DE69915287T2

DE69915287T2 - Drahtförmige Strahlungsquelle zur endovaskulären Bestrahlung

Info

Publication number: DE69915287T2
Application number: DE69915287T
Authority: DE
Inventors: Dr. Eberhard Fritz; Helmut Menuhr; Dr. Dave Hunt
Original assignee: AEA Technology QSA GmbH
Current assignee: Eckert and Ziegler Nuclitec GmbH
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2019-09-21
Also published as: ATE260692T1; JP2003509178A; EP1084733B1; CA2385369C; WO2001021257A1; DE69915287D1; CA2385369A1; US6770019B1; EP1084733A1; AU7655300A

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlenquelle zur Verwendung in der endovaskulären Strahlentherapie mit Spaltproduktradioaktivität und/oder durch Bestrahlung aktivierter Radioaktivität. Die Strahlenquelle wird in Form eines Drahtes bereitgestellt und kann dazu geeignet sein, in einem Katheter an die für die Behandlung ausgewählte Stelle im Gefäßsystem eines Patienten geführt zu werden.
Hintergrund der Erfindung
Die endovaskuläre Strahlentherapie ist derzeit das Verfahren der Wahl, um die Bildung von Narbengewebe in einem Blutgefäß zu verhindern, das auf unterschiedliche Weise verletzt wurde, z. B. als Trauma aus einem chirurgischen oder diagnostischen Eingriff oder bei der Behandlung von Krebs und Tumoren. Ein Bereich des Gefäßsystems, der in Bezug auf solche Verletzungen besonders zur Besorgnis Anlass gibt, betrifft die Koronararterien, die Eingriffen zur Entfernung oder Verringerung von Blockaden durch Gefäßablagerungen innerhalb der Arterien unterzogen werden. Eine teilweise oder gar vollständige Blockade der Koronararterien durch Bildung arteriosklerotischer Plaque ist bekannt und ein ernstes medizinisches Problem. Behandeln kann man solche Blockaden durch Arteriektomievorrichtungen, die die Plaque mechanisch entfernen, heiße oder kalte Laserstrahlen, die die Plaque verdampfen, Stents, die die Arterie offen halten, sowie andere Vorrichtungen und Verfahren, die in der Technik bekannt sind. Am häufigsten ist die perkutane transluminale Koronarangioplastik (percutaneous trans-luminal coronary angioplasty = PTCA), die häufiger als Ballonangioplastik bezeichnet wird.
Ein langfristiger Erfolg von Ballonangioplastikeingriffen ist größtenteils begrenzt, weil es durch die Bildung von Narbengewebe zur Restenose oder erneut zu einem Verschluss der intraluminalen Gänge durch die Arterien kommt. Eine Restenose innerhalb von sechs Monaten nach der Ballonangioplastik tritt bei etwa 30 bis 50% der Patienten auf. Offenbar ist die Restenose zu einem signifikanten Ausmaß eine natürliche Heilungsantwort auf die Gefäßverletzung durch das Aufblasen des Angioplastikballons.
Frühere Versuche, eine Restenose zu hemmen, schlossen den Einsatz verschiedener Lichttherapien, chemotherapeutischer Mittel, von Stents, Arteriektomievorrichtungen, heißen und kalten Laserstrahlen und dergleichen ein. Der am meisten versprechende Ansatz zur Hemmung der Restenose nach PTCA ist der Einsatz einer endovaskulären Strahlentherapie, d. h. die Einwirkung ionisierender oder radioaktiver Strahlen auf die mögliche oder tatsächliche Restenosestelle (Brachytherapie).
Ein weiteres wichtiges Gebiet für die Strahlenbehandlung ist die lokalisierte interne Strahlenbehandlung von Krebs, Tumoren und/oder nichtmalignen Zellwucherungen. Der Vorteil einer lokalisierten Strahlenbehandlung besteht darin, dass das den Tumor umgebende gesunde Gewebe der möglicherweise gefährlichen Strahlung nur in sehr geringem Ausmaß ausgesetzt wird, da die Strahlen spezifisch auf den Zielbereich des Tumors gerichtet werden können.
Obwohl die endovaskuläre Strahlentherapie im Allgemeinen bisher mit gutem Ergebnis angewandt worden ist, haben die Vorrichtungen, die für die Zuführung der Strahlenquellen zur Verfügung stehen, und die Strahlenquellen selbst gewisse Nachteile, die ihre Brauchbarkeit einschränken. Typischerweise umfassen die Vorrichtungen einen Katheter, der durch einen darin befindlichen Führungsdraht an die zu behandelnde Stelle geführt wird. Dann wird der Katheter dazu verwendet, die Strahlenquelle intern zur Behandlungsstelle zu leiten.
