专利名称：将x射线作用到一个体腔的内表面的改进型装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小型、低功率、可编程的X射线源，这种X射线源用于将具有特定的剂量轮廓线的X射线作用到一个特定的区域。更确切地说，本发明涉及将预定的X射线通量作用到体腔的内表面的装置和方法。
众所周知，将X射线作用到覆有软组织的体腔中对于治疗包括膀胱癌、阴道和宫颈癌、尿道癌、子宫癌、结肠和直肠癌在内的一些癌症是比较有效的。在许多情况下，比较理想的治疗方式是只有体腔的表面(即靶组织)曝露在放射线下。但是，多数常规的放射疗法都是采用一种外部的放射源，这种放射源将具有很高能量因而对组织有所损伤的X射线照射到病人身上，因此，这些X射线在到达覆在体腔中的组织之前必须先穿透病人的皮肤和其它组织。因此，使用放在病人身体外部的常规X射线源会不可避免地使非靶组织受到不应有的辐射。并且，需要采用具有很高能量因而对组织有所损伤的X射线来确保有足够的剂量被作用到靶组织上。
用放射手段治疗覆有组织的体腔的常规方法还无法做到将特定的放射剂量作用到可能具有任意形状的靶组织上。在某些情况下，需要将剂量大体上均匀的放射剂量作用到一个非常大的靶区域上。在另一些情况下，可能需要具有特殊轮廓的非均匀剂量。在此处，“等剂量轮廓”一词表示这样一个表面，在该表面上，X射线的通量密度是大体上恒定的。就体腔的内表面或内衬而言，均匀的剂量指的是产生一种具有与体腔的内表面相符合的等剂量轮廓的X射线分布。
采用一种小型、低功率的X射线源，例如采用上面引证的授予Nomikos等人的第5153900美国专利中描述的X射线源，能够克服已有技术的方案中的一些缺点。这种X射线源具有一条沿着其轴线延伸的细长管，并且在其一端有一个电子束产生器，该电子束产生器产生电子束并且沿着该射线源的轴线将电子束传送到另一端，在这个端部，电子束入射到一个与该电子束发生作用的靶组织上，产生X射线辐射。
可以将该发射源插入到病人体内，使其紧贴着需要医治的组织，然后将其开启，从其内部产生X射线，使X射线的产生地点局限于靶组织附近。当用这种X射线源来治疗覆有组织的体腔时，X射线在到达靶组织之前不需要穿过病人的骨骼及皮肤以及其它组织。
将辐射传送到一个体腔的内表面上的一种比较有效的装置采用了将美国第5530900号专利公开的那种小型、低功率的X射线源和一个可膨胀的球囊相组合的形式。上面引用的名称为“将预定通量的X射线作用到一个体腔的内表面上的X射线装置”的第08/273645号美国专利申请描述了这样一种组合。这种装置采用了一根未端带有一个球囊的引导(或球)管，该球将体腔扩张成所需要的形状，例如球形。将X射线源顺着该球管推入，使其产生X射线的端部处于所述膨胀的球囊中的预定位置，例如处在膨胀的球囊的中央，然后开启它。在需要将一种均匀的剂量作用到具有柔软的确定边界的体腔(例如膀胱)的内表面的情况下，先将一种(当膨胀时)大体上呈球状的球放到体腔中，再使其膨胀，迫使所述确定的边界、进而使其内层呈球形。由于采用了这种结构，在膨胀的球囊中产生的X射线便能在体腔的表面形成大体上均匀的剂量。
这个方案的一个重要方面是能够将X射线源放置到体腔中的一个预定部位上。通过使球囊膨胀能够将体腔扩张成已知的形状，但体腔附近的内部压力可能使所述的球形腔结构相对于球管移位，造成球囊的轴线与X射线源的轴线不重合。如果不能精确放置X射线源，则难以将均匀的剂量传送到体腔的表面。
名称为“用于将预定通量的X射线作用到一个体腔的内表面的改进的X射线装置”的第08/273963号美国专利申请描述了一个X射线探头和一个球囊的另一种组合形式。在这种组合中，一个球囊的相反两端围绕着一根球管的一个延伸端永久地固定在该延伸端上，所述的延伸端在球囊膨胀时贯穿该球囊的一个直径。当用这种结构操作时，先将球管和未膨胀的球囊插入到体腔中，使未膨胀的球囊先处在体腔中，然后再使该球囊膨胀。球管和其延伸端在球管和球囊之间保持对准。然后将X射线探头插入到球管中，并使其发出X射线的末端处在沿着球囊的直径的一个预定位置上，使X射线能够从体腔中的一个已知位置上发出。
后一种结构所存在的一个问题是，当把未膨胀的球囊安装在球管周围时，会形成一个直径相对较大的结构，在插入到身体通道内和从身体通道内抽出时都较困难。这对于尿道一类比较小的通道而言是一个比较重要的因素，在对膀胱进行X射线治疗时需要将所述的结构插入到尿道中。另外，在这种结构中，球管通常只能部分地传送X射线，因而会影响到将特定轮廓剂量的X射线传送至靶组织的能力。
而且，采用上述结构时，不可能将探头的辐射端头靠近体腔壁放置成使辐射只对该壁造成局部损伤的形式。
因此，本发明的一个目的是提供一种将特定轮廓剂量的辐射传送到覆有组织的体腔中的方法和装置。
本发明的另一个目的是提供一种包括一个小型、低功率的X射线源和一个球囊的装置，用于将均匀剂量的辐射或其它所需剂量的辐射传送到覆在一个体腔中的组织上。
