头戴式治疗装置的电场施加方法

技术领域

本申请涉及医疗技术领域，特别涉及一种头戴式治疗装置的电场施加方法。

背景技术

目前，肿瘤的治疗方式主要有手术、放疗、化疗等，但都存在相应的缺点，比如放疗和化疗会产生副作用，会杀死正常的细胞。利用电场来治疗肿瘤也是目前研发前沿之一，肿瘤电场治疗通过特殊的电场发生装置产生一种通过低强度、中高频、交变电场干扰肿瘤细胞有丝分裂进程的肿瘤治疗方法。研究表明，电场治疗在治疗胶质母细胞瘤、非小细胞肺癌、恶性胸膜间皮瘤等疾病治疗中效果显著，该治疗方法施加的电场可影响微管蛋白的聚集，阻止纺锤体形成，抑制有丝分裂进程，诱导癌细胞凋亡。

中国发明专利公开第114099958A号揭示了一种用于治疗肿瘤的肿瘤电场治疗装置，包括电场发生装置和贴敷在用户体表的若干电极贴片，电场发生装置产生交变电信号并将交变电信号传输至电极贴片上，在电极贴片之间产生施加至用户肿瘤处的治疗电场。电极贴片设有多片电极单元，目前的电极贴片大多具有9片、13片或20片电极单元，其结构形式固定，尺寸大小不一定适用于所有人群，且电极贴片贴敷在用户头部时，所形成的交变电场覆盖区域较为广泛，大片非肿瘤部位容易置于非必要电场中，对正常细胞造成影响。现有的电极贴片在用户使用2-3天后需更换一次，被更换电极贴片只能报废，不能重复利用。现有的电极贴片贴敷在非平面部位，例如用户头部，会出现翘边、贴敷不紧密的情况，导致成对电极贴片产生的交变电场无法施加到目标位置，影响肿瘤的电场治疗效果。另外，由于现有电极贴片整片贴敷的面积较大导致非肿瘤区域也会被施加电场。

因此，需要一种针对现有的头戴式治疗装置的电场施加方法进行改进。

发明内容

本申请提供一种能够对肿瘤部位进行精准治疗的头戴式治疗装置的电场施加方法。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

一种头戴式治疗装置的电场施加方法，所述头戴式治疗装置包括电场发生装置、具有若干安装孔的帽体、若干与帽体的安装孔配合的电极扣以及将若干电极扣一一连接至电场发生装置的若干导线，所述电场施加方法包括以下步骤：步骤1.基于受试者目标区域相关联的图像数据与皮肤表面状况确定三维空间中多个电极扣在帽体上的多个初步位置装配方案；步骤2.根据所述电极扣在所述帽体上的各所述位置装配方案，确定最优的电极扣形状及尺寸组合以构成多组电极扣整体布局方案；步骤3.根据各所述电极扣整体布局方案进行电场生成模拟以筛选出多组能全面覆盖目标区域的电极扣整体布局方案，并挑选目标区域场强最大的一组电极扣整体布局方案作为最终电极扣整体布局方案；步骤4.基于所述最终电极扣整体布局方案、结合目标区域的尺寸和/或扩张方向生成最优电场施加方案以用于施加肿瘤治疗电场。

依据本发明的一个实施例，所述步骤1具体包括：先将用户的脑部影像输入到计算机模拟分析软件进行重构获得用户脑部三维模型，若用户已开刀则同步在所述计算机模拟分析软件的虚拟头部模型图上标注用户的开刀位置；接着从含有帽体的用户脑部三维模型上优先剔除与刀口位置对应所述安装孔的位置，并围绕所述肿瘤位置和所述刀口位置确定所需电场施加区域，基于所需电场施加区域形成多个电极扣在帽体上的多个初步的位置装配方案。

依据本发明的一个实施例，所述步骤1还包括：基于电场完全覆盖肿瘤区域并产生尽可能多的电场变换方向选择合适的位置装配方案。

依据本发明的一个实施例，所述步骤2具体包括：基于多个所述初步位置装配方案配置各个位置上的所述电极扣的形状及尺寸以形成多种所述电极扣整体布局方案。

依据本发明的一个实施例，所述电极扣还包括电极座，所述最优的电极扣形状及尺寸组合是通过结合所述位置装配方案中所述安装孔所处头部位置以及所处头部位置的曲率选择所述电极座的形状及尺寸实现的。

依据本发明的一个实施例，所述最优的电极扣形状及尺寸组合包括在边角位置处使用具有多边形电极座的所述电极扣以及在中部位置处使用具有圆形电极座的所述电极扣。

依据本发明的一个实施例，步骤3中所述最终电极扣整体布局方案是通过计算机模拟分析软件在根据各所述电极扣整体布局方案进行电场生成模拟的多种方案优先排除产生的电场但不能全面覆盖目标区域或者不够聚焦的布局方案或产生的电场覆盖太多非肿瘤区域的布局方案之后进行场强分析并选择场强最大的布局方案来实现的。

依据本发明的一个实施例，所述步骤4具体包括：所述电场发生装置具有与所述电极扣一一对应的电极接口，所述电极接口通过对应的所述导线与所述电极扣电连接，所述步骤4具体包括：依据最终电极扣整体布局方案在所述帽体上对应的所述安装孔内安装所述电极扣，并通过所述导线连接所述电极扣与所述电场发生装置中对应的所述电极接口，所述电场发生装置依据所述最优电场施加方案向目标区域施加肿瘤治疗电场。