Ein typisches Problem, das beim Katheter und/oder der Strahlenquelle auftritt, hängt mit der Steifigkeit der Quelle zusammen, die im Wesentlichen proportional zu ihrer Länge ist. Deshalb verwendet man typischerweise kürzere Strahlenquellen, damit sie der gewundenen Anatomie des Herzens folgen können. Um die gesamte Stelle des zu behandelnden Gefäßes zu bestrahlen, setzt man eine sogenannte "mehrstufige Behandlung" ein, bei der die Strahlenquelle im Gefäß vor und zurück bewegt wird. Da in einem ständig in Bewegung befindlichen Gefäß jedoch keine genaue Positionierung möglich ist, kann die Strahlung in dieser "stufenweisen Behandlung" nicht genau gesteuert werden. Daher sind lange Quellen erwünscht, die eine Einstufenbehandlung der Stelle in ihrer gesamten Länge ermöglichen.
Beispielsweise offenbart US-A-5,833,593 einen flexiblen Draht als Quelle, der am Behandlungsende so modifiziert ist, dass er ein radioaktives Element aufnehmen kann. Ein Pfropfen dichtet den nicht modifizierten Teil der Quelle gegen das Lumen des modifizierten Segments oder Behälters ab, das bzw. der das radioaktive Element enthält. Beide Enden des Quellendrahtes sind versiegelt, um die Durchlassstrahlung von Radioaktivität zu verhindern.
US-A-5,683,345 offenbart einen Apparat und ein Verfahren zur Brachytherapie. Die laut diesem Dokument verwendete Strahlenquelle besteht aus einzelnen Behandlungselementen, die miteinander verbunden sein können, um einen "Zug" von Behandlungselementen zu bilden, und zwar durch Einsatz mehrerer Stücke hochgetemperten Federdrahts, der verhindern soll, dass die Behandlungselemente zu weit auseinandergezogen werden, während sie sich durch den Katheter bewegen.
WO-A-97/19706 offenbart einen radioaktiven Verbundwerkstoff, der aus einer polymeren Matrix, vorzugsweise einer biologisch abbaubaren polymeren Matrix, und einem radioaktiven Pulver aus sehr feinen radioaktiven Teilchen besteht. Diese polymere Matrix enthält das radioaktive Pulver.
US-A-5,322,499 offenbart ein radioaktives Kernmaterial, das aus einer Legierung von Iridium und Platin besteht und in einer Hülle aus reinem metallischem Platin eingeschlossen ist. Der Kern gilt als spröde und bricht unter mechanischer Belastung.
US-A-4,994,013 offenbart eine radioaktive Quelle für Radioisotopenpräparate oder Strahlen. Sie umfasst einen strahlenundurchlässigen zentralen Markerstab. Dieser ist mit einem Bindematerial überzogen, das ein radioaktive Strahlen adsorbierendes Material und ein auf dem radioaktive Strahlen adsorbierenden Material adsorbiertes radioaktives Material umfasst. In diesem Dokument ist ein plastisches oder polymeres Bindematerial erforderlich, das das radioaktive Strahlen adsorbierende Material hält.
Weitere typische Nachteile, auf die man bei Strahlenquellen und Vorrichtungen zu deren Führung an die zu behandelnde Stelle trifft, hängen mit der Dauer der Einwirkung und der Steuerbarkeit der Strahlenexposition (Dosierung, Homogenität der Behandlung) und der Notwendigkeit, eine "stufenweise Behandlung" durchzuführen, zusammen. Es können auch Schwierigkeiten dabei auftreten, die Strahlenquelle vollständig und steuerbar aus dem Katheter herauszuziehen. Daher besteht das Risiko, dass es zu unerwünschter Exposition sowohl des Patienten als auch des medizinischen Personals kommt, das die Therapievorrichtung bedient.
