JP4020965B2 - 体腔の内表面にx線を照射するための装置 - Google Patents
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Description
本発明は、特定輪郭のX線線量を特定領域に照射するための超小型(ミニチュア)低電力プログラム可能X線源に関し、特に、体腔の内表面に所望のX線束を照射するための装置及び方法に関する。
背景技術
体腔を内張りしている(体腔の内壁を覆っている)柔軟組織にX線(「放射線」とも称する)を照射することが、膀胱、膣及び子宮頸、尿道、子宮、結腸及び直腸の癌等のある種の癌の治療に有効であることは周知である。多くの条件にとって理想的な治療においては、体腔の表面だけ、即ち、目標組織だけが放射線に露出される。しかしながら、最も好便な放射線療法では、比較的高エネルギーの、従って、組織を損傷するおそれのあるX線を患者に向けて照射する外部放射線源を利用するので、X線は、体腔を内張りしている組織(以下、単に「体腔内張組織」と称する)に到達する前に、まず患者の皮膚及びその他の組織を透過しなければならない。従って、在来のX線源を患者の身体の外に置いた場合、その当然の帰結として非目標組織にX線が照射されるという望ましくない結果を招く。しかも、比較的高エネルギーの、従って、組織を損傷するおそれのあるX線を使用するには、十分な線量が目標組織に送られるように配慮しなければならない。
体腔内張組織のための在来の放射線治療方法は、又、例えば任意の輪郭を有する目標組織に特定の線量の放射線を照射することができないという欠点がある。場合によっては、比較的大きい目標区域に実質的に均一な線量の放射線を照射することが望ましいことがある。あるいは又、特定輪郭不均一な線量の放射線を照射することが望ましい場合もある。ここでいう「等線量輪郭」とは、X線束密度が実質的に一定である表面のことをいう。体腔の内表面即ち内張(ライニング)に関していえば、均一な線量とは、体腔の内表面に合致した等線量輪郭を有するX線分布を創生することを意味する。
従来技術の方法のこれらの欠点の幾つかは、米国特許第5,153,900号に記載されているような超小型低電力X線源を用いることによって克服することができる。このX線源は、X線源の軸線に沿って延長する細長管を含み、一端に電子ビーム発生器を有している。電子ビーム発生器は、電子ビームをX線源の軸線に沿って細長管の他端へ差し向け、そこでビームは、ビームに感応してX線を発生する目標に入射される。
このX線源は、患者の身体内に治療すべき組織に対して直近の部位に挿入することができ、そこでX線源を付勢して内部からX線を発生させることができ、従って、目標組織に近接した地点からX線を発生させることができる。体腔内張組織を治療するためにそのようなX線源を用いた場合、X線を目標組織に到達させるまでに患者の骨体、皮膚及びその他の組織を透過させる必要がない。
体腔の内表面に放射線を送るための1つの有用な装置は、上記米国特許第5,153,900号に記載されたタイプの超小型低電力X線源と、膨脹自在のバルーンを組み合わせて用いる装置である。「体腔の内表面に所定のX線束を印加するためのX線装置」と題する米国特許願第08/273,645号にそのような組み合わせが記載されている。この装置は、遠位先端にバルーンを取り付けた案内管(又はバルーン管)を使用し、バルーンによって体腔を所望の既知の形状例えば球形状に伸張させる。次いで、X線源をバルーン管内を通して前進させ、X線発生先端を所定の部位、例えば膨脹した(膨らまされた)バルーンの中心に位置づけし、付勢する。例えば膀胱のような可撓性の囲い壁を有する体腔のライニング(内張)に均一な線量を印加する場合は、膨脹されたとき実質的に球形になるバルーンを体腔内に位置づけして膨脹させ、囲い壁、従ってライニングを押し広げて球形状にする。次いで、実質的に全方向性性のX線源をバルーンの中心に位置づけし、付勢する。この構成では、膨脹したバルーン内から発出されたX線は、体腔の内表面に実質的に均一な線量を設定する。
この方法の1つの重要な側面は、X線源を体腔内の所定の位置に位置づけすることができることである。バルーンを膨脹させると、体腔を既知の形状に伸張させることができるが、体腔の近傍の内圧がバルーン−体腔構造体をバルーン管に対して変異させる(ずらせる)ことがあり、その結果、バルーンの軸線とX線源の軸線との間に不整列を起こすことになる。X線源を正確に位置づけすることができなければ、体腔の表面に均一な線量を送ることが困難になる。
X線プローブとバルーンの別の組み合わせ構成が、「体腔の内表面に所定のX線束を印加するためのX線装置」と題する米国特許願第08/273,963号に記載されている。この組み合わせでは、バルーンの両端がバルーン管の延長部に恒久的に取り付けられており、バルーンが膨脹されたときバルーン管の延長部がバルーンの直径に沿って延長するようになされている。この構成では作動において、バルーン管と未膨脹バルーンを身体に挿入して、まず、未膨脹バルーンを体腔内に位置づけして膨脹させる。バルーン管とその延長部は、バルーン管とバルーンとの整列関係を維持する。次いで、X線プローブをのバルーン管内に挿入し、そのX線発生先端をバルーンの直径に沿って所定位置に位置づけし、体腔内の既知の部位からX線を発生させることができる。