依据本发明的一个实施例，步骤4中所述的结合目标区域的尺寸和或扩张方向生成最优的电场施加方案具体为根据目标区域X方向及Y方向的尺寸占比分配每个周期内X方向及Y方向的电场施加的时长占比。

依据本发明的一个实施例，步骤4中所述的结合目标区域的尺寸和或扩张方向生成最优的电场施加方案具体为根据目标区域X方向、Y方向及扩散的B方向的尺寸占比分配每个周期内X方向、Y方向及B方向的电场施加的时长占比。

依据本发明的一个实施例，所述电场发生装置包括供电电源系统、AC电压产生器、开关阵列及电极接口，所述AC电压产生器具有L相和N相的输出，每个所述电极接口通过所述开关阵列分别连接所述L相与所述N相。

本申请头戴式治疗装置的电场施加方法能够准确地向肿瘤处施加电场，并减少非肿瘤处被施加的电场，且可以实现电场的方向自由切换。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为根据本申请一个实施方式的头戴式治疗装置的立体图；

图2为图1所示的头戴式治疗装置的帽体上的安装孔的分布示意图；

图3为图1所示的头戴式治疗装置的电场发生装置的电极接口的分布示意图；

图4为图1所示的帽体上的安装孔在用户头部上的分布示意图；

图5为图1所示的头戴式治疗装置的电极扣的立体组合图；

图6为图5所示的电极扣的固定盖的示意图；

图7为图5所示的电极扣的电极座的示意图；

图8为图7所示的电极扣的电极座的剖面图；

图9为图6所示的电极扣的固定盖的剖面图；

图10为图1所示的头戴式治疗装置的局部剖面图；

图11为图1所示的导线的平面图；

图12为根据本申请另一个实施方式的头戴式治疗装置的导线的平面图；

图13为本申请头戴式治疗装置的电场施加方法流程示意图；

图14为本申请头戴式治疗装置的电场施加流程框图；

图15为扫描用户肿瘤位置及标注开刀位置后的虚拟头部模型图；

图16A为对应图15中的用户情况并结合本申请头戴式治疗装置的帽体安装孔位生成的电极装配阵列示意图；

图16B为对应图16A的帽体安装孔位的电极扣的电极座装配信息表；

图17为优先剔除肿瘤位置及标注开刀位置并整合本申请头戴式治疗装置的帽体安装孔位示意图；

图18为对应图15中的用户情况初步设置的第一电极装配区方案；

图19为对应图15中的用户情况初步设置的第二电极装配区方案；

图20为图18所示的第一种电极装配区方案对应的装配区域示意图；

图21为一对电极之间的电场区域示意图；

图22为第一及第二电极装配区方案所对应的两个电场区域的示意图；

图23为对应图15中的用户情况设置的最优电场的Y方向电场施加示意图；

图24为对应图15中的用户情况设置的最优电场的X方向电场施加示意图；

图25与图15相似，示意的是用户肿瘤扩散后的虚拟头部模型图；

图26A为对应图25中扩散后的肿瘤生成的电极装配阵列示意图；

图26B为对应图26A电极装配阵列的电极扣的电极座装配信息表；

图27为对应图25中的用户情况设置的最优电场的Y方向电场施加示意图；

图28为对应图25中的用户情况设置的最优电场的X方向电场施加示意图；

图29为对应图25中的用户情况设置的最优电场的B方向电场施加示意图；

图30为用户肿瘤尺寸及发展方向示意图；

图31为图1所示的电场发生装置内部电路框图；

图32为图1所示的电场发生装置的开关阵列电路框图。

附图标记说明：

头戴式治疗装置100、电场发生装置1、电源接口11、交互接口12、电极接口13、外壳14、导线2、插头21、导电片22、接触部221、线圈22’、帽体3、帽主体31、侧部311、避让孔312、镂空孔313、经向带314、纬向带315、安装孔316、调节带32、电极扣4、电极座41、上凸缘411、中凸缘412、下凸缘413、连接柱414、顶部415、凹槽416、卡槽417、凹坑418、固定盖42、顶壁421、侧壁422、底壁423、通孔4231、凸筋4232、容纳腔424、开口425、限位壁426、贯穿孔4261、第一限位槽427、第二限位槽428、抵压部429、肿瘤位置001，001’、刀口位置002、装配区域003、外框线003A、内框线003B、装配可覆盖区004、外边际线005、内边际线006、分割线007、肿瘤008。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施方式进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本申请的一些方面相一致装置、系统、设备和方法的例子。

参考图1所示，本申请头戴式治疗装置100包括电场发生装置1、若干导线2、帽体3及分散设置在帽体3上的若干电极扣4。电场发生装置1产生交变电信号，电场发生装置1的外壳14的顶侧设有电源接口11及交互接口12，外壳14的侧面设有若干电极接口13。导线2一端设有与电极接口13插接的插头21，另一端设有与帽体3上的电极扣4接触导通的导电片22。帽体3佩戴在用户头部，若干导线2将电场发生装置1产生的交变电信号通过导线2传输至电极扣4上，使得若干电极扣4之间产生交变电场并对用户头部的肿瘤进行电场治疗。

