МОКРЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ Российский патент 2024 года по МПК A61N5/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в основном относится к лучевой терапии и в частности к способам получения альфа источников для лучевой терапии.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Альфа-частицы являются мощными средствами в лучевой терапии определенных видов опухолей, включая злокачественные опухоли. Одним из видов альфа источников для лучевой терапии являются источники для диффузионной лучевой терапии альфа-излучающими радионуклидами (DART), наполненные атомами радия-223 или радия-224, которые имеют подходящий (например, не слишком длинный и не слишком короткий) для терапевтических целей период полураспада.

В выданном Келсону патенте US 8,834,837 раскрыт способ получения альфа источников DART путем расположения источника в потоке радия-224, исходящем от поверхности источника тория-228.

В патенте US 2015/0292061 раскрыто отделение продуктов деления радионуклидов от облученной протонами ториевой мишени.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предложен способ накопления радионуклидов радия, включающий получение первого раствора, содержащего радионуклиды тория и торий-связывающий экстрагент, причем первый раствор не связывает радий, обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория в первом растворе; и сбор атомов радия, полученных в результате распада.

Необязательно торий-связывающий экстрагент содержит TOPO (триоктилфосфина оксид). Необязательно сбор атомов радия включает сбор атомов радия во второй раствор. Альтернативно или дополнительно сбор атомов радия включает сбор атомов радия на источник для брахитерапии. Необязательно сбор атомов радия включает сбор атомов радия во второй раствор и погружение источника для брахитерапии во второй раствор. Необязательно получение первого раствора включает введение первого раствора в камеру со вторым раствором таким образом, что распадающиеся атомы радия диффундируют во второй раствор. Необязательно получение первого раствора включает получение раствора, содержащего растворитель, имеющий низкую степень растворимости во втором растворе.

Необязательно растворитель имеет удельный вес ниже, чем удельный вес воды. Необязательно растворитель содержит циклогексан. Необязательно второй раствор содержит солевой раствор. Необязательно обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория включает оставление раствора для разделения на период распада в камере со стенками из материала, который притягивает радий, и сбор атомов радия включает смыв атомов радия со стенок с помощью солевого раствора. Необязательно обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория в растворе для разделения включает внесенение первого раствора в камеру, из которой атомы радия отделяют без применения кислоты с рН ниже 4.

В некоторых вариантах осуществления получение первого раствора включает получение раствора растворителя для разделения, имеющего низкую степень растворимости, и торий-связывающего экстрагента, объединение полученного раствора для разделения с исходным раствором, содержащим радионуклиды тория, таким образом, что радионуклиды тория из исходного раствора связываются с торий-связывающим экстрагентом, и отделение раствора для разделения от исходного раствора с образованием первого раствора.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения дополнительно предложен способ производства источника для брахитерапии, включающий получение раствора, содержащего атомы радия; и погружение источника для брахитерапии в указанный раствор таким образом, что атомы радия собираются на источник. Необязательно способ дополнительно включает покрытие источника защитным покрытием, которое предотвращает отделение атомов радия от источника, но позволяет дочерним ядрам атомов радия выходить из источника при распаде атомов радия.

Необязательно покрытие источника защитным покрытием включает покрытие полисульфоном или полидиметилсилоксаном. Необязательно покрытие источника защитным покрытием включает покрытие оксидом алюминия. Необязательно способ дополнительно включает покрытие источника оксидом марганца перед погружением источника в раствор. Необязательно способ после покрытия источника оксидом марганца дополнительно включает нагревание источника и его медленное остывание. Необязательно источник включает источник оксида марганца. Необязательно раствор содержит солевой раствор или дистиллированную воду.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения дополнительно предложено устройство для накопления радионуклидов радия, включающее первый сосуд с первым раствором, содержащим радионуклиды тория и торий-связывающий экстрагент, второй сосуд со вторым раствором, содержащим атомы радия, насос; и процессор, выполненный так, чтобы контролировать подачу насосом третьего раствора в первый сосуд, и спустя период времени, достаточный для сбора атомов радия, удаление третьего раствора из первого сосуда и перенос его во второй сосуд.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения дополнительно предложен источник для брахитерапии, включающий основание по размеру и форме подходящее для введения в орган человека для брахитерапии, покрытие из оксида марганца поверх основания; и атомы радия, прикрепленные к покрытию из оксида марганца. Необязательно основание включает металлическое основание.

Альтернативно основание включает неметаллическое основание. Необязательно источник для брахитерапии дополнительно содержит защитное покрытие, которое предотвращает отделение атомов радия от источника, но позволяет дочерним ядрам атомов радия выходить из источника. Необязательно защитное покрытие позволяет дочерним ядрам атомов радия выходить из источника за счет энергии, полученной в результате распада атомов радия. Альтернативно или дополнительно защитное покрытие позволяет дочерним ядрам радия выходить из источника за счет диффузии. Необязательно защитное покрытие содержит полисульфон и/или оксид алюминия. Необязательно источник для брахитерапии не содержит атомов тория больше чем 0,1% от атомов радия на источнике. Необязательно атомы радия прикрепляют к покрытию из оксида марганца в результате отжига.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Фиг. 1 представляет собой блок-схему действий, выполняемых для производства альфа DART источника для брахитерапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 2 представляет собой схематическую иллюстрацию способа производства радиевого источника для брахитерапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