Um dieses Problem zu lösen, offenbart die Europäische Patentanmeldung 99.111.100.6 eine Strahlenquelle, die einen durchbiegungsfähigen Behälter mit mindestens zwei Elementen umfasst, die Radioisotopenpräparate oder Strahlen emittieren. Der durchbiegungsfähige Behälter verbindet die relativ kurzen und steifen Radioisotopenpräparate so, dass sie eine flexible Strahlenquelle bilden. Auf älinliche Weise lehrt EP 99.111.099.0 die Herstellung einer flexiblen Strahlenquelle durch direkte Verknüpfung der einzelnen Radioisotopenpräparate, während sie noch eine relative Bewegung aufweisen. Dennoch tritt bei beiden Strahlenquellen das Problem auf, dass sie in Bezug auf die Miniaturisierung insofern beschränkt sind, dass sie entweder den Behälter benötigen oder die Verknüpfung zwischen den Radioisotopenpräparaten hergestellt werden muss. Bei letzterer Strahlenquelle besteht außerdem das Risiko, dass die Verknüpfung zwischen den Radioisotopenpräparaten während der Behandlung unterbrochen wird. In diesem Fall kann es schwierig sein, die ganze Strahlenquelle wieder aus dem zu behandelnden Körper herauszuziehen.
Außerdem wird bei der Herstellung von Radioisotopenpräparaten oder der Quelle ständig nach Miniaturisierung verlangt, da nur die Miniaturisierung ausreichend kleine Quellen zur Verfügung stellt, mit denen kleinere Gefäße des Patienten behandelt werden können und daher eine erfolgreiche Krebs- oder Tumortherapie an anderen Stellen der Anatomie ermöglicht wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese und weitere Nachteile von Strahlenquellen des Standes der Technik zu überwinden.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen offenbarte erfindungsgemäße Strahlenquelle gelöst. Im Einzelnen stellt die Erfindung zur Verfügung: eine Strahlenquelle für die Brachytherapie in Form eines Drahtes, der eine Matrix aus einem duktilen Bindematerial und einem radioaktiven und/oder aktivierbaren Material umfasst, wobei das radioaktive und/oder aktivierbare Material in Form einer unlöslichen Verbindung verwendet wird, wobei sich die Verbindung vom Bindematerial unterscheidet und in fein zerteilter Form zur Verfügung gestellt und mit dem Bindematerial vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindematerial aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht.
Vorzugsweise hat das Bindematerial einen niedrigen Einfangquerschnitt für das Verfahren der Aktivierung des aktivierbaren Materials und/oder einen niedrigen Abschwächungsfaktor für die emittierte Strahlung. Das duktile Bindermaterial ist nicht keramisch und umfasst ein Metall oder eine Metalllegierung.
Ausgewählt wird das radioaktive oder dann "aktivierte" Material vorzugsweise aus β-Emittern, γ-Emittern und/oder Röntgenstrahlen emittierenden Materialien. Stärker bevorzugt ist das radioaktive Material ein nukleares Spaltprodukt oder ist ein Material, das durch nukleare Anregung durch Teilchen, vorzugsweise Neutronen, Protonen oder Photonen aktiviert wird. Am meisten bevorzugt hat das Material eine maximale Teilchenenergie der β-Strahlung von mindestens 500 keV oder eine Photonenenergie von γ- und/oder Röntgenstrahlung im Bereich von 20 bis 100 keV. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dieses radioaktive und/oder aktivierbare Material aus Sr/Y-90, Tm-170, P-32, C1-36, Ce-144, Tb-160, Ta-182, T1-204, W/Re-188, Ir-192 und Se-75 sowie Gemischen davon ausgewählt.
Das radioaktive und/oder aktivierbare Material wird in Form einer Verbindung verwendet, die unter den herrschenden Bedingungen unlöslich ist, vorzugsweise in Form eines Oxids, Fluorids, Titanats, Carbonats, Cermits oder eines Keramikmaterials.
Die erfindungsgemäße Strahlenquelle hat im Allgemeinen ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von > 2 : 1, eine Länge im Bereich von weniger als 1 bis 25 mm und einen Durchmesser im Bereich von 0,01 bis 1 mm.
Die erfindungsgemäße Strahlenquelle kann außerdem eine Sicherheitsumschließung umfassen, bei der es sich vorzugsweise um eine Kapsel oder eine Beschichtung handelt.
Die erfindungsgemäße Strahlenquelle kann zur Strahlentherapie eines Säugers, vorzugsweise eines Menschen eingesetzt werden. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Strahlenquelle in der Brachytherapie, insbesondere der endovasku lären Brachytherapie eingesetzt, um Restenose, Krebs, Tumoren und nichtmaligne Zellwucherungen oder Narbengewebe zu behandeln.
