JP2004513712A - 指向性エネルギーを放射する埋込装置 - Google Patents

Abstract

挿入装置は、自然組織又は人工装具の何れかへの取り付け用で、所定投与量のエネルギーを目標組織へ送達する。挿入装置は、非目標組織の被曝を最少にしつつ目標組織へ所定投与量のエネルギーを送達するような、エネルギー源材料を挿入物内に備えている。目標組織は、既知の放射線反応プロファイルを有し、目標組織に隣接している。人工装具と組合されたエネルギー源材料は、実エネルギー送達分布場を規定する。エネルギー送達分布場は、目標組織の既知のプロファイルに類似した形状を有している。所定放射線料のエネルギーは、挿入装置内のエネルギー源材料から付加されて、目標組織へ向けて発せられる。所定エネルギー投与量は、エネルギー源材料の既知の物理特性を用いて、且つエネルギー源材料の目標組織に対する相対的位置設定を行なって決定される。埋め込み装置は、埋め込みに起因する異所的骨化の発生を低減し、良性又は悪性の生体細胞の成長又は転移を抑制し、目標を定めた照射効果によって、機能的人工装具又は固定装置の外科的設置により装置内部又は周りの組織中に誘起される、感染作用又は後発ケロイド又は瘢痕組織の形成を最少にするか又は排除さえするものである。

Description

【０００１】
（技術分野）
良性又は悪性の生体細胞の成長又は転移を抑制し、目標を定めた照射効果に起因する装置内部又は周りの組織中の感染作用、瘢痕組織化、及び繊維症を最少にするか又は排除さえするように、所定投与量のエネルギーを目標組織に送達する目的で、解剖学的身体構造又は関節に付加するか又は置換えるための挿入装置を具備する、埋め込まれた装置。
【０００２】
（背景技術）
人工装具の全体又は部分的置換は、現在普通の整形外科的処置である。総人口年齢の増加と共に、このような置換の回数も亦増加することになろう。共通の症状は一般に、進行性変質性骨関節炎、先行局所的外傷、部位内の以前の局所的外科処置、脊椎炎、及び突発性過骨症によって引起こされ得る。
【０００３】
このような置換に従って起こる共通の後発合併症は、直接隣接した軟部組織、並びに隣接する骨組織間の、人工装具の内部又は周囲の、異所的骨化の進展である。この合併症は、外科的外傷によって刺激を受ける、初期の局所的間充織細胞の過剰な転移、複製、又は分化によってもたらされる。これらの細胞は、引き続く新陳代謝的及び細胞学的変態を蒙り、より特殊化した骨芽細胞となる。これらの骨芽細胞は、次いで、結局は石灰化沈着物又は骨組織に変化する類骨を、望ましくない場所に生ずる。
【０００４】
異所的骨化は、様々な程度の衰弱させる苦痛、機能的又は移動性損傷の原因となり、数ヶ月から一、二年の期間での再発の可能性を高くする。全腰部人工装具を着けている全未治療患者の３０から３５パーセントの間が、しばしば異所的骨化により、ある程度の機能的損傷又は進行性苦痛を発病する。
【０００５】
我々の米国特許第６，１２０，５４０号において、人工装具と人工装具の一部である放射線原材料とから成る放射線人工装具が、例えば全腰部置換において役に立つということが示されている。放射線人工装具は、成長を抑制するために、隣接する目標組織へ送達する投与量、線量率、及び深部線量に対して予め較正される。このような放射は、処置時に直ちに有効な送達を始め、異所的骨化形成に対する即時臨界時間枠を超えて送達される。放射線は目標領域まで短い距離しか伝わらないので、医師と患者内の健全な組織とに対する放射線の被曝量は最少である。投与量は、治癒を可能にし、且つ人工装具に機能的損傷を与えないで、結局は放射能の無い状態まで崩壊する。分離除去処置は必要でない。患者は、回復すると退院させられ、従来放射線治療法の時間、不便さ、苦痛、及び費用を取り除いて、数回の分割外部線源治療に匹敵する放射線効果が得られる。
【０００６】
外部線源放射は、治療的効果を確立している。このような治療法が短い期間行なわれた場合、外部線源放射線治療の予防的使用は、異所的骨化の発生と激痛を効果的に低減することが示されている。限定され比較的低い線量の特定目標組織への焦点を絞ったイオン化放射は、外科処置後の最初の数時間から二日までに上手く処置された場合、短時間又は長時間の副作用は実質的に発生させないような有効な臨床的結果を実証した。
【０００７】
その他の関連技術は以下のものを含む。
【０００８】
米国特許番号第５，６８１，２８９号（ウィルコックス氏、他）は、外科処置の部位へ、抗生物質、麻酔剤、成長因子、ホルモン、抗腫瘍剤などの液体化学薬品を投与する装置である。装置は、圧力下で液体化学薬品がそれを貫流して袋状物へ入る開管に接続している内部空洞を有するような、少なくとも一つの袋状物を備えている。袋状物は、準備された骨部と人工装具との間にぴったり嵌るように形作られている。袋状物は、管によって容器とポンプにつながれている。
【０００９】
米国特許番号第４，９３６，８２３号（コルビン他）は、体管の選択された部分へ放射線治療を加えるために、患者の体管内へ挿入するための埋め込みカプセルである。貫通内視鏡埋め込みカプセルは、患者体内の腫瘍へ治療放射線を付加するために体内通路を通って運ばれる。埋め込みカプセルは、遠隔操作するように埋め込まれ、気管支光ファイバースコープを用いて検索される。
【００１０】
米国特許番号５，８３３，５９３号（リプリー氏）は、患者体内の治療部位へ曲がりくねった狭い通路を通って放射線源を供給するための、可撓性ワイヤである。線源ワイヤは、放射性心材を収納するように修正された処理端部を有する、長く伸びた可撓性収納管を備えている。線源ワイヤは、曲げられた時最少の記憶保持を示す材料から作製されている。線源ワイヤの両端は封止されており、且つ線源ワイヤの近接端は患者体内を移動する際移動が容易なように丸められている。
【００１１】
