一种用于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的定量放射装置及试剂盒的制作方法

1.本发明属于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的定量放射装置技术领域，具体涉及一种用于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的定量放射装置及试剂盒。


背景技术：

2.肿瘤的发病率越来越高，患者的用药反应性由于肿瘤的异质性而千差万别，抗肿瘤药物和治疗虽然有共识、有指南，但是肿瘤患者仍然避免不了以身试药的尴尬境地，即便没效也不能避免耐药性的产生。
3.肿瘤类器官(patientsderivedorganoids，pdo)即肿瘤组织在体外经过3d培养获得的立体样细胞团。在临床，通过肿瘤类器官培养技术的改善及敏感性体系的建立，可为肿瘤患者的临床用药和治疗的选择提供依据。以类器官敏感性试验结果推算临床病人最合适的治疗方案及作出临床剂量的合理调整，制定个体化治疗策略，为临床肿瘤病人获取最佳治疗机会和更多的治疗时间，解决了肿瘤患者以身试药的问题。
4.放疗是治疗恶性肿瘤的一种有效手段，而内放射治疗又是近年来治疗恶性肿瘤的一种新的有效手段。与外放疗相比，放射性粒子组织间植入具有肿瘤局部持续照射时间长，对周围正常组织的损伤小，高度适形，对肿瘤细胞杀伤力强等明显的生物学优势。由于不同的癌症患者对于内放射治疗所需的最佳放射强度需求不一样；但是目前缺少通过肿瘤类器官模拟内放射治疗设备，无法在患者体外测试肿瘤类器官放射治疗敏感性，从而导致肿瘤患者在不清楚最佳放射强度的情况下直接进行治疗。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种用于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的定量放射装置及试剂盒，旨在解决现有技术中缺少通过肿瘤类器官模拟内放射治疗的装置，无法在患者体外测试肿瘤类器官放射治疗敏感性，从而导致肿瘤患者仍然需要以身试药的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
7.第一方面，本发明提供了一种用于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的定量放射装置，包括：铅制箱体、铅制隔离盖板和载板；
8.所述载板设置在铅制箱体内，所述载板上设有若干个试验区，每个所述试验区均包括至少一个试验台和对照台；所述试验台上设有放射粒子放置槽和若干个肿瘤类器官培养孔，所述对照台上设有肿瘤类器官培养孔；
9.所述铅制隔离盖板上扣接在铅制箱体上，且铅制隔离盖板上设有将每个试验台和每个对照台均隔离在独立空间的铅制隔板。
10.进一步改进的方案：所述载板为方形；所述铅制隔离盖板上设有若干个将试验区之间独立分割开的横向铅制隔板，所述铅制隔离盖板上设有若干个将每个试验区内的试验台与试验台之间，以及试验台和对照台之间均独立分割开的纵向铅制隔板。
11.进一步改进的方案：所述铅制箱体为由底板和两个分别设置在底板前后两侧边的立板构成且左右两端开口的u形箱体，每个立板和底板的连接处设有横向滑槽，所述载板的前后两侧边分别插接在两个横向滑槽内。
12.进一步改进的方案：所述铅制隔离盖板包括盖合在铅制箱体上端的盖板和两个分别设置在盖板左右两侧的挡板，两个挡板分别盖合在u形箱体左右两端的开口上。
13.进一步改进的方案：所述两个挡板的底端抵靠在底板上，所述挡板的底端设有若干个凸起。
14.基于上述方案，设置凸起可以降低挡板的底端与底板之间的密封性能，从而可以使得铅制箱体内与外部形成一定的空气流通，有利于为肿瘤类器官供氧。
15.进一步改进的方案：所述试验区有3个；每个试验区设有3个试验台和1个对照台；所述试验台上设有1个横向设置的放射粒子放置槽和3个设置在放射粒子放置槽前侧或后侧且横向排列的肿瘤类器官培养孔；所述对照台上设有1个肿瘤类器官培养孔；每个所述肿瘤类器官培养孔均在96孔板上有位置上相对应的孔。