На Фиг. 3А-3В показана система камеры перед и после периода распада радия в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

На Фиг. 4А-4В показана система камеры перед и после периода распада в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 5 представляет собой схематическую иллюстрацию системы для производства альфа DART источников для брахитерапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Аспект некоторых вариантов осуществления изобретения относится к способу получения раствора, содержащего радиоактивные атомы радия. Способ включает обеспечение емкости, содержащей атомы тория в растворе, который притягивает торий, но не притягивает радий, и обеспечение возможности распада тория до радия. В некоторых вариантах осуществления емкость дополнительно содержит второй раствор, который не смешивается с раствором тория. Атомам радия позволяют диффундировать во второй раствор, который удаляют из емкости с атомами радия, когда собрано достаточное количество радия. В других вариантах осуществления атомам радия позволяют накапливаться на стенках емкости и собирают их со стенок после удаления раствора тория из емкости. Торий необязательно содержит торий-228. Однако отмечают, что принципы настоящего изобретения могут использовать также с торием-227, например, полученным из актиния-227.

К аспекту некоторых вариантов осуществления изобретения относится способ получения радиевого источника для брахитерапии. Способ включает погружение источника для брахитерапии в раствор, содержащий атомы радия, таким образом, что атомы радия собираются на источник.

Раствор радия получают необязательно путем применения описанного выше способа. Альтернативно раствор радия получают, применяя любой другой подходящий способ, известный в области техники, такой как отделение радия от тория с помощью ректификационной колонны.

Обзор

Фиг. 1 представляет собой блок-схему действий, выполняемых для производства радиевого источника для брахитерапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Фиг. 2 представляет собой схематическую иллюстрацию способа согласно Фиг. 1.

Способ согласно Фиг. 1 необязательно начинается с получения (102) исходного раствора 20, содержащего радионуклиды тория-228 22. Готовят (104) раствор для разделения 30, образованный торий-связывающим экстрагентом, который связывается с торием, но не связывается с радием, растворенным в растворителе, имеющем низкую степень растворимости (т. е. меньше 0,1%) в воде и необязательно удельным весом, отличным от воды, таким как циклогексан. В емкость 40, содержащую полученный (102) исходный раствор 20, загружают (106) раствор для разделения 30. По истечении времени выполнения способа (108) радионуклиды тория 22 из исходного раствора 20 прикрепляются к торий-связывающему экстрагенту в растворе для разделения 30. Следует отметить, что растворитель препятствует смешиванию раствора для разделения 30 с исходным раствором 20.

Раствор для разделения 30, в котором теперь содержатся радионуклиды тория 22, отделяют от исходного раствора 20 и вносят (110) в камеру для сбора радия 60, в которой его оставляют на период распада (112) с продолжительностью, достаточной, чтобы процент радионуклидов тория подвергся радиоактивному распаду до радия. После периода распада (112) раствор для разделения 30 удаляют (114) из камеры для сбора радия 60, оставляя атомы радия 62, не связанные с раствором для разделения 30, внутри камеры для сбора радия 60. Жидкий экстракционный раствор 50 применяют для вымывания атомов радия 62 из камеры для сбора радия 60. Затем источник для брахитерапии 80 погружают (116) в экстракционный раствор 50 и собирают атомы радия 62 на его поверхности. Необязательно перед погружением (116) в экстракционный раствор 50 источник для брахитерапии 80 покрывают (130) оксидом марганца, подходящим для притяжения и/или связывания атомов радия 62 с источником 80.

В некоторых вариантах осуществления после удаления источника для брахитерапии 80 из экстракционного раствора 50, источник покрывают (118) подходящим покрытием, которое препятствует выходу атомов радия 62 из источника, позволяя при этом дочерним нуклидам радона выходить из источника 80. В частности покрытие необязательно является достаточным для предотвращения высвобождения атомов радия при тепловой стерилизации. Альтернативно могут применять другие способы стерилизации, такие как гамма-лучевая стерилизация, и в таких случаях покрытие может быть тоньше или может совсем не применяться.

В некоторых вариантах осуществления покрытие содержит полисульфон, например MED2-4213, производимый Solvay. Альтернативно или дополнительно покрытие содержит полидиметилсилоксан (ПДМС), например Eviva EV-500, поставляемый Specialty Polymers, или парилен N. Покрытие необязательно имеет толщину, обеспечивающую диффузию радона через покрытие. Покрытие необязательно имеет толщину меньше 10 мкм, меньше 5 мкм, меньше 1 мкм, менее 0,5 мкм или даже меньше 0,3 мкм. В некоторых вариантах осуществления покрытие имеет толщину по меньшей мере 0,05 мкм или даже по меньшей мере 0,1 мкм. В других вариантах осуществления, например, когда покрытие содержит ПДМС покрытие, покрытие является относительно тонким и имеет толщину по меньшей мере 1 мкм, по меньшей мере 3 мкм или даже по меньшей мере 5 мкм или по меньшей мере 8 мкм.

В некоторых вариантах осуществления покрытие содержит оксид алюминия, так же известный как окись алюминия. Покрытие окисью алюминия необязательно является достаточно тонким, чтобы позволить выход радона за счет отдачи при радиоактивном распаде. Покрытие окисью алюминия необязательно получают, применяя атомно-слоевое осаждение (АСО), и оно имеет толщину меньше 50 нм, меньше 10 нм или даже меньше 6 нм.

