專利名稱：一種中子后裝治療裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及中子后裝治療裝置。
背景技術：
現(xiàn)有的中子后裝治療裝置包括主機、驅動機構、源繩、導源管、
屏蔽罐和中子源(252co，源繩一端與驅動機構連接，另一端與中子源
固定連接，驅動機構通過驅動源繩來驅動中子源在導源管內(nèi)運行，當 運行到置于人體內(nèi)的病灶旁邊的施源器時即進行中子放射治療。
后裝治療機采用組織間插植放療技術可以應用到人類顱內(nèi)腫瘤的 治療，但常規(guī)使用的伽瑪放射源治療效果不理想，尤其是對腦膠質瘤， 效果極其有限。
目前在全球范圍內(nèi)，腦膠質瘤至今也沒有療效很好的治療方法， 是當今醫(yī)學領域的一個世界難題。而膠質瘤在人類顱內(nèi)腫瘤中約占
46%,發(fā)病率為3 10/10萬，占全身惡性腫瘤的1% 3%，是神經(jīng)系 統(tǒng)發(fā)病率最高，惡性程度最高，治療效果最差的惡性腫瘤。目前常用 的治療方法如手術、化療、放療、免疫治療等，均未能明顯改善腦膠 質瘤患者的預后，手術加放化療的平均生存期僅為8 11個月，全世 界每年約有60萬患者死于惡性腦膠質瘤。

實用新型內(nèi)容
本實用新型提供一種中子后裝治療裝置，以解決現(xiàn)有普通后裝治 療裝置和其它單一治療手段無法對人類顱內(nèi)腫瘤尤其是腦膠質瘤進行 有效治療的問題。
為了解決以上技術問題，本實用新型采取的技術方案是 一種中子后裝治療裝置，包括中子治療主機、治療計劃模塊和治 療控制模塊，主機包括驅動機構、源繩、導源管、屏蔽罐和中子源， 源繩一端與驅動機構連接，另一端與中子源固定連接，驅動機構通過 驅動源繩來驅動中子源在導源管內(nèi)運行，其特征是，還包括立體定向
3輔助機構和導航輔助機構，所述中子治療主機送出的中子源在立體定 向輔助機構的定位和導航輔助機構的導航作用下采用組織間插植方 式，將中子源準確送入腦膠質瘤體內(nèi)，實施中子近距離放療。
還包括組織間熱療輔助機構，同時采用組織間熱療技術進行協(xié)同 和增敏，從而最大程度上殺滅膠質瘤，而同時對周圍正常組織損傷較 小。
還包括硼中子俘獲輔助治機構，以同步開展小級別的BNCT，利 用a粒子進一步殺傷腫瘤細胞。
所述組織間熱療輔助機構為射頻或微波加熱機構。 在采用了上述技術方案后，由于增加了立體定向輔助機構和導航 輔助機構，中子治療主機送出的中子源在立體定向輔助機構的定位和 導航輔助機構的導航作用下使用組織間插植方式，將中子源準確送入 腦膠質瘤體內(nèi)，實施中子近距離精確放療，大大提高了放療的精確性， 可用于人類顱內(nèi)腫瘤的放射治療，解決了現(xiàn)有中子后裝治療裝置因治 療精度差而無法對人類顱內(nèi)腫瘤進行中子放射治療的技術問題。另外, 由于增加了組織間熱療輔助機構和硼中子俘獲輔助治機構，進行協(xié)同 和增敏以及同步開展小級別的BNCT，利用a粒子進一步殺傷腫瘤細 胞，大大提高了治療效果。


圖1是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
