JP2023552005A - 体外放射線療法治療プログラム用の再現可能な身体組織の位置合わせのためのデバイス - Google Patents
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Abstract
2つ以上の体外放射線療法治療セッションを含む体外放射線療法プログラムにおいて対象の治療を支援するための配置ツール(200)が提供され、エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で近位端(40)に配置された剛性ハンドル部分(316)を有するステアリングガイド(300)を含み、ハンドル部分(316)には、ロボットアーム(400)のグリッパ(432)と位置再現可能に協働するように構成されたグリップロケータ(300)が設けられ、グリッパ(432)は開いた状態と閉じた状態を有する。グリップロケータ(300)は、閉じた状態でグリッパ(432)内に固定されるように構成され、この状態では、グリッパ(432)に対して固定されたグリップロケータ(300)の動きが制限され防止される。
Description
発明の分野
本発明のデバイスおよび方法は、分割放射線療法の分野に関する。特に、本発明は、体外放射線療法治療プログラムの各セッションで組織の位置が正確に再現されるように、電離放射線療法ビームに対して身体組織を移動および固定できるデバイスに関する。
本発明のデバイスおよび方法は、分割放射線療法の分野に関する。特に、本発明は、体外放射線療法治療プログラムの各セッションで組織の位置が正確に再現されるように、電離放射線療法ビームに対して身体組織を移動および固定できるデバイスに関する。
背景
放射線療法は、骨盤領域周囲のさまざまながんを患っている多くの患者にとっての標準治療である。膀胱、直腸、子宮頸部、子宮、膣など、骨盤領域の周囲にある組織構造の大部分は、骨盤壁に固定されず、治療計画(治療シミュレーション)のために治療領域の医療画像が撮影された日から、体外放射線療法による第1の治療が行われる日、および任意選択で放射線療法プログラム全体の期間を形成するその後の日数まで、大幅に移動し得る。このような構造の移動がある場合、電離放射線が腫瘍標的と一致しなくなるため、体外放射線療法の効果は低くなる。
放射線療法は、骨盤領域周囲のさまざまながんを患っている多くの患者にとっての標準治療である。膀胱、直腸、子宮頸部、子宮、膣など、骨盤領域の周囲にある組織構造の大部分は、骨盤壁に固定されず、治療計画(治療シミュレーション)のために治療領域の医療画像が撮影された日から、体外放射線療法による第1の治療が行われる日、および任意選択で放射線療法プログラム全体の期間を形成するその後の日数まで、大幅に移動し得る。このような構造の移動がある場合、電離放射線が腫瘍標的と一致しなくなるため、体外放射線療法の効果は低くなる。
多くの場合、体外放射線療法は分割して行われる。これは、周囲の組織が回復する時間を確保するために、より低い放射線量が頻繁な間隔(例えば毎日)で照射されることを意味する。分割治療は6~7週間続く場合があり、この期間中の骨盤内の臓器の動きは予測できない。弊社独自の調査によると、子宮頸部は各方向に最大2.2cm動く可能性があり、そのためには元の治療ゾーン(つまり、子宮頸がん)の周囲に大きな容積のマージンを導入する必要があり、治療容積が増加し、急性および晩期の副作用の発生率が高くなる。シミュレーションと治療の間、または分割間の子宮頸部の動きは、膀胱と直腸の充填または排出によって、また部分的には呼吸運動や腸の蠕動によって引き起こされ得る。したがって、患者は各分割の前に直腸を空にし、膀胱を充填するように求められる。これにより、子宮の変位を減らすことができるが、再現可能な方法で子宮の変位を防ぐことはできない。実際、放射線療法の終わりに近づくと膀胱の炎症により完全な充填が妨げられるため、患者は治療期間全体(例えば28~30分割)の間、膀胱を同じ程度に充填した状態に保つことができないことがよくある。さらに、直腸を空にすることにより、直腸前壁と直腸後壁の両方が、16~22mmの治療マージンを持つ子宮頸部を取り囲む高線量等線量容積の内側に集まり、直腸全体が高等線量容積内に含まれるようになる。
ここ数年、原体放射線療法(マルチリーフコリメータ、360°放射線療法、サイバーナイフ、トモセラピー)を使用した治療技術により、腫瘍の周囲にある健康な臓器を非常に正確に温存しながら、非常に高線量を局所的に照射することが可能になった。これらの技術は、照射標的の動きを最小限に抑えた場合に最大のメリットをもたらす。それにもかかわらず、それらは、シミュレーションから治療へ、および/または分割された治療セッション間の組織構造の移動の問題を克服していない。
したがって、高い治療精度の恩恵を得るために、骨盤領域の組織構造を反復的に固定できるシステムを作成する必要がある。
概要
本明細書では、2つ以上の体外放射線療法治療セッションを含む体外放射線療法プログラムにおいて対象の治療を支援するための配置ツール(200)であって、
- 近位端(40)および遠位端(20)を有するステアリングガイド(300)を含み、ステアリングガイドは、
- 対象(50)の管(602)に挿入するように構成された、または対象(50)の管(602)に挿入するように構成された挿入器(204)に取り付けるように構成された遠位端(20)の剛性エフェクタシャフト(310)と、
- エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で近位端(40)に配置された剛性ハンドル部分(316)と、を含み、
- 配置ツール(200)は、体外放射線療法治療セッションのために管(602)および身体組織(610)を移動および/または固定するように構成され、
- ハンドル部分(316)には、ロボットアーム(400)のグリッパ(432)と位置再現可能に協働するように構成されたグリップロケータ(300)が設けられ、グリッパ(432)は開いた状態と、閉じた状態を有し、
グリップロケータ(300)は、閉じた状態でグリッパ(432)内に固定されるように構成され、この状態では、グリッパ(432)に対して固定されたグリップロケータ(300)の動きが制限され、防止される、配置ツール(200)が提供される。
本明細書では、2つ以上の体外放射線療法治療セッションを含む体外放射線療法プログラムにおいて対象の治療を支援するための配置ツール(200)であって、
- 近位端(40)および遠位端(20)を有するステアリングガイド(300)を含み、ステアリングガイドは、
- 対象(50)の管(602)に挿入するように構成された、または対象(50)の管(602)に挿入するように構成された挿入器(204)に取り付けるように構成された遠位端(20)の剛性エフェクタシャフト(310)と、
- エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で近位端(40)に配置された剛性ハンドル部分(316)と、を含み、
- 配置ツール(200)は、体外放射線療法治療セッションのために管(602)および身体組織(610)を移動および/または固定するように構成され、
- ハンドル部分(316)には、ロボットアーム(400)のグリッパ(432)と位置再現可能に協働するように構成されたグリップロケータ(300)が設けられ、グリッパ(432)は開いた状態と、閉じた状態を有し、
グリップロケータ(300)は、閉じた状態でグリッパ(432)内に固定されるように構成され、この状態では、グリッパ(432)に対して固定されたグリップロケータ(300)の動きが制限され、防止される、配置ツール(200)が提供される。
グリップロケータ(300)は、一対のアームを備えることができ、開いた状態では、アームは閉じた状態よりもさらに離れている。
グリップロケータ(300)は、閉じたグリッパ(432)の1つまたは複数の相補的な移動リミッタ部材と協働するように構成された1つまたは複数の移動リミッタを備えることができる。これにより、グリッパ(432)に対して固定されたグリップロケータ(300)の動きが制限され、防止される。
グリップロケータ(300)は、閉じたグリッパ(432)の1つまたは複数の相補的な停止部材と協働するように構成された1つまたは複数の停止部材を備えることができる。
グリップロケータ(300)は、閉じたグリッパの1つまたは複数の相補的構造と協働するように構成された、1つまたは複数のノッチ(334)および/または1つまたは複数の突出部および/または1つまたは複数の角(332)を備え得る。
グリップロケータ(300)は、それぞれが方向を有する1つまたは複数のノッチ(334)を備えることができ、任意選択でノッチの縁が面取りされている。グリップロケータ(300)は、ハンドル部分(316)の近位端の軸方向に沿って配置された1つまたは複数の角(332)を備え得る。グリップロケータ(300)は、少なくとも1つのノッチ(334)および少なくとも1つの角(332)を備えることができ、少なくとも1つのノッチ(334)および少なくとも1つの角(332)は、異なる相互方向、好ましくは垂直方向を有する。角の長手方向範囲内に少なくとも1つのノッチを設けることができる。
さらに:
- 本明細書に記載の配置ツール(200)と、
- ロボットアーム(400)であって、閉じた状態のグリッパ(432)は、グリッパ(432)内に固定されたグリップロケータ(300)のグリッパ(432)に対する回転および/または移動を制限および防止する回転および/または移動リミッタとして構成される、ロボットアーム(400)と、を含む、システムが提供される。
- 本明細書に記載の配置ツール(200)と、
- ロボットアーム(400)であって、閉じた状態のグリッパ(432)は、グリッパ(432)内に固定されたグリップロケータ(300)のグリッパ(432)に対する回転および/または移動を制限および防止する回転および/または移動リミッタとして構成される、ロボットアーム(400)と、を含む、システムが提供される。
さらに、2つ以上の体外放射線療法治療セッションを含む体外放射線療法プログラムにおいて対象の治療を支援するための配置ツール(200)であって、
近位端(40)および遠位端(20)を有するステアリングガイド(300)を含み、ステアリングガイドは、
- 対象(50)の管(602)に挿入するようにまたは、対象(50)の管(602)に挿入するように構成された挿入器(204)に取り付けるため構成された遠位端(20)の剛性エフェクタシャフト(310)と、
- エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で近位端(40)に配置され、ロボットアーム(400)のエンドエフェクタ取り付け具(430)に結合するように構成された剛性ハンドル部分(316)と、を含み、
- 配置ツール(200)は、体外放射線療法治療セッションのために管(602)および身体組織(610)を移動および/または固定するように構成され、
- ハンドル部分(316)には、ロボットアーム(400)のエンドエフェクタ取り付け具(430)に対するステアリングガイド(300)の位置および任意選択で方向に関する情報を提供するように構成されたドッキングビーコン(340)が設けられる、配置ツール(200)が提供される。
近位端(40)および遠位端(20)を有するステアリングガイド(300)を含み、ステアリングガイドは、
- 対象(50)の管(602)に挿入するようにまたは、対象(50)の管(602)に挿入するように構成された挿入器(204)に取り付けるため構成された遠位端(20)の剛性エフェクタシャフト(310)と、
- エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で近位端(40)に配置され、ロボットアーム(400)のエンドエフェクタ取り付け具(430)に結合するように構成された剛性ハンドル部分(316)と、を含み、
- 配置ツール(200)は、体外放射線療法治療セッションのために管(602)および身体組織(610)を移動および/または固定するように構成され、
- ハンドル部分(316)には、ロボットアーム(400)のエンドエフェクタ取り付け具(430)に対するステアリングガイド(300)の位置および任意選択で方向に関する情報を提供するように構成されたドッキングビーコン(340)が設けられる、配置ツール(200)が提供される。
ドッキングビーコンは、ロボットアームの視覚ガイドシステムによって認識可能な所定の幾何学的形状の本体を備える受動ドッキングビーコンを備え得る。ドッキングビーコンは複数の球体を含んでもよい。
ドッキングビーコンは、ハンドル部分(316)の位置および/または方向を決定できるようにする情報を無線で放射するように構成された能動ドッキングビーコンを含んでもよい。ドッキングビーコンは固体ジャイロスコープを備えていてもよい。
さらに:
- 本明細書に記載の配置ツール(200)と、
- エンドエフェクタ取り付け具(430)とともに配置されたロボットアーム(400)と、および
- 少なくとも1つのプロセッサおよびメモリを備え、ロボットアーム(400)の動きを制御するように構成された処理ユニット(440)と、を含み、
ここで
- 処理ユニット(440)は、エンドエフェクタ(430)がハンドル部分(316)に近づくときに、その情報を使用してエンドエフェクタ(430)の姿勢をリアルタイムで調整し、対象の管に既に挿入されているステアリングガイド(300)の姿勢を変えることなく、エンドエフェクタ取り付け具(430)をハンドル部分(316)に結合するように構成される。
- 本明細書に記載の配置ツール(200)と、
- エンドエフェクタ取り付け具(430)とともに配置されたロボットアーム(400)と、および
- 少なくとも1つのプロセッサおよびメモリを備え、ロボットアーム(400)の動きを制御するように構成された処理ユニット(440)と、を含み、
ここで
- 処理ユニット(440)は、エンドエフェクタ(430)がハンドル部分(316)に近づくときに、その情報を使用してエンドエフェクタ(430)の姿勢をリアルタイムで調整し、対象の管に既に挿入されているステアリングガイド(300)の姿勢を変えることなく、エンドエフェクタ取り付け具(430)をハンドル部分(316)に結合するように構成される。
ハンドル部分(316)には、本明細書に記載のグリップロケータ(300)を設けることができ、エンドエフェクタ取り付け具(430)は、本明細書に記載のグリッパ(432)とすることができる。
さらに、2つ以上の体外放射線療法治療セッションを含む体外放射線療法プログラムにおいて対象の治療を支援するための配置ツール(200)であって、
- 近位端(40)および遠位端(20)を有するステアリングガイド(300)を含み、ステアリングガイドは、
- 遠位端(20)に配置された剛性エフェクタシャフト(310)であって、
- 対象の身体組織(610)に接続された管(602)への入口を通して挿入するように、または
- 近位端(40)と遠位端(20)を有する挿入器(204)の細長部材(210)の細長部材管腔(214)へ反復可能な取り外し可能な挿入を行い、細長部材(210)は、対象の身体組織(610)に接続された管(602)への入口を通って挿入されるように構成されている、剛性エフェクタシャフト(310)と、
- エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で近位端(40)に配置された剛性ハンドル部分(316)と、を含み、
- 配置ツール(200)は、体外放射線療法治療セッションのために管(602)および身体組織(610)を移動および/または固定するように構成され、
- ステアリングガイド(300)には、エフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)から画像を捕捉するように構成された画像捕捉システム(360)が設けられ、捕捉された画像の誘導の下で、エフェクタシャフト(310)を管(602)の入口または細長部材管腔(214)に挿入できるようにする、配置ツール(200)が提供される。
- 近位端(40)および遠位端(20)を有するステアリングガイド(300)を含み、ステアリングガイドは、
- 遠位端(20)に配置された剛性エフェクタシャフト(310)であって、
- 対象の身体組織(610)に接続された管(602)への入口を通して挿入するように、または
- 近位端(40)と遠位端(20)を有する挿入器(204)の細長部材(210)の細長部材管腔(214)へ反復可能な取り外し可能な挿入を行い、細長部材(210)は、対象の身体組織(610)に接続された管(602)への入口を通って挿入されるように構成されている、剛性エフェクタシャフト(310)と、
- エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で近位端(40)に配置された剛性ハンドル部分(316)と、を含み、
- 配置ツール(200)は、体外放射線療法治療セッションのために管(602)および身体組織(610)を移動および/または固定するように構成され、
- ステアリングガイド(300)には、エフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)から画像を捕捉するように構成された画像捕捉システム(360)が設けられ、捕捉された画像の誘導の下で、エフェクタシャフト(310)を管(602)の入口または細長部材管腔(214)に挿入できるようにする、配置ツール(200)が提供される。
エフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)は、反射光が入る画像入口ポート(364)とともに配置され得る。エフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)は、光源によって発せられた光がそこを通って出る1つまたは複数の光出口ポート(362)とともに配置されてもよい。配置ツール(200)は、挿入器(204)をさらに備えることができる。
さらに:
- 本明細書に記載の配置ツール(200)であって、配置ツール(200)ハンドル部分(316)には、本明細書に記載のグリップロケータ(300)が設けられる、配置ツール(200)と、
- エンドエフェクタ取り付け具(430)とともに配置された本明細書に記載のロボットアーム(400)とを含み、
ハンドル部分(316)には、本明細書に記載されるドッキングビーコン(340)が設けられてもよい、システムが提供される。
- 本明細書に記載の配置ツール(200)であって、配置ツール(200)ハンドル部分(316)には、本明細書に記載のグリップロケータ(300)が設けられる、配置ツール(200)と、
- エンドエフェクタ取り付け具(430)とともに配置された本明細書に記載のロボットアーム(400)とを含み、
ハンドル部分(316)には、本明細書に記載されるドッキングビーコン(340)が設けられてもよい、システムが提供される。
本明細書では、1つまたは複数の体外放射線療法治療セッションを含む体外放射線療法プログラムにおいて対象の治療を支援するための配置ツール(200)であって、
- 近位端(40)および遠位端(20)を有する挿入器(204)を含み、挿入器は、
- 対象(610)の身体組織と接続して管(602)の入口を通って管(602)内に挿入するように構成された細長部材(210)を含み、
配置ツールがさらに、
- 近位端(40)および遠位端(20)を有するステアリングガイド(300)を含み、ステアリングガイドは、
- 細長部材(210)に取り付けられた、または取り付け可能な遠位端(20)のエフェクタシャフト(310)と、
- エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で近位端(40)に配置されたハンドル部分(316)と、を含み、
配置ツール(200)は、体外放射線療法治療セッションのための電離放射線療法ビームに対して対象の管(602)および身体組織(610)を移動および/または固定するように構成される、配置ツール(200)が提供される。
- 近位端(40)および遠位端(20)を有する挿入器(204)を含み、挿入器は、
- 対象(610)の身体組織と接続して管(602)の入口を通って管(602)内に挿入するように構成された細長部材(210)を含み、
配置ツールがさらに、
- 近位端(40)および遠位端(20)を有するステアリングガイド(300)を含み、ステアリングガイドは、
- 細長部材(210)に取り付けられた、または取り付け可能な遠位端(20)のエフェクタシャフト(310)と、
- エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で近位端(40)に配置されたハンドル部分(316)と、を含み、
配置ツール(200)は、体外放射線療法治療セッションのための電離放射線療法ビームに対して対象の管(602)および身体組織(610)を移動および/または固定するように構成される、配置ツール(200)が提供される。
細長部材(210)には、ステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)を受け入れるように構成された細長部材管腔(214)が設けられ得、
- エフェクタシャフト(310)は、細長部材管腔(214)内への反復可能な取り外し可能な挿入のために構成され得る。
- エフェクタシャフト(310)は、細長部材管腔(214)内への反復可能な取り外し可能な挿入のために構成され得る。
ステアリングガイド(300)は、ハンドル部分(316)をエフェクタシャフト(310)に結合するトランスミッション(314)をさらに備えることができる。
ステアリングガイド(300)は、トランスミッション(314)の遠位端(20)に向かって設けられ、任意選択で固定最大膨張直径を有する膨張可能なトランスミッションバルーン(322)をさらに備えることができる。
エフェクタシャフト(310)の少なくとも一部および/またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化、特にX線医療画像化および/または磁気共鳴、MR、医療画像化によって可視化され得、
および/または
- 少なくとも遠位部分のトランスミッション(314)および/またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化、特にX線医療画像化またはMR医療画像化によって可視化され得、
および/または
- トランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)は、空間トランスポンダ検出器によってトランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向をリアルタイムで決定するために、1つまたは複数の無線トランスポンダがともに配置されてもよい。
および/または
- 少なくとも遠位部分のトランスミッション(314)および/またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化、特にX線医療画像化またはMR医療画像化によって可視化され得、
および/または
- トランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)は、空間トランスポンダ検出器によってトランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向をリアルタイムで決定するために、1つまたは複数の無線トランスポンダがともに配置されてもよい。
挿入器(204)の少なくとも一部、またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化、特にX線医療画像化および/またはMR医療画像化によって可視化され得、
および/または
- 細長部材(210)の少なくとも一部、またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化によって、特に、X線医療画像化および/またはMR医療画像化により見ることができ、および/または
- 挿入器(204)および/または細長部材(210)は、空間トランスポンダ検出器によって挿入器(204)および/または細長部材(210)の位置および/または方向をリアルタイムで決定するために、1つまたは複数の無線トランスポンダがともに配置されてもよい、または
- 細長部材(210)はX線画像化では見ることができない。
および/または
- エフェクタシャフト(310)の少なくとも一部および/またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化、特にX線医療画像化および/または磁気共鳴、MR、医療画像化によって可視化され得、
および/または
- 少なくとも遠位部分のトランスミッション(314)および/またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化、特にX線医療画像化またはMR医療画像化によって可視化され得、
および/または
- トランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)は、空間トランスポンダ検出器によってトランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向をリアルタイムで決定するために、1つまたは複数の無線トランスポンダとともに配置されてもよい。
および/または
- 細長部材(210)の少なくとも一部、またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化によって、特に、X線医療画像化および/またはMR医療画像化により見ることができ、および/または
- 挿入器(204)および/または細長部材(210)は、空間トランスポンダ検出器によって挿入器(204)および/または細長部材(210)の位置および/または方向をリアルタイムで決定するために、1つまたは複数の無線トランスポンダがともに配置されてもよい、または
- 細長部材(210)はX線画像化では見ることができない。
および/または
- エフェクタシャフト(310)の少なくとも一部および/またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化、特にX線医療画像化および/または磁気共鳴、MR、医療画像化によって可視化され得、
および/または
- 少なくとも遠位部分のトランスミッション(314)および/またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化、特にX線医療画像化またはMR医療画像化によって可視化され得、
および/または
- トランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)は、空間トランスポンダ検出器によってトランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向をリアルタイムで決定するために、1つまたは複数の無線トランスポンダとともに配置されてもよい。
