專利名稱：用于短距離放射治療的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放射線療法。更具體地，涉及在短距離放射治療中使用的放射源，并且具體涉及具有改善的超聲波成像可見(jiàn)度的放射源。
短距離放射治療是覆蓋內(nèi)科治療的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，其涉及將放射源接近患病組織的放置，并且可能涉及放射源的暫時(shí)性或永久性的植入或注入到患者體內(nèi)。因此放射源位于接受治療的身體部位的附近。具有的優(yōu)點(diǎn)是高劑量的輻射可以傳輸給治療部位，而相對(duì)低劑量的輻射物包圍或介入健康組織。
已經(jīng)提議在多種疾病的治療中使用短距離放射治療，包括關(guān)節(jié)炎和癌癥，例如乳腺癌、腦瘤、肝癌和卵巢癌，特別是男性的前列腺癌(例如參見(jiàn)J.C.Blasko等人，The Urological C1innics of NorthAmerica,23,633-650(1996)，和H.Ragde等人，Cancer,80,442-453(1997))。前列腺癌是美國(guó)男性中最常見(jiàn)的惡性腫瘤形式，僅在1995年中就有超過(guò)44,000的人死于該病。治療可能包括放射源在預(yù)算期間內(nèi)的暫時(shí)性植入，接下來(lái)是隨后的取出。兩者選一地，放射源可以永久性地植入到患者體內(nèi)和留下來(lái)經(jīng)過(guò)一個(gè)可預(yù)計(jì)的時(shí)間后衰減到穩(wěn)定狀態(tài)。暫時(shí)性或永久性植入的使用取決于所選擇的同位素和所需要的治療的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度。
前列腺治療的永久性植入包括與暫時(shí)性放射源相比具有相對(duì)短的半衰期和較低能量的放射性同位元素?？捎谰眯缘刂踩氲姆派湓吹睦影ㄗ鳛榉派湫酝凰氐牡?125或鈀-103。放射性同位素通常形成膠囊裝入到鈦包裝中，形成后來(lái)植入的“籽源”。用于前列腺癌治療的暫時(shí)性植入可能包括銥-192作為放射性同位素。
近來(lái)，已經(jīng)提出將短距離放射治療用于心瓣手術(shù)后的再狹窄的治療(有關(guān)評(píng)論參見(jiàn)R.Waksman,Vascular Radiotherapy Monitor,1998,1,10-18，和Medpro Month,1998年1月，第26-32頁(yè))。再狹窄是冠心病的初次治療之后的血管的再狹窄。
冠心病是由冠狀動(dòng)脈的狹窄或堵塞引起的疾病，即狹窄可能是由于包括動(dòng)脈內(nèi)的動(dòng)脈粥樣硬化斑形式的多種因素引起的。通過(guò)機(jī)械地除去斑或通過(guò)擴(kuò)張物的插入使得動(dòng)脈疏通來(lái)治療這種堵塞或狹窄。最常見(jiàn)的治療形式是經(jīng)皮經(jīng)管冠狀動(dòng)脈的成形術(shù)(PTCA)--也稱為血管成形術(shù)。目前，僅在美國(guó)每年就進(jìn)行超過(guò)五十萬(wàn)例的PTCA處理。在PTCA中，其末端具有一個(gè)可充氣氣囊的導(dǎo)管插入到冠狀動(dòng)脈中，并且安放在堵塞或狹窄的部位處。然后對(duì)氣囊充氣，使得蝕斑相對(duì)于動(dòng)脈壁變平整和動(dòng)脈壁伸長(zhǎng)，得到細(xì)胞腔內(nèi)通道的擴(kuò)大和由此而增大的血流量。
PTCA具有很高的初次成功率，但30-50％的患者在6個(gè)月內(nèi)自身表現(xiàn)出狹窄再發(fā)生的病癥，即，再狹窄。已經(jīng)提出的再狹窄的一種治療手段是細(xì)胞腔內(nèi)的放射療法。已經(jīng)提出了在治療再狹窄中使用包括銥-192、鍶-90、釔-90、磷-32、錸-186和錸-188的多種同位素。
在短距離放射治療中使用的傳統(tǒng)的放射源包括所謂的籽源，是由不會(huì)引起排斥的材料(例如鈦或不銹鋼等金屬)光滑密封的殼體或膠囊，在密封的腔室中包含放射性同位素但能夠穿過(guò)殼體/腔室壁放射出去(US4323055和US3351049)。這種籽源僅僅適合于與可以穿過(guò)腔室/殼體壁進(jìn)行放射的放射性同位素一同使用。因此，這種籽源通常與發(fā)出γ放射線或低能量的X射線的放射性同位素一同使用，而不能與β輻射放射性同位素使用。
在短距離放射治療中，對(duì)于執(zhí)行治療的醫(yī)護(hù)人員來(lái)說(shuō)知道放射源相對(duì)于接受治療的組織的相對(duì)位置，對(duì)于治療結(jié)果是至關(guān)重要的，從而保證放射傳輸給正確的組織并且沒(méi)有局部的過(guò)劑量或低劑量的發(fā)生。因此目前的籽源通常帶有一個(gè)用于X射線成像的標(biāo)志，例如射線透不過(guò)的金屬(例如，銀、金或鉛)。然后通過(guò)X射線成像實(shí)現(xiàn)植入的籽源的定位，這使得患者承受額外的放射線劑量。這種射線透不過(guò)的標(biāo)志的形狀通常做成使得圖像給出籽源在人體內(nèi)的方位以及位置的信息，因?yàn)檫@些對(duì)于精確的放射線劑量計(jì)算都是必需的。
利用能夠直接視覺(jué)地觀察放射源和組織的打開(kāi)式剖腹手術(shù)技術(shù)，可以進(jìn)行例如用于前列腺癌治療的短距離放射治療放射源的永久性植入。但是，這種處理是相對(duì)具有擴(kuò)散性的并且通常導(dǎo)致對(duì)患者的有害的副作用。已經(jīng)提出一種改善的方法，包括利用外部模板路線將放射源穿過(guò)周壁層地插入到患病前列腺的預(yù)定部位中，來(lái)形成一個(gè)用于植入的參考位置(例如參見(jiàn)Grimm,P.D.等人，Atlas of theUrological Clinics of North America,Vol.2,No.2,113-125(1994))。通常地，通過(guò)注射裝置將這些放射源例如籽源注入，同時(shí)對(duì)于患者在背部膀胱結(jié)石碎石術(shù)位置使用外部深度計(jì)。對(duì)于前列腺癌的治療，通常對(duì)每個(gè)患者投以50至120個(gè)籽源，從多個(gè)注射針直線注入的彼此隔開(kāi)的籽源中得到的3維陣列。在該復(fù)雜的3維陣列的基礎(chǔ)上，加上腫瘤體積的數(shù)據(jù)加上前列腺體積等等計(jì)算劑量。
