專利名稱：植入式放射治療/近距離放射治療用射線檢測裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于治療增生性組織病變的裝置和方法，更具體地說，涉及通過采用另外還測量治療特征的近距離放射治療裝置傳送射線來治療這種病變的裝置和方法。
背景技術(shù)：
惡性腫瘤經(jīng)常通過手術(shù)切除腫瘤以除去盡可能多的腫瘤來治療。然而，腫瘤細(xì)胞對腫瘤周圍正常組織的浸潤可能限制手術(shù)切除的療效，因為可能很難或者不可能通過手術(shù)治療浸潤。放射治療可以通過瞄準(zhǔn)切除之后的殘余惡性腫瘤細(xì)胞而用于補充手術(shù)切除，其目標(biāo)是使其穩(wěn)定，減小復(fù)發(fā)率或者延緩復(fù)發(fā)時間。放射治療可以通過幾種方法中的一種，或者方法的組合來實施，包括永久性或暫時性插植式近距離放射治療(interstitial brachytherapy)和外部射線束放射治療。
近距離放射治療是指通過在腫瘤或其它增生性組織患病處或其附近插入體內(nèi)的空間上受限制的醫(yī)用射線源實施的放射治療。例如，近距離放射治療通過將放射源直接植入待治療的組織中而進(jìn)行。近距離放射治療非常適合于下面情況1)惡性腫瘤再生在原發(fā)腫瘤部位的初始邊界的2或3cm范圍內(nèi)局部出現(xiàn)；2)放射治療是用于控制惡性腫瘤生長的已證實的治療方法；和3)對于惡性腫瘤存在射線劑量—反應(yīng)關(guān)系，但是采用傳統(tǒng)外部射線束放射治療可以安全傳送的劑量受到正常組織耐受性的限制。在近距離放射治療中，射線劑量在很接近放射治療源的位置最高，在不傷害周圍正常組織的同時提供很高的腫瘤劑量。插植式近距離放射治療可以用于治療惡性腦瘤和乳房腫瘤以及其它疾病。
現(xiàn)有技術(shù)的近距離放射治療裝置已經(jīng)在將射線傳送到目標(biāo)組織方面提供了很大的進(jìn)展。例如，Winkler的美國專利No.6413204說明了一種近距離放射治療方法和裝置，其通過放射性射線殺死已切除腫瘤周圍的組織中可能存在的癌細(xì)胞來治療通過手術(shù)切除的腫瘤周圍的組織。射線在定義為位于最小規(guī)定吸收劑量與最大規(guī)定吸收劑量之間的預(yù)定劑量范圍內(nèi)傳送，其中最小規(guī)定吸收劑量用于為可能包含癌細(xì)胞的組織實施療效，而在最大規(guī)定吸收劑量以上可能會導(dǎo)致健康組織壞死。所產(chǎn)生的治療幫助防止近距離放射治療裝置處或其附近組織的過度暴露，同時還在距離裝置的最大規(guī)定距離處傳送最小規(guī)定劑量。
雖然這些進(jìn)展已經(jīng)提高了增生性組織病變的治療效果，但是仍然存在一些挑戰(zhàn)。目前，期望的射線劑量基于近距離放射治療器(裝置)、放射源和周圍組織的特征進(jìn)行計算，然而沒有檢測實際傳送的劑量用于確保沒有出現(xiàn)治療過度和/或不足。例如，如果放射源是設(shè)置于已擴張氣囊中心的放射性粒子，那么計算的劑量就是基于放射源的中心定位。如果出于一些原因放射性粒子偏離中心設(shè)置，現(xiàn)有技術(shù)的近距離放射治療裝置就沒有辦法判斷這一有害狀況是否已經(jīng)出現(xiàn)或正在出現(xiàn)。現(xiàn)有技術(shù)的近距離放射治療裝置還缺乏直接檢測周圍組織并且判斷增生性組織病變治療有效性的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于向體內(nèi)部位傳送并監(jiān)視放射性射線的近距離放射治療裝置和方法。該裝置包括導(dǎo)管本體構(gòu)件，所述導(dǎo)管本體構(gòu)件具有近端、遠(yuǎn)端和靠近本體構(gòu)件的遠(yuǎn)端設(shè)置的外空間體。優(yōu)選的是，放射源設(shè)置于外空間體中，并且治療反饋傳感器安置在裝置上。
在一個實施例中，治療反饋傳感器是可以檢測放射源所發(fā)出的射線的射線傳感器。優(yōu)選的是，射線傳感器產(chǎn)生可以用于判斷所傳送的射線劑量(輻射量)是否位于規(guī)定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。優(yōu)選的是，該數(shù)據(jù)還可以用于判斷期望的射線分布是否被傳送到周圍組織。在本發(fā)明的另一個方面中，治療反饋傳感器能夠檢測組織溫度、氧化度、pH值、治療劑濃度、細(xì)胞因子濃度、或與放射治療有關(guān)的其它特征。
在一個實施例中，治療反饋傳感器安置在導(dǎo)管本體構(gòu)件內(nèi)。傳感器可以優(yōu)選設(shè)置的其它位置包括設(shè)置在形成外空間體的可擴張表面構(gòu)件上，或者裝置外面。
在另一個實施例中，本發(fā)明包括用于向腫瘤切除空腔傳送并監(jiān)視放射性射線的放射治療裝置。該裝置包括具有近端、遠(yuǎn)端和設(shè)置在導(dǎo)管本體遠(yuǎn)端附近的可擴張表面構(gòu)件的導(dǎo)管本體構(gòu)件、治療反饋傳感器以及設(shè)置在組織空腔外面用于將射線傳送到組織空腔周圍的目標(biāo)組織的外部放射源?？蓴U張表面構(gòu)件可以設(shè)置于切除組織空腔內(nèi)并且擴張以對周圍組織進(jìn)行定位，以至于可以通過設(shè)置于組織空腔內(nèi)的治療反饋傳感器準(zhǔn)確地傳送和測量來自外部放射源的射線束。
