本申請涉及用于不可逆電穿孔設(shè)備的電極，更具體地，本申請涉及用于在生物組織的細(xì)胞上產(chǎn)生不可逆穿孔從而消融生物組織的設(shè)備中的電極、電極的陣列以及不可逆電穿孔設(shè)備。

背景技術(shù)：

癌癥是危害人類健康的主要疾病。腫瘤的傳統(tǒng)療法以及新近發(fā)展起來的以微創(chuàng)消融為特征的熱消融物理療法，由于受適應(yīng)癥、禁忌癥、治療副作用、熱效應(yīng)等因素的限制，使得其臨床應(yīng)用存在一定的局限性。近年來，隨著脈沖生物電學(xué)的不斷發(fā)展，電場脈沖以其非熱、微創(chuàng)的生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)引起了研究人員的關(guān)注，而其中的不可逆電穿孔治療腫瘤以其快捷、可控、可視、選擇性和非熱機(jī)理等的優(yōu)勢和特色更是引起國內(nèi)外生物電學(xué)領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注，并逐漸應(yīng)用于腫瘤的臨床治療。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，雖然不可逆電穿孔技術(shù)在國內(nèi)外的臨床應(yīng)用中取得了令人振奮的治療效果，但是患者在治療過程往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的肌肉收縮現(xiàn)象而導(dǎo)致其疼痛感和不適。目前臨床上通常采用給病人注射肌肉松弛劑的方法來緩解肌肉收縮的強(qiáng)度，但是，使用肌肉松弛劑并不能完全消除肌肉收縮，而且這種藥物的使用可能產(chǎn)生患者橫紋肌溶解的醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)，將給患者帶來較大的副作用。另外，為防止注射肌肉松弛劑后患者呼吸停止，必須對患者配合使用呼吸機(jī)，使得治療過程變得復(fù)雜。緩解治療中的肌肉收縮問題，將促進(jìn)不可逆電穿孔治療腫瘤在臨床的推廣應(yīng)用。

因此，本申請針對上述問題中的至少一個(gè)提出了以下方面。

本申請的一個(gè)方面涉及一種用于不可逆電穿孔的電極，包括電極主體，該電極主體適于接收電脈沖并向預(yù)定方向施加電場。該電極主體的表面包括由導(dǎo)電材料構(gòu)成的導(dǎo)電區(qū)域和由絕緣材料構(gòu)成的絕緣區(qū)域，在電極主體的所述預(yù)定方向一側(cè)上設(shè)置有所述導(dǎo)電區(qū)域，所述導(dǎo)電區(qū)域面向所述預(yù)定方向，并且在電極主體的與所述預(yù)定方向相反的一側(cè)上設(shè)置有所述絕緣區(qū)域。

使用根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極來對目標(biāo)生物組織進(jìn)行不可逆電穿孔處理，由于電極主體的表面并不是全部被導(dǎo)電區(qū)域覆蓋并且在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上具有絕緣區(qū)域，本申請的電極可以抑制電場的擴(kuò)散，從而抑制動(dòng)作電位向遠(yuǎn)離目標(biāo)生物組織的方向傳播，緩解了肌肉收縮。另外，根據(jù)本申請的電極可以抑制在絕緣區(qū)域一側(cè)(即，與電場施加方向相反的一側(cè))的電場分布，從而減小在電極主體的這一側(cè)上的電場擴(kuò)散。

本申請的另一方面涉及一種電極陣列，其包括：一對或多對電極，所述一對或多對電極的電極主體的軸線相互平行，其中，在每對電極中的至少一個(gè)電極是根據(jù)本申請的電極，并且該電極的導(dǎo)電區(qū)域面向該對電極中的另一個(gè)電極。

本申請的另一方面涉及一種不可逆電穿孔設(shè)備，其包括：脈沖形成裝置，被配置為產(chǎn)生電脈沖；和根據(jù)本申請的電極，被配置為從脈沖形成裝置接收電脈沖。

附圖說明

圖1是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的不可逆電穿孔設(shè)備的示意圖。

圖2是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極的正視圖和側(cè)視圖。

圖3是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極的電極主體的立體示意圖。

圖4示出了用根據(jù)本申請的電極構(gòu)成的電極陣列對目標(biāo)生物組織進(jìn)行不可逆電穿孔處理時(shí)的電極布置。

圖5是現(xiàn)有技術(shù)中的不具有絕緣區(qū)域的針狀電極與如圖3所示的根據(jù)本申請的針狀電極的電場分布圖的比較，其中，圖5的(A)是現(xiàn)有技術(shù)的針狀電極的電場分布，而圖5的(B)是本申請的針狀電極的電場分布。

圖6是現(xiàn)有技術(shù)中的不具有絕緣區(qū)域的針狀電極與圖3的根據(jù)本申請的針狀電極的肌肉收縮情況的比較，其中，圖6的(A)是現(xiàn)有技術(shù)的針狀電極的肌肉收縮情況，而圖6的(B)是本申請的針狀電極的肌肉收縮情況。