Die Erfindung löst folgende Aufgaben: (1) Bereitstellung einer Strahlenquelle mit erhöhter mechanischer Stabilität bei ausreichender Flexibilität der Quelle, um den Windungen eines kleinen Gefäßes zu folgen; (2) Bereitstellung verbesserter Sicherheit angesichts der Durchlassstrahlung radioaktiven Materials, wenn die Quelle beschädigt oder während ihrer Herstellung auf andere Weise manipuliert wird, z. B. durch Schneiden oder Formen; (3) eine erheblichen Vereinfachung bei der Herstellung der Strahlenquelle, vor allem wenn man aktivierbare Materialien verwendet, und (4) Ermöglichung der Miniaturisierung der Quelle im Bereich von weniger als 1 mm.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Zur Verfügung gestellt wird durch die Erfindung eine radioaktive Strahlenquelle in Form eines Drahtes, der eine Matrix aus einem duktilen Bindematerial und einem radioaktiven oder aktivierbaren Material gemäß der Definition von Anspruch 1 umfasst. Dieses aktivierbare Material kann in ein aktiviertes Material umgewandelt werden, üblicherweise ein Form eines isotrop angereicherten stabilen Isotops, um die aktivierte Strahlenquelle zu erhalten, die in der Therapie eingesetzt werden kann.
Der hier verwendete Begriff "Draht" soll jede Form einer Strahlenquelle einschließen, die ein Verhältnis von ihrer Längsachse (Länge) zu ihrem Durchmesser von > 2 : 1 hat. Das heißt, die Strahlenquelle soll eine längliche Form haben. Ihr Querschniitt muss nicht unbedingt kreisförmig sein, sondern kann jeden geeigneten Querschnitt wie kreisförmig, oval, elliptisch, polygonal, vorzugsweise quadratisch oder rechteckig, hexagonal, oktagonal oder eine unregelmäßige Form haben, vorausgesetzt, dieser Querschnitt beeinträchtigt weder ihre Verwendung in einem Katheter noch das Vorwärtsschieben durch einen Katheter. Der Begriff "Durchinesser" bezieht sich daher auf jede Achse, die normal zur Längsachse ist.
Der Begriff "Draht" bedeutet ferner, dass die Strahlenquelle duktile, elastische oder flexible Eigenschaften hat, so dass die Strahlenquelle den Windungen der Gefäße im zu behandelnden Körper ohne weiteres folgen kann. Vorzugsweise ist das als Matrix verwendete Bindematerial daher ein nichtkeramisches Material und besteht aus einem Metall oder einer Metalllegierung.
Im Allgeineinen ist das Matrixbindematerial nicht keramisch, um die Steifigkeit dieses Materials zu vermeiden. Alle bekannten Metalle und/oder Legierungen, die zu Draht geformt werden können, können als Matrixmaterial verwendet werden. Vorzugsweise hat die Matrix oder das Bindematerial einen niedrigen Einfangquerschriitt, so dass das angewandte Verfahren zur Aktivierung der Strahlung nur das aktivierbare Material bzw. nach der Aktivierung das Radioaktivität emittierende Material aktiviert, um den erwünschten Strahlentyp zu erhalten. Eine weitere bevorzugte Eigenschaft der Matrix oder des Bindematerials ist der geringe Abschwächungsfaktor für den emittierten Strahlentyp. Letztere Eigenschaft macht es möglich, die Selbstabsorption der Strahlenquelle zu verringern und somit ein hoinogeneres oder gleichmäßigeres Strahlenfeld zur Verfügung zu stellen. Die erste Eigenschaft verringert die Wahrscheinlichkeit, das Bindematerial der Matrix zu aktivieren, das daher vorzugsweise nicht aktiv ist.
Das als Matrix verwendete Bindematerial bildet darüber hinaus vorzugsweise radioaktive Aktivierungsnuklide mit einer kurzen Halbwertzeit (vorzugsweise weniger als ein Tag) in Fällen, wo das Bindematerial durch die Aktivierungsbehand-1ung aktiviert wird, um das Strahlen emittierende Element überhaupt zu aktivieren. Stärker bevorzugt wird das Bindematerial während der Aktivierung des Strahlen emittierenden Elements nicht aktiviert.
Beispiele für das Metall, das als duktiles Bindematerial verwendet werden kann, umfassen aus der aus Al, Ag, Au, Pb, Cd, Ce, Cr, Co, Cu, Fe, Hg, Hf, Bi, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Ni, Pd, Pt, Pr, Re, Rh, Sn, Si, Ta, Ti, Tb, Th, V, W, Y, Yb, Zn, Zr oder deren Legierungen und Gemischen bestehenden Gruppe ausgewählte Metalle.
