DE69930568T2

DE69930568T2 - Strahlungsquelle zur endovaskulären Bestrahlung

Info

Publication number: DE69930568T2
Application number: DE69930568T
Authority: DE
Inventors: Dr. Eberhard Fritz; Dr. Gerd Phillipps
Original assignee: AEA Technology QSA GmbH
Current assignee: NUCLITEC GMBH, 38110 BRAUNSCHWEIG, DE
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2019-06-19
Also published as: EP1060764A1; CA2377610C; AU5221800A; JP2003502121A; EP1060764B1; DE69930568D1; WO2000078394A1; CA2377610A1; ATE321586T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlungsquelle zur Verwendung bei einer endovaskulären Strahlungsbehandlung. Diese Strahlungsquelle umfasst strahlungsabgebende Elemente und ist geeignet, in einem Katheter einer gewählten zu behandelnden Stelle innerhalb des Gefäßsystems eines Patienten zugeführt zu werden. Die Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung für die vaskuläre Strahlungsbehandlung unter Verwendung der Strahlungsquelle.
Hintergrund der Erfindung
Die endovaskuläre Strahlungsbehandlung ist das heutige Verfahren der Wahl, um die Bildung von Narbengewebe in einem Blutgefäß zu vermeiden, das auf verschiedene Weise, beispielsweise aufgrund eines Traumas, aufgrund chirurgischer oder diagnostischer Verfahren verletzt worden ist. Ein Bereich des Gefäßsystems, dem mit Bezug auf eine solche Verletzung besondere Sorge gilt, sind Koronararterien, die Verfahren zum Entfernen oder Verringern von Blockierungen aufgrund von Plaques innerhalb der Arterien unterzogen werden. Die teilweise und sogar die vollständige Blockierung der Koronararterien durch die Bildung einer arteriosklerotischen Plaque ist ein bekanntes und ernstes medizinisches Problem. Solche Blockierungen können unter Verwendung von Arterektomievorrichtungen, die die Plaque mechanisch entfernen, Heiß- oder Kaltlasern, die die Plaque verdampfen, Stents, die die Arterie offen halten, und anderen Vorrichtungen und Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, behandelt werden. Die üblichste ist die perkutane transluminale Koronarangioplastie, die häufiger als Ballonangioplastie bezeichnet wird.
Bei diesem Verfahren wird ein Katheter mit einem aufblasbaren Ballon an seinem distalen Ende in die Koronararterie eingeführt, der nichtaufgeblasene Ballon wird an einer stenotischen Stelle angeordnet, und der Ballon wird aufgeblasen. Das Aufblasen des Ballons zerreißt die Plaque und drückt sie flach gegen die Arterienwand. Außerdem dehnt es die Arte rienwand, was zu einer Vergrößerung der intraluminalen Passage führt und den Blutfluss erhöht. Nach einem solchen Dehnen wird der Ballon entleert und der Ballonkatheter entfernt.
Ein langfristiger Erfolg der Ballonangioplastieverfahren ist aufgrund einer Restenosierung oder einem Wiederverschließen der intraluminalen Passage durch die Arterie durch die Bildung von Narbengewebe sehr beschränkt. Eine Restenosierung tritt bei etwa 30 bis 50% der Patienten innerhalb von sechs Monaten nach der Ballonangioplastie auf. Scheinbar ist die Restenosierung in einem beträchtlichen Ausmaß eine natürliche Heilungsreaktion auf die Gefäßverletzung, die durch das Aufblasen des Angioplastieballons verursacht wird.
Eine Verletzung eines Gefäßes initiiert typischerweise den eigenen natürlichen Reparatur- und Heilungsprozess des Körpers. Während des Heilungsprozesses sammeln sich Fibrin und Thrombozyten schnell im Endothel an, und die vaskulären glatten Muskelzellen proliferieren und wandern in die Intima. Es wird angenommen, dass die Bildung von Narbengewebe durch die Proliferation der glatten Muskeln (Hyperplasie) bei der Restenosierung nach einer Ballonangioplastie der Koronararterie eine erhebliche Rolle spielt.
Frühere Versuche, die Restenosierung zu hemmen, umfassten die Verwendung von verschiedenen Lichttherapien, chemotherapeutischen Mitteln, Stents, Arterektomievorrichtungen, Heiß- und Kaltlasern usw. Der meistversprechende Ansatz zum Hemmen der Restenosierung ist die Verwendung der Strahlungstherapie, d.h. die Aussetzung der Stelle der Restenosierung an eine ionisierende oder radioaktive Strahlung.
Obgleich die Strahlungstherapie im Allgemeinen vorteilhaft angewandt worden ist, haben die Vorrichtungen, die zur Zuführung von Strahlungsquellen zur Verfügung stehen, und die Strahlungsquellen selbst gewisse Nachteile, die ihre Brauchbarkeit begrenzen. Typischerweise umfassen die Vorrichtungen einen Katheter, der mittels eines darin eingesetzten Führungsdrahts zu der Behandlungsstelle geführt wird. Der Katheter wird dann verwendet, um die Strahlungsquelle im Körper zu der Behandlungsstelle zu führen und um sie nach einer vorbestimmten Behandlungszeit wieder heraus zu ziehen.