優(yōu)選地，利用例如包括注射針和/或?qū)Ч芗夹g(shù)的最低擴(kuò)散性技術(shù)，進(jìn)行用于短距離放射治療的放射源的注入或植入。能夠計(jì)算每個(gè)放射源的位置，給出所希望的放射劑量分布?？梢岳盟赖拿總€(gè)放射源的放射性同位素成分，放射源的大小，以及精確了解的一個(gè)或多個(gè)組織相對(duì)于待放置的放射源的大小，加上所知道的所述組織相對(duì)于參考點(diǎn)的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)利用包括X射線成像、磁共振成像(MRI)和超聲波成像的傳統(tǒng)診斷顯像技術(shù)，可以在放置放射源之前得到在這種劑量計(jì)算中使用的身體內(nèi)的組織和器官的大小。但是，如果只使用放置前的圖像來(lái)引導(dǎo)放射源的放置，在放射源放置處理的過(guò)程中可能引起困難，有害地影響放射源放置的精度。例如，組織體積由于流體進(jìn)入或流出該組織的膨脹或收縮而變化。相對(duì)于所選擇的內(nèi)部或外部參考點(diǎn)，該組織在患者體內(nèi)的位置和方向可能變化，因?yàn)槔缭谕饪铺幚磉^(guò)程中的操作，患者的移動(dòng)或相鄰組織的體積的變化。因此，僅僅利用在放置處理之前得到的組織解剖學(xué)的知識(shí)，很難實(shí)現(xiàn)放射源的精確定位，來(lái)實(shí)現(xiàn)在短距離放射治療中所希望的劑量分布和位置。因此，如果能夠?qū)M織和放射源提供實(shí)時(shí)的圖像是有益的。由于它的安全性、容易使用和低成本，一具體優(yōu)選的成像方法是超聲波成像。
在放射源放置到位置的過(guò)程中，外科醫(yī)生可以監(jiān)視組織例如前列腺的位置，例如利用整流的超聲波脈沖回波成像技術(shù)，這對(duì)患者和醫(yī)生都提供低風(fēng)險(xiǎn)和方便性的優(yōu)點(diǎn)。外科醫(yī)生還可以利用超聲波監(jiān)視在植入的過(guò)程中使用的相對(duì)較大的注射針的位置。在植入或注入處理的過(guò)程中，放射源的位置可以推斷為接近注射針或該處理中使用的其他器械的尖端。但是，應(yīng)當(dāng)在植入處理之后估算每個(gè)單獨(dú)的放射源的相對(duì)位置，來(lái)確定它是否位于希望的或不希望的位置上，來(lái)評(píng)估作用給組織的放射治療劑量的均勻性。植入之后放射源可能遷移到組織內(nèi)。但是，當(dāng)前的短距離放射治療中放射源的相對(duì)較小的尺寸和它們表面的鏡面反射屬性使得它們很難由超聲波成像技術(shù)檢測(cè)到，特別是當(dāng)它們?cè)诔嘶旧洗怪庇谌肷涑暡ㄊ酝獾钠渌较蛑卸ㄎ粫r(shí)。甚至相對(duì)于入射超聲波束與90°有很小的偏離都導(dǎo)致回波信號(hào)的強(qiáng)度的顯著減小。
傳統(tǒng)放射性籽源的超聲波可見(jiàn)度很大程度地取決于籽源軸線相對(duì)于用來(lái)成像所使用的超聲波誘導(dǎo)器的角取向。光滑平整的表面通常用來(lái)作為鏡子，在錯(cuò)誤的方向中反射超聲波，除非位于聲波和表面之間的角度是90°。例如傳統(tǒng)的放射性籽源等的光滑的圓柱形結(jié)構(gòu)將以扇形的圓錐形模式反射波，同時(shí)橫越相當(dāng)可觀的空間角，但只有當(dāng)以非常接近于90°的角度成像時(shí)，給出強(qiáng)烈的超聲波反射。因此改善傳統(tǒng)的放射性籽源的超聲波可見(jiàn)度的一種途徑是降低受到反射的超聲波的角度依賴性。
因此，對(duì)于在短距離放射治療中使用的放射源需要具有改善的超聲波成像可見(jiàn)度，特別是對(duì)于那些放射源的軸線相對(duì)于超聲波傳感器的角取向的可見(jiàn)度依賴性被降低的放射源。
超聲波反射既可以是反射的(鏡面反射)也可以是散射的(漫射)。生物組織通常以散射的方式反射超聲波，而金屬裝置往往是超聲波的有效的反射器。相對(duì)較大的例如在醫(yī)學(xué)處理中使用的注射針的光滑表面以反射的方式反射聲波。
已經(jīng)做出努力通過(guò)對(duì)它們表面的適當(dāng)?shù)奶幚砝绱植诨⒉羵蛭g刻，來(lái)改善相對(duì)較大的外科手術(shù)器械，例如外科注射針、固體探針和套管的超聲波可見(jiàn)度。因此，美國(guó)專利No.4,401,124公開(kāi)了一種外科手術(shù)設(shè)備(空心針裝置)，具有刻在表面上的衍射光柵，來(lái)改善表面的反射系數(shù)。入射到槽上的聲波受到衍射或散射，作為以多種方向前進(jìn)的次波，這些波的百分比受到超聲波傳感器的檢測(cè)。提供衍射光柵用于在注入到人體內(nèi)的外科手術(shù)設(shè)備的引導(dǎo)邊緣使用，或者用于沿著在人體內(nèi)的過(guò)程中其位置受到監(jiān)測(cè)的目標(biāo)的表面使用。
美國(guó)專利No.4,869,259公開(kāi)了一種醫(yī)用注射針裝置，具有表面細(xì)微皺褶的部分，來(lái)形成均勻粗糙地散射入射超聲波的表面，使得受到散射的這部分波受到超聲波傳感器的檢測(cè)。
美國(guó)專利No.5,081,997公開(kāi)了一種外科手術(shù)設(shè)備，具有注入到一部分表面中的可反射聲波的微粒。這些微粒散射入射聲波，并且通過(guò)超聲波傳感器檢測(cè)該部分。
美國(guó)專利No.4,977,89公開(kāi)了一種包括注射針和內(nèi)部探針的管狀的套管裝置，其中垂直于注射針的軸線交叉地鉆一個(gè)或幾個(gè)孔，來(lái)改善超聲波可見(jiàn)度。可以將固態(tài)內(nèi)部探針粗糙化或擦傷，來(lái)增強(qiáng)注射針/探針組合的聲譜可見(jiàn)度。
WO98/27888描述了回波定位地改善的醫(yī)療裝置，其中包含環(huán)氧墨水的不導(dǎo)電的印刷圖案掩模被轉(zhuǎn)涂到該裝置的表面上，急驟地干燥，然后熱力交聯(lián)。通過(guò)蝕刻，在電拋光步驟中除掉注射針的沒(méi)有受到掩模保護(hù)的部分，從而在未加涂飾的金屬中留下一個(gè)基本上矩形的凹陷處，并且利用溶劑和機(jī)械清洗除去墨水掩模。這些凹陷處使得該裝置在超聲波下具有增強(qiáng)的回波定位性。
美國(guó)專利No.4,805,628公開(kāi)了一種裝置，通過(guò)注入或植入來(lái)長(zhǎng)期地保留在人體中，通過(guò)在該裝置中設(shè)置帶有基本上氣體可以透過(guò)的壁的空間，使得該裝置對(duì)于超聲波更加可見(jiàn)，這種空間充滿氣體或幾種氣體的混合物。該發(fā)明是針對(duì)于IUD’s(子宮內(nèi)的裝置)，假體裝置，心臟起搏器等等。
McGahan,J.P.,“Laboratory assessment of ultrasonic needleand catheter visualization”JOURNAL OF ULTRASOUND INMEDICINE,5(7),373-7,(1986年6月)，估算了七種不同導(dǎo)管材料在體外的聲譜可視性。雖然這七種導(dǎo)管材料中的五種具有良好至優(yōu)秀的聲譜檢測(cè)結(jié)果，而尼龍和聚乙烯導(dǎo)管很難觀察到。另外，試驗(yàn)了多種具有改善的注射針可視性的方法。通過(guò)包括粗糙化或者擦傷外部注射針或內(nèi)部探針，和放置穿過(guò)注射針的引導(dǎo)線等多種方法輔助聲譜注射針的可視性。