Das duktile und/oder plastische Bindematerial kann auch eine aus der aus Aluminiumlegierungen wie Al/Mg, Al/Cu, Al/Cu/Mg, Al/Mg/Si, Al/Cr, Tinal-Legierung-BB, Kupferliegerungen wie Messing, Bronzen, Eisenlegierungen wie Fe/Cr, Fe/Ni, Fe/Cr/Ni, Fe/Cr/Al, Nickellegierungen wie Ni/Ti, Ni/Cr, Nitinol, Platinlegierungen, Titanlegierungen wie Ti/Al, Ti/Al/V, Ti/Mo, Woods-Legierung, Inconel und Amalgamen bestehenden Gruppe ausgewählte Metalllegierung umfassen.
Stärker bevorzugt ist das Bindematerial ein Material oder ein Gemisch von Materialien, das aus der Gruppe Ag, Cu, Al, Ti, Ni, den Amalgamen und der Woods-Legierung ausgewählt wird. Am meisten bevorzugt ist das Bindematerial Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.
Das Matrixmaterial kann durch Verwendung magnetischer oder anderer magnetisierbarer Materialien modifiziert werden, um magnetische Strahlenquellen zur Verfügung zu stellen, die magnetisch mit einem Übertragungsdraht verbunden werden können, um die Strahlenquelle innerhalb des Katheterlumens vorwärts zu schieben oder zurück zu ziehen.
Das Strahlen emittierende Element oder radioaktive Material kann ein β-Emitter, ein γ-Emitter und/oder ein Röntgenstrahlen emittierendes Nuklid sein. Der Strahlenemitter kann ein Spaltprodukt oder ein durch Strahlen aktivierter aktivierbarer Strahlenemitter sein. Der Begriff "aktivierbares" Material bezeichnet ein nichtradioaktives Material, das z. B. durch Teilchenbestrahlung in einen radioaktiven Emitter umgewandelt werden kann. Der Begriff "aktiviertes Material" bezeichnet das Material, das man durch diese Aktivierung erhält.
Aktivierbare Materialien werden bevorzugt, da die erfindungsgemäße Strahlenquelle durch Routinemaßnahmen hergestellt werden kann, ohne dass entsprechende Vorrichtungen erforderlich sind, die das Herstellungspersonal und die Anlagen vor Strahlung schützen. Die finale Strahlenquelle wird dann aktiviert, z. B. durch Anregung eines aktivierbaren Materials oder Kerns durch Beschießen mit geladenen und ungeladenen Teilchen, vorzugsweise Neutronen, Protonen oder Photonen. Bevorzugte aktivierbare Materialien sind Materialien, die durch die vorstehenden nuklearen Reaktionen aktivierbar sind. Stärker bevorzugt haben diese Materialien eine maximale Teilchenenergie von β-Strahlung von mindestens 500 keV und eine Photonenenergie für die γ-Strahlung und/oder Röntgenstrahlung zwischen 20 keV und 100 keV. Diese radioaktiven Materialien sind weiche Emitter, die wegen ihrer kurzen Abschwächungsdistanz bevorzugt bei der Behandlung biologischer Materialien eingesetzt werden. Genauer werden diese Materialien wegen ihres lokalen ionisierenden Effekts und daher lokalisierten biologischen/ medizinischen Effekts besonders gern verwendet.
Durch die Wahl der vorstehenden Emitter kann die Wahrscheinlichkeit der Emission von γ-Energien von mehr als 100 keV auf ein leichter erträgliches Maß ver ringert werden. Wenn man diese bevorzugten β-Emitter und/oder γ-Emitter und Röntgennuklide verwendet, kann die notwendige Strahlenmenge außerdem leicht in die erfindungsgemäße Strahlenquelle eingeführt werden, und zwar in Form eines Drahtes, selbst wenn dieser Draht sehr kleine Abmessungen im Bereich von weniger als einem Millimeter hat.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das radioaktive (Spaltprodukt) oder aktivierte Material aus der Gruppe Sr/Y-90, Tm-170, P-32, C1-36, Ce-144, Tb-160, Ta-182, T1-204, W/Re-188, Ir-192 und Se-75 sowie Gemischen davon ausgewählt. Stärker bevorzugt umfasst das aktivierbare Material Tm-170.
