植入型电极装置及电场治疗系统的制作方法
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种植入型电极装置及电场治疗系统。
背景技术：
1、胶质瘤是颅内最常见的恶性肿瘤，是一种来源于神经系统胶质细胞和神经元细胞的肿瘤的统称，占颅内肿瘤总病发数量的40％至50％。胶质母细胞瘤患者的中位生存期在14.6个月至17个月之间，是一种严重影响人类健康与生活质量的恶性病。目前针对胶质瘤的治疗仍以手术切除为主，但是由于该肿瘤呈现弥漫性生长，肿瘤与正常组织之间没有清晰的界限，为了保护正常生理功能，在实际中较难做到全部切除。临床上也发现，该肿瘤手术后复发概率高、预后差。最重要的是，颅内有血脑屏障的阻挡，绝大部分药物难以跨越血脑屏障针对肿瘤施加作用。
2、肿瘤电场治疗是通过低强度、中频的交流电场，作用于增殖癌细胞的微管蛋白，干扰肿瘤细胞有丝分裂，从而抑制肿瘤生长，使受影响的癌细胞凋亡。因此，肿瘤电场治疗作为一种新的治疗方式，得到了医师的广泛关注和认可。一项针对新诊断胶质母细胞瘤患者的国际ⅲ期多中心临床研究显示，与单用替莫唑胺(tmz)化疗相比，肿瘤电场治疗与tmz联合治疗明显改善了患者的无进展生存期(pfs)和总生存期(os)。研究证实，肿瘤电场治疗与替莫唑胺联合使用治疗新发胶质母细胞瘤，患者的五年总生存率(os)由5％提升至13％，患者的中位总生存期由16个月延长至20.9个月。肿瘤电场治疗表现出的效果与依从性密切相关，高依从性的患者中位生存期显著延长。
3、目前已临床应用的肿瘤电场治疗设备中关键核心部件电极为外置式的，其主要结构如附图1所示，当患者的大脑中存在肿瘤103时，现有技术中一种常用的治疗方式是将贴附式电极101贴附在患者的头皮104上。从临床结果、医师与患者调研，及综合分析得知，外置式电极方案有以下不足之处：一是发热严重，会引起头皮发炎、过敏等不良现象；二是效果不稳定，在治疗过程中需频繁的更换、重新贴附电极，每次贴附的位置都不可能严格一致，这就导致针对肿瘤区域施加的电场效果不同；三是患者依从性较差，因为贴附外置式电极需要剃除头发，佩戴过程中容易引起头皮发炎、过敏等原因，患者佩戴该设备的时间会降低，而治疗效果与佩戴时间是直接正相关的关系。
4、现有植入式的研究将电极植入肿瘤切除腔内可基本解决外置式的问题。但现有的植入式电极在植入肿瘤切除腔后，往往依靠引线引出，在瘤腔外通过螺钉、粘合剂或者缝合对引线进行固定。首先，这种方式易导致电极在肿瘤切除腔内的位置不稳定，从而影响电场效果。其次，采用粘合剂的方式会存在生物相容性问题，有导致炎症、过敏等慢性不良反应的风险；而采用螺钉、缝合等方式往往会进一步导致颅内损伤。
5、对此，现有技术致力于研究将电极植入颅内肿瘤部位以解决上述问题，例如，有研究将电极触点设置在可塑性电极框架上，电极装置能够在植入至目标区域后通过可塑性电极框架改变形状以适应性贴合目标区域内壁，提升电场覆盖率。但这类电极装置通常是将电极固定部采用螺钉、顶丝或缝合线等方式固定于颅骨或硬脑膜，通过电极固定部连接导引机构对整个装置进行固定，整个装置结构复杂，固定方式容易造成二次损伤，且电极框架直接接触肿瘤切除腔内壁易造成损伤，对医生的操作要求高。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种植入型电极装置，包括球形支架，所述球形支架由多根支架条围设成空心球形结构；柔性电极片，所述柔性电极片设置于所述球形支架的外表面；翼型片，所述翼型片呈长条片状，所述翼型片的非端部与所述球形支架连接。
2、在至少一个实施例中，所述球形支架的支架条为经线条，多根所述经线条的头端固定于一点形成所述球形支架的顶部，多根所述经线条的尾端固定于一点形成所述球形支架的底部，所述翼型片装配于所述球形支架的所述顶部。优选地，多根所述经线条围绕所述球形支架的轴线均匀分布。进一步优选地，所述经线条的数量为偶数。
3、在至少一个实施例中，所述球形支架的顶部中心设置有固定孔，所述翼型片的中部设置有安装孔，所述翼型片的安装孔与所述球形支架顶部的固定孔可对应安装。
4、在至少一个实施例中，所述柔性电极片包括至少2个电极单元，所述柔性电极片设置在所述经线条的外表面。
5、在至少一个实施例中，所述经线条的数量为所述柔性电极片数量的两倍，所述柔性电极片弯曲环绕设于对称的两根经线条的外表面，所述柔性电极片的两个电极单元间隔相对设置。