В некоторых вариантах осуществления перед нанесением покрытия (118) на источник для брахитерапии 80 источник для брахитерапии 80 отжигают путем нагревания и его медленного остывания. Необязательно при отжиге источник для брахитерапии 80 нагревают до по меньшей мере 275 °С, до по меньшей мере 350 °С или даже до по меньшей мере 400 °С. В некоторых вариантах осуществления отжиг проводят в среде с низким содержанием кислорода, например, в вакууме или в среде инертного газа.

Подробное описание раствора для разделения

Кислотный раствор 20, содержащий торий-228, коммерчески доступен у различных поставщиков, включая, например, Eckert-Ziegler в Германии и Окриджскую национальную лабораторию (ORNL) в США.

Получение (104) раствора для разделения 30 осуществляют, применяя любой подходящий способ, известный в данной области техники, такой как любой из способов, описанных в статье Afifi et al, “Extraction and Determination of Thorium and its application on Geologic Samples using Trioctyl Phosphine Oxide”, Arab Journal of Nuclear Science and Applications, 45(3), 2012, описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.

В некоторых вариантах осуществления торий-связывающий экстрагент содержит органический экстрагент, такой как TOPO, трибутилфосфат, N,N,N’,N’-терагексилсукциниламид, N-алкиламиды, нитрат триалкилметиламмония, дидодецилфосфорная кислота, 2-этил-гексил-фенил-фосфорная кислота, диизобутилкетон или гексаацетат каликсарена.

Альтернативно или дополнительно торий-связывающий экстрагент содержит один или несколько сульфоксидов, таких как дибутил-н-сульфоксид (ДБСО), как описано, например, в статье Khan et al., “Solvent Extraction of Thorium From Nitric Acid Solutions Using Di-N-Butyl Sulfoxide (Dbso) in Xylene”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, December 1995, col. 198, issue 2, pp. 409-421, описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.

В некоторых вариантах осуществления торий-связывающий экстрагент содержит экстрагент, который связывается со свинцом, в дополнение к связыванию c торием, для уменьшения количество свинца, который входит в экстракционный раствор 50 и в конечном итоге достигает источника 80. Альтернативно или дополнительно в раствор для разделения 30 добавляют отдельный свинец-связывающий материал.

Альтернативно применению циклогексана в качестве растворителя применяют другие растворители, такие как бензол, четыреххлористый углерод, хлороформ, керосин, толуол, додекан или о-ксилол.

В некоторых вариантах осуществления во время выполнения способа (108) емкость 40 встряхивают, чтобы вызвать связывание тория с торий-связывающим экстрагентом. В таких вариантах время выполнения способа (108) составляет по меньшей мере 30 сек, по меньшей мере 1 мин, по меньшей мере 3 мин или даже по меньшей мере 5 мин. Время выполнения способа (108) необязательно составляет меньше 15 мин, меньше 10 мин или даже меньше 5 мин.

Альтернативно емкость 40 не встряхивают во время выполнения способа (108). В соответствии с такой альтернативой время выполнения способа является достаточно долгим, чтобы обеспечить диффузию тория в торий-связывающий экстрагент, и необязательно составляет по меньшей мере 6 ч, по меньшей мере 12 ч или даже по меньшей мере 24 ч.

Емкость 40 показана закрытой, что особенно полезно, когда ее встряхивают, чтобы вызвать связывание. Однако, необходимо отметить, что можно использовать емкости других форм, включая открытые емкости.

Подробное описание сбора радия

В некоторых вариантах осуществления во время периода распада (112), в камере для сбора радия 60 с раствором для разделения 30 и радионуклидами тория 22 находится экстракционный раствор 50 так, что атомы радия 62, образовавшиеся в результате распада радионуклидов тория 22, диффундируют в экстракционный раствор 50. Необязательно экстракционный раствор 50 содержит дистиллированную воду. Дистиллированная вода необязательно составляет по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95% или даже по меньшей мере 99% экстракционного раствора 50. Установлено, что применение дистиллированной воды способствует более легкому переносу атомов радия к источнику для брахитерапии 80, чем другие растворы, такие как солевые растворы. Необязательно в вариантах осуществления, в которых экстракционный раствор 50 содержит дистиллированную воду, камеру для сбора радия 60 выполняют из материла, с которым радий не склонен объединяться, таким как тефлон. Альтернативно экстракционный раствор 50 содержит солевой раствор, такой как хлорид калия (KCl). Солевые растворы обычно уменьшают оседание радия на стенках камеры для сбора радия 60, и поэтому их могут применять в вариантах осуществления, в которых камера для сбора радия 60 включает стеклянную емкость. Однако отмечают, что экстракционный раствор 50 может содержать солевой раствор даже в тех вариантах осуществления, в которых камера для сбора радия 60 изготовлена не из стекла, а скорее изготовлена из других материалов, таких как тефлон. Необязательно камера для сбора радия 60 не включает внутренние стенки или другие элементы, которые прочно связывают атомы радия 62 таким образом, что для экстрагирования атомов радия 62 из камеры требуется кислота с рН, равным 4 или ниже. Таким образом, атомы радия 62 могут собирать в некислотный раствор, что может быть более удобно для переноса атомов радия 62 к источнику для брахитерапии 80.

