锶密封源的制作方法

锶密封源


背景技术：

1.本pct申请要求于2019年7月16日提交的美国专利申请第16/513,032号的优先权，该申请是于2017年11月2日提交的美国专利申请第15/571,310号的部分继续申请，该申请要求于2016年3月15日提交的pct/us2016/022437的优先权，该申请根据35u.s.c.119(e)要求于2015年5月7日提交的美国临时申请序列号62/158,091的优先权，其全部内容出于所有目的通过引用并入本文。
技术领域
2.本发明涉及比如，可用于治疗眼睛或其他医疗、短治疗或工业处理的锶90密封源。特别地，在要用放射治疗的感兴趣的治疗组织的目标体积中寻求相对恒定的吸收剂量比(以下称为“平坦放射轮廓”)。
3.现有技术的描述
4.已得到充分开发了用于医疗、工业和其他处理的各种类型的放射或放射源的现有技术。例如，2013年4月30日授予brigatti等人并转让给salutaris medical devices,inc.的标题为“methods and devices for minimally-invasive extraocular delivery of radiation to the posterior portion of the eye(用于对眼睛的后部最小侵入地输送辐射的方法和装置)”的美国专利第8,430,804号公开了一种用于将β辐射从放射性核素近距离放射治疗源最小侵入性地输送到眼睛后部的施加器。特别地，这适用于治疗各种眼睛疾病，比如，但不限于湿性年龄相关性黄斑变性。其他现有技术包括在2018年1月23日授予lutz等人的标题为“methods and devices for minimally-invasive delivery of radiation to the eye(用于对眼睛最小侵入地输送辐射的方法和装置)”并转让给salutaris medical devices,inc.的美国专利第9,873,001号；2016年3月18日提交的标题为“radiation system with emanating source surrounding an internal attenuation component(具有围绕内部衰减器件的发射源的辐射系统)”的pct/us2014/056135；2006年7月4日授予white等人并转让给theragenics corporation的标题为“brachytherapy devices and methods of using them(近距放射治疗装置及其使用方法)”的美国专利第7,070,554号和2002年9月3日授予finger的标题为“ophthalmic brachytherapy device(眼科近距放射治疗装置)”的美国专利第6,443,881号。
5.虽然该现有技术已经得到了很好的开发并且适合于其预期的目的，但是在所公开的装置中使用的放射源寻求进一步的改进。特别地，辐射的准直分布，而不是辐射的各向同性(球形“4π”)分布，将允许放射源将辐射引导到被治疗的组织，同时减少引导到未被治疗的周围组织的辐射，并且同时防止过多的辐射在发射的辐射束的中央被引导到被治疗的组织。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的是提供在近距离放射治疗和其他医疗或工业应用中使用的放
射源的改进。特别地，本发明的目的是提供用于治疗眼睛疾病的已知施用器的改进的放射源，该眼睛疾病包括但不限于湿性年龄相关性黄斑变性。这些放射源旨在将辐射更均匀地集中在病变组织上，而不是使用各向同性辐射，该各向同性辐射将使更多的周围健康组织暴露于不必要的辐射并且可能在辐射束的中央处过度暴露治疗中的组织。
