CN105407955B - 输送药物的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种药物输送工具，该工具包括RDC，其适于在载体外表面、载体的内表面上支撑药物，或者将药物均匀地分散在载体中。特别地，本发明提供一种包括适于支撑药物的RDC的药物输送装置。

Description

输送药物的装置和方法
相关申请的交叉引用
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NO.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
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
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。
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。
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。
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。)
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。
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一般输送频率为约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。
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。
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(125I)。125I持续数天直至一年以约30keV的低能量辐射衰减并以约0.04-0.1Gy/hr(4to10cGy/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。
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。Cs137(T1/2 30.2年能量0.662MEV及Co 60T1/25年且能量为1.2MEV也偶尔被使用，绝大多数在以往。)
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。
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International Journal of Radiation Oncology,Biology,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辐射预防措施。当前说明中公开的vLDR则不会。
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。
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，125I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。
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。
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。
因此，本技术领域存在着给患者输送辐射和其他药物同时保持术前手术部位(例如，乳房肿瘤切除后)的初始形态和大小的方法和装置的需求。该装置可以制成模拟原始组织的自然触感和体积，与此同时输送低水平或高水平的辐射剂量。该装置应允许在一个可逆变形载体中植入放射性粒子并在术后重新定位该载体。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服现有技术中一些缺点的用于输送药物的装置和方法。
