DE69924973T2

DE69924973T2 - Eingekapselte brachytherapie quellen mit niedriger energie

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Publication number: DE69924973T2
Application number: DE69924973T
Authority: DE
Inventors: Robert Burlington Robertson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2019-02-10
Also published as: AU2505899A; EP1054707B1; CN1198668C; JP2002502676A; US6099458A; WO1999040970A1; CA2261338A1; EP1054707A1; AU745288B2; DE69924973D1; CN1329512A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft die Brachytherapie, die ein Sondergebiet innerhalb des medizinischen Gebiets der Strahlenonkologie ist. Insbesondere betrifft sie die Gestaltungen der kleinen radioaktiven Quellen, die in der interstitiellen Brachytherapie verwendet werden.
Solche Quellen werden temporär oder dauerhaft in großer Nähe zu dem erkrankten Gewebe chirurgisch implantiert, um es einer Behandlung durch die Strahlenemissionen von den Quellen zu unterziehen. Üblicherweise umfasst eine Brachytherapie-Behandlungsmethode viele Quellen, die überall in der betroffenen Gewebemenge implantiert sind. (Beachte: Der Präfix Brachy in dem Wort Brachytherapie stammt von dem griechischen Wort brachys, was eng oder kurz bedeutet).
Interstitielle Brachytherapiequellen können von einem stabilen, einheitlichen Aufbau sein und gänzlich aus biokompatiblen Materialien zusammengesetzt sein, oder sie können aus radioaktiven und anderen Materialien zusammengesetzt sein, die innerhalb von biokompatiblen Kapseln oder Ummantelungen eingeschlossen sind. Äußerlich sind sie gewöhnlich Metallzylinder mit Abmessungen in den Bereichen: Länge 2 bis 5 Millimeter und Durchmesser 0,2 bis 1 Millimeter. Sie beruhen hinsichtlich ihrer Wirksamkeit auf Photonenstrahlung, d.h. Röntgenstrahlen und Gammastrahlen, die von bestimmten Radioisotopen emittiert werden. Die in jeder Quelle enthaltene Menge an Radioaktivität kann von 0,1 bis 100 Millicurie (mCi) (3,7 Megabecquerel (Mbq) bis 3,7 Gigabecquerel (Gbq)) variieren, liegt aber üblicherweise in dem Bereich 0,5 bis 10 Millicurie (18,5 Megabecquerel bis 0,37 Gigabecquerel).
Die Brachytherapie wird seit Anfang dieses Jahrhunderts praktiziert, beginnend kurz nach der Entdeckung des Radiums durch die Curies 1898. Im Laufe der Zeit wurden viele verschiedene Quellentypen entwickelt. Diese basierten auf Radioisotopen, die sich in ihren Halbwertszeiten und Emissionsenergien weit erstrecken, und entsprechend variierten die Herstellungsprozesse. In den letzen paar Jahrzehnten wurden die meisten Quellen durch Bestrahlen vorgeformter, fester, einheitlicher "Seeds" mit Neutronen in Kernreaktoren hergestellt. (Beachte: fertige interstitielle Brachytherapiequellen, die fertig zum Implantieren sind, werden oft Seeds genannt, aber hier wird das Wort Seed im Sinne eines vorgeformten, festen Substrats verwendet, welches noch in keiner Weise radioaktiv gemacht wurde oder in dem Prozess ist, bei dem es für Zwecke der Herstellung einer fertigen Brachytherapiequelle voll radioaktiv gemacht wird). Diese einfache und ökonomische Methode liefert ungekapselte radioaktive Quellen in Losgrößen in der Größenordnung von 10.000 Einheiten, die ohne weitere Verarbeitung gebrauchsfertig sind. Die häufigste dieser Art waren Iridium-192-Quellen, die aus Iridium-Platin-Legierungs-Seeds hergestellt werden. Diese werden im Allgemeinen als temporäre Implantate eingesetzt. Obwohl etwas rückläufig, da nun eingeschätzt wird, dass die Energien ihrer Emissionen höher sind als für viele Anwendungen wünschenswert, werden Iridium-192-Quellen noch immer in größten Anzahlen in der interstitiellen Brachytherapie verwendet.