この構成の1つの欠点は、すぼめられたバルーンをバルーン管の周りに巻き付けて収納した状態では比較的直径が大きい構造体となるので、身体内の通路を通してのだいしれが困難になる。このことは、バルーン−バルーン管構造体を例えば膀胱のX線治療のために尿道等の比較的細い通路を通して挿入する場合に重要な要素となる。更に、この構成では、バルーン管は、通常、X線を部分的にしか透過させないので、特定輪郭の線量を目標組織に送るの能力を阻害する。
又、上述した両特許願の構成では、プローブの放射先端を体腔の壁の局部的病変への照射を可能にするような態様に体腔壁に近接して配置することができない。
発明の開示
従って、本発明の目的は、体腔内張組織に放射線の特定輪郭の線量を照射するための改良された方法及び装置を提供することである。
本発明の他の目的は、体腔内張組織に放射線の均一な又はその他の所望の線量を照射するための、超小型低電力X線源とバルーンを備えた装置を提供することである。
本発明の上記及びその他の目的並びに特徴、及びそれらを達成する態様は、以下に添付図を参照して述べる本発明の実施形態の説明から一層明かになろう。
本発明の上記及びその他の目的は、本発明の一側面においては、体腔を所定の形状に伸張させるためのバルーン−管組立体(バルーンと−管の組立体)を設けることによって達成される。このバルーン−管組立体は、案内カニューレと、バルーン管と、バルーンから成る。カニューレは、比較的剛性であり、近位端と遠位端を有し、カニューレ軸線に沿って延長している。バルーン管は、近位端と遠位端を有し、中心軸線に沿って延長している。バルーン管は、カニューレの軸線とバルーン管の中心軸線とが実質的に同軸となるようにカニューレ内に滑り嵌合する形状とされた外輪郭を有する。バルーン管の遠位端に膨脹自在の実質的に非弾性のバルーンが取り付けられる。バルーン管の内部チャンネルは、バルーンの膨脹及び収縮をバルーン管の近位端から制御することができるようにバルーンの内部に連接し連結されている。バルーンは、膨脹されると、バルーン管とバルーンの連接部からバルーンの直径を横切って延長するバルーンの取付軸線即ちバルーンの軸線に沿って延長する内部領域の周りを囲む所定の表面輪郭を画定する。バルーンの軸線は、バルーン管の遠位端の近くでバルーン管の中心軸線と交差する。
作動において、カニューレを身体内の通路、例えば尿道を通して挿入し、カニューレの遠位端を体腔、例えば膀胱の近くに位置づけし、カニューレの近位端を身体の外部に残しておく。次いで、バルーン管とバルーンを、バルーンを収縮させた(すぼませた)状態で、カニューレを通して挿入し、バルーンをカニューレの遠位端を越えたところで体腔内に位置づけする。次いで、バルーンを膨脹させ、それによって体腔を所定の形状に伸張させる。バルーン管をカニューレに挿入したとき、バルーン管の中心軸線とカニューレの軸線とは、通常、同軸である。
バルーンの軸線とバルーン管の中心軸線とは交差しているが、両者は、バルーンを膨脹させた直後では、通常は、軸線方向に整列していない。バルーンは実質的に非弾性であるが、バルーン管とバルーンの取付部におけるバルーンの素材は、多少可撓性であり、バルーンの軸線とバルーン管との向きを容易に変更することができる。中心軸線(バルーン管の軸線)とバルーンの軸線との間の角度は、カニューレをバルーンの軸線とバルーン管の中心軸線との交差点を中心として回転させることによって調節することができ、それによって、中心軸線とカニューレの軸線を所望の角度的整列状態に調節することができる。
本発明の一実施形態のバルーン−管組立体は、更に、バルーンの軸線とカニューレの軸線との間の角度を選択的に調節するためにカニューレの近位端から操作することができる整列機構を備えている。バルーンの軸線とカニューレの軸線との間の角度は、0°から90°の範囲で調節することができることが好ましい。
上記整列機構は、バルーンの内部から検出可能な(例えば光学的に検出可能な)基準マーク又は領域を有するものとすることができる。この基準マークは、バルーンの軸線とバルーン管の中心軸線との交差点に対置させて、バルーンとバルーン軸線との交差点に配置することができ、バルーンの内面に配置してもよく、あるいは、バルーンが透明又は半透明である場合は、バルーンの外面に配置してもよい。カニューレの軸線に対する基準マークの位置は、バルーンの内部から決定することができるので、使用者は、カニューレの軸線に対する基準マークの位置を観察することができ、従って、カニューレの軸線に対するバルーンの軸線の角度的向きを知ることができる。
一実施形態においては、基準マークは、所定のスペクトル範囲内で入射光に応答して蛍光を発するものとすることができる。その場合、そのスペクトル範囲の光をフィルタを通してバルーンの内部へ差し向けることができる。操作者は、バルーンの内部を基準マークの蛍光に対応する波長の光で出力フィルタを介してバルーンの内部をモニタしながら膨脹したバルーンの軸線に対してカニューレの軸線を操作し、基準マークからの蛍光光線を検出し、カニューレの軸線がバルーンの軸線に整列(合致)したことを確認する。
本発明のバルーン−管組立体は、又、バルーンの内部領域内の圧力を制御するためにバルーン管の近位端の近傍に配置された膨脹用組立体を含むものとすることもできる。この膨脹用組立体は、圧力源とバルーン管の内部チャンネルとの間に延長するガス流路を提供することができる。
本発明は、その別の側面によれば、X線を体腔の内表面に印加するためのキットを提供する。このキットは、上述したバルーン−管組立体と協同するX線源を含み、X線源は、細長い管状部材のエクス線目標端に又はその近傍に配置されたX線発生器を有する。