本发明的另一目的是提供一种可以在患者体内集中输送放射物的装置。该装置的特征在于由可逆变形载体(RDC)支撑的药物源。该装置的优点在于该载体可在治疗过程中或之后被永久放置在位，为周围的组织提供结构支撑，以及提供被切除肿瘤的原始边缘的指示。
本发明的另一个目的是提供一种用于将药物输送到身体的特定部位的方法和装置。该方法和装置的一个特点是，用于支撑药物的载体扩大以填补肿瘤切除部位。该方法和装置的一个优点是，它允许腹液、胸膜液以及其他流体通过装置接触周围组织。这使得可根除(破坏、杀死、使失活)流动的肿瘤细胞。
本发明的另一个目的是提供一种可逆变形的药物接收器，其中接收器驻留在患者体内。接收器的特点是其适于
支撑如放射性同位素、治疗材料、药品、药剂、诊断材料、具有生物活性的化合物或材料或任何其他药物，其中药物驻留在接收器的外表面，集中在载体的特定区域，或者均匀地分散在整个载体中。本发明的优点是，药物可以集中的方式局部应用在靶组织上。另一个优点是，药物接收器可以被修改以促进药物扩散或当载体扩张至接触手术产生的空隙的表面时从接收器移动到靶组织。
本发明提供一种药物输送工具，该工具包括可逆变形载体(RDC)，适于在载体的外表面、载体的内表面支撑药物或将药物均匀地分散遍布载体。具体而言，本发明提供了一种用于支撑药物的包括RDC的药物输送装置。在本发明的实施例中，该载体限定了一个使其整个外部表面上具有相等的辐射剂量的形状。(该形状对每一种种子而言具有特定的适当几何形状。)一个这样的形状是卵形的。卵形促进载体通过穿刺针进入肿瘤块或部位，如同介入放射学所发生的情况一样。在通过过程中，该载体将被压缩；在通过(当压缩力被移除)之后，该载体随后扩张到其预定的卵形。
本发明的另一实施例的载体大小与放射源的衰减强度成比例收缩(如体积位移)。在本实施例中，RDC是由类似于构成收缩缝线和网格的材料组成。合适的收缩材料通常是合成的且包括乙交酯和L-丙交酯以及类似的部分。这种材料被广泛商用，例如，得克萨斯州圣安吉洛的Ethicon生产的Vicryl Rapide(polyglactin 910)。
本发明还提供一种用于提供放射治疗的方法，该方法包括：在患者体内建立肿瘤切除术空隙；在空隙中填充多个含放射性粒子的可逆变形基材。本发明还提供了一种将基材直接载入导管、管或其它管道中的系统，全部在体内。本发明还提供了一种用于检测在将基材放置在患者体内之后基材的任何运动的方法。该运动检测方法通过嵌入式源和盖革室(Geiger chamber)利用超声射频信标感应定位。
附图说明
本发明连同上述以及其他目标和优点，将从下面对附图中所示的本发明的优选实施例的详细说明中得以更好地理解，其中：
图1是根据本发明的特征的可逆变形的药物载体和药物的正视图；
图2是根据本发明的特征的如图1所示的药物运载工具的剖视图，但是插在患者体内；
图3是根据本发明的特征的定位在患者体内且在手术切除部位扩张的药物运载工具的剖视图；
图4是根据本发明的特征的定位在手术切除部位的多个药物运载工具的剖视图。
具体实施方式
前述总结以及以下对本发明的某些实施例的详细说明，在与附图一并阅读时，可以更好地理解。
这里所用的，以单数引用并用“一”或“一个”来修饰的元素或步骤应理解为不排除复数表示的该元素或步骤，除非明确予以排除。此外，对本发明“一实施例”的引用不能被解释为排除存在其他包括所述特征的实施例。另外，除非明确指出，“包括”或“具有”一个或多个具有特定属性的元素的实施例可包括不具有该属性的其他元素。
本发明提供一种在医疗应用中用于递送和施加辐射的三维工具。该工具既能在治疗过程中保持辐射剂量的一致性，又能使放射性粒子保持在与工具被第一次插入体内时相同的位置。尽管vLDR源被认为是永久性植入，本发明提供了一种在放射源载体保持在治疗部位的同时替换放射性材料的可能。
一般来说，本发明的可逆变形装置具有改善许多癌症治疗的潜力，其具有更好的保护功能、较少出血、姑息治疗并在外科手术是治疗的唯一可用现有技术的应用中提供一种替代性治疗措施。
