ES2275487T3 - Semillas de branquiterapia mejoradas. - Google Patents
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Abstract
Una semilla de braquiterapia (10) alargada que comprende un portador (12) cargado de radioisótopos, dispuesto dentro de una cápsula (14) sellada, en la que dicha cápsula comprende una porción central (16) que tiene un primer diámetro (d1) y dos porciones terminales, cada una de las cuales tiene un diámetro (d2) que es sustancialmente inferior al primer diámetro, en el que dicho portador tienen una sección transversal poligonal.
Description
Semillas de braquiterapia mejoradas.
La presente invención se refiere a semillas de
braquiterapia mejoradas, utilizadas en tratamientos médicos
terapéuticos. En particular, la presente invención se refiere a
semillas de braquiterapia radiactivas que comprenden: (a) un
portador para un radioisótopo, en donde dicho portador tiene una
sección transversal poligonal y un extremo del portador está rotado
a lo largo de su eje longitudinal, y/o (b) una cápsula para
encapsular el portador, que tiene una porción central de la cápsula
y dos porciones terminales, en la cual la porción central tiene un
diámetro substancialmente mayor que las porciones terminales de la
cápsula.
La radioterapia es el tratamiento de
enfermedades con radiación, especialmente el tratamiento de tumores,
lo que incluye tumores malignos. En radioterapia, el objetivo
último es destruir el tejido maligno sin causar un excesivo daño de
radiación al tejido circundante sano y, posiblemente, vital. Esto es
difícil de lograr debido a la proximidad del tejido maligno al
tejido sano.
El personal médico y los investigadores han
de-
sarrollado métodos para irradiar preferentemente el tejido enfermo profundamente asentado, por oposición al tejido sano. Estos métodos incluyen la utilización de haces de rayos X de alta energía, conjuntamente con técnicas de fuego cruzado y rotacionales, las cuales crean un patrón de radiación que es máximo en la posición del tejido enfermo. En cualquier caso, ocurre inevitablemente algo de absorción y daño en el tejido sano, situado a lo largo del camino por el cual pasa la radiación para llegar al tejido enfermo, asentado profundamente.
sarrollado métodos para irradiar preferentemente el tejido enfermo profundamente asentado, por oposición al tejido sano. Estos métodos incluyen la utilización de haces de rayos X de alta energía, conjuntamente con técnicas de fuego cruzado y rotacionales, las cuales crean un patrón de radiación que es máximo en la posición del tejido enfermo. En cualquier caso, ocurre inevitablemente algo de absorción y daño en el tejido sano, situado a lo largo del camino por el cual pasa la radiación para llegar al tejido enfermo, asentado profundamente.
Un método para delimitar la zona irradiada
utiliza artículos radiactivos en forma de pequeñas "semillas"
radiactivas, las cuales se implantan permanentemente en la zona que
va a ser irradiada. Tales semillas contienen una fuente radiactiva
dispuesta dentro de una cápsula sellada. Las semillas se inyectan o
se implantan en el tejido corporal, en el sitio que va a ser
tratado. El pequeño tamaño de las semillas terapéuticas permite que
éstas sean insertadas dentro del tejido que va a ser tratado, con
el fin de rodear totalmente el tejido.
Las ventajas de la implantación intersticial de
un artículo emisor de radiación para el tratamiento localizado de
un tumor ha sido largamente reconocidas. Artículos implantados
intersticialmente concentran la radiación en una zona en la cual se
necesita el tratamiento por radiación, esto es, cerca o dentro del
tumor, con el fin de afectar directamente al tejido tumoral
circundante, mientras que el tejido normal y saludable se expone a
una radiación sustancialmente menor que la radiación introducida
dentro del cuerpo desde una fuente externa.
La implantación de artículos radiactivos
directamente dentro o cerca del tejido enfermo, en el interior del
cuerpo de un paciente, es una terapia conocida como braquiterapia
(esto es, terapia de corto alcance). La braquiterapia se ha
propuesto para el tratamiento de diferentes enfermedades, que
incluyen artritis y cáncer, por ejemplo cáncer de mama, cerebral,
de hígado y de ovario y, especialmente, cáncer prostático en hombres
(véase, por ejemplo, J. C. Blasko et al., The Urological
Clinics of North America, 23 633-650 (1996), y H.
Radge et al., Cancer, 80, 442-453 (1997)).
Esta forma de terapia permite la aplicación de dosis mayores de
radiación directamente en el tumor.
Recientemente, la braquiterapia se ha propuesto,
asimismo, para el tratamiento de la reestenosis (para referencias,
véase R. Waksman, Vascular Radiotherapy Monitor, 1998, 1,
10-18, y MedPro Month, Enero 1998, páginas
26-32). La reestenosis es un reestrechamiento de
los vasos sanguíneos tras el tratamiento inicial de una enfermedad
de las arterias coronarias, de las arterias periféricas o de
cualquier componente arterial del sistema vascular.
Las semillas radiactivas se divulgan, por
ejemplo, en la patente norteamericana nº 3.351.049, de Lawrence, y
en la patente norteamericana nº 4.323.055, de Kubiatowicz. Las
semillas comprenden una pequeña cápsula sellada, que tiene una
cavidad alargada, la cual contiene un radioisótopo, por ejemplo,
yodo-125 o paladio-103, adsorbido
sobre un cuerpo portador. Debido a la baja energía de los rayos X
emitidos por el yodo-125 y a la corta vida media
del yodo-125, las semillas pueden permanecer
implantadas en el tejido de un paciente indefinidamente sin
excesivo daño al tejido sano circundante, o excesiva exposición de
otros individuos cercanos al paciente.
Con el fin de funcionar eficazmente, la
radiación emitida por el radioisótopo dentro de la semilla no debe
bloquearse o atenuarse indebidamente de cualquier otra manera.
