用于改进的基于组织感测的电穿孔的系统和方法技术方案

本申请涉及用于改进的基于组织感测的电穿孔的系统和方法。本公开涉及一种用于使用电穿孔(EP)系统在细胞或组织的EP期间控制EP脉冲参数的自适应控制方法，其包含：提供用于自适应控制以优化包含EP脉冲参数的EP脉冲参数的系统，将电压和电流激励信号施加到细胞，从电流和电压测量获得数据，以及处理所述数据以分离合意的数据与不合意的数据，从所述合意的数据提取相关特征，将所述相关特征的至少一部分应用于经训练的诊断模型，基于所述应用的相关特征的结果估计EP脉冲参数，其中经初始化EP脉冲参数是基于所述经训练的模型和所述相关特征，从而优化所述EP脉冲参数，以及由产生器基于所述第一脉冲参数而施加第一EP脉冲。基于所述第一脉冲参数而施加第一EP脉冲。基于所述第一脉冲参数而施加第一EP脉冲。

【技术实现步骤摘要】
用于改进的基于组织感测的电穿孔的系统和方法
[0001]本申请是申请号为201680026625.2、申请日为2016年3月31日、专利技术名称为“用于改进的基于组织感测的电穿孔的系统和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的参考
[0003]本申请要求2015年9月4日提交的标题为“用于优化电穿孔的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZED ELECTROPORATION)”的第62/214,807号美国临时专利申请以及2015年9月4日提交的标题为“用于优化的基于导管的电穿孔的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZED CATHETER
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BASED ELECTROPORATION)”的第62/214,872号美国临时专利申请的优先权，以上申请中的每一个相关于2015年3月31日提交的标题为“聚焦脉冲加法电穿孔(FOCUSED PULSE ADDITION ELECTROPORATION)”的第62/141,142号美国临时专利申请、2015年3月31日提交的标题为“电化学组织感测(ELECTROCHEMICAL TISSUE SENSING)”的第62/141,182号美国临时专利申请、2015年3月31日提交的标题为“用于改进的治疗剂递送的一体化装置(ALL
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IN
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ONE DEVICE FOR IMPROVED THERAPEUTIC AGENT DELIVERY)”的第62/141,256号美国临时专利申请以及2015年3月31日提交的标题为“用于改进的治疗剂递送的装置(DEVICE FOR IMPROVED THERAPEUTIC AGENT DELIVERY)”的第62/141,164号美国临时专利申请，以上申请的公开明确地以全文引用的方式并入本文中。


[0004]本专利技术大体上涉及使用控制系统以改善电穿孔过程且增加细胞的渗透性，且更具体来说涉及用于通过电穿孔疗法(EPT)将治疗部分递送到细胞中的受控电场的优化施加的方法和设备，所述电穿孔疗法也被称作细胞穿孔疗法(CPT)和电化学疗法(ECT)。

技术介绍

[0005]在1970年代，发现可以使用电场在细胞中产生孔隙而不会造成永久性损伤。此发现使得将大分子插入到细胞的细胞质中成为可能。众所周知，可以通过被称为电穿孔的过程将例如药理学化合物等治疗部分并入到活细胞中。将基因或其它分子注入到活细胞中且施加高电场的短脉冲。细胞膜短暂地变为多孔且基因或分子进入细胞，在细胞中所述基因或分子能够修改细胞的基因体。
[0006]在以化疗对某些类型的癌症的治疗中，有必要使用足够高剂量的药品来杀灭癌细胞而不会杀灭不可接受高数目的正常细胞。如果化疗药品可以直接插入于癌细胞内部，那么可以实现此目标。一些抗癌药物，例如博莱霉素(bleomycin)，通常无法有效地穿透某些癌细胞的薄膜。然而，电穿孔使得有可能将博莱霉素插入到细胞中。
[0007]通常通过将抗癌药品直接注入到肿瘤中且在一对电极之间将电场施加到肿瘤来实行治疗。必须准确合理地调整场强度以使得肿瘤的细胞的电穿孔发生而没有对任何正常或健康细胞的损伤或至少只有最小损伤。这通常可通过将电极施加到肿瘤的相对侧以使得电场在电极之间而对外部肿瘤容易实行。当所述场均匀时，随后可测量电极之间的距离，且随后可将根据公式E＝V/d的合适电压施加于电极(E＝以V/cm计的场强度；V＝以伏特计的
电压；且d＝以cm计的距离)。当大的或内部肿瘤待治疗时，恰当地定位电极且测量电极之间的距离是不容易的。
[0008]使用细胞穿孔疗法对主体的治疗提供了避免通常与抗癌或细胞毒性剂的施予相关联的有害影响的手段。此治疗将允许引入这些试剂以选择性损伤或杀灭不合意的细胞，同时避开周围的健康细胞或组织。然而，使用电穿孔技术的一个问题是病变组织、尤其是癌变组织可能相当异构，从而要求电穿孔条件的调整。因此，本专利技术提供与用于EP的自适应控制方法结合使用电化学阻抗谱分析方法以最大化所需组织的电穿孔，同时最小化组织损伤。