本发明提供了用于治疗癌症的辐射空间填充器，其中该填充器提供姑息治疗且将对放疗或化疗的干预最小化，同时有可能降低患者的毒性和瘘的发生率。鉴于载体形状是非永久性的(即可变的)，载体材料的选择要么是保持不变的量以保证对组织使用准确的剂量，要么扩大或改变形状以应对环境刺激，如温度的变化、接触特定频率的波长，包括可见光、超声波、激光辐射、热及它们的组合。
本发明的一个显著特征是它具有记录或标注原肿瘤部位的能力。在一实施例中，该功能通过使用的RDCs被启用，使得最初应用于切除肿瘤部位的辐射边缘对应于原发肿瘤的边缘。例如，RDC基板结构上复制患者被切除的癌床。另一实施例包括使用放置在靠近放射源的空间关系中的一个标记或多个标记。第一数据集在初始植入时间t0生成，显示标记相对于放射源和肿瘤部位的位置。第二以及后续数据集在第二或后续时间tx生成，也显示标记相对于放射源和/或肿瘤部位的位置。数据集提供了一个连续统，以便于随着时间的推移比较植入物中的任何移动。
设想中的可逆变形装置的原型部位是用于治疗乳腺癌。这些装置是为了减少局部复发、提高生存率并减少常见的发病率，包括那些发生在皮肤、潜在肺和心脏的发病。
本发明的一个实施例包括嵌入在RDC中的放射源(例如，粒子、种子、含有液体的胶囊、或其他药物)。RDC提供放射源周围的间隙。本实施例可防止无限大剂量的辐射被应用于正常组织。因此，这个实施例可以防止烧伤。由于每年有1,400,000例患者被检测出乳腺癌，这是一个在护理有限的区域内可负担得起的治疗措施。
在本发明的另一实施例中，自由形成的RDC基板或支架被用来将药物(辐射种子和/或非放射性材料)保持在RDC表面上或接近RDC表面的外部区域。(自由形成意味着载体是模制或形成围绕待治疗的组织。)在本实施例中，放射源将接触限定手术/切除部位的组织表面体积，或处于组织表面体积的近距离空间关系中。本实施例将使(例如)间皮瘤、腹膜癌或脑膜瘤得以更有效地治疗。
在本发明的第三个实施例中，单点源辐射粒子串在一起或放在一个网格或RDC的表面。网格或RDC的表面的内部放置非放射性基材或流体，这些基材和流体与粒子相比可透射线。这些基材或流体提供填充靶组织内部的方法。本实施例被放置在表面如胸膜或腹膜上以治疗涉及该结构的恶性肿瘤。为了防止在这样的应用中出血，载体被覆盖促进凝血、凝结(即血栓形成)以及以其他方式防止出血的药剂。替代性地，承载体可以覆盖促进所需效果的物质，如抗生素，抗凝血材料(防止粘连)、生长激素或其他激素等。
所提出的装置也减少了由于非最佳放置装置所导致的不良反应(如出血穿孔)。因此，本发明最小化了对组织产生的热点和瘘管，或由冷点导致的失败。
本发明是对发明人在美国临时专利申请第No.61,692,802号中披露的其他治疗方式/范例的补充，该专利的全部通过引用并入。这种范例的特点是将近程放射治疗和支架相组合。支架提供了扩张或打开需要治疗的管腔(例如，食管)狭窄部分的手段，种子在支架中。支架提供支撑管腔壁并打开管道或其他通道的机械方法。然而，肿瘤通常在支架上或内部生长，最终阻断管腔并使支架嵌入肿瘤内。当前方法和装置中使用的RDC利用可逆变形的整体结构将药物相对于需要治疗的组织进行定位，其中所述整体结构包括一体成型或以其他方式与载体结合的药剂。在将种子插入体内后，载体被选择以长久保持放射性种子的位置。这种结合提供了高剂量放射治疗所有好处，并具有低剂量治疗所具有的安全性和便利。
本发明同时允许载体包含药物且允许整个复合物随着时间膨胀或收缩，鉴于vLDR辐射剂量对几何因素很敏感。一般情况下，剂量随着辐射剂量的平方反比变化。对于具有较高能量的同位素，组织衰减较慢。
RDC的使用允许本发明的装置被放置在器官软组织中，相对而言支架载体则要降格在管腔结构中。因此，本发明提供对特定组织的集中治疗，包括但不限于对于形象有挑战性的区域如乳房、颈部、面部、臀部、手臂、腿和类似的浅层组织的部位。发明的方式也治疗深层部位的癌症，包括肝、肾、肾上腺、脑、子宫及膀胱、韧性组织和脊柱。本发明着眼于递送任何药物或治疗材料，如放射性近程放射治疗粒子、药物溶液或两段(two-part)树脂，但不限于任何特定药物或治疗材料类别。这些治疗物质和/或其载体可被远程激活，例如通过电磁场、磁场(即，从身体外面)或通过血液流行进的诱导剂。这种诱导剂可包括水、人工纳米颗粒、pH值的变化、超声、X射线、激光、温度的变化以及它们的组合。