Preferiblemente, la radiación emitida por el radioisótopo se
distribuye uniformemente desde la semilla en todas direcciones, esto
es, tiene una distribución radial isotrópica. En particular, es
deseable, generalmente, evitar semillas que tengan construcciones
terminales con una mayor concentración de material absorbente de la
radiación, lo cual atenúa la radiación terapéutica requerida para
un tratamiento exitoso del tejido enfermo.
Proporcionar una distribución uniforme de la
radiación desde la semilla ha sido difícil o imposible de conseguir.
Por ejemplo, las semillas actuales tienen un radioisótopo adsorbido
sobre un substrato portador, el cual se coloca dentro de una
cápsula metálica que se suelda en sus extremos. Los materiales de
construcción más ventajosos para la cápsula que encapsula al
portador de radioisótopos son el acero inoxidable, el titanio y
otros metales de bajo número atómico. Sin embargo, existen
problemas con respecto al sellado de cápsulas fabricadas a partir
de estos materiales. Tales cápsulas metálicas se sellan,
típicamente, por fusión de sus extremos, tal como por soldadura,
pero la soldadura de tales cápsulas pequeñas es difícil, ya que la
soldadura puede incrementar localmente el espesor de la pared de la
cápsula, o puede introducir materiales de mayor número atómico en
los extremos de la cápsula, donde la soldadura se encuentra
localizada. La presencia de tales anomalías localizadas puede
alterar significativamente la configuración geométrica en los
extremos soldados, con el resultado de efectos de sombra
indeseables en el patrón de radiación que emana de la semilla. Tales
semillas tienen, asimismo, la desventaja de que suministran al
blanco una dosis de radiación no homogénea, debido a su
construcción, esto es, los extremos relativamente gruesos atenúan
la radiación más que el cuerpo, relativamente delgado, de la
semilla.
Otros métodos de fabricar el encapsulado de la
semilla incluyen perforar un bloque metálico para fabricar un
encapsulado, y taponar el encapsulado para formar una junta de
sellado. Sin embargo, este método adolece de la desventaja de que
un encapsulado con una pared de espesor uniforme es difícil de
obtener, y la fuente de radiación no es capaz, por lo tanto, de
distribuir uniformemente la radia-
ción.
ción.
Varias patentes tratan de semillas radiactivas
implantables para su uso en braquiterapia. Ejemplos de tales
patentes incluyen la patente norteamericana nº 4.323.055 de
Kubiatowicz; la patente norteamericana nº 4.891.165 de
Suthanthiran; la patente norteamericana nº 4.784.116 de Russell, Jr.
et al.; la patente norteamericana nº 3.351.049 de Lawrence;
la patente norteamericana nº 5.342.283 de Good; y la patente
norteamericana nº 5.460.592 de Langton et al. A pesar de que
estas patentes ilustran mejoras en la construcción de semillas para
su uso en braquiterapia, existe todavía una necesidad de
proporcionar una semilla la cual, simultáneamente, (a) sea fácil de
fabricar, (b) proporcione una protección adecuada contra fugas de
radiactividad y, lo que es importante, (c) proporcione una dosis
uniforme de radiación en todas direcciones. Se han realizado avances
significativos relativos a facilitar la fabricación y protección
contra fugas de radiactividad desde la semilla. Un esfuerzo para
proporcionar una dosis de radiación uniforme en todas direcciones se
presenta en la patente norteamericana nº 4.784.116, en la cual la
cápsula de la semilla se modifica para conseguir un espesor de pared
sustancialmente uniforme. La presente invención se dirige a
proporcionar una semilla de braquiterapia que tiene estos tres
atributos, en la cual se consigue una mayor uniformidad en la dosis
de radiación en todas direcciones mediante la modificación
del
portador.
portador.
La presente invención se dirige a mejorar las
semillas de braquiterapia. Más en particular, la presente invención
se dirige a semillas de braquiterapia que suministran una dosis de
radiación más uniforme en el tratamiento de enfermedades como el
cáncer.
De acuerdo con esto, un aspecto de la presente
invención es proporcionar semillas de braquiterapia que tienen un
portador de radioisótopos mejorado. El portador mejorado tiene una
forma que permite que emane de la semilla una dosis de radiación
más uniforme, como se reivindica la reivindicación 1.
Otro aspecto de la presente invención es
proporcionar una semilla de braquiterapia alargada, que contiene un
portador del radioisótopo en forma de barra, en la cual el portador
tiene una forma geométrica que proporciona una dosis de radiación
más uniforme al blanco, tanto a través del cuerpo longitudinal de la
semilla como a través de los extremos de la
misma.
misma.
Todavía otro aspecto de de la presente invención
es proporcionar una semilla de braquiterapia, que comprende una
cápsula y un portador en el cual se encuentra aplicado un
radioisótopo. La cápsula tiene, generalmente, forma cilíndrica, y
el portador tiene una dimensión y forma que ajuste dentro de la
cápsula cilíndrica y, esencialmente, rellene la totalidad de la
cavidad de la cápsula cilíndrica, y tenga una sección transversal
poligonal.
Un aspecto adicional de la presente invención,
según se divulga en la reivindicación 1, es proporcionar un
portador de radioisótopos para su uso en semillas de braquiterapia,
en la cual el portador es acicular, esto es, en forma de barra, y
tiene una sección transversal poligonal. En particular, el portador
tiene una sección transversal poligonal, en la cual el polígono
tiene de tres a seis lados.
Todavía es otro aspecto de la invención
proporcionar un portador de radioisótopos acicular para semillas de
braquiterapia, que tiene una sección transversal rectangular,
cuadrada o pentagonal.
Otro aspecto de la presente invención es
proporcionar un portador de radioisótopos acicular para semillas de
braquiterapia, que tiene una sección transversal poligonal, en el
cual el portador acicular está rotado alrededor de uno de los
extremos de su eje longitudinal.