圖7是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極主體的示意圖。

圖8是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極主體的示意圖。

圖9是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極主體的示意圖。

圖10是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極主體的電場分布的示意圖。

圖11是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極主體的示意圖。

圖12是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極陣列的示意圖。

圖13是圖12所示的電極陣列的電場分布的示意圖。

圖14是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極陣列的示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本申請的各種示例性實(shí)施方式。應(yīng)注意到：除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施方式中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本申請的范圍。

同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。

以下對至少一個(gè)示例性實(shí)施方式的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對本申請及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施方式的其它示例可以具有不同的值。

本申請的發(fā)明人對于在不可逆電穿孔治療過程中產(chǎn)生的肌肉收縮的原因進(jìn)行了深入的研究和分析。

本申請的發(fā)明人注意到，在不可逆電穿孔治療過程中施加的電脈沖產(chǎn)生電場，電場刺激神經(jīng)纖維，使其產(chǎn)生動(dòng)作電位，動(dòng)作電位則激發(fā)鄰近區(qū)域細(xì)胞膜去極化，從而產(chǎn)生新的動(dòng)作電位，如此下去，動(dòng)作電位便通過鄰近區(qū)域細(xì)胞得到興奮的傳導(dǎo)，興奮經(jīng)過神經(jīng)肌肉接頭傳到肌肉從而引起了肌肉收縮。在此基礎(chǔ)上，本申請的發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，對生物組織施加電脈沖時(shí)產(chǎn)生的肌肉收縮與電極的配置和在該電極布置下的電場分布情況有關(guān)，并提出了本申請的技術(shù)方案。

圖1是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的不可逆電穿孔設(shè)備的示意圖。

如圖1所示，根據(jù)該實(shí)施方式的不可逆電穿孔設(shè)備1包括脈沖形成裝置10和電極20。該脈沖形成裝置10用來產(chǎn)生在目標(biāo)生物組織產(chǎn)生不可逆電穿孔的電脈沖，電極20用來從脈沖形成裝置10接收所產(chǎn)生的脈沖，并將所產(chǎn)生的脈沖施加到生物組織的細(xì)胞，諸如腫瘤細(xì)胞。

如圖1所示，根據(jù)本申請的實(shí)施方式的脈沖形成裝置10包括電源11、脈沖產(chǎn)生單元12、控制單元13和用戶界面14等。電源11用來為不可逆電穿孔設(shè)備1以及其中的各個(gè)單元供電。脈沖產(chǎn)生單元12用來產(chǎn)生在目標(biāo)生物組織產(chǎn)生不可逆電穿孔的電脈沖?？刂茊卧?3用來對不可逆電穿孔設(shè)備1的各個(gè)單元的操作進(jìn)行控制和監(jiān)測。用戶界面14用來提供用戶輸入、監(jiān)視不可逆電穿孔過程和顯示不可逆電穿孔結(jié)果等。

控制單元13可以至少部分以數(shù)字電子電路、模擬電子電路或者計(jì)算機(jī)硬件、固件、軟件或其組合來實(shí)施。控制單元13可以實(shí)施為特定目的邏輯電路，例如FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)或者ASIC(專用集成電路)。另外，控制單元13可以實(shí)施作為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，即，有形地嵌入信息載體，例如機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備或者產(chǎn)生的信號(hào)至的計(jì)算機(jī)程序，可由數(shù)據(jù)處理裝置，例如可編程處理器、計(jì)算機(jī)或多計(jì)算機(jī)執(zhí)行或控制操作。計(jì)算機(jī)程序可以以任何編程語言編寫，包括編輯或編譯語言，并且其可以以任何形式布置，包括作為獨(dú)立程序或者作為模塊、組件、子例程或適于在計(jì)算環(huán)境中使用的其他單元。計(jì)算機(jī)程序可以布置為在一個(gè)地點(diǎn)或分布在多個(gè)地點(diǎn)處的一個(gè)計(jì)算機(jī)上或者多個(gè)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行并且由通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。并且，控制單元13還可以包括存儲(chǔ)器等，用來存儲(chǔ)用戶設(shè)置、各個(gè)參數(shù)以及監(jiān)測結(jié)果等。

用戶界面14用于輸入命令和顯示狀態(tài)、信息等，并且可以包括各種輸入/輸出設(shè)備。例如，輸入設(shè)備可以使用觸摸屏、小鍵盤或全鍵盤，并且包括各種輸入接口、磁盤驅(qū)動(dòng)器等。輸出設(shè)備包括各種視覺、聽覺、觸覺輸出設(shè)備，例如，顯示器、LED燈、振動(dòng)器等。

圖2是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極的正視圖和側(cè)視圖。如圖2所示，本申請的電極20包括電極主體21、手柄22和輸入部23。

電極主體21適于接收電脈沖并向預(yù)定方向施加電場。在下文中，將該預(yù)定方向稱作“電場施加方向”，下文中對其進(jìn)行進(jìn)一步解釋。手柄22用作電極主體21的底座，使得電極主體21以固定或可替換的方式連接到手柄22。手柄22還可以用作外科醫(yī)生或外科手術(shù)機(jī)器人等操作電極20的操作部。輸入部23一般為線纜，其一端連接到脈沖形成裝置10，另一端連接到手柄22并與電極主體21電連接，用來從脈沖形成裝置10的脈沖產(chǎn)生單元12接收電脈沖，并將電脈沖提供給電極主體21。