一種中子后裝治療裝置，包括中子治療主機、治療計劃模塊、治 療控制模塊、立體定向輔助機構、導航輔助機構、組織間熱療輔助機 構和硼中子俘獲輔助治機構，主機包括驅動機構、源繩、導源管、屏 蔽罐和中子源，源繩一端與驅動機構連接，另一端與中子源固定連接， 驅動機構通過驅動源繩來驅動中子源在導源管內(nèi)運行，中子治療主機 送出的中子源在立體定向輔助機構的定位和導航輔助機構的導航作用 下采用組織間插植方式，將中子源準確送入腦膠質瘤體內(nèi)，實施中子 近距離放療；組織間熱療輔助機構同時采用組織間熱療技術進行協(xié)同 和增敏，從而最大程度上殺滅膠質瘤，而同時對周圍正常組織損傷較
4小；硼中子俘獲輔助治機構以同步開展小級別的BNCT，利用a粒子 進一步殺傷腫瘤細胞。組織間熱療輔助機構可以為射頻或微波加熱機 構，也可以是射頻和微波加熱機構的組合。
立體定向技術早已成功地應用于腦膠質瘤的臨床治療，目前，在 計算機技術和影像技術的推動下，立體定向技術獲得了許多重要的新 發(fā)展，其中與神經(jīng)導航技術的結合，對腦部腫瘤的手術治療有新的突 破。如北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科應用導航系統(tǒng)對顱內(nèi)不同部位、不同體 積大小的腫瘤病變進行三維立體定向及術中引導與監(jiān)測，自動確定手 術入路點，其定位精確度高達兩毫米左右。
近距離放療作為放射治療技術的一種模式，對于顱腦腫瘤(如膠 質瘤)通常采用組織間插植方式，將放射源直接置放在腫瘤體內(nèi)，通 過調整放射源方位和駐留時間，可以獲得比較理想的空間劑量分布， 即腫瘤體內(nèi)得到高劑量的照射，周圍鄰近的正常組織受量較低。因此， 從放射劑量學角度而言，近距離放療明顯優(yōu)于外照射放療。根據(jù)大量 文獻報告，膠質瘤的近距離放療獲得了相當肯定的療效。
本裝置借助目前已經(jīng)比較成熟的先進的立體定向和導航手術系 統(tǒng)，將^Cf中子源通過組織間插植技術進入腫瘤體內(nèi)，直接對膠質瘤 體實施近距離照射，這一方法不僅完全符合腫瘤放射學所要求的"盡 量提高腫瘤內(nèi)照射劑量，同時盡量降低正常組織受量"的治療原則， 而且，與常規(guī)的放射線相比，使用中子射線還具有以下獨特的放射生 物學特點
(1) 靶區(qū)內(nèi)劑量很高，而周圍正常組織由于射線迅速衰減而很低。 由于中子穿透能力較弱，因此隨著與中子源距離的增大，放射劑量在 靶區(qū)外迅速降落，形成了較大的靶區(qū)與正常組織劑量之比，使得靶區(qū) 內(nèi)劑量很高而靶區(qū)周圍的正常組織受量很低；
(2) 中子屬于高LET (傳能線密度)射線，對癌細胞殺傷力強， 沒有或很少有亞致死損傷修復，也沒有潛在致死性損傷修復，尤其對 休眠期癌細胞比例較大的膠質瘤可以產(chǎn)生一次致死的打擊效果，減少 了修復后快速增殖的可能性。
(3)中子的RBE (相對生物效應)較高(對腦組織約為5)，腫瘤 細胞的存活曲線肩區(qū)比X、 Y線小，因此相對常規(guī)放療射線而言，同 等放射劑量下產(chǎn)生的生物等效劑量高得多，對腫瘤組織的殺傷力大；
5(4) 中子的OER(氧增比)較小，即乏氧腫瘤細胞對中子抗性小， 這一點對于治療對常規(guī)射線(X射線、Y射線等)具有較強抗拒性的 的膠質瘤具有十分重要的臨床優(yōu)勢。
(5) 細胞增殖周期不同時相的細胞對中子放射敏感性差別較小， 有利于對腺癌或特殊病種癌細胞(如黑色素瘤和膠質瘤)的殺傷。