Un aspecto adicional de la presente invención es
proporcionar una semilla de braquiterapia que tiene un portador de
radioisótopos dentro de una cápsula, en la cual el portador tiene
forma acicular, una sección transversal poligonal, y tiene un
extremo rotado de 1° a 180º, aproximadamente, alrededor del eje
longitudinal del portador, para rellenar más completamente la
cavidad dentro de la cápsula, y para proporcionar una dosis de
radiación que emana de la semilla más uniforme, especialmente a
través de los extremos de la misma.
Es todavía otro aspecto de la presente invención
proporcionar una semilla de braquiterapia que comprende una cápsula
y un portador de radioisótopos, dispuesto dentro de la cápsula, en
el cual (a) la cápsula es, generalmente, de forma cilíndrica, y
tiene una porción central con un primer diámetro, y porciones
terminales con un segundo diámetro, en la cual el segundo diámetro
es sustancialmente menor que el primer diámetro, y (b) el portador
de radioisótopos es acicular, de sección transversal poligonal, y
tiene un extremo rotado alrededor del eje longitudinal del
portador.
Estos y otros aspectos de la invención se harán
aparentes de la siguiente descripción detallada de realizaciones
preferidas, tomadas conjuntamente con las figuras.
La figura 1 es una vista lateral en sección
parcial de una semilla de braquiterapia actual;
la figura 2 es una vista lateral en sección
parcial de una semilla de braquiterapia, en la cual la cápsula
comprende una porción central, que tiene un primer diámetro, y dos
porciones terminales, cada una de las cuales tiene un diámetro que
es sustancialmente inferior al primer diámetro;
la figura 3 es una vista posterior de la semilla
de la figura 2;
las figuras 4(a) y (b) son vistas en
perspectiva de un portador para una semilla de braquiterapia;
las figuras 5(a) y (b) son vistas
posteriores en sección de una semilla de braquiterapia que contiene
un portador de la figura 4(a) y de la figura 9(b),
respectivamente;
las figuras 6-10 son gráficos de
la intensidad relativa de radiación calculada frente al ángulo theta
(grados) para diversas semillas de braquiterapia; y
la figura 11 contiene gráficas comparativas de
la intensidad relativa de radiación calculada frente al ángulo
theta (grados) para diversas semillas de braquiterapia.
La braquiterapia es una forma de radioterapia en
la cual una fuente radiactiva se sitúa cerca, o dentro, de un
blanco de radiación, por ejemplo, un tumor. La fuente radiactiva se
suministra en forma de una semilla que contiene un radioisótopo que
ha sido aplicado sobre un substrato portador. El portador de
radioisótopos se encapsula y se sella dentro de una cápsula
metálica adecuada.
Se han utilizado diversos radioisótopos en
braquiterapia, y se consideran distintos factores a la hora de
decidir qué radioisótopo usar para una terapia particular. Estos
factores incluyen el tipo e intensidad de la radiación que emana
del radioisótopo, la vida media del radioisótopo, y la enfermedad en
concreto que se desea tratar. La decisión incluye, asimismo,
consideraciones sobre la eficacia de la terapia, la seguridad del
tejido sano circundante, y la seguridad del personal médico que
maneja e implanta las semillas de braquiterapia.
La dosis de radiación umbral requerida para
tratar una enfermedad en concreto, tal como un cáncer, es un
parámetro importante en el diseño de la semilla de braquiterapia.
Debido a que el tumor debe ser alcanzado por una dosis umbral para
un tratamiento efectivo, y como la radiación que emana del
radioisótopo dentro de la semilla se atenúa, la cantidad de
radioisótopo aplicada en el portador es, típicamente,
significativamente mayor que la cantidad que se necesita para
proporcionar la dosis umbral.
Recientemente, la braquiterapia se ha propuesto
para su uso en el tratamiento de la reestenosis. En dicho
tratamiento, una fuente radiactiva se sitúa dentro de la arteria en
el lugar de la reestenosis, lo que conduce a la irradiación del
lugar. Se ha postulado que la irradiación inhibe el crecimiento de
nuevas células y, por lo tanto, ralentiza el proceso natural de
curación que puede conducir a la restenosis. Para un tratamiento
efectivo, se requiere una fuente radiactiva de alta intensidad.
Un porcentaje significativo de la radiación
emitida por una semilla de braquiterapia se atenúa y no está
disponible para el propósito terapéutico. Por ejemplo, el portador
absorbe una porción significativa de la radiación emitida, y el
encapsulado atenúa adicionalmente la radiación que emana de la
semilla. Además, diseños de semilla previos adolecen de tener unos
extremos del encapsulado que son más gruesos el cuerpo del
encapsulado. Esta construcción ocasiona que la dosis de radiación
emanada del conjunto de la semilla sea desuniforme. De acuerdo con
esto, la cantidad de radioisótopo aplicado al portador se incrementa
con el fin de que la semilla, como un todo, emita, al menos, la
dosis de radiación umbral necesaria para tratar la enfermedad.
Sería deseable, por lo tanto, proporcionar una
semilla de braquiterapia en la cual la cantidad de radioisótopo que
se aplica en el portador (la cual está, necesariamente, en exceso
con respecto a la cantidad requerida para proporcionar una dosis
terapéutica de radiación umbral) se puede reducir, proporcionando
aún la dosis umbral. La reducción de la cantidad de radioisótopo en
el portador, a la vez que se mantiene la dosis de radiación umbral
para tratar la enfermedad, tiene diversas ventajas, que incluyen la
seguridad del personal que fabrica, maneja e implanta las semillas,
y ahorros significativos de costes.