ハンドル部分(316)は、配置デバイスに取り付けるように構成され得、この配置デバイスは、エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を調整および/または固定するように構成される。
ハンドル部分(316)には、配置デバイスのエンドエフェクタ取り付け具と協働するように構成されたグリップロケータ(330)が設けられてもよく、グリップロケータは、ハンドル部分(316)を配置デバイスに取り外し可能、反復可能、および再現可能に取り付けるように構成されている。
ステアリングガイド(300)のハンドル部分(316)には、ステアリングガイド(300)の位置および任意選択で方向に関するリアルタイム情報を提供するように構成されたドッキングビーコン(340)がともに配置されてもよく、配置デバイスとハンドル部分(316)との手動、半自動、または自動のドッキング誘導を可能にする。
ステアリングガイド(300)には、エフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)から画像を捕捉するように構成された画像捕捉システム(360)が設けられてもよく、捕捉された画像の誘導下で、エフェクタシャフト(310)を挿入器(204)の細長部材管腔(214)内に挿入することを可能にする。
細長部材(210)は可撓性であってもよく、エフェクタシャフト(310)の細長部材管腔(214)内に挿入することによって硬化される。
細長部材(210)には、管に対する細長部材(210)の摺動を低減または防止するように構成された少なくとも1つの摺動制限器(220)が設けられ得、
任意選択で、少なくとも1つの摺動制限器(220)は、膨張可能なバルーンアセンブリ(230)であり、1つまたは複数の膨張可能なバルーン(231、-aから-i)、または拡張可能なステント(240)、遠位突出部(245)、または停止部材(250)を備え、
任意選択で、少なくとも2つの摺動制限器(220)であり、第1の摺動制限器は、細長部材(210)の近位端(40)に設けられた停止部材(250)を備え、管の入口に当接するように構成され、第2の摺動制限器は、膨張可能なバルーンアセンブリ(230)、遠位突出部(245)、または細長部材(210)の遠位端(20)に設けられた拡張可能なステント(240)を備え、
任意選択で、少なくとも1つの摺動制限器(220)は、細長部材(210)の近位端(40)に配置された停止部材(250)であり、管の入口に当接するように構成され、
任意選択で、停止部材(250)には、管の入口を縫合するための1つまたは複数の縫合糸チャネル(252)が設けられ、
任意選択で、膨張可能バルーンアセンブリ(230)は、1つまたは複数の膨張可能バルーン(231、-a~-i)を備え、それぞれは、膨張チューブ(236)を介して近位(40)方向に延びる膨張管腔(234)と流体接続された膨張可能なバルーン管腔(232)を有する。
任意選択で、少なくとも1つの摺動制限器(220)は、膨張可能なバルーンアセンブリ(230)であり、1つまたは複数の膨張可能なバルーン(231、-aから-i)、または拡張可能なステント(240)、遠位突出部(245)、または停止部材(250)を備え、
任意選択で、少なくとも2つの摺動制限器(220)であり、第1の摺動制限器は、細長部材(210)の近位端(40)に設けられた停止部材(250)を備え、管の入口に当接するように構成され、第2の摺動制限器は、膨張可能なバルーンアセンブリ(230)、遠位突出部(245)、または細長部材(210)の遠位端(20)に設けられた拡張可能なステント(240)を備え、
任意選択で、少なくとも1つの摺動制限器(220)は、細長部材(210)の近位端(40)に配置された停止部材(250)であり、管の入口に当接するように構成され、
任意選択で、停止部材(250)には、管の入口を縫合するための1つまたは複数の縫合糸チャネル(252)が設けられ、
任意選択で、膨張可能バルーンアセンブリ(230)は、1つまたは複数の膨張可能バルーン(231、-a~-i)を備え、それぞれは、膨張チューブ(236)を介して近位(40)方向に延びる膨張管腔(234)と流体接続された膨張可能なバルーン管腔(232)を有する。
挿入器(204)は、
- エフェクタシャフト(310)を管の入口の外側から管腔(214)内にガイドするためのガイドストランド(218)をさらに備えることができ、ガイドストランド(218)は少なくとも部分的に管腔(214)内に配置され、ガイドストランド(218)の遠位端(20)もしくはその遠位端(20)に向かって拘束されることで、管腔(214)に対する近位方向におけるガイドストランド(218)の摺動を制限もしくは防止し、
- 任意選択で、エフェクタシャフト(310)は、ガイドストランド(218)に沿って摺動可能に移動するためのガイドストランド通路(312)が設けられた本体を備え、ガイドストランド通路(312)は、本体の長さに少なくとも部分的に沿って設けられ、および/もしくは
- 任意選択で、ガイドストランド通路(312)は剛体エフェクタシャフト(310)の溝もしくは管腔であり、および/もしくは
- 任意選択で、ガイドストランド(218)はコードもしくは膨張チューブ(236)であり、
- 任意選択で、ガイドストランド(218)は、管腔(214)に対して取り外し不可能に、もしくは取り外し可能に取り付けられるか、
または
- エフェクタシャフト(310)を管の入口の外側から細長部材管腔(214)内にガイドするためのスリーブ管腔(239)を有するガイドスリーブ(238)をさらに備えることができ、ガイストランド(218)の遠位端(20)は、細長部材管腔(214)に対して固定関係で取り付けられ、ガイドスリーブ管腔は、ステアリングガイドエフェクタシャフト(310)を受け入れ、前記ステアリングガイドエフェクタシャフト(310)を細長部材管腔内(214)にガイドするように構成され、および
- 任意選択で、エフェクタシャフト(310)は、ガイドスリーブ管腔内への摺動可能な移動のための本体を備える。
- エフェクタシャフト(310)を管の入口の外側から管腔(214)内にガイドするためのガイドストランド(218)をさらに備えることができ、ガイドストランド(218)は少なくとも部分的に管腔(214)内に配置され、ガイドストランド(218)の遠位端(20)もしくはその遠位端(20)に向かって拘束されることで、管腔(214)に対する近位方向におけるガイドストランド(218)の摺動を制限もしくは防止し、
- 任意選択で、エフェクタシャフト(310)は、ガイドストランド(218)に沿って摺動可能に移動するためのガイドストランド通路(312)が設けられた本体を備え、ガイドストランド通路(312)は、本体の長さに少なくとも部分的に沿って設けられ、および/もしくは
- 任意選択で、ガイドストランド通路(312)は剛体エフェクタシャフト(310)の溝もしくは管腔であり、および/もしくは
- 任意選択で、ガイドストランド(218)はコードもしくは膨張チューブ(236)であり、
- 任意選択で、ガイドストランド(218)は、管腔(214)に対して取り外し不可能に、もしくは取り外し可能に取り付けられるか、
または
- エフェクタシャフト(310)を管の入口の外側から細長部材管腔(214)内にガイドするためのスリーブ管腔(239)を有するガイドスリーブ(238)をさらに備えることができ、ガイストランド(218)の遠位端(20)は、細長部材管腔(214)に対して固定関係で取り付けられ、ガイドスリーブ管腔は、ステアリングガイドエフェクタシャフト(310)を受け入れ、前記ステアリングガイドエフェクタシャフト(310)を細長部材管腔内(214)にガイドするように構成され、および
- 任意選択で、エフェクタシャフト(310)は、ガイドスリーブ管腔内への摺動可能な移動のための本体を備える。
管は、対象の子宮頸部、子宮、膣円蓋、膣、膣再発部であり得る。
配置ツール(200)による管(602)の移動は、
- 体外放射線療法治療セッション中に、管(602)に接続された身体組織(608)を電離放射線治療ヘッド(518)によって放出される電離放射線ビームに照射すること、
または
- 体外放射線療法治療セッション中に、管(602)に接続された身体組織(608)を電離放射線治療ヘッド(518)によって放射される電離放射線ビームから遠ざけることを可能にする。
配置ツール(200)による管(602)の移動は、
- 体外放射線療法治療セッション中に、管(602)に接続された身体組織(608)を電離放射線治療ヘッド(518)によって放出される電離放射線ビームに照射すること、
または
- 体外放射線療法治療セッション中に、管(602)に接続された身体組織(608)を電離放射線治療ヘッド(518)によって放射される電離放射線ビームから遠ざけることを可能にする。
さらに:
- 本明細書に記載の配置ツール、
- エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を調整および固定するように構成された配置デバイス、を含むシステムが提供される。
- 本明細書に記載の配置ツール、
- エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を調整および固定するように構成された配置デバイス、を含むシステムが提供される。
配置デバイスは、ハンドル部分(316)への正確かつ再現可能な取り外し可能な取り付けのために構成されたエンドエフェクタ取り付け具を備え得る。配置デバイスは、エンドエフェクタ取り付け具が少なくとも3自由度の動きを有するロボットアームであってもよい。
詳細な説明
本発明のツールおよび方法を説明する前に、そのようなツールおよび方法および組合せは当然変化し得るため、本発明は記載された特定のシステムおよび方法または組合せに限定されないことを理解されたい。また、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書で使用される用語は限定を意図したものではないことも理解されたい。
本発明のツールおよび方法を説明する前に、そのようなツールおよび方法および組合せは当然変化し得るため、本発明は記載された特定のシステムおよび方法または組合せに限定されないことを理解されたい。また、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書で使用される用語は限定を意図したものではないことも理解されたい。
本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、単数および複数の両方の指示対象を含む。
本明細書で使用される「含む」、「含む」、および「からなる」という用語は、「含む」、「含む」、または「含む」、「含む」と同義であり、包括的または無制限であり、列挙されていない追加の部材、要素、または方法ステップを排除するものではない。本明細書で使用される「含む」、「含む」、および「からなる」という用語は、「からなる」、「からなる」、および「からなる」という用語を含むことが理解されよう。
端点による数値範囲の記載には、記載された端点だけでなく、それぞれの範囲内に包含されるすべての数値および分数が含まれる。
「約」または「およそ」という用語は、パラメータ、量、持続時間などの測定可能な値を指すときに本明細書で使用される場合、指定値からの±10%以下、好ましくは+/-5%以下、より好ましくは+/-1%以下、さらにより好ましくは+/-0.1%以下の変動を包含することを意味し、そのような変形がある限り、開示された発明において実行するのに適切である。「約」または「およそ」という修飾語が指す値自体も、具体的に、かつ好ましくは開示されることが理解されるべきである。
一方、部材のグループの1つまたは複数または少なくとも1つの部材など、「1つまたは複数」または「少なくとも1つ」という用語はそれ自体明らかであるが、さらなる例示によって、この用語は、とりわけ、前記部材のいずれか1つ、または前記部材の例えば、前記部材の任意の≧3、≧4、≧5、≧6、≧7など任意の2つ以上、および最大で前記部材すべてへの言及を包含する。
本明細書で引用されるすべての参考文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。特に、本明細書で具体的に参照されるすべての参考文献の教示は、参照により組み込まれる。
他に規定されない限り、技術用語および科学用語を含む本発明の開示に使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味を有する。さらなる指針として、本発明の教示をよりよく理解するために用語の規定が含まれている。
以下の文章では、本発明のさまざまな態様がより詳細に規定される。そのように規定された各態様は、特に反対のことが明確に示されない限り、他の任意の態様と組み合わせることができる。特に、好ましいまたは有利であると示された任意の特徴は、好ましいまたは有利であると示された他の任意の特徴と組み合わせることができる。
本明細書全体にわたる「一実施形態」または「実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体のさまざまな場所に現れる「一実施形態において」または「ある実施形態において」という語句は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すわけではないが、そうである場合もある。さらに、本開示から当業者には明らかなように、1つまたは複数の実施形態において、特定の特徴、構造または特性を任意の適切な方法で組み合わせることができる。さらに、本明細書に記載されるいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれるいくつかの特徴を含むが、他の特徴は含まないが、当業者によって理解されるように、異なる実施形態の特徴の組合せは本発明の範囲内にあり、異なる実施形態を形成することを意味する。例えば、添付の特許請求の範囲では、請求された実施形態のいずれも任意の組合せで使用することができる。
本発明の説明では、その一部を形成する添付図面を参照するが、これらの図面は、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示する目的でのみ示されている。各要素に付した括弧内または太字の参照符号は、単にその要素を例示するものであり、各要素を限定するものではない。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてもよく、または構造的または論理的変更が行われてもよいことを理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。
「遠位」、または「遠位側」、または「に遠位」および「近位」、または「近位側」、または「に近位」という用語は、明細書全体を通じて使用され、当分野では一般に、装置の施術者側に向かう(近位)または遠ざかる(遠位)を意味すると理解されている用語である。したがって、「近位」とは施術者の側に向かうこと、したがって対象の側から離れることを意味する。逆に、「遠位」とは対象の側に向かうこと、したがって施術者の側から離れることを意味する。
「長手方向」という用語は、当分野では一般に、治療台またはシミュレーション台のより長い長さに沿った意味として理解されている。これは、放射線療法治療台またはシミュレーション台自体、または放射線療法治療台またはシミュレーション台に取り付け可能なデバイス、あるいは放射線療法治療台またはシミュレーション台に横たわる対象を指すために使用され得る。
「横方向」という用語は、当分野では一般に、治療台またはシミュレーション台のより短い長さに沿って、つまり横から横または左から右を意味すると理解されている。これは、放射線療法治療台またはシミュレーション台自体、または放射線療法治療台またはシミュレーション台に取り付け可能なデバイス、あるいは放射線療法治療台またはシミュレーション台に横たわる対象を指すために使用され得る。
「上位」という用語は、対象の頭の方を意味すると理解される。これは、放射線療法治療台またはシミュレーション台、または放射線療法治療台またはシミュレーション台に取り付け可能なデバイス、または放射線療法治療台またはシミュレーション台に横たわる対象を指すために使用され得る。「下位」という用語は、対象の足元を意味すると理解される。これは、放射線療法治療台またはシミュレーション台、または放射線療法治療台またはシミュレーション台に取り付け可能なデバイス、または放射線療法治療台またはシミュレーション台に横たわる対象を指すために使用され得る。
本明細書では、体外放射線療法プログラムのための対象の治療を支援するための配置ツールが提供される。体外放射線療法プログラムは、体外放射線療法治療の少なくとも1つのセッションまたは部分、および/または治療のシミュレーションを含む。配置ツール(200)は、近位端(40)および遠位端(20)を有する挿入器(204)(例えば、図1、図2A~図2D)を備える。挿入器(204)は、身体組織に接続された管への入口を通して挿入するように構成された細長部材(210)を備える。細長部材(210)は、配置ツール(200)の動きが管の移動を引き起こすように、管の壁と係合するような寸法にされてもよい。細長部材(210)には、ステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)を受け入れるように構成された細長部材管腔(214)が設けられる(例えば、図6)。エフェクタシャフト(310)は、ステアリングガイドの動きが細長部材(210)に伝達されるように、細長部材(210)と協働するように構成され得る。
挿入器(204)は、ステアリングガイド(例えば図2B)に取り外し不可能に(例えば永久的に)取り付けられてもよい。挿入器(204)の細長部材管腔(214)は、ステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)に繰り返し取り外し可能に取り付けられるように構成され得る(例えば、図2A、図2B~図2D)。エフェクタシャフト(310)は、細長部材(210)が可撓性である場合に、細長部材(210)の少なくとも実質的な部分を硬化するようにさらに構成され得る。挿入器(204)は、管の入口の外側から管腔(214)内にエフェクタシャフト(310)をガイドするためのガイドストランド(218)をさらに備え得る。ガイドストランド(218)の遠位端(20)は、管腔(214)に対して固定関係で取り付けられる。
配置ツール(200)による管の動きは、体外電離放射線療法ビームに関して、特に体外電離放射線療法ビームのビーム交差容積に関して、対象の身体組織の移動を引き起こす。配置ツールの位置および/または方向(姿勢)は、治療セッションの少なくとも一部の期間にわたって調整および固定可能であり、これにより、電離放射線療法ビームに対する身体組織の位置が安定して固定される。図28および図29は本発明を例示するものである。配置ツール(200)による管の動きは、対象の身体組織を電離放射線療法ビーム、例えばCTスキャンまたはMR下の患者シミュレーション中に規定された電離放射線療法等線量容積と位置合わせすることができる。あるいは、配置ツール(200)による管の移動は、例えばその構造を保護するために、対象の身体組織を電離放射線療法ビームから遠ざけるように移動および/または固定することができる。
図28のパネルAは、対象の管(602)に挿入された配置ツール(200)と、管(602)に接続された身体組織(608)を示す。配置ツール(200)(パネルB)の姿勢を調整することで、身体組織(608)の位置は、電離放射線ヘッドによって放出される電離放射線ビームに対して、特にビーム交差容積(612)(例えばアイソセンタ)に対して安定化、調整、および固定することができる。ビーム交差容積(612)は、パネルAおよびBにおいて一定の位置を有する。図28のパネルBの場合では、身体組織(608)も、電離放射線に曝露するためにビーム交差容積(612)内に持ち込まれる治療標的(610)である。配置ツール(200)の姿勢を記録し、分割治療の後続のセッションで再適用することができる。
図29のパネルAは、対象の管(602)に挿入された配置ツール(200)と、管(602)に接続された身体組織(608)を示す。配置ツール(200)の姿勢を調整することによって(図29のパネルB)、身体組織(608)の位置は、電離放射線ヘッドによって放出される電離放射線ビームに対して、特にビーム交差容積(612)(例えばアイソセンタ)に対して安定化、調整、および固定することができる。ビーム交差容積(612)は、パネルAおよびBにおいて一定の位置を有する。図29のパネルBの場合では、身体組織(608)は治療標的(610)ではなく、電離放射線への曝露を避けるためにビーム交差容積(612)の外側にもたらされる。配置ツール(200)の姿勢を記録し、分割治療の後続のセッションで再適用することができる。
シミュレーションと治療の間、または治療セッションの間の対象の臓器または組織の動きの程度を図30A~図30Bに示す。各図は、現在説明されている配置ツール(200)挿入器(204)が子宮頸管に挿入されている、子宮頸部腫瘍のシミュレーションおよび治療を受けている対象の融合X線画像である。シミュレーション中に撮影された画像と、その後の第1の治療セッションが重ね合わされた。照射された容積の外部マージン(614)が示される。
シミュレーションで採用された配置ツール(200)挿入器(204)の第1の姿勢(A)は、組織および器官の自然な配置に対応し、ロボットアームによる能動的な姿勢調整は最小限であった。第2の配置ツール(200)挿入器(204)の姿勢(B)は、ロボットアームによる調整の前に、その後の第1の治療セッションで記録された。第1の姿勢(A)と第2の姿勢(B)の間には大きな違いがあり、これは、セッション間の組織および臓器の内部運動により、挿入器(204)先端が約2.1cm変位し、それに対応して治療標的の位置が移動するためである。新しい姿勢(B)は照射された容積の外側のマージンにあり、計算よりもはるかに低い線量を受けた。内部の動きは、シミュレーション中に記録された姿勢に対応するように、治療セッション中にロボットアームによって配置ツール(200)挿入器(204)の姿勢を調整することによって、本システムおよび方法によって修正され、毒性の大幅な軽減につながる。
隣接する構造における毒性の低減に対する配置ツールの効果を図31に示し、線量と容積のヒストグラムチャートであり、各臓器(直腸、膀胱、子宮頸部)の照射容積の割合と、直腸(a、a’)、膀胱(b、b’)および子宮頸部(c、c’)の前記照射容積が受ける線量との関係を示し、子宮頸部の体外放射線療法治療について、子宮頸部を配置しなかった場合(自然な位置)(a、b、c)と、配置ツールを使用して子宮頸部を配置した場合(a’、b’、c’)について計算した。子宮頸部が治療標的である場合、直腸(a、a’)と膀胱(b、b’)は放射線毒性の影響を受ける。今回の計算におけるマージンは、子宮頸部を配置しなかった場合(マージンが小さい)16mm、配置ツールを使用して子宮頸部を配置した場合は5mmであった。
直腸(a、a’)では、配置ツールを使用して子宮頸部を配置しなかった場合、直腸容積の50%が50Gy(a50)の線量を受けた。子宮頸部が配置ツールを使用して配置された場合、直腸容積の13%が50Gy(a’50)の線量を受けた。子宮頸部が配置されていない場合、直腸容積の30%が70Gy(a70)の線量を受けた。子宮頸部が配置ツールを使用して配置された場合、直腸容積の2.5%が70Gy(a’70)の線量を受けた。したがって、子宮頸部に配置ツールを配置すると、直腸が受ける線量は、50Gyでは50%から13%(3.9倍の減少)、70Gyでは30%から2.5%(12倍の減少)に減少した。
膀胱(b、b’)では、子宮頸部が配置されていない場合、膀胱容積の22%が50Gy(b50)の線量を受けた。配置ツールを使用して子宮頸部を配置すると、膀胱容積の10%が50Gy(b’50)の線量を受けた。子宮頸部が配置されていない場合、膀胱容積の12%が70Gy(b70)の線量を受けた。子宮頸部が配置ツールを使用して配置された場合、膀胱容積の3%が70Gy(b’70)の線量を受けた。したがって、子宮頸部に配置ツールを配置すると、膀胱が受ける線量は、50Gyでは22%から10%(2.2倍の差)、70Gyでは12%から3%(4倍の減少)に減少した。
子宮頸部(c、c’)では、子宮頸部が配置されていない場合、子宮頸部容積の100%に50Gy(c50)の線量を受けた。子宮頸部が配置ツールを使用して配置されたとき、子宮頸部容積の100%にも50Gy(c’50)の線量を受けた。子宮頸部が配置されていない場合、子宮頸部容積の約98%が70Gy(c70)の線量を受けた。子宮頸部が配置ツールを使用して配置されたとき、子宮頸部容積の約99.5%が70Gy(c’70)の線量を受けた。したがって、配置ツールは子宮頸部の容積/線量に影響を与えず、より高い70Gyの線量を受ける子宮頸部の容積がわずかに増加した。
図31の結果は直腸および膀胱の照射によって引き起こされる合併症を軽減しながら、高線量を外部から子宮頸部に送達できることを実証している。従来、そのような高線量は近接照射療法(内部放射線源)によって送達する必要があった。近接照射療法は内部構造をより標的としているが、より複雑となる。子宮頸がん患者の大多数は、膣浸潤または子宮傍浸潤のために手術不能であり、麻酔と入院を必要とし、近接照射療法針を使用して浸潤構造を埋め込む必要がある。これは限られた数の放射線療法センターでのみ実行可能であり、そのためすべての患者がこの治療を受けられるわけではない。この複雑な近接照射療法介入は、本配置ツール(200)を使用して子宮頸部を固定し、配置することによって回避することができる。子宮頸部を固定して配置すると、周囲の組織に過剰な毒性を与えることなく子宮頸部への線量を高めることができ、近接照射療法の必要性が抑制される。
管(602)は、体外電離放射線療法ビームに対する管および身体組織の位置を変更および固定するために、配置ツール(200)によって正確に移動および/または固定され得る。身体組織は管内にある場合もあれば、管が移動するときに移動する構造物である場合もある(例えば、直腸管とともに移動する前立腺、または子宮頸管とともに移動する子宮)。対象の管(602)は、好ましくは、子宮頸管(602’)および/または子宮(604)、膣(606)、膣円蓋塊(腫瘍または腫瘍の再発)の内部に作られた管などの自然の身体構造の管(通路)である。図22~図25、および図22’~図25’、図26’、図26’では、配置ツール(200)は子宮頸管(602’)内に配置されている。管は、例えば膣円蓋内または乳房などの組織塊内に、手術によって形成された管であってもよい。
