CN1929891A - 用于放射治疗的组织定位系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于治疗切除空腔周围的发生增生性组织病变的组织的系统。该系统包括组织固定装置，所述组织固定装置包括导管本体构件，所述导管本体构件具有近端、远端、内腔和设置在本体构件的远端附近的可扩张表面元件，可扩张表面元件具有适当的尺寸和结构以至于在扩张之后以预定的几何形状可重复地定位切除组织空腔周围的组织。在切除组织空腔内的可扩张表面元件扩张之后，位于切除空腔外面的外部放射装置可以将一定剂量的射线传送到可扩张表面元件周围的组织。

Description

用于放射治疗的组织定位系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及用于治疗增生性组织病变的系统和方法，具体地说，涉及通过定位组织和施加放射治疗乳房中的这种病变的系统和方法。
背景技术
恶性肿瘤经常通过手术切除肿瘤以除去尽可能多的肿瘤来治疗。然而，肿瘤细胞对肿瘤周围正常组织的浸润可能限制手术切除的疗效，因为可能很难或者不可能通过手术治疗浸润。放射治疗可以通过瞄准切除之后的残余肿瘤边缘而用于补充手术切除，其目标是减小其尺寸或使其稳定。放射治疗可以通过几种方法中的一种，或者方法的组合来实施，包括永久性或暂时性插种近距离放射治疗和外部射线束放射。
近距离放射治疗是指通过在肿瘤或其它增生性组织患病处或其附近插入体内的空间上受限制的放射性材料实施的放射治疗。例如，近距离放射治疗通过将放射源直接植入待治疗的组织中而进行。近距离放射治疗非常适合于下面情况：1)恶性肿瘤再生在原发肿瘤部位的初始边界的2或3cm范围内局部出现；2)放射治疗是用于控制恶性肿瘤生长的已证实的治疗方法；和3)对于恶性肿瘤存在射线剂量—反应关系，但是采用传统外部射线束放射治疗可以安全传送的剂量受到正常组织耐受性的限制。在近距离放射治疗中，射线剂量在很接近放射治疗源的位置最高，在不伤害周围正常组织的同时提供很高的肿瘤剂量。插种近距离放射治疗可以用于治疗恶性脑瘤和乳房肿瘤以及其它疾病。
Williams的名称为“Tumor Treatment(肿瘤治疗)”的美国专利No.5429582说明了一种近距离放射治疗方法和装置，其通过放射性射线杀死已切除肿瘤周围的组织中可能存在的任何癌细胞来治疗通过手术切除的肿瘤周围的组织。为了实施放射性射线，Williams提供了一种导管，其在其远端具有形成可扩张储存区的可膨胀气囊。在通过手术除去肿瘤之后，外科医生将气囊导管引入除去肿瘤之后留下的手术形成的凹穴中。然后通过将具有一种或多种放射性核素的流体经由导管中的内腔注入可扩张储存区中而使气囊膨胀。
虽然近距离放射治疗过程已经成功地治疗癌组织，但是有时候优选的是采用可选的放射治疗，包括从患者外部的放射源实施的放射治疗。例如，外部射线束放射治疗包括从患者身体外部将射线“束”集中地瞄准患者体内的目标组织。该过程没有痛苦并且经常被比喻为照射X射线的经历。
对于任何放射治疗，目标是将规定剂量的射线传送到目标组织同时将对健康组织的损害减到最小。在放射治疗领域的更新发展，例如三维适形放射治疗(3DCRT)和强度调控放射治疗(IMRT)已经通过治疗性射线束的复杂成形和瞄准提高了外部放射治疗的精确度。另外，成像技术允许描绘更复杂的计划靶区(“PTV”，PTV是指包括残余恶性肿瘤和周围健康组织边缘的组织体)。这些成像过程使用横截面成像形式，包括计算机体层摄影(CT)、核磁共振成像(MRI)、正电子发射体层摄影(PET)、单光子发射计算机体层摄影(SPECT)和入口成像以显现目标组织。治疗计划软件结合来自成像过程的解剖学细节和内科医生绘制的PTV，以使得用于对患者进行治疗的放射治疗束的数量、尺寸和形状达到最佳。治疗计划的目标是将适形射线剂量传送到PTV并且将传送到PTV外部正常组织附近的射线减到最小。
在使用中，3DCRT提供其形状“符合”目标组织区的射线束，并且通过显现和布置放射治疗束的能力，内科医生可以使目标组织的覆盖达到最大并且将正常组织的暴露减到最小。IMRT通过使用成百上千个微小调控射线束同样使射线束符合目标组织的尺寸、形状和位置，用变化的强度冲击目标组织。大量射线束治疗目标组织并且将对健康组织的损害减到最小。但是，即使是最先进的治疗过程也需要患者和目标组织被适当定位，并且在一些情况下被固定。遗憾的是，切除组织所形成的空腔的不规则表面可能使得成像技术难以确定目标组织的准确位置，即使有机会完全绘制目标区域，切除空腔周围未支承的组织也可能在治疗过程中或者在成像和治疗之间移动，特别是当治疗方案包括在几天或几周期间提供射线剂量时。
