DE60015717T2

DE60015717T2 - Radioaktive brachytherapiequelle und material und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60015717T2
Application number: DE60015717T
Authority: DE
Inventors: Robert Dennis SCHAART
Original assignee: Nucletron Operations BV
Current assignee: Nucletron Operations BV
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: US7311655B2; ATE281873T1; EP1128872B1; EP1128872A1; US6554756B1; DE60015717D1; WO2001019456A1; AU7458700A; US20030171638A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Herstellung eines Materials einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eingekapselte radioaktive Strahlungsquellen für die Brachytherapie mit einem Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der Begriff Brachytherapie, wie er hierin verwendet wird, ist als eine Therapie definiert, die an Säugetieren durchgeführt wird, in welche radioaktive Strahlungsquellen in die Nähe von zu behandelndem Gewebe gebracht werden. Herkömmlicherweise war das zu behandelnde Gewebe hauptsächlich von Krebs betroffenes Gewebe. Seit den frühen 1990ern begann ein neues Feld Brachytherapie zu verwenden, nämlich die endovaskuläre Brachytherapie von Blutgefäßen, die einer Angioplastie unterzogen wurden. Es wurde entdeckt, dass die Bestrahlung der Angioplastiestelle vor, während oder nach der Durchführung der Angioplastie signifikant die Restenosierung der Stelle verringern kann. Restenosierung ist der Wiederverschluss eines Gefäßes aufgrund von Gewebewachstum und Blutgefäßumgestaltung nach dem Angioplastieverfahren. Endovaskuläre Brachytherapie wurde in Bertrand, O.F. et al.; Intravascular radiation therapy in atherosclerotic disease: promises and premises; European Heart Journal, (1997) 18, S. 1385–1395; Diamond, D.A. et al.; The Role of Radiation Therapy in the Management of Vascular Restenosis. Part II. Radiation Techniques and Results; JVIR (1998)9, S. 389–400; Baumgart, D. et al.; Die intravasale Strahlenbehandlung zur kombinierten Therapie und Prävention der Restenosierung; Herz 1977; 22:335- 346 (Nr. 6); Balter, S.; Endovascular Brachytherapy: Physics and Technology; Catheterization and Cardiovascular Diagnosis 45:292–298 (1998) and Nath, R. et al.; Intravascular brachytherapy physics: Report of the AAPM Radiation Therapy Committee Task group No. 60; Med. Phys. 26(2), February 1999, S. 119–152, Ron Waksman (ed): Vascular Brachytherapy, Second Edition, Future Publishing Company, Inc, 1999, Armonk, NY and Waksman, R. et al.: Vascular Brachytherapy, Nucletron B.V., 1996, Veenendaal, Niederlande, beschrieben.
In verschiedenen Anwendungen der Brachytherapie wird eine radioaktive Strahlenquelle für die Brachytherapie in die Nähe des zu behandelnden Gewebes durch eine röhrenförmige Vorrichtung, wie etwa einem Katheter, gebracht. Eine derartige röhrenförmige Vorrichtung ist ebenfalls als ein Führungsrohr bekannt.
Radioaktive Strahlungsquellen für die Brachytherapie wurden in einer Anzahl von Patenten und anderen Literaturstellen beschrieben. Eine beispielhafte Ausführungsform einer derartigen Beschreibung ist bekannt aus dem US Patent Nr. 4,861,520. Die darin beschrieben Strahlungsquelle umfasst eine Stahlkapsel. Eine Öffnung der Kapsel wird an einen Zapfen geschweißt. Der Zapfen wiederum wird an ein Stahlkabel geschweißt. Innerhalb der Kapsel ist eine Anzahl von Pellets aus radioaktivem Iridium-192 vorhanden.
Eine andere beispielhafte Ausführungsform einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie kann im US Patent Nr. 5,084,001 gefunden werden. Darin wird eine relativ reine Platinleitung gezeigt und beschrieben mit einem stäbchenförmigen Teil aus Iridium-192 nahe eines ihrer Enden, vollständig eingekapselt durch das Platin.
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie wird in der internationalen Patentanmeldung WO 94/25106 gezeigt und beschrieben. Darin wird eine Nickel-Titanleitung mit einer länglichen, axial gerichteten Vertiefung an einer Spitze gezeigt und beschrieben. Die Vertiefung ist mit einer Anzahl von Iridium-192 Kugeln gefüllt.
Noch eine weitere Ausführungsform einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie wird in der internationalen Patentanmeldung WO 92/00776 gezeigt und beschrieben. Darin wird eine Strahlungsquelle vergleichbar zu der Strahlungsquelle gezeigt in US 4,861,520 gezeigt und beschrieben, jedoch mit einem einzelnen verlängerten Stäbchen von radioaktivem Material anstelle einer Anzahl von Pellets.
Weitere Ausführungsformen von radioaktiven Strahlungsquellen für die Brachytherapie sind in dem Register der Vereinigten Staaten für radioaktive versiegelte Strahlungsquellen und Vorrichtungen gezeigt und beschrieben. Das Register kann über das Internet über die Netzseite http://www.hsrd.ornl.gov/nrc/ssdr/ssdrindj.htm#J.K eingesehen werden.
Die Registrierungsnummer LA-0557-S-102-S beschreibt eine Iridiumleitung, eingekapselt mit einer 3 Mikron Titanbeschichtung. Die Titanbeschichtung bildet eine harte (flexible) Schale um den Ir-192 Draht. Der Ir-192 Draht wird innerhalb einer Nickel/Titanröhre angeordnet und versiegelt, die eine Aushöhlung hat, gebildet durch einen Nickel-Titandraht, der durch die gesamte Länge der Röhre verläuft und kurz vor den letzten 32 mm aufhört. Dies bildet eine Aushöhlung, die den 30 mm langen Ir-192 Draht aufnimmt. Der Hauptdraht wird an das distale Ende der Röhre geschweißt, um eine dichte Versiegelung zu bilden. Der Ir-192 Draht wird in der innerhalb der Röhre erzeugten Aushöhlung angeordnet und das proximale Ende der Röhre wird verschweißt, um den Ir-192 Draht fest einzukapseln.
Die Registrierungsnummer LA-0760-S-102-S beschreibt und zeigt ein 10 mm langes Ir-192-Korn, das fest in einen massiven Titan/Nickeldraht eingekapselt ist. Das Ir-192-Korn wird in ein Loch eingefügt, das in ein Ende des Titan/Nickeldrahts gebohrt ist.
Die Registrierungsnummer LA-0760-S-105-S beschreibt und zeigt eine P-32 Strahlungsquelle. Ein dünner Film von P-32 wird in einer Trägerröhre abgeschieden. Die Trägerröhre wird in eine zylindrische Aushöhlung an einem Ende einer Nickel/Titanröhre eingefügt, welche an einen Nickel/Titandraht geschweißt wurde. Ein Wolframdrahtmarker wird in die Röhre an dem distalen Ende der Trägerröhre eingefügt. Ein Nickel-Titanzapfen wird in die distale Spitze der Röhrenausfüllung eingefügt und dann verschweißt, um eine Versiegelung zu bilden.