帽体3包括罩设在用户头部上的帽主体31及连接在帽主体31底部两侧的调节带32，其长度可调，以使帽主体31与用户头部能够紧密接触，从而适应不同的用户。优选的，调节带32采用舒适的织物。帽主体31的左右两侧各设有一自其底缘向下延伸的侧部311，侧部311上设有避让用户耳部的避让孔312，调节带32两端分别与两侧部311的底部连接。作为简单的变换，侧部311也可以由调节带32提供，调节带32直接与帽主体31的底缘连接。

帽主体31设有若干镂空孔313，以提高帽主体31的散热性能。帽主体31在若干镂空孔313的分隔下形成若干纵横交错的经向带314及纬向带315。帽主体31上设有用于固定电极扣4的若干安装孔316，若干安装孔316可以分布在各纬向带315上，也可以分布在各经向带314上，还可以在纬向带315和经向带314上均有分布。本申请中，安装孔316在纬向带315和经向带314上均有分布，并且安装孔316位于各纬向带315与各经向带314的连接处。帽主体31采用弹性材质制成，例如硅胶、弹力布等，本申请中，优选硅胶材质，使帽主体31具有弹性，使得电极扣4在装配到帽主体31的安装孔316后能顺利的与用户头部紧密接触，以保证交变电信号的有效传输，并且方便清洗。

参考图3及图4所示，并结合图1所示，每个电极扣4采用单根导线2独立连接至电场发生装置1相应的电极接口13上，全部电极扣4之间采用并联的方式独立控制。电场发生装置1上的电极接口13与帽体3上的安装孔316一一对应，为了方便理解，图4及图5中对电极接口13与安装孔316进行了相应的标注，示例性的，导线2一端的插头21若插入标注为A0的电极接口13，则导线2另一端的导电片22需电性连接至位于帽体3上标注为A’0的安装孔316处的电极扣4；导线2一端的插头21若插入标注为A-5的电极接口13，则导线2另一端的导电片22需电性连接至位于帽体3上标注为A’-5的安装孔316处的电极扣4，以此确保电极接口13与位于帽体3上与之对应的安装孔316处的电极扣4通过导线2电性连接，通过对相关电极接口13的电流通断控制，进而控制与之对应的帽体3上安装孔316处的电极扣4的交变电信号的施加。

参考图2所示，帽体3可覆盖区域为由用户头部的“鼻根”到“枕骨隆突”处的弧形区域，同时鉴于头部结构、脑部位置、舒适度等综合考虑，将该弧形区域上侧约80％的部分定义为安装孔316可覆盖的可覆盖区域，并将该可覆盖区域等分为10个子区域，每个子区域内紧密排布有安装孔316，每个安装孔316分别对应设置在头部的不同位置上。

通过确定施加交变电场的区域选择需要导通的电极接口13，选择性对帽体3不同位置的电极扣4传输电场发生装置1产生的交变电信号。例如，用户的肿瘤部位在后脑处，仅需安装能够向后脑部施加交变电场的相关电极扣4，并结合电极接口13与电极扣4位置的对应关系，选择导通相关的电极接口13，而帽体3上覆盖其他区域，例如前额处的区域上的相关电极扣4所对应的相关电极接口13则选择不导通。相比整片式的电极贴片，本申请可以灵活选择需要工作的相关电极扣4，进行更有针对性的治疗。

该头戴式治疗装置100进行电场治疗的操作步骤如下：1.生成电极装配阵列，由计算机获取用户脑部CT或MRI影像或其他任意形式的脑部图像数据，进而分析用户脑部的肿瘤位置、大小等一系列因素，给出最优的电极装配阵列；2.安装电极扣4，根据计算机输出的电极装配阵列，将多个电极扣4对应安装在帽体3的安装孔316上；3.设置导线5，将导线2的导电片22插入电极扣4内，并将导线2的插头21插到电场发生装置1的相应电极接口13内；4.将安装好电极扣4并连接好导线2的帽体3戴到用户头部上，便完成了整个系统的连接环境搭建，用户便可开启头戴式治疗装置100开始进行肿瘤电场治疗。

参考图5至图10所示，下面对电极扣4的具体结构进行说明。

在本实施方式中，电极扣4大体为圆柱形，其包括上下扣合的固定盖42及电极座41。电极座41由介电材料制成并作为隔直通交的介电元件使用，电极座41为一体成型的陶瓷材料，固定盖42由弹性且绝缘的材料制成。固定盖42固定在电极座41之上并与电极座41相互配合，以固定导电片22。电极座41具有上凸缘411、中凸缘412、下凸缘413及连接三者的连接柱414，上凸缘411、中凸缘412及下凸缘413均为圆盘形且呈依次由上而下的同心状设置。连接柱414大体为圆柱形，上凸缘411、中凸缘412及下凸缘413环绕连接柱414设置，连接柱414露出上凸缘411的部分形成顶部415。上凸缘411与中凸缘412之间形成环绕连接柱414的凹槽416，中凸缘412及下凸缘413之间形成环绕连接柱414的卡槽417。金属材质的导电片22插入电极扣4内且与用户头部不接触，与用户头皮直接接触的是陶瓷材质的电极座41，故不存在金属毒性或者生物相容性问题，并且也无需设置导电凝胶。