Ein typisches Problem, auf das man bei dem Katheter und/oder der Strahlungsquelle trifft, hängt mit der Steifigkeit der Quelle zusammen, die direkt proportional zu ihrer Länge ist. Deshalb werden typischerweise kürzere Quellen verwendet, damit sich die Strahlungsquelle entlang der Biegungen eines Gefäßes bewegen kann, und die so genannte "schrittweise Behandlung" wird angewandt, um eine Strahlungsbehandlung der gesamten Stelle zu erzielen. Da jedoch bei einem sich ständig bewegenden Gefäß wie einer Koronararterie eine ganz genaue Positionierung nicht möglich ist, sind lange Quellen erwünscht, die eine einstufige Behandlung der stenotischen Stelle in ihrer gesamten Länge ermöglichen.
Beispielsweise offenbart US-A-5,833,593 einen Quellendraht, der an seinem Behandlungsende modifiziert ist, um ein radioaktives Element aufzunehmen. Ein Stopfen dichtet den nichtmodifizierten Abschnitt der Quelle von dem Lumen des modifizierten Segments ab, der das radioaktive Element enthält. Beide Enden des Quellendrahts sind abgedichtet, um ein Austreten der Radioaktivität zu verhindern. Der Quellendraht wird dann in einen Katheter eingeführt, der ihn zu der Behandlungsstelle führen soll. Der modifizierte Abschnitt (= Behälter) selbst ist starr und ist nur mit dem restlichen, nichtmodifizierten Teil der Quelle flexibel verbunden.
Aus US-A-5,683,345 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, wobei die Vorrichtung ein längliches flexibles Katheterrohr mit proximalen und distalen Endbereichen aufweist, wobei sich ein Lumen dazwischen erstreckt. Ein oder mehrere Behandlungselement(e) oder Radioisotopenpräparat(e), die radioaktives Material enthält bzw. enthalten, sind innerhalb des Lumens positionierbar und können unter der Kraft von Flüssigkeit, die durch das Lumen strömt, zwischen dem proximalen und dem distalen Endbereich bewegt werden. Die Strahlungsquelle, die gemäß diesem Dokument verwendet wird, besteht aus einzelnen Behandlungselementen, die miteinander verbunden werden können, um eine Reihe von Behandlungselementen durch die Verwendung von mehreren Längen von hochangelassenem Federdraht zu bilden, um zu verhindern, dass die Behandlungselemente zu sehr von einander beabstandet werden, während sie sich durch den Katheter bewegen.
Die internationale Veröffentlichung WO 97/18012 offenbart Verfahren und Vorrichtungen zum Zuführen von Strahlung mit niedrigem Niveau, um eine Neointimahyperplasie nach einer Angioplastie oder anderen intravaskulären Verfahren zu hemmen. Bei einem beispielhaften Verfahren wird ein Ballon (32) innerhalb eines stenotischen Bereichs eines Blutgefäßes aufgeblasen, um einen Behandlungsbereich zu erzeugen. Der Ballon (32) wird dann entleert, und eine radioaktive Quelle (10) innerhalb einer Hülse wird über dem entleerten Ballon (32) ausgerichtet. Der Ballon (32) wird am Behandlungsbereich wieder aufgeblasen, um die Hülse mit der radioaktiven Quelle (10) innerhalb des Behandlungsbereichs 1 Minute bis 49 Minuten gegen das Blutgefäß zur Anlage zu bringen, um eine ausreichende Dosis der Strahlung zuzuführen, um eine Neointimahyperplasie zu hemmen.
US-A-5,683,345 offenbart eine Strahlungsquelle zur Verwendung bei einer endovaskulären Strahlungsbehandlung, die eine Reihe von Radioisotopenpräparaten mit strahlungsabgebenden Elementen umfasst. Die Radioisotopenpräparate sind mittels Federdraht verbunden.
Andere typische Nachteile der Strahlungsquellen des Stands der Technik und Vorrichtungen zum Zuführen derselben zu der zu behandelnden Stelle stehen mit der Dauer der Aussetzung, der Steuerbarkeit der Strahlungsaussetzung (Dosis, Homogenität der Behandlung), der Notwendigkeit, eine "stufenweisen Behandlung" durchzuführen oder Schwierigkeiten beim Zurückziehen der Strahlungsquelle aus dem Katheter und folglich dem Risiko einer unerwünschten Aussetzung von sowohl dem Patienten als auch dem medizinischen Personal, das die Behandlungsvorrichtung handhabt, in Verbindung. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, diese und andere Nachteile der Strahlungsquellen des Stands der Technik zu überwinden.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese und andere Aufgaben werden durch die Strahlungsquelle, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, gelöst. Unter einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Strahlungsquelle zur Verwendung bei der Strahlungsbehandlung, die mindestens zwei Behandlungselemente (Radioisotopenpräparate) umfasst, die ein strahlungsabgebendes Element und ein Mittel zur Einschließung des strahlungsabgebenden Elements umfassen, wobei die Strahlungsquelle dadurch gekennzeichnet ist, dass die Radioisotopenpräparate sequentiell, direkt und bewegbar entweder magnetisch oder mechanisch, wie in Anspruch 1 definiert, miteinander verbunden sind. Dadurch bilden die Radioisotopenpräparate eine flexible Strahlungsquelle, vorzugsweise eine flexible längliche Strahlungsquelle.
Das Mittel zur Einschließung des strahlungsabgebenden Elements kann eine Kapsel sein, die vorzugsweise ein Metall umfasst. Vorzugsweise haben die Radioisotopenpräparate eine längliche Gestalt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Mittelachse der Strahlungsquelle im Wesentlichen parallel zu der langen Achse der Radioisotopenpräparate.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Radioisotopenpräparate durch magnetische Kräfte miteinander verbunden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verbindung mechanisch und magnetisch.
