SE523926C2 - Stentarrangemang - Google Patents

Description

30 ø n u e fo | u n ø a Q sv u ; o ø n; .' ' 523 926 2 första proximal röntgen-ogenomskinlig spiralkonfiguration och en andra distal röntgen-ogenomskinlig spiralkonfiguration håller och lokalisera: den vilket säkerställer placeringen av denna på kärnan och exakt visualisering via röntgen- radioaktiva strålningen på trådkärnan, därmed fluoroskopi.

Ett annat dokument US-A-5 782 742 visar en ballongkateter med en uppblåsbar ballong vilken på sig har en strålningskälla i form av en strål- ningsavgivande metallfolie såsom guld. Folien bestrålas, och ballongen placeras därefter vid ett behandlingsstålle i ett kärl och expanderas för att föra metallfolieskiktet i tät närhet med kärlväggen. I en annan utföringsform är strålningskällan i form av en dopning i ballongmaterialet. En ballong med ett PE eller PET fler- eller enkellager kan extruderas med natriumfosfat (monobasisk, dibasisk eller tribasisk) som fyllnad. Den fosfatfyllda ballongen kan placeras i en neutronstråle för att producera natriumfosfat P-32. Andra föreslagna strålningsavgivande källor är Y-90, Au-198, Ir-192 och Mo-99. Även ett tyskt dokument DE-Al 197 54 870 visar ett stent med ett utvidgningsbart perforerat rör som har ett överdrag som innehåller en biokompatibel bärare innehållande ett radioaktivt material som är P-32 eller Au-198 med en aktivitetsnivä av omkring l microcurie.

Slutligen visar US-A-5 730 698 ett expanderbart tillfälligt stentsystem innefattande en över trådballongen angioplastkateter. Angioplastkatetern har en proximal del som förblir utanför kroppen. Ett stentarrangemang är förskjutbart monterat på ballong-angioplastkatetern på ett koaxiellt sätt och har en proximal del såväl som en distal del där ett temporärt stent är placerat vid en distala delen. Systemet innefattar vidare ett strålningsskydd över stentarrangemanget. Patentet visar även ett förfarande för behandling av artärstenos med hjälp av stentsystemet.

Det finns åtskilliga problem runt denna typ av intravaskulär brakyterapi.

Dimensionema är små och en felplacering av strålningskällan med några få l5 20 25 30 . . . . .. n a n o a v n n c c n n o» nu millimeter eller mindre kan ge upphov till en mycket felaktig dosfördelning.

Vanligen måste strålningsdosen ges vid samma tillfälle som ballong- katetriseringen, dvs. innan man vet om strålningsterapi är nödvändig eller inte. Att arbeta med radioaktiva källor i katetriseringslaboratoriet ger också upphov till problem i logistiken. Vanligen är strålningsterapi komplicerad att upprepa eftersom en ny katetrisering måste utföras, som ökar risken för patienten och kostnader för behandlingen.

Det skulle vara fördelaktigt att separera ballongdilatationen följd av placering av stentet och avgivande av strålningsdosen. Strålningsterapin skall avges endast när det är kliniskt nödvändigt och det skall vara fördelaktigt att kunna upprepa strålningsterapin om nödvändigt. Inget av de aktuella dossystemen tillhandahåller sådana möjligheter.

SUMMERING Ett nytt förbättrat dosavgivningssystem, som kan tillhandahålla de önskade fördelarna presenteras här. Stentarrangemanget laddas med en stabil mål- nuklid som har ett stort infångningstvärsnitt för termiska neutroner. Denna nuklid inkorporeras lämpligen som en legering i stentet. När det finns ett kliniskt behov för strålningsterapi bestrålas stentet med termiska neutroner vilket ger upphov till joniserande strålning runt stentarrangemanget.

Koncentrationen av målnukliden och flödet av termiska neutroner bestämmer dostakten runt stentet. Eftersom strålningen påförs genom en yttre källa kan den avges vid vilken som helst tidpunkt efter inplaceringen av stentet och kan lätt upprepas.