管に関連する対象の身体組織(608)とは、以下の組織を指し、管の空間的位置および/または方向を変更することによって、すなわち、配置ツール(200)の空間的位置および/または方向(姿勢)を変更することによって、移動可能である。言い換えれば、管は身体組織と可動に接続されている。身体組織は、管の壁の一部であってもよく、またはその位置および/または方向が管の動きによって影響を受ける異なる組織構造であってもよい。例えば、膀胱、膣、子宮、および直腸の位置および/または方向は、挿入器(204)またはエフェクタシャフト(310)の子宮頸管内の空間的位置および/または方向(姿勢)を変えることによって、変化させることができる。
身体組織(608)は、治療の標的(610)(例えば、腫瘍)であり、ビームに曝露するために体外電離放射線療法ビームに導入される組織であってもよい。したがって、治療を受ける標的は非常に正確に配置され、最大線量の受け入れが可能になり、健康な構造への損傷が軽減される。あるいは、身体組織は、体外電離放射線療法ビームの外に移動され、それによってビームへの曝露を回避する組織であってもよい。したがって、健康な組織を標的から遠ざけることができ、より孤立した曝露が可能になる。
身体組織(608)は、組織または器官の組織であってもよい。身体組織は、子宮頸部、子宮体部、直腸、膀胱、膣などの、子宮頸部および/または子宮および/または膣の位置および/または方向を変えることによって動かすことができる骨盤領域内の組織構造であってもよい。身体組織は、子宮および膣の位置および/または方向を変えることによって動かすことができる、直腸、結腸下部、膀胱などの子宮および膣を取り囲む領域の組織構造であってもよい。配置ツールは、管に隣接する複数の組織の治療に使用できることが理解される。
医療画像化下のシミュレーション中、管(602)は、配置ツール(200)によって、身体組織を体外電離放射線療法ビームに対して、特に位置基準に対して位置合わせするために正確に配置または移動され得、記録された配置ツール(200)の姿勢がその後の治療に使用される。
放射線療法は、管が1つまたは複数の治療姿勢に保持されている間に対象に送達される。その後の1つまたは複数のセッションで、治療姿勢が再現され得る。このシステムにより、セッション間で形状や位置が変化する可能性のある身体構造を、既知の明確な位置に持ってきて、各セッション中に安定させることができる。
例えば、各放射線療法セッション中に子宮頸管が骨盤骨または放射線療法機械のアイソセンタに対して同じ空間位置に配置されている場合、子宮頸部の自発的な動きは完全に消失し、子宮頸部の自発的変位を考慮するために子宮頸部の周囲で照射される容積は大幅に小さくなり、子宮頸部の周囲の安全マージンは2cmから3~4mmに減少し得る。
本明細書に記載のシステム、配置ツール、および方法は、身体組織に存在する1つまたは複数の腫瘍を治療するために使用することができる。
通常、電離放射線ヘッドは、治療セッション中に異なる電離放射線ビームの方向が交差するように移動し、それによって周囲の組織への損傷を最小限に抑える。ビーム交差容積とは、体外放射線療法治療セッション中に異なる電離放射線ビーム方向が交差する容積である。シミュレートされたビーム交差容積は、体外放射線療法治療セッションのシミュレーション中に、シミュレートされたさまざまな電離放射線ビーム方向が交差する容積である。(シミュレートされた)ビーム交差容積は、通常、対象内の組織標的(例えば、腫瘍)と一致する。
放射線療法デバイス(510)が単一軸の周りを回転する電離放射線治療ヘッド(518)を備える場合、ビーム交差容積は、体外放射線療法治療セッション中に電離放射線治療ヘッド(518)によって放射される電離放射線ビームの回転中心であるアイソセンタとしても知られる。アイソセンタは当技術分野でよく知られている。例えば、http://ozradonc.wikidot.com/isocentre-of-the-linacを参照されたい。アイソセンタを有するデバイス(リニアック)は、例えばVarian社によって製造されている。シミュレートされたアイソセンタは、体外放射線療法治療セッションのシミュレーション中に電離放射線治療ヘッド(518)によって放出される電離放射線ビームの回転中心である。
他のシステム(例えば、サイバーナイフ)では、放射線療法デバイス(510)には、3つ以上の動きの自由度を有するロボットアームに取り付けられた電離放射線治療ヘッド(518)が設けられ、これにより、複数の軸の周りで電離放射線ビームの方向制御が可能となる。ビーム交差容積は、体外放射線療法治療セッション中に電離放射線治療ヘッド(518)によって放射される電離放射線ビームの異なる方向が交差する容積である。シミュレートされたビーム交差容積は、体外放射線療法治療セッションのシミュレーション中に電離放射線治療ヘッド(518)によって放出される電離放射線ビームの異なる方向が交差する容積である。
体外放射線療法治療プログラムにより、体外放射線療法源によって対象の治療部位に提供される放射線療法治療の1つまたは複数のセッションを意味する(例えば、任意選択でマルチリーフコリメータを装備した線形加速器やトモセラピーシステム、あるいはサイバーナイフシステムなど患者の周囲を移動する電離放射線源による)。治療は1つまたは複数のセッションまたは分割で構成され得る。複数の分割がある場合、全体の用量は、時間の経過とともにいくつかの間隔で送達される複数のより小さい用量に分割される(分割)。通常、子宮頸部腫瘍の治療期間は28~32分割であり、各分割で腫瘍に最大2.6Gyの線量が照射される。分割治療により、治療部位の周囲の健康な細胞に回復のための時間が与えられる。このシステムを使用して、追加治療として、または出血の場合の緩和療法として、数回に分けて治療を行うことも可能であり、例えば、追加療法として6Gyを5回または4Gyを5回、または緩和療法として、または7Gyを5回ずつ腫瘍に照射するなど、分割ごとに高線量を照射する。
放射線療法プログラムは通常、シミュレーション部分と治療部分で構成される。シミュレーション部分は治療部分の前にあり、通常は3次元で対象の内部医療画像(CT、MRIにより)を取得することが含まれる。その間、対象は可動治療シミュレーション台上で画像化デバイスに対して正確に位置合わせされる。これらの医療画像は、その後の体外放射線療法治療の計画に使用される。放射線科医は、画像から、どの組織構造が高線量、低線量、敏感な構造、セッションまたは分割数などを受けることになるかを決定する。上記のような治療部は、対象に電離放射線を曝露する。
細長部材(210)は、近位端(40)および遠位端(20)を有する。細長部材(210)は剛性(非可撓性)であってもよい。細長部材(210)は可撓性であってもよく、それによって細長部材(210)に対する本体のより良好な耐性が可能となり、分割治療の過程で最長2~3ヶ月まで管内の所定の位置に留まり得る。
細長部材(210)は、管内、特に子宮頸部および/または子宮および/または膣円蓋再発部に挿入するための寸法に作られている。細長部材(210)は、1~10cmの長さを有し得る。細長部材(210)が子宮頸部および/または子宮内に配置されるように構成される場合、長さは1~8cm、最大外径は3~8mmであってもよい。細長部材(210)が膣円蓋再発部に配置されるように構成される場合、長さは1~5cm、最大外径は3~8mmであってもよい。細長部材(210)の直径は、近位端から遠位端まで均一であってもよいし、変化してもよい。例えば、直径は、近位部分に向かって大きくなり、遠位部分に向かって小さくなり得る。直径の変化は緩やかであってもよい。直径の変化は、細長部材(210)の長さにわたって徐々に変化し得る。遠位直径が小さいと、膣に進入するときにより非外傷性が高く、近位部分に向かうにつれて直径が大きくなると、細長部材(210)の剛性が向上する。さまざまな医療用途の推奨寸法については、表2および表2aを参照されたい。
エフェクタシャフト(310)は、ステアリングガイドの動きが細長部材(210)に伝達されるように、細長部材(210)と協働するように構成され得る。
細長部材(210)には、細長部材管腔(214)がともに配置され得る。細長部材管腔(214)は近位端(40)で開いており、治療前にステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)を滑動可能に挿入できるようになっている。細長部材の管腔(214)は、遠位端(20)に向かって開いていても、閉じていてもよい。それが開いている場合、それは、取り外し可能なガイドストランド(218)のための排水チャネル(270)または、出口ポート(272)または、ねじ付き通路(272、-c)を提供することができる。細長部材(210)がステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)に永久的に取り付けられる場合、細長部材管腔(214)は存在しないか、またはステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)によって占められ得る。
挿入器(204)または細長部材(210)に取り付けられたステアリングガイド(300)は、しっかりと取り付けられる。剛性の取り付けにより、挿入器(204)とステアリングガイド(300)のハンドル部分(316)との間の遊びまたはバックラッシュが最小限に抑えられる。
細長部材(210)の遠位先端は、非外傷性であってもよい(例えば、丸い縁を有し、ドーム形状であり、切開を生じない)。細長部材(210)は、その長手方向軸に垂直な円形の輪郭を有し得る。細長部材(210)は、本質的に円筒形を構成することができる。細長部材(210)には、1つまたは複数のフィンがともに配置されてもよい。フィンは、細長部材(210)の表面から外側に延びる突出部である。フィンは長手方向にも延びている。これは、細長部材(210)を管(例えば、子宮頸部)の内壁により良く固定し、ステアリングガイドによる操作中に細長部材が回転するのを防ぐように機能する。好ましくは、1つまたは複数のフィンは、細長部材(210)の近位(40)半分内、例えば近位端(40)の2~4cm内に設けられる。
細長部材(210)は、剛性のチューブであってもよい。細長部材(210)は、可撓性チューブであってもよい。可撓性チューブの利点は、治療期間中(例えば数週間)装着している間、対象にとってより快適であることである。細長部材(210)の壁は、ポリマーなどの任意の生体適合性材料から作製され得る。適切な物質の例には、ポリカーボネート、PEEK、炭素繊維、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、またはシリコーンが含まれる。剛性の細長部材(210)を形成するために使用される物質の例としては、ポリカーボネート、PEEK、炭素繊維、繊維で強化されたポリアクリルアミド樹脂(例えば、Ixef(Solvay))が挙げられる。可撓性の細長部材(210)を形成するために使用される物質の例としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、またはシリコーンが挙げられる。
通常、治療はまずCTスキャン、またはPETCTスキャン、またはMRIの下でシミュレーションされる。その後の治療には、治療室で1回または複数回のX線撮影が含まれ得る。細長部材(210)は、CTまたはMRIなどの医療画像化に適合する材料から作られることが好ましい。材料は医療画像上で見える場合と見えない場合がある。CTまたはCT/PETスキャンでは見えない材料の例には、ポリカーボネート、PEEK、炭素繊維、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、またはシリコーンが含まれる。CT、PET/CTでの視認性を高めるために、材料に低パーセントの硫酸バリウムが混合され得る。MRIスキャンで見える材料の例には、ポリカーボネート、PEEK、炭素繊維、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、またはシリコーンが含まれる。細長部材(210)の姿勢(位置および/または方向)は、MRI下または硫酸バリウムで不透明化された(CTまたはPET-CT下)細長部材(210)の医療画像から直接決定され得る。硫酸バリウムと混合していない場合、CT/PETスキャンで見えない材料の例には、ポリカーボネート、PEEK、炭素繊維、ポリアミド、ポリイミド、シリコーンが含まれる。挿入器の位置および/または方向を決定するのに目に見えない、または十分に見えない場合、細長部材(210)には1つまたは複数の画像化マーカがともに配置されてもよい。これは、線形加速器の画像化ツールを使用して画像を実行するときに役立つ。
挿入器(204)、特に細長部材(210)には、医療画像によって識別できる1つまたは複数の画像化マーカ(206)が設けられてもよい。図1では、一対の画像化マーカ(206)が細長部材(210)の外面に固定して設けられている。画像化マーカ(206)は、医療画像によって識別することができる。画像化マーカ(206)は、例えば細長部材(210)の内面、外面、または本体内に、細長部材(210)に対して固定関係で提供され得る。画像化マーカ(206)は、突出部またはくぼみであってもよい。それは、細長部材(210)と同じ材料から作られていてもよく、サイズの違いにより医療画像上で見ることができる。画像化マーカ(206)は、細長部材(210)とは異なる材料、例えば白金、白金イリジウム、タンタル、タングステンなどの重金属、またはチタン、コーティングされたアルミニウムなどの低密度金属から作製されてもよい。
挿入器(204)、特に細長部材(210)には、1つまたは複数(例えば、2つ、3つ以上)の位置決定無線トランスポンダ(260)が設けられてもよく、その位置は、空間トランスポンダ検出器を使用して決定され、任意選択で追跡され得る。位置決定無線トランスポンダとトランスポンダという用語は、本明細書では同じ意味で使用される。トランスポンダは、ビーコントランスポンダとして知られることもある。図1では、3つのトランスポンダ(260、a、b、c)が、細長部材(210)の外面の異なる位置に固定されて設けられている。
トランスポンダ(260)は、空間トランスポンダ検出器によって検出可能な特定の周波数で電磁パルスを放射するデバイスであり、通常は空間的に分離された多数の受信機(コイル)で構成される。位置トランスポンダリーダー内の空間的に分離された多数の受信機によって検出されるパルスのタイミングにより、トランスポンダの位置を正確に決定することができる。トランスポンダ(260)は、誘導的に電力を受け取ることができる。複数のトランスポンダが存在する場合、各トランスポンダは異なる周波数で信号を発信し得る。少なくとも3つの別々に識別可能なトランスポンダ(260、a、b、c)が挿入器(204)上の異なる位置に配置される場合、挿入器(204)の方向も決定され得る。このようなシステムの例は、例えば、米国特許第9,248,003B2号および米国特許第9,072,895号に記載されている。トランスポンダの使用により、医療画像化を用いた放射線治療の前に挿入器(204)を位置合わせする必要が減り、画像化放射線への曝露が減少する。
一態様によれば:
- 挿入器(204)の少なくとも一部、またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカが、医療画像化、特にX線医療画像化および/またはMR医療画像化によって可視化され、
および/または
- 細長部材(210)の少なくとも一部、またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカが、医療画像化、特にX線医療画像化および/またはMR医療画像化によって可視化され、
および/または
- 挿入器(204)および/または細長部材(210)には、空間トランスポンダ検出器によって挿入器(204)および/または細長部材(210)の位置および/または方向を決定するための1つまたは複数の無線トランスポンダがともに配置される。
- 挿入器(204)の少なくとも一部、またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカが、医療画像化、特にX線医療画像化および/またはMR医療画像化によって可視化され、
および/または
- 細長部材(210)の少なくとも一部、またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカが、医療画像化、特にX線医療画像化および/またはMR医療画像化によって可視化され、
および/または
- 挿入器(204)および/または細長部材(210)には、空間トランスポンダ検出器によって挿入器(204)および/または細長部材(210)の位置および/または方向を決定するための1つまたは複数の無線トランスポンダがともに配置される。
挿入器(204)がステアリングガイド(300)から取り外し可能な場合、ガイドストランド(218)は存在してもしなくてもよい。ガイドストランド(218)が存在する場合、それは細長部材管腔(214)内に少なくとも部分的に配置され、そこから近位端で出る。ステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)は、ガイドストランド(218)を受け入れるガイドストランド通路(312)を備えることができる。ガイドストランド通路(312)は、エフェクタシャフト(310)内の管腔、またはエフェクタシャフト(310)の表面の長手方向の溝であってもよい。ガイドストランド(218)は、ガイドストランド(218)の遠位端(20)に、または遠位端(20)に向かって拘束されて、管腔(214)に対する近位方向へのガイドストランド(218)の摺動を制限または防止する。これにより、ガイドストランド(218)の解放または変位を伴うことなく、近位方向にガイドストランド(218)に張力を加えることが可能になる。エフェクタシャフト(310)のガイドストランド通路は、身体の外側に引き続くガイドストランドの近位端に通され、細長部材管腔(214)内に確実にガイドされることができる。ガイドストランドにより、シミュレーションおよび/または放射線治療の前後にステアリングガイドの取り付けと取り外しを繰り返し行うことができる。細長部材管腔(214)が原位置、例えば子宮頸部に位置しているにもかかわらず、細長部材管腔(214)へのアクセスが可能になる。
ガイドストランド(218)は、可撓性コード(219)(例えば、もう一つのストランドで構成される)、または膨張チューブ(236)であってもよい。ガイドストランド(218)の外径は、エフェクタシャフト(310)の内径よりも小さい。それは、ガイドストランド通路(312)を通って通されるような寸法に作られている。ガイドストランド(218)は、例えば、0.1~2.5mm(可撓性コード)、または1~2.5mm(膨張チューブ)の狭い断面輪郭を有し得る。それは、ステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)が細長部材管腔(214)に挿入される間にそこにかかる張力に抵抗する引張強度を有してもよい。長手方向には拡張不可能であってもよい。可撓性コード(219)であるガイドストランド(218)の例が図2A、図2C、図2D、図2E、および図3では、パネルA~F1、a~fに示される。
ガイドストランド(218)は、挿入器(204)に取り外し不可能に(例えば永久的に)取り付けられてもよく、または挿入器(204)に取り外し可能に取り付けられてもよい。ガイドストランド(218)が取り外し可能に取り付けられる場合、好ましくは、そのようなガイドストランドは可撓性コード(219)である。
挿入器(204)への取り外し不可能な取り付けは、例えば、細長部材(210)の成型生産中に、接着剤による支柱(213)への結び目取り付けによって達成され得る。ガイドストランド(218)の遠位端は、好ましくは細長部材管腔(214)、好ましくは細長部材管腔(214)の最遠位端に固定関係で取り付けられる。取り外し不可能に取り付けられたガイドストランド(218)の例が図2Aおよび図3のパネルA、B、C、Dに示される。
ガイドストランド(218、219)を挿入器(204)に取り外し可能に取り付けることで、両方の動作が可能になる。
- ガイドストランド(218、219)が存在する場合、エフェクタシャフト(310)の細長部材管腔(214)内への確実な誘導。
- ガイドストランド(218、219)が取り外される(取り外される)ときの、細長部材管腔(214)への近接照射療法アプリケータの挿入。
治療が体外放射線療法プログラムで開始され、その後近接照射療法が必要になる状況がある。近接照射療法は当技術分野でよく知られており、内部電離放射線源を使用して標的を治療するプロセスである。放射線源は、アフターローダ保管庫に巻き付けられた可撓性ケーブルの端にある密閉カプセル内に配置される。必要に応じて、一定の押しやすさを備えたケーブルがアフターローダから治療対象の近接照射療法アプリケータに接続された移送チューブに送られる。放射線源は、治療期間中、近接照射療法アプリケータによって、または近接照射療法アプリケータ内の所定の位置に保持され、その後、アフターローダ保管庫内に回収される。細長部材(210)は、現場で、近接照射療法アプリケータの導入を可能にするカテーテルとして利用され得る。細長部材(210)がすでに標的に隣接して配置されている場合、標的を照射するために、ガイドストランド(218)が取り外されて除去され、アプリケータが細長部材管腔(214)に導入され、その中に維持される。
ガイドストランド(218、219)が挿入器(204)に取り外し可能に取り付けられる場合、それは典型的には可撓性コード(219)である。
一例によれば、取り外し可能なガイドストランド(218、219)は、停止アンカー(219、c)が設けられた固定端(219、b)を有する可撓性コード(219)である。細長部材管腔(214)は、遠位端(20)に出口ポート(272、-a、-b)を備えていてもよい。ガイドストランド(218、219)は、近位入口(214、a)を通って細長部材管腔(214)に、遠位方向に細長部材管腔(214)に沿って、遠位出口ポート(272、-a、-b)を通って配置され、挿入器(204)の近位端まで近位方向に戻る。ガイドストランド(218、219)は、固定端(219、b)および自由端(219、a)を有する。固定端(219、b)は出口ポート(272、-a、-b)から出る。固定端(219、b)にはボールストップなどの停止アンカー(219、c)が設けられる。停止アンカー(219、c)は、挿入器(204)、例えば細長部材(210)または停止部材(250)上の往復停止部(254)と係合するように構成される。往復停止部(254)は通路であってもよい。往復停止部(254)は、挿入器(204)が原位置にあるときに専門家がアクセスできる挿入器(204)の近位端に配置される。自由端(219、a)は、近位入口(214、a)から細長部材管腔(214)へ出る。自由端(219、a)は、近位入口(214、a)を通って細長部材管腔(214)、出口ポート(272、-a、-b)、および往復停止部(254)まで無制限に通過することができる。ガイドストランド(218)の自由端(219、a)にかかる張力は、停止アンカー(219、c)を往復停止部(254)と係合させ、細長部材管腔(214)内でのガイドストランド(218)の摺動運動を防止する。ガイドストランド(218)の固定端(219、b)に加えられる張力により、細長部材管腔(214)内でガイドストランド(218)が滑動し、自由端(219、a)は、細長部材管腔(214)、出口ポート(270、-a、-b、-c)および往復停止部(254)への近位入口を通過し、最終的にガイドストランド(218)を挿入器(204)から取り外す。停止アンカー(219、c)とともに取り外し可能なガイドストランド(218)の例が図2Cおよび図3のパネルE、F、d、e、fに示されている。
別の例によれば、取り外し可能なガイドストランド(218、219)は、ねじ付き遠位端(219、d)を有する可撓性コード(219)である。細長部材管腔(214)の遠位端(20)には、往復ねじ付き通路(272、-c)が設けられ得る。可撓性コード(219)の一方向の軸方向回転により、ガイドストランド(218、219)のねじ付き遠位端(219、d)が挿入器(204)の往復ねじ付き通路(272、-c)と係合することが可能になり、それによって細長部材(210)が取り付けられる。他の方向に回転すると、可撓性コード(219)が細長部材(210)から解放される。取り外し可能なねじ部分(219、d)を備えたガイドストランド(218)の例が図2D、図2E、および図3のパネルOに示されている。
別の例によれば、取り外し可能なガイドストランド(218、219)は、特定の閾値を超える引張力を加えることで取り外し可能な可撓性コード(219)である。引っ張る力は1kgから3kgの範囲であってもよい。一例では、可撓性コード(219)は、挿入器(204)、特に細長部材(210)に取り付けられる遠位端に破断可能部分(219、e)を有する。別の例では、可撓性コード(219)は、挿入器(204)から引き離す結合によって挿入器(204)に取り付けられる。破断可能部分(219、e)を有するガイドストランド(218)の例が図3のパネルPに示されている。
可撓性コード(219)であるガイドストランド(218)は、任意の適切な材料、好ましくはナイロンなどの非強磁性材料、または他のポリマー材料、またはニチノールなどの金属から作製され得る。弛緩チューブであるガイドストランド(218)は、任意の適切な材料、好ましくはポリアミドなどのポリマーなどの非強磁性材料から作製することができる。膨張チューブであるガイドストランド(218)は、任意の適切な材料、好ましくはポリアミドなどのポリマー、またはニチノールなどの金属などの非強磁性材料から作製することができる。ガイドストランド(218)は、抗菌剤を含有していてもよく、または抗菌剤でコーティングされていてもよい。抗菌剤の例には、銀粒子、エリスロマイシン、または他の抗生物質が含まれる。好ましくは、ガイドストランド(218)は放射線透過性材料から作られる。好ましくは、ガイドストランド(218)は、MRI適合性および生体適合性材料から作られる。ガイドストランドの遠位端は、好ましくは細長部材管腔(214)、好ましくは細長部材管腔(214)の最遠位端に固定関係で取り付けられる。
ガイドストランド(218)は、膨張可能なバルーンアセンブリ(230)である遠位摺動制限器(220)と流体接続する管腔を有する管である膨張チューブ(236)であってもよい(以下を参照)。膨張チューブ(236)の管腔は、膨張可能なバルーンアセンブリ(230)の1つまたは複数のバルーンを膨張させるための流体(例えば、液体、生理食塩水)の通過を可能にすることができる。膨張チューブ(236)であるガイドストランド(218)の例が図3のパネルL、M、N、k、l、m、図4、図22、図25および図26に示されている。細長部材(210)には、遠位端の外側の周囲に圧着可能または自己拡張可能な円筒形本体(例えば、金属メッシュ)(240)が設けられ得る。これにより、医師は、バルーン(バルーン拡張可能メッシュ)を膨張させることによって、またはメッシュの周囲の摺動部材(自己拡張型ステント)を除去することによって、管内(例えば、子宮(604)の内部)でこの金属メッシュを開くことができる。膨張可能なバルーンアセンブリ(230)は、子宮内での細長部材の動きを阻止することを可能にする。挿入器を子宮頸部の入口に取り付けるために使用されるステッチは、時間の経過とともに腫瘍が縮小すると緩み得る。膨張可能なバルーンアセンブリ(230)である遠位摺動制限器(220)の存在により、細長部材(210)が子宮(604)から下方に滑り出ることが防止される。