结果，仍然需要另外的方法用于以期望的准确度从外部放射源将射线传送到切除组织空腔附近的组织，并且不过度暴露周围组织。
发明内容
本发明提供了通过对切除组织空腔周围的组织进行定位并且施加外部放射治疗增生性组织病变的方法、系统和装置。该方法包括首先通过手术切除至少一部分增生性组织并且由此产生切除空腔。然后提供具有可扩张表面的组织固定装置，可扩张表面具有适当的尺寸和结构以至于在可扩张表面扩张至扩张位置之后以预定的几何形状可重复地对切除空腔周围的组织进行定位。接下来，将可扩张表面定置于切除空腔内并且使可扩张表面扩张，从而以预定的几何形状对切除空腔周围的组织进行定位。最后，对切除空腔周围的组织施加外部放射治疗。
在本发明的另一个方面中，切除空腔和位于其中的已扩张的组织固定装置可以以三维形式显现(可视化)。优选的是，本发明还可以包括施加外部射线束放射治疗、三维适形(three-dimensionalconformational)放射治疗和强度调控放射治疗中的至少一种。该方法还可以包括在治疗方案中多次重复治疗步骤。
在一个实施例中，组织固定装置的可扩张表面包括形成封闭的可扩张(可膨胀)腔室的实体(solid)可扩张表面，并且在另一个实施例中，组织固定装置为气囊导管。在另一个实施例中，在第一气囊内可以设置有第二气囊。可以采用多种介质，包括非放射性物质扩张气囊。在本发明的其它方面中，治疗材料被用于扩张气囊。治疗材料可以包括药剂，例如穿过气囊壁传输到周围组织中的化学治疗剂。在一个可选实施例中，可扩张表面由可扩张笼体形成。
在本发明的另一个方面中，可以将基准标记体设置于组织固定装置上以确定装置和周围PTV的空间位置。例如，通过确定标记体相对于治疗室坐标系统原点(例如，相对于射线束等中心或射线束源)的空间位置，可以将装置和PTV的位置与其期望位置进行比较。如果在PTV中或装置的位置中存在任何变化，就可以在分段放射开始之前对患者身体的位置、装置和/或计划射线束的方向和/或形状进行调节。基准标记体及其探测系统可以为X射线摄影成像的射线不能穿透的标记体或者将其位置发送给接收系统的无线电应答器。
本发明的另一个实施例包括用于治疗切除空腔周围的发生增生性组织病变的组织的系统。该系统包括组织固定装置，所述组织固定装置包括导管本体构件，所述导管本体构件具有近端、远端、内腔和设置在本体构件的远端附近的可扩张表面元件，可扩张表面元件具有适当的尺寸和结构以至于在扩张之后以预定的几何形状可重复地对切除组织空腔周围的组织进行定位。外部放射装置位于切除空腔外面以至于外部放射装置可以将一定剂量(辐射量)的射线传送到可扩张表面元件周围的组织。当组织固定装置位于切除组织空腔内并且扩张以对周围组织进行定位时，外部放射装置的放射准确度可以大大提高。
在另一个实施例中，本发明包括用于在乳房肿瘤切除手术之后治疗增生性组织病变的装置。该装置包括细长本体构件，所述细长本体构件具有限定出近端口的开孔近端、远端和从开孔近端延伸的内腔，细长本体构件具有适当的尺寸用于将可扩张表面元件传输到通过乳房肿瘤切除手术形成的切除空腔中。空间体由设置在本体构件的远端附近的可扩张表面元件形成，可扩张表面元件具有适当的尺寸和结构以至于在扩张之后以预定的几何形状可重复地对切除组织空腔周围的组织进行定位。可扩张表面具有适当的尺寸以填充在乳房肿瘤切除手术过程中形成于乳房中的组织空腔，以对周围组织进行定位并且允许外部放射源准确地传送一定剂量的射线。
附图说明
阅读下面结合附图进行的详细说明将可以更完全地理解本发明：
图1显示了包括外部放射源和组织定位装置的本发明的系统；
图2显示了可以用于图1所示系统中的组织定位装置的一个实施例；
图3显示了可以用于图1所示系统中的组织定位装置的另一个实施例；
图3A显示了图3所示装置的横截面图；
图4显示了可以用于图1所示系统中的组织定位装置的另一个实施例；
图5A显示了可以用于图1所示系统中的组织定位装置的另一个实施例；
图5B显示了位于扩张位置中的图5A所示装置；
图6A显示了可以用于图1所示系统中的组织定位装置的另一个实施例；
图6B显示了位于扩张位置中的图6A所示装置；