Un camino para reducir la cantidad de
radioisótopo que se aplica en el portador es proporcionar una
semilla de braquiterapia que emita radiación más uniformemente
sobre la totalidad de su geometría. Una emisión de radiación
uniforme en el cuerpo y en los extremos de la semilla reduce la
cantidad de radioisótopo que se necesita para proporcionar una
dosis terapéutica, ya que la semilla no presenta ningún punto
relativamente "frío", como los extremos de la semilla. Por lo
tanto, la semilla no necesita un exceso de radioisótopo tan grande,
y la semilla en su totalidad proporciona una dosis radiactiva
terapéutica al blanco.
La presente invención está dirigida a mejorar
las semillas de braquiterapia para proporcionar una dosis de
radiación más uniforme sobre la totalidad de la geometría de la
semilla. Las presentes semillas mejoran la eficacia de la terapia,
y pueden conducir a una reducción en la cantidad de radioisótopo
aplicada en el portador. Alternativamente, cuando se aplica la
misma cantidad de radioisótopo en el portador, la semilla de la
presente invención permite suministrar una mayor dosis de
radiación. Las semillas de la presente invención permiten,
asimismo, el suministro fácil de dosis de radiación
significativamente mayores, las cuales son apropiadas para el
tratamiento de algunas enfermedades, por ejemplo, la reestenosis. La
atenuación reducida (esto es, la eficacia aumentada) de las
semillas de la presente invención es de una importancia claramente
creciente cuando se requieren mayores niveles de radiación y, por
lo tanto, radioisótopos (relativamente caros).
Las presentes semillas de braquiterapia
contienen un portador mejorado.
Con respecto a las cápsulas, algunas semillas de
braquiterapia anteriores adolecen de tener extremos de la cápsula
más gruesos que el cuerpo de la cápsula. De acuerdo con esto, la
cantidad de radiación que emana de los extremos de la semilla es
inferior a la cantidad de radiación que emana del cuerpo de la
misma. Un ejemplo de tal semilla de braquiterapia se ilustra en la
figura 1, en la cual una semilla 1 contiene una cantidad
terapéutica de un radioisótopo 2, dispuesto en un portador 3. El
portador 3 del radioisótopo se dispone en una cavidad 5 de una
cápsula 4 cilíndrica. La cápsula 4 está sellada en sus extremos 6 y
7, típicamente mediante soldadura. La operación de sellado da como
resultado, típicamente, una semilla 1 que tiene extremos 6 y 7
soldados, los cuales son significativamente más gruesos el material
de construcción de la cápsula 4.
Las desventajas asociadas con las cápsulas para
semillas de braquiterapia del estado de la técnica anterior se
pueden superar mediante una configuración modificada de cápsula,
dicha configuración se puede conseguir mediante la utilización de
la patente norteamericana nº 4.784.116, la cual describe diversas
configuraciones de cápsulas modificadas, una de las cuales
comprende una porción central de un primer diámetro, y porciones
terminales que tienen un diámetro inferior al primer diámetro, las
cápsulas de la semilla de braquiterapia comprenden un tubo
alargado, típicamente cilíndrico, que está abierto en ambos
extremos. Cada extremo del tubo está estampado, de tal manera que
el tubo tiene una porción central de un primer diámetro, y porciones
terminales de un segundo diámetro, en el cual el segundo diámetro
de los extremos es sustancialmente inferior al primer diámetro de
la porción central. Los dos extremos de la cápsula pueden tener el
mismo o diferente diámetro, pero cada diámetro es sustancialmente
inferior al primer diámetro de la porción central de la cápsula.
La figura 2 ilustra una semilla 10 de
braquiterapia actual, que tiene un portador 12 de radioisótopo,
encapsulado mediante una cápsula 14. La cápsula 14 es un tubo que
tiene una porción central 16 y porciones terminales 18. La porción
central 16 tiene un diámetro d_{1}, que es substancialmente mayor
que el diámetro d_{2} de las porciones terminales 18. Un método
para fabricar una semilla de braquiterapia 10 comprende estampar
una porción terminal 18 de una cápsula 14 para, a continuación,
soldar por plasma la porción terminal 18 estampada, para
proporcionar una soldadura estanca 20. El portador 12 de
radioisótopos se dispone, entonces, en la cavidad de la cápsula 14,
y la segunda porción terminal 18 de la cápsula 14 es, a
continuación, estampada y soldada por plasma para obtener una
soldadura estanca 22, que encapsula, por lo tanto el portador 12.
Alternativamente, el portador 12 se puede disponer en la porción
central 16 de la cápsula 14, estampando a continuación los extremos
18, para posteriormente soldar por plasma los extremos 18, con el
fin de obtener soldaduras estancas 20 y 22 que encapsulen al
portador 12.
El diámetro d_{2} de las porciones terminales
18 es inferior a la sección transversal del portador 12. Esto
permite que la radiación emitida por el radioisótopo emane más
fácilmente de las porciones terminales 18 de la semilla 10. Esta
característica se ilustra en la figura 3. La figura 3 es una vista
posterior de la semilla 10, que muestra que el diámetro menor de
las porciones terminales 18 proporciona un área expandida para la
emanación de radiación desde los extremos de la semilla 10, y por lo
tanto proporciona una dosis de radiación más uniforme de la semilla
10.
Una cápsula para una semilla de braquiterapia,
tal como la ilustrada en la figura 2, se fabrica a partir de un
tubo cilíndrico de un metal adecuado para su uso como cápsula para
una semilla de braquiterapia. La cápsula se construye a partir de
un material que proporciona una pared delgada de resistencia
adecuada, y que permite fácilmente el paso de la radiación de
manera uniforme a través del material. La pared delgada permite
situar en la semilla un portador más grande. El material de
construcción de la cápsula tampoco se corroe al entrar en contacto
con fluidos corporales.
Los metales son materiales adecuados para la
cápsula, típicamente metales de bajo número atómico, tales como
aleaciones de acero inoxidable o titanio. Metales de número atómico
alto, tales como oro o platino, atenúan demasiado la radiación que
emana del portador de radioisótopos para ser útiles por sí mismos.