Innerhalb der letzten zehn Jahre wurden andere Trends deutlich sichtbar. Es gibt große Präferenzen, bevorzugt Dauerimplantatquellen und Radioisotope zu entwickeln, die nur energiearme Photonenstrahlung emittieren und Halbwertszeiten in dem Bereich 10 bis 100 Tage haben. Die Hauptgründe für die Bewusstseinsveränderung sind: a) Dauerimplantate bringen nur eine einzige chirurgische Behandlung mit sich und führen wegen der kurzen Patientenaufenthalte ohne Verzögerungen oder Rückkehr zur Implantatentfernung zu niedrigeren Krankenhauskosten; b) niedrige Photonenenergien bedeuten weniger eindringende Energie, was zu einer geringeren Strahlenexposition von gesundem Gewebe, das die erkrankte Geweberegion umgibt, sowie sehr reduzierten Gesamtstrahlendosen für das Krankenhauspersonal führt; und c)Halbwertszeiten im dem Bereich 10 bis 100 Tage ermöglichen es, dass die richtige Menge an Strahlung bei einer Rate nahe des Optimums bezüglich des Therapieeffekts abgegeben wird.
Die beiden wichtigsten energiearmen Quellen in der kommerziellen Anwendung und die nun den gesamten Brachytherapiequellen-Markt in finanzieller Hinsicht dominieren, sind verkapselte Typen mit radioaktiven Inhalten, die innerhalb von geschweißten Titankapseln eingeschlossen sind. Ein Typ basiert auf dem Radioisotop Palladium-103 (Halbwertszeit 17 Tage) und der andere auf Jod-125 (Halbwertszeit 60 Tage). Von allen Radioisotopen erscheinen diese beiden mit Abstand die geeignetsten für interstitielle Brachytherapieanwendungen zu sein und sind wahrscheinlich nicht leicht zu ersetzen. Obwohl diese Quellentypen die Vorzüge besitzen, die für energiearme Quellen in dem vorhergehenden Absatz beschrieben sind, sind beide in anderen wichtigen Gesichtspunkten alles andere als ideal: a) beide sind viel teurer und physisch größer als die Quellen, die ersetzt werden; b) das Verkapselungsmaterial dämpft die energiearme Strahlungsleistung stark; und c) weil sie im Wesentlichen Quasi-Linienquellen (im Gegensatz zu theoretischen Linienquellen, die eine Länge, aber keine Dicke haben) sind und ihre Emissionen von niedriger Energie sind, sind ihre Strahlungsleistungsverteilungen anisotrop (d.h. es fehlt die Gleichheit in alle Richtungen), und das beeinflusst die Behandlungsplanung und das -ergebnis negativ. Diese Defizite haben ihre Ursache größtenteils in ihren Gestaltungen und Herstellungsverfahren.
Das Absondern und die Verkapselung von radioaktiven Materialien in kleinen Behältern für Brachytherapiezwecke werden in den U.S. Patenten Nr. 1,753,287; 3,351,049; 4,323,055; 4,702,228; 4,891,165; 4,994,013; 5,342,283 und 5,405,309 beschrieben. Mit Ausnahme des U.S. Patents Nr. 1,753,287 fassen diese Beschreibungen zusammengenommen die Technologien zusammen, die für die kommerzielle Massenproduktion von energiearmen Brachytherapiequellen basierend auf Palladium-103 und Jod-125 bis heute entwickelt wurden oder formell vorgesehen sind.
In Bezug auf die häufigeren energiearmen Brachytherapiequellen-Typen sind die Strukturen und die Anisotropiegrade in Kapitel 1 des Fachbuchs "Interstitial Brachytherapy – Physical, Biological and Clinical Considerations", Interstitial Collaborative Working Group, Raven Press, New York (1990), ISBN 0-88167-581-4 angegeben. Es wird gezeigt, dass die ausgegebenen Strahlungsflüsse, hervorgerufen durch Absorption der energiearmen Photonenstrahlungen innerhalb der Quellen selbst, an den Enden der Quellen stark abfallen. Viel von diesem Effekt hat seine Ursache in einem Merkmal aller realer Linienquellen. Anschaulich ist dieses Merkmal der längere durchschnittliche Weg durch das Substrat und/oder die Verkapselungsmaterialien, der durch die in Richtung der Enden von realen Linienquellen gerichteten Strahlung zurückgelegt werden muss.