ガイドストランド(218)は、硬化スタイレットを受け入れるように構成された管腔(238)を有する管である弛緩チューブ(237)であってもよい。弛緩チューブ(237)は、硬化スタイレットがない場合にはより可撓性であり、硬化スタイレットが管腔(238)に挿入されると、可撓性が低くなる(より硬く、より押し込み易くなる)。弛緩チューブ(237)であるガイドストランド(218)の例が図3のパネルQ、R、S、T、q、r、t、xxiからxxvに示されている。硬化スタイレットは、弛緩チューブ(237)よりも可撓性である。硬化スタイレットは、金属またはポリマーのワイヤであってもよい。挿入器(204)が対象によって装着されている間、硬化スタイレットは弛緩チューブ管腔(238)には存在しない。硬化スタイレットのない弛緩チューブ(237)は、可撓性が増大し、装着中の対象の形状の変化によりよく適合するため、挿入器のより快適な装着を可能にする。ステアリングガイドを挿入する前に、硬化スタイレットを弛緩チューブ(237)の管腔(238)に沿って挿入する。これにより、剛性が増大し、ステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)のガイドストランド通路(312)が、座屈を低減しながら硬化された弛緩チューブ(237)に沿って押されることが可能になり、したがって、対象にとってより高速で不快感が少ない体験になる。体外放射線療法治療および/または挿入器(204)の特定の姿勢での治療のシミュレーションの後、ステアリングガイド(300)は取り外される。硬化スタイレットは、ステアリングガイド(300)が挿入された後に取り外されてもよいし、ステアリングガイド(300)が取り外された後に取り外されてもよい。
挿入器(204)が子宮頸部(602)用である場合、ガイドストランド(218)は膣(606)を通って出るのに十分な長さである。ガイドストランド(218)の後端は、例えばシミュレーションと放射線療法治療の間、および/または放射線療法治療分割の間の対象の鼠径部の皮膚に接着パッドで固定され得る。
挿入器(204)がステアリングガイド(300)から取り外し可能である場合、挿入器には、スリーブ管腔(239)を有するガイドスリーブ(238)が設けられ得、ガイドスリーブ管腔(239)は、ステアリングガイドエフェクタシャフト(310)を受け入れ、前記ステアリングガイドエフェクタシャフト(310)を細長部材管腔(214)内にガイドするように構成される。ガイドスリーブは、細長部材の管腔(214)とガイドスリーブの管腔が連続するように、挿入器(204)の近位端に取り付けられてもよい。例示的なガイドスリーブが図27に示されている。
ステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)は、ガイドスリーブのスリーブ管腔(239)内に挿入することができ、それによってエフェクタシャフト(310)を細長部材管腔(214)内にガイドする。
ガイドスリーブにより、シミュレーションおよび/または放射線療法の前後にステアリングガイドの取り付けと取り外しを繰り返し行うことができる。細長部材管腔(214)が例えば、子宮頸部の本来の位置に配置されているにもかかわらず、細長部材管腔(214)へのアクセスが可能になる。
ガイドスリーブ(238)は、可撓性の壁を備えた薄壁の中空管であってもよい。ガイドスリーブの内径は、エフェクタシャフト(310)の外径よりも大きい。それは、ステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)がガイドスリーブに挿入される間にそこにかかる張力に抵抗する引張強度を有することができる。長手方向には拡張不可能であってもよい。挿入器が子宮頸部に使用される場合、ガイドスリーブは膣を通って出るのに十分な長さになる。ガイドスリーブの後端は、例えばシミュレーションと放射線療法治療の間、および/または放射線療法治療分割の間の例えば、対象の鼠径部の皮膚に接着パッドで固定されてもよい。
挿入器(204)は、1つまたは複数の摺動制限器(220)を備え得る。細長部材(210)には、例えば図1、図2A、図2B、図2C、図2D、図3、図5、図5’、図23~図25’に示すように、管に対する細長部材(210)の摺動を低減または防止するように構成された1つまたは複数の摺動制限器(220)が設けられてもよい。摺動制限器(220)は、例えば摩擦によって管の壁と係合するか、または管の入口または出口に当接することができる。摺動制限器(220)は、細長部材(210)に固定された関係で取り付けられ得る。摺動制限器(220)は、細長部材(210)上の別個の長手方向位置に配置され得る。摺動制限器の例には、膨張可能なバルーンアセンブリ(230)、拡張可能なステント(240)、および停止部材(250)が含まれる。
2つの摺動制限器(220)があり、それぞれが細長部材(210)上の異なる長手方向位置に配置され得る。一方の摺動制限器(220)は細長部材(210)の近位端(40)に配置され、もう一方は細長部材(210)の遠位端(20)に配置され得る。一方の摺動制限器(220)は停止部材(250)であってもよく、他方の摺動制限器は膨張可能なバルーンアセンブリ(230)または拡張可能なステント(240)であってもよい。このような配置により、2つの摺動制限器(220)が管の入口と出口との間に配置された組織の側面に配置され、細長部材(210)をそれに対して効果的にクランプすることができる。2つの摺動制限器(220)が、図3(表1a~1eの組合せを参照)、図24、図24’~図26、図26’における細長部材(210)の両端に配置されている。好ましくは、2つの摺動制限器(220)のうちの1つは、近位停止部材(250)である。2つの摺動制限器(220)の配置は、子宮管(604)内の細長部材(210)の自由度を減少させることにより、子宮の配置の精度の向上に寄与し得る。さらに、これは、近位停止部材(250)が子宮頸部に縫合されるときに観察される問題を解決する。何度も分割すると、子宮頸部の腫瘍が縮小し始め、縫合糸が緩み、細長部材が外れてしまう可能性がある。これは、エフェクタシャフト(310)が分割の後に引き抜かれるときに重要になり得る。遠位に配置されたバルーンアセンブリ(230)または拡張可能なステント(240)を膨張させることによって、細長部材(210)は子宮管(604)内に固定され、例えばエフェクタシャフト(310)の引き抜き中に加えられる張力に耐えられるようになる。
摺動制限器(220)は、膨張可能なバルーンアセンブリ(230)であってもよい。膨張可能なバルーンアセンブリ(230)は、図3(パネルi、ii、iii、vi、vii、viii、xi、xii、xiii、xvi、xvii、xviii、I、J、K)、図21、図22、および図23に例示するように、細長部材(210)の少なくとも遠位部分(20)の周囲に設けられた1つまたは複数(例えば、2、3、4)の膨張可能なバルーン(231、-a~-h)を備え得る。2つの膨張可能なバルーン(231、-a、231、-b)は、細長部材(210)の遠位端に設けられ、任意に直径方向に配置されてもよい(例えば、図3(パネルi)、図24、図24’、図22、図25、図22’、図25’、図26、図26’)。
1つの膨張可能なバルーンを細長部材(210)の遠位端に設けることができ、任意選択で、環状、例えば、円錐形(図3、パネルii、vii、xii、xii、xvii、231、-c;図3、パネルM231-g)の形状またはバレル(図3、パネルiii、viii、xiii、xviii、231、-d;図3、パネルN231、-h)を有することもできる。膨張可能なバルーン(231、-a~-h)の壁は、任意の適切な拡張可能または非拡張可能材料から作製され得る。拡張可能材料の例には、ポリウレタン、任意の弾性ポリマー、薄膜ポリマー(ナイロン、コンプライアントポリアミドなど)または他のエラストマーが含まれる。膨張可能なバルーン(231、-a~-h)は、制限された最大膨張サイズを有することができ、それにより、最大膨張サイズ以上の膨張が抵抗される。制限された最大膨張サイズは、PET、セミコンプライアントまたはノンコンプライアントポリアミドなどの非拡張可能材料からバルーン壁を形成することによって達成され得る。
膨張管腔(234)は、膨張可能なバルーン(231、-a~-h)と流体接続され得る。膨張管腔(234)は、カテーテルまたは可撓性チューブなどの膨張チューブ(236)を介して近位(40)方向に延びることができる。膨張管腔(234)は、前に説明したように、ガイドストランド(218)内に形成することができる。したがって、ガイドストランド(218)は、例えば図3のパネルL、M、Nに示すような膨張チューブ(236)であってもよい。あるいは、膨張チューブ(236)は、例えば図3のパネルi、ii、iii、vi、vii、viii、xi、xii、xiii、xvi、xvii、xviii、図24’、図25’、図26’に示すように、細長部材(210)の外側に設けられてもよい。膨張チューブ(236)は、細長部材(210)の外側で近位方向に延びることができる。
膨張管腔(234)は、細長部材(210)が配置された後、体管の外側から膨張可能なバルーン管腔(232)を膨張させることを可能にする。膨張可能なバルーン(231、-a~-h)は、治療後に、膨張管腔(234)を介してバルーン管腔(232)から膨張流体(例えば、生理食塩水または滅菌水)を放出することによって収縮され得る。膨張流体には造影剤が含まれ得る。図24~図26および図24’~図26’は、膨張可能なバルーンアセンブリ(230)を備えた配置ツール(200)を例示し、膨張可能なバルーン(231-e、231-f、231-h)は子宮管(604)内に配置され、膨張して細長部材(210)の摺動運動を防止または低減する。また、バルーン(231-e、231-f、231-h)の制御可能な膨張および収縮のための膨張チューブ(236)も示されている。前述のように、膨張チューブ(236)はガイドストランド(218)である。
膨張可能なバルーン(231、-a~-h)は、エフェクタシャフト回収中に細長部材が子宮管から押し出されるのを防止し、子宮の配置を改善するために使用され得る。この場合、ステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)が細長部材(210)の内部に導入されると、バルーン(231-a~231-h)が膨張することができる。これは、子宮管(604)内の細長部材(210)の自由度を減少させることにより、子宮の配置の精度の向上に寄与し得る。さらに、子宮頸部腫瘍が縮小し始めると、細長部材(210)を子宮頸部に固定する縫合が緩み、細長部材が外れてしまう可能性がある。バルーンを膨張させることにより、細長部材は自動的に子宮管内に固定される。バルーン(231-a~231-h)は、治療期間中(例えば、1~8週間)、たとえ分割間であっても、細長部材(210)が子宮管(604)から外れることを防ぐために、永久に膨張させることができる。
摺動制限器(220)は、拡張可能なステント(240)であってもよい。拡張可能なステント(240)は、図3のパネルv、x、xv、xxに例示されるように、細長部材(210)の少なくとも遠位部分の周囲に設けられ得る。それは、CoCr合金、フィノックス、ニチノール、マグネシウム合金、亜鉛合金などの生分解性金属、鉄、生分解性ポリマーなどの任意の適切な拡張性材料から作製され得る。拡張可能なステントは、自己拡張型であっても、バルーン拡張型であってもよい。ステントは、外形を制限する摺動可能なシースで覆うことにより、治療後に収縮し得る。拡張可能なステントは当技術分野で周知であり、典型的には管状の形状を有し、壁は、管から切り取られるか、または編組ワイヤから作られ、半径方向に拡張するメッシュ構造を有する。
停止部材(250)は、図3のパネルa、b、d、e、g、h、k、l、n、oに例示されるように、細長部材(210)の近位端に設けることができる。停止部材は、細長部材(210)が管の入口に当接するときに、細長部材(210)が管内にさらに滑り込むのを防止する距離制限器として機能する。停止部材は、細長部材(210)の近位端に配置される。停止部材は、細長部材(210)の外面から突出する。停止部材(250)は、細長部材(210)に対して固定された(動かない)関係で設けられる。停止部材(250)は剛性であってもよい。停止部材は環状構造を含んでもよい。これは、部材(210)と同じ材料から形成されてもよいし、異なる材料から形成されてもよい。停止部材(250)には、1つまたは複数の縫合糸チャネル(252)が設けられ得る。縫合糸チャネルにより、停止部材を管の入口、例えば子宮頸部の土手に縫合することができる。図5、図5’および図23~図25、図23’~図25’は、細長部材(210)の近位端に停止部材(250)を備えた挿入器(204)を例示する。配置ツール(200)は、子宮頸部(602)内、または子宮頸部(602)および子宮管(604)内に位置し、停止部材が子宮頸部(602)の土手に当接することにより、細長部材(210)の摺動運動が防止または低減される。
摺動制限器(220)は、1つまたは複数の遠位突出部を含む細長部材(210)の遠位部分の領域であってもよい。遠位突出部は、図3のパネルiv、ix、xiv、xixに例示されるように、横方向突出部(245)であってもよい。遠位突出部は、環状リングまたはセグメントであってもよい。遠位突出部(245)は、細長部材(210)が管壁に当接する際に、細長部材(210)がさらに管内に滑り込むのを防止または低減する制限器として機能する。遠位突出部(245)は、細長部材(210)の遠位端に配置される。遠位突出部(245)は、細長部材(210)の外面から突出する。遠位突出部(245)は、細長部材(210)に対して固定された(動かない)関係で提供される。遠位突出部(245)は剛性であってもよい。遠位突出部(245)は、環状構造を含んでもよい。これは、部材(210)と同じ材料から形成されてもよいし、異なる材料から形成されてもよい。
細長部材(210)には、例えば図3のパネルB、C、D、H、J、Kに示すように、遠位端(20)に1つまたは複数の排水チャネル(270、-a、-b、-c)が設けられ得る。排水チャネルは、細長部材管腔(214)を細長部材(210)の外面と流体的に接続する。排水チャネル(270、-a、-b)は、細長部材(210)の遠位端に向かって提供され得る。細長部材(210)の遠位終端は、細長部材管腔(214)に開いていて、それによって排水チャネル(270、-b)(例えば、図3のパネルC、G)を形成することができる。ガイドストランド(218)が存在する場合、流体の通路を閉塞しない細長部材管腔(214)に取り付けられた支柱(213)に取り付けることができる(例えば、図3のパネルC)。排出チャネル(270、-c)は、細長部材管腔(214)の側壁に提供され得る。排水チャネル(270)により、子宮管内に生じる可能性のある流体の排水を安全に除去することができる。流体は、エフェクタシャフトが細長部材の内部にない場合、シミュレーションおよび/または放射線療法治療の前後に、細長部材管腔(214)の近位端から出て、例えば膣通路(606)に入る。排水チャネルにより、管から液体を排出できるため、感染のリスクが大幅に軽減される。排水チャネルは、ガイドストランド(218)の出口ポートとしても機能し得、またその逆も同様である。排水チャネルは、取り外し可能なガイドストランド(218)用のねじ付き通路(272、-c)としても機能し得、またその逆も同様である。
挿入器には、排出チャネル(270)、出口ポート(272)、ねじ付き通路(272、-c)、側方制限器(220)、およびガイドストランド(218)の多数の異なる配置のうちの任意の1つが設けられ得る。例えば、遠位摺動制限器、近位摺動制限器、および1つまたは複数の排水チャネルが設けられても、または設けられなくてもよい。排水チャネルと遠位摺動制限器(図3、i~xv)の両方が存在する場合、排水チャネルは遠位摺動制限器の両端の一方に隣接し得る。
図3において、細長部材(A、B、C、D)のいずれか1つが近位摺動制限器(a、b)と組み合わされてもよいし、近位摺動制限器(c)と組み合わされなくてもよい。細長部材(A、B、C、D)は、遠位摺動制限器(i、ii、iii、iv、v)を含んでも含まなくてもよい。
さらに、図3において、細長部材(E、F)のいずれか1つが近位摺動制限器(d、e)と組み合わされてもよいし、近位摺動制限器(f)と組み合わされなくてもよい。細長部材(E、F)は、遠位摺動制限器(vi、vii、viii、ix、x)を含んでも含まなくてもよい。ガイドストランドは取り外し可能である。
さらに、図3において、細長部材(G、H、J、K)のいずれか1つは、近位摺動制限器(g、h)と組み合わされてもよいし、近位摺動制限器(j)と組み合わされなくてもよい。細長部材(G、H、J、K)は、遠位摺動制限器(xi、xii、xiii、ix、x)を含んでも含まなくてもよい。ガイドストランドは存在しない。
さらに、図3において、遠位摺動制限器を有する細長部材(L、M、N)のいずれか1つは、近位摺動制限器(k、l)と組み合わされてもよく、または近位摺動制限器(m)と組み合わされなくてもよい。ガイドストランドは膨張チューブである。
さらに、図3において、細長部材(O、P)のいずれか1つが近位摺動制限器(n、o)と組み合わされてもよいし、近位摺動制限器(p)と組み合わされなくてもよい。細長部材(O、P)は、遠位摺動制限器(xvi、xvii、xviii、xix、xx)を含んでも含まなくてもよい。ガイドストランドは取り外し可能である。
さらに、図3において細長部材(Q、R、S、T)のいずれか1つが近位摺動制限器(q、r)と組み合わされてもよいし、近位摺動制限器(s)と組み合わされなくてもよい。細長部材(M、N、O、P)は、遠位摺動制限器(xxi、xxii、xxiii、xxiv、xxv)を含んでも含まなくてもよい。ガイドストランドは弛緩したチューブである。
遠位摺動制限器(i~xxv)と排水チャネルまたは出口ポートの両方が存在する場合、遠位摺動制限器(i~xxv)は、排水チャネルを遮断しない細長部材(210)の領域(例えば、211)内に配置され得る。さまざまな組合せの例を以下の表1a~表1fに示す。表1aから表1fで参照される例示的な要素は、図3に示されている。
表1aは、ガイドストランド(218)が可撓性コード(219)である場合の挿入器(204)の特徴の例示的な組合せである。キー:A-細長部材、排水チャネルなし、B-遠位端にある細長部材の排水チャネル、C-遠位端が開いている細長部材、D-側壁の遠位端にある細長部材の排水チャネル。a-縫合糸チャンネル付きの近位停止部材(摺動制限器)、b-縫合糸チャンネルのない近位停止部材(摺動制限器)、c-近位停止部材(摺動制限器)なし。i-遠位バルーンの対(摺動制限器)、ii-遠位円錐バルーン(摺動制限器)、iii-遠位バレルバルーン(摺動制限器)、iv-遠位突出部(摺動制限器)、v-拡張可能なステント(摺動制限器)、GSガイドストランド。図3は、各特徴(A、B、C、D、a、b、c、i、ii、iii、iv、v)の例示的な実装を示す。
表1bは、ガイドストランドが取り外し可能である場合の挿入器の特徴の例示的な組合せである。キー:E-通路として出口ポートを備えた細長部材、F-遠位端に開いた出口ポートを備えた細長部材。d-縫合糸チャネルおよび往復停止部を備えた近位停止部材(摺動制限器)、e-縫合糸チャネルがなく往復停止部を備えた近位停止部材(摺動制限器)、f-近位停止部材(摺動制限器)がなく、往復停止部を備えた細長部材。vi-遠位バルーンの対(摺動制限器)、vii-遠位円錐バルーン(摺動制限器)、viii-遠位バレルバルーン(摺動制限器)、ix-遠位突出部(摺動制限器)、x-拡張可能なステント(摺動制限器)、GSガイドストランド。図3は、各特徴(E、F、d、e、f、vi、vii、viii、ix、x)の例示的な実装を示す。
表1cは、ガイドストランドが存在しない場合の挿入器特徴の例示的な組合せである。キー:G-細長部材、排水チャネルなし、H-遠位端にある細長部材の排水チャネル、J-遠位端が開いている細長部材、K-側壁の遠位端にある細長部材の排水チャネル、g-縫合糸チャンネルを備えた近位停止部材(摺動制限器)、h-縫合糸チャンネルのない近位停止部材(摺動制限器)、j-近位停止部材(摺動制限器)なし、xi-遠位バルーンの対(摺動制限器)、xii-遠位円錐バルーン(摺動制限器)、xiii-遠位バレルバルーン(摺動制限器)、xiv-遠位突出部(摺動制限器)、xv-拡張可能ステント(摺動制限器)、GSガイドストランド。図3は、各特徴(G、H、J、K、g、h、j、xi、xii、xiii、xiv、xv)の例示的な実装を示す。
表1dは、ガイドストランド(218)が膨張チューブ(236)である場合の挿入器(204)の特徴の例示的な組合せである。キー:L-遠位バルーンの対(摺動制限器)を備えた細長部材、M-遠位円錐形バルーン(摺動制限器)を備えた細長部材、N-遠位バレルバルーン(摺動制限器)を備えた細長部材。k-縫合糸チャンネルを備えた近位停止部材(摺動制限器)、l-縫合糸チャンネルのない近位停止部材(摺動制限器)、m-近位停止部材(摺動制限器)なし、GSガイドストランド。図3は、各特徴(L、M、N、k、l、m)の例示的な実装を示す。
表1eは、ガイドストランドが取り外し可能な場合の挿入器の特徴の例示的な組合せである。キー:O-ねじ付き通路を備えた細長部材(272,-c)、P-破壊可能な接続を備えた細長部材に取り付けられたガイドストランド。n-縫合糸チャンネルを備えた近位停止部材(摺動制限器)、o-縫合糸チャンネルのない近位停止部材(摺動制限器)、p-近位停止部材(摺動制限器)なし。xvi-遠位バルーンの対(摺動制限器)、xvii-遠位円錐バルーン(摺動制限器)、xviii-遠位バレルバルーン(摺動制限器)、xix-遠位突出部(摺動制限器)、xx-拡張可能ステント(摺動制限器)、GSガイドストランド。図3は、各特徴(O、P、n、o、p、xvi、xvii、xviii、xix、xx)の例示的な実装を示す。
表1fは、ガイドストランド(218)が弛緩チューブ(237)である場合の挿入器(204)の特徴の例示的な組合せである。キー:Q-細長部材、排水チャネルなし、R-遠位端にある細長部材の排水チャネル、S-遠位端が開いている細長部材、T-側壁の遠位端にある細長部材の排水チャネル。q-縫合糸チャンネルを備えた近位停止部材(摺動制限器)、r-縫合糸チャンネルのない近位停止部材(摺動制限器)、s-近位停止部材(摺動制限器)なし。xxi-遠位バルーンの対(摺動制限器)、xxii-遠位円錐バルーン(摺動制限器)、xxiii-遠位バレルバルーン(摺動制限器)、xxiv-遠位突出部(摺動制限器)、xxv-拡張可能なステント(摺動制限器)。図3は、各特徴(Q、R、S、T、q、r、s、xxi、xxii、xxiii、xxiv、xxv)の例示的な実装を示す。
配置ツール(200)は、図5~図10、図15~図21および図26、図26’、図32Aに示されるように、例えば挿入器(204)の位置および/または方向を制御するための、ステアリングガイド(300)をさらに備えることができる。ステアリングガイド(300)は、近位端(40)と遠位端(20)を有する。ステアリングガイド(300)は、挿入器(204)または細長部材(210)に取り外し可能に取り付けることができる。ステアリングガイド(300)には、ガイドストランド(218)に沿って摺動移動するためのガイドストランド通路(312)が設けられていても、設けられていなくてもよい。ガイドストランド通路(312)が存在する場合には、後述するように、ステアリングガイド(300)の長さに沿って少なくとも部分的に、例えばエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション(314)に沿って設けることができる。
ステアリングガイドの遠位端(20)に配置されたエフェクタシャフト(310)は、挿入器(204)もしくは細長部材(210)に取り付けられるか、または取り付け可能である。エフェクタシャフト(310)は、挿入器(204)または細長部材(210)に取り外し可能に取り付けられ得る。エフェクタシャフト(310)は、挿入器(204)または細長部材(310)に永久的に取り付けられ得る。エフェクタシャフト(310)は、細長部材管腔(214)内への(反復可能な)摺動可能かつ取り外し可能な挿入のために構成され得る。エフェクタシャフト(310)は、挿入器(204)内に存在するガイドストランド(218)に沿って細長部材管腔(214)内に摺動可能かつ取り外し可能に挿入するように構成され得る。エフェクタシャフト(310)は、その長手方向軸に垂直な円形の断面外形を有し得る。外形は軸方向に同じサイズを有してもよい。外形は軸方向に先細りであってもよい。小さな輪郭は遠位端にあってもよい。
ステアリングガイド(300)にガイドストランド通路(312)がない場合、エフェクタシャフト(310)は、検鏡を使用して本来の挿入器(204)の細長部材管腔(214)内に導入され、医師に細長部材管腔(214)への視線を提供することができる。ステアリングガイド(300)がガイドストランド通路(312)を有さない例は、例えば、図5’、図6’、図8’、図9’、図15’、図17’、図26’、図32Aに示される。図32に例示される画像捕捉システム(360)は、物体光を受け取るための画像入口ポート(364)と、光源から物体を照明するための複数の光出口ポート(362)を備えたエフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)を示す。画像捕捉システム(360)によって捕捉されたリアルタイム画像は、医師がエフェクタシャフト(310)を細長部材管腔(214)にガイドするのを支援する。
エフェクタシャフト(310)は、細長部材管腔(214)の内面の相補的な突出部と協働する表面上に1つまたは複数のくぼみを備えて配置され得る。この配置により、エフェクタシャフト(310)が細長部材管腔(214)内にラッチすることが可能になる。エフェクタシャフト(310)は、挿入器(204)内の所定の位置にカチッとはまり込むことができる。エフェクタシャフト(310)の取り外しは、ラッチの力を克服して引っ張ることによって行われる。
エフェクタシャフト(310)は、剛性であることが好ましい。好ましくは、非可撓性である。それは実質的に剛性ロッドから形成され得る。それは、例えば子宮頸部および/または子宮に使用するために、真っ直ぐな形状を有していてもよい。湾曲した形状をしていてもよい。