图7显示了可以用于图1所示系统中的组织定位装置的另一个实施例；和
图8显示了可以用于图1所示系统中的组织定位装置的另一个实施例。
具体实施方式
本发明提供用于通过下面方式治疗增生性组织病变，如乳房恶性肿瘤的系统和方法，即通过手术切除至少一部分增生性组织以产生切除空腔，然后进行残余肿瘤边缘的外部放射治疗。为了提高放射治疗的准确度，这里提供组织固定装置以定位和/或稳定切除空腔周围的组织。
外部放射治疗依赖于精确的成像和/或瞄准技术，并且目标组织的任何运动都可能引起错误。患者的定位通常很关键并且要采取很大的措施来定位和固定患者，例如包括标记患者的皮肤和使用泡沫身体模型。甚至在患者被固定后，目标组织的移动仍然会带来问题，例如包括因为患者的呼吸而产生的组织移动和分段放射治疗之间患者身体定位的不一致性。
组织空腔带来更大的困难，因为空腔周围的组织通常是软而不规则的组织，其缺乏通常由附近组织提供的支承。因此，空腔壁，包括残余肿瘤边缘，的不规则表面难以成像。可能由患者的轻微运动导致的空腔周围组织的不可预知的移动可能进一步使治疗过程变得复杂并且导致目标组织的不可接受的运动。例如，如果目标组织在显现之后但是在放射治疗之前改变位置，那么移动的组织可能导致射线束碰到根本上健康的组织。结果，残余肿瘤边缘可能基本上未得到治疗，而健康组织可能受到治疗的损害。本发明通过提供一种组织定位装置克服这些现有技术中的问题，所述装置可以插入切除空腔并且扩张以至于以预定的几何形状对周围组织进行定位。本发明的方法同样通过将组织定位在确定的表面上而方便组织成像。
图1显示了本发明的一个实施例，其包括用于治疗切除空腔周围的发生增生性组织病变的组织的系统。该系统包括组织固定装置10，所述组织固定装置包括具有近端14、远端16、内腔18(未示出)和可扩张(可膨胀)表面元件20的导管本体构件12。优选的是，可扩张表面元件20设置在导管本体构件12的远端16附近并且具有适当的尺寸和结构以至于在扩张之后以预定的几何形状可重复地对切除组织空腔周围的组织进行定位。系统还包括位于切除空腔外面的外部放射装置22以至于外部放射装置22可以将一定剂量的射线传送到可扩张表面元件20周围的组织。外部放射装置22可以是本领域所公知或以后改进的任何外部放射源，然而，在本发明的优选实施例中，采用的是精确瞄准的放射源，如3DCRT和IMRT中所使用的放射源。如图1中所示，组织固定装置10可以位于切除组织空腔24内，在该实例中位于乳房肿瘤切除手术之后的患者的乳房内，并且扩张以对周围组织进行定位使得外部放射装置22的射线束26的剂量可以准确地传送。
图2至图8显示了可以用于本发明系统中的组织定位装置10的示例性实施例。图2显示了组织定位装置10的基本设计，其包括细长本体构件12，所述本体构件具有从近端口28延伸至膨胀孔30的内腔18。膨胀孔30穿过本体构件12的侧壁形成并且与内腔18相交。由可扩张表面20形成的空间体32在管形本体12的远端16附近附接于管形本体12上。空间体32的内部与近端口28流体连通。
装置10的可扩张表面20可以由可膨胀气囊形成。可以理解，术语“气囊”用于包括可以但并非必须由弹性材料构成的可扩张(可膨胀)装置。本发明的气囊可以包括各种气囊或设计用于手术导管的其它可扩张装置。气囊可以通过经由本体12将膨胀材料注入气囊中而扩张，并且优选的是，膨胀材料包括非放射性液体或气体。作为选择，膨胀材料为治疗材料，例如，在气囊还被用于提供如Williams等人的美国专利No.5611923和No.5931774中所提供的插种近距离放射治疗的情况下为放射性治疗材料，上述两篇专利文献在此被引作参考。
在一个实施例中，气囊由实体(固体)材料构成，所述材料基本上不能被可能填充气囊的治疗流体的活性成分渗透，并且也不能被体液，例如血液、脑脊髓液等渗透。不可渗透的气囊可以与放射性治疗流体结合使用以防止放射性材料流出治疗装置并且污染手术区域或患者组织。
在另一个实施例中，气囊可以被治疗流体渗透并且允许治疗流体通过装置10进入体腔或空腔。在治疗流体为药剂，例如必须接触组织以生效的化学治疗剂时，可渗透气囊非常有用。Williams等人的美国专利No.5611923和No.5931774公开了示例性的可渗透气囊和治疗物质。在本发明的方法中也可以使用半渗透气囊。例如，能够防止放射性材料穿过气囊壁通过的半渗透材料可以用于容纳治疗流体，其中某些流体成分可以通过薄膜，而治疗流体的放射性成分留在气囊内。