In den Fällen von aktuell verfügbaren verkapselten energiearmen Brachytherapiequellen wird das Problem durch die Tatsache erschwert, dass die Quellen an den Enden geschweißt sind, wodurch sich die Kapselwände an diesen Stellen verdicken.
Es sollte beachtet werden, dass die Anisotropie der Strahlungsleistung im Allgemeinen kein Problem ist, soweit die Behandlung von Gewebe betroffen ist, das sehr nahe an einer energiearmen Brachytherapiequelle liegt. Bei kurzen Abständen von der Quelle in jeder Richtung, sagen wir weniger als eine Quellenlänge, wird ungeachtet der Anisotropie eine ausreichende Strahlendosis abgegeben. Jedoch schwächt sich der Strahlungsfluss mit dem Abstand von einer Quelle schnell ab, und die Anisotropie wird ein wichtiger Faktor weiter weg von einer implantierte Quelle, wo die abgegebene Strahlendosis berechnet ist, dass sie gerade für diese Quelle ausreicht, um beim Vernichten der behandelten Gewebemenge mitzuwirken. Das Problem wird weiter verkompliziert, wenn es, hervorgerufen durch Variationen bei dem Anisotropiegrad zwischen individuellen Quellen, große Unsicherheiten in den geplanten Behandlungsparametern und Unsicherheiten in der Orientierung von individuellen Quellen innerhalb einer Anordnung von Quellen gibt.
Das Problem der Anisotropie und der Beitrag dazu durch End-Schweißnähte und andere Arten von Verschlüssen wurde durch die Patentinhaber der U.S. Patente Nr. 3,351,049 und 4,323,055 in Bezug auf Jod-125-Quellen gewürdigt. Diese verwandten Offenbarungen sahen zylindrische Metallkapseln mit geschlossenen, gerundeten Enden vor, deren Wandungen an den Enden glatt und symmetrisch sind und die eine Dicke ähnlich wie die Seitenwände haben. Jedoch wurde dieser idealisierte Aufbau in der regelmäßigen Praxis niemals realisiert, wobei die Enden der Herstellungsquellen einfach durch dicke Schweißraupen verschlossen werden.
Ein gewisser Fortschritt auf dem Gebiet wurde in den U.S. Patenten Nr. 4,702,228 beziehungsweise 5,405,309 in Bezug auf Palladium-103-Quellen beschrieben. Diese verwandten Offenbarungen schlagen die Verwendung von Metallrohrkapseln mit lasergeschweißten Endkappen vor, wobei die Rohrwand- und die Endkappendicke ähnlich sind. Da man dünnwandige, geschweißte Endkappen hat, ist die Verteilung der Radioaktivität entlang der Länge nicht gleichmäßig, sondern ist etwas in Richtung der Enden ausgerichtet, was auch die Isotropie an den Enden begünstigen sollte. Aber wiederum ist eine gute Isotropie in diesen Quellen nicht erwiesen. Eine andere Kapsel, die mit dem Ziel einer verbesserten Quellenisotropie entworfen wurde, wird in dem U.S. Patent Nr. 4,891,165 beschrieben. Diese Offenbarung beschreibt zylindrische Metallkapseln, die durch Presspassen von zwei, drei oder vier fest ineinander passende Hülsen gebildet werden, jede mit einem offenen Ende und mit einem geschlossenen Ende, damit sie fertige Kapseln mit laminierten Wänden von im Wesentlichen rundum gleichmäßiger Dicke ergeben. Wie offenbart, wurden die Kapseln entworfen, damit sie flache geschlossene Enden haben und damit sie optional durch einen Klebstoff oder durch Schweißen abgedichtet werden. In der Praxis werden zwei Hülsen verwendet und die Gestaltung wurde modifiziert, damit sie gerundete Enden haben. Die Kapsel wird mit einem internen Jod-125-Substrat verwendet, das die Radioaktivität gleichmäßig entlang der Länge der Quelle verteilt, wie in dem U.S. Patent Nr. 4,994,013 beschrieben. Die modifizierte Gestaltung ist ein Mittel zum Erreichen einer im Wesentlichen zylindrischen Kapsel, die eine rundum gleichförmige Wandstärke hat, und damit sie gerundete, glatte, symmetrische, geschlossene Enden hat, wie ursprünglich in dem U.S. Patent Nr. 3,351,049 beschrieben. In der Praxis wird die Kapsel des U.S. Patents 4,891,165 durch Ausführen einer umlaufenden Schweißnaht nahe eines Endes, wo der Rand des ehemals offenen Endes des äußeren Zylinders an der Seitenwand des inneren Zylinders anliegt, verschlossen.
