CN1299781C

CN1299781C - 放射治疗设备

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Publication number: CN1299781C
Application number: CNB018212247A
Authority: CN
Inventors: 姆拉丁·阿布比奇罗维奇·库马科夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2021-09-19
Also published as: US7231015B2; JP2004522558A; HK1063747A1; WO2003024527A1; EP1428554A1; US20040013230A1; EP1428554A4; CN1507361A

Abstract

本发明涉及一种X射线治疗恶性和良性肿瘤和某些其它疾病的设备，它包括一中空探头(5)、一X射线或γ量子或中子形式的中性粒子的放射源(1)和一形成沿探头的纵轴线定向的粒子束的装置。本发明的形成粒子束的装置是以准直器或透镜(18)的形式被部分埋置的，它是以一组用于具有全内反射的放射传送的曲线通道的形式被埋置的。所述装置可以位于探头的内部。本发明的探头在使用时引入病人的身体(11)内，它的远端接近病理部位或直接插入其中。为了作用于病理部位，使用了中性粒子源的放射线或位于探头的远端内的目标中激发的二次放射或由这目标散射的放射。本发明设备的结构不要求探头抽真空或在探头内使用高电压。通过调换探头，尤其是改变其尺寸和作用在病理区上的照射的能量和方向，易于变换它的结构设计。可拆卸的探头简化了它的消毒。

Description

放射治疗设备

技术领域

本发明涉及放射治疗恶性和良性肿瘤和某些其它疾病的设备。

背景技术

目前，不仅在恶性肿瘤、而且在良性肿瘤和一系列炎症和其它非肿瘤性质的疾病中广泛采用离子放射疗法(“临床放射剂量学的状况”，编者R.V.Stavistskij，莫斯科，“MNPI”，2000[1](俄语))。

已知许多包含X射线源的设备用于放射治疗，为了将用它产生的放射线指向病理部所在的区域的目的，对X射线源定向。为了使病理部位周围的健康组织的照射最小，这些设备可以包括若干X射线源。将用它们产生的放射线从不同的方向射向病理部位(“恶性肿瘤的放射治疗”，医生手册，编者E.S.Kiseleva教授，莫斯科，“Meditsina”出版社，1996[2](俄语)。

也已知许多包含若干X射线源的设备用于放射治疗，用X射线透镜聚焦X射线源的放射线，使放射线从不同方向对准病理部位所在的区域(国际专利申请PCT/RU 00/00273，WO 01/29845A162001年4月26日[3])。由于所述聚焦，来自各透镜的、通过健康组织的放射线比较在病理部位的放射线具有较低的强度。

减少对病理部位周围的健康组织的放射的更基本的方法包括它的不是来自外部、而是来自内部的放射。

尤其是通过将带有放射性材料的一胶囊植入病理部位之中，实现这一方法[2]。这方法具有必需外科介入和与之关联的难于控制放射时期的缺点。

与所提议的设备最接近的设备是在美国专利5,153,900[4](俄罗斯类似专利No.2,155,413中所揭示的一已知专利)和属于光电子公司的许多其它专利中所揭示的一已知设备。这已知设备包括用于直接引入病理部位和用于接近它的一探头装置。在所述设备中的探头装置是X放射管的一部分。它的阳极位于探头装置的远端处。探头装置的近端邻近电子束形成装置的出口，电子束形成装置沿着探头装置的纵轴线指向阳极。

在这装置的探头中，应该维持真空(如在任何X放射管中那样)。必须将高电压供应到位于一薄而长的探头的远端处的阳极和需要控制电子位置相结合的这情况使该装置的设计复杂化。而且，放射能量基本由阳极材料决定。阳极不可能在真空探头中移动造成必须具有用于所需的各放射能量的单独的装置。对于通过匹配远探头端的不同部分的放射透过比率来改变空间放射图形，同样也是这样。用外部磁场影响利用电子束的设备的工作，这需要在相应屏蔽方面制造若干结构，作为X放射管的一部分的探头的构造使它的消毒显著地复杂化。如通过提供带有可动屏蔽的探头来克服这缺点，就势必增加了它的尺寸，并将关联到利用该设备时造成的创伤的增加。因此，使用所述设备的主要领域是治疗不要求穿刺和处于与体外环境直接连通状态下的中空器管的肿瘤，例如膀胱、直肠等。此外，包含作为X放射管的一构成部分的探头的所述设备仅应用于用X射线放射进行的治疗。

