JP2002505893A

JP2002505893A - 適応可能な電源を使用する方法およびｘ線装置

Info

Publication number: JP2002505893A
Application number: JP2000535023A
Authority: JP
Inventors: アイ．チョーネンキー，ビクター; エス．カースリック，グラハム; アール．サテソン，マイケル; ティー．メイヤー，スティーブン
Original assignee: メドトロニックエーブイイー，インコーポレイティド
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2002-02-26
Also published as: US6473491B2; EP1064669A1; AU2987699A; WO1999045563A1; US20010016031A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、ケーブル(103) に接続されたＸ線放出器(101) を治療部位に位置決めし、電圧源(105) を設定し、Ｘ線放出器(101) を通過する電流を測定することを包含する方法に関するものである。この方法は、放出器を通過する電流を上限および下限と比較することを包含してよい。この方法はさらに、電流が下限と上限の間にない場合に電圧源(105) を調整することを包含する。この方法はまた、電圧源(105) および希望する放射線量に基づいて上限と下限を求めることをも包含する。本発明の装置は、管の中に位置決めできるＸ線放出器(101) 、Ｘ線放出器(101) に接続されたケーブル(103) 、該ケーブルに接続された電圧源(105) 、および電流を測定する電流センサ(109) 、を包含する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景本発明は、患者体内の管の中の治療部位にＸ線を照射する装置および方法に関
する。特に、本発明は、Ｘ線放出器に適応できる電圧源を使用するＸ線治療の装
置および方法に関する。

【０００２】このような用途のＸ線カテーテルおよびこのようなカテーテルを患者体内の管
の中に位置決めする種々の供給システムは、係属中の米国特許出願第08/701,764
号「Ｘ線カテーテル」に記述されており、その内容は本明細書に参考として合体
される。

【０００３】電気的な観点から、Ｘ線放出器は、冷陰極を備えた高圧真空ダイオードである
。代表的には、熱陰極が標準Ｘ線管に使用される。熱陰極は、該陰極を加熱する
ための低圧電流を供給し、該陰極の温度を変えることによって陽極電流を制御で
きるようにする第3 の電極を有する。

【０００４】多くのＸ線装置において、電界放出陰極、すなわち冷陰極が熱陰極より重用さ
れている。きわめて小型の装置では、スペースの制限が第3 の電極の可能性を締
め出すことはあり得る。また、Ｘ線放出器における発熱を避けたいという要求が
熱陰極の使用を阻むこともあり得る。

【０００５】冷陰極ダイオードシステムには、陽極／陰極ギャップにかかる電圧がどんなに
安定していても、放出特性が本来いくらか不安定であるために電流が時に安定を
欠くという欠点がある。そのため、電流は、特別な用途にとって望ましい電流と
比べて高くなりすぎたり低くなりすぎたりすることがある。電流が低すぎると、
治療時間は受入れられないほど長くなってしまい、電流が高すぎると、放出器の
過熱が生じ、放出器の高圧放電、ひいては破壊という結果になりかねない。加え
て、供給線量は放出器を通過する電流に比例するので、その電流が不安定である
と、精確な蓄積線量を準備することは困難となる。Ｘ線装置の電源としては、電流の本来の不安定さを補償する電源が必要である
。この種の電源を特に必要とするのは、冷陰極を有するＸ線装置である。

【０００６】発明の概要本発明は、患者体内の管の中の治療部位にＸ線を照射する装置および方法に関
するものである。

【０００７】この方法は、ケーブルに接続されたＸ線放出器を治療部位に位置決めし、電圧
源を電源電圧に設定し、Ｘ線放出器を通過する電流を測定することを包含する。この方法は、電流を上限および下限と比較することを包含してよい。この方法
はさらに、電流が下限より低い場合に源電圧を上げることも包含する。この方法
はさらに、電流が上限より高い場合に源電圧を下げることも包含する。この方法
は、源電圧および望みの放射線量に基づいて上限と下限を求めることを包含する
。