7.通过提供典型地包含锶90的β放射源，来实现这个和其他目的，其中，放射性插入物在其外围具有增加的放射性，而在其中央具有较小的放射性。这可以通过环形或环形形状(比如，在中间具有孔或孔口的环形形状)或在盘的中央部分具有减小的厚度或减小的放射性内容物中央来实现。这还可以通过负透镜弯月面形状来实现，其中，下凹表面具有比上凹表面更短的曲率半径，从而导致凸起的较薄部分和较低的较厚周缘部分。这进一步通过在发射治疗辐射的面的中央提供具有增加的屏蔽的包封结构来实现，从而显著地衰减从源的中央部分发射的辐射。还可以在活化点之前，在包封结构的内侧或外侧使用单独的更致密的衰减盘。衰减盘中的材料可以包括但不限于银、铜、铅、钨、金和/或铱。
附图说明
8.根据以下描述和附图，本发明的其他目的和优点将变得显而易见，其中：
9.图1是本发明的放射源的实施例的横截面图。
10.图2是关于由图1的放射源产生的放射剂量分布的图示。
11.图3a-3f图示了本发明的放射源的各种进一步的实施例。
12.图4图示了在医疗期间放射源相对于人眼球的布置。
13.图5更详细地图示了图4的一部分。
14.图6图示了本发明的放射源的又一实施例，包括负透镜弯月面形状。
15.图7a和7b图示了本发明的放射源的又一实施例，其中，多个元件以准环形形状布置成一层或两层。
16.图8a、8b和8c图示了本发明的放射源的又一实施例。
具体实施方式
17.现在详细参考附图，其中，在几个视图中相同的附图标记表示相同的部件，可以看到图1图示了放射源100的实施例的横截面图。放射源100基本上是旋转对称的，包括圆柱形、环形和环形形状。通常由钛或不锈钢制成的容器主体300包括具有中央凸台304的下底板302，从而在中央凸台304(从而增加在下底板302的中央部分中的β屏蔽)和容器主体300的外圆柱壁308之间形成环形通道306。外圆柱壁308的上边缘形成用于接收外盖310的圆形开口，该外盖通常为圆柱形但包括分室(chambered)的下圆形边缘312，并且还包括用于接收伸缩内盖316的中央圆柱形盲孔314，并且通常在其间形成紧密摩擦或过盈配合，以便将放射性插入物318紧密地定位在容器主体300内。通常由钛或不锈钢制成并且图示具有内周环形脊327的外盖310通常使用传统的工业标准焊接到容器主体300。锶90放射性插入物318(类似于先前实施例中的插入物130)包括上部圆形或盘形部分320，其接合在可伸缩内盖316的下边缘与容器主体300的中央凸台304之间。这种配置旨在减少锶90放射性插入物318的颤动。锶90放射性插入物318的上表面包括凸起的中央区域325。该凸起的中央区域325旨在加强该结构并避免或最小化生产过程中的翘曲和可能的层剥离。锶90放射性插入物318
还包括向下延伸的圆周环形部分323，其延伸到容器主体300的环形通道306中。
18.锶90放射性插入物318的环形形状及其加厚的周缘导致周缘周围的辐射量增加，而中央内部的辐射输出减少。这与中央凸台304的中央区域中的增加的β屏蔽结合，导致平坦的射束轮廓，从而实现遍及位于源前面的治疗性关注组织的目标体积的更恒定的吸收剂量比，如图2中所示，其中，对于直径为4.05毫米且最大高度为1.75毫米的放射源100给出典型值。在给定的示例中，预期治疗体积400在第一种情况下具有3.0毫米的直径和1.438到2.196毫米的深度(从放射源100的下表面到目标的平均深度为1.817毫米)，或者在第二种情况下具有1.353到2.111毫米的深度(从放射源100的下表面到目标的平均深度为1.752毫米)。对于人眼球2000的巩膜2002(外部覆盖膜)，11.50毫米的半径是典型的(也参见图4和5)。本领域技术人员在阅读本发明之后将理解，不同的结构参数将导致不同的辐射分布，如特定应用可能需要的。
