JP6706356B2 - 放射線照射方向の調節が可能な体内挿入デバイス - Google Patents

Description

本発明は、挿入デバイスに関し、特に、近接放射線治療のための体内挿入デバイスに関する。

ガン患者に対する放射線治療は、大きく分けて２種類に区分できる。患者の体外にある放射線源から腫瘍に放射線を伝達する体外放射線治療と、患者の体内に入った放射線源から放射線を伝達する近接放射線治療と、がある。

このうち、近接放射線治療は、腫瘍内部に放射線源を挿入して治療線量を伝達するため、腫瘍には非常に高い放射線量が伝達されるが、周辺の正常臓器に伝達される放射線量は大きく低くすることができるという長所がある。

近接放射線治療は、身体内に挿入される挿入デバイスを介して放射線源を移動させて放射線を照射し、挿入デバイスに放射線照射方向を調節して３次元放射線強度を調節することができる技術が十分に開発されていないという問題がある。

特に、子宮ガンのような位置の腫瘍に放射線を照射するために折り曲げ形態の挿入デバイスを使用すべき場合、挿入デバイスに強度調節機能を付与しにくいという問題がある。

本発明の目的は、折り曲げ形態で且つ放射線強度調節が可能な近接放射線治療用挿入デバイスを提供することにある。

前記本発明の目的は、長く延びている第１の外部体、長く延びている第２の外部体、及び前記第１の外部体と前記第２の外部体とを折り曲げられるように連結する折り曲げ部、を含む外部体；前記第１の外部体の内部に位置し、放射線源が収容される収容空間を有する第１の内部体；前記第２の外部体の内部に位置し、放射線源が通過できる案内空間を有して回転を操作することができる第２の内部体；及び、前記外部体内で前記折り曲げ部に対応するように位置し、放射線源が通過できるように前記案内空間及び前記収容空間と連通されている連結空間を有し、前記第１の内部体と前記第２の内部体とを連結する内部連結部；を含み、前記第２の内部体の回転により、前記第１の内部体は、前記第１の外部体と分離されて回転する挿入デバイスにより達成される。

前記収容空間は、前記第１の内部体に沿って長く形成されている。

前記収容空間は、前記第１の内部体にトレンチ状に形成されている。

前記収容空間内で前記第１の外部体と近く位置し、放射線源の位置を限定する位置限定部をさらに含む。

前記第１の内部体の長さ方向の垂直断面は、円形であり、前記収容空間は、前記放射線源を偏心位置に収容する。

前記内部連結部は、回転動力伝達メカニズムを含む。

前記回転動力メカニズムは、弾性軸、ベローズ及びジョイントのうち少なくともいずれか一つを含む。

前記内部連結部の一端は、前記第１の内部体に固定されており、他端は、前記第２の内部体に固定されている。

前記内部連結部と前記外部体は離隔されており、前記第２の内部体の回転により前記内部連結部の変形時、前記内部連結部は、前記外部体に順応して回転する。

前記収容空間は、第１の収容空間と；前記第１の収容空間と前記連結空間との間に位置する第２の収容空間と；を含み、前記第２の収容空間は、前記第１の収容空間に比べて断面積が大きい。

前記第２の収容空間の断面積は、前記連結空間に近づくほど大きくなる。

前記案内空間は、第１の案内空間と；前記第１の案内空間と前記連結空間との間に位置する第２の案内空間と；を含み、前記第２の案内空間は、前記第１の案内空間に比べて断面積が大きい。

前記第２の案内空間の断面積は、前記連結空間に近づくほど大きくなる。

前記第１の内部体は、前記第１の外部体より放射線遮蔽性能が高い物質からなる。

前記放射線源からの放射線が前記第１の外部体の外部に照射される角度は、５度乃至１８０度である。

前記本発明の目的は、折り曲げられている外部体と；前記外部体内に位置し、放射線源を収容する収容空間を有しながら前記外部体の内部で回転可能な内部体と；を含み、前記内部体の回転により放射線照射方向が連続的に調節される挿入デバイスにより達成される。