Sin embargo, metales de número atómico alto son útiles como
metalizado sobre diversos materiales de bajo número atómico, tales
como el berilio, el cual, de otro modo, es demasiado tóxico si se
utiliza sin un recubrimiento externo. Otros materiales adecuados
para cápsulas incluyen, pero no están limitados a, tántalo,
aleaciones de níquel, aleaciones de cobre, y aleaciones de
aluminio.
El titanio, de número atómico bajo y un cociente
resistencia frente a peso alto, es el material de preferencia para
las cápsulas. El titanio tiene una resistencia a la corrosión
excepcional, y es satisfactorio desde el punto de vista de la
compatibilidad con los tejidos y la no toxicidad. Preferiblemente,
el titanio se presenta en aleación pura para asegurar buenas
propiedades de trabajo. El espesor de la pared de una cápsula de
titanio puede ser de 0,025 a 0,127 mm, aproximadamente, (de 0,001 a
0,005 pulgadas, aproximadamente,), con una atenuación de la
radiación de, aproximadamente, un 7% por cada 0,025 mm (una milésima
de pulgada). Un espesor de pared óptimo para una cápsula de titanio
es de 0,051 mm, aproximadamente, (0,002 pulgadas).
El tubo cilíndrico, tal como un tubo de titanio,
de un diámetro uniforme se estampa en cada extremo para proporcionar
un tubo que tiene una porción central de un primer diámetro y
porciones terminales de un segundo diámetro, en el que el segundo
diámetro es sustancialmente inferior al primer diámetro. En
particular, el diámetro de cada porción terminal del tubo
estampado, independientemente, es, aproximadamente, un 25% a un 80%
inferior al diámetro de la porción central del tubo. Si los
extremos están estampados para proporcionar una reducción del
diámetro inferior al 25%, aproximadamente, la reducción no es
suficiente para proporcionar una mejora significativa en la
uniformidad de las emisiones de radiación desde la semilla. Si los
extremos se estampan para proporcionar una reducción del diámetro
superior al 80%, aproximadamente, surgen problemas en la producción
de la semilla en relación con la colocación del portador de
radioisótopos dentro de la cápsula, y con respecto al sellado de
los extremos de la cápsula mediante técnicas estándar, tales como
descarga de plasma, láser, haz de electrones, o soldadura por gas
inerte de tungsteno (TIG). Adicionalmente, si la reducción del
diámetro en los extremos de la cápsula es demasiado grande, se hace
difícil la fabricación de las semillas de braquiterapia.
El tubo de encapsulado cilíndrico se estampa,
opcionalmente, con el fin de proporcionar extremos que tiene un
diámetro que es, aproximadamente, entre un 35% a un 70% inferior al
diámetro de la porción central de la cápsula. Para lograr el mejor
resultado, los extremos del tubo de encapsulado se estampan para
proporcionar extremos que tienen un diámetro que es,
aproximadamente, entre un 40% a un 60% inferior al diámetro de la
porción central del tubo.
Cada extremo estampado de la cápsula tiene una
longitud que es, aproximadamente, entre un 10% a un 20% de la
longitud total de la cápsula. De acuerdo con esto, la porción
central de la cápsula, que tiene el diámetro mayor, constituye,
aproximadamente, entre 60% y el 80% de la longitud total del
encapsulado de la semilla.
Si el portador tiene un diámetro inferior al
diámetro de los extremos estampados, entonces el portador se puede
insertar dentro de la cápsula posteriormente a que ambos extremos se
hayan estampado. Sin embargo, son mejores las semillas de
braquiterapia que contiene un portador de radioisótopos que rellena
sustancialmente la cavidad interior a la cápsula. Tal disposición
proporciona una dosis mayor de radiación, por lo que se requieren
menos semillas en el tratamiento de braquiterapia. Así pues, cuando
el portador tiene un diámetro superior al diámetro de los extremos
estampados, el portador se inserta en la cápsula con anterioridad al
estampado y sellado de uno o de ambos extremos.
La semilla de braquiterapia que tiene un
encapsulado como el ilustrado en la figura 2, por ejemplo, tiene
soldaduras 20, 22 en los extremos 18 de la semilla que son pequeñas,
y la radiación puede emanar, por lo tanto, desde los extremos 18 de
la semilla y pasar a través de la soldaduras 20, 22 para
proporcionar una dosis de radiación más uniforme. En particular, el
diámetro del portador 12 en la semilla 10 de la figura 2 es superior
al diámetro de la soldaduras 20, 22, y la radiación puede emanar
desde el portador 12 a través de la cápsula 14 por la porción
central 16 y por los extremos estampados 18.
El tamaño global de una cápsula para una semilla
de braquiterapia como la propuesta aquí puede ser idéntico a los
encapsulados utilizados actualmente para semillas de braquiterapia.
En particular, la cápsula se diseña para su implantación mediante
una perforación o una inyección, por ejemplo, mediante una aguja
hipodérmica o un dispositivo similar, especialmente diseñado para
posicionar las semillas de braquiterapia. Así pues, la cápsula
tiene un diámetro externo máximo relativamente estrecho de 0,25 mm a
1 mm, aproximadamente, y una longitud de 0,25 mm a 25 mm,
aproximadamente. Para su implantación permanente, mediante una
inyección hipodérmica, el diámetro externo de la semilla es,
preferiblemente, de 0,80 mm, aproximadamente, y es suficientemente
pequeño para pasar a través de una aguja hipodérmica de calibre 17.
La semilla tiene, típicamente, una longitud de, aproximadamente, 4
a 5 mm. Tales semillas exhiben un movimiento mínimo en el tejido, y
no emigran desde el área en la cual se implantan.
La semilla de braquiterapia de la presente
invención incluye un portador de radioisótopos mejorado.