Unter allen Umständen unterscheidet sich das radioaktive oder aktivierbare/aktivierte Material von dem als Matrix verwendeten Bindematerial. Je nach dem verwendeten Materialtyp wird das radioaktive und/oder aktivierbare Material in Form einer Verbindung verwendet, die unter den herrschenden Bedingungen unlöslich ist, vorzugsweise in Form eines Oxids, Fluorids, Titanats, Carbonats, Cermets oder Keramikmaterials.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Strahlenquelle wird das radioaktive und/oder aktivierbare Material in fein zerteilter Form zur Verfügung gestellt, vorzugsweise in Form eines Pulvers oder Granulats, und wird mit dem Bindematerial der Matrix vermischt.
Nach dem Mischen wird der Draht durch herkömmliche Techniken in die erwünschten Abmessungen geformt, z. B. durch Walzen, Gießen, Schmieden usw. Wenn ein aktivierbares Material verwendet wird, wird das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Strahlenquelle einfacher, da alle Fabrikationsschritte zur Herstellung des Drahts unter Verwendung des inaktiven Isotops vorgenommen werden können. In diesem Fall besteht bei der Herstellung nämlich keine radiologische Gefahr für die Mitarbeiter. Außerdem entfällt bei Verwendung des inaktiven Isotops die Notwendigkeit für komplexe Anlagen und Handhabungsverfahren, z. B. in umschlossenen Behältern, wie es bei der Herstellung und Verarbeitung radioaktiver Materialien erforderlich ist.
Die erfindungsgemäße radioaktive Strahlenquelle kann außerdem eine Sicherheitsumschließung umfassen. Diese Sicherheitsumschließung ist vorzugsweise eine versiegelte Kapsel, besonders in Röhrenform, die den die Matrix und das radioaktive Material umfassenden Draht umschließt. In einer anderen Ausführungsform kann die Sicherheitsumschließung eine Beschichtung sein, die die Durchlassstrahlung von Radioaktivität aus dem Draht verhindert.
Verwendet man eine Kapsel, liegt diese vorzugsweise in Form eines an beiden Enden versiegelten Röhrchens vor. Die Kapsel kann aus Metallen oder Legierungen wie Stahl, vorzugsweise rostfreiem Stahl, V, Ti, Ni, Au, Pt sowie Gemischen und Legierungen davon hergestellt werden. Wenn man eine Beschichtung verwendet, kann diese Ni, Cr, Co, Au, Pt, C oder Gemische davon umfassen. Eine solche Beschichtung kann eine Dicke von mehreren nm bis zu mehreren 10 um haben, um die Durchlassstrahlung von Aktivität zu verhindern. Eine Beschichtung kann auf Wunsch außerdem aus strahlungsbeständigen Kunststoffmaterialien oder Gemischen davon mit einem der vorstehenden Materialien hergestellt werden.
Im Allgemeinen wird die Sicherheitsumschließung aus einem Material hergestellt, das wie das Bindematerial der Matrix einen niedrigen Einfangquerschnitt für das Verfahren zur Aktivierung des aktivierbaren Materials und/oder einen geringen Abschwächungsfaktor für die emittierte Strahlung hat. Vorzugsweise bildet es radioaktive Isotopen oder Aktivierungsnuklide mit einer kurzen Halbwertzeit (vorzugsweise weniger als ein Tag) falls die Strahlenquelle – wenn überhaupt – nach der Herstellung aktiviert wird.
Die Menge an Radioaktivität, die durch die erfindungsgemäße Strahlenquelle zur Verfügung gestellt wird, liegt typischerweise im Bereich von bis zu 925 GBq (25.00 mCi) pro Zentimeter des zu behandelnden Gefäßes, je nachdem, welches radioaktive und/oder aktivierbare Material verwendet wird. Die emittierte Strahlung sollte ausreichen, um in etwa 2 bis 10 Minuten eine erwünschte Dosis von 1 bis etwa 100 Gy (100 bis etwa 10.000 Rad), vorzugsweise etwa 7 bis 50 Gy (etwa 700 bis 5.000 Rad) an das zu behandelnde Gewebe abzugeben.
Die erfindungsgemäße Strahlenquelle hat vorzugsweise ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von > 2 : 1, vorzugsweise 5 : 1 bis 25 : 1, stärker bevorzugt 8 : 1 bis 17 : 1. Außerdem kann sie eine Länge im Bereich von weniger als 1 bis 25 mm, vorzugsweise 1 bis 15 mm, stärker bevorzugt 2,0 bis 10 mm, und am meisten bevorzugt 2,5 bis 5 mm sowie einen Durchmesser im Bereich von 0,01 bis 1 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,8 mm, stärker bevorzugt 0,1 bis 0,5 mm und am meisten bevorzugt 0,2 bis 0,3 mm haben.