载体-药物的复合物可通过注射针或套管针插入所需的部位。尽管可使用直针或弯针，直针可更易于装载包含插入间隔物的放射性材料的药物-复合物，如下文所述。
现参照图1对一示范性的实施例10进行说明。如上所述，该装置包括支撑药物14的RDC12。药物14可以被支撑在载体的外表面上，或均匀地遍布载体，或集中在载体12的特定的区域或表面(或两者)。
图2显示的是插入经手术切除肿瘤所产生的空隙16中的装置12(如模拟图所示)。图2所示的实施例显示载体14的体积小于该空隙的体积。这就允许载体扩张以填补空隙，该扩张如图3中所示。这种扩张是通过任何数量的环境刺激如体温、pH值、水分、血浆或淋巴输送的活化剂(如水、纳米颗粒)来实现，或通过远程施加的刺激如外部施加的磁性、电磁辐射、按摩及他们的组合来实现。例如，发明人将按摩作为一种激活最初放入载体中的扩张激活器的方式。
本发明的另一个实施例是关于可调整以紧密填充空隙的载体/药物复合物。在本实施例中，装置12的初始大小为图3所示。一种保证紧密填充空隙的方法是首先对空隙进行数字化地绘制，然后通过3-D打印，生成载体。
优选地RDC为非过敏性性质且可抗细菌病毒。RDC的质地和触感应类似于正常组织。根据应用和对种子的可视化需求，RDC可以由不透射线的材料构成，或可由透射线的材料、不透射线材料以及透射性介于二者之间的材料构成。优选的实施例是RDC的不透射线性比辐射种子要弱，以使得在RDC中的种子可视。
RDC的合适基材包括生物相容性材料，如塑料陶瓷、聚碳酸酯陶瓷、硅酮基材、泡沫以及它们的组合。选择性地，这些生物相容性载体随着时间推移被身体吸收。此外，载体基材被利用以便于快速传热。
RDC的一个实施例包括多组分的RDC，组分之一是柔性支架，其提供对更可变形的基材如泡沫的支撑。支架将粒子定位在离组织明确距离处，而定位在支架之间的更具可延展性的材料赋予复合物以组织触感。可延展的材料也可用于调节药物的释放和防止肿瘤侵蚀。替代性地，支架或间隔物被初始放置到位，如在乳房肿瘤切除术中。随后，支架由可调节支柱容积植入物(SAVI)或Mammosite等装置取代，通过该装置来输送高剂量率放射治疗(HDR RT)。
定义出各种几何形状的预成形载体是合适的，包括但不限于，螺旋形、球形、卵形、平面形和其他对称形式。治疗更大的治疗体积，如在肺癌、盆腔癌、后脑膜瘤和多个治疗部位手术后的情况下，平面形式可能是必要的。非对称形式也可适用，如定义截锥形状的螺旋形(例如，表现为一端具有较窄的直径而第二端具有较大直径)。
在使用该装置的治疗方案的实施例中，治疗空间被多个所发明的装置填充，而不是由一个或两个装置扩张以填充治疗空间。在一个优选的应用中，该装置应用的部位是肿瘤形成球体且肿瘤通常由超声、射频或清创术来消除的部位。在肝转移的情况下，RDC被定位以填充空间且肿瘤由放射性同位素治疗。
其他适当的癌症部位包括肾、脑膜、肺肿块、结节、前列腺、膀胱、子宫、卵巢、腹膜腔和胸膜腔。
RDC种子复合物被制造使得复合物的表面剂量比较均匀。这将有助于在计算剂量时放射量的测定。
在本发明的一实施例中，载体的体积往往可以在0.5cc-5cc之间变化，且形状形成为接近由载体支撑的种子的辐射分布。种子位于卵形的RDC的中心，其与局部组织具有一致性。有几种方式可用于将种子插入RDC，包括辐射屏蔽手套、手术工具、钳子等。种子通过粘合剂附着在RDC的外部。
在vLDR的应用中(其中使用低能量种子)，种子被放置在接近载体的表面(如，在约0.1-1cm之内，且优选地约在0.5cm之内)。在本发明的一实施例中，惰性间隔物(无论是透射线的还是不透射线的)占据治疗体积的中心且被放射性RDC围绕。
药物详述