このX線発生器は、全方向性X線発生器であってよい。エクス線目標端には、又、X線発生器によって発出されたX線の等線量輪郭の空間的分布を制御するためのシールド(遮蔽部材)を設けることができる。このシールドは、選択されたX線伝送空間の輪郭によって特徴づけすることができる。
バルーンは、膨脹時に球形となるものとすることができるが、照射すべき特定の体腔にとって望ましい場合は円筒形又はその他の形状を有するバルーンを用いることができる。本発明のいろいろなな実施形態において、対称形でも、全くの非対称形でも用いることができる。そのような場合、体腔壁に予め規定された線量の放射線を照射するために、「特定形状の放射線パターンを有するX線源」と題する米国特許願第08/184,271号に記載されているように、X線源にマスクをしてもよく、又、米国特許第5,153,900号に記載されているように、放射線への被爆中X線源をカニューレ軸線に沿って並進させることもできる。
【図面の簡単な説明】
図1は、体腔の内表面に放射線治療を施すためのバルーン管とバルーンを含む本発明の装置の断面図であり、バルーンが膨脹状態にあるところを示す。
図2は、図1と同様の図であるが、バルーンが収縮された状態にあるところを示す。
図3は、本発明による超小型X線プローブの透視図である。
図4は、超小型X線プローブと、バルーン管と、バルーンと、案内カニューレを含む本発明のキットの断面図である。
図5A及び5Bは、X線プローブを除き、V字形支持ガイドを含む図4に示されたキットのそれぞれ側面図と端面図である。
図6は、図5A及び5Bに示されたキットの側面図であり、バルーン管をバルーン内に挿入したところを示す。
図7は、本発明による装置の側面図であり、バルーンを体腔内で膨脹させ、内視鏡をバルーン管を通してバルーン内へ挿入したところを示す。
図8A及び8Bは、図7に示されたキットのそれぞれ側面図と端面図であり、更に、V字形ガイドを支持し、カニューレをバルーン管の軸線に整列させるための空間的移動を可能にするための支持フレームを示す。
図9は、図8の装置の側面図であり、バルーン取付軸線とバルーン管軸線を内視鏡で観察しながら互いに整列させ、次いで、X線プローブをバルーン内へ挿入したところを示す。
図10は、膀胱内の局部腫瘍を治療するのに有用な本発明の装置の断面図である。
図11は、図10と同様な図であるが、案内管の遠位端に直接対向していない局部腫瘍を治療するのに使用されている装置を示す。
図12は、図10と同様な図であるが、尿道と膀胱の交差点に比較的近い部位にある局部腫瘍を治療するのに使用されている装置を示す。
図13は、図10と同様な図であるが、尿道と膀胱の交差点に図12に示された腫瘍より更に近い部位にある局部腫瘍を治療するのに使用されている装置を示す。
発明を実施するための最良の形態
全ての図を通して同様な部材は同じ参照番号で示されている。
図1及び2は、体腔の組織内張(ライニング即ち内表面)に放射線治療を施すのに有用な本発明の放射線治療装置(以下、単に「装置」とも称する)10を示す。装置10は、遠位端(操作者からみて遠い側の端部)16と近位端(操作者からみて近い側の端部)20を有するバルーン管14と、遠位端16に取り付けられた非弾性の球形バルーン12を有する。バルーン管14は、中空であり、バルーン管軸線30に沿って延長した内部チャンネル22を画定する。内部チャンネル22は、バルーン12の膨脹及び収縮をバルーン管14の近位端20から制御することができるように、バルーン12の内部に連結されている。図1は、バルーン12が膨脹状態にあるところを示し、図2は、バルーン12が収縮状態にあるところを示す。バルーン12は、バルーン管軸線30と同軸に延長するバルーン軸線13の周りに収縮される。
バルーン12は、膨脹されると、バルーン直径13を規定する。バルーン直径13の近位端は、バルーン管14の遠位端16の中心に位置し、バルーン直径13の遠位端は、バルーン管14の近位端とは反対側に位置する。バルーン直径13は、バルーン軸線又はバルーン取付軸線とも称する。通常、膨脹された直後は、バルーン直径(バルーン軸線)13は、バルーン管14の軸線30(制御軸線とも称する)30に整列していない。
バルーン12には、その軸線13の遠位端に基準(又は起点)マーク又は基準領域18を設けることが好ましい。基準マーク18は、後述するように、バルーン管軸線30と膨脹したバルーンの軸線13とを整列させるのを容易にするために膨脹したバルーンの内部から観察することができるようにする。従って、基準マーク18は、図1に示されるようにバルーン軸線13がバルーンの表面に交差する部位に設けることが好ましい。変型実施形態として、基準マーク18は、バルーン12の軸線13の遠位端を中心とする円上に対称的なパターンとして配置された複数のマークを有するものとしてもよい。基準マーク18は、バルーン12の内面又は外面のどちらに設けてもよい。
バルーン12は、使用において患者の体腔内張組織に接触させるので、生物適合性材料で形成することが好ましい。図示の実施形態においては、バルーン12は、非弾性である。即ち、バルーン12は、膨らまされる(ガス圧で加圧される)と、所定の形状にまで膨脹するが、それ以上加圧されてもバルーンの形状は変化せず、バルーンの内部圧が増大するだけであり、従って、バルーンの剛性が高くなるだけである。バルーン12は、又、バルーンの内部から患者の体腔壁の表面や外面の基準マーク18をみることができるように、透明にすることが好ましい。
