液体放射源后装治疗装置 技术领域：
本发明涉及一种肿瘤近距离内放射治疗装置，特别涉及一种通过在人体空腔器官插入各种形状气囊导管，并采用液体状态微型放射源灌注进入导管气囊的肿瘤近距离内放射治疗装置，这种装置可以有效地应用于人体内放射治疗各类肿瘤。
背景技术：
肿瘤近距离内放射治疗是一种在人体内部对肿瘤进行近距离内放射的治疗方法，应用于医学临床领域，尤其对于空腔脏器的恶性肿瘤具有良好疗效。目前临床医学对肿瘤病人进行近距离内放射治疗通常采用后装治疗机，首先在体内插入施源器，然后用模拟放射源在钢丝绳的引导下探测管腔是否通畅，在试验证明管腔通畅后，插入真实放射源在病灶部位的施源器内，进行内放射治疗。中国专利871042821中所述的方法就是这样。有人提出改进的方法，用一根带有放射性物质的钢丝绳，即可解决管道通畅性检查及治疗的目的，中国专利91105575介绍的方法旨在达到上述目的，对病人放疗前先将一根管道插入人体病灶部位，然后用源未端驱动装置将钢丝绳的未端通过管道送到人体病灶部位，如果管道未受阻，说明管道通畅，这时再将钢丝绳的带有放射性物质的前端通过管道送到人体部位进行治疗。
目前临床医学普遍采用的后装放射治疗装置均采用上述原理，即将固体状微型放射源固定在钢丝绳前端，钢丝绳及微型放射源平时被卷在后装放射治疗装置内，在治疗时采用步进电机控制，逐步通过送出钢丝绳至已放置在病灶部位的施源器内，通过施源器对肿瘤病灶进行治疗。
国际后装治疗机三大著名品牌“Nucletron HDR Afterloader System”(荷兰核通公司“核通高放射率后装系统”)，“Varian HDR Afterloader System”(美国维里安分司“高放射率后装系统”)，以及“GammaMed HDR AfferloadSystem”(美国伽玛医学公司“高放射率后装系统”)的产品全部采用上述原理及结构。
采用钢丝绳作为导引工具，携带微型放射源到达肿瘤病灶部位已经置放的施源器内，这种传统标准模式由于钢丝绳粗、硬、弯曲度小、柔软性差，因此不能进入人体深部器官的病灶，而且上述组合需先在病灶部位插入施源器，再用模拟放射源试验通畅程度，最后插入真实放射源，程序复杂，病人忍受痛苦较大，同时，上述装置结构复杂，采用大量机械电子装置引导、传动、控制钢丝绳运动，不仅经常出现误差，并且操作时间长，价格昂贵，不易推广。
发明内容：
本发明的任务是提出一种新型的微型放射源在管道内输送方式，克服上述采用钢丝绳导引传输微型放射源而导致的设备笨重、昂贵、操作程序复杂、操作时间长、放置在病灶部位施源器体积大、置放在病人体内管道粗大、僵硬、造成病人痛苦，也不能进入深部脏器的缺陷。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案，其特征是，采用前端带有各种形状气囊地导管置于人体内肿瘤病灶周围，通过在气囊内充气膨胀固定气囊在病灶周围位置以代替施源器，将微型放射源微粒粉碎成细粉微粒混合在生理盐水内，通过在导管内加压灌注混合放射源细粉微粒的液体状放射源进入气囊内，导管前端的橡胶部份内加入纳米强磁粉，在液体状态放射源灌注至纳米磁粉橡胶头周围，这时启动放置在病灶体表投射点的电磁线圈产生体内磁场，纳米磁粉的超顺磁性特性使纳米磁粉橡胶头产生强磁性，将细粉状放射源微粒吸引在导管前端纳米磁粉橡胶头周围，可以按照医生制订的内放射治疗计划治疗病人，近距离内放射治疗结束后，关闭体外电磁线圈电源，撤除体内磁场，细粉状放射源微粒混合入生理盐水内，启动电动注射泵，抽回导管气囊内的液体状放射源，回到采用金属壁屏蔽的贮存液体放射源的贮源器内，启动贮源器底部的电磁线圈，产生内部磁场，细粉状放射源微粒被吸附在贮源器底部，抽出气囊内气体，气囊萎缩，顺利从体内抽出导管，完成治疗过程。