电极座41的下凸缘413的底面与用户头皮直接接触，考虑到用户头部表面不同位置的曲度不同，下凸缘413可以是各种形状，各种尺寸。在本实施例中，电极座41的下凸缘413的形状为圆形，在其他实施方式中的电极座41的下凸缘413也可以是方形、六边形等其他形状，用户头部不同位置可适配具有不同形状的下凸缘413的电极座41。另外，具有相同形状的下凸缘413的电极座41也可设置成多种不同尺寸，以满足不同头型尺寸的用户，例如，多个电极座41均具有圆形的下凸缘413，并且分别设置为大、中、小三种直径尺寸以供用户选择。针对电极座41的下凸缘413的不同形状和/或不同尺寸的设计，可为用户提供更加广泛的选择，以适配用户头部的不同部位，从而保证用户头部能与电极座41的下凸缘413紧密接触，以保证交变电信号的稳定施加。

固定盖42具有顶壁421、位于顶壁421周侧的侧壁422及位于侧壁422底部周侧的底壁423，顶壁421、侧壁422及底壁423共同形成容纳腔424，侧壁422靠近顶壁421处设有贯通的开口425。固定盖42还设有位于容纳腔424内部的限位壁426，限位壁426为周边缘与侧壁422连接的环形壁，限位壁426的顶面与开口425的底面齐平。限位壁426与顶壁421之间形成与开口425连通的第一限位槽427，限位壁426与底壁423之间形成第二限位槽428。底壁423中心处设有通孔4231，通孔4231的直径小于上凸缘411的直径，并且通孔4231的直径与电极座41的连接柱414的直径相接近。限位壁426中心处设有贯穿孔4261，贯穿孔4261的直径小于上凸缘411的直径，并且贯穿孔4261的直径与所述连接柱414的直径相接近。

结合图10所示，电极座41与固定盖42组装时，将电极座41的顶部415插入通孔4231内并下压固定盖42，由于固定盖42为弹性材质，通孔4231外扩以允许电极座41的上凸缘411卡入固定盖42的第二限位槽428内，固定盖42的限位壁426及底壁423上下紧密夹持并固定电极座41的上凸缘411，以将固定盖42固定在电极座41之上。底壁423还具有位于其上表面并环绕通孔4231设置以抵接上凸缘411的凸筋4232，用于增加限位壁426及底壁423对上凸缘411的夹持力。组装后，电极座41的顶部415向上穿入固定盖42的贯穿孔4261，顶部415的顶面与限位壁426的顶面共面。固定盖42的底壁423位于电极座41的凹槽416内，凹槽416的高度大于底壁423的厚度，避免凹槽416与底壁423干涉而影响电极座41与固定盖42的组装。

参考图10及图11所示，导电片22与导线2内的线芯(未图示)电性连接并被可靠固定在导线2的一端，导电片22大致为圆片状，完全露出于导线2。开口425的尺寸大于导电片22的直径，导电片22可自固定盖42的开口425处插入固定盖42内部的第一限位槽427内，固定盖42的限位壁426及电极座41的顶部415用于支撑并引导导电片22平稳插入。当导电片22的前端抵触到固定盖42位于容纳腔424周侧的侧壁422时即说明导电片22已组装到位。导电片22与电极扣4采用插接方式连接，以在电极扣4需要替换时更加方便拆除导线2。

由于导电片22与电极座41的相互接触会产生接触阻抗，因此导电片22与电极座41之间贴合程度越高、间隙越小，则接触阻抗就会越小。本实施方式中，导电片22的中心处被向下冲压形成向下凸出的弧形接触部221，电极座41的顶部415的中心处对应接触部221设有向下凹陷的弧形凹坑418，固定盖42的顶壁421的中心处对应接触部221设有向下凸出的弧形抵压部429，抵压部429将接触部221抵压在凹坑418的内壁面上，确保导电片22与电极座41紧密贴合，降低接触阻抗，保证交变电信号的施加效果。在其他实施方式中，导电片22的中心处也可以是其他形状，重点是要紧密接触，以降低接触阻抗。

组装电极扣4时，电极座41由帽主体31的内侧向外插入安装孔316内，安装孔316的直径略小于或等于电极座41的连接柱414的直径，并小于上凸缘411、中凸缘412及下凸缘413的直径，由于帽主体31采用弹性材质，在电极座41从帽主体31的内侧插入安装孔316的过程中安装孔316外扩使电极座41的上凸缘411、中凸缘412依次向上穿出安装孔316，帽体3位于安装孔316周侧的经向带314或纬向带315的边缘卡入位于中凸缘412与下凸缘413之间的卡槽417内，下凸缘413保留在帽主体31的内侧，即可将电极座41可靠固定在帽主体31上。其中，卡槽417的高度接近帽主体31的厚度，避免电极座41在帽主体31上晃动。下凸缘413的直径远大于安装孔316的直径，从而避免下凸缘413从安装孔316脱离出来。固定好电极座41后，采取按压的方式将固定盖42固定至电极座41上。导电片22可以在固定盖42固定至电极座41之后插入电极扣4内，也可以先插入固定盖42后再随固定盖42一起固定至电极座41。在帽主体31上拆卸电极扣4时，先向上拔固定盖42使固定盖42脱离电极扣4后再向下拔出电极座41即可。

