JP2004520877A

JP2004520877A - 悪性腫瘍治療用高熱放射装置及び方法

Info

Publication number: JP2004520877A
Application number: JP2002547570A
Authority: JP
Inventors: コーネンキー，ビクター; スワンソン，バンス; ジー．ホッジ，ラッセル; ジー．デイビス，ピーター
Original assignee: メドトロニックエーブイイー，インコーポレイティド
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2004-07-15
Also published as: EP1339457A2; WO2002045790A2; US6866624B2; WO2002045790A3; US20020072645A1

Abstract

本発明は、ブラキセラピイを用いて高熱とX線放射の両方により潰瘍又は癌性成長を同時に治療する装置に関する。前記装置はマイクロ波アンテナとして使われる針状イントロデューサを具備する。マイクロ波は癌性身体細胞の温度を上げるために前記イントロデューサから射出される。イントロデューサはX線射出装置を包容する中空核を含み、X線射出装置から高圧電源に延びる高電圧極微細ケーブルに連結されている。X線射出装置は癌細胞に放射するためにイオン化放射線を射出する。イントロデューサの温度をコントロールするために冷却システムが含まれる。潰瘍の周縁部に配置された温度センサーが治療中の細胞の温度をモニターする。

Description

【技術分野】
【０００１】
[発明の背景]
[発明の技術分野] 本発明は、一般に、体内の有害細胞を治療し、破壊するための装置に関する。さらに特定すれば、本発明は、潰瘍の細胞を破壊するために体内の潰瘍に熱及び放射線を照射するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
治療目的、特に癌腫瘍を破壊するために４１度C以上の熱を身体細胞に照射することは公知であり、過去にも使われてきた。また、４６度C以上では、健康な及び疾病した細胞が回復できないように破壊されることも公知である。高熱装置の目的は、一般に、隣接する健康な細胞を受容できる温度、すなわち回復不能な細胞破壊が生じるより低い温度で維持する一方で、疾病した細胞に選択的に熱を照射することである。
【０００３】
癌性成長を止めるのに高熱が有効であることを説明する三つの主要な理論が存在する。幾人かの科学者は、個所を限定した加熱がリンパ球を集めると信じている（通常一つの癌細胞を破壊するためには２００のリンパ球が必要とされる）。他の科学者は、熱が潰瘍内の血流を改善し、これが血流を増加させ、引いては、潰瘍により多くの酸素を送り込んでペーハー（Ph）を低下させ、栄養素を減少させることで潰瘍細胞を死滅させると考えている。第3の理論では、潰瘍細胞を一緒にしているDNA力が健康な細胞の力よりも弱く、潰瘍細胞に適用される熱がそれらを分離させ、より容易にそれらを破壊すると主張している。
【０００４】
高熱又はそれによる高い身体の熱は様々なタイプの癌治療に有効である。ある悪性腫瘍塊は、異常な低血流のためと考えられるが、通常の細胞よりも貧弱な熱消散特性を有し、選択的な高熱治療が有効である。その結果、そのような悪性腫瘍塊は、周囲の健康な細胞の熱より実質的に高い熱を照射することがしばしば可能であり、両方のタイプの細胞を同時に照射する場合でも、高熱治療を可能にする。この特性は通常の細胞より高い熱感受性を有するある種の悪性腫瘍の高熱治療を可能にするばかりでなく、様々な医学的理由により重要なように、熱感受性の強い悪性腫瘍のみならず、より短時間の高熱治療を可能にする。
【０００５】
より詳しくは、様々なタイプの悪性成長は多くの研究者により、相対的に狭い高熱治療熱範囲を有すると考えられている。約４１．５度C（１０６．７度F)の閾値温度以下では、これらの悪性腫瘍の熱破壊は生じにくいと考えられている。実際、この閾値以下での高熱温度では、これらの悪性腫瘍の幾つかの成長は刺激を受ける可能性がある。これとは対照的に、約４３度Cから４５度C（１０９．４度Fから１１３度F)の範囲以上の温度では、多くの通常細胞に対しても熱損傷が生じ、段階的な温度差による被曝時間が重要なファクターになる。したがって、人間の身体の大きな部分又は重要な部分が４３度Cから４５度Cの範囲以内かそれ以上で、例え相対的に短い時間だけ晒されるとしても、深刻な永久的損傷又は死亡が生じる可能性がある。
【０００６】
悪性細胞の放射線治療も公知である。放射線治療は二つの一般的なカテゴリーに分類される。テレセラピイは身体の外部領域から身体内の細胞を治療する。身体の内部に悪性細胞があるときに、身体の外側で生成された放射線は身体を通して、悪性細胞に到達する。したがって、健康な細胞も有害で、細胞を壊す放射線に晒される。特定の場所での細胞の被曝を最小化する一つの方法は、源から離れた一点に対して源の領域全体に放射することであり、その場合には治療される細胞が焦点になる。この方法では、悪性細胞のみがフルパワーの放射に晒されることになる。しかし悪性細胞の周囲の健康細胞、及び悪性細胞と放射線生成装置の間の全細胞は、依然として大量の放射線に晒される。