米国特許第５，７２８，１３６号（サル氏）は、骨塊の中に挿入するための犬釘状部材を開示しているが、このような装置が目標組織へエネルギー治療を送達するのに使われたことは無い。外部線源放射治療は、準備と治療に必要な時間、一回の分割処理と所定線量の種類の可能性、患者の苦痛と副作用、目標場以外の組織を照射する必要性、及び経済的考慮事項の理由によって、しばしば処方されないことがある。加えて、多くの患者は、治療の選択肢が制限される回復過程においてはその後期まで放射線治療は考慮されない。
【００１２】
必要とされているのは、内部の部位から発せられる放射線線量を目標組織に供給するための方法と構造であり、それにより放射プロファイルは一層厳格に目標組織のプロファイルに一致する；如何なる外科的骨組織の置換又は追加処置に対しても直ちに適合させることが出来る方法と構造；管理するのが容易で、患者に対して安全であり、このような外科処置に起因する副作用を効果的に低減するであろう方法と構造；並びに劇的に（ａ）異所的骨化の発生を低減し（ｂ）装置の内部又は周囲の組織における感染作用と目標を定めた放射効果に起因する切開部位又は閉塞部位における過剰制限繊維症及び瘢痕組織化とを最少化しつつ、別個の術後処置の必要性を排除するであろう方法と構造である。
【００１３】
（発明の要約）
上で述べた必要性が、本発明の放射性埋め込み物により目標とされている。
【００１４】
外部線源照射は治療的効果を確立している。挿入装置は、自然組織又は人工装具の何れかへの取り付け用で、所定投与量のエネルギーを目標組織へ送達する。挿入装置は、非目標組織の被曝を最少にしつつ目標組織へ所定投与量のエネルギーを送達するような、エネルギー源材料を挿入装置内に備えている。目標組織は、既知のプロファイルを有し、目標組織に隣接している。人工装具と組合されたエネルギー源材料は、実エネルギー送達分布場を規定する。エネルギー送達分布場は、目標組織の既知のプロファイルに類似した形状を有している。所定投与量のエネルギーは、挿入装置内のエネルギー源材料から付加されて、目標組織へ向けて発せられる。所定エネルギー投与量は、エネルギー源材料の既知の物理特性を用いて、且つエネルギー源材料の目標組織に対する相対的位置設定を行なって決定される。埋め込み装置は、埋め込みに起因する異所的骨化の発生を低減し、良性又は悪性の生体細胞の成長又は転移を抑制し、目標を定めた放射効果によって、機能的人工装具又は固定装置の外科的設置により装置内部又は周りの組織中に誘起される、感染作用又は後発ケロイド又は瘢痕組織の形成を最少にするか又は排除さえするものである。
【００１５】
本発明の放射線人工装具は、埋め込み装置であり、ある投与量の放射線を目標組織へ送達する方法である。装置は、身体構造又は関節を機能的に置換える又はそれに追加する人工装具と放射線源材料とから構成される。放射線源材料は、人工装具に接して又はその内部に配置される。実放射線送達分布場は、目標組織のプロファイルに類似した形状を有している。埋め込み装置は、その目標を定めた放射効果によって、機能的人工装具又は固定装置の外科的設置により装置内部又は周りの組織内に誘起される、感染作用又は後発ケロイド又は瘢痕組織の形成を最少にするか又は排除さえするのに、特に有用である。
【００１６】
このような治療法が短い期間行なわれた場合、外部線源放射線治療の予防的使用は、異所的骨化の発生と激痛の効果的低減を実証している。限定され比較的低い線量の特定目標組織への焦点を絞ったイオン化放射は、外科処置後の最初の数時間から二日までに上手く処置された場合、短時間又は長時間の副作用は実質的に発生させないような有効な臨床的結果を実証している。
【００１７】
局所的で、比較的控えめな、約６０ｃＧＹから３５００ｃＧｙの累積放射線線量の使用に対する新たな可能性が、生体組織に対していくらかの殺菌的、静菌的及び消毒的な利益をもたらすことに臨床的成功を収めた。加えて、同様な線量の適用はケロイド過剰瘢痕組織の形成を抑制する。外科的傷跡や損傷の内部又は周囲の、皮膚又は皮下組織におけるこのようなケロイドの形成は、著しい運動の制限、移動困難性、苦痛、又は美的外観の低下の原因となり得る。
【００１８】
イオン化型放射線照射も、分割方法及び線量率及びエネルギー投与の型に依存して、１５００から２５００ｃＧｙ以上の線量範囲で、感染仲介者からの血液製剤を殺菌するのに日常的に種々の方法で用いられている。
【００１９】
本発明の放射線人工装具及び方法は、従来の放射線治療を凌駕する多くの医学的、安全上の、及び経済的利点を提供する。この装置の構造は、個々の患者の形態学的相違に本質的に適合して、非目標組織に比べ目標への放射線送達を劇的に改善する。放射効率の改善は、放射線の連続的線量率を送達することにより、並びに種々の放射性核種の半減期、比放射能、比濃度、及びエネルギー崩壊の型など既知の物理特性を利用することにより達成される。
【００２０】
人工的に埋め込みした装置は、通常の解剖学的身体構造物又は関節を機能的に置換又はそれらに付加される。装置は、埋め込まれるか、埋込まれるか、又は戦略的に局所化された固体、液体、ゲル状、気体、他の中間相放射線放射物質用の容器に収納されるか、又はイオン化放射、燐光、ルミネッセンス、又は蛍光を誘起することが可能である；それにより、良性又は悪性生体細胞の成長、転移、又は分化を抑制するために、；異所的骨化を抑制するために；及びこれらの組織において感染作用を最小化するため、又は後発瘢痕組織又はケロイド形成を最小化するために、予め較正された一般的又は比全線量、線量率、又は深部線量が、隣接する目標組織へ送達される。
【００２１】