19.注意，锶90β辐射插入物130可由各种材料制成，比如，锶陶瓷、锶玻璃或紧密填实的陶瓷珠粒(具有各种可能形状)的集合物或耐火金属复合物。包含锶90的耐火陶瓷和玻璃可由多种材料组合制成，例如尤其是包含铝、硅、锆、钛、镁、钙的金属氧化物的那些材料。可以预见，其他附加材料可以选自但不限于比如，srf2、sr2p2o7、srtio3、sro、sr2tio4、srzro3、srco3、sr(nbo3)2、srsio3、3sro.al2o3、srso4、srb6、srs、srbr2、src2、srcl2、sri2和srwo4的锶90化合物。另外，基于除锶90以外的材料的β发射体也可与本发明兼容。这种β发射体可包括铜-66、铅-209、镨-145、碲-127、锡-121、镍-66、钇-90、铋-210、铒-169、镨-143、磷-32、磷-33、锶-89、钇-91、钨-188、硫-35、锡-123、钙-45、锫-249、钌-106、铥-171、钷-147、氪-85、氢-3、镉-113m、钚-241、锶90、氩-42、钐-151、镍-63、硅-32、氩-39、碳-14、锝-99、硒-79、铍-10、铯-135、钯-107、铼-187、铟-115和镉-113。特别地，在考虑商业和技术因素(例如，能级和半衰期)之后，以下是特别感兴趣的-锶90/钇-90、锶-89、磷-32、锡-123和钇-91。
20.图3a至3f图示了本发明的放射源100的六个进一步的设计实施例。图3a的放射源100与图1非常相似，并且包括容器主体300，该容器主体包括下底板302、下底板302的内壁包括位于其内部的中央凸台304，从而在容器主体300的中央凸台304和外圆柱壁308之间形成环形通道306。外圆柱形壁308的上边缘形成用于接纳通常为圆柱形的外盖310的圆形开口。通常使用传统工业标准将外盖310焊接到容器主体300上。锶90放射性插入物318通过使矩形横截面绕中央轴旋而环形地形成，从而形成中央通道319。环形放射性插入物318定位在环形通道306上方，并由形成在外圆柱形壁308内部内的中央凸台304和肩部308a、308b支撑。通常由钛或不锈钢制成的圆柱形盘形间隔件320位于放射性插入物318和外盖310的下表面之间。另外，通常由钛或不锈钢制成的圆柱形屏蔽插入物322插入中央孔口319内。锶90放射性插入物318的形状导致外缘周围的辐射输出增加，而中央孔口319内的辐射输出减少。这与中央凸台304的中央区域中的增加的屏蔽和圆柱形屏蔽插入物322相结合，导致了平坦的射束轮廓，实现了在位于所产生的β辐射的源(即，各向异性)特征之前的治疗感兴趣的组织的整个目标体积中的更恒定的吸收剂量比。
21.图3b中的放射源100的实施例类似于图3a的实施例。下底板302的内壁通常是平坦的，没有图3a的中央凸台。环形锶90放射性插入物318通过低熔点玻璃粘合321或类似配置固定到圆柱形盘状间隔件320。圆柱形屏蔽插入物322从间隔件320延伸到下底板302的内壁，从而导致在环形锶90放射性插入物318下方具有环形空隙306'的配置。锶90放射性插入
物318的形状导致围绕周缘的增加的放射源，中央孔口319内的放射源被除去。这与圆柱形屏蔽插入物322的增加的屏蔽相结合，导致平坦的射束轮廓，在位于源前面的感兴趣的治疗组织的整个目标体积中获得更恒定的吸收剂量比。
22.图3c中的放射源100的实施例类似于图3a的实施例。环形锶90放射性插入物318包括中央圆柱形盘部分318a，并且还分别包括围绕其圆周延伸的上环形部分318b和下环形部分318c。另外，间隔件320进一步包含向下延伸的圆柱形裙部320a，其向外抵接住环形锶形90放射性插入物318的圆周。间隔件320进一步包括中央圆柱孔320b，其接收屏蔽插入物322的变体，进一步包括向下延伸的截头圆锥部分322a，用于接合住锶90放射性插入物318的中央圆柱盘部分318a，并且位于锶90放射性插入物318的上环形部分318b内。这种配置与屏蔽插入物322的向下延伸的截头圆锥部分322a和中央凸台304之间的中央圆柱盘部分318a接合。类似于图3b的实施例，在锶90放射性插入物318的下环形部分318c与底板302的内壁之间形成环形空隙306'。锶90放射性插入物318的形状导致围绕周缘的放射源增加，而来自圆柱形盘部分318a的放射减少。这与中央凸台304的增加的屏蔽结合，导致平坦的射束分布，从而在位于源前面的治疗关注的组织的整个目标体积上实现更恒定的吸收剂量比。