【０００８】本発明の装置は、管の中に位置決めできるＸ線放出器、該Ｘ線放出器に接続さ
れたケーブル、該ケーブルに接続された電圧源、および電流を測定するための電
流センサを包含する。この装置は、測定された電流を上限および下限と比較するための電流比較装置
を包含してよく、さらに、該電流比較装置に動作接続される電圧源制御装置を包
含してよい。かかる実施態様は、Ｘ線放出器で測定された電流を積分するための
電流積分器を包含してよい。

【０００９】本発明を特徴づけるこれらの特徴および他の新規性の特徴を用途における特殊
性とともに示す。但し、本発明、その利点およびその使用によって得られる対象
をより良く理解するためには、その一部をなす添付図面、特許請求の範囲および
詳細な説明が参照されるべきである。

【００１０】詳細な説明適応可能な電源を有するＸ線装置を使用する方法について説明する。ここでは
、電圧源は、Ｘ線放出器において電流が所定の限度内に維持されるように調整さ
れる。放出器電流が最小電流を下回る場合、装置に供給される電圧は自動的に上
げられる。放出器電流が最大電流を上回る場合、装置に供給される電圧は自動的
に下げられる。

【００１１】本発明の一つの実施態様の利点は、電流安定性が低く、冷陰極の特性が変化す
るにも拘わらず、精確な放射線量が供給されるようにＸ線放出器を作動させるこ
とができることである。他の一つの利点は、電流積分器を装置の中に入れたこと
で供給線量が治療中に特定できることである。

【００１２】このような用途のＸ線放出器の例、放出器の要素、および述べたようなカテー
テルを患者体内の管の中に位置決めするためのさまざまな供給システムは、すで
に他の係属中の特許出願に記述されている。Ｘ線放出器は、米国特許出願第08/7
01,764号「Ｘ線カテーテル」に記述されており、その内容は本明細書に参考とし
て合体される。Ｘ線放出器を使用する複数の供給装置、供給システムおよび供給
方法が、1998年3 月6 日に出願された米国特許出願第09/136,602号「Ｘ線を供給
するための装置、システムおよび方法」に記述されており、その内容は本明細書
に参考として合体される。

【００１３】本発明のＸ線装置は、Ｘ線を生産するために真空ハウジング内に配置された陽
極と陰極を包含する。陰極は、薄いダイヤモンドの被膜を包含してよく、また、
本明細書に参考として合体される米国特許出願第08/806,244号に記述された通り
、ハウジング内の真空の質を改善するために活性化させられるゲッタ材料を包含
してよい。真空ハウジングは、1998年1 月16日に出願された米国特許出願第09/0
08,202号「小型Ｘ線装置のためのハウジング」に記述された通りのダイヤモンド
シェルを包含してよく、その内容全体は本明細書に参考として合体される。

【００１４】本発明のＸ線装置とともに使用してよいパルス高電圧源が、1998年4 月27日に
出願された係属中の米国特許出願第09/067,844号「パルス高電圧源を使用する方
法およびＸ線装置」に記述されており、その内容全体は本明細書に参考として合
体される。

【００１５】本発明の装置の一つの実施態様の図解的概観図を図1 に示す。装置100 は、ケ
ーブル103 に接続されたＸ線放出器101 を包含する。Ｘ線放出器101 は、患者体
内のある位置に図示されている。前述で参考とした特許出願に詳述された通り、
Ｘ線放出器101 とケーブル103 は、既知の技術を使って患者体内に挿入してよい
。血管を治療しようとする時は、血管拡張器および外被シースを使用してよい。
そこで、放出器を血管の中に通し、希望する治療部位まで進める。図示された実
施態様において、シースは参照番号107 で表わされている。ケーブル103 は、高
電圧源105 に接続されている。図1 に示された実施態様には、周知の各種高電圧
源を使用してよい。高電圧源は、約10〜40KVの範囲内の電圧を供給する。