该头戴式治疗装置100的帽体3及电极扣4可以进行清洗。由于电极扣4采用扣合装配的方式固定至帽体3上，可从帽体3上拆下电极扣4单独清洗，优选采用高温蒸汽消杀的形式对电极扣4进行清洗，使电极扣4可重复使用，降低使用成本。而采用硅胶材料的帽主体31可以直接水洗，这此两项操作，用户在家便可自行完成。

参考图12，本申请还提供头戴式治疗装置的另一实施方式，该头戴式治疗装置与前一实施方式的头戴式治疗装置100基本相同，区别仅在于，将电极扣4的电极座41的材质替换为导磁体，具有聚磁和增强磁场的功能，优选的采用以下材质铁硅铝、锰-锌、镍-锌、坡莫合金等。相应的将导线2的一端的导电片22替换为线圈22’，导线2内设有两股线芯(未图示)，两股线芯(未图示)将线圈22’与电场发生装置1相连接并形成闭合回路。电场发生装置1的交变电信号通过线圈22’传输至电极扣4上，在电极扣4内形成交变磁场，然后在垂直于电极扣4所在平面的方向形成交变电场，最终实现交变电场对肿瘤的治疗。本申请中，线圈22’和导电片22可以统一称为导电部。

本申请头戴式治疗装置100设有帽体3及分布在帽体3上的若干电极扣4，为电极扣4通电的导电片22或线圈22’与电极扣4采用插接方式连接，方便在替换或清洗电极扣4时拆除导线2。电极扣4采用扣合装配的方式固定至帽体3上，可以方便地进行拆卸、更换及清洗，既可以灵活设置各电极扣4的位置以适应不同用户的使用需求又能反复使用，降低使用成本。

参考图13并结合图14所示，为了实现电场精准施加、方向自由切换、取消非必要的电极扣4，本申请针对该头戴式治疗装置100提供如下电场施加方法，该电场施加方法包括以下步骤：步骤1.基于受试者目标区域相关联的图像数据与皮肤表面状况确定三维空间中多个电极扣在帽体上的多个初步位置装配方案；步骤2.根据所述电极扣在所述帽体上的各所述位置装配方案，确定最优的电极扣形状及尺寸组合以构成多组电极扣整体布局方案；步骤3.根据各所述电极扣整体布局方案进行电场生成模拟以筛选出多组能全面覆盖目标区域的电极扣整体布局方案，并挑选目标区域场强最大的一组电极扣整体布局方案作为最终电极扣整体布局方案；步骤4.基于所述最终电极扣整体布局方案、结合目标区域的尺寸和/或扩张方向生成最优电场施加方案以用于施加肿瘤治疗电场。

前述步骤1至步骤3具体为先将用户的脑部影像包括但不限于CT或MRI影像通过扫描的方式输入到计算机模拟分析软件，同步亦可将用户的开刀位置在计算机模拟分析软件的虚拟头部模型图上标注出来，若用户未开刀，可以不予标注；计算机模拟分析软件会结合用户影像中的肿瘤位置、肿瘤面积大小、肿瘤深度、刀口位置、刀口面积等一系列信息，分析最合适的电极装配方式，计算机模拟分析完毕后便会输出：电极装配阵列，电极装配阵列是一份图纸文件，其上在帽体3上标注出需要安装电极扣4的安装孔316，并且标注相应安装孔316需要安装何种尺寸与形状的电极扣4，该电极装配阵列即为上述步骤3中的最终电极扣整体布局方案。用户会根据电极装配阵列所提供的信息来正确的安装电极扣4。之后将电极扣4与电场发生装置1也进行连接。前述步骤4具体为在输出电极装配阵列后，计算机模拟分析软件还会输出最优电场施加方案，将电场发生装置1与计算机通过数据传输线加以连接，并通过数据交互软件将刚刚获取的最优电场施加方案传输到电场发生装置1内，此后电场发生装置1内便存储了该用户的最优电场施加方案，之后只要此用户开启头戴式治疗装置100进行电场治疗，其所施加的电场，便会按照最优电场施加方案来进行施加。

将用户的脑部影像扫描输入以及用户的刀口位置标注完毕后，计算机模拟分析软件上便会显示类似如图15所示的图像，图15中的圆形外圈为脑部俯视轮廓，其内标有通过影像识别到的肿瘤位置001和通过标注示意出来的刀口位置002。计算机模拟分析软件通过分析其肿瘤位置、肿瘤面积大小、肿瘤深度、刀口位置、刀口面积等一系列信息，便可输出电极装配阵列、最优电场施加方案，下面先说明电极装配阵列。

前述步骤3中电极装配阵列(即最终电极扣整体布局方案)的制定过程包括：首先找到阵列中对应的肿瘤位置001和刀口位置002，围绕肿瘤位置001和刀口位置002确定所需电场施加区域，针对所需电场施加区域形成初步电极扣4装配区域(即初步位置装配方案)，然后基于初步电极扣4装配区域确定电极扣4配置方案，主要是电极座41的形状及尺寸等；结合装配区域和电极扣4配置选择形成电场最优的组合方案，确定最终的电极扣4整体布局方案，输出最优电极扣4配置的电极装配阵列。

