密封的低能量近距治疗源制造技术

一个基本上筒形的金属密封的近距治疗源包括一个外金属盒、一个位于所述外金属盒中央内部位置的环形套筒、和一个在所述环形套筒中沿纵向伸展的重金属芯。环形套筒由与所述外金属盒相同的材料制成。一个或多个小（低）轮廓焊接缝邻近外金属盒、以将外金属盒安装到环形套筒并密封该外金属盒。多个均束缚有放射性同位素的基质颗粒位于外金属盒内，以使所述放射性同位素对称地分布在治疗源中、均等地分配在治疗源的两端之间、并且明显地偏移到治疗源两端的尽头。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及放射肿瘤学医疗领域中的近距治疗专业。特别涉及间隙近距治疗中使用的小放射源的设计方案。通过外科手术将这种放射源暂时或永久地植入到有病组织的旁边，利用放射源的辐射进行治疗。通常，近距治疗程序包括许多植入在患病组织群周围的放射源。(注意brachytherapy(近距治疗)的前缀brachy来自希腊语brachys，含意为靠近的或短的)。间隙近距治疗源可以是固体的单一结构、且完全由生物兼容材料构成，或由密封在生物兼容盒囊或膜层内的放射性材料构成。从外表看，它们通常是长2-5毫米、直径0.2-1毫米范围内的金属圆筒。它们通过某些放射性同位素发射的光子辐射、例如X射线和γ射线而产生作用。每个治疗源具有的放射量可从0.1变化到100毫居里(mCi)，但通常在0.5-10毫居里的范围内变化。自从居里于1898年发现镭之后不久，从本世纪初以来近距放射治疗已用于临床。在经历的间隔多年中已经研制出许多不同类型的治疗源。这些治疗源主要根据其半衰期和发射能量方面宽范围分布的放射性同位素而具有相应不同的制造方法。在近几十年中，绝大多数治疗源是通过对原子反应堆中带有中子的预成形之固体单一“种子”进行辐射而制成的。(注意用于植入的成品间隙近距治疗源通常被称作种子，但这里所说的种子一词是指被用于还未达到任何放射程度的一预制固体基质之含意、或在用于制作一成品近距治疗源的全放射处理中所用的一预制固体基质之含意)。这种简单而经济的方法可生产10,000单位量级的批量式不用再处理即可使用的未密封的放射源。最常用的这种放射源是由铱铂合金种子制成的铱192源。这些源一般用作暂时植入物。虽然目前认为在许多应用中它们因能量发射所引起的衰变略大于所需要的衰变，但是铱192源仍在绝大多数间隙近距治疗中使用。在最近十年中，其它发展趋势变得日益明显。最优选发展的是永久性植入源和只发射低能量光子辐射、且半衰期在10-100天范围内的放射性同位素。产生这种变化的主要原因是a)永久性植入只涉及简单的外科程序，且由于病人只短期逗留在医院而不需延期或重返医院以除去植入物、故能降低医疗成本；b)低光子能量意味着低的贯穿功率，对疾病组织区周围的健康组织的辐射能量也低，同时大大降低了对医务人员的辐射积累剂量；c)10-100天的半衰期允许以接近最佳治疗效果的速率施加适宜的辐射量。两个商品化的、且就资金而言占据整个近距治疗源市场的主要的低能治疗源是将放射物密封在焊接的钛盒内的密封型治疗源。一种治疗源基于放射性同位素钯103(半衰期17天)，另一种治疗源基于放射性同位素碘125(半衰期60天)。在所有的放射性同位素中，这两种同位素最适用于间隙治疗、且不易被取代。虽然这些治疗源类型具有上述的低能量源的特性，但这两个治疗源在其它一些重要方面远不理想a)这两个治疗源比所取代的治疗源更贵、体积更大；b)密封材料大大地减弱了低能量辐射输出；c)由于它们基本上是准线源(与具有长度且无厚度的理论线源相比)、且它们的辐射是低能量的，所以它们的辐射输出分布是各向异性的(即，在所有方向上不均等)、这将不利于实现治疗计划和治疗结果。这些缺陷主要取决于它们的设计方案和制造方法。US1,753,287；3,351,049；4,323,055；4,702,228；4,891,165；4,994,013；5,342,283；和5,405,309中公开了用于治疗的小容器中的放射材料的隔离和密封，这些专利在此引作参考。除了US1,753,287之外，这些专利总起来概括了至今的技术发展或预示了基于钯103和碘125的低能量近距治疗源的商业大批量生产。对于很常用的低能量近距治疗源类型的结构和各向异性程度在教科书“间隙治疗-物理、生物和临床研究”(InerstitialCollaborative Working Group，Raven Press，New York(1990)，ISBN0-88167-581-4)的第一章中作了说明。