接下來對本申請的實(shí)施方式的電極20的電極主體21進(jìn)行說明。

圖3是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極的電極主體21的立體示意圖。圖3中的實(shí)施方式以針狀電極主體的形式舉例來進(jìn)行說明。

如圖3所示，該針狀電極主體的前端是以相對于電極針的軸線而傾斜的端緣為刃面，形成為鋒利狀針尖。針狀電極主體的軸線沿著電極針的縱長方向并位于電極主體的中心。該電極主體21的表面包括絕緣材料，從而形成絕緣區(qū)域24，并且在針狀電極主體的前端在一側(cè)包括導(dǎo)電材料，從而形成導(dǎo)電區(qū)域25。

根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極20是方向性的電極，將電場從電極主體21以電場施加方向施加到目標(biāo)生物組織。在本申請的實(shí)施方式中，根據(jù)電極上的導(dǎo)電區(qū)域的位置來確定電極的電場施加方向。例如，導(dǎo)電區(qū)域所面對的方向是電場施加方向。另外，導(dǎo)電區(qū)域所面對的方向例如可以由導(dǎo)電區(qū)域的法線的方向確定。在一些情況下，導(dǎo)電區(qū)域的中心的法線方向被限定為電場施加方向。在圖3中，電場施加方向包括從電極主體的導(dǎo)電區(qū)域向右并略微朝向紙面之外的方向。另外，在本申請中，當(dāng)逆著電場施加方向觀察電極主體時(shí)所能看到的電極主體的一側(cè)就是電極主體的電場施加方向一側(cè)，其相反側(cè)就是電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解，在對目標(biāo)生物組織(例如，癌癥組織等)進(jìn)行不可逆電穿孔時(shí)，可以將電極主體的電場施加方向與目標(biāo)生物組織相對，以將消融電場施加到目標(biāo)生物組織。

電極主體和/或手柄22上可以提供指示電極的電場施加方向的標(biāo)記，例如，箭頭、文字、特殊符號(hào)、手柄的特定形狀等，以方便外科醫(yī)生在不可逆電穿孔手術(shù)期間操縱電極。

如圖3所示，導(dǎo)電區(qū)域25具有沿著針狀電極主體的軸線的導(dǎo)電長度和沿著針狀電極主體的周向的導(dǎo)電寬度。從圖3中可以看出，在該實(shí)施方式中，在針狀電極主體的周向上，導(dǎo)電區(qū)域與絕緣區(qū)域的比例約為1：1，即，導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電寬度占針狀電極主體在周向上的長度的一半，并且近似等于在電極主體的電場施加方向一側(cè)的表面的寬度。

在本申請的一個(gè)實(shí)施方式中，電極主體可以整體由導(dǎo)電材料構(gòu)成，并且在表面上的絕緣區(qū)域處涂布有絕緣涂層，從而電極主體的表面上不被絕緣涂層覆蓋的暴露區(qū)域構(gòu)成導(dǎo)電區(qū)域。導(dǎo)電材料可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何導(dǎo)電材料，特別是適合于施加不可逆電穿孔脈沖的導(dǎo)電材料，例如，導(dǎo)電金屬材料等。所涂布的絕緣涂層包括具有絕緣性、耐熱性和生物兼容性的各種有機(jī)材料和無機(jī)材料，例如，聚對二甲苯等。

在本申請的另一個(gè)實(shí)施方式中，電極主體可以整體由絕緣材料構(gòu)成，并且在表面上的導(dǎo)電區(qū)域處布置有導(dǎo)體層，從而電極主體的表面上不具有導(dǎo)體層的區(qū)域構(gòu)成絕緣區(qū)域。該導(dǎo)體層被電連接(例如通過穿過電極主體的絕緣材料的導(dǎo)電部分)到電極20的輸入部22。

另外，在本申請的再一個(gè)實(shí)施方式中，電極主體可以整體由絕緣材料和導(dǎo)電材料二者構(gòu)成，絕緣材料和導(dǎo)電材料二者的形狀被確定為在將二者結(jié)合形成電極主體之后，電極主體表面的絕緣區(qū)域由絕緣材料構(gòu)成，而電極主體表面的導(dǎo)電區(qū)域由導(dǎo)電材料構(gòu)成，并且導(dǎo)電材料能夠被電連接到電極20的輸入部22。

另外，考慮到電極主體的強(qiáng)度，電極主體整體由一種材料構(gòu)成的配置是優(yōu)選的。

在此基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極主體可以采用任何方式來構(gòu)造，只要其表面具有根據(jù)本申請的實(shí)施方式配置的導(dǎo)電區(qū)域和絕緣區(qū)域即可。

圖4示出了用根據(jù)本申請的電極對目標(biāo)生物組織進(jìn)行不可逆電穿孔處理時(shí)的電極布置，其中用兩個(gè)電極構(gòu)成了電極陣列。其中，兩個(gè)電極的電極主體彼此平行并在兩個(gè)電極的電極主體的導(dǎo)電區(qū)域彼此相對的狀態(tài)下將目標(biāo)生物組織夾置在兩個(gè)電極之間。即，兩個(gè)電極的電場施加方向都朝向目標(biāo)生物組織。