Das Handbook of Vascular Brachytherapy, ed. Ron Waksman and Patrick W. Serruys, Martin Dunitz Ltd, 1998, London zeigt auf den Seiten 489–497 ein Zufuhrsystem für eine Strahlungsquelle für die Brachytherapie, in welchem ein „Zug" von verschiedenen eingekapselten zylindrischen Miniaturstrahlungsquellen, die Sr-90/Y-90 enthalten, an eine Angioplastiestelle durch einen Katheter mittels einer Flüssigkeit zugeführt wird.
Die Registrierungsnummer NR-569-S-101-S beschreibt und zeigt eingekapselte radioaktive Goldkörner. Jedes zylindrische Korn enthält einen Stab aus Gold, welcher in eine Platinhülse eingeschlossen ist.
Die Registrierungsnummer GA-1061-S-101-S beschreibt und zeigt eine röhrenartige Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle wird durch zentrale Anordnung eines Platin-Iridiummarkers auf der äußeren Oberfläche einer inneren Röhre aus Titan in medizinischer Reinheit, gefolgt durch eine Schicht von Pd-103, homogen suspendiert in einer wasserunlöslichen organischen Polymermatrix, aufgebaut. Die Strahlungsquelle wird durch Aufschieben einer äußeren Röhre über die innere Röhre und Laserverschweißen beider Enden eingekapselt.
Die Registrierungsnummer NR-187-S-103-S beschreibt und zeigt ein Substrat mit entweder darauf absorbierten Jod-125 oder Cäsium-131 oder Palladium-103 in flüssiger Form. Substrate für Iod können Stäbchen oder Bälle aus Kohlenstoff, Polytyrosin oder eines Anionaustauscherharzes sein. Ebenfalls wird ein festes Stück aus Samarium-145 beschrieben. Das Strahlungsquellenmaterial wird in einer zylindrischen doppelwandigen Titankapsel eingekapselt und durch Laserschweißen versiegelt.
Die Registrierungsnummer IL-136-S-338-S beschreibt und zeigt Iod-125, absorbiert an einem festen Silberstab und eingekapselt in eine zylindrische Titankapsel.
Die Registrierungsnummer IL-136-S-337-S beschreibt und zeigt Jod-125 absorbiert auf Ionenaustauscherharzkugeln und eingekapselt in eine zylindrische Titankapsel.
Die Registrierungsnummer CA0510S126S beschreibt und zeigt Palladium-103, das auf ein metallisches Substrat elektroplattiert oder auf Ionenaustauscherperlen absorbiert ist. Das aktive Element wird dann in einer Titankapsel angeordnet, welche dann in ihren Enden verschweißt wird, um den Behälter zu vervollständigen.
In Abhängigkeit von dem zu bestrahlenden Gewebe muss eine Auswahl eines radioaktiven Isotops erfolgen, das in der radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie verwendet wird.
Die vorher beschriebenen und praktisch verwendeten Strahlungsquellen können eine Vielzahl von Isotopen verwenden. Noch weitere potentielle Isotope werden in dem US Patent Nr. 5,342,283 beschrieben. Eine beachtliche Anzahl von Tabellen zeigt verschiedene erwünschte Beta- der Gamma-Strahlungsabgaben, welche Isotope welcher Elemente derartige erwünschte Strahlung erzeugen. Das Patent ist auf die Beschichtung eines ersten Materials mit einer oder mehreren Schichten eines zweiten usw. Materials/ien gerichtet.
Das US Patent Nr. 5,302,369 zeigt ein Verfahren für die Herstellung von Glaskugeln, die ein radioaktives Isotop enthalten. Die Glaskugeln haben Durchmesser zwischen 5 und 75 Mikron. Zuerst werden die Glaskugeln derartig hergestellt, dass sie einen Vorläufer des erwünschten radioaktiven Isotops enthalten. Danach werden die Glaskugeln durch Neutronenstrahlung bestrahlt, um den Vorläufer in das erwünschte radioaktive Isotop umzuwandeln. Andere in den Glaskugeln enthaltende Elemente werden aus der Gruppe bestehend aus den Elementen ausgewählt, die während Neutronenbestrahlung nicht radioaktiv werden, und Elementen, die eine Halbwertszeit haben, die ausreichend kurz ist, so dass die anderen Elemente zusammen keine signifikante Menge an Beta- oder Gamma-Strahlung zum Zeitpunkt der Verabreichung der Strahlung emittieren.
Materialien einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie für das Einfügen in eine radioaktive Strahlungsquelle für die Brachytherapie können verschiedene Formen haben. Gut bekannt aus den vorher beschriebenen Quellen sind Kugeln, Mikrokugeln, Stäbchen, Pellets, zylindrische Formen, kurze Stäbchen, Perlen. Ferner sind ellipsoidförmige und linsenförmige Formen bekannt.
Bei der endovalskulären Brachytherapie, insbesondere für koronare Anwendungen, ist eine eingekapselte radioaktive Strahlungsquelle für die Brachytherapie erwünscht, die durch enge Kurven gelenkt werden kann ohne fest zu hängen oder einen Katheter oder eine Gefäßwand zu durchstechen. Eine derartige Strahlungsquelle ist bevorzugt nicht größer im Durchmesser als etwa 1 mm. Konsequenterweise sollte die spezifische Aktivität, d.h. die Aktivität pro Masseeinheit des Materials einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie ausreichend hoch sein, um den Aufbau einer dünnen Strahlungsquelle mit einer ausreichend hohen Strahlungsquellenstärke zu ermöglichen, um die Behandlungszeiten auf bevorzugt nicht mehr als einige Minuten zu begrenzen. Ferner kann wenigstens für bestimmte endovaskuläre Brachytherapieanwendungen eine Beta-Strahlungsquelle erwünscht sein, d.h. eine Strahlungsquelle, die überwiegend Beta-Strahlung abstrahlt. Beta-Strahlung hat eine relativ kurze Reichweite im Gewebe, d.h. die Beta-Teilchen dringen nicht tiefer in das Gewebe als einige Millimeter. Folglich erlaubt eine eingekapselte radioaktive Strahlungsquelle für die Brachytherapie mit Beta-Strahlung eine örtliche Bestrahlung der Gefäßwand ohne Aussetzen anderer Körperteile des Patienten mit Strahlung. Ferner wird die Strahlungsexposition des medizinischen Personal, das nahe dem Patienten anwesend ist, minimiert, was es ermöglicht, den Bestrahlungsvorgang anschließend an das Angioplastieverfahren in einer herkömmlichen Katheterlaborumgebung ohne die Notwendigkeit einer aufwendigen Abschirmung durchzuführen. Ein mit Beta-Strahlungsquellenmaterialien in der Praxis verbundenes Problem ist, dass die mittlere Energie der Beta-Strahlung von vielen Radionukliden am unteren Ende für Brachytherapieanwendung ist. Ein weiteres mit Beta-Strahlungsquellen verbundenes Problem ist eine kurze Halbwertszeit. Tatsächlich ist aus der Kernphysik bekannt, dass im Allgemeinen die Halbwertszeit von Beta-Strahlung emittierenden Radionukliden relativ kurz ist, wenn die Beta-Energie hoch ist. Eine zu kurze Halbwertszeit resultiert in logistischen Problemen als eine Konsequenz von der Tatsache, dass eine installierte Strahlungsquelle schon nach einer kurzen Zeit durch eine neue Strahlungsquelle ersetzt werden muss. Es ist erwünscht, das Material für die radioaktive Strahlungsquelle sowohl ökonomisch als auch verlässlich herzustellen. Die Verlässlichkeit der Zufuhr ist wichtig um sicherzustellen, dass abgebaute Strahlungsquellen rechtzeitig ersetzt werden können und erfordert, dass das Material für die Strahlungsquelle mittels einer einfach erhältlichen Produktionsstätte hergestellt werden kann, einschließlich z.B. Reaktoren für die Herstellung von nuklearen Radioisotopen.