在结合附图进行说明之后，本发明的其它目的和优点将变得更为清楚。
本发明的实现上述和其它目的的一个方案包括一个用于将一个体腔扩展成预定形状的球囊组件。该组件包括一个引导套管，一个球管和一个球囊。所述的套管比较硬，它具有一个近端和一个远端，并且沿着一条套管轴延伸。球管具有一个近端和一个远端，并限定了一个沿着一个中心轴延伸的内部通道。球管具有一个适合于滑动地安装在套管中的外轮廓，使套管和中心轴基本上同轴。一个可膨胀的，基本上无弹性的球囊附着在球管的远端。球管的内部通道与球囊的内部相邻并连通，因此可以在球管的近端控制球囊的膨胀和收缩。当球囊膨胀时，该球囊限定了一个预定的表面轮廓，该轮廓围绕在一个沿着球囊的固定轴或球囊轴延伸的内部区域周围，所述的轴从球管和球囊的连接处贯穿球囊的一条直径延伸。所述的球囊轴在球管的远端附近与球管的中心轴相交。
在操作时，可将套管通过一个身体通道(例如尿道)插入，使套管的远端处在一个体腔(例如膀胱)附近，并使套管的近端留在身体外面。然后可以将球管和处于缩瘪状态的球囊通过套管插入，使球囊位于套管的远端之外并且位于体腔中。然后使球囊膨胀，从而将体腔扩张成一种预定的形状。当球管被插入到套管中时，中心和套管轴通常是同轴的。
尽管球囊轴与球管的中心轴相交，但它们在球囊膨胀之后通常不会立即沿轴向对正。尽管球囊基本上是非弹性的，但构成球囊的材料在球囊与球管相接处稍稍具有柔顺性，使得球囊轴与球管之间的方位能够很容易地改变。可以通过使套管围绕着球囊与中心轴的相交点转动来调节中心和球囊轴之间的角度，从而能够将中心与套管轴的夹角调节至所需的角度。这种根据本发明的一个方面的组件还包括一个对准机构，可以在套管的近端操作该机构以选择性地将球囊与套管轴之间的角度调节至一个预定的角度。优选的是，球囊与套管轴之间的角度可以在0和90度之间调节。
校准机构可以包括一个从球囊的内部能够检测(例如可通过光学方法检测)到的参考标记或区域。参考标记可以位于球囊与球囊轴的交点，与球囊与中心轴的交点相对，在透明球囊或半透明球囊的情况下，参考标记也可以位于球囊的外部，或者位于球囊的内部。从球囊的内部区域可以确定参考标记相对于套管轴的位置，因此，使用者能够看到参考标记相对于套管轴的位置，从而得知球囊轴相对于套管的角度方位。
一种形式的参考标记在受到一个预定的谱范围内的入射光照射时会发出荧光。针对这种形式的标记，可以通过一个滤光器将所述谱范围内的光引导到球囊的内部。操作者在相对于膨胀的球囊的球囊轴操纵套管轴的同时，可以通过一个可使能产生荧光的波长的光透过的输出滤光器监视球囊的内部，检测来自于该参考标记的荧光，并确定套管轴在什么时候与球囊轴对准。
该组件还可以包括一个位于球管的近端附近的充气组件，用于控制球囊的内部区域中的压力。该充气组件可以提供一条在压力源和内部通道之间延伸的气流通道。
另一方面，本发明提供了一套用于将X射线作用到体腔的内表面的装置。这种装置包括一个与上述的组件共同作用的X射线源。该X射线源包括一个处在一个细长的管状元件的靶端上或靶端附近的X射线产生器。
所述的X射线产生器可以是一种全方向的产生器。所述的靶端还可以包括一个遮蔽屏，用于控制由X射线产生器发出的X射线的等剂量轮廓的空间分布。该遮蔽屏的特点在于一个选择性地传送X射线的空间轮廓。
球囊在充气后可以呈球形。但是，对于一个特定的待照射腔来说，可能需要采用圆柱形或其它形状的球囊。对称性的或毫无对称性的球囊也可用于本发明的各种形式中。在这类情况下，为了将预定剂量的辐射传送到体腔壁上，可以如上述的名称为“具有一定形状的辐射形式的X射线源”的第08/184271号美国专利申请所述，对X射线源进行遮蔽，以及/或者如美国第5153900号专利所述，在曝露于辐射之中期间，使沿着套管轴发送X射线。
通过下面结合附图所进行的描述，本发明的前述和其它目的、各技术特征以及发明本身都将得到更全面的理解。
图1是本发明的一种用于对一个体腔的内表面进行放射治疗的装置的横剖视图，该装置包括一个球管和一个膨胀的球囊；图2是图1所示装置在球囊呈缩瘪状态时的视图；图3是本发明的小型X射线探头的透视图；图4是本发明的一个成套装置的横剖视图，该装置包括一个小型X射线探头、一根球管、一个球囊和一个引导套管；图5A和5B分别是图4所示的成套装置不带X射线探头时的侧视图和底视图，图示的装置还另外具有一个V形的支撑导槽；图6是图5A和5B所示的成套装置的侧视图，图中示出球管插入在套管中；图7示出本发明的一种装置，该图示出，球囊在体腔中呈膨胀状态，有一个内窥镜通过球管插入到球囊中；图8A和8B分别是图7所示的成套装置的侧视和底视图，这两幅图还示出一个用于支撑V形导轨的支持框架，该框架为套管与球管轴的对正提供空间运动；图9示出图8所示的装置，在图9所示的装置中，通过使用一个内窥镜已使球囊的固定轴与球管轴彼此对正，接着将一个X射线探头插入到了球囊中；图10示出本发明的一种可用于治疗膀胱中的局部肿瘤的装置；图11示出将图10中的装置用于治疗不与引导管的远端直接相对的局部肿瘤时的情形；图12示出将图10中的装置用于治疗与尿道和膀胱交界处非常靠近的局部肿瘤时的情形；图13示出将图10中的装置用于治疗比图12所示的肿瘤更为靠近尿道和膀胱交界处的局部肿瘤时的情形。