尽管气囊和本体构件12可以以多种方式配合，在一些实施例中，气囊在气囊本体上基本上为单点的位置上或者在其单侧上与本体构件12配合。这种附接允许气囊(例如，球形气囊)在一定范围的膨胀体积上保持基本上恒定的(例如，球形)形状。也就是说，气囊不会因为与本体构件附接的多个附接点而在形状上受到限制，就像，例如用于Foley导管的气囊通常会出现的情况那样。在其它实施例中，气囊在气囊本体上的多个点处与本体构件附接，同时允许气囊在一定范围的膨胀尺寸上保持恒定的形状。例如，如果本体构件包括在气囊扩张或收缩时允许本体构件调节长度的扩张元件(例如，可滑动接合元件)，同时在气囊本体上的远端和近端点处与本体构件附接的气囊就可以在膨胀后不受限制。在一定范围的膨胀体积上保持基本上恒定的形状的气囊允许外科医生选择气囊，而更少地担心空腔的尺寸。
装置10的本体构件12提供将可扩张表面20定位在切除组织空腔内的手段并且提供用于传输膨胀材料(如果使用)的路径。尽管图中所示的示例性本体构件具有管形结构，但是本领域的技术人员将可以认识到，本体构件12可以具有多种形状和尺寸。适合用于本发明中的本体构件可以包括本领域所公知的导管。尽管本体构件12可以由多种材料构成，但是在一个实施例中，本体构件材料为硅胶，优选的是至少一定程度上射线不能穿透的硅胶，由此方便在插入装置10之后进行本体构件12的X射线定位。本体构件12还可以包括用于与治疗流体容器和气囊附接的传统连接器，以及其它装置，例如用于使本体构件符合患者身体轮廓的直角装置。
装置10在患者体内的位置还可以利用基准标记体60(fiducialmarker)来确定。通过在装置上(例如，在可扩张表面构件20上或本体构件12上)设置标记体，使用者可以确定装置和周围目标组织的空间位置。空间数据可以用于通过调节治疗椅上患者身体的位置或者通过改变放射治疗束的形状和方向而修正目标组织位置中的错误。在下面将更详细地说明基准标记体。
装置10还可以包括多种设计用于方便组织定位的可选实施例。例如，装置10可以包括多个空间体，以及用于符合和成形切除空腔的多种形状。另外，可扩张表面可以通过各种方式设置于管形本体构件12上并且与其配合以方便将可扩张表面放置在组织空腔内。可扩张表面还可以用于允许将治疗材料传输给空腔周围的组织。
本发明还设计了多个气囊的使用，例如如图3和图4中所示的双壁结构。这种气囊可以包括，例如不可渗透的内壁和可渗透的外壁。在该实施例中，内部气囊可以填充，例如放射性治疗流体，而外部气囊(即，内部和外部气囊壁之间的空间)填充化学治疗流体。该实施例允许采用单个装置实施多个治疗方式(例如，化学治疗、近距离放射治疗和外部放射)。在该双壁气囊实施例中可以同时或者在治疗过程中的不同时间采用两种治疗流体使两个气囊膨胀。内部气囊的膨胀可以在外部气囊上提供压力，这可以导致外部气囊扩张，或者可以压迫或推动内部和外部气囊壁之间空间内的流体穿过多孔性外部气囊的薄膜。高等级气囊，例如三壁气囊也可以用于本发明的装置中。图3显示了装置10的实施例，其带有包围内部空间体32并且由第二可扩张表面36形成的第二空间体34。第二空间体与第二膨胀孔38和第二近端口40流体连通。本体12还包括从近端口40延伸至膨胀孔38的第二内腔42。图3A显示了内腔18和第二内腔42。
如图4中所示，可扩张表面可以包括多种形状。例如，基本上为球形的可扩张表面可以用于填充并且制造成符合通常为球形的空腔，同时优选的是使用细长可扩张表面对细长体腔周围的组织进行定位。图4显示了示例性的细长可扩张表面。在一些情况下，可能期望使用其形状不同于切除空腔的可扩张表面以至于在扩张时可扩张表面对部分空腔壁施加增大的相对压力，例如对问题区域施加压力。本领域的技术人员将可以认识到，内部和外部可扩张表面20、36可以取决于初始切除空腔的形状和所期望的适应可扩张表面之后的空腔形状而形成多种形状，作为非限制性实例包括立方体、平行六面体、圆柱体、四面体、柱体、不规则形状或其组合。
在图5A和图5B中，显示了其非扩张和扩张形式中的装置10的另一个实施例。装置10包括细长柔性管形本体12，所述本体具有至少一个从近端延伸其长度至远端的内腔18。本体构件12侧壁中的开孔形成一个或多个提供内腔18与空间体32之间流体连通的膨胀孔30。可扩张表面20可以通过将可扩张表面20的近端和远端44、46粘合到管形本体12上而与管形本体构件12附接。如图4B中所示，将膨胀材料注入导管本体12的近端将迫使膨胀材料通过内腔18流出膨胀孔30并且填充可扩张表面20内的空间体32，由此使可扩张表面20膨胀。
