KR20010033810A - 전달용 기기로 방사성 가스를 공급하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혈관성형 후에 재발협착증과, 악성종양의 처리를 위해 불활성 방사성 가스와 같은 방사성 캐리어 물질로 채워진 카테터 기구를 개시한다. 펼쳐진 카테터는 방사성 캐리어 물질를 운송하고 처방된 방사선으로 치료되는 도중 혈액이 이를 통해 계속 흐를 수 있게 하는 단일 유닛 또는 대안적으로, 다수의 이산된 챔버를 포함한다. 상기 방사성 캐리어가 크세논133(Xenon 133)과 같은 가스이면, 방사원 유리병(vial) 인클로져 또는 챔버(1403)로 장착될 수 있는 표준 방사성 가스 원 유리병(1401)을 사용할 수 있는 주입 기구(1400)가 사용될 수 있다. 상기 유리병을 닫기 위한 수단(1404)은 상기 가스원 유리병(1401)을 하나 이상의 뚫음 캐뉼러(1406, 1454; piercing cannulae)를 향해 미는 가압 기구(1442; urging mechanism)로서 작용할 수 있으며, 상기 뚫음 캐뉼러는 방사성 가스를 카테터에 공급한다. 일련의 실시예에서, 이 방사성 가스는 다중점 밸브와 같은 선택기 수단(1409; selector means)을 통해 꺼내어진 다음 주사기와 같은 가스-기밀성 가변 체적 챔버(1411)로 이 가스는 카테터로 보내어진다. 처리 후, 가스는 주사기로 후퇴하고 상기 가스원 유리병(1401)으로 복귀한다. 다른 일련의 실시예에서, 액체로 채워진 주사기가 상기 가스를 전달용 카테터(1422)로 직접 보내거나 또는 이 가스를 상기 전달용 카테터(1422)로 주사하는 제 2 주사기로 보내도록 사용된다.

Description

전달용 기기로 방사성 가스를 공급하기 위한 장치{Apparatus for supplying radioactive gas to a delivery device}

혈관 성형술(angioplasty)은 환자의 도관계(vascular system) 내의 동맥 벽이 내강 안에서 협소해짐과 죽상동맥경화증 플라크(atherosclerotic plaque)의 영향을 감소시키는 것에 대해 확립된 처리방법이다. 환부인 폐색 도관(diseased-occluded vessel)의 위치로 삽입되는 카테터를 사용하여 이 영향을 감소시킨다. 그 다음 이 카테터의 풍선 부분이 소정의 압력 범위와 사이즈로 팽창하여, 플라크 폐색부를 방사형으로 압축시켜, 예전에 제약된 동맥의 내경을 증가시킨다. 그 다음 이 풍선은 수축하고 카테터는 제거된다.

혈관성형 절차가 수행된 후, 환자의 1/3 내지 1/4 정도는 곧 재발협착증에 걸린다. 재발협착증은 스텐트를 사용하거나 또는 사용하지 않거나, 혈관성형 또는 다른 캐뉼러 재삽입 절차 후에 발생할 수 있으며 여기서, 양성 세포의 확장 및 이동은 재발협착증 장애가 형성되게 하여 도관 내 구조가 다시 막히게 한다.

방사선은 재발협착증, 악성 또는 양성 종양 등을 치료하는 것과 같은 다양한 이유로 환자에게 투여된다. 이러한 치료의 예는 미국 특허 제 5,059,166호, 제 5,213,561호, 5,302,166호에 개시되어 있다.

하기 작용을 할 수 있는 방사선 물질 이송 시스템을 제공하는 것이 양호하다.

1) 소정의 투약되는 총량의 그리고 균질한 투여량의 방사선을 손상된 위치로 소정의 관통 깊이로 전달하면서, 주위의 건강한 조직에 방사선이 노출되는 것을 최소화하는 것;

2) 치료하는 의사 또는 다른 건강 관리 요원이 어떠한 불합리한 위험에도 노출되지 않고 방사선 요법으로 투여하는 동안 이 의사 또는 건강 관리 요원이 환자의 머리맡에 있을 수 있게 하는 것;

3) 상업적인 공급자로부터 용이하고 저렴하게 방사성 재료를 사용하는 것;

4) 대부분의 핵 의약품 또는 방사선 종양학(radiation oncology) 부서에서 사용가능한 일상적인 시설을 제외하고 최소의 특수 기기 보관소, 또는 이송 장치를 사용하는 것;

5) 밀봉되지 않은 자유로운 가스 형태로서 적용되면, 불활성, 희(noble) 가스 특성이 본질적으로 캐리어 재료의 분자가 장기간동안 장기 내에 축적되거나 또는 화학적 상호작용없이 환자의 신체에 걸쳐 신속하게 방산되고, 신속히 희석된 이 캐리어 재료가 허파를 통해 혈류로부터 신속하게 재방출되는 방사선 캐리어 재료를 사용하는 것;

6) 치료 중에 정상적인 혈액 유동의 장기간에 걸친 폐색을 최소화하여, 투여 시간과 투여량에 더 많은 융통성을 제공하는 것;

7) 안정하며, 가압되고, 저장되고, 합리적인 가격과 활용성을 가지면서 입방 센티미터당 높은 밀리 큐리 활성도(mCi activity/cm³)로 될 수 있는 방사선 캐리어 재료를 사용하는 것;

8) 첫 번째 1 밀리미터 내에서 목표 조직 바로 부근에서 우수한 초기 투여량 전달성 및 에너지 전달성을 갖고 이 깊이 너머로 많이 관통하지 않는 베타 입자를 사용하는 것;

9) 첫 번째 1 밀리미터에 대해 상기 베타 입자로 보조적인 투여량 증착(complementary dose deposition)을 제공하고, 목표 조직의 부가적인 2 내지 3 밀리미터에 대해 주요 첨가 투여 전달량(primary additive dose delivery)을 제공하는 깊이 투여량을 갖는 감마 광자 에너지를 사용하는 것;

10) 방사선을 조직에 직접 적용하는 내과의 응용예가 필요할 수 있는 재발협착증과 악성 종양(예를 들어, 뇌, 폐, 식도, 기관, 후부, 담즙 도관계, 결장 또는 직장, 위장계, 여성생식계, 또는 두부와 목 내의) 및 다른 내과의 병을 치료하기 위해 상기 유익한 물리적 및 생물학적 방사성 특성을 사용하는 것;

11) 상기 장치를 통해 순환하는 혈액으로의 전달 투여량을 감소시키면서, 증가된 부차적인 방사선을 생성하고, 목표 조직의 수백 마이크로미터에 걸쳐 유용한 방사선 투여량을 전달하는 것.

상기 주요 목적을 달성하기 위해서는, 기기가 치료를 위한 투여량의 방사성 유체를 전달하기 위해 치료 기기에 가스 저장기(source reservoir)로부터 주어진 투여량의 방사성 유체를 공급한 다음 치료 완료시에 가스원(source)으로 유체를 다시 복귀하는 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 방사성 가스를 전달하는 현재의 시스템은, 주로 폐로의 흡입 연구를 위해 설계되어, 일단 환자에게 이 가스가 도입되면 회수하는 능력이 없다. 가스를 전달하거나 또는 풍선 카테터를 팽창시키기 위한 다양한 주사기 형태의 기기가 당업계에 공지되어 있지만, 이들은 환자와 병원에서 일하는 사람을 보호하는 적절한 차폐 및 누수 방지 특징과 같이, 방사성 가스를 취급하는데 필요한 보호수단을 결하고 있다. 부가하여, 치료절차 전에 기술자가 방사성 물질을 기구로 옮기거나 미리 적재하는 것이 요구되어 부가적인 취급 및 검도가 필요한 표준의 주사기 시스템에 의존하기보다는 사전에 검도된(pre-calibrated) 방사성 투여량을 갖는 표준의 상업적으로 입수가능한 방사원(radiation source) 유리병이 주입 기구에 직접 장착될 수 있는 시스템이 바람직할 수 있다.

본 발명은 일반적으로 의학 기구에 관한 것이고, 특히 환자에게 의학적 방사선 치료제를 전달하는데 사용되는 기구에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 카테터 시스템의 한 실시예의 조립도.

도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취해진 수축된 카테터 기구의 상세 단면도.

도 3은 도 2의 3-3을 따라 취해진 완전히 팽창된 카테터 기구의 상세 단면도.

도 4는 도 1의 선 4-4를 따라 취해진 수축된 카테터 기구의 상세 단면도.

도 5는 도 1의 카테터 기구와 보호되는 주사기가 꽂힌 가스 공급부 사이의 결합부분을 확대한 단면도.

도 6은 동맥 벽 내측에서의 도 1에 도시한 완전히 팽창된 카테터 기구의 상세 단면도.

도 7은 제 2 실시예의, 두꺼워진 내벽과 보다 얇아진 저밀도의 외벽을 갖는 완전히 팽창된 카테터 기구의 풍선의 상세 단면도.

도 8은 도 7에 도시된 카테터 기구의 팽창된 풍선의 상세도.

도 9는 방사선 불투과성(radio-opaque)인 제거가능한 중앙 관강 안내부/배치용 와이어(localizing wire)를 갖는 카테터 기구의 제 3 실시예의 도면.

도 10은 동맥 벽 내측에서의 도 9의 완전히 팽창된 카테터 기구의 상세 단면도.

도 11은 수축된 카테터 기구를 갖는 본 발명의 카테터 시스템의 제 4 실시예의 조립도.

도 12는 도 11의 카테터 기구가 완전히 팽창된 상세도.

도 13은 도 12의 선 12-12를 따라 취해진 완전히 팽창된 카테터 기구의 상세 단면도.

도 14는 도 11의 완전히 팽창된 카테터 기구의 상세 단면도.

도 15는 도 14의 카테터 기구의 풍선이 완전히 팽창되고, 두꺼워진 내벽과 보다 얇아진 저밀도의 외벽을 갖는 분해 단면도.

도 16은 수축가능한 슬리브로 종료하는(complete) 도 11의 부분적으로 팽창되는 카테터 기구의 상세 단면도.

도 17은 뇌, 식도, 폐 또는 결장과 같은 기관 내의 악성 종양을 치료하는데 사용되는 수축된 카테터 기구를 나타내는 본 발명의 제 5 실시예의 도면

도 18은 도 17의 팽창된 카테터 기구의 상세도.

도 19는 도 18의 선 19-19를 따라 취해진 팽창된 카테터 기구를 위한 감압 플래퍼(pressure-sensitive flapper) 밸브의 상세 단면도.

도 20은 혈액이 상기 기구의 중심 부분을 통해 흐를 때 단일 풍선(single balloon)이 팽창하는, 본 발명의 카테터 시스템의 제 6 실시예의 확대 조립도.

도 21은 도 20의 카테터 시스템의 단부의 도면.

도 22는 두 개의 개별적인 반원형 풍선을 가지며, 한 풍선은 팽창되어 치료 투여량을 전달하는 반면, 반대측 풍선은 수축되어 있는, 본 발명의 카테터 시스템의 제 7 실시예의 확대 조립도.

도 23은 도 22의 반대측 풍선의 단부의 도면.

도 24는 도 22의 반대측 풍선의 측면도.

도 25는 그 위에 방사선 선량측정 유닛이 지시되어 있는, 도 1의 카테터 장치의 말단부의 확대도.

도 26은 그 위에 방사선 투여율이 지시되어 있는, 도 1의 카테터 장치의 말단부의 확대도.

도 27은 그 위에 전체 방사선 투여량이 지시되어 있는, 도 1의 카테터 장치의 말단부의 확대도.

도 28은 그 위에 다른 실시예의 지시기가 있는, 도 1의 카테터 장치의 말단부의 확대도.

도 29는 그 선량측정 지시기를 지나는 선을 따라 취해진, 도 1의 카테터 기구의 기다란 부재의 확대된 길이방향 단면도.

도 30은 도 28의 방사선 감지 막의 다른 실시예의 확대 단면도.

도 31은 도 28의 방사선 감지 막의 또 다른 실시예의 확대 단면도.