Концентрация соли в солевом растворе 50 необязательно составляет по меньшей мере 0,001 моль или даже по меньшей мере 0,01 моль. В некоторых вариантах осуществления концентрация соли в солевом растворе составляет меньше 0,1 моль. Необязательно солевой раствор имеет рН около 5 (±10%). Альтернативно солевому раствору экстракционный раствор 50 содержит слабую кислоту с рН между 2-3. В соответствии с этой альтернативой после удаления (114) раствора для разделения 30 и перед погружением (116) источника для брахитерапии 80 в экстракционный раствор 50, экстракционный раствор 50 необязательно титруют, чтобы он лучше подходил для пропускания атомов 62 к источнику для брахитерапии 80.

В некоторых вариантах осуществления вместо удаления (114) раствора для разделения 30 из камеры для сбора радия 60 экстракционный раствор 50 удаляют в другую емкость, а раствор для разделения 30 оставляют в камере для сбора радия 60.

В других вариантах осуществления во время периода распада (112) раствор для разделения 30 и содержащиеся в нем радионуклиды тория 22 находятся в камере для сбора радия 60 сами по себе, а атомы радия 62, образовавшиеся в результате распада, оседают на стенках камеры для сбора радия 60. После периода распада (112) раствор для разделения 30 удаляют из камеры для сбора радия 60, а экстракционный раствор 50 пропускают через камеру для сбора радия 60 для сбора атомов радия 62 со стенок камеры. В этих вариантах осуществления экстракционный раствор 50 необязательно содержит солевой раствор, такой как хлорид калия (KCl), или слабую кислоту, подходящую для смывания атомов радия 62 со стенок камеры для сбора радия 60. Необязательно в этих вариантах осуществления камере для сбора радия 60 придают форму, имеющую большую площадь поверхности, например, форму длинной и узкой колонны. Например, камера для сбора радия 60 может иметь форму длинной и узкой трубки с диаметром меньше 15 мм, меньше 10 мм или даже меньше 5 мм. Длину трубки, служащей камерой для сбора радия 60, необязательно выбирают согласно количеству применяемого раствора для разделения 30. В некоторых вариантах осуществления трубка имеет длину по меньшей мере 10 см или даже по меньшей мере 15 см. Необязательно в этих вариантах осуществления трубка имеет два отверстия, которые позволяют протекать экстракционному раствору 50 через трубку от первого отверстия на одном конце до второго отверстия на другом конце, таким образом смывая осевшие атомы радия 62 со стенок трубки, служащей камерой для сбора радия 60.

Альтернативно применению экстракционного раствора 50, раствор для разделения 30 оставляют сам по себе на достаточное время (112), чтобы процент радионуклидов подвергся радиоактивному распаду до радия. Затем источник 80 погружают в раствор для разделения 30 для сбора атомов радия (62) на его поверхность. Такой альтернативный вариант могут применять особенно в случаях, когда приемлем сбор некоторых радионуклидов тория 22 на источник 80, и нет необходимости удалять радионуклиды тория 22 из емкости, в которую погружен источник 80. Необязательно в этих вариантах осуществления емкость с раствором для разделения 30 содержит материал, такой как тефлон, который не связывает атомы радия 62.

Подробное описание источника

Источник для брахитерапии 80 может иметь по существу любую форму, подходящую для лечения брахитерапией. Источник для брахитерапии 80 может иметь, например, форму цилиндра, форму плоской поверхности или форму шара. В некоторых вариантах осуществления источник для брахитерапии 80 содержит материал, который притягивает атомы радия 62 из экстракционного раствора 50. Например, источник для брахитерапии 80 может содержать металлический источник или может быть покрыт металлом. Эти варианты осуществления в частности пригодны, когда экстракционный раствор 50 содержит дистиллированную воду, которая позволяет атомам радия 62 диффундировать к металлическому источнику. Отмечают, что в соответствии с некоторыми из этих вариантов осуществления, покрытие (130) источника для брахитерапии 80 оксидом марганца не обязательно и может быть пропущено.

В некоторых вариантах осуществления источник для брахитерапии 80 содержит материал, который не мешает одному или нескольким методам медицинской визуализации, таким как ультразвук или МРТ, которые будут использоваться при имплантации источника 80 для брахитерапии.

Альтернативно или дополнительно источник для брахитерапии 80 содержит материал для связывания с оксидом марганца, который в свою очередь связывается с атомами радия 62. Необязательно источник для брахитерапии 80 включает металлическое основание, которое подходит для получения покрытия из оксида марганца. Альтернативно источник для брахитерапии 80 включает неметаллическое основание, которое представляет собой металл, покрытый металлом, который в достаточной степени связывается с покрытием из оксида марганца. Альтернативно источник для брахитерапии 80 включает любой другой материал, который может связываться с покрытием из оксида марганца.

Оксид марганца необязательно содержит диоксид марганца (MnO₂). Альтернативно оксид марганца содержит любой другой оксид марганца, который связывает радий, такой как диоксид марганца (IV), оксид марганца (II) (MnO), оксид марганца (II, III) (Mn₃O₄), оксид марганца (III) (Mn₂O₃) и оксид марганца (VII) (Mn₂O₇) или смесь различных оксидов марганца.