各图中的以相同的数字标记的元件代表相同的或相类似的元件。
图1和图2示出本发明的用于对一个体腔的组织层进行放射治疗的装置10。装置10包括一个具有一个远端16和一个近端20的球管14以及一个固定在远端16上的非弹性的球形球囊12。球管14是空心的，并且限定了一个沿着并围绕着一个球管轴30延伸的内部通道22。内部通道22与球囊12的内部区域连通，因而可以从球管14的近端20对球囊12的膨胀和收缩进行控制。图1示出球囊12处于膨胀状态，图2示出球囊12是瘪的，球囊12紧裹在从轴30同轴地延伸出束的轴13周围。
在膨胀状态下，球囊12具有一个球囊直径13，直径13的近端位于球管14的远端16的中心，直径13的远端位于球囊的对侧。下文将把球囊直径13称作球囊固定轴，或者简称为球囊轴。通常，在刚膨胀时，直径(或球囊轴)13不会立刻与球管14的控制轴对正。
比较可取的是，球囊12带有一个位于球囊轴13的远端的参考的或基准的区域或标记18。从膨胀的球囊的内部能够看到标记18，以便于将球管轴30和膨胀的球囊的轴13对正，后面将对此作进一步的讨论。因此，如图1所示，参考标记18最好是位于轴13与球囊12的表面相交处。在另一个可供选择的实施例中，参考区域18可以包括多个以轴13和球囊12的远端为中心按圆周对称形式排列的标记。标记18既可以位于球囊12的内侧，也可以位于球囊12的外侧。
在使用中，球囊12要与覆在体腔中的组织接触，因此它最好由一种生物相容性材料制成。在图示的实施例中，球囊12是一种非弹性的球囊，这表明对球囊12充气会使球囊12膨胀到一种预定的形状，进一步的充气将不会改变球囊的形状而只是增大其内部压力，相应地增大球囊的硬度。球囊12最好还是透明的，以便从膨胀的球囊内部能够看到身体表面以及任何外部参考标记。
球管14的尺寸使其便于被插入到一个套管中，而套管的尺寸应当便于其被插入到尿道一类的身体通道中，选择球囊时最好注意，当其瘪下时，如图2所示，球囊12应当能够被塞进一个直径不大于套管内径的区域，最好是能够被塞进一个直径不大于球管14的外径的区域。
本发明的装置还可以包括一个电子束(e束)激励的X射线源。该X射线源能够以非常低的能量(例如在大约10kV至90kV范围内)和非常小的电子束流(例如在大约1nA至大约1mA范围内)工作。上面引证的授予Nomikos等人的美国第5153900号专利更全面地描述了这样一种X射线源。
图3示出了这样一种X射线源110，它包括一个细长的圆柱形探头114，探头114沿着一条基准轴116从盒体112延伸出来，在其远端有一个靶组件126。盒体112内装有一个电源112A，探头114是一个空心管，在其近端有一个电子束发生器(阴极)122和一个相应的高压电源112A。阴极122紧靠着一个环形的调焦电极123，调焦电极123通常与阴极122具有几乎相等的电位。空心的管状探头114、阴极、栅极以及阳极中的孔都沿着一条轴116伸展。一个相应的控制器控制这些元件中的大多数以产生电子束，并将电子束沿着轴116引导到靶组件126。靶组件126响应于这个入射的电子束而产生X射线。在各实施例中，最好是对探头114的一些部分进行选择性地遮蔽，以控制X射线的空间分布。此外，最好是对探头114进行磁性屏蔽以防止外部磁场造成电子束与目标偏离。
图4示出本发明的用于将X射线传送到覆在一个体腔中的组织上的一个成套装置210。成套装置210包括球囊12，球管14，和X射线探头114(盒体112未示出)。成套装置210还包括一个细长的管状套管214。套管214限定了一条轴230，并且具有稍大于球管14的外径的内径，使球管14和瘪的球囊12能够以可滑动的方式处于套管214的内部通道222中，因此球管轴30与套管轴230基本上同轴。套管214的壁上最好包括一些内部通道，以便冷却液能够流经这些通道。套管214的壁上最好还包括一些使膀胱中的尿能够流经的通道，同时气体也可以通过这些通道流入膀胱中(使膀胱能够扩张以便于球囊12膨胀)。
套管214的近端220整体地安装在一个盛放冷却套管的水以及尿液的集流腔223上，集流腔223由一个用于使套管214对正的对接夹具(或压块)支撑，后面将会对此作进一步的说明。集流腔223还使得气体(最好是CO2)能够被引入到尿液通道中，以便使膀胱膨胀。如下面所述，球囊的充气是借助于一个进气口64完成的。
在一个优选实施例中，套管214由外科用钢或其它生物相容性材料制成。在使用中，套管214被插入到身体通道中，例如被插入到尿道中，或插入到用外科方法形成的通道中。由于套管214比较硬，所以球管214可以比较柔软，并且可以由例如比较轻质的薄塑料制成。