但是，上面提到的現(xiàn)有技術(shù)都沒(méi)有公開(kāi)或建議用于改善在短距離放射治療中使用的放射源的超聲波可見(jiàn)度的方法，包括在永久性植入中使用的相對(duì)非常小的放射源或籽源，也沒(méi)有需要提供這種放射源的改善的超聲波可見(jiàn)度。事實(shí)上，在短距離放射治療領(lǐng)域中，對(duì)于改變籽源膠囊設(shè)計(jì)存在一種偏見(jiàn)，因?yàn)?0年來(lái)本質(zhì)上沒(méi)有被改變并且一直獲得商業(yè)上的成功，另外的事實(shí)是任何這種變化可能是受規(guī)則限制的或者涉及核安全的，并且通常是需要避免的。另外，任何這種變化可能被看作增加了籽源“粘連”在注射針中的問(wèn)題可能性等等，即，看成是高度需要籽源在注射針、導(dǎo)管等中光滑地移動(dòng)。籽源在載體裝置中的“粘連”對(duì)于外科醫(yī)生是已知的問(wèn)題并且可能帶來(lái)安全危險(xiǎn)。因此，如果作用不合適的壓力來(lái)移動(dòng)粘連的籽源，眾所周知籽源膠囊可能破裂，隨之而來(lái)的是放射泄漏、污染等。因此，在該領(lǐng)域中存在一種偏見(jiàn)，傾向于將籽源做得更光滑(或者至少具有更小的摩擦力)，而不是周圍表面地其它方式。
一旦植入，這些籽源準(zhǔn)備永久地保留在植入的位置處。但是，在非常場(chǎng)合下，個(gè)別的籽源可能遷移到患者的身體中遠(yuǎn)離植入或注入的最初位置。從臨床觀察來(lái)看這是非常不希望的，例如由于它可能導(dǎo)致腫瘤或其他患病組織的用藥劑量不足和/或健康組織暴露給輻射。因此對(duì)于在短距離放射治療中使用的放射源還有一種需要，當(dāng)與傳統(tǒng)的短距離放射治療籽源相比較時(shí)，其表現(xiàn)出不容易遷移到患者體內(nèi)。
因此根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種在短距離放射治療中使用的放射源，具有位于密封的不會(huì)受到排斥(生物適宜)的殼體中的放射性同位素，其中該殼體表面的至少一部分受到粗糙化、成形或類似處理，使得其不再光滑。該表面處理可以改善一旦植入到患者體內(nèi)時(shí)放射源的超聲波可見(jiàn)度，和/或降低放射源遷移的可能性。
適合在本發(fā)明的放射性短距離放射治療中使用的放射性同位素在本領(lǐng)域中已知。特別優(yōu)選的放射性同位素包括鈀-103和碘-125。
適合用于不會(huì)受到排斥的殼體內(nèi)的放射性同位素的載體包括例如塑料、石墨、沸石、陶瓷、玻璃、金屬、聚合體矩陣、離子交換樹(shù)脂等類似材料，優(yōu)選的是多孔材料。另外，該載體可以由金屬例如銀或者可能包括電鍍到適合的基板上的一層金屬制成。適合的基板材料包括另一種金屬，例如金、銅或鐵，或者固態(tài)塑料例如聚丙烯、聚苯乙烯、聚亞安酯、聚偏二乙烯醇、聚碳酸酯、TeflonTM、尼龍、迭爾林(聚甲醛樹(shù)酯)和KevlarTM。適合的電鍍方法是本領(lǐng)域中已知的，并且包括化學(xué)沉積法、噴濺法、離子電鍍技術(shù)、無(wú)電極電鍍法和電解沉積法。
載體材料可以是珠子、線狀、細(xì)絲或桿狀的形式。這種載體材料可以封裝在密封的中空殼體例如金屬殼體中，來(lái)提供密封的放射源或“籽源”，或者載體可以涂有電鍍的外殼，例如一層銀或鎳等金屬。放射性同位素可以例如通過(guò)吸附物理地被俘獲在載體中或上，或者以其他方式化學(xué)地粘附到它上。另外，該放射源可以由一個(gè)中空的密封殼體構(gòu)成，直接封裝放射性同位素而不需要載體。
適合的不會(huì)受到排斥的殼體材料包括金屬或金屬合金，例如鈦、金、鉑和不銹鋼；塑料，例如聚酯、乙烯基聚合物、聚亞安酯聚合物、聚乙烯和聚乙烯(乙烯醋酸纖維)，塑料上涂有一層不會(huì)受到排斥的金屬；合成物，例如石墨的合成物，和玻璃，例如包含氧化硅的脈石。該殼體還可以利用不會(huì)受到排斥的金屬例如金或鉑電鍍?cè)谕饷妗ｂ伜筒讳P鋼是這些殼體的優(yōu)選材料，特別是鈦。
放射性同位素還可以合成到聚合物基體中，或者塑料或陶瓷合成物中，和/或形成殼體壁的一部分。例如，如果使用金屬合金來(lái)形成殼體，則合金的成分可以是適合的放射性同位素。如果殼體由合成物材料制成，合成物的一個(gè)成分可以是適合的放射性同位素。
該放射源應(yīng)當(dāng)具有適合于它的最終使用的總尺寸和維數(shù)結(jié)構(gòu)。例如，優(yōu)選的是總尺寸使得利用傳統(tǒng)的技術(shù)，例如利用中空的注射針或?qū)Ч芸梢詫⒃摲派湓磦魉偷街委煵课?。在前列腺癌的治療中使用的籽源例如通常具有基本上圓柱的形狀，并且具有大約4.5mm的長(zhǎng)和大約0.8mm的直徑，使得利用皮下注射針可以將它們傳送到治療部位。對(duì)于在心瓣手術(shù)后的再狹窄治療中的使用，放射源應(yīng)當(dāng)具有適合于植入到冠狀動(dòng)脈中的尺寸，例如具有大約10mm的長(zhǎng)和大約1mm的直徑，優(yōu)選的是大約5mm的長(zhǎng)和大約0.8mm的直徑，更優(yōu)選的是大約3mm的長(zhǎng)和大約0.6mm的直徑。通常利用傳統(tǒng)的導(dǎo)管方法將在心瓣手術(shù)后的再狹窄治療中使用的放射源傳送給治療部位。本發(fā)明的放射源還可以基本上是球形的。
本發(fā)明的放射源可以作為永久性植入使用或者暫時(shí)性地植入到患者體內(nèi)。放射性同位素的選擇和放射源的類型，加上使用的治療方法，部分取決于接受治療的疾病。
作為在此處使用，術(shù)語(yǔ)“粗糙化的、成形的或其他處理”表示不光滑和規(guī)則地拋光的表面或部分表面或傳統(tǒng)的短距離放射治療放射源但帶有一定程度的不規(guī)則或不連續(xù)(結(jié)構(gòu))。這些不規(guī)則或不連續(xù)可以以有規(guī)律的圖案設(shè)置或隨機(jī)地配置，或者可以以隨機(jī)的和有規(guī)則的區(qū)域的矩陣的形式出現(xiàn)。這些不規(guī)則或不連續(xù)可以采用溝槽、擦傷、磨損、凹陷或類似的雕刻的、擠壓的、壓印的、蝕刻的等等刻劃到表面中的形式。這些不規(guī)則或不連續(xù)還可以采用旋脊、隆起、波動(dòng)或類似的從表面直立起的形式。
如果需要具有改善的超聲波可見(jiàn)度的放射源，應(yīng)當(dāng)在殼體表面的足夠部分上進(jìn)行粗糙化、成形或其他處理，通過(guò)該放射源的超聲波散射基本上是全方向的?？梢栽跉んw的基本全部表面上、在一端或所有端、在中間或表面的任何其他部分上進(jìn)行粗糙化、成形或其他處理。優(yōu)選地，粗糙化、成形或其他處理使得放射源基本上在相對(duì)于入射束的所有方向中對(duì)于超聲波是可見(jiàn)的。
對(duì)于改善的超聲波可見(jiàn)度，殼體(例如桿、球狀體、罐狀體、籽源等等)表面上的不規(guī)則或不連續(xù)(結(jié)構(gòu))的大小應(yīng)當(dāng)使得這些放射源的超聲波成像可見(jiàn)度被改善得超過(guò)具有光滑表面的類似放射源。優(yōu)選地，每個(gè)單獨(dú)的不規(guī)則度以全方向的方式反射和/或散射超聲波。通常地，不規(guī)則度應(yīng)當(dāng)具有達(dá)到接近在水中相關(guān)的超聲波波長(zhǎng)的四分之一的幅值。對(duì)于7.5MHz的超聲波頻率，是大約50μm例如40-60μm。根據(jù)超聲波的頻率，大約30μm至大約90μm的大小是合適的。在該尺寸范圍內(nèi)，由于反射的能量的增大更大的不規(guī)則度是優(yōu)選的。較低的值，例如小于大約20μm，不能提供明顯的超聲波可見(jiàn)度的改善。
