Un electrodo configurado para su colocación en contacto con una superficie del cuerpo de un paciente,

comprendiendo el electrodo:

un sustrato conductor que tiene un primer lado que da frente al paciente cuando el electrodo está situado en contacto con el cuerpo del paciente, teniendo el sustrato conductor una pluralidad de espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) que pasan a su través, que pasan a través del primer lado del sustrato conductor, en que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) están distribuidos y dimensionados para permitir que la humedad que esté sobre la superficie del cuerpo del paciente escape a través de los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) cuando se sitúe el electrodo en contacto con el cuerpo del paciente;

caracterizado por que:

el electrodo comprende además un material dieléctrico (2; 42), dispuesto en el primer lado del sustrato conductor de modo que aísle el sustrato conductor del cuerpo del paciente cuando el electrodo esté colocado en contacto con el cuerpo del paciente; y

el material dieléctrico (2, 42) tiene una constante dieléctrica de al menos 1000 y es capaz de hacer pasar al cuerpo del paciente un campo eléctrico de una intensidad de campo comprendida entre 0,1 V/cm y 10 V/cm

Electrodos para aplicar un campo eléctrico in vivo durante un dilatado periodo de tiempo.

Antecedentes

Este invento se refiere a electrodos para aplicar campos eléctricos in vivo durante un dilatado período de tiempo.

Los organismos vivos proliferan por división celular, incluidos los tejidos, los cultivos de células, los microorganismos (tales como las bacterias, el micoplasma, la levadura, los protozoos, y otros organismos unicelulares), los hongos, las algas, las células de las plantas, etc. Las células de los organismos que se dividen pueden ser destruidas, o bien se puede controlar su proliferación, por métodos que están basados en la sensibilidad de las células que se dividen de esos organismos a ciertos agentes químicos o físicos. Por ejemplo, ciertos antibióticos detienen el proceso de multiplicación de las bacterias.

Es bien sabido que los tumores, en particular los tumores malignos o cancerosos, se desarrollan de modo muy incontrolable si se comparan con el tejido normal. Tal desarrollo facilitado hace posible que los tumores ocupen un espacio cada vez mayor y dañen o destruyan el tejido adyacente a los mismos. Además, ciertos cánceres se caracterizan por la capacidad de extenderse en metástasis a nuevos lugares, donde las células de cáncer se desarrollan por metástasis en forma de tumores adicionales.

El rápido desarrollo de los tumores, en general, y de los tumores malignos en particular, como se ha descrito en lo que antecede, es el resultado de la división o multiplicación celular de esas células, relativamente frecuentes si se comparan con las células de los tejidos normales. La división celular que se evidencie como frecuente de las células cancerosas es la base para la eficacia de muchos tratamientos de cáncer existentes, por ejemplo, la terapia por irradiación y el uso de varios agentes quimioterapéuticos. Tales tratamientos están basados en el hecho de que las células que sufren la división son más sensibles a la radiación y a los agentes quimioterapéuticos que las células que no se dividen. Puesto que las células tumorales se dividen mucho más frecuentemente que las células normales, es posible, en cierta medida, dañar o destruir selectivamente las células tumorales por terapia de radiación y/o por quimioterapia. La sensibilidad real de las células a la radiación, a los agentes terapéuticos, etc., depende también de las características específicas de los diferentes tipos de células normales o de tipos de células malignas. Por consiguiente, desafortunadamente, la sensibilidad de las células tumorales no es lo suficientemente más alta que las de muchos tipos de tejidos normales. Esto disminuye la capacidad para diferenciar entre células tumorales y células normales, y por lo tanto, los tratamientos de cáncer existentes producen típicamente daños significativos en los tejidos normales, limitando así la eficacia terapéutica de tales tratamientos. Además, ciertos tipos de tumores no son sensibles en absoluto a los métodos de tratamiento existentes.