Die erfindungsgemäße Strahlenquelle kann bei der intravaskulären Strahlentherapie eines Säugers, vorzugsweise eines Menschen eingesetzt werden. Genauer kann die erfindungsgemäße Strahlenquelle zur Behandlung von Krebs, Tumoren und anderer nichtmaligne Zellwucherungen oder Narbengewebe verwendet werden. Am meisten bevorzugt setzt man sie dazu ein, Restenose nach einer Ballonangioplastik zu verhindern.
Die erfindungsgemäße Strahlenquelle kann mit jeder bekannten Vorrichtung bzw. jedem Apparat, mit der bzw. dem sie im zu behandelnden Körper positioniert wird, eingesetzt werden. Ein solcher Apparat umfasst typischerweise einen Katheter, mit dem die Strahlenquelle sicher innerhalb der Gefäße des zu behandelnden Körpers vorwärts geschoben werden kann. Die erfindungsgemäße Strahlenquelle kann als solche oder als Radioisotopenpräparat verwendet werden, um einen Zug von Strahlen emittierenden Elementen oder Radioisotopenpräparaten zu bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden mindestens zwei erfindungsgemäße Strahlenquellen als Radioisotopenpräparate verwendet, um einen Zug von Strahlenelementen zu bilden, wie z. B. in den Europäischen Patentanmeldungen 99.111.100.6 und 99.111.099.0 offenbart.
Die Erfindung wird jetzt anhand spezifischer Beispiele genauer offenbart. Diese Beispiele dienen lediglich zur Veranschaulichung und sollen den Rahmen der Erfindung nicht einschränken.
Beispiel 1 -Thulium¹⁷⁰-Draht In diesem Beispiel geht es um einen kleinen Thuliumoxid-/Aluminiumdraht als Strahlenquelle.
Im ersten Schritt wird in der Natur vorkommendes Tme¹⁶⁹ ₂O₃ in Form kleiner Teilchen mit Aluminiumpulver vermischt, um ein gleichmäßig verteiltes Gemisch aus beiden Materialien zu erhalten. Das Mischverhältnis von Thuliumoxid zu Aluminiuin ist 15 Gew.-% zu 85 Gew.-%.
Nach dein Mischen wird das Material gepresst und nach bekannten Verfahren zu einem kleinen Draht von etwa 0,3 mm Durchmesser und 2,5 mm Länge geformt. Dieser Draht wird in eine dünne geschweißte Kapsel aus reinem Vanadium einge passt, die anschließend versiegelt wird, um den eingeführten Thuliumoxid-/Aluminiuindraht einzukapseln.
Die gesamte Kapsel wird dann auf einen Nuklearreaktor gelegt und einer Neutronenaktivierung unterzogen. Dadurch entsteht aktives Tm^l70 aus Tm¹⁶⁹ und das Herstellungsverfahren der Quelle ist abgeschlossen. Dadurch erhält man eine Strahlenquelle von 0,4 mm Außendurchrriesser und 3,0 mm Länge.
Wenn man reines Vanadium als Verkapselungsmaterial verwendet, entwickelt diese Kapsel wie das Aluminium als Bindematerial der Matrix während des Neutronenbeschusses keine langlebigen radioaktiven Isotopen. Daher werden weder die äußerer Verkapselung noch die Bindemittelmatrix des Drahtes radioaktiv.
Beispiel 2 – Stromtium⁹⁰-Draht Im zweiten Beispiel geht es um einen kleinen Strontiumfluorid-/Aluminiumdraht.
In diesem Fall wird radioaktives Sr⁹⁰F₂ in Form eines Pulvers in einem geschlossenen Behälter mit Aluminiumpulver gemischt. Das Mischverhältnis ist 10 Gew.-% SrF₂ zu 90 Gew.-% Al. Das Gemisch wird dann gepresst und nach bekannten Verfahren zu einem Draht verarbeitet, obwohl diese Verfahren unter Sicherheitsumschließungsbedingungen durchgeführt werden müssen, um die Verseuchung von Bedienungspersonal und Anlagen mit Strahlen zu verhindern.
Der schließlich erhaltene Draht hat Abmessungen von 0,5 mm und 2,5 mm Länge.
Bei einer anderen Ausführungsform wurde die Aluminiummatrix durch eine Kupfermatrix ersetzt. In diesem Fall erhielt man einen Draht von 0,3 mm Durchmesser und 2,3 mm Länge, der in einem versiegelten Röhrchen von 0,4 mm Durchmesser und 2,5 mm Länge eingekapselt wurde.