本发明的技术特征是，在后装治疗装置中采用液体状态的微型放射源，所采用的属于人工同位素放射源，可以是低剂量率(Low dose rate LDR)的人工同位素放射源，例如125I，103pd或198Au，也可以采用高剂量率(High dose rate，HDR)微型放射源，例如192Ir等，所采用的微型放射源被加工成细粉状态，约100目～200目，可以悬浮在液体中，所采用的液体是生理盐水，用来稀释微型放射源细粉，微型放射源加工变成可悬浮在液体中细粉的加工方法可以采用机械式粉碎和球磨工艺，也可以采用其他已知的物理或化学方式。
本发明的技术特征是，在后装治疗装置中采用导管内液体灌注方式驱动悬浮在生理盐水内的细粉状微型放射源抵达导管前端的靶目标位置，而液体灌注输送管道，采用与导管前端液体囊壁相交通的管道，经该管道，混合有微型放射源细粉的液体由电动注射泵驱动至导管前端的液体囊腔内，液体囊壁由内、外两层组成，由牢固、无毒、有弹性、与人体组织相溶性良好的医用等级硅橡胶制备，液体灌注管道采用同样材料制备，紧密贴附在导管壁外管壁表面，加大压力，才能使其与导管外管壁分离，产生腔隙，并灌注液体，液体灌注管道平时处于封闭状态，两者之间无间隙。管道内压力传感器显示液体囊内压力。
本发明的技术特征是，在后装治疗装置中含有悬浮在生理盐水内的微型放射源细粉的液体状态微型放射源平时贮存在四周由重金属材料壁构成的贮源器内，贮源器为密封和防辐射装置，液体及辐射线不能穿越，仅在其顶壁有一个开口与电动注射泵相连接，连接部位有一块高分子材料薄膜隔离，该种薄膜可以透过气体，但不能透过液体，因此，通过电动注射泵可以提供正压或负压至贮源器，但贮源器内的液体和辐射线都被封闭，贮源器底部出口处通过电磁阀与液体灌注管道相交通，电动注射泵和电磁阀均通过后装治疗装置微电脑单片机系统控制，在贮源器底壁，有一个电磁铁装置，当电磁铁装置启动时，贮源器底板产生磁场，悬浮在生理盐水内的微型放射源细粉被磁性吸引在贮源器金属底板上，当电磁铁装置关闭时，微型放射源细粉又可以悬浮在生理盐水内，贮源器内液体状态微型放射源液体容量固定，通常为5ml～10ml，启动贮源器底板电磁铁吸附微型放射源细粉后，可以自由更换贮源器内的生理盐水。
本发明的技术特征是，在后装治疗装置中采用前端带有各种形状气囊的导管置于人体腔内肿瘤病灶周围，通过在气囊内充气，使气囊膨胀固定气囊型导管在肿瘤病灶周围位置以代替传统后装治疗装置的施源器，气囊的形状可以多种多样，取决于病灶器官的形状和位置而异，气囊腔与充气管道相交通，并通过电磁阀与电动充气泵相连，充气管道有弹性，平时紧密贴附在液体灌注管壁外层和导管外管壁，加压充气时产生间隙保证气体通过，在充气泵出口有空气过滤器封闭，限制微生物摄入，保证管道内清洁，电动充气泵也同样由后装治疗装置微电脑系统控制，充气量可以准确调节，气囊内压力传感器显示气囊内压力，气囊壁及充气管道均由无毒、有弹性、组织相溶性良好的医用等级硅胶制备。
本发明的技术特征是，在后装治疗装置中，导管前端的纳米磁粉橡胶头，由纳米材料氧化铁磁粉混合在医用硅橡胶内制备并构成导管前端，氧化铁纳米磁粉可以物理、化学等多种方法制备，市场上有多种商品化产品供应，氧化铁纳米磁粉特殊的顺磁性特性，使其仅在磁场状态下产生磁性，而平时不显示出磁性，因此，只有在病人体内病灶体外投影点上放置并启动电磁线圈产生体内病灶部位磁场时，导管前端的纳米磁粉橡胶头才产生磁性，吸引细粉状微型放射源，固定液体状放射源，按照预先设计的形状放射γ-射线，而一旦治疗结束，移除体内磁场，纳米磁粉橡胶头消除磁性，细粉状微型放射源又重新悬浮在液体内并被回收至贮源器内。
本发明的技术特征是，在后装治疗装置中，放置在病人病灶体表投影部位的产生体内磁场装置，根据CT、MRI、B超或X线等影像设备的影像资料确定，最好是在进行上述影像检查时，在病人体内病灶体表投影区域直接贴敷带园形铅片的胶布或在体表皮肤部位采用专用皮肤记号笔标记，在体内放疗时，产生体内磁场装置依此位置安放，体内磁场产生的装置最好是产生交变电磁场的电磁线圈，也可以是永久磁铁装置，该装置最好用支架固定，并依照影像设备检查的结果确定置放的位置、方向、角度、放射频率及其功率。