在图6A中显示了另一个实施例的装置10，其具有位于管形本体12的内腔18内的可扩张表面20。在该实施例中，内腔18延伸本体12的整个长度并且可扩张表面20在本体12的远端16固定附接。当通过内腔18注入膨胀材料时，可扩张表面20从管形本体12向外扩张，如图6B中所示。该装置对于定位球形组织空腔周围的组织特别有利，因为可扩张表面可以在一定范围的体积上保持通常为球形的形状。另外，当装置10的本体构件12在扩张之前位于体腔附近时，图6A、图6B所示的实施例可能很理想。
可扩张表面20可以由多种结构形成，包括笼体48，如图7中所示。与其它实施例相似，装置10包括本体构件12和可扩张表面20，但是可扩张表面20由位于本体构件12远端附近的笼体48形成。优选的是，笼体48由形状记忆金属，例如镍钛诺形成，或由合适的塑料，例如可扩张的聚乙烯笼体形成。在使用中，笼体可以形成期望的形状以符合特定的切除空腔，可以收缩用于传输到体内的目标位置，然后扩张以导致手术切除区域周围的组织呈现合适的形状。
图8显示了装置10的一个优选实施例的透视图，其包括本体构件12和可扩张表面20。装置包括在本体构件12的远端附近与其附接的内部(未示出)和外部可扩张表面20、36。本体构件12包括第一和第二内腔和位于近端的控制手柄50用于在体腔内定位装置。近端口28、40提供膨胀材料和/或治疗材料的入口。
在一些实施例中，本发明的装置以装配前的形式提供，也就是说需要在手术插入过程之前装配部件。然而，在某些实施例中，本发明的装置构成为允许，例如外科医生进行部件的模块化装配。因此，例如，治疗流体容器可以设置有适合于连接大量导管中任一导管的元件。连接元件可以为，例如用于实现部件，如导管、注射孔等之间连接的本领域所公知的任何元件。示例性连接器包括路厄连接器等。在该实施例中，可以提供多种导管和气囊，其中每个都适合于与治疗流体容器轻松连接。外科医生于是可以选择可扩张表面(例如，气囊)的适当尺寸和形状用于治疗特定的增生性病变，而不需要提供几个治疗流体容器。导管和气囊可以根据手术前化验(例如，X射线、MRI等)的结果进行选择，或者可以在手术过程中基于对目标空腔(例如，由肿瘤切除产生的手术空腔)的观察进行选择。当外科医生选择到合适的气囊(例如，具有适合于放入体腔的尺寸和形状的气囊)时，然后可以将导管和气囊与预先选择的治疗流体容器附接，由此装配治疗装置。
本发明的方法可以用于治疗多种增生性组织病变，包括恶性乳房和脑瘤。很多乳房癌患者是乳房保留手术，也称为乳房肿瘤切除手术的候选人，这是一种通常在早期较小的肿瘤上进行的手术。在乳房保留手术之后可以进行放射治疗以减小初始肿瘤部位附近复发的可能性。为作用区域提供较强的直接剂量可以破坏残余的癌细胞并且有助于防止这种复发。
手术和放射治疗还是在身体其它区域产生的恶性肿瘤，例如脑瘤的标准治疗方法。手术的目的是除去尽可能多的肿瘤，而不损害关键脑组织。除去整个恶性肿瘤的能力受其浸润附近正常组织的趋势的限制。部分切除减小了将要通过放射疗法进行治疗的肿瘤量，并且在一些情况下，通过减小脑部压力帮助缓解症状。
用于治疗上述以及其它恶性肿瘤的根据本发明的方法首先通过手术切除肿瘤部位以除去至少一部分癌肿瘤并且产生切除空腔。在肿瘤切除之后，将装置10放入肿瘤切除空腔中。这可以在封闭手术部位之前进行，使得外科医生通过内部操作放置装置，或者作为选择，一旦患者已经从手术中充分地恢复之后，就可以将装置10插入。在后一种情况下，可以产生新的切口用于引入装置10。无论为哪种情况，然后使可扩张表面20在切除组织空腔内扩张，优选的是，所述可扩张表面具有适当的尺寸和结构以至于以预定的几何形状可重复地对切除空腔周围的组织进行定位。如果可扩张表面20由气囊形成，就可以通过经由内腔18将膨胀材料传输到气囊中以扩张气囊而使气囊扩张。
可扩张表面20可以选择为在扩张之后可扩张表面20压缩正在治疗的组织，或者周围组织。因此，如果可扩张表面20为气囊，就可以将其选择为具有期望的尺寸并且可以调节注入材料的数量以使气囊膨胀至期望的尺寸。在膨胀时，优选的是，可扩张表面20占据至少大约4cm3的体积，甚至更优选的是，它能够占据至少大约35cm3的体积。优选的是，膨胀体积在35cm3到150cm3之间。通常，在收缩时，气囊应该具有很小的轮廓，例如很小的尺寸以允许轻松放入患者体内并且从中取出，并且使在期望的操作位置放置和取出气囊所需的手术切口的尺寸减到最小。