圖5是現(xiàn)有技術(shù)中的不具有絕緣區(qū)域的針狀電極與如圖3所示的根據(jù)本申請的針狀電極的電場分布圖的比較，其中，圖5的(A)是現(xiàn)有技術(shù)的針狀電極的電場分布，而圖5的(B)是本申請的針狀電極的電場分布。

具體來說，圖5是將前列腺組織作為靶向消融組織，借助有限元多物理場仿真軟件對現(xiàn)有技術(shù)的普通醫(yī)用不銹鋼針電極和本申請的具有絕緣區(qū)域的針狀電極作用下的電場分布進(jìn)行的仿真。仿真模擬了將兩個(gè)相同的電極相互平行地插入前例腺組織內(nèi)部，并對置于兩個(gè)電極之間的前列腺組織進(jìn)行不可逆電穿孔的情況。按照類似于圖4所示的電極布置，本申請的針狀電極的導(dǎo)電區(qū)域彼此相對，即，兩個(gè)電極的電場施加方向彼此相對，并且都朝向前列腺組織?，F(xiàn)有技術(shù)的普通針狀電極不具有方向性，從而不需要考慮其電場施加方向。仿真中對一個(gè)電極施加脈沖電壓信號(hào)，將另一電極接地，兩電極之間平均場強(qiáng)為2000V/cm，不可逆電穿孔場強(qiáng)閾值設(shè)置為1200V/cm，也就是說，電場強(qiáng)度超過1200V/cm的區(qū)域就是其中發(fā)生不可逆電穿孔的消融區(qū)域。圖5中示出了在與兩個(gè)針狀電極的軸線垂直的平面內(nèi)的電場分布，以間隔200V/cm的等值電場線的形式示出了電場的強(qiáng)度分布，并且圖中的深色區(qū)域?yàn)殡妶鰪?qiáng)度超過閾值1200V/cm的消融區(qū)域。在圖5中的電場分布圖的右側(cè)，分別示出了電場強(qiáng)度與灰度的對應(yīng)圖例，圖例的單位為×10³V/cm。

現(xiàn)有技術(shù)的針狀電極的電場分布如圖5的(A)所示，可見對于末端完全不具有絕緣區(qū)域的針狀電極，在電極的周圍，電場的分布在整個(gè)圓周上是向外圍發(fā)散的，消融區(qū)域分布在兩電極之間以及電極的整個(gè)圓周，并且消融區(qū)域的寬度較寬。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的目前所使用的傳統(tǒng)電極陣列的電場分布呈放射狀，這樣的電場分布有利于動(dòng)作電位向遠(yuǎn)方傳播，從而加劇肌肉收縮的發(fā)展。

根據(jù)本申請的具有絕緣區(qū)域的針狀電極的電場分布如圖5的(B)所示。通過與圖5的(A)相比較，可以看到由于電極主體的表面并不是全部被導(dǎo)電區(qū)域覆蓋并且在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上具有絕緣區(qū)域，可以看到相同電場強(qiáng)度的等值電場線的面積基本都減小了，即，電場的擴(kuò)散受到了抑制。所以，根據(jù)本申請的針狀電極可以抑制電場的擴(kuò)散，從而抑制動(dòng)作電位向遠(yuǎn)離目標(biāo)生物組織的方向傳播，減少了肌肉收縮。另外，通過圖5的(A)和(B)之間的比較，由于在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上的絕緣區(qū)域，根據(jù)本申請的針狀電極可以抑制在絕緣區(qū)域一側(cè)(即，與電場施加方向相反的一側(cè))的電場分布，從而減小在電極主體的這一側(cè)上的電場擴(kuò)散。另外，根據(jù)本申請的針狀電極的等值電場線可以圍繞電極針呈現(xiàn)扇形分布，電場消融區(qū)域類似兩個(gè)尖部相對的桃形結(jié)構(gòu)并且消融區(qū)域的寬度較窄，從而能夠進(jìn)一步將所產(chǎn)生的電場限制在目標(biāo)生物組織附近。

因此，基于如上文中的電場分布圖可以看出，相比于現(xiàn)有技術(shù)中的放射性的電場分布，由于電極主體的表面并不是全部被導(dǎo)電區(qū)域覆蓋并且在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上具有絕緣區(qū)域，本申請的電極抑制了電場的擴(kuò)散，從而可以抑制動(dòng)作電位向遠(yuǎn)方傳播并減少了肌肉收縮。

圖6是現(xiàn)有技術(shù)中的不具有絕緣區(qū)域的針狀電極與圖3的根據(jù)本申請的針狀電極的肌肉收縮情況的比較，其中，圖6的(A)是現(xiàn)有技術(shù)的針狀電極的肌肉收縮情況，而圖6的(B)是本申請的針狀電極的肌肉收縮情況。

在實(shí)驗(yàn)中，分別采用現(xiàn)有技術(shù)的針狀電極和本申請的針狀電極將電壓為600V、脈寬為100us單極性脈沖施加到兔的肝臟，從而在兔的肝臟中產(chǎn)生強(qiáng)度為2kV/cm以上的消融電場，并采用加速度傳感器測量刺激過程的肌肉收縮強(qiáng)度。