图4示出球管14的近端20整体地安装在一个气压阀组件50中，所述的气压阀组件50用于将气压引入到球囊中，以及进而用于在不损失球囊中的压力的条件下将一个内窥镜或X射线探头引入到球囊中。气压阀组件50限定了一个从球管14的近端20延伸到气压阀组件50的端部60的内部通道52，因此该内部通道52与球管14的内部通道22连通并且同轴(如图1所示)。内部通道52的尺寸便于X射线探头114以可滑动的方式放置在通道52中。
球管14借助于一个夹具233附着在气压阀组件50中。图4示出球管14插在套管214中，球管14的远端16伸到套管214的远端216之外。在这个位置上，球囊不受套管214的限制，可以自由膨胀。图4还示出X射线探头114插在球管14中，使得X射线管中的靶126位于膨胀的球形球囊12的中央。
气压阀组件50包括一个环形密封垫圈62，用于与探头114构成气密密封，以便在探头插在通道52中时防止加了压的气体从膨胀的球囊12中泄漏。环形垫圈62最好是由橡胶或其它适合于形成气密密封的弹性材料制成。除了环形垫圈62以外，气压阀组件50还可以具有其它的垫圈，它们以常规的方式分布在组件50中，有助于与探头114一起形成气密密封。
气压阀组件50还具有一个压气入口64，该压气入口64可以与一个压缩气体箱或一个泵(未示出)相连，以控制球囊12的膨胀和收缩。气压阀组件50还具有滑门阀66和环形垫圈68，用于在X射线探头或内窥镜不处在环形垫圈62中时将通道52密封并借此维持球囊12中的压力。图4中示出的处于开启状态的滑门阀66以可滑动的方式安装在气压阀组件50中。当处于开启状态时，滑门阀66不阻塞通道52，并且使探头114能够被插入到球管14中。当把探头114抽出时，滑门阀66向下滑动，使得环形垫圈68与滑门阀66形成气密密封，防止气体在球囊12的内部和气压阀组件50的端部60之间流动。
因此，气压阀组件50提供了几种用于在将探头或内窥镜引入到球囊中时控制球囊12的膨胀和收缩的方法。例如，如果球囊12最初是瘪的，则可以将滑门阀66向下移至其关闭位置，然后可以用一个气泵(未示出)将气体通过压气入口64泵入到球囊12中，直至球囊被充至所需的压力。滑门阀66和环形垫圈68防止任何气体从端部60泄漏。当探头114或其它这类装置被插入到通道52中并且其靶端126伸到环形垫圈62之外时，可以将滑门阀66收回到其开启位置，如图4所示。由环形垫圈62和探头114形成的密封可以防止任何气体从球囊中泄漏。然后可以将探头114插入，使靶端126处在膨胀的球囊12中的预期位置，正如图4所示。由于探头114将通道22中的一些气体压入球囊12中，所以，探头114的这种最终插入使得球囊12中的压力有稍许加大。压力的这种稍许加大通常可以忽略不计，并且不会影响成套装置210的工作。但是，在某些情况下，需要在入口64上连接一个压力控制阀(未示出)，以便在探头114被插入时维持恒定的压力。
现在结合对膀胱所进行的典型的放射治疗来讨论成套装置210的操作。本领域的技术人员应当明白，可以以类似的方式实现对其它体腔的放射治疗。参照图5A和5B，先将套管214插入到病人的尿道中，使远端216位于尿道与膀胱300的交界处附近。套管214的近端220留在病人的体外。图5A简要示出病人的体表壁。从图5A中还可看到，膀胱最初呈不规则的形状。
在这个优选实施例中，成套装置210包括一个用于对正的V形导轨410，后面还将对此进行说明。V形导轨410具有一个支承着一个V形槽412的表面，该表面沿着轴430延伸。可以将对接夹具224固定在V形导轨410的一端，并且将集流腔223夹到对接夹具224中。当集流腔223被夹在了对接夹具224中时，套管214的套管轴230与V形导轨410的轴430平行。
当把套管214插入到病人体内，使远端216位于尿道和膀胱交界处附近时，通过将集流腔223夹到对接夹具224中使V形导轨410和套管214对正。然后，如图5A所示，将气压阀组件50放到V形槽412中。当气压阀组件50被放置到槽412中，球管14的球管轴30基本上与套管轴230同轴。球囊12最初是瘪的，并且被压紧，因此它沿中心轴30延伸，并且球囊12的外径不大于球管14的外径。然后沿着槽412将气压阀组件50推向对接夹具224，将瘪的球囊12和球管14通过套管214插入。这些部件的尺寸最好满足这样的条件当气压阀组件50紧靠着对接夹具224时，球管14的远端16正好伸到套管214的远端216外，使球囊伸入到膀胱300中。