在另一個實施例中，本發(fā)明包括向體內(nèi)部位傳送并監(jiān)視放射性射線的方法。該方法包括將近距離放射治療裝置插入切除空腔，近距離放射治療裝置包括導(dǎo)管本體構(gòu)件，所述導(dǎo)管本體構(gòu)件具有近端、遠(yuǎn)端和設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件的遠(yuǎn)端附近的可擴張表面構(gòu)件。優(yōu)選的是，放射源設(shè)置在可擴張表面構(gòu)件內(nèi)。該方法還包括將射線傳感器插入切除空腔并且將最小規(guī)定吸收射線劑量傳送到目標(biāo)組織，目標(biāo)組織限定在可擴張表面構(gòu)件與從可擴張表面構(gòu)件向外最小距離處之間。射線傳感器檢測所傳送的射線劑量并且從傳感器輸出的數(shù)據(jù)確認(rèn)近距離放射治療裝置傳送最小規(guī)定劑量。
在另一個實施例中，本發(fā)明包括用于向體內(nèi)部位傳送并監(jiān)視放射性射線的近距離放射治療裝置。該裝置包括導(dǎo)管本體構(gòu)件，所述導(dǎo)管本體構(gòu)件具有近端、遠(yuǎn)端和靠近本體構(gòu)件的遠(yuǎn)端設(shè)置的外空間體。放射源設(shè)置于外空間體中并且治療反饋傳感器安置在裝置上。治療反饋傳感器可以用于評價增生性組織病變的治療。


閱讀下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明將可以更完全地理解本發(fā)明圖1顯示了本發(fā)明的裝置，其包括顯示了設(shè)置于其中的射線傳感器的外空間體的剖視圖；圖2以透視圖顯示了本發(fā)明的近距離放射治療裝置的另一個
具體實施例方式
本發(fā)明提供可以傳送用于治療增生性組織病變的放射性射線并且檢測治療特征以監(jiān)視治療方案的近距離放射治療裝置。該裝置包括具有近端、遠(yuǎn)端和內(nèi)腔的導(dǎo)管本體構(gòu)件。外空間體靠近本體構(gòu)件的遠(yuǎn)端設(shè)置，優(yōu)選的是，放射源設(shè)置于其中。治療反饋傳感器設(shè)置在裝置上。
近距離放射治療裝置通過將射線傳送到包含癌細(xì)胞和健康組織的目標(biāo)區(qū)域來治療增生性組織病變，例如癌腫瘤。射線殺死對射線更敏感的細(xì)胞，例如癌細(xì)胞，同時又希望將對周圍健康組織的損害減到最小。最有效的治療傳送一定劑量，所述劑量超出殺死增生性組織所需的最小射線劑量并且低于限制對健康組織的損害的最大射線劑量。除了傳送位于正確范圍內(nèi)的射線劑量之外，近距離放射治療裝置還可以以期望的樣式傳送射線。例如，可能期望以均勻三維分布的樣式傳送射線。
在使用中，期望的射線劑量基于如下因素進(jìn)行計算，例如放射源的位置、所使用的射線類型以及組織和近距離放射治療裝置的特征。然后將近距離放射治療裝置置于組織空腔內(nèi)并且傳送該劑量。遺憾的是，近距離放射治療裝置中、周圍組織中或者放射源位置中的變化可以影響傳送的劑量。例如，在一些情況下，在已經(jīng)將近距離放射治療裝置置于組織空腔內(nèi)之后才將放射源裝入近距離放射治療裝置中，但是如果在裝入過程中沒有正確放置放射源，那么周圍組織可能不會接受到期望的治療。本發(fā)明通過在近距離放射治療裝置上設(shè)置治療反饋傳感器來克服這些困難。在一個實施例中，治療反饋傳感器是可以監(jiān)視所傳送的劑量并且確保將規(guī)定射線劑量傳送到正確組織的射線傳感器。另外，來自射線傳感器的數(shù)據(jù)允許基于來自初始放射治療/近距離放射治療段的反饋修改劑量。
除了檢測射線之外，或者作為選擇，治療反饋傳感器可以檢測與增生性組織病變的治療有關(guān)的其它特征。例如，治療反饋傳感器可以檢測由放射治療引起的組織中的變化，包括組織溫度、氧化度、pH值和細(xì)胞因子濃度中的變化。通過監(jiān)視這些特征，可以分析治療的有效性。另外，放射治療可以與其它輔助治療相結(jié)合，例如施予組織加熱和/或治療劑(例如，化學(xué)治療劑)傳送。治療反饋傳感器可以用于監(jiān)視輔助治療方案。例如，傳感器可以用于檢測治療劑的傳送，例如傳送到周圍組織的化學(xué)治療劑的流量，或者檢測由輔助治療引起的組織中的變化，例如組織溫度中的變化。
圖1顯示了本發(fā)明的近距離放射治療裝置10的一個實施例，其包括具有近端12、遠(yuǎn)端14和內(nèi)腔18的導(dǎo)管本體構(gòu)件16。優(yōu)選的是，外空間體20設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件16的遠(yuǎn)端部分上。優(yōu)選的是，導(dǎo)管本體16的近端包括用于操縱裝置的手柄部分22和通向內(nèi)腔18的孔24。至少一個治療反饋傳感器26設(shè)置在裝置上，并且可以如圖1中所示設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件16內(nèi)。另外，優(yōu)選的是，放射源(未示出)設(shè)置在外空間體20內(nèi)。
優(yōu)選的是，外空間體20由可擴張(可膨脹)表面構(gòu)件28形成，所述可擴張表面構(gòu)件可以用于定位組織，提供放射源與附近組織之間的間隔和/或為放射源材料提供容納處。另外，傳感器26(或若干傳感器26)可以如圖2中所示設(shè)置在可擴張表面構(gòu)件28上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，在可擴張表面構(gòu)件上設(shè)置傳感器26可能包括在可擴張表面構(gòu)件28的內(nèi)或外表面上設(shè)置，以及在可擴張表面構(gòu)件28的壁內(nèi)部設(shè)置傳感器。
在一個實施例中，設(shè)置在可擴張表面構(gòu)件上的治療反饋傳感器可以檢測射線(“射線傳感器”)。射線傳感器可以優(yōu)選用于提供離開裝置的射線強度的準(zhǔn)確顯示。其它類型的傳感器也可以放在可擴張表面構(gòu)件上以檢測周圍組織上的射線效果。傳感器還可以具有檢測與可擴張表面構(gòu)件接觸的組織的其它治療特征的能力。