도 32는 그 위에 선량측정 유닛 지시계를 갖는, 도 1의 카테터 기구의 확대된 부분 단면도.

도 33은 그 위에 또 다른 실시예의 지시계를 갖는, 도 1의 카테터 기구의 확대된 길이방향으로 절개된 말단 부분의 도면.

도 34는 그 위에 또 다른 실시예의 지시계를 갖는, 도 1의 카테터 기구의 확대된 길이방향으로 절개된 말단 부분의 도면.

도 35는 본 발명의 또 다른 실시예의 부분 사시도.

도 36 내지 도 41은 본 발명의 다른 실시예의 단면도.

도 42는 본 발명의 전달 기구의 제 1 양호한 실시예의 부분적으로 절개된 평면도.

도 43은 도 35의 전달 기구의 부분적으로 절개된 전면도.

도 44는 전달 기구의 제 2 실시예의 부분적으로 절개된 측면도.

도 45는 도 39의 기구의 체결용 핸들의 단면도.

도 46은 도 39의 기구의 관통 캐뉼러의 다른 실시예의 도면.

도 47은 방사성 유체를 가압하고 이 유체를 가스원 유리병로부터 배출하는 제 2 주사기를 포함하는 전달 기구의 제 3 실시예의 측단면도.

도 48은 방사성 유체를 가압하고 이 유체를 가스원 유리병로부터 배출하는 제 2 주사기를 포함하는 전달 기구의 제 4 실시예의 측단면도.

도 49와 도 50은 슬라이딩가능한 체결용 가스원 유리병 하우징을 갖는 전달 장치의 제 5 실시예의 측단면도.

도 51은 상기 가스원 유리병 하우징이 방사성 유체를 배출하기 위한 플런져로서 작용하는 전달 기구의 제 6 양호한 실시예의 측단면도.

방사선을 치료 위치로 전달하기 위해 팽창가능한 풍선 카테터와 같은 외부 기기를 사용하기 위한 것과 같은 예시적인 의학적 방사선 치료제 전달용 기구로 상술한 문제점들은 해결되고 기술적인 진보가 이루어진다. 특히, 이 기구는 크세논의 동위체(isotope of Xenon)와 같은 방사성 유체로부터의 방사선이 이를 통해 방사될 수 있는 팽창가능한 풍선과 같은 부분을 갖는다. 이 풍선은 일반적으로 지금까지는 규정된 한계 내의 방사선 투여량을 환자에게 제공하기 위해 의사 또는 방사선 기사에 의해 검도(calibration)되어야 했던 방사선 투여율과 같은 측정을 하는 방사선 선량측정 유닛(dosimetry unit)을 가진다.

상기 측정용 방사선 선량측정 유닛은 유익하게는 제조업자에 의해 지시되고 측정용 방사선 선량측정 유닛의 지시기와 같은 전달용 장치에 부착, 배치 또는 위치된다.

한 실시예에서, 상기 선량측정 유닛은 하나 이상의 기호, 문자 또는 숫자로 지시되는 상기 선량측정 유닛을 갖는 카테터 기구의 한 단부 상에 또는 근처에 단순히 도시되었다. 이 지시기는 프린팅, 사진식각(photoetching), 도색(painting), 엠보싱, 레이징(raising) 또는 다른 표기 방법에 의해 그 위에 부착, 배치 또는 위치될 수 있다.

다른 양태에서, 이 지시기는 방사선에 민감하여 한 가시적 농도(shade)로부터 다른 농도로 변할 수 있는 방사선 감지 필름일 수 있다. 이는 유익하게는 방사선 치료를 위해 참석하고 있는 의사에게 정보, 특히 신체 내에 전달이 이루어진 전체 투여량을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 이 방사선 감지 필름은 참석한 의사에게 카테터 또는 전달용 장치의 특성 또는 환자에 사용되는 것에 관한 다수의 정보를 제공하기 위해 하나 이상의 다른 선량측정 용도의 지시기와 조합하거나 또는 단독으로 사용될 수 있다.

상기 카테터 기구의 기다란 부재는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리이미드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리테트라플루로르에틸렌, 실리콘 재료 또는 유사한 다른 적합한 재료 중의 최소한 하나를 포함한다. 유익하게는 카테터의 선량측정 유닛을 제어하고 환자와 치료에 참석한 사람에 대해 방사선 차폐를 제공하기 위해 상기 기다란 부재에 바륨, 텅스텐, 납, 탄탈륨, 티타늄, 창연(bismuth), 금, 백금, 팔라듐, 로듐 또는 유사한 다른 적합한 재료 중의 최소한 하나로 이루어지는 고밀도 재료가 포함된다. 유사하게, 팽창가능한 풍선과 같은 치료되는 조직과 접촉하는 전달 장치의 부분의 재료는 유익하게는 실리콘, 라텍스(latex), 라텍스와 유사한 합성물질, 폴리아미드, 비닐, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 불소첨가 에틸렌 프로필렌, 또는 유사한 다른 적합한 재료 중의 최소한 하나를 포함한다.

풍선 재료와 그 밀도 그리고 두께의 선택은 방사선 투여율과 같은 측정을 하는 방사선 선량측정 유닛에 영향을 미친다. 또한 상술한 고밀도 재료는 유익하게는 선량측정 유닛을 제어하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 시스템은 이온화 또는 다른 형태의 치료용 방사선의 투여에 유용하다. 본 발명의 내혈관(intravascular) 카테터 시스템은 몇 개의 독특한 방사능 캐리어 유체 중의 하나를 사용한다. 카테터 기구는 불활성 방사성 캐리어 유체(액체 또는 가스)에 의해 팽창가능한 다수의 풍선 부분 또는 단일 풍선 유닛 중의 하나를 포함한다. 한 양태에서, 혈액 또는 다른 채액은 동맥 또는 관을 통해 흐를 수 있고 그 풍선 부분이 수축되고 팽창될 때 카테터를 통해 흐를 수 있다. 몇 개의 실시예에서 풍선이 팽창할 때, 풍선 부분 사이 및/또는 그 안에 배치된 최소한 하나의 부분을 통해 흐른다. 이 시스템은 암 환자의 통로(passageway) 또는 관 내의 악성 종양을 치료하기 위해 또는 제한되고 제어되는 방식으로 카테터의 방사성 내용물을 조직으로 주입하기 위해 조직에 대해 또는 기관(organ)에 특정적인 설계를 위해 용이하게 수정될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 풍선 두께, 밀도, 재료 등에 대한 조직 선량측정에 대한 허용치를 정밀하게 수용하기 위해 특정 팽창압력이 요구되지만, 하나의 카테터가 혈관성형 및 재발협착증의 치료의 두 가지 기능을 수행할 수 있다. 방사성 유체는 초기에 혈관성형을 수행하기 위해 풍선 부분을 팽창한 다음 재발협착증을 방지 또는 최소화하기 위해 원위치로 복귀되도록 사용될 수 있다. 대안적으로는, 혈관성형을 위한 초기 팽창은 액체와 같은 이산 유체(discrete fluid)를 도입하여 수행될 수 있으며, 이 유체는 제거되고 방사성 가스와 같은 방사성 유체로 대체될 수 있다. 여러 개별적인 장애가 동일한 카테터로 치료될 수 있다.

다른 대안적인 실시예에서, 방사성 유체/크세논 가스를 갖는 동일한 풍선이 스텐트를 위치시키는 동시 단거리요법에 사용될 수 있다.

또 다른 대안적인 실시예에서, 혈관성형 카테터는, 그 정상적인 기능을 수행한 후, 회수되고 본 명세서에 설명되는 카테터 기구로 대체될 수 있다. 신체, 특히 관상 동맥 내로의 침입은 해로울 수 있으므로, 환자를 위해서는 카테터를 교환하는 횟수가 적을수록 좋다.

카테터는 외과적 또는 다른 디벌킹(debulking)/절제 절차 후에 결함부의 가공동(pseudocavity) 및 종양으로 직접 삽입할 수 있도록 또는 체액이 그를 통해 통과하는 신체 통로(body passageway)를 따라 또는 신체 공동으로 조종가능하게 하는 것과 같이 종양에 인접한 위치로 조종되도록 설계된다. 카테터가 정맥 또는 동맥에 사용될 때, 이 기기는 중앙 관강(central lumen)을 경유하는 관류액 유동을 유지하도록 또는 풍선 내측 및/또는 풍선 사이와 같이 카테터 내에서 혈액이 흐를 수 있도록 이루어질 수 있다.

또한 혈액에 대해 방사선 차폐를 제공 및/또는 방사선의 치료 조직으로의 재유도를 위해 가변 풍선 두께로 설비가 이루어진다.

차폐는 풍선을 둘러싸는 외부 차폐부에 의해 이루어질 수 있다.

상기 외부 차폐부는 후방에 인접하게 당겨져 풍선이 완전히 또는 부분적으로 팽창하게 할 수 있다. 카테터의 인접 단부 상의 표기와 조합하여 외부 차폐부의 인접 단부는 선량측정 유닛 지시기로 사용된다. 이는 팽창가능한 풍선의 체적을 변화시켜 이루어진다. 외부 차폐부가 뒤로 당겨지므로, 팽창되는 풍선의 길이가 증가하여, 풍선의 체적을 증가시킨다. 달리 말해, 이는 총 방사선 투여량, 풍선의 방사선 투여율 등에 영향을 준다. 길이의 변화는 검도되고 외부 차폐부로부터의 인접 단부와 카테터의 인접 단부 상의 표기(marking)를 조합하여 지시된다. 선량측정 유닛 지시기가 있는 것에 부가하여, 외부 차폐부는 유익하게는 환자의 치료받지 않는 위치의 조직과 수술에 참가한 사람에 대해 방사선에 대한 보호를 또한 제공한다.

풍선 부분은 둘레로 또는 길이방향으로 또는 두 가지 방향 모두로 카테터 부분 상에 배치되는 단일 풍선 또는 다수의 풍선을 포함할 수 있다.

상기 풍선 부분은 방사성 유체에 의해 팽창되어 풍선의 외부 부분이 치료될 조직과 접촉되는 것을 향상시킨다. 상기 조직과 접촉하도록 이동가능한 카테터에는 그 외부에 팽창가능한 코팅이 될 수 있다. 치료될 영역 내의 풍선의 벽은 조직으로 방사되는 방사량을 최대화하기 위해 두께가 감소된다. 명백히 이 두께는 방사성 유체가 누설되는 것을 방지하기 충분해야 한다. 활성도가 높을수록, 누설 위험성이 높아진다. 크세논과 같은 방사성 가스로 팽창될 때 풍선은 균질한 방사량을 전달하기 위해 치료될 조직의 형상에 순응할 수 있다.

본 발명의 치료방법은 혈관성형이 수행된 후, 또는 뇌, 폐, 식도, 기관(trachea), 후부(cervix), 담즙 도관계, 결장 또는 직장, 위장계, 여성생식계 내, 피부 위, 안구 구조 상, 또는 두부와 목 또는 상기 카테터 기술로 접근가능한 다른 영역 내의 악성 종양을 치료하기 위해 환자에게 적용될 수 있다.