Покрытие (130) источника для брахитерапии 80 оксидом марганца необязательно проводят путем погружения источника для брахитерапии 80 в перманганат калия (KMnO₄). Покрытие (130) необязательно проводят при температуре по меньшей мере 60 °С или даже по меньшей мере 80 °С, например, при около 90 °С. После покрытия источника для брахитерапии 80, источник и покрытие из оксида марганца необязательно медленно остывают в течение по меньшей мере часа или даже по меньшей мере 6 ч. Заявитель обнаружил, что за счет медленного остывания достигают более стабильного покрытия. Альтернативно применяют любой другой подходящий способ покрытия оксидом марганца. В других вариантах осуществления вместо или в дополнение к оксиду марганца применяют любой другой материал, подходящий для связывания атомов радия 62.

В некоторых вариантах осуществления перед погружением источника для брахитерапии 80 в экстракционный раствор 50 экстракционный раствор 50 разбавляют, концентрируют или подвергают химическому изменению. Например, как упоминалось выше, экстракционный раствор 50 могут титровать до желаемого уровня рН, например, около 5. Разбавление и/или концентрирование необязательно проводят для приведения концентрации радия в экстракционном растворе 50 в желаемые пределы. Необязательно концентрация радия составляет по меньшей мере 3 мкКи/мл, по меньшей мере 5 мкКи/мл или даже по меньшей мере 10 мкКи/мл. В некоторых вариантах осуществления концентрация радия составляет меньше 60 мкКи/мл, меньше 50 мкКи/мл или даже меньше 40 мкКи/мл.

Погружение (116) источника для брахитерапии 80 в экстракционный раствор 50 необязательно проводят в течение по меньшей мере часа, по меньшей мере 5 ч или даже по меньшей мере 10 ч. Альтернативно применяют известные в данной области техники способы для ускорения сбора радия на источник для брахитерапии 80, такие как встряхивание и/или перемешивание. В некоторых вариантах осуществления экстракционный раствор 50 нагревают для ускорения сбора радия на источник для брахитерапии 80. Экстракционный раствор 50 необязательно нагревают до температуры, создающей потоки в растворе, например, по меньшей мере 50 °С, по меньшей мере 60 °С, по меньшей мере 75 °С или даже по меньшей мере 80 °С. Необязательно раствор нагревают до температуры не выше 90 °С или даже не выше 80 °С. В соответствии с такой альтернативой погружение необязательно проводят в течение менее 3 ч, менее часа или даже менее 30 мин. Время погружения (116) источника для брахитерапии 80 в экстракционный раствор 50 необязательно выбирают согласно желаемой активности источника и концентрации радия в экстракционном растворе 50.

В варианте осуществления для крупномасштабного производства источника для брахитерапии 80 контролируют скорость получения атомов радия 62 в камере для сбора радия 60, и когда скорость ниже желаемого уровня, заменяют раствор для разделения 30 другой партией раствора для разделения 30 с более высокой плотностью тория. Альтернативно добавляют концентрированный раствор для разделения 30 с высокой плотностью тория к раствору для разделения 30, находящемуся в данный момент в камере для сбора радия 60. Необязательно перед добавлением концентрированного раствора для разделения 30 с высокой плотностью тория, часть раствора для разделения 30 с низкой плотностью тория удаляют из камеры для сбора радия 60 для освобождения места для концентрированного раствора для разделения 30. Отмечают, что вместо контроля фактической скорости распада тория до радия, оценивают скорость, основанную на периоде полураспада тория и на исходной концентрации тория в растворе для разделения 30, и соответственно заранее выбирают время добавления и/или замещения раствора для разделения 30.

В камере для сбора радия 60 концентрация тория в растворе для разделения 30 составляет необязательно по меньшей мере 0,08 мКи, по меньшей мере 0,1 мКи или даже по меньшей мере 0,2 мКи на каждый мл. Заявитель обнаружил, что применение более высоких концентраций тория может оказать разрушающее воздействие на циклогексан, вызывая высвобождение атомов водорода, и поэтому концентрация тория в растворе для разделения 30 необязательно меньше 2 мКи или даже меньше 1 мКи на каждый мл. В некоторых вариантах осуществления для концентрации тория в растворе для разделения 30 определяют верхний и нижний пределы. Когда концентрация достигает нижнего предела, раствор для разделения 30 заменяют или добавляют в камеру для сбора радия 60 более концентрированный раствор тория для доведения концентрации тория до верхнего предела.

Способ согласно Фиг. 1 не зависит от качества (например, чистоты) исходного раствора 20, так как радий, направляемый на источник для брахитерапии, разделяют с исходным раствором 20 перед направлением радия на источник для брахитерапии. Соответственно, полученный источник для брахитерапии могут производить без тория, смешанного с радием, или по меньшей мере с низким количеством атомов тория, таким как меньше одного процента от числа атомов радия на источнике для брахитерапии, меньше 0,1% атомов радия или даже меньше 0,01% атомов радия на источнике для брахитерапии. Однако отмечают, что в некоторых случаях желателен источник для брахитерапии, содержащий и радий, и торий. В таких случаях желаемый процент тория может быть достигнут путем смешивания раствора с желаемой концентрацией тория с экстракционным раствором 50.

Способ согласно Фиг. 1 также обеспечивает высокую степень утилизации тория.

