KR101167262B1 - 방사선치료 방법 및 장치 - Google Patents

방사선치료 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101167262B1
KR101167262B1 KR1020117015686A KR20117015686A KR101167262B1 KR 101167262 B1 KR101167262 B1 KR 101167262B1 KR 1020117015686 A KR1020117015686 A KR 1020117015686A KR 20117015686 A KR20117015686 A KR 20117015686A KR 101167262 B1 KR101167262 B1 KR 101167262B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
radionuclide
radiation
preferred
probe
tumor
Prior art date
Application number
KR1020117015686A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110094124A (ko
Inventor
이츠학 켈슨
리올 아라지
Original Assignee
라모트 앳 텔-아비브 유니버시티 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 라모트 앳 텔-아비브 유니버시티 리미티드 filed Critical 라모트 앳 텔-아비브 유니버시티 리미티드
Publication of KR20110094124A publication Critical patent/KR20110094124A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101167262B1 publication Critical patent/KR101167262B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K51/00—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
    • A61N5/1014—Intracavitary radiation therapy
    • A61N5/1015—Treatment of resected cavities created by surgery, e.g. lumpectomy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A61B1/00087—Tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/012—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor characterised by internal passages or accessories therefor
    • A61B1/018—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor characterised by internal passages or accessories therefor for receiving instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/313—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor for introducing through surgical openings, e.g. laparoscopes
    • A61B1/3132—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor for introducing through surgical openings, e.g. laparoscopes for laparoscopy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3468—Trocars; Puncturing needles for implanting or removing devices, e.g. prostheses, implants, seeds, wires
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K51/00—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo
    • A61K51/12—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo characterised by a special physical form, e.g. emulsion, microcapsules, liposomes, characterized by a special physical form, e.g. emulsions, dispersions, microcapsules
    • A61K51/1282—Devices used in vivo and carrying the radioactive therapeutic or diagnostic agent, therapeutic or in vivo diagnostic kits, stents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
    • A61N5/1007—Arrangements or means for the introduction of sources into the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
    • A61N5/1027—Interstitial radiation therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00—Antineoplastic agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/48—Ion implantation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2121/00—Preparations for use in therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0019—Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
    • A61N5/1007—Arrangements or means for the introduction of sources into the body
    • A61N2005/1008—Apparatus for temporary insertion of sources, e.g. afterloaders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
    • A61N2005/1019—Sources therefor
    • A61N2005/1024—Seeds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1087—Ions; Protons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)

Abstract

본 방사선 치료법은 라듐-223, 라듐-224, 라돈-219 및 라돈-220으로 구성된 그룹으로부터 선택된 소정량의 방사성 핵종을 대상인 종양의 근접부 및/또는 종양의 내부에 소정의 시간 동안 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 소정량 및 소정 시간은 상기 방사성 핵종이 종양의 내부에 붕괴 계열 핵 및 알파 입자로 이루어지는 소정의 치료선량을 투입하는데 충분한 값으로 선택된다.