在腦立體定向一導航手術系統(tǒng)引導下將252Cf中子源插植送入腦 部病灶，利用中子射線的獨特治癌優(yōu)勢近距離治療膠質瘤，能夠對腫 瘤及腫瘤周邊可浸潤范圍提供較高的治療劑量，達到控制和治愈腫瘤 的目的，并能有效保護周圍正常組織和顱內(nèi)重要器官少受射線損傷， 控制在允許的劑量范圍之內(nèi)。
本發(fā)明還將射頻或微波熱療技術與腦立體定向一一導航技術完美 結合，充分利用熱療的協(xié)同與增敏作用。
熱療也是治療腫瘤的有效手段，它采用物理方法(主要是電磁波加 熱)對人體組織升溫加熱，達到殺滅腫瘤細胞的溫度，從而治療惡性 腫瘤。其主要機理腫瘤組織由于在組織解剖學上的缺陷，供血不足、 缺氧、偏酸、耐熱性能差，腫瘤內(nèi)血流量僅為周圍正常組織的2 15%。 當電磁波能量(如微波或射頻)被人體組織吸收轉變成熱能而使組織 溫度升高時，正常組織可通過有效的血液循環(huán)散熱，而腫瘤組織因血 循環(huán)差，升溫后無法及時散熱，以致腫瘤內(nèi)溫度升高可超出正常組織
5 9°c，甚至達到io irc，且維持較長時間。研究表明，當腫瘤細
胞升溫超過42'C，時間持續(xù)超過60min,將嚴重破壞細胞膜功能，抑 制DNA、 RNA和蛋白質的合成，促使細胞溶酶體活性升高，加速細胞的 破壞直至凋亡。因此，利用電磁波對腫瘤組織的選擇性加熱作用，可 以達到既殺滅腫瘤細胞又不損傷正常組織的目的。這是熱療有別于放 療的獨特優(yōu)點。
同時，大量臨床試驗與醫(yī)學實驗證明，熱療與放療聯(lián)合治療腫瘤， 其療效比單純使用其中一種療法要好得多，其主要機理如下
(1) 放療對腫瘤外圍富氧的腫瘤細胞的殺傷作用強，而對腫瘤中心 的乏氧細胞作用較弱，因而放療后腫瘤常在中心復發(fā)。而恰好乏氧細 胞對熱療比較敏感，因此，從氧效應角度，熱療與放療正好互為補充;
(2) 放療對M期細胞的殺滅作用最大，而S期細胞對放療最為抗 拒，但對熱療十分敏感，因此，對周期不同時相的細胞，熱療與放療互為補充，相輔相成；
(3) 熱療通過干擾細胞亞致死損傷或潛在致死損傷的修復來增強 放療效應；
(4) 放療前熱療，使腫瘤組織局部升溫，會造成腫瘤周圍組織供血 的改善和腫瘤組織內(nèi)氧原子的釋放。伴隨氧濃度的增加，增強了腫瘤 細胞對放射線的敏感性。
采用熱療與放療聯(lián)合實施，既充分發(fā)揮了兩種方法的優(yōu)勢，又能取 得互補、協(xié)同與增敏的效果，顯著地提高了治療效果，同時還能明顯 降低治療所需的放射劑量，這一點對減少放療并發(fā)癥十分有利。
對于腦膠質瘤，由于其病灶位置的特殊性，熱療法一般采用將成 對的射頻電極(不銹鋼針)平行插入腫瘤組織，緊貼病灶部位，直接 照射癌變組織，使之升溫至42t以上而被殺死；對上述部位腫瘤，我
們采用的252Cf中子插植放療法主要采用遙控后裝方式，先插入空心鋼 針(施源針管)，然后用機械引導252Cf中子源送入，貼近病灶部位，
實施近距離照射，使輻射劑量主要授與癌變組織，周圍正常組織損傷 較小。因此，對于腦膠質瘤，采用組織間熱療合并組織間插植放療無 疑是十分理想的治療方法，其療效比單純使用組織間熱療或單純使用 組織間放療要好。
由于252Cf中子源發(fā)出的快中子在腫瘤組織內(nèi)傳遞能量后，有相當