バルーン管14は、尿道等の体内の通路内へ挿入し易いように寸法定めされたカニューレ内へ挿入することができるように寸法を定められている。バルーン12は、図2に示されるように収縮された状態では、カニューレの内径より大きくない直径、より好ましくはバルーン管14の外径より大きくない直径を有する領域内に収納することができるように、寸法定めすることが好ましい。
本発明の装置は、更に、電子ビーム(e−ビーム)により付勢されるX線源を備えたものとすることができる。このX線源は、例えば約10kV〜90kVの範囲の比較的低いエネルギーで、約1nA〜1mAの範囲の比較的低い電子ビーム流で作動するものとすることができる。そのようなX線源は、上述した米国特許第5,153,900号に詳述されている。
図3は、そのようなX線源110を示す。X線源110は、ハウジング112と、ハウジング112から延長した基準軸線116に沿って延長し、その遠位端にX線目標目標組立体126を有する細長い円筒形X線プローブ114を備えている。ハウジング112内には、電源112Aが収容されている。X線プローブ114は、中空管であり、その近位端に電子ビーム発生器(陰極)122を有し、それに接続された高圧電源112Aを有する。陰極122は、通常それとほぼ同じ電位の環状の焦点合わせ電極123に近接して配置されている。中空管状X線プローブ114、陰極122、グリッド、及び陽極の穴は、いずれも、軸線116に沿って延長している。それらに関連した制御器が、それらの素子のうちの最大のものを制御してe−ビームを発生させ、そのe−ビームを軸線116に沿ってX線目標組立体126へ差し向ける。X線目標組立体126は、この入射e−ビームに応答してX線を発生する。いろいろな実施形態において、X線の空間的分布を制御するために、X線プローブ114の特定部分を選択的にシールドすることが好ましい。更に、X線プローブ114は、外部の磁界がe−ビームをX線目標からそらせるのを防止するために電磁的にシールドすることが好ましい。
図4は、体腔の組織内張にX線を送るための本発明のキット210を示す。キット210は、バルーン12と、バルーン管14と、X線プローブ114(ハウジング112は図示されていない)と、細長管状カニューレ214を含む。カニューレ214は、カニューレ軸線230を画定し、バルーン管軸線30をカニューレ軸線230と実質的に同軸にするためにバルーン12を収縮させた状態でバルーン管14とバルーン12をカニューレ214の内部チャンネル222内で摺動自在に位置ぎめすることができるように、バルーン管14の外径より僅かに大きい内径を有する。カニューレ214の壁には、流体冷却剤を通流させるための内部チャンネルを形成することが好ましい。又、カニューレ214の壁には、膀胱からの尿の通流を可能にするとともに、(バルーン12の膨脹を容易にするために膀胱を膨脹させることができるように)膀胱へのガスの注入を可能にするための内部チャンネルを形成することが好ましい。
カニューレ214の近位端220は、冷却カニューレ水及び尿マニホールド223に一体的に取り付けられている。マニホールド223は、後述するようにカニューレ214を整列するのに有用なドッキングクランプ又はブロック224によって支持されている。マニホールド223は、又、膀胱を膨脹させるためにガス(好ましくはCO2)をカニューレ214の尿チャンネルを通して導入するのを可能にする。バルーンの膨脹は、後述するようにガス入り口64を通して行われる。
好ましい実施形態では、カニューレ214は、外科用スチール又はその他の生物適合性材料で形成される。使用において、カニューレ214は、尿道又は外科的に造作された通路等の体内通路に挿入する。カニューレ214は、比較的剛性であり、バルーン管14は、比較的可撓性とすることができ、例えば軽量の薄肉プラスチックで形成することができる。
図4には、圧力ロックモジュール50内に一体的に取り付けられたバルーン管14の近位端20が示されている。圧力ロックモジュール50は、バルーン内へのガス圧の導入を可能にするとともに、後に、バルーン内の圧力を喪失することなくバルーン内へ内視鏡又はX線プローブ114を挿入することを可能にする。圧力ロックモジュール50は、バルーン管14の近位端20から該モジュールの一端60まで延長した内部チャンネル52を画定する。圧力ロックモジュール50の内部チャンネル52は、バルーン管14の内部チャンネル22(図1参照)に同軸に接続される。内部チャンネル52は、それに挿入されたX線プローブ114を摺動自在に位置づけすることができるように寸法定めされている。
バルーン管14は、クランプ233を介して圧力ロックモジュール50に取り付けられている。図4に示されるように、バルーン管14は、その遠位端16がカニューレ214の遠位端216を越えて突出するようにカニューレ214内に挿入される。この状態では、バルーン12は、カニューレ214によって拘束されることなく自由に膨脹することができる。更に、図4に示されるように、X線プローブ114は、そのX線目標126が膨脹した球形バルーン12内の中心に位置するようにバルーン管14に挿入される。
圧力ロックモジュール50は、X線プローブ114がチャンネル52内に挿入されたとき加圧ガスが膨脹した球形バルーン12から逃出するのを防止するためにプローブ114に対して気密シールを設定するための密封O−リング62を有する。O−リング62は、ゴム又は気密シールを設定するのに適するその他の材料で形成することが好ましい。圧力ロックモジュール50には、密封O−リング62の他に、プローブ114に対して気密シールを設定するための追加の密封O−リングを該モジュール内の適所に慣用の態様で配置することができる。