多種可擴張表面構(gòu)件可以用于本發(fā)明，并且在一個實施例中，可擴張表面構(gòu)件28為可膨脹氣囊?？梢岳斫?，術(shù)語“氣囊”用于包括可以但并非必須由彈性材料構(gòu)成的可擴張裝置。示例性的氣囊包括設(shè)計用于手術(shù)導(dǎo)管的各種可擴張裝置。在使用中，氣囊可以通過經(jīng)由導(dǎo)管本體構(gòu)件16將膨脹材料注入并且經(jīng)由導(dǎo)管本體構(gòu)件中的膨脹孔34進(jìn)入氣囊中而擴張。
在一個實施例中，氣囊由固體(實體)材料構(gòu)成，所述材料基本上不能被可能填充氣囊的治療流體(例如，放射源材料)的活性成分滲透，并且也不能被體液，例如血液、腦脊髓液等滲透。不可滲透的氣囊可以與放射性治療流體結(jié)合使用以防止放射性材料流出治療裝置并且污染手術(shù)區(qū)域或患者組織。
在另一個實施例中，氣囊可以被治療劑滲透并且允許治療劑通過裝置10進(jìn)入身體內(nèi)腔、體腔或裝置所處的解剖學(xué)部位。在治療劑為藥劑，例如必須接觸組織以生效的化學(xué)治療劑時，可滲透氣囊非常有用。Winkler的美國專利No.6537194和Williams等人的美國專利No.5931774公開了示例性的可滲透氣囊和治療物質(zhì)，并且其全部內(nèi)容在此被引作參考。治療反饋傳感器可以用于監(jiān)視治療劑通過可滲透氣囊。例如，治療反饋傳感器26可以設(shè)置在氣囊上以測量治療劑濃度。還可以將另外的傳感器設(shè)置在裝置10周圍的組織中或上用于檢測治療劑濃度。
通過在裝置上設(shè)置治療反饋傳感器，使用者可以監(jiān)視治療材料從裝置到周圍組織的傳送。傳感器可以用于獲得關(guān)于傳送速度、傳送范圍、傳送均勻性和其它劑量傳送信息的信息。因為這種傳感器可以克服判斷多少治療劑正在傳送并且正在傳送到何處的困難，因此其特別有利。目前，治療劑的傳送速度通過測量一些因素，如施加給流體的壓力和/或流體體積中的變化而間接地確定。本發(fā)明的治療反饋傳感器允許直接測量離開裝置的治療劑。
治療劑也可以從氣囊表面?zhèn)魉偷街車M織。名稱為“藥劑洗脫近距離放射治療方法和裝置”并且律師檔案號為101360-63的美國專利申請公開了這種裝置，并且其全部內(nèi)容在此被引作參考。治療反饋傳感器可以用于檢測治療劑從氣囊表面?zhèn)魉偷街車M織。優(yōu)選的是，設(shè)置于外表面上的治療材料層中的傳感器可以檢測已經(jīng)傳送多少治療劑和/或還留有多少。傳感器可以用于確定合適治療劑被完全傳送。在多種治療劑層疊在氣囊外表面上的情況下，傳感器還可以用于檢測正在傳送哪種治療劑。傳感器還可以用于檢測附近組織中的治療劑水平。
本發(fā)明還設(shè)計了多個氣囊的使用，例如，如圖3中所示的雙壁結(jié)構(gòu)。這種氣囊可以包括，例如，內(nèi)部氣囊30和外部氣囊，其中內(nèi)部氣囊包括位于外部氣囊28內(nèi)的內(nèi)空間體32，外部氣囊形成外空間體20作為內(nèi)壁與外壁之間的空間。優(yōu)選的是，外空間體20經(jīng)由第一膨脹孔34與第一內(nèi)腔18流體連通，而優(yōu)選的是，內(nèi)空間體32經(jīng)由第二膨脹孔38與第二內(nèi)腔36流體連通。第一和第二內(nèi)腔18、36通過圖3A中導(dǎo)管本體構(gòu)件16的橫截面圖顯示。
雙壁氣囊(或者甚至更高等級氣囊，例如三壁)為控制和指引射線劑量傳送提供更多選擇。例如，雙壁氣囊可以提供位于放射源與附近組織之間的間隔，以至于可以使用更強的放射源(例如，參見Williams等人的美國專利No.5913813和Winkler等人的美國專利No.6413204，其全部內(nèi)容在此被引作參考)。雖然“更強烈的”放射源允許將吸收的劑量在目標(biāo)組織中傳送得更深并且減小健康組織壞死的風(fēng)險，但是放射源的正確間隔和定位很重要。因此，本發(fā)明的傳感器26可以提供有用的反饋以確保氣囊壁和放射源適當(dāng)構(gòu)成。具體地說，檢測射線的治療反饋傳感器可以用于檢測射線水平并且判斷是否有區(qū)域接受到過多或過少的射線。還可以使用其它傳感器通過監(jiān)視一些特征，如組織溫度間接判斷正確間隔和定位。
在一些應(yīng)用中，近距離放射治療裝置10被設(shè)計為提供與外空間體形狀一致的計量傳送分布。也就是說，在與外空間體表面等距離的點處目標(biāo)組織吸收的劑量應(yīng)該在基本上每個方向上基本上均勻，產(chǎn)生形狀上與外空間體相似或基本相同的三維等劑量分布。另外，外空間體的可擴張表面構(gòu)件可以足夠堅固以迫使目標(biāo)組織呈現(xiàn)可擴張表面構(gòu)件的形狀。在如此使組織定形后，周圍組織接受到均勻的射線劑量。
設(shè)置在本發(fā)明的裝置上的治療反饋傳感器可以用于確認(rèn)三維等劑量分布產(chǎn)生并且傳送到周圍組織。在擴張的表面構(gòu)件用于使組織空腔壁定形的情況下傳感器可能特別有用。盡管成像技術(shù)可以確認(rèn)組織空腔和近距離放射治療裝置的相對位置，但是治療反饋傳感器可以提供真實的劑量傳送信息以確定在治療過程中組織和裝置沒有移動。盡管傳感器可以設(shè)置在裝置上的任何地方，但是可能期望將檢測射線的治療反饋傳感器如圖3所示設(shè)置在可擴張表面構(gòu)件上以直接測量離開裝置表面的射線水平(例如，所有射線傳感器讀數(shù)應(yīng)該大致相同)。
在一個可選實施例中，可能期望傳送非對稱射線劑量以保護(hù)對射線敏感的組織。用于傳送非對稱劑量的兩種可能的布置包括射線屏蔽和/或以非對稱形態(tài)設(shè)置放射源，如Winkler等人的美國專利No.6482142中所說明的那樣，其全部內(nèi)容在此被引作參考。例如，當(dāng)所有或一部分可擴張表面構(gòu)件由射線不能穿透的材料形成或者由其涂覆時，可以實現(xiàn)屏蔽。非對稱等劑量分布還可以通過放射源或若干放射源相對于彼此和相對于外空間體的相對位置產(chǎn)生。