【００１６】装置100 は、電流センサ109 を包含する。電流センサ109 は、ケーブルに接続
してあり、制御回路に接続してよい。電流センサは、Ｘ線放出器101 を通過する
電流を測定するのに使用してよい。本実施態様では、周知の多くの電流センサを
使用してよい。例えば電流計を使って電流を測定してよい。所与の動作電圧にお
いてＸ線放出器を通過する電流は、放出器によって異なってよい。製造技術が進
んだとはいえ、電流特性および電圧特性は、放出器相互間で典型的な変化を見せ
る。また、動作条件に統計的な変動や変化が生じることから、所与の動作電圧に
おいて放出器を通過する電流は、治療中に変化することもある。治療中の電流の
変化は、過剰電流がＸ線放出器を損傷しかねず、患者およびオペレータに危険を
及ぼしかねないので、問題となる。また、電流が変化した場合、供給された線量
を求めることが困難である。なぜなら、供給線量は、治療中にＸ線放出器を通過
する蓄積電流に比例するからである。

【００１７】装置100 はさらに、測定された電流を所定の上限および下限と比較するための
電流比較装置を包含してよい。本発明の一つの実施態様において、電流比較装置
は、物理的に独立した装置であっても、制御回路117 に内蔵してあっても、電流
センサ109 の一部であってもよい。所定の上限および下限は、例えばオペレータ
が入力してよく、あるいは制御回路117 に記憶してあってもよい。上限および下
限は、動作電圧および放射線の望みの供給線量に基づいて決めてよい。電流比較
装置の動作は、図2 に図解してある。陽極電流は、時間の関数として示してある
。電流の軸の上に上限I _maxおよび下限I _minが示してある。

【００１８】比較から、測定された電流が上限より高いことが明らかになった場合(Aで示し
た点にあるように) 、電流比較装置は、高電圧源105 からの出力電圧を下げよう
とする。比較から、測定された電流が下限より低いことが明らかになった場合(B
で示した点にあるように) 、電流比較装置は、高電圧源105 からの出力電圧を上
げようとする。比較から、測定された電流が上限と下限の間にあることが明らか
になった場合、出力電圧は変えられない。図示されたグラフが概略的でしかなく
、動作中の陽極電流の量を必ずしも精確に表していないことは理解されよう。

【００１９】前述された装置の動作および構成については、下記の実施態様の説明によって
さらに理解が深められよう。装置100 は、さらにカテーテル引戻しアセンブリ11
5 を包含してよい。カテーテル引戻しアセンブリは、本体の上にキャリッジが褶
動できるように取り付けてあってよい。シース107 は本体に接続してあってよく
、ケーブル103 はキャリッジに接続してあってよい。カテーテル引戻しアセンブ
リの本体の上でキャリッジを褶動させることによって、ケーブルをシース107 の
中に引っ込ませてよく、これによってＸ線放出器101 は移動できるようになる。
カテーテル引戻しアセンブリは、さらにキャリッジをある距離から作動させるた
めの手段を包含してよい。キャリッジには例えば作動用ケーブルが接続してあっ
てよく、それで、キャリッジは、カテーテル引戻しアセンブリから分離した電動
機120 等の制御手段によって作動できることになる。カテーテルの運動は、手で
も制御することができる。

【００２０】装置100 は、さらに高電圧源105 に接続された制御回路117 を包含してよい。
制御回路117 は、本発明の見込んだ特別な用途に応じて異なる構成の回路板、コ
ンポーネント、入出力装置を包含してよい。制御回路117 は、例えば装置100 の
コンポーネントを制御する基本アルゴリズムを実行するのに使用してよい。かか
る目的のため、制御回路117 は、電圧センサ113 、電流積分器111 およびカテー
テル引戻しアセンブリ115 に接続してあってよい。これらの装置の間で測定を分
割する目的のために、装置から制御回路117 に至るまで電気接続またはディジタ
ル接続が存在してよい。他の目的、例えばカテーテル引戻しアセンブリ115 を介
してＸ線放出器の運動を制御する目的のためには、カテーテル引戻しアセンブリ
115 から制御回路に至るまでアクチュエータケーブル等の機械的接続が存在して
よい。