Obwohl die Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt. Dem Fachmann wird klar sein, dass noch weitere Abwandlungen der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung möglich sind, ohne dass dadurch ihr Rahmen verlassen würde.

Claims

Strahlenquelle für die Brachytherapie in Form eines Drahtes, der eine Matrix aus einem duktilen Bindematerial und einem radioaktiven und/ oder aktivierbaren Material umfasst, wobei das radioaktive und/oder aktivierbare Material in Form einer unlöslichen Verbindung verwendet wird, wobei sich die Verbindung vom Bindematerial unterscheidet und in fein zerteilter Form zur Verfügung gestellt und mit dem Bindematerial vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindematerial aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht.
Strahlenquelle nach Anspruch 1, wobei das radioaktive Material aus β-Emittern, γ-Emittern und/oder Röntgenstrahlen emittierenden Materialien ausgewählt wird und ein nukleares Spaltprodukt ist oder durch nukleare Anregung eines aktivierbaren Materials durch Teilchen, vorzugsweise Neutronen, Protonen oder Photonen aktiviert wird und eine maximale Teilchenenergie der β-Strahlung (E_βmax) von mindestens 500 keV und/oder eine Photonenenergie von γ- und/oder Röntgenstrahlung im Bereich von 20 bis 100 keV hat.
Strahlenquelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei das radioaktive Material aus der aus Sr/Y-90, Tm-170, P-32, C1-36, Ce-144, Tb-160, Ta-182, T1-204, W/Re-188, Ir-192 und Se-75 sowie Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
Strahlenquelle nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Bindematerial einen niedrigen Einfangquerschnitt für das Aktivierungsverfahren des aktivierbaren Materials und/oder einen niedrigen Abschwächungsfaktor für die emittierte Strahlung hat.
Strahlenquelle nach Anspruch 1, wobei das duktile Bindematerial aus der aus Al, Ag, Au, Pb, Cd, Ce, Cr, Co, Cu, Fe, Hg, Hf Bi, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Ni, Pd, Pt, Pr, Re, Rh, Sn, Si, Ta, Ti, Tb, Th, V, W, Y, Yb, Zn, Zr oder deren Legierungen und Gemischen bestehenden Gruppe, vorzugsweise Ag, Cu, Al, Ti, Ni, Amalgamen und Woods-Legierung ausgewählt wird.
Strahlenquelle nach Anspruch 5, wobei das duktile Bindematerial eine aus der aus Aluminiumlegierungen wie Al/Mg, Al/Cu, Al/Cu/Mg, Al/Mg/Si, Al/Cr, Tinal-Legierung-BB, Kupferliegerungen wie Messing, Bronzen, Eisenlegierungen wie Fe/Cr, Fe/Ni, Fe/Cr/Ni, Fe/Cr/Al, Nickellegierungen wie Ni/Ti, Ni/Cr, Nitinol, Platinlegierungen, Titanlegierungen wie Ti/Al, Ti/Al/V, Ti/Mo, Woods-Legierung, Inconel und Amalgamen bestehenden Gruppe ausgewählte Metalllegierung umfasst.
Strahlenquelle nach Anspruch 1, wobei das radioaktive und/oder aktivierbare Material in Form eines Oxids, Fluorids, Titanats, Carbonats, Cermets oder einer Keramiksubstanz verwendet wird.
Strahlenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser im Bereich von > 2 : 1, vorzugsweise 5 1 bis 25 : 1, stärker bevorzugt 8 : 1 bis 17 : 1.
Strahlenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Länge im Bereich von weniger als 1 bis 25 mm, vorzugsweise 1 bis 15 mm, stärker bevorzugt 2,0 bis 10 mm und am meisten bevorzugt 2,5 bis 5 mm.
Strahlenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Durchmesser im Bereich von 0,01 bis 1 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,8 mm, stärker bevorzugt 0,1 bis 0,5 mm und am meisten bevorzugt 0,2 bis 0,3 mm.
Strahlenquelle nach Anspruch 1, die außerdem eine Sicherheitsumschließung umfasst.
Strahlenquelle nach Anspruch 11, bei der die Sicherheitsumschließung eine Kapsel oder eine Beschichtung ist.
Strahlenquelle nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Sicherheitsumschließung ein Metall, das vorzugsweise aus Fe, V, Ti, Ni, Au, Pt, Cr, Co oder deren Legierungen ausgewählt ist, oder C oder ein strahlenbeständiges Kunststoffmaterial und deren Gemische umfasst.