【０００７】
放射線治療の第２の方法はブラキセラピイであって、身体の内部のポイント又は源から細胞を治療する。したがってブラキセラピイでは局地化された放射線治療を可能にするという長所がある。外科医は、健康細胞を最低限の放射線に晒すだけで、潰瘍のような悪性細胞の群に対して、又はその中での近接領域で放射することで、悪性細胞を治療することができる。
【０００８】
最近、高熱と放射線を組合せて使うと、高熱又は放射線を単独で実施したときよりも、悪性細胞を殺すのにより有効であることが発見された。高熱は、イオン化放射線により損傷を受けた細胞DNAの回復メカニズムを抑圧する。通常の体温では、細胞の回復が完了するのに要する時間は３０−４５分である。より高温、４２−４５度Cの範囲では、回復は不可能になる。したがってより高温では、細胞は放射線被曝から被った損傷を回復することができない。そこで潰瘍性細胞を壊すのに要する放射線量を大きく削減する。
【０００９】
最近又、高熱は、細胞を加熱する局地的な高熱治療と、細胞に放射するテレセラピイ両方を組合せて使用することで、悪性細胞治療の放射に使われている。加熱及び放射線の両方により悪性細胞を治療する長所にも拘わらす、悪性潰瘍に対するX線放射と介入照射の両方を実施できるブラケセラピイの装置は存在しない。したがって、必要とされるものは、悪性潰瘍に対するX線放射と介入照射の両方を実施できるブラケセラピイの装置である。
【００１０】
［本発明の要約］
本発明はブラキセラピイを用いて高熱とX線放射の両方により、潰瘍又は癌性成長を同時に治療する装置に関する。前記装置はマイクロ波アンテナとして使われる針状イントロデューサを具備する。マイクロ波は癌性身体細胞の温度を上げるために前記イントロデューサから射出される。癌性細胞の温度が上がると、放射線に対する細胞の抵抗は下がるか、又は消失する。イントロデューサは同軸の内心線である。同軸ケーブルにより、イントロデューサは電流が同軸ケーブルの金属編組部分及び誘導体材料を介して通じると、マイクロ波射出装置として機能する。同軸ケーブルは調整可能周波数でマイクロ波を継続的に発生させるマイクロ波発生装置に延びている。
【００１１】
イントロデューサはX線射出装置を包容する中空核を含み、X線射出装置から高圧電源に延びる高電圧極微細ケーブルに連結されている。X線射出装置は癌細胞に放射するためにイオン化放射線を射出する。X線射出装置は目標の細胞の全てに十分な照射が実施されることを確実にするためにイントロデューサ内で作動させることができる。特に、イントロデューサ内でX線射出装置を出し入れできるメカニズムがある。照射されたパワーの大部分は変換され、X線射出装置により熱として射出されるので、イントロデューサの温度をコントロールするために冷却システムが含まれる。流れている液状冷却液はX線射出装置及びイントロデューサの冷却メカニズムとしての役割を果たす。
【００１２】
潰瘍の周縁に配置された温度感知器は、治療細胞の温度を監視する。温度が治療温度範囲を超え始めると、温度読取りユニットのスイッチが作動し、マイクロ波生成装置が切られたり又は落とされたりする。温度が治療範囲以下の場合は、温度読取りユニットがマイクロ波生成装置のスイッチを付け、ユニットを作動させるか又はパワーを上げる。この方法では、成長中の癌細胞を殺すのに必要な熱エネルギーは、潰瘍の周りの領域の健康な細胞を損傷させる可能性のあるレベルを超えない。
【００１３】
高熱とX線放射の両方により、潰瘍又は癌性成長を同時に治療する装置の第２の実施態様では、イントロデューサは剛性プラスチック材料で、マイクロ波照射に透明なものから構成される。イントロデューサは、皮膚を貫通し、潰瘍に入るために鋭利な先端を有する。前記装置は、マイクロ波照射及びX線照射を代替的に放射できるように設計される。イントロデューサは、X線脚及びマイクロ波脚に連結されている。X線射出装置はイントロデューサの中空核に配置され、X線脚を通じて延びる高電圧極微細ケーブルを有する。X線射出装置は高電圧極微細ケーブルに付けられ、出し入れ装置に連結される。出し入れ装置はX線射出装置をイントロデューサの外側のポイントまで及びX線脚まで引き込むことができる。
【００１４】
マイクロ波アンテナは同軸ケーブルの近端に連結し、マイクロ波脚及び出し入れ装置を通じて延びる。マイクロ波アンテナは、イントロデューサ内の中空核を進むことができ、出し入れ装置を使ってイントロデューサの中空核からマイクロ波脚まで引き込むことができる。
【００１５】
使用中は、X線射出装置がイントロデューサ内に適切に配置されたときに、コントローラが働いて、高圧電源を作動させる。コントローラはまた、出し入れ装置を手段として、X線射出装置の動きをコントロールする。X線射出装置をX線脚の遊び位置まで引抜くために、コントローラは高圧電源の作動を止め、出し入れ装置を作動させる。そしてコントローラは、マイクロ波アンテナをマイクロ波脚からイントロデューサに進めるために出し入れ装置を作動させる。一端マイクロ波アンテナが適切に配置されると、コントローラは、癌細胞に対して高熱治療を施すためにマイクロ波生成装置を作動させる。