多种药物可与RDC一同使用。药物类型包括放射性基材如近程放射治疗种子和放射性流体。用于永久种子应用的放射性同位素包括但不限于碘125、钯103、铯131和镱169。所有这些放射源放射低能量光子(例如，从22keV-约100keV)。辐射的范围取决于几何形状，尤其是平方反比定律，还取决于组织和空气的吸收。单个种子通过封装工艺被屏蔽，这通常将有用的暴露限制在短程的X或伽马射线。初始剂量率与半衰期成反比变化。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，而钯103的为约20)。宿主因素如氧化、内在的辐射敏感度增殖率修复能力更难以控制。
适当的近程放射治疗的种子可以从多种商业途径获得，包括由华盛顿州里奇兰IsoRay医疗制造的ProxcelanTM铯131。一般来说，这种放射性粒子是非无菌的，因此必须在插入载体之前进行消毒。因此，优选地，该载体也能够被消毒。
如上所述，载体被调整以接收药物。在本发明的一实施例中，载体/药物复合物结构是一种用于治疗癌症及被肿瘤侵入的身体部位的工具。多种放射性粒子是适于由载体支持的合适药物。典型的粒子包括，但不限于，如目前可用的同位素125I、镱169、钯103和铯131。125I是vLDR的合适放射源，因为其具有相对较短的半衰期(约60天)和较低的能量(约30keV)。
一般来说，合适的药物是那些能够被载体支撑的药物。药物和载体之间的相互作用可以通过吸附、亲水性或疏水性的相互作用、共价连接、离子附着，甚至在放射性粒子的情况下通过粘合剂。此外，载体可以通过放射性离子轰击与放射性物质结合，其中所施加的电压和所暴露的载体表面面积的变化决定了放射性电压。可以预见，存留在肿瘤切除部位的RDC会吸收流体的放射性同位素，如钐。这将防止同位素泄漏以及因放射性同位素被简单注入组织间隙而另外产生的剂量误算。
在本发明的一实施例中，种子本身不以原状态提供，而是被套入透射线的材料如钛、铂、钨钢、合金以及它们的组合中。衰变产物，如α粒子、β粒子、俄歇电子、内部转换电子、X射线和γ射线大多是由种子封装吸收。
通常，放射性材料被吸附在无机基材上，使得基材和放射性种子都包裹在透射线的材料中。此外，放射性粒子可通过载体结构彼此分离。
适合的放射性粒子大小是那些可以被加载到RDC中的大小。典型的尺寸为直径约0.4毫米且长约4毫米(GE/Oncura的碘-125“薄种子”，或SPEC的镱-169粒子)。典型的粒子(如种子)的直径和长度范围为约0.4-约1.2毫米的直径和0.4-1.2毫米的长度。较小的粒子可以使当前发明更容易放置在小体积的管腔，如肝脏的胆道。
生产载体-药物复合物的制备方法的实施例将市售的种子与RDC相结合。与在载体基材(如硅)中“掺杂”反射物的技术相比，该方法对所产生的辐射剂量提供了更准确的计算。
种子可逐个加入至载体，或者先连接在一起然后加入至载体。一般来说，种子的尺寸范围在约1mm-15mm的长度，优选地为约4-8mm，且最优选地为约6mm。在本发明的一实施例中，载体完全封装种子。
本发明不限于使用放射性粒子。液体溶液、药物(包括放射性药物)、可溶性固体、含液体药物胶囊或其他所需的材料可包括在RDC中。这些药物粒子或材料也可根据临床需要由间隔物分隔以提供和保持RDC中药物的几何形状和剂量。例如，如果药物溶液被应用到组织上的所需部位，那么药物递送粒子可以被定位到这个区域中，载体的其余体积通过使用间隔物来分隔。
其他药物类型包括抗生素、化疗剂、混凝剂、稀释剂和这些药物类型的成分。由于多孔载体与血液、淋巴和其他体内循环体液流体连通，附着在载体上的药物可通过患者的自然流体传输所递送的药剂被激活。公开了具有多孔性质以促进流体通过RDC输送的RDC。
药物不需要限制于治疗材料，也可以是其他临床用途的材料。例如，管状元件可包括不透射线基材以允许对管状件或患者的解剖结构的位置进行诊断成像。具体来说，当前装置可被修改，以便于在可能的应用如计算机断层扫描(CT)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)或磁共振成像(MRI)中用于递送如放射性药物、放射性示踪剂或造影剂等药物。上述药物的集中应用对于诊断成像或其他临床应用可能是可取的，因为物质可以在局部呈现理想浓度，而无需发生如在系统给药中产生的对非靶区域的不必要的暴露。