前記内部体は、前記収容空間が形成されている第１の内部体；回転を操作することができる操作部を有する第２の内部体；及び、前記第１の内部体及び前記第２の内部体を連結して折り曲げられている弾性軸；を含む。

本発明によると、折り曲げ形態で且つ放射線強度調節が可能な近接放射線治療用挿入デバイスが提供される。

本発明の実施例に係る挿入デバイスの斜視図である。 本発明の実施例に係る挿入デバイスの分解斜視図である。 図１のＡ部分の内部構成を示す。 本発明の実施例に係る挿入デバイスで放射線源収容空間の回転された位置変化を示す図である。 本発明の実施例に係る挿入デバイスで放射線源収容空間の回転された位置変化を示す図である。 図１のＶ−Ｖ’線における断面を示す図である。 本発明による挿入デバイスで放射線照射方向調節を説明するための図である。 本発明による挿入デバイスで放射線照射方向調節を説明するための図である。 本発明による挿入デバイスを利用したガン治療を説明するための図である。 本発明による挿入デバイスを利用したガン治療を説明するための図である。 本発明による挿入デバイスの変形例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明をより詳しく説明する。

添付図面は、本発明の技術的思想を一層具体的に説明するために示す一例に過ぎないため、本発明の思想が添付図面に限定されるものではない。

図１乃至図５を参照して本発明の実施例に係る挿入デバイスを説明する。

図１は、本発明の実施例に係る挿入デバイスの斜視図であり、図２は、本発明の実施例に係る挿入デバイスの分解斜視図であり、図３は、図１のＡ部分の内部構成を示し、図４ａ及び図４ｂは、本発明の実施例に係る挿入デバイスで放射線源収容空間の回転された位置変化を示し、図５は、図１のＶ−Ｖ’線における断面を示す。図２では、長さ方向に沿う断面の斜視図を示す。

本実施例に係る挿入デバイス１は、大きく外部体１００と内部体２００とで構成される。

外部体１００は、全体外観を形成しており、内部の空いている空間に内部体２００を収容する。本実施例において、内部体２００のうち、操作部２２２は、外部体１００の外部に露出されている。

外部体１００は、全体的に細長い形状で且つ折り曲げられている。より具体的に見ると、外部体１００は、第１の外部体１１０、第２の外部体１２０、及び折り曲げ部１３０を含み、折り曲げ部１３０により第１の外部体１１０と第２の外部体１２０が折り曲げられるように連結されている。

このような外部体１００は、多様に構成される。外部体１００全体が一体に構成されることもあり、第１の外部体１１０と第２の外部体１２０を別途に製作した後、溶接などの方法で結合されることもある。その他、第１の外部体１１０及び／または第２の外部体１２０が複数の部分に製作された後に結合された形態であってもよい。

第１の外部体１１０と第２の外部体１２０の両方とも、長さ方向の垂直方向断面は、円形で形成されており、内部空間の断面も円形で形成されている。長さ方向の位置によって第１の外部体１１０と第２の外部体１２０の断面積と内部空間の断面積は、変化される。全体的には、第１の外部体１１０よりは第２の外部体１２０の断面積が大きく形成されている。他の実施例では、第１の外部体１１０及び／または第２の外部体１２０の断面は、円形でない楕円形などである。

外部体１００のうち、第１の外部体１１０は、主に治療対象（腫瘍等）と接触／乃至近接するようになり、第１の外部体１１０が治療対象と接触／近接した状態で内部体２００に位置する放射線源からの放射線が治療対象に照射される。第１の外部体１１０は、チタニウムのように原子番号が低い金属物質またはプラスチックのように非金属物質で製作される。

第２の外部体１２０は、一部が身体内に挿入され、一部は外部に露出される。第２の外部体１２０は、ステンレススチールのような金属物質またはプラスチックのような非金属物質で製作される。