Durante muchos años se han venido usando los campos y las corrientes eléctricas con fines médicos. El más corriente es el de generación de corrientes eléctricas en un cuerpo humano o de un animal por aplicación de un campo eléctrico por medio de un par de electrodos conductores, entre los cuales se mantiene una diferencia de potencial. Estas corrientes eléctricas se usan ya sea para ejercer sus efectos específicos, es decir, para estimular el tejido excitable, o bien para generar calor al circular por el cuerpo, dado que éste actúa como una resistencia. Como ejemplos del primer tipo de aplicación se incluyen los siguientes: desfibriladores cardíacos, estimuladores de los nervios periféricos y de los músculos, estimuladores del cerebro, etc. Se usan las corrientes eléctricas para calentar, por ejemplo, en dispositivos para la ablación de tumores, la ablación de tejido deteriorado cardíaco o del cerebro, cauterización, relajación de los músculos, dolor reumático y otros dolores, etc.

Otro uso de los campos eléctricos para fines médicos comporta la utilización de campos de oscilaciones de alta frecuencia, transmitidas desde una fuente que emite una onda eléctrica, tal como una fuente de ondas de RF o de microondas, las cuales se dirigen directamente a la parte del cuerpo que sea de interés (es decir, a un objetivo). En estos casos, no hay conducción de energía eléctrica entre la fuente y el cuerpo; en cambio la energía se transmite al cuerpo por radiación o por inducción. Más concretamente, la energía eléctrica generada por la fuente llega a las proximidades del cuerpo a través de un conductor y es transmitida desde éste, a través del aire o de algún otro material aislante eléctrico, al cuerpo humano.

Los campos eléctricos que pueden ser usados en aplicaciones médicas pueden por lo tanto ser clasificados, en general, en dos modos diferentes. En el primer modo, los campos eléctricos se aplican al cuerpo o a los tejidos por medio de electrodos de conducción. Estos campos eléctricos pueden clasificarse en dos tipos, a saber (1) campos uniformes o campos que cambian con velocidades relativamente lentas, y campos alternos de bajas frecuencias que inducen corrientes eléctricas correspondientes en el cuerpo o los tejidos, y (2) campos alternos de alta frecuencia (por encima de 1 MHz) aplicados al cuerpo por medio de los electrodos conductores o bien por medio de electrodos aislantes.

El primer tipo de campo eléctrico se usa, por ejemplo, para estimular los nervios y músculos, regular el ritmo del corazón, etc. De hecho, tales campos se usan en la naturaleza para propagar las señales en nervios y fibras musculares, en el sistema nervioso central (CNS), en el corazón, etc. El registro de tales campos naturales es la base para los ECG, EEG, EMG, ERG, etc. La intensidad del campo en aplicaciones de electrodos conductores, suponiendo un medio que tenga propiedades eléctricas homogéneas, es simplemente el voltaje aplicado a los electrodos de estimulación/registro dividido por la distancia entre ellos. Las corrientes así generadas pueden ser calculadas por la ley de Ohm y puede tener efectos estimulantes peligrosos en el corazón y en el CNS, y pueden dar por resultado cambios de concentración de iones potencialmente dañinos. Además, si las corrientes son suficientemente intensas, pueden producir un calentamiento excesivo de los tejidos. Este calentamiento puede calcularse por la potencia disipada en el tejido (el producto del voltaje por la intensidad de corriente).

Cuando tales campos y corrientes eléctricas son alternos, su poder de estimulación, sobre nervios, músculos, etc., es función inversa de la frecuencia. Para frecuencias superiores a 1-10 kHz, la potencia de estimulación de los campos se aproxima al valor cero. Esta limitación se debe al hecho de que la excitación inducida por la estimación eléctrica está normalmente intervenida por cambios de potencial de membrana, cuyo régimen queda limitado por las propiedades de RC (con constantes de tiempo del orden de 1 ms) de la membrana.

Independientemente de la frecuencia, cuando se aplican tales campos que inducen corrientes, éstos llevan frecuentemente asociados efectos colaterales perjudiciales originados por las corrientes. Por ejemplo, un efecto negativo es el de los cambios en la concentración iónica en los diversos "compartimientos" dentro del sistema, y los productos nocivos del material biológico de electrolisis, o bien en el medio en el cual están embebidos los tejidos.