Konsequenterweise verblieb eine Notwendigkeit für ein Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie, die Beta-Strahlung von ausreichend hoher Energie emittiert und eine ausreichen hohe Halbwertszeit hat, die bei ausreichend hoher spezifischer Aktivität produziert werden kann, um kurze Behandlungszeiten zu ermöglichen, die sowohl ökonomisch als auch verlässlich produziert werden kann und die den Aufbau einer dünnen, eingekapselten radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie ermöglichen wird, welchem das Material aufgetragen wurde, um in engen Kurven in Koronargefäßen zu navigieren, und die ebenfalls Anwendungen in anderen Brachytherapiegebieten haben kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Materials einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie zur Verfügung zu stellen, das Indium-114m in radioaktivem Gleichgewicht mit Indium-114 als hauptsächliche radioaktive Isotope umfasst, wobei das Verfahren die Herstellung von vordefiniert geformten Stücken bzw. Teilen eines im Wesentlichen anorganischen und inaktiven Materials mit Indiumoxid umfasst, wobei das Indium in diesem Indiumoxid eine Isotopenhäufigkeit von Indium-113 hat, die im Wesentlich gleich oder größer als seine natürliche Isotopenhäufigkeit ist, und nachfolgendes Unterziehen der vordefiniert geformten Materialstücke mit einer Neutronenbestrahlung, bis eine vorbestimmte spezifische Aktivität von Indium-114m von wenigsten ein Megabecquerel pro Gramm Indium erreicht wurde.
Mit dem Begriff hauptsächliche radioaktive Isotope, wie in der gesamten vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, wird gemeint, dass eine therapeutische Dosisverteilung, einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie, d.h. eine therapeutisch relevante Dosisverteilung hauptsächlich durch die hauptsächlichen radioaktiven Isotope bestimmt wird. Der Begriff hauptsächlich bestimmt, wie in der gesamten vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, meint, dass der Beitrag zu der therapeutischen Dosisverteilung von Strahlung emittiert von anderen Radionukliden als Indium-114m und Indium-114 weniger als 10% des Beitrags zu der therapeutischen Dosisverteilung der von Indium-114m und Indium-114 emittierten Strahlung ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein derartiges Verfahren zur Verfügung zu stellen, in welchem die vordefiniert geformten Stücke im Wesentlichen nur Indiumoxid umfassen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Material einer radioaktiven Bestrahlungsquelle für die Brachytherapie mit vordefiniert geformten Stücken eines Materials eines im Wesentlichen anorganischen Materials mit Indiumoxid zur Verfügung zu stellen, wobei das Indium, das in dem Indiumoxid vorhanden ist, Indium-114m im radioaktive Gleichgewicht mit Indium-114 als hauptsächliche radioaktive Isotope umfasst, wobei das Indium-114m mit einer spezifischen Aktivität von wenigstens 1 Megabecquerel pro Indium vorhanden ist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Material einer radioaktiven Bestrahlungsquelle für die Brachytherapie zur Verfügung zu stellen mit vordefiniert geformten Stücken aus hauptsächlich nur Indiumoxid, wobei das Indium, das in dem Indiumoxid vorhanden ist, Indium-114m im radioaktiven Gleichgewicht mit Indium-114m als hauptsächliche radioaktive Isotope umfasst, wobei das Indium-114m mit einer spezifischen Aktivität von wenigstens 1 Megabecquerel pro Gramm Indium vorhanden ist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine eingekapselte radioaktive Strahlungsquelle für die Brachytherapie zur Verfügung zu stellen, die ein Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie umfasst, wobei das Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie Indium-114m im radioaktiven Gleichgewicht mit Indium-114 als hauptsächliche radioaktive Isotope umfasst, und durch Vorsehen von vordefiniert geformten Teilen bzw. Stücken eines im Wesentlichen anorganischen und inaktiven Materials, das Indiumoxid umfasst, hergestellt wird, wobei das Indium in dem Indiumoxid eine Isotopenhäufigkeit von Indium-113 hat, die im Wesentlichen gleich oder größer als seine natürliche Isotopenhäufigkeit ist, und die vordefiniert geformten Stücke bzw. Teile des Materials einer Neutronenbestrahlung unterzogen werden, bis eine vorbestimmte spezifische Aktivität des Indium-114m von wenigstens 1 Megabecquerel pro Gramm Indium erreicht wurde.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Indium ist ein Element das in seiner natürlichen Form aus zwei Isotopen besteht, dem stabilen Isotop Indium-113 und dem leicht radioaktiven Isotop Indium-115. Die Halbwertszeit von Indium-115 ist 4,4*10¹⁴ Jahre, was für alle praktischen Zwecke bedeutet, dass es ein stabiles Isotop ist. Die Isotopenhäufigkeit von Indium-113 in Indiums natürlicher Form, d.h. seine natürliche Isotopenhäufigkeit, ist 4,3%, der Rest ist Indium-115. Aus Handbüchern, wie etwa International Commission on Radiological Protection (ICRP); Radionuclide transformations, energy and intensity of emissions; ICRP Publication 38; Pergamon Press, Oxford, 1983, und Firestone, R.B.; Table of isotopes; eight edition; 1998 Aktualisierung von CD-ROM; John Wiley & Sons; 1998 und aus dem vorher erwähnten US Patent Nr. 5,342,283 ist ersichtlich, dass eines der Indiumisotope, nämlich Indium-114, Beta-Teilchen von erwünschter Energie für die Verwendung in der endovaskulären Brachytherapie emittiert, nämlich mit einer durchschnittlichen Beta-Energie von 0,78 MeV und einer maximalen Beta-Energie von 2,0 MeV. Jedoch ist seine Halbwertszeit von 72 Sekunden viel zu kurz für praktische Zwecke. Wie aus den Handbüchern bekannt ist, wird Indium-114m durch Neutronenbestrahlung von Indium-113 hergestellt. Indium-114m scheint hauptsächlich in Indium-114 über einen isomeren Übergang mit einer Halbwertszeit von 49,5 Tagen zu zerfallen. In Bezug auf die internationale Patentanmeldung WO 97/25102, deren Inhalte hierin durch Bezugnahme eingefügt werden, wird dann durch Bestrahlung von Indium-113 mit Neutronen ein Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie erhalten werden, die auf der einen Seite eine Halbwertszeit von 49,5 Tagen hat, die Halbwertszeit von Indium-114m, und auf der anderen Seite mit klinisch relevanter Beta-Strahlung zerfällt, der Beta-Strahlung emittiert durch Indium-114.