Description

방사선치료 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR RADIOTHERAPY}
본 발명은 방사선치료, 특히 방사성 핵종의 붕괴 계열 핵(decay chain nuclei)을 이용하는 방사선치료 방법 및 장치에 관한 것이다.
암은 현대 세계에서 주요 사망의 원인이다. 효과적인 암의 치료는 악성 종양의 조기발견 후에 가장 용이하게 이루어진다. 암을 치료하는데 이용되는 화학요법 이외의 대부분의 기술들은 뇌, 유방, 난소, 대장 등의 장기 내의 명확한 종양 부위에 대해 실시된다.
비정상 세포의 덩어리가 뭉쳐져서 충분한 크기가 되면, 타겟을 인식하는 것 및 국부에 집중하는 것이 용이해지므로 종양 덩어리를 외과 수술에 의해 제거하거나, 가열, 냉각, 방사선 조사 또는 화학적으로 파괴할 수 있게 된다. 그러나, 통상적으로 암은 원래의 발생 부위에서 인접 기관으로 비정상 세포의 확산으로서 전이하여 확산한다.
방사선 조사법에 의한 다수의 악성종양 치료법이 본 기술분야에 공지되어 있다. 이들 치료법 중의 하나는 레이저광을 이용하는 것인데, 이것은 레이저빔과 조직 사이의 직접적인 상호 작용을 통해 비정상 세포들을 파괴하거나 조직 내에 주입되거나 투약된 광활성 분자를 이용한 광화학 반응의 활성화 작용을 통해 비정상 세포들을 파괴할 수 있다. 예를 들면, 포토다이나믹 치료법(Photodynamic therapy;PDT)으로 알려져 있는 치료법에 있어서, 분할된 세포들은 신속하게 결합하는 감광성 약(photosensitive drug)이 대상체에 투여된다. 그 후, 상기 감광성 약을 협대역 레이저로 조사하여 화학반응을 유도함에 의해 비정상 조직을 파괴하는 반응성 생성물을 생성시킨다.
그러나, 상기 PDT는 많은 결점과 한계가 있다. 상기 감광제를 활성화시키기 위해서는 종양에 특정 파장의 다량의 광방사(light radiation)를 조사해 주어야 한다. 대부분의 감광제는 3cm 이하의 조직을 통해서만 침투가 가능한 파장에서 활성화된다. 따라서, 피부 표면이나 피부 표면의 근처 또는 내부 장기의 상피의 암 성장에 대해서는 비침입형 또는 최소침입형 PDT를 사용할 수 있다.
방사선 치료학이라고도 불리는 방사선 치료법은 질병의 치료 또는 완화에 방사선 발생원을 이용하는 것이다. 방사선 치료법은 통상 비정상 세포와 물리화학적으로 반응하여 파괴시킬 수 있는 전리방사선(ionizing radiation), 조직 속에 깊이 침투하는 선(rays)을 이용한다. 각 치료 프로그램은 치료 기간, 치료 기간의 주기 및 총 기간의 갯수에 대해 방사선의 형식 및 방사선의 양에 의해 정해지는 방사선량(radiation dosage)을 가진다.
방사선 치료법은 특히 공간적 형태의 경계가 명확한 고형(solid) 악성종양에 특히 적합하다. 이러한 악성종양은 유방암, 신장암 및 전립선암 뿐 아니라 뇌, 폐, 간에서의 2차 성장으로서 발견된다.
종래의 방사선 치료법의 주류는 소위 외부 조사에 의한 치료, 즉 외부 발생원의 방사선(예로써, Z감마선)으로 인체 내에서 성장된 내부 종양을 치료하는 치료법에 집중되었다.
다른 하나의 방법으로는 인체 내에 방사선원(통상 전자 방사원)을 삽입하는 것이 있다.
대상체의 건강한 부위에 악영향이 미치지 않도록 하기 위해, 사람들은 암세포를 확실히 죽이기 위해 타겟 영역에 투입되는 방사선량을 최대로 하고, 불필요한 손상을 방지하기 위해 다른 영역에 투입되는 방사선량을 최소로 하기 위해 노력한다. 통상, 방사선 치료법은 외과수술에 의한 절개, 악성 종량의 제거, 및 절개부의 봉합 후에 완전히 제거되지 않고 남아 있는 종양 세포를 외부의 발생원의 방사선량에 노출시키거나, 상기 절개부를 봉합하기 전에 남아 있는 종양 세포에 방사선량을 직접 조사시킴으로써 치료하는 것과 같은 보조적인 치료방법으로서 사용된다.
다양한 형식의 방사선은 세포 살멸 효과(cell killing efficiency)가 매우 다양하다는 사실은 잘 알려져 있다. 감마선 및 베타선은 비교적 세포 살멸 효과가 낮다. 반면에, 알파 입자뿐 아니라 기타의 중하전 입자는 다량의 에너지를 전송할 수 있으므로 극히 높은 세포 살멸 효과가 있다. 특정의 조건에 있어서, 단일의 중하전 입자에 의해 전송된 에너지는 하나의 세포를 파괴하는데 충분하다. 더욱, 중하전 입자는 몇 개의 세포의 직경에 해당하는 거리에서만 방사선을 전송할 수 있으므로 타겟 세포의 주위의 정상 조직의 비특이성 조사는 크게 감소되거나 거의 발생하지 않는다.
반면에, 인체의 조직에서의 범위는 0.1mm 이하이므로 중하전 입자를 사용할 수 있는 처치의 횟수를 제한한다.
특히, 알파 입자에 의해 종래의 방사선 치료법은 통상 종양이 피부의 표면에 존재하는 경우에 외부에서 수행된다.
따라서, 전술한 한계를 극복하는 알파 입자 및 방사선 핵종의 붕괴 계열 핵종을 이용하는 방사선 치료방법 및 치료장치는 그 필요성이 널리 인식되어 있고 또 매우 유리하다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 본 발명은 라듐-223, 라듐-224, 라돈-219 및 라돈-220으로 구성된 그룹에서 선택된 소정량의 방사성 핵종을 대상 종양의 근접부 및/또는 대상 종양의 내부에 소정의 시간 동안 위치시키는 단계를 포함하고, 상기 소정량 및 소정시간은 상기 방사성 핵종이 상기 종양 내에 소정의 치료선량의 붕괴 계열 핵 및 알파 입자를 투입하는데 충분하도록 선택되는 방사선 치료방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 소정의 치료선량의 붕괴 계열 핵 및 알파 입자가 투입된 후 상기 종양의 방사성 핵종을 제거하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 본 발명은 대상체인 신체 내에 존재하는 종양 및 종양의 잔부를 제거하는 방법에 있어서, 상기 방법이 (a) 상기 종양의 적어도 일부를 디벌킹하는 단계 및 상기 종양 주위의 조직을 노출시키는 단계; 및 (b) 라듐-223, 라듐-224, 라돈-219 및 라돈-220으로 구성된 그룹에서 선택된 소정량의 방사성 핵종을 상기 종양 주위의 조직의 근접부 및/또는 조직의 내부에 소정의 시간 동안 위치시키는 단계를 포함하고, 상기 소정량 및 소정시간은 상기 소정량 및 소정시간은 상기 방사성 핵종이 상기 종양 주위의 조직 내에 소정의 치료선량의 붕괴 계열 핵 및 알파 입자를 투입하는데 충분하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 종양 및 종양의 잔부를 제거하는 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 디벌킹단계는 복강경에 의해 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 디벌킹단계는 내시경에 의해 실행된다. 본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 디벌킹단계는 수술에 의해 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 디벌킹단계는 용융제거에 의해 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 디벌킹단계는 레이저빔에 의해 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 디벌킹단계는 상기 종양에 열을 가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 디벌킹단계는 마이크로웨이브 안테나에 의해 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 디벌킹단계는 고주파 전극에 의해 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 디벌킹단계는 초음파 장치에 의해 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 방사성 핵종을 위치시키는 단계는 일 표면을 구비하고, 이 표면의 상부 또는 직하부에 상기 방사성 핵종이 위치하는 방사선 치료장치에 의해 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 방사선 치료장치는 니이들을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 적어도 하나의 방사선 치료장치는 적어도 하나의 비이드를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 방사성 핵종은 용질에 용해될 수 있고, 상기 방사성 핵종을 위치시키는 단계는 상기 용질 내의 방사성 핵종의 용액을 상기 대상체의 종양의 근접부 및/또는 종양의 내부에 투입하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 알파 입자의 선량을 기록하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 기록하는 단계는 광휘성 물질로 구성된 시이트에 의해 실시된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 기록하는 단계는 광자자극성 폭스포로 구성된 시이트에 의해 실시된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 소정의 시간은 약 10초 내지 약 10시간이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 소정의 시간은 수일이다.
본 발명의 추가의 관점에 따르면, 본 발명은 대상체인 신체 내에 적어도 부분적으로 도입되도록 구성된 프로브, 및 라듐-223 및 라듐-224로 구성된 그룹에서 선택된 방사성 핵종을 포함하고, 상기 방사성 핵종은 그 방사성 핵종의 붕괴 계열 핵 및 알파 입자가 외부로 방출되도록 상기 프로브의 표면의 상부 또는 직하부에 위치하는 방사선 치료장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 프로브는 보호코팅으로 코팅된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 보호코팅의 두께 및 물질 중 적어도 하나는 상기 붕괴 계열 핵 및 알파 입자의 방출을 방해하지 않도록 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 프로브는 기다란 내측 부재 및 이 기다란 내측 부재를 수용하도록 형성된 입구부를 구비하는 튜브형상의 외측 부재를 포함하고, 상기 기다란 내측 부재는 상기 튜브형상의 외측 부재 내에서 이동이 가능함과 동시에 말단부 및 근접단부를 구비하고, 상기 방사성 핵종은 상기 말단부의 표면의 상부 또는 직하부에 위치한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 기다란 내측 부재의 상기 근접단부에 연결된 작동 와이어를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 튜브형상의 외측 부재는 상기 붕괴 계열 핵 및 상기 알파 입자를 적어도 부분적으로 흡수할 수 있는 물질로 제작된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 검출장치는 상기 프로브와 동작 가능하게 결합된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 검출장치는 상기 입구부를 통해 삽입되도록 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 검출장치는 광휘성 물질을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 검출장치는 광자자극성 포스포를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 프로브는 상기 방사성 핵종의 적어도 일부를 방출하여, 상기 붕괴 계열 핵 및 알파 입자의 방출 전에 상기 방사성 핵종의 분산을 허용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 방사성 핵종의 상기 적어도 일부의 방출은 체액에 의해 실행된다.
본 발명의 또 하나의 다른 관점에 따르면, 본 발명은 (a) 일 표면을 구비하는 프로브를 제공하는 단계; (b) 상기 표면을 방사성 핵종의 플럭스 내에 위치시키는 단계; 및 (c) 상기 표면의 상부 또는 직하부에 상기 방사성 핵종의 핵을 포집하여 방사선 치료장치를 제작하는 단계를 포함하는 방사선 치료장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 포집단계는 진공 내에서의 직접 이식에 의해 실시된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 포집은 상기 표면을 음극성 전원에 접속시킴에 의해 실시된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 방사성 핵종의 플럭스 내의 상기 표면을 위치시키는 단계는 가스 분위기이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 가스 분위기 및 상기 전원의 전압은 상기 핵의 속도가 열운동 속도로 감소되도록 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 (b)단계 및 (c)단계는 상기 방사성 핵종의 붕괴 계열 핵 및 알파 입자가 상기 표면의 외측으로 방출되도록 실시된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 프로브는 적어도 하나의 니이들을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 프로브는 적어도 하나의 비이드를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 프로브는 내시경의 팁이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 프로브는 복강경의 팁이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 프로브는 이미지 장치의 팁이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 프로브는 기다란 내측 부재 및 이 기다란 내측 부재를 수용하도록 형성된 입구부를 구비하는 튜브형상의 외측 부재를 포함하고, 상기 기다란 내측 부재는 상기 튜브형상의 외측 부재 내에서 이동이 가능함과 동시에 말단부 및 근접단부를 구비하고, 상기 방사성 핵종은 상기 말단부의 표면의 상부 또는 직하부에 포집된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 튜브형상의 외측 부재는 상기 기다란 내측 부재의 돌출을 허용하는 적어도 하나의 윈도우를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 적어도 하나의 윈도우는 상기 튜브형상의 외측 부재의 측벽상에 위치한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 튜브형상의 외측 부재는 상기 붕괴 계열 핵 및 상기 알파 입자를 적어도 부분적으로 흡수할 수 있는 물질로 제작된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 기다란 내측 부재 및 튜브형상의 외측 부재는 각각 독립적으로 가요성이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 보호코팅에 의해 상기 표면을 코팅하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 보호코팅의 두께 및 물질 중 적어도 하나는 상기 프로브의 