Eine in Medical Physics, Vol. 19, Nr. 4, Seiten 927–931 (1992) berichtete Studie zeigt, dass eine signifikante Verbesserung in der Isotropie mittels dieser Technologie erzielt wird, obwohl nicht klar ist, ob geschweißte oder nicht geschweißte Kapseln in der Studie verwendet wurden. Es gibt jedoch anerkannte Probleme mit dieser Technologie. Wegen des Fehlens einer Wärmesenke hinter dem Schweißbereich gibt es ein hohes Potential für ein ernstliches Schwächen oder sogar Perforieren der Kapselwand beim Ausführen der umlaufenden Schweißnaht. Ein anderes anerkanntes Problem infolge des Fehlens einer Wärmesenke hinter dem Schweißbereich ist die Aufheizung der internen radioaktiven Substrate, was zu Freisetzungen von volatilem radioaktiven Jod und Ausbrüchen während des Schweißens führt, bevor die Abdichtung fertig ist. Noch ein anderes anerkanntes Problem ist, dass die Schweißnaht nahe eines Endes der Quelle ist, was in gewissem Maß zu einer Quellenanisotropie wegen der Dämpfung der energiearmen Strahlung führt.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht neue Gestaltungen für radioaktive Quellen vor, die in erster Linie für die Implantation innerhalb des menschlichen Körpers für Zwecke der Brachytherapie bestimmt sind. Die Erfindung geht die Anisotropieprobleme an, die mit verkapselten, im Allgemeinen zylindrischen, energiearmen Quellen verbunden sind. Die neuen Gestaltungen erlauben bezüglich zurzeit kommerziell verfügbarer, ähnlicher Quellen einen höheren zu erreichenden Isotropiegrad der Strahlungsleistung. Dies wird durch Positionieren der sphärischen Substratkügelchen, welche das radioaktive Material nahe zu den dünnwandigen, abgerundeten Enden einer Quelle bringen, und durch Abdichten der Quelle mit einer Schweißnaht um den mittigen Umfang herum erreicht.
Insbesondere sieht die Erfindung eine metallverkapselte Brachytherapiequelle vor, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
Gemäß einem speziellen Aspekt der Erfindung weist der Stopfen einen langgestreckten Kreisring und einen Schwermetallkern innerhalb des Kreisrings auf. Auch besteht der Kreisring aus dem gleichen Material wie die äußere Metallkapsel.
Gemäß einem anderen speziellen Aspekt der Erfindung gibt es eine Mehrzahl von Substratpartikeln in jedem der Räume in den Endhülsen, bei denen die Radioaktivitätsintensität von dem äußeren Ende zu dem inneren Ende jedes Raumes abnimmt. In einer Ausführungsform gibt es zwei Substratpartikel in jedem der Räume in den Endhülsen, bei denen die Radioaktivität des äußeren Substratpartikels die doppelte Radioaktivität des inneren Substratpartikels ist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein umfassendes Ziel der Erfindung ist, sichere, wirksame, zylindrisch verkapselte, energiearme Brachytherapiequellen mit einer verbesserten Isotropie der Strahlungsleistung bezüglich zurzeit verfügbarer Quellen des gleichen allgemeinen Typs bereitzustellen.