傳送非對稱劑量提供了另外的挑戰(zhàn)，因為射線劑量集中于一個區(qū)域并且屏蔽另一個區(qū)域。如果裝置在組織空腔內(nèi)沒有正確定位或者射線分布具有不期望的形狀，敏感的組織就可能遭到損害。因此，治療反饋傳感器可以通過確認(rèn)裝置10的正確屏蔽和正確定位幫助保護(hù)對射線敏感的組織。盡管傳感器可以位于裝置上的任何地方以提供劑量傳送信息，但是朝向外部或裝置10外面設(shè)置的傳感器可以提供關(guān)于到達(dá)敏感組織的射線量的有用數(shù)據(jù)。在一個實施例中，檢測射線的治療反饋傳感器可以在需要屏蔽的區(qū)域中設(shè)置在組織空腔的壁上。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的放射源包括可以傳送射線用于治療增生性組織病變的任何放射源。示例性的放射源包括發(fā)射高劑量近距離放射治療射線、中劑量近距離放射治療射線、低劑量近距離放射治療射線、脈沖劑量率近距離放射治療射線、外部射線束及其組合。盡管本發(fā)明的裝置結(jié)合設(shè)置于裝置內(nèi)的放射源進(jìn)行說明，但是，可能的放射源可以包括設(shè)置于裝置或者患者身體外面的外部放射源，例如用于IMRT、三維適形治療、中電壓、立體定向放射的放射源及其組合。
在一個實施例中，裝置10通過使用可擴張表面構(gòu)件定位和/或穩(wěn)定組織空腔周圍的組織然后從外部放射源將射線傳送到組織空腔來治療增生性組織病變。名稱為“用于放射治療的組織定位系統(tǒng)和方法”并且律師檔案號為101360-64的美國專利申請公開了這種裝置，并且其全部內(nèi)容在此被引作參考。設(shè)置在裝置上的治療反饋傳感器可以提供反饋以確保將規(guī)定劑量傳送到被定位的組織。
放射源還可以設(shè)置在近距離放射治療裝置10內(nèi)，甚至更優(yōu)選的是，可以設(shè)置在外空間體20內(nèi)。具體地說，放射源可以設(shè)置在外空間體20內(nèi)的內(nèi)空間體32內(nèi)，例如如圖3中所示的內(nèi)部氣囊內(nèi)。放射源可以包括預(yù)定的放射性核素，例如，I-125、I-131、Yb-169或其它放射源，例如發(fā)出光子、β粒子、γ射線或其它醫(yī)用射線，包括X射線(例如人造放射源，例如微型X射線發(fā)生器或直線加速器)的放射性核素。外空間體內(nèi)容納的放射性材料可以是由任何放射性核素溶液，例如I-125或I-131溶液形成的流體。放射性流體還可以使用含有固體放射性核素，例如Au-198、Y-90的微粒的適當(dāng)流體的漿料產(chǎn)生。而且，放射性核素可以嵌入凝膠體中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，各種放射源可以用于本發(fā)明的近距離放射治療裝置。
在另一個實施例中，放射源可以是如圖4所示設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件16內(nèi)的固體球形射線發(fā)出材料40。例如，可以使用可以從明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3M公司購買的一類放射性微型球。該放射源可以或者在制造時預(yù)先裝入導(dǎo)管本體構(gòu)件中或者在其已經(jīng)植入先前由切除腫瘤占據(jù)的空間之后裝入裝置。固體射線發(fā)出材料40可以，例如使用后裝機(未示出)在線材42上經(jīng)由導(dǎo)管16插入。這種固體放射核結(jié)構(gòu)提供下面優(yōu)勢，即其允許比僅限于液體的情況更廣范圍的放射性核素?？梢杂糜诒景l(fā)明的裝置中的固體放射性核素目前通?？梢杂米鹘嚯x放射治療放射源。
治療反饋傳感器可以提供關(guān)于放射源特征的有用信息。例如，射線檢測傳感器可以用于提供關(guān)于放射源材料在其裝入裝置中之后的位置的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)然后可以用于計算射線劑量和/或在放射源材料沒有正確裝入的情況下警告使用者。可用的射線傳感器可以設(shè)置在裝置上的任何地方，包括設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件16和可擴張表面構(gòu)件28上。在一個實施例中，射線傳感器(或若干傳感器)設(shè)置在導(dǎo)管本體上用于檢測何時放射源材料被正確放置。例如，如圖4中所示，傳感器可以設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件上期望放置射線發(fā)出材料40的點上。當(dāng)傳感器達(dá)到其最大射線讀數(shù)時使用者將知道射線發(fā)出材料被正確放置。
裝置10的導(dǎo)管本體構(gòu)件16提供將外空間體20定位在切除組織空腔內(nèi)的手段并且提供用于傳輸放射源材料和膨脹材料(如果使用)的路徑。盡管圖中所示的示例性導(dǎo)管本體構(gòu)件具有管形結(jié)構(gòu)，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將可以認(rèn)識到，導(dǎo)管本體構(gòu)件16可以具有多種形狀和尺寸。適合用于本發(fā)明中的導(dǎo)管本體構(gòu)件可以包括本領(lǐng)域所公知的導(dǎo)管。盡管導(dǎo)管本體構(gòu)件16可以由多種材料構(gòu)成，但是在一個實施例中，導(dǎo)管本體構(gòu)件材料為硅膠，優(yōu)選的是至少一定程度上射線不能穿透的硅膠，由此方便在插入裝置10之后進(jìn)行導(dǎo)管本體構(gòu)件16的X射線定位。導(dǎo)管本體構(gòu)件16還可以包括用于與治療流體容器和氣囊附接的傳統(tǒng)連接器，以及其它裝置，例如用于使導(dǎo)管本體構(gòu)件16符合患者身體輪廓的直角裝置。