Bei der mechanischen Verbindung umfassen die Radioisotopenpräparate Einsteck- und Aufnahmemittel zum Koppeln, wobei die Aufnahmemittel zum Koppeln die Einsteckmittel zum Koppeln des folgenden oder vorhergehenden Radioisotopenpräparats in der Strahlungsquelle zur Bildung einer flexiblen Verbindung aufnehmen. Vorzugsweise befinden sich die Einsteck- und Aufnahmemittel zum Koppeln auf entgegengesetzten Seiten des Radioisotopenpräparats, noch stärker bevorzugt befinden sie sich entgegengesetzt zueinander an den Längsenden an den Endkappen des Radioisotopenpräparats.
Unter einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur vaskulären Strahlungsbehandlung, die umfasst (1) einen länglichen Katheter mit einem proximalen Endbereich, einem distalen Endbereich und einem sich dazwischen erstreckenden Lumen zur Aufnahme einer Strahlungsquelle, (2) gegebenenfalls einen Führungsdraht in einem separaten zweiten Lumen und (3) eine Strahlungsquelle wie vorstehend definiert.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung des weiteren eine Röntgenfluoroskopievorrichtung zum Überwachen der Strahlungsquelle. Die Vorrichtung kann auch ein Einschließungsgefäß für die Lagerung der Strahlungsquelle und/oder der einzelnen Radioisotopenpräparate umfassen. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung eine Vorrichtung, die eine Strahlungsquelle umfasst, bei der die Radioisotopenpräparate durch magnetische Kräfte aneinander befestigt sind und die Vorrichtung des weiteren ein Magnetmittel zum Führen der Strahlungsquelle umfasst.
Die vorstehend angegebene Strahlungsquelle und die Vorrichtung können bei einem Verfahren zur vaskulären Strahlungsbehandlung verwendet werden, das folgende Schritte umfasst:

(a) Führen eines länglichen Katheters mit einem proximalen Endbereich, einem distalen Endbereich und einem sich dazwischen erstreckenden Lumen zur Aufnahme einer Strahlungsquelle zu der gewählten, zu behandelnden Stelle vorzugsweise mittels eines Führungsdrahts in einem separaten Lumen,
(b) Einführen der Strahlungsquelle in den Katheter an seinem proximalen Endbereich, wobei die Strahlungsquelle ein oder mehrere, vorzugsweise mindestens zwei Behandlungselemente (Radioisotopenpräparate) umfasst, die ein strahlungsabgebendes Element und ein Mittel zur Einschließung des strahlungsabgebenden Elements umfasst, wobei die Radioisotopenpräparate sequentiell, direkt und bewegbar aneinander und/oder an dem Übertragungsdraht befestigt sind, um eine flexible Strahlungsquelle zu bilden, die durch das Lumen des Katheters bewegt werden kann,
(c) Bewegen der Strahlungsquelle zum distalen Endbereich vorzugsweise durch die Verwendung eines Übertragungsdrahts,
(d) Halten der Strahlungsquelle an dem distalen Endbereich während eines vorbestimmten Zeitraums,
(e) Zurückziehen der Strahlungsquelle zu dem proximalen Endbereich vorzugsweise mittels eines Übertragungsdrahts.

Vorzugsweise wird eine Strahlungsquelle wie vorstehend definiert verwendet.
Vorzugsweise wird das Bewegen und/oder Zurückziehen in Schritt (c) und/oder (e) durchgeführt, indem die Strahlungsquelle geschoben oder gezogen wird.
Die Radioisotopenpräparate können mittels magnetischer Kräfte miteinander verbunden sein, und der Übertragungsdraht umfasst einen Magneten, um dieses Ziehen der Strahlungsquelle in Schritt (c) und/oder (e) magnetisch zu bewirken. Bei einer alternativen Ausführungsform kann ein externes Magnetfeld zur Einwirkung gebracht werden, um die Strahlungsquelle zu bewegen, die miteinander durch magnetische Kräfte verbundene Radioisotopenelemente umfasst.
Der Übertragungsdraht kann ein Einsteck- oder Aufnahmemittel zum Koppeln umfassen, und eine Strahlungsquelle, die solche Einsteck- und Aufnahmemittel zum Koppeln umfasst, ist mit dem Übertragungsdraht durch Eingriff mit dem komplementären Mittel zum Koppeln an dessen endständigem Radioisotopenelement verbunden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch eine Strahlungsquelle der Erfindung, die magnetische Radioisotopenpräparate umfasst, 1a bis 1c zeigen verschiedene Formen der zu verwendenden Radioisotopenpräparate.
2a bis 2c zeigen schematisch eine Strahlungsquelle der Erfindung, die Radioisotopenpräparate mit Einsteck- und Aufnahmemitteln zum Koppeln umfasst.
3 ist eine schematische Ansicht des Katheters der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Detaillierte Offenbarung der Erfindung
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen für Zwecke der Veranschaulichung detailliert beschrieben. In diesen Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Der Ausdruck "Strahlung" ist so zu verstehen, dass er ionisierende oder radioaktive Strahlung betrifft.