본 발명의 방법은 건강한 조직으로의 노출을 최소화하면서 환자 내부의 종양 또는 후-혈관성형 도관 조직에 예방적으로 이온화 방사(ionizing radiation)를 적용하도록 고안되었다. 초기에는, 치료될 조직의 위치 및 사이즈가 예를 들어, 형광투시경(fluoroscope)에 의해 임상적으로 확인된다. 그 다음 카테터 기구가 치료될 조직 내에 또는 이 조직에 도입 및 인접하게 위치된다. 그 다음 카테터 기구는 방사성 유체(예를 들어, 가스)에 의해 팽창되어 치료될 조직에 방사선을 노출시킨다. 상기 카테터는 팽창된 카테터가 내부 조직 벽과 더 밀접하게 맞춰짐(matching) 및/또는 그 형상에 순응할 수 있게 하고, 방사성 유체가 누설되는 경우 환자 내부로 가스가 손실되는 량을 최소화하는 특수하고 저밀도(hypo-dense)인 재료로 이루어지는 다수의 이산 풍선 부분을 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 전달 카테터의 팽창 관강(lumen)은 최소화되어 전달 카테터 내의 방사성 유체의 양, 및 주입원에 요구되는 양이 감소된다. 카테터 기구는 포함할 수 있다. 건강한 조직에 방사선이 노출되는 것을 방지하기 위해 외부의 수축가능한 방사선 슬리브(sleeve) 또는 차폐부를 포함한다. 부가하여, 방사선 차폐부는 처리될 조직으로 방사선을 전달하는 것을 제어하도록 사용될 수 있다. 그 다음, 특정의 측정가능한 길이로 수축된다. 양호하게는, 방사성 유체는 크세논 또는 크네논의 동위체와 같은 불활성 가스이고, 처리될 조직으로 베타 및 감마 입자를 방출한다. 카테터 기구는 몇몇 공지된 방법 중의 하나에 의해 카테터의 외면 상에 증착되는 차폐 물질을 포함하는 외층(outer layer)을 또한 포함할 수 있다. 대안적으로는, 차폐층은 전달 카테터의 외면에 걸쳐 수축하거나 이 외면에 접합되는 막을 포함할 수 있다.

그 표면으로부터 중앙 카테터 관강의 벽의 가스에 노출된 측의 중심으로, 과도적 금속 또는 합금 화합물이 집적 및/또는 층지는(layered) 특정 코팅은 목표 조직에 전달되는 방사선 투여량을 향상시킨다. 상기 관강의 벽은 카테터 기기의 중공 내부 관강을 통해 순환하는 혈액으로 전달되는 투여량을 감소시킨다. 또한, 이 시스템은 상기 관강 벽을 향해 이동하는 베타 입자 및 감마 광자의 충돌로부터 부차적인 방사선(by-product radiation)이 증가되게 한다. 그렇지않으면 이 에너지는 치료 투여량으로서 소모되겠지만, 대신에 부차적인 저에너지의 X선 광자를 생성하여 산란된 각도의 일치를 통해 또는 상기 벽 표면 상의 금속 화합물로 이동하는 베타 입자의 속도를 낮춰 2차적으로 재유도되는 X선 생성을 통해 목표 조직에 누적되는(deposited) 에너지 투여량을 증가시킨다. 이 부차적인 X선은 풍선 외벽을 통해 이동하고 목표 조직으로 유용한 방사선 투여량을 전달한다(Bremmstrahlung).

다른 실시예는 외부 관강 벽 상에서 풍선 부분의 바로 근처 및 말단에 부착되는 대향되는 지지용 여과기(displacer)를 갖는 대향하고 개별적인 제 1 및 제 2 반원형 풍선을 포함한다. 일체식 주입 포트 유닛은 한 풍선으로부터 다른 풍선으로 방사성 가스의 유동을 가스가 새지 않는 방식으로 재유도할 수 있게 하며, 하나의 풍선은 팽창되고 치료 투여량을 전달하는 반면, 대향하는 풍선은 수축한다. 상기 지지용 여과기는 그 용기 벽에 대해 병렬로 배치되어 혈액이 치료하는 측면의 반대층의 공간을 통해 보다 용이하게 흐를 수 있게 한다.

본 발명의 다른 양태에서, 의학적 방사선 치료제 전달 기구는, 방사성 가스원 유리병(gas source vial)을 수용하는 인클로져와, 이 유리병의 격막(septum)을 관통하는 최소한 하나의 캐뉼러와, 상기 풍선 카테터를 팽창시키기 위해 정(+)의 압력을 공급하는 가스-기밀성 주사기와 같은 가변체적 챔버와, 상기 유리병로부터 주사기 또는 필요하다면 전달 장치에 직접 가스를 전달하기 위한 상호연결 수단을 포함하는 방사성 가스 주입 기구를 포함한다. 이 기구는 전달 장치로부터 가스를 회수하고 잔류 가스를 치료 후에 상기 가스원 유리병로 다시 전달하는 기능을 또한 갖는다.

주입기 수단의 한 실시예에서, 상기 기구는 주사기에 가스를 채우기 위해 조작자가 상기 가스원 유리병과 주사기를 상호연결할 수 있게 하고 밸브를 전환하여 주사기가 전달 카테터와 유체교통하게 한 다음 가스를 원래의 가스원 유리병로 복귀시키기 위해 가스가 주사기로 회수된 후 예전의 위치로 다시 전환되는 다중 위치 밸브를 포함한다.

이 밸브의 제 3 위치는 통로 및 밸브에 잔류하는 가스가 외부의 진공 라인을 경유하여 제거되도록 한다. 제 4 밸브 위치는 상술한 요소 사이에 유체가 교통하는 것을 방지한다.

주입기 수단의 다른 실시예에서, 유체로 채워진 분리식 주사기가 방사성 가스를 주사기로 배출하기 위해 사용된다. 그 다음 밸브 위치는 주사기가 전달 카테터와 유체교통하도록 전환된다. 상기 가스원 유리병 내의 유체는 분리식 주사기로 후퇴되고, 일단 가스가 일차 주사기로 다시 후퇴되면, 가스원 유리병로 다시 방출된다.

주입기 수단의 또 다른 실시예에서, 유체로 채워진 분리식 주사기는 유리병 챔버를 가압하여 이 유리병이 관통 캐뉼러에 의해 관통되는 곳으로 하향으로 민다.

주입기 수단의 또 다른 실시예에서, 상기 주사기는 유체로 채워져 가스를 가스원 유리병로부터 배출하는데 사용된다. 배출된 가스는 제 2 캐뉼러를 통해 유리병을 나가고 전달 카테터로 안내된다. 이 실시예는 소기 진공 시스템이 작동되지 않으면 가스원 유리병이 천공되는 것을 방지하는 진공작동식 안전 걸쇠(latch)를 선택적으로 포함한다.

주입기 수단의 또 다른 실시예에서, 상기 가스원 유리병을 격납하는 인클로져 챔버와 다중 위치 밸브는 가스원 유리병로부터 전달된 가스를 유지(holding)하는 기구의 주 하우징 내에 형성되는 챔버의 체적을 압축시키는 플런져로서 작용한다.

본 발명은 본질적인 특성의 참뜻을 벗어나지 않고 다양한 형태로 실시될 수 있으므로, 도면은 예시 및 설명만을 위한 것이고 본 발명의 한계를 정하고자하는 것이 아님이 명백히 이해될 것이다. 명세서를 통해, 유사한 도면 부호는 몇몇 도면에 일관하여 동일한 구성요소를 가리킨다.

도 1 내지 도 6은 양호하게는 가스(12)인 방사성 유체의 공급부와, 풍선 카테터 장치(20)와 같은 방사성 유체 전달 시스템을 포함하는 본 발명의 의학적 방사선 치료제 전달 장치(10)의 한 실시예를 도시한다. 양호하게는, 풍선 카테터 장치(20)는 혈관 내의 응용예에 일반적으로 사용되는, 라텍스 또는 다른 합성 화합물로 이루어지고 어떠한 실리콘계 또는 다른 금속계 재료도 사용하지 않는다. 상기 풍선 카테터 장치는 각각의 환자에 대해 사용된 후 폐기될 수 있고, 종래의 혈관성형에 사용되는 것보다 더 작은 최대 예상 압력을 취급하도록 설계된다. 상기 압력은 전형적으로 1 내지 10 기압의 범위이다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "유체"라는 용어는 그 안에 유체가 유지되는 용기의 형상에 일반적으로 순응하고 유동성(fluent)인 모든 가스, 액체 또는 겔-형태의 물질을 포함한다. 본 발명의 카테터 장치는 방사성 캐리어 유체와 연계하여 사용되지만, 이 유체는 가스인 것이 양호하며, 후술하는 이유를 위해 크세논 또는 크세논의 동위체와 같은 불활성 가스인 것이 양호하다. 최소한 하나의 풍선 부분과 조합되는 크세논과 같은 방사성 가스는 양호하게는 처리될 조직에 방사선을 균질하게 제공한다. 보다 낮은 압력의 가스는 상기 풍선 부분이 처리될 조직에 맞춰짐 또는 이 조직의 형상에 순응할 수 있게 한다. 그러나, 본 발명은 크세논 가스 또는 이 크세논의 동위체에 제한되지 않으며, 바람직한 유체로는 형광, 인광 또는 발광(luminescence; 전자 유도)이 가능한 모든 가스와 그 동위체, 방사성 가스(radioactive gas or radiogas; 불활성 및/또는 활성)가 포함된다. 가스들의 예로는 크세논, 크립톤, 네온, 라돈 및 그 동위체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 방사성 가스는 액체 또는 용액(중성) 내에 용해되고 방사성 액체로 사용될 수 있다. 액체는 액체 및 용액의 모든 동위체를 포함한다. 동위체는 방사성이거나 방사성이 아닐 수 있다. 방사성은 원자의 핵(원자핵)이 붕괴한다는 뜻을 함유한다. 방사핵종(radionuclide)은 어떠한 방사성 원자일 수도 있다. 형광, 인광 또는 발광은 전자 불안정성과 뒤이은 방사 에너지의 방출과 연관있다. 액체는 액체 또는 용액 내에 용해된 모든 가스를 포함한다.

액체의 예는 액상 인, 레늄, 이트륨, 테크네튬, 요드, 갈륨, 크롬, 스트론튬, 탈륨, 사마륨, 팔라듐과 그의 모든 동위체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 상술한 가스 또는 액체(용액)를 사용하는 모든 겔(gel)도 또한 고려된다. 부가적인 방사핵종으로는 오스뮴, 바나듐, 루테늄, 창연(bismuth), 또는 다른 천이(transitional) 중금속과 이들의 액체 및/또는 겔 형태의 화합물의 동위체가 또한 포함된다. 모든 불활성 이중 광자/전자 방출 방사핵종 및 모든 불활성 단입자 방사선방출 방사핵종과 이의 모든 활성 방사핵종이 또한 고려된다. 환자를 치료하기 위해 부차적인 형광, 인광 또는 발광 방사 에너지를 생성하는 전자 유도를 사용하는 모든 불활성 또는 활성 방사성 유체가 또한 고려된다. 형광, 인광 또는 발광 방출을 포함하는 부차적인 방사 에너지 방출을 사용하는 것이 요법에 의한 치료에 사용될 수 있다. 방사핵종과 부차적인 방사 에너지 방출의 사용은 가스-가스 또는 가스-액체 및/또는 불활성 또는 활성 및/또는 방사성 또는 비방사성인 기체 및/또는 유체 또는 유체 단독의 조합으로 카테터 장치를 사용하여 적용될 수 있다. 풍선 부분(22, 24, 26)은 이 풍선 부분 사이에 배치되는 다수의 개재(interposed) 부분(32, 34, 36)을 통해 팽창한다.

도 25는 도 1의 카테터 장치(20)와 같은 의학적 유체 전달 시스템의 확대된 말단부의 도면을 예시한다. 지시기(21)는 그 말단부 근처의 카테터 장치(20)의 외면에, 그 위에, 또는 그 둘레에 부착, 위치, 배치되며, 이 지시기는 측정용 방사선 선량측정 유닛(18)을 지시한다. 예로서, 측정용 방사선 선량측정 유닛(18)은 카테터 장치의 최소한 한 부분을 통해 방사될 수 있는 방사선을 최소한 지시한다. 카테터 장치의 최소한 한 부분은 양호하게는 단일 풍선이거나 또는 풍선 부분(22, 24, 26)을 포함하며, 이 풍선 부분은 방사성 유체로 팽창된다. 카테터 장치의 풍선 또는 풍선 부분에 대해 측정용 방사선 선량측정 유닛은 방사선 투여율, 소정의 조직 깊이에서의 전체 방사선 투여량, 방사원 활성도, 방사 시간 노출량, 방사선 투여량의 조직 깊이, 방사원 또는 입사 방사선 투여율을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 카테터 장치(20)와 같은 방사성 유체 전달 장치에 대한 참조 조직 깊이에서의 전체 방사선 투여량은 방사원 활성도(즉, 체적 또는 밀도당 밀리 큐리 단위의 특정 활성도)에 장치의 방사선 투여율을 곱하고 방사성 유체원의 노출 시간을 곱한 것과 동등하다. 예로서, 카테터 장치(20)와 같은 방사성 유체 전달 장치에 대한 전형적인 규정된 전체 방사선 투여량은 1400 cGy일 수 있다. 이 전체 방사선 투여율은 크세논 133 가스와 같은 방사선 유체에 대해 전형적으로 0.25 mm 또는 0.50 mm의 전달 경계면에서의 조직 깊이를 참조한다. 본 발명의 풍선 카테터에 대한 전형적인 방사선 투여율은 전형적으로 2 내지 10 분당 밀리큐리(mCi)당 센티그레이(cGy)의 범위이다.