一部分減慢為熱中子，因此，本發(fā)明還可用于幵展一種新型的治癌方
法——硼中子俘獲治療(Boron Neutron Capture Therapy,簡稱(BNCT)。
BNCT通過發(fā)生在腫瘤細胞內(nèi)的原子核反應來摧毀癌細胞，是一種 雙模式的治療方法。其具體實施過程先給病人注射一種含硼的特殊 化合物，這種化合物與癌細胞有很強的親和力，進入人體后，迅速濃 聚于腫瘤細胞內(nèi)，而在其它正常組織內(nèi)分布很少。這時，用一束熱中 子射線進行照射，這種射線對人體的損傷不大，但中子射線與進入腫 瘤細胞內(nèi)的硼(主要是^B)發(fā)生核反應，釋放出一種殺傷力極強的(x 射線。由于a射線的射程很短，只有一個腫瘤細胞的長度，所以，只 殺死腫瘤細胞，不損傷周圍的組織。這種有選擇性地只殺死腫瘤細胞， 而不損傷正常組織的技術，就稱為硼中子俘獲治療方法(簡稱BNCT)。
7硼中子俘獲治療的原理，可以用以中子轟擊硼的同位素1QB的原
子核來說明
<formula>formula see original document page 8</formula>
^B轉變?yōu)閕i，產(chǎn)生一個動能為1.47MeV的a粒子，同時發(fā)射一 個能量為0.477MeV的光子。
在天然硼中，1QB的豐度占19.8%。 ^B俘獲中子(尤其是熱中子) 的本領(反應截面)很大，比構成人體的主要元素的原子核&、 12C、 14N、 160分別高U6xl04、 1.13x106、 2.12xl03、 2.13乂107倍。
上述核反應如果發(fā)生在腫瘤細胞內(nèi)，由于a粒子射程較短(通常 僅為幾十個um，與人體細胞尺寸差不多)，反沖核^i能量較低，都 幾乎跑不出細胞，因此，它們的動能全部沉積在細胞中，a粒子是高 LET射線，能引起細胞內(nèi)分子的致密電離和激發(fā)，產(chǎn)生數(shù)以萬計的離 子對，足以將腫瘤細胞殺死。為了只殺滅腫瘤細胞而不殺傷正常細胞， 人們將1()B結合到親腫瘤藥物中制成含硼藥物(如流基十二硼烷二鈉 鹽)，然后將該藥物注入腫瘤患者體內(nèi)后，由于其特有的親腫瘤性質， 會自動濃集到腫瘤病灶內(nèi)。此時，將熱中子束照射已經(jīng)注射含硼藥物 的腫瘤病灶時，腫瘤細胞因富集了含硼藥物，會發(fā)生上述的硼中子俘 獲反應而被殺死；正常細胞因攝取含硼藥物較少，上述硼中子俘獲反 應一般不會發(fā)生(或受到的劑量較少)，因而不會被殺死。這樣就形 成了治療過程中的一種自動選擇機制，這一點對形狀復雜的腦膠質瘤 病灶尤其有效)。
由于這種治療方法集藥物的腫瘤特異性、中子的高穿透本領和核 反應產(chǎn)物對癌細胞的強殺傷力等諸多優(yōu)點于一體，可望在殺死癌細胞 的同時，保護正常細胞不受過度的照射，因而是一種十分理想的腫瘤 治療技術。
美國于1994年開始硼中子俘獲治療的臨床試驗，目前己進入了 第二期臨床試驗。歐共體1987年組織了一個聯(lián)合公關組，由歐共體 國家的40個研究中心組織了一批一流的研究成員，從歐共體醫(yī)療保 健計劃直接得到財政支持，建立了研究中心，現(xiàn)在也己進入臨床階段。 此外，全世界還有澳大利亞、芬蘭、瑞典等30多個國家和地區(qū)廣泛 地開展了硼中子俘獲治療的理論和臨床研宄。