Ett stentarrangemang i enlighet med den föreliggande uppfinningen fastställs genom det oberoende patentkravet 1 och ytterligare utförings- former fastställs av de beroende patentkraven 2 till 6. Ett förfarande för erhållande av uppbyggnadsmaterial för stentarrangmanget i enlighet med den föreliggande uppfinningen fastställs av det oberoende patentkravet 7 och ytterligare utföringsformer fastställs av de beroende patentkraven 8 till 9. l5 20 25 . . . . .. u u n a u o c u o o o ø n v Q n s: KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen tillsammans med ytterligare ändamål och fördelar med denna kan bäst förstås genom att hänvisa till följande beskrivning läst tillsammans med de medföljande ritningarna, i vilka: FIG. 1 är en illustration av en utföringsform av ett stentarrangemang, FIG. 2 är en kurva som illustrerar beräkning av KERMA-doshastigheten runt en punktkälla skapad genom bestrålning av 1 mg Gd-l57 med 108 termiska neutroner per sekund och cm2, samt FIG. 3 en kurva som illustrerar uppbyggnadszoner från olika mängder gamma- och röntgenstrålning.

DETALJERAD BESKRIVNING Strålningskällor som kan avge termiska neutroner av lämpligt antal har utvecklats för neutroninfångningsterapi med bor (BNCT, Boron Neutron Capture Therapy) och kommer att vara mycket enkla att tillämpa för denna typ av terapi. Andra källor som acceleratorer och radioaktiva källor som avger neutroner kan även vara tillämpliga om tillgängliga.

Den grundläggande iden i den föreliggande uppfinningen är att ladda ett stent med ett element som externt kan aktiveras genom termiska neutroner och omedelbart emitterar strålning runt stentarrangemanget. En viktig faktor är neutroninfängningstvärsnittet för aktivering av elementet. En andra faktor är den emitterade strålningskvaliteten och mängden av det ytterligare stabila nuklidelementet som kan inkorporeras i stentarrangmanget. Det finns åtskilliga möjliga nuklider som kan anses uppfylla dessa kriteria.

Nedan finns en lista över några stabila nuklider som har högt termiskt neutroninfångningstvärsnitt, och som skulle vara möjliga att använda. 10 15 20 25 30 Atom- element isvgd issgd 149Sm nsccj 1s1Eu 523 926 Tvärsnitt (bam) 254000 60900 40 140 20600 5900 ø u ~ ~ o: n o o o n u n Q u o o u u o- u: Detta skall jämföras med det termiska neutroninfångningstvärsnittet för stabila nuklider av möjliga basmaterial som kan användas som ett kompo- nentelement i en stentarrangemangstruktur: Atom- element 193 Au 59Co 4811 109 Ag 107 Ag 56Fe Tvärsnitt (bam) 98 20 7.8 4.5 3.0 2.6 Dessa metaller producerar emellertid även någon liten mängd joniserande strålning om de utsätts för tennisk neutronbestrålning. Bidraget absorberad dos från dessa reaktioner kan emellertid allmänt anses vara litet jämfört med den absorberade dosen orsakad av den tillförda nukliden. Denna extra dos från konstruktionsmaterialet är i samband med den föreliggande uppfinningen inte en nackdel men skall inte beaktas i den slutliga tillämpningen.

Som ett föredraget utföringsexempel kommer att diskuteras ett förbättrat stentsystem som använder gadolinium som en föredragen stabil nuklid.

Gadolinium är ett sällsynt metalliskt element, trivalent och ingår i gruppen sällsynta jordmetaller. Gadolinium har atomnumret 64 och en relativ atom- 10 20 25 30 _' ' 523 926 n o os: n o »n ou q g , | nu u o o u u. n . , u ., . nu n n c I u. n n »nu so: nu .n n nu on n n n. o u r u a nu ø n o a a o n u u u n nu nu o o e a . u Q n nu massa 157,25 och den oftast förekommande stabila nukliden noteras som Gd- 157.

Gadolinium är exceptionellt och i särklass i det att ha det största kända infångningstvärsnittet (254000 barn) för termiska neutroner. Mängden Gd-157 är 15,65 % och huvudstrålningen är högenergigamma.