圧力ロックモジュール50のガス入り口即ち圧力ポート64は、圧力ガスのタンク又はバルーン12の膨脹及び収縮を制御するためのポンプ(図示せず)に接続することができる。圧力ロックモジュール50は、更に、X線プローブ114又は内視鏡がO−リング62内に挿入されていないとき、チャンネル52を密封しそれによってバルーン12内の圧力を維持するためのゲート弁66及びO−リング68を有する。ゲート弁66(図では開放位置にあるところが示されている)は、圧力ロックモジュール50内に摺動自在に取り付けられている。ゲート弁66は、開放位置にあるときは、チャンネル52を塞がないから、プローブ114をバルーン管14内へ挿入することができる。プローブ114がバルーン管14から引き抜かれたならば、ゲート弁66を下方へ摺動させることができ、それによってゲート弁66は、O−リング68と協同して気密シールを設定し、ガスがバルーン12の内部と圧力ロックモジュール50の端部60の間で流れるのを防止する。
以上の説明から分かるように、圧力ロックモジュール50は、X線プローブ114又は内視鏡をバルーン12内へ導入するとともにバルーン12の膨脹及び収縮を制御するための幾つかの方法を提供する。例えば、バルーン12が最初収縮されているときは、ゲート弁66をその閉鎖位置へ下方へ摺動させ、ガスポンプ(図示せず)により圧力ポート64を通してバルーン12内へガスを圧入し、バルーンを所望の圧力にまで膨脹させる。ゲート弁66は、O−リング68と協同してガスがモジュール50の端部60のを通って逃出するのを防止する。X線プローブ114又はそれに類するその他の器具がチャンネル内に挿入され、プローブのX線目標端126がO−リング68を通り抜けたならば、ゲート弁66を図4に示される開放位置へ後退させることができる。その場合、O−リング68とプローブ114によって設定されるシールが、ガスがバルーンから逃出するのを防止する。
次いで、X線プローブ114を挿入し、そのX線目標端126を図4に示されるように膨脹したバルーン12内の所望位置に位置づけする。このようにプローブ114をバルーン12内に挿入すると、プローブ114がバルーン管14のチャンネル22内にあったガスの一部をバルーン12内へ押し込むのでバルーン12内の圧力が僅かに増大する。バルーン12内の圧力のこの僅かな増大は、通常、無視しうる程度のものであり、キット210の作動を妨害することはないが、プローブ114がバルーン12内へ挿入される間、バルーン12内の圧力を一定に維持するためにポート64に圧力制御弁(図示せず)を接続しておくことが望ましい場合もある。
以下に、膀胱に放射線治療を施す場合に関連してキット210の作動を説明する。他の体腔の放射線治療も同様の態様で実施することができることは、当業者には明らかであろう。図5A及び5Bを参照して説明すると、まず、カニューレ214を患者の尿道に挿入し、その遠位端216を尿道と膀胱300の交差点近くに位置づけする。カニューレ214の近位端220は、を患者の体外に残しておく。患者の身体壁は、図5Aに符号302で概略的に示されている。図5Aに示されるように、膀胱300は、最初は不規則な形状を有している。
好ましい実施形態では、キット210は、以下に述べるように整列用のV字形ガイド410を備えている。V字形ガイド410は、軸線430に沿って延長するV溝412を画定する支持表面を有する。上述したドッキングクランプ224は、V字形ガイド410の一端に固定することができ、マニホールド223をドッキングクランプ224にクランプすることができる。マニホールド223がドッキングクランプ224にクランプされると、カニューレ214のカニューレ軸線230がV字形ガイド410の軸線430に平行になる。
カニューレ214を患者の尿道に挿入し、その遠位端216を尿道と膀胱300の交差点近くに位置づけしたならば、マニホールド223をドッキングクランプ224にクランプすることによって、V字形ガイド410とカニューレ214を整列させる。次ぎに、圧力ロックモジュール50を図5Aに示されるようにV溝412上に位置づけする。圧力ロックモジュール50がV溝412上に位置づけされると、バルーン管14のバルーン管軸線30がカニューレ軸線230に実質的に同軸になる。最初に、バルーン12を収縮させて中心軸線即ちバルーン管軸線30に沿って延長させ、バルーンの外径がバルーン管14の外径より大きくならないように畳まれた状態とする(図2参照)。次いで、圧力ロックモジュール50をV溝412に沿ってドッキングクランプ224の方に向かって前進させ、収縮状態のバルーン12とバルーン管14をカニューレ214内を通して挿入する。これらの部材(バルーン、バルーン管及びカニューレ)は、圧力ロックモジュール50がドッキングクランプ224に当接したとき、バルーン管14の遠位端16がカニューレ214の遠位端216を僅かに越えて突出し、バルーン12が膀胱300内に突入するように寸法定めすることが好ましい。