6、在至少一个实施例中，所述柔性电极片的两端设置有固定孔，所述柔性电极片通过其固定孔与所述球形支架顶部及所述翼型片中部进行装配。
7、在至少一个实施例中，所述柔性电极片的宽度大于所述经线条的宽度，使得所述柔性电极片包覆所述经线条。
8、在至少一个实施例中，所述柔性电极片的数量至少为两个，相邻的两个所述柔性电极片之间形成有可连通所述球形支架内部的间隙。
9、在至少一个实施例中，所述球形支架内部悬吊设有传感器，用于测量脑脊液的黏度和/或密度。
10、在至少一个实施例中，所述翼型片的数量至少为2个，两个以上的所述翼型片交叉设置，所述球形支架与所述两个以上的翼型片的交叉部位连接。优选地，所述两个以上的翼型片共用所述交叉部位。
11、在至少一个实施例中，所述球形支架支撑所述柔性电极片用于放置在肿瘤切除后所形成的瘤腔中，所述翼型片的两端用于延伸卡设在瘤腔外的脑组织表面。
12、在至少一个实施例中，所述柔性电极片还包括柔性基底层，所述电极单元包括依次层叠布置于柔性基底层上的柔性衬底层、导电层以及包覆所述柔性衬底层和所述导电层的封装层。
13、在至少一个实施例中，所述柔性基底层的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺或聚乙烯中的至少一种；所述柔性衬底层的材料包括热塑性聚氨酯或医用硅胶中的至少一种；所述导电层的材料包括碳纳米管、石墨烯、聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、黄金、白银或铂铱合金中的至少一种；所述封装层的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺以及含无机纳米粒子作为填充物的复合型高介电常数材料中的至少一种。
14、在至少一个实施例中，所述球形支架的材料包括医用聚氨酯、聚乳酸、聚酰亚胺或聚乙烯中的至少一种；所述翼型片的材料为聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺或聚乙烯中的至少一种。
15、在至少一个实施例中，所述翼型片为长条状膜片，所述翼型片的两端设有多个贯穿所述翼型片的通孔。
16、本发明的另一目的在于提供一种电场治疗系统，包括电场发生器和上述的植入型电极装置，所述植入型电极装置与所述电场发生器电连接，用于由所述柔性电极片产生交流电场。
17、在至少一个实施例中，所述电场治疗系统还包括至少一个瘤腔外电极，所述瘤腔外电极与所述电场发生器电连接，并且用于植入所述瘤腔外，所述电场发生器被配置为能使所述柔性电极片和所述瘤腔外电极之间生成交流电场；优选地，所述瘤腔外电极用于植入在颅骨下且硬脑膜之上的位置。
18、相较于现有技术，本发明的植入型电极装置具有以下优势：
19、(1)相比现有的外置式电极，本发明提供的植入型电极装置直接植入在肿瘤切除后的瘤腔内，避免了颅骨、头皮等高阻抗组织的阻拦，靶向性更为精准，可以对肿瘤残余区域及其附近组织施加最佳的治疗强度，基于较低的能量输入就产生相当的治疗效果。而且不良反应小，不会存在明显发热现象，不易导致头皮发炎、过敏。
20、(2)相对于现有的植入式电极，通过设置球形支架和设置在所述球形支架外表面的柔性电极片，以及连接在所述球形支架上的翼型片，所述球形支架支撑所述柔性电极片用于放置在肿瘤切除后所形成的瘤腔中，所述翼型片跨置于所述瘤腔上方且其两端卡设于瘤腔外的脑组织表面，使得整个电极装置在瘤腔内的位置非常稳定，因此对肿瘤治疗区域的电场作用更稳定，治疗效果更佳；并且，片状结构的柔性电极片设置在球形支架的外表面不易造成瘤腔内组织的二次损伤，患者的依从性高；另外，翼型片装配于球形支架的结构便于整个装置在瘤腔的植入与取出。
21、(3)进一步地，本发明植入型电极装置通过设置传感器，可以定时测量脑脊液的密度和/或粘度，从而可监测颅内是否感染及肿瘤生长特性等状况，基于测量反馈数据，针对每个患者采取及时合理的处理措施，或调整电场参数至最佳的电场条件，实现闭环自动调节。
22、(4)另外，本发明提供的电场治疗系统中，由于植入型电极装置在瘤腔内的相对位置稳定、与脑组织的表面摩擦小，因此可以明显提高肿瘤电场治疗的靶向性，改善相关区域的电场稳定性，并提高患者的依从性，减少不良反应，从而整体上提高治疗效果。
技术特征：