可用在当前装置中的其他药物包括但不限于小干扰RNA(siRNA)、用于基因治疗的DNA、针对相关受体的单克隆抗体、生长因子如胰岛素样生长因子(IGF)、放射性标记的纳米颗粒或化学指向所需组织或区域的药物。
在使用非放射性药物的本发明一实施例中，多孔RDC的表面的一半经处理以利于药物可逆性附着于这些表面上。当PH值变化、水的存在、螯合剂或外部的刺激如辐射(例如，外部束放射化疗，external beam radio chemotherapy)或身体按摩时，上述药物发生分离。药物可通过毛细管作用、压力、真空拉或含有药物的流体中简单地浸泡预定的时间来均匀地分散在载体上。
范例1
一个优选的实施例是使用形状与软组织等效的载体，其中永久放射性种子居中间隔(或以其他方式通过受影响组织进行最佳间隔)。钯和碘化物种子是最有吸引力的市售放射性同位素。放置在这样的载体中的种子被均匀地(即平均地)间隔，随后放置在靶体积内。避免了特定区域的放射源聚集以及其他体积内缺少放射源的情况。
合适的材料将与其替代的正常组织(如乳房)具有相似的一致性和低过敏性。这种材料不会泄漏，并具有适当的几何形状。在乳腺癌中，RDC材料的中心(即，在一个特定的中心区)将埋下放射性同位素种子。同时，RDC界定类似于所使用的放射性同位素种子的剂量模式的形状。这可以防止对所需治疗的组织的过度暴露和不均匀的剂量。
载体的形状由种子实际剂量测定来修改。在铯的情况下，种子内的放射性源离施涂器的表面可不超过0.5cm。在本发明一实施例中，放射性的施涂器的整体被网包围以防止位移。另外，在本发明的一实施例中，单个施涂器表面不在皮肤表面的8mm以内以避免表面的高辐射剂量。
由惰性材料组成的间隔物可用于分隔和/或连接种子。间隔物提供一种保持放射性粒子相互之间以及相对于所需治疗的组织的所需几何形状的方法。该间隔物可自由流动且不透射线以便于用作稀释剂，或者可透射线并附着在两侧的粒子上，其中两侧粒子为放射性粒子、其他间隔物或它们的组合。这些间隔物可包括标记或其他非放射性材料如金属(如金、其他有色金属材料、黑色金属)、非金属材料(如塑料、流态化学部分)，它们还可用于修改种子发出的辐射团，且协助确定植入的放射源相对于彼此、相对于标记以及原肿瘤部位的位置。
标记可包括缝合、均匀分散在放射源中的粒子、封装流体(闪烁流体)以及放置在RDC或肿瘤切除部位上或内的预定点的离散物体和形状。在一实施例中，标记被放置为钉(staples)，其通常定义肿瘤切除部位的周围。
RDC的直径和其中包含的粒子的尺寸将由靶腔的体积限定。因此，直径将在接收关于受影响组织的实际结构尺寸的成像数据之后凭经验确定。通常，RDC的外表面与肿瘤部位的边缘(发现健康组织的部位)之间的距离介于约0.5-约1厘米之间。在首先插入RDC之后，这个距离随后被准确测定和比较，以确定在体内或在切除部位是否发生了任何移动。移动成像的方法包括CT扫描、盖革计数器、X射线、由包括磁场、可见光、红外和紫外辐射、射频辐射、α-、β-和γ-辐射的辐射引起的荧光。
如上所述，药物粒子和间隔物可通过间隔物连接或可自由分散在载体中。在一实施例中，使用聚合物或其它合适材料制成的联接剂被用于连接相邻的粒子和间隔物。在另一实施例中，基材可以是粘合剂、树脂或其他可将相邻粒子和间隔物结合起来的材料。在另一实施例中，载体泡沫内可包含沿载体特定区域延伸的连续基材。在该实施例中，基材和嵌入的材料可退出RDC。
通过输送导管或装载工具递送放射性粒子，内窥镜可用于负载或更换原位置上的放射性粒子。内窥镜也使用输送导管或装载工具来递送其他药物如药物溶液。
放射性粒子可根据治疗需要清除或更换。例如，肿瘤可收缩或改变其形状或载体的位置可以在原地迁移。与靶组织有关的放射性粒子的位置可以在装置被插入后的稍后时间，通过改变间隔物和放射性粒子在原位的顺序和位置来调整。替代性地，如果可逆变形材料含有黑色金属材料，载体可以通过外加磁场控制。
在RDC的一个表面上可包括屏蔽材料，以防止对某些组织产生不需要的辐射暴露。钨(或钛)可与碘-125一同使用。在一实施例中，屏蔽材料可附着至RDC。在其他实施例中，屏蔽材料可以附着在放射性粒子或粒子混合物的一侧上。这种屏蔽材料可以用来防止健康或其他组织的暴露，而该组织暴露于辐射之中是不可取的。