図6は、圧力ロックモジュール50がドッキングクランプ224に当接し、バルーン12が膨脹されて膀胱300を均一な球形状に伸張させたところを示す。多くの場合、バルーン12を膨脹させる際に膀胱300に及ぼされる応力を最少限にするように、バルーン12を膨脹させる前に(カニューレ214の尿チャンネルを通して送るガス流によって)膀胱300を膨脹させておくことが望ましい。図6に示されるようにバルーン12を膨脹させると、バルーン12は、患者の身体からの内圧によりカニューレ214に対して変位され、バルーンの軸線13がカニューレ/バルーン管軸線30,230に対して斜めにずれる。この不整列(ずれ)は、バルーン12が非弾性又は非伸張性であったとしても、バルーン12とバルーン管(案内管)14との連結部が可撓性であることにより起こる。カニューレ214及びバルーン管14の結果として、X線プローブ114をそのX線目標端126がバルーン12の中心に位置するように案内管14を通して挿入するのが困難になる。
図7は、バルーン12内に挿入された内視鏡500を示す。バルーンの軸線13とカニューレ/バルーン管軸線30,230との不整列は、V字形ガイド410をカニューレ214及びバルーン管14と一緒にバルーン管14の遠位端16(先に、膀胱の頸部、即ち、尿道と膀胱の交差点に近接した位置に位置づけられている)を中心として回転させることによって修正することができる。(尿道と膀胱の交差点は、カニューレ214及びバルーン管14を回転させるのに解剖学的に最も望ましい部位である。)軸線13と30,230との整列関係は、基準マーク18を観察するための内視鏡又はその他の光学的観察器具を用いることによって確認することができる。
視界において周知のように、内視鏡は、通常、細長い円筒形のケーシングによって整列状態に保持された光ファイバ又はレンズで構成されている。内視鏡500の外径は、内視鏡500が圧力ロックモジュール50に対して気密シールを設定するようにX線プローブ114の外径と同等になるように選定することが好ましい。従って、内視鏡500をバルーン管14に挿入することが、バルーン12からの圧力喪失の原因となることはない。内視鏡500は、図7では円筒形の内視鏡ホルダー502に固定されたものとして示されている。内視鏡ホルダー502は、V溝412上に載せたとき、内視鏡500の軸線がバルーン管14の軸線30と同軸となる(図4参照)ように寸法定めされている。それによって、内視鏡500は、内視鏡ホルダー502をV溝412に沿って圧力ロックモジュール50に向かって前進させるだけでバルーン管14内に挿入することができる。内視鏡500によって観察されたバルーン12の内部を表示するためにCCDカメラ504がホルダー502に付設されている。バルーンの軸線13とバルーン管軸線30との整列は、内視鏡500の十字線を基準マーク18に整列させることによって得られる。
バルーンの軸線13とバルーン管軸線30との整列が得られたならば、その整列関係を保持するためにV字形ガイド410をその適正位置にロックしておくすることが好ましい。この目的のために、キット210は、図8A−Bに示されるようにV字形ガイド410を支持するための多軸線支持装置600を含むものとすることが好ましい。図8A及び8Bは、それぞれ多軸線支持装置600の側面図と正面図である。多軸線支持装置600は、バルーン管14の遠位端を空間内に固定した状態に保持したままでV字形ガイド410を任意の角度に支持することができるように少くとも5方向の運動自由度(x,y,z,θ(極座標角)及びφ(方位角))を有することが好ましい。図8Aは、圧力ロックモジュール50と内視鏡ホルダー502がV字形ガイド410上に載置され、そのV字形ガイド410が多軸線支持装置600によって支持されている状態を示す。V字形ガイド410は、軸線13と30がまだ整列されていない状態で位置づけされている。軸線13と30が整列されたならば、V字形ガイド410と多軸線支持装置600の位置を固定即ちロックすることが好ましく、それによって、医師は、内視鏡500を引き抜き、次いで、上記整列関係を乱すおそれなしにX線プローブ114を挿入することができる。
内視鏡500の抜き取り及びX線プローブ114の挿入は、上述したようにゲート弁66を用いることによってバルーン12から圧力を逃がすことなく行われる(バルーン12から圧力が失われ、バルーン12を再膨脹させると、上記整列関係を乱すおそれがある)。詳述すれば、内視鏡500の引き抜きは、内視鏡500が圧力ロックモジュール50に対する気密シールを維持するように、ホルダー502を後退させて内視鏡500の遠位先端をゲート弁66を僅かに通り過ぎ、O−リング62の前方にまで後退させることによって行う。次いで、ゲート弁66をその閉鎖位置(図6に示される位置)へ移動させ、内視鏡500を圧力ロックモジュール50から完全に引き抜く。次いで、X線プローブ114を圧力ロックモジュール50内に挿入し、プローブ114が圧力ロックモジュール50に対して気密シールを設定するようにプローブの先端のX線目標126をO−リング68の前方に突出させる。次いで、ゲート弁66をその開放位置へ移動させ、X線プローブ114をバルーン12内へ挿入する。
図9は、X線プローブ114をバルーン12内に挿入し、その先端のX線目標126を膨脹したバルーン12の中心に位置させた(心合)ところを示す。プローブ114のハウジング112は、それをV溝412上に座置させたとき、単に該ハウジングV溝412に沿って圧力ロックモジュール50に向けて前進させることによりプローブ114をバルーン12内に挿入することができるように構成されている。更に、ハウジング112は、それを圧力ロックモジュール50に当接させたときプローブ114のX線目標126が膨脹状態のバルーン12内に心合されるように寸法定めしておくことが好ましい。