如圖1中所示，治療反饋傳感器26可以設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件16內(nèi)以提供關(guān)于為患者傳送的增生性組織病變治療的信息。傳感器或若干傳感器可以設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件16的任何內(nèi)腔(例如，第一內(nèi)腔18)內(nèi)。作為選擇，傳感器26可能設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件16的壁內(nèi)或者設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件的外面。如圖1中所示，優(yōu)選的是，可以采用多個傳感器26提高準(zhǔn)確度并且提供更詳細(xì)的治療圖像。在一個實施例中，一串隔開的射線檢測傳感器26可以從沿著近距離放射治療裝置10的整個長度上的多個點處提供數(shù)據(jù)。優(yōu)選的是，傳感器26以大約1cm的間隔設(shè)置。
優(yōu)選的是，用于本發(fā)明裝置中的治療反饋傳感器26包括能夠檢測和/或測量近距離放射治療裝置或外部射線束放射治療所傳送的射線的射線傳感器。示例性的射線包括穿透性射線，例如γ射線、X射線和非穿透性射線，例如β粒子(負(fù)性和正性)、α粒子、光子及其組合。優(yōu)選的是，射線傳感器能夠測量大約1.0Gy至400Gy范圍內(nèi)的射線。示例性的射線傳感器可以包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管、二極管射線劑量計、電離室、熱發(fā)光劑量計及其組合。優(yōu)選的是，射線傳感器應(yīng)該足夠小以至于可以設(shè)置在近距離放射治療裝置上。例如，傳感器可以在最長尺寸上位于大約0.01mm至3.0cm的范圍內(nèi)。單個傳感器的優(yōu)選尺寸為1mm×1mm×3mm，或者在任何或全部尺寸上更小。
除了檢測射線的能力之外，或者作為選擇，優(yōu)選的是，治療反饋傳感器26可以檢測其它物理特征，例如溫度、組織氧化度、pH值、藥劑濃度、細(xì)胞因子濃度、和/或其它組織特征。
治療反饋傳感器26可以以多種方式設(shè)置在近距離放射治療裝置10上，包括將傳感器固定在裝置上。通過將傳感器與裝置配合，可以知道裝置的位置并且可以在一個步驟中插入傳感器和近距離放射治療裝置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將可以認(rèn)識到，傳感器可以以多種方式固定到裝置上，包括但是不限于，粘接、嵌入近距離放射治療裝置內(nèi)、嵌入模制、表面沉積、超聲波焊接和卷邊。
在一個可選實施例中，治療反饋傳感器26可以非永久性地設(shè)置在近距離放射治療裝置10上。例如，傳感器可以與裝置接觸但是不與其配合。非配合性接觸允許傳感器26單獨地從近距離放射治療裝置10插入組織空腔中。在一個實施例中，可以將傳感器插入組織空腔然后插入并且擴張近距離放射治療裝置。于是近距離放射治療裝置的擴張可以在治療過程中將傳感器保持在適當(dāng)位置中。作為選擇，傳感器26可以通過在將近距離放射治療裝置插入組織空腔之前或之后插入導(dǎo)管本體構(gòu)件16而設(shè)置在裝置10內(nèi)。
在另一個實施例中，可以在裝置10的外面四周設(shè)置另外的傳感器。圖5顯示了設(shè)置于切除組織空腔周圍組織50中的若干傳感器26。通過將傳感器設(shè)置在裝置外面以及裝置上，可以確定與裝置有一定距離的組織的特征。例如，期望射線水平作為與放射源距離的函數(shù)下降，并且設(shè)置于周圍組織區(qū)域中的傳感器能夠確認(rèn)射線下降至期望的水平。另外，設(shè)置于目標(biāo)組織區(qū)域以上組織中的傳感器可以用于確認(rèn)將最小劑量(或者沒有劑量)傳送到健康組織。這種傳感器還可以具有檢測其它治療特征，例如溫度和治療劑濃度的能力。
與從治療反饋傳感器26接收到的數(shù)據(jù)一起，另外的信息，如傳感器的位置幫助確定射線劑量的分布。雖然傳感器26可以設(shè)置在預(yù)定位置中，但是位置也可以在體內(nèi)確定。例如，優(yōu)選的是，治療反饋傳感器可能能夠被醫(yī)療成像模式，例如放射治療(例如，X射線、熒光檢查)、計算機體層攝影、核磁共振成像和超聲波所看到。在一個實施例中，將近距離放射治療裝置插入組織空腔中然后使裝置和/或傳感器成像以確定裝置和傳感器的位置。用于確定裝置、傳感器和/或目標(biāo)組織的位置的其它手段包括基準(zhǔn)標(biāo)記?；鶞?zhǔn)標(biāo)記可以是設(shè)置在裝置上的標(biāo)記，并且可以包括體內(nèi)的和/或植入外部本體內(nèi)的解剖學(xué)標(biāo)志，例如射線不能穿透的標(biāo)記或手術(shù)夾。
優(yōu)選的是，治療反饋傳感器與顯示、處理和/或記錄射線劑量的外部裝置通信。傳感器與外部裝置之間的通信可以經(jīng)由直接物理連接(經(jīng)由傳送信號的電線或光纖)或者經(jīng)由不使用電纜傳送信號的無線接口進(jìn)行。
本發(fā)明還包括使用近距離放射治療裝置治療目標(biāo)組織并檢測放射性射線的方法。本發(fā)明的插植式近距離放射治療裝置可以用于多種惡性腫瘤的治療中，并且特別是可以用于腦瘤和乳房瘤的治療中。治療反饋傳感器26可以監(jiān)視治療并且?guī)椭_保依處方成功治療周圍組織。