【００１６】
本発明の前述及び他の特徴若しくは長所は、添付図面に示すように、本発明の実施態様のより特定した説明から明らかである。
【００１７】
[発明の詳細な説明]
同一若しくは機能的に類似の構成要素については同じ参照番号を付している図面に言及して、本発明の実施態様を以下に詳述する。また図面では、各参照番号の最右側の桁の番号は最初に使われた参照番号に対応している。特定のコンフィグレーション及び配置を言及するときには、説明のためだけに言及することに留意されたい。当業者であれば、他のコンフィグレーション及び配置が本発明の範囲を外れることなく使うことが可能であることは明らかである。
【００１８】
生物の細胞は、１０−５０ｋｅＶ範囲のX線のような低エネルギーＸ線を高度に吸収することが知られている。高度の吸収度合は、結果として、Ｘ線射出装置の直轄領域で又はその近接で細胞に対して限られた放射線浸透だけで、Ｘ線射出装置の又は近接した細胞に放射線射出を高度に勾配させることになる。したがって、潰瘍の局地的なＸ線射出は１００Ｇｙのように非常に高いものになり（記号Ｇｙは放射線の吸収射出のためのＳＩ計測ユニットである）、癌性細胞の周囲の健康な細胞にはほとんど損傷を与えることはない。このような射出は、補助的な加熱をすることなく、放射だけで最も放射線耐性の強い（高耐性）細胞さえも殺すほど十分に高いものである。Ｘ線源からの距離が離れるにつれて、潰瘍及び健康細胞の接触面では射出が３０−４０Ｇｙに減少する。射出が潰瘍の端に向けて減少するにつれて、これらの癌性細胞をより効果的に破壊するために、端の温度を上げることが有効である。本発明は、この領域を選択的に加熱することにより、潰瘍の周縁部での細胞の殺傷を増加させるものである。
【００１９】
図１は、高熱とX線放射の両方により潰瘍又は癌性成長を同時に治療する第１の実施態様の装置１００の略図を表す。装置１００は、遠端１０４を有するイントロデューサ１０２を含む。遠端１０４は、針状になっていて、皮膚、細胞及び潰瘍のような癌性クラスタを貫通する鋭利な端を有する。最も有効な治療では、イントロデューサ１０２はおよそ治療される潰瘍の中央部に渡ってインプラントされるべきである。しかし進行性のコロン癌のようないくつかの医療状況では、複数の癌性複合体を有するかもしれない。このような場合には、イントロデューサ１０２は、多数の癌性複合体が同時に治療できるように、潰瘍の近接部に配置される。
【００２０】
イントロデューサ１０２は同軸ケーブル１０８の内部ワイア１１２の曝露された部分である。同軸ケーブル１０８はまた、外部コンダクタとしての役割を果たす金属編部分１１０を含む。内部ワイア１１２と金属編部分１１０の間には絶縁材料１１４がある。同軸ケーブル１０８のコンフィグレーションにより、イントロデューサ１０２は、電流が金属編部分１１０を通じ及び伝導材料１１４に渡って通じるときに、マイクロ波射出装置としての役割を果たすことができる。
【００２１】
同軸ケーブル１０８は、同軸ケーブル１０８と第２の同軸ケーブル１１８の間のカップリングとしての役割を果たし、コネクタ１１６からマイクロ波発生装置１２０に延びる。マイクロ波発生装置１２０は、１．５ＧＨｚのような調整可能周波数でマイクロ波を継続的に発生する。マイクロ波発生装置１２０から生成されるマイクロ波の周波数は、通常１−５ＧＨｚの範囲である。マイクロ波の周波数は、マイクロ波射出装置としての役割も果たすイントロデューサ１０２の長さに依存して、マイクロ波発生装置１２０から生成することのできる複数の振動周波数から選択することができる。最適の作業周波数は、特定のサイズの潰瘍を過熱するために適当に、マイクロ波放射が周辺細胞に浸透するように選択することができる。
【００２２】
マイクロ波発生装置１２０は希望するいかなる構成でも可能である。好ましくは、日本の東京の、松下電気工業株式会社の作成したもののような、商業的に利用可能な製品である。発生装置は、本発明が配置される目的に十分な低出力レベルを生成するようにも修正できる。典型的には、マイクロ波発生装置は１５−１００ワットの出力で、イントロデューサ１０２を通して周囲の細胞に射出され、細胞を加熱する。
【００２３】
イントロデューサ１０２はX線射出装置１２２を包含する中空核１０６を含む。図１では、イントロデューサ１０２は切断面で示されていて、X線射出装置１２２を表している。X線射出装置１２２は、X線射出装置１２２から高電圧源１２６に延びる高電圧極微細ケーブル１２４に連結されている。高電圧源１２６は高電圧極微細ケーブル１２４を通じてX線射出装置１２２に２５−５０ｋVを送電している。高電圧極微細ケーブル１２４は、極微細の同軸ケーブルで、図４に詳細に示すように、陽極に連結されている中央コンダクタ及び射出装置１２２の外側表面を通じて陽極に連結されている外部コンダクタを有する。
【００２４】