エフェクタシャフト(310)には、ガイドストランド(218)に沿って摺動可能に移動するためのガイドストランド通路(312)が設けられ得る。ガイドストランド通路(312)は、エフェクタシャフト(310)内の管腔(例えば、図6、図7、図8、図9、図15、図17、図18)、またはエフェクタシャフト(310)の表面の長手方向の溝(例えば、図10、および詳細図10A)であり得る。ガイドストランド通路(312)は、エフェクタシャフト(310)の長手方向の長さに少なくとも部分的に沿って設けられ得る。ガイドストランド通路への入口(312、-a)は、エフェクタシャフト(310)の遠位端、好ましくは遠位先端に配置される。ガイドストランド通路からの出口(312、-b1~-b5)は、入口(312、-a)の近位(すなわち近位側)に配置される。図6は、ガイドストランド通路(312)が管腔である場合の、ガイドストランド通路(312)の入口(312、-a)および出口(312、-b)の可能なさまざまな位置を示す。ガイドストランド通路(312)への出口(312、-b1)は、エフェクタシャフト(310)の遠位端に配置され得る。ガイドストランド通路(312)への出口(312、-b2)は、エフェクタシャフト(310)の近位端に配置され得る。ガイドストランド通路(312)への出口(312、-b3)は、トランスミッション(314)の遠位端に配置され得る。ガイドストランド通路(312)への出口(312、-b4)は、トランスミッション(314)の中間部分に配置され得る。ガイドストランド通路(312)への出口(312、-b5)は、トランスミッション(314)の近位端に配置され得る。
図7において、ガイドストランド通路(312)の入口(312、-a)はエフェクタシャフト(310)の遠位先端にあり、出口(312、-b3)はトランスミッション(314)の遠位端に向かって設けられる。図8では、出口(312、-b5)は、トランスミッション(314)の近位端がハンドル部分(316)の遠位端と結合する場所に設けられている。図9において、ガイドストランド通路(312)の入口(312、-a)はエフェクタシャフト(310)の遠位先端にあり、出口(312、-b2)はエフェクタシャフト(310)の近位端に向かって設けられる。入口(a)から出口(b)までの距離が遠くなるほど、ガイドストランド(218)は長くなる。図15、図17、および図18において、ガイドストランド通路(312)の入口(312、-a)はエフェクタシャフト(310)の遠位先端にあり、出口(312、-b4)はトランスミッション(314)の中間セクションに向かって設けられる。
エフェクタシャフト(310)は、医療グレードの非強磁性ステンレス鋼、タンタル、チタン、ポリカーボネート、PEEK、炭素繊維、ガラス繊維、繊維で強化されたポリアリルアミド樹脂(例えば、Ixef(Solvay))、アルミニウム(コーティング済み)などの任意の適切な生体適合性材料から作製され得る。
通常、治療はまずCTスキャン、またはPETCTスキャン、またはMRIの下でシミュレーションされる。その後の治療には、治療室で1回または複数回のX線撮影が含まれ得る。エフェクタシャフト(310)は、CTまたは、MRI、またはX線などの医療画像化に適合する材料から作られることが好ましい。材料は医療画像上で見える場合と見えない場合がある。
エフェクタシャフト(310)が医療画像上で見える場合、エフェクタシャフト(310)の姿勢は、エフェクタシャフト(310)の医療画像から直接決定され得る。MRI下で治療をシミュレーションすると、エフェクタシャフト(310)は、PEEK、ポリカーボネート、繊維で強化されたポリアリルアミド樹脂(例えば、Ixef(Solvay))などの低密度材料から、あるいは、生体適合性金属(チタン)の層でコーティングされたアルミニウムなどのMR適合性(非磁性)材料またはチタンから製造され得る。CTスキャンシミュレーションでは、コーティングされたアルミニウムまたはチタン、PEEK、ポリカーボネートまたは繊維で強化されたポリアリルアミド樹脂(例えば、Ixef(Solvay))(硫酸バリウムと混合)は、また、ステンレス鋼などの高密度金属を使用する場合と比較して、アーチファクトを軽減できるため、利点もある。コーティングされたアルミニウム、PEEK、ポリカーボネート、または繊維で強化されたポリアリルアミド樹脂(例えば、Ixef(Solvay))ステアリングガイド(300)(硫酸バリウムと混合)がシミュレーションに使用され、ステンレス鋼が処理に使用される態様である。アルミニウムステアリングガイド(300)またはPEEK、ポリカーボネートまたは繊維で強化されたポリアリルアミド樹脂(例えば、Ixef(Solvay))(硫酸バリウムと混合または混合せず)がシミュレーションおよび処理に使用される態様である。放射線療法治療デバイスと組み合わされた最新の画像化デバイスのほとんどは、エフェクタシャフト(310)などの金属構造または放射線可視ポリマーを良好に視認できるようにする。この場合、エフェクタシャフトはそれ自体で見える可能性があり、画像化デバイスによって見える画像化マーカの存在は必ずしも必要ではない可能性がある。
エフェクタシャフト(310)が見えないか、または挿入器の位置および/または方向を決定するのに十分に見えない場合、エフェクタシャフト(310)には、1つまたは複数の画像化マーカがともに配置され得る。これは、線形加速器の画像化ツールを使用して画像化を実行するときに役立つ。ステアリングガイド(300)、特にエフェクタシャフト(310)には、医療画像によって識別できる1つまたは複数の画像化マーカが設けられてもよい。画像化マーカは、例えばエフェクタシャフト(310)の内面、外面、または本体内に、エフェクタシャフト(310)に対して固定関係で提供され得る。画像化マーカは、エフェクタシャフト(310)とは異なる材料、例えば白金、白金イリジウム、タンタル、タングステンなどの重金属から作製されてもよい。
エフェクタシャフト(310)は、子宮頸部/子宮への挿入の場合、1~10cm、好ましくは4~10cmの長さ(E)を有し得る。最大外径は0.3~0.7cmになり得る。エフェクタシャフト(310)の外径は、近位端から遠位端まで均一であってもよいし、変化してもよい。例えば、直径は、近位部分に向かって大きくなり、遠位部分に向かって小さくなり得る。直径の変化は緩やかであってもよい。直径の変化は、エフェクタシャフト(310)の長さにわたって徐々に変化し得る。エフェクタシャフトは、トランスミッションに対して角度アルファを採用することができる(例えば、図6、図6’)。角度アルファは、トランスミッションとエフェクタの間に形成される平面で測定される。ハンドルとエフェクタシャフトがトランスミッションの同じ側(シス)にある場合、角度アルファは180度未満である。ハンドルとエフェクタシャフトがトランスミッション(トランス)の反対側にある場合、角度アルファは180度より大きくなる。ハンドルとエフェクタシャフトが相互に同軸または直線である場合、角度アルファは180度である。さまざまな医療用途に適した寸法、角度については、表2および表2aを参照されたい。
ステアリングガイド(300)の近位端(40)に配置されたハンドル部分(316)は、エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係(位置および方向)で設けられる。したがって、ハンドル部分(316)の方向および/または位置の動きは、エフェクタシャフト(310)の対応する方向および/または位置の動きを引き起こす。ハンドル部分(316)は、剛性であることが好ましい。好ましくは、非可撓性である。それは実質的に剛性ロッドから形成され得る。
ハンドル部分(316)は、子宮頸部/子宮に適用する場合、2~50cm、好ましくは15~25cmの長さ(H)を有してもよい。非常に肥満の対象では、ハンドル部分(316)の長さは最大40cmまたは50cmになり得る。直径は0.3~3cm、好ましくは0.5~2cmであり得る。
ハンドル部分は、トランスミッションに対して角度ベータを採用することができる(例えば、図6、図6’)。角度ベータは、トランスミッションとハンドル部分との間に形成される平面内で測定される。ハンドルとエフェクタシャフトがトランスミッションの同じ側(シス)にある場合、角度ベータは180度未満である。ハンドルとエフェクタシャフトがトランスミッション(トランス)の反対側にある場合、角度ベータは180度より大きくなる。さまざまな医療用途に適した寸法、角度については、表2および表2aを参照されたい。
ハンドル部分(316)は、医療グレードの非強磁性ステンレス鋼、タンタル、チタン、ポリカーボネート、PEEK、炭素繊維、ガラス繊維、繊維で強化されたポリアリルアミド樹脂(例えば、Ixef(Solvay))、ポリフェニルスルホン(PPSU)、アルミニウム(コーティング済み)、アルミノケイ酸塩などのバイオセラミック、スチレンアクリロニトリル、バイオセラミックポリマー材料などの任意の適切な生体適合性材料から作ることができる。ハンドル部分(316)は、トランスミッション(314)と同じ材料から作製され得る。ハンドル部分(316)は、トランスミッション(314)の近位端(40)と同じ直径を有してもよい。
ハンドル部分(316)は、ポリマーロッドまたはチューブなどの画像化透過性材料から形成され得る。製造を容易にするために、同じ材料を使用してトランスミッション(314)を形成してもよい。これにより、膣領域(606)におけるトランスミッション(314)によって引き起こされる画像化アーチファクトを低減することができる。これについては、以下でより詳細に説明する。適切なポリマーの例としては、ポリカーボネートが挙げられる。ハンドル部分に使用できるその他の材料は、ガラス繊維、炭素繊維、繊維で強化されたポリアリルアミド樹脂(例えば、Ixef(Solvay))、ポリフェニルスルホン(PPSU)、アルミノケイ酸塩などのバイオセラミック、スチレンアクリロニトリル、バイオセラミックポリマー材料などである。図7、図8、図8’、図15~図17’は、ポリマーハンドル部分(316)およびトランスミッション(314)から形成され、両方ともエフェクタシャフト(310)と比較してより大きな直径(例えば、0.8~2.5cm)を有するステアリングガイド(300)の例を示し、これは、チタンなどの硬質金属または硬質ポリマー(ポリカーボネート、PEEK、繊維で強化されたポリアリルアミド樹脂(例えば、Ixef(Solvay)))から形成できる。
ステアリングガイド(300)、特にハンドル部分(316)および/またはトランスミッション(314)には、1つまたは複数(例えば、2つ、3つ以上)の無線周波数識別(RFID)タグが設けられてもよい。RFIDタグにより、ステアリングガイド(300)の識別が可能になる。システムには、RFIDタグリーダと、RFIDタグがシステムに格納されている予想されるRFIDタグと一致しない場合にロボットアームの動作を防止するように構成されたプロセッサまたはプロセッサへのインターフェースとを含むRFIDタグ読取ユニットが設けられてもよい。放射線腫瘍科は、異なる対象に使用するための異なるサイズの複数のステアリングガイド(例えば、本明細書の表1を参照)を有し得るため、RFIDタグの提供により、対象に誤ったステアリングガイド(300)が提供されることが防止される。RFIDタグは、ステアリングガイド(300)の本体内に配置され得る。特に、それは、強化支柱(317)に設けられたスロット内に設けることができる(例えば、図15、図16、図17、図19~図21を参照)。例えば、ハンドル(316)の側面に設けられたスロット内に配置されてもよい。RFIDタグは、書き換え可能であっても書き換え不可能であってもよい。書き込み不可能なRFIDチップにより、ステアリングガイドを1人の患者のみに帰属させることができ、ワークフローエラーが減少する。システムでは、ステアリングガイドRFIDチップを書き換えて別の患者に使用することはできない。
ハンドル部分(316)は、配置デバイスに取り付けるように構成され得る。アタッチメントは取り外し可能であることが好ましい。配置デバイスは、ハンドル部分(316)、したがってエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を調整および固定するように構成されている。配置デバイスは、典型的には、ハンドル部分に取り外し可能に取り付けるためのエンドエフェクタ取り付け具(例えば、一組のジョー、チャック、グリッパ)を有する。これは、床、天井または、シミュレーション台、または治療台などに固定された基部を有している。好ましくは、配置デバイスの基部は、対象の脚の間のシミュレーション台または治療台に固定されるか、または固定可能である。エンドエフェクタは、多数の動きの自由度(例えば、3、4、5、6、7、8)、およびエンドエフェクタの位置および/または方向を有する。配置デバイスは、軸としても知られる回転関節によって運動連鎖に接続された多数のリンクを備えていてもよい。多くの軸(3、4、5、6、7、8など)を有しており、エンドエフェクタがさまざまな制御可能な位置と方向を採用できるようになる。
配置デバイスの関節は受動的(非電動)であってもよい。受動的システムでは、関節は手動で調整可能、解放可能、ロック可能であり得る。エンドエフェクタの姿勢(位置および/または方向)を手動で設定すると、関節がロックされ、エンドエフェクタの姿勢が固定される。配置デバイスの関節は電動であってもよい。配置デバイスはロボットアーム(RA)であってもよい。ロボットアームでは、関節の位置、したがってエンドエフェクタ取り付け具(RA取り付け具)の姿勢(位置および/または方向)を電子信号によって制御できる。
RA(400)は、ベース端(422)、エフェクタ端(424)、および関節(426-1から-6または-7)によって接続された複数の介在リンケージ(428-1から-6または-7)を備える。ここで、リンケージおよび関節の配置は、エフェクタ端に少なくとも3、4、5または6自由度(DOF)、好ましくは6DOFの動きを提供する。関節およびリンケージの例示的な配置が図33に示されている。ここで、各関節(426-1から-6または-7)は回転関節である。関節は、通常はモーター、油圧、または空気圧によって作動可能であり、電子信号によってエフェクタ端の位置と方向を制御できる。運動学的対とも呼ばれる各関節は、1または2自由度(DOF)、好ましくは1DOFの動きを提供し得る。関節は回転関節または直動関節であってもよい。回転関節には、回転の1つの動作自由度ある。直動関節には、直線変位、つまり摺動可能な1つの動作自由度がある。通常、ロボットアームは6つの関節で構成され、各関節は1DOFを持ち、エフェクタ端まで6DOFの動きを生成する。ロボットアームに6つを超える関節が含まれる場合、エフェクタの位置と方向は関節位置の複数の異なる組合せを使用して取得でき、ロボットアームの経路が制限されている場合などに役立つ冗長性を提供する。関節には、RAに統合された関節、およびロボットアームのエフェクタ端に追加されたアダプタを介して追加された関節が含まれる。
関節への外力の印加を検出するために、RAの1つまたは複数の、好ましくはすべての関節に力センサを設けることができる。関節が回転関節である場合、関節トルクを測定するために、関節トルクセンサが各関節に埋め込まれてもよい。外力は、リンクまたはエフェクタ端に加えられる場合がある。力の検出により、隣接する器具、線形加速器ヘッドなどの別の物体に対するリンクの衝突、または対象や医療専門家とのリンクの衝突を検出することができる。外力を検出することで、ステアリング可能なツールにかかる力を検出することができる。関節トルクセンサは、Kuka(KukaLBRMed、ドイツ)が製造したロボットアームなど、一部の市販のロボットアームにすでに備えられている。
ロボットアームは、例えばKukaによって製造されるものとして市販され得るか、または市販のロボットアームを適合させたものであってもよい。既存のロボットアームへの適応は、例えば、1つまたは複数の関節またはリンケージの交換、またはエフェクタの端に取り付けられたアダプタを使用して1つまたは複数の制御可能な自由度を追加することが含まれ、これにより、エフェクタ端に力センサやグリッパを追加して、新しいエフェクタ端を作成する。
RA(400)は、シミュレーション台、放射線療法治療台、電離放射線治療ヘッド、医療画像化デバイスなどによって課せられるサイズ要件の制限に従うために、カスタムメイドすることができる。放射線療法治療台(512)およびシミュレーション台(522)の上面からそのリンケージの最大動作高さまで測定したRA(400)の動作高さは、50~55cm未満であり得る。通常、シミュレーション台(522)とCTスキャナボア天井の上部との間の距離は、50~55cm以下である。通常、治療台(512)と線形加速器コリメータの外表面との間の距離は最大50cmである。RA(400)は、医療画像化(例えば、CT、MRI、またはX線)と互換性があり得る。RA(400)は、電離放射線治療ヘッドによって放射される電離放射線ビームと互換性があり得る。RA(400)は線形加速器と互換性があり得る。
放射線療法治療台(512)またはシミュレーション台(522)の上面からそのリンケージの最大動作高さまで測定したRA(400)の動作高さは、50~55cm未満であり得る。
処理ユニットは、放射線療法治療台(512)またはシミュレーション台(522)の上面からそのリンケージの最大動作高さまで測定したRA(400)の動作高さを、50~55cm未満であるように制限するように構成され得る。
RAは、プロセッサおよびメモリを備える処理ユニット(440)によって制御され得る。処理ユニットは、デスクトップPC、ラップトップ、専用プログラマブルコントローラなどのコンピューティングデバイス内に、接続されたコンピューティングデバイスの集合体として、またはコンピューティングデバイスの集合体として実装され得る。処理ユニットは、部分的または全体的に、RAまたは、放射線療法デバイス(510)、または医療画像化デバイス(520)内に配置されたプロセッサおよびメモリによって提供され得る。処理ユニットは、本明細書に記載される方法またはその一部のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。処理ユニット(440)は、RA(400)の動きを制御するように構成されている。処理ユニット(440)は、配置ツール(200)の動きを制御するように構成され得る。例えば、ハンドル部分(316)へのロボットアームのドッキングを実行する。
RAは、切り替え可能な無重力モードを有し得る。無重力オン(無重力)モードでは、ロボットアームの関節は、アームの崩壊を防ぐために(例えばサーボによって)支持される場合と支持されない場合がある。RA取り付け具の姿勢は、例えば医療スタッフなどによって手動でガイドされ得る。これにより、配置ツール(200)がすでに対象に挿入されている場合に、配置ツール(200)とRA取り付け具との間の接続が容易になる。また、シミュレーションおよび治療のためにステアリングガイド(300)の姿勢を手動で微調整することもできる。RA取り付け具とハンドル部分(316)との間の接続が行われると、無重力モードが非能動化され、本明細書の他の場所で説明されるように動作が実行され得る。無重力オンモードで動作しているRAは、RA取り付け具の姿勢を記録し続け得るため、無重力モードが非能動化されたとき(無重力オフモード)、RAは、介入する較正操作なしに、コントローラ処理ユニット(440)およびステアリングガイド(300)によって治療姿勢またはシミュレーション姿勢に制御され続けることができる。したがって、無重力オフモードに入ると、RA取り付け具の姿勢は、無重力オンモードを終了する際のRA取り付け具の姿勢の最後の登録から最初に決定される。
配置デバイス(例えば、ロボットアーム)は、典型的には、エンドエフェクタが患者の脚の間に位置するように配置される。ロボットアームは当技術分野で知られており、例えば、Universal Robots(デンマーク)またはKuka(ドイツ)によって製造されている。配置デバイスは手動で調整可能なものであってもよい。配置デバイス(例えば、ロボットアーム)は、典型的には、エンドエフェクタが患者の脚の間に位置するように配置される。
配置デバイスへの取り付けを容易にするために、ハンドル部分(316)には、エンドエフェクタ取り付け具(430)と協働して配置するように構成されたグリップロケータ(300)が設けられ得、エンドエフェクタ取り付け具はグリッパ(432)、例えば一組のジョーを備える。グリッパ(432)は、ロボットアーム(400)のエンドエフェクタ取り付け具(430)であることが好ましい。
グリッパ(432)は、典型的には、一対のアーム(ジョー)を備える。グリッパ(432)は、一方または両方のアームが互いに向かって(グリップするために)または離れるように(解放またはドッキングするために)移動するように構成され得る。グリッパ(432)は通常、開いた状態(アームがさらに離れた状態)と閉じた状態(アームがさらにつながった状態)を有する。開いた状態のグリッパ(432)は、アームがグリップロケータ(300)の側面に位置するように構成される。閉じた状態への移動により、グリップロケータ(300)がグリッパ(432)内に固定されることになる。
閉じた状態のグリッパ(432)は、グリップロケータ(300)を繰り返し配置するように構成され得る。配置特徴は、グリッパ(432)およびグリップロケータ(300)が毎回同じ位置および/または方向で協働するように、位置反復可能な取り付けを容易にする。
閉じた状態のグリッパ(432)は、移動(変位および/または回転)リミッタとして構成され得、グリッパ(432)内に固定されたグリップロケータ(300)のグリッパ(432)に対する回転および/または変位を制限(防止または制限)する。グリップロケータ(300)は、閉じたグリッパ(432)の1つまたは複数の相補的な移動リミッタ部材と協働するように構成された1つまたは複数の移動リミッタを備えることができる。それにより、グリッパ(432)に対して固定されたグリップロケータ(300)の動きを制限(防止または制限)する。協働する動きリミッタはまた、グリッパ(432)およびグリップロケータ(300)が毎回同じ位置および/または方向で協働するように、位置反復可能な取り付けを容易にする。摩擦を回避することにより、グリッパ(432)および関連するアクチュエータは、摩擦力を及ぼす必要がなくなるため、軽量化することができる。
動きリミッタは、回転および/または変位(通常は摩擦なしで)を制限する停止部材の使用によって動きを制限(防止または制限)する。グリッパ(432)とグリップロケータ(300)が協働すると、停止部材が係合する。協働する停止部材はまた、グリッパ(432)およびグリップロケータ(300)が毎回同じ位置および/または方向で協働するように、位置反復可能な取り付けを容易にする。摩擦を回避することにより、グリッパ(432)および関連するアクチュエータは、摩擦力を及ぼす必要がなくなるため、軽量化することができる。
グリッパ(432)(アームのセット)を使用することによって、グリッパは開いた状態を有するため、すなわち、グリップロケータ(300)が開いたジョー内に適合することができるため、非接触でグリップロケータ(300)と位置合わせすることができる。グリッパ(432)を閉じることにより、配置ツール(200)のねじれを招くねじ接続と比較して、身体に挿入された配置ツール(200)に対する姿勢の乱れを最小限に抑えてアタッチメントを固定する。
グリップロケータ(300)は、ハンドル部分の一部である長手方向の剛性バーを備える。グリップロケータ(300)は、グリッパ(432)の開口部に挿入されるように構成されている。特に、グリップロケータ(300)は、グリッパ(432)の非軸方向アプローチ(例えば、半径方向)によってグリッパ(432)の開口部に挿入されるように構成される。上述したように、グリップロケータ(300)は、閉じたグリッパの1つまたは複数の相補的な停止部材と協働するように構成された1つまたは複数の停止部材を備えることができる。グリップロケータ(300)の停止部材は、突出部、凹部、ノッチもしくは角、または同様の構造の形態をとってもよく、相補的な停止部材は、グリップロケータ(300)の停止部材とぴったりと係合する相補的な構造の形態をとってもよい。グリップロケータ(300)の停止部材とグリッパ(432)の(相補的な)停止部材との係合により、回転および/または変位が制限される(防止または制限される)。この係合により、位置再現性のある結合も容易になる。
グリップロケータ(300)は、エンドエフェクタ取り付け具と協働する1つまたは複数のノッチ(334)および/または1つまたは複数の突出部および/または1つまたは複数の角(332)を備え得る。構成された1つまたは複数のノッチ(334)および/または1つまたは複数の突出部および/または1つまたは複数の角(332)は、閉じたグリッパの1つまたは複数の相補的構造と協働するように構成され得る。
グリップロケータ(300)は、閉グリッパ内にしっかりと固定され、グリッパとハンドル部分(316)との間の回転および/または移動を制限および防止する。例示的なグリップロケータを図11~図16、図19~図21、図32Aに示す。グリップロケータ(300)は、ハンドル部分(316)の近位端に配置され得る。ノッチ(334)の基部は、尖っていても、平坦であっても、直線状(例えば、長い頂点)であってもよい。ノッチ(334)は、真っ直ぐな(例えば放射状の)側面または面取りされた側面を有し得る。グリップロケータ(330)は、ハンドル部分(316)へのエンドエフェクタ取り付け具の非常に正確かつ再現可能な着脱可能な取り付けを可能にする。グリップロケータにより、ハンドル部分(316)のグリッパによるグリップの高い位置再現性と、遊びやバックラッシュの低減を可能にする。グリップ位置(300)に結合されたエンドエフェクタ取り付け具は、配置エンドエフェクタ取り付け具をグリップ位置(300)と固定関係で取り付ける。
グリッパ(432)のジョーまたはアームは、グリッパが閉じたときにハンドル部分(316)上のグリップロケータと係合する1つまたは複数の相補的構造を含み得る。グリッパ(432)のジョーまたはアームには、グリッパが閉じたときにハンドル部分(316)上のグリップロケータ(例えば、1つまたは複数のノッチ)と係合する1つまたは複数の突出部が設けられてもよい。ノッチの側面が面取りされている場合、グリッパ上の面取りされた突出部により、閉じるときにステアリングガイド(300)が位置合わせする。
グリップロケータ(330)のノッチ(334)の例を図11~図13、図15A~図15C、図16に示す。図11では、各々が平坦な基部を有する直線側面ノッチ(334)が、長手方向に分離して異なる半径方向位置に設けられ、図12では、各々が平坦な基部を有する直線側面ノッチの近位セットが、長手方向位置は同じであるが半径方向位置が異なるように設けられ、ノッチの遠位セットが、近位セットとは異なる長手方向位置を有するが同じ半径方向位置を有するように設けられ、図13では、ノッチは図12と同様に配置されているが、それらは面取りされた側面(V字型)と直線的な底面を有している。図15B、図15Cおよび図16において、直線状の基部を有する面取りされた側面(V字型)ノッチ(334)が設けられている。