Ein spezifisches Ziel der Erfindung ist, die Anisotropie durch starkes Ausrichten der Position der radioaktiven Komponenten in Richtung der Enden der Quellen anzugehen, wodurch die Strahlungsdämpfung kompensiert wird, die in den Kapselwänden von zurzeit verfügbaren Quellen auftritt.
Ein anderes spezifisches Ziel der Erfindung ist, für eine bessere Symmetrie der Strahlungsleistung und eine bessere Zuverlässigkeit der Kapselintegrität zu sorgen, indem für eine bessere Position für die Abdichtungsschweißnaht der Quellenkapseln bezüglich anderen Quellengestaltungen gesorgt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine ungeschweißte Quellenkapsel, die ohne Inhalte zusammengebaut ist.
2 zeigt ein Detail des Schweißgebietes der Kapsel von 1.
3 zeigt eine geschweißte Quelle, die vier radioaktive Substratkügelchen enthält.
4 zeigt eine geschweißte Quelle, die zwei radioaktive Substratkügelchen enthält.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kapselmaterialien Titan- und Platin-Iridium-Legierungsmetalle, die Substrate, die das radioaktive Material enthalten, sind sphärische Kügelchen, die aus einem Zeolith mit einem Bindemittel bestehen, und das Radioisotop ist entweder Palladium-103 oder Jod-125.
1 zeigt die zusammengebauten, aber ungeschweißten Komponenten der Metallkapsel. Die Kapsel besteht aus drei Teilen: zwei identischen Titan-Endhülsen 11 mit einem offenen Ende und einem geschlossenen, abgerundeten Ende; und einem zylindrischen Kreisring-Titan-Stopfen 12 mit einem konzentrischen Platin-Iridium-Legierungskern 13, auf dessen jeweiligen Enden die Endhülsen aufgepresst sind. Der Kreisring-Titan-Stopfen hat einen mittigen, umlaufenden Steg 14 mit einem Flachprofil. Der Steg 14 dient als ein Anschlag und als eine Ausrichtungshilfe bei der Befestigung der Endhülsen, und er stellt zusätzliches Titan an der Schweißstelle bereit.
2 ist eine vergrößerte Ansicht des Schweißgebietes der Quelle, die die Endhülsenwände 21 an den Steg 22 des Kreisringstopfens 23 angestoßen zeigen.
3 zeigt eine geschweißte Quelle mit vier Zeolithkügelchen-Substraten 31. Der radioaktive Bestandteil ist innerhalb der Quelle symmetrisch verteilt und ist durch eine chemische Verbindung oder eine physische Falle fest an den Zeolithkügelchen befestigt. Eine einzelne umlaufende Schweißnaht 32 wird ausgeführt, um die Endhülsen an dem Kreisring und miteinander zu befestigen, und um die fertige Quelle hermetisch abzudichten.
4 zeigt eine Quelle mit zwei Zeolithkügelchen-Substraten 41. Die Länge des Platin-Iridium-Legierungskerns 42 ist gewählt, um den freien Raum, der für die Bewegung der Zeolithkügelchen innerhalb der Kapsel verfügbar ist, abhängig davon zu begrenzen, ob zwei oder vier Zeolithkügelchen pro Quelle verwendet werden.
Der Titan-Kreisring 12, 23 schafft eine gute Stütze für die Schweißnaht und hilft so beim Vermeiden einer Kapselwandperforation während des Schweißprozesses. Der Titan-Kreisring 12, 23 und der Platin-Iridium-Legierungskern 13, 42 zusammen haben eine ausreichende Größe, um für eine Wärmesenke zu sorgen, um den Temperaturhub zu drosseln, den die radioaktiven Komponenten während des Schweißens der Quelle erfahren. Somit wird die Wahrscheinlichkeit einer Verflüchtigung und eines Ausbruchs von bestimmten Radioisotopen, wie zum Beispiel Jod-125 reduziert. Die Lage der Schweißnaht 32 minimiert die Auswirkung der Schweißnaht auf eine symmetrische und gleichförmige Strahlungsleistung, die durch Photonenabsorption in der Schweißraupe verursacht wird. Der schwere Platin-Iridium-Legierungskern 13, 42 des Kreisrings fungiert als ein geradliniger Röngenstrahl-Markierer zur Erkennung der Quelle und der Bestimmung ihrer Orientierung von außerhalb des Körpers nach der Implantation. Die gleichförmige Wandstärke der Kapsel und die satte Anlage der sphärischen Kügelchen-Substrate 31, 41 in den Endhülsen fördert die Symmetrie beziehungsweise die Stabilität der Strahlungsleistung. Die große Positionsausrichtung der Radioaktivität in Richtung der Enden der Kapsel fördert eine gute Isotropie bezüglich ähnlicher Quellen durch Kompensieren der Strahlungsdämpfung in der Kapselwand. Die Option von vier Substratkügelchen im Gegensatz zu zweien erlaubt eine Erhöhung in der Quellenstärke. Diese Option erlaubt auch Einstellungen im Grad der Strahlungsisotropie durch Verändern des Verhältnisses der Menge an Radioaktivität an dem inneren Paar von Kügelchen zu der Menge an dem äußeren Paar.