Típicamente, el portador utilizado en las semillas actuales es una
barra metálica cilíndrica, que tiene una superficie tratada sobre
la cual se aplica el radioisótopo de elección. El portador sirve,
principalmente, como sustrato sólido sobre el cual se distribuye
uniformemente un radioisótopo. El portador sirve, asimismo,
habitualmente, como un marcador de rayos X para permitir al
personal médico colocar adecuadamente la semilla cerca o en el
blanco, y realizar un barrido sobre el paciente en una fecha
posterior para determinar si las semillas se han desplazado desde
el blanco.
Los portadores del estado de la técnica anterior
tenían una sección transversal circular o casi circular. El
diámetro del portador era suficientemente pequeño, de tal manera que
el portador se podía colocar dentro de la cápsula de la semilla
pero, a su vez, era lo suficientemente grande para que la cavidad de
la cápsula de la semilla estuviera sustancialmente llena por el
portador. En tal disposición, sólo el área de la sección
transversal circular del portador estaba situada para emitir
radiación a través de los extremos de la semilla.
El área de la sección transversal circular
relativamente pequeña del portador, más el espesor relativamente
grande de los extremos de la semilla, reducen sustancialmente la
cantidad de radiación que emanaba desde los extremos de la semilla,
comparado con la cantidad de radiación que emana desde el cuerpo
longitudinal de la misma. El portador actual se diseña de tal
manera que el área de la sección transversal del portador y una
porción de la superficie longitudinal del mismo estén situadas para
emitir radiación a través de los extremos de la semilla.
Así pues, de acuerdo con la presente invención,
el portador es acicular y tiene una sección transversal poligonal.
En particular, el portador tiene una sección transversal triangular,
cuadrangular, pentagonal o hexagonal. La sección transversal
cuadrangular puede ser rectangular o cuadrada.
Secciones transversales poligonales de más de
seis lados no proporcionan las mejoras alcanzadas mediante los
polígonos de tres a seis lados, ya que tales secciones transversales
empiezan aproximarse a una sección transversal circular.
En las realizaciones preferidas, el portador
acicular tiene un extremo rotado alrededor del eje longitudinal del
portador. El portador tiene, típicamente, un extremo rotado entre 1º
a 180°, aproximadamente, preferiblemente entre 20° a 150°,
aproximadamente, alrededor del eje longitudinal del portador. Para
conseguir la totalidad de las ventajas de la presente invención, el
portador tiene un extremo rotado, aproximadamente, entre 45° a 120°
alrededor del eje longitudinal del portador. La rotación de un
extremo del portador alrededor de su eje longitudinal tiene el
efecto de exponer una porción de cada superficie longitudinal a los
extremos de la semilla, lo que contribuye a, y por lo tanto
aumenta, la cantidad de radiación emitida desde los extremos de la
semilla.
La figura 4(a) ilustra un portador de la
presente invención que tiene una sección transversal cuadrada,
previamente a la rotación de uno de sus extremos alrededor del eje
longitudinal del portador. Las esquinas de la superficie superior
del portador de la figura 4(a) se denotan con las letras a,
b, c y d.
La figura 4(b) ilustra el portador de la
figura 4(a) tras rotar un extremo del portador 90° alrededor
del eje longitudinal del portador. Las posiciones de las esquinas
a, b, c y d han cambiado de tal manera que las cuatro esquinas no
están ya en el mismo plano, como en la figura 4(a), sino en
diferentes planos.
El efecto neto de rotar un extremo de un
portador que tiene una sección transversal poligonal es exponer una
porción de cada superficie longitudinal del portador a los extremos
de la semilla. Esto se ilustra la figura 5, en la cual la figura
5(a) ilustra una vista posterior de una semilla que tiene el
portador de la figura 4(a), dispuesta dentro de una cápsula
de la semilla. En la figura 5(a), la única superficie del
portador que está expuesta al extremo de la semilla es el área
superficial de la sección transversal del portador.
La figura 5(b) ilustra una vista
posterior de una semilla que tiene el portador de la figura
4(b) dispuesto dentro de una cápsula de la semilla. En la
figura
5(b), el área en sección transversal del portador está expuesta al extremo de la semilla y, adicionalmente, una porción de cada superficie longitudinal del portador está expuesta, asimismo, a cada extremo de la semilla. El resultado global es que se emite más radiación a través de los extremos de la semilla en la figura 5(b) por oposición a las semillas de la figura
5(a) y a las semillas del estado de la técnica anterior. Los portadores mejorados de la presente invención proporcionan, por lo tanto, una emisión de radiación más uniforme desde todas las superficies de la semilla de braquiterapia. Adicionalmente, el portador rellena mejor la cavidad del encapsulado, como se ilustra por comparación entre la figura 5(b) y la figura 5(a).
5(b), el área en sección transversal del portador está expuesta al extremo de la semilla y, adicionalmente, una porción de cada superficie longitudinal del portador está expuesta, asimismo, a cada extremo de la semilla. El resultado global es que se emite más radiación a través de los extremos de la semilla en la figura 5(b) por oposición a las semillas de la figura
5(a) y a las semillas del estado de la técnica anterior. Los portadores mejorados de la presente invención proporcionan, por lo tanto, una emisión de radiación más uniforme desde todas las superficies de la semilla de braquiterapia. Adicionalmente, el portador rellena mejor la cavidad del encapsulado, como se ilustra por comparación entre la figura 5(b) y la figura 5(a).
Un portador de la presente invención se puede
construir a partir de cualquier material que sirva de soporte
sólido para el radioisótopo elegido. El portador asegura que el
radioisótopo está distribuido de modo sustancialmente uniforme a lo
largo de la longitud de la semilla. Es preferible que el portador se
construya a partir de un material detectable por los rayos X.
Cuando el portador funciona tanto como portador para radioisótopos
como marcador de rayos X, la fabricación de semillas se simplifica
enormemente. Adicionalmente, como el portador se conforma,
generalmente, a la forma de la cápsula, la localización exacta y la
orientación de la semilla en el tejido se puede determinar mediante
radiografías.