图6示出气压阀组件50紧靠着对接夹具224，球囊12呈膨胀状态，因此球囊12已将膀胱300扩张成均匀的球形。在多数情况下，在使球囊膨胀之前需要先(通过套管214的尿液通道中的气流)使膀胱300膨胀，使得在使球囊膨胀的过程中作用到膀胱上的应力最小。如图6所示，在球囊12膨胀之后，来自病人身体中的内部压力通常会引起球囊12相对于套管214产生移位，使得球囊轴13以一定角度偏离套管/球管轴30，230。出现这种偏移的原因是，尽管球囊12是非弹性的或不能扩张的，但球囊12与引导管14之间的连接处是柔性的。由于轴13和30出现这样的偏移，所以很难保证在将X射线探头114插入到引导管14中时使其尖端126处在球囊12的中心。
图7示出一个内窥镜500被插入到球囊12中。通过使V形导轨410和套管214以及球管14一道围绕着球管的远端16(已预先将其放置于膀胱颈附近，即尿道与膀胱的交界处附近，从解剖学来讲，这是旋转这些管件的最理想位置)旋转，可以校正轴13和30之间的偏移。利用一个内窥镜或其它光学观察装置来观察基准标记18可以证实轴13与30是否对正。
如本领域中所公知，内窥镜通常是由一些光纤或透镜在一个细长的圆柱形外壳中排成一线构成的。最好将内窥镜500的外径选择得与X射线探头114的相近，使内窥镜500能够与气压阀组件500形成气密密封。因此，将内窥镜500插入到球管14中不会引起球囊压力的损失。图7示出，内窥镜500被固定在一个圆柱形的内窥镜夹持装置502中，夹持装置502的尺寸满足这样的条件当夹持装置502放置在V形槽412中时，内窥镜500的轴与球管14的轴30同轴(如图4所示)，因而只要沿着V形槽412将夹持装置502推向气压阀组件50便能将内窥镜500插入到球管14中。一个CCD摄相机504被固定在夹持装置502上，以显示出通过内窥镜500观察到的球囊内部的情况。内窥镜500的镜片上最好带有与内窥镜500的中心轴对准的十字准线。通过将内窥镜500的十字准线与基准标记18对准可以使得球囊轴13与球管轴30对准。
一旦完成了轴13和30的对准，则最好将V形导轨410锁定在一个合适的位置上以保持住这种对准。成套装置210最好包括一个用于支撑V形导轨410的多轴支撑系统(如图8A-B所示)。图8A和8B分别是一个多轴支撑系统600的正视图和侧视图。支撑系统600最好是具有至少五个自由度(x，y，x，θ(极角)和(方位角))，以便其能够方便地以任意角度支撑V形导轨410，同时使球管的远端固定在空中。图8A示出气压阀组件50和放置在V形导轨410上的内窥镜夹持装置502以及支撑V形导轨410的支撑系统600。V形导轨的放置使得轴13和30不对准。一旦将它们对准，则最好将V形导轨410和支撑系统600固定或锁定住，使外科医生能够取出内窥镜500，然后将X射线探头114插入，同时不必担心会破坏上述两轴的对准。
利用滑门阀66能够保证在不损失球囊12中的压力的条件下抽出内窥镜500以及插入探头114(因为球囊12中压力的损失以及使球囊再度膨胀都有可能破坏上述对准)。将内窥镜500抽出的办法是，将夹持装置502收回，使内窥镜500的远端刚好退回到滑门阀66之外，因而它仍然处在环形垫圈62的前方，所以内窥镜500仍然与气压阀组件50保持气密密封。然后将滑门阀66移到其关闭位置(如图6所示)，再将内窥镜500从气压阀组件50中完全抽出来。然后将探头114插入到气压阀组件50中，使靶126处在环形垫圈68的前方，使得探头114与气压阀组件50形成气密密封。然后将滑门阀66移到其开启位置，并将探头114插入到球囊12中。
图9示出探头114已被插入，靶126处在膨胀的球囊12的中央。探头114的盒体112的形状满足这样的条件当盒体112被置于V形槽412上时，探头114与球管14的轴30对准，因此只需要沿着V形槽412将盒体112推向气压阀组件50就可以将探头114插入到球管14中。另外，盒体112和探头114的尺寸最好是满足这样的条件当盒体112靠着气压阀组件50时，靶126处在膨胀的球囊12的中央。
一旦靶126处在了球囊12的中央，则使X射线源110工作，将一束电子束入射到靶126上，使靶126产生X射线。由于靶126相当于一个标称的点源，所以它产生一个具有球形的等剂量轮廓的X射线场。因此，均匀剂量的X射线被传送到了覆在膀胱300上的组织上。
在治疗结束后，将探头114取出，再以上面所述的方式使球囊瘪掉。然后将瘪掉的球囊12、导管14和套管214从身体中抽出。
因此，成套装置210能够将均匀剂量的X射线传送到覆在一个体腔中的组织上。由于X射线是从体腔中产生的，所以它在到达靶点之前不需要穿过病人的骨骼或皮肤以及其它组织。因此，成套装置210能够在基本上不对非靶组织产生辐射的条件下将均匀剂量的X射线传送到覆在一个体腔中的组织上。此外，由于X射线在到达靶点之前不需要首先穿透非靶组织，所以与已有技术相比可以采用比较低能量的X射线。