Die Strahlungsquelle zur Verwendung bei der endovaskulären Strahlungsbehandlung gemäß der Erfindung umfasst mindestens zwei Behandlungselemente, sogenannte Radioisotopenpräparate. Diese Radioisotopenpräparate umfassen ein strahlungsabgebendes Element oder einen strahlungsabgebenden Kern und ein Mittel zur Einschließung des strahlungsabgebenden Elements. Die Strahlungsquelle der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Radioisotopenpräparate sequentiell, direkt und bewegbar miteinander verbunden sind und dadurch eine flexible Strahlungsquelle der gewünschten Länge bilden. Die Quelle kann auch mit einem Übertragungsdraht verbunden sein.
Der Ausdruck "direkt" betrifft eine Verbindung, die durch direkten Eingriff der Radioisotopenpräparate selbst bewirkt wird. Die Erfindung umfasst nicht die Verbindung der Radioisotopenpräparate durch deren Zusammenhalten unter Verwendung von externen Vorrichtungen, Behältern oder anderen Befestigungsstrukturen. Die Verbindung der Radioiso topenpräparate wird vielmehr durch Kräfte erzielt, die durch die Radioisotopenpräparate selbst ausgeübt werden, wie magnetische Kräfte und/oder einen mechanischen Eingriff der Radioisotopenpräparate miteinander, wobei die Radioisotopenpräparate selbst einen aktiven Teil der Verbindung bilden. Der Ausdruck "direkt" schließt Abstandselemente nicht aus, die zwischen den Radioisotopenpräparaten eingesetzt sind, die die Kette der Radioisotopenpräparate unterbrechen, da sie zwischen ihnen angeordnet werden, wie leere Mittel zum Einschließen, nichtradioaktive, magnetische Teilchen, Kügelchen und dergleichen. Eine Strahlungsquelle, bei der solche Abstandselemente nicht vorhanden sind, ist jedoch bevorzugt.
Mit dem Ausdruck "bewegbar", wie hier verwendet, ist eine Verbindung zwischen zwei Radioisotopenpräparaten gemeint, die eine beliebige Art der Bewegung der Radioisotopenpräparate mit Bezug zueinander einschließlich einer Drehbewegung, eines Biegens oder einer Bewegung eines Radioisotopenpräparates aus der Achse der mittleren Achse der Strahlungsquelle heraus (wobei die vorhergehenden Radioisotopenpräparate immer noch ihre Achse im Wesentlichen parallel dazu haben), einer Längsbewegung eines Radioisotopenpräparats weg von dem anderen ohne Unterbrechung oder einen Bruch der Verbindung, jedes Typs der Vibration usw., gestattet, vorausgesetzt, dass die Verbindung zwischen den Radioisotopenpräparaten nicht unterbrochen wird. Der Ausdruck "verbunden" und "befestigt" oder der Ausdruck "Verbindung" und "Koppeln" wird austauschbar verwendet und bezieht sich auf die Verbindung zwischen den Radioisotopenpräparaten wie vorstehend definiert.
Die Strahlungsquelle der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens zwei Behandlungselemente oder Radioisotopenpräparate. Typischerweise wird die Anzahl der Radioisotopenpräparate, die in dieser Strahlungsquelle enthalten sind, gewählt, um die gewünschte Länge des zu behandelnden Gefäßes abzudecken. Vorzugsweise umfasst die Strahlungsquelle eine Anzahl der Radioisotopenpräparate, die ausreichend ist, um eine Strahlungsquelle mit einer Länge von mindestens 2 mm, vorzugsweise einer Länge von 10 bis 50 mm, stärker bevorzugt einer Länge von 20 bis 40 mm zur Verfügung zu stellen. Der Ausdruck "sequentiell" bedeutet, dass die Radioisotopenpräparate zur Bildung einer Kette von Radioisotopenpräparaten miteinander verbunden sind. Dies schließt Ausführungsformen nicht aus, bei denen mehrere, beispielsweise 2, 3, 4 usw. kleinere Radioisotopenpräparate parallel angeordnet sind und dann sequentiell, direkt und bewegbar mit dem nachfolgenden Duplett, Triplett, Quadruplett usw. verbunden sind.
Typischerweise haben die einzelnen Radioisotopenpräparate eine Länge im Bereich von 1,0 bis 10,0 mm, stärker bevorzugt 1,5 bis 4 mm und am stärksten bevorzugt 2 bis 3 mm.
Vorzugsweise sind die Radioisotopen von länglicher, stärker bevorzugt zylindrischer Gestalt und weisen einen Außendurchmesser des Mittels zu deren Einschließung im Bereich von 0,2 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,8 mm, auf. Vorzugsweise umfassen die Radioisotopenpräparate abgerundete (abgerundete Ränder einer im Allgemeinen flachen Endkappe) oder kugelförmige Endkappen an einem oder beiden ihrer Enden auf.
Das Mittel zur Einschließung ist typischerweise eine Kapsel. Die Kapsel kann länglich sein und kann ein hohler Zylinder oder ein Rohr sein, das einen ersten und einen zweiten Endstopfen aufweist, sie kann jedoch jede beliebige Gestalt aufweisen, die zum Bilden von Radioisotopenpräparaten geeignet ist, wie Kugeln, Ellipsoide, Doughnuts, Kegel, Rohre mit flachen Enden, Scheiben, Würfel usw., vorausgesetzt sie umfasst einen Hohlraum zur Aufnahme und zum Einschließen des strahlungsabgebenden Elements und sie behindert oder hemmt die Bewegung des Radioisotopenpräparats in dem Katheterlumen nicht.