发明内容

本发明的一个目的是提供下列技术效果：

——可以应用于不仅利用X射线、而且利用例如中性粒子流的其它类型放射的治疗；

——由于避免使用真空和高电压以及不需要电子束的控制装置和磁屏蔽，所以简化了设计并降低了成本；

——藉助于移动探头从而易于变换，尤其用于改变它的尺寸、改变能量和作用在病理部位上放射指向图形；

——简化探头的消毒，以及可以使用可互换的或一次性的探头；

——可以将探头与设备的其余部分分开，使它留在病人的身体内，此时该设备使用其它探头；

为了实现所述各种技术效果，提供一种进行放射治疗的设备，它包括：

一用于引入病人身体内的空心探头，所述探头具有一近端部和一远端部，所述远端部接近或直接进入病理部位，其中，所述设备还包括一束形成装置，该束形成装置使X射线或γ辐射或中子源产生的辐射粒子形成辐射粒子束，束形成装置包括沿探头的纵轴线定向粒子束的准直器或透镜，束形成装置至少部分地设置在探头中，探头制成可拆卸的。

所提出的设备与已知设备的差别在于：所述放射源是X射线粒子或γ量子或中子形式的中性粒子源。并且，如形成沿着探头的纵轴线定向的、所述放射线的粒子束的成型装置被用作准直器或透镜，它包括若干曲线通道的集合体，用于具有全内反射的放射透射比。

对于所提出的设备的这种设计，与已知设备不同，用所采用的中性粒子源的放射线直接作用在病理部位，放射线通过薄探头到达病理部位或进入它的内部。虽然由位于病人身体之外的一源产生所述放射线，但放射线并不影响在通到病理部位的道路上的健康组织。这是由于放射线在探头内部的传送而实现的。

由于在探头内不存在真空和高电压，可将探头制成一可拆卸的探头，从而易于它的消毒。该设备可以设置一套具有不同尺寸的探头。

除了它的远端或它的分开部分，可以将探头制成对于由放射源发射的粒子是不可穿透的，并将其作用在病理部位上。

形成沿探头的纵轴线定向的粒子束的装置可以位于探头的外部——在它和高能中性粒子源之间——以及部分或全部在探头的内部。

在形成沿着探头的纵轴线定向的粒子束的装置整个位于探头内部和是一准直器的情况下，准直器可以具有单个通道。

在形成沿着探头的纵轴线定向的粒子束的装置为一透镜的形式、该透镜包括若干曲线通道的集合体、用于具有全内反射的放射透射比的情况下，这一透镜尤其可以是一聚焦镜，其焦点位于探头的外部、它的纵轴线的连续部分上。在这情况下，焦点位于病人身体的内部、靠近于或在病理部位之内。

所述透镜还可以是用于形成通过探头和从它的远端走出的准平行射线束的一透镜。

在放射源是一X射线源的情况下，X射线源可以用一分段的阳极来进行工作，用于在线(on-line)改变粒子能量。

一第二目标可以位于探头的远端处。在这情况下，使用第二目标散射的源放射线或第二目标材料激发的放射线被用于放射照射。

在形成沿着探头的纵轴线定向的粒子束的装置为透镜形式的情况下，该透镜包括若干弯曲通道的集合体，用于具有全内反射的放射透射比的情况下，这样的一透镜尤其可以是一聚焦镜，其焦点位于第二目标上。

为了改变第二目标材料中激发的和散射的放射特性，使探头的远端制成是拼合的，安装在其内的可调换的第二目标能移动。并且，安装在探头的远端中的第二目标是所供应的成套设备中的若干中的一个，例如由不同金属制成。

为了在线改变从探头的远端发出的和作用在病理部位上的所需要的放射指向图形，可以将探头的远端制成是可拆卸的。在这情况下，探头具有来自成套设备的若干远端中的一个，使探头的远端表面的诸部分对于第二目标材料中激发和散射的放射线具有不同的透射率。

为了保证在完成治疗操作之后凝结在用探头穿刺过程中所引起的创伤通道，可以使探头制成导电，除了在远端的最远部分之外在外侧上有绝缘包复层。在这情况下，可以将探头连接于电凝结器。

附图说明

用附图示出所提出的本发明，在附图中：

图1是该设备和可装入设备中的若干探头一起作为一个整体的示意图；

图2表示该设备用于对扩展的肿瘤照射的情况；

图3表示带有位于探头外部的透镜的该设备对一小肿瘤照射的情况；

图4表示透镜部分位于探头的内部；

图5表示带有对源放射有瞄准和聚焦效果的一透镜的设备；

图6表示带有一单个通道的、同时用作一准直器的探头；

图7表示该设备与凝固器结合的使用情况；

图8表示了带有在其内部安装的一第二目标的探头的远端，用一准平行射线束对该目标照射；

图9表示带有在其内部安装的一第二目标的探头的远端，用一聚焦射线束对该目标照射；

图10表示一探头和若干可拆卸的远端。

具体实施方式

所提出的本发明包括(图1、A)一中性粒子源(X-射线或γ量子或中子)、带有位于源1的出口孔的前方的一薄膜3的保护屏2、形成沿探头5的纵轴线取向的粒子束的装置4。探头具有渐缩的远端7。可以将探头5的近端制成保证可以卸下探头(例如用于消毒和用另一个探头进行调换)。整套设备可以包括若干探头，例如不同长度的探头(图1，B和C)。