16.基于上述方案，通过上述布局方式，96孔板上设有位置与每个肿瘤类器官培养孔相对应的孔，从而使得本发明中的定量放射装置可以直接适用于现有的检测仪器来进行检测。
17.进一步改进的方案：每个试验区设有3个试验台和1个对照台；所述试验台上设有1个横向设置的放射粒子放置槽和3个设置在放射粒子放置槽前侧或后侧且横向排列的肿瘤类器官培养孔；所述对照台上设有3个横向排列的肿瘤类器官培养孔。
18.第二方面，本发明提供了一种用于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的试剂盒，包括放射粒子和上述任一方案所述用于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的定量放射装置。
19.进一步改进的方案：所述放射粒子为圆柱形的
125
i粒子，所述
125
i粒子的直径为0.8mm，所述
125
i粒子的长度为4.5mm。
20.基于上述方案，
125
i粒子永久植入是一种治疗头颈部等多种肿瘤非常有效的手段，头颈部肿瘤的类型多种多样，其中，恶性肿瘤的病程通常为进展性，预后差，死亡率高，常规治疗手段难以控制。
125
i粒子治疗具有以下优势：(1)治疗区定位精确，与肿瘤形状非常“适形”；(2)
125
i粒子种植范围之外，照射剂量迅速下降；(3)靶区剂量很高，且不增加正常脑组织的损伤；(4)剂量率低，要达到需要的处方剂量，就必须要有足够长的照射时间。延长照射时间和低剂量率都使正常组织损伤明显减少，但对肿瘤细胞的杀伤没有任何影响。
21.进一步改进的方案：在试剂盒内，根据肿瘤类器官所需的辐照剂量率获取
125
i粒子数量以及每个
125
i粒子与肿瘤类器官的距离；
22.对于有n个
125
i粒子照射的类器官，所述辐照剂量率公式为：
[0023][0024]
其中，a
app
为表观活度，由粒子源确定；f
med
为辐照剂量转换因子，由照射的组织类型查表获得；γ
δ
为放射源中放射性核素的照射量率常数；ri为第i个粒子与类器官之间的距离；t(ri)为基于距离的衰减系数；基于粒子源类型查表获得；为各向异性常数。
[0025]
基于上述方案，可以根据辐照剂量率公式，以及已确定所需的辐照剂量率，可以推导出所需的
125
i粒子的数量，以及每个
125
i粒子与肿瘤类器官之间的距离。公式为：
[0026]
进一步改进的方案：用于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的试剂盒，按照以下步骤使用：
[0027]
s1、将载板放置在铅制箱体的底部；
[0028]
s2、在每个试验区内，每个试验台的每个肿瘤类器官培养孔以及对照台的肿瘤类器官培养孔中均培养源自同一患者的肿瘤类器官；在每个试验区内，每个不同试验台的放置不同数量且相同体积规格的125i粒子；
[0029]
s3、将铅制隔离盖板扣接在铅制箱体上，同时铅制隔离盖板上的铅制隔板将每个试验台和每个对照台均隔离在独立的空间内。
[0030]
基于上述方案，通过在每个不同试验台放置不同数量且相同体积规格的
125
i粒子，可以测试出肿瘤类器官对不同放射强度的敏感性，从而可以检测出对肿瘤类器官治疗效果最佳的放射强度。
[0031]
本发明的有益效果为：
[0032]
本发明中，每个所述试验区均包括至少一个试验台和对照台；所述试验台上设有放射粒子放置槽和若干个肿瘤类器官培养孔，所述对照台上设有肿瘤类器官培养孔；通过在放射粒子放置槽内放置放射粒子，在肿瘤类器官培养孔内放置肿瘤类器官，且通过未进行放射粒子放射的对照台中的肿瘤类器官作为对比，可以测试放射粒子对肿瘤类器官的放射治疗敏感性；此外，同一个试验台内的放射粒子放置槽内的放射粒子可近距离对肿瘤类器官培养孔内的肿瘤类器官进行照射，从而达到模拟内放射治疗的效果，无需肿瘤患者在不清楚效果的情况下直接进行治疗。
[0033]
采用铅制箱体和铅制隔离盖板可以起到阻隔放射性射线的功能，保护检测人员和检测环境不受辐射污染；通过在铅制隔离盖板上设有将每个试验台和每个对照台均隔离在独立空间的铅制隔板，可以防止不同试验台和对照台不受到其余试验台的射线干扰。
[0034]