内部体２００は、第１の内部体２１０、第２の内部体２２０、内部連結部２３０、及び位置限定部２４０を含む。

第１の内部体２１０は、長く延びた第１の部分２１１と幅が増加された第２の部分２１２とを含む。

第１の内部体２１０には長さ方向に沿って長く延びた収容空間２１３が形成されている。収容空間２１３は、第１の部分２１１に形成されている第１の収容空間２１３ａと、第２の部分２１２に形成されている第２の収容空間２１３ｂと、を含む。

第１の収容空間２１３ａは、トレンチ状に形成されており、第２の収容空間２１３ｂは、第１の収容空間２１３ａより断面積が拡張されている。より具体的に見ると、第２の収容空間２１３ｂは、内部連結部２３０に近づくほど断面積が大きくなる漏斗状である。

第２の内部体２２０は、長く延びた第１の部分２２１と幅が増加された第２の部分（操作部）２２２とで構成されている。操作部２２２は、外部体１００の端部外部に露出されている。

第２の内部体２２０には長さ方向に沿って長く延びた案内空間２２３が形成されている。案内空間２２３は、第１の案内空間２２３ａと第２の案内空間２２３ｂとを含み、第２の案内空間２２３ｂは、内部連結部２３０と隣接した部分に設けられており、第１の案内空間２２３ａより断面積が広い。より具体的に見ると、第２の案内空間２２３ｂは、内部連結部２３０に近づくほど断面積が大きくなる漏斗状である。

一方、第２の部分２２２の外側には第３の部分２２４が設けられている。第３の部分２２４は、外部の放射線源を案内空間２２３と連結する役割を遂行する。

内部連結部２３０は、外部体１００の折り曲げ部１３０に対応する部分に設けられており、内部に連結空間２３１を有している。内部連結部２３０の一端は、第１の内部体２１０と結合されており、他端は、第２の内部体２２０と結合されており、且つ折り曲げ部１３０に対応して折り曲げられている。内部連結部２３０と内部体２１０、２２０との連結は、溶接やブレージングなどの方法により実行される。

内部連結部２３０は、互いに交差する２軸間の回転動力伝達メカニズムであり、これに限定されるものではないが、弾性軸（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｈａｆｔ）、ベローズ（ｂｅｌｌｏｗｓ）及びジョイント（ｊｏｉｎｔ）のうち少なくともいずれか一つである。内部連結部２３０は、管形態の弾性軸で形成されこともあり、特に、高炭素鋼ワイヤーからなることができる。本発明において、内部連結部２３０は、内部に収容空間を維持して外部体１００の形状に順応しながら第２の内部体２２０の回転動きを第１の内部体２１０に伝達できるならば、多様な形態が可能である。

位置限定部２４０は、細長く延びた形態であり、第１の収容空間２１３ａの外郭に位置する。第１の収容空間２１３ａのうち、位置限定部２４０の下側（即ち、第１の内部体２１０の中心に近い側）の空いている空間に放射線源が位置するようになる。即ち、放射線源が挿入された状態で第１の外部体１１０−位置限定部２４０−放射線源の順に配置される。

第２の部分（操作部）２２２は、外部に露出されており、ユーザは、操作部２２２を回転させて照射方向を変化させて放射線強度を調節する。

以上で説明した挿入デバイス１における放射線源の挿入に対して説明する。

放射線源は、外部の近接放射線治療器に設けられている細長いワイヤーの端部に連結されて放射線を放出する。

放射線源は、第２の内部体２２０の内部に形成されている案内空間２２３及び内部連結部２３０の内部に形成されている連結空間２３１を経て最終的に第１の内部体２１０の内部に形成されている収容空間２１３に位置するようになる。収容空間２１３内に長さ方向への放射線源の位置は、多様に調節される。