粗糙化、成形或其他處理可以采用在殼體的表面上形成溝槽、壓痕、擦傷等形式。溝槽等可以隨機(jī)地設(shè)置在表面上或者以更規(guī)則的方式，例如以幾何的形狀和圖案例如矩形和圓形，或者以基本上平行于或垂直于放射源的軸線延伸的直線的形式，或者以螺旋狀的設(shè)計(jì)形成。優(yōu)選地，這些溝槽等以最高不超過(guò)每四分之一波長(zhǎng)重復(fù)一次的重復(fù)圖案的方式設(shè)置，因?yàn)檫@些圖案可以作為光柵并且導(dǎo)致在回波返回中全方向性的損失。適合的粗糙化、成形或其他處理將部分取決于涉及的放射源的具體大小和形狀，并且可以利用試驗(yàn)和誤差實(shí)驗(yàn)預(yù)先地確定。
優(yōu)選地，不規(guī)則或不連續(xù)采用位于殼體表面上的螺旋狀溝槽(例如具有正弦曲線輪廓)。螺旋的螺距可以選擇為在相對(duì)于垂直方向的特定角度時(shí)給出被反射的超聲波強(qiáng)度的第一量級(jí)最大值。例如，對(duì)于傳統(tǒng)的長(zhǎng)為4.5mm和直徑為0.8mm的放射性籽源，大約0.6mm的螺距將在與垂直方向成10°處給出7.5MHz超聲波的最大值，而大約0.3mm的螺距將在與垂直方向成20°處給出一個(gè)最大值。對(duì)于這種籽源，溝槽從最高處至最低處的深度應(yīng)當(dāng)是大約40至60μm。沿著放射源的軸重復(fù)的溝槽的螺距應(yīng)當(dāng)不要太近，否則超聲波散射的最小值可能在接近90°(即垂直)的角度處發(fā)生。
38．優(yōu)選地，該放射源包括輻射透不過(guò)的物質(zhì)，例如銀或其他金屬，使得除了超聲波成像外使用X射線成像技術(shù)可以看見(jiàn)這些放射源。
本發(fā)明的優(yōu)選的放射源是包括封裝放射性同位素的金屬殼體或膠囊，帶有或不帶載體，通過(guò)超聲波和X射線成像技術(shù)都可以看到。
40．在短距離放射治療中使用本發(fā)明的放射源的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，能夠通過(guò)適合的計(jì)算機(jī)軟件高效快速地讀取、測(cè)量和分析超聲波信號(hào)和圖像，使得內(nèi)科醫(yī)師能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的放射量測(cè)定。從臨床的角度看這對(duì)于患者和醫(yī)務(wù)人員都是有益的。但是，本發(fā)明的放射源可以在涉及‘利用由于放射源的超聲波可見(jiàn)度而得到之信息的’任何類型的放射量測(cè)定圖譜的處理中使用。
另外，在手術(shù)的過(guò)程中內(nèi)科醫(yī)師已經(jīng)可以適合地使用同樣的成像技術(shù)，即，超聲波，從而確定所有器官(例如前列腺)的位置和尺寸以及放射源的放置。這可以保證內(nèi)科醫(yī)師計(jì)算是否需要植入額外的放射源，例如在根據(jù)籽源的“實(shí)際”位置需要重新計(jì)算劑量方式的情況中。
本發(fā)明的放射源可以在基本上線性的生物可分解的材料內(nèi)提供，例如在從Medi-Physics,Inc.of Illinois,U.S.A.可以得到的產(chǎn)品RAPIDStrandTM中。優(yōu)選地這些放射源均勻地分開(kāi)配置(例如在RAPIDStrandTM間隔10mm)，從而允許更均勻/一致的放射量測(cè)定，并且該陣列的大小使得其整個(gè)可以放置到施用給患者的注射針中。生物可分解的材料可以是醫(yī)用縫合線或適合的不會(huì)引起排斥的聚合體。
可以通過(guò)多種不同的方法形成本發(fā)明放射源之被粗糙化、成形或其他形式被處理的表面。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供一種方法，用于提高在短距離放射治療中使用的放射源的超聲波可見(jiàn)度，其包括放射性同位素和密封的不會(huì)引起排斥的殼體，該方法包括粗糙化、成形或其他方式處理該殼體的表面或部分表面，從而提供具有能夠有效改善超聲波反射的不規(guī)則或不連續(xù)(結(jié)構(gòu))的尺寸和配置，從而方便改善超聲波反射的不規(guī)則或不連續(xù)(結(jié)構(gòu))的尺寸和配置，從而方便它的檢測(cè)。
例如，如果該放射源包括封裝在基本上圓柱形的殼體或封裝材料內(nèi)的放射性同位素，則通過(guò)強(qiáng)迫放射源經(jīng)過(guò)隆起狀的或鋸齒狀的模具或攻絲裝置從而在表面上形成溝槽，可以粗糙化或成形殼體或封裝材料的外表面。通過(guò)碾磨可以形成類似的效果。表面還可以作為機(jī)械摩擦的結(jié)果受到粗糙化，例如通過(guò)利用鋼絲刷或銼刀，或者適合等級(jí)的砂紙，例如粗糙等級(jí)的。還可以蝕刻外表面，例如利用激光或噴水式切割機(jī)，或者通過(guò)電解蝕刻。還可以使用爆破例如噴砂處理。爆破可以干法進(jìn)行或例如在噴水爆破中的濕法進(jìn)行。
如果放射源包括電鍍的支撐體，電鍍處理本身可以導(dǎo)致用于本發(fā)明的目的充分粗糙化的表面。
由位于密封的金屬或金屬合金殼體內(nèi)的放射性同位素構(gòu)成的放射性籽源的制造包括適合的金屬管的提供，它的一端例如通過(guò)焊接進(jìn)行密封來(lái)形成筒。然后另一端也通過(guò)例如焊接進(jìn)行密封，來(lái)提供密封的放射源或籽源。同樣地，通過(guò)由一金屬芯坯在壓力機(jī)中沖壓或者通過(guò)澆鑄、摸鑄或形成一熔融金屬的芯體，或者通過(guò)機(jī)械加工或鉆孔加工一個(gè)金屬的固體芯坯，或者通過(guò)熔化和再成形和固化該金屬坯或者通過(guò)依靠例如焊接或攻絲或者通過(guò)使用加熱來(lái)擴(kuò)展然后冷卻將一蓋帽固緊在管子的端部上，可以形成殼體或筒?？梢栽谥圃爝^(guò)程中的任何階段對(duì)殼體的外表面進(jìn)行粗糙化、成形或其他處理。為了簡(jiǎn)化制造，優(yōu)選地在將放射性同位素裝載到殼體中之前進(jìn)行粗糙化、成形或其他處理，更優(yōu)選地在沒(méi)有密封任何一端之前在非放射性金屬管上，并且最優(yōu)選地在將其切割成短的適合于在形成筒中使用的小段之前，在長(zhǎng)條的金屬管上進(jìn)行。粗糙化、成形或其他處理應(yīng)當(dāng)使得殼體的完整性不會(huì)受到危及。優(yōu)選地，在保持殼體壁的厚度的同時(shí)，處理工序后的整個(gè)外形應(yīng)使得表面不再光滑。