放射線は、患者の軟部組織内では短距離のみ、本質的には目標領域を貫通してのみ伝わるので、医師と患者内の健全な組織とに対する放射線危険度は最少である。このような放射は、処置時に直ちに有効な送達を始めるか、又は遅れて術後に且つ異所的骨化形成に対する即時臨界時間枠を超えてから、放射能を帯びさせられ及び／又は、このような組織における感染乃至瘢痕組織形成作用を最少にする。放射性核種の投与量は、治癒を可能にし且つ人工装具に機能的損傷を与えないで、結局は放射能の無い状態まで崩壊する。患者は、回復後に退院させられ、従来放射線治療法の時間、不便さ、苦痛、及び費用を取り除いて、数回の分割外部線源治療に匹敵する放射線効果が得られる。亦、本発明の装置と方法は、広範な医師による利用可能性、柔軟な治療法判断、及び患者へもたらされる苦痛と不便さをより少なくすることを可能にすることによって、このような組織内における異所的骨化を防ぎ、且つ感染又は瘢痕組織化作用を最少にする。
【００２２】
此処では、本発明の埋め込み装置を目標組織への放射線の送達との関連において吟味しているが、当業者は、電磁気的、超音波的、ルミネッセンス的エネルギー、及び高熱放射、及び光−光エネルギー放射を含むが限定されない、他の形のエネルギー送達へ本発明の原理を応用することを正しく理解するであろう。
【００２３】
更に、此処では、本発明の埋め込み装置は股関節との関連において吟味されているが、この技術は全体又は部分的な腰、膝、肩、又は肘の人工装具のような、全又は部分関節置換にも適用されることは、当業者によって正しく理解される筈である。此処での吟味の目的に対しては、文脈がそれ以外のことを示唆しない限り、腰部置換は例示する目的でのみ使用されている。本発明の放射線送達装置は、特定の放射性核種の放射を誘起し、埋め込み物の解剖学的構成と、一つ以上の放射性核種の制御された設置位置と、所定放射線の予め較正された線量率、深部線量、及び全送達線量に、イオン化放射線の限定され且つ目標とされた組織沈着を送達するための、放射線源材料の型及び組成の選択とを可能にする。
【００２４】
本発明の指向性エネルギー放射埋め込み物をより完全に理解するために、現時点で好ましい本発明の実施態様が実施例として示された、以下の詳細な説明及び付随する図面を参考にする。発明はその本質的な諸特性の精神から逸脱しないで、多種の形態において具体化されるであろうから、図面は例示と説明の目的のみであり、発明の限界を定義するものとして意図されていないことは、明確に理解される。説明を通して、同じ参照番号は、幾つかの図面に渡り同じ構成要素に相当する。
【００２５】
（発明の実施の形態）
本発明の指向性エネルギー放射埋め込み物は、骨組織の置換又は付加を伴う応用において有用である。放射線送達装置は、特定の放射性核種の放射を誘起し、埋め込み物の解剖学的構成と、一つ以上の放射性核種の制御された設置位置と、所定放射線の予め較正された線量率、深部線量、及び全送達線量に、イオン化放射線の限定され且つ目標とされた組織沈着を送達するための、放射線源材料の型及び組成の選択とを可能にする。
【００２６】
ここで図面を参照して、図１は本発明挿入部材１５の好ましい第一実施態様の組立図であり、挿入部材１５は、股関節２２に設置するための犬釘状物又は挿入部材１５であって、犬釘状物又は挿入部材１５の図は股関節２２に対し相対的に拡大されており、股関節２２は犬釘状物又は挿入物１５を収納し固定するための骨固定開口部２６を備え、犬釘状物又は挿入物１５は取り外し可能な傘部２３と傘部２３の下の放射性核種材料とを備えており、傘部２３部材は外科的に股関節２２内に設置された時取り外し可能である。
【００２７】
挿入部材１５は、器官組織又は人工装具２０の何れかへの取り付け用で、所定投与量のエネルギーを目標組織へ送達する。挿入部材１５は、非目標組織の被曝を最少にしつつ目標組織へ所定投与量のエネルギーを送達するような、エネルギー源材料を挿入物内に備えている。目標組織は、既知のプロファイルを有し、目標組織に隣接している。人工装具２０と組合されたエネルギー源材料は、実エネルギー送達分布場を規定する。エネルギー送達分布場は、目標組織の既知のプロファイルに類似した形状を有している。所定放射線料のエネルギーは、挿入部材１５内のエネルギー源材料から付加されて、目標組織へ向けられる。所定エネルギー投与量は、エネルギー源材料の既知の物理特性を用いて、且つエネルギー源材料の目標組織に対する相対的位置設定を行なって決定される。埋め込み装置は、埋め込みに起因する異所的骨化の発生を低減し、良性又は悪性の生体細胞の成長又は転移を抑制し、目標を定めた放射効果によって、機能的人工装具又は固定装置の外科的設置により挿入部材１５内部又は周りの組織中に誘起される、感染作用又は後発ケロイド又は瘢痕組織の形成を最少にするか又は排除さえするものである。
【００２８】
放射性核種は、固形物、粒子、ゲル状物、液体、又は気体の治療用放射性核種を包含する。挿入部材１５は、傘部２３及び伸張部２４から構成されている。挿入物の傘部２３は、取り外し可能であるか又は挿入部材１５と一体に成っていることがある。伸張部２４は骨組織又は人工装具２０内に突き出して固定される。挿入部材１５は、錨状物、板、螺子又はその他の装置であってもよく、骨などの器官組織、軟骨組織、又は同様な物に取り付けることができる。挿入部材１５は、人工装具２０に固定されることもある。
【００２９】
挿入部材１５の伸張部２４から外側に向かって突出部が延伸している。突出部は、チタニウム又はその他の合金鋼から作製されることが好ましい。突出部は、始めは閉じていて骨組織に挿入されると噛み合わされた状態になる。骨組織は、骨固定開口２６を備え、開口２６は数ミリメートルの深さまで小さくドリル又は釘で開けられる。犬釘状物又は挿入部材１５の停留に用いられる骨開口２６は、挿入部材１５の傘部２３から離れた内部位置から、又は設置されて固定されている内部設置エネルギー放射部品から外側に向かって放射化されるであろう。
【００３０】
放射性核種材料は埋め込みに先立って挿入部材１５の傘部２３内に装填されるのが好ましいけれども、埋め込みが完成した後に装填されることもある。放射性核種材料は、傘部２３と一体であるかまたはそれに取り付けができる。一つの好ましい実施態様において、放射線を出している放射性種子状物、放射性の線、又は放射性小球が、埋め込みに先立って挿入部材１５の傘部２３内に設置される。