プローブ114のX線目標126が膨脹状態のバルーン12内に心合されたならば、X線源110を作動させてe−ビームをX線目標126に入射させる。それによって、X線目標126は、X線を発生する。X線目標126は、X線の点源として機能するので、球形状の等線量輪郭を有するX線界を創生する。従って、均一な線量のX線が膀胱300の内張(ライニング)組織に照射される。
治療終了後、先に述べたようにしてプローブ114を抜き取りバルーン12を収縮させる。次いで、収縮したバルーン12、案内管14及びカニューレ214を身体から抜き取る。
叙上のように、キット210は、均一な線量のX線を体腔の内張組織に照射することができる。X線は、患者の体腔内から(体腔内に挿入されたX線プローブから)発出されるので、治療のための目標局部に到達する前に患者の骨体や皮膚やその他の組織を透過する必要がない。従って、キット210は、非目標組織をほとんど照射することなく、均一な線量のX線を目標組織に照射することができる。更に、X線を患者の目標局部に到達さる前に非目標組織を透過させる必要がないので、従来技術に比べて比較的低エネルギーのX線を用いることができる。
本発明の装置は、上述したように体腔の内張組織に均一な線量のX線を照射することに加えて、腫瘍又はその他の局部的病変を治療するのに有用な特定輪郭の線量を照射するのにも用いるができる。図10は、腫瘍310を治療するための装置を示す。この実施形態では、通常のX線点源又は全方向性源として機能するX線プローブ114の通常のプローブチップ(X線目標126)に代えて、特定輪郭の空間的分布を有するX線界を創生するプローブチップ(先端)(即ち、X線目標126)146を用いる。プローブチップ146は、一般に、通常のプローブチップに可変厚さのX線シールド(斯界において「シャドウマスク」とも称されている)を被せることによって得られる。そのようなX線シールドの構造は、上述した「特定形状の放射線パターンを有するX線源」と題する米国特許願第08/184,271号に詳しく記載されている。
プローブチップ146は、腫瘍310に近接した部位でバルーン12にほぼ接触するように位置づけすることが好ましい。次いで、X線プローブ114を作動させてX線を発生させる。図10に示されるように、プローブチップ146は、腫瘍310を効果的に照射し、しかも、X線に被爆される周辺の健康な組織を最少限にするように線148と150によって示される境界内に収められたX線界を創生する。
バルーン管14とバルーン12を整列させるための上述した方法は、腫瘍310を治療する場合にも有用である。例えば、バルーン12を膨脹させた後、内視鏡を挿入して腫瘍310の位置を特定することができる。バルーン管14の軸線30と腫瘍310との整列が得られたならば、バルーン12を内視鏡を引き抜いてX線プローブ114を、そのプローブチップ即ちX線目標146がバルーン12の内表面にほぼ接触するまで挿入する。
図10は、バルーン管14の遠位端16に真直ぐに対向した部位の腫瘍310を治療する場合を示すが、図11〜13に示されるように、この装置は、膀胱のいろいろなな異なる部位にある腫瘍を治療するのにも有用である。図11は、膀胱のドーム上に位置するが、膀胱の頂点からはずれた位置にある腫瘍315を治療する場合を示す。この場合、プローブチップ146を腫瘍315に近接して位置づけするには、バルーン管14を、その軸線30がバルーン12の軸線13と同軸にならないように腫瘍315に整列させる。バルーン管14のこの整列は、先に述べたように内視鏡を用いてバルーン管軸線30を腫瘍315に整列させることによって得られる。軸線13と30とは製造上の誤差により不整列になる場合があるので、バルーン12が患者の身体からの反力によって一方の側に片寄せられるか、あるいは、プローブチップ146を体腔の壁にある腫瘍に近接して位置づけするために意図的にカニューレ214をバルーン管軸線30に対して不整列にすることがある。これらの2つの場合には、図11に示されるようにバルーン12にしわ28が生じる。バルーン12の素材は実質的に非弾性であるから、軸線13と30との不整列を吸収するために伸張することはない。バルーン管14を腫瘍315に整列させた後、X線プローブ114を、そのプローブチップ即ちX線目標146が腫瘍315に近接した部位でバルーン12の内表面にほぼ接触するまで挿入する。やはり、この実施形態でも、プローブチップ146は、それから発射されるX線が線148と150によって示される境界内に収められるように適正にマスクされている。
図12は、図11に示された腫瘍315より更に尿道と膀胱の交差点に近い位置にある腫瘍320を治療する場合を示す。腫瘍320の治療は、先に述べたようにしてバルーン管14の軸線30を腫瘍320に整列させることによって達成される。図示の好ましい実施形態では、バルーン12とバルーン管14の連結部は、バルーンの軸線13とバルーン管の軸線30との角度を0°から90°の範囲で調節し得るように両者を整列させることを可能にする。バルーン管14を腫瘍320に整列させた後、X線プローブ114を、そのプローブチップ即ちX線目標146が腫瘍320に近接した部位でバルーン12の内表面にほぼ接触するまで挿入する。やはり、この実施形態でも、プローブチップ146は、それから発射されるX線が線148と150によって示される境界内に収められるように適正にマスクされている。