本发明的技术特征是，在后装治疗装置中，前端带有各种形状气囊的导管由无毒、弹性良好、与人体组织有良好相溶性的医用等级硅橡胶制备，导管为实芯，导管前端为混有氧化铁纳米材料的纳米磁粉橡胶头，导管中后端为普通硅胶制备，导管直径根据临床需要变化而异，可以从2mm～20mm，最好5mm～10mm直径，长度根据临床需要确定，无限制，导管前端有三层气囊，最外层为气囊壁，次外层为外层液体囊壁，最内层为内层液体囊壁，气囊壁构成气囊腔，并通过充气管道与充气泵交通，内层液体囊壁构成液体囊腔壁，外层液体囊壁贴附在内层液体囊壁外，主要防止内层液体囊壁破裂而导致液体放射源泄漏，液体囊腔通过液体管道连接至贮源器，液体管道紧密贴附于导管外壁，而空气管道紧密贴附在液体管道壁，其中无间隙，因为管道壁为弹性物质，在压力灌注下可产生空隙，导引气体或液体分别进入气囊或液体囊，一旦压力去除，恢复封闭状态。
本发明的有益效果是，在后装治疗装置中，采用液体灌注形式导引微型放射源，取代了传统后装治疗装置中采用钢丝绳导引固体放射源微粒，从而去除了复杂、笨重、昂贵的导引，控制钢丝绳的机械电子装置，使体内放射治疗程序简单，操作容易，并使体内放射治疗能进入病人体内更深部位和更远部位，由于采用多种形态气囊代替传统后装治疗装置中的施源器，使病人腔内病灶部位无需放置笨重、大体积的施源器，而明显减少病人痛苦，简化体内放射治疗过程，取得更好疗效，上述创造性的革新，不仅减少成本，简化操作程序，而且可以扩大后装治疗装置的应用范围，扩大治疗适应症，普及体内放射治疗至更多中、小型医疗机构，让更多肿瘤病人得到体内肿瘤近距离内放射治疗，而且，在输送微型放射源至目标靶区途中，由于悬浮了微型放射源在液体中，只有抵达目标靶区再重新聚集成为放射源，因而可以减少输送途中的γ-射线辐射，减少微型放射源对病人、医生、操作人员的电离辐射，而且多种形状气囊和多种形状纳米磁粉橡胶头使用，可以完全按照病人体内肿瘤病灶的形状、大小和类型，同医生选择最佳的辐射区域、辐射方式和辐射源，从而真正实现体内放疗的适形、调强治疗方式，使肿瘤病灶受到最大剂量的辐射，而邻近正常组织受到最小伤害。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明新型液体放射源后装治疗装置连接示意图
图2是本发明后装治疗装置结构示意图
图3是本发明液体放射源工作原理示意图
图4是本发明磁电发射器结构示意图
图5是本发明磁电发射线圈连接示意图
图6是本发明磁电发射线圈结构示意图
图7是本发明磁电线圈固定器结构示意图
图8是本发明侧面半球状气囊型导管示意图
图9是本发明顶部半球状气囊型导管示意图
图10是本发明管状球囊型导管示意图
图11是本发明棒状气囊型导管示意图
图12是本发明血管介入放射管示意图
图中，101-球状气囊，102-内层液体囊壁，103-外层液体囊壁，104-纳米磁粉橡胶头，105-导管，106-气囊空气管道，107-液体放射源灌注入口，108-液体放射源灌注管道，109-贮源器电磁阀，110-贮源器，111-贮源器重金属壁，112-透气防水薄膜，113-电动注射泵，114-微型放射源细粉，115-生理盐水，116-电磁线圈，118-球状气囊导管，119-球状气囊腔，120-球状气囊壁，121-球状气囊入口，122-球状气囊气体灌注管，123-气体灌注泵，124-空气过滤器，126-气体电磁阀，128-气体泵支撑架，130-液体连接管固定器，131-液体连接管，132-气体连接管固定器，133-气体连接管，138-电动注射泵支架，139-金属屏蔽外壳，141-液体灌注管道，142-液体囊腔，201-体外磁电线圈，202-人体体表，203-球状气囊，204-生理盐水，205-微型放射源细粉，206-导管，245-磁电发射线圈，246-磁电线圈固定器，247-环周激光定位灯，248-垫圈，251-中央