本发明的装置除了如上面所述能够向覆在体腔中的组织提供均匀剂量的辐射外，还能够用于产生一种用来治疗肿瘤或其它局部损伤的特定的轮廓剂量。图10示出一种治疗肿瘤310的装置。在该实施例中，用一个产生具有受控的空间分布的X射线场的探头尖146取代了X射线探头114的总体上相当于一个点X射线源或全方向的X射线源的标准探头尖。探头尖146的制作方法通常是用一个在本领域中有时被称作阴罩的、厚度可变的X射线防护罩覆盖住标准的探头尖。上面提到的名称为“具有一定形状的辐射形式的X射线源”的第08/184271号美国专利申请更为全面地描述了这种X射线防护罩。
放置探头尖146时最好使其几乎挨到与肿瘤310相邻的球囊12，然后再启动探头114以产生X射线。如图10所示，探头尖146产生一个包容在由线148和150表示的边界内的X射线场，因此，肿瘤310受到了有效的放射治疗，同时只有很少量的健康组织曝露在辐射中。
上面所述的几种将管14和球囊12对准的方法也适用于治疗肿瘤310。例如，在使球囊12膨胀之后，可插入一个内窥镜以便对肿瘤进行定位。一旦将球管14的轴30与肿瘤310对准，便将内窥镜抽出，再将探头114插入，直到靶146几乎碰到球囊12的内表面。
图10示出了对正对着球管14的远端16的肿瘤310进行治疗的情形。如图11-13所示，同样的装置可用于治疗位于膀胱的不同部位的肿瘤。图11中的肿瘤315也位于膀胱的穹窿上但不处在其尖部。因此，为了将探头尖146贴近肿瘤315放置，将管14对准肿瘤，使球管轴30不与球囊轴13同轴。可以如上面所述，利用一个内窥镜将球管轴30与肿瘤315对准以完成所述的对准。轴13和30不对准的原因可以是以下几种由制造误差造成它们彼此错开；球囊被身体的力推到一侧；或者，为了将探头放置到位于体腔壁上的肿瘤附近而有意地使套管偏移。在后两种情况下，会在球囊12上产生如图11所示的皱折28。由于球囊的材料实质上是非弹性的，所以球囊不会通过伸展来适应轴13和30的偏离。在对准之后，将X射线探头114插入到管14中，直到靶146几乎碰到球囊12的与肿瘤315相邻的表面。再将探头尖146适当地罩住，使从靶146发出的X射线被局限在以线148和150作为边界的区域中。
图12示出对肿瘤320进行治疗的情形，该肿瘤320比图11所示的肿瘤315更加靠近尿道与膀胱的交界处 通过按照上面所述的方式将导管12的轴30与肿瘤320对准来实现对肿瘤320的治疗。在这个优选实施例中，球囊12和管14的连接处的构造容许实现上述对准，可以在0度和90度之间调节球囊轴13和导管轴30之间的角度。在对准之后，将X射线探头114插入到管14中，直到探头尖146几乎碰到球囊12的与肿瘤320相邻的表面。再将探头尖146适当地罩住，使从靶146发出的X射线被限制在以线148和150作为边界的区域中。
图13示出对肿瘤330进行治疗的情形，该肿瘤330比图12所示的肿瘤320更加靠近尿道与膀胱的交界处。肿瘤330与尿道和膀胱的交界处靠得如此之近，所以不可能使轴30与肿瘤330对准。在这种情况下，通过使探头尖146尽可能地靠近肿瘤330来实现对肿瘤的治疗。将探头尖放置在最佳治疗区的一个办法是利用内窥镜来确定肿瘤的位置，在内窥镜的尖端尽可能地靠近肿瘤时，测定内窥镜插入到球囊中的距离。然后便可以将X射线探头放置到同样的位置上，因为探头的长度是已知的。同样，选择探头尖146，使得由其产生的X射线被限制在由线148和150作为边界的区域内，于是可以在只有最少量的健康组织曝露在X射线中的条件下对肿瘤330进行放射治疗。本领域的技术人员应当理解，对肿瘤330进行治疗的时间要长一些，以补偿由靶146和肿瘤之间的距离造成的影响，因为辐射强度与距离之间有一个1/R2的递减关系。或者，如果相应地增加由X射线探头发出的能量，则可以使治疗时间保持恒定。
在不偏离本发明的精神或基本特征的条件下还可以以其它一些具体的形式来实现本发明。例如，本文只是以采用球形球囊治疗膀胱为例描述了本发明，本领域的技术人员应当理解，其它形状的球囊可用于治疗其它体腔，例如，可以将圆柱形的球囊应用到对结肠的治疗中。
因此，上述这些实施例只是说明性的而非限定性的，本发明的范围由其所附的权利要求限定，而不由前面的说明书限定。所以，落在这些权利要求的等同物的意义和范围内的所有变化都将包括在本发明的范围内。
权利要求
1.一种球管组件，用于将一个体腔扩张成一种预定的形状，所述的球管组件包括A、一根管，所述的管沿着一条中心轴延伸，并且具有一个近端和一个远端，所述的管限定了一个沿着所述的中心轴延伸的内部通道；B、一个可膨胀的、基本上无弹性的球囊，所述的球囊附着在所述的管的所述远端附近的部位上并从该部位延伸出去，当所述的球囊膨胀时，该球囊限定了一个预定的表面轮廓，该轮廓围绕在一个沿着一条球囊轴延伸的内部区域周围，所述的内部通道与所述球囊的内部连通，所述的球囊轴与所述的中心轴在所述球管的所述远端附近相交；C、一个校准装置，工作于所述的管的所述近端，用于选择性地将所述的球囊轴与所述的中心轴之间的角度方位调整成一个预定的角度方位。
