输送药物的装置和方法
【专利说明】输送药物的装置和方法
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请主张对2013年3月15日提交且于本申请提交之日仍处于申请状态的第N0.61/798，171号美国临时专利申请的优先权权益，该申请的内容通过引用被并入在此。
发明领域
[0003]本发明涉及输送药物的装置和方法，且更确切地，本申请涉及放射治疗癌症和肿瘤的装置和方法。
【背景技术】
[0004]某些癌症和肿瘤相对于其它疾病而言较易于用放射进行治疗。难于接近(或安全治疗)的肿瘤，例如位于食道、肠或其他腔体内的肿瘤，通常通过近程放射疗法来治疗(使用放射性粒子，通常称为种子)以使得将对附近健康组织的辐射最小化。
[0005]辐射(剂量分布)取决于几何形状特别是逆平方律、封装材料的过滤以及在组织和空气中的吸附。单个种子(seeds)被封装程序所屏蔽，这通常将有用的暴露限制于短程X或γ射线。初始剂量率与半衰期呈反比变化。例如，碘125前列腺植入的典型初始剂量率通常是约0.07Gy/hr (7拉德每小时而对于钯103而言是约20。如氧化、内在放射敏感性增殖率修复能力等宿主因素则更难控制。
[0006]近程放射疗法将放射物输送至小组织体积，同时限制健康组织的暴露。以此方式，输送的放射物与其他的形式的放射物(包括质子疗法)相比更符合目标，因为较少的正常过渡组织被治疗。它的特征在于将放射源如小放射性粒子(particles)(通常作为被封装种子直接或位于管或注射针内)放置在靶组织附近或内部，因此较外粒子束放射疗法(EBRT)而言具有更集中且对周围健康组织较小损伤的优势。
[0007]近程放射疗法是食道、前列腺和其他癌症的通常疗法。在美国及全世界分别有约15，000和480，000例食道癌被确诊。至少50%的可治愈性癌症患者在原地治疗失败，也就是说，50%的患者在原始癌症点承受着癌症持续或复发的痛苦。(食道癌的治疗是腔内近程放疗的合理典型，可扩张至其他部位。)
[0008]近程放射疗法可以几种速率输送:低剂量速率(LDR，或少于2Gy/hr)、高剂量速率(HDR或高于12Gy/hr)以及非常低剂量速率vLDR。中等剂量速率或混合为2_12Gy/hr。速率通过戈瑞(Gy)/小时(hr)来表述，它是电离辐射能量吸收的SI单位，等于每千克物质吸收一焦耳的辐射能量。自20世纪初(即发现放射之后不久)开始近程放射疗法以来，输送主要是LDR。
[0009]LDR近程放射治疗一般输送放射物的速率为约50cGy/hr (即5Gy/hr)，而HDR —般输送频率为约0.2Gy/分钟。对于HDR近程放射治疗而言存放部位的瞬时速率更高，因为在每次治疗时非常活跃的放射源必须横越多个治疗部位。
[0010]LDR近程放射治疗持续性地输送放射物(按照规定的剂量相对均匀地输送至整个植入体积中)，而HDR近程放射治疗则在几天间歇性地输送放射物。无论剂量率如何，在作为唯一放射疗法的放射源的情况下，在近程放射治疗过程中通常输送至患者的总最终剂量为60Gy或更少，而与其他形式的放射治疗结合使用时，近程放射治疗过程中输送的总剂量为20-40Gy。上述情形涉及临时植入，其中设备在治疗完成之后被移除。
[0011]近程放射治疗被用于治疗前列腺癌已超过半个世纪。在此情况下，放射低能量的低活性物被放置在肿瘤附近或内部。至今上述低放射装置除极少数外绝大多数被永久放置。最通常使用的VLDR源(也称为永久粒子)是碘125 (1251)。1251持续数天直至一年以约30keV的低能量辐射衰减并以约0.04-0.lGy/hr (4tol0cGy/hr)的剂量率发射辐射。vLDR通常被用于治疗放射源可被放置在肿瘤附近或内部并可长时间或永久留置的癌症，诸如当放射性物质或粒子被放置在前列腺肿瘤中时。