Indium ist jedoch ein extrem weiches Material mit einem sehr niedrigen Schmelzpunkt von 156° C. Dies macht Indium als solches, d.h. in seiner metallischen Form, ungeeignet um als ein Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie verwendet zu werden. Das US Patent Nr. 5,342,283 schlägt in einem derartigen Fall vor, das Metal einzukapseln. In dem Fall von Indium ist diese Lösung nicht bevorzugt. Beta-Strahlung, selbst der höchsten erhältlichen Energien, haben eine relativ kurze Reichweite. Eine derartige Einkapslung führt zu einer zusätzlichen Abschirmung der Beta-Strahlung. Sowohl Intensität als auch Energie fällt aufgrund einer derartigen Einkapslung ab. Ferner führt eine zusätzliche Einkapslung ebenfalls zu einer Abnahme des effektiven Volumens, in welchem die radioaktiven Isotope vorhanden sein können. Folglich wird es ebenfalls schwieriger ausreichend radioaktive Isotope herzustellen, um eine erwünschte Aktivität zu erhalten. Konsequenterweise muss vermieden werden, dass eine Einkapslung mit mehr Einkapslungsmaterial als absolut notwendig erfolgt.
Erfindungsgemäß wurde entdeckt, dass die Verwendung von Indiumoxid ein Material mit einem hohen Indiumanteil zur Verfügung stellt, das viel stabiler und härter als elementares Indium ist und einen hohen Schmelzpunkt von 1910° C hat. Die nuklearen Eigenschaften von Sauerstoff sind derartig, dass die Bestrahlung des Materials mit Neutronen, um In-114m zu erzeugen, nicht in der Herstellung von ungewollten kontaminierenden Isotopen resultiert. Die atomare Konzentration von Indium in Indiumoxid ist gleich etwa 3,1.10²² cm^–3, welche nicht viel kleiner als die von elementarem Indium ist, nämlich 3,8.10²² cm^–3. Folglich ist das Volumen eines Materials einer Strahlungsquelle aus Indiumoxid, das benötigt wird, um eine Strahlungsquellenaktivität bei einer gegebenen Anzahl von In-114m pro Mol Indium zu erreichen, nur geringfügig größer als das Volumen von metallischem Indium bei der gleichen Anzahl von In-114m pro Mol Indium, was die Herstellung von kleinen, dünnen Strahlungsquellen erlaubt. Indiumoxid hat eine Dichte von etwa 7,2 g/cm³, welche vergleichbar mit der von elementarem Indium ist, nämlich 7,3 g/cm³. Folglich wird die Menge der Selbstabsorption von Beta-Strahlung in einem Stück eines Materials einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie mit gegebenen Abmessungen nicht aufgrund der Verwendung von In₂O₃ anstelle von Indium ansteigen. Ferner hat Sauerstoff eine geringe Kernladungszahl von 8, so dass es keinen ungewollten Anstieg der Erzeugung von ungewollter Bremsstrahlung oder charakteristischer Röntgenstrahlung aufgrund der Selbstabsorption der Beta-Strahlung in dem Strahlungsquellmaterial gibt.
Das Indiumoxid kann in verschiedenen vordefinierten Formen geformt werden und nachfolgend der Neutronenbestrahlung unterzogen werden. Dieses Herangehen minimiert den Umgang mit radioaktiven Materialien, was in einem ökonomischeren und verlässlicheren Herstellungsverfahren resultiert. Eine Anzahl von Techniken ist zugänglich, die verwendet werden können, um Indiumoxid in die erwünschte Form zu formen. Diese enthalten z.B. eine Anzahl von keramischen Formtechniken, wie z.B. beschrieben durch Reed, James S.; Introduction to the Principles of Ceramic Processing; John Wiley & Sons; New York; 1988 und Terpstra, R.A.; Pex, P.P.A.C.; Vries, A.H. de; Ceramic Processing; Chapman & Hall; London; 1995, die verwendet werden können, um sogenannte Grünlinge herzustellen, die nahezu die erwünschte Form haben, aber noch nicht vollständig konsolidiert und verdichtet sind und aus Pulvern hergestellt werden. Die Grünlinge werden nachfolgend wärmebehandelt, resultierend in einem konsolidierten und verdichteten Endprodukt.
Eine derartige Formtechnik zur Herstellung von Grünlingen beschrieben durch Reed und durch Terpstra et al. ist das sogenannte Trockenpressen, welches entweder das uniaxiale oder das isostatische Pressen von Pulver in einer Form umfasst. Auf diese Weise können Formen wie Pellets, Blöcke, Barren, Stäbe, Röhren, Kugeln, ellipsoide oder linsenförmige Formen hergestellt werden.
Alternativ kann das Pulver mit einem geeigneten Binder und möglichen anderen Zusatzstoffen gemischt werden, um das Kompaktierungsverhalten des Pulvers in der Form zu verbessern.
Alternativ kann eine ausreichend kohäsive und plastische Mischung aus Pulver, Bindemittel und möglichen anderen Zusatzstoffen durch eine feste Matrize gedrückt werden, resultierend in verlängerten Formen von gleichmäßigem Querschnitt, wie etwa Drähten, Barren, Stäben und Röhren. Diese Formtechnik wird Extrusion genannt.
Alternativ kann eine Mischung des Pulvers mit einem thermoplastischen Polymerharz oder einem Wachs erwärmt und in eine gekühlte Form injiziert werden. Diese sogenannte Spritzgusstechnik erlaubt die Herstellung von einfachen aber ebenfalls auch komplexen Formen. Die gegenwärtige Technologie ermöglicht den Spritzguss von Körpern mit einem Volumen weniger als 1 mm³, siehe z.B. Burg, T. v.d.; Metaal en Kunststof; Vol. 23/24, S. 26–27; 1998 (in Niederländisch).
Die durch Techniken, wie die vorher beschriebenen, hergestellten Grünlinge werden getrocknet und, falls notwendig, möglicherweise einer Oberflächenfertigstellung unterzogen und schließlich wärmebehandelt.
Diese Wärmebehandlung kann das Vorheizen zur Entfernung von Bindemitteln und anderen Zusatzstoffen umfassen, unter ihnen organische Materialien wie die vorher erwähnten thermoplastischen Polymerharze oder Wachs, und um gasförmige Produkte der Zersetzung und Oxidation zu entfernen. Dieser Schritt muss vorsichtig durchgeführt werden, um die Beschädigung des Körpers aufgrund der Beanspruchungen, die aus dem Schrumpfen, dem Aufbau von Gasdruck usw. herrühren, zu vermeiden.
Nach dem Vorerwärmen werden die Körper bei einer Temperatur, die die Hälfte oder Zweidrittel des Schmelzpunkts übersteigt, gesintert. Die Aufgabe des Sinterns ist das Produkt zu konsolidieren durch Verbindung der einzelnen Teilchen, was in einem Endprodukt resultiert, welches eine ausreichende Dichte und Festigkeit für die beabsichtigte Verwendung hat.