激光定位灯，252-固定螺丝，253-磁电线圈固定翼，254-固定螺母，255-固定螺孔，256-中央孔，257-环周固定螺孔，258-固定器连接柱套，259-连接柱套内螺纹，260-连接柱外螺纹，261-固定器连接柱外柱，262-固定器连接柱滑块，263-固定器连接柱内柱，264-金属聚焦筒，265-磁电发射器，301-半球状液体囊，302-顶壁金属屏蔽，303-侧壁金属屏蔽，306-导管，308-侧面半球状气囊型导管，401-半球状液体囊，405-导管，408-顶部半球状气囊型导管，411-球状气囊空间，412-球状气囊壁，501-管状气囊，502-导管，511-球状气囊空间，512-球状气囊壁，601-棒状液体囊，605-导管，608-棒状气囊型导管，701-导管内腔开口，702-导管内腔。
具体实施方式：
图1显示的实施例中是新型液体放射源后装治疗装置连接示意图。装置由球状气囊型导管118、气体驱动装置及管道、液体驱动装置及管道、贮源器、液体状微型放射源组成。球状气囊型导管118由球状气囊101和导管105构成，球状气囊壁为三层结构，由内向外依次为内层液体囊壁102、外层液体囊壁103、球状气囊壁120，内、外层液体囊壁构成的液体囊腔贮存容纳液体状微型放射源，而球状气囊腔119充气膨胀，固定球状气囊101在人体内相应空腔脏器，导管105前端纳米磁粉橡胶头104由氧化铁纳米材料与医用硅橡胶混合制备，具有纳米材料超顺磁性特征，三层球状囊壁向下沿导管105管壁延伸而构成相应交通管道，最外层为气囊充气管道106，最内层为液体灌注管道，这些管道与气囊壁均为弹性良好的硅橡胶材料制备，平时紧密贴附在导管105外壁，只有加压时才会出现空隙让气体或液体通过，球状气囊入口121连接气囊充气管道，空气经空气过滤器124，由气体灌注泵123驱动，由气体电磁阀126控制，经球状气囊入口121和气囊充气管道106进入球状气囊腔119，液体囊腔142通过液体囊壁灌注管道141连接液体放射源入口107，液体放射源平时贮存在四周由重金属壁111构造的贮源器110内，电磁线圈116产生的电磁场使微型放射源细粉吸附在金属板111上，贮源器通过透气防水薄膜112与电动注射泵113相连接，电动注射泵113为液体放射源提供驱动，由贮源器电磁阀109控制，在使用时，加压灌注液体放射源，经液体放射源灌注管道108，液体放射源灌注入口107，液体囊壁管道141进入液体囊腔142。
图2显示的实施例中，是新型液体放射源后装治疗装置结构示意图。金属屏蔽外壳139，由薄型钢板表面喷塑制备，容纳并屏蔽贮源器110，液体灌注装置及其连接管道，气体灌注装置及其管道，并分别通过液体连接管和气体连接管与外界交界，贮源器110周壁由重金属板111环绕密封，防止液体放射源泄漏及其γ-射线辐射，贮源器支架137由金属材料制造，固定贮源器110在金属屏蔽外壳139内，贮源器110底部的电磁线圈116产生电磁场，使微型放射源细粉吸附在贮源器的金属底板上，使用时，关闭电磁线圈，电磁场消失，细粉状态的微型放射源重新悬浮在液体中，电动注射泵113通过透气防水薄膜112与贮源器交通，它可以加压或抽负压至贮源器内，但是液体放射源不可能泄漏出去，电动注射泵113用电动注射泵支架138固定在金属屏蔽外壳139，贮液流出口由电磁阀109控制，并通过液体连接管131连接而与外界交通，液体连接管131被液体连接管固定器130固定在金属外壳，其未端管道的螺纹可以与液体灌注管道相连接，气体灌注泵123，由气体泵支撑架固定在金属外壳内，通过气体电磁阀126与气体灌注管122连接，气体灌注管道未端，延伸为气体连接管133，通过气体连接管固定器132固定在金属外壳，空气过滤器124过滤进入气体管道内的气体，保证灌注气体的洁净度。