Om en anrikat mål med N atomer av nukliden antas och ett neutronflöde av n termiska neutroner/ cm2 /s så erhåller vi antalet infångningar per sekund (Ac) som Ac = n -N - 2.54 - 10-9 En typisk vikt för ett stent kan vara av storleksordningen 40 mg. Mängden av den önskade nukliden som skall inkorporeras beror av många faktorer. Av illustrerande skäl görs endast en grov uppskattning här för gadolinium. Om 1 mg av Gd-157 antas (N = 3,8~1O18 atomer) och en neutrontakt av 108 n/ cm2/ s, då erhålls ett Ac = 9,7- 107 infångningar per sekund.

Detta kan betraktas som en radioaktiv källa med styrkan 9,7-107 Bq. Från redan känt gammaspektrum för Gd-157 är det möjligt att beräkna 1" -konstan- ten till 1,28 Gy/ h/ m2 och dostaktfördelningen från en punktkålla som innehåller 1 mg Gd-157 (Figur 1) i ett termiskt neutronfält av 108 n/ cm2/ s.

Dosen erhållen ur denna beräkning är inte den absorberade dosen utan reflekterar mera ett KERMA-värde. De emitterade gammaenergierna är relativt höga och av storleksordningen flera MeV. De kommer att ha uppbyggnads- zoner på flera mm som kommer att jämna ut dosen nära källan (figur 2) och kompenserar för kvadratlagsberoende vid de närmaste avstånden från stentarrangemanget. Detta kommer att betraktas som en fördel för denna teknik jämfört med andra som använder betakällor med hög energi eller gammakällor med låg energi med en försumbar uppbyggnadszon.

Enligt dessa grova beräkningar kan en adekvat dos avges inom till och med några få sekunder (< 10 sekunder vid en distribuerad källa). Dosbidraget från 20 25 30 v o c | :u neutronema själva, fördelad som en allmän bakgrund kommer då ge en dos långt under en biologiskt farlig nivå.

Dostakten i detta exempel kommer då vara omkring 1 Gy/ sekund i området närmast källan. Den önskade dosen kan då avges under 10-30 sekunder eller något mer (under ett par minuter) och källan är utsträckt för att erbjuda en större area liksom ett stent. Detta exempel indikerar endast att rimliga dostakter kan skapas med tekniskt uppnåeliga parametrar.

Motsvarande beräkningar i enlighet med ovanstående exempel kan också utföras för de andra listade möjliga atomelementen.

Ett stentarragemang i enlighet med Figur 1 är mycket passande för den föreliggande förbättringen genom tillverkning av metalltrådsnätet ur en legering eller bara en blandning som inbegriper från några få tiotal till några få hundratal mikrogram av den önskvärda nukliden. I en annan utföringsform tillverkas det grundläggande trådnätet som en ihåligt rör i vilket laddas elementet som skall användas för neutroninfångningsterapi (NCT). Även när trådnätet är integrerat med en ytterligare väv som bildar stentarrangemanget beläggs vidare det metalliska trådnätet själv lämpligen med ett biologiskt "vänligt" (biokompatibelt) material för att förhindra någon direkt kontakt mellan kroppsvävnad och trådnätsmetallen som innehåller den stabila nukliden, vilken fortfarande kan ses som en kontamination av trådnäts- metallmaterialet. Den ytterligare fördelen med stentarrangemanget i enlighet med den föreliggande uppñnningsmässiga förbättringen är den att detta kan hanteras utan någon speciell hänsyn avseende radioaktivitet eftersom det innehåller endast stabila nuklider. Ytterligare en vidare fördel är att, vid användning av till exempel Gd-157 som NCT-element, kommer arrangemanget endast producera gammastrålning när det är föremål för neutronbestrålning, eftersom livstiden för skapat aktivt gadolinium är mycket kort och kommer att Som redan noterat kommer trådnätets litet avklinga under mikrosekunder. huvudmetallbeståndsdel ha ett mycket infångningstvärsnitt för neutronbestrålningen, men kommer inte producera någon skadlig kvarvarande 10 20 ' 523 26 OOMO aktivitet. Bestrålningen som använder den föreliggande neutroninfängnings- terapin kommer endast att användas om det noteras en situation med restenos som ökar och kan upprepat användas om nödvändigt. Detta kan då användas för att undvika mer omfattande metoder som inbegriper åter- anordnande av ett existerande implanterad stentarrangemang eller måste man introducera ett nytt stentarrangemenag beroende på denna restenos. Det skall också noteras att även om stentarrangemanget enligt Figur 1 illustrerar en anordning för typisk användning i samband med koronardilatation, kan ett allmänt stentarrangemang enligt den föreliggande uppfmningen även användas i samband med vilken som helst subkutan (eller perkutan) terapi. t.ex. i samband med behandling av en tumör.