Sintern kann entweder unter atmosphärischem Druck oder unter höherem Druck durchgeführt werden. Höhere Drücke erhöhen im Allgemeinen die Sintergeschwindigkeit. Sintern kann unter herkömmlicher atmosphärischer Zusammensetzung oder unter ausgewählten Gasatmosphären durchgeführt werden. Indiumoxid in der Form von In₂O₃ kann dissoziativ in In₂O plus O₂ zersetzt werden, wobei beide bei der Sintertemperatur gasförmig sind. Diese Zersetzungsreaktion tritt in den mittleren und Endstadien des Sinterns auf und führt zu einer Gasbildung innerhalb der Kugeln. Dies macht den Erhalt eines gering porösen Produkts schwierig, wenn die Reaktionsrate zu hoch ist. Ähnliche Probleme sind bekannterweise während des Sinterns von mit In₂O₃ dotierten SnO₂ bekannt, was im Allgemeinen als ITO bezeichnet wird. Wenn gering poröses In₂O₃ herzustellen ist, muss die Zersetzungsreaktion unterdrückt werden. Diese Unterdrückung kann durch Verwendung einer ausreichend oxidierenden Atmosphäre und durch Aufrechterhalten einer geringen Sintertemperatur erzielt werden. Sintern mit einem erhöhten Sauerstoffdruck wird ebenfalls hilfreich sein. Verbessertes Sintern von Indiumoxid kann erhalten werden, wenn Sinterhilfen, wie etwa Titanoxid (0,25–0,5 Gew.-%) oder Vanadiumoxid (^± 1 Gew.-%) verwendet werden. Diese Zusatzstoffe werden mit dem Indiumoxidausgangsmaterial gemischt und reduzieren sowohl die Sintertemperatur und begrenzen das übertriebene Kornwachstum, was in einem Endprodukt von nahezu theoretischer Dichte und hoher Festigkeit resultiert.
Informationen über das Sintern von Indiumoxid und ITO und über geeignete Sinterzusatzstoffe können in den folgenden Artikeln gefunden werden, welche ebenfalls Beispiele einer Anzahl von verschiedenen Indiumoxidkörpern unter Verwendung des trockenen uniaxialen und isostatischen Pressens und des feuchten uniaxialen Pressens zur Verfügung stellen: Wit, J.H.W. de; Laheij, M.; Elbers, P.F.; Grain growth and sintering of In₂O₃; Science of Ceramics, Vol. 9, S. 143–150; Nadaud, N.; Kim, D.-Y.; Boch, P.; Titania as a sintering additive in indium oxide ceramics; J. Am. Ceram. Soc., Vol. 80, No. 5, S. 1208–1212; Nadaud, N.; Boch, P.; Influence of TiO₂ additives on the microstructure of In₂O₃ ceramics; Ceramics International, Vol. 22, S. 207–209; Nadaud, N.; Boch, P.; Indium oxide ceramics with titania additions, Key Engineering Materials; vols. 132–136; S. 928–931; Nadaud, N.; Nanot, M.; Boch, P.; Sintering and electrical properties of titania and zirconia containing In₂O₃-SnO₂ (ITO) ceramics; J. Am. Ceram. Soc., Vol. 77, No. 3, S. 843–846; Son, J-W; Kim, D-Y; Enhanced densification of In₂O₃ ceramics by presintering with low pressure (5 MPa); J. Am. Ceram. Soc., vol 81, No. 9, S. 2489–2492; Bates, J.L.; Griffin, C.W.; Marchant, D. D.; Garnier, J.E.; Electrical conductivity, Seebeck coefficient and structure of In₂O₃-SnO₂; Am. Ceram. Soc. Bull., Vol. 65, No. 4, S. 673–678; Chandra Babu, K.S.; Singh, D.; Srivastava, O.N.; Investigations on the mixed oxide material TiO₂-In₂O₃ in regard to photoelectrolytic hydrogen production; Semicond. Sci. Technol., Vol. 5, S. 364–368; Vojnovich, T.; Bratton, L.J.; Impurity effects on sintering and electrical resistivity of indium oxide; Ceram. Bull., Vol. 54, No. 2, S. 216–217; Suzuki, M.; Muraoka, M.; Sawada, Y.; Matsushita, J.; Sintering of indium Oxide with vanadium Oxide additive; Materials Science and Engineering, Vol. B54, S. 46–50.
Als Ausgangsmaterial für die vorher erwähnten keramikbildenden Verfahren, können kommerziell erhältliche Indiumoxidpulver verwendet werden. Das Pulver kann das natürliche Element Indium mit einer In-113 Isotopenhäufigkeit von 4,3% enthalten, oder es kann isotopisch angereichert werden, um einen erhöhten Prozentsatz von In-113 zu enthalten. Kommerziell erhältliches angereichertes Material ist erhältlich, mit einer In-113 Häufigkeit von etwa 100. Der Vorteil der Verwendung von angereichertem Material ist eine höhere spezifische Aktivität von In-114m bei Neutronenaktivierung, was folglich die Aktivierungskosten senkt und die Konstruktion von kleineren, dünneren eingekapselten radioaktiven Strahlungsquellen für die Brachytherapie ermöglicht.
Es kann Gründe geben für die Anreicherung der Ausgangsmaterialeigenschaften, wie bei Reed diskutiert, z.B. über Zerkleinerung durch Mühlen, um die Größe der Pulverteilchen zu verringern, um die Eigenschaften des Endprodukts zu verbessern.
Ein Weg zur Herstellung von feinem Indiumoxidpulver über einen Sol-Gel-Herangehensweise wird durch Bones, R.J. und Woodhead, J.L. im britischen Patent Nr. 1351113 beschrieben. Dieses Verfahren erlaubt die Herstellung von im Wesentlichen kugelförmigen oder unregelmäßig geformten Teilchen mit einer mittleren Größe zwischen 1 und 200 μm. Form und Größe können mittels einer Anzahl von Verfahrensparametern gesteuert werden, obwohl die Größenverteilung um den Mittelwert herum relativ breit ist. Spezifisch wird die Möglichkeit erwähnt, Teilchen innerhalb eines Größenbereichs von 1 bis 5 μm für Sinterzwecke herzustellen. Ein alternatives Sol-Gel-Verfahren wird in Perez-Maqueda, L.A.; Wang, L.; Metijevic; Nanosize indium hydroxide by peptization of colloidal precipitates; Langmuir, Vol. 14, No. 16, S. 4397–4401 beschrieben. Sinterzusatzstoffe, wie hierin vorher beschrieben, können relativ einfach homogen durch Zugabe eines Nitrit- oder Chloridsalzes während der Sol-Herstellung zugegeben werden.
Anstelle der Verwendung des Sol-Gel-Ansatzes, um ein Pulver für die nachfolgende Formung und Sinterung herzustellen, kann man die Sol-Gel-Chemie anwenden, um die erwünschte Form direkter zu erhalten. Beispiele sind Sol-Gel-Beschichtungen von Metalloxiden, wie etwa Indiumoxid oder ITO auf Substraten, die Sol-Gel-Herstellung von Fasern, Monolithen, Membranen, Katalysatoren usw. wie z.B. beschrieben in Pierre, A.C.; Introduction to sol-gel processing; Kluwer Academic Publishers, 1998, und Jones, R.W.; Fundamental principles of sol-gel technology, The Institute of Metals, London, 1989.