In der Sache der Abmessungen können die Quellen von den 3 und 4 in der Länge zwischen 3 und 10 Millimetern und im Durchmesser zwischen 0,5 und 1,5 Millimetern variieren. Die gleichmäßige Wandstärke der Endhülsen kann zwischen 0,02 und 0,2 Millimetern variieren. Die Abmessungen der anderen Komponenten sorgen für eine satte Anlage. Generell kann der Durchmesser der sphärischen Substrate zwischen 0,3 und 1,3 Millimetern variieren.
Zeolithe sind eine Klasse von kristallinen Molekularsieben, die natürlich vorkommen oder in Pulverform synthetisiert werden können. Sie sind thermisch stabile, anorganische Verbindungen, die ein offenes Aluminiumsilikatgerüst haben, das es ihnen ermöglicht, andere chemische Spezies innerhalb ihrer Strukturen aufzunehmen. Ihre relevanten Eigenschaften beinhalten: gute Wärme- und Strahlungsresistenz; Kationenaustauschvermögen vergleichbar mit organischen Harzen; gutes Vermögen für die Adsorption und Retention von verschiedenen radioaktiven Jod-Spezies, niedrige Dichte und durchschnittliche Ordnungszahl der elementaren Bestandteile bedeuten eine geringe Dämpfung von energiearmen Photonen; und mit einem Bindemittel können sie zu haltbaren Kügelchen oder sphärischen Kügelchen in geeigneten Größen geformt werden. Für eine umfassende Information über Zeolithe und ihre Anwendungen wird der Leser auf das Fachbuch "Zeolite Molecular Sieves" von Donald W. Breck, John Wiley and Sons Inc., New York (1974) verwiesen.
PROPHETISCHES BEISPIEL
Es ist beabsichtigt, einhundert Titan-verkapselte interstitielle Brachytherapiequellen herzustellen, von denen jede sechs Millicurie von der Palladium-103-Radioaktivität enthält. Das Palladium-103 in jeder Quelle ist zwischen vier Zeolithkügelchen-Substraten aufzuteilen, die wie folgt verteilt werden: zwei Millicurie an jedem äußeren Kügelchen und ein Millicurie an jedem inneren Kügelchen. Die Quellen müssen Abmessungen wie folgt haben: Länge 4,5 Millimeter; Durchmesser 0,8 Millimeter und Wandstärke der Endhülse 0,05 Millimeter.
Ein großes Los von Zeolithkügelchen des 4A-Typs mit Kügelchendurchmessern von 0,65 Millimetern wird vorab erworben. Große Lose von jedem der Kapselteile werden in den folgenden Abmessungen erworben: Endhülse, 2,2 Millimeter lang, 0,8 Millimeter Außendurchmesser, 0,05 Millimeter Wandstärke; und Titan/Platin-Iridium-Legierung-Kreisring-Stopfen, 1,7 Millimeter lang, 0,7 Millimeter Gehäusedurchmesser, 0,3 Millimeter Kerndurchmesser, Stegdurchmesser 0,75 Millimeter und Stegbreite 0,1 Millimeter. Die Kreisring-Stopfen werden dimensioniert, dass sie bequem in die Endhülsen passen, so dass sich die beiden Teile, wenn sie eingepresst werden, nicht leicht lösen.