I ytterligare utföringsformer av det föreliggande stentarrangemanget varieras innehållet av den stabila nukliden längs stentets utsträckning för att erhålla en differentiering av strålningen skapad längs stentets utsträckning. Det kan vara fördelaktigt i vissa tillämpningar att skapa en större dos vid ändarna av ett stent där normalt en restenos kan förväntas vara mer uttalad.

Det kommer att inses av fackmannen att olika modifikationer och ändringar kan göras vid den föreliggande uppfinningen utan avvikelse från dess andemening och omfattning, vilket deñnieras genom de bifogade patentkraven.

Claims (9)

10 20 25 30 523 926 9 PATENTKRAV

1. Stentarrangemang för användning vid behandling av stenos, kännetecknat av att det är utformat för skapande av en mycket lokaliserad tillfällig joniserande strålning endast när sådan är nödvändig, genom att Stentarrangemanget innefattar en stentkropp gjord av ett material som inbegriper tillförda stabila atomelement som har ett stort neutron- infångningstvårsnitt, för skapande av sådan strålning runt ett implanterat stentarrangemang vid bestrålning med termiska neutroner, varvid sålunda skapad gammastrålning påverkar den omgivande vävnaden för att motverka restenos genom den tillfälligt avgivna strålningen.

2. Stentarrangemanget enligt krav 1, kännetecknat av att de tillförda atomelementen utgörs av gadolinium, 157Gd eller något av atomelementen 155Gd, 149Sm, 113Cd eller 151Eu för att införlivas i stentarrangemangets materialkropp.

3. Stentarrangemanget enligt krav 2, kännetecknat av att stent- arrangemanget utgör ett metalliskt trådnät, vilket trådnät innefattar en kärna inkluderande en liten mängd av de tillförda atomelementen som skall aktiveras i en neutronterapiprocess.

4. Stentarrangemanget enligt krav 2, kännetecknat av att stent- arrangemanget utgör ett metalliskt trådnät, vilket trådnät innefattar en legering eller en blandning inkluderande en liten mängd av de tillförda atom- elementen som skall aktiveras i en neutronterapiprocess.

5. Stentarrangemanget enligt krav 1, kännetecknat av att stent- materialkroppen vidare är belagd med ett biologiskt kompatibelt material för att förhindra någon direkt kontakt mellan kroppsvävnad och materialkroppen som innehåller den stabila nukliden.

6. Stentarrangemanget enligt krav 2, kânnetecknat av att mängden atomelement av en tillförd stabil nuklid varieras längs stentarrangemangets 10 20 ' ' 525 926 10 utsträckning för att variera den skapade strålningsdosen erhållen runt stentarrangemanget.

7. Förfarande för skapande av ett lämpligt initiellt material för tillverkning av ett stentarrangemang för neutroninfångningsterapi att användas vid behandling av stenos, kännetecknat av att före utformning av stentkroppen, introduceras ett material inbegripande tillförda stabila atomelement som har ett stort neutroninfångningstvärsnitt för skapande av en mycket lokaliserad tillfällig gammastrålning runt stentarrangemanget endast när det implanterade stentarrangemanget är föremål för en termisk neutronbestrålning.

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av att det initiella materialet innefattar introduktion av det stabila atomelementet gadolinium, 157Gd eller något av de metalliska elementen 155Gd, 149Sm, 113Cd eller 151Eu för att erhålla ett högt neutroninfångningstvärsnitt genom legering eller blandning med stentets materialkropp.

9. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av det ytterligare steget med fördelning av introducerade stabila atomelement med högt neutroninfång- ningstvärsnitt vid utformandet av stentkroppen för erhållande av en fördelad gammastrålning runt stentarrangemanget, när det implanterade stentarrange- manget är föremål för en termisk neutronbestrålning.