Ein besonders interessantes Strahlungsquellenmaterial umfasst Indiumoxidmikrokügelchen. Eine eingekapselte radioaktive Strahlungsquelle für die Brachytherapie kann unter Verwendung einer oder mehrerer derartiger Kugeln hergestellt werden. Die Verwendung von mehreren, im Wesentlichen gleichmäßig großen Kugeln, angeordnet in einer Reihe innerhalb einer dünnen röhrenförmigen Kapsel, wie vorher hierin beschrieben, ermöglicht den Aufbau einer sogenannten Linienstrahlungsquelle, die insbesondere angepasst ist, um einen Abschnitt einer Koronararterie zu bestrahlen. Überdies, um das Vordringen einer derartigen linearen Strahlungsquelle über einen Katheter in die Richtung einer Läsion zu erleichtern, kann die röhrenförmige Kapsel aus einem flexiblen Material, wie etwa einem Metall, hergestellt werden. In diesem Fall stellt die Verwendung von Indiumoxidkugeln, im Gegensatz z.B. zu einem Stab, sicher, dass die Flexibilität der Quelle nicht durch die Anwesenheit des Strahlungsquellenmaterials beeinträchtigt wird. Ferner minimiert die Verwendung von Mikrokugeln aus primär Indiumoxid, in welchem das Indium In-113 angereichert sein kann, das zum Erzielen einer ausreichenden Aktivität notwendige Volumen, was folglich den Aufbau einer dünnen Strahlungsquelle ermöglicht.
Eine Vielzahl von Literaturstellen ist erhältlich, welche beschreiben, wie Metalloxidkugeln produziert werden, eine Kategorie, die Indiumoxidkugeln umfasst. Ein Überblick wird gegeben in Wilcox, D.L. (1995); Berg, M.: Microsphere fabrication and applications: An overview; Mater. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 372, S. 3–13. Wilcox unterscheidet vier unterschiedliche Verfahren, zu welchen die Verfahren beschrieben von Pickles (Pickles, C.A., (1983); Mclean, A.; Production of fused refractory Oxide Spheres and Ultrafine Oxide Particles in an Extended Arc; Ceramic Bulletin, Vol. 62, No. 9, S. 1004–1009), unter Verwendung eines Plasmabogens und und die von Dreizin (Dreizin, E.L., (1995); Uniform Solid and Hollow Metal Spheres: Formation in a pulsed Micro-Arc and Applications; Mater. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 372, S. 263-268) hinzugefügt werden müssen, wobei ein Mikroplasmabogen zur Erzeugung für eine konsumierbare Anode eingesetzt werden.
Bevorzugt sind als Indiumoxidkugeln für die Verwendung in einer eingekapselten radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie, feste Kugeln mit einem Durchmesser von 100-1000 Mikrometer erwünscht, bevorzugt mit einer hohen Maßhaltigkeit. Ferner ist es bevorzugt, dass der Verlust an Ausgangsmaterial während der Kugelherstellung gering ist, insbesondere wenn relativ teures angereichertes Ausgangsmaterial eingesetzt wird. Von den Verfahren beschrieben von Wilcox, von Pickles und von Dreizin scheint das am meisten bevorzugte Verfahren dieses zu sein, wo Kugeln durch Führen einer Flüssigkeit durch eine vibrierenden Düse erzeugt werden, resultierend in der Bildung von Tröpfchen mit einer geringen Größenverteilung. Dieses Verfahren hat verschiedene Variablen, die als Steuerungsparameter verwendet werden können, um das Herstellungsverfahren zu optimieren. Daher wird nur eine allgemeine Darstellung hier präsentiert.
Um kugelförmige Stücke von Indiumoxid mit dem Verfahren mit vibrierender Düse zu erhalten, muss eine Anzahl von Schritten durchgeführt werden. Es beginnt mit der Herstellung einer geeigneten Vorläuferflüssigkeit.
Ein flüssiger Vorläufer von Indiumoxid kann z.B. eine Suspension von Indiumoxidpulver in einem geeigneten Lösungsmittel sein. Die Verwendung einer Suspension wird im US Patent Nr. 4,671,909 von Torobin beschrieben. Die Suspension kann z.B. aus Pulverteilchen in Wasser bestehen, das Ammoniumalginat enthält, wie im US Patent 5,472,648 von Alisch et al. beschrieben. Alternativ kann der flüssige Vorläufer aus einem Indiumhydroxid-Sol bestehen, zu welchem z.B. Polyvinylalkohol zugegeben wird, um die Viskosität der Flüssigkeit einzustellen. Verfahren für die Herstellung von Indiumhydroxid-Solen wurde hier vorhergehend erwähnt.
Der nächste Schritt ist das Führen der Flüssigkeit durch eine vibrierende Düse. Als ein Resultat davon erfolgt die Kugelbildung von flüssigen Kugeln durch interfasiale Kräfte.
Das Verfahren zur Bildung von Tröpfchen mit einer eng begrenzten Größenverteilung aus der Flüssigkeit wird ausführlich in verschiedenen Artikeln und Patenten einschließlich Schneider, J.M.; Hendricks, C.D.; Source of uniform sized liquid droplets; The Review of Scientific Instruments, Vol. 35, No. 10, S. 1349–1350; Lindblad, N.R.; Schneider, J.M.; Production of uniform sized liquid droplets, J. Sci. Instrum., Vol. 42, S. 635–638; Hendricks, C.D.; Babil, S.; Generation of uniform 0.5–10 μm, solid particles; J. Phys. E: Sc. Instrum., Vol. 5, S. 905–910; Callinger, R.J.; Turnbull, R.J.; Hendricks, C.D.; Hollow drop production by injection of gas bubbles into a liquid jet; Rev. Sc. Instrum. Vol. 48, S. 846–51; Foster, C.A.; Kim, K.; Turnbull, R.J.; Hendricks, C.D.; Apparatus for producing uniform solid spheres of hydrogen; Rev. Sc. Instrum., Vol. 48, S. 625–631; Hendricks, C.D.; Rosencwaig, A.; Woerner, R.L.; Koo, L.C.; Dressler, J.L.; Sheroman, J.W.; Weinland, S.L.; Jeffries, M.; Fabrication of glass sphere laser fusion targets; J. Nucl. Mat., Vol. 85/86, S. 107–111; Torobin, L.B.; Methods of making hollow porous microspheres; US Patent Nr. 4,671,909; Brandau, E.; Huschka, H.; Kadner, M.; Schröder, W.; Method for manufacturing spherical particles out of liquid phase; US Patent Nr. 5,183,493; Brandau, E.; Huschka, H.; Kadner, M.; Schröder, W.; Process and apparatus for preparing particles from a liquid phase; EP Patent Nr. 0467221; Theisen, W.; Brauneis, E.; Pirstadt, B.; Process and device for producing microspheres; US Patent Nr. 5,500,162; Kim, K.; Fabrication of glass micro- and nanospheres from liquid precursors using a droplet generation and sol-gel processing; Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 372, S. 25–32, beschrieben.