2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述的角度方位可以在0度和至少90度之间调节。
3.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述的校准装置包括位于所述球囊上的一个基准区域，可以从所述的内部区域中确定所述的基准区域与所述的中心轴之间的相对位置。
4.如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述的基准区域位于所述的球囊的内部，并且所述的基准区域在受到一个预定谱范围内的入射光照射后会发出荧光。
5.如权利要求4所述的组件，其特征在于，还包括用于以所述的预定谱范围内的光照射所述的基准区域的装置和用于检测由所述的基准区域发出的荧光的装置。
6.如权利要求1所述的组件。其特征在于。还包括用于控制所述的球囊内部区域中的压力的充气装置，所述的充气装置位于所述的近端附近。
7.如权利要求6所述的组件，其特征在于，所述的充气装置包括一条在所述的内部通道和一个气压源之间延伸的气流通道。
8.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述的球囊在膨胀状态下对称地围绕在所述的球囊轴周围。
9.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述的预定表面轮廓是球形。
10.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述的预定表面轮廓是圆柱形。
11.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述的管具有一个内壁和一个外壁，所述的内壁限定了所述内部通道的一个边界，所述的引导管具有一条冷却通道，所述的冷却通道位于所述的内壁和所述的外壁之间，并从所述外壁中的一个液体入口延伸到所述外壁中的一个液体出口。
12.如权利要求11所述的组件，其特征在于，所述的液体入口和所述的液体出口位于所述的近端附近。
13.如权利要求12所述的组件，其特征在于，所述的冷却通道延伸到所述远端附近的一个点上。
14.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述的球囊在缩瘪时能够被塞入到一个沿着一条基本上平行于所述的中心轴的轴延伸的空间中。
15.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述的管具有一个外径，所述的球囊在缩瘪时能够被塞入到一个空间中，而这个空间的外径小于或等于所述管的所述外径。
16.一种用于将X射线作用到一个体腔的内表面上的成套装置，所述的成套装置包括A、一个X射线源引导组件，所述的组件包括i、一个沿着一条套管轴延伸的引导套管，所述的引导套管具有一个近端和一个远端，所述的引导套管限定了一个沿着所述的套管轴延伸的内部通道；ii、一个沿着一条中心轴延伸的球管，所述的球管具有一个近端和一个远端，所述的球管限定了一个沿着所述的中心轴延伸的内部通道，所述的球管可以插入到所述的引导套管的所述内部通道中；以及iii、一个可膨胀的、基本上无弹性的球囊，所述的球囊附着在所述的管的所述远端附近的部位上并从该部位延伸出去，当所述的球囊膨胀时，该球囊限定了一个预定的表面轮廓，该轮廓围绕在一个沿着一条球囊轴延伸的内部区域周围，所述的球管的内部通道与所述球囊的内部连通，所述的球囊轴与所述的中心轴在所述球管的所述远端附近相交；B、一个与所述的管共同工作的X射线源，所述的X射线源包括一个X射线产生器，所述的X射线产生器位于一个细长的管状元件的靶端上或靶端附近，可以将所述的管状元件以能够滑动的方式放置于所述的内部通道中，使所述的靶端能够位于处于膨胀状态的球囊中。
17.如权利要求16所述的成套装置，其特征在于，还包括一个校准装置，用于选择性地将所述的球囊轴与所述的中心轴之间的角度方位调整成一个预定的角度方位。
18.如权利要求17所述的成套装置，其特征在于，所述的角度方位可以在0度和至少90度之间调节。
19.如权利要求17所述的成套装置，其特征在于，所述的校准装置包括位于所述球囊上的一个基准区域，可以从所述的内部区域中确定所述的基准区域与所述的中心轴之间的相对位置。
20.如权利要求19所述的成套装置，其特征在于，所述的基准区域位于所述的球囊的内部，并且所述的基准区域在受到一个预定谱范围内的入射光照射后会发出荧光。
21.如权利要求20所述的成套装置，其特征在于，还包括用于以所述的预定谱范围内的光照射所述的基准区域的装置和用于检测由所述的基准区域发出的荧光的装置。
22.如权利要求16所述的成套装置，其特征在于，还包括用于控制所述的球囊内部区域中的压力的充气装置，所述的充气装置位于所述的近端附近。