グリップロケータ(330)の1つまたは複数の角(332)は、ハンドル部分(316)の近位端の軸方向に沿って配置され得る。角(332)は正方形であってもよい。角は一箇所だけであり得る。ノッチ(334)と角(332)の組合せであるグリップロケータ(330)は、エンドエフェクタ取り付け具が一対のジョーを有するグリッパである場合に、エンドエフェクタ取り付け具による安定したグリップを可能にする。少なくとも1つのノッチおよび角は、異なる相互方向、好ましくは垂直方向を有してもよい。角の長手方向範囲内に少なくとも1つのノッチを設けることができる。例えば、角はハンドル部分(316)の近位端で軸方向に延びる一方、ノッチの基部は軸方向に対して垂直に延びることができる。これにより、エンドエフェクタ取り付け具へのステアリングガイドの完全に再現可能な固定が保証され、配置デバイスの基端に対するステアリングガイドの位置のさらなる不確実性が除去される。
図15Bおよび図15C、図16では、ハンドル部分(316)の近位端には、ハンドル部分(316)の近位端の軸方向に沿った単一の角(332)を備えるグリップロケータ(330)がともに配置され、直線状の基部を有する面取りされた側面(V字型)ノッチ(334)が、角の長手方向範囲内に設けられる。図15Aは、角(332)を示すハンドル部分(316)の端面図を示す。
グリッパ(432)ジョーは閉じて、グリップロケータ(330)の横断面と同様の輪郭を形成することができる。特に、輪郭は、グリップロケータ(330)の角(332)を補完することができる。ジョーが閉じると、ジョーの輪郭内に収まる角(332)により、ステアリングガイド(300)が配置デバイスと正確かつ安定して位置合わせされることが保証される。
ハンドル部分(316)には、エンドエフェクタ取り付け具に対するステアリングガイド(300)の位置および任意選択の方向に関する情報を提供するように構成されたドッキングビーコン(340)が設けられ得る。ドッキングビーコン(340)は、グリッパ(例えば、一組のジョー、チャック)を備えるエンドエフェクタ取り付け具のハンドル部分(316)、特にグリップロケータ(330)への手動、半自動、または自動の誘導を可能にする。エンドエフェクタ取り付け具に対するステアリングガイド(300)の位置および任意の方向は、リアルタイムで決定され、追跡され得る。
例示的なドッキングビーコン(340)を図19~図21に示す。エンドエフェクタ取り付け具の姿勢は、エンドエフェクタ取り付け具に対するドッキングビーコン(340)の相対的な姿勢に基づいて、エンドエフェクタ取り付け具がハンドル部分(316)に近づくときにリアルタイムで調整することができ、それにより、すでに対象の管に挿入されているステアリングガイド(300)の姿勢を乱すことなく結合することができる。エンドエフェクタ取り付け具(430)がハンドルに結合されているときの揺れによって引き起こされる痛みのレベルはひどい(痛みのスケールで10点中8点)。腫瘍は影響を受けた組織を硬化させ、腫瘍の障害が神経に伝わることを意味する。ユーザーは、目視だけでエンドエフェクタ取り付け具(430)を十分に位置合わせして、変位がないことを確認することはできない。これは発明者らによって試みられており、その結果、エンドエフェクタ取り付け具(430)(例えば、グリッパ(432))がジョーを閉じるときに、挿入された配置ツール(200)の角変位または直線変位が生じる。ドッキングビーコンの使用により、エンドエフェクタ取り付け具(430)がハンドル部分(316)(例えば、グリップロケータ)と正確に位置合わせされる。これにより、エンドエフェクタ取り付け具(430)が係合するとき、特にグリッパ(432)のジョーが閉じるとき、挿入された配置ツール(200)の移動が防止される。
閉フィードバックループを使用して、エンドエフェクタ取り付け具を標的ドッキングビーコンに向けて誘導することができる(340)。接近するエンドエフェクタ取り付け具が標的ハンドル部分(316)から逸脱する場合、接近が標的に達するまで、接近方向の修正が適用される。閉フィードバックループが継続的に接近方向をチェックし、修正する。ドッキングビーコン(340)は、ハンドル部分(316)の近位先端に設けることができる。ドッキングビーコンは、グリップロケータ(330)の近位のハンドル部分(316)上に配置され得る。ドッキングビーコン(340)は、受動または能動、または受動と能動の組合せであってもよい。ドッキングビーコン(340)は、受動ドッキングビーコン(340)を含んでもよく、および/または能動ドッキングビーコンを含んでもよい。ドッキングビーコン(340)は、ハンドル部分(316)から取り外し可能であってもよい。ドッキングビーコン(340)は、ハンドル部分(316)から取り外し不可能であってもよい。
受動ドッキングビーコンは、視覚誘導ロボットシステム(例えば、1つまたは複数のカメラ、レーザスキャナ)によって認識可能な、あらかじめ規定された幾何学的形状の本体で構成される。視覚誘導ロボットシステムは当技術分野でよく知られている。本体の形状とその方向により、ハンドル部分(316)の姿勢を識別することができる。受動ドッキングビーコンの本体は、ハンドル部分(316)の近位端、好ましくは近位先端に配置され得る。それは、グリップロケータ(330)の近位に配置され得る。光学認識システムは、エンドエフェクタ取り付け具に取り付けられて提供されてもよい。
受動ドッキングビーコンの本体は、例えば図19に示すように複数の球(346i~iv)を備え得る。球の数は少なくとも3つあればよい。球の位置と間隔は事前に規定されている。ハンドル部分(316)の方向は、球の2次元画像およびそれらの相互距離から決定することができる。ハンドル部分からエンドエフェクタ取り付け具までの距離は、どの方向でも同じに見える球およびその直径の2次元画像から決定することができる。
受動ドッキングビーコンの本体は、例えば図20に示されるような2次元形状(347)(例えば、長方形の形状)を含んでもよい。長方形の形状は、事前に規定されたサイズと形状である。ハンドル部分(316)の方向は、方向に応じて切り取られた構造を示す長方形の2次元画像から決定することができる。エンドエフェクタ取り付け具のハンドル部分からの距離は、非接触距離測定デバイス(例えば、レーザまたは超音波距離計)から決定することができる。光学認識システムがレーザスキャナである場合、レーザ距離計が組み込まれていてもよい。
能動ドッキングビーコンは、ハンドル部分(316)の位置および/または方向を決定できるようにする情報を無線で発信する。これは、ソリッドステートジャイロスコープ(3軸)を含み得る。これは、無線送信機(例えば、Bluetooth)、コントローラ、および交換可能または充電可能な電源を含み得る。エンドエフェクタ取り付け具の接近角度は、能動ドッキングビーコンによって送信されるハンドル部分(316)の姿勢に従って適合させることができる。エンドエフェクタ取り付け具とハンドル部分(316)との間の距離は、非接触距離測定デバイス(例えば、レーザまたは超音波距離計)によって決定され得る。例示的な能動ドッキングビーコンが、例えば図21に示されている。
能動ドッキングビーコンの別の例は、本明細書の他の場所で説明されている位置決定無線トランスポンダのアレイである。トランスポンダの位置は、通常、ミリ未満、度未満の精度を実現できる空間トランスポンダ検出器によってリアルタイムで追跡できる。トランスポンダは、誘導的に電力を受け取ることも、ステアリングガイドのハンドルにあるバッテリなどの内蔵電源から電力を受け取ることもできる。
ハンドル部分(316)は、手動誘導によってエンドエフェクタ取り付け具に接続され得るか、または接続可能であり得る。配置デバイスがロボットアームである場合、これはRA無重力モードで実現され得る。無重力(無重力)モードでは、ロボットアームの関節はアームの崩壊を防ぐために(例えばサーボによって)支持されており、エンドエフェクタ取り付け具の姿勢は、配置ツール(200)の遠位端がすでに対象に挿入されているときに、医療スタッフによってハンドル部分(316)の近くまで手動でガイドされ得る。エンドエフェクタ取り付け具とハンドル部分(316)との間の接続が行われると、無重力モードが非能動化され、本明細書の他の場所で説明されるように動作が実行され得る。無重力モードで動作するRAは、エンドエフェクタ取り付け具の姿勢を記録し続けるため、無重力モードが非能動化されたとき、RAは、介入する較正操作なしに、コントローラおよびステアリングガイド(300)によって治療姿勢またはシミュレーション姿勢に制御され続けることができる。
ドッキングは、放射線療法治療台上のエンドエフェクタ取り付け具(430)の姿勢を治療姿勢の1つに設定し、エンドエフェクタ取り付け具(430)を、患者に挿入されたステアリングガイド(300)のハンドル部分(316)に取り付けることによって実現され得る。ステアリングガイド(300)は、患者の体内に導入され、レーザ光および画像化を使用するシミュレーション中と同じ位置に配置され、その後、ロボットアーム(400)の姿勢をシミュレーション中に到達した姿勢(治療姿勢)と同じ姿勢に調整する。治療姿勢は、ステアリングガイドがロボットアームのエフェクタエンド(グリッパ)に手動で接続されている間維持される。したがって、ステアリングガイドは患者の体内でシミュレーション中と同じ姿勢をとることになる。
エフェクタシャフト(310)およびハンドル部分(316)は、トランスミッション(314)によって接続され得る。トランスミッション(314)は、典型的には剛性ロッドである。トランスミッションは、エフェクタシャフト(310)およびハンドル部分(316)の両方と固定された接続および関係(すなわち、方向および/または位置)で提供され得る。それは直線、曲線であり得、または1つまたは複数の角度のある曲がりを含み得る。それは実質的に剛性ロッドから形成され得る。ロッドは中空であっても中実であってもよい。
トランスミッション(314)は、腫瘍の種類に応じて、1~30cm、好ましくは10~25cm、好ましくは8~20cmの長さ(T)を有し得る(図6、図6’を参照)。トランスミッション(314)は、0.3~3cm、好ましくは0.3~1.5cmの直径を有してもよい。ハンドル部分と、トランスミッションとエフェクタシャフトとの間に形成される平面は、互いに対して角度ガンマを採用することができる(例えば、図6A)。さまざまな医療用途に適した寸法、角度については、表2および表2aを参照されたい。
直径は近位端から遠位端まで均一であってもよいし、変化してもよい。例えば、直径は、トランスミッションの近位部分に向かって大きくなり、遠位部分に向かって小さくなり得る。直径の変化は緩やかであってもよい。遠位直径が小さいと、膣に進入する際に外傷性が高く、近位部分に向かうにつれて直径が大きくなると、ステアリングガイド(300)の剛性が向上する。
ハンドル部分(316)は、トランスミッション(314)と連続していてもよい。トランスミッション(314)は、その近位長さの一部がハンドル部分(316)と同じ直径(例えば、0.3~3cm、好ましくは0.5~2cm)を有してもよく、例えば、トランスミッション(314)の近位長さの2.5~3cmである。より大きな直径のハンドル部分(316)をトランスミッション(314)の近位部分に連続させることにより、ステアリングガイド(300)を強化することができる。強化支柱(317)は、ハンドル部分(316)とトランスミッション(314)との間の角に配置され得る(例えば、図15、図15’、図16、図17、図17’)。
トランスミッション(314)の遠位部分(20)は、その直径による非外傷性(膣に入ったときに非外傷性)にするために、より小さい直径(0.3~1cm)を有することができる。
ガイドストランド通路(312)は、エフェクタシャフト(310)からトランスミッション(314)まで続いていてもよい。ガイドストランド通路(312、a-b)は、トランスミッション(314)内の管腔、またはトランスミッション(314)の表面の長手方向の溝であってもよい。ガイドストランド通路(312)は、トランスミッション(314)の長手方向の長さに少なくとも部分的に沿って続いてもよい。図6において、トランスミッション上の可能なガイドストランド通路(312)の出口は、遠位端(312、-b3)、中間セクション(312、-b4)、または近位端(312、-b5)にある。図7では、ガイドストランド通路(312)の出口がトランスミッションの遠位端(312、-b3)に存在する。図8では、トランスミッション上のガイドストランド通路(312)の出口は近位端(312、b5)に存在する。図15、図17、および図18において、可能なガイドストランド通路(312)は、トランスミッション部分の下部の中間セクション(312、-b4)でトランスミッション上に出る。
膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、例えば図9、図9’、図16、図17、図17’、図18、図26、図26’に示すように、トランスミッション(314)の遠位端(20)に向かって設けることができる。膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、放射線治療のために膣を、好ましくは既知の直径または固定直径まで拡張するために使用され得る。さらに、トランスミッション(314)を例えば膣通路(606)内に集中させることができる。膨張した状態では、放射線療法治療のために膣通路(606)を規定の位置および/または方向および/または直径に配置するのに役立つ。トランスミッション(314)の直径は遠位端(20)で小さくてもよく、膨張可能なトランスミッションバルーン(322)により、痛みが少ないより狭いトランスミッション(314)で膣通路(606)に入ることができる。膨張可能なトランスミッションバルーン(322)の膨張により、膣壁が配置されるように拡張される。膨張可能なトランスミッションバルーン(322)の壁は、任意の適切な拡張性材料または非拡張性材料から作製され得る。拡張性材料の例としては、ラテックス、任意の弾性ポリマー、薄膜ポリマー(ポリウレタンなど)、または他のエラストマーが挙げられる。膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、制限された最大膨張サイズを有することができ、それにより、最大膨張サイズ以上の膨張は抵抗される(セミコンプライアントまたは非コンプライアントバルーン)。換言すれば、膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、膨張を制限するものであってもよく、膨張は、制限された膨張サイズで再現可能に停止する。制限された膨張サイズ以上の油圧を加えて膨張を続けても、それ以上の膨張は起こらない。限られた膨張サイズは、例えば1つまたは複数のさらなる治療セッションで再現可能である。再現可能な制限された膨張サイズにより、制限されたサイズに達すると拡張が停止するため、標的が特定の治療姿勢の矯正位置にあることが保証される。膨張したバルーン壁とエフェクタシャフトとの間の距離は既知であり、および/または再現可能である。特に分割治療プログラムで繰り返し治療を行う場合、膨張サイズが制限されているため、後続の治療セッションでの配置エラーが減少する。制限された最大膨張サイズは、PET、ノンコンプライアントまたはセミコンプライアントポリアミドなどの非拡張性材料からバルーン壁を形成することによって達成され得る。膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、2.0~5cmの最大膨張直径を有し得る。トランスミッションバルーン(322)の寸法および医療用途の例を表2および表2aに示す。
膨張可能なトランスミッションバルーン(322)と流体接続するのは、ステアリングガイド(300)の近位(40)方向に延びる膨張管腔(328)であり得る。この膨張管腔(328)は、トランスミッション部分(314)の少なくとも一部の本体内にあってもよい(例えば、図17、図17’、図18)。この膨張管腔(328)は外側にあり、トランスミッション部分(314)の少なくとも一部と平行に位置することができる。取り付け具(329)(例えば、ルアーフィッティング)は、ポンプに接続するために膨張管腔(328)の近位端に配置され得る。膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、シミュレーションの後、および/または放射線療法治療の各セッションもしくは期間後に、膨張流体(例えば、生理食塩水または滅菌水)の放出によって収縮することができ、それによって、ステアリングガイド(300)を引き出すことが可能になる。
トランスミッションバルーン(322)は、生理食塩水または滅菌水で膨張させることができる。任意選択で、CTシミュレーション画像および/または放射線療法セッションまたは期間前に作成された画像上でトランスミッションバルーンを視認できるようにする0.5~4%の造影剤を含めることができる。あるいは、トランスミッションバルーン(322)には、1つまたは複数の画像化マーカ(例えば、可視ワイヤ(長手方向、螺旋状、円形)を画像化する)が設けられてもよい。1つまたは複数の無線位置決定トランスポンダを、膨張可能なトランスミッションバルーン(322)上に配置することができる。
膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、トランスミッション(314)の遠位端(20)に向かって提供され得る。ここで、
- 任意選択で、膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、固定された最大膨張直径を有し、および/または
- 任意選択で、膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、医療画像化によって可視化される1つまたは複数の画像化マーカを担持し、および/または
- 任意選択で、膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、空間トランスポンダ検出器によってトランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を決定するための1つまたは複数の無線トランスポンダを担持する。
- 任意選択で、膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、固定された最大膨張直径を有し、および/または
- 任意選択で、膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、医療画像化によって可視化される1つまたは複数の画像化マーカを担持し、および/または
- 任意選択で、膨張可能なトランスミッションバルーン(322)は、空間トランスポンダ検出器によってトランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を決定するための1つまたは複数の無線トランスポンダを担持する。
トランスミッション(314)は、医療グレードの非強磁性ステンレス鋼、タンタル、チタン、ポリカーボネート、PEEK、炭素繊維、繊維で強化されたポリアリルアミド樹脂(例えば、Ixef(Solvay))、ポリフェニルスルホン(PPSU)ガラス繊維、アルミニウム(コーティング済み)、アルミノケイ酸塩などのバイオセラミック、スチレンアクリロニトリル、バイオセラミックポリマー材料などの任意の適切な生体適合性材料から作ることができる。トランスミッション(314)は、ハンドル部分(316)と同じ材料から作製され得る。近位端のトランスミッション(314)は、ハンドル部分(316)の遠位端と同じ直径を有し得る。
トランスミッション(314)は、ポリマーロッドまたはチューブなどの画像化透過性材料から形成され得る。製造を容易にするために、同じ材料を使用してハンドル部分(316)を形成することができる。これにより、膣領域(606)におけるトランスミッション(314)によって引き起こされる画像化アーチファクトを低減することができる。これについては、以下でより詳細に説明する。適切なポリマーの例としては、ポリカーボネート、ポリフェニルスルホン(PPSU)、および繊維で強化されたポリアリルアミド樹脂(例えば、Ixef(Solvay))が挙げられる。ハンドル部分に使用できる他の材料としては、ガラス繊維、炭素繊維、アルミノケイ酸塩などのバイオセラミック、スチレンアクリロニトリル、バイオセラミックポリマー材料、生体適合性ポリマー硬質材料などが挙げられる。図7、図8、図8’および図15は、ポリマーハンドル部分(316)とトランスミッション(314)から形成されたステアリングガイド(300)の例を示し、両方とも、チタンなどの硬い金属から形成され得るエフェクタシャフト(310)と比較して、より大きな直径(例えば、0.8~2.5cm)を有する。
トランスミッション(314)が目に見えない、または挿入器の位置および/または方向を決定するのに十分に視認できない場合、トランスミッション(314)は1つまたは複数の画像化マーカ(350、a、b、c)がともに配置され得る。これは、線形加速器の画像化ツールを使用して画像化を実行するときに役立つ。ステアリングガイド(300)、特にトランスミッション(314)には、医療画像によって識別できる1つまたは複数の画像化マーカが設けられてもよい。画像化マーカは、トランスミッション(314)に対して固定関係で、例えばトランスミッション(314)の内面、外面、または本体内に設けることができる。画像化マーカは、トランスミッション(314)とは異なる材料、例えば白金、白金イリジウム、タンタル、タングステンなどの重金属から作製されてもよい。図16は、トランスミッション(314)上に配置された1つまたは複数の画像化マーカ(350、a、b、c)を示す。
トランスミッション(314)用のポリマーロッドまたはチューブは、チタンまたはステンレス鋼などのより強力な材料から作られたトランスミッション(314)と比較して、より大きな直径(例えば、1cm)を有し得る。ポリマートランスミッション(314)は、アーチファクトを低減し、罹患構造の優れた画像を取得することに大きく寄与し得る。一部の画像化アーチファクトは、トランスミッション(314)上に存在する任意の画像化マーカやエフェクタシャフト(310)から発生する可能性があり、これは、子宮頸部内部分に対応するチタン、および挿入器(204)上に配置された任意の画像化マーカから作製され得、しかし、ステアリングガイド(300)全体が金属(例えば、チタン、非強磁性鋼、コーティングされたアルミニウム)で作られている場合ほど重要ではない。
ポリマーまたはセラミック材料で作られている場合、トランスミッション部分(314)の材料は、各放射線治療セッションの前に実行されるシミュレーション画像および対照画像上で放射線可視化するために、硫酸バリウムなどの放射線可視材料と混合されてもよい。放射線可視化するために、トランスミッション部分の表面は、金属(例えば、薄いチタンまたはタンタルワイヤ)または例えば硫酸バリウムと混合された材料で作られた放射線可視の長手方向の円形の螺旋状マーカで覆われてもよい。ポリマー材料で作られている場合、トランスミッション部分は構造内部に放射線可視マーカを含むこともできる。
角度(アルファ)(例えば、図6、図6’)は、管、例えば子宮頸部または子宮の位置およびアクセスの容易さによって、エフェクタシャフト(310)とトランスミッション(314)との間に90度から240度の範囲で形成され得る。アクセスの容易さに応じて、ハンドル部分(316)とトランスミッション(314)との間に70度から150度の角度(ベータ)(例えば、図6、図6’)が形成され得る。角度(ガンマ)(例えば、図6A)は、エフェクタシャフト(310)と、トランスミッション(314)およびハンドル部分(316)によって形成される平面との間に、アクセスの容易さに応じて、0または-90から+90°形成され得る。さまざまな医療用途に適した寸法、角度については、表2および表2aを参照されたい。
表2:細長部材およびステアリングガイドおよびトランスミッションバルーンの部分の例示的な寸法。寸法は一部の示した対象の範囲を超える場合があるが、これに限定されるものではない。
表2a:細長部材およびステアリングガイドおよびトランスミッションバルーンの部品の例示的な寸法。寸法は一部の提示した対象の範囲を超え得るが、これに限定されるものではない。
図26および図26’に示されるように、挿入器(204)はエフェクタシャフト(310)の動きに応じて動き、次に、エフェクタシャフト(310)はトランスミッション(314)の動き、そして最終的にはハンドル(316)の動きに応じて動く。挿入器(204)を配置することによって、子宮頸部(602)、子宮頸部周囲の組織、および子宮(604)の位置を調整し、固定位置に維持することができる。膨張可能なトランスミッションバルーン(322)を膨張させることによって、膣通路(606)の周囲の組織も調整して固定位置に維持することができる。
ステアリングガイド(300)、特にエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション(314)および/またはハンドル部分(316)および/またはトランスミッションバルーンが存在し、空間トランスポンダ検出器を使用してその位置を決定し、追跡できる1つまたは複数(例えば、2、3またはそれ以上)の位置決定無線トランスポンダ(352、a、b、c)を備えることができる。
位置決定無線トランスポンダとトランスポンダという用語は、本明細書では同じ意味で使用される。トランスポンダは、ビーコントランスポンダとして知られることもある。図16では、3つのトランスポンダ(352、a、b、c)が、トランスミッション(314)の外面または内部の異なる位置に固定されて設けられている。同じトランスポンダ(352a~c)は、医療画像上で見えるため、画像化マーカ(350a~c)としても機能する。
トランスポンダは、空間トランスポンダ検出器によって検出可能な特定の無線周波数で電磁パルスを放射するデバイスであり、通常は空間的に分離された多数の受信機(コイル)を含む。位置トランスポンダリーダー内の空間的に分離された多数の受信機によって検出されるパルスのタイミングにより、トランスポンダの位置を正確に決定することができる。トランスポンダは、ビーコントランスポンダとして知られることもある。トランスポンダは誘導的に電力を受け入れ得る。トランスポンダは、内蔵電源、例えばステアリングガイドのハンドルにあるバッテリによって電力を供給することができる。複数のトランスポンダが存在する場合、各トランスポンダは異なる無線周波数で信号を発信し得る。少なくとも3つの別個に識別可能なトランスポンダがステアリングガイド(300)上の異なる位置に配置される場合、エフェクタシャフト(310)の方向も決定され得る。このようなシステムの例は、例えば、米国特許第9,248,003B2号および米国特許第9,072,895号に記載されている。