Nach der Kugelbildung müssen die flüssigen Kugeln verfestigt werden um ihre Form zu konservieren. Die Verfestigung eines Sols wird über Gelierung durchgeführt. Das einfachste Verfahren Gelierung in einem Metallhydroxid-Sol auf Wassergrundlage zu verursachen ist durch Anstieg des pH-Wertes. Zwei Verfahren werden im Stand der Technik verwendet, die externe Gelierung und interne Gelierung genannt werden. Externe Gelierung umfasst das Eintauchen von Soltröpfchen in ein Fluid, das die schnelle Gelierung des Sols verursacht. Beispiele derartiger Fluide sind Ammoniakgas und eine wässrige Ammoniaklösung. In diesem Verfahren wird Gelierung durch das umgebene Medium induziert. Interne Gelierung wird durch die Zugabe eines Gelierungsmittels zu dem Sol vor der Tröpfchenbildung verursacht. In diesem Fall beginnt die Gelierung nicht direkt, aber es gibt dort eine Zeitverzögerung bevor die Reaktion beginnt.
Die Verfestigung von Alginattröpfchen kann durch Eintauchen in eine Metallionen-haltige Lösung erzielt werden, wie etwa eine wässrige CaCl₂-Lösung, resultierend in der Gelierung der Alginatlösung.
Nach der Gelierung müssen die Kugeln gewaschen und dann getrocknet werden, um die Beimengung zu entfernen. Das Trocknen muss mit einiger Vorsicht durchgeführt werden. Ein zu schnelles Trocknen wird in Bindung einer halbtrockenen Schale resultieren und nachfolgend wird die Kugel entweder aufgeblasen wie ein Ballon oder fragmentiert. So wird ein poröses Aerogel aus Indiumhydroxidpartikeln in Nanogröße gebildet. Während des Trocknungsstadiums wird erwartet, dass die Kugel eine Schrumpfung zeigt. Die Menge der Schrumpfung hängt u.a. von dem Feststoffanteil des Indiumhydroxidsols ab.
Dem Trocknen folgt Kalzinierung. Kalzinierung ist das Verfahren, wo das Indiumhydroxid in Indiumoxidteilchen transformiert wird, durch Erwärmen von ihnen oberhalb der Zersetzungstemperatur (zwischen 150° C und 280° C) des Hydroxids. Kalzinierung muss mit großer Vorsicht durchgeführt werden. Wenn sie zu schnell voranschreitet, kann sich ein innerer Dampfdruck aufbauen, der zu einem Zerreißen oder der Explosion der Kugeln führt.
Die resultierenden porösen Indiumoxidkugeln können, um ihre Dichte und Festigkeit zu erhöhen, gesintert werden. Sintern von Indiumoxid wurde hierin vorher diskutiert. Sinterzusatzstoffe können homogen zu der Ausgangsflüssigkeit durch Zugabe als ein Nitrit- oder Chloridsalz während der Sol-Herstellung zugegeben werden.
Obwohl Indiumoxid in einer reinen Form wie jede andere Verbindung erhältlich sein kann, ist je höher die Reinheit desto höher der Preis. Überdies ist es vorteilhaft überlegt bestimmte Sinterhilfen zu dem Ausgangsmaterial zuzugeben, um ein besseres Endprodukt zu erhalten, wie vorher hierin dargelegt wurde. Neben Indiumoxid können bestimmte zusätzliche Elemente in dem Indiumoxid erlaubt werden, das in der Zusammensetzung des Materials einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie verwendet wird.
Ein erstes Erfordernis für derartige erlaubte zusätzliche Elemente ist, dass nach Neutronenbestrahlung die Strahlung in den zusätzlichen Elementen produzierten Radioisotopen (kontaminierende Radioisotope) die therapeutische Dosisratenverteilung nicht signifikant beeinflusst. Das heißt, dass wenn die räumliche Dosisratenverteilung von In-114m/In-114 für bestimmte Zwecke auf der Grundlage einer vordefinierten Form von reinem Indiumoxid bestimmt wurde (die therapeutische Dosisratenverteilung), die zusätzliche Strahlung aus den kontaminierenden Radioisotopen nicht mehr als 10% der therapeutischen Dosisratenverteilung, an irgendeinem Punkt innerhalb des therapeutischen relevanten Bereichs, zu der Gesamtdosisratenverteilung beiträgt, und dass die Dosisrate des Personals aufgrund der zusätzlichen Strahlung aus den kontaminierenden Radioisotopen nicht mehr als einhundert Prozent der Dosisrate aufgrund der Strahlung emittiert von Indium-114m und Indium-114 übersteigt.
Ein zweites Erfordernis ist, dass die Strahlung von kontaminierenden Radioisotopen die Dosis des (Krankenhaus-) Personals, das sich in Dutzend Abständen vor dem Patienten aufhält, pro Behandlung nicht signifikant übersteigt. Hier bedeutet signifikant, dass die durch das Personal aufgrund der kontaminierenden Radioisotope erhaltene Dosis weniger als ein Prozent der Dosis ist, erhalten von der Strahlungsquelle, die nur die In-114m/In-114 Isotope enthält.
Ein drittes Erfordernis ist, dass die Abschirmungserfordernisse in Geräten und Vorrichtungen, in welchen die erfindungsgemäßen Strahlungsquellen transportiert, gelagert oder verwendet werden, sich nicht ändern.
Diese drei Erfordernisse werden erfüllt, wenn jedes von zwei anderen Erfordernissen erfüllt wird.
Das erste andere Erfordernis ist, dass die zusätzlichen Elemente auf Elemente beschränkt sind, die einen derartig geringen Neutronenaktivierungsquerschnitt im Vergleich zu dem Querschnitt für die Herstellung von In-114m aus In-113 haben, dass die Menge der kontaminierenden Radioisotope ausreichend niedrig bleibt.
Das zweite andere Erfordernis ist, dass die Halbwertszeit jedes der kontaminierenden Radioisotope erzeugt aus einem zusätzlichen Element während der Neutronenaktivierung viel geringer als die 49,5 Tage Halbwertszeit von In-114m sind, spezifischer, dass die Halbwertszeit weniger als etwa 1 Tag ist, so dass sogenanntes Kühlen des Materials der radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie für eine begrenzte Zeit von Tagen ausreichend ist, um die kontaminierenden Radioisotope auf ein nicht signifikantes Niveau zerfallen zu lassen.
Wenn jedes dieser zwei anderen Erfordernisse erfüllt wird, sind automatisch die ersten drei Erfordernisse erfüllt.
Jedoch gibt es ein viertes Erfordernis, dass ebenfalls erfüllt werden muss.
Das vierte Erfordernis ist, dass der Neutronenfangquerschnitt eines zusätzlichen Elements geringer als 200 Barn ist. Auf diese Art wird erreicht, dass das Indium in dem Indiumoxid nicht von den eintretenden Neutronen durch die Atome des zusätzlichen Elements abgeschirmt wird.