在本發(fā)明的再一個(gè)方面中，提供一種方法用于制備包括放射性同位素和不會(huì)受到排斥的密封殼體的放射源，其中殼體表面的至少一部分受到粗糙化、成形或其他處理使得其不再光滑，該方法包括對(duì)放射源的不會(huì)受到排斥的殼體的外表面或外表面的一部分進(jìn)行粗糙化、成形或其他處理，從而在外表面上提供不規(guī)則或不連續(xù)(結(jié)構(gòu))。性同位素和不會(huì)受到排斥的密封殼體的放射源，其中殼體表面的至少一部分受到粗糙化、成形或其他處理使得其不再光滑，該方法包括(ⅰ)對(duì)不會(huì)受到排斥的殼體材料的表面或部分表面進(jìn)行粗糙化、成形或其他處理，從而提供一定尺寸的不規(guī)則或不連續(xù)(結(jié)構(gòu))。
(ⅱ)將放射性同位素放置到步驟(ⅰ)中的不會(huì)受到排斥的殼體材料中；和(ⅲ)密封該不會(huì)受到排斥的殼體。
例如，在置入放射性材料和焊接所述端部來(lái)形成密封的放射源之前，使得適合的薄壁金屬管例如鈦金屬管機(jī)械地變形。通過(guò)利用適合的波紋化處理可以在管子的內(nèi)和外表面上都形成光滑的螺旋溝槽，而不會(huì)影響管壁的厚度。圓柱形狀并且具有適合螺距和深度的外螺紋的支撐工具可以首先插入到金屬管中。支撐工具應(yīng)當(dāng)緊密地配合在管內(nèi)。然后夾縮工具有力地作用到管子的外表面上。夾縮工具的形狀應(yīng)當(dāng)與支撐工具的相匹配。夾縮工具可以由兩個(gè)或多個(gè)部分構(gòu)成，其中每個(gè)部分覆蓋管子表面的不同區(qū)段。在夾縮處理之后，通過(guò)基于它的螺旋螺絲的形狀的簡(jiǎn)單的擰緊可以取下支撐工具。
通過(guò)向殼體的表面輕微地?cái)D壓一尖銳的金屬邊緣也可以形成一個(gè)或多個(gè)螺旋溝槽，同時(shí)殼體被以微小的角度滾過(guò)一固體表面，其可以在殼體被密封以形成放射源之前或之后進(jìn)行。
如果希望放射源具有改善的超聲波可見(jiàn)度，等效地或除了外表面的粗糙化、成形或處理以外，在裝入放射性同位素之前可以對(duì)殼體的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化、成形或其他處理。例如，通過(guò)攻螺紋在殼體的內(nèi)部上形成螺旋或螺紋，可以在殼體的內(nèi)部形成非均勻的或粗糙的表面。攻螺絲可以隨著轉(zhuǎn)進(jìn)殼體內(nèi)而割出、劃線或攻螺紋成一螺紋模式。殼體內(nèi)部上的螺紋的螺距可以設(shè)定為通過(guò)對(duì)殼體的內(nèi)部進(jìn)行攻螺絲而得到的任何需要的尺寸?？梢栽谝欢嗣芊庵?即，在形成殼體之前的管子上)或在一端已經(jīng)封閉之后(即，在一囊殼上)進(jìn)行攻螺絲。優(yōu)選地，在對(duì)一端進(jìn)行密封之前刻劃管子。
如果對(duì)殼體的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化、成形或其他處理，殼體壁的整個(gè)厚度應(yīng)當(dāng)不會(huì)大到以至于超聲波不能滲透到殼體的內(nèi)部并由此反射回來(lái)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以預(yù)先確定適合的厚度。殼體壁的厚度達(dá)到大約0.1mm是合適的。
封裝放射性同位素的殼體壁的厚度至少取決于放射性同位素的能量和載體的性質(zhì)。例如，通常的125I放射源使用50μm厚的鈦圓筒用于密封，它對(duì)于阻擋由125I輻射的β微粒是足夠的，同時(shí)讓足夠的γ射線和低能量的X射線穿過(guò)用于治療作用。但是如果使用鋁殼體，為了充分地俘獲任何輻射出的β微粒，需要改變壁厚。相對(duì)應(yīng)地，如果使用聚合體殼體，需要涂上一層例如氧化鈦“涂料”或電鍍金屬，來(lái)改變或阻擋β微粒的輻射(如果塑料本身不俘獲它們)。使用的放射源的能量越高載體的厚度高于能量低的放射源。
殼體的內(nèi)或外表面上的螺旋或旋脊、螺紋、溝槽等的數(shù)量例如在每毫米殼體主體的長(zhǎng)度上大約1個(gè)至大約100個(gè)的范圍內(nèi)。
管子或殼體可以刻有至少一個(gè)旋脊、螺紋或溝槽圖案，并且優(yōu)選地具有一個(gè)以上的這種不同前進(jìn)方向的螺旋或螺紋的圖案，可以處于相同的或不同的旋向性。如果需要，每個(gè)這種旋脊、螺紋或溝槽的厚度或深度可以從大約1μm至大約殼體壁厚度的一半變化?？梢栽跉んw上攻兩個(gè)或多個(gè)不同螺距、不同旋向和/或不同厚度或深度的旋脊、螺紋或溝槽，在其內(nèi)表面上形成很多種類的刻劃圖案，或者雕刻在殼體的外表面上從而在其外面形成很多種類的刻劃圖案。
殼體壁的厚度優(yōu)選地位于為常規(guī)短距離放射治療的放射源和籽源設(shè)定的規(guī)格中，或者通過(guò)臨床試驗(yàn)選擇作為短距離放射治療中的最佳使用。隨意地，在粗糙化、成形或其他處理過(guò)程的開(kāi)始時(shí)的殼體壁可以比最終需要的厚，可以在處理過(guò)程中除去多余的厚度，例如在對(duì)殼體的內(nèi)部進(jìn)行攻螺紋的過(guò)程中。
根據(jù)本發(fā)明的對(duì)殼體外表面的粗糙化或成形可以采用表面上的鋸齒狀凸起的形式。鋸齒狀凸起可以是殼體表面上的鋸齒、臺(tái)階、凹口或凸起的形式。這些鋸齒狀凸起可以在表面的一部分上成組地形成來(lái)構(gòu)成群，和/或成行地形成在部分表面上。每個(gè)鋸齒狀凸起的齒具有一個(gè)對(duì)著表面的邊緣，它比同樣對(duì)著表面的第二邊緣長(zhǎng)，這兩個(gè)邊緣在一個(gè)共同的點(diǎn)或尖處相遇。鋸齒狀凸起的齒的方向限定為較短邊緣的平面中的方向。在另一個(gè)方面中，這些齒的邊緣可以具有相同的長(zhǎng)度，這些齒可以基本上在二維空間內(nèi)對(duì)稱。在另一個(gè)方面中，這些齒可以是圓錐形的、金字塔形的或三角形的或其他幾何形狀，其中實(shí)現(xiàn)一個(gè)尖點(diǎn)。這些齒可以具有統(tǒng)一或不統(tǒng)一的尺寸，并且這些齒可以包括一個(gè)以上的鋸齒狀凸起。當(dāng)存在超過(guò)一組的鋸齒狀凸起時(shí)，它們應(yīng)當(dāng)在放射源的表面上間隔開(kāi)并且不應(yīng)當(dāng)全部在同一個(gè)方向中前進(jìn)。優(yōu)選地，在放射源的正對(duì)的兩個(gè)面上有兩組鋸齒狀凸起，并且更優(yōu)選地在相反的方向中延伸。
與傳統(tǒng)的光滑的籽源相比較時(shí)，本發(fā)明的放射源的外表面的粗糙化、成形或其他處理可以降低一旦植入到患者體內(nèi)時(shí)放射源的遷移或移動(dòng)的可能性。在這方面，放射源的表面的兩個(gè)或多個(gè)部分上的鋸齒狀凸起特別適合。這種鋸齒狀凸起還可以在植入的過(guò)程中割裂組織，導(dǎo)致疤痕組織的形成，這同樣有助于將植入的放射源保持在位置中。優(yōu)選地，粗糙化、成形或其他處理足以降低放射源遷移的可能性，但是利用傳統(tǒng)的方法和操作技術(shù)卻不能使得放射源被輸送到治療部位處。通過(guò)試驗(yàn)和誤差實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)粗糙化等的適合的角度。