풍선 재료의 방사선 투여율은 풍선 재료의 두께, 밀도 및/또는 풍선의 체적에 의존하는 함수이다. 또한, 달리 말해 이 체적은 풍선의 직경 및 반경과 함께 방사원의 길이, 특히 풍선의 길이방향 길이에 의존한다. 풍선의 축방향 길이는 누적되는 선량측정 효과(산란, 일치, 광전)가 카테터의 길이를 따라 배치되는 방사성 유체로 이루어지므로 방사원에 대해 중요하다. 방사선 투여율은 방사성 유체에 응답하여 팽창가능한 풍선의 표면적에 의해 영향을 받을 수 있다.

방사원 활성도는 방사성 유체 또는 양호하게는 방사선 치료에 사용되는 방사성 가스의 함수이다. 후술하는 바와 같이, 방사성 크세논133 가스는 약 5 일의 반감기를 가지고 감마 입자와 베타 입자를 동시에 방출하는 불활성 가스인 점이 양호하다. 크세논 133 가스의 농도는 전형적으로는 검도시에 CC당 10 mCi 내지 150 mCi의 범위일 수 있다.

방사선 노출 시간은 참석한 의사, 일반적으로 방사선 종양학, 핵의학 또는 핵 종양학을 전공한 의사에 의해 규정된다. 노출 시간은 방사원의 활성도에 따라 1 분 내지 10 분의 범위이다. 상업적으로 입수가능한 방사원은 일반적으로 특정 농도의 방사원을 제공한다.

상기 농도는 방사선 노출 시간을 결정하기 위해 의사에 의해 사용된다.

방사선 투여량은 카테터 장치(20)와 같은 전달 장치의 특성의 함수이며, 달리 말해 이는 상술한 바와 같이 풍선 재료 두께, 밀도, 체적의 함수이다. 외부 또는 내부 단거리요법의 의학적 방사선 전달 장치는 임상적으로 투여량이 검도되고 방사선 전문의, 의사, 또는 인증된 방사선/핵 실험실, 또는 환자를 치료하는데에 승인된 장치-특정 컴퓨터 소프트웨어등에 의해 검증될 수 있다.

이러한 검도된 방사선 투여율로, 의사는 환자를 치료하기 위해 요구되는 방사원 농도와 노출 시간을 계산 및 규정할 수 있다. 전달 장치의 검도는 전형적으로 전달 장치를 팬텀(phantom)에 위치시키고, 방사선 검출기/센서를 전달장치로부터 소정의 거리로 이격되게 팬텀 내에 위치시키는 것을 포함한다. 적용되는 일련의 방사성 유체 농도로부터 방사선을 도식화하기 위해 일련의 측정이 사용된다. 이러한 검도는 환자에 제공되는 방사선 치료가 규정된 전체 방사선 투여량의 특정 한계 내에 있도록 필요하고 요구된다. 부가하여, 다중 방사선 안전 프로파일(multiple radiation safety profile)이 취급 및 전달을 위해 평가된다.

도 26은 도 1의 카테터 장치(20)의 확대된 말단부의 도면을 예시한다. 이 특정 실시예에서, 측정용 방사선 선량측정 유닛(18)은 크세논133의 방사원으로부터 0.25mm의 조직 깊이에서 10 cGy/min/mCi로 지시되는 방사선 투여율이다. 카테터 상에 지시된 상기 측정용 방사선 선량측정 유닛으로, 참석한 의사가 예를 들어 상업적으로 입수가능한 크세논133의 방사선 농도와 특정한 카테터/풍선 구조, 스타일, 사이즈에 대해 검증된 표준에 따라 계산된 방사선 노출 시간으로, 환자를 위해 요구되는 전체 방사선 투여량을 용이하게 계산 및 규정할 수 있다. 결과적으로, 참석한 의사는 보다 힘든 계산과 독립적 측정을 수행할 필요 또는 그 전달 장치의 방사선 투여율의 검도를 위해 물리학자 또는 실험실에 전달 장치를 보낼 필요가 없게 된다.

부가하여, 카테터는 균일한 단일 구조물로 이루어져, 새지 않고 용이하게 주입할 수 있고 저항성 합성 고무(뷔통)의 격막을 가지며, 누설의 위험 또는 크세논을 흡수하는 위험을 최소화한다. 더욱이 누설되지 않는 방향 밸브가 안전을 위해 방사성 유체 통로의 방향을 제어 및 닫는다. 표준 형태의 카테터는 이러한 것을 제공하지 않는다.

참석한 의사가 볼 수 있도록 지시기가 카테터의 말단부에, 그 위에 또는 그 둘레에 부착, 위치, 배치, 연결되지만, 이 지시기(21)는 일반적으로 풍선 카테터의 팽창된 풍선과 같은 전달 시스템의 부분을 지시하며, 이 풍선은 치료도리 조직과 접촉을 이루기 위해 팽창된다. 더 특정적으로는, 지시기와 방사선 투여율은 치료될 조직과 접촉하는 재료를 지시한다. 예로서, 그 밀도 및 두께를 갖는 풍선 카테터의 외면 또는 외벽은 방사선 투여율을 결정하는 주인자이다. 상기 측정용 방사선 선량측정 유닛은 실험적으로 계산되거나 또는 컴퓨터로 모델링되고 실험적인 산출값으로 검증되고 양호하게는 전달 시스템의 근접 단부에 적용된다. 이 선량측정 유닛의 지시기는 카테터의 외면 상에 프린팅 또는 도색될 수 있고, 전달 시스템의 외면으로부터 레이징(raising)되거나 엠보싱된다. 이 지시기는 측정용 선량 측정 유닛을 지시하기 위해 방사성 물질 전달 시스템 상에 배치되는 다수의 기호, 문자, 숫자 중의 최소한 하나를 포함할 수 있다. 어떠한 형태의 지시기라도 최소한 하나의 측정용 방사선 선량측정 유닛을 지시하기 위해 전달 시스템 상에 부착, 배치 또는 위치될 수 있다. 측정용 방사선 선량측정 유닛은 치료될 조직과 접촉하는 전달 시스템의 부분으로 가리키는 것만이 아니라 참석자에세 방사선이 노출되는 것을 최소화하기 위해 중요한 입사 방사선 투여율과 같은 방사선 지시기를 가리킨다.

도 27은 측정용 방사선 선량측정 유닛(18)이 전체 투여량, 특히 예를 들어 1400cGy의 전체 방사선 투여량으로서 지시되는 도 1의 카테터 기구(20)의 확대된 말단부의 도면을 예시한다. 그러므로 상기 지시기(21)는 전체 투여량으로 인쇄, 엠보싱, 또는 레이징되고 지시된다. 팽창 관강(23)은 카테터 장치(20)의 기다란 부재(29)를 통해 길이방향으로 연장한다. 가스 기밀성 배관 허브(30)가 공지된 방식으로 카테터 장치(20)의 기다란 부재에 부착된다. 카테터 장치(20)의 이들 특정 요소는 도 25, 도 26에 또한 예시된다. 기다란 부재(29)는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리이미드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리아미드, 폴리테트라플루오르에틸렌, 실리콘 또는 다른 적절한 재료로 구성된다. 카테터 재료의 선택은 전형적으로는 카테터 장치가 위치되고 연장되는 특정 해부학적 위치에 의존한다. 상기 기다란 부재는 치료 위치에 보다 용이하게 삽입 및 도입하기 위해 친수성 슬립 코팅(hydrophillic slip coating)으로 코팅될 수 있다. 공지된 친수성 슬립 코팅에 부가하여, 기다란 부재의 내면 및/또는 외면은 미국 메사츄세츠주 베드포드 소재의 스파이어 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 이온 빔 충격 장치 또는 증착 장치과 같은 것에 의해 처리된다. 이온 빔 충격 또는 증착은 기다란 부재 재료의 표면 에너지 밀도를 상당히 변환시킬 수 있어 혈전 또는 다른 작용제가 그 위해 붙는 것을 감소시킨다. 이러한 치료는 항박테리아성, 항균성, 또는 항응괴형성(antithrombogenic) 표면을 제공하는 것으로 알려져 있다.

참석한 사람이 방사선에 노출되는 것을 최소화하기 위해, 카테터 장치(20)의 기다란 부재(29)는 팽창 관강(23) 내에 있을 때 방사성 유체로부터의 방사선을 흡수 및/또는 저지하는 고밀도 재료를 포함할 수 있다. 예로서, 상기 고밀도 재료는 예를 들어 바륨, 텅스텐, 납, 탄탈륨, 티타늄, 창연, 금, 백금, 팔라듐 또는 로듐이 30 중량% 이상으로 첨가되는 첨가물(loading)로 구성될 수 있다.

도 1 내지 도 4, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 이를 통해 방사성 유체로부터의 방사선이 정상적으로 안내되는 풍선(22)과 같은 전달 시스템의 부분은 실리콘, 라텍스, 라텍스와 유사한 합성물질, 폴리아미드, 비닐, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 불소첨가 에틸렌 프로필렌, 또는 다른 적합한 재료 중의 최소한 하나를 포함한다. 이 풍선 재료는 방사선을 흡수 또는 저지하여 결과적으로 방사선을 치료 위치로 다시 안내하게 하는 고밀도 재료 첨가물을 포함할 수 있다.

또한 상기 재료는 풍선 부분을 통해 지나가는 혈액이 방사선에 노출되는 것을 저지하거나 또는 보다 약화시킬 수 있다. 상기 고밀도 재료는 예를 들어 바륨, 텅스텐, 납, 탄탈륨, 티타늄, 창연, 금, 백금, 팔라듐 또는 로듐 중의 최소한 하나가 30 중량% 이상으로 첨가되는 첨가물로 구성될 수 있다. 풍선의 방사선 투여율은 후술하는 바와 같이 다양한 풍선의 내면 및 외면에 금속 또는 다른 반사 물질을 얇게 코팅하여 변환되거나 재안내될 수 있다.

도 28은 다른 실시예의 지시기(21)가 그 위에 부착, 배치 또는 위치되는, 도 1의 카테터 장치(20)의 확대된 말단부의 도면을 예시한다. 이 지시기(21)는 방사선 감지 막(31)이 그 안에 위치되는 것으로 예시된 하우징 또는 홀더를 포함한다. 화살표는 지시기 홀더(19)로 방사선 감지 막(31)을 위치시키는 것을 지시한다.

그 반대측에서 백색과 흑색 사이에서 다양한 회색 농도를 갖는 가시 농도 스케일(35)이 지시기 상의 개구(33)에 인접하게 위치된다. 다양한 투여량의 방사선에 노출되었을 때, 예를 들어 뉴욕 카알 플레이스 소재의 뉴클리어 어소시에이츠의 가프크로믹(Gafchromic) 형 막은 색이 변한다. 상기 뉴클리어 어소시에이츠의 가프크로믹 막은 방사선에 응답하여 다양한 청색 색조를 나타낸다. 이 색변화는 그 사이의 다양한 회색 농도를 가져 투명한 색으로부터 검은색으로 변화하여 가시적이다. 회색 또는 청색의 다양한 농도는 막(31)에 노출되는 방사선 량을 지시한다. 그러므로, 참석한 의사가 회색 스케일(35)과 방사선 감지 막(31)의 가시 농도를 용이하게 맞춰보아 방사원의 활성도와 방사선 투여량을 판정할 수 있다. 편리를 위해, 전체 투여량은 회색 스케일(35) 상의 각각 회색 농도 바로 옆에 인쇄 또는 지시될 수 있다.