Vorzugsweise ist das Mittel zur Einschließung eine Metallkapsel, die ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus rostfreiem Stahl, Ag, Pt, Ti, Ni, Fe, Mn, Cr, Nb, Co, Au oder deren Legierungen einschließlich deren Mischungen umfasst. Es kann auch ein beliebiges anderes geeignetes Gehäuse umfassen, das mit einem dieser Metalle beschichtet ist. Stärker bevorzugt umfasst das Mittel zur Einschließung einen hohlen zylindrischen Körper mit abgerundeten oder kugelförmigen Endkappe an einem oder beiden seiner Enden, die auch den vorstehend angegebenen ersten und zweiten Endstopfen bilden können. Stärker bevorzugt umfasst das Mittel zum Einschließen ein permanentmagnetisches Material, stärker bevorzugt Ni, Fe, rostfreien Stahl, Mn, Co und dergleichen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Mittel zum Einschließen auch ein magnetisierbares Material umfassen, das später durch das Anlegen eines externen Magnetfelds magnetisiert wird.
Das Mittel zum Einschließen kann auch aus Glas oder einem Kunststoffmaterial wie Acryl bestehen, beispielsweise durch Beschichten eines massiven strahlungsabgebenden Elements, um eine dichte Beschichtungsschicht zu erhalten, vorausgesetzt sie verhindert ein Austreten der Radioaktivität in das Lumen des Katheters. Es kann des weiteren eine Beschichtung, beispielsweise aus Teflonmaterial oder einem ähnlichen Material geringer Reibung umfassen, um die Reibung zwischen dem Behandlungselement oder Radioisotopenpräparat und der Wand des Katheterlumens, in dem es sich bewegt, zu verringern.
Das strahlungsabgebende Element, das in dem Mittel zur Einschließung enthalten ist, umfasst jede beliebige α-, β- und/oder γ-abgebende Substanz, vorzugsweise einen reinen β-Emitter und/oder eine β- und γ-abgebende Substanz. Typischerweise umfasst das strahlungsabgebende Element ein oder mehrere radioaktive Materialien, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cs¹³⁷, Co⁵⁷, Sr⁸⁹, Y⁹⁰, Au¹⁹⁸, Pd¹⁰³, Se⁷⁵, Sr⁹⁰, Ru¹⁰⁶, P³², Ir¹⁹², Re¹⁸⁸, W¹⁸⁸ und I¹²⁵ und einem anderen geeigneten Nuclid oder anderen geeigneten Nucliden.
Das radioaktive Material kann in einem Feststoff wie Metall, Glas, Folie oder Keramik oder in einer frei fließenden Form wie einem Pulver oder einer Flüssigkeit enthalten sein, oder es ist in einem Fluid dispergiert. Weder die Form noch der Zustand des radioaktiven Materials ist kritisch, vorausgesetzt sie oder er gestattet dessen Einführen in das Mittel zum Einschließen und das sichere Einschließen.
Die Radioisotopenpräparate werden durch Einführen des strahlungsabgebenden Elements in das Mittel zur Einschließung, das aus dem geeigneten Material hergestellt ist, und Verschließen desselben, beispielsweise durch Befestigen des zweiten Endstopfens, z.B. mittels Schweißen, hergestellt. Die Radioisotopenpräparate können dann durch Anlegen eines externen Magnetfelds magnetisiert werden. Das Mittel zur Einschließung kann auch mit geeigneten Endstopfen mit Einsteck- und Aufnahmekopplungsmitteln geschlossen werden.
Die Menge der Radioaktivität liegt typischerweise im Bereich von 0,45 bis 25.000 mCi pro Zentimeter des zu behandelnden Gefäßes in Abhängigkeit von der verwendeten Strahlungsquelle. Die abgegebene Strahlung sollte ausreichend sein, um eine gewünschte Dosis von 100 bis etwa 10.000 Rad, vorzugsweise etwa 700 bis 5.000 Rad in etwa 2 bis 10 Minuten dem zu behandelnden Gewebe zuzuführen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Strahlungsquelle dadurch gekennzeichnet, dass die Radioisotopenpräparate durch magnetische Kräfte aneinander befestigt sind. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Radioisotopenpräparate mittels sich anziehender magnetischer Kräfte, z.B. Kräften, die zwischen den Kapseln als Mittel zur Einschließung jedes Radioisotopenpräparats ausgeübt werden, zusammengehalten. Bei dieser Aus führungsform ist das Mittel zur Einschließung vorzugsweise aus einem Magnetmaterial wie Ni, Fe, Co, rostfreiem Stahl und Mn hergestellt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Mittel zur Einschließung aus einem magnetisierbaren Material hergestellt sein, das dann durch das Zureinwirkungbringen eines Magnetfelds magnetisiert wird. Das Magnetfeld kann direkt nach der Herstellung der Radioisotopenelemente oder genau vor deren Verwendung zur Einwirkung gebracht werden. Das Magnetfeld kann entweder mittels eines Permanentmagneten oder eines Elektromagneten zur Einwirkung gebracht werden.
Bei einer in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform werden die magnetischen Radioisotopenpräparate (1) in einer Nord-Süd-Orientierung befestigt. Dadurch bilden sie eine längliche Kette von Radioisotopenpräparaten als Strahlungsquelle. Stärker bevorzugt umfassen die Radioisotopenpräparate dieser Kette ein Mittel zum Einschließen (2) mit gerundeten (3a) oder kugelförmigen (3b) Endkappen (3) an einem oder beiden Enden, um glatte Biegecharakteristiken und eine verbesserte magnetische Haftung der Radioisotopenpräparate während des Biegens der Kette zu gestatten.