図13は、図12に示された腫瘍320より更に尿道と膀胱の交差点に近い位置にある腫瘍330を治療する場合を示す。腫瘍330は、それにバルーン管14の軸線30を整列させることができないほど尿道と膀胱の交差点に接近している。この場合、腫瘍330の治療は、プローブチップ146を腫瘍330に可能な限り近接した位置に位置づけすることによって達成される。プローブチップ146を腫瘍330の治療に最適な位置に位置づけする1つの方法は、内視鏡を用いて腫瘍330の位置を確認し、内視鏡を可能な限り腫瘍330に近づけた時点で内視鏡がバルーン12内に挿入された長さを測定する方法である。後にX線プローブ114を挿入するとき、X線プローブ114の長さは既知であるから、プローブチップ146を内視鏡があったのと同じ位置に位置づけすればよい。やはり、この実施形態でも、プローブチップ146は、それから発射されるX線が線148と150によって示される境界内に収められるように適正にマスクされている。当該技術者には明らかなように、放射線強度は距離に応じて1/R2だけ減小するので、腫瘍330の治療時間は、プローブチップ146と腫瘍330の間の距離を補償するために長くなる。別法として、X線プローブ114のパワー増大すれば、治療時間を一定にすることができる。
以上、本発明を実施形態に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。例えば、本発明は、膀胱治療のための球形バルーンに適用する場合に関連して説明されたが、膀胱以外の他の体腔の治療のためには他の形状のバルーンが有用である。例えば、結腸の治療には、円筒形のバルーンが有用な場合がある。
Claims (10)
- 体腔を所定の形状に伸長させるためのバルーン−管組立体であって、
A.中心軸線に沿って延長し近位端と遠位端を有し、該中心軸線に沿って内部チャネルを画定する管と、
B.該管の遠位端の近傍に取り付けられて該管から延長しており、該管の中心軸線と該管の遠位端の近傍で交差するバルーン軸線を有し、膨脹されたとき、該管の前記内部チャネルに連接し、該バルーン軸線に沿って延長する内部領域を中心とする所定の表面輪郭を画定する膨張自在の実質的に非弾性のバルーンと、
C.前記バルーン軸線と前記管の中心軸線とを所定の角度関係に選択的に整列させるための、前記管の遠位端から操作可能な整列手段であって、前記バルーン上に設けられた基準領域を備えており、前記中心軸線に対する該基準領域の位置が該バルーンの前記内部領域から確認可能である整列手段を備えるバルーン−管組立体。 - 前記基準領域は、前記バルーンの前記内部領域内にあり、該基準領域は、所定のスペクトル範囲の入射光に応答して蛍光を発することを特徴とする請求の範囲第1項に記載のバルーン−管組立体。
- 前記バルーンの前記内部領域内の圧力を制御するための、前記管の遠位端の近傍に配置された膨脹手段を含むことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のバルーン−管組立体。
- 前記管は、内壁と外壁を有し、該内壁は、前記内部チャネルの1つの境界を画定し、該管は、該内壁と外壁の間に該外壁に設けられた流体入口から該外壁に設けられた流体出口にまで延長した冷却用チャンネルを含むことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のバルーン−管組立体。
- 体腔の内表面にX線を照射するためのキットであって、
A.i.カニューレ軸線に沿って延長し近位端と遠位端を有し、該カニューレ軸線に沿って内部チャネルを画定する案内カニューレと、
ii.中心軸線に沿って延長し近位端と遠位端を有し、該中心軸線に沿って内部チャネルを画定し、前記案内カニューレの内部チャネル内に挿入自在のバルーン管と、
iii.該バルーン管の遠位端の近傍に取り付けられて該バルーン管から延長しており、該バルーン管の中心軸線と該バルーン管の遠位端の近傍で交差するバルーン軸線を有し、膨脹されたとき、該バルーン管の前記内部チャネルに連接し、該バルーン軸線に沿って延長する内部領域を中心とする所定の表面輪郭を画定する膨張自在の実質的に非弾性のバルーンとを含むX線源ガイド組立体と、
B.エクス線目標端を有し、該エクス線目標端を膨脹された前記バルーン内に位置づけすることができるように前記内部チャネル内に摺動自在に位置づけすることができる細長管状部材と、該細長管状部材の該エクス線目標端に又はその近くに配設されたエクス線発生器を含み、バルーン管と協同するエクス線源を備えるキット。 - 前記バルーン軸線と前記バルーン管の中心軸線とを所定の角度関係に選択的に整列させるための整列手段を含むことを特徴とする請求の範囲第5項に記載のキット。
- 前記バルーンの前記内部領域内の圧力を制御するための、前記バルーン管の遠位端の近傍に配置された膨張手段を含むことを特徴とする請求の範囲第5項に記載のキット。
- 前記バルーン管は、内壁と外壁を有し、該内壁は、前記内部チャネルの1つの境界を画定し、該バルーン管は、該内壁と外壁の間に該外壁に設けられた流体入口から該外壁に設けられた流体出口にまで延長した冷却用チャンネルを含むことを特徴とする請求の範囲第5項に記載のキット。
- 前記エクス線目標端は、前記エクス線発生器によって発出された前記エクス線の等線量輪郭の空間的分布を制御するためのシールドを含むことを特徴とする請求の範囲第5項に記載のキット。
- 前記シールドは、選択されたX線伝送空間の輪郭によって特徴づけられたシールドカバーを含み、該シールドカバーは、前記エクス線発生器に近接して配置されていることを特徴とする請求の範囲第9項に記載のキット。
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