23.图3d的实施例类似于图3b的实施例。然而，圆柱形壁308的内部包括用于将环形锶90放射性插入物318支撑在环形通道306上方的肩部308a、308b。这可以省去低熔点玻璃粘结321或类似配置，以将环形锶90放射性插入物318固定到间隔件320。锶90放射性插入物318的形状导致围绕外缘的增加的放射源，而中央孔口319内的放射源则被除去。这与圆柱形屏蔽插入物322的增加的屏蔽相结合，导致平坦的射束轮廓，在位于源前面的感兴趣的治疗组织的整个目标体积中获得更恒定的吸收剂量比。
24.图3e的实施例类似于图3c的实施例。环形锶90放射性插入物318包括中央圆柱形盘部分318a，还包括围绕其圆周延伸的下部环形部分318c。缺少上部环形部分允许间隔件320简化为圆柱形盘形状。锶90放射性插入物318的形状导致围绕周缘的放射源增加，而来自圆柱形盘部分318a的放射减少。这与中央凸台304的增加的屏蔽结合，导致平坦的射束分布，从而在位于源前面的治疗关注的组织的整个目标体积上实现更恒定的吸收剂量比。
25.图3f的实施例类似于图3e的实施例。锶90放射性插入物318简化为圆盘形状，而不是环形形状。另外，间隔件320进一步包含向下延伸的圆柱形裙部320a，其向外抵接住环形锶90放射性插入物318的圆周。锶90放射性插入物318通过低熔点玻璃粘合剂321固定到圆柱形盘状间隔件320，以便悬挂在中央凸台304和环形通道306之上。可以设想，该实施例还可以具有接触中央凸台304并至少部分地由中央凸台支撑的锶90放射性插入物318。
26.图6的实施例是具有(旋转对称)负透镜弯月形状的锶90放射性插入物500，其中，在上表面502和下表面504上存在两个不同的曲率。上表面502(或“后部”)是凸起的，下表面504(或“面”)是凹入的，并且放射性插入物500在其中央510(即，沿着旋转轴线)处比在其边缘512、514处薄。通常，这种负透镜弯月面形状可以通过使下表面504的曲率半径小于上表面502的曲率半径来实现。虽然未示出，但该放射性插入物500通常将由与图3a-3f所示的包封结构或容器主体300类似的包封结构或容器主体包围，可能在其中央部分(即，中央510下方)具有增加的屏蔽，以便获得更平坦的放射轮廓。从数学观点来看，该弯月面配置可被认为是在圆柱形或平坦盘与环形“圆环形”配置之间的中间配置。该配置可以称为“弯月面”、“双凹面”或“平凹面”。
27.图7a的实施例说明锶90放射性插入物600，其包括以准环形排列的锶90 602的盘状子元件的环。类似地，图7b的实施例示出锶90放射性插入物600，其包括布置成准环形的由锶90 602的盘状子元件构成的第一环，以及由锶90 604的盘状子元件构成的第二环，其相对于第一环旋转错开一个盘的展开部的半径或一半长度，并且轴向错开，通常错开子元件602、604的厚度。第一环和第二环彼此相邻并且共享同一旋转轴线606。图7a和图7b的实施例还包括密封包封结构。
28.图8a、8b和8c的实施例包括金属、陶瓷或类似的碟700，熔融的sr-90玻璃702被熔化并结合到碟中。将粘性状态的sr-90玻璃702倒入处于与图8a、8b和8c所示位置相反的位置的盘中，以便形成弯月面704(所示的凹面)。为了增加在碟700的外缘部分的sr-90玻璃的量，可以形成比如，图8a和8b所示的环形凹槽706。图8a、8b和8c的这些实施例还包括密封包封结构。
29.本发明的其他可替代方案包括使用玻璃的活性插入物的固连结构，比如，预熔化成不锈钢插入物的玻璃、与陶瓷共同压紧的玻璃粉末以及与陶瓷混合然后压紧的玻璃粉末。另外，可替代方案包括使用机械方法固定活性插入物，比如，使用软材料，例如铜、银、铝等，或使用各种类型(波形、圆锥形、折叠圆盘等)的弹性件。其他可替代方案包括主动插入物定心特征以防止位置误差，比如，锥形陶瓷盘或具有与容器盖相互作用的孔或突起的盘。