图16A为计算机模拟分析软件输出的电极装配阵列的示例，其上所标注肿瘤位置001就是该用户脑部肿瘤位置，刀口位置002就是该用户开刀完毕愈合后的刀口位置，若用户未开刀则无刀口位置。环绕在肿瘤位置001及刀口位置002外的四边形环状框即为计算机模拟分析软件计算出来的所有需要装配电极扣4的装配区域003，装配区域003的外框线为003A，装配区域003的内框线为003B。得到电极扣4的装配区域003后，计算机模拟分析软件基于适配用户头部的不同位置和电场最大面积覆盖肿瘤部位，计算每个安装孔316应该适配的电极扣4的配置信息，即应配置的何种形状及尺寸的电极座41。下面将具体说明该过程。

首先是形成初步的电极扣4的装配区域：参图17所示，在确定配置区域003时，会先剔除了肿瘤位置001和刀口位置002处，以图16A为例，标注为A'0、A'+1、B'0、B'+1位置上的安装孔316便是被排除的部分，是无需安装电极扣4的。如此设置的主要原因为：A'0、B'0正好是肿瘤位置001的区域内，通常在进行电场治疗前，用户肿瘤会予以手术切除，当肿瘤位置被切除后，切除部分通常会被脑脊液填充，故在用户头部A'0、B'0处通常会出现凹陷，故在其肿瘤位置001装配电极扣4很难保证其与用户皮肤的紧密接触，因此肿瘤位置001的装配点在计算机模拟分析软件处理时被优先舍弃。

同理，刀口位置002也被舍弃，因为电场治疗需要长时间佩戴，通常用户在手术切除肿瘤不久后便开始进行电场治疗，而在开始治疗时伤口可能并未完全愈合，故若在A'+1、B'+1处装配电极则与图中刀口位置002存在干涉，很可能导致伤口无法愈合或感染等问题。即使伤口愈合完毕，但刀口位置002愈合后的伤疤也会凹凸不平，导致很难保证电极扣4与用户皮肤紧密接触的问题。所以基于以上原因，计算机模拟分析软件会优先排除在肿瘤位置001及刀口位置002处安装电极扣4。

在剔除肿瘤位置001及开刀位置002后，计算机模拟分析软件便开始执行下一步测算分析，选择合适的电极装配区域，争取做到最终施加的电场能在肿瘤的360度方向内可以产生尽可能多的电场可变换方向，以做到电场对肿瘤的全覆盖以及方向的可变换性。如图18及图19所示，电场线的示例便是该电极装配阵列可以产生的多个方向电场的举例。基于以上条件，计算机模拟分析软件便可确定针对该用户所需的电极扣4的多种装配区域，即完成了步骤1中的电极扣4的多个初步位置装配方案。

接下来确定电极扣4配置方案，在完成上述步骤后，计算机模拟分析软件获得了多个电极扣4的初步位置装配方案，如图18及图19所示。针对每一个电极扣4的位置装配方案，除了知道了所需覆盖的安装孔316，还需要确定各安装孔316所需安装的电极扣4的电极座41的类型。以图17中的安装孔情况为例来做说明，参图20所示，计算机模拟分析软件会分析测算每个安装孔316所能装配的电极扣4的最大区域，图20中C'+2安装孔316所能装配的电极座41的最大尺寸区域便是装配可覆盖区004，在确定装配可覆盖区004的尺寸大小后，计算机模拟分析软件会调取数据库中与之面积最大匹配的电极座41，当然在测算中其除了考虑装配可覆盖区的最大覆盖外，还会考虑该安装孔316所处头部的位置及曲率，保证优选电极扣4尽可能多的覆盖此区域的同时也确保了选择的电极扣4能够适应对应该安装孔316处的头部的曲率，以确保电极扣4与头部紧密贴附。例如图16A及图16B中所示，标注为C'+2的安装孔316处可使用大号、六边形的电极座41。

每个安装孔316的装配可覆盖区的划分主要是通过外边际线005、内边际线006、分割线007进行划分的。其中，外边际线005为选定的安装孔区域外扩至下个安装孔316所能扩展的最大边际线，内边际线006为选定的安装孔区域内最小的内扩边际线，分割线007为采取均等分割原则所划分的区域分割线。本示例中，电极扣4的电极座41包括圆形和多边形，以针对不同的装配区域选择与之相配的电极座41，其中，位于边角位置的电极扣4多选择多边形电极座41，位于中部位置的电极扣4多选择圆形电极座41。基于以上，计算机模拟分析软件便对每个电极扣4的位置装配方案都配套了最优的电极扣4配置方案，形成多组电极扣4整体布局方案，前述步骤2完成。

接下来进行电场优化分析，计算机模拟分析软件基于之前测算好的多组电极扣4整体布局方案进行进一步聚焦覆盖分析筛选。筛选的原则为聚焦和覆盖，主要是保证所选择的整体布局方案，在装上电极扣4后，在施加电场时产生的各个方向的电场都能全面的聚焦和覆盖肿瘤。参图21所示，已安装至两个安装孔316中的两个电极扣4，两个电极扣4之间便可产生区域电场，该区域电场的电场线E必须能全覆盖肿瘤008；且由于电极扣4的电极座41的尺寸限制，故也具有聚焦功能，能保证电场尽可能少的覆盖到没有肿瘤的位置。计算机模拟分析软件会基于此两条原则选择优先排除下面的整体布局方案：1.产生的电场不能全覆盖肿瘤或者不够聚焦的布局方案，2.产生的电场覆盖太多非肿瘤区域的整体布局方案。