In 1b ist eine Ausführungsform gezeigt, wobei die Mittel zur Einschließung mit gerundeten Endkappen (3a) durch magnetische Kugeln (3c) voneinander beabstandet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlungsquelle sind die Radioisotopenpräparate mechanisch verbunden. Die Radioisotopenpräparate können auch mechanisch und magnetisch miteinander und/oder mit dem Übertragungsdraht verbunden sein.
Die Art der mechanischen Verbindung sind Radioisotopenelemente, die Einsteck- und Aufnahmemittel zum Koppeln umfassen, wobei die Aufnahmemittel zum Koppeln die Einsteckmittel zum Koppeln des nachfolgenden oder vorhergehenden Radioisotopenpräparats in der Strahlungsquelle zur Bildung einer flexiblen Verbindung aufnehmen. Vorzugsweise befinden sich die Einsteck- und Aufnahmemittel zum Koppeln an entgegengesetzten Seiten des Radioisotopenpräparats, noch stärker bevorzugt liegen sie einander an den Längsenden an den Endkappen des Mittels zur Einschließung des Radioisotopenpräparats gegenüber. Das Vorsehen der Mittel zum Koppeln an den Endkappen hat den Vorteil, dass sie separat hergestellt werden können, z.B. durch die Verwendung eines Lasers und erst danach mit dem Rohr kontaktiert werden, das das strahlungsabgebende Element enthält, und an dem Rohr, z.B. mittels Laser oder Punktschweißen, befestigt werden.
Das Einsteckmittel zum Koppeln kann sich von dem Mittel zum Einschließen erstrecken und kann einen Kopf und gegebenenfalls ein Abstandselement umfassen, während das Aufnahmemittel zum Koppeln in diesem Fall einen Aufnahmeabschnitt für den Kopf umfasst. Dieser Aufnahmeabschnitt des Aufnahmemittels zum Koppeln ist vorzugsweise komplementär zu mindestens dem Kopf des Einsteckmittels zum Koppeln, gestattet jedoch noch die Bewegung der Verbindung, wie die Drehbewegung oder das Biegen oder Ablenken von der Mittelachse der Strahlungsquelle. Deshalb besitzt der Kopf des Einsteckmittels zum Koppeln vorzugsweise die Form einer Kugel.
Bei einer in 2a bis 2c gezeigten, bevorzugten Ausführungsform umfasst das Einsteckmittel zum Koppeln (4a) ein Abstandselement (5) und einen kugelförmigen Kopf (6) und der Aufnahmeabschnitt der Aufnahmemittels zum Koppeln (4b) ist durch Verlängerungen (7) des Mittels zur Einschließung (2), z.B. der Kapsel, gebildet, deren Verlängerungen einen Hohlraum (8) mit einer Aussparung (9) zur Aufnahme des Abstandselements (5) bilden, wenn der Kopf (6) des Einsteckmittels zum Koppeln von dem hohlen Bereich des Aufnahmemittels zum Koppeln beabstandet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der mechanischen Verbindung ist das Einsteckmittel zum Koppeln ein Haken und das Aufnahmemittel zum Koppeln ist ein zweiter Haken oder eine Schleife. In allen Fällen können beide Mittel zum Koppeln miteinander oder mit einem Abstandselement wie einem Ring, einem leeren Mittel zur Einschließung oder einem anderen Element einer Kette in Eingriff kommen.
Falls das Kopplungsmittel und/oder das Mittel zur Einschließung aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material hergestellt ist bzw. sind, können die Radioisotopenpräparate magnetisch und mechanisch verbunden werden.
Alle vorstehend angegeben Verbindungen stellen eine Kette von Radioisotopenpräparaten oder eine "Reihe von Behandlungselementen" als Strahlungsquelle zur Verfügung, die die Bewegung der Strahlungsquelle entweder durch Schieben oder Ziehen an den Endelementen der Kette gestatten. Die einzelnen Radioisotopenpräparate sind miteinander und vorzugsweise mit dem Übertragungsdraht mit einer ausreichenden Festigkeit verbunden, um eine solche Ziehbewegung zu gestatten ohne dass die Strahlungsquelle in ihre einzelnen Teile zerlegt wird. Andererseits können die Verbindungen zwischen den Radioisotopenpräparaten durch eine geeignete Manipulation jeder Verbindung geschaffen oder unterbrochen werden. So kann eine Strahlungsquelle der gewünschten Länge geschaffen werden, und die Länge kann für die beabsichtigte Verwendung geeignet gewählt werden. Gleichzeitig ist die Länge der Quelle nicht durch ihre Steifigkeit oder Starrheit aufgrund der flexiblen Verbindungen beschränkt. So gestattet die Strahlungsquelle der Erfindung eine einstufige Strahlungsbehandlung der länglichen Segmente eines Gefäßes.
Aufgrund der in der Strahlungsquelle der Erfindung vorgesehenen, bewegbaren Verbindung kann diese flexible Strahlungsquelle den Biegungen und Unterteilungen eines Blutgefäßes innerhalb des zu behandelnden Körpers leicht folgen. Anscheinend ist die Strahlungsquelle der Erfindung nicht auf die Behandlung einer Koronarrestenosierung beschränkt, sondern kann bei jeder Art der endovaskulären Strahlungsbehandlung, z.B. bei der Krebstherapie verwendet werden.