現(xiàn)有技術(shù)的針狀電極的肌肉收縮加速度如圖6的(A)所示，可見加速度最大幅值約為g＝3m/s²。根據(jù)本申請的具有絕緣區(qū)域的針狀電極的肌肉收縮加速度如圖6的(B)所示，可見加速度的幅值約為g＝1m/s²。通過對比可以確定，相比于現(xiàn)有技術(shù)中的不具有絕緣區(qū)域的針狀電極，使用根據(jù)本申請的針狀電極明顯地減少了肌肉收縮。

因此，通過使用根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極進(jìn)行不可逆電穿孔，由于電極主體的表面并不是全部被導(dǎo)電區(qū)域覆蓋并且在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上具有絕緣區(qū)域，可以抑制電場的擴(kuò)散，從而抑制動(dòng)作電位向遠(yuǎn)離目標(biāo)生物組織的方向傳播并減少了肌肉收縮。因此，根據(jù)本申請的實(shí)施方式，能夠促進(jìn)不可逆電穿孔消融腫瘤技術(shù)在臨床的推廣應(yīng)用。另外，本申請的實(shí)施方式的電極可以抑制在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上的電場分布，減小在電極主體的這一側(cè)上的電場擴(kuò)散。

在上文中以圖3所示的在末端具有導(dǎo)電區(qū)域的圓柱形針狀電極主體為例進(jìn)行了說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白本申請的電極主體并不局限與圖3所示的情況，并且在絕緣區(qū)域設(shè)置在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上的基礎(chǔ)上，可以采用各種電極主體形狀以及對導(dǎo)電區(qū)域和絕緣區(qū)域的位置、面積和形狀進(jìn)行不同的設(shè)置。

例如，除了圖3所示的圓柱體的針狀電極主體以及在圓柱體表面的絕緣區(qū)域和導(dǎo)電區(qū)域之外，針狀電極主體還可以是除了圓柱體之外的其他針狀形狀，并且導(dǎo)電區(qū)域的形狀也可以相應(yīng)改變。此外，在電極主體的表面上，除所確定的導(dǎo)電區(qū)域的形狀和面積之外，其他區(qū)域都由絕緣材料構(gòu)成。圖7是根據(jù)本申請的另一個(gè)實(shí)施方式的電極主體的示意圖。如圖7的(A)所示，針狀電極主體還可以在一側(cè)具有平坦的表面，并且導(dǎo)電區(qū)域位于該平坦表面內(nèi)，從而使得導(dǎo)電區(qū)域成為平面形狀的導(dǎo)電區(qū)域。另外，如圖7的(B)所示，針狀電極主體可以整體不是圓柱體形，而是由平面構(gòu)成的多面體形，導(dǎo)電區(qū)域可以位于一個(gè)平面內(nèi)并形成平面形狀的導(dǎo)電區(qū)域。另外，如圖7的(C)所示，可以在圓柱體的針狀電極主體中部挖出平面的凹槽，并由該凹槽來形成平面形狀的導(dǎo)電區(qū)域。

除了針狀電極主體之外，電極主體還可以具有其他形狀。圖8是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極主體的示意圖，其示出了板狀電極主體。板狀電極主體可以為圖8的(A)所示的圓形板，或者圖8的(B)所示的矩形板。在圓形板和矩形板的一個(gè)側(cè)表面上具有導(dǎo)電區(qū)域，并且除了導(dǎo)電區(qū)域之外的其他區(qū)域由絕緣材料構(gòu)成。另外，除了圓形板和矩形板之外，板狀電極主體可以是適合于對目標(biāo)生物組織進(jìn)行不可逆電穿孔的任何形狀。例如，板狀電極主體的形狀可以根據(jù)目標(biāo)生物組織的形狀來相應(yīng)改變，從而例如提高不可逆電穿孔手術(shù)的效率、避免損傷目標(biāo)生物組織之外的生物組織、節(jié)約手術(shù)時(shí)間等。

在使用具有板狀電極主體的電極對目標(biāo)生物組織進(jìn)行處理時(shí)，例如可以將兩個(gè)電極彼此平行地夾置目標(biāo)生物組織并使得它們的導(dǎo)電區(qū)域彼此相對，從而對目標(biāo)生物組織進(jìn)行不可逆電穿孔處理。

本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以想到，除了板狀電極主體和針狀電極主體之外，電極主體還可以具有適合于對目標(biāo)生物組織進(jìn)行不可逆電穿孔的任何形狀。例如，可以制作與目標(biāo)生物組織的立體外形對應(yīng)的電極主體，從而將目標(biāo)生物組織包覆在電極主體內(nèi)，使得電極的導(dǎo)電區(qū)域面對目標(biāo)生物組織，這樣例如提高不可逆電穿孔手術(shù)的效率、避免損傷目標(biāo)生物組織之外的生物組織、節(jié)約手術(shù)時(shí)間等。另外，根據(jù)例如尖端放電原理等，可以根據(jù)期望產(chǎn)生的電場強(qiáng)度分布來改變電極主體的形狀。