接下来进行场强最优化分析，基于以上分析排除后，以确定最终电极扣整体布局方案，其主要是对满足上述步骤要求的多组电极扣整体布局方案进行最终的场强分析，在施加相同的电压下，分析并确认哪种整体布局方案可以在肿瘤位置产生更大的场强。例如，针对图18及图19所示的两种方案在各个位置上产生的场强进行对比，取相同施加电压下，场强最大者为优。参图22所示，标注为A'+2的安装孔316对应位置011处、标注为A'-1的安装孔316对应位置012处、标注为A'-2的安装孔316的对应位置013处，定义从标注为A'+2安装孔316到标注为A'-1的安装孔316所产生的电场覆盖区域为场区域1，同步将标注为A'+2的安装孔到标注为A'-2的安装孔所产生的电场覆盖区域为电场区域2，首先从图22中可以看出，此两种区域所产生的电场都可覆盖肿瘤008，但从极板距离分析，明显标注为A'+2的安装孔316到标注为A'-1安装孔的距离比标注为A'+2的安装孔316到标注为A'-2安装孔316的距离小，根据基础物理场强公式E＝U/d可知，极板间距离越小，在同等电压下产生的场强更大，故，从同等施加电压场强最大化的角度来看，图18中的电极装配方案明显优于图19中的电极装配方案，由此系统便确定了图18中的电极装配方案为最终的电极扣整体布局方案，输出电极装配阵列。

接下来详细说明计算机模拟分析软件输出的另一文件：最优电场施加方案。最优电场施加方案是传输计算机模拟分析软件分析计算出来的最优电场控制方式，其通过数据线传输给了电场发生装置1，此后该最优电场控制方式便存储在了电场发生装置1内，之后每次用户开启电场后，电场发生装置1便会按照存储在内部的最优电场控制方式对用户施加电场，以期达到最优和精准的电场控制。

参考表一，其为最优电场施加方案解析，即计算机模拟分析软件根据图15最终计算获得的最优电场施加方案，具体的，假设对用户施加电场的时间周期为T，那么在周期T的时间内，其电场施加分为两个方向，即Y方向(参图23)和X方向(参图24)，其中Y方向的电场施加周期为0.6T，其实现方式是在0时刻，将标注为C'-1、C'0、C'+1、C'+2的安装孔316位置上的电极扣4连通到电场发生装置1的L相，将标注为G'-1、G'0、G'+1、G'+2的安装孔316位置上的电极扣4连通到电场发生装置1的N相，位于其余安装孔316位置上的电极扣4与电场发生装置1之间没有电性连通，连接完毕后电场发生装置1开始施加AC电压，施加时间为0.6T；之后在0.6T时刻，将所有已连接的安装孔316位置上的电极扣4全部断开，之后将标注为C'-1、B'-1、A'-1、G'-1的安装孔316位置上的电极扣4连通到电场发生装置1的L相，将标注为C'+2、B'+2、A'+2、G'+2的安装孔316位置上的电极扣4连通到电场发生装置1的N相，即将方向切换成了X方向，之后在此方向上施加0.4T时间的AC电压，此便完成了整个T周期内的电场施加。此后电场便按时长为T的周期的控制方式循环往复地施加电场。计算机模拟分析软件鉴于肿瘤位置主要集中在Y方向，且Y方向肿瘤体积大，是基于肿瘤最有可能的扩散方向等信息分析而得出的最优施加方案，即Y方向施加0.6T周期的电场，X方向施加0.4T周期的电场。

表一：最优电场施加方案

若用户在下次医学影像检查中，发现其肿瘤较原有位置有了扩散，假设计算机模拟分析软件扫描标注后虚拟头部模型图如图25所示，从图25的肿瘤位置001’中明显可以观察到其肿瘤面积相比图15中的肿瘤位置001有所扩大，且计算机模拟分析软件分析了其可能的扩散方向如图25中显示的肿瘤扩散方向A(与X轴方向一致)或肿瘤扩散方向B(与X轴约成逆时针45°夹角方向)，由此计算机模拟分析软件便会生成新的电极装配阵列与最优电场施加方案，新的电极装配阵列及电极座装配信息表如图26A及图26B所示，由于肿瘤只是略有向标注为B'+1的安装孔316位置扩散，故图26A中的最优电极装配阵列基本和图16A中的一致，只是对应的最优电场施加方案有所区别。