很多乳房癌患者是乳房保留手術(shù)，也稱為乳房腫瘤切除手術(shù)的候選人，這是一種通常在早期較小的腫瘤上進(jìn)行的手術(shù)。在乳房保留手術(shù)之后通常進(jìn)行術(shù)后放射治療。研究表明，在保留手術(shù)之后80％的乳房癌復(fù)發(fā)出在原發(fā)腫瘤部位附近，有力地表明對腫瘤床進(jìn)行局部加量射線以實施強烈的直接劑量可能在殺死任何殘余腫瘤并且防止原發(fā)部位處的復(fù)發(fā)方面很有效。無數(shù)研究和臨床試驗已經(jīng)證實了采用保留手術(shù)加放射治療方法進(jìn)行治療的患者具有與乳房切除手術(shù)相比相當(dāng)?shù)拇婊盥省?br> 手術(shù)和放射治療是惡性固體腦瘤的標(biāo)準(zhǔn)治療方法。手術(shù)的目的是除去盡可能多的腫瘤，而不損害關(guān)鍵腦組織。除去整個惡性腫瘤的能力受其浸潤附近正常組織的趨勢的限制。部分切除減小了將要通過放射療法進(jìn)行治療的腫瘤量，并且在一些情況下，通過減小腦部壓力幫助緩解癥狀。
用于治療上述以及其它惡性腫瘤的根據(jù)本發(fā)明的方法首先通過手術(shù)切除腫瘤部位以除去至少一部分癌腫瘤并且產(chǎn)生切除空腔。在腫瘤切除之后，外科醫(yī)生將具有如上所述外空間體的插植式近距離放射治療裝置放入組織空腔中。優(yōu)選由可擴張表面構(gòu)件形成的外空間體被擴張并且傳送規(guī)定的放射治療劑量。該治療可以在治療方案的整個過程中進(jìn)行重復(fù)。
在一個實施例中，設(shè)置在裝置上的治療反饋傳感器在射線劑量傳送過程中檢測放射源所傳送的射線。射線傳感器可以在放射過程中(即實時測量)、在每個分段放射治療/近距離放射治療之后、和/或在完成放射治療/近距離放射治療的整個過程之后傳輸數(shù)據(jù)。優(yōu)選的是，數(shù)據(jù)通過計算機采集并且可以用于檢驗傳送的射線劑量。檢驗步驟確認(rèn)射線劑量被傳送到正確的區(qū)域和/或位于規(guī)定限度內(nèi)。
反饋步驟還可以用于修改將來的射線劑量(或段)以改進(jìn)分布式射線分布。具體地說，傳感器26可以檢測射線并且傳輸關(guān)于檢測到的射線水平的數(shù)據(jù)。在一個實施例中，放射源發(fā)出第一射線劑量，所述第一射線劑量由設(shè)置在裝置上的傳感器檢測到。第一劑量可以為小于規(guī)定全劑量的任何劑量。從第一劑量采集到的數(shù)據(jù)然后被用于評價劑量分布和劑量強度，并且可以在傳送全劑量之前修正任何錯誤。
在另一個實施例中，治療反饋傳感器可以用于評價治療過程。傳感器可以采集用于判斷殘余腫瘤細(xì)胞是否正在被殺死并且評價對健康組織的損害的數(shù)據(jù)。通過檢測周圍組織的物理特征，例如氧化度、pH值、溫度和細(xì)胞因子濃度，使用者可以判斷傳送的劑量如何影響周圍組織。在一些情況下，組織的不同區(qū)域或不同的患者可能需要不同的射線劑量。通過使用治療反饋傳感器直接檢測周圍組織，本發(fā)明的裝置可以幫助確保有效治療。
在另一個實施例中，治療反饋傳感器可以檢測輔助治療的施予，例如組織加熱的施予或治療劑的傳送。設(shè)置在裝置上的傳感器可以用于監(jiān)視輔助治療并且判斷其有效性。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，前面僅僅說明了本發(fā)明的原理，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種修改而不脫離本發(fā)明的范圍和精髓。這里引用的任何出版物和參考文獻(xiàn)其全部內(nèi)容都特別在此被引作參考。
權(quán)利要求
1.一種用于向體內(nèi)部位傳送并監(jiān)視放射性射線的近距離放射治療裝置，包括導(dǎo)管本體構(gòu)件，其具有近端、遠(yuǎn)端和靠近本體構(gòu)件的遠(yuǎn)端設(shè)置的外空間體；放射源，其設(shè)置于外空間體中；和射線傳感器，其設(shè)置于裝置上；其中，射線傳感器測量從放射源傳送的射線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，射線傳感器安置在導(dǎo)管本體構(gòu)件內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，射線傳感器安置在外空間體的中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，射線傳感器安置在外空間體內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，外空間體由可擴張表面構(gòu)件限定，并且射線傳感器與可擴張表面配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，附加的射線傳感器被安置在近距離放射治療裝置外面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，外空間體由可擴張表面構(gòu)件限定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，放射源產(chǎn)生形狀上與可擴張表面構(gòu)件基本相同的三維等劑量分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，傳感器的輸出被用于證實形狀上與可擴張表面構(gòu)件基本上相似的三維等劑量分布被傳送到附近組織。