표면으로부터의 상기 붕괴 계열 핵 및 알파 입자의 방출을 방해하지 않도록 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 붕괴 계열 핵의 방출 플럭스는 약 102 원자/초 내지 약 105 원자/초이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 방사성 핵종의 표면밀도는 약 1010내지 약 1013 원자/cm2이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 프로브는 약 100 rem 내지 약 100000 rem의 방사선량을 투입할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 프로브는 약 1000 rem 내지 약 10000 rem의 방사선량을 투입할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 방사성 핵종의 방사능은 약 10 나노큐리 내지 약 10 마이크로큐리이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 방사성 핵종의 방사능은 약 10 나노큐리 내지 약 1마이크로큐리이다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 본 발명은 방사선 표면 발생원을 제조하는 방법에 있어서, (a) 소정량의 방사성 동위원소를 함유하는 용액을 제공하는 단계; 및 (b) 금속의 표면 상에 상기 용액을 전개시켜 상기 금속과 용액의 혼합물을 제공하여 상기 방사선 표면 발생원을 제공하는 단계를 포함하는 방사선 표면 발생원 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 용액이 산성 용액이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 방사성 동위원소는 우라늄-232를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 방사성 동위원소는 우라닐 클로라이드를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 산성 용액은 염화수소산을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 금속 표면은 기판 상에 적어도 하나의 금속을 증착시켜 제조된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 적어도 하나의 금속은 니켈, 몰리브덴 및 팔라듐으로 구성된 그룹에서 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 기판은 실리콘으로 제조된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 산성 용액의 층을 금속 위에 전개시키기 전에 상기 금속을 냉각하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 산성 용액의 층을 전개시키는 단계와 실질적으로 동시에 상기 금속에 가스류를 가하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 추가의 특징에 따르면, 상기 가스가 공기이다.
본 발명은 알파선을 이용하는 방사선 치료법을 수행할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 의해 공지의 구조의 단점에 성공적으로 대처한다.
특별한 정의가 없으면, 본 명세서에서 사용된 모든 기술용어 및 과학용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 전문가가 이해할 수 있는 보통의 의미를 가진다. 본 명세서에 기술된 치료방법 및 물질과 유사하거나 동일한 치료방법 및 물질도 본 발명의 실시나 실험에 이용할 수 있는 것이지만, 이하에서 적절한 치료방법 및 물질을 기술한다. 불일치가 있는 경우, 본 명세서의 정의를 기본으로 한다. 또, 물질들, 방법들, 및 실시예들은 설명을 위한 것일 뿐 제한을 위한 것은 아니다.
본 발명의 방법 및 시스템의 실시는 수작업, 자동화한 작업, 또는 이들의 조합에 의해 선택된 작업 또는 단계를 수행하거나 종료하는 단계를 포함한다. 또, 본 발명의 방법 및 시스템의 바람직한 실시예의 실제의 기기 및 도구에 따르면, 복수의 선택된 단계들은 임의의 펌웨어(firmware)의 오퍼레이팅 시스템 상에서 하드웨어나 소프트웨어에 의해 또는 이들의 조합에 의해 실행할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 선택된 단계들은 하드웨어인 칩 또는 회로로서 실행할 수 있다. 본 발명의 선택된 단계들은 소프트웨어인 임의의 적절한 오퍼레이팅 시스템을 이용하는 컴퓨터에 의해 작동하는 복수의 소프트웨어 명령으로서 실행할 수 있다. 어떤 경우든, 본 발명의 방법 및 시스템의 선택된 단계들은 복수의 명령들을 실행하기 위한 컴퓨팅 플랫폼(computing platform)과 같은 데이터 프로세서에 의해 수행되는 것으로 기술할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 단지 예시적으로 기술한다. 특히 상세한 도면에 관련하여, 도면의 특정부는 본 발명의 바람직한 실시예의 예시로써 그리고 실제 사례를 보여주는 논의를 위한 것으로서, 가장 유용한 것으로 생각되는 것 및 본 발명의 원리 및 개념을 용이하게 이해시킬 수 있는 것을 제공하기 위해 제시된 것이다. 따라서, 본 발명의 기본적인 이해에 필요한 정도 이상으로 구조를 상세히 도시하지는 않았으며, 본 기술분야의 전문가가 본 발명의 구성 방법을 이해할 수 있도록 도면을 참고하여 실제적인 설명을 부가하였다.
도 la는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 치료장치의 도식도;
도 lb는 비이드를 사용한 바람직한 실시예의 방사선 치료장치의 도식도;
도 lc는 기다란 내측 부재 및 튜브형상 외측 부재를 포함하는 바람직한 실시예에 따른 방사선 치료장치의 도식도;
도 1d는 기다란 내측 부재가 튜브형상 외측 부재의 벽에 형성된 윈도우를 통해 돌출한, 바람직한 실시예의 도 1c의 방사선 치료장치의 도식도;
도 2a-c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 방사선 핵종을 정전기력을 이용하여 니이들(needle) 상에 매립한 실험장치를 보여주는 도면;
도 3a-b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 U-232의 평면 발생원이 구비된 실험에서 컬렉터(도 3a) 및 발생원(도 3b)의 방사선의 분포를 보여주는 도면;
도 4a-d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 LAPC4 전립선 종양이 있는 쥐에 대한 생체내 실험에 이용된 검출용 프로브(probe)의 도식도;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 LAPC4 전립선 종양이 있는 쥐에 대한 생체외 실험에 이용된 종양의 슬라이스(slices)의 도식도;
도 6a는 도 4a의 검출 프로브에 의해 기록된 이미지;
도 6b는 도 6a의 이미지에 대응하는 방사선 그래프;
도 7a는 도 4b의 검출 프로브에 의해 기록된 이미지;
도 7b는 도 7a의 이미지에 대응하는 방사선 그래프;
도 8a는 도 4c의 검출 프로브에 의해 기록된 이미지;
도 8b 도 8a의 이미지에 대응하는 방사선 그래프;
도 9는 도 5의 슬라이스의 방사선 패턴의 이미지; 및
도 10a-f는 B-16 흑색종(Melanoma)을 가지는 쥐의 실험에서 3개의 연속 방사선 측정 이미지(도 10a, lOc 및 10e) 및 대응되는 그래프(도 10b, 10d 및 10f)이다.
본 발명은 방사선 치료에 이용할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 라듐-223, 라듐-224, 라돈-219 및 라돈-220과 같은 그러나 이들에 한정되지 않는 방사성 핵종의 붕괴 계열 핵종을 이용한 침입형 처치 또는 비침입형 처치에서 종양을 국부적으로 파괴하는데 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 방사성 치료방법 및 치료장치의 원리 및 작용은 첨부한 도면 및 설명에 의해 더욱 잘 이해될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 하기의 설명 및 도면에 설명된 부품들의 구조 및 배치에의 적용에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하고, 또는 다양한 방법으로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 이용된 전문 용어는 설명을 위한 것으로 발명을 제한하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다.
방사선은 방사성 물질의 핵이 붕괴될 때 핵에 의해 방출될 수 있는 소립자 또는 원자 입자 또는 파동의 흐름이다.
방사선에는 (i) 헬륨의 핵의 형태로서 알파 입자라고도 칭하는 알파선; (ii) 전자 또는 양전자 형태의 베타선; (iii) 전자기파 또는 광자 형태의 감마선; 및 (iv) 중성 핵자 형태의 중성자선의 4가지 종류가 있다.
방사성 물질의 핵이 붕괴되어 방사선을 방출하는 비율은 붕괴될 수 있는 물질의 방사성 원자핵의 갯수에 직접 비례한다. 따라서, 시간이 경과함에 따라 물질 내의 방사성 원자핵의 갯수는 감소되고, 붕괴속도는 감소한다. 방사성 물질의 방사성 원자핵의 갯수가 1/2로 줄어드는 시간을 물질의 반감기라고 한다. 일반적으로, 방사성 붕괴는 제곱의 값을 확률로 해석하는 파동함수의 지배를 받는 양자 역학적 과정이다. 짧은 기간 내에, 각 방사성 원자핵은 특정의 붕괴 확률을 갖지만 실제로 붕괴가 일어나는지의 여부는 우연(random chance)에 의해 결정된다. 방사성 원자핵이 하나 이상의 붕괴 체널을 갖는 경우, 특정의 체널 내에서의 붕괴 확률을 그 체널의 분기비(branching ratio)라 한다.
알파 방사체라고도 부르는 알파 입자를 방출하는 원자핵은 통상 중성자 대 양자의 비가 지나치게 낮은 무거운 원자핵이다. 상기 원자핵으로부터 알파 입자(2개의 양자 및 2개의 중성자)가 방출된 후에는 상기 비율이 증가하고, 원자핵은 보다 안정화된다. 원자핵 내의 양자의 갯수는 원소를 결정하므로, 알파 입자의 손실은 실제로 원자를 다른 원소로 변화시키게 된다. 예를 들면, 폴로늄-210(Po)은 126개의 중성자와 84개의 양자를 가져서 그 중성자 대 양자의 비율은 3:2가 된다. Po-210의 원자가 알파 입자를 방출하면, 상기 비율은 약 1% 정도 증가하고, 그 결과 124개의 중성자와 82개의 양자를 가지는 안정한 납-206(Pb) 원자가 된다.
전술한 4 종류의 방사선 중에서 알파 입자는 전자 질량의 약 7000배 정도로 가장 무겁고, 인체의 조직 내에서 0.1mm 이하의 최단 사정거리를 가진다. 따라서, 종래의 알파 입자를 이용한 방사선 치료방법은 피부의 표면 상이나 피부의 직하부에 위치하는 종양에 대해서만 효과가 있다.
본 발명을 착상하는 동안에 인체 내의 깊은 곳에 위치하는 종양에 대해서도 알파선에 의한 방사선 치료를 적용할 수 있다는 것을 가정하였고, 또 본 발명의 실시 중에 상기한 가정이 실현되었다.
따라서, 본 발명의 일 관점에 따라, 소정의 시간 동안 대상체의 종양의 인접부 및/또는 종양의 내부에 소정량의 방사성 핵종(radionuclide)을 위치시키는 방사선 치료방법이 제공된다.
본 명세서에서 사용하는 "종양의 인접부(in proximity to a tumor)"라 함은 방사성 핵종의 알파 입자 또는 붕괴 계열 핵이 종양에 충분히 도달할 수 있는 거리를 의미한다. 상기 방사성 핵종과 종양 사이의 바람직한 거리는 0.1mm 미만, 보다 바람직하게는 0.05mm 미만, 가장 바람직하게는 0.001mm 미만이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 방사성 핵종의 소정의 양 및 소정의 시간은 붕괴 계열 핵 및 알파 입자의 소정의 치료선량(therapeutic dose)을 종양 내에 주입하는데 충분한 값으로 선택하는 것이 바람직하다.
상기 방사성 핵종은 라듐-223, 라듐-224, 라돈-219, 라돈-220 등과 같은, 그러나 이들에 한정되지 않는 비교적 수명이 짧은 방사성 동위체(radio-isotope)로 구성하는 것이 바람직하다.
라듐 223을 사용하는 경우, 다음과 같은 붕괴 계열이 방출된다.
Ra-223은 11.4일의 반감기를 가지며, 알파 방출에 의해 붕괴하여 Rn-219가 되고;
Rn-219는 4초의 반감기를 가지며, 알파 방출에 의해 붕괴하여 Po-215가 되고;
Po-215는 1.8밀리 초의 반감기를 가지며, 알파 방출에 의해 붕괴하여 Pb-211이 되고;
Pb-211은 36분의 반감기를 가지며, 알파 방출에 의해 붕괴하여 Bi-211이 되고;
Bi-211은 2.1분의 반감기를 가지며, 알파 방출에 의해 붕괴하여 Tl-207이 되고;
Tl-207은 4.8분의 반감기를 가지며, 알파 방출에 의해 붕괴하여 안정한 Pb-207이 된다.
상기 붕괴 계열로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 방사성 핵종으로서 Rn-219를 사용하면 붕괴 계열은 Rn-219에서 시작하여 Po-215가 되고, 계속해서 Pb-211, Bi-211, Tl-207 및 Pb-207로 이어진다.
라듐 224를 사용하는 경우, 다음과 같은 붕괴 계열이 방출된다.
Ra-224는 3.7일의 반감기를 가지며, 알파 방출에 의해 붕괴하여 Rn-220이 되고;
Rn-220은 56초의 반감기를 가지며, 알파 방출에 의해 붕괴하여 Po-216이 되고;
Po-216은 0.15초의 반감기를 가지며, 알파 방출에 의해 붕괴하여 Pb-212가 되고;
Pb-212는 10.6시간의 반감기를 가지며, 베타 방출에 의해 붕괴하여 Bi-212가 되고;
Bi-212는 1시간의 반감기를 가지며, 알파 방출(36%의 분기율)에 의해 Tl-208이 되거나, 베타 방출(64%의 분기율)에 의해 Po-212가 되고;
Tl-208은 3분의 반감기를 가지며, 베타 방출에 의해 안정한 Pb-208이 되고;
Po-212는 0.3 마이크로초(μs)의 반감기를 가지며, 알파 방출에 의해 안정한 Pb-208이 된다.
전술한 붕괴 계열로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 방사성 핵종으로서 Rn-220을 사용하면 붕괴 계열은 Rn-220에서 시작하여 Po-216이 되고, 계속해서 Pb-212, Bi-212, Tl-208(또는 Po-212) 및 Pb-208로 이어진다.
어떠한 경우든 방사성 핵종이 종양의 인접부 및/또는 종양의 내부에 위치되면, 복수의 수명이 짧은 원자들이 주변으로 방출되어 열확산 및/또는 체액을 통한 대류에 의해 분산된다. 상기 단수명(short-lived) 원자 및 그 질량 붕괴 생성물(즉, 알파 입자 및 도터핵(daughters nuclei))은 종양 세포와 반응하거나 붕괴 계열을 계속하여 소질량 입자를 생성한다. 본 기술분야의 전문가에 의해 평가되는 바와 같이, 방사성 핵종과 종양 사이의 접근상태가 근접되고 각 계열에서 생성되는 입자의 갯수가 많아지면 문제의 세포를 파괴할 확률이 증대되고, 이에 따라 종양을 효과적으로 치료할 수 있게 된다.