放射線源の挿入経路で第１の案内空間２２３ａと第１の収容空間２１３ａより直径が大きい連結空間２３１の両端は、漏斗状の第２の案内空間２２３ｂ及び第２の収容空間２１３ｂにより連結されている。このような構造により、案内空間２２３、連結空間２３１及び収容空間２１３は、図３のように段差がない連続的な構造になって、放射線源の挿入時、内部体２００にかかる等の問題が発生せずに、放射線源の挿入を安定的に誘導するようになる。

また、放射線源を回収する過程では放射線源が内部体２００にかかる等の問題が発生せずに、放射線源の除去を安定的に誘導するようになる。

他の実施例では、放射線源の安定的な挿入及び回収のために別途の誘導管を使用することもできる。この場合、誘導管は、内部体２００の長さ全体にわたって設けられ、または連結空間２３１にのみ設けられる。

以下、挿入された放射線源の照射方向調節による放射線強度調節に対して説明する。

図４ａでは放射線源が上部方向に向かって挿入される。この状態で外部で操作部２２２を回転させると、外部体１００は、固定された状態で第２の内部体２２０が回転するようになる。第２の内部体２２０が回転するようになると、連結されている内部連結部２３０が変形されながら回転するようになる。このとき、内部連結部２３０と外部体１００との間には、図３のように空いている空間（Ｂ）が形成されており、内部連結部２３０が変形されても外部体１００との干渉は発生しない。

一方、他の実施例では、内部連結部３００は、外部体１００と接触されており、または回転時に外部体１００と接触する。この場合、内部連結部３００は、外部体１００の内部形状に順応して変形されながら回転される。

内部連結部２３０が回転すると、これに連結された第１の内部体２１０も回転するようになり、結局、図４ｂのように放射線源の収容空間位置が下部方向に向かうように変化する。放射線源の位置変化に従って放射線の照射方向も変化するようになる。

全体的に見ると、操作部２２２の回転によって放射線照射方向が変化し、放射線の照射方向変化程度は、操作部２２２の回転程度の１０％乃至１００％、３０％乃至１００％、５０％乃至１００％、８０％乃至１００％である。操作部２２２の回転によって放射線照射方向が同じ角度ほど回転できる。

操作部２２２の構成は、多様に変化される。他の実施例では、放射線源の方向調節の精密度を向上させるために、操作部２２２の回転程度による放射線照射方向変化程度の比率を低くするために別途の装置をさらに含むことができる。他の実施例では、操作部２２２は、第２の内部体２２０と一体に形成されない、または第２の内部体２２０に操作部２２２を設けられずに、第２の内部体２２０と連結された別途の構成を介して第２の内部体２２０を回転させることができる。また、他の実施例では、第２の内部体２２０は、別途の機械電子装置を介して回転させることができる。

以上の過程を介して放射線源の照射方向が変更され、これを図５を参照してより詳細に説明する。

図５は、第１の内部体２１０の収容空間２１３に放射線源が位置している状態を示す。収容空間２１３は、トレンチ状であり、第１の外部体１１０と向き合っている。

収容空間２１３の上部空間、即ち、第１の外部体１１０と直接向き合う空間には位置限定部２４０が位置している。位置限定部２４０により、放射線源の位置は、収容空間２１３のうち、内部部分に限定される。したがって、放射線源は、第１の内部体２１０の外表面（円周面）から一定の距離を置いて位置するようになって、外表面との距離は、位置限定部２４０により一定に維持される。

このような配置で放射線源は、第１の内部体２１０の中心に位置せずに、中心から外れて偏心されて位置する。第１の内部体２１０は、第１の外部体１１０よりは放射線遮蔽性に優れた物質からなり、例えば、タングステンやタングステン合金からなることができる。しかし、第１の内部体２１０の直径自体が非常に小さいため、所望しない方向への放射線照射を完全に遮蔽しにくいという問題がある。本実施例によると、放射線源が偏心されているため、放射線源が照射されることを所望しない方向（図５のＣ方向）への第１の内部体２１０は、比較的大きい厚さを有するようになる。したがって、所望しない方向に放射線照射を最小化することができる。