另外，除了圖3中示出的導(dǎo)電區(qū)域位于針狀電極主體前端處并且導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電寬度和絕緣區(qū)域的絕緣寬度各占針狀電極主體在周向上的長度1/2的情況之外，如下所述，還可以對導(dǎo)電區(qū)域和絕緣區(qū)域的位置、面積和形狀進(jìn)行不同的設(shè)置。

圖9是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極主體的示意圖。在圖3中示出了導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電寬度占針狀電極主體在周向上的長度的1/2的情況，但是導(dǎo)電區(qū)域的面積可以設(shè)置為一個(gè)范圍內(nèi)的任意值。例如，如圖9所示，在針狀電極主體上具有導(dǎo)電區(qū)域的位置處，導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電寬度占針狀電極主體在周向上的長度的比例可以從左到右依次為1/3(圖9的(A)，即，導(dǎo)電寬度占整個(gè)圓周的120度)、1/2(圖9的(B)，即，導(dǎo)電寬度占整個(gè)圓周的180度)和2/3(圖9的(C)，即，導(dǎo)電寬度占整個(gè)圓周的240度)以及從1/3到2/3之間的任何值。即，在導(dǎo)電區(qū)域的位置處的電極主體的周向上，導(dǎo)電區(qū)域與絕緣區(qū)域的比例可以在例如1：2與2：1之間。圖9的(B)的電極主體與圖3的電極主體類似。也就是說，在一種情況下，導(dǎo)電區(qū)域可以在電極主體的電場施加方向一側(cè)的表面區(qū)域之內(nèi)(對應(yīng)于導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電寬度占針狀電極主體在周向上的長度的比例為1/3到1/2的情況)。另外，在另一種情況下，導(dǎo)電區(qū)域可以從電極主體的電場施加方向一側(cè)延伸到電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)(對應(yīng)于導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電寬度占針狀電極主體在周向上的長度的比例為1/2到2/3的情況)。

圖10是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極主體的電場分布的示意圖。如圖10所示，分別對應(yīng)于圖9的(A)、(B)和(C)，圖10的(A)、(B)和(C)從左到右分別是導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電寬度占針狀電極主體在周向上的長度的1/3、1/2和2/3的情況下對應(yīng)的電場分布圖。圖10的(B)與圖5的(B)類似。與圖5的(A)所示現(xiàn)有技術(shù)的不具有絕緣區(qū)域的針狀電極主體的電場分布相比，明顯可以看出通過這樣的電極主體，由于在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上的絕緣區(qū)域，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)以下技術(shù)效果：可以抑制電場的擴(kuò)散，并且進(jìn)一步可以抑制動(dòng)作電位向遠(yuǎn)方傳播，從而減少了肌肉收縮；另外，還可以抑制在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上的電場分布，減小在電極主體的這一側(cè)上的電場擴(kuò)散。

圖11是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極主體的示意圖。在圖3中示出了導(dǎo)電區(qū)域位于針狀電極主體的前端的情況，但是導(dǎo)電區(qū)域的位置不局限于此，而是可以在針狀電極上的任意位置。例如，如圖11的(A)所示，導(dǎo)電區(qū)域的位置可以被配置為僅包括刃面或者不包括針狀電極主體的刃面和前端。如圖11的(B)所示，導(dǎo)電區(qū)域的形狀除了連續(xù)的導(dǎo)電區(qū)域之外，還可以包括由絕緣材料被縱向或橫向分隔開的導(dǎo)電區(qū)域。如圖11的(C)所示，導(dǎo)電區(qū)域的形狀除了方形之外，還可以具有圓形、多邊形以及不規(guī)則形狀。另外，電極主體的不與生物組織接觸的部分(例如，電極主體的在不可逆電穿孔手術(shù)期間位于體外的部分)可以不具有絕緣材料，因?yàn)樵摬糠钟捎诓慌c生物組織接觸而不會(huì)向生物組織施加電場。

以上以針狀電極為例討論了電極的形狀和導(dǎo)電區(qū)域的不同配置情況，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)τ诎鍫铍姌O和其他形狀的電極想到各種其他配置，這些配置也都在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。

在閱讀本申請的技術(shù)方案之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，對于根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極，當(dāng)在電場施加方向的一側(cè)具有導(dǎo)電區(qū)域并且在與電場施加方向相反的一側(cè)具有絕緣區(qū)域的情況下，在對目標(biāo)生物組織進(jìn)行不可逆電穿孔時(shí)，導(dǎo)電區(qū)域和絕緣區(qū)域可以具有任何的形狀和布置，并仍然能夠?qū)崿F(xiàn)以下技術(shù)效果：可以抑制電場的擴(kuò)散，并且進(jìn)一步可以抑制動(dòng)作電位向遠(yuǎn)方傳播，從而減少了肌肉收縮；另外，還可以抑制在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上的電場分布，減小在電極主體的這一側(cè)上的電場擴(kuò)散。