【００３１】
傘部２３の下面に配置されているのは、骨面「減衰」遮蔽部品である。この遮蔽物２９は、非目標骨組織の被曝を最小化するよう設計されている。目標組織へのエネルギーの指向性放射は、挿入部材１５の外形、採用される材料の型によって与えられる。
【００３２】
図２は、股関節２２に停留するための本発明挿入部材１５の好ましい第二実施態様の組立図であり、挿入部材１５は股関節２２より相対的に拡大されており、挿入部材１５は、埋め込まれた時に股関節へ挿入部材１５を固定するための噛み合い可能な固定留め金を備えている。
【００３３】
挿入部材１５の上面は、取り外し可能な放射線防御テープ又は被覆物であることが好ましい。挿入部材１５の傘部２３の固定された又は取り付け可能な頂部内に配置されているのは、放射性核種経路、袋状物、又は収納容器である。同様に挿入部材１５の傘部２３内に配置されているのは、放射線核種材料を設置するための注入可能な又は外部との出入口２６である。挿入部材１５の頂部は骨組織の外表面に突き当てられる。骨開口２６内の深さ設置管は、約６ｍｍの深さまでドリルで穴あけされるのが好ましい。
【００３４】
挿入部材１５の傘部２３の下面に配置されているのは、荷電粒子の放射性放出を切り替えるための放射減衰遮蔽物２９又は磁化された素子である。噛み合わせ嵌合が可能な複数の固定用留め金が、挿入部材１５の伸張部２４上に、傘部２３に隣接して配置されている。
【００３５】
挿入部材１５部分の傘部２３の取り外し可能な頂部下面に、適切に配置された放射線不透明な印が配置されている。挿入部材１５の傘部２３の位置合わせは、芯合わせを可能にし、人工装具２０又は挿入部材１５に配置できるラベル、区別物、記号の形状をした印３５から成るであろう。芯合わせ印は、寛骨臼関節の部分又は完全人工装具２０に近接して配置されている。芯合わせ印は位置決め及び芯合わせを確認するのに有用である。
【００３６】
図３は、股関節に停留するための本発明挿入部材１５が一対の挿入部材１５である場合における好ましい第三実施態様の組立図であり、股関節は一対の挿入部材１５を入れるための開口部２６をそなえており、挿入部材１５は適切な距離、方向、及び芯合わせ提供するために必要な外から確認できる区別又は標識３５が付けられている。
【００３７】
目視できて簡単に分かるか又は測定でき、外部から同定できる区別または標識３５が挿入部材１５上に配置されて、正確で指向性のあるエネルギー放射または放射化を送達するために、板又は人工装具２０との関連において骨組織内の挿入部材１５の設置に対する距離、方向、及び芯合わせを可能にする。
【００３８】
股関節２２は骨折した股関節を安定化するために股関節に固定された固定板を備えている。固定板は四個の締め具を備えている。挿入部材１５は、腰部内の空間的に正確に設置された放射性モジュール用開口２６の中に保持される。
【００３９】
本発明埋め込み装置のもう一つの好ましい実施態様において、同定可能な標識３５は固定板上に配置され、その上挿入部材１５上で目視でき、簡単に分かり、測定可能であって、挿入部材１５に対して方向付け、及び末端部位置決めをするという芯合わせの目的に合致させることができる。
【００４０】
図４は、腰窩関節２０用の本発明挿入物共存埋め込み装置のもう一つの好ましい実施態様の組立図であり、挿入部材１５の一つが外部カテーテル部品３６Ａ及び修正カテーテル部品３６Ｂを具備し、外部カテーテル部品３６Ａは外科手術の際に埋め込まれ、外部カテーテル部品３６Ａは挿入部材１５設置のための送達導管を提供し、修正カテーテル部品３６Ｂは内蔵された活性化可能なエネルギー材料、修正カテーテル伸張部内部経路３１を有する。
【００４１】
外部カテーテル部品３６Ａが修正カテーテル部品３６Ｂ同様示されている。外部カテーテル部品３６Ａは、外科手術時に取り付けられるであろう。カテーテルは、その上、放射線原材料の恒久的又は一時的設置のための送達導管を備えている。一つの好ましい実施態様において、内部送達又は取り外し線が、保護遮蔽物又は被覆物を取り除いて収納された線源から実効的なエネルギー放射をさせるために用いられる。
【００４２】
骨盤の骨片から離れる方向に挿入部材１５の傘部２３から発しているのは、放射線エネルギー放射模様３８Ａである。挿入部材１５内部のエネルギー源は、挿入部材１５と一体に成っているか、又はその内部に置かれている。骨開口２６は、ドリル、螺子、タッピング、金槌加工又は同様な方法で穴あけされる。骨開口２６は、取り付けられた（突き出た）螺子であってもよい。
【００４３】
修正カテーテル部品３６Ｂにおいて、金属外部エネルギー伝導線が外部カテーテル壁の中に供給されている。外部カテーテル壁は、絶縁性ポリカーボネイト化合物であることが好ましい。内部エネルギー伝導源は、電気的又は電磁気的であることが好ましい。本発明の挿入部材１５は、骨折用螺子、ピン、又は板さえも用いて適用されることがある。更に、その他の適用可能な関節は、制限するものではないが、肘、肩、踝、及び背骨を包含する。
【００４４】
本発明の挿入部材の傘部２３内に配置されているのは、始動可能な電気的ソレノイド、電磁石、超音波結晶、又は抵抗型コイルなどのエネルギー源である。挿入部材１５は、金属合金、ポリカーボネイト・プラスチック、又は細菌分解性材料から構成されることが好ましい。骨盤の骨片から離れる方向に挿入部材１５の傘部２３から発しているのは、エネルギー波模様３８Ｂである。挿入部材１５の伸張部２４内に配置されているのは、一つ以上の内部モジュール固定経路である。
【００４５】
図５は、本発明挿入部材１５の好ましい第五実施態様を開示する組立図であり、部分又は完全膝人工装具に対して、挿入部材１５から膝のあたりの目標組織へ指向性エネルギー放射を提供するために、挿入部材１５は大腿骨及び脛骨内に埋め込まれている。示されているように、挿入部材１５は部分及び完全膝人工装具に適合しており ― 膝関節は、脛骨台地状部及び大腿骨顆人工装具をそなえている。