探头在形式和尺寸方面可以类似于用于活组织检查的一穿刺针。

在使用该设备的过程中，根据病理部位的的位置，将探头引入病人身体的一自然通道和执行类似于活组织检查操作的穿刺。

图2示出了探头5在病人射体11内的位置。放射线的准平行束来到探头的近端。该放射线束经由探头的内通道传送后走出射线可穿过的远端7。在图2所示的情况中，该远端很靠近扩展的肿瘤12。选择探头引入的方向使从远端出来的放射线进入肿瘤和沿一较大尺寸的方向传送。穿透进入肿瘤的放射线直接影响位于其道路中的肿瘤中部内的组织。由中部组织激发的二次放射线影响中部组织周边的肿瘤组织。由于从探头远端出来的放射线实际上没有作用在健康组织上，X射线源的主要放射强度可以选择得使能保证中部组织的到达周边肿瘤的二次放射的强度在最少地足以损坏周边组织的强度值上。在这情况下，到达肿瘤范围之外的二次放射将不损伤肿瘤周围的健康组织。

为了影响小尺寸的肿瘤，有利的是使用走出探头3的远端7的一聚焦放射线束。图3示出了该设备的实施例，其中来自有小孔14的X射线源的发散的放射线经一X放射线透镜15聚焦，并通过插入病人身体的一探头5传送进入肿瘤13的中央部16。类似于上述情况，由激发的二次放射对肿瘤13的周边组织进行照射。

在使用中子源作为放射源时，所提出的发明可与保证肿瘤中的硼浓度的捕获硼治疗方法相结合。(“中子捕获治疗的进展”，编者：B.Larsson，J.Crawford，R.Weinrech.Elsevier，1997[5])。

至今X射线制造的技术允许获得单件小尺寸透镜(例如见M.A.Kumakhov，“X射线和中子捕获光学的历史”，《Optic of beams》，第3-17页，莫斯科，1993[6])，适用于部分或全部放入探头的内部。图4和图5示出了该设备的相应实施例。

在图4中，聚焦透镜15位于探头5的内部，来自具有小孔14的射线源的发散放射线在入口处进入。聚焦是在位于其纵轴线的延续部上、探头5的可穿透的远端7的外部的点16处完成的。

在图5中，放射线从具有较大出口孔17的源1出来之后，透镜18形成了聚焦在位于病理部位13的内部的点16的一射线束。透镜18的上部具有若干平行通道和起着一准直器的作用。在透镜的这部分之中，形成了通过它的通道传送的粒子的准平行射线束。并且，类似于用于准平行放射线聚焦的普通透镜，放射线束从透镜的下端出来之后变成聚焦的射线束。保护屏2防止病人受到通过透镜18散射的放射源1的放射。

在所讨论的放射的所有情况中，虽然由位于病人身体之外的一放射源产生放射，但不影响位于通向病理部位的道路上的健康组织。这正是由于由探头壁机械地将健康组织与放射线束路径相隔离以及它们的屏蔽效果所保证的。并且，它们被制成是不能透过所使用的放射线的。虽然引入探头的、被定向的放射线束不会越过探头的壁，如果被成形得充分精确，这措施是一放射的附加保证，该放射是仅仅通过打算用于这目的的探头的远端部分发射出来的。

图6示出了该设备的使用情况，其中走出探头5的远端7的接近平行的射线束形状受探头自身的影响。在所给定的情况下，它起着具有由探头5的侧壁形成的单一通道的一准直器的作用。通过适当选择探头长度和它的近端6和放射源的出口孔14之间的距离，走出远端7的放射线20具有一发散角和接近平行。该设备的这工作等同于在探头内部放置准平行粒子束成形结构。

为了进行放射治疗，可以同时使用进入一肿瘤的不同部位的若干探头。

在所有使用X射线源作为一放射源的情况下，后者可用一个为在线改变粒子能量的一被分开的阳极进行工作。

为了确保在治疗操作完成之后凝结在用探头穿刺过程中所产生的创伤通道，可以将探头制成导电的，并在其外侧除了远端的最远部分22之外有一绝缘包复层23。在这情况下，应可以将探头连接于电凝结器24。由凝结器在探头5和病人身体11之间施加电压，就产生创伤通道26的“焊接”。这防止肿瘤13的细胞扩散到肿瘤部位之外(在这情况下，使用的技术类似于俄罗斯联邦专利No.2120787[7]中所述的技术)。