본 발명의 방사선 치료방법은 독립적인 치료방법으로서 사용하거나, 또는 종양을 외과수술에 의해 제거하거나 약화시키는 종래의 디벌킹(debulking) 치료에 대한 보조 치료방법으로서 사용할 수 있다. 통상적인 종래의 디벌킹 치료방법에 있어서, 일단 종양이 제거되면 종양이 제거되거나 완화된 부위를 둘러싸고 있는 조직 내에 종양의 잔부가 여전히 존재한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 붕괴 계열 핵 및 알파 입자를 주위의 조직 내에 주입하기 위해 상기 방사성 핵종을 주변의 조직의 인접부 또는 조직의 내부에 소정의 시간 동안 위치시킬 수 있다.
본 실시예는 종래에 공지된 완전 침입 치료법, 복강경 치료법 및 내시경 치료법을 포함하는, 그러나 이들 치료법에 제한되지 않는, 모든 감량 치료법의 후속 치료법이나 동시 치료법으로서 이용될 수 있다. 많은 종량 감량 치료법이 고려되었다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 감량 치료법은 예로써 종래의 외과용 메스(scalpel)이나 다른 기계적 장치를 이용하여 종양 또는 주변 조직을 절제하는 외과수술에 의해 실시되고, 타 실시예에 있어서, 감량 치료법은 예로써 레이저나 초음파 방사에 의해 종량을 예로써 가열하거나 조사함으로써 제거하는 방식으로 실시된다. 전술한 치료법 및 다른 치료법은 레이저 장치, 마이크로웨이브 안테나, 고주파 전극, 초음파 장치 등을 사용하는 것을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 방사성 핵종은 대상이 되는 신체의 내부에 삽입되고, 하나 이상의 방법을 이용하여 종양의 근접부 및/또는 종양의 내부에 위치시킬 수 있다.
따라서, 일 실시예에 있어서, 상기 방사성 핵종은 용질에 용해되고, 상기 방사성 핵종의 위치결정은 상기 용질과 방사성 핵종의 용액을 대상체의 종양의 근접부 및/또는 종양의 내부에 주입시키는 것이다. 다른 실시예에 있어서, 방사성 핵종의 위치결정은 적어도 하나의 방사성 치료장치에 의해 실시된다. 여기서 상기 방사성 핵종은 방사성 치료장치의 표면 상이나 표면의 직하부에 위치한다. 이하, 상기 방사성 핵종을 가지는 표면을 준비하는 방법을 설명하고, 실시예란에서 그것에 대해 더욱 상세히 기술한다.
도면을 참조하면, 도 1a-d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 치료장치(10)를 도시한 것이다. 도 1a에 도시된 실시예에 있어서, 치료장치(10)는 프로브(12)로 구성되는 것이 바람직하고, 그에 따라 방사성 핵종(16)은 프로브(12)의 표면(14)의 상측 또는 직하부에 위치한다. 프로브(12)는 예를 들면 니이들(needle)이나 대상의 신체 내에 적어도 부분적으로 도입될 수 있도록 구성된 모든 다른 장치로 구성할 수 있다.
대표적인 실시예는 내시경의 팁, 복강경의 팁 및 이미지 장치의 팁을 포함하며, 이들에 한정되지 않는다.
도 1b를 참조하면, 다른 실시예에 있어서, 치료장치(10)는 하나 이상의 비이드(beads; 18)를 포함한다. 여기서 방사성 핵종(16)은 비이드(18)의 표면(20)의 상측 또는 표면의 직하부에 위치한다.
비이드(18)는 예를 들면 주입이나 침투 치료법 중에 종양의 근접부 또는 종양의 내부에 배치시킬 수 있다.
도 1c-d를 참조하면, 추가의 실시예에 있어서, 치료장치(10)는 기다란 내측 부재(22) 및 튜브형 외측 부재(24)를 포함한다. 이들 각 부재는 각각 강성체 또는 가요성체로 구성할 수 있다. 튜브형 부재(24)는 내측 부재(22)를 수납하기 위한 형상을 가지는 입구부(26)를 가지도록 제작하는 것이 바람직하다. 내측 부재(22)는 튜브형 부재(24)의 내부에서 축선방향이나 회전방향으로 이동이 가능한 것이 바람직하다.
방사성 핵종(16)은 내측 부재(22)의 말단부(32)의 표면(28)의 상부나 직하부에 위치한다.
내측 부재(32)가 튜브형 부재(24)의 윈도우(34)의 외부로 돌출하면, 대상체 내의 많은 위치에 도달할 수 있으므로 방사성 핵종(16)을 종양의 근접부 내에 접근시킬 수 있다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 윈도우(34)는 튜브형 부재(24)의 측벽(36)에 형성될 수 있고, 이에 의해 치료장치(10)의 회전운동을 용이하게 함과 동시에 내측 부재(22)가 신체의 다양한 부분에 도달할 수 있게 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 치료장치(10)는 또한 내측 부재(22)의 말단부(40)에 연결된 작동 와이어(38)를 포함한다. 작동 와이어(38)는 대상의 신체를 통해 치료장치(10)를 작동시키기 위한 기능을 한다. 특히, 작동 와이어(38)는 작업자가 내측 부재(22)에 종방향 운동 및/또는 회전운동을 부여하기 위해 사용할 수 있다.
튜브형 부재(24)는 방사성 핵종(16)의 붕괴 계열 핵 및 알파 입자를 흡수하는 물질로 제조함으로써, 내측 부재(22)의 말단부(22)가 윈도우(34)를 통해 돌출하지 않을 때 방사선을 적어도 부분적으로 차폐할 수 있다. 본 실시예는 예를 들면, 치료장치(10)를 종양을 향해 이동시킬 때, 또는 방사선 치료와 동시에 실시될 수 있는 어떤 처치와의 간섭을 방지하기 위해서 치료장치(10)로부터 대상의 신체에의 방사선의 방출을 임시로 중단시키고자 할 때에 특히 유용하다.
방사성 핵종(16)의 위치시키기 위해 치료장치(10)를 사용함에 따른 장점은 방사성 핵종(16)이 치료장치(10)에 국한되어 있을 때 종양으로부터 이격된 위치에서의 방사능 물질의 대류가 실질적으로 방지되는 것이다. 본 발명의 당업자는 원리적으로는 방사성 핵종(16)에 의해 방출된 소량의 붕괴 계열 핵이 신체의 체액에 의해 건강한 장기 부위로 이송되더라도, 그 소량의 붕괴 계열 핵이 건강한 조직에 미치는 영향은 최소화된다는 사실을 충분히 이해할 것이다. 큰 체적의 붕괴 계열 핵이 확산된 경우에도 이송된 붕괴 계열 핵은 에너지/질량의 비율이 극히 적으므로 영향을 거의 미치지 않는다. 따라서, 전술한 붕괴 계열을 참조하여, 치료장치(10)가 예를 들면 Ra-224를 포함하는 경우 상기 Ra-224 원자는 치료장치(10) 내에 잔류하는 한편 다른 붕괴 계열 핵 및 알파 입자는 방출되는 것이 바람직하다. 주 방사선 발생원이 상기 Ra-224이므로, 상기 Ra-224를 치료장치(10)에 국한시키면 치료장치(10)의 주변의 소정 체적의 조직에 방사선 조사가 가능해지고, 상기 소정 체적의 조직 이외의 부위의 손상을 실질적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 범위를 상기 치료장치(10)에 국한되는 방사성 핵종에만 한정할 의도는 없다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 일단 방사성 핵종(16)을 소정의 위치로 이송시키면 이 방사성 핵종은 예를 들면 체액에 의해 방사성 핵종(16)을 치료장치(10)으로부터 이탈시키도록 함에 의해 치료장치(100으로부터 이탈될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 치료장치(10)는 알파 입자, 방사성 핵종(16) 또는 그 붕괴 계열 핵을 검출하기 위한 검출기(42)를 포함할 수 있다. 본 실시예는 특히 대상의 신체의 각 부위에 전달된 방사선의 양을 감시 또는 기록하고자 할 때 유용하다. 검출기(42)는 튜브형 부재(24) 또는 내측 부재(22)에 연결할 수 있다. 이 경우 상기 검출기(42)를 입구부(26)를 통해 삽입되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또 하나의 방법으로는 검출기(42)는 튜브형 부재(24) 또는 내측 부재(22)로부터 분리하여 별도로 신체 내에 삽입할 수도 있다.
상기 검출기(42)는 예를 들면 스토리지 포스포(storage phosphor)와 같은 그러나 이것에 한정되지 않는 광휘성 물질(photoluminescent material)로 된 시트로 구성할 수 있다.
스토리지 포스포는 광자자극성 포스포(photostimulable phosphors)라고도 하며 통상 X선 사진에 이용되는 물질이다. 일반적으로 스토리지 포스포는 필름과 유사하게 2차원 방사선 패턴에 노출되면 잠상을 유지한다. 상기 잠상은 광자자극성 포스포의 분자들을 방사선에 노출시켜 장수명(long-lived)의 이성체 상태로 여기시킴에 의해 저장된다. 방사선에 노출시킨 후, 상기 잠상은 검출기(42)에서 자극성 광 비임을 조사함으로써 독출될 수 있다. 또 상기 자극성 광 비임은 상기 분자들을 높은 에너지 상태로 여기시키고, 그로부터 분자들은 광자를 방출함으로써 붕괴된다. 상기 방출된 광자들은 이어서 예를 들면 추가의 처리를 위해 광전관(photo multiplier tube)과 같은 적절한 장치를 이용하여 전자 형태로 변환될 수 있다. 후술하는 실시예란에서 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 검출기(42)는 개개의 알파 입자들을 검출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 대상의 신체 내에 삽입되는 방사성 핵종(16)의 양과 이 방사성 핵종(16)이 방사선을 방출하는 시간은 종양 내에 소정의 치료선량의 붕괴 계열 핵 및 알파 입자를 주입하기에 충분한 값으로 선택하는 것이 바람직하다. 상기 방사선량은 단위 질량의 방사선에 의해 축적된 에너지 축적량을 반영한다. 통상, 방사선량은 rad 단위로 측정되며, 여기서 1 rad는 100 ergs/g와 같다.
방사선 치료법에 있어서는, 방사선량을 방사선에 의해 발생하는 조직의 손상을 반영하는 rem 단위로 측정하는 것이 보통이다. 알파 입자에 있어서, 1 rad는 약 20 rem과 같다.
방사성 핵종(16)의 방사선량은 약 100 rem 내지 약 100000 rem이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 약 1000 rem 내지 약 10000 rem이다. 입자 플럭스(particles flux)의 관점에서, 상기 방사성 핵종(16)의 붕괴 계열 핵의 방출하는 입자 플럭스는 약 102 원자/초 내지 약 105 원자/초이고, 더욱 바람직하게는 약 103 원자/초 내지 약 104 원자/초이다.
여기서 "약"이라는 용어는 10%를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 전술한 방사선량 및 입자 플럭스의 이송은 1회의 척도(one time scale) 이상으로 실시할 수 있다. 따라서, 일실시예에 있어서, 방사성 핵종(16)은 대상의 신체 내에 삽입되어 그 위치에서 완전 붕괴될 수 있다.
여기서, 방사성 핵종의 "완전 붕괴(complete decay)"라 함은 적어도 98%의 방사능의 감소를 나타낸다.
방사성 핵종(16)이 완전 붕괴하는 실시예는 예를 들면 치료장치(10)가 복수의 비이드(18)를 포함하는 경우나, 후에 상술하는 바와 같이 상기 방사성 핵종(16)이 용액에 용해 가능한 경우에 실시할 수 있다. 다른 하나의 방법으로, 본 실시예는 니이들(예로써, 도 1a 참조)의 팁에 방사성 핵종(16)을 임시로 착상시켜, 이 방사성 핵종(16)이 완전 붕괴되도록 하는 구성을 취할 수 있다. 결국, 착상된 방사성 핵종은 완전히 제거될 수 있다.
방사성 핵종(16)의 완전 붕괴를 가능케 하는 실시예의 이점은 비교적 장시간에 걸쳐 치료선량의 붕괴 계열 핵과 알파 입자가 이송되는 것이다. 방사선의 시간 의존성은 방사성 핵종(16)의 반감기를 특징으로 하는 전형적인 형태의 붕괴 지수(decaying exponent)를 갖는다.
예를 들면, 방사성 핵종(16)이 Ra-224이면, 시간 의존성은 3.7일의 반감기를 특징으로 하고, 방사성 핵종(16)이 Ra-223이면, 시간 의존성은 11.4일의 반감기를 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 방사성 핵종(16)이 원래의 위치에서 완전 붕괴될 수 있으면, 전체 치료시간은 약 4시간 내지 약 70일로서, 예를 들면, 4시간, 3일, 20일 등이 된다.
다른 실시예에 있어서, 방사성 핵종(16)은 대상체의 종양의 근접부 및/또는 종양의 내부에 위치되어, 붕괴 계열 핵 및 알파 입자의 방출이 허용되고, 소정의 시간이 경과한 후에, 바람직하게는 상기 방사성 핵종(16)이 완전 붕괴되기 전에 대상의 신체로부터 제거된다. 본 실시예는 예를 들면 필요에 따라 삽입 및 인출될 수 있는 치료장치(10) 또는 임의의 다른 의료기구를 이용하여 실시할 수 있다. 본 실시예에서 치료장치(10)의 적합한 형상은 충분히 긴 니이들이나 도 1a 1c 및 1d에 도시된 임의의 구조를 포함한다. 그러나, 이들 구조에 한정되는 것은 아니다. 또, 상기 치료장치(10)는 후에 상술하는 바와 같은 내시경 팁, 복강경 팁, 이미지 장치 팁 등을 포함할 수 있다.
본 실시예의 이점은 방사성 핵종(16)이 신체 내에 존재하는 동안에 상기 치료장치(10)를 재위치시킬 수 있고, 이에 의해 파괴시켜야 할 세포를 더욱 선택적으로 치료할 수 있다는 것이다. 상기 치료장치(10)가 종양의 근접부나 내부에 배치되어 있을 때, 방사율(radiation rate)은 방사성 핵종(16)의 붕괴율(decay rate)에 의해 지배되고, 따라서, 실질적으로 상수이다. 일단 인출되면 치료장치(10)으로부터 방출된 붕괴 계열 핵은 신체 내에 잔류하여 붕괴를 계속한다. 치료장치(10)를 인출했을 때의 방사선의 시간 의존성은 장수명 붕괴 계열 핵의 반감기를 특징으로 하는 전형적인 붕괴 지수 형상을 가진다. 예를 들면, 방사성 핵종(16)이 Ra-224이면, 시간 의존성은 Pb-212의 반감기(10.6 시간)를 특징으로 하고, 방사성 핵종(16)이 Ra-223이면, 시간 의존성은 Pb-211의 반감기(36분)를 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 방사성 핵종(16)이 신체 내에 임시로 삽입되었을 때, 전체 치료시간은 약 10조 내지 수시간, 예를 들면 1분, 10분, 20분 등이 된다.
방사성 핵종(16)을 완전 붕괴하기 전에 제거하거나 원래의 자리에서 완전 붕괴되도록 하거나 간에 전술한 치료선량이 종양 내에 주입될 수 있는 선량이 되는 방사능이 선택된다. 방사성 핵종(16)의 방사능과 주입된 량 사이의 관계는 종양의 형식 및 크기, 방사능 핵종(16)이 삽입되는 위치의 수(예를 들면, 적어도 하나 이상의 방사선 치료장치를 사용하는 경우), 방사성 핵종(16)과 종양 사이의 거리 등과 같은 그러나 이들에 한정되지 않는 많은 인자들에 의해 좌우된다. 전형적인 방사성 핵종(16)의 방사능은 약 10 나노큐리(nanoCurie) 내지 10 마이크로큐리, 보다 바람직하게는 10 나노큐리(nanoCurie) 내지 1 마이크로큐리이다. 그러나, 이것에 한정되지 않는다.
본 발명의 치료방법 및 치료장치는 많은 종양의 파괴에 이용될 수 있다.