【００４６】
術後の後発瘢痕組織化、感染、又は異所的骨化を最少にするのに、本発明の挿入部材１５を設置するための複数の可能性をもった部位、例えば膝関節内、が存在する。本発明の挿入部材１５は、限定はしないが、肘、肩、踝、及び背骨を含むその他の関節の、部分又は完全人工装具用に直接埋め込まれることもある。本発明の挿入部材は、人工装具又は埋め込み部品に取り付けることも可能であるが、別個にしかし従属的に、骨、軟骨、又は軟部組織中に設置されることもある。停留することは、骨折用螺子、ピン、錨状物、板又は類似物を用いて達成される。
【００４７】
以下に説明されているような放射性同位元素材利用を送達する方法同様、人工装具に放射性物質を取り入れる方法にも種々の設計構造並びに方法がある。
【００４８】
治療用放射性部品は、生体内設置に先立って人工装具中に埋め込まれる；外科的埋め込みの直前に特定の部所に設置される、満足な埋め込み処置後であるが傷閉塞よりは前に設置される、又は特に液体、ゲル、又は気体が放射線源材料である場合には外科的閉塞後に注入又は排管挿入が行なわれる。
【００４９】
ゲル、液体、気体、又は中間相放射性化合物は、中間装填装置を必要としないで、外科的埋め込みの前、最中又は後の何れかにおいて、別個の人工装具専用先行モジュールの上又は内部に又は人工装具に直接に、事前成形され放射性物質を含有するか又は調整された装置として又は直接に、注入、注型、螺子止め、気泡化、混合、テープ止め、又はその他の取り付け方法及び装置を用いて装填することができる。
【００５０】
放射線のこの線量範囲は、異所的骨化に対して、且つこのような組織中の感染作用を最少にするために、後発腫瘍形成又は組織壊死の危険性は無視できる程度で、安全に使用されてきたが、人工装具及び大腿骨は最少量の放射線以上には被曝されない。これらは、望ましい成長及び回復細胞転移の特定の場所であって、それにより人工装具の固定部品は、準備された骨と安定した永久的一体化が可能となる。患者は、正規の蛍光透視法による刺激と、並びに外部放射線源治療の送達に対する定義場を用いた線量測定計画とが必要である。
【００５１】
７００ｃＧｙ未満の全線量は、低下する効果と患者の快適さ又は放射危険度との妥協を示し始める。従って、７００から９００ｃＧｙの線量範囲が、臨床的に重要な異所的骨化形成率を、１から９パーセントの間に停留することが出来る。
【００５２】
放射性核種部品は、人体に適合し治療に適用でき、核崩壊；異性体遷移；電子捕獲；蛍光、燐光、又はルミネッセンス誘起；外部ボンバードメント放射化；電気的刺激又はそれらの何れかの組合せにより生成する、ガンマ線、Ｘ線、ベータ粒子、アルファ粒子、陽電子、オージェ電子、光子又はそれらの何れかの組合せを放射する、固体、液体、気体、ゲル、又はその他の中間相の何れかである放射性核種又は放射性同位元素化合物である。
【００５３】
電気的刺激は、モジュール部品乃至放射性人工装具の内部又は周りに設置される、特別に設計された又は従来のＸ線又は電子線を採用したカテーテル又は線を製造することを含み、従って、必ずしも放射性成分又は元素を用いないで、目標組織に制御された放射線線量を供給できる。
【００５４】
別個の又は取り付けられたモジュールは、電気的に生成された短距離放射線の方向あわせを最適化するように設計することができる。本発明の放射性人工装具の好ましい実施態様において、遮蔽部品は、目標とされていない正常組織への有効放射線線量を最小化するように用いられる。このようなモジュールは、設置した直後、又は遅れて回復時に又は更に麻酔後に活性化されるであろう。此処で用いられたように、「活性化」は、先に設置された放射性核種含有部品を曝露するために行なわれる意図的で積極的な工程、モジュール内への放射性核種源を遅れて設置すること、又は開口２６を有するか完全に電気的であるか又は光が発生させる放射線を放出する装置が有限の期間だけ後から装填されるように、取り付け又は別個の中間的カテーテル型部品を介して設置すること、を意味する。
【００５５】
一体化可能又は「浮動性」（人工装具に対しては特定の位置）モジュール又は一時的か恒久的な中間カテーテル（放射線源、送達、又は除去のための）は、部分的に又は完全に可撓性である。種々の形態は、小さい犬釘状物、輪、半月状物、平坦物、円状物、などの形状を包含する。
【００５６】
別個のモジュール又は取り付け可能な中間部品は、生物学的に安全で、生体内に設置した後で時間と共に意図的に劣化することのできる材料に溶解する。
【００５７】
本発明の装置の好ましい実施態様の一つにおいて、外部から送達される又は取り付けられる放射線発生装置が取り付けられるような、放射性核種含有部品又は放射線指向性部品は、放射線治療線量が投与された後では生体内で劣化するか又は溶解する。
【００５８】
放射線治療線量が投与された後モジュール又はカテーテルを取り出すことにより、放射線の臨床的投与が異所的骨化、感染の危険、又は過度の瘢痕組織形成を起こさせるように意図的に設置されている場合、モジュール又は接続可能なカテーテルを送達する部品は、後から付ける様式で外部に残っている紐状取り付け物、又は付け札、糸巻き、又は類似物により、生体内から取り出されることもある。
【００５９】
線、点、数字、色、又はこれらの組合せとして、容易に分かる表面変化（隆起、粗い表面など）を伴って区別された目視できる標識が、放射性人工装具又はモジュール又は中間交換可能カテーテル部品上に、お互いの間又は放射性核種含有部品の間の空間的方向決め、芯合わせ又は合わせ操作において、生体外又は生体内において最適設置を簡単化するために、設置されるのが好ましい。
【００６０】
金属、金属合金、放射性核種又は関連する親の核又は娘核同位元素、などから構成される放射線不透明な標識が、前記部品の位置及び方向の目視による確認が蛍光透視法を介するＸ線又は硬Ｘ線又は同等手段により提供されるという点を除いて、目視できる又は容易に分かる標識と機能と内容で類似した状態で配置され形成されることが好ましい。これは、隣接組織への予想される投与量の確認のための計算と同時に、部品の測定評価及び２次元又は３次元位置の同定をも提供することが出来る。