如果放射源包括由合成材料制成的殼體，則通過(guò)利用包含在合成物中的材料的物理屬性的差異，可以粗糙化殼體的外表面。例如，如果合成物包括聚合體的混合物，在混合物中物相分開(kāi)并且在特定的溶劑中具有不同的可溶解屬性，則通過(guò)將其暴露給該溶劑并使得部分混合物溶解可以粗糙化該表面。另外地，如果該合成物包括聚合體和鹽，則暴露給可以溶解鹽但不溶解該聚合體的適合的溶劑，從而使得表面受到粗糙化。
通過(guò)在殼體的材料中形成水可溶解的材料的微粒，可以“大致”地初涂包括聚合體或陶瓷的殼體。例如，在大多數(shù)聚合體熔融物中基本上不能溶解的氯化鈉微?？梢园诰酆象w殼體內(nèi)。一旦暴露給水或者簡(jiǎn)單地放置在感興趣的組織內(nèi)，氯化鈉微粒溶解給殼體留下“粗糙”的表面。所得到的放射源周圍的高滲效果還可能引起生理反應(yīng)，這有助于將放射源穩(wěn)定到比正常更大的程度，并且這樣避免放射源的隨后的運(yùn)動(dòng)。
可以通過(guò)兩種或多種不同但兼容的陶瓷材料制備陶瓷合成物殼體，使得暴露給酸或堿的殼體可以有選擇地溶解一種或多種載體成分，從而形成適合的粗糙表面。例如，由于鋁在非常高的pH下可以溶解而鈦鈍化并且在這種媒介中不溶解，故氧化鋁和氧化鈦的組合物可以在強(qiáng)堿溶液中產(chǎn)生有選擇的溶解。
另外，殼體可以暴露在腐蝕溶液中，使得表面以不均勻的方式腐蝕從而得到適當(dāng)粗糙的表面。例如，通過(guò)在較低pH值的氧化環(huán)境中的氯離子的作用，不銹鋼能夠進(jìn)行裂縫腐蝕。
利用本發(fā)明的方法可以對(duì)任何傳統(tǒng)的短距離放射治療放射源進(jìn)行粗糙化、成形或其他處理，來(lái)改善它們的超聲波成像的可見(jiàn)度。例如，在美國(guó)專利US 5,404,309,US 4,784,116和US 4,702,228中公開(kāi)的放射性籽源的超聲波可見(jiàn)度可以受到改善。這些籽源包括一個(gè)膠囊和由膠囊內(nèi)的輻射不能透過(guò)的標(biāo)記分開(kāi)的兩個(gè)小球。通過(guò)籽源的X射線成像，不透明的標(biāo)記賦予可檢測(cè)性。例如通過(guò)銼磨或擦傷表面可以實(shí)現(xiàn)這些膠囊的表面的粗糙化。另外，粗糙化可以在每個(gè)設(shè)計(jì)中接近不透明標(biāo)記的膠囊的區(qū)域中唯一地進(jìn)行，從而給膠囊提供除了X射線成像的可檢測(cè)性外的改善的超聲波可檢測(cè)性。膠囊接近放射小球的區(qū)域可以不是粗糙的，使得在放射小球周圍的膠囊壁的厚度基本上保持一致。因此當(dāng)植入到患者體內(nèi)時(shí)，從這些部分粗糙的膠囊接收到的放射劑量基本上與來(lái)自完全不粗糙的傳統(tǒng)膠囊的放射劑量比沒(méi)有變化。然后可以不依賴在不透明標(biāo)記的區(qū)域中粗糙表面的深度或覆蓋范圍，計(jì)算和控制放射的劑量。類似地，可以在一定的深度和程度中使得標(biāo)記的區(qū)域變粗糙，這可以改變膠囊壁的厚度而基本上不改變由患者接收到的放射劑量的曲線。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明還提供一種疾病治療方法，對(duì)應(yīng)于放射治療，例如癌癥、關(guān)節(jié)炎或心瓣手術(shù)后的再狹窄，它包括由位于密封的不會(huì)受到排斥的殼體中的放射性同位素構(gòu)成的放射源的永久性或暫時(shí)性植入，其中至少殼體表面的一部分受到粗糙化、成形或其他處理，從而對(duì)于足夠長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)程中在患者體內(nèi)接受治療的部位提供不規(guī)則或不連續(xù)(結(jié)構(gòu)之使用)，從而傳送一治療有效的劑量。
通過(guò)舉例的方式，參照下面的附圖，將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的放射源的一個(gè)實(shí)施例；圖2表示根據(jù)本發(fā)明的放射源的另一個(gè)實(shí)施例；圖3表示適合于在根據(jù)本發(fā)明的放射源的一個(gè)實(shí)施例制品(裝置)中使用的金屬管；圖4表示在夾縮操作過(guò)程中圖3中的金屬管的剖面圖；圖5和6A至D是利用本發(fā)明的方法的實(shí)施例被粗糙化的金屬線和金屬管的超聲波圖像；
圖7A是傳統(tǒng)的鈦?zhàn)言窗b殼的圖片，圖7B和7C是利用本發(fā)明的方法的實(shí)施例粗糙化的相同的籽源包裝殼的圖片。圖7D表示用于圖7A至7C的籽源包裝殼的反向散射強(qiáng)度的曲線圖，其作為籽源軸線的角度相對(duì)于超聲波束的函數(shù)；圖8以曲線圖的形式表示一個(gè)傳統(tǒng)的籽源包裝殼和根據(jù)本發(fā)明改善的兩個(gè)籽源包裝殼的反向散射強(qiáng)度，其作為籽源軸線的角度相對(duì)于超聲波束的函數(shù)；圖1是具有鋸齒狀凸起的邊緣2的部分放射源1的簡(jiǎn)要視圖，鋸齒狀凸起在正對(duì)的邊緣上在相反方向中延伸。
圖2簡(jiǎn)要地表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的密封的放射源3。該放射源包括金屬，例如鈦，殼體4的兩端5都密封。殼體的內(nèi)部和/或外部具有蝕刻在其上的螺紋6。該殼體包括一個(gè)涂有包含125I的碘化銀層的銀桿7。通過(guò)X射線成像技術(shù)可以檢測(cè)到銀桿7。
圖3表示金屬(例如鈦)管8，其已經(jīng)進(jìn)行了夾縮處理從而在其外部和內(nèi)部上形成螺旋溝槽9。這種管子適合于在根據(jù)本發(fā)明的密封的放射源產(chǎn)品中使用。
圖4表示在夾縮操作過(guò)程中穿過(guò)圖3的金屬管子8的剖面圖。在支撐工具10和夾縮工具11之間夾縮該管子，由四個(gè)不同的區(qū)段構(gòu)成。
圖5和6A至D是在下面的例子中將更詳細(xì)討論的超聲波圖像。
圖7A至D和8也將在例子中更詳細(xì)地討論。
參照下面的非限定性的例子將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明舉例1使用帶有鋸齒狀凸起的鉗口的鉗子機(jī)械地將0.8mm直徑12mm長(zhǎng)的一段銅線弄粗糙，但沒(méi)有從該線上除掉材料。與同樣線的光滑的不粗糙部分的超聲波可見(jiàn)度進(jìn)行比較。結(jié)果如圖5中所示，是利用Vingmed CMF-750掃描儀以5MHz得到的水池中的線的樣本B模式的超聲波圖。
圖5中，12是12mm長(zhǎng)的線的粗糙部分，13是在試驗(yàn)中使用的水池的底邊；14是線的光滑部分，15是以相對(duì)于入射的超聲波成90°角度的并來(lái)自線的光滑部分的一鏡面反射。在超聲波圖像中線的最亮的部分是粗糙的部分，表示本發(fā)明的粗糙化極大地提高了超聲波可見(jiàn)度。
如果以同樣的方式使得傳統(tǒng)的鈦?zhàn)言赐驳谋砻娲植诳梢缘玫筋愃频慕Y(jié)果。