전형적인 종양에는 but are not limited to, 유방종양, 뇌종양, 신경아세포종, 갑상선종양, 게스테이셔널트로포블래스틱 종양(gestationaltrophoblastic tumor), 자궁육종, 카치노이드 종양(carcinoid tumor), 결장암(colon carcinoma), 식도암(esophageal carcinoma), 간세포암(hepatocellular carcinoma), 간암(liver carcinoma), 임파종(lymphoma), 형질세포종(plasma cell neoplasm), 중피종(mesothelioma), 흉선종(thymoma), 치조연부육종(alveolar soft-part sarcoma), 혈관육종(angiosarcoma), 유상피육종(epithelioid sarcoma), 골외성연골육종(extraskeletal chondrosarcoma), 선유육종(fibrosarcoma), 평활근육종(leiomyosarcoma), 지방육종(liposarcoma), 악성선유성조직구종(malignant fibrous histiocytoma), 악성혈관외피종(malignant hemangiopericytoma), 악성간엽종(malignant mesenchymoma), 악성슈완종(malignant schwannoma), 활막육종(synovial sarcoma), 흑색종(melanoma), 신경상피종(neuroepithelioma), 골육종(osteosarcoma), 평활근육종(leiomyosarcoma), 유잉육종(Ewing sarcoma), 골육종(osteosarcoma), 횡문근육종(rhabdomyo-sarcoma), 헤마지오시토마(hemangiocytoma), 점액육종(myxosarcoma), 중피종(mesothelioma)(예, 폐중피종(lung mesothelioma)), 과립막세포종(granulosa cell tumor), 데코마세포종(thecoma cell tumor) 및 서톨리-레이딕종(Sertoli-Leydig tumor) 등이 포함된다. 그러나, 이들에 한정되지 않는다.
따라서, 본 발명의 치료방법 및 치료장치는 질암(vaginal cancer), 외음암(vulvar cancer), 자궁경암(cervical cancer), 자궁내막암(endometrial cancer), 난소암(ovarian cancer), 직장암(rectal cancer), 타액선암(salivary gland cancer), 후두암(laryngeal cancer), 상인두암(nasopharyngeal cancer), 다수의 폐전이(lung metastases) 및 급성 및 만성 백혈병(acute or chronic leukemia)(예, 임파구 세포, 척추세포, 모양세포(hairy cell))과 같은 그러나 이들 암에 한정되지 않는 다수 종의 암의 치료에 이용할 수 있다.
본 발명의 추가의 관점에 따르면, 예를 들면 치료장치(10)와 같은 방사선 치료장치의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 일 표면을 구비하는 프로브가 제공되는 제1단계, 예로써 방사성 핵종(16)과 같은 방사성 핵종의 플럭스 내에 상기 표면을 위치시키는 제2단계, 및 상기 방사성 핵종의 핵이 상기 표면의 상부 또는 그 직하부에 수집되는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 프로브 상에 방사성 핵종을 수집하는 것은 상기 방사성 핵종의 도터핵(daughter nucleus)의 자연적인 반동(recoil) 에너지가 상기 프로브의 표면으로부터 도터핵이 탈출할 수 있을 정도로 충분한 크기가 되도록 실행된다. 이것은 상기 프로브의 표면의 상부 또는 표면으로부터 약 10 나노미터의 깊이의 직하부에 방사성 핵종을 임플랜팅함으로서 실행할 수 있다. 선택적으로 그리고 바람직하게, 상기 프로브의 외층을 상기한 도터핵의 탈출의 확률을 증대시키기 위해 다공성 물질로 제조할 수 있다.
전술한 바와 같이, 방사성 핵종(16)은 수일의 반감기를 가지는 비교적 단수명의 방사성 동위체(예, Ra-224 또는 Ra-223)로 구성하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 프로브 상의 방사성 핵종의 수집은 적용하기 전에 최소의 지체시간 내에 실행된다. 이는 예를 들면 플럭스 생성 표면 발생원(flux generating surface source)을 이용함으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 상기 방사성 핵종이 Ra-224일 때, 그 플럭스는 Th-228의 표면 발생원에 의해 생성될 수 있다.
상기 Th-228의 표면 발생원은 예를 들면 U-232의 페어런트(parent) 표면 발생원으로부터 방출된 Th-228 원자를 포집함으로써 얻을 수 있다. 상기 페어런트 표면 발생원은 예로써 금속 위에 U-232를 함유하는 박막의 산성층을 도포함으로써 얻을 수 있다.
U-232로부터 Th-228의 표면 발생원을 준비하는 대표적인 실시예는 후술하는 실시예란에서 설명한다.
또 하나의 방법으로서, Th-228의 표면 발생원은 39초의 반감기를 가지는 Fr-228의 비임을 수집함으로써 얻을 수 있다. 이 Fr-228은 붕괴되어 Ra-228이 된다. 상기 Ra-228은 5.57의 반감기를 가지고 붕괴되어 Ac-228이 되고, 이것은 6시간의 반감기를 가지고 베타 붕괴되어 Th-228이 된다. 전체 붕괴 계열, Fr-228, Ra-228, Ac-228 및 Th-228은 베타 방출에 의해 실행된다. Th-228의 모집단은 수년간에 걸쳐 서서히 축적되어 Ra-228과 방사능 평형에 도달한다.
따라서, 얻어진 Th-228 표면 발생원은 1.9년의 반감기가 아닌 Ra-228의 5.75년의 반감기를 특징으로 한다.
상기 방사성 핵종이 Ra-223인 경우, 그 플럭스는 Th-227과 방사능 평형을 이루는 Ac-227의 표면 발생원에 의해 발생시킬 수 있다. 상기 Ac-227 표면 발생원은 수십 keV의 에너지를 가지는 Fr-227 이온의 비임을 분리해내고, 포일의 수 나노미터의 깊이에 Fr-227 이온을 임플랜팅시킴으로써 얻을 수 있다. 일련의 2종의 짧은 반감기의 베타 붕괴를 통해 상기 Fr-227 이온은 붕괴하여 Ac-227이 되고, 이에 의해 필요로 하는 Ac-227 표면 발생원을 얻는다.
Fr-227 또는 Fr-228을 분리해내기 위한 동위원소 분리장치는 제네바, CERN에 소재하는 ISOLDE 또는 뱅쿠버, TRIUMF에 소재하는 ISAC의 제품이 포함된다. 그러나, 이것에 한정되지는 않는다.
상기 방사성 핵종의 상기 프로브의 상부 또는 직하부에의 포집은 하나 이상의 방법으로 실행할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 상기 방사성 핵종의 포집은 진공 내에서 직접 임플랜테이션에 의해 달성된다. 이 실시예에 있어서, 방사성 핵종의 플럭스를 생성하는 상기 표면 발생원은 진공 내에서 상기 프로브에 근접한 상태로 배치된다.
상기 표면 발생원으로부터 반발된 핵은 진공을 가로질러 상기 프로브의 표면 내에 임플랜팅된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 방사성 핵종의 포집은 정전기력에 의해 이루어진다. 상기 표면 광원으로부터 탈락된 원자들은 양의 값으로 하전(자체의 붕괴 및 표면 발생원 물질의 복수의 층을 통과하는 통로에 의해)되어 있으므로, 표면 발생원과 프로브의 사이에 적절한 음의 전압을 가해주면 방사성 핵종의 이탈된 핵을 프로브의 외면 상에 포집시킬 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 방사성 핵종의 포집은 적절한 가스압 하에서 실시된다. 이에 의해 핵의 속도를 열운동 속도까지 감속시킬 수 있고, 이에 의해 프로브의 방사성 핵종의 포집을 촉진시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 프로브의 면적은 표면 발생원의 면적 보다 실질적으로 작다. 상기 프로브 및 이탈 원자 사이의 정전기력에 의해 상기 표면 발생원으로부터 이탈된 모든 원자들은 실질적으로 프로브의 표면 상에 포획된다. 본 기술분야의 통상의 전문가는 상기 프로브의 면적이 상기 표면 발생원의 면적보다 작으므로 프로브 상에 방사성 핵종의 고 집중력을 달성할 수 있다. 또 상기 프로브의 소형 치수는 최소의 침입형 치료법에 있어서 특히 이점이 있다.
상기 프로브 상의 방사성 핵종의 표면 밀도는 약 101 내지 약 1013 원자/cm2로 하는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 방사성 핵종은 또한 방사성 핵종(예, Ra-223의 비임 또는 Ra-224의 비임)의 충분한 에너지 비임을 분리하고, 그 방사성 핵종의 비임을 상기 프로브 상에 지향시키거나 상기 프로브를 상기 방사성 비임의 경로 상에 위치시켜, 프로브의 표면에 방사성 핵종을 임플랜팅시킬 수 있도록 함으로써 포집할 수 있다 방사성 핵종의 비임은 예를 들면 전술한 임의의 동위원소 분리장치를 이용하여 얻을 수 있다.
상기 프로브의 표면의 상부 또는 그 직하부에 방사성 핵종을 포집하는데 이용되는 방법에 무관하게 상기 프로브는 예를 들면 티타늄 박층(수 나노미터의 두께, 즉 5 나노미터의 두께)으로 구성할 수 있는 보호코팅으로 코팅하는 것이 바람직하다. 상기 보호코팅은 상기 프로브가 신체와 물리적인 접촉을 할 때 프로브로부터 방사성 핵종의 손실을 최소화하는 기능을 한다. 상기 보호코팅은 프로브의 표면으로부터의 붕괴 계열 핵 및 알파 입자의 방출을 방해하지 않도록 선택하는 것이 바람직하다.
본 특허의 존속기간 중에 많은 관련되는 방사선 치료장치가 개발될 것이고, 방사선 치료장치의 용어의 범위는 미래에 개발될 모든 새로운 기술을 포함한다.
본 발명의 추가의 목적, 이점 및 새로운 특징들은 후술하는 실시예를 통해 본 기술분야의 당업자에게 명백해질 것이다. 후술하는 실시예는 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 또, 전술한 본 발명의 다양한 실시예 및 관점 및 후술하는 청구범위는 후술하는 실시예에 의해 뒷받침된다.
[실시예]
이하의 실시예는 전술한 설명과 함께 본 발명을 설명하는 것으로서, 이것에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다.
실시예 1
니이들 상에 방사성 핵종의 정전기적 매립
이하, 224Ra가 니이들 상에 정전기적으로 포획된 전형적인 실험에 대해 설명한다.
0.45mm 직경의 니켈 코팅된 스텐레스 강제의 니이들을 1 마이크로큐리의 Th-228의 표면 발생원으로부터 약 1 cm의 거리를 두고 배치하였다. Th-228로부터 Ra-224의 이탈의 확률은 약 10%이다. 전자기 포집 전에, 상기 니이들을 초음파 욕조 내에서 아세톤을 이용하여 20분간 세척하였다.
상기 실험장치는 도 2a-c에 도시되어 있다. 도 2a는 Th-228 표면 발생원을 도시한 것이다. 도 2b는 전자기 포집 쳄버의 내측에 장착된 Th-228 발생원의 평면도이다. 도 2c는 상기 Th-228 발생원의 전방에 배치된 수직형 전극 상에 장착된 니이들을 도시한 것이다. 상기 니이들과 Th-228 발생원 사이의 전위차는 1000 V였고, 상기 전자기 포집 쳄버는 대기압의 공기로 충만시켰다.
상기 Th-228은 알파 방출에 의해 붕괴되어 대기 중에 방출될 충분한 운동에너지를 가지는 Ra-224의 이온화 원자가 되었다. 상기 Ra-224 원자와 공기 분자 사이의 원자 충돌에 기인되어, 상기 운동 에너지는 급격히 감소되었고, 그 결과 상기 니이들의 팁의 방향에서 전계선을 따라 Ra-224 원자가 부유하게 되었다. 상기 Ra-224 원자들은 니이들에 충돌하여 니켈로부터 전자를 흡수하여 그 표면에 잔류하였다. 실험기간은 10이었고, 실험결과 약 40 나노큐리의 Ra-224 방사능이 축적되었다.
다음에 상기 니이들에 스퍼터링에 의해 약 50Å의 티타늄 층을 코팅시켰다. 코팅 후에 표준 고체상태 검출기를 이용하여 상기 니이들의 알파 입자 스펙트럼을 측정하였다. 상기 코팅된 표면으로부터 220Rn 원자의 반발에 대해 약 15%의 이탈 확률이 측정되었다.
상기 코팅된 니이들의 안정성을 검증하기 위해, 탈이온수 내에서 1분간 수 차례의 린싱(rinsing)을 실시한 다음, 건조 N2 내에서 1분간 세척하였다. 상기 방사능은 복수의 사이클을 실행한 조건 하에서 초기 값의 60%로 안정한 것으로 보였다.
실시예 2
U-232의 제조
본 실시예에 있어서, 극소량의 우라늄염을 함유하는 산성 용액으로부터 U-232 표면 발생원을 제조하였다. 상기 U-232 표면 발생원은 예를 들면 실시예1에서 사용된 Th-228의 표면 발생원을 제조하는데 이용할 수 있다.
원재료는 마이크로리터당 1마이크로큐리의 방사능 밀도의 우라닐 클로라이드를 함유하는 2M의 염화수소산이다. 상기 활성물질 자체는 활성 물질 대 안정 물질의 비가 약 1:40인 1그램당 0.5큐리의 방사능을 가졌다. 상기 우라닐 클로라이드를 순수한 2M의 염화수소산과 혼합하여 저농도의 활성물질을 얻었다.
약 200 나노미터의 순수니켈(99.999 %)층을 2.5 x 2.5 cm2 치수의 폴리싱된 실리콘 웨이퍼 상에 증착시켰다. 상기 물질을 사용하는 것에 제한되지 않고 다른 물질 또는 다른 조성을 사용할 수도 있음을 이해해야 한다. 예를 들면, 상기 니켈은 몰리브덴 및 팔라듐과 같은 그러나 이것에 한정되지 않는 용해성 금속으로 대체할 수 있다. 상기 실리콘은 약 2 나노미터의 자연 산화물 층을 가진다. 통상 상기 산과 니켈 사이의 반응율은 낮지만 반응율을 더욱 감소시키기 위해 상기 웨이퍼를 수도의 낮은 온도로 냉각시켰다.
냉각 후, 니켈의 표면 상에 약 1 마이크로리터의 산의 알리코트(aliquot)를 침착시킨 다음, 즉시 웨이퍼 면적의 약 80% 상에 고르게 도포시켰다.
상기 도포작업 중에 니켈 표면에 건조 공기류를 가하여 산의 제거처리를 가속시킴으로써, 산과 니켈 사이의 반응을 최소화하였다. 상기 침착된 액체는 니켈의 전 표면에 걸쳐 용이하고도 실질적으로 균일하게 도포되었고, 그 결과 우라닐 클로라이드와 혼합된 니켈 클로라이드의 박층을 얻었다. 상기 층의 두께는 알파 붕괴에 의해 발생된 상당 비율의 핵이 표면으로부터 반발될 수 있는 충분히 얇은 두께였다. 상기 용액 내의 고체 물질의 양은 희석되지 않은 초기의 용액 상태에서조차도 상기 니켈 클로라이드의 층에 비해 무시할 수 있을 정도였다(1 나노미터 이하의 평균 두께에 대응).
U-232 발생원으로부터의 이탈 확률을 테스트하기 위해 하기와 같은 일련의 조치가 이루어졌다.
상기 발생원을 진공 내에서 컬렉터 표면과의 물리적 접촉을 방지하는 상태로 컬렉터 표면에 근접하여 설치하였다. 상기 발생원으로부터 반발된 입자를 약 50시간 동안 컬렉터 표면에 의해 포집하였고, 발생원과 컬렉터의 알파 입자의 스펙트럼을 측정하였다. 수%의 높은 통계적 정확성이 설정되었다. 다음에, 발생원의 페어런트 핵(Th-228)과 컬렉터 상의 도터핵(Ra- 224)의 측정된 알파 입자 스펙트럼으로부터 상기 이탈 확률을 측정하였다. 포집 기간이 짧아서, 컬렉터 상의 (발생원 상의 U-232의 붕괴에 의해 생성된) Th-228의 알파 입자 스펙트럼을 정확하게 측정하는 것은 실현되지 않았다. 또 후지(Fuji) 이미지 플레이트를 이용하여 상기 발생원과 컬렉터 표면의 방사능 분포를 측정하였다. 발생원에 대한 노출시간은 10분, 컬렉터에 대한 노출시간은 57분으로 하였다.
도 3a-b는 후지 플레이트의 측정을 도시한 것으로서, 여기서 도 3a는 컬렉터의 방사능 분포를 도시한 것이고, 도 3b는 발생원의 방사능 분포를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 컬렉터 및 발생원의 양자에서 균일한 방사능 분포를 얻었다.
테스트된 대부분의 희석 용액에 대한 이탈 확률의 측정치(마이크로리터당 약 7.5 나노큐리)는 약 35%이었다. 이 결과를 약 50%인 깊이가 0인 침착에 대해 (이론적인) 최대 이탈 확률과 비교하였다. 최대 밀도 용액(마이크로리터당 1마이크로큐리)에 대해 약 25%의 이탈 확률이 얻어졌다.
실시예 3
LAPC4 전립선 종양을 가지는 쥐에 대한 실험
다음에 인간의 LAPC4 전립선 종양을 가지는 2마리의 쥐에 대한 실험을 기술한다. 본 실험의 목적은 살아있는 종양 내에서 방사선 치료장치로부터 방출된 단수명의 알파 방출 원자의 이송 범위를 평가하기 위한 것이다.
물질 및 실험방법