1.一种植入型电极装置，其特征在于，所述植入型电极装置包括：
2.根据权利要求1所述的植入型电极装置，其特征在于：所述球形支架的支架条为经线条，多根所述经线条的头端固定于一点形成所述球形支架的顶部，多根所述经线条的尾端固定于一点形成所述球形支架的底部，所述翼型片的一侧与所述球形支架的顶部连接。
3.根据权利要求2所述的植入型电极装置，其特征在于：所述柔性电极片包括至少2个电极单元，所述柔性电极片设置在所述经线条的外表面。
4.根据权利要求3所述的植入型电极装置，其特征在于：所述经线条的数量为所述柔性电极片数量的两倍，所述柔性电极片弯曲环绕设于对称的两根经线条的外表面，所述柔性电极片的两个电极单元间隔相对设置。
5.根据权利要求3或4所述的植入型电极装置，其特征在于：所述柔性电极片的宽度大于所述经线条的宽度，使得所述柔性电极片包覆所述经线条。
6.根据权利要求1所述的植入型电极装置，其特征在于：所述柔性电极片的数量至少为两个，相邻的两个所述柔性电极片之间形成有可连通所述球形支架内部的间隙。
7.根据权利要求6所述的植入型电极装置，其特征在于：所述球形支架的内部悬吊设有传感器，用于测量脑脊液的黏度和/或密度。
8.根据权利要求1所述的植入型电极装置，其特征在于：所述翼型片的数量至少为2个，两个以上的所述翼型片交叉设置，所述球形支架与所述两个以上的翼型片的交叉部位连接。
9.根据权利要求1所述的植入型电极装置，其特征在于：所述球形支架支撑所述柔性电极片用于放置在肿瘤切除后所形成的瘤腔中，所述翼型片的两端用于延伸卡设在瘤腔外的脑组织表面。
10.根据权利要求3所述的植入型电极装置，其特征在于：所述柔性电极片包括柔性基底层，所述电极单元包括依次层叠布置于柔性基底层上的柔性衬底层、导电层以及包覆所述柔性衬底层和所述导电层的封装层。
11.根据权利要求10所述的植入型电极装置，其特征在于：所述柔性基底层的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺或聚乙烯中的至少一种；所述柔性衬底层的材料包括热塑性聚氨酯或医用硅胶中的至少一种；所述导电层的材料包括碳纳米管、石墨烯、聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、黄金、白银或铂铱合金中的至少一种；所述封装层的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺以及含无机纳米粒子作为填充物的复合型高介电常数材料中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的植入型电极装置，其特征在于：所述球形支架的材料包括医用聚氨酯、聚乳酸、聚酰亚胺或聚乙烯中的至少一种；所述翼型片的材料为聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺或聚乙烯中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的植入型电极装置，其特征在于：所述翼型片为长条状膜片，所述翼型片的两端设有多个贯穿所述翼型片的通孔。
14.一种电场治疗系统，其特征在于：包括：
15.根据权利要求14所述的电场治疗系统，其特征在于：所述电场治疗系统还包括至少一个瘤腔外电极，所述瘤腔外电极与所述电场发生器电连接，并且用于植入在所述瘤腔外，所述电场发生器被配置为能使所述柔性电极片和所述瘤腔外电极之间生成交流电场；
技术总结
本发明提供了一种植入型电极装置及电场治疗系统，用于颅内肿瘤治疗。所述植入型电极装置包括球形支架和设置于所述球形支架的外表面的柔性电极片，以及与所述球形支架连接的翼型片。所述球形支架支撑所述柔性电极片用于植入瘤腔内，所述翼型片用于跨设在所述瘤腔上方并且其两端卡在瘤腔外的脑组织表面，使得整个电极装置位置保持稳定，而且对组织损伤小。另外本发明公开了一种电场治疗系统，所述电场治疗系统包括电场发生器和与电场发生器电连接的所述植入型电极装置，由于所述植入型电极装置设于瘤腔内且位置保持稳定，使得电场治疗系统对肿瘤区域的电场作用更稳定、治疗靶向性更精准，治疗效果更佳。
技术研发人员：刘利彪,袁玉宇
受保护的技术使用者：广州迈普再生医学科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5