根據(jù)本申請的一個(gè)方面，除了上文中描述的使用兩個(gè)根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極來對目標(biāo)生物組織進(jìn)行處理的技術(shù)方案之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以想到，根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極可以與現(xiàn)有技術(shù)的電極搭配使用，使得根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極的導(dǎo)電區(qū)域面向現(xiàn)有技術(shù)的電極。由于根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極在電場施加方向的一側(cè)具有導(dǎo)電區(qū)域并且在與電場施加方向相反的一側(cè)具有絕緣區(qū)域，所以在對目標(biāo)生物組織進(jìn)行不可逆電穿孔時(shí)，即使與現(xiàn)有技術(shù)的電極配合使用，仍然能夠相比于全部采用現(xiàn)有技術(shù)的電極的情況實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)效果：可以抑制電場的擴(kuò)散，并且進(jìn)一步可以抑制動(dòng)作電位向遠(yuǎn)方傳播，從而減少了肌肉收縮；另外，還可以抑制在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上的電場分布，減小在電極主體的這一側(cè)上的電場擴(kuò)散。

根據(jù)本申請的一個(gè)方面，除了上文中描述的使用兩個(gè)根據(jù)本申請的電極的電極陣列來對目標(biāo)生物組織進(jìn)行處理的技術(shù)方案之外，還可以采用更多個(gè)電極形成的電極陣列來對目標(biāo)生物組織進(jìn)行不可逆電穿孔。

圖12是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極陣列的示意圖。

如圖12的(A)所示，三個(gè)電極的陣列可以被配置為三個(gè)電極的軸線彼此平行地排列在一個(gè)平面內(nèi)，左右兩側(cè)的電極可以是如圖3所示的電極，中間的電極的導(dǎo)電區(qū)域圍繞該電極一周，并且分別與左右兩側(cè)的電極的導(dǎo)電區(qū)域彼此相對。即，左右兩側(cè)的電極的電場施加方向彼此相對并且都經(jīng)過中間的電極。另外，在三個(gè)電極的陣列中，中間的電極也可以在不與左右電極相對的位置處具有絕緣區(qū)域。

在使用如圖12的(A)所示的三個(gè)電極的陣列進(jìn)行不可逆電穿孔處理時(shí)，待消融的生物組織可以被布置在左右兩側(cè)的電極之間，在中間電極的附近。因?yàn)橹虚g電極附近的電場強(qiáng)度較大，所以可以加強(qiáng)對待消融生物組織的不可逆穿孔效果。在對電極施加不可逆電穿孔脈沖時(shí)，可以例如將中間的電極接地，并在左右兩個(gè)電極上分別施加電脈沖。

另外，如圖12的(B)所示，四個(gè)軸線彼此平行的電極構(gòu)成了電極陣列。該電極陣列包括兩對電極，在每對電極中，兩個(gè)電極的導(dǎo)電區(qū)域彼此相對，使得在對目標(biāo)生物組織進(jìn)行不可逆電穿孔時(shí)，目標(biāo)生物組織在每對電極的兩個(gè)電極的電極主體的導(dǎo)電區(qū)域之間。圖12的(B)中的虛線分別連接一對電極中的兩個(gè)電極，并且表示出這兩個(gè)電極的軸線構(gòu)成的平面的位置?？梢钥吹剑鱾€(gè)電極對中的兩個(gè)電極的軸線構(gòu)成的平面相互平行。

在使用如圖12的(B)所示的四個(gè)電極的陣列進(jìn)行不可逆電穿孔處理時(shí)，使得待消融的生物組織被布置在每一對電極之間，從而可以例如擴(kuò)大可以進(jìn)行不可逆電穿孔的生物組織區(qū)域的面積。在對電極施加不可逆電穿孔脈沖時(shí)，可以在每一對電極上分別施加電脈沖。另外，兩對電極本身的形狀參數(shù)和所施加的電脈沖參數(shù)等可以彼此不同，從而可以增加不可逆電穿孔的靈活性。另外，即使使用了具有四個(gè)電極的陣列，也可以僅對其中的一對或多對電極施加不可逆電穿孔脈沖，而不對其他對電極施加不可逆電穿孔脈沖，從而增加電極陣列應(yīng)用的靈活性。

另外，對于如圖12的(B)所示的四個(gè)電極的陣列，還可以在電極陣列的每個(gè)電極對中增加與圖12的(A)中的中間電極類似的中間電極。

此外，如圖12的(C)所示，六個(gè)彼此平行的電極構(gòu)成了電極陣列。該電極陣列包括三對電極，在每對電極中，兩個(gè)電極的導(dǎo)電區(qū)域彼此相對，使得在對目標(biāo)生物組織進(jìn)行不可逆電穿孔時(shí)，目標(biāo)生物組織在每對電極的兩個(gè)電極的電極主體的導(dǎo)電區(qū)域之間。圖12的(C)中的虛線分別連接一對電極中的兩個(gè)電極，并且表示出這兩個(gè)電極的軸線構(gòu)成的平面的位置。可以看到，各個(gè)電極對中的兩個(gè)電極的軸線構(gòu)成的平面相互平行。

與參照圖12的(B)針對四個(gè)電極的陣列表述的情況類似，使用如圖12的(C)所示的六個(gè)電極的陣列，可以例如擴(kuò)大可以進(jìn)行不可逆電穿孔的生物組織區(qū)域的面積，并增加電極陣列應(yīng)用的靈活性。另外，對于如圖12的(C)所示的六個(gè)電極的陣列，也可以在電極陣列的每個(gè)電極對中增加與圖12的(A)中的中間電極類似的中間電極。