도 29는 지시기(21)를 통해 카테터 장치(20)의 기다란 부재(29)의 확대된 길이방향 단면도를 예시한다. 방사선 감지 막(31)은 막의 색 변화를 가시적으로 판독하기 위해 지시기의 채널(37)로 삽입된다. 지시기(21)의 하부 재료(39)는 양호하게는 치료될 조직과 접촉하게 되는 재료로 선택된다. 보다 바람직하게는, 상기 하부 재료(39)는 풍선 재료의 고밀도 재료와 동일한 첨가물을 가지면서 동일한 두께이도록 선택된다. 이는 상기 풍선을 통해 치료 위치로 적용되는 방사선 투여량에 가장 근접하게 된다. 방사선 체적 사이즈에 따라, 하부 재료의 첨가물과 두께는 치료 위치에 방사되는 전체 방사선 투여량에 보다 밀접하게 근사하도록 수정될 수 있다.

도 30은 방사선 감지 막(31)의 다른 실시예의 확대 단면도를 예시한다. 이 실시예에서, 방사선 감지 막은 사용되는 방사원의 형태에 따라 회색 스케일의 색변화가 보다 크도록 계단형으로 층진다.

도 31은 방사선 감지 가프크로믹 형태의 막의 스트립이 끝과 끝을 잇도록 접하는 방사선 감지 막(31)의 또 다른 실시예를 예시한다. 각각의 스트립 또는 세그먼트는 방사선에 상이한 감도를 가지므로 이에 노출되는 방사선 투여량을 보다 넓은 범위에서 지시하도록 사용될 수 있다.

도 33은 그 위에 또 다른 실시예의 방사선 지시기(21)를 갖는 도 1의 카테터 장치(20)의 말단부의 확대된 단면도를 예시한다. 이 특정 실시예에서, 방사선 지시기(21)는 카테터의 기다란 부재(29) 둘레에 위치되는 방사선 감지 막(31)을 포함한다. 방사선 감지 막(31) 아래의 기다란 부재(29)의 두께는 풍선과 접촉하도록 의도되는 조직의 치료 깊이 및 풍선 카테터의 상대적인 두께에 근접하게 형성된다. 결과적으로, 방사선 감지 막(31) 아래의 상기 부재(29)의 벽 두께는 풍선 재료 및 조직에 최대한 근접하여 막(31)에 의해 감지된 방사선이 원하는 조직 치료 깊이에서의 방사선이 된다. 크세논 방사성 가스는 기다란 부재의 팽창 관강(23) 및 팽창가능한 풍선 내에 존재한다. 카테터 장치의 인접 단부 둘레에서 제 위치에 있는 방사선 감지 막을 유지하도록 투명한 실리콘과 같은 투명한 물질(49)이 방사선 감지 막(31) 상에 그리고 그 둘레에 위치된다. 상기 재료 또는 다른 유사한 재료의 투명성은 방사선 감지 막의 색조 또는 색이 변형되는 것을 최소화한다.

도 34는 그 위에 또 다른 실시예의 지시기(21)가 배치되는 도 1의 카테터 장치(20)의 말단부의 확대된 단면도를 예시한다. 이 특정 실시예에서, 방사성 유체는 기다란 부재(29)의 팽창 관강(23)을 통과할 뿐만 아니라, 측면 포트(43)로부터 전자식 방사선 검출기(41)로 흐른다. 상기 전자식 방사선 검출기는 상업적으로 입수가능하고 전자식 이온 교환 검출기이다. 상기 방사선 검출기로부터 연장하는 전자식 도체 도선(42)은 방사선 레벨을 표시하기 위해 LCD 또는 LED 디스플레이와 같은 전자식 디스플레이 유닛에 접속된다.

도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 방법은 건강한 조직으로의 노출을 최소화하면서 환자 내부에 위치되는 후혈관성형 도관 조직 또는 종양에 예방적으로 이온화 방사선을 적용하도록 설계되어 있다. 초기에, 치료될 손상부(40)의 위치 및 사이즈는 예를 들어, 형광투시경을 사용하여 임상적으로 확인된다. 그 다음 카테터 장치(20)는 상기 손상부(40)에 인접하게 도입 및 위치된다. 특수하고 저밀도의 얇은 재료로 이루어지는 다수의 이산 풍선 부분(22, 24, 26)은 팽창된 카테터 장치(20)가 내부 조직 벽에 보다 밀접하게 맞춰짐 및/또는 그 형상에 순응하고, 누설되는 경우에 내부의 가스가 손실되는 양을 최소화할 수 있게 한다. 카테터 기구(20)는 손상부에 인접한 건강한 조직이 방사선에 노출되는 것을 방지하기 위해 외부의 수축가능한 방사선 슬리브 또는 차폐부(50)를 포함한다.

카테터 장치(20)가 손상부(40)를 따라 위치된 후, 상기 방사선 차폐부(50)는 도 32에 예시된 특정의 측정가능한 길이로 수축된다. 이 특정 길이는 투여율과 방사원 체적의 사이즈를 제어한다. 그 다음 풍선 부분(22, 24, 26)은 방사성 유체로 팽창되어 손상부(40)에 방사선 투여량을 노출시킨다. 양호한 가스, 즉 크세논 또는 크세논의 동위체는 손상부(40)에 베타 및 감마 입자를 방출한다. 또한, 지시기(21)는 투여율과 전체 방사선 투여량을 확정하기 위해 사용될 수 있다.

카테터 장치(20)는 상당한 양의 혈액 또는 다른 체액이 풍선 부분(22, 24, 26)이 완전히 팽창했을 때 그 사이에서 흐를 수 있게 한다. 풍선 부분(22, 24, 26)은 독특한 내부 및 외부 표면(25, 27) 설정을 포함한다. 방사선 유동은 카테터 장치(20)의 외면(27)을 통과하여 손상부(40)로 안내되지만 이 카테터 장치(20) 내에서 흐르는 혈액에 노출되는 방사선은 최소화된다. 따라서, 내면(25)은 외면(27)보다 방사선 전달량이 더 감소한다. 내면(25; 벽)이 도 7에 도시된 바와 같이 외면(27; 벽)보다 두껍거나 또는 내면(25)은 방사선이 투과하는 것에 대한 저항을 가지는 재료층(도시되지 않음)을 포함한다.

다중 풍선 시스템이 사용될 때, 양호하게는 3 개의 이산 풍선 부분이 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 사용되거나 또는 개재 부분(32, 34, 36, 38; interposed section)을 갖는 4 개의 풍선 부분(22, 24, 26, 28)이 도 9 및 도 10 내에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다.

본 발명의 시스템의 주용 응용예는 표준의 혈관성형 절차 후에 사용하는 것이며, 1회의 치료 세션에서 여러 손상부를 치료하는 것을 포함한다. 제어식 내부 방사선 요법은 평활근 과다증식(smooth muscle hyperplasia) 또는 유사한 관련 병리학으로 인한 동맥 재발협착증을 방지하기 위해 동맥 또는 혈관에 제공된다. 이는 앞서의 팽창 절차(preemptive dilatation procedure)로부터 동일한 접근 포트를 경유해 캐뉼러가 삽입될 수 있게 한다.

이산 풍선 부분 또는 구획된 시스템(22, 24, 26) 또는 그 변형은 치료를 위해 방사성 가스를 적용할 수 있도록 특수하게 구조된다.

도 11 내지 도 16은 방사선 전달 장치의 본 발명의 카테터 장치(120)의 다른 실시예를 설명한다. 그려진 구획되고 주변의 "타이어 형" 풍선 부분 또는 세그먼트 설정(115)은 전체 관강 벽의 직접적인 원주 방향 접합을 최적화한다. 이는 내강의 감쇠 인자(intraluminal attenuation factor)를 최소화하고 균일한 투여율 전달을 최대화하며, 불규칙적인 형상을 갖는 혈관내막(intimal) 표면의 형상에 순응할 수 있게 한다. 또한 카테터 세그먼트(115)는 가압되고 팽창되어, 내강의 혈액 유동의 상당한 잉여율이 세그먼트의 내부에서 가능해진다.

본 발명의 카테터 장치는 말초신경, 콩팥 및 특히 심장 혈관 내의 잠재적인 질병 또는 혈관 경련을 인한 혈액 유동 결핍으로 인해 의학적 합병증의 2차적 위험을 최소화하도록 설계된다. 중앙으로 향해진 관류 유동은 외향으로 향해진 압력 구배에 기여할 수 있으므로 동맥 벽에 대해 방사성 가스 팽창기 풍선을 더 지지하고 안정화시킬 수 있다.

본 발명의 카테터 장치는 개개의 환자에게 투여량, 치료 노출 시간 및 손상부 세그먼트 길이 등에 유연성을 제공한다. 또한, 혈액 유동은 치료중에 완전히 막을 수 없으므로, 방사선 시간은 3분 미만으로 한정될 필요가 없으므로, 매우 높은 에너지의 감마 입자 방출기 또는 방사선 활성도 레벨이 필요치 않다. 그러므로 보다 고가의 적재(loading) 장치, 차폐된 치료실과, 고체의 방사원이 필요치 않다. 또한, 건강한 조직은 다른 고체 방사원 시스템에서와 같이 통과 또는 위치-준비 시간의 조사에 불필요하게 노출되지 않는다.

부적절한 혈액 유동율 또는 말단 증상이 일어나면, 이는 닫히고, 밀봉된 불활성 방사성 가스 시스템(10, 110)은 환자 또는 의료인에 실제 방사선에 노출될 위험없이 용이하게 수축될 수 있다. 몇 분의 재 관류 시간을 융통성있게 허용한 후, 카테터 장치(20, 120)는 간단하게 재팽창될 수 있고, 규정된 치료 시간/투여량(필요하다면 몇 번이라도)이 치료상의 이점을 감소시킴없이 재개된다.

또한, 본 발명의 시스템은 치료중인 방사선의사가 혈액 유동이 감소된 상태가 오래될 위험으로부터의 말단의 허혈상태가 되기 쉬운 조직의 민감성으로 인해 팽창후 풍선 길이 및 직경의 주된 편차를 요구할 수 있는 주 손상부의 분포로부터 말단인 손상부 또는 하나 이상의 혈관계를 처리할 수 있게 한다.

종점의 팽창기 풍선과 교통하는 구분, 구획된 방사성 가스 전달 트랙은 잠재적인 누설되는 가스 체적이 풍선의 완전성을 잃는 것을 최소화한다. 이 불활성 가스의 물리적 생화학적 특성 때문에 혈류에 방출된 가스는 환자에게 실제적인 방사선 또는 화학적인 위협이 되지 않는다.

카테터 장치(20, 120)의 말단 팽창가능한 요소의 길이는 도 4 및 도 16에 도시된 얇고 후방 슬라이딩가능한 또는 정적인 슬리브(50, 150)에 의해 덮히며, 이는 영상 지역화(imaging localization)를 위해 방사선 불투과성이다. 이 슬리브(50, 150)는 의사에 의해 외부에서 조작가능하고 직접적인 연속성을 가진다.

이 슬리브는 풍선 부분 또는 세그먼트로의 접근 포트 부근에 위치된다. 형광투시경 수단에 의해 말단의 카테터 장치(20, 120)의 위치를 확인한 후, 카테터 슬리브(50, 150)는 천천히 뒤로 당겨지고, 밀리미터 단위로 측정되는 일치하는 자(ruler)가 평행하게 노출되어, 치료하는 의사가 팽창되는 풍선의 길이와 치료될 혈관벽(40, 140)의 길이를 정밀하게 판정한다. 대안적으로 그리고 양호하게는, 지시기(21)는 도 32에 예시된 바와 같이 투여율을 선택적으로 정할 수 있도록 사용될 수 있다. 이는 특정 투여율, 치료 시간 및 주입되는 방사선 가스의 체적에 대해 확인을 위한 계산을 즉시 수행할 수 있게 한다.