Необязательно способ согласно Фиг. 1 не требует высоких температур, и в некоторых вариантах осуществления весь способ согласно Фиг. 1 проводят при температурах ниже 180 °С или даже ниже 140 °С. Однако, в других вариантах осуществления одна или несколько стадий способа могут потребовать высоких температур, выше 250 °С или даже выше 300 °С или 350 °С.

Камеры

На Фиг. 3А-3В показана система камеры 300 перед и после периода распада (112) в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Система камеры 300 представляет собой возможный вариант реализации камеры 60, описанной выше. Камера 310 системы 300 включает верхнюю пробку 302 для загрузки раствора для разделения 30, содержащего радионуклиды тория 22, в камеру 310. Снизу камера 310 включает узкое отверстие 304, которое соединяется с узкой тефлоновой трубкой 306, с наружной мембраной 308, через которую экстракционный раствор 50 вводят в камеру 310. Мембрана 308, необязательно изготовленная из силикона или резины, позволяет вводить или удалять жидкости иглой без протекания.

Через верхнее отверстие в камере 310, которое герметично закрывают верхней пробкой 302, проводят внесение (110) раствора для разделения 30 в камеру 310. Перед, после и/или одновременно с внесением раствора для разделения 30, подходящее количество экстракционного раствора 50 вводят в камеру 310 через мембрану 308. Экстракционный раствор 50 заполняет узкую тефлоновую трубку 306 и часть камеры 310. Поскольку раствор для разделения 30 легче экстракционного раствора 50, раствор для разделения 30 плавает на экстракционном растворе 50, как показано на Фиг. 3А. После периода распада (112) экстракционный раствор 50 удаляют из камеры 310 через мембрану 308 так, что в камере 310 остается только раствор для разделения 30, как показано на Фиг. 3В. Отмечают, что небольшая часть экстракционного раствора 50 необязательно остается в узкой тефлоновой трубке 306, так что не весь экстракционный раствор 50 экстрагируют из системы камеры 300. Это полезно, чтобы убедиться, что никакая значимая часть раствора для разделения 30, которая может загрязнить экстракционный раствор 50, не покидает систему камеры 300 с экстракционным раствором 50. Размер узкой тефлоновой трубки 306 необязательно выбирают таким образом, чтобы минимизировать, с одной стороны, количество экстракционного раствора 50, оставшегося в системе камеры 300, а с другой стороны, предотвратить выход остатков раствора для разделения 30 из системы камеры 300 с экстракционным раствором 50. Отмечают, что вместо тефлоновой трубки 306 могут применять трубку из любого подходящего материала, такого как силикон или резина. Этот вариант в частности полезен в случаях, когда раствор для разделения 30 не попадает в трубку, и, следовательно, нет проблемы совместимости раствора для разделения 30 и материала трубки.

После этого дополнительный экстракционный раствор 50 можно вводить через мембрану 308 в камеру 310 для сбора атомов радия из того же раствора для разделения 30. Когда концентрация тория в растворе для разделения 30 становится ниже порогового значения, в камеру 310 через пробку 302 вводят дополнительное количество раствора для разделения 30 с высокой концентрацией тория. Таким образом, систему 300 можно применять для непрерывного производства экстракционных растворов 50, содержащих радий.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления внесение (110) раствора для разделения 30 в камеру 310 проводят при намного меньшей скорости, чем введение экстракционного раствора 50 в камеру 310. Например, внесение (110) раствора для разделения 30 в камеру 310 можно проводить один раз на каждые 10, каждые 100 или даже каждые 1000 стадий введения экстракционного раствора 50 в камеру 310. Таким образом, внесение (110) раствора для разделения 30 в камеру 310 можно рассматривать в этих вариантах осуществления как стадию инициализации.

На Фиг. 4А-4В показана система камеры 400 перед и после периода распада (112) в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения. В системе 400 камера 310 имеет узкий удлинитель 402, подходящий для сбора атомов радия на его внутренних стенках.

На стадии инициализации системы раствор для разделения 30, содержащий радионуклиды тория, обычно загружают через отверстие, закрытое верхней пробкой 302, в узкий удлинитель 402, как показано на Фиг. 4А. После первого периода распада (112) экстракционный раствор 50 загружают через мембрану 308 и трубку 306 в узкий удлинитель 402, проталкивая раствор для разделения 30 в камеру 310, как показано на Фиг. 4В. Экстракционным раствором 50 собирают атомы радия со стенок узкого удлинителя 402 и удаляют его через мембрану 308 вместе с атомами радия. Затем раствор для разделения 30 возвращают в узкий удлинитель 402, как показано на Фиг. 4А, и начинается другой цикл производства атомов радия.