舉例2直的細(xì)的(0.1mm直徑)單根長(zhǎng)絲尼龍固定在水池中，并利用Vingmed CFM-750超聲波掃描儀以7.5MHz成像。線設(shè)置成對(duì)角地穿過(guò)圖像，以相對(duì)于圖像部分(扇形段)的中心的聲束方向成45°的角度。該線用來(lái)作為可以移動(dòng)進(jìn)入該中間的圖像區(qū)域中或由其出來(lái)的鈦管件的支撐體。鈦管是用來(lái)形成用于制造短距離放射治療籽源(5mm長(zhǎng)，0.8mm直徑，0.05mm厚)的常規(guī)筒，但端部沒(méi)有焊接和沒(méi)有插入放射源。在確切相同的位置獲得具有不同表面改善的管件的成像，而不用改變幾何位置或掃描設(shè)備的設(shè)定。所有成圖像的管子各段的共同特征在于在沒(méi)有封閉的端部是衍射的假象。因此通過(guò)研究管子的中間部分就可以只進(jìn)行性能的有效的對(duì)比。另外，在管子后面的圖像中看到一個(gè)亮的光環(huán)，最可能是由于管子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的聲音回響引起的。
進(jìn)行下面的表面處理a)精細(xì)研磨磨削，b)粗糙研磨磨削，c)不損失材料的粗糙變形，和d)不改善原始的表面。
圖6A至D表示得到的超聲波圖像。當(dāng)與沒(méi)有處理的情況d)相比較時(shí)，所有處理導(dǎo)致籽源的中間區(qū)域具有改善的可見(jiàn)度。對(duì)于精細(xì)研磨a)可以觀察到最好的性能。
舉例3測(cè)量配置寬波段7.5MHz的傳感器(Panametrics V320)被固定在測(cè)量腔壁內(nèi)。利用直徑為13mm和焦距長(zhǎng)度為50mm的傳感器，該傳感器具有一個(gè)與在臨床TRUS應(yīng)用中使用的通常定相地排列的傳感器類似的聲場(chǎng)。
一短距離放射治療籽源被安裝一支撐架上，其相對(duì)超聲波束的方向可被旋轉(zhuǎn)到限定的角度。利用氰基丙烯酸鹽粘合劑將籽源粘貼到從樣本支撐架突出的注射針的尖端上，使得籽源的重心與支撐架的旋轉(zhuǎn)軸一致。旋轉(zhuǎn)的角度可以設(shè)定為半度的精度，這在US反向散射的高度角度依賴性條件下非常重要。通過(guò)平移到籽源在傳感器的焦點(diǎn)的位置也可以調(diào)整該支撐架和通過(guò)實(shí)驗(yàn)固定。
傳感器被來(lái)自Panametrics5800脈沖接收器的寬波段脈沖所激發(fā)。由LeCroy 9310示波器俘獲接收到的信號(hào)并且進(jìn)行數(shù)字處理。然后采樣到的射頻信號(hào)(RF)(fs=50MHz)傳送給計(jì)算機(jī)，用于進(jìn)一步的處理。
測(cè)試三個(gè)不同的籽源一個(gè)沒(méi)有進(jìn)行處理的籽源和兩個(gè)不同處理的籽源。除了沒(méi)有填充放射性碘以外，沒(méi)有處理的籽源(A)與標(biāo)準(zhǔn)籽源相同。籽源的大小是0.8×4.2mm而鈦管的壁厚是50微米。通過(guò)逐漸地向籽源表面擠壓一個(gè)鋒利的金屬邊緣處理兩個(gè)相同的籽源，同時(shí)籽源以一個(gè)微小的角度被滾過(guò)一個(gè)固體表面。得到的變形是沿著籽源的全長(zhǎng)延伸的一個(gè)或多個(gè)螺旋溝槽。在變形過(guò)程中一個(gè)處理后的籽源(B)放在非常精細(xì)的砂紙上用于摩擦，形成0.058mm深、0.1mm寬和大約0.54mm螺距的螺旋狀溝槽。在變形的過(guò)程中另一個(gè)處理后的籽源(C)放在薄的橡膠片上，結(jié)果是幾個(gè)具有大約0.03mm深和0.2mm溝槽間距的更精細(xì)的螺旋狀溝槽。圖7A、7B和7C分別表示籽源A、B和C的放大視圖。這些圖像轉(zhuǎn)化成用于測(cè)量變形的圖像分析程序(Optimas)。利用籽源的未失真的長(zhǎng)度作為參考計(jì)算圖像處理程序，和將溝槽厚度、寬度和節(jié)距的幾個(gè)測(cè)量值進(jìn)行平均作為籽源表面失真的代表特征。
繪制貫穿全部入射角范圍(-65至65度)的每個(gè)籽源的超聲波反向散射的一系列測(cè)量圖。精確地定位在需要的角度上之后，10個(gè)超聲波脈沖以10Hz的PRF發(fā)射，對(duì)接收到的回波作數(shù)字化處理和存儲(chǔ)。在進(jìn)一步處理之前將10個(gè)脈沖作相干地平均化。為了評(píng)估反向散射回波的強(qiáng)度測(cè)試三個(gè)不同的方法a)最高值的平方；b)在最高值的周圍在0.5微秒的通道中信號(hào)的積分；和c)如同在b)中定中心的在1微秒的時(shí)間通道中信號(hào)之帶通濾波(5-9MHz)型式的積分。方法a)最佳地表示在超聲波圖像中籽源的“亮度”，而方法b)和c)更接近于表示整個(gè)反向散射能量。這三種方法對(duì)于所有籽源和角度得到非常接近的結(jié)果，并且在這里使用方法a)的結(jié)果。另外，形成以不同角度單行掃描檢測(cè)到的包跡的圖像用于觀察。這些圖像直接表示包含籽源的圖像的一小部分在正常的B模式圖形中看起來(lái)的樣子。
在圖7D中以曲線圖的形式表示反向散射強(qiáng)度的不同結(jié)果。不同樣本之間的正常入射角(即，籽源的軸垂直于超聲波束)的強(qiáng)度非常接近。對(duì)于沒(méi)有處理的籽源A，隨著角度偏離正常的增大，反向散射的強(qiáng)度非?？焖俚販p小。在任何方向中的10度的角度處，強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到低于正常入射(0度)的值以下的大約23dB的最小值。從這些測(cè)量結(jié)果可以判斷，籽源將戲劇地成為很少可見(jiàn)度，如果是原本可見(jiàn)的，在從正常入射超出±2.5度的角度處。由于籽源的尖端進(jìn)入到超聲波束中并且聲波從圓形的籽源尖端反射，隨著入射角達(dá)到60度反向散射強(qiáng)度重新增大。
處理后的籽源B和C隨著入射角度的增大，在反向散射強(qiáng)度中具有更顯著的降低。在±60度的入射角度內(nèi)，任何一個(gè)處理過(guò)的籽源的強(qiáng)度不會(huì)下降超過(guò)大約10dB，由此預(yù)期這些籽源比沒(méi)有處理的籽源在更大的角度范圍內(nèi)是可見(jiàn)的。對(duì)于更小的角度，可以觀察到由于在溝槽上反射的聲波的建設(shè)性的和破壞性的干涉引起的強(qiáng)度的變化。由于這里螺旋形圖案比籽源C的更深和更清楚，籽源B的更清晰。與沒(méi)有處理的籽源相比較，處理后的籽源經(jīng)過(guò)更大角度的散射能量的散播不會(huì)明顯地影響以正常入射的反向散射的強(qiáng)度。
舉例4觀察在前列腺模型中三種不同籽源的超聲波可見(jiàn)度。前列腺模型是市場(chǎng)上可以得到的模型，并且利用臨床方法將籽源注入到模型中用于籽源遷移即，使用7.5MHz整流超聲波傳感器的B&K Panther超聲波機(jī)器；MMS處理設(shè)計(jì)軟件；用于籽源植入的B&K硬件；標(biāo)準(zhǔn)18規(guī)格的籽源植入注射針。