【００６１】
本発明の放射線人工装具の更にもう一つの実施態様においては、独立モジュール、人工装具、又は関係するカテーテル型部品内の磁気特性を有する素子は、内部又は外部表面に直接又は別個に取り付け、又は一体化、又は植え込まれる。目標組織に向かう電子乃至ベータ粒子放射を「直接切換える」ために、又は類似した荷電粒子エネルギーを組織から排除するために、磁場誘起材料は、周知の生物学的に安全な重金属、金属合金、又は電気誘導磁場材料（原子殻電子の場シフトを引き起こす）から作成されるのが好ましい。
【００６２】
系統的に投与されていない又は点滴一次治療としてではなく、抗炎症又は抗菌又は抗瘢痕組織型の化合物（即ち、コルチコ・ステロイド）としての総合投薬が、何れかの部品に接して又はその内部に植え込まれる；又は装置乃至部品自身により誘起される合併症又は組織反応を最小化するために（一般的、局所的／全身的治療のためでなく）後から部品に追加されることがある。
【００６３】
安定又は放射性何れかの形態の特定一次放射性核種は、制限はされないが、キセノン、クリプトン、ネオン、アルゴン、ラドン、テクネチウム、レニウム、イットリウム、燐、沃素、ストロンチウム、サマリウム、金、銅、パラジウム、イリジウム、錫、ルビジウム、オスミウム、白金、イッテルビウム、セシウム、アメリシウム、ラジウム、タリウム、クロム、バナジウム、バリウム、チタン、ビスマス、及びロジウムを含む。特に、最上の特定一次放射性核種は、イットリウム、ストロンチウム、イリジウム、沃素、パラジウム、セシウム、又はテクネチウムである。
【００６４】
これらの同位元素の何れかの利用及び一体化は装置に適用されて、材料のそれぞれのエネルギー放射及び組織浸透性、生体内安全性、半減期崩壊特性、及び活量又は濃度を向上させる。従ってほぼ理想的な目標組織及び深部への効果が、線量率、深部線量、全線量、及び解毒速度に関して達成される。好ましい線量率は、エネルギーを５０から２５０ｃＧｙ／ｈｒの範囲で送達する。許容線量率は１０から５０ｃＧｙ／ｈｒ未満、及び２５０を超えて５００ｃＧｙ／ｈｒ迄を包含している。放射能の半減期及びミリキュリーが、それぞれ短く（数分）且つ低い又は放射性材料の滞在時間が短くて除去されるならば、１０から２００ｃＧｙ／ｍｉｎ迄の大きさの線量率が有益であろう。ミリキュリー当たりの線量率は、０．５ｃＧｙ／ｍｉｎから２００ｃＧｙ／ｍｉｎ・ｍＣｉの間である。
【００６５】
目標組織へ送達される全線量は、７００ｃＧｙと２０００ｃＧｙの間が好ましい。更に、許容全線量は、２００から７００ｃＧｙ未満まで、及び２０００を超えて３５００ｃＧｙまでである。非目標ｓｏｆｔ組織及び骨組織への全線量は、５００ｃＧｙまで、及び５００を超えて１５００までが許容される。投与量の所定値は、各特定の人工装具寸法、適用部位、に対して予め較正され、直接人工装具の上に標識がつけられる。一定範囲の線量及び線量率を送達することが意図されているといえよう。
【００６６】
更に、センサー（示されていない）が所定の放射性線量の送達を監視し、確認し又は制御するために用いられることがある。エネルギー開放及び回復素子は、少なくとも人工装具の放射性部品を直ちに除去するのを可能にしている。
【００６７】
放射性埋め込み物を利用するその他の部位は、全固定又は移動可能な関節、区分軟部組織及び躯幹的又は付随的な骨を包含している。
【００６８】
固体又はゲル相化合物は、レーザ技術、化学結合、電子イオン交換、熱的調整、乳剤型技術、乳剤スリップ被覆法によって、人工装具に事前に接着される。癒着や血栓を低減するため、あるいは抗菌的性質を与えるためのイオンビーム・ボンバードメント又は蒸着が適用されることがあり、マサチューセッツ州ベッドフォード市のスパイヤ社から現在市販されている。
【００６９】
類似の方法が、人工装具の特定部位に取り付けることができ且つ誂えて適合させた装填区画物分又はモジュール内に、放射線源材料を設置するために適用されることがあり、人工装具の外科的埋め込みに先立って、最中に、又は後に設置することができる。
【００７０】
加えて、事前に作製し個別化された単位線量の放射線源材料は、種子状物、線、球、小板、粉体、ペレット、など又は類似物に似た、一般的な又は注文生産の形態に構成され、次いで、既知の特定の投与量を持った状態で前に説明した取り付け可能なモジュール、単位装置、区画物、に接して又はその内部に装填され、次いで人工装具に接して又はその内部に設置されるであろう。同様に、これらの予め測定され、予め較正された投与量単位装置は、中間モジュール又は装填装置を必ずしも必要としない、特別に設計された細長い溝、区画物、クリップ、断片状物、など又は類似物を用いて、人工装具に接して又はその内部に直接設置される。
【００７１】
放射性材料の設置は、恒久的に滞留するもの、取り出しのある一時的なもの、又は必要に応じて複数の後からの導入又は回収機構を備えたものであろう。
【００７２】
個別化された放射線単位を装填しているモジュール又は区画物、及び人工装具放射性部品の主材料は、ほとんどあらゆる材料から作製される。放射性部品は、プラスチックス；天然又は合成ゴム；金属；金属合金；生体適合分子鎖化合物；生体内で同種又は異種の、天然又は合成の、溶解性化合物（人、動物、又は植物の天然副産物材料）；バイトン・ゴム；ポリウレタン；ポリエチレン；ポリイミド；ポリ塩化ビニル；ポリアミド；ポリテトラフルオロエチレン；シリコーンから構成されることが好ましい。
【００７３】