在装置10扩张(膨胀)后，它支承组织空腔周围的组织并且减小组织移动。另外，可扩张表面20可以以预定的几何形状对组织进行定位。例如，球形可扩张表面可以以通常为球形的形状定位组织空腔周围的组织。在组织定位之后，可以提供确定的表面使得可以更准确地将射线传送到先前不规则的组织空腔壁。另外，装置10帮助减小由组织运动引起的治疗过程中的错误。由装置10提供的定位和稳定通过方便按剂量传送射线和提高其准确度而大大提高了放射治疗的有效性。其结果是获得使射线集中于目标组织上并且帮助保护周围健康组织的治疗方法。
在传送射线之前，但是在扩张可扩张表面之后，优选的是，可以采用成像装置，作为非限制性实例包括X射线、MRI、CT扫描、PET、SPECT及其组合显现装置10和周围组织。这些成像装置提供装置10和周围组织的图像以帮助计划外部放射治疗。为了帮助显现，装置10可以由在成像过程中突显可扩张表面20的材料构成，例如可扩张表面可以由射线不能穿透的材料构成。作为选择，可以使用射线能够穿透的材料，使得组织成像不会受到可扩张表面的妨碍。无论为哪个实施例，可以采用诊断造影剂使可扩张表面膨胀，包括射线吸收性材料，例如空气、水或对比剂。
在外部放射治疗，例如3DCRT和IMRT的情况下，成像过程提供残余组织边缘的图并且帮助瞄准用于按剂量传送射线的组织。然后使用射线束将非常精确的射线剂量传送到目标组织。采用装置10对切除空腔周围的组织进行定位，目标组织(在体内)移动并因此使计划射线偏离PTV并且不必要地损害健康组织的危险更小。
一些治疗方案需要在几天或几周期间反复按剂量传送射线，并且装置10可以用于这类情况以重复定位切除组织空腔周围的组织。例如，在从外部源传送射线之后，收缩可扩张表面。尽管可以在收缩步骤之后将装置10取出，但是优选的是，在放射治疗之间将装置留在组织空腔内。当要传送后面的放射治疗时，可以扩张可扩张表面并且可以重新定位附近组织用于实施另一个成像步骤和/或射线剂量。这些步骤可以在治疗方案期间根据需要重复。作为选择，可以在整个放射治疗过程中将装置留在组织空腔内并且保持在通常恒定的扩张和/或膨胀体积。
本发明的另一个实施例包括提供关于装置相对于治疗室坐标系统原点(例如，射线传送装置的等中心或射线束源位置)的空间位置的实时无线信息的基准标记体。空间位置数据可以用于修正目标体位置中的错误。例如，通过调节治疗椅上患者的身体位置和/或改变放射治疗束的形状和方向以修正改变的PTV位置。优选的是，实时无线反馈允许在实施每个分段放射之前修正位置错误。基准标记体还可以为使用者提供更准确的PTV位置并且由此允许PTV内更大的正常组织保护和更小的正常组织边缘。优选的是，基准标记体及其探测系统是X射线摄影(例如，荧光检查)成像的射线不能穿透的标记体或者将其位置发送给接收系统的无线电应答器。示例性基准标记体是由华盛顿州西雅图市的CalypsoMedical Technologies公司制造的Beacon Transponder。
在装置10上设置定位基准标记体60提供优于将这种标记体设置在其它位置(例如，设置在肿瘤内)的优势。例如，通过将基准标记体放置在可扩张表面构件20上，可以精确地确定可扩张表面的位置并且可以调节扩张量。另外，设置在装置10外面的标记体可以用于描绘周围目标组织(又称为PTV)。将标记体设置在装置上的另一个好处是标记体不需要单独的插入步骤。而且，当取出装置时，也将取出标记体，由此确保在治疗结束时外部物体不会永久留在患者体内。
除了外部放射之外，其它治疗可以补充本发明的方法。在一个实施例中，通过经由本体构件12将放射源传输到可扩张表面20中以至从内部照射切除空腔而将近距离放射治疗与本发明的外部放射治疗相结合。在Winkler等人的美国专利No.6413204中公开了一种近距离放射治疗过程，其共同转让给本受让人并且在此被引作参考。其它治疗可以包括将治疗材料，例如化学治疗剂，或射线增强材料供应给切除空腔周围的组织。在一个实施例中，可以通过由可渗透的亲水聚合物构成的可扩张表面的壁传输治疗材料，如Winkler的美国专利No.6200257中公开的那样，其共同转让给本受让人并且在此被引作参考。