[0012]临床医生分多期进行HDR近程放射治疗以提高患者的承受力。因此，患者还要承受多个通常要求麻醉的程序的额外风险。腔、管或道内癌症(例如食道、肝胆道癌)患者对近程放射治疗具有较低的承受力，如果体外连接管(如导管)连接持续数天。上述导管的长期使用往往会导致缠结、移位、阻塞、刺激、和危及生命的感染的风险。(最常用的放射性同位素源是Ir 192，其能量为0.38MEV且半衰期为74天。Csl37 (T1/2 30.2年能量0.662MEV及Co 60 T1/25年且能量为1.2MEV也偶尔被使用，绝大多数在以往。)
[0013]HDR使用含有相对高的能量源(约10Ci，通常为铱_192(0.4MeV))的主外壳。治疗会持续约30分钟。HDR通常在数天的疗程中每天进行2-3次，或在如食管癌治疗的多个程序以及麻醉时多次放置加载后导管。
[0014]近程放射治疗剂量通常在距离放射源固定的距离处测量(或以体积测量最大容许剂量或最小外周剂量)。HDR要求输送剂量率为约12-20Gy/hr的辐射的高活性源。由于辐射剂量的不均匀分配，冷热点在组织和放射源之间的距离中以小的偏差出现。因此，使用集中放射性物质外壳或容器进行近程放射治疗时如果放射源未被集中可导致较大的患者毒性。例如，根据Gasper等人的研究(见Internat1nal Journal of Radiat1nOncology, B1logy, Physics 38(1) 127-321) (1997)对于食道癌患者而言，使用 HDR 近程放射治疗时有12%的几率会导致潜在的危及生命的瘘管。然而，放射源倾斜至一侧可有多种原因，因为甚至是活性肿瘤也可使放射源移位。最后，HDR治疗要求特殊屏蔽的患者室以及适当的福射预防措施。当前说明中公开的vLDR则不会。
[0015]输送辐射至内部组织的装置的技术水平缺乏两个重要的基本特征:1)在临床上适当的时候移除或替换原位上的放射源的能力，和2)根据临床需要改变原位上的放射性粒子或种子的几何形状、能量或放射源的能力。通常情况下，一旦放射源载体和放射源被放置，它们将永久或在患者治疗期间留在患者体内。在放射源或其载体可随时间移动或肿瘤可改变形状或大小的情况下，在患者体内留下永久的放射源有潜在的不良影响，即健康组织将暴露于辐射，而靶癌组织则没有。在这种情况下或在手术前移除放射源是当前技术水平所欠缺、而在临床上有用的能力，容易地在医生办公室将近程放射治疗或支架定位在有机体内而无需正式成像的能力也是这种情况。在患者死亡的情况下，也最好是在火葬或土葬之前移除放射源。
[0016]此外，临床上可能有必要在放射性物质的活性已衰变之后继续放射治疗。例如，1251的半衰期约为60天。如果在初期近距离放射治疗之后肿瘤仍然存在或大小还在生长(有时发生在六个月内)，那么用具有更高的活性或更短的半衰期的放射源替换耗尽的放射源将是有利的。这是因为新的而且也许生长更快的肿瘤可能通过具有较短的半衰期或更快地衰变和发出辐射的放射源得以更好的控制。剩余的肿瘤克隆可能有不同的生物机理且需要更快的或甚至是更慢的辐射暴露率来杀灭。
[0017]大约百分之九十的肿瘤复发是在原发肿瘤与健康组织毗连的情况下。然而，肿瘤切除术后在这些边缘地区输送放射源的现有技术方法均存在缺点。例如，载有放射性粒子的缝合线有时与可吸收网状物一起使用以缝合切除部位。但随着网状物被身体吸收，缝合线位置在一段时间之后发生变化。这往往导致缝合线有时折叠在一起，而不能保持种子相对于肿瘤或脆弱的组织的最佳定位。于是产生剂量过低，由此导致复发。相反，如果产生过度剂量，则导致健康组织损伤。
[0018]根据肿瘤形态和大小、载体位置以及其他相关治疗因素的变化调整载体上的放射源的位置和活性将是有利的。在手术前或其他干预之前移除放射源以减少人员接触或损坏敏感设备，也可能是适当的。最后，在放置设备之后一段时间再载入放射源，在临床上可能是有用的。没有任何现有技术提供了这些功能。
[0019]