本发明可包括修改以利于药物粒子的放置和移除。在一可能的实施例中，近程放射治疗粒子和间隔物可被涂覆例如蜡或硅酮，以允许其更易于进出RDC。在另一实施例中，RDC可通过其他元素加固以保持其形状，且使其中空中心在药物被设置在上述中心周围的情况下保持开放。
本发明通过在放射源和组织壁之间保持更一致的距离以防止热点。因此，本发明可使vLDR源附着在RDC上，其中放射源被支撑在载体的外围以符合解剖曲率。因此，组织与放射源之间的距离不会如HDR中心导管治疗那样发生大的偏差。此外，长肿瘤可通过附着在RDC上的vLDR来治疗。如果由于几何形状不可避免热点，载体的可变形性允许在肿瘤内放置热点。本发明提供了一种利用永久性嵌入的放射源治疗转移部位的系统，但不使健康的周围组织暴露。在本实施例中，放射源附着或放置在RDC上，其抵靠腔壁扩张，其中的放射性粒子的几何形状通过使用分隔物分隔粒子来确定和保持。这将允许粒子位置可被定制，以最大限度地递送至肿瘤，并对健康组织的暴露最小化。
肿瘤的三维结构通过成像来确定，且松散或连接起来的放射性粒子的精确位置基于三维空间中所需的放射剂量来计算。这种成像的细节是已知的并且可见于Langley等人于2012年的BJU International，109，1-6，其整体通过引用被并入。为确定定位在抵靠体腔(如在椎体后凸成形术中的椎骨空腔)内壁上的管状元件中的粒子位置而使用的这些方法允许定制放射的输送，从而代表了对位于腔内空间壁上的肿瘤输送辐射的显著进步。粒子的活动和位置可以根据成像(如X-射线或CT扫描)的信息或其他方式计算。
本发明提供了一种可移除的vLDR放射源被连接到RDC的系统，其中所述放射源可以放在患者体内的时间更长，且如果需要的话可以移除或替换。通过可扩张的载体将vLDR可移除地定位的能力比起现有的使用中心导管的HDR方法来说具有优势，因为1)vLDR源将由支架直接保持直接与靶组织并置，2)其可在患者体内留存较长时间，且3)放射源可根据临床要求如肿瘤的形状和大小的变化来移除和更换。此外，vLDR源的存在将会改善由RDC导致的吞咽困难的机械缓解，因为vLDR将防止肿瘤生长至载体之上。该装置将允许可移除的vLDR放射源，其可通过相对非侵入性手术方式如内窥镜移除和替换。
范例2
一具体的治疗方案包括制备具有一定形状的多个RDC/放射性同位素复合物，以模拟裸露的放射性同位素粒子放射的辐射剂量。棒状的放射性同位素粒子在其长度方向比其两端放射出更高剂量的辐射。因此，封装该粒子形状的适当RDC将更偏向卵形，以使得RDC的整个表面上由其放射出的辐射剂量相似。其他适当的形状包括球形、螺旋形、平面结构以及它们的组合。复合物随后被输送至手术场所如手术室，其中复合物被定位在乳房肿瘤切除术部位或其他局部切除部位。
程序中的第一步是将球囊间隔物放置在乳房肿瘤切除术部位中，以完成待治疗的患者的病理学评估。评价包括计算放射源与覆盖身体外表的皮肤之间的距离。该评估完成后，多个其中被植入放射性种子的约1厘米的卵形装置取代了球囊所保持的体积。替代性地，该设备在球囊保持膨胀的情况下被插入球囊本身。
在一治疗癌症的方法的实施例中，含有拉德种子的载体被插入乳房肿瘤切除术或其他手术部位，使得载体与已有载体以及界定手术部位的组织接触。在该实施例中，多个上述载体界定内部区域和外部区域，在内部区域中某些载体仅接触其他载体，在外部区域中载体接触其他载体并接触界定手术部位的“健康”边缘的身体组织。保持塞入部位的多个RDC位置的一种手段是先将RDC/同位素复合物插入网袋，网袋转而被插入手术切除空隙。保持RDC位置的另一种方法是将RDC粘合在袋、球囊或其他惰性体积填充基材的外表面上。
图4是该治疗方案的示意图。如上所述，球体具有一定的形状，使得表面上或表面附近的剂量均匀，与球体包裹的棒状放射性粒子所发射的剂量相一致。然而，也可构造更大的或不同的形状，其一个或多个表面上可放置RDC或其等同物。例如，一中心球体可作为对均匀放置在中心球体上的相对较小(约1cm)的球状RDC的支撑。也可以使用由RDC支撑的螺旋包覆粒子。