作为选择，治疗材料可以与可扩张表面配合使得在插入装置10之后可扩张表面20将治疗材料传输给周围组织。治疗材料可以从可扩张表面20扩散到组织中和/或治疗材料可以在可扩张表面压在切除空腔壁上并且接触组织时进行传输。在另一个实施例中，可以只在一部分可扩张表面上设置治疗材料。不管采用哪种传输方法，作为非限制性实例，治疗材料可以包括化学治疗剂、抗肿瘤剂、血管生成抑制剂、免疫调节剂、激素剂、免疫治疗剂、抗生素、射线敏化剂及其组合。
本领域的普通技术人员将会基于上述实施例认识到本发明的其它特征和优势。因此，除非在所附权利要求书中指出，本发明不限于已经特别显示和说明的内容。这里引用的任何出版物和参考文献其全部内容都特别在此被引作参考。

Claims (42)

1、一种治疗增生性组织病变的方法，包括：
(a)手术切除至少一部分增生性组织并且由此产生切除空腔；
(b)提供具有可扩张表面的组织固定装置，所述可扩张表面的尺寸和结构被设置成使之适于在可扩张表面扩张至扩张位置之后以预定的几何形状可重复地对切除空腔周围的组织进行定位；
(c)安置组织固定装置，使得可扩张表面位于切除空腔内；
(d)使可扩张表面扩张，从而以预定的几何形状对切除空腔周围的组织进行定位；
(e)对切除空腔周围的组织施加外部放射治疗。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，组织固定装置的可扩张表面包括形成封闭的可扩张腔室的实体可扩张表面。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，组织固定装置为气囊导管。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在第一气囊内设置有第二气囊。
5、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用于扩张气囊的介质由非放射性物质构成。
6、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，治疗材料布置在实体可扩张表面的外表面上。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，治疗材料只布置在实体可扩张表面的一部分外表面上。
8、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，实体可扩张表面是射线穿透性的。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基准标记体设置在组织固定装置上。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基准标记体不可被射线穿透，并且通过X射线摄影提供成像。
11、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基准标记体是信号应答器，其信号由接收器读取和译释。
12、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基准标记体设置在实体可扩张表面上。
13、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，可扩张表面由具有预定渗透性的可扩张亲水聚合物薄膜形成。
14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在安置组织固定装置的步骤之后，治疗材料通过可扩张亲水聚合物薄膜扩散。
15、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，可扩张表面由可扩张笼体形成。
16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，可扩张笼体由形状记忆材料构成。
17、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，扩张步骤使可扩张表面扩张，以使其基本上填充切除空腔的体积并且压在切除空腔的壁上。
18、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，手术切除步骤在乳房肿瘤切除手术过程中进行。
19、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在施加外部放射治疗的步骤之前，切除空腔和位于切除空腔内的组织固定装置以三维形式可视化。