【００２１】本発明の実施態様では、Ｘ線放出器101 は、カテーテル法のための既知の手順
に従って患者体内の管の中に位置決めされる。Ｘ線放出器は、代表的には放射線
で治療しようとする特定の治療部位の付近に位置決めされる。例えばＸ線放出器
101 は、治療中に継続的に引き出して放射線を治療部位全体に供給できるように
するために治療部位から遠い位置に位置決めしてよい。例えばＸ線放出器101 は
、これをケーブル103 に接続し、先に管に導入されたシース107 の中にケーブル
103 を通すことによって送り込んでよい。その上、シースは、ガイドワイヤ( 図
示せず) を使って、先ずそのガイドワイヤを管に導入し、次にシースをガイドワ
イヤに沿って管に進入させることによって管の中を進ませてよい。ケーブル103
は、カテーテル引戻しアセンブリ115 のキャリッジに接続される。シース107 は
、カテーテル引戻しアセンブリの本体に接続される。

【００２２】患者によって特殊な治療パラメータは、制御回路117 に入力してよい。例えば
動作電圧、治療部位の長さ、および望みの供給線量を治療パラメータとして入力
してよい。望みの供給線量は、周囲組織および治療条件によって異なる。Ｘ線放
出器がその初期位置にあって、治療パラメータが入力された時、治療は始まる。
高電圧がＸ線放出器に供給され、Ｘ線が放出される。Ｘ線放出器を通過する電流
の測定値は電流積分器によって積分され、望みの線量が供給され終わると、制御
回路は、Ｘ線放出器への高電圧供給を止めようとする。

【００２３】Ｘ線治療中の任意の時点でＸ線放出器を通過する電流が下限を下回ると、より
大なる電流を発生させるために電源電圧は上げられることになる。Ｘ線治療中の
ある時点でＸ線放出器を通過する電流が上限を上回ると、より低い電流を発生さ
せるために電源電圧は下げられることになる。希望する放射線量が供給され終わ
ると、Ｘ線放出器は、患者体内の管の中を移動させてよい。Ｘ線放出器を管の中
の新しい位置に移動させた後、治療プロセスを上に述べた通り繰り返してよい。
例えばＸ線放出器は、各々約0.1 〜3 mmの1 つ以上のステップで1 ステップずつ
移動させてよい。Ｘ線放出器が治療部位の全長を移動し終わると、Ｘ線放出器へ
の高電圧の供給は終わらされ、治療シーケンスは完了したことになる。体内に供
給されるＸ線線量は通常、専門技師の判定の範囲内に留まり、治療部位の条件、
患者特有の条件等の個別的条件をベースとすることになる。例えば、食道のバレ
ット症候群（Barrett's esophagus)の初期の段階を治療するには、細胞の第1 の
層だけを照射すればよい。バレット症候群ががんのレベルにまで進行してしまっ
た場合、供給される放射線量は増大することになる。

【００２４】本発明によれば、例えば再狭窄防止のためには10〜50グレイの範囲内のＸ線を
治療中の管内部の部位に照射してよい。望ましくは、10〜30グレイの範囲内のＸ
線を体内に照射してよい。治療は、約2 〜10分間、もっと望ましくは3 〜5 分間
継続するように構成される。Ｘ線放出器は、治療を必要とする部位の長さに応じ
て、放射線治療の進行中に位置決めし直してよい。

【００２５】Ｘ線放出器に引加された電圧は、照射の浸透深さに影響する。それゆえ、電圧
の増分および電圧源の変化の限度を設定するとき、結果としての浸透の深さの変
化が考慮されるべきである。