本发明中的定量放射装置可直接放置于肿瘤类器官培养系统中且使肿瘤类器官持续存在于稳定的培养系统中，以保证检测的准确度。
[0035]
本发明中的定量放射装置可调节放射粒子的剂量，从而可以评价类器官暴露于不同放射剂量下的不同反应。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关附图。
[0037]
图1是本发明中定量放射装置的爆炸结构示意图。
[0038]
图2是本发明中载板第一种排布方式的结构示意图。
[0039]
图3是本发明中载板第二种排布方式的结构示意图。
[0040]
图4是本发明中铅制箱体的结构示意图。
[0041]
图5是本发明中铅制隔离盖板的结构示意图。
[0042]
图中标号说明：
[0043]
1-铅制隔离盖板；11-盖板；12-挡板；13-横向铅制隔板；14-纵向铅制隔板；15-凸
起；2-载板；21-对照台；22-试验台；23-肿瘤类器官培养孔；24-放射粒子放置槽；3-铅制箱体；31-底板；32-立板；33-横向滑槽。
具体实施方式
[0044]
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0045]
实施例一：
[0046]
参阅图1至图5，本发明提供了一种用于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的定量放射装置，包括：铅制箱体3、铅制隔离盖板1和载板2；
[0047]
所述载板2设置在铅制箱体3内，所述载板2上设有若干个试验区，每个所述试验区均包括至少一个试验台22和对照台21；所述试验台22上设有放射粒子放置槽24和若干个肿瘤类器官培养孔23，所述对照台21上设有肿瘤类器官培养孔23；
[0048]
所述铅制隔离盖板1上扣接在铅制箱体3上，且铅制隔离盖板1上设有将每个试验台22和每个对照台21均隔离在独立空间的铅制隔板。
[0049]
其中，所述铅制箱体3和铅制隔离盖板1厚度可以设置为0.3-0.5mm；所述载板2为塑料板；0.3mm的铅可以遮挡99％的能量，操作人员容易防护，治疗后病人不用单独隔离，周围人员不用特殊防护。
[0050]
参阅图2，在上述方案的基础上，所述载板2为方形；所述铅制隔离盖板1上设有若干个将试验区之间独立分割开的横向铅制隔板13，所述铅制隔离盖板1上设有若干个将每个试验区内的试验台22与试验台22之间，以及试验台22和对照台21之间均独立分割开的纵向铅制隔板14。
[0051]
所述载板2上试验区及试验区内的试验台22和对照台21的排布关系，可以根据实际需求进行相应的排布，例如可以采用以下两种排布方式：
[0052]
排布方式一：参阅图2，所述试验区有3个；每个试验区设有3个试验台22和1个对照台21；所述试验台22上设有1个横向设置的放射粒子放置槽24和3个设置在放射粒子放置槽24前侧或后侧且横向排列的肿瘤类器官培养孔23；所述对照台21上设有1个肿瘤类器官培养孔23；每个所述肿瘤类器官培养孔23均在96孔板上有位置上相对应的孔。
[0053]
在使用时，可以在3个试验区内的全部肿瘤类器官培养孔23中均培养有来自同一患者造血干细胞培养出的肿瘤类器官，然后在每个不同的放射粒子放置槽24内均放置不同数量的放射粒子。
[0054]
排布方式二：参阅图3，每个试验区设有3个试验台22和1个对照台21；所述试验台22上设有1个横向设置的放射粒子放置槽24和3个设置在放射粒子放置槽24前侧或后侧且横向排列的肿瘤类器官培养孔23；所述对照台21上设有3个横向排列的肿瘤类器官培养孔23。
[0055]
在使用时，可以在每个试验区内的全部肿瘤类器官培养孔23中均培养有来自同一患者造血干细胞培养出的肿瘤类器官，不同的试验区内培养出的肿瘤类器官来自不同的患者；然后在每个试验区内每个不同的放射粒子放置槽24内均放置不同数量的放射粒子。
[0056]
参阅图4，所述铅制箱体3为由底板31和两个分别设置在底板31前后两侧边的立板32构成且左右两端开口的u形箱体，每个立板32和底板31的连接处设有横向滑槽33，所述载板2的前后两侧边分别插接在两个横向滑槽33内。
[0057]