Aufgrund des direkten Eingriffs der Radioisotopenpräparate miteinander gestattet die Quelle weiterhin die Bewegung durch Schieben und Ziehen der Kette der Radioisotopenpräparate. So kann die erfindungsgemäße Quelle in einem Katheter verwendet werden, der nur ein zentrales Lumen zur Aufnahme der Strahlungsquelle umfasst. Dementsprechend können die Radioisotopenpräparate in der zentralen Achse des zu behandelnden Gefäßes angeordnet werden, um eine gleichmäßige und homogene Bestrahlung des umgebenden Gewebes zu gestatten. Dies ist als ein wichtiger Aspekt zu betrachten, da die Strahlungsintensität mit der Entfernung von der Strahlungsquelle stark abnimmt und eine Anordnung der Strahlungsquelle außerhalb des Zentrums zu unvorhersehbaren und unkontrollierbaren Inhomogenitäten in dem dadurch geschaffenen Strahlungsfeld führt. So kommt es mit einer Anordnung der Strahlungsquelle außerhalb des Zentrums zu einer inhomogenen Bestrah lung des umgebenden Gewebes. Dies wird durch die Verwendung der vorliegenden Strahlungsquelle überwunden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung zur endovaskulären Strahlungsbehandlung zur Verfügung gestellt, die umfasst (1) einen länglichen Katheter mit einem proximalen Endbereich, einem distalen Endbereich und einem sich dazwischen erstreckenden Lumen zur Aufnahme einer Strahlungsquelle, (2) gegebenenfalls einen Führungsdraht in einem separaten Lumen und (3) eine Strahlungsquelle wie vorstehend offenbart.
Unter Bezugnahme auf 3 verwendet die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Katheter (12), der typischerweise aus einem Nylonmaterial besteht, obgleich auch andere Kunststoff- oder Kautschukmaterialien verwendet werden können. Der Außendurchmesser des Katheters ist gemäß der beabsichtigten Anwendung bemessen, z.B. 5 mm oder kleiner zur Verwendung bei der Behandlung der stenotischen Stelle einer Koronararterie. Der Innendurchmesser des Lumens (14), das sich zwischen dem distalen Endbereich (13a) und dem proximalen Endbereich (13b) des Katheters erstreckt, ist entsprechend bemessen, um die Behandlungselemente oder Radioisotopenpräparate (1) aufzunehmen und liegt typischerweise im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 1,5 mm. So ist, um die flexible Strahlungsquelle zu führen, der Innendurchmesser des Katheters derart, dass er die Bewegung der Radioisotopenpräparate gestattet und hilft, die Strahlungsquelle zu führen. Der Katheter kann eine Beschichtung, z.B. aus Teflon oder einem anderen geeigneten Material aufweisen, um die Reibung bei der Bewegung der Strahlungsquelle zu verringern. In gleicher Weise kann der Katheter mit einer geeigneten Flüssigkeit wie sterilem Wasser, PBS usw. gefüllt sein.
Der Katheter hat vielleicht keine ausreichende Festigkeit oder Drehsteifigkeit für das Einführen entlang eines langen, serpentinenförmigen vaskulären Wegs. Das kann die Verwendung eines Führungsdrahts erfordern, der dann in einem separaten Lumen angeordnet wird. Typischerweise führen Angioplastieverfahren zu einem Abstand zwischen der perkutanen Eintrittsöffnung und der Koronararterie von etwa 90 bis 120 cm, wobei die Länge des Katheters diesem entspricht.
Um beim Positionieren des distalen Endbereichs (13a) des Katheters (12) an der gewünschten zu behandelnden Stelle zu helfen, kann der Katheter über einen Führungsdraht (15) vorgeschoben werden, der auf im Stand der Technik bekannte Weise vorher zu der gewünschten Stelle eingeführt wird. Der Führungsdraht ist einer, der üblicherweise im Stand der Technik verwendet wird, und kann aus einem geeigneten Metalltyp, vorzugsweise formgedächtnisbeständigen Metallen, d.h. Materialien, die bis zu 1% Belastung mit weniger als 1% permanenter Änderung ihrer ursprünglichen Konfiguration aufnehmen können, hergestellt sein. Bevorzugte Materialien umfassen Nickel-Titan-Legierungen wie Nitinol oder Aluminiumlegierungen wie die Tinal-Legierung BB. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein separater Draht zum Bewegen der Strahlungsquelle verwendet, der der sogenannte Übertragungsdraht ist. Dieser Übertragungsdraht kann aus den gleichen Materialien wie der Führungsdraht hergestellt werden und ist vorzugsweise mechanisch und/oder magnetisch mit der Strahlungsquelle verbunden. Der Führungsdraht wird nur zum Führen des Katheters verwendet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann des weiteren ein Einschließungsgefäß für die Lagerung der Strahlungsquelle und/oder der einzelnen Radioisotopenpräparate und zum Abschirmen des zu behandelnden Patienten und des medizinischen Personals gegen die Einwirkung von Strahlung während des Einführens und Zurückziehens des Katheters umfassen. Das Einschließungsgefäß steht vorzugsweise in Strömungsverbindung mit dem Katheter, obgleich es als separates oder abtrennbares Teil gestaltet werden kann, um eine separate Lagerung und/oder Entsorgung zu gestatten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann des weiteren eine Röntgenfluoroskopievorrichtung zum Überwachen der Strahlungsquelle umfassen, wie dies beispielsweise in US-A-5,833,593 beschrieben ist. Dies gestattet eine genaue Positionierung der Strahlungsquelle und somit eine genaue Kontrolle der Behandlungsstelle.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ein magnetisches Mittel umfassen, um die Strahlungsquelle zu führen oder zu bewegen, falls die Strahlungsquelle aus magnetischen Radioisotopenpräparaten besteht.

