[發明專利]利用對放射療法的生理反應的成像對治療的評估和改進

有效

• 申請號: 201380068528.6
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN104902956A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 詹姆士·F·登普西
• 申請（專利權）人: 優瑞公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 陳建芳;閻娬斌

相關申請的交叉引用

根據35U.S.C.§119(e)，本申請要求2012年10月26日提交的美國臨時專利申請61/719337的優先權，其披露的內容全部引入作為參考。

技術領域

本申請描述的主題涉及放射療法和對放射療法的生理反應(例如水腫等等)的MRI成像。

背景技術

放射療法在三種主要形式的癌癥療法(外科手術、化學療法和放射療法)中保持著獨特且既定的作用。外科手術將承受癌癥的組織從身體除去，破壞它們?；瘜W療法消除整個身體的顯微型疾病。只有放射療法可以既破壞癌組織又同時消除顯微型疾病。實驗的消融癌治療技術(例如，超聲波、高溫熱療(hyperthermia)和冷凍手術)僅可以像外科手術一樣破壞組織，而新的化療劑不能有效地破壞實體腫瘤。放射療法將保持并擴大其作為癌癥治療和消融治療上的選擇療法的顯著作用。

放射療法的臨床目標是將優化的電離放射劑量配給精確地輸送到腫瘤和靶點，同時使周圍的正常組織免受劑量的傷害。在輸送電離放射時，臨床醫生嘗試在根除疾病的可能性和由于對周圍健康或功能組織的照射而出現致命的或使人衰弱的副作用的可能性之間做出權衡。

不管是消融組織還是給組織滅菌，電離放射都通過破壞DNA或細胞中的其他重要分子中的化學鍵而殺死細胞。放射療法通過以迅速分裂的癌細胞為標靶而起作用，其中放射引起破壞DNA或細胞中的其他重要分子的反應，在細胞分裂時造成細胞死亡。和正常細胞不同，癌細胞迅速分裂并且不能容易地修復它們自身，由于放射導致的遺傳損傷，它們比健康細胞更容易死亡。隨著時間延長治療并且分段次輸送劑量容許健康細胞恢復，同時優先消除癌細胞。有時，健康細胞的較少恢復可以被接受，如果可以利用立體定向方法獲得更大的定位和固定精度的話。

用電離放射療法治療癌癥或消融組織通過破壞癌細胞或靶細胞的DNA或其他關鍵分子而起作用。當電離的帶電粒子造成構成DNA鏈或其他重要細胞分子的原子的直接或間接電離時，會導致該DNA破壞。當DNA或其他關鍵細胞分子的原子通過入射放射而直接產生時會發生直接電離。間接電離由于含水的細胞組分的電離而發生，含水的細胞組分的電離形成自由基，然后其破壞DNA或其他關鍵細胞分子。細胞具有修復單鏈DNA損傷的機制，因而雙鏈DNA斷裂是導致細胞死亡的最重要的機制。癌細胞一般未分化且類似于干細胞，這使得它們比大多數健康的分化細胞繁殖得更多，也使得它們修復亞致死損傷的能力減弱。因而單鏈DNA損傷通過細胞分裂而被傳遞并且對癌細胞DNA的破壞積累，使得它們死亡或更慢地繁殖。

放射敏感度是細胞、組織、器官或生命體對于電離放射的有害效應的相對敏感性。有四種主要的放射敏感度修飾劑，通常稱為“4R”：再氧合、細胞周期的再分布、亞致命損傷的修復、和再增殖。

腫瘤含有低氧區域(低水溶氧濃度)，其中癌細胞被認為是耐受放射的。在分次放射治療中，這些區域通過各種機制被再氧合，這些包括瘤內壓力減小和脈管系統的正?；７派浞执沃g的再氧合導致之前的低氧腫瘤區域的放射敏感度并且被認為是增加了放射治療的效率。

哺乳動物細胞在細胞周期全程中表現出不同水平的放射耐受性?？傮w上，放射對于具有更大再生活性的細胞具有更大的效果。在S期晚期中的細胞是特別耐受的，而且在G2期和M期中的細胞對于電離放射是最敏感的。在分次放射過程中，在G2M期中的細胞是優先被殺滅。兩分次之間的時間容許來自細胞周期的S期的耐受細胞重新分布到細胞更加放射敏感的細胞期中。

通過電離放射的細胞殺滅基于不可修復的病變的生成，包括DNA雙鏈斷裂(DSB)或其它關鍵分子的損壞。然而大多數放射引起的DNA損壞是亞致命的。雖然這種損壞總體上在較低劑量得以修復，然而亞致命病變的積累在較高劑量下也促成致命性。在放射治療中采用了在放射分次之間的亞致命損壞的修復，因為關鍵的正常組織和腫瘤在其對于修復放射損傷的能力方面經常是不同的。

正常的和惡性的干細胞具有進行不對稱細胞分裂的能力，這產生子代干細胞和定向祖細胞。對比而言，干細胞按照對稱細胞分裂分裂成為兩個定向祖細胞或兩個子代干細胞。如果僅僅在干細胞分裂的1％中發生了后者，那么在20次細胞倍增之后干細胞數量將會是定向祖細胞數量的兩倍。如此，干細胞分裂方式中的小變化可能對于組織或腫瘤的結構具有重大影響，并且被認為是加速再增殖背后的機制。