異所的骨化に対する代りの選択肢は、８日から６週間までの治療の色々な服用計画で投与される、インドメタシンなどの非ステロイド系抗炎症剤の使用を含んでいる。この薬品治療法はある程度の成果を示しているけれども、臨床的に重要な（ブルーカー、クラスＩＩ−ＩＶ）異所的骨化に対して、７００ｃＧｙを超える照射で効果が出るものである。加えて、多くの患者はこの薬品で消化管−腸の出血又は胃炎を経験し、追加の投薬を必要としている。更にその上、危険に曝される患者の日常の従順性が、不慮の異所的骨化による障害や激痛の未知の危険性を残すことをためらわせる。何れの方法も最適化された長期間にわたる成果を考慮している。
【００７４】
本発明の埋め込み装置の更にもう一つの好ましい実施態様において、挿入部材１５はバクテリア、ウィルス、菌類、及び類似物を殺す又は成長を阻止する、殺菌作用のある又は静菌作用のある材料で処理される。
【００７５】
当業者にとって、本発明の装置と方法の実行並びに機械化は、本発明の範囲を超えないで作用を改善するためかなり変更できることは、直ちに明白であろう。例えば、外部源で制御される埋め込み物から、計画された線量が付加されるか又は投与され、放射、崩壊速度、開始、継続時間、強度、方向が調節される。加えて、類似の型の装置が骨組織上に搭載され、治療のため隣接する組織に向けられて、制御された線量に健康な組織を被爆させることは排除される。
【００７６】
この出願を通じて、種々の特許及び出願が特許番号と発明者で引用されている。これらの特許及び出願は、本発明が関係するこの技術の水準をより完全に説明するために、全体として此処に引用して明細書に取り入れてある。
【００７７】
本発明の指向性エネルギー放射埋め込み物の多くの代替物、修正物、変更物は、この開示を考慮すると当業者にとって自明であることは明らかである。本発明の境界は上述の明細書の言葉ではなくて添付された特許請求範囲によって決められること、並びに結合的に協同的同等物を形成する全てのこのような代替物、修正物、及び変更物は、これら特許請求範囲の精神と範囲内に包含されることが望まれていること、とが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明挿入部材の好ましい第一実施態様の組立図であり、挿入部材は股関節に設置するための犬釘状物であって、犬釘状物の図は股関節に対し相対的に拡大されており、股関節は犬釘状物を収納し固定するための骨固定開口部を備え、犬釘状物は取り外し可能な傘部と傘部の下の放射性核種材料とを備えており、傘部部材は外科的に股関節内に設置された時取り外し可能である。
【図２】
股関節に停留するための本発明挿入部材の好ましい第二実施態様の組立図であり、挿入部材は股関節より相対的に拡大されており、挿入部材は埋め込まれた時股関節に挿入部材を固定するための噛み合い可能な固定留め金を備えている。
【図３】
股関節に停留するための本発明挿入部材が一対の挿入部材である場合における好ましい第三実施態様の組立図であり、股関節は骨折した股関節を安定化するための固定板を有し、股関節は一対の挿入部材を入れるための開口部をそなえており、挿入部材は適切な距離、方向、及び芯合わせ提供するために必要な外から確認できる区別がつけられている。
【図４】
本発明の挿入物共存埋め込み装置のもう一つの好ましい実施態様の組立図であり、挿入部材の一つが外部カテーテル接合部及び修正カテーテル部品を具備し、外部カテーテルは外科手術の際に埋め込まれ、外部カテーテル接合部は挿入部材設置のための送達導管を提供し、修正カテーテル部品は内蔵された活性化可能なエネルギー材料、修正カテーテル伸張部内部経路を有する。
【図５】
本発明挿入部材の好ましい第五実施態様を開示する組立図であり、挿入部材から膝のあたりの目標組織へエネルギーを供給するために、挿入部材は大腿骨及び脛骨内に埋め込まれている。

Claims (9)

1. 非目標組織の被曝を最少にしつつ所定投与量のエネルギーを目標組織へ送達する挿入装置であって、
   目標組織は既知の放射線反応プロファイルを有し、挿入装置は機能化又は安定化を行なう人工装具との協力的結合状態において使用され、人工装具と組合されたエネルギー源材料は実際のエネルギー送達分布の場を規定し、人工装具は器官組織への埋め込みと停留に有用であり、目標組織は器官組織に隣接しており、挿入装置はエネルギー源材料を備えており、エネルギー源材料は所定投与量のエネルギーを目標組織へ送達することが可能であって、エネルギー送達分布場は目標組織の既知のプロファイルに類似した形状を有しており、人工装具が埋め込まれると所定投与量のエネルギーが人工装具内の挿入装置から目標組織に付加され、エネルギー源材料は非化学薬品であり、所定エネルギー投与量はエネルギー源材料の既知の物理特性を用いて決定され、所定エネルギー投与量はエネルギー源材料の目標組織に対する相対的位置設定を行なうことにより決定される挿入装置。
2. 非目標組織の被曝を最少にしつつ所定投与量のエネルギーを目標組織へ送達する挿入装置であって、
   目標組織は既知のプロファイルを有し、挿入装置は器官組織への取り付け用であり、挿入装置は器官組織中に埋め込まれ、器官組織は目標組織に隣接しており、挿入装置はエネルギー源材料を備え、挿入装置内のエネルギー源材料は実エネルギー送達分布場を規定し、エネルギー送達分布場は目標組織の既知のプロファイルに類似した形状を有し、エネルギー源材料は所定投与量のエネルギーを目標組織へ送達することが可能であり、挿入装置が埋め込まれると所定投与量のエネルギーが挿入装置から目標組織に向けて発せられ、エネルギー源材料は非化学薬品であり、所定エネルギー投与量はエネルギー源材料の既知の物理特性を用いて決定され、所定エネルギー投与量はエネルギー源材料の自然組織に対する相対的位置設定を行なうことにより決定される挿入装置。
3. 以下を有する外科的処置。
   挿入装置から目標組織へ送達されるべきエネルギーの所定投与量を決定すること；
   ここで、目標組織は既知のプロファイルを有し、挿入装置は人工装具内に置かれ、人工装具と組合されたエネルギー源材料は実エネルギー送達分布場を規定し、エネルギー送達分布場は目標組織の既知のプロファイルに類似した形状を有している；