Фиг. 5 представляет собой схематическую иллюстрацию системы 500 для производства альфа DART источников для брахитерапии в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Система 500 включает коллектор 502, который соединяется через клапаны 508 и жидкостные трубки 504 с различными емкостями. Емкости включают сосуд 510 для экстракционного раствора 50, камеру для сбора радия 560, в которой атомы радия 62 (Фиг. 2), образовавшиеся после распада радионуклидов тория 22, диффундируют в экстракционный раствор 50. Емкости необязательно дополнительно включают камеру для оценки 518, сосуд для хранения радия 530 и водяную камеру 540. В некоторых вариантах осуществления коллектор 502 соединяют с одним или несколькими многокамерными погружными сосудами 550, которые включают множество погружных отсеков 552, расположенных для приема элементов, которые должны быть преобразованы в источник для брахитерапии 80 путем накопления атомов радия. Роботизированную руку 580 необязательно применяют для введения источников для брахитерапии 80 в погружные отсеки 552 и извлечения их оттуда. Насос 536 необязательно соединяют с коллектором 502 и применяют для перемещения жидкостей между емкостями системы 500. К одному из клапанов 508 коллектора 502 подсоединяют слив 570 для приема не требующихся больше отработанных жидкостей.

В некоторых вариантах осуществления одну или несколько емкостей, таких как сосуд для экстракционного раствора 510, камера для сбора радия 560, камера для оценки 518 и/или водяная камера 540, помещают на соответствующие весы 572, которые применяют для контроля количества жидкости в емкостях. Альтернативно или дополнительно могут применять любые другие датчики для контроля содержимого емкостей.

ЦПУ (центральное процессорное устройство) 548 необязательно контролирует работу системы 500, посылая команды управления клапанам 508, насосу 536 и/или роботизированной руке 580. Команды от ЦПУ 548 передают по проводам или беспроводным способом с помощью любого подходящего способа, известного в данной области техники. Обычно закрытые клапаны 508 открывают, когда требуется пропустить жидкость через конкретный клапан, и снова закрывают после пропуска жидкости.

При работе насос 536 перекачивает некоторое количество экстракционного раствора 50 из сосуда 510 в камеру 560 для сбора радия. Перед, параллельно и/или после этого в камеру для сбора радия 560 через верхний клапан 514 вводят раствор для разделения 30. Через заранее определенное время и/или после определения того, что собрано достаточное количество радия, насос 536 извлекает экстракционный раствор 50 из камеры для сбора 560 в камеру для оценки 518, в которой оценивают экстракционный раствор 50 и/или содержание в нем радия. Если качество экстракционного раствора 50 является достаточным, насос 536 перекачивает экстракционный раствор 50 в сосуд для хранения радия 530. Однако если концентрация экстракционного раствора 50 требует корректировки, насос 536 перекачивает требуемое количество воды из водяной камеры 540 в камеру для оценки 518. Альтернативно или дополнительно экстракционный раствор 50 возвращают в камеру для сбора 560 для получения большего количества радия. Параллельно с получением экстракционного раствора радия 50, экстракционный раствор радия 50 передают в один или несколько многокамерных погружных сосудов 550, где источники для брахитерапии 80 погружают в экстракционный раствор радия 50. Система 500 может включать любое количество камер для сбора 560, соединенных с одним коллектором 502, для параллельного получения раствора радия.

Как показано, клапаны 508 расположены линейно вдоль коллектора 502. Однако в других вариантах осуществления трубки 504 и/или клапаны 508 расположены радиально на коллекторе 502. Необязательно коллектор 502 имеет форму половины или полной сферы. Чтобы передавать жидкость между двумя емкостями, клапан 508, соединенный с исходной емкостью, открывают и насос 536 извлекает из нее количество жидкости во внутреннюю камеру насоса. Затем клапан 508, соединенный с исходной емкостью, закрывают, клапан, соединенный с конечной емкостью, открывают, и насос приводят в действие для выталкивания жидкости из его внутренней камеры в конечную емкость.

Заключение

Следует понимать, что описанные выше способы и устройства следует интерпретировать как включающие в себя устройства для осуществления указанных способов и способы применения указанных устройств. Следует понимать, что признаки и/или стадии, описанные в отношении одного варианта осуществления, иногда могут применять с другими вариантами осуществления, и что не все варианты осуществления изобретения обладают всеми признаками и/или стадиями, показанными на конкретной фигуре или описанных в отношении одного из конкретных вариантов осуществления. Особо следует отметить, что, хотя некоторые из зависимых пунктов формулы изобретения зависят только от одного родительского пункта, это обусловлено формальными требованиями некоторых юрисдикций, и, если не представляется возможным или специально не оговорено, настоящее изобретение включает все комбинации зависимых пунктов формулы изобретения. Задачи не обязательно выполняют в точно описанном порядке.

Следует отметить, что некоторые из описанных выше вариантов осуществления могут включать структуру, действия или детали структур и действий, которые могут быть не существенными для изобретения, и которые описаны в виде примеров. Структура и действия, описанные в контексте данного изобретения, могут быть заменены эквивалентами, выполняющими ту же функцию, даже если структура или действия различны, как известно в данной области техники. Варианты осуществления, описанные выше, приведены для примера, и настоящее изобретение не ограничивается тем, что было в частности показано и описано выше. То есть объем настоящего изобретения включает и комбинации и подкомбинации различных признаков, описанных выше, так же как их вариации и модификации, которые могут возникнуть у специалистов в данной области техники после прочтения вышеприведенного описания, и которые не раскрыты в предшествующем уровне техники. Поэтому объем изобретения ограничен только элементами и пределами, используемыми в формуле изобретения, где термины “содержать”, “включать”, “иметь” и их родственные термины означают при использовании в формуле изобретения “включая, но не обязательно ограничиваясь ими”.