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，射線傳感器與可擴張表面構(gòu)件配合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，近距離放射治療裝置產(chǎn)生非對稱等劑量射線分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，內(nèi)空間體設(shè)置于外空間體內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，放射源設(shè)置于內(nèi)空間體內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，內(nèi)、外空間體由內(nèi)部、外部氣囊限定。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，至少一個射線傳感器設(shè)置在內(nèi)部和外部氣囊上。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，放射源為固體放射源。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，射線傳感器安置在導(dǎo)管本體構(gòu)件上的期望設(shè)置放射源的縱向位置上。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，近距離放射治療裝置為插植式近距離放射治療裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，提供有一個以上的射線傳感器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，射線傳感器安置在裝置附近的組織中。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，射線傳感器安置在切除組織空腔的壁上。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，如果射線劑量在規(guī)定范圍以外，則針對放射源傳送的射線發(fā)出警報。
23.一種用于向腫瘤切除空腔傳送并監(jiān)視放射性射線的放射治療裝置，包括導(dǎo)管本體構(gòu)件，其具有近端、遠(yuǎn)端和設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件遠(yuǎn)端附近的可擴張表面構(gòu)件；外部放射源，其可以設(shè)置在切除組織空腔外面；和射線傳感器；其中，可擴張表面構(gòu)件可以設(shè)置于切除組織空腔內(nèi)并且擴張以對周圍組織進(jìn)行定位，從而通過設(shè)置于組織空腔內(nèi)的射線傳感器準(zhǔn)確地傳送和測量來自外部放射源的射線束。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，射線傳感器安置在導(dǎo)管本體構(gòu)件內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，射線傳感器安置在可擴張表面構(gòu)件上。
26.一種向體內(nèi)部位傳送并監(jiān)視放射性射線的方法，包括將近距離放射治療裝置插入切除空腔，近距離放射治療裝置包括導(dǎo)管本體構(gòu)件和設(shè)置在可擴張表面構(gòu)件內(nèi)的放射源，所述導(dǎo)管本體構(gòu)件具有近端、遠(yuǎn)端和設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件的遠(yuǎn)端附近的可擴張表面構(gòu)件；將射線傳感器插入切除空腔；將適于獲得療效的最小規(guī)定吸收射線劑量傳送到目標(biāo)組織，目標(biāo)組織限定在可擴張表面構(gòu)件與從可擴張表面構(gòu)件向外最小距離處之間；和檢測射線劑量；由此，通過傳感器的輸出來確認(rèn)近距離放射治療裝置傳送最小規(guī)定劑量。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，近距離放射治療裝置提供可擴張表面構(gòu)件處的受控劑量，以減小或防止可擴張表面附近健康組織的壞死。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，射線傳感器安置在近距離放射治療裝置上。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，射線傳感器安置在可擴張表面構(gòu)件上。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，射線傳感器安置在導(dǎo)管本體構(gòu)件內(nèi)。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，一個以上的傳感器用于所述裝置中。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，一個傳感器安置在切除空腔的壁上。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，一個傳感器安置在裝置附近的組織中。
34.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，從檢測射線劑量采集的數(shù)據(jù)被用于確認(rèn)傳送的射線劑量位于規(guī)定的劑量范圍內(nèi)。
35.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，如果射線劑量在規(guī)定劑量范圍以外，則警告使用者。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，如果檢測到的射線劑量在規(guī)定劑量范圍以外，則針對射線劑量發(fā)出警報。