トランスポンダの使用により、医療画像化を用いた放射線療法治療の前にエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション(314)を位置合わせする必要が数回減少し、画像化放射線への曝露が減少する。
トランスポンダは、シミュレーション中にエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション(314)の位置をリアルタイムで捕捉することを可能にする。トランスポンダはまた、治療中にエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション(314)の位置および/または方向を(例えばロボットアームによって)リアルタイムで自動誘導して、シミュレーション中に決定された基準姿勢と位置合わせすることを可能にする。
トランスポンダはまた、空間トランスポンダ検出器によって捕捉された位置および方向情報に従って、エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向をリアルタイムで手動で誘導、変更および固定することを可能にする。例えば、閉フィードバックループでは、連続入力は、1つまたは複数(例えば、2つ、3つまたはそれ以上)の位置決定無線トランスポンダによって決定されるステアリングガイド(300)、したがってエフェクタシャフト(310)の姿勢であり、ステアリングガイド(300)、ひいてはエフェクタシャフト(310)の姿勢を、シミュレーション中に決定された姿勢と手動で一致させるための誘導をオペレータに提供することができる。このシナリオでは、ステアリングガイド(300)は、ハンドル部分(316)によって手動制御可能な配置デバイスに取り付けられてもよい(例えば、ロック可能な受動関節を備えた手動で調整可能な配置デバイス、または手動の無重力モードで動作するロボットアームである配置デバイス)。同じトランスポンダおよび手動制御により、シミュレーション中のステアリングガイド(300)、ひいてはエフェクタシャフト(310)の姿勢の捕捉および保存も可能になり得る。
一態様によれば:
- エフェクタシャフト(310)の少なくとも一部および/またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化、特にX線医療画像化および/またはMR医療画像化によって可視である。
および/または
- 少なくとも遠位部分のトランスミッション(314)および/またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカが、医療画像化、特にX線医療画像化またはMR医療画像化により可視である。
および/または
- トランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)は、1つまたは複数の無線トランスポンダとともに配置され、空間トランスポンダ検出器によってトランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を決定する。
- エフェクタシャフト(310)の少なくとも一部および/またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカは、医療画像化、特にX線医療画像化および/またはMR医療画像化によって可視である。
および/または
- 少なくとも遠位部分のトランスミッション(314)および/またはそれによって担持される1つまたは複数の画像化マーカが、医療画像化、特にX線医療画像化またはMR医療画像化により可視である。
および/または
- トランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)は、1つまたは複数の無線トランスポンダとともに配置され、空間トランスポンダ検出器によってトランスミッション(314)および/またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を決定する。
ステアリングガイド(300)には画像捕捉システム(360)を設けることができる。画像捕捉システム(360)は、エフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)から画像を捕捉し、その結果、エフェクタシャフト(310)は、捕捉された画像の誘導の下で、身体組織内または挿入器(204)の細長部材管腔(214)内に挿入され得る。画像により、例えば、挿入器(204)への手動挿入の誘導が可能になる。これにより、エフェクタシャフト(310)の挿入中にエフェクタシャフト(310)の標的を視覚化できるため、痛みを軽減してエフェクタシャフト(310)を挿入することができる。画像捕捉システム(360)を備えたステアリングガイド(300)の一例が図32Aに示されている。
エフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)は、物体から反射された光が入る画像入口ポート(364)とともに配置され得る。画像入口ポート(364)の一例を図32Bに示す。画像入口ポート(364)は、透明な窓で覆われているか、または密閉されていてもよい。透明窓はレンズであってもよい。画像センサ(例えば、CCD、CMOS)が提供され、捕捉された画像が投影され、電子信号に変換される。画像センサは、エフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)または、エフェクタシャフト(310)の本体または、トランスミッション(314)の本体、または補助ユニット(368)に設けられてもよい。画像センサが画像入口ポート(364)から離れている場合、光は光ファイバ束を使用して伝送され得る。画像センサが付属ユニットにある場合、ステアリングガイド(300)内に配置されたコネクタ(366)は、画像光をステアリングガイドから補助ユニット(368)に伝送するための光ファイバ束を含むケーブル(367)に取り外し可能に結合するように構成され得る。補助ユニット(368)の一例を図32Cに示す。ケーブル(367)は、それをコネクタ(366)を介してステアリングガイド(300)に取り付ける。
エフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)は、光源によって発せられた光がそこを通って出る1つまたは複数の光出口ポート(362)とともに配置されてもよい。光出口ポート(362)の一例を図32Bに示す。出口ポート(362)から出る光は、物体を照らすために使用される。光出口ポート(362)は、透明な窓で覆われるか密閉されてもよい。透明窓はレンズであってもよい。光源は、エフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)内または、エフェクタシャフト(310)の本体内または、トランスミッション(314)の本体内、または補助ユニット(368)内に設けられてもよい。光源が光出口ポート(362)から離れている場合、光は光ファイバケーブルを使用して伝送され得る。光源が補助ユニットにある場合、ステアリングガイド(300)内に配置されたコネクタ(366)は、照明光を補助ユニット(368)からステアリングガイドに伝送するための光ファイバケーブルを含むケーブル(367)に取り外し可能に結合することができる。補助ユニット(368)ユニットの一例を図32Cに示す。ケーブル(367)は、それをコネクタ(366)を介してステアリングガイド(300)に取り付ける。
プロセッサ、メモリ、I/Oポート、電源、無線インターフェース、制御装置のうちの1つまたは複数などの画像捕捉システム(360)の電子コンポーネントは、部分的または全体的にステアリングガイド内に配置され得る。ステアリングガイド(300)に存在しないコンポーネントは、補助ユニット(368)に配置されてもよい。信号および/または電力は、ステアリングガイドからケーブル(367)を介して補助ユニット(368)に伝達され得る。画像センサによって捕捉された画像は、スクリーン、仮想現実ビューア、または電気信号から画像を表示できる任意のデバイスなどのディスプレイ上に表示され得る。捕捉された画像は保存される場合と保存されない場合がある。照明を含む外径が1mmのマイクロカメラが市販されている(例えば、Scoutcam)。
治療は通常、2段階のプロトコルで実行される。第1の段階はシミュレーションと呼ばれ、通常は3次元で対象の内部医療画像(例えば、CT、MRIによる)を取得しながら、可動治療シミュレーション台上で対象を画像化デバイスに対して正確に位置合わせする。これらの医療画像は、第2の段階の治療計画に使用される。放射線科医は画像から、どの組織構造が高線量、低線量、敏感な構造などを受けることになるかを決定する。
治療は通常、放射線療法用の電離放射線を照射する線形加速器を使用して行われる。シミュレーション中に得られた情報は、線形加速器の多くのパラメータを設定するために使用され、これには、患者の位置、頭の動きの角度、ビームの強度、ビームのエネルギー、存在する場合にはリーフコリメータの輪郭形状が含まれる。線形加速器は、シミュレーション中に決定された組織の位置を確認するために、対象の医療画像(例えば、MRI、CTによる)を迅速に取得するための低解像度医療画像化デバイスを組み込んでもよい。
医療画像化デバイス(シミュレーション)と線形加速器は通常、別の部屋に配置される。
医療画像化デバイスに対する患者の位置は、医療画像化デバイスに対して既知の位置関係に配置され、投影されたレーザ基準線が交差する1つまたは複数の位置のタトゥーを対象にマークすることによって記録される。線形加速器を含む治療室には、線形加速器に対して既知の位置で交差する同様のパターンのレーザ基準線を投影する機器がともに配置されている。タトゥーをレーザラインと位置合わせすることにより、線形加速器に対する対象の位置がわかる。ある部屋の医療画像化デバイスによって記録された3次元画像は、別の部屋の線形加速器による放射線治療用の容積に置き換えることができ、後で行うことができる。
放射線療法治療を開始する前に、患者は典型的には麻酔下で検査され、挿入器(204)の細長部材(210)は典型的には麻酔下で対象の管(例えば子宮頸部)に挿入され、所定の位置に配置されると、摺動制限器(220)の存在は、例えば、近位停止部材(250)の縫合によって、および/またはバルーンアセンブリ(230)の膨張によって、および/またはステント(240)の拡張によって能動化される。
シミュレーションの前に、患者がシミュレーション台に横たわったら、ステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)は、後続のガイドストランド(218)に沿って導入され、細長部材管腔(214)内に滑動可能に挿入される。このステップは対象自身が実行できる。トランスミッションバルーン(322)が存在する場合、0.5~4%の造影剤を可能に混合した水で膨張させる。対象は、その位置および/または方向が画像化デバイスに対して調整可能であることがわかっている身体支持体(例えば、シミュレーション用の寝台または台)上に配置される。患者はシミュレーション台上で快適な姿勢で横になるように求められ得る。これにより、患者はその後のすべての治療期間中にシミュレーション台上で最適な位置を自分で見つけることができる。通常、骨盤血管構造、腫瘍、リンパ節をより良く視覚化するために、造影剤が静脈内に注入される。放射線腫瘍医によって対象の位置が確認されたら、対象には、身体支持体に対する身体の正確な配置を可能にする上記のようなマーキング(例えば、タトゥー、反射マーキング)が素肌に与えられ、放射線療法治療セッション中に患者の体軸と側面に配置されたレーザビームを使用する。シミュレーション中に取得された医療画像化により、治療対象の組織の位置を決定できる。細長部材(210)および/またはエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション部分(314)の方向および/または位置は、医療画像化によって監視することもでき、ハンドル部分(316)の対応する動きによって調整することができる。細長部材(210)および/またはエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション部分の適切な方向および/または位置は、-治療に関連する組織を最適な位置に配置し、-どれが基準姿勢として使用されるかを決定できる。主にCTスキャン(頻度は少ないがMRI、またはMRI画像とシミュレーションCT画像を融合する2ステップ)を使用して実行されるシミュレーション中に、配置ツール(200)の最適な位置が決定され得る。例えば、子宮頸部が後方に位置しすぎている可能性があることが判明した場合、直腸容積全体に高線量の照射を誘導し、配置デバイス(例えば、手動またはロボットアーム)を使用すると、シミュレーション中に子宮をより前方の位置に静かに移動させることができる。以後、各治療セッションで同じ位置が繰り返し再現される。シミュレーション後、治療段階で腫瘍とすべての臓器が各CTスライス上に描画される。これにより、各腫瘍組織(子宮頸部、子宮、膀胱、リンパ節など)に治療用量を処方し、健康な組織(脊髄、腸、腎臓など)に高すぎる線量が送達されるのを防ぐことができる。
計算は、通常、放射線療法治療の方向、位置、強度、持続時間、および頻度を決定するためにコンピュータによって実行され、細長部材(210)および/またはエフェクタシャフト(310)の固定位置を考慮して最適化される。シミュレーション後、ステアリングガイド(300)、エフェクタシャフト(310)、および場合によってはトランスミッション部分が、後続のガイドストランド(218)に沿って取り外される。これは対象が実行できる。後続のガイドストランド(218)は、対象の皮膚、例えば患者の一方の股間にテープで貼り付けることができる。挿入器(204)は、例えば次の日または週の治療段階に備えて原位置に留まる。組織構造の位置は実際の治療前に移動していることが予想されるが、例えば、骨盤に固定されていないこと、膀胱が空か満杯であること、結腸が空か満杯であることが影響するためである。
放射線療法治療の直前(例えば、数時間、数分)、対象は治療電離放射線を受けるために身体支持体(例えば、治療用の寝台や台)に乗り、電離放射線治療ヘッドに対して配置され、例えば、素肌への前述のマーキングと、軸方向および横方向のレーザ光線を使用する。ステアリングガイド(300)エフェクタシャフト(310)は、後続のガイドストランド(218)に沿って導入され、細長部材管腔(214)内に滑動可能に挿入される。このステップは対象自身が実行できる。実際、患者は突然の動きをするとすぐに不快感を感じる。治療台上での患者のより正確な位置合わせは、通常、医療画像化の支援を利用して(例えば、電離放射線治療ヘッドに関連して配置されたX線イメージャによって提供される)、骨盤をシミュレーション中に決定された骨盤の位置に合わせることで実行される。細長部材(210)および/またはエフェクタシャフト(310)の方向および/または位置は、医療画像化(通常はX線)および/またはトランスポンダによって監視され、対応するハンドル部分(316)の動きによって調整され得る。例えば、配置デバイス(例えば、手動デバイスまたはロボットアーム)を使用して、基準姿勢と位置合わせする。細長部材(210)および/またはエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション部分の方向および/または位置が設定されると、体外放射線療法による治療部分(いくつかのうちの1つ)を開始することができる。挿入器(204)の位置は、セッション中または期間中、固定して維持される。治療部分の終わりに、トランスミッションバルーン(322)が存在する場合、技術者または看護師によって収縮され、ステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)が後続のガイドストランド(218)に沿って取り外される。これは対象が実行できる。挿入器(100)は、例えば翌日または翌週の次の放射線療法治療に備えて原位置に留まる。このような放射線療法の治療期間は1~35回に分けられる。
前述したように、配置ツール(200)には、シミュレーションまたは治療中に配置ツール(200)の姿勢をリアルタイムで捕捉できるようにトランスポンダが設けられてもよい。トランスポンダは、挿入器(204)および/またはステアリングガイド(300)上に設けることができる。ステアリングガイドには、トランスポンダは、エフェクタシャフト(310)上、および/またはトランスミッション(314)上または内部、および/またはハンドル部分(316)上または内部、および/または膨張可能なトランスミッションバルーン(322)(存在する場合)上に設けられてもよい。
トランスポンダは、治療中に配置ツール(200)をリアルタイムで誘導して、シミュレーション中に決定された基準姿勢と位置合わせするように可能にする。提供される誘導は、手動、半自動、またはロボットアームによる自動で行われる。トランスポンダは、空間トランスポンダ検出器によって捕捉された位置および方向情報に従って、エフェクタシャフト(310)または挿入器(204)の位置および/または方向をリアルタイムで誘導、変更および固定することを可能にする。例えば、閉フィードバックループでは、連続入力は、1つまたは複数(例えば、2つ、3つ以上)の位置決定無線トランスポンダから決定されるエフェクタシャフト(310)または挿入器(204)の姿勢であり、エフェクタシャフト(310)または挿入器(204)の姿勢をシミュレーション中に決定された姿勢と一致させるための誘導を提供することができる。これにより、現場でのシミュレーションまたは治療中に配置ツール(200)の姿勢を微調整することができる。
トランスポンダのリアルタイム誘導は手動であってもよく、オペレータが配置ツール(200)を手動で移動および/または固定するようにガイドするための情報(例えば、グラフィック、可聴、力フィードバック)を提供する。このシナリオでは、ステアリングガイド(300)は、ハンドル部分(316)によって手動制御可能な配置デバイス(例えば、手動無重力モードで動作するロボットアーム)に取り付けられ得る。同じトランスポンダおよび手動制御により、シミュレーション中のステアリングガイド(300)、ひいてはエフェクタシャフト(310)の姿勢の捕捉および保存も可能になり得る。
トランスポンダのリアルタイム誘導は自動であり、ロボットアームに情報を提供し、ロボットアームの関節の作動によって配置ツール(200)を自動的に動かすことができる。
リアルタイム誘導は半自動であってもよく、情報をロボットアームおよびオペレータに提供して、配置ツール(200)の部分的に自動および部分的に手動での移動を可能にする。
トランスポンダは対象の表面よりかなり下で機能する。すべてのトランスポンダを患者の体内に設置する必要はない。配置ツール(200)上または内部に配置されるトランスポンダは、すべてが体内に配置される必要はない。例えば、1つまたは2つのトランスポンダを、患者の体内となる部分の配置ツール(200)上または内部に配置することができる(例えば、挿入器(204)、エフェクタシャフト(310)上、またはステアリングガイド(300)のトランスミッション(314)の遠位部分上もしくはその内部)、1つまたは2つのトランスポンダが患者の体外に配置され得る(例えば、ステアリングガイド(300)のトランスミッション(314)の近位部分上またはその内部)。
特定の従来技術では、臓器の位置を追跡するためにトランスポンダを体内に埋め込むことができる。本配置ツール(200)は、埋め込みの必要性を回避する。トランスポンダは、体外の配置ツールの一部(例えば、挿入器(204)、ステアリングガイド(300))上または内部に配置され、各期間中に一時的にわずか数分間だけ体内に導入される。これらのトランスポンダは体内の物体を追跡し、物体上に配置され、埋め込まれておらず、その一部(1つまたは2つ)は、前記物体を追跡するために体外に残され得る。したがって、トランスポンダを対象に埋め込む必要がなくなる。
ウェアラブル挿入器は、管および周囲組織の厳密に再現可能な配置を容易にし、通常は治療部分間で位置が変わる組織を考慮して放射線ビームを広げる必要性を軽減する。また、照射中に管と周囲の組織を固定する。実際には、安全マージンをセンチメートル単位ではなくミリメートル単位に縮小することができ、隣接する臓器や組織への放射線照射を大幅に低減できる。例えば、子宮頸部が治療される場合、膀胱、直腸、腸、骨盤壁への刺激が軽減される。ビームの容積がより集中している(つまり、減少している)ため、体外放射線療法(原体放射線療法)中に放射線量を増やすことができ、近接照射療法の必要性を回避できる。例えば、高さ4cm、直径5cmの子宮頸部腫瘍の場合、古典的な安全マージンが16mmである場合、高線量で治療される容積は380cm3になる。配置ツール(200)を使用すると、各放射線期間の前に子宮頸部を同じ位置に固定して再配置することができ、マージンが狭くなる(例えば、4mm)ことを実装することができ、高線量容積は126cm3に減少し、3.3分の1に減少し得る。これは毒性の軽減に非常に有益な効果をもたらす。
ウェアラブル挿入器により、放射線療法治療前に患者を鎮静させる必要がなくなった。それは患者のトラウマを軽減し、治療期間の度にトラウマを繰り返すことを軽減する。ガイドストランドにより、ユーザー(放射線腫瘍医、医師、放射線技師、対象)は、対象の外側からステアリングガイドを簡単に見つけて動作することができる。婦人科用途では、検鏡を使用する必要がなくなる。患者自身がステアリングガイドを自分で挿入することもできる。ガイドストランドにより、分割治療の前後にステアリングガイドの取り付けと取り外しを繰り返し行うことができる。ウェアラブル挿入器が子宮頸部の原位置に、瞬間的に配置されているにもかかわらず、細長部材管腔(214)へのアクセスが可能になる。
また、本明細書では、放射線療法治療の標的である対象の身体組織の部位特異的放射線療法の精度を向上させるためのコンピュータ実装方法であって、
- 以下に関するデータを受信することと、
o挿入器(204)が対象の管内に位置する、配置ツール(200)の位置および/または方向、
配置ツール(200)の基準姿勢に従って配置ツール(200)の位置および/または方向を使用して調整するための命令を配置デバイス(例えば、ロボットアーム)に出力し、それにより、管および身体組織の位置および/または方向を調整することと、を含み、基準姿勢は治療シミュレーション手順中に決定されたものである、方法が提供される。
- 以下に関するデータを受信することと、
o挿入器(204)が対象の管内に位置する、配置ツール(200)の位置および/または方向、
配置ツール(200)の基準姿勢に従って配置ツール(200)の位置および/または方向を使用して調整するための命令を配置デバイス(例えば、ロボットアーム)に出力し、それにより、管および身体組織の位置および/または方向を調整することと、を含み、基準姿勢は治療シミュレーション手順中に決定されたものである、方法が提供される。
また、本明細書では、放射線療法治療の標的である対象の身体組織の部位特異的放射線療法の精度を向上させるためのコンピュータ実装方法であって、
- 以下に関するデータを受信することと、
o管内に配置された挿入器(204)の位置および/または方向、および/または
o挿入器(204)の細長部材管腔(214)内に位置するステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向、
- 配置デバイス(例えば、ロボットアーム)へ命令を出力し、ステアリングガイド(300)を使用して、挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション部分(314)の基準姿勢に従って、挿入器(204)の位置および/または方向を調整し、それにより、管および身体組織の位置および/または方向を調整することと、を含み、基準姿勢は治療シミュレーション手順中に決定されたものである、方法が提供される。
- 以下に関するデータを受信することと、
o管内に配置された挿入器(204)の位置および/または方向、および/または
o挿入器(204)の細長部材管腔(214)内に位置するステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向、
- 配置デバイス(例えば、ロボットアーム)へ命令を出力し、ステアリングガイド(300)を使用して、挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション部分(314)の基準姿勢に従って、挿入器(204)の位置および/または方向を調整し、それにより、管および身体組織の位置および/または方向を調整することと、を含み、基準姿勢は治療シミュレーション手順中に決定されたものである、方法が提供される。
配置ツール(200)および/または挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向は、放射線療法治療の直前(例えば、数分、数時間)に撮影された医療画像からあるいは、配置ツール(200)および/または挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッションまたはステアリングガイドのハンドル部分に取り付けられたトランスポンダの位置から決定され得る。基準姿勢は、患者の構造(骨、骨盤)に対する治療のシミュレーション中に決定され得る。放射線療法治療は分割治療であってもよい。
また、本明細書では、放射線療法治療の標的である対象の身体組織の部位特異的放射線療法の精度を向上させるためのコンピュータ実装方法が提供され、
(a)以下に関するデータをコンピュータで受信することと、
o挿入器(204)が対象の管内に配置される、配置ツール(200)の位置および/または方向、配置ツール(200)の位置および/または方向は、以下から決定される。
(a)以下に関するデータをコンピュータで受信することと、
o挿入器(204)が対象の管内に配置される、配置ツール(200)の位置および/または方向、配置ツール(200)の位置および/または方向は、以下から決定される。
・挿入器(204)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(260、a、b、c)、および/または
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(352a、b、c)、および/または
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数の光学的に検出可能なランドマーク(346i~iv、a、b、c)、
(b)シミュレーション手順中に決定された配置ツール(200)の基準姿勢と比較された配置ツール(200)の位置および/または方向のリアルタイム標示をコンピュータのグラフィカルユーザーインターフェイスに出力することと、を含む方法が提供される。