其次，對于例如六個(gè)電極的陣列來說，除了如圖12的(C)所示的各個(gè)電極對中的兩個(gè)電極的軸線構(gòu)成的平面相互平行的情況之外，如圖12的(D)所示，每個(gè)電極對中的兩個(gè)電極的軸線構(gòu)成的平面可以相互交叉。

在使用如圖12的(D)所示的六個(gè)電極的陣列進(jìn)行不可逆電穿孔處理時(shí)，使得待消融的生物組織被布置在各個(gè)電極對中的兩個(gè)電極的導(dǎo)電區(qū)域的連接線的交叉點(diǎn)附近，從而例如增加電極陣列中央的電場強(qiáng)度，加強(qiáng)對生物組織區(qū)域的不可逆電穿孔效果，提高穿孔效率。在對電極施加不可逆電穿孔脈沖時(shí)，可以在每一對電極上分別施加電脈沖。另外，即使使用了具有六個(gè)電極的陣列，也可以僅對其中的一對或多對電極施加不可逆電穿孔脈沖，而不對其他對電極施加不可逆電穿孔脈沖，從而增加電極陣列應(yīng)用的靈活性。

另外，如圖12的(D)所示的六個(gè)電極的陣列，還可以在電極陣列中央增加與圖12的(A)中的中間電極類似的中間電極。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到，除了上文中介紹的采用三個(gè)、四個(gè)、六個(gè)電極的電極陣列之外，可以使用具有任意數(shù)目的電極的電極陣列，并且只要使得電極的導(dǎo)電區(qū)域相對，電極可以以任意方式布置。

圖13是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極陣列的電場分布的示意圖，其中圖13的(A)對應(yīng)于圖12的(A)的三個(gè)電極的陣列的情況，圖13的(B)對應(yīng)于圖12的(B)的四個(gè)電極的陣列的情況，圖13的(C)對應(yīng)于圖12的(C)的六個(gè)電極的陣列的情況，而圖13的(D)對應(yīng)于圖12的(D)的六個(gè)電極的陣列的情況。通過該圖可以看出，由于在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上的絕緣區(qū)域，根據(jù)本申請的該實(shí)施方式的電極陣列也能夠抑制電場的擴(kuò)散，并且進(jìn)一步可以抑制動(dòng)作電位向遠(yuǎn)方傳播，從而減少了肌肉收縮。

除了針狀電極的陣列之外，對于使用電極板進(jìn)行不可逆電穿孔的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員同樣可以想到還可以使用由多個(gè)板狀電極構(gòu)成的電極陣列來進(jìn)行不可逆電穿孔處理。

圖14是根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極陣列的示意圖，其中使用四個(gè)板狀電極構(gòu)成電極陣列來對目標(biāo)生物組織進(jìn)行處理。從圖14中可以看出，四個(gè)板狀電極的軸線彼此平行。板狀電極的軸線指的是例如沿著從電極手柄向電極主體的方向經(jīng)過板面中心的軸線，該軸線可以與板狀電極的板面平行。對于其他任意形狀的電極，電極主體的軸線的方向都可以表示為沿著從電極手柄向電極主體的方向并經(jīng)過電極主體的中心的軸線。四個(gè)板狀電極包括兩對板狀電極，每個(gè)板狀電極對中的兩個(gè)板狀電極彼此平行，并且每對板狀電極中的兩個(gè)板狀電極的軸線構(gòu)成的平面相互交叉。通過該板狀電極陣列，可以加強(qiáng)對生物組織區(qū)域的不可逆電穿孔效果，提高穿孔效率。

另外，兩對板狀電極也可以彼此并排布置，使得每對板狀電極中的兩個(gè)板狀電極的軸線構(gòu)成的平面相互平行。通過該板狀電極陣列，例如可以增加不可逆電穿孔的處理面積。

通過以上內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白上述的根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極陣列的特征可以相互組合并且根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極陣列可以包括本申請的實(shí)施方式的一種或多種電極。

另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以想到，在電極陣列中，根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極可以與現(xiàn)有技術(shù)的電極搭配使用，并且仍然實(shí)現(xiàn)本申請的技術(shù)效果。具體來說，在電極陣列中的一個(gè)電極對中，可以包括一個(gè)根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極和一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的電極，并且根據(jù)本申請的實(shí)施方式的電極的導(dǎo)電區(qū)域面向現(xiàn)有技術(shù)的電極，從而仍然能夠相比于全部采用現(xiàn)有技術(shù)的電極的情況實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)效果：可以抑制電場的擴(kuò)散，并且進(jìn)一步可以抑制動(dòng)作電位向遠(yuǎn)方傳播，從而減少了肌肉收縮；另外，還可以抑制在電極主體的與電場施加方向相反的一側(cè)上的電場分布，減小在電極主體的這一側(cè)上的電場擴(kuò)散。

本說明書中“實(shí)施方式”或類似表達(dá)方式的引用是指結(jié)合該實(shí)施方式所述的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特性系包括在本公開的至少一具體實(shí)施方式中。因此，在本說明書中，“在本公開的實(shí)施方式中”及類似表達(dá)方式的用語的出現(xiàn)未必指相同的實(shí)施方式。