23.如权利要求22所述的成套装置，其特征在于，所述的充气装置包括一条在所述的内部通道和一个气压源之间延伸的气流通道。
24.如权利要求22所述的成套装置，其特征在于，所述的充气装置具有一条沿着一条基本上与所述的球管中心轴同轴的轴延伸的第一通道，所述的第一通道的一端与所述球管的近端相邻，可以将所述的套管元件以可滑动的方式放置到所述的第一通道中。
25.如权利要求24所述的成套装置，其特征在于，所述的充气装置包括一个密封装置，用于在所述的管状元件插入在所述的第一通道中时维持所述球囊的内部区域中的压力。
26.如权利要求25所述的成套装置，其特征在于，所述的密封装置包括一个O型环。
27.如权利要求24所述的成套装置，其特征在于，所述的充气装置包括一个阀，用于将所述的第一通道密封以维持所述的球囊内部的压力。
28.如权利要求16所述的成套装置，其特征在于，所述的球囊在膨胀状态下对称地围绕在所述的球囊轴周围。
29.如权利要求28所述的成套装置，其特征在于，所述的靶端可以被放置到所述球囊的中心。
30.如权利要求16所述的成套装置，其特征在于，所述的预定表面轮廓为球形。
31.如权利要求16所述的成套装置，其特征在于，所述的预定表面轮廓为圆柱形。
32.如权利要求16所述的成套装置，其特征在于，所述的球管具有一个外壁和一个内壁，所述的内壁限定了所述内部通道的一个边界，所述的管具有一条冷却通道，所述的冷却通道位于所述的内壁和所述的外壁之间，从所述外壁中的一个液体入口延伸到所述外壁中的一个液体出口。
33.如权利要求32所述的成套装置，其特征在于，所述的液体入口和所述的液体出口位于所述的近端附近。
34.如权利要求33所述的成套装置，其特征在于，所述的冷却通道延伸到所述远端附近的一个点上。
35.如权利要求16所述的成套装置，其特征在于，所述的X射线产生器是一个全方向的产生器。
36.如权利要求16所述的成套装置，其特征在于，所述的靶端具有一个屏蔽装置，用于控制由所述X射线产生器发出的所述X射线的等剂量轮廓的空间分布。
37.如权利要求36所述的成套装置，其特征在于，所述的屏蔽装置包括一个屏蔽罩，所述的屏蔽罩的特征是具有一个选定的X射线传送轮廓，所述的屏蔽罩位于所述的X射线产生器近旁。
38.如权利要求16所述的成套装置，其特征在于，所述的套管的所述远端可以被放置到靠近所述体腔的身体部位中，所述的管和所述的处于缩瘪状态的球囊能够被以可滑动的方式放置到所述的套管中。
39.如权利要求38所述的成套装置，还包括一个校准装置，其特征在于，所述的校准装置包括一个沿着一条导轨轴延伸的导轨以及一个用于夹住所述的套管的装置，当所述的校准装置将所述的套管的所述近端夹住时，所述的导轨轴平行于所述套管的所述中心轴。
40.如权利要求39所述的成套装置，其特征在于，所述套管的所述近端能够以可滑动的方式安装于所述的导轨上，因此，当所述套管的所述近端被安装在所述的导轨上时，所述的套管能够以可滑动的方式位于所述的套管中。
41.如权利要求40所述的成套装置，其特征在于，所述X射线源的一个近端能够被可滑动地安装在所述的导轨上，使得当所述X射线源的所述近端被安装在所述的导轨上时，所述靶端能够可滑动地处在所述的套管中。
42.如权利要求16所述的成套装置，其特征在于，所述的球囊在缩瘪时能够被塞入到一个沿着一条基本上平行于所述的中心轴的轴延伸的空间中。
43.如权利要求16所述的成套装置，其特征在于，所述的套管具有一个内径，所述的球囊在缩瘪时能够被塞入到一个空间中，而这个空间的外径小于或等于所述套管的所述内径。
全文摘要
本发明涉及一种用于将一个体腔扩张成一种预定的形状的组件。所述的组件包括一个附着在一个球管(24)的远端上的非弹性球囊(12)。管(214)限定了一个沿着一条中心轴延伸的内部通道(222),内部通道(222)与球囊的内部连通,因而能够从管(214)的近端控制球囊(12)的膨胀和收缩。当球囊膨胀时,该球囊限定了一个预定的表面轮廓,该化廓围绕在一个沿着球囊轴延伸的内部区域周围。一个校准装置工作于管(214)的近端,用于选择性地将球囊轴与中心轴之间的角度方位调整成一个预定的角度方位。导管可以是一个成套装置的一部分,用于向一个体腔提供放射治疗,它包括一个具有一个X射线产生器(116)的X射线源(114),X射线产生器(116)位于一个细长的管状元件(214)的靶端上或靶端附近,管状元件(214)能够以可滑动的方式放置于内部通道(222)中,使所述的靶端能够位于处于膨胀状态的球囊中。在体腔内使球囊(12)膨胀以及将靶端放置在膨胀的球囊(12)中使得将具有特定剂量轮廓的辐射传送到覆在体腔中的组织上成为可能。
文档编号A61F2/958GK1202809SQ96198516
公开日1998年12月23日 申请日期1996年10月4日 优先权日1995年10月6日
发明者D·O·史密斯 申请人:光电子有限公司