이들의 제1 및 제2 쌍들을 포함하고,
전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 상기 하나 이상의 전극들 세트들과
제2 전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 하나 이상의 전극들의 세트들 및
전극 어레이들의 상기 제2 쌍의 하나 이상의 전극들의 세트들 사이의 교류 전압 전환은 0.25초 내지 2초의 전환 속도로 수행되는 장치.
제25항에 있어서,
상기 교류 전압은, 125 - 250kHz의 주파수를 가지는 장치.
제25항에 있어서,
전극 어레이들의 제1 쌍의 상기 기판들은 플렉서블한 장치.
제25항에 있어서,
전극 어레이들의 적어도 하나의 제2 쌍의 기판들은 플렉서블한 장치.
제25항에 있어서,
전극 어레이들의 상기 제1 쌍 각각은 복수의 전극들을 포함하는 장치.
제25항에 있어서,
상기 전극 어레이들의 적어도 하나의 제2 쌍 각각은 복수의 전극들을 포함하는 장치.
제25항에 있어서,
상기 표적 영역은 사지(limb)이고,
(i) 상기 사지는 팔꿈치를 가지는 팔이고, 상기 전극 어레이들의 제1 쌍의 기판은 상기 팔꿈치의 앞과 뒤에서 길이 방향으로 상기 팔에 맞도록 모양과 치수가 지정되거나,
(ii) 상기 사지는 무릎을 가지는 다리이고, 상기 전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 기판은 상기 무릎 앞과 뒤에 길이 방향으로 다리에 맞도록 모양과 치수가 지정된 장치.
제25항에 있어서,
상기 표적 영역은 흉부 또는 복부이고,
(i) 전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 어느 하나의 기판은 몸통 둘레에 맞도록 모양과 치수가 지정되고, 전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 다른 하나의 기판은 목 둘레에 맞도록 형상과 치수가 지정되거나,
(ii) 전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 상기 기판은 상기 몸통 둘레에 맞도록 형상과 치수가 지정된 장치.
제25항에 있어서,
전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 어느 하나는 상기 대상체의 목 둘레에 맞추어 형상 및 치수가 지정되고,
전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 다른 하나는 상기 대상체의 머리 둘레에 맞추어 형상 및 치수가 지정된 장치.
제25항에 있어서,
전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 어느 하나는 대상체의 신체의 목 둘레에 맞도록 형상 및 치수가 지정되고,
전극 어레이들의 상기 제1 쌍의 다른 하나는 대상체의 머리에 맞도록 형상과 치수가 지정된 장치.
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