El portador puede construirse, por lo tanto, de
cualquier material sobre el cual se pueda aplicar la cantidad de
radioisótopo requerida terapéuticamente y, preferiblemente, que sea
detectable por rayos X. El material típico es la plata o el cobre.
El portador es de forma acicular y tiene una sección transversal
poligonal de un diámetro y longitud adecuados para colocarlo
fácilmente dentro de la cápsula de la semilla, y para ocupar una
parte sustancial de la cavidad de la cápsula. El portador es,
preferiblemente, de 3 mm de largo, y 0,5 mm de diámetro (máximo),
aproximadamente, cuando se utiliza en una cápsula de titanio
estándar, que tiene una longitud de 4,5 mm y un diámetro externo de
0,8 mm. Un portador de 3 mm de largo da como resultado un
desplazamiento mínimo dentro de la cápsula, a la vez que permite que
quede suficiente espacio para soldar los extremos de la cápsula sin
efectos adversos sobre el portador. El diámetro del portador es de,
aproximadamente, 0,10 mm a 0,70 mm (el diámetro interior máximo de
las cápsulas convencionales de titanio). El diámetro preferido es
de, aproximadamente, 0,5 mm, lo que proporciona una buena
visibilidad de los rayos X, es relativamente fácil de manejar
durante la fabricación de la semilla, y se desliza fácilmente dentro
de la cápsula de la semilla sin erosionar las paredes interiores de
la cápsula.
La plata y el cobre son los materiales de
elección para el portador, ya que estos metales proporcionan una
buena visualización de los rayos X, y porque los isótopos
radiactivos comúnmente utilizados, tales como yodo y paladio, se
puede aplicar fácilmente sobre una superficie de plata o cobre
mediante un proceso químico o galvanoplástico. Otros metales opacos
a los rayos X, tales como oro y hierro, por ejemplo, se puede
utilizar como portadores para los propósitos de la presente
invención. Asimismo, se puede depositar un metal adecuado
(químicamente o mediante técnicas de bombardeo o de deposición
iónica) sobre un substrato distinto de un metal, por ejemplo un
filamento de polipropileno, preferiblemente tal que el espesor del
recubrimiento metálico sobre sustrato exceda los 0,050 mm para
asegurar la visualización de los rayos X.
El radioisótopo incorporado a la superficie del
portador no está limitado. Ejemplos no limitativos de radioisótopos
útiles incluyen el yodo-125, el
paladio-103, el cesio-131, el
oro-198, el tulio-170, el
cromo-56, el arsénico-73, el
itrio-90 y mezclas de éstos. Adicionalmente, se
pueden utilizar en las presentes semillas de braquiterapia isótopos
radiactivos de samario, tántalo, radón, radio, cobalto, iridio y
mezclas de éstos. Los preferidos son paladio-103, y
yodo-125. Otros elementos emisores de rayos gamma e
isótopos radiactivos, que incluyen mezclas de una o más fuentes de
radiación capaces de emitir formas de radiación de uso terapéutico
(por ejemplo, rayos gamma, partículas alfa, partículas beta,
electrones Auger, rayos X y ondas electromagnéticas) se contemplan
como útiles en la práctica de la presente invención, suponiendo que
estén presentes en una forma y cantidad que sea útil en
radioterapia. Algunos otros ejemplos de radioisótopos útiles se
divulgan en la patente norteamericana nº 5.242.283, de Good,
incorporada aquí por referencia. Los isótopos radiactivos se aplican
sobre el portador mediante técnicas bien conocidas en el estado de
la técnica.
En las realizaciones preferidas, una semilla de
braquiterapia mejorada de la presente invención tiene tanto (a) una
cápsula que tiene una porción central de un primer diámetro y
porciones terminales que tienen un segundo diámetro, en la cual el
segundo diámetro es sustancialmente inferior al primer diámetro, y
(b) un portador que tiene una sección transversal poligonal y que
tiene un extremo del portador rotado alrededor del eje longitudinal
del portador.
Para probar las semillas mejoradas la presente
invención, se realizaron cálculos en varias semillas de
braquiterapia de paladio-103, para determinar la
cantidad relativa de radiación emitida por las semillas en varias
direcciones. Una semilla tenía un diseño correspondiente a una
semilla de braquiterapia estándar actual, como la mostrada en la
figura 1, que contiene un portador de cobre de
paladio-130. La radiación emitida por esta semilla
estándar se comparó con las cantidades de radiación calculadas que
se emitirían por una semilla de la presente invención. Estos
cálculos estaban basados en una semilla sumergida en agua, y en un
punto seleccionado lo largo del eje longitudinal de la semilla. A
continuación se calcula la intensidad relativa de la radiación
emitida perpendicularmente al eje longitudinal. Esto corresponde al
valor calculado en un ángulo theta (\Theta), esto es, un ángulo
de 90°. Se realizaron cálculos de la intensidad relativa para un
ángulo \Theta desde 0° hasta 90°. Un ángulo \Theta de 0°
corresponde a la radiación emitida desde el extremo de la semilla de
braquiterapia, esto es, a la radiación emitida paralelamente al eje
longitudinal del portador. En las figuras 6-10
adjuntas, los gráficos muestran los cálculos de la intensidad
relativa de radiación atribuida a fotones primarios, a la radiación
atribuida a la dispersión en agua, y la radiación total.
Los gráficos de la figura 6 ilustran la
intensidad relativa para un ángulo \Theta de 0° a 90° para una
semilla de paladio-103 del estado de la técnica
anterior, que tiene la configuración de la figura 1. El portador de
la semilla tenía una sección transversal circular. Los gráficos de
la figura 6 muestran que la intensidad relativa de la radiación
emitida desde el extremo de la semilla es, aproximadamente, un 20%,
y aumenta de un modo relativamente rápido cuando el ángulo \Theta
es superior a 10°, aproximadamente.