37.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，近距離放射治療裝置傳送非對稱的射線劑量，以使得裝置附近對射線敏感的組織得到屏蔽，并且，射線傳感器安置在近距離放射治療裝置與對射線敏感的組織之間。
38.一種用于向體內(nèi)部位傳送放射性射線的近距離放射治療裝置，包括導(dǎo)管本體構(gòu)件，其具有近端、遠(yuǎn)端和靠近本體構(gòu)件的遠(yuǎn)端設(shè)置的外空間體；放射源，其設(shè)置于外空間體中；和治療反饋傳感器，其設(shè)置于裝置上；其中，治療反饋傳感器可以用于評價增生性組織病變的治療。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，治療反饋傳感器測量從放射源傳送的射線。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其特征在于，治療反饋傳感器安置在近距離放射治療裝置外面。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，治療反饋傳感器檢測輔助治療的施予。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其特征在于，治療反饋傳感器監(jiān)視治療劑向周圍組織的傳送。
43.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，治療反饋傳感器檢測從組織溫度、氧化度、pH值、治療劑濃度和細(xì)胞因子濃度中選擇的特征之一。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其特征在于，外空間體由可滲透氣囊形成，并且治療反饋傳感器檢測可穿過可滲透氣囊的壁滲透的治療劑。
45.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，外空間體由可擴張表面構(gòu)件限定，并且治療反饋傳感器與可擴張表面配合。
46.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，治療反饋傳感器安置在導(dǎo)管本體構(gòu)件內(nèi)。
47.一種向體內(nèi)部位傳送放射性射線的方法，包括將近距離放射治療裝置插入切除空腔，近距離放射治療裝置包括導(dǎo)管本體構(gòu)件和設(shè)置在可擴張表面構(gòu)件內(nèi)的放射源，所述導(dǎo)管本體構(gòu)件具有近端、遠(yuǎn)端和設(shè)置在導(dǎo)管本體構(gòu)件的遠(yuǎn)端附近的可擴張表面構(gòu)件；將治療反饋傳感器插入切除空腔；將適于獲得療效的最小規(guī)定吸收射線劑量傳送到目標(biāo)組織，目標(biāo)組織限定在可擴張表面構(gòu)件與從可擴張表面構(gòu)件向外最小距離處之間；和檢測附近組織；由此，傳感器的輸出被用于監(jiān)視治療射線劑量的有效性。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，近距離放射治療裝置提供可擴張表面構(gòu)件處的受控射線劑量，以減小或防止可擴張表面附近健康組織中的壞死。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，治療反饋傳感器安置在近距離放射治療裝置上。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，治療反饋傳感器安置在可擴張表面構(gòu)件上。
51.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，治療反饋傳感器安置在切除空腔的壁上。
52.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，治療反饋傳感器安置在裝置附近的組織中。
53.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，如果射線劑量在規(guī)定劑量范圍以外，則警告使用者。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，如果檢測到的射線劑量在規(guī)定劑量范圍以外，則針對射線劑量發(fā)出警報。
55.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，治療反饋傳感器檢測從組織溫度、氧化度、pH值、治療劑濃度和細(xì)胞因子濃度中選擇的特征之一。
56.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，治療劑被傳送到所述裝置周圍的組織。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其特征在于，治療反饋傳感器監(jiān)視治療劑的傳送。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于向切除組織空腔周圍的組織傳送并監(jiān)視放射性射線的插植式近距離放射治療裝置和方法。該近距離放射治療裝置包括導(dǎo)管本體構(gòu)件，所述導(dǎo)管本體構(gòu)件具有近端、遠(yuǎn)端和靠近本體構(gòu)件的遠(yuǎn)端設(shè)置的外空間體。放射源設(shè)置于外空間體中并且治療反饋傳感器安置在裝置上。在使用中，治療反饋傳感器可以測量從放射源傳送的射線劑量。
文檔編號A61N5/10GK1901969SQ200480039793
公開日2007年1月24日 申請日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者詹姆斯·B·斯塔布斯 申請人:Cytyc公司