雖然BNCT原理簡單，但是至今仍難以在醫(yī)院推廣應用，也一直未有成型產(chǎn)品進入國際醫(yī)療市場，原因在于幵展硼中子俘獲治療所需
的高通量熱中子源(通常要求不低于109中子/厘米2/秒)難以獲得。 放射性核素中子源(如^Po-Be、 ^Pu-Be等)由于中子產(chǎn)額較底，難 以產(chǎn)生臨床治療所需的高通量熱中子束；^Cf作為比較理想的一種同 位素中子源，己經(jīng)被廣泛用于放射治療，雖然其熱中子產(chǎn)額與反應堆 或加速器產(chǎn)生的熱中子通量相比低2 3個數(shù)量級以上，但小級別 BNCT的仍然會產(chǎn)生一定的輔助治療效果。
BNCT是當前腫瘤放療研究的一大熱點，被視為21世紀即將興起 的腫瘤放射治療新技術。它主要應用a粒子("He核)進行放射治療。 作為高LET射線之一的a粒子，其氧增比OER極低，即a粒子殺滅癌 細胞基本不需要氧的參與，所以，缺氧癌細胞對a粒子同樣敏感；另 外，a粒子的相對生物效應系數(shù)RBE比光子射線高數(shù)倍，即在同等劑 量作用下，a粒子對癌細胞的殺傷力要比光子射線強數(shù)倍。因此，利 用BNCT產(chǎn)生a粒子治療腦膠質瘤，同樣具有獨特的治療優(yōu)勢。
本項目計劃將252Cf中子近距離治療與BNCT相結合治療腦膠質 瘤，將中子射線和a射線同時作用于膠質瘤組織，可望產(chǎn)生良好的協(xié) 同治療效果。
綜上所述，本發(fā)明是一種新型的放療與熱療綜合技術，它借助腦 立體定向一導航技術，使用組織間插植方式，將252Cf中子源準確送入 腦膠質瘤體內(nèi)，實施中子近距離放療，同時采用組織間熱療技術進行 協(xié)同和增敏，并可同步開展小級別的BNCT，利用a粒子進一步殺傷 腫瘤細胞，從而最大程度上殺滅膠質瘤，而同時對周圍正常組織損傷 較小，有希望、也有潛力成為治療腦膠質瘤的一項新技術。
權利要求1、一種中子后裝治療裝置，包括中子治療主機、治療計劃模塊和治療控制模塊，主機包括驅動機構、源繩、源繩運行管道、屏蔽罐和中子源，源繩一端與驅動機構連接，另一端與中子源固定連接，驅動機構通過驅動源繩來驅動中子源在源繩運行管道內(nèi)運行，其特征是，還包括用于立體定位的立體定向立體定向輔助機構和用于導航的導航輔助機構。
2、 如權利要求l所述的中子后裝治療裝置，其特征是，還包括起熱療作用 的組織間熱療輔助機構。
3、 如權利要求1或2所述的治療裝置，其特征是，還包括能發(fā)射出a粒子的硼中子俘獲輔助治機構。
4、 如權利要求2所述的中子后裝治療裝置，其特征是，所述組織間熱療輔 助機構為射頻或微波加熱機構。
專利摘要本實用新型涉及中子后裝治療裝置，它借助腦立體定向——導航技術，使用組織間插植方式，將²⁵²Cf中子源準確送入腦膠質瘤體內(nèi)，實施中子近距離放療，同時采用組織間熱療技術(射頻或微波)進行協(xié)同和增敏，并可開展小級別的硼中子俘獲治療(BNCT)，利用α粒子進一步殺傷腫瘤細胞，從而最大程度上殺滅腦膠質瘤，而同時對周圍正常組織損傷較小。
文檔編號A61N5/10GK201324447SQ200820213638
公開日2009年10月14日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權日2008年11月21日
發(fā)明者徐曉春 申請人:深圳市尊瑞科技有限公司