La figura 7 ilustra la intensidad relativa de
radiación de una semilla de braquiterapia de
paladio-103 que tiene una cápsula configurada como
en la figura 1, pero que contiene un portador de cobre de
paladio-103, de una sección transversal cuadrada,
que tiene un extremo rotado 90° alrededor del eje longitudinal del
portador. Los gráficos de la figura 7 muestran que la intensidad
relativa de radiación calculada, emitida por el extremo de la
semilla es, aproximadamente, un 20%, y aumenta de un modo
relativamente rápido incluso para ángulos \Theta de 0° a 10°,
aproximadamente. Las mejoras en esta semilla se ilustran,
adicionalmente, para un ángulo \Theta de 80° a 90°,
aproximadamente, en donde la intensidad relativa de radiación
calculada no disminuye. Para propósitos ilustrativos, los cálculos
de las gráficas de las figuras 8 a 10 muestran una mejora adicional
proporcionada por una semilla de paladio-103 que
contiene un portador de la presente invención, dispuesto en una
cápsula que tiene extremos estampados. En cada una de las figuras
8-10, los cálculos se realizaron sobre un portador
de hilo de cobre cuadrado, que tiene un diámetro de 0,05 cm
(centímetros), y una longitud de 0,3 cm. En cada una de las figuras
8-10, los cálculos estaban basados en una cápsula de
titanio con un diámetro externo de 0,08 cm, un diámetro interno de
0,07 cm, y una longitud de 0,45 cm. La semilla hipotética,
utilizada en los cálculos de los gráficos de la figura 8, tenía
porciones terminales de la cápsula estampadas de tal manera que las
porciones terminales de la cápsula tenían un diámetro externo de
0,03 cm. De acuerdo con esto, el diámetro de las porciones
terminales de la semilla se redujo en un 62,5%, comparado con el
diámetro de la porción central de la cápsula.
Los gráficos de la figura 8 muestran que la
cantidad calculada de radiación emitida por los extremos de la
cápsula (esto es, \Theta=0) se ha incrementado en,
aproximadamente, un 55% en intensidad relativa, y se observan
incrementos significativos adicionales para ángulos de 0° a 10°. Los
cálculos de los gráficos de las figuras 9-10
muestran, adicionalmente, que reducciones en el diámetro de las
porciones terminales de la semilla del 50% y del 37,5%,
respectivamente, proporcionan, asimismo, mejoras en la uniformidad
de radiación emitida por la semillas de braquiterapia,
especialmente en ángulos \Theta de 0° a 20°, aproximadamente.
La figura 11 contiene gráficos que comparan la
intensidad relativa calculada de radiación emitida por varias
cápsulas. Los cálculos se realizaron para una semilla de
braquiterapia hipotética que contiene un portador de cobre de
paladio-103, de sección transversal cuadrada, y que
tiene un extremo rotado 90° alrededor de su eje longitudinal. La
figura 11 muestra que la cápsula ilustrada en la figura 1 tendría
una intensidad relativa de, aproximadamente, 20º en un ángulo
\Theta de 0°. En contraste, las semillas tendría un intensidad
relativa de, aproximadamente, 25%, 40% a, aproximadamente 55% para
ángulos \Theta de 0°, con encapsulados que tuvieran una reducción
en el diámetro terminal del 32,5%, 50%, y 62,5%, respectivamente.
Estas semillas muestran, asimismo, un incremento dramático en la
intensidad relativa para ángulos \Theta de 0° a 10°, y tienen una
intensidad relativa sustancialmente mayor para ángulos \Theta en
el intervalo de 0° y 40°. Los gráficos de la figura 11 ilustran la
capacidad mejorada de tal encapsulado para emitir uniformemente la
radiación generada por el portador de radioisótopos.
Claims (11)
1. Una semilla de braquiterapia (10) alargada
que comprende un portador (12) cargado de radioisótopos, dispuesto
dentro de una cápsula (14) sellada, en la que dicha cápsula
comprende una porción central (16) que tiene un primer diámetro
(d_{1}) y dos porciones terminales, cada una de las cuales tiene
un diámetro (d_{2}) que es sustancialmente inferior al primer
diámetro, en el que dicho portador tienen una sección transversal
poligonal.
2. La semilla, de acuerdo con la reivindicación
1, en la cual uno de los extremos del portador está rotado entre
aproximadamente 1° y 180°, aproximadamente, alrededor del eje
longitudinal del portador.
3. La semilla, de acuerdo con la reivindicación
2, en la cual uno de los extremos del portador está rotado entre
aproximadamente 20º y 150°, aproximadamente, alrededor del eje
longitudinal del portador.
4. La semilla, de acuerdo con la reivindicación
3, en la cual uno de los extremos del portador está rotado entre
aproximadamente 45º y 120°, aproximadamente, alrededor del eje
longitudinal del portador.
5. La semilla, de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en la cual el portador tiene una sección
transversal triangular, cuadrangular, pentagonal, o hexagonal.
6. La semilla, de acuerdo con la reivindicación
5, en la cual el portador tiene una sección transversal cuadrada,
rectangular o pentagonal.
7. La semilla, de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en la cual el portador es acicular.
8. La semilla, de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en la cual el portador comprende un
radioisótopo adsorbido sobre un metal.
9. La semilla, de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en la cual el metal comprende plata, cobre,
oro o hierro.
10. La semilla, de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en la cual el radioisótopo es un isótopo
radiactivo de un elemento seleccionado de entre un grupo constituido
por yodo, paladio, cesio, oro, tulio, cromo, arsénico, itrio,
samario, tántalo, radio, cobalto, iridio, y mezclas de éstos.
11. La semilla, de acuerdo con la reivindicación
10, en la cual el radioisótopo es yodo-125 o
paladio-103.
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