X線射出装置１２２は、主に放射状の方向に、ドーナツ上の放射で、イオン化放射線を射出する。したがって、射出装置１２２が癌性細胞を放射するにつれて、X線射出装置１２２をイントロデューサ１０２の縦軸１４６に沿って動かし、放射線射出を目標細胞の全てに行き渡らせる必要がある。出し入れメカニズム１２８は、イントロデューサ１０２内でX線射出装置１２２を進めたり引っ込めたりする。出し入れメカニズム１２８は、コネクタ１１６に係合させるか、又はそれが高電圧極微細ケーブル１２４に係合されていることを前提に、他に配置されることも可能である。出し入れメカニズム１２８は、患者の身体の外側に配置された高電圧極微細ケーブル１２４のポイントから高電圧極微細ケーブル１２４に圧力を掛けるか、又は押すことで、イントロデューサ１０２内でX線射出装置１２２を遠端１０４に向けて進める。同様に、出し入れメカニズム１２８は、患者の身体の外側に配置された高電圧極微細ケーブル１２４のポイントから高電圧極微細ケーブル１２４に引張り力を掛けるか、又は引くことで、イントロデューサ１０２内でX線射出装置１２２を遠端１０４から引き抜く。X線射出装置１２２は高電圧極微細ケーブル１２４に固定して係合されているので、高電圧極微細ケーブル１２４の出し入れに掛かるいかなる力も、同様に、X線射出装置１２２を出し入れする力となる。
【００２５】
出し入れメカニズム１２８は、当業者には明らかなように、係合される要素部品の取替えが可能な一般に利用できるいかなる装置でも可能である。図１の実施態様では、ハウジング１３２に納められている貫通軸シャフト１３０を具備する出し入れメカニズム１２８を表している。貫通軸シャフト１３０は軸の回りに旋回可能である。貫通軸シャフト１３４と同じ貫通ゲージを有する貫通ナット１３４は、貫通軸シャフト１３４上に貫通している。貫通ナット１３４は、貫通ナット１３４が貫通軸シャフト１３４の回りで旋回しないようにハウジング１3２内に納められている。したがって貫通軸シャフト１３０が旋回すると、貫通ナット１３４は貫通軸シャフト１３０に沿って線形に動く。
【００２６】
剛性バー１３６は貫通ナット１３４及び高電圧極微細ケーブル１２４の両方に固定して納められている。貫通軸シャフトが軸回りに旋回すると、貫通ナット１３４、バー１3６及び高電圧極微細ケーブル１２４は線形に動き、X線射出装置１２２を進めたり、後退させたりする。好ましくは、出し入れメカニズム１２８は、自動化された、コンピュータによりコントロールされた、継続的又は段階的作動を提供するように適用される。出し入れメカニズムの操作は遠隔操作ボックスですることも可能である。好ましくは、出し入れメカニズムは、X線射出装置１２２のコントロールが単独の操作装置で完全にコントロールできるように、高電圧源１２６及び出し入れメカニズム１２８のコントロールの両方を含むコントロール・ボックスで操作される。しかし当業者には明らかなように、高電圧源１２６と出し入れメカニズム１２８のコントロールは別に実行することもできる。
【００２７】
X線装置では非効率が当り前になっているので、高電圧源１２６によりX線射出装置１２２に届けられる電力のごく一部のみがイオン化放射線に変換される。届けられた電力の大部分はX線射出装置１２２により熱に変換されて放射される。さらにイントロデューサ１０２はマイクロ波射出装置として使われるように熱を発生することができる。上述のように、装置１００の熱出力をコントロールして健康な細胞が損傷を受けないようにすることが望まれる。さらに、体内の細胞を焼かれることは苦痛に満ちたものである。
【００２８】
装置１００は、イントロデューサ１０２の温度をコントロールするための冷却システムを含む。矢印１３８で示される流動冷却液はX線射出装置１２２及びイントロデューサ１０２のための冷却メカニズムとしての役割を果たす。冷却システムは、入口管１４０及び出口管１４２を具備する。入口管１４０及び出口管は、各々流動的に中空核１０６に連結されている。（図示されていない）流動ポンプが入口管１４０に連結されていて、液状を入口管１４０を通して、中空核１４０に至り、液状を中空核１０６で循環させる。実施態様では、液状は出口管１４２から（図示されていない）貯蔵場所へ排出される。このやり方では、冷却液はリサイクルすることができる。代替的に、出口管１４２から排出される液状は廃棄することもできる。
【００２９】
この実施態様では、入口管１４０及び出口管１４２は、出し入れ装置１２８のハウジング１3２を通して延びる。入口管１４０及び出口管１４２は剛性バー１３６に固定して係合され、遮壁板１４４に延びる。遮壁板１４４の内部は流動的に中空核１０６に繋がり、液状がX線射出装置１２２及びイントロデューサ１０２に流れることを可能にする。遮壁板１４４はバー１3６の線形の動きを許容するほど柔軟で、中空核１０６から液体が漏れ出さないようにする。この実施態様でのシーリング装置は遮壁板であり、当業者には明らかなように、中空核１０６のシーリングはOリング、シリコン又は他のシールで施すことができる。同様に、入口管１４０及び出口管１４２は必ずしも出し入れ装置１28を通して延びる必要はなく、コネクタ１1６に連結した別の装置又は当業者には明らかな他の場所を通して連結されることも可能である。さらに、入口管１４０及び出口管１４２は、冷却液が中空核１０６内に流れることが可能なような装置１００内のいかなる管又は穴のコンフィグレーションでもよい。一つの実施態様では、入口管１４０及び出口管１４２は同軸ケーブル１０８に深く延び、図１に示すように、コネクタ１１６に入る前に止まる必要はない。
【００３０】