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(352a、b、c)、および/または
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数の光学的に検出可能なランドマーク(346i~iv、a、b、c)、
(b)シミュレーション手順中に決定された配置ツール(200)の基準姿勢と比較された配置ツール(200)の位置および/または方向のリアルタイム標示をコンピュータのグラフィカルユーザーインターフェイスに出力することと、を含む方法が提供される。
また、本明細書では、放射線療法治療の標的である対象の身体組織の部位特異的放射線療法の精度を向上させるためのコンピュータ実装方法が提供され、
(a)以下に関するデータをコンピュータで受信することと、
o管内に配置された挿入器(204)の位置および/または方向、および/または
o挿入器(204)の細長部材管腔(214)内に位置するステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向、
挿入器(204)またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向は、以下から決定される。
(a)以下に関するデータをコンピュータで受信することと、
o管内に配置された挿入器(204)の位置および/または方向、および/または
o挿入器(204)の細長部材管腔(214)内に位置するステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向、
挿入器(204)またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向は、以下から決定される。
・挿入器(204)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(260、a、b、c)、および/または
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(352a、b、c)、および/または
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数の光学的に検出可能なランドマーク(346i~iv、a、b、c)、
(b)シミュレーション手順中に決定された挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)の基準姿勢と比較された、
挿入器(204)の位置および/もしくは方向、ならびに/または
エフェクタシャフト(310)の位置および/もしくは方向のリアルタイム標示をコンピュータのグラフィカルユーザーインターフェイスに出力することと、を含む、方法が提供される。
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(352a、b、c)、および/または
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数の光学的に検出可能なランドマーク(346i~iv、a、b、c)、
(b)シミュレーション手順中に決定された挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)の基準姿勢と比較された、
挿入器(204)の位置および/もしくは方向、ならびに/または
エフェクタシャフト(310)の位置および/もしくは方向のリアルタイム標示をコンピュータのグラフィカルユーザーインターフェイスに出力することと、を含む、方法が提供される。
また、本明細書に記載のコンピュータ実装方法を実行するように構成されたコンピューティングデバイスまたはシステムも提供される。
また、コンピューティングデバイスまたはシステムによって実行されると、コンピューティングデバイスまたはシステムに本明細書に記載のコンピュータ実装方法を実行させる命令を有するコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品も提供される。
また、本明細書に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読媒体も提供される。
また、コンピューティングデバイスまたはシステムによって実行されると、コンピューティングデバイスまたはシステムに本明細書に記載のコンピュータ実装方法を実行させる命令を記憶したコンピュータ可読媒体も提供される。
また、本明細書に記載のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を表すデータストリームも提供される。
本明細書では、部位特異的分割放射線療法を用いた放射線療法治療の標的である対象の身体組織の治療方法が提供され、
(a)以下に関するデータをコンピュータで受信することと、
o挿入器(204)が管内に配置される配置ツール(200)の位置および/または方向、および/または
(b)コンピュータによる命令を配置デバイス(例えば、ロボットアーム)に出力し配置ツール(200)の基準姿勢に従って配置ツール(200)を使用して調整し、それにより、治療シミュレーション手順中の配置ツール(200)の位置を再現するために、管および身体組織の位置および/または方向を調整することと、
(c)部位特異的分割放射線療法の期間の間、配置ツール(200)の位置および/または方向を維持することと、
(d)ステアリングガイド(300)を取り外すことと、
(e)部位特異的分割放射線療法の1つまたは複数の後続の部分においてステップ(a)から(d)を繰り返すことと、を含む。
(a)以下に関するデータをコンピュータで受信することと、
o挿入器(204)が管内に配置される配置ツール(200)の位置および/または方向、および/または
(b)コンピュータによる命令を配置デバイス(例えば、ロボットアーム)に出力し配置ツール(200)の基準姿勢に従って配置ツール(200)を使用して調整し、それにより、治療シミュレーション手順中の配置ツール(200)の位置を再現するために、管および身体組織の位置および/または方向を調整することと、
(c)部位特異的分割放射線療法の期間の間、配置ツール(200)の位置および/または方向を維持することと、
(d)ステアリングガイド(300)を取り外すことと、
(e)部位特異的分割放射線療法の1つまたは複数の後続の部分においてステップ(a)から(d)を繰り返すことと、を含む。
本明細書ではまた、部位特異的分割放射線療法を用いた放射線療法治療の標的である対象の身体組織の治療方法が提供され、
(a)以下に関するデータをコンピュータで受信することと、
o管内に配置された挿入器(204)の位置および/または方向、および/または
o挿入器(204)の細長部材管腔(214)内に位置するステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向、
(b)コンピュータによる命令を配置デバイス(例えば、ロボットアーム)に出力し、ステアリングガイド(300)を使用して、挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション部分(314)の基準姿勢に従って、挿入器(204)の位置および/または方向を調整し、それにより、管および身体組織の位置および/または方向を調整し、治療シミュレーション手順中のような挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション部分(314)の位置を再現することと、
(c)部位特異的分割放射線療法の期間の間、挿入器(204)の位置および/または方向を維持することと、
(d)ステアリングガイド(300)を取り外すことと、
(e)部位特異的分割放射線療法の1つまたは複数の後続の部分においてステップ(a)から(d)を繰り返すことと、を含む。
(a)以下に関するデータをコンピュータで受信することと、
o管内に配置された挿入器(204)の位置および/または方向、および/または
o挿入器(204)の細長部材管腔(214)内に位置するステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向、
(b)コンピュータによる命令を配置デバイス(例えば、ロボットアーム)に出力し、ステアリングガイド(300)を使用して、挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション部分(314)の基準姿勢に従って、挿入器(204)の位置および/または方向を調整し、それにより、管および身体組織の位置および/または方向を調整し、治療シミュレーション手順中のような挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)および/またはトランスミッション部分(314)の位置を再現することと、
(c)部位特異的分割放射線療法の期間の間、挿入器(204)の位置および/または方向を維持することと、
(d)ステアリングガイド(300)を取り外すことと、
(e)部位特異的分割放射線療法の1つまたは複数の後続の部分においてステップ(a)から(d)を繰り返すことと、を含む。
本明細書では、部位特異的分割放射線療法を用いた放射線療法治療の標的である対象の身体組織の治療方法が提供され、
(a)以下を決定することと、
o配置ツール(200)の位置および/または方向、挿入器(204)は対象の管内に配置され、配置ツール(200)の位置および/または方向は、配置ツール(200)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(260、a、b、c)および/または1つまたは複数の光学的に検出可能なランドマーク(346i~iv)から決定され、
(b)シミュレーション手順中に決定された配置ツール(200)の基準姿勢と比較した、配置ツール(200)の位置および/または方向のリアルタイム標示をコンピュータグラフィカルユーザーインターフェースに出力することと、
(c)配置ツール(200)の基準姿勢と一致するまで、配置ツール(200)の位置および/または方向を手動で調整することと、
(d)部位特異的分割放射線療法の期間の間、配置ツール(200)の位置および/または方向を維持することと、
(e)ステアリングガイド(300)を配置ツール(200)から取り外すこと、および
(f)部位特異的分割放射線療法の1つまたは複数の後続の部分においてステップ(a)から(e)を繰り返すことと、を含む。
(a)以下を決定することと、
o配置ツール(200)の位置および/または方向、挿入器(204)は対象の管内に配置され、配置ツール(200)の位置および/または方向は、配置ツール(200)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(260、a、b、c)および/または1つまたは複数の光学的に検出可能なランドマーク(346i~iv)から決定され、
(b)シミュレーション手順中に決定された配置ツール(200)の基準姿勢と比較した、配置ツール(200)の位置および/または方向のリアルタイム標示をコンピュータグラフィカルユーザーインターフェースに出力することと、
(c)配置ツール(200)の基準姿勢と一致するまで、配置ツール(200)の位置および/または方向を手動で調整することと、
(d)部位特異的分割放射線療法の期間の間、配置ツール(200)の位置および/または方向を維持することと、
(e)ステアリングガイド(300)を配置ツール(200)から取り外すこと、および
(f)部位特異的分割放射線療法の1つまたは複数の後続の部分においてステップ(a)から(e)を繰り返すことと、を含む。
本明細書ではまた、部位特異的分割放射線療法を用いた放射線療法治療の標的である対象の身体組織の治療方法が提供され、
(a)以下を決定することと、
o管内に配置された挿入器(204)の位置および/または方向、および/または
o挿入器(204)の細長部材管腔(214)内に位置するステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向、
挿入器(204)またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向は、以下から決定され、
・挿入器(204)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(260、a、b、c)、および/または
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(352a、b、c)、および/または
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数の光学的に検出可能なランドマーク(346i~iv)、
(b)シミュレーション手順中に決定された挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)の基準姿勢と比較された
挿入器(204)の位置および/もしくは方向、ならびに/または
エフェクタシャフト(310)の位置および/もしくは方向のリアルタイム標示をコンピュータのグラフィカルユーザーインターフェイスに出力することと、
(c)挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)の基準姿勢と一致するまで、挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を手動で調整することと、
(d)部位特異的分割放射線療法の期間の間、挿入器(204)の位置および/または方向を維持することと、
(e)ステアリングガイド(300)を取り外すことと、
(f)部位特異的分割放射線療法の1つまたは複数の後続の部分においてステップ(a)から(e)を繰り返すことと、を含む。
(a)以下を決定することと、
o管内に配置された挿入器(204)の位置および/または方向、および/または
o挿入器(204)の細長部材管腔(214)内に位置するステアリングガイド(300)のエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向、
挿入器(204)またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向は、以下から決定され、
・挿入器(204)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(260、a、b、c)、および/または
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数のトランスポンダ(352a、b、c)、および/または
・ステアリングガイド(300)に取り付けられた1つまたは複数の光学的に検出可能なランドマーク(346i~iv)、
(b)シミュレーション手順中に決定された挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)の基準姿勢と比較された
挿入器(204)の位置および/もしくは方向、ならびに/または
エフェクタシャフト(310)の位置および/もしくは方向のリアルタイム標示をコンピュータのグラフィカルユーザーインターフェイスに出力することと、
(c)挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)の基準姿勢と一致するまで、挿入器(204)および/またはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を手動で調整することと、
(d)部位特異的分割放射線療法の期間の間、挿入器(204)の位置および/または方向を維持することと、
(e)ステアリングガイド(300)を取り外すことと、
(f)部位特異的分割放射線療法の1つまたは複数の後続の部分においてステップ(a)から(e)を繰り返すことと、を含む。
本明細書に記載の配置ツール(200)と、ハンドル部分(316)ひいてはエフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を調整および固定するように構成された本明細書に記載の配置デバイスとを備えるシステムが提供され得る。配置デバイスはロボットアーム(400、400a、400b)であってもよい。システムは、処理ユニット(440)をさらに備えることができる。
ハンドル部分(316)は、配置デバイスに取り付けられるように構成され得る。配置デバイスはロボットアームであることが好ましい。
Claims (23)
- 2つ以上の体外放射線療法治療セッションを含む体外放射線療法プログラムにおいて対象の治療を支援するための配置ツール(200)であって、
- 近位端(40)および遠位端(20)を有するステアリングガイド(300)を含み、前記ステアリングガイドは、
- 前記対象(50)の管(602)に挿入するように、または、前記対象(50)の前記管(602)に挿入するように構成された挿入器(204)に取り付けるように構成された前記遠位端(20)の剛性エフェクタシャフト(310)と、
- 前記エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、前記エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で前記近位端(40)に配置された剛性ハンドル部分(316)と、を含み、
- 前記配置ツール(200)は、前記体外放射線療法治療セッションのために前記管(602)および前記身体組織(610)を移動および/または固定するように構成され、
- 前記ハンドル部分(316)には、ロボットアーム(400)のグリッパ(432)と位置再現可能に協働するように構成されたグリップロケータ(300)が設けられ、前記グリッパ(432)は開いた状態と、閉じた状態を有し、
前記グリップロケータ(300)は、前記閉じた状態で前記グリッパ(432)内に固定されるように構成され、この状態では、前記グリッパ(432)に対して前記固定されたグリップロケータ(300)の動きが制限され、防止される、配置ツール(200)。 - 前記グリップロケータ(300)は一対のアームを含み、前記開いた状態では、前記アームは前記閉じた状態よりもさらに離れている、請求項1に記載の配置ツール(200)。
- 前記グリップロケータ(300)は、前記閉じたグリッパ(432)の1つまたは複数の相補的な移動リミッタ部材と協働するように構成された1つまたは複数の移動リミッタを含み、これにより、前記グリッパ(432)に対して前記固定したグリップロケータ(300)の動きが制限され、防止される、請求項1または2に記載の配置ツール(200)。
- 前記グリップロケータ(300)は、前記閉じたグリッパ(432)の1つまたは複数の相補的な停止部材と協働するように構成された1つまたは複数の停止部材を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の配置ツール(200)。
- 前記グリップロケータ(300)は、前記閉じたグリッパの1つまたは複数の相補的構造と協働するように構成された、1つまたは複数のノッチ(334)および/または1つまたは複数の突出部および/または1つまたは複数の角(332)を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の配置ツール(200)。
- 前記グリップロケータ(300)は、各々が方向を有する1つまたは複数のノッチ(334)を含み、任意選択で、前記ノッチ縁が面取りされている、請求項1から5のいずれか一項に記載の配置ツール(200)。
- 前記グリップロケータ(300)は、前記ハンドル部分(316)の前記近位端の軸方向に沿って配置された1つまたは複数の角(332)を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の配置ツール(200)。
- 前記グリップロケータ(300)は、少なくとも1つのノッチ(334)および少なくとも1つの角(332)を含み、前記少なくとも1つのノッチ(334)および少なくとも1つの角(332)は、異なる相互方向、好ましくは垂直方向を有する、請求項1から7のいずれか一項に記載の配置ツール(200)。
- 前記角の長手方向範囲内に少なくとも1つのノッチが設けられている、請求項4から8のいずれか一項に記載の配置ツール(200)。
- - 請求項1から9のいずれか一項に記載の配置ツール(200)と、
- 前記ロボットアーム(400)と、を含み、前記閉じた状態の前記グリッパ(432)は、前記グリッパ(432)内に固定された前記グリップロケータ(300)の前記グリッパ(432)に対する回転および/または移動を制限および防止する回転および/または移動リミッタとして構成される、システム。 - 2つ以上の体外放射線療法治療セッションを含む体外放射線療法プログラムにおいて対象の治療を支援するための配置ツール(200)であって、
- 近位端(40)および遠位端(20)を有するステアリングガイド(300)を含み、前記ステアリングガイドは、
- 前記対象(50)の管(602)に挿入するように、または、前記対象(50)の管(602)に挿入するように構成された挿入器(204)に取り付けるように構成された前記遠位端(20)の剛性エフェクタシャフト(310)と、
- 前記エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、前記エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で前記近位端(40)に配置され、ロボットアーム(400)のエンドエフェクタ取り付け具(430)に結合するように構成された剛性ハンドル部分(316)と、を含み、
- 前記配置ツール(200)は、前記体外放射線療法治療セッションのために前記管(602)および前記身体組織(610)を移動および/または固定するように構成され、
- 前記ハンドル部分(316)には、ロボットアーム(400)のエンドエフェクタ取り付け具(430)に対する前記ステアリングガイド(300)の位置および任意選択で方向に関する情報を提供するように構成されたドッキングビーコン(340)が設けられる、配置ツール(200)。 - 前記ドッキングビーコンは、前記ロボットアームの視覚ガイドシステムによって認識可能な所定の幾何学的形状の本体を備える受動ドッキングビーコンを含む、請求項11に記載の配置ツール(200)。
- 前記ドッキングビーコンは複数の球体を含む、請求項12に記載の配置ツール(200)。
- 前記ドッキングビーコンは、前記ハンドル部分(316)の位置および/または方向を決定できるようにする情報を無線で放射するように構成された能動ドッキングビーコンを含む、請求項11から13のいずれか一項に記載の配置ツール(200)。
- 前記ドッキングビーコンがソリッドステートジャイロスコープを含む、請求項14に記載の配置ツール(200)。
- - 請求項11から15のいずれか一項に記載の配置ツール(200)と、
- エンドエフェクタ取り付け具(430)とともに配置されたロボットアーム(400)と、
- 少なくとも1つのプロセッサおよびメモリを含み、前記ロボットアーム(400)の動きを制御するように構成された処理ユニット(440)と、を含み、
- 前記処理ユニット(440)は、前記エンドエフェクタ(430)が前記ハンドル部分(316)に近づくときに、前記情報を使用して前記エンドエフェクタ(430)の姿勢をリアルタイムで調整し、前記対象の管に既に挿入されているステアリングガイド(300)の前記姿勢を変えることなく、前記エンドエフェクタ取り付け具(430)を前記ハンドル部分(316)に結合するように構成される、システム。 - 前記配置ツール(200)の前記ハンドル部分(316)には、請求項1から10のいずれか一項に記載のグリップロケータ(300)が設けられ、前記エンドエフェクタ取り付け具(430)は、請求項1から10のいずれか一項に記載のグリッパ(432)である、請求項16に記載のシステム。
- 2つ以上の体外放射線療法治療セッションを含む体外放射線療法プログラムにおいて対象の治療を支援するための配置ツール(200)であって、
- 近位端(40)および遠位端(20)を有するステアリングガイド(300)を含み、前記ステアリングガイドは、
- 前記遠位端(20)に配置された剛性エフェクタシャフト(310)であって、
- 前記対象の身体組織(610)に関連する管(602)への入口を通して挿入すること、または
- 近位端(40)および遠位端(20)を有する挿入器(204)の細長部材(210)の細長部材管腔(214)への反復可能な取り外し可能な挿入を行い、この細長部材(210)は、前記対象の身体組織(610)に接続された管(602)への入口を通って挿入されること、を行うように構成された、剛性エフェクタシャフト(310)と、
- 前記エフェクタシャフト(310)の位置および/または方向を制御するために、前記エフェクタシャフト(310)に対して固定された関係で前記近位端(40)に配置された剛性ハンドル部分(316)と、を含み、
- 前記配置ツール(200)は、前記体外放射線療法治療セッションのために前記管(602)および前記身体組織(610)を移動および/または固定するように構成され、
- 前記ステアリングガイド(300)には、前記エフェクタシャフト(310)の遠位先端(361)から画像を捕捉するように構成された画像捕捉システム(360)が設けられ、前記捕捉された画像の誘導の下で、前記エフェクタシャフト(310)を前記管(602)の前記入口または前記細長部材管腔(214)に挿入できるようにする、配置ツール(200)。 - 前記エフェクタシャフト(310)の前記遠位先端(361)は、反射光が入る画像入口ポート(364)とともに配置される、請求項18に記載の配置ツール(200)。
- 前記エフェクタシャフト(310)の前記遠位先端(361)は、光源によって発せられた光が出射する1つまたは複数の光出口ポート(362)とともに配置されている、請求項18または19に記載の配置ツール(200)。
- 前記挿入器(204)をさらに含む、配置ツール(200)。
- - 請求項18から21のいずれか一項に記載の配置ツール(200)であって、前記配置ツール(200)前記ハンドル部分(316)には、請求項1から10のいずれか一項に記載のグリップロケータ(300)が設けられる、配置ツール(200)と、
- 前記エンドエフェクタ取り付け具(430)を備えて配置された、請求項1から10のいずれか一項に記載のロボットアーム(400)と、を含む、システム。 - 前記ハンドル部分(316)には、請求項11から17のいずれか一項に記載のドッキングビーコン(340)が設けられる、請求項22に記載のシステム。
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