   エネルギー源材料を人工装具内へ導入すること；
   人工装具を外科的処置の間に器官組織内に埋め込むこと；
   ここで、エネルギー源材料は所定の投与量のエネルギーをエネルギー源材料から目標組織へ送達するように選定されており、目標組織は既知のプロファイルを有している；
   エネルギー源材料を活性化させること；及び、
   所定の投与量のエネルギーをエネルギー源材料から目標組織の既知のプロファイルへ送達すること。
4. 以下を有する外科的処置。
   挿入装置から目標組織へ送達されるべきエネルギーの所定投与量を決定すること；
   ここで、目標組織は既知のプロファイルを有し、挿入装置は人工装具内に置かれ、エネルギー源材料は実エネルギー送達分布場を規定し、エネルギー送達分布場は目標組織の既知のプロファイルに類似した形状を有している；
   エネルギー源材料を挿入装置内へ導入すること；
   挿入装置を外科的処置の間に器官組織内に配置すること；
   ここで、エネルギー源材料は所定の投与量のエネルギーをエネルギー源材料から目標組織へ送達するように選定されており、目標組織は既知のプロファイルを有している；
   エネルギー源材料を活性化させること；及び、
   所定投与量のエネルギーをエネルギー源材料から目標組織の既知のプロファイルへ送達すること。
5. ある投与量のエネルギーを目標組織へ送達する、以下を有する埋め込み装置。
   人工装具へ挿入するための挿入部材；
   ここで、人工装具は自然骨組織への埋め込みと停留に有用であって、且つ目標組織に隣接している；及び、
   挿入部材の一部であるエネルギー源材料；
   ここで、エネルギー源材料は非化学薬品であり、エネルギー源材料の目標組織への施薬は最少であり、エネルギー源材料は目標組織に対するエネルギー治療が可能であり、エネルギー治療は埋め込み後に人工装具内の挿入部材から目標組織に対して施される；
   ここにおいて、目標組織に対する処方されたエネルギーの予め定められた投与量は、エネルギー源材料の既知の物理特性を用いることにより、且つエネルギー源材料の目標組織に対する相対的位置を制御することにより決定される。
6. 以下を有する外科的方法。
   挿入部材を人工装具に導入すること；
   ここで挿入部材はエネルギー源材料を備え、人工装具及びエネルギー源材料は患者体内埋め込みのための閉じた系を構成し、人工装具はエネルギー送達とは独立した機能を有し、エネルギー源材料は予め決定された投与量のエネルギーをエネルギー源材料から既知のプロファイル部の目標組織へ送達するように選定されており、目標組織のプロファイルは埋め込み部位に隣接している；及び、
   挿入部材を人工装具に固定すること；
   ここで、挿入部材内のエネルギー源材料は人口装具と組み合わさって実エネルギー送達分布場を規定し、実エネルギー送達分布場は目標組織のプロファイルに類似した形状を有している。
7. 目標を定めたエネルギー放射を利用して目標組織内の感染作用及び過剰な瘢痕組織の形成を低減する、以下を有する装置。
   目標組織に隣接した自然骨組織への埋め込み及び停留のための人工装具；及び
   人工装具に隣接して配置されたエネルギー源材料；
   ここでエネルギー源材料は埋め込まれている人工装具の一部であり、エネルギー源材料は非化学薬品であり、エネルギー源材料の目標組織への施薬は最少であり、エネルギー源材料は目標組織内の感染プロセスを低減するためのエネルギー治療が可能であり、感染プロセスは人工装具の外科的埋め込みにより引き起こされるものであり、エネルギー治療は埋め込み後に人工装具から施される；
   ここで、目標組織における感染プロセスを低減するための所定エネルギーの予め決定された投与量は、エネルギー源材料の既知の物理特性を用いることにより、且つエネルギー源材料の目標組織に対する相対的位置を制御することにより決定される。
8. 目標組織内の感染プロセス及び過剰な瘢痕組織の形成を低減するための人工装具であって、
   人工装具はある投与量のエネルギーを目標組織へ送達し、人工装具はエネルギー送達とは独立した機能を有し、エネルギー源材料が人工装具と共に埋め込まれ、埋め込まれたエネルギー源材料は埋め込み後に目標組織に向けて発せられるべき予め決定された投与量のエネルギー治療が可能であり、エネルギー源材料は人工装具の埋め込みに起因する目標組織内の感染プロセスを低減するよう設計されており、目標組織への所定エネルギーの投与量はエネルギー源材料の既知の物理特性を適用することにより且つエネルギー源材料の目標組織に対する相対的位置を制御することにより予め決定されている人工装具。
9. 目標組織内の感染プロセス及び過剰瘢痕組織形成を低減するための外科的方法であって、所定エネルギーを目標組織に送達する、以下を具備する外科的方法。
   エネルギー源材料を備えた人工装具を導入すること；
   ここで、人工装具及びエネルギー源材料は患者体内埋め込みのための閉じた系を有し、人工装具はエネルギー送達とは独立した機能を有し、エネルギー源材料は目標組織内の感染プロセスを低減するために予め決定された投与量のエネルギーをエネルギー源材料から目標組織へ送達するように選定されており、目標組織は既知のプロファイルを有し、目標組織のプロファイル部は埋め込み部位に隣接している；
   人工装具を外科的処置の間に器官組織内に埋め込むこと；
   ここで、人工装具と組合されたエネルギー源材料は実エネルギー送達分布場を規定し、実エネルギー送達分布場は目標組織のプロファイルに類似した形状を有している；及び、
   予め較正した線量率、深部線量、及び所定エネルギーの全送達線量を適用することにより目標組織内の感染プロセスを低減すること；
   ここで感染プロセスは人工装具の外科的埋め込みにより引き起こされる。

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