表二为另一种实施方式的最优电场施加方案，具体的，假设对用户施加电场的时间周期为T，那么在周期T的时间内，其电场施加分为三个方向，即Y方向(参图27)、X方向(参图28)、B方向(参图29)，其中Y方向的电场施加周期为0.3T，其实现方式是在0时刻，将标注为C'-1、C'0、C'+1、C'+2的安装孔316位置上的电极扣4连通到电场发生装置1的L相，将标注为G'-1、G'0、G'+1、G'+2的安装孔316位置上的电极扣4连通到电场发生装置1的N相，其余不相干的安装孔316位置上的电极扣4不做任何连接，连接完毕后开始施加AC电压，施加时间为0.3T。之后在0.3T时刻，将所有已连接的电极扣4全部断开，之后将标注为C'-1、B'-1、A'-1、G'-1的安装孔316位置上的电极扣连通到电场发生装置1的L相，将标注为C'+2、B'+2、A'+2、G'+2的安装孔316位置上的电极扣4连通到电场发生装置1的N相，此便将方向切换成了X方向，之后在此方向上施加0.3T时间的AC电压。之后在0.6T(0.6T＝0.3T+0.3T)时刻，将所有已连接的电极扣4全部断开，之后将标注为B'-1、A'-1、G'-1、G'0、G'+1的安装孔316位置上的电极扣4连通到电场发生装置1的L相，将标注为C'0、C'+1、C'+2、B'+2、A'+2的安装孔316位置上的电极扣4连通到电场发生装置1的N相，此便将方向切换成了B方向(与X轴约成逆时针45°夹角方向)，之后在此方向上施加0.4T时间的AC电压，此便完成了整个T周期内的电场施加。此后电场便按T周期的控制方式循环往复的施加电场。计算机模拟分析软件鉴于肿瘤目前扩散的方向和相关方向上肿瘤的尺寸做出的施加时间的安排，即Y方向施加0.3T周期的电场，X方向施加0.3T周期的电场，B方向施加0.4T周期的电场。

表二：肿瘤位置扩散后的最优电场施加方案信息指令

至此，本申请即实现了电场精准施加并取消非必要电极。至于上述的方向自由切换主要是靠电场发生装置1的内部电路实现的，主要是根据肿瘤生长趋势增设与生长趋势相同方向的电场施加，根据新增的电场施加方向确定安装孔316的选定。

其中，计算机模拟分析软件主要分析其肿瘤的发展方向以及分析肿瘤在各个发展方向上所已经发展出来的尺寸以此来确定电场施加方向和在各电场方向上电场施加的时间周期。具体的，参考图30，就肿瘤位置001’来看，其主要的发展方向有两个，分别是肿瘤发展方向1和肿瘤发展方向2。计算机模拟分析软件会优先确定电场的施加方向有两个，分别为肿瘤发展方向1(即图中的水平方向)和肿瘤发展方向2(即图中的垂直方向)，并且会根据前述已确定的电极装配阵列确认每个安装孔316是L相还是N相，以保证系统能顺利输出该两个方向的电场。确定了电场施加方向，其还需要确定各电场施加方向施加电场的时间，系统设定施加电场的时间周期为T，T通常优选为T＝1s，且系统会测算在肿瘤发展方向1上肿瘤的最大尺寸定义为b，会测算肿瘤发展方向2上的肿瘤最大尺寸定义为a，则系统会计算得肿瘤发展方向1上电场施加的时间周期为：t1＝(b/(a+b))*T，肿瘤发展方向2上电场施加的时间周期为：t2＝(a/(a+b))*T，由此计算机模拟分析软件便完成了电场施加方向及时间的确定，至此场强最优施加方案分析测算便就全部完成，计算机模拟分析软件已经确认了最优电场施加方案。

图31所示为电场发生装置1内部的电路框图，其内部电路主要由供电电源系统、信息交互接口、控制器、AC电压产生器、开关阵列、外部电极接口组成，外部电极接口即为电场发生装置1的电极接口13。参见图32所示，AC电压产生器产生了施加在用户头部所需的AC电压，其为交流信号，由于交流信号没有正负之分，但为了以示区分将AC电压输出的两线分别定义为L相和N相。每个外部电极接口都通过开关1和开关2两个开关分别连接AC电压产生器输出的L相和N相，由此相当于每个外部电极接口皆可以通过程序控制自由的在与N相连接、与L相连接、不连接这三种状态中自由选择。进一步说，由于单个外部电极接口在有需要时都会连接上导线2，通过导线2进而会连接到电极扣4，通过电极扣4进而固定在帽体3的安装孔316上，那么也就相当于说安装孔316位置上的电极扣4上所施加的AC信号可自由的在L相、N相和不连接之间切换。基于此切换功能与电极装配的不同位置相结合，最终便可实现电场方向自由切换，产生不同电场方向的样例可回看图28、图29及图30。外部电极接口(即电极接口13)的排布参考图3所示，与帽体3的各个安装孔316一一对应的。按照计算机模拟分析软件输出的电极装配阵列通过导线2连接电场发生装置1与帽体3，此便完成了图14中电场施加流程步骤框图中的“连接电极与电场发生装置”步骤，完成此步后，开启电场发生装置1便可进行电场治疗。

上述电场施加方法中电极扣位置的生成以及针对各种不同组合的电极扣位置生成的电场，多依赖于计算机模拟，该方法由于需要模拟出各电极扣位置生成的电场，所以对于计算机的硬件性能要求较高，而且耗时较久，由此，发明人发明了另一种电场施加方法，该方法通过实际测量成对电极扣组生成电场的电流和电压来确定最终的电极扣布局方案，以提高电场治疗的准确性和效率，降低硬件需求，减少成本。

以上仅为本申请的较佳实施方式而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。