癌性細胞を含む人間の細胞は、約８０％は水分で構成されている。およそ細胞のインピーダンスと液状冷却液１３８のインピーダンスを等しくしておくのは重要である。インペーデンスを等しくしないと、ミスマッチが生じ伝播の逆方向に射出波の重大な反射が生じる。これは反射した力が前進力に追加され、結果としてケーブル及び患者の身体を過熱させるために、適用の障害となる。過熱により患者に痛みを与えるほど重大になる。したがって液状冷却液１３８は、好ましくは、システムのインピーダンスに影響を与える空隙や空気を除去するために、中空核106の全量を完全に埋めることが望ましい。
【００３１】
液状冷却液１３８は、好ましくは、4−20度Cの範囲の蒸留水、変性アルコール又は最適化分子塩水液であることが望ましい。そのような温度はX線射出装置122のみならずイントロデューサ１０２も冷却し、周囲の細胞も冷却する。適当な液体を選択すれば、インピーダンスのマッチングが達成され、反射される力も数％まで削減できる。そうして過熱が除去され、患者の快適さも保障される。
【００３２】
図２は、使用中のイントロデューサ１０２及び同軸ケーブル１０８を表す。イントロデューサ及び同軸ケーブル108は皮膚２１０を貫通し、イントロデューサ１０２は潰瘍２０２に差し込まれる。潰瘍２０２のような生物細胞は、１０−５０ｋｅＶ範囲のX線のような低エネルギーX線をよく吸収する特性を示す。X線放射２０６がイントロデューサ１０２を通って周辺細胞に達すると、放射線射出の高い段階化が射出装置の近辺の細胞に生じ、射出装置の近接領域を外れた細胞には限られた放射線貫通になる。そして、局所的なX線射出は高いが、癌性細胞の周囲の健康な細胞にはほとんど損傷を与えない。そして、潰瘍２０２に当てられるX線照射は１００Gyのように非常に高い。このような照射は、補完的加熱をすることなく、最も抵抗力の強い（高耐性）細胞でさえも殺傷するほど高い。Ｘ線源からの距離が離れるにつれて、潰瘍及び健康細胞の接触面では射出が３０−４０Ｇｙに減少する。射出が潰瘍の端に向けて減少するにつれて、これらの癌性細胞をより効果的に破壊するために、端の温度を上げることが有効である。
【００３３】
上述のように、イントロデューサ１０２はマイクロ波アンテナとしての役割を果たし、マイクロ波放射２０８を射出し、潰瘍及び周辺細胞を高熱治療のために過熱する。高熱治療の範囲は相対的に狭く、約４１．５度C（１０６．７度F)の閾値温度を有する。この閾値温度以下では、これらの悪性腫瘍の熱破壊は生じにくいと考えられている。実際、この閾値以下での高熱温度では、これらの悪性腫瘍の幾つかの成長は刺激を受ける可能性がある。これとは対照的に、約４３度Cから４５度C（１０９．４度Fから１１３度F)の範囲以上の温度では、多くの通常細胞に対しても熱損傷が生じ、段階的な温度差による被曝時間が重要なファクターになる。したがって、高熱治療中は、そのような健康細胞の加熱が生じないようにすることが極めて重要になる。
【００３４】
イントロデューサ１０２からのマイクロ波射出による周辺細胞構造の温度上昇を監視するために、温度センサー２０４が潰瘍２０２の周囲に配置される。センサー２０４は、（図示されていない）リードに係合され、それが（図示されていない）温度読取りユニットに係合される。センサー２０４からの信号が温度読取りユニットに伝達されると、振動は潰瘍の外側周縁部での相対的温度値を示すために使われる。一つの実施態様では、温度読取りユニットは図1のマイクロ波発生装置１２０の出入スウィッチ又は様々なパワー・スウィッチをコントロールする（図示されていない）コントロール・ユニットに電気的に連結されている。温度が４３−４５度Cの治療範囲を超え始めると、温度読取りユニットはスウィッチを作動させ、マイクロ波発生装置は切られるか、出力を落とされる。もし温度が治療範囲以下の場合は、温度読取りユニットはスウィッチを作動させ、マイクロ波発生装置を入れるか、出力を上げる。このやり方では、成長中の癌性細胞を殺傷するのに必要な高エネルギーは、潰瘍周辺の領域の健康な細胞に悪影響を与えるレベルより超えることはない。そこで、ひとたびパワーをイントロデューサ１２２に再度適用すると、イントロデューサはエネルギーを放射し、そこの癌性成長を殺傷するのに必要と考えられる時間、X線射出装置122から射出される放射線に対する抵抗を弱めるために潰瘍に過熱を続ける。全般に、本治療には３０−６０分掛かる。
【００３５】
図３は高熱とX線放射を使い潰瘍又は癌性成長を同時に治療する装置の第２の実施態様を表す。装置３００は、剛性プラスティック材料でマイクロ波放射に対しては透過性のあるものにより構成されるイントロデューサ３０２を有する。イントロデューサ３０２は、皮膚２０１を貫通し、潰瘍２０２に入るための鋭利な遠端３０３を有する。装置３０３は、マイクロ波放射及びX線放射の代替的照射を可能にするように設計されている。しかし当業者には明らかなように、照射はいかなる量でも、また同時にでも適用することができる。
【００３６】