Группа изобретений относится к средствам для лучевой терапии. Представлен способ накопления радионуклидов радия, включающий: получение первого раствора, содержащего радионуклиды тория и торий-связывающий экстрагент, причем первый раствор не связывает радий; обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория в первом растворе; и сбор атомов радия, полученных в результате распада. При этом обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория включает оставление первого раствора на период распада в камере со стенками из материала, который притягивает радий, и где сбор атомов радия включает смывание атомов радия со стенок с помощью солевого раствора. Также обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория включает внесение первого раствора в камеру, из которой атомы радия отделяют без применения кислоты с рН ниже 4. Помимо этого описаны способ производства источника для брахитерапии, устройство для накопления радионуклидов радия и источник для брахитерапии. Достигается повышение эффективности и расширение арсенала средств для лучевой терапии. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ накопления радионуклидов радия, включающий:

получение первого раствора, содержащего радионуклиды тория и торий-связывающий экстрагент, причем первый раствор не связывает радий;

обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория в первом растворе; и

сбор атомов радия, полученных в результате распада,

где обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория включает оставление первого раствора на период распада в камере со стенками из материала, который притягивает радий, и где сбор атомов радия включает смывание атомов радия со стенок с помощью солевого раствора, и

где обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория включает внесение первого раствора в камеру, из которой атомы радия отделяют без применения кислоты с рН ниже 4.

2. Способ по п. 1, где торий-связывающий экстрагент содержит TOPO (оксид триоктилфосфина).

3. Способ по п. 1, где сбор атомов радия включает сбор атомов радия во второй раствор.

4. Способ по п. 1, где сбор атомов радия включает сбор атомов радия на источник для брахитерапии.

5. Способ по п. 4, где сбор атомов радия включает сбор атомов радия во второй раствор и погружение источника для брахитерапии во второй раствор.

6. Способ по п. 1, где получение первого раствора включает введение первого раствора в камеру со вторым раствором таким образом, что распадающиеся атомы радия диффундируют во второй раствор.

7. Способ по п. 6, где получение первого раствора включает получение раствора, содержащего растворитель, имеющий низкую степень растворимости во втором растворе.

8. Способ по п. 7, где растворитель имеет удельный вес ниже удельного веса воды.

9. Способ по п. 7, где растворитель содержит циклогексан.

10. Способ по п. 6, где второй раствор содержит солевой раствор.

11. Способ по п. 1, где получение первого раствора включает:

получение раствора растворителя для разделения, имеющего низкую степень растворимости, и торий-содержащего экстрагента;

объединение полученного раствора для разделения с исходным раствором, содержащим радионуклиды тория, таким образом, что радионуклиды тория из исходного раствора связываются с торий-связывающим экстрагентом; и

отделение раствора для разделения от исходного раствора с образованием первого раствора.

12. Способ производства источника для брахитерапии, включающий:

получение раствора, содержащего атомы радия;

покрытие источника оксидом марганца с последующим нагреванием и остыванием;

покрытие источника защитным покрытием, которое предотвращает отделение атомов радия от источника, но позволяет дочерним ядрам атомов радия выходить из источника при распаде атомов радия; и

погружение источника для брахитерапии в указанный раствор таким образом, что атомы радия собираются на источник.

13. Способ по п. 12, где покрытие источника защитным покрытием включает покрытие полисульфоном или полидиметилсилоксаном.

14. Способ по п. 12, где покрытие источника защитным покрытием включает покрытие оксидом алюминия.

15. Способ по п. 12, где источник включает источник оксида марганца.

16. Способ по п. 12, где раствор содержит солевой раствор.

17. Способ по п. 12, где раствор содержит дистиллированную воду.

18. Устройство для накопления радионуклидов радия, включающее:

первый сосуд с первым раствором, содержащим радионуклиды тория и торий-связывающий экстрагент;

второй сосуд со вторым раствором, содержащим атомы радия;

насос; и

процессор, выполненный так, чтобы контролировать подачу насосом третьего раствора в первый сосуд, и спустя период времени, достаточный для сбора атомов радия, удаление третьего раствора из первого сосуда и перенос его во второй сосуд.

19. Источник для брахитерапии, включающий:

основание, по размеру и форме подходящее для введения в орган человека для брахитерапии;

покрытие из оксида марганца поверх основания;

защитное покрытие, которое предотвращает отделение атомов радия от источника, но позволяет дочерним ядрам атомов радия выходить из источника; и

атомы радия, прикрепленные к покрытию из оксида марганца,

где источник для брахитерапии не содержит атомов тория больше чем 0,1% от атомов радия на источнике.

20. Источник для брахитерапии по п. 19, где основание включает металлическое основание.

21. Источник для брахитерапии по п. 19, где основание включает неметаллическое основание.

22. Источник для брахитерапии по п. 19, где защитное покрытие позволяет дочерним ядрам атомов радия выходить из источника за счет энергии, полученной в результате распада атомов радия.

23. Источник для брахитерапии по п. 19, где защитное покрытие позволяет дочерним ядрам атомов радия выходить из источника за счет диффузии.

24. Источник для брахитерапии по п. 19, где защитное покрытие содержит полисульфон.

25. Источник для брахитерапии по п. 19, где защитное покрытие содержит оксид алюминия.

26. Источник для брахитерапии по п. 19, где атомы радия прикрепляют к покрытию из оксида марганца в результате отжига.