参阅图5，所述铅制隔离盖板1包括盖合在铅制箱体3上端的盖板11和两个分别设置在盖板11左右两侧的挡板12，两个挡板12分别盖合在u形箱体左右两端的开口上。为了使得铅制箱体3内与外部形成一定的空气流通，所述两个挡板12的底端抵靠在底板31上，所述挡板12的底端设有若干个凸起15。
[0058]
下面结合工作原理对本发明做进一步说明：
[0059]
将载板2放置在铅制箱体3内的底部；在每个试验区内，每个试验台22的每个肿瘤类器官培养孔23以及对照台21的肿瘤类器官培养孔23中均培养源自同一患者的肿瘤类器官；在每个试验区内，每个不同试验台22的放置不同数量且相同体积规格的125i粒子；通过将铅制隔离盖板1扣接在铅制箱体3上，同时铅制隔离盖板1上的铅制隔板将每个试验台22和每个对照台21均隔离在独立的空间内；对比不同试验台22上的肿瘤类器官和对照台21上的肿瘤类器官，可以测试出肿瘤类器官对不同放射强度的敏感性，从而可以检测出对肿瘤类器官治疗效果最佳的放射强度。
[0060]
实施例二：
[0061]
本发明提供了一种用于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的试剂盒，包括放射粒子和上述任一方案所述用于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的定量放射装置。
[0062]
所述放射粒子为圆柱形的
125
i粒子，所述
125
i粒子的直径为0.8mm，所述
125
i粒子的长度为4.5mm。
[0063]
1251粒子组织间永久植入是一种可使肿瘤局部剂量更高，而肿瘤周围正常组织损伤更小的治疗方式，其作用原理是：125i粒子持续发出的低剂量γ射线能使肿瘤细胞核dna双链断裂，使肿瘤失去增殖能力。125i的半衰期为59.6天，便于保存，且10个半衰期后即可作为废料处理；125i是低能量的放射性核素，γ射线能量为27.4～35.5kev，半价层0.025～0.03mmpb；放射粒子体积规格为4.5mm
×
0.8mm，体积较小，组织穿透力为1.7cm，靶体积外剂量迅速衰减。
[0064]
在试剂盒内，根据肿瘤类器官所需的辐照剂量率获取
125
i粒子数量以及每个
125
i粒子与肿瘤类器官的距离；对类器官放射的剂量采用点源近似计算：
[0065]
对于有n个
125
i粒子照射的类器官，所述辐照剂量率公式为：
[0066][0067]
其中，a
app
为表观活度，由粒子源确定；f
med
为辐照剂量转换因子，由照射的组织类型查表获得；γ
δ
为放射源中放射性核素的照射量率常数；ri为第i个粒子与类器官之间的距离；t(ri)为基于距离的衰减系数；基于粒子源类型查表获得；为各向异性常数；公式为：；这些参数为辐照剂量率的影响因素。
[0068]
由于影响辐射强度即辐照剂量率的因素有多个，并非与单纯的
125
i粒子呈正比，通过辐照剂量率的计算，可以计算出n个
125
i粒子的辐照剂量率；根据类器官所需的辐照剂量率，可以推导出所需
125
i粒子的数量以及每个
125
i粒子与类器官之间的距离排布。
[0069]
其中，用于肿瘤类器官放射治疗敏感性检测的试剂盒，按照以下步骤使用：
[0070]
s1、将载板2放置在铅制箱体3的底部；
[0071]
s2、在每个试验区内，每个试验台22的每个肿瘤类器官培养孔23以及对照台21的肿瘤类器官培养孔23中均培养源自同一患者的肿瘤类器官；在每个试验区内，每个不同试验台22的放置不同数量且相同体积规格的125i粒子；
[0072]
例如：肿瘤类器官由患者的造血干细胞培养而成，不同试验台22依次放置1根、2根和3根125i粒子；也可以根据实际需求设置其它数量的
125
i粒子。
[0073]
s3、将铅制隔离盖板1扣接在铅制箱体3上，同时铅制隔离盖板1上的铅制隔板将每个试验台22和每个对照台21均隔离在独立的空间内。
[0074]
基于上述方案，通过在每个不同试验台22放置不同数量且相同体积规格的
125
i粒子，可以测试出肿瘤类器官对不同放射强度的敏感性，从而可以检测出对肿瘤类器官治疗效果最佳的放射强度。
[0075]
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。