図３はイントロデューサ３０２の切取断面図を表す。X線射出装置１２２はイントロデューサ３０２の中空核１０６内に配置される。イントロデューサ３０２はX線脚３１２及びマイクロ波脚３１４に連結され、各々は内腔３３０及び３３２を有する。X線脚３１２及びマイクロ波脚３１４は別々の出し入れ装置１２８に連結される。高電圧極微細ケーブル１２４は、イントロデューサ３０２からX線脚３１２の内腔３３０と通り及び出し入れ装置１２８を通って延びる。上述のように、X線射出装置１２２は高電圧極微細ケーブル１２４に取付けられ、出し入れ装置１２８に連結されている。また上述のように、出し入れ装置１２８は高電圧極微細ケーブル１２４及びX線射出装置１２２を引出したり進めたりすることができる。この実施態様では、出し入れ装置１２８は高電圧極微細ケーブル１２４及びX線射出装置１２２をイントロデューサ３０２の外側のポイント及びX線脚３１２の内腔３３０まで引出すことができる。
【００３７】
装置３００は同軸ケーブル３０６の遠端に連結されているマイクロ波アンテナ３０４を含む。同軸ケーブル３０６はマイクロ波脚３１４及び出し入れ装置１２８の内腔３３２を通して延びている。そこで、高電圧極微細ケーブル１２４と同様に、同軸ケーブル３０６は出し入れ装置により前進させられたり、引出されたりできる。マイクロ波アンテナ３０４はイントロデューサ３０２の中空核１０６を前進し、イントロデューサの中空核１０６からマイクロ波脚３１４の内腔３３２に引出すことができる。
【００３８】
同軸ケーブル３０６はマイクロ波アンテナ３０４から出し入れ装置１２８を通ってマイクロ波発生装置１２０に延びる。同様に高電圧極微細ケーブル１２４は、X線射出装置１２２から高電圧源１２６に延びる。マイクロ波発生装置１２０及び高電圧源１２６の両方共に、コントローラ３０８に電気的に連結されている。コントローラ３０８はまた出し入れ装置１２８に電気的に連結されている。コントローラ３０８は、Ｘ線射出装置１２２及びマイクロ波アンテナ３０４の両方を出し入れすることにより、潰瘍の逐次加熱及び照射をコーディネートするマスタ・コントローラである。
【００３９】
使用中は、コントローラ３０８は、Ｘ線射出装置１２２がイントロデューサ３０２内に適切に配置されたときに、高電圧源１２６を作動するように操作される。コントローラ３０８はまた、出し入れ装置１２６の手段でＸ線射出装置１２２の動きをコントロールする。上述のように、Ｘ線射出装置１２２はドーナツ状の放射パターンを有する。したがって、潰瘍全体を放射するためには、Ｘ線射出装置１２２は、潰瘍２０２の全体が適切に治療されるまでＸ線放射を射出する一方で、前進したり後退したりする。コントローラ３０８は、Ｘ線射出装置をＸ線脚３１２の内腔３３０内の待機位置にまで引抜くために、高電圧極微細ケーブル１２４の作動を止め、出し入れ装置１２８を作動させる。それからコントローラ３０８は、マイクロ波脚３１４の内腔３３２からイントロデューサ３０２までマイクロ波アンテナ３０４を進めるために出し入れ装置１２８を作動させる。ひとたびマイクロ波アンテナが適切に配置されると、コントローラ３０８は潰瘍２０２に高熱治療を施すためにマイクロ波発生装置１２０を作動させる。
【００４０】
潰瘍２０２の周縁に配置された温度センサー２０４は潰瘍２０２の周りの細胞の温度を検知する。センサー２０４は、（図示されていない）リードに係合され、それが（図示されていない）温度読取りユニットに係合される。一つの実施態様では、温度読取りユニットが各センサー２０４の温度に関する情報をフィードバックするためにコントローラ３０８と電気的に交信するように配置される。イントロデューサ３０２内のマイクロ波アンテナ３０４が動くので、コントローラ３０８はマイクロ波アンテナを過剰に温められた領域から冷たい領域に移動することにより、当業者には明らかであるが、潰瘍０２の周りの温又は冷領域を処理するために、前進したり後退するようにプログラムされることが可能である。
【００４１】
マイクロ波アンテナ３０４及びＸ線射出装置１２２の操作から発生する熱のために、許容できる温度でイントロデューサ３０２を維持するために冷却が提供される。この実施態様では、装置３００は冷却脚３１６が提供される。冷却脚３１６はイントロデューサ３０２の中空核１０６に液体で連結される。冷却液は入口１４０を通って中空核１０６にポンプで送られる。図１を参照して上述したように、液体は中空核１０６を通って流れ、出口１４２から排出される。再度、空気孔がインピーダンスに影響を与えたりエネルギーを反射させたりして、イントロデューサ３０２の異なる領域で温冷の場所が生じるので、好ましくは、中空核１０６は液体により完全に充満されることが望ましい。
【００４２】
Ｘ線射出装置１２２を作動するためには、必ずしもイントロデューサ３０２からマイクロ波アンテナ３０４を完全に引出す必要はない。ただ、マイクロ波アンテナ３０４及び同軸ケーブル３０６がＸ線射出装置１２２の操作及び放射と干渉しない位置までマイクロ波アンテナ３０４を引出せばよい。同様に、マイクロ波アンテナ３０４を介してマイクロ波射出を実施するときには、イントロデューサ３０２からＸ線射出装置１２２を完全に引出す必要はない。ただ、Ｘ線射出装置１２２及び高電圧極微細ケーブル１２４がマイクロ波アンテナ３０４により実施されている治療を干渉しない位置までＸ線射出装置１２２を引出せばよい。したがって、Ｘ線射出装置１２２及びマイクロ波アンテナ３０４は同時にイントロデューサ３０２を占めることが可能である。