제안된 방사성 가스는 감마 광자를 방출하여 최소한의 추가 비용으로 관계 의사가 누설을 조기에 검출하기 위해 치료 위치로부터 떨어진 모니터에 있는 종래의 감마 카메라와 컴퓨터(도시되지 않음)를 사용하여 침상옆에서 영상 및 세미-로그(semi-log) 계산이 수행될 수 있게 한다.

비록 관강 직경이 좁고 세션당 주입되는 방사성 가스의 전체 체적의 작은 분율만을 포함하지만, 슬리브(50, 150) 또는 외부 관강 벽층의 설계된 차폐 특성은 나머지 팽창하지 않은 카테터 길이에 걸쳐, 특히 선택된 동위체의 방출에너지가 정상적인 조직 또는 혈구에 노출되는 것을 최소화한다.

카테터 본체와 팽창 "모듈" 또는 풍선 사이의 진입 포털(entry portal) 및 컬럼의 간격을 가지며 파상으로 배치된 설계(interval and possibly staggered placement design)은 외부 슬리브 수축시 길이가 제어됨으로 인한 풍선 팽창 길이의 차단을 제어할 수 있다.

혈관내의 단거리요법을 위한 "ASP" 또는 유사한 카테터로 방사선 크세논 가스를 치료를 위해 적용하는 주요 이유 및 이익은 방사원으로부터 방출되는 방사선의 전체 투여량, 투여율, 깊이 분포를 정밀하게 결정할 수 있다는 것이다.

방사성 크세논133 가스와 보다 대중적으로 사용되지 않는 크세논 27 가스와 크립톤 85 및 테크네티움 화합물은 수년동안 널리 사용되어 왔으며 혈관을 통해 특정 장기로의 혈액 및 유체 유동율의 측정과 폐와 관련한 핵 진단 연구를 위한 의학적으로 인정된 방사선 레벨 내에서 비교적 안전한 것으로 확인되었다. 밀봉되지 않은 자유 가스 형태로 사용될 때, 불활성, 희 가스 특성은 본질적으로 특정 투여량 범위 내에서 상호작용 또는 오랫동안 장기에 축적되지 않고 환자의 신체를 통해 또는 실내에서 분자가 신속하게 확산될 수 있게 한다. 크세논의 비교적 낮은 에너지의 핵 방출을 신속한 배제하는 것은 폐를 통한 혈류로부터 신속히 재방출되어 이루어진다.

크세논은 매우 안정한 요소이어서 가압, 저장될 수 있고 매우 합리적인 비용 및 유용도로 입방 센티미터당 높은 밀리큐리 활성도로 될 수 있다.

크세논133은 베타 입자(101kev 평균; 364kev 최대)와, 최소한 두 개의 가용 광자(32 kev 48%; 81 kev 37%)를 모두 제공한다.

베타 입자는 조직 바로 부근 1 밀리미터일 때 우수한 초기 투여율 전달을 제공한다. 입자 영역은 조직의 1 밀리미터를 많이 초과하여 투과하지 않으므로, 말단의 정상적인 조직에 방사선이 과다하게 노출되지 않게 한다.

감마 광자 에너지와 그들의 붕괴 분율은 1 밀리미터에 대해 보조적인 투여량의 축적과 동맥벽과 인접한 조직의 부가적인 수 밀리미터에 대해 주 투여 전달량을 제공한다. 이 위치 너머의 감쇠되고 낮은 에너지의 광자의 대부분(high percent)은 일상적인 납 자켓을 착용하거나 치료되는 영역의 외면에 걸쳐 커버를 위치시켜 방사선으로부터 사람을 보호할 수 있게 한다. 더욱이 작은 필드 감마 카메라(field gamma camera)의 감도는 간단한 영상 모니터링과 투여량 평가를 동시에 제공한다.

크세논133은 cc당 10 mCi 내지 150 mCi의 농도 범위에서는 일주일 내에 상업적으로 입수가능하다, 또한, 현재 비용은 150mCi의 1회 투여량이 수백 달러 미만으로 추정된다. 물리적인 반감기가 5.2일이므로 단일 투여량만을 주문하여 일주일동안 하루에 몇 명의 환자를 치료하는데 사용될 수 있다. 또한 대부분의 핵 의학과 또는 방사선 종양과에서 구할 수 있는 일상적인 시설외에는 아무런 특수 장비, 저장기, 또는 전달 장치도 필요치 않다.

표준의 배기 후드 또는 부압실(negative pressure room)을 갖는 생체 내 및 생체 밖의 시설은 상기 크세논 가스를 밀봉된 방식으로 사용하기 위해 적절한 보호를 제공한다. 계량된 투여량은 한 사람에 의해 거의 모든 치료 위치로 안전하고 용이하게 이송될 수 있고 종래의 단거리요범에 대해 높은 에너지의 광자원에서 필요하듯이 특수하게 방사선으로부터 보호할 필요없이 한 사람에 의해 투여될 수 있다. 표준의 치료실에 부가되는 가장 고가의 부가물은 예비 안전 기구(backup safety mechanism)와 같이 간단한 부압 환기 시스템이다.

다양한 두께와 유연하고 투명하며 방사선 투과성 재료로 선택가능한 풍선 형상 및 설계는 위치 특정적이고, 공동 내 또는 유조직 내(intraparenchymal) 삽입 및 외부의 원점 및 위치로부터 국소화할 수 있게 한다. 도 17 내지 도 19는 뇌, 폐, 식도, 기관, 후부, 담즙 도관계, 결장 또는 직장, 위장계, 여성생식계, 또는 두부와 목을 포함할 수 있는 카테터 장치(20)의 다른 다양한 응용예를 예시한다.

상기 모두는 전체 조직이 바로 그리고 균질하게 개개의 조직에 순응하면서 팽창 및 투여율을 제어하는 동시에 방사성133 등의 자동유입을 최적화할 수 있다.

도 20, 도 21은 또 다른 실시예의 카테터 장치(320)를 설명하며, 이 카테터는 이 카테터가 혈관으로 삽입될 때 혈액의 이송을 위한 내부 관강(318; 벽(325)가짐)을 포함한다. 그 표면으로부터 카테터 관강(318)의 벽의 외부측(325′)의 중심으로 천이 금속 또는 금속 합금 화합물을 집적 및 층으로 코팅하는 것은 관강 내의 혈액을 방사선으로부터 보호하며, 목표에 전달되는 방사선 투여량을 향상시킨다. 티타늄, 텅스텐, 알루미늄, 게르마늄과 같은 천이 중금속 또는 보다 높은 밀도의 중금속 중의 하나가 추천된다. 이 합금은 실리콘을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "금속"은 순수 금속, 합금, 금속 합금 화합물을 포함한다.

도 20은 내부 관강 둘레로 연장하고, 방사성 유체로 팽창되어, 팽창된 풍선이 혈관(324)의 내벽과 접촉하는 풍선(322)을 도시한다. 관강 벽(325)은 중앙 카테터 장치(320)의 중공 내부 관강을 통해 순환하는 혈액으로 전달되는 투여량을 감쇠시킨다. 부가하여, 이 시스템은 베타 입자와 감마 광자로부터 관강 벽(325)으로 이동하는 증가된 부차적인 방사선, 브렘스트랄룽(Bremmstrahlung), 입사 산란(incidental scatter)을 생성한다. 그렇지 않으면 폐기될 이 에너지는 부차적인 저에너지 X선 광자를 생산하며, 이는 벽 표면(325′) 상의 금속 화합물로 이동하는 산란 각도 일치 또는 베타 입자의 속도를 늦춤으로 인해 2차적인 x선의 생성을 통해 목표 조직으로의 퇴적되는 에너지 투여량을 증가시킨다. 상기 입자는 일반적으로 조직으로부터 너무 멀거나 또는 목표 조직에 도달하기에 너무 적은 에너지를 갖는다고 고려되었다. 그러나, 이 부차적 x선(Bremmstralung Radiation)은 풍선 외벽을 통과하여 이동하며, 목표 조직에 수백 마이크로미터의 범위에 걸쳐 유용 방사선 투여량을 전달한다.

또 다른 카테터 장치(340)가 도 22 내지 도 24에 설명된다.

두 개의 대향하고 개별적인 반원형 풍선(352, 354)은 내부 관강의 외부 관강 벽(350)에 걸쳐 풍선 길이에 대해 말단이고 바로 인접하여 부착되고 서로 대향하는 지지용 여과기(362, 364; displacer)를 포함한다.

주입 포트 유닛(360)은 유체가 새지 않도록 풍선(352, 354) 사이에서의 방사성 유체 유동을 재유도할 수 있다. 그러므로, 한 풍선(352)은 팽창되고 치료제 투여량을 전달하면서, 대향하는 풍선(354)은 수축되어 있다. 지지용 여과기(362, 364)는 혈관 벽에 대해 병렬로 배치되어 혈액이 치료 위치 반대측의 공간을 통해 보다 용이하게 흐를 수 있게 한다.

합성 격막을 갖는 단일 유닛 주입 포트(360)는 유체가 새지 않고 누설이 되지 않는 것이다. 이 포트(360)는 양호하게는 뷔통 고무로 이루어져, 누설가능하게 적용되는 루어-로크(Luer-lock) 부가물을 경유하여 압력하에서 가스가 손실됨 없이 용이하게 바늘이 관통될 수 있다.

방사성 크세논 가스는 크세논을 용해가능하게 하기 위해 중성의 식염수 또는 지질 함유 용액 내에 부분적으로 용해될 수 있다. 그 다음 결과적인 재료는 풍선 시스템에 주입될 수 있다.

또한, 전달 장치 상에 배치, 부착 또는 위치되는 측정 지시기(21)의 선량측정 유닛은 LCD 또는 LED와 같은 전자식 디스플레이 패널일 수 있는 것으로 고려된다. 이 디스플레이 패널 지시기는 조직을 치료하기 위한 장치의 그 부분에 위치되는 전자식 방사선 센서 또는 검출기에 연결될 수 있다. 이러한 디스플레이 및 검출기는 상업적으로 입수가능하다.

또 다른 실시예의 카테터 장치(400)가 도 35에 예시되어 있다.

단일 혈관성형 스타일 풍선(401)은 카테터(400)의 말단 단부(404) 둘레에 장착된다. 전형적으로는 치료 바로전에 약간 부압이 걸리는, 이 풍선은 팽창 관강(402)을 통과해 이동하고 팽창 포트(403)에서 풍선으로 들어가는 방사성 유체로 팽창된다. 이 실시예에서, 팽창 관강(402)은 치료중에 카테터 내의 방사성 유체의 양을 최소화하기 위해 전형적인 풍선 카테터(400) 내의 관강보다 훨씬 작게 만들어진다. 이는 조작자와 환자의 건강한 조직에 방사선이 노출될 위험을 감소시키며, 또한 치료 위치에 원하는 선량측정을 하기 위해 필요한 고가의 방사원 재료의 양을 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다. 팽창관강(402)의 사이즈는 전형적으로 작은 관강을 형성하기 위해 요구되는 공구(tooling)에 의해 주로 제한되지만, 약 0.010″(0.025cm)직경으로 제한되지 않는다. 풍선(401)의 인접 및 말단 단부 근처에 위치되는 방사선 불투과성 표기(405, 412)는 조작자가 형광투시경을 사용하여 풍선(401)을 위치시키는 것을 보조한다. 텅스텐과 이리듐의 합금은 우수한 방사선 불투과성 재료를 이루지만, 거의 대부분의 생체적합성 및 방사선불투과성 재료가 사용될 수 있다. 상기 카테터(400)는 치료 위치에서 풍선(401)을 위치시키는 것을 보조하기 위해 그를 통해 와이어안내부(407)가 도입될 수 있는 제 2 관강(406)을 더 포함한다. 이 와이어안내 관강은 표준의 관상(coronary) 와이어안내부를 수용하기 위해 충분히 크다(전형적으로 0.020″(0.051cm)이상). 이 와이어안내부(407)는 카테터의 말단부(404)에서 오리피스(408)를 통해 카테터(400)를 나간다.