Es wird angemerkt, dass eine sehr lange Halbewertszeit in einer relativ geringen Aktivität nach Aktivierung resultiert, verglichen mit der Aktivität eines Radioisotops mit einem ähnlichen Aktivierungsquerschnitt aber einer kurzen Halbwertszeit. Folglich kann ein zusätzliches Element, das die vorher erwähnten vier Erfordernisse erfüllt, nach wie vor ein oder mehrere kontaminierende Radioisotope mit einer sehr langen Halbwertszeit ergeben. Daher ist es eine erwünschte Eigenschaft kontaminierender Radioisotope, dass sie eine Halbwertszeit haben, die nicht extrem lange ist, da dies ein Problem des radioaktiven Abfalls für das erfindungsgemäße Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie und die erfindungsgemäße eingekapselte radioaktive Strahlungsquelle für die Brachytherapie ergeben kann. Die Gruppe der zusätzlichen Elemente, die die vorherigen Erfordernisse erfüllt, ist definiert als die Gruppe bestehend aus Elementen, die im Wesentlichen nicht radioaktiv bei Neutronenbestrahlung werden, und Elementen, die eine Halbwertszeit haben, die ausreichend kurz ist, so dass die ausgewählten Elemente keine signifikante Menge an Beta- oder Gamma-Strahlung zum Zeitpunkt der Anwendung des Strahlungsquellmaterials in einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie emittieren.
Die vorher erwähnten Erfordernisse führen zu den folgenden erlaubten zusätzlichen Elementen: Wasserstoff, Lithium, Beryllium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Natrium, Magnesium, Aluminium, Silicium, Phosphor, Schwefel, Kalium, Calcium, Titan, Vanadium, Mangan, Eisen, Nickel, Kupfer, Gallium, Germanium, Arsen, Strontium, Zirkonium, Niobium, Rhodium, Zinn, Jod, Barium, Platin, und Blei. Bevorzugt sind die zusätzlichen Elemente auf Wasserstoff, Beryllium, Kohlenstoff, Sauerstoff, Fluor, Magnesium, Aluminium, Silicium, Titan, Vanadium und Mangan begrenzt, da diese eine bevorzugte geringe Kernladung (Z<25) mit einer sehr geringen Menge an kontaminierenden Radioisotopen zum Zeitpunkt der Anwendung kombinieren.
Einen Anstieg in der spezifischen Aktivität des Materials für eine radioaktive Strahlungsquelle für die Brachytherapie und, als eine Konsequenz, eine kleinere, eingekapselte radioaktive Strahlungsquellen für die Brachytherapie, kann erzielt werden, wenn anstelle des erhältlichen natürlich Indiums ein mit In-113 angereichertes Indium verwendet wird. Ein mit In-113-Isotop angereichertes Indium ist kommerziell bis zu einer Anreicherung von nahezu 100% In-113 erhältlich.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Materials einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie, das Indium-114m im radioaktiven Gleichgewicht mit Indium-114 als hauptsächliche radioaktive Isotope umfasst, wobei das Verfahren die Herstellung von vordefiniert geformten Stücken eines im Wesentlichen anorganischen und inaktiven Materials mit Indiumoxid umfasst, wobei das Indium in diesem Indiumoxid eine Isotopenhäufigkeit von Indium-113 hat, die im Wesentlichen gleich oder größer als seine natürliche Isotopenhäufigkeit ist, und nachfolgendes Unterziehen der vordefiniert geformten Materialstücke mit einer Neutronenbestrahlung, bis eine vorbestimmte spezifische Aktivität von Indium-114m von wenigstens ein Megabecquerel pro Gramm Indium erreicht wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die vordefiniert geformten Stücke im Wesentlichen nur Indiumoxid umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in welchem die vordefiniert geformten Materialstücke im Wesentlichen kugelförmig sind.
Verfahren nach Anspruch 3, in welchem die im Wesentlichen kugelförmigen Materialstücke einen äußeren Durchmesser von weniger als 1 mm haben.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Einkapselns des Materials einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie, um eine eingekapselte radioaktive Strahlungsquelle für die Brachytherapie mit im Wesentlichen nur dem Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie zur Verfügung zu stellen.
Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie mit Indium-114m im radioaktiven Gleichgewicht mit Indium-114 als hauptsächliche radioaktive Isotope, hergestellt durch Vorsehen von vordefiniert geformten Stücken eines im Wesentlichen anorganischen und inaktiven Materials mit Indiumoxid, wobei das Indium in dem Indiumoxid eine Isotopenhäufigkeit von Indium-113 hat, die im Wesentlichen gleich oder größer als seine natürliche Isotopenhäufigkeit ist, und wobei die vordefiniert geformten Materialstücken einer Neutronenbestrahlung unterzogen werden, bis eine vorbestimmte spezifische Aktivität des Indium-114m von wenigstens ein Megabecquerel pro Gramm Indium erreicht wurde.
Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie mit vordefiniert geformten Teilen eines Materials eines im Wesentlichen anorganischen Materials mit Indiumoxid, wobei das Indium, das in dem Indiumoxid vorhanden ist, Indium-114m im radioaktiven Gleichgewicht mit Indium-114 als hauptsächliche radioaktive Isotope umfasst, wobei das Indium-114m mit einer spezifischen Aktivität von wenigstens ein Megabecquerel pro Gramm Indium vorhanden ist.
Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie, das vordefiniert geformte Stücke aus im Wesentlichen nur Indiumoxid umfasst, wobei das Indium, das in dem Indiumoxid vorhanden ist, Indium-114m im radioaktiven Gleichgewicht mit Indium-114 als hauptsächliche radioaktive Isotope umfasst, wobei das Indium-114m mit einer spezifischen Aktivität von wenigstens ein Megabecquerel pro Gramm Indium vorhanden ist.
Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie nach einem der Ansprüche 6 – 8, in welchem das Material einer Strahlungsquelle eingekapselt wird, um eine eingekapselte radioaktive Stahlungsquelle für die Brachytherapie zu bilden.
Eingekapselte radioaktive Strahlungsquelle für die Brachytherapie, die ein Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie umfasst, wobei das Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie Indium-114m im radioaktiven Gleichgewicht mit Indium-114 als hauptsächliche radioaktive Isotope umfasst, und durch Vorsehen von vordefiniert geformten Stücken eines im Wesentlichen anorganischen und inaktiven Materials, das Indiumoxid umfasst, hergestellt wird, wobei das Indium in dem Indiumoxid eine Isotopenhäufigkeit von Indium-113 hat, die im Wesentlichen gleich oder größer als seine natürliche Isotopenhäufigkeit ist, und die vordefiniert geformten Stücke des Materials einer Neutronenbestrahlung unterzogen werden, bis eine vorbestimmte spezifische Aktivität des Indium-114m von wenigstens ein Megabecquerel pro Gramm Indium erreicht wurde.
Eingekapselte radioaktive Strahlungsquelle für die Brachytherapie, die als ein Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie im Wesentlichen nur ein Material einer radioaktiven Strahlungsquelle für die Brachytherapie umfasst, das Indium-114m im radioaktiven Gleichgewicht mit Indium-114 als die hauptsächlichen radioaktiven Isotope umfasst, und das durch Vorsehen von vordefiniert geformten Teilen aus im Wesentlichen nur Indiumoxid hergestellt werden, wobei das Indium in dem Indiumoxid eine Isotopenhäufigkeit von Indium-113 hat, die im Wesentlichen gleich oder größer als seine natürliche Isotopenhäufigkeit ist, und Unterziehen der vordefiniert geformten Stücke des Materials mit einer Neutronenbestrahlung, bis eine vorbestimmte spezifische Aktivität des Indium-114m von wenigstens ein Megabecquerel pro Gramm Indium erreicht wurde.