Se pueden aplicar campos alternos de frecuencias medias (de aproximadamente 50 kHz-1 MHz), que tradicionalmente se suponía que no tenían efecto biológico alguno, excepto el debido al calentamiento, a un medio conductor, tal como un cuerpo humano, por medio de electrodos aislados. En tales condiciones, los electrodos inducen en el cuerpo solamente corrientes capacitivas. En contraste con la creencia general de que tales campos no tienen efecto biológico directo alguno, en las Patentes de EE.UU. Números US 2003-150372 A1, US 2003-097152 A1, US 2004-068296 A1 de Palty y en una publicación subsiguiente (de Eilon D. Kirson, y otros, titulada "Disruption of Cancer Cell Replication by Alterneting Electric Fields", Cancer Res, 2004 64:3288-3295) se ha comprobado que tales campos tienen la capacidad de afectar específicamente a las células cancerosas y sirven, entre otras cosas, para tratar el cáncer.

El tratamiento del cáncer, de otras enfermedades, y de condiciones y estados pato-fisiológicos mediante campos eléctricos alternos puede requerir una aplicación a largo plazo (por...

1. Un electrodo configurado para su colocación en contacto con una superficie del cuerpo de un paciente, comprendiendo el electrodo:

un sustrato conductor que tiene un primer lado que da frente al paciente cuando el electrodo está situado en contacto con el cuerpo del paciente, teniendo el sustrato conductor una pluralidad de espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) que pasan a su través, que pasan a través del primer lado del sustrato conductor, en que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) están distribuidos y dimensionados para permitir que la humedad que esté sobre la superficie del cuerpo del paciente escape a través de los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) cuando se sitúe el electrodo en contacto con el cuerpo del paciente;

caracterizado por que:

el electrodo comprende además un material dieléctrico (2; 42), dispuesto en el primer lado del sustrato conductor de modo que aísle el sustrato conductor del cuerpo del paciente cuando el electrodo esté colocado en contacto con el cuerpo del paciente; y

el material dieléctrico (2, 42) tiene una constante dieléctrica de al menos 1000 y es capaz de hacer pasar al cuerpo del paciente un campo eléctrico de una intensidad de campo comprendida entre 0,1 V/cm y 10 V/cm.

2. El electrodo según la reivindicación 1, en el que el sustrato conductor es de una sola pieza de material conductor (35).

3. El electrodo según la reivindicación 1, en el que el sustrato conductor comprende una pluralidad de secciones separadas (5; 25; 65) que están unidas una con otra de manera que permiten que las secciones (5; 25; 65) se muevan con respecto a las secciones vecinas (5; 25; 65) en una distancia limitada.

4. El electrodo según la reivindicación 1, en el que el sustrato conductor comprende una pluralidad de hilos conductores paralelos (43) espaciados entre sí a por lo menos 2 mm, y en el que el material dieléctrico (42) rodea a cada uno de los hilos conductores (43).

5. El electrodo según la reivindicación 1, en el que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) tienen al menos 2 mm de anchura.

6. El electrodo según la reivindicación 1, en el que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) tienen al menos 4 mm de anchura.

7. El electrodo según la reivindicación 1, en el que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) tienen un área que es de al menos 4 mm².

8. El electrodo según la reivindicación 1, en el que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) tienen un área que es de al menos 16 mm².

9. El electrodo según la reivindicación 1, en el que los espacios abiertos (68) están dispuestos según un patrón que permite que partes de la superficie del cuerpo del paciente que están cubiertas cuando el electrodo está en una primera posición, queden descubiertas cuando se mueve el electrodo llevándolo a una segunda posición, solapando la huella general del electrodo en la primera posición a la huella general del electrodo en la segunda posición.

10. El electrodo según la reivindicación 9, en el que el área combinada de los espacios abiertos (68) es aproximadamente la mitad del área de la huella del electrodo.

11. El electrodo según la reivindicación 1, en el que el material dieléctrico (2; 42) tiene una constante dieléctrica de al menos 10000.

12. El electrodo según la reivindicación 1, en el que el material dieléctrico (2; 42) está dispuesto como un recubrimiento.