30.类似地，包括空腔的放射源的各种实施例可以通过用放射性微型球填充空腔来实现。这样的形状将由源内的腔的形状限定，而微型球可以在组装期间使用垫圈、间隔件或类似装置固定。进一步的可替代实施例包括放射性微球体，其使用熔融玻璃/搪瓷结合材料结合到插入物(例如金属或陶瓷支撑物)以固定微球体并限定它们的形状。
31.在本发明的另一方面，将氨水溶液(nh4oh)加入到含有溶解的放射性硝酸锶
90
sr(no3)2和溶解的硝酸银(agno3)(在一些应用中，金或铜可以代替银，也可以使用银、金或铜的混合物)的混合水溶液中，并且混合沉淀物可以形成微溶的氢氧化银agoh(其中，一些可以就地转化为氧化银ag2o加水)和氢氧化锶
90
sr(no3)2。可溶性硝酸铵nh4no3留在溶液中。过量的氢氧化铵产生水溶性氨合银络合物[ag(nh3)2oh]，而氢氧化锶保持不溶。溶液和/或混合沉淀物可以挥发，使得所有固体从溶液中共沉淀或结晶出来以产生紧密混合物。将这些固体烘干，以使硝酸铵分解并升华(高于250℃)，基本上不留下任何东西，氢氧化银分解成氧化银，然后进一步分解成银金属、氢氧化锶分解成氧化锶。剩下的是银金属和氧化锶(
90
sro ag)的紧密混合物。因为银是软的半贵金属，所以银和放射性锶氧化物的这种紧密混合物可以通过比如，压制、锻造、轧制、挤出和/或烧结等工艺机械地和/或热学地形成为薄的环形插入物形状。
[0032]
氢氧化银或氧化银可以在足以将颗粒粘结在一起的压力下制备并压制成圆盘形状(环形或扁平)，以产生可处理的生坯状态的圆盘(如果需要，可以加入有机或无机粘结剂)，但是压力足够低以在圆盘内留下孔隙或微孔。然后可以将硝酸锶
90
sr(no3)2水溶液浸入盘中，然后干燥以实现充分混合。可以烧结干燥的圆盘以产生含有嵌入或固定在由氧化铜、氧化银、氢氧化铜、氢氧化银、氢氧化金(即金酸)或其混合物形成的基质内的氧化锶的完全致密的金属陶瓷。锶和银(或金、铜或其混合物)的比例可以变化，从而形成不同的机械性能。较少的锶产生更大的延展性，但是产生较厚的更具衰减性的盘。组成的典型范围可以是银、金或铜中的2-50摩尔％的氧化锶，优选5-40摩尔％，更优选10-30摩尔％。在烧结之
后，金属陶瓷盘可以被再压制或者以其他方式机械或热处理，以进一步使盘的形状致密化或重新成型。
[0033]
在本发明的另一方面，将锶90化合物与铝结合或混合以制备复合材料。这可通过将锶90掺入铝中的方法来进行，该方法通过将氟化锶(
90
srf2)粉末与铝粉混合或共混，将混合物压制成坯料，然后在将坯料通过金属套环的孔挤出以产生
90
srf2 al的线材之前将其加热至低于铝的熔点(660.3℃)约10℃的温度来进行。所得材料可形成为如本发明中所述的环形盘或类似配置。
[0034]
氟化锶是稳定的材料。它在1477摄氏度下熔化并且不溶于水(在25摄氏度下的k
sp
值是约2.0x10-10
)。它可以由市售的硝酸锶
90
sr(no3)2通过以下方法制备：向硝酸锶溶液中加入可溶性氟化铵，沉淀不溶性氟化锶(
90
srf2)并将干燥的盐与铝粉混合/共混，然后将该混合物/共混物压制成盘。
90
srf2与al的有用比例通常为
90
srf2的5-50％，优选10-30％(重量)。所得材料可形成为如本发明中所述的环形盘或类似配置。
[0035]
可替代地，
90
sr(no3)2的水溶液可以被吸收到由多孔或微孔铝制成的圆盘中，然后在高于
90
sr(no3)2的分解温度570℃但低于铝的熔点660.3℃的非氧化气氛中烘干并焙烧，以将硝酸锶转化为氧化锶。这可以在真空烘箱中或在惰性气体比如，氩气或还原气氛比如，氩-氢混合物中实现。其他可溶形式的锶90可以类似的方式吸收和烘烤。所得材料可形成为如本发明中所述的环形盘或类似配置。
[0036]
因此，可以最有效地实现上述几个目的和优点。尽管本文已经详细公开和描述了本发明的优选实施例，但是应当理解，本发明并不限于此。