位置限定部２４０は、ポリマー材質であり、第１の内部体２１０の円滑な回転のために第１の内部体２１０と第１の外部体１１０との間は離隔されており、潤滑膜が形成されていることもある。

以上の本発明による挿入デバイスを利用すると、近接放射線治療を効果的に遂行することができ、これを図６乃至図９を参照して説明する。

まず、本発明によると、放射線照射角度を効果的に限定できる。放射線源からの放射線は、３６０度方向に均一に放出される。本発明によると、図５のように、放射線源は、第１の内部体２１０の外周面で離隔されている。したがって、放射線源から放出される放射線は、第１の内部体２１０により放出角度（図６のθ）が制限される。放射線放出角度は、放射線源と第１の内部体２１０の外周面との間の距離、収容空間２１３の大きさ及び形態などによって決定される。放射線放出角度は、５度乃至１８０度、５度乃至１２０度、５度乃至６０度、５度乃至３０度、１０度乃至１２０度、１０度乃至６０度、１０度乃至３０度、３０度乃至１２０度、３０度乃至９０度、３０度乃至６０度である。

また、本発明によると、放射線照射方向を連続的に調節できる。即ち、回転程度によって放射線源の位置を段階的でない連続的に変化させることができる。したがって、図７のように所望の方向に放射線を照射することができる。

図８及び図９を参照して本発明による挿入デバイスを利用した子宮ガン治療に対して説明する。

挿入デバイス１を身体内に挿入後に放射線源を挿入デバイス１内に導入する。挿入が完了した状態で図８の‘Ｃ’ 位置の右側部分が身体外に露出される。また、身体内の折り曲げ構造に合わせて第１の外部体１１０が腫瘍の位置に挿入される。他の実施例では、挿入デバイス１内に放射線源を導入した後に挿入デバイス１を身体内に挿入することもできる。

この状態で、医療陣は、既存検診を介して確認された腫瘍の形態及び位置に基づいて放射線源の第１の外部体１１０の長さ方向に沿う位置と照射方向を調節する。ここで、放射線源の照射方向は、説明したように操作部２２２を操作して実行する。

図９のような腫瘍形態に対し放射線源の位置が決まれると、腫瘍が多く存在するＤ方向には照射時間を長くして十分の放射線を照射する。それに対し、腫瘍が少なく存在するＥ方向には照射時間を少なくして周辺臓器への放射線照射を最小化する。

このような治療過程で、本発明の挿入デバイス１の使用により、放射線照射方向を容易に調節でき、放射線源挿入及び除去が容易になる。

以上の説明では子宮ガン治療を例示したが、本発明による挿入デバイスは、これに限定されるものではなく、頭頚部ガン、食道ガン、直腸ガンなどに対しても適用可能である。

図１０は、本発明による挿入デバイスの変形を示す。

変形例では、収容空間２１３が放射線線源から遠ざかるほど広くなるように形成されている。収容空間２１３の形成は、それ以外にも多様に変形される。または、収容空間２１３は、放射線源が第１の内部体２１０の中心に位置するように形成されることもできる。

他の変形例では、挿入角度、即ち、第１の外部体１１０と第２の外部体１２０との間の角度が調節される。挿入角度は、体外で調節及び固定された後に使われる。角度調節は、連続的または段階的に行われ、角度調節構成は、公知の構成を採用することができる。

他の変形例では、内部連結部２３０が第１の内部体２１０と第２の内部体２２０のうち少なくともいずれか一つと一体に形成される。

前述した実施例は本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者がこれから多様に変形して本発明を実施することが可能であるため、本発明の技術的な保護範囲は、添付された特許請求の範囲により決められなければならない。