范例3
载体/放射性同位素复合物的一实施例类似板或平面基材。该平面植入物(可用于治疗脑膜瘤)包括板形的可逆变形的管状基材，以界定大体为二维的实体。放射性粒子附着在该形状的管状基材的外表面上，或者插入到该形状的管状基材内部。合适的管状基材至少部分包括透射线材料如塑料、记忆镍钛诺。这种结构将有固定的几何形状。
该范例的可能应用包括治疗颈部、胸部、腹部和骨盆的肿瘤。
当前的方法可根据需要涉及上述任何或所有步骤和条件的各种组合。相应地，对于本领域的技术人员而言，很明显在某些公开的方法中某些步骤可被删除，或者增加其他步骤而不影响该方法的可行性。
本领域的技术人员将明白，对于任何和所有目的，特别是在提供书面描述的情况下，此处公开的所有范围也包括任何和所有可能的子范围和其子范围的组合。任何列举的范围可以容易地识别为充分描述和使得相同范围能够分裂成至少两半、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作为非限制性示例，此处讨论的每个范围可以容易地分裂成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。也如本领域技术人员所理解，诸如“高达”、“至少”、“大于”、“少于”、“多于”等所有语言包括陈述的数目且表示如上所述随后可以分裂成子范围的范围。同理，此处所公开的所有比率还包括落入该比率边界之内的所有子比率。
本领域的技术人员将容易地认识到，当组件被以常见的方式组合在一起时，诸如马库什组(Markush group)时，本发明不仅包括总体上列出的整个组，还单独地包括组的每个组件以及主要组的所有可能的子组。另外，对于所有目的，本发明不仅包括了主要组，还包括了缺失一个或多个组件的主要组。因此，本发明还设想了明确排除列举的组件中的任何一个或多个。

Claims (17)

1.一种药物输送装置，其包括多个放射性粒子和适于支撑所述多个放射性粒子的可逆变形基材，其中所述多个放射性粒子和所述可逆变形基材能定位在患者体内的空隙内，并且其中所述多个放射性粒子被配置成在所述基材保持在空隙中的同时，能从原位置的基材移除。
2.如权利要求1中所述的装置，其中所述多个放射性粒子可逆地附着在所述基材上。
3.如权利要求1中所述的装置，其中所述基材适于从解剖结构上复制患者被切除的癌床。
4.如权利要求3中所述的装置，其中所述基材适于扩张以填充界定所述癌床的空隙。
5.如权利要求4中所述的装置，其中当从所述患者的体外进行操控时，所述基材被调整而扩张。
6.如权利要求4中所述的装置，其中多个药物输送装置适于驻留在所述空隙中。
7.如权利要求4中所述的装置，其中所述装置包括多个可逆变形基材，所述基材各自包含放射性粒子，并且所述多个可逆变形基材适于填充所述空隙。
8.如权利要求7中所述的装置，其中所述可逆变形基材各自封装有所述放射性粒子的一些。
9.如权利要求7中所述的装置，其中所述放射性粒子的一些被支撑在所述基材的外表面上。
10.如权利要求7中所述的装置，其中所述基材适于从所述空隙的外部进行操控。
11.如权利要求7中所述的装置，还包括用于监控所述装置随着时间在所述空隙内移动的工具。
12.如权利要求11中所述的装置，其中所述装置还包括一个不透射线标记或多个不透射线标记，所述多个不透射线标记适于被放置在所述放射性粒子的近距离空间关系中。
13.如权利要求12中所述的装置，其中所述多个不透射线标记被设置在相同的平面中。
14.如权利要求12中所述的装置，其中所述多个不透射线标记未被设置在相同的平面中。
15.如权利要求11中所述的装置，其中一个标记或多个标记位于所述放射性粒子的近距离空间关系中。
16.如权利要求11中所述的装置，还包括放置在所述放射性粒子的近距离空间关系中的多个标记，其中所述多个标记均匀地分布在所述可逆变形基材中。
17.如权利要求15中所述的装置，其中所述一个标记或多个标记位于所述可逆变形基材的外表面上。
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