Ein Unterlos von zumindest zweihundert der 4A-Zeolithkügelchen wird geeignet in eine wässrige Lösung von Palladium-103 in Ammoniumhydroxid bei einem ph-Wert von 10,5 eingetaucht und mit dieser vermischt, um gleichmäßig 2 Millicurie des Palladium-103 auf jedes Kügelchen zu laden. Die Kügelchen werden dann von der Lösung getrennt und gründlich in einem Trockenofen getrocknet, zuerst für 1 Stunde bei 110 Grad Celsius und dann für 1 Stunde bei 350 Grad Celsius. Ein anderes Unterlos von zumindest zweihundert der Zeolithkügelchen wird genommen und in gleicher Weise behandelt, um trockene Zeolithkügelchen, jede mit 1 Millicurie des Palladium-103 beladen, zu bilden.
Ein mit 2 Millicurie des Palladium-103 beladenes Zeolithkügelchen wird in jeder der zweihundert Endhülsen verteilt, die in einer vertikalen Orientierung mit den offenen Enden am höchsten gehalten werden. Dann wird ein mit 1 Millicurie des Palladium-103 beladenes Zeolithkügelchen in jeder der gleichen zweihundert Endhülsen verteilt, so dass ein 1 Millicurie-Kügelchen auf jedem 2-Millicurie-Kügelchen liegt. Dann wird ein Titan-Kreisring-Stopfen mit einem Platin-Iridium-Legierungskern fest in jedes der offenen Enden von einhundert der Endhülsen gepresst, in welche die Zeolithkügelchen verteilt wurden. Der angewandte Druck ist gerade ausreichend um sicherzustellen, dass der Umfang des vorher offenen Endes der Endhülse direkt an dem Steg-Anschlag des Kreisring-Stopfens anliegt. Die einhundert zugestopften Endhülsen werden dann umgekehrt und jede wird, wobei der Kreisring-Stopfen zuerst vorstößt, in eine der verbleibenden einhundert nicht zugestopften Endhülsen gepresst. Jede der einhundert zusammengebauten Quellen wird dann unter Argonatmosphäre lasergeschweißt, um eine hermetische Abdichtung um den Umfang herum zu schaffen, wo sich die vorher offenen Enden der beiden Endhülsen und der Steg des Kreisring- Stopfens treffen. Die Quellen sind dann vor der Versendung zu medizinischen Zentren bereit zur Oberflächenreinigung, Inspektion und Prüfung.
Andere biokompatible Materialien, wie zum Beispiel rostfreier Stahl, sind als Material für die Konstruktion der Quellenkapsel verwendbar. Andere Schwermetalle, wie zum Beispiel Gold, Silber, Tantal, Wolfram und die sechs Platinelemente, und Legierungen dieser Elemente sind anstelle der Platin-Iridium-Legierung als das Röntgenstrahl-Markierungsmaterial verwendbar. Andere Materialien, wie zum Beispiel Kohlenstoff, Aktivkohle und Ionenaustauscherharze in sphärischer Kügelchen- oder anderer Partikelform sind als Substratmaterialien für das Radioisotop verwendbar. Andere Radioisotope, wie zum Beispiel Cäsium-131, Samarium-145, Terbium-161 und Thulium-170 sind verwendbar.
Variationen in der Gestaltung könnten avanciert werden, um die mittige, umlaufende Schweißnaht und eine gleichartige Verteilung der Radioaktivität innerhalb einer gleichartig geformten Quelle zu erreichen.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es evident, dass viele Alternativen und Variationen dem Fachmann in Anbetracht der vorangehenden Beschreibung ersichtlich sind. Dementsprechend beabsichtigt die Erfindung, alle Alternativen und Variationen zu umfassen, die in den Bereich der angefügten Ansprüche fallen.