１ 挿入デバイス
１００ 外部体
１１０ 第１の外部体
１２０ 第２の外部体
１３０ 曲げ部
２００ 内部体
２１０ 第１の内部体
２１１ 第１の部分
２１２ 第２の部分
２１３ 収容空間
２２０ 第２の内部体
２２１ 第１の部分
２２２ 第２の部分、操作部
２２３ 案内空間
２２４ 第３の部分
２３０ 内部連結部
２３１ 連結空間
２４０ 位置限定部
３００ 内部連結部

Claims (16)

1. 長く延びている第１の外部体、長く延びている第２の外部体、及び前記第１の外部体と前記第２の外部体とを折り曲げられるように連結する折り曲げ部、を含む外部体；
   前記第１の外部体の内部に位置し、放射線源が収容される収容空間を有する第１の内部体；
   前記第２の外部体の内部に位置し、放射線源が通過できる案内空間を有して回転を操作することができる第２の内部体；及び、
   前記外部体内で前記折り曲げ部に対応するように位置し、放射線源が通過できるように前記案内空間及び前記収容空間と連通されている連結空間を有し、前記第１の内部体と前記第２の内部体とを連結する内部連結部；
   を含み、
   前記第２の内部体の回転により、前記第１の内部体は、前記第１の外部体と分離されて回転する挿入デバイス。
2. 前記収容空間は、前記第１の内部体に沿って長く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の挿入デバイス。
3. 前記収容空間は、前記第１の内部体にトレンチ状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の挿入デバイス。
4. 前記収容空間内で前記第１の外部体と近く位置し、放射線源の位置を限定する位置限定部をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の挿入デバイス。
5. 前記第１の内部体の長さ方向の垂直断面は、円形であり、
   前記収容空間は、前記放射線源を偏心位置に収容することを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか一項に記載の挿入デバイス。
6. 前記内部連結部は、回転動力メカニズムを含むことを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか一項に記載の挿入デバイス。
7. 前記回転動力メカニズムは、弾性軸、ベローズ及びジョイントのうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項６に記載の挿入デバイス。
8. 前記内部連結部の一端は、前記第１の内部体に固定されており、他端は、前記第２の内部体に固定されていることを特徴とする請求項７に記載の挿入デバイス。
9. 前記内部連結部と前記外部体は離隔されており、前記第２の内部体の回転により前記内部連結部の変形時、前記内部連結部は、前記外部体に順応して回転することを特徴とする請求項７に記載の挿入デバイス。
10. 前記収容空間は、
    第１の収容空間と；
    前記第１の収容空間と前記連結空間との間に位置する第２の収容空間と；
    を含み、
    前記第２の収容空間は、前記第１の収容空間に比べて断面積が大きいことを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか一項に記載の挿入デバイス。
11. 前記第２の収容空間の断面積は、前記連結空間に近づくほど大きくなることを特徴とする請求項１０に記載の挿入デバイス。
12. 前記案内空間は、
    第１の案内空間と；
    前記第１の案内空間と前記連結空間との間に位置する第２の案内空間と；
    を含み、
    前記第２の案内空間は、前記第１の案内空間に比べて断面積が大きいことを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか一項に記載の挿入デバイス。
13. 前記第２の案内空間の断面積は、前記連結空間に近づくほど大きくなることを特徴とする請求項１２に記載の挿入デバイス。
14. 前記第１の内部体は、前記第１の外部体より放射線遮蔽性能が高い物質からなることを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか一項に記載の挿入デバイス。
15. 前記放射線源からの放射線が前記第１の外部体の外部に照射される角度は、５度乃至１８０度であることを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか一項に記載の挿入デバイス。
16. 折り曲げられている外部体と；
    前記外部体内に位置し、放射線源を収容する収容空間を有しながら前記外部体の内部で回転可能な内部体と；
    を含み、
    前記内部体の回転により放射線照射方向が連続的に調節され、
    前記内部体は、
    前記収容空間が形成されている第１の内部体；
    回転を操作することができる操作部を有する第２の内部体；及び、
    前記第１の内部体及び前記第２の内部体を連結して折り曲げられている弾性軸；
    を含む挿入デバイス。