Claims

Strahlungsquelle zur Verwendung bei einer endovaskulären Strahlungsbehandlung, die mindestens zwei Radioisotopenpräparate umfasst, die ein strahlungsabgebendes Element und ein Mittel zur Einschließung des strahlenabgebenden Elements umfassen, wobei die Radioisotopenpräparate sequentiell, direkt und bewegbar miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (a) durch Magnetkräfte oder (b) mechanisch mittels Einsteck- und Aufnahmemitteln zum Koppeln erfolgt, wobei die Aufnahmemittel zum Koppeln die Einsteckmittel zum Koppeln des folgenden oder vorhergehenden Radioisotopenpräparats in der Strahlungsquelle zur Bildung eines flexiblen Gelenks aufnehmen.
Strahlungsquelle nach Anspruch 1, wobei das Mittel zur Einschließung eine Kapsel ist.
Strahlungsquelle nach Anspruch 1 und 2, wobei das Mittel zur Einschließung ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus rostfreiem Stahl, Ag, Pt, Ti, Ni, Fe, Mn, Cr, Nb, Co, Au oder ihren Legierungen, oder ein mit diesen Metallen beschichtetes Gehäuse umfasst.
Strahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Radioisotopenpräparate eine längliche Gestalt aufweisen.
Strahlungsquelle nach Anspruch 4, wobei die zentrale Achse der Strahlungsquelle im Wesentlichen parallel zur langen Achse der Radioisotopenpräparate verläuft.
Strahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das strahlungsabgebende Element eine beliebige α-, β- oder γ-abgebende Substanz umfasst.
Strahlungsquelle nach Anspruch 6, wobei das strahlungsabgebende Element eines oder mehrere radioaktive Materialien umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Cs¹³⁷, Co⁵⁷, Sr⁸⁹, Y⁹⁰, Au¹⁹⁸, Pd¹⁰³, Se⁷⁵, Sr⁹⁰, Ru¹⁰⁶, P³², Ir¹⁹², Re¹⁸⁸, W¹⁸⁸ und I¹²⁵.
Strahlungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 7, wobei die Radioisotopenpräparate durch magnetische Kräfte miteinander verbunden sind.
Strahlungsquelle nach Anspruch 8, wobei das Mittel zur Einschließung, ein magnetisierbares oder magnetisches Material umfasst.
Strahlungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 9, wobei die Radioisotopenpräparate gerundete oder kugelförmige Endkappen an einem oder beiden Enden aufweisen.
Strahlungsquelle nach Anspruch 1, wobei die Radioisotopenpräparate mechanisch und magnetisch verbunden sind.
Strahlungsquelle nach Anspruch 1, wobei die Radioisotopenpräparate mechanisch verbunden sind und Einsteck- und Aufnahmemittel zum Koppeln umfassen, wobei die Aufnahmemittel zum Koppeln die Einsteckmittel zum Koppeln des folgenden oder vorhergehenden Radioisotopenpräparats in der Strahlungsquelle zur Bildung eines flexiblen Elements aufnehmen.
Strahlungsquelle nach Anspruch 12, wobei sich die Einsteck- und Aufnahmemittel zum Koppeln an entgegengesetzten Seiten des Radioisotopenpräparats befinden.
Strahlungsquelle nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Einsteckmittel zum Koppeln einen Kopf aufweisen und die Aufnahmemittel zum Koppeln einen Aufnahmebereich für den Kopf aufweisen.
Strahlungsquelle nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Einsteckmittel zum Koppeln ein Haken ist und das Aufnahmemittel zum Koppeln ein zweiter Haken oder eine Schleife ist.
Strahlungsquelle nach den Ansprüchen 12 bis 14, wobei das Einsteckmittel zum Koppeln ein Abstandselement und einen kugelförmigen Kopf aufweist und der Aufnahmebereich des Aufnahmemittels zum Koppeln mittels Verlängerungen des Mittels zur Einschließung gebildet ist, das einen Hohlraum mit einer Aussparung bildet, um das Abstandselement aufzunehmen, wenn der Kopf des Einsteckmittels zum Koppeln in dem hohlen Bereich des Aufnahmemittels zum Koppeln verbracht ist.
Strahlungsquelle nach Anspruch 1, wobei die Radioisotopenpräparate des weiteren mit einem Übertragungsdraht verbunden sind.
Vorrichtung zur endovaskulären Strahlungsbehandlung, umfassend einen länglichen Katheter mit einem proximalen Endbereich, einem distalen Endbereich und einem sich dazwischen erstreckenden Lumen zur Aufnahme einer Strahlungsquelle und eine Strahlungsquelle wie in Anspruch 1 definiert.
Vorrichtung nach Anspruch 18, umfassend ein Einschließungsgefäß für die Strahlungsquelle und die einzelnen Radioisotopenpräparate.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 18 bis 19, umfassend eine Röntgenfluoroskopievorrichtung.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 18 bis 20, umfassend ein Magnetmittel.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 18 bis 21, des weiteren umfassend einen Führungsdraht in einem separaten Lumen.