【００４３】
Ｘ線脚３１２、マイクロ波脚３１４及び冷却脚３１６は全く別の分離した要素部品として示されているが、当業者には明らかなように、これら要素部品の二つ若しくは全部を統合して一つの脚にすることも可能である。
【００４４】
図４は図１，２及び３のＸ線射出装置１２２を表す。Ｘ線射出装置１２２は隔壁殻４１０、陽極４２０、陰極４３０及び陰極キャップ４３２を具備する。隔壁殻４１０は高い電気抵抗（１０の１５乗Ｏｈｍ−ｃｍ）、気体不浸透、及び中程度のメカニカル強度と組合せて非常に高い絶縁耐性を有しているいかなる材料からも組成できる。隔壁殻４１０はまた、陽極４２０と同等の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。最後に、隔壁殻４１０は、１０−２０ｋＶのエネルギー範囲で低い程度から中程度のＸ線吸収をする。したがって、材料は相対的に軽い重量の材料から組成される。クリスタル・クォーツ及びダイアモンドはこれらの要件を満たし、隔壁殻の良い材料になる。白金、タングステン及び他の重金属は陽極の良い材料になる。
【００４５】
隔壁殻４１０は金属コーティング４１４でコーティングされていて、陰極キャップ４３２と（図示されていない）同軸ケーブルの編み組みの電気的接触を提供する。金属コーティング４１４は、当業者には公知なように、非腐食伝導材料が可能で、好ましくは銀である。
【００４６】
陰極キャップ４３２は、先行技術で公知の方法で、陰極留４３６で陰極４３０に蝋接又は留められていて、陰極キャップ４３２と陰極４３０管の電気的接触を提供する。
【００４７】
陰極キャップ４３２は蝋留４１６で蝋付け表面殻に匹敵するように表面を蝋留されたカップを有する。隔壁殻４１０は、陽極４２０上の円錐陰極蝋表面に対して円錐蝋留４４２により蝋留された円錐動表面を含む。陽極４２０は同軸ケーブルの（図示されていない）内部ワイアに電気的に連結され、回路を完全なものにする。
【００４８】
使用中は、陰極４３０は隔壁殻４１０の内部空間４１８に収められている。内部空間４１８は、真空環境に保たれる。金属コーティング４１４を満足させるために、同軸ケーブルの編み組み部分を通して高電圧が適用される。電圧は、陰極４３０に電気的に連結している陰極キャップ４３２を通して金属コーティング４１４から運ばれる。適用される電圧は、陰極４３０の周囲に発生する電場を生じさせ、陰極４３０は電子を生じ、それは真空を通して陽極４２０に送られる。電子が陽極に近づくと、陽極材料の正の電荷を帯びた原子核によりそれらは片寄せられ、エネルギーを失い及び周波数をＸ線周波数に変化させる。
【００４９】
本発明で使用するのに適当なX線射出装置の一つの例は、共に申請している特許：極微細X線装置；米国特許申請番号：取得予定；弁護士書類番号P826US、Chornenkey他、で開示されている。
【００５０】
図５は、イントロデューサ軸からの距離に対して、照射及び温度を数量化してプロットした曲線を表す。図５の水平軸はイントロデューサ軸からの距離を示し、Aはイントロデューサ表面及びBは潰瘍の境界を表す。示された機能曲線は、曲線５０２と印された放射線照射D、曲線５０４と印された温度曲線T、曲線５０６と印された高熱により高められた放射線照射Denhである。照射曲線Dは、イントロデューサ近辺で非常に高く、ほとんど１００Gyで、これは高熱の支援がなくても放射線を受けた細胞は即時に死滅することを保証する。曲線Dは、おそそ１／（距離の二乗）で、潰瘍の周縁部で約２５−３０Gyまで曲線を描いて上がる。照射される放射線照射は、当業者には明らかであるが、治療される潰瘍のサイズに依存する。
【００５１】
温度曲線Tは潰瘍及び周辺細胞へ射出されるマイクロ波の量でコントロールされる。イントロデューサの近くでは、上述のように液体により冷却されてイントロデューサの直接接触からは冷たく保たれているので、温度曲線Tは3７度Cの身体温度より低い。温度曲線Tは、潰瘍の周縁部で中間で、４3−４４度Cの最高レベルまで上昇し、潰瘍を越えた健康細胞のほとんど身体レベルの温度まで曲線を描いて下がる。
【００５２】
高熱直線Denhにより向上される放射線照射、又は向上照射曲線は、高熱がイオン化放射線の殺傷力をほとんど二倍に向上させることを示している。潰瘍の中央部で、イントロデューサは周辺の細胞を冷却し、マイクロ波熱にも拘わらず、温度は身体レベル以下である。イントロデューサ近くでは殺傷力の向上は生じず、向上照射曲線Denhは、およそ照射曲線Dに追随している。向上照射Denhからみてとれるように、高熱による向上は、必要になる潰瘍の中間から周縁部で大きくなる。適用された熱を介して照射の向上の結果として、細胞殺傷向上照射曲線Denhは、潰瘍内で上昇し始め、潰瘍を越えて短い距離を経て曲線を描いて低い値に下がる。図５は数量化された曲線であることに留意されたい。実際には、熱の適用は放射線の照射を増加させないが、実は放射線の照射に対する細胞の耐性を弱め、同一の照射の力をほとんど二倍にする。
【００５３】