图3显示的实施例中是新型后装治疗装置中液体放射源工作原理示意图。在液体状态微型放射源被灌注至球状气囊203内，启动放置在病人体内病灶体外投射区域表面的电磁线圈201，在体内病灶部位产生的体内磁场使纳米磁粉橡胶头104内氧化铁纳米材料产生磁性，吸引液体微型放射源中的放射源细粉粘附在纳米磁粉橡胶头上，依据纳米磁粉橡胶头的形状，形成适形辐射源产生γ-射线，照射在肿瘤病灶上，可使肿瘤病灶受到最大剂量照射，而正常组织及邻近组织受到最小损害，当治疗过程结束，关闭体外电磁线圈201，病灶周围的体内磁场消失，纳米磁粉橡胶头的磁性消失，细粉微型放射源又重新悬浮在生理盐水内，经液体抽吸回到贮源器内。
图4、图5、图6、图7显示的实施例是磁电发射器的结构连接示意图。磁性发射器265由磁电发射线圈245、磁电线圈固定器246、金属聚焦筒264、环周的激光定位灯247、中央激光定位灯251、固定器连接柱套258、连接柱外柱261和连接柱内柱263等部件组成和实施磁电发射。磁电线圈245直接固定在固定器246上，其连接方式最好是螺丝连接方式，也可以采用扣板、粘贴等任何连接方式，金属聚焦筒264覆盖和包裹磁电线圈，并将其发射的磁场聚焦至特定方向，金属聚焦筒由重金属制作，其基底部通过螺丝固定在固定器246上，固定器246背面的固定器连接柱套258，通过内螺纹259与固定器连接柱外柱261上的外螺纹260连接，其未端连接连接柱滑块262，连接柱内柱263为滑杆样结构，可以在外柱261内自由滑动，制动器可以固定其位置。中央激光定位灯251安装在固定器246中央部位，指示磁电发射器磁场的中心，环周激光定位灯247安装在固定器四周的金属聚焦筒外环，指示发射磁场的范围。
图8显示的实施例是侧面半球状气囊型导管示意图。侧面半球状气囊型导管由半球状液体囊301、半球状气囊腔312和囊壁313构成，与纳米磁粉橡胶头对应的部位有顶壁金属屏蔽302和侧壁金属屏蔽303，使吸附在纳米磁粉橡胶头上的微型放射源细粉产生的γ-射线仅能通过半球状气囊照射向肿瘤病灶，不会波及周围正常组织，这种类型气囊型导管适合于空腔脏器局部肿瘤病灶的病人。
图9显示的实施例是顶部半球状气囊导管示意图。导管前端的纳米磁粉橡胶头为半园形状，而液体囊腔也设计为半球状，适合于手术中内放射治疗照射手术野或已切除肿瘤组织肿瘤床，也适合于宫颈癌病人。
图10显示的实施例是管状球囊型导管示意图。气囊形状为管状，适合于管腔狭窄的环周型空腔脏器肿瘤病灶。
图11显示的实施例是棒状气囊型导管示意图。纳米磁粉橡胶头和液体囊缩窄为棒状，适合于细管腔内肿瘤病灶。
图12显示的实施例是专门用于血管内腔介入放射治疗的导管。
下面是本发明的另一个实施例。病人，男性，诊断为上段食道癌，III期，食道癌为环周型状，环绕上段食道，肿瘤约3.5em，在食道上段碘油造影时，明确病人肿瘤位置，同时在上段食道癌体表投射区域贴附10mm园形铅片胶布，在食道镜引导下插入球状气囊导管118至肿瘤病灶部位，开放电磁阀126，启动气体阀126向球状气囊内送气，管腔内压力传感器显示球囊内压力至预定值时仃止，球状气囊壁紧贴食道癌病灶，并固定气囊在病灶处，关闭贮源器内电磁线圈116，让细粉状微型放射源114悬浮在生理盐水内形成液体微型放射源，开放贮源器电磁阀109，电动注射泵113启动，产生正压驱动液体微型放射源进入液体囊腔142，在园形铅片胶布部位放置磁电线圈，启动电源，产生体内病灶部位磁场，纳米磁粉橡胶头吸附细粉状微型放射源，治疗时间为10分钟。采用的微型放射源为192Ir，10分钟后，关闭体外电磁线圈电源，电动注射泵抽吸液体放射源回到贮源器110，关闭电磁阀109，启动贮源器内电磁场，将细粉状放射源吸附在贮源器金属底板，启动气体泵123，抽出气囊腔119内空气，使气囊腔萎缩，从体内缓慢拔出导管，治疗过程结束，每周重复上述治疗过程3次，持续两周，可单独治疗上段食道癌或与外放射治疗共同应用。
新型液体放射源后装治疗装置，可以广泛应用在人体内肿瘤的近距离内放射治疗，不仅可以应用在各种人体空腔脏器的各种恶性肿瘤，而且还可以应用在肿瘤手术中，用于术中肿瘤近距离内放射治疗。