실험의 모든 부분에 이용된 방사선 치료장치는 Ra-224를 팁의 표면 상에 흡수시킨 니켈 도금된 니이들을 이용하였다. 상기 방사선 치료장치는 실시예1의 설명에 따라 제작하였고, 노출은 1.2 마이크로큐리의 Th-228 발생원으로 69시간 동안 유지하였고, 그 결과 니이들에 약 50 나노큐리의 방사능이 얻어졌다. 이 실험에 있어서, 상기 니이들은 노출 후에 코팅시키지 않았다.
상기 니이들 상의 Ra-224 원자는 알파 붕괴에 의해 붕괴되었고, 주위에 단수명 원자(Rn-220 (반감기: 56초), Po-216 (반감기: 0.15초) 및 Pb-212 (반감기: 10.6시간))를 방출하였다. 상기 단수명의 원자들은 체액을 통한 대류 및 열확산에 의해 방사선 치료장치의 주위로 분산되었고, 알파 붕괴에 의해 붕괴되었다. 상기 조사 부위의 치수 및 형태는 붕괴 전의 단수명 원자들의 특정의 방사 궤도에 따라 달라진다.
상기 방사선 치료장치로부터 방출된 방사선 및 단수명 붕괴 생성물을 후지 이미지 플레이트를 이용하여 측정하였다. 상기 이미지 플레이트의 광자자극성 포스포는 조직 내에서의 범위가 수 밀리미터인 베타 붕괴의 전자와 범위가 수십 마이크론인 알파 입자를 기록한다. 상기 Ra-224 붕괴 계열은 2개의 베타 붕괴를 포함한다. 따라서, 광자자극성 포스포로 제조된 이미지 검출 프로브를 종양 내부에 삽입했을 때 베타선에 대한 유효검출 체적은 알파선의 유효검출 체적 보다 상당히 크다.
알파 입자가 단범위(short range)이므로 알파 입자가 검출되는 곳은 정확한 붕괴 핵의 위치를 나타낸다. 따라서, 본 실험의 주목적은 배경의 베타선으로부터 알파선의 측정치를 분리하는 것이다.
상기 알파선 측정치의 분리는 이미지 물질의 활성부 내에서의 알파 입자 및 베타 입자의 범위의 차이에 기초한다. 특히, 알파 입자에 의해 형성된 궤적은 통상 1-2 픽셀(각 픽셀의 면적은 약 200 x 200㎛2) 정도의 국부적인 핫스팟(hot-spots)의 형태를 가지며, 반면에 베타 붕괴 전자에 의해 형성된 궤적은 복수의 픽셀에 걸쳐 번져서 강도가 낮았다. 이와 같은 차이는 특히 주변으로부터 이미지 물질에 도달한 알파 입자와 관련이 있고, 일반적으로 총 방사선 강도가 낮을 때 적용할 수 있다.
본 실험은 발생원 및 검출용 프로브를 수분 동안 종양 내에 삽입한 4종의 생체내 측정이 포함되었다. 또, 상기 실험은 살아있는 쥐의 종양 내에 발생원을 3일간 유지한 장기간 스테이지(prolonged stage)를 포함하였다. 장기간 스테이지의 분석은 생체외에서 실시되었다.
생체내 측정:
제1번 쥐에 대해 4개의 단기간 측정이 실시되었다. 각 측정에 있어서 상이한 이미지 검출 프로브가 이용되었다.
도 4a-d는 본 실험에서 사용한 검출 프로브의 도식도로서, 각각 검출 프로브 1 내지 검출 프로브 4라고 한다.
특히, 검출 프로브 1은 약 3mm 폭의 삼각형 형상을 가지며, 검출 프로브 2는 약 2mm 폭의 삼각형 형상을 가지며, 검출 프로브 3은 약 3mm 폭의 화살형상의 오각형 형상을 가지며, 검출 프로브 4는 약 0.7mm 폭의 바늘형 형상을 가진다.
아래의 표 1은 각 검출 프로브에 의해 실시된 실험과정을 요약한 것이다.
프로브 No 장기(Organ) 측정시간
1 종양 10분 니이들의 삽입 전에 삽입됨. 상기 니이들의 축선은 검출 프로브의 평면 상에 직각으로 배치되었다. 검출 프로브의 팁과 니이들은 물리적으로 접촉되었다.
2 종양 17분 니이들과 검출 프로브(1)에 의해 형성된 평면 내에서 상기 니이들에 대해 180°의 각도에서 상기 니이들을 이동시키지 않은 상태로 검출 프로브(1)의 인출 3분 후에 삽입됨.
3 종양 6분 상기 니이들의 인출 직후(상기 검출 프로브(2)의 인 5분후)에 상기 니이들에 대해 90° 의 각도에서 삽입됨. 이 삽입 궤도는 니이들 팁이 위치하는 점을 교차하여 내측으로 3-4 mm 더 연장되었다.
4 고환(건강한 상태) 20분 검출 프로브는 니이들을 삽입하기 전에 고환 내에 약 2 mm 깊이로 삽입되었다. 니이들은 검출 프로브의 팁과 니이들의 팁 사이의 거리가 약 2mm가 되도록 검출 프로브에 대해 120°의 각도로 삽입되었다.
모든 경우에 있어서, 상기 검출 프로브는 그 축선을 따라 후방으로 후퇴시키고, HBSS 용액으로 린싱하고, 건조시키고, 얇은 스텐레스강 플레이트에 부착시키고, 시일된 박스 내에 설치되었다. 다음, 상기 검출 프로브는 스캐닝 장치를 이용하여 자극성 광비임에 의해 스캐닝되었다.
생체외 측정:
제2번 쥐는 단일의 실험에 사용되었다. 상기 제1번 쥐의 실험에 사용된 니이들을 제2번 쥐의 종양 내에 삽입하고, 그 팁 부분만 종양 내에 잔류하도록 나머지 부분을 잘라내었다. 상기 니이들의 팁의 위로 쥐의 피부를 봉합하여, 발생원을 살아있는 쥐의 내부에 3일간 유지시켰다. 다음, 상기 종양을 떼어내어 7개의 슬라이스로 절단하였다.
도 5는 상기 떼어낸 종양의 7개의 슬라이스(1 내지 7)의 도식도이다. 슬라이스 1-4는 동일한 메스를 이용하여 절단된 것이다. 슬라이스(5 및 6) 사이의 경계, 슬라이스(6 및 7) 사이의 경계, 및 슬라이스(7)의 후측은 깨끗한 메스로 절단된 것이다. 도 5에는 또한 상기 종양을 절제했을 때 니이들의 근접부에서 관찰된 혈액이 충만된 공동부가 도시되어 있다.
아래의 표 2는 슬라이스 1 내지 7의 치수 및 위치를 요약한 것이다. 숫자 값은 대략 ±10%이다.
슬라이스 면적[mm2] 두께[mm] 니이들로부터의 거리
1 5x6 1mm 1-2mm
2 4x5 1-2mm 1-2mm
3 3x2 1mm 1mm
4 3x3 1mm 1mm, 니이들의 타면 상에 슬라이스3이 대면함
5 15x10 3mm 2-3mm, 슬라이스 3의 후방
6 6x4 1mm 5-6mm, 슬라이스 5의 후방
7 8x14 3-4mm 6-7mm, 슬라이스 6의 후방
상기 복수의 슬라이스들을 상기 니이들에 최근접한 측면이 상측을 향하도록 포스포이미지 플레이트(phosphoimaging plate) 상에 설치하였다. 각 슬라이스는 하나의 포스포이미지 플레이트로 커버되었다. 상기 포스포이미지 플레이트 및 슬라이스를 약 0℃의 온도로 유지하기 위해 얼음 내에 유지시켰다. 스캐닝 장치를 이용하여 상기 슬라이스를 커버했을 때로부터 2시간 및 13시간의 2가지 측정을 실시하였다. 바닥 플레이트는 상기 슬라이스의 방사능을 23시간 동안 기록하였다.
슬라이스 1, 2, 3, 4 및 6은 2시간의 측정 중에 약 2-3mm정도 변위되었다. 13시간의 측정 중에는 변위가 발생되지 않았다.
결과
생체내 실험:
검출 프로브(1)에 의해 기록된 이미지(도 6a) 및 방사선 그래프(도 6b)를 도시한 도면을 참조한다. 측정된 신호는 도 6b에 검출 프로브(1)로부터의 반경방향 거리의 함수로서 대수 스케일(logarithmic scale)로 도시되어 있다. 도 6a-b에 도시된 바와 같이, 검출 프로브(1) 및 니이들 사이의 물리적 접촉에 기인하여 접촉점에 중심이 있는 증강된 신호가 관찰되었다. 도 6b에 있어서, 최대신호(접촉점으로부터 약 0.5mm)는 주변 신호의 약 3 자리수 정도 크다 상기 증강된 신호는 반경이 약 3mm인 반경방향으로 붕괴하는 환(halo)에 의해 둘러싸여 있다. 이 환은 스캐닝 장치의 광학의 결과로서 실제 방사선 패턴을 나타내는 것이 아니다. 또, 주로 베타 붕괴의 결과인 길이가 약 5mm이고, 상기 접촉점에서 출발하는 검출 프로브(1)를 따라 축방향으로 붕괴하는 패턴이 관찰되었다. 알파 입자 궤적은 축방향 붕괴 패턴 상에서는 비확정적이었다.
도 7a-b는 검출 프로브(2)에 의해 기록된 이미지(도 7a) 및 대응하는 방사선 그래프(도 7b)를 도시한 것이다. 검출 프로브(2)와 니이들 사이에 물리적 접촉이 존재하지 않으므로, 최대 신호는 검출 프로브(1)의 최대 신호에 비해 매우 작다(약 35배 작음. 도 6b 및 7b 참조). 검출 프로브(2)(도 4b 참조)의 기하학적 형상에 의해 상기 니이들로부터 약 1.5mm의 거리에서 최대 신호가 발생되었다. 검출 프로브(1)와 마찬가지로 측정된 패턴도 니이들로부터 약 4-5mm에 이르는 거리에서 감소한다.
도 8a-b는 검출 프로브(3)에 의해 기록된 이미지(도 8a) 및 대응하는 방사선 그래프(도 8b)를 도시한 것이다. 전술한 바와 같이, 검출 프로브(3)는 니이들의 인출 직후에 삽입되었다. 이 작업은 니이들에 의해 방출된 전자를 기록하지 않도록 하고, 그 결과 Rn-220 원자에 의해 방출된 방사선에 집중되도록 실시되었다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 검출 프로브(3)의 경로는 상기 니이들의 삽입 포인트와 교차하였으며(도 8a에서 화살표로 도시됨), 계속해서 내측으로 약 3-4mm 연장되었다. 도 8b에서, 방사선의 강도는 알파 입자의 궤적에 대응하는 복수의 고립된 피크(peaks)를 가지는 비교적 약한 것이었다. 단일의 알파 입자의 궤적의 대표적인 실시예는 도 8a에 "알파"로 표시되어 있다. 검출 프로브(1 및 2)와 마찬가지로, 상기 방사선 강도는 상기 니이들의 위치로부터 약 5mm에 이르는 거리에서 감소한다. 가장 멀리 있는 피크는 삽입 포인트로부터 5.1mm에서 관찰되었다.
전술한 바와 같이 건강한 상태의 고환(testicle)에 이용된 검출 프로브(4)에 의해 기록된 방사선 강도는 너무 약해서 분석할 수 없었다.
생체외 측정:
도 9는 슬라이스(1-7) 및 청정한 기준 플레이트("ref"로 표시됨)에 기록된 방사선 패턴을 도시한 것이다. 가장 강한 신호는 슬라이드(4)에 기록되었고, 여기서 약 1-2mm 직경의 다크 스팟(dark spot) 및 이 다크스팟의 외주를 둘러싸는 약 3-4mm 직경의 환(halo)이 관찰되었다. 비교적 강한 신호는 슬라이스(3)에 기록되었고, 직경이 약 6-7mm이었다. 강도는 다소 약하지만 명확한 신호는 상기 니이들로부터 약 2-3mm의 거리의 슬라이스(5)에 기록되었다. 가장 약한 그러나 통계적으로 유효한 신호는 상기 니이들로부터 약 5-6mm의 거리의 슬라이스(6)에 기록되었다. 슬라이스(7)에는 신호가 기록되지 않았다.
바닥의 이미지 플레이트는 상기 니이들로부터 5-6mm의 거리의 슬라이스(5)의 후면 상에서 약한 신호를 기록하였다. 이와 같은 발견은 슬라이스(5)로부터 도달한 전자에 의한 것이므로 슬라이스(6)에서 발견된 약한 신호보다 중요하지 않다.
검토
상기 니이들의 방사능의 개략적인 측정에 의하면 종양으로부터 니이들을 인출한 직후에 약 60,000 카운트(counts)/분에서 약 20,000 카운트/분으로 강하됨을 알 수 있다. 상기 강하는 전술한 바와 같이 본 실험에서 코팅되지 않은 니이들의 Ra 원자의 제거에 의해 설명된다. 상기 니이들의 잔류 방사능은 일차적으로 니이들의 제조 과정에서 니이들에 흡수된 Pb-212 원자로부터 유래된 것으로서, 이것은 니이들 상의 Ra-224 집단이 실질적으로 3보다 큰 인자만큼 강하함을 의미한다. 상기 니이들로부터 Ra-224를 제거한 결과로서, 대부분의 Ra-224 원자들은 제1의 쥐 내에 잔류하였고, 제2의 쥐에 대한 장기간의 생체외 실험에서 기록된 방사선 패턴은 약했다.
제1의 쥐에서의 대량의 Ra-224 제거에도 불구하고, 제2의 쥐의 종양 내로 동일 니이들을 삽입한 결과 삽입 포인트의 주위에 2-3 mm의 공동부가 형성되어 있다. 이와 같은 공동부의 형성은 비록 니이들의 삽입 자체에 기인된 단순한 "기계적인" 손상이 배제되지는 않지만 방사선에 의한 세포의 파괴에 의한 것이다. 상기 생체외 실험에서 슬라이스(6)에 기록된 약한 신호는 상기 니이들로부터 약 5-6mm의 범위까지 알파 방출 원자가 이전되었음을 나타낸다. 또 상기 니이들로부터 약 5mm에 위치하는 검출 프로브(3)에 의해 기록된 알파 입자의 궤적은 상기와 같은 방출원자의 이전을 증거하는 것으로 생각될 수 있다.
실험 4
B-16 흑색종을 가지는 쥐에 대한 실험
다음은 B-16 흑색종 세포로 처리(쥐 1마리당 0.1 ml의 HBSS 완충제(buffer)에서 대략 100,000개의 세포)된 C57B1/6 동계교배(inbred)에 속하는 2마리의 쥐에 대한 실험에 대한 설명이다. 상기 방사선 치료는 종양의 식종(inoculation)후 16일간 실시되었다. 식종 시의 종양의 치수는 제1의 쥐는 19.5mm, 제2의 쥐는 17.2mm이었다.
물질 및 방법
2개의 명목상 동일한 방사선원을 준비하였다(쥐 1마리 당 1개씩). 각 방사선원은 Ra-224를 함유한 진공 내에 리코일 이식된(recoil implanted), 0.45mm 직경의 니켈 도금된 스텐레스강제의 니이들로 구성하였다. 진공 이식후, 삽입후의 표면으로부터 Ra 원자의 방출을 최소화하기 위해, 양 니이들을 탈이온화 수(deionized water)로 린싱하고, 건조 N2류 내에서 세척하였다. 삽입시의 상기 224Ra 방사능은 각 경우에 있어서 대략 1-2 나노큐리였다.
상기 니이들 상의 Ra-224 원자는 후술하는 바와 같이 알파 붕괴에 의해 붕괴되었다(예로써, 실시예 3 참조).
상기 니이들을 각 종양 내의 약 5mm의 깊이까지 삽입한 다음, 니이들의 외측은 잘라냈다. 상기 쥐들은 니이들의 삽입 후 2일간 생존시켰다. 다음에 종양을 떼어내어 방사선원으로부터 측정된 거리에서 수작업으로 절단하였다(니이들의 삽입 포인트의 외각에서 시작하여 니이들의 삽입 포인트를 향해 절단하고, 각 절단마다 상이한 메스를 사용함으로써 교차오염을 방지하였다).
상기 절단부로부터 체적이 각각 약 1 mm3인 일련의 샘플을 채취하였다. 제1의 쥐에서는 5개, 제2의 쥐에서는 4개의 샘플을 채취하였다. 각 샘플을 약 2-4 cm2의 표면을 커버하는 상태로 현미경용 유리 슬라이드와 7 ㎛의 Mylar@ 포일 사이에서 평판화하였다.
샘플과 플레이트 사이를 물리적으로 분리하기 위해 상기 Mylar@ 포일을 사용하여 모든 샘플을 FujiTM 플레이트 상에 재치하였다. 연속적으로 3회의 측정을 실시하였다. 제1측정은 t=0 에서 개시하여 △T=5시간 동안 지속하였고, 제2측정은 t=6.75에서 개시하여 △T=17.1시간 동안 지속하였고, 제3측정은 t=25에서 개시하여 △T=5시간 동안 지속하였다.
실험결과
제1의 쥐 내의 방사선원으로부터 2 mm 및 11 mm의 위치에서 채취한 샘플 및 제2의 쥐 내의 방사선원으로부터 0.5 mm, 6 mm 및 15 mm의 위치에서 채취한 샘플에 대한 3회 모두의 실험에서 명확한 신호가 나타났다. 측정된 강도의 시간 의존성은 Ra-224의 반감기(3.66일)와 관련되었다. 다른 샘플에서는 식별이 가능한 신호가 검출되지 않았다.
도 10a-f는 제1의 쥐의 니이들로부터 약 11mm의 거리에서 취한 3회의 연속 측정 이미지(도 10a, 10c alc 10e) 및 대응하는 방사능 그래프(도 10b, 10d, 및 10f)를 실증한다. 도 10a-b는 제1측정에 대응하고, 도 10c-d는 제2측정에 대응하고, 도 10e-f는 제3측정에 대응한다. 도 10a-f에 도시되어 있는 바와 같이, 신호의 강도는 시간에 따라 감소한다.
명확히 하기 위해 별도의 실시예로 기술된 본 발명의 어떤 특징들은 단일의 실시예로 병합될 수 있는 것으로 평가된다. 역으로, 간단히 하기 위해 단일의 실시예로 기술된 본 발명의 다양한 특징들은 각각 별도의 실시예나 임의의 적절한 하위 조합으로서 분리시킬 수 있다.
이상의 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 기술되었으나, 본 기술분야의 전문가에게는 다양한 대안, 개조 및 변경이 가능하다는 것이 명백하다. 따라서, 본 발명이 첨부된 청구항들의 정신 및 넓은 범위 내에 속하는 모든 대안, 개조 및 변경을 포함하기를 바란다. 본 명세서에 언급된 모든 공보, 특허 및 특허출원은 전체가 참조로서 도입된 것이다. 또, 본 출원에 있어서, 모든 참조문헌을 인용하거나 또는 확인하는 것은 상기 참조문헌을 본 발명의 종래기술로서 사용한다는 것으로 해석해서는 안 된다.