実施態様に言及して本発明を特定して示して説明したが、当業者には明らかなように、形態及び詳細に関しては多数の変形が本発明の範囲を外れることなく成すことができることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】高熱とX線放射の両方により潰瘍又は癌性成長を同時に治療する装置の第１の実施態様の略図を表す。
【図２】図１の装置の潰瘍治療に使用中を表す。
【図３】高熱とX線放射を代替的に使い潰瘍又は癌性成長を同時に治療する装置の第２の実施態様の略図を表す。
【図４】図１又は図３の実施態様に使われる極微細X線装置を表す。
【図５】イントロデューサ軸からの距離に対しての機能の曲線を示すグラフを表す。

Claims

イントロデューサ又はトロンカーを介して導入される潰瘍治療用放射装置であって下記を具備する装置：
中央軸と中空核部を有するイントロデューサ；
前記中空核部内に配置可能な極微Ｘ線射出器；
マイクロ波エネルギー放射手段；及び
前記イントロデューサ冷却用手段。
前記マイクロ波エネルギー放射手段はイントロデューサに連結したマイクロ波発生装置であって、前記発生装置は前記イントロデューサにマイクロ波エネルギーを発生させるものを特徴とする請求項１に記載された装置。
前記Ｘ線射出装置は前記中央軸に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１に記載された装置。
前記イントロデューサ内で前記Ｘ線射出装置を前進させ及び後退させるための押し・引きメカニズムをさらに具備する請求項１に記載された装置。
前記Ｘ線射出装置は陰極、陽極及び絶縁殻を具備することを特徴とする請求項１に記載された装置。
前記イントロデューサは針状の形態であることを特徴とする請求項１に記載された装置。
前記冷却用手段は液体であって、前記液体は流入口から前記イントロデューサの前記中空核部にポンプにより流入し及び排出口より前記中空核部から排出するものを特徴とする請求項１に記載された装置。
前記液体は水又は塩水であることを特徴とする請求項７に記載された装置。
前記マイクロ波エネルギー放射手段は、前記中空殻に配置されることが可能なマイクロ波アンテナであることを特徴とする請求項１に記載された装置。
前記Ｘ線射出装置は、前記中央軸に沿って移動可能であることを特徴とする請求項９に記載された装置。
前記マイクロ波アンテナは、前記Ｘ線射出装置とは独立に前記中央軸アンテナに沿って移動可能であることを特徴とする請求項１０に記載された装置。
前記マイクロ波アンテナ及び前記極微Ｘ線は、同時に前記イントロデューサを占めることを特徴とする請求項９に記載された装置。
前記マイクロ波アンテナ及びＸ線射出装置が前記イントロデューサに挿入又は引抜きができるように、前記マイクロ波アンテナ及びＸ線射出装置が連結している押引装置をさらに具備する請求項９に記載された装置。
前記冷却用手段が液体であって、前記液体は取込口を介して前記イントロデューサの前記中空殻にポンプで流入され及び排出口を介して前記中空殻から排出されることを特徴とする請求項９に記載された装置。
前記イントロデューサの前記中空殻に液体として連結されている脚部内腔をさらに具備するものであって、前記Ｘ線射出装置及び前記マイクロ波アンテナを前記脚部内腔から前記前記イントロデューサの前記中空殻に進入させることのできることを特徴とする請求項９に記載された装置。
前記脚部はさらに内腔をもつＸ線脚部を具備するものであって、前記Ｘ線脚部は前記イントロデューサに連結し、前記Ｘ線射出装置は前記Ｘ線脚部に配置され及び前記Ｘ線脚部の前記内腔から前記イントロデューサの前記中空殻に進行することが可能であり、及び内腔をもつマイクロ波脚部を具備するものであって、前記マイクロ波脚部は前記イントロデューサに連結し、前記マイクロ波アンテナは前記マイクロ波脚部に配置され及び前記マイクロ波脚部の前記内腔から前記イントロデューサの前記中空殻に進行することが可能であることを特徴とする請求項１５に記載された装置。
潰瘍治療するための方法であって下記ステップを具備する方法：
（ａ）中央軸、外側表面及び中空核部を有するイントロデューサを前記潰瘍の近隣に導入するステップ；
（ｂ）前記イントロデューサの前記中空核部内に配置されたＸ線射出器からＸ線を射出するステップにおいて、前記潰瘍は前記Ｘ線に晒される；
（ｃ）前記潰瘍の温度を上昇させるために前記イントロデューサからマイクロ波エネルギーを射出するステップ；及び
（ｄ）前記イントロデューサの前記外側表面の温度を冷却するために前記イントロデューサを冷却するステップ。
前記ステップ（ｂ）は前記中央軸に沿って前記Ｘ線射出装置を移動することを具備する請求項１７に記載された方法。
前記ステップ（ｂ）は前記イントロデューサの前記中空核部内に配置されたアンテナからマイクロ波エネルギーを射出することを具備する請求項１７に記載された方法。
さらに下記ステップを具備する請求項１７に記載された方法：
（ｅ）前記イントロデューサから前記Ｘ線射出装置を引抜くステップ；及び
（ｆ）前記イントロデューサ内で前記アンテナを進行させるステップ。
前記ステップ（ｂ）及び（ｃ）を同時に実行することを特徴とする請求項１７に記載された方法。
前記ステップ（ｃ）の前に（ｅ）前記潰瘍の周辺部の温度を計測するステップをさらに具備する請求項１７に記載された方法。