一第二目标可以定位在探头的远端中。在这情况下，对于放射治疗使用由第二目标扩散的放射源放射线或该目标的二次放射线。

图8示出了利用在第二目标材料中激发的放射线29的情况，对于这类放射，放射线经过窗口28透射。这些窗口的定位应使形成发出的放射线的所需分布图。例如，在远端7的周边上的一窄带中均匀分布窗口，放射线将集中在一窄的球形区段。通过改变探头进入病人身体的深度(尤其是进入肿瘤)，可以控制这区段的位置，用于治疗所选择的肿瘤部分。并且，可以实行不同治疗策略。例如，可以按不同速度移动探头或在不同位置停留不同时间，从而控制肿瘤的不同部分的照射暴露程度，这取决于肿瘤的沿垂直于探头的纵轴线的方向的尺寸。

图9示出了使用第二目标27发散的放射线。由于第二目标的各向同性性质，通过使探头的远端可放射穿透和该目标靠近远端的最远端，几乎可以获得全向放射线29，包括部分向后扩散(图9中向上)。远端直接引入肿瘤内保证了该端周围的绝大部分肿瘤组织受到照射。

通过使用第二目标，仍在较大程度上实现了所提出的本发明的不要求探头抽真空的优点。总体上，不仅探头而且它的远端都可以进行调换，用于从所使用的第二目标的一种型式调换为另一型式。图10示出了探头5带有一可拆换的远端7，远端的诸实施例有两种以上讨论的第二目标27的型式，形成了两类二次放射的分布图(相应地见图10，A、B和C)。

为了改变散发的和二次放射的特性，可以使探头的远端制成是拼合的，从而可以调换安装在其中的目标。并且，安装在探头的远端中的第二目标是所供应的成套设备中若干种的一种，例如是由不同金属制成的。

探头5可以具有该成套设备中若干远端中的一个，用探头远端的诸表面部分对于在第二目标材料中扩散和激发的放射线的不同的穿透率来进行工作。

工业应用

可以通过使用两种普通的工业制造的放射源实现所提出的发明，例如X射线管，以及中子放射和放射性同位素源。

参考资料来源

1.“临床剂量学的状况”，编者R.V.Stavitskij，莫斯科，“MNPI”，2000年(俄语)。

2.“恶性肿瘤的放射治疗”，《医生手册》，编者E.S.Kiseleva教授，莫斯科，“Meditsina”出版社，1996年(俄语)。

3.M.A.Kumakhov.“恶性肿瘤的位置确定和放射治疗的X射线设备”，国际专利申请PCT/RU 00/00273，国际专利申请WO 01/29845A1，2001年4月26日。

4.Namikos“小型低功率X射线源”，美国专利No.5,153,900，1992年10月6日发布。

5.“中子捕获的进展”，编者B.Larsson，J.Crawford，和R.Weinrech，Elsevier，1997年。

6.M.A.Kumakhov，“X射线和中子捕获光学的历史”，《放射线束镜片》，第3-17页，莫斯科，1993年。

7.S.A.Astrakhantsev等人，“用于活组织检查和凝结的针设备”，俄罗斯联邦专利No.2120788，1998年10月27日发布。

Claims

1.一种进行放射治疗的设备，它包括：

一用于引入病人身体内的空心探头，

所述探头具有一近端部和一远端部，所述远端部接近或直接进入病理部位，其特征在于，

所述设备还包括一束形成装置，该束形成装置使X射线或γ辐射或中子源产生的辐射粒子形成辐射粒子束，

束形成装置包括沿探头的纵轴线定向粒子束的准直器或透镜，

束形成装置至少部分地设置在探头中，

探头制成可拆卸的。

2.按照权利要求1的设备，其特征在于，它安装了来自成套设备的若干探头中的一个。

3.按照权利要求1或2的设备，其特征在于，它还包括邻近远端部设置在探头内的第二目标，用于扩散入射在第二目标的辐射，或激发第二辐射。

4.按照权利要求3的设备，其特征在于，所述远端部可从探头拆卸。

5.按照权利要求4的设备，其特征在于，探头具有成套设备中若干远端部中的一个，所述若干远端部的表面部分做成对于第二目标材料中散射和激发的放射线具有不同的放射穿透率。

6.按照权利要求4或5的设备，其特征在于，第二目标是可替换的。

7.按照权利要求1，2，4和5中的任何一项所述的设备，其特征在于，探头制成可导电的，可以将它与电凝结器连接，探头除了远端部的最远部分之外具有外侧绝缘包复层。