技术实现思路

[0009]因此，需要实施一种控制系统，其使用基于组织感测的反馈以用在每一EP脉冲之前和之间所获取的肿瘤特定测量值来优化EP过程。
[0010]根据一些实施例，一种用于使用电穿孔(EP)装置在细胞和组织的EP期间提供自适应控制以优化EP脉冲参数的系统包括测量装置、初始化模块、产生器、控制器和存储器模块。测量装置被配置成测量细胞和组织的介电和导电性质，且包含：电压传感器，用以测量由激励信号和施加于组织的EP脉冲中的每一个产生的跨越组织的电压；以及电流传感器，用以测量由激励信号和至少一个所施加EP脉冲产生的跨越组织的电流。初始化模块被配置成初始化用于在细胞或组织中执行电穿孔的EP脉冲参数，其中经初始化EP脉冲参数是至少部分地基于至少一个经训练的模型。产生器被配置成将激励信号和EP脉冲中的至少一个施加到组织。测量装置的电压传感器和电流传感器响应于激励信号的施加而测量跨越组织的细胞的电压和电流。控制器被配置成从测量装置接收与测得的传感器数据相关的对应于激励信号和EP脉冲中的至少一个的信号，以将所述数据拟合于至少一个经训练的模型且将所述数据处理为诊断学和经更新控制参数。控制器包括：预处理模块，用以接收与来自电流和电压测量的数据相关的信号，且处理所述数据以分离合意的数据与不合意的数据；特征提取模块，用以从合意的数据提取相关特征；诊断模块，用以将合意的数据的相关特征的至少一部分应用于至少一个经训练的诊断模型；以及脉冲参数估计模块，用以基于测得的数据、诊断模块和特征提取模块中的至少一个的结果而估计经初始化脉冲参数和后续脉冲参数中的至少一个。存储器模块存储合意的和不合意的数据、传感器数据和经训练的模型用于控制器进行特征提取。
[0011]在一些实施例中，EP装置包括中心探头、施加器以及至少两个相反地带电的电穿孔电极(EPE)。中心探头界定至少中心管腔且从近端延伸到远端，所述中心探头的至少一部分具有螺旋几何形状以产生用于治疗部分向组织的递送的通道。中心探头的所述部分具有沿着螺旋几何形状定位的至少一个喷射端口。中心探头的近端被配置成接收递送到中心探头的治疗部分，且中心探头的远端是开放的以界定用于治疗部分向组织的递送的开口且具有被配置成刺穿组织的形状。施加器至少部分地容纳中心探头，且具有远端，中心探头的所述部分被配置成通过所述远端延伸到施加器的外部以接触组织及缩回到施加器中。所述至少两个相反地带电的EPE被配置成包围组织而定位且适于从近端延伸到远端。远端具有被配置成刺穿组织的针形状。测量装置耦合到EPE，且EPE适于耦合到产生器以接收激励信号和用于EP脉冲的电波形中的至少一个。
[0012]在一些实施例中，EP装置包括中心探头、至少一个取道线、斜坡、电连接器、小孔隙连接器、手柄以及至少两个相反地带电的电极。中心探头界定至少中心管腔且具有近端和闭合的远端。远端的顶端具有被配置成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电穿孔EP系统，包括：至少两个电穿孔电极EPE，被配置为定位在组织中或与所述组织相邻；信号产生器，所述信号产生器电连接到所述至少两个EPE并且基于至少一个控制参数生成至少一个电信号，其中所述至少一个电信号经由所述至少两个EPE施加到所述组织；测量装置，电连接到所述至少两个EPE并且生成测量的传感器数据；以及控制器，被配置为：从所述测量装置接收所述测量的传感器数据，以及至少部分地基于所述测量的传感器数据更新所述至少一个控制参数。2.如权利要求1所述的EP系统，其中，所述至少一个电信号包括激励信号或电穿孔脉冲中的至少一个。3.如权利要求1所述的EP系统，其中，所述测量装置包括电压传感器，其中所述测量的传感器数据指示当施加所述至少一个电信号时跨越所述组织的测量电压。4.如权利要求1所述的EP系统，其中，所述测量装置包括电流传感器，其中所述测量的传感器数据指示当施加所述至少一个电信号时跨...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：昂科赛克医疗公司，
类型：发明
国别省市：