觀察三種不同的籽源類型。參考籽源(ref)是對(duì)應(yīng)于從Medi-Physics,Inc.可以購(gòu)得的型號(hào)為6711之籽源的虛構(gòu)(即無(wú)放射性)性籽源。通過(guò)在每個(gè)籽源的中間部分增加5個(gè)縱向間隔的溝槽，處理對(duì)應(yīng)于參考籽源的籽源A，以與例子3中的籽源B類似的方式制備籽源A、C。
籽源相對(duì)于超聲波束以一定的角度范圍植入(對(duì)應(yīng)于與超聲波束垂直的籽源的長(zhǎng)軸成0°)，測(cè)量植入的籽源的超聲波可見(jiàn)度。
圖8表示三種不同類型籽源的結(jié)果。當(dāng)超聲波束以0°±2°的偏差(即，相對(duì)于籽源長(zhǎng)軸的精確的90°)沖擊模型內(nèi)的籽源時(shí)，在本發(fā)明的參考和處理后的籽源之間存在很小的差別。但是，當(dāng)籽源以相對(duì)于超聲波束一定的角度植入時(shí)，處理后的籽源與參考籽源相比將它的回波定位能力保持更大的程度。
權(quán)利要求
1．一種在短距離放射治療中使用的放射源，包括一位于密封的不會(huì)受到排斥的殼體中的放射性同位素，其中該殼體表面的至少一部分被粗糙化、成形或類似處理，使得其不再光滑。
2．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的放射源，其特征在于，被粗糙化、成形或類似處理的表面是殼體的外表面。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的放射源，其特征在于，被粗糙化、成形或類似處理的表面對(duì)于改善超聲波可見(jiàn)度是有效的。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一個(gè)所述的放射源，其特征在于，該殼體包括金，鈦，鉑或不銹鋼。
5．根據(jù)權(quán)利要求1到4任一個(gè)中所述的放射源，其特征在于，被粗糙化、成形或類似處理的表面包括溝槽，擦傷，磨凹或壓痕。
6．根據(jù)權(quán)利要求5中所述的放射源，其特征在于，溝槽，擦傷，磨凹或壓痕是隨機(jī)地分布在表面上的。
7．根據(jù)權(quán)利要求5中所述的放射源，其特征在于，溝槽，擦傷，磨凹或壓痕是以規(guī)則圖案的形式分布的。
8．根據(jù)權(quán)利要求1到7任一個(gè)中所述的放射源，其特征在于，被粗糙化、成形或類似處理的表面包括旋脊、隆起、波紋或從表面突出的鋸齒(結(jié)構(gòu))。
9．根據(jù)權(quán)利要求1到8任一個(gè)中所述的放射源，其特征在于，放射性同位素是鈀-103或碘-125。
10．一種用于制備權(quán)利要求1至9中任何一個(gè)所述的放射源的方法，包括對(duì)不會(huì)引起排斥的殼體的外表面或部分外表面進(jìn)行粗糙化、成形或類似處理，從而在外表面上形成不規(guī)則或不連續(xù)的多維尺寸結(jié)構(gòu)。
11．一種用于制備權(quán)利要求1至9中任何一個(gè)所述的放射源的方法，包括(ⅰ)對(duì)不會(huì)引起排斥的殼體的表面或部分表面進(jìn)行粗糙化、成形或類似處理，從而形成不規(guī)則或不連續(xù)的多維尺寸結(jié)構(gòu)；(ⅱ)在步驟(ⅰ)的不會(huì)引起排斥的殼體材料中置入放射性同位素；和(ⅲ)密封該不會(huì)引起排斥的殼體。
12．根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，通過(guò)強(qiáng)制地使其經(jīng)過(guò)帶旋脊的或鋸齒的鋼模，或者攻螺紋裝置，通過(guò)機(jī)械摩擦進(jìn)行碾磨，粗糙化，蝕刻，夾縮或濕或干噴砂實(shí)現(xiàn)表面粗糙化或成形。
13．根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，表面粗糙化或成形包括有選擇地溶解合成的不會(huì)受到排斥的材料中的一個(gè)成分。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該合成物材料是陶瓷合成物，共混聚合物，或混合有可溶解材料的聚合體或陶瓷材料。
15．根據(jù)權(quán)利要求11至14中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，表面粗糙化或成形作用被施加給不會(huì)引起排斥的殼體材料的外表面。
16．一種疾病治療方法，對(duì)應(yīng)于放射治療，它包括由位于密封的不會(huì)受到排斥的殼體中的放射性同位素構(gòu)成的放射源的永久性或暫時(shí)性植入，其中至少殼體表面的一部分被粗糙化、成形或其他處理，從而對(duì)于足夠長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)程中在患者體內(nèi)接受治療的部位提供不規(guī)則或不連續(xù)的多維尺寸結(jié)構(gòu)，從而傳送治療的有效劑量。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，接受治療的疾病是癌癥、關(guān)節(jié)炎或心瓣手術(shù)后的再狹窄，
18．根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，疾病是前列腺癌。
19．根據(jù)權(quán)利要求16至18中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，不規(guī)則或不連續(xù)(結(jié)構(gòu))改善放射源的超聲波可見(jiàn)度。
20．一種合成物，其在一個(gè)基本線性的生物可分解的材料中包括多種根據(jù)權(quán)利要求1至9中任何一個(gè)所述的放射源。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的合成物，其特征在于，生物可分解的材料是半剛性的。
全文摘要
在短距離放射治療中使用的放射源,優(yōu)選的是放射性籽源,具有位于密封的不會(huì)受到排斥的殼體中的放射性同位素,其中該殼體表面的至少一部分被粗糙化、成形或類似處理,使得其不再光滑。當(dāng)植入到患者的體內(nèi)時(shí),這種表面處理可以改善放射源的超聲波可見(jiàn)度,和/或降低放射源遷移的可能性。優(yōu)選的放射性同位素是鈀－103或碘－125。
文檔編號(hào)A61K49/00GK1325534SQ9981290
公開(kāi)日2001年12月5日 申請(qǐng)日期1999年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月6日
發(fā)明者G·L·麥因蒂雷, R·A·斯諾, E·R·巴康, M·埃里森, A·托爾尼斯, G·F·科尼, V·A·加特斯, J·科爾納科夫, C·D·V·布拉克 申請(qǐng)人:尼科梅德阿默沙姆公開(kāi)有限公司