CN102247659A - 一种利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于肿瘤放射治疗领域，涉及一种利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统，包括用于对肿瘤靶区进行影像定位的成像单元以及用于对肿瘤靶区提供放射治疗的放射源，还包括一个用于对肿瘤靶区进行超声刺激的超声源，使肿瘤靶区在接受放射治疗的同时受到低强度超声刺激。超声源的强度范围最好为：10-3000mW/cm2，频率范围最好为：20KHz-1MHz.本发明能够促进肿瘤放射治疗的旁效应，提高放射治疗效果。

Description

一种利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统
技术领域
本发明专利属于肿瘤放射治疗领域，特别是涉及一种采用低强度超声刺激促进肿瘤放射治疗旁效应的系统。
背景技术
放射治疗作为主要的治疗手段之一，在肿瘤临床治疗中起着重要作用。平均约有70％的恶性肿瘤病人需要接受放射治疗。因此，有效提升放射治疗效果对提高治愈率或改善患者生命质量意义重大，是肿瘤放射治疗领域需要迫切解决的问题。
放射诱导的旁效应是指未直接受到放射线照射的组织细胞表现出与受到直接照射的组织细胞类似的生物学效应，如：细胞凋亡、基因突变、基因表达改变、微核、基因不稳定性以及细胞生长异常等。旁效应是细胞对低剂量辐射响应的主要决定因素，具有良好的应用前景[1]。肿瘤细胞的放射旁效应可引起未受照射肿瘤组织细胞的致命损伤，直接对治疗剂量选择和疗效产生影响。旁效应可一定程度上补偿剂量非均匀分布对放射治疗效果的影响，激活旁效应因子可影响放疗剂量效率[2]。
细胞内Ca2+浓度在调节细胞对电离辐射的响应中发挥重要作用[3-5]。在放射治疗方面，细胞内Ca2+浓度的升高将增强射线的杀伤效果[6-7]。Ca2+信号是旁效应重要的调节器[8]，在辐射诱导的旁效应中导致染色体损伤的早期响应[9]，参与旁效应中细胞凋亡的触发[10]等。超声刺激可激活细胞膜离子通道、G-蛋白和膜生物分子，提高细胞内Ca2+浓度[11]。
目前，超声在医学临床中的应用主要涉及超声诊断和治疗。超声诊断是利用超声回波对组织器官成像获取组织器官的病变信息。超声治疗则主要包括超声物理治疗、超声波碎石和高强度聚焦超声对病变组织的杀伤和消融。
本发明基于前述低强度超声对组织细胞的生物效应，将低强度超声应用于放射治疗，通过超声波对肿瘤靶区组织细胞的刺激作用促进放射治疗中的旁效应。
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发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种放射治疗系统，能够在肿瘤放射治疗中利用低强度超声刺激肿瘤组织细胞，促进旁效应，从而提高肿瘤临床放射治疗效率和效果。本发明的技术方案如下：
一种利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统，包括用于对肿瘤靶区进行影像定位的成像单元以及用于对肿瘤靶区提供放射治疗的放射源，还包括一个用于对肿瘤靶区进行超声刺激的超声源，使肿瘤靶区在接受放射治疗的同时受到低强度超声刺激。
作为优选实施方式，所述的成像单元为超声影像系统；低强度超声刺激的强度范围为：10-3000mW/cm2；低强度超声刺激的频率范围为：20KHz-1MHz。
放射源可以是外部放射设备，也可以是短程治疗采用的放射材料；超声源可以是体外超声探头，也可以是腔道内超声探头。
本发明在传统的放射治疗设备的基础上，增加了一个用于产生低强度超声射束的超声源，使治疗靶区同时受到放射处理和低强度超声刺激，从而促进肿瘤放射治疗的旁效应，提高放射治疗效果。超声刺激的效应是激活细胞膜离子通道、G-蛋白和膜生物分子，提高细胞内Ca2+浓度，与电离辐射诱导的Ca2+浓度升高协同作用，促进放射治疗的旁效应，提高放射治疗效果。在同样的放射治疗剂量下可以取得更好的肿瘤放射治疗效果；或者要得到同样的放射治疗效果，可以适当降低放射剂量，使患者受到的辐射减少。
附图说明
图1是本发明的低强度超声刺激放射治疗系统的结构示意图；
图2是肿瘤放射治疗旁效应的示意图。
其中：
1：肿瘤靶区                        2：放射源
3：影像系统超声源                  4：低强度刺激超声源
5：直接受辐射细胞                  6：旁细胞
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统做出详细说明。
如图1所示，本发明的利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统，包括放射源和超声源。肿瘤靶区1用放射源照射进行放射治疗。放射源可以是外部放射束2或在肿瘤靶区1放置的内部放射源，比如近距离治疗的情况。低强度刺激超声探头4用于给肿瘤靶区1提供低强度超声刺激。超声探头可以是图示的体外超声探头，也可以是腔道内超声探头。超声影像系统用于定位肿瘤靶区。本实施例采用超声影像系统做成像单元，实际使用中，也可以采用其他的成像技术，例如CT成像技术，实现肿瘤靶区的定位。
用图1描述的系统，首先用超声影像系统对患肿瘤个体进行肿瘤靶区的定位，然后个体肿瘤靶区受放射线照射进行放射治疗。在放射治疗之前、之中或之后施加低强度超声刺激，用预设的参数照射肿瘤靶区，如预设的超声机械指数、频率、脉冲持续时间和重复频率、刺激持续时间等，以促进肿瘤放射治疗的旁效应，提高放射治疗效率和效果。
在肿瘤放射治疗过程之前、之中或之后施加10-3000mW/cm2，频率范围为：20KHz-1MHz的低强度超声刺激，超声刺激激活细胞膜离子通道、G-蛋白和膜生物分子，提高细胞内Ca2+浓度。在预设的参数下，低强度超声刺激诱导的Ca2+浓度升高与电离辐射诱导的Ca2+浓度升高产生协同作用，促进放射治疗的旁效应，提高放射治疗效果。
本发明包括提供低强度超声刺激的设备，促进肿瘤放射治疗的旁效应。该方法可用于在放射治疗之前、之中或之后来促进放射治疗旁效应，也可用于在近距离治疗或其他模式的放射治疗之前或之后促进放射治疗的旁效应。
图2显示旁效应产生于直接受辐射细胞5，超声刺激后细胞内Ca2+浓度进一步升高，促使旁细胞6辐射响应的产生增加。

Claims (8)

1.一种利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统，包括用于对肿瘤靶区进行影像定位的成像单元以及用于对肿瘤靶区提供放射治疗的放射源，还包括一个用于对肿瘤靶区进行超声刺激的超声源，使肿瘤靶区在接受放射治疗的同时受到低强度超声刺激。
2.根据权利要求1所述的利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统，其特征在于，所述的成像单元为超声影像系统。
3.根据权利要求1所述的利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统，其特征在于，低强度超声刺激的强度范围为：10-3000mW/cm2。
4.根据权利要求1所述的利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统，其特征在于，低强度超声刺激的频率范围为：20KHz-1MHz。
5.根据权利要求1所述的利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统，其特征在于，放射源是外部放射设备。
6.根据权利要求1所述的利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统，其特征在于，放射源是短程治疗采用的放射材料。
7.根据权利要求1所述的利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统，其特征在于，超声源是体外超声探头。
8.根据权利要求1所述的利用低强度超声促进放射治疗旁效应的系统，其特征在于，超声源是腔道内超声探头。
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