【００２６】本発明の多数の特徴および利点を上の説明で述べてきたが、開示したものは例
示にすぎず、本発明の原理の枠内で細部、特に各部の形状、寸法および配置の点
で変更が、特許請求の範囲を表現する用語の広い一般的意味によって示される限
度までなされる可能性のあることを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施態様の概略的全体図である。

【図２】本発明の一つの実施態様における陽極電流を示す概略的線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者サテソン，マイケルアール．アメリカ合衆国，ミネソタ 55106，セントポール，マクリーンアベニュ 972 (72)発明者メイヤー，スティーブンティー．アメリカ合衆国，ミネソタ 55105，セントポール，サージェントアベニュ 1423 Ｆターム(参考） 4C082 AA03 AC02 AE05 AG02 AG07 AG43 AG51 AJ20 AP11 4C092 CC03 CD10 CE11 CF14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】患者体内の管の中の治療部位にＸ線を照射する方法において
、該方法は、ケーブルに接続されたＸ線放出器を治療部位に位置決めすること、電圧源を源電圧に設定すること、および、Ｘ線放出器を通過する電流を測定すること、を具備することを特徴とする方法。
【請求項２】電流を上限および下限と比較することをさらに具備する、請
求項１記載の方法。
【請求項３】電流が下限より低い場合に電源電圧を増大させることをさら
に具備する、請求項２記載の方法。
【請求項４】電流が上限より高い場合に電源電圧を減少させることをさら
に具備する、請求項２記載の方法。
【請求項５】電源電圧および希望する放射線量に基づいて上限および下限
を求めることをさらに具備する、請求項２記載の方法。
【請求項６】Ｘ線放出器の位置決めが、Ｘ線放出器とケーブルをシースの
中に通して管の中を進めることによって行われる、請求項１記載の方法。
【請求項７】ガイドワイヤを管に導入し、該ガイドワイヤを使ってシース
を管の中で進ませることをさらに具備する、請求項６記載の方法。
【請求項８】電圧源の設定が、電圧源を約10〜40KVの範囲内で設定するこ
とによって行われる、請求項１記載の方法。
【請求項９】電圧源の設定が、矩形電圧パルスが発生するように電圧源を
設定することによって行われる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】Ｘ線放出器を治療部位の長さを超えて移動させることをさ
らに具備する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】Ｘ線放出器の移動が、ケーブルに接続された引戻しアセン
ブリを使って行われる、請求項10記載の方法。
【請求項１２】Ｘ線放出器の移動が、約0.1 〜３mmの少なくとも1 つのス
テップによって行われる、請求項10記載の方法。
【請求項１３】Ｘ線放出器を通過する電流を電流積分器で測定する過程を
さらに具備する、請求項１記載の方法。
【請求項１４】所定の量の電荷がＸ線放出器を通過した時、Ｘ線放出器を
通過する電流を断つ過程を具備する、請求項13記載の方法。
【請求項１５】患者体内の管の中の治療部位にＸ線を照射する装置であっ
て、該装置は、管の中に位置決めできるＸ線放出器、Ｘ線放出装置に接続されるケーブル、ケーブルに接続される電圧源、および、電圧源およびケーブルに接続される電流を測定する電流センサ、を具備することを特徴とする装置。
【請求項１６】ケーブル、電圧源および電流センサに接続された制御回路
を具備する、請求項15記載の装置。
【請求項１７】制御回路が電流比較装置を具備する、請求項16記載の装置
。
【請求項１８】制御回路が、電流比較装置に動作接続された電圧源制御装
置をさらに具備する、請求項17記載の装置。
【請求項１９】Ｘ線放出器を移動させるためにケーブルおよび制御回路に
接続された引戻しアセンブリに接続された引戻しアセンブリをさらに具備する、
請求項16記載の装置。
【請求項２０】Ｘ線放出器からの電流を測定するために電流センサ、電圧
源および制御回路に接続された電流積分器をさらに具備する、請求項16記載の装
置。