该教科书在此引作参考。由于治疗源本身内部的低能量光子辐射的吸收，表明了输出辐射通量在治疗源端部急剧下降。这个效果主要归因于所有实线源的特点。具体地，这个特点是向着实线源的端部方向发射之射线必须通过基质和/或密封材料所传输的平均路径较长。在目前可得到的密封低能量近距治疗源中，将治疗源焊接在端部上、因而增厚了这些位置的盒壁的事实更加剧了该问题。应注意，就位于极靠近低能量近距治疗源的治疗组织而言，辐射输出的各向异性一般不是问题。在沿任意方向离开治疗源的短距离上、即小于一个治疗源长度的距离上，不论是否各向异性、均传送足够的辐射量。但是，辐射通量随着离开治疗源的距离而快速递减，各向异性还成为计算从植入治疗源施放足以杀死被治疗组织群的辐射的重要因素。当由于单个治疗源之间的各向异性程度的变化所引起的计划治疗参数中的不定因素、以及治疗源阵列中单个治疗源方向的不定因素变大时，该问题将更加复杂化。涉及碘125源的US3,351,049和4,323,055的专利权人对各向异性问题和端部焊接与其它种类的密封对各向异性的影响作出了评价。这些相关的专利技术预想的筒形金属盒具有密封的圆形端部，端部壁平滑对称、且具有与侧壁相似的厚度。不过，在实际操作中不能实现这种理想的结构，而是成品源的端部由厚堆焊简单地密封。本领域中的一些进展记述在分别与钯103源相关的US4,702,228和5,405,309中。这些相关专利技术建议使用具有激光密封端盖的金属管盒，管壁与端盖的厚度相似。与具有薄壁焊接端盖相同，放射性分布沿长度不均匀、但略偏向端部，这将促使在端部的放射性分布趋于各向同性。另外，好的各向同性在这些源中不明显。另一个具有改善源各向同性的小盒的设计构思已在US4,891,165内记述。这个专利技术公开了一个通过将均具有一个开口端和一个封闭端的两个、三个或四个内装配筒紧紧地压装配在一起而构成筒形金属盒，以产生周围所有薄层状壁厚度基本均匀的成品盒。如该专利技术所述，该盒具有平坦的封闭端、且任选粘接或焊接进行密封。在实际上，使用两个套筒、且改进的设计具有倒圆的端部。该盒使用内碘125基质，如US4,994,,013所述，该盒沿治疗源长度均匀地分布放射性。改进的设计基本上是一个筒形盒，它的所有壁的厚度均匀一致并具有如US3,351,049原始公开的倒圆的平滑对称的密封端。在实践中，US4,891,165的盒是通过在接近-那里使外圆筒先前开口端边缘放置在内圆筒之侧壁上的-一端处进行一圆周焊接而密封的。“医用物理学”(MedicalPhysics)19卷，4期，927-931页(1992)中的一篇研究报告在此引作参考，该报告表明，尽管不清楚在该研究中是使用焊接还是非焊接，但是借助这个技术可明显改善各向同性。不过，这个技术也存在一些问题。由于焊接区后面的散热不足，所以在环形焊接中很可能严重削弱盒壁、甚至在盒壁上穿孔。焊接区后面的散热不足引起的另一个问题是内放射性基质的发热从而导致易挥发放射性碘的释放以及在密封完成前焊接期间被吹走。再一个问题是靠近治疗源一端的焊接对因低能量辐射所产生的近距治疗源各向异性的某些影响。本专利技术对原先用于植入人体内进行近距治疗的放射源提出一种新设计。本专利技术是针对通常的密封圆筒形低能近距治疗源产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个基本上是圆筒形的金属密封近距治疗源，包括：一个外金属盒，一个位于所述外金属盒中央内部位置的环形套筒，和一个在所述环形套筒中沿纵向伸展的重金属芯；所述环形套筒由与所述外金属盒相同的金属制成；包括一个或多个邻近所述外金属盒的（定）中 心圆周的小（低）轮廓焊接缝的装置，用于将所述的外金属盒装配到所述环形套筒、并密封所述外金属盒；多个各束缚一放射性同位素的基质颗粒，所述基质颗粒被置于所述外金属盒中，以使所述放射性同位素对称地分布在治疗源中、均等地分配在治疗源的两端之间、 并且被定位得明显地偏向治疗源两端的尽头；和所述金属芯的长度由位于治疗源各端的基质颗粒的形状、尺寸和数量确定。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特罗伯逊，
申请(专利权)人：罗伯特罗伯逊，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]