Claims (14)

  1. 방사선 치료장치의 제조방법으로서,
    (a) 표면을 가지는 프로브를 제공하는 단계;
    (b) 방사성 핵종의 유속에 상기 표면을 위치시키는 단계; 및
    (c) 상기 표면의 직상 또는 직하의 상기 방사성 핵종의 핵을 수집하는 단계를 포함하고,
    상기 단계 (b) 및 (c)는 상기 방사성 핵종의 붕괴계열핵 및 알파입자가 상기 표면의 외측에 방사되는 방법으로 수행되고, 그 것에 의해 방사선 치료장치를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수집단계는 감압 하에서의 직접 이식에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수집단계는 상기 표면을 음극성의 전압원에 접속하는 것에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프로브가 니이들, 비이드, 내시경의 선단, 복강경의 선단 및 촬상장치의 선단으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프로브가 니이들, 비이드, 내시경의 선단, 복강경의 선단 및 촬상장치의 선단으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프로브는 내부의 가늘고 긴 부재와, 상기 내부의 가늘고 긴 부재를 수용하기 위하여 구성된 입구부를 가지는 외부의 관상 부재를 포함하고, 상기 내부의 가늘고 긴 부재는 상기 외부의 관상 부재 내에서 이동가능하고, 또 말단부 및 근접단부를 가지고, 상기 방사성 핵종이 상기 말단부의 표면의 직상 또는 직하에서 수집되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 보호코팅에 의해 상기 표면을 피복하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 보호코팅의 재료 및 두께의 적어도 하나는 붕괴계열핵 및 알파입자의 상기 프로브의 상기 표면으로부터의 방사를 방해하지 않도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
KR1020117015686A 2003-04-30 2004-04-29 방사선치료 방법 및 장치 KR101167262B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US46640803P 2003-04-30 2003-04-30
US60/466,408 2003-04-30
PCT/IL2004/000363 WO2004096293A2 (en) 2003-04-30 2004-04-29 Method and device for radiotherapy