도 36 내지 도 41은 환자 및/또는 조작자를 의도된 풍선 방사원의 외측의 방사선으로부터 보호하기 위해 차폐를 제공하는 대안적인 방법을 예시한다.

도 36 내지 도 38은 도 35의 카테터 실시예의 단면도인 반면, 도 39 내지 도 41은제 2 대형 와이어안내 관강(406)이 없는 점을 제외하고는 도 35와 유사한 카테터 실시예의 단면도를 나타낸다. 도 36 및 도 39는 바륨, 텅스텐, 납, 탄탈륨, 티타늄, 창연, 금, 백금, 팔라듐, 로듐, 또는 유사한 다른 적절한 재료, 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 고밀도 차폐 물질이 적재된 카테터(400)를 예시한다. 20% 바륨 황산염의 첨가는 카테터의 완전성을 손상하지 않고 양호한 차폐특성과 우수한 방사선 불투과성을 제공한다.

더 많은 양의 차폐 물질은 풍선 재료와 카테터 사이의 결합을 파괴할 수 있다. 도 37 및 도 40은 이온 빔 증착(메사스츄세츠 베드포드 스파이어 코포레이션)과 같은 기술에 의해 카테터(400)의 외측 표면 상에 증착된 금속 이온의 층(410)의 부가물을 부가하여 차폐되는 카테터(400)를 예시한다. 도 38 및 도 41은 바륨 황산염과 같은 차폐 물질이 부가된 외부 슬리브 또는 안내 카테터(411)에 의해 차폐된 카테터(400)를 예시한다. 이러한 슬리브에는 접합이 적용되지 않으므로, 플라스틱에 첨가된 금속의 양은 풍선 카테터(400)에 첨가된 금속의 양보다 더 많을 수 있다. 차폐 슬리브(411)는 전체 길이의 카테터(노출된 풍선 부분 제외)를 포함하거나, 또는 전달 시스템을 취급하는 조작자를 보호하기 위해 신체 외측에 있는 카테터의 부분만에 사용될 수 있다.

도 42는 본 발명의 의학적 방사선 치료제 전달 장치(1400)의 부분적으로 절개된 평면도를 예시한다. 전달 장치(1400)는 방사선 전달 풍선 카테터(1422)로의 통로, 라인, 커넥터, 포트 또는 캐뉼러(1406, 1408, 1412, 1413, 1415, 1417 내지 1421, 1424)로 예시되는 바와 같이 상호연결되는 가스원 유리병 하우징(1403)과 같은 방사선 가스 유리병 인클로져와, 다중 위치 밸브(1409)와 같은 선택기 기구와, 가스-기밀성 주사기(1411)와 같은 가변체적 챔버를 기본적으로 포함한다. 상업적으로 입수가능한 유압 게이지(1414)는 예를 들어 공지된 커넥터(1418)를 사용하여 캐뉼러(1415, 1417) 사이에 위치된다. 다중 위치 밸브(1409)와, 양호하게는, 4웨이 밸브(1409)는 커넥터(1408, 1420), 캐뉼러(1415), 진공 라인 커넥터(1424) 사이에 상호연결된다. 밸브(1409)는 주 캐뉼러(1415)를 유리병 커넥터(1408), 카테터 커넥터(1420), 진공 라인 커넥터(1424)에 선택적으로 상호연결시키는 선택키 손잡이(1421)를 포함한다.

전달 장치(1400)는 챔버(1428) 내에서 상술한 연관된 라인, 커넥터, 포트 또는 캐뉼러와 함께 압력 게이지와 4웨이 밸브를 수용하기 위한 밸브 게이지 하우징(1427)을 포함한다. 안전을 위해, 부가적인 진공 라인(1425)이 챔버(1428) 내로부터 방사성 유체를 배출하기 위해 제 2 진공 라인(1426)에 부착될 수 있다. 주 진공 라인(1423)은 밸브(1409)를 경유해 방사성 유체를 배출하기 위해 다중 위치 또는 4웨이 밸브(1409)에 연결된다. 조작자와 환자에 부가적인 안전 조치를 제공하기 위해, 전달 장치의 외부 하우징은 방사원 물질에 의해 방출되는 베타 및 감마 입자로부터 차폐하기 위해 바륨, 텅스텐, 납, 탄탈륨, 티타늄, 창연, 금, 백금, 팔라듐, 로듐, 또는 유사한 다른 적절한 재료 중의 최소한 하나로 이루어지는 고밀도 재료를 또한 포함할 수 있다. 상기 차폐 물질은 플라스틱 하우징에 통합되거나 또는 상기 가스원 유리병 또는 전달 주사기를 감싸는 라이닝 또는 챔버를 포함할 수 있다.

전달 장치(1400)는 밸브 게이지 하우징(1427)에 부착되는 하우징(1403)과 같은 가스원 유리병 챔버 인클로져(1403)를 더 포함한다. 가스원 유리병 챔버 하우징(1403) 내에는 그 안에 가스원 유리병(1401)을 위치시키기 위한 가스원 유리병 챔버(1402)가 포함된다. 가스원 유리병 인클로져(1403)는 상기 가스 유리병을 챔버에 적재하게 하고 가스 누설을 방지하기 위해 인클로져(1403)를 밀봉하도록 작용하는 인클로징 수단(1404)을 포함한다. 챔버(1402)로 연장하는 공지된 관통 캐뉼러(1406)가 유리병 커넥터(1408)로부터 연장한다. 가스원 유리병(1401)은 챔버(1402) 내에 위치된다. 가스원 유리병은 풍선 전달 카테터(1406)와 같은 외부 기기(1422)로 전달하기 위해 그 안에 크세논133 가스와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 방사성 유체를 포함한다. 이 가스원 유리병(1401)은 챔버 내로 삽입되고 나사식 챔버 캡(1482)과 같은 가압 기구(1442)를 통해 관통 캐뉼러(1406)를 향해 밀려지며, 상기 나사식 챔버 캡은 가스 유리병 인클로져를 위한 인클로징 수단을 포함하고, 챔버(1402)에 대해 가스-기밀성 밀봉을 제공한다. 예시적인 실시예에서, 나사식 챔버 캡(1404)과 같은 가압 기구(1442)는 챔버로 나사체결된다. 가압 기구(1442)의 내면은 유리병(1401)과 접촉하여, 이 유리병이 전방으로 밀려 고정된 관통 캐뉼러(1406)와 접촉하게 한다. 관통 캐뉼러(1406)는 그 안에 담긴 방사성 유체와 유체 교통을 이루기 위해 가스원 유리병(1401)의 유리병 격막(1407)을 통해 연장한다. 가스원 유리병 격막(1407)은 유리병 챔버(1402)의 한 단부를 향해 전방으로 밀려 O링과 결합하여 가스-기밀성 밀봉을 유지한다. 어떠한 방사성 유체라도 유리병(1402)을 나가 챔버(1402)로 들어가면, 챔버(1402, 1428) 사이에서 연장하는 유체교통 채널(1429)은 제 2 진공 포트(1426)에 부착된 진공 라인(1425)이 그로부터 유체를 소기하게 한다.

전달 장치(1400)는 밸브-게이지 하우징(1427)에 연결되는 주사기 하우징(1416)을 또한 포함한다. 가스-기밀성 주사기(1411)는 주사기 하우징(1416) 내에 위치되고 게이지 캐뉼러(1417)를 가압하기 위해 연결된다

유체교통 체널(1430)은 주사기(1411)를 빠져나가는 모든 방사성 가스 또는 유체를 배출하기 위해 공기 공간(1432, 1436)과 교통한다.

주사기 하우징(1416)은 나사식 칼라(1441)에 의해 한 단부에서 닫히며, 여기에서 공지되어 있고 상업적으로 입수가능한 나사식 전진 기구(1438)가 핸들(1439)과 나사 해제 기구(1440)에 연결되어 있다. 전진 기구(1438) 주위의 개구(1437)는 빠져나간 방사성 유체를 배출하기 위해 주사기 하우징으로 공기가 인입되게 한다. 하우징의 다른 단부에는 주사기 플런져(1433)가 위치하는 주사기 배럴(1434)이 있다. 공지된 O링(1435)은 가스-기밀성 밀봉을 유지하기 위해 플런져의 인접 단부에 위치한다.

주사기 플런져(1433)는 다중 위치 밸브(1409)가 적절하게 위치되어 있을 때, 전달 카테터로부터의 공기 또는 방사성 유체와 같은 유체를 배출하기 위해 사용된다. 가스-기밀성 주사기(1411) 및 플런져(1433)는 다중 위치 밸브의 적절한 선택에 의해 가스원 유리병(1401), 진공 라인(1425) 또는 전달 카테터(1422)로의 및 이들로부터의 공기 또는 방사성 유체를 배출 및 복귀시키기 위해 사용된다.

방사선 치료체 전달 장치(1400)를 사용하는 방법은 방사원 유리병(1401)을 가스원 바이월 챔버(1402) 내에 위치시킨 다음 밀봉하는 것을 포함한다. 가스원 유리병(1401)은 유리병(1401)의 격막(1407)이 4웨이 밸브와 같은 다중 위치 밸브(1409)에 연결된 바늘 관통 캐뉼러(1406)에 의해 관통될 때가지 나사식 캡(1482)과 같은 가압 기구(1442)를 사용하여 전진한다. 이 단계는 장치(1400)를 실제 치료 위치에 가져가지 앞서 기술자 또는 보조원에 의해 이루어질 수 있다.

치료에 앞서, 이 장치는 풍선 카테터(1422)와 같은 방사선 전달 장치에 부착된다. 이 장치의 진공 라인 포트(1424, 1426)는 소기 시스템에 연결된다. 카테터(1422)와 통하는 카테터 통로(1419)가 선택되고 주사기(1411)의 플런져(1433)가 후퇴되어 장치에 부착된 풍선 카테터(1422)로부터 공기를 배출하여 치료가 개시된다. 그 다음에 다중 위치 밸브(1409)가 주 진공 라인(1423)으로 전환되고 주사기(1411)로부터의 공기가 상업적으로 입수가능한 방사성 가스 소기 유닛으로 배출된다. 그 다음 다중 위치 밸브(1409)는 통로(1406)와 가스원 유리병(1401)에 위치되고, 주사기(1411)는 방사성 가스가 적재된다. 환자를 치료하기 위해, 다중 위치 밸브(1409)는 카테터 통로(1419)에 위치되고, 주사기 플런져(1433)는 양호하게는 나사식 전진 기구(1438)를 사용하여 방사성 가스가 주사기(1411)로부터 카테터(1422)로 완전히 전달될 때까지 전진된다. 규정된 투여 기간 후에, 방사성 유체는 주사기(1411)로 배출된다. 그 다음 다중 위치 밸브(1409)는 통로(1406)와 가스원 유리병(1401)로 위치되고, 가스는 가스원 유리병로 복귀된다. 다중 위치 밸브(1409)는 시스템 내에 잔류하는 약간의 가스를 배출하기 위해 진공 라인(1423)으로 전환된다.

도 43은 도 42의 주입 장치(1400)의 부분적으로 절개된 단부의 전면도를 예시한다. 이 특정 도면은 이 특정 실시예에서 다중 위치 밸브(1409)의 아래측에 위치하는 주사기 포트(1412)에 부착되는 밸브 캐뉼러(1415)와 커넥터(1413)로의 게이지를 경유하는, 다중 위치 밸브(1409)와 압력 게이지(1414) 사이의 상호연결을 예시한다. 또한 주 진공라인 커넥터(1424)와 제 2 진공 라인 커넥터(1426)가 다중 위치 밸브(1409)와 밸브-압력 게이지 챔버(1428)에 대해 예시되어 있다.