Claims

Metallverkapselte Brachytherapiequelle, aufweisend: einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt, der eine äußere Metallkapsel aufweist; und zumindest ein Substrat (31, 41), welches zumindest ein Radioisotop aufweist, welches innerhalb und an jedem Ende des zylindrischen Abschnitts angeordnet ist, wobei die äußere Metallkapsel zwei Metall-Endhülsen (11) aufweist, wobei jede entlang der Längsachse zu jeder der Endhülsen (11) ausgerichtet ist, die ein geschlossenes, von der Quelle nach außen gewandtes Ende und ein offenes, nach innen gewandtes Ende haben; gekennzeichnet dadurch, dass die Quelle zusätzlich einen langgezogenen Stopfen (12) aufweist, der innerhalb des zylindrischen Abschnitts angeordnet ist und die Längsachse definiert; das offene Ende jeder der Endhülsen (11) fest auf dem Stopfen (12) befestigt ist, um einen Raum an jedem Ende des zylindrischen Abschnitts zwischen dem Stopfen (12) und dem geschlossenen Ende zu definieren, wobei zumindest ein Substrat (31, 41) innerhalb jedes Raumes angeordnet ist; und wobei das offene Ende jeder der Endhülsen (11) an den Stopfen (12) geschweißt ist.
Quelle gemäß Anspruch 1, wobei beide offenen Enden mit dem Stopfen (12) durch eine einfache periphere Schweißnaht (32) verbunden sind.
Quelle gemäß Anspruch 1, wobei die geschlossenen Enden der Endhülsen (11) abgerundet sind.
Quelle gemäß Anspruch 1, wobei der Stopfen (12) einen langgestreckten Kreisring und einen Schwermetallkern innerhalb des Kreisrings aufweist.
Quelle gemäß Anspruch 4, wobei der Kreisring aus dem gleichen Metall wie die äußere Metallkapsel besteht.
Quelle gemäß Anspruch 1, wobei jede der zwei Endhülsen (11) gegen den Stopfen (12) durch eine oder mehrere Flachprofil-Schweißnähte (32) um den Umfang jeder der zwei Endhülsen (11) herum abgedichtet ist.
Quelle gemäß Anspruch 1, wobei jedes Substrat (31, 41) das daran gebundene Radioisotop an dem geschlossenen Ende jeder Endhülse (11) aufweist, so dass das Radioisotop symmetrisch innerhalb der Quelle verteilt ist, gleichmäßig zwischen den zwei Enden der Quelle aufgeteilt ist und mit einer starken Vorspannung in Richtung der Extreme der beiden Enden der Quelle positioniert ist.
Quelle gemäß Anspruch 4, wobei der Kreisring und die äußere Metallkapsel aus Titan oder einer Titanlegierung sind.
Quelle gemäß Anspruch 8, wobei der Kern aus einem Stoff besteht, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die Platin-Iridium-Legierungsmetall, Gold, Silber, Tantal, Wolfram, die sechs Platinelemente und Legierungen davon aufweist.
Quelle gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Räume ein Substrat (41) einer Zeolithkugel aufweist.
Quelle gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Räume zwei Substrate (31) von Zeolithkugeln aufweist.
Quelle gemäß Anspruch 1, wobei das Radioisotop Palladium-103 ist.
Quelle gemäß Anspruch 1, wobei das Radioisotop Jod-125 ist.
Quelle gemäß Anspruch 9, wobei der Kreisring einen mittigen umlaufenden Steg (14) mit einem Flachprofil aufweist, welcher (i) als ein Anschlag und als eine Ausrichthilfe, wenn die Endhülsen (11) befestigt werden, und (ii) zum Bereitstellen von zusätzlichem Titan während des Schweißens dient.
Quelle gemäß Anspruch 4, wobei der Kreisring aus dem gleichen Stoff ausgebildet ist wie die äußere Metallkapsel.
Quelle gemäß Anspruch 1, wobei es eine Mehrzahl von Substratpartikeln (31) in jedem der Räume in den Endhülsen (11) gibt, bei denen die Intensität der Radioaktivität vom äußeren Ende zum inneren Ende jedes Raumes hin abnimmt.
Quelle gemäß Anspruch 1, wobei es zwei Substratpartikel (31) in jedem der Räume in den Endhülsen (11) gibt, bei denen die Radioaktivität des äußeren Substratpartikels die doppelte Radioaktivität des inneren Substratpartikels ist.