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057020659A Division KR101130187B1 (ko) 2003-04-30 2004-04-29 방사선치료 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110094124A KR20110094124A (ko) 2011-08-19
KR101167262B1 true KR101167262B1 (ko) 2012-07-23

Family

ID=33418374

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057020659A KR101130187B1 (ko) 2003-04-30 2004-04-29 방사선치료 방법 및 장치
KR1020117015686A KR101167262B1 (ko) 2003-04-30 2004-04-29 방사선치료 방법 및 장치

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057020659A KR101130187B1 (ko) 2003-04-30 2004-04-29 방사선치료 방법 및 장치

Country Status (12)

Country Link
US (6) US8894969B2 (ko)
EP (2) EP1644049B1 (ko)
JP (2) JP4998916B2 (ko)
KR (2) KR101130187B1 (ko)
AT (2) ATE374045T1 (ko)
AU (1) AU2010201870B2 (ko)
CA (1) CA2523646C (ko)
DE (2) DE602004019826D1 (ko)
DK (1) DK1644049T3 (ko)
ES (1) ES2294496T3 (ko)
HK (1) HK1107283A1 (ko)
WO (1) WO2004096293A2 (ko)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1644049B1 (en) * 2003-04-30 2007-09-26 Ramot at Tel Aviv University Ltd. Method and device for radiotherapy
WO2006137051A1 (en) 2005-06-20 2006-12-28 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Device and method for in-tissue positioning of a substance
HUE041388T2 (hu) * 2005-07-26 2021-12-28 Alpha Tau Medical Ltd Radioaktív felületi forrás és eljárás elõállítására
EP1921982A2 (en) * 2005-08-25 2008-05-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. 4d image-based planning methods and apparatus for targeted therapy
WO2007064900A2 (en) * 2005-12-02 2007-06-07 Xoft, Inc. Treatment of lesions or imperfections in mammalian skin or near-skin tissues or in or near other anatomic surfaces
US20100015042A1 (en) * 2008-07-03 2010-01-21 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Combine radiation therapy and chemotherapy for treating cancer
US20100142678A1 (en) * 2008-12-08 2010-06-10 Electronics And Telecommunications Research Institute Minimally invasive particle beam cancer therapy apparatus
US9821174B1 (en) 2015-02-06 2017-11-21 Gammatile Llc Radioactive implant planning system and placement guide system
US10888710B1 (en) 2016-11-29 2021-01-12 Gt Medical Technologies, Inc. Transparent loading apparatus
KR102560243B1 (ko) * 2017-05-11 2023-07-27 알파 타우 메디컬 리미티드 근접치료 디바이스용 폴리머 코팅
AU2019247818B2 (en) * 2018-04-02 2021-10-14 Alpha Tau Medical Ltd. Controlled release of radionuclides
CA3152075A1 (en) 2019-10-10 2021-04-15 Alpha Tau Medical Ltd. Wet preparation of radiotherapy sources
CN112462406B (zh) * 2020-11-11 2024-03-19 核工业北京地质研究院 一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法
KR20230107252A (ko) 2020-11-12 2023-07-14 알파 타우 메디컬 리미티드 방사선 치료 템플릿 어셈블리
WO2022130195A1 (en) 2020-12-16 2022-06-23 Alpha Tau Medical Ltd. Diffusing alpha-emitters radiation therapy with enhanced beta treatment
US11666781B2 (en) 2021-01-05 2023-06-06 Alpha Tau Medical Ltd. Treatment planning for alpha particle radiotherapy
US11666782B2 (en) 2021-01-05 2023-06-06 Alpha Tau Medical Ltd. Treatment planning for alpha particle radiotherapy
MX2023009197A (es) * 2021-03-11 2023-08-21 Alpha Tau Medical Ltd Aplicador de radioterapia.
US11964168B2 (en) 2021-06-10 2024-04-23 Alpha Tau Medical Ltd. Diffusing alpha-emitter radiation therapy for prostate cancer
US20220395703A1 (en) 2021-06-10 2022-12-15 Alpha Tau Medical Ltd. Activity levels for diffusing alpha-emitter radiation therapy
US20220395701A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-15 Alpha Tau Medical Ltd. Diffusing alpha-emitter radiation therapy for pancreatic cancer
US20220395702A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-15 Alpha Tau Medical Ltd. Diffusing alpha-emitter radiation therapy for glioblastoma
US20220395704A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-15 Alpha Tau Medical Ltd. Diffusing alpha-emitter radiation therapy for melanoma
US20220395700A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-15 Alpha Tau Medical Ltd. Diffusing alpha-emitter radiation therapy for colon cancer
US20220401755A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-22 Alpha Tau Medical Ltd. Diffusing alpha-emitter radiation therapy for squamous cell carcinoma
US20220395706A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-15 Alpha Tau Medical Ltd. Diffusing alpha-emitter radiation therapy for breast and prostate cancer

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0119112A1 (fr) 1983-02-24 1984-09-19 Automobiles Citroen Arbre à cames frittées collées

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1810528A1 (de) * 1968-11-23 1970-06-04 Messerschmitt Boelkow Blohm Radionuklidgenerator
US4107283A (en) 1976-07-19 1978-08-15 New England Nuclear Corporation Tracer for circulation determinations
DE3241589A1 (de) * 1982-11-10 1984-05-17 Pfaudler-Werke Ag, 6830 Schwetzingen Implantate und verfahren zu deren herstellung
US4976680A (en) * 1988-10-07 1990-12-11 Hayman Michael H Apparatus for in situ radiotherapy
US5342283A (en) * 1990-08-13 1994-08-30 Good Roger R Endocurietherapy
US6099457A (en) * 1990-08-13 2000-08-08 Endotech, Inc. Endocurietherapy
JP3406661B2 (ja) * 1993-12-06 2003-05-12 日本メジフィジックス株式会社 注射筒シース
US5713828A (en) * 1995-11-27 1998-02-03 International Brachytherapy S.A Hollow-tube brachytherapy device
BR9708046A (pt) 1996-03-11 2000-01-04 Focal Inc Método para radioterapia local nim paciente e respectiva composição.
DE19724229C1 (de) * 1997-04-30 1999-04-01 Schering Ag Verfahren zur Herstellung radioaktiver Stents und ihre Verwendung zur Restenoseprophylaxe
JP2001509493A (ja) * 1997-07-11 2001-07-24 インナーダイン， インコーポレイテッド 放射送達構造体の調製およびシール化のための方法およびシステム
US6419621B1 (en) * 1997-10-24 2002-07-16 Radiomed Corporation Coiled brachytherapy device
US6030333A (en) 1997-10-24 2000-02-29 Radiomed Corporation Implantable radiotherapy device
US6394945B1 (en) 1997-12-22 2002-05-28 Mds (Canada), Inc. Radioactively coated devices
US6077413A (en) * 1998-02-06 2000-06-20 The Cleveland Clinic Foundation Method of making a radioactive stent
US6060036A (en) * 1998-02-09 2000-05-09 Implant Sciences Corporation Radioactive seed implants
US20020131935A1 (en) * 1998-04-10 2002-09-19 Fisher Darrell R. Fibrin carrier compound for treatment of disease
WO2000006243A2 (en) 1998-07-28 2000-02-10 Innerdyne, Inc. Absorbable brachytherapy and chemotherapy delivery devices and methods
US6676595B1 (en) * 1998-08-24 2004-01-13 Varian Medical Systems Technologies, Inc. Radioactive medical implant and method of manufacturing
US20020077520A1 (en) * 1998-11-18 2002-06-20 Jerome Segal Device and method for dilating and irradiating a vascular segment or body passageway
JP2002530128A (ja) * 1998-11-18 2002-09-17 ラジオバスキュラー、システムズ、リミテッド、ライアビリティ、カンパニー 放射性コーティング溶液、方法および基板
NO310544B1 (no) 1999-01-04 2001-07-23 Algeta As Opparbeidelse og anvendelse av radium-223 til fremstilling av preparat samt kit til behandling av kalsifisert vev for palliasjon, benkreft-terapi og/eller overflatebehandling av ben
US6224536B1 (en) * 1999-02-08 2001-05-01 Advanced Cardiovascular Systems Method for delivering radiation therapy to an intravascular site in a body
US6391911B1 (en) 1999-02-26 2002-05-21 Robert E. Bases Coadministration of lucanthone and radiation for treatment of cancer
US6059714A (en) * 1999-03-26 2000-05-09 Implant Sciences Corporation Radioactive medical devices
US6392068B1 (en) 1999-07-07 2002-05-21 The University Of Georgia Research Foundation, Inc. Carborane containing cholesterol, a new type of molecule for targeted boron drug delivery
WO2001036007A2 (en) 1999-11-12 2001-05-25 Angiotech Pharmaceuticals, Inc. Compositions of a combination of radioactive therapy and cell-cycle inhibitors
US6575888B2 (en) 2000-01-25 2003-06-10 Biosurface Engineering Technologies, Inc. Bioabsorbable brachytherapy device
CA2320557A1 (en) * 2000-09-25 2002-03-25 Michelangelo Delfino Radioactive medical implant and method of manufacturing
EP1232770A1 (en) 2001-02-15 2002-08-21 AEA Technology QSA GmbH Radioactive capsule seed
US6723052B2 (en) * 2001-06-07 2004-04-20 Stanley L. Mills Echogenic medical device
CN100566711C (zh) 2002-04-15 2009-12-09 斯隆-凯特林癌症研究院 治疗癌症的化合物及其用途
US20050222013A1 (en) 2003-01-16 2005-10-06 Georgetown University Methods for the use of inhibitors of histone deacetylase as synergistic agents in cancer therapy
US20060039858A1 (en) * 2003-02-11 2006-02-23 Ekaterina Dadachova Radiolabeled antibodies and peptides for treatment of tumors
EP1644049B1 (en) 2003-04-30 2007-09-26 Ramot at Tel Aviv University Ltd. Method and device for radiotherapy
GB0423565D0 (en) 2004-10-22 2004-11-24 Algeta As Formulation
HUE041388T2 (hu) 2005-07-26 2021-12-28 Alpha Tau Medical Ltd Radioaktív felületi forrás és eljárás elõállítására

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0119112A1 (fr) 1983-02-24 1984-09-19 Automobiles Citroen Arbre à cames frittées collées

Also Published As

Publication number Publication date
JP5226721B2 (ja) 2013-07-03
EP1644049A2 (en) 2006-04-12
US10058713B2 (en) 2018-08-28
JP2007536940A (ja) 2007-12-20
EP2060274A1 (en) 2009-05-20
AU2010201870A1 (en) 2010-06-03
KR20060015567A (ko) 2006-02-17
ATE424221T1 (de) 2009-03-15
CA2523646A1 (en) 2004-11-11
US20070041900A1 (en) 2007-02-22
US20150104560A1 (en) 2015-04-16
WO2004096293A2 (en) 2004-11-11
US20180345038A1 (en) 2018-12-06
US8834837B2 (en) 2014-09-16
KR101130187B1 (ko) 2012-03-29
JP2010162373A (ja) 2010-07-29
JP4998916B2 (ja) 2012-08-15
HK1107283A1 (en) 2008-04-03
DK1644049T3 (da) 2008-02-04
ES2294496T3 (es) 2008-04-01
US8894969B2 (en) 2014-11-25
DE602004009184T2 (de) 2008-07-03
ATE374045T1 (de) 2007-10-15
DE602004009184D1 (de) 2007-11-08
AU2010201870B2 (en) 2012-04-26
DE602004019826D1 (de) 2009-04-16
WO2004096293A3 (en) 2004-12-29
AU2004233763A1 (en) 2004-11-11
EP1644049B1 (en) 2007-09-26
CA2523646C (en) 2012-07-03
US20090311413A1 (en) 2009-12-17
KR20110094124A (ko) 2011-08-19
EP2060274B1 (en) 2014-03-26
US20090311173A1 (en) 2009-12-17
US20100062143A1 (en) 2010-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101167262B1 (ko) 방사선치료 방법 및 장치
DK2510952T3 (en) RADIOACTIVE SURFACE SOURCE AND PROCEDURE FOR PREPARING IT
AU2024202338A1 (en) Diffusing alpha-emitter radiation therapy for glioblastoma
EP1815873B1 (en) Method and device for radiotherapy
KR20200111267A (ko) 암 치료를 위한 치료 이트륨-90의 직접적인 생성을 위한 시스템
AU2004233763B2 (en) Method and device for radiotherapy
IL207737A (en) Method of preparing a radioactive surface source
IL207738A (en) Method of manufacturing a radiotherapy device
IL171629A (en) Device for radiotherapy
Sioshansi et al. Low-energy 103Pd gamma (x-ray) source for vascular brachytherapy

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150703

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160708

Year of fee payment: 5