도 44는 본 발명의 주입 장치(1400)의 제 2 실시예의 부분적으로 절개한 측면도이다. 이 장치는 부(-)압하에 유체를 가스 주사기(1411)로 인입하여 가스원 유리병(1401)로부터 크세논133 가스와 같은 방사성 유체를 추출한 다음, 예를 들어 도 1 내지 도 41에 예시한 바와 같이 전달 카테터(1422)와 같은 외부 기기로 주입하는 시스템을 포함한다. 안전을 위해, 상기 장치는 치료 후 장치 내에 잔류하는 또는 연결부 또는 밀봉부 중의 하나 주위 또는 이로부터 누설할 수 있는 모든 방사성 유체를 제거하는 공지된 소기 시스템에 부착될 수 있다. 방사성 유체 주입 장치의 구성요소는 방사선으로부터 사용자를 차폐하는 것을 돕는 외부 하우징(1452) 내에 집적될 수 있다.

방사성 유체원 유리병(1401)은 방사성 가스 유리병 인클로져(1403)의 나사식 유리병 챔버 캡(1482)을 제거하고 이 가스원 유리병(1401)을 가스원 유리병 챔버(1402) 내에 위치시켜 장치에 장착될 수 있다. 이 유리병이 챔버 내에 있을 때 플런져(1444)는 가스원 유리병의 하부 단부를 수용하는 캡에 슬라이딩가능하게 부착된다. 도 45에 단면도로 도시된 바와 같이, 플런져의 축(1456) 상의 체결용 핸들(1443)은 외부 핸들(1446)을 사용하여 플런져가 전진되게 하는 위치로 축(1456) 주위로 회전한다. 가스원 유리병(1401)은 관통 캐뉼러(1406)가 유리병의 격막(1407)을 관통할 때까지 가스원 유리병 챔버(1402) 내에서 전진된다. 관통 캐뉼러 또는 통로(1406)는 방사성 가스를 가스원 유리병(1401)로부터 풍선 카테터(1422)와 같은 외부 기기로 공급한다. 플런져의 축(1456) 둘레에 부착되는 스프링(1445)은 유리병을 제 위치에 유지하기 위해 가스원 유리병(1401)에 대해 장력을 제공한다. 관통 캐뉼러(1406)의 다른 실시예는 도 46에 예시된다. 이 실시예에서, 이 관통 캐뉼러는 전진하는 가스원 유리병을 압축하며, 덮개(1462; sheath)를 후방으로 밀고 캐뉼러의 노출된 팁이 유리병 격막을 뚫게 하는 부착된 스프링(1449)을 제 위치에 유지되는 플라스틱 덮개(1462)에 의해 보호된다.

도 44를 참조하여, 관통 캐뉼러(1406)와 격막(1407) 사이에서 누설하는 방사성 유체는 가스원 유리병 챔버(1402)로부터 표준 방사성 가스 소기 시스템에 부착되는 하나 이상의 진공 포트(1450)를 통해 끌어내어진다. 가스원 유리병(1401)이 관통 캐뉼러(1406)에 의해 뚫려진 후, 다중-위치 밸브(1409)는 가스원 유리병(1401)이 주사기(1411)와 같은 가스-기밀성 가변체적 챔버와 유체교통하도록 위치된다.

가스원 유리병(1401) 내의 방사성 유체는 주사기 플런져(1433)가 외부 핸들(1439)을 사용하여 후퇴될 때 가스 주사기(1411)를 들어간다. 플런져(1433)의 헤드(1472) 상의 이중 밀봉부는 플런져와 주사기 하우징(1416) 사이에서 공기 공간(1436)으로 유체가 누설되는 것을 방지한다. 공기 공간(1436)으로 누설하는 모든 유체는 진공 포트(1451)를 통해 표준의 외부 방사성 가스 소기 시스템으로 빨아내어진다. 예시된 실시예에서, 나사식 캡(1447)과 같은 인클로져 밀봉 기구(1447)는 주사기 챔버 하우징(1416)을 닫도록 사용된다. O링(1448)은 주사기 챔버 하우징(1416)과 나사식 캡(1447) 사이에 밀봉을 제공한다.

일단 가스-기밀성 주사기(1411)가 방사성 유체로 채워지면, 다중 위치 밸브(1409)는 가스-기밀성 주사기(1411)와 방사성 유체 전달 카테터(1422) 사이에 유체교통되도록 통로 또는 캐뉼러(1419)로 위치된다. 커넥터(1421)는 전달 카테터(1422)가 부착되는 주입 장치(1400)의 말단부에 위치된다. 예시된 실시예에서, 나사식 커플러(1475)는 또한 나사식인 커넥터(1421)에 부착된다. 카테터에 부착된 후 커플링 내에 생성되는 공기 공간(1474)은 외부로 나가는 진공 라인(1423)과 통하는 진공 채널(1473)과 유체교통한다. 치료는 목표 위치에 요법에 의한 방사선 투여량을 규정된 기간동안 제공하기 위해 주사기(1411) 내의 방사성 유체를 전달 카테터(1422)로 방출하는 것을 포함한다. 방사성 유체를 전달하는 동안, 압력 게이지(1414)는 주입 장치(1400)를 나가는 유체의 압력을 모니터링하는 것을 제공한다. 규정된 기간 후에, 주사기 플런져(1433)는 후퇴되고 방사성 유체는 주사기(1411)로 복귀한다. 그 다음 다중 위치 밸브(1409)는 가스원 유리병 위치로 전환되고 방사성 유체는 원래의 가스원 유리병(1401)로 방출된다. 마지막 단계는 시스템 내에 잔류하는 모든 방사성 유체를 빨아내기 위해 가스원 유리병(1401)과 관통 캐뉼러(1406)를 해제하는 것을 포함한다.

도 47은 방사성 유체를 가압하고 가스원 유리병(1401)로부터 이 유체를 방출하기 위한 제 2 주사기(1457)를 포함하는 주입 장치(1400)의 제 3 실시예의 측단면도를 도시한다. 다중 위치 밸브(1409)와 같은 선택기 기구는 통로 또는 캐뉼러(1406)를 경유해 일차 주사기(1411)와 같은 가스-기밀성 가변체적 챔버와 가스원 유리병 사이의 유체교통을 위해 위치된다. 불활성 가스를 담는 제 2 주사기(1457)는 가스원 유리병(1401)의 격막(1407)을 관통한 흡입구 캐뉼러(1454)를 경유해 가스원 유리병로 가스를 방출한다. 불활성 유체는 가스원 유리병 내측의 공간(1455)을 채우며 방사성 유체를 방출한 다음 부출구 관통 캐뉼러(1406)를 통해 일차 주사기로 가압된다. 그 다음 다중 위치 밸브(1409)는 일차 주사기(1411)와 전달 카테터(1422) 사이의 유체 교통을 위해 선택되고, 일차 주사기(1411)는 치료를 위해 전개된다.

가스가 일차 주사기로 다시 후퇴된 후, 다중 위치 밸브(1409)는 일차 주사기(1411)와 잔류 가스가 복귀되는 가스원 유리병(1401) 사이의 유체교통을 허용하도록 전환된다.

도 48은 캐뉼러가 유리병의 격막(1407)을 뚫도록 인클로져 챔버 내에서 유리병을 전진시키기 위해 가스원 유리병(1401)의 한 단부에서 가스 유리병 인클로져 공간(1402)을 가압하는 제 2 주사기(1457)를 포함하는 주입 장치(1400)의 제 4 실시예의 측단면도를 도시한다. 가스는 일차 주사기(1411)와 같은 가스-기밀성 가변체적 챔버로 인입되고 도 48의 실시예와 유사한 방식으로 카테터(1422)로 방출된다.

도 49는 유리병 인클로져(1403) 내에 담겨져 있는 가스원 유리병(1401)로부터 카테터(1422)로 방사성 유체를 가압 및 배출하는 주사기(1411)를 포함하는 주입 장치(1400)의 제 5 실시예의 부분적 측단면도를 도시한다. 압력 게이지(1414)는 주사기의 내부 공간(1460) 내에서 측정된 압력을 지시한다. 일차 주사기(1411) 내의 불활성 유체는 흡입구 캐뉼러(1454)와 같은 통로를 경유해 가스원 유리병로 방출되며, 배출구 캐뉼러(1406)를 통해 유리병을 나가는 방사성 유체를 카테터(1422)로 방출한다. 이 실시예에서, 힌지식 안전 걸쇠(1458)는 유리병이 전진하여, 격막(1407)이 캐뉼러(1406, 1454)에 의해 관통되는 곳인 인클로져(1403)의 하부 가스원 유리병 챔버(1402)를 들어가도록 슬라이딩가능한 하우징(1461)이 가스원 유리병을 담도록 수동으로 조작되어야 한다. 부가적인 안전 조치로서, 슬라이딩가능한 하우징 상의 탭(1476)은 치료중에 가스원 유리병(1401)을 전달 위치에 유지하기 위해 주 하우징 상의 걸림부(catch)와 결합한다.

또 다른 부가적인 또는 대안적인 안전 조치가 도 50에 예시된다. 진공 작동식 안전 걸쇠(1478)는 가스원 유리병 챔버(1402) 상의 진공이 안전 걸쇠(1478)를 전개하고 내향으로 당겨져 슬라이딩가능한 하우징(1461)과 가스원 유리병(1401)이 제위치로 전진하는 것을 허용할 때까지 상기 슬라이딩가능한 하우징(1461)이 전진하는 것을 방지한다. 주 진공 라인(1423)에 통하는 채널(1479)을 경유하여 가스원 유리병 챔버(1402) 내에 진공이 생성된다.

도 51은 상기 주입 장치(1400)의 제 6 실시예의 측 단면도를 예시한다. 이 실시예에서, 가스원 유리병(1401)은 나사식 캡(1482)으로 밀봉되는 가스 유리병 인클로져(1403) 내에 위치된다. 챔버 하우징(1403)은 장치 내에서 유리병으로부터 유체 챔버(1481)와 같은 가스-기밀성 가변체적 챔버로의 방사성 유체의 유동을 제어하는 다중 위치 밸브를 포함한다(encasing). 외부 손잡이(1483; external knob)는 밸브(1409)의 위치를 제어한다. 챔버 하우징(1403)과 캡(1482)은 주 하우징(1452) 내에서 방사성 유체를 담는 유체 챔버(1481)를 압축하고 배출구 챔버(1419)와 같은 통로를 통해 유체를 전달용 카테터(1422)로 배출하기 위한 플런져로서 작용한다.

Claims (10)

1. 방사성 가스 유리병 인클로져(1403)와, 방사성 가스를 외부 기기(1422)로 공급하기 위한 제 1 통로(1406)를 포함하는 방사성 가스 주입 장치(1400)에 있어서,

   가스-기밀성 가변체적 챔버(1411, 1452)와,

   상기 방사성 가스 유리병 인클로져(1403)와 상기 가스-기밀성 가변체적 챔버(1411) 중의 최소한 하나와 유체교통하는 제 2 통로(1415, 1417, 1419, 1454)와,

   상기 가스-기밀성 가변체적 챔버(1411), 상기 방사성 가스 유리병 인클로져(1403), 상기 제 1 통로(1406) 중의 최소한 하나를 가지며 상기 제 2 통로와 상호연결되는 선택기 기구(1409, 1461)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 가스 주입 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방사성 가스 유리병 인클로져(1403)는 가스-기밀성 방사성 가스 유리병 인클로져(1403 내지 1405, 1442 내지 1446, 1456 내지 1457, 1461)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 가스 주입 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 장치 및 방사성 가스 유리병 인클로져(1403)는 방사능 차폐 요소(1481)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 가스 주입 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 방사성 가스 유리병 인클로져(1403)는 가압 기구(1442 내지 1446, 1456 내지 1457, 1461)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 가스 주입 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   가스 유리병 가압 기구(1442)는 나사식 챔버 캡(1482), 플런져(1456), 제 2 불활성 유체 주사기(1457), 제 2 가압용 주사기(1457), 슬라이딩가능한 하우징(1461) 중의 최소한 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 가스 주입 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   제 1 및/또는 제 2 통로(1406)는 캐뉼러를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 가스 주입 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   가스-기밀성 가변체적 챔버(1411)는 주사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 가스 주입 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   선택기 기구(1410)는 다중 위치 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 가스 주입 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 장치(1400)는 제 2 통로(1454)에 연결되는 압력 게이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 가스 주입 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 장치(1400)는 최소한 하나의 진공 라인(1423, 1425)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 가스 주입 장치.