20、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，外部放射治疗为外部射线束放射治疗。
21、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，外部放射治疗为三维适形放射治疗。
22、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，外部放射治疗为强度调控放射治疗。
23、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，可扩张表面在放射治疗的整个过程中保持在膨胀状态中。
24、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在施加外部放射治疗的第一段放射之后收缩可扩张表面。
25、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，可扩张表面第二次扩张，以对切除空腔周围的组织进行定位。
26、根据权利要求25所述的方法，其特征在于，在可扩张表面第二次扩张之后施加外部放射治疗的第二段放射。
27、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
从手术切除空腔中取出组织固定装置；
将具有可扩张表面的组织固定装置插入切除空腔内；和
使可扩张表面扩张，从而以预定的几何形状对切除空腔周围的组织进行定位。
28、一种用于治疗切除空腔周围的发生增生性组织病变的组织的系统，包括：
组织固定装置，其包括导管本体构件，所述导管本体构件具有近端、远端、内腔和设置在本体构件的远端附近的可扩张表面元件，可扩张表面元件的尺寸和结构被设置成使之适于在扩张之后以预定的几何形状可重复地定位切除组织空腔周围的组织；和
外部放射装置，其位于切除空腔外面，以使外部放射装置可以将一定剂量的射线传送到可扩张表面元件周围的组织，
其中，组织固定装置适于被置于切除组织空腔内并且扩张以对周围组织进行定位，从而可以从外部放射装置准确地传送射线束。
29、根据权利要求28所述的系统，其特征在于，可扩张表面元件为实体可扩张表面，其内的空间体为封闭的可扩张腔室，并且可扩张表面元件为射线穿透性壁。
30、根据权利要求29所述的系统，其特征在于，用于扩张可扩张表面元件的介质由非放射性气体构成。
31、根据权利要求28所述的系统，其特征在于，可扩张表面由可扩张笼体形成。
32、根据权利要求31所述的系统，其特征在于，可扩张笼体由形状记忆材料构成。
33、根据权利要求28所述的系统，其特征在于，切除空腔在乳房肿瘤切除手术过程中形成。
34、根据权利要求28所述的系统，其特征在于，外部放射装置为外部射线束放射装置。
35、根据权利要求28所述的系统，其特征在于，外部放射装置为三维适形放射治疗装置。
36、根据权利要求28所述的系统，其特征在于，外部放射装置为强度调控放射治疗装置。
37、根据权利要求28所述的系统，其特征在于，基准标记体设置在组织固定装置上。
38、一种用于在乳房肿瘤切除手术之后治疗增生性组织病变的装置，包括：
细长本体构件，其具有限定出近端口的开孔近端、远端和从开孔近端延伸的内腔，细长本体构件的尺寸被设置成使之适于将可扩张表面元件传输到通过乳房肿瘤切除手术形成的切除空腔中；
空间体，其由设置在本体构件的远端附近的可扩张表面元件限定，可扩张表面元件的尺寸和结构被设置成使之适于在扩张之后以预定的几何形状可重复地定位切除组织空腔周围的组织；
其中，可扩张表面的尺寸被设置成使之适于填充在乳房肿瘤切除手术过程中形成于乳房中的组织空腔，以对周围组织进行定位并且允许外部放射装置准确地传送一定剂量的射线。
39、根据权利要求38所述的装置，其特征在于，基准标记体设置在组织固定装置上。
40、根据权利要求39所述的装置，其特征在于，基准标记体不可被射线穿透，并且通过X射线摄影提供成像。
41、根据权利要求39所述的装置，其特征在于，基准标记体是信号应答器，其信号由接收器读取和译释。
42、根据权利要求38所述的装置，其特征在于，基准标记体设置在可扩张表面元件上。
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