JPH08501970A - 骨格固定を採用する定位放射線手術用のフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 支持フレーム（200）内に横たわった患者に跨がるための、水平テーブル（20）の主軸に沿って移動する２つの調整自在の装具（50）を有する該テーブルから成る身体支持フレーム。各装具（50）は、関係領域に対して患者頭側と尾側を骨格固定しかつ不動にするためのブラケット・アーム（74）を具備する。このフレームは該テーブル内の所定セットの座標を基準に関係領域の直交定位決定と測定を可能にする直角スケール（26，28および30）を含む。該フレームは更に関係領域の近位に参照面を選択的に設定するための３つの調整自在の放射線写真較正ターゲットを含み、該参照面により該フレームを放射線写真画像形成、放射線処理装置に一致させる。

Description

【発明の詳細な説明】 骨格固定を採用する定位放射線手術用のフレーム 発明の背景 発明の分野 本発明は一般的に定位放射線手術および放射線治療の分野に関する。特に、本 発明は患者を不動状態で支持する固定フレームに関して腫瘍により悪影響を受け る患者の身体部位の精確なセット座標を形成するための新規な方法および装置を 提供し、それにより必要量の放射線を周囲の正常組織を実質的に阻害することな く所定ターゲット領域へ照射する。 関連技術の説明 放射線治療の主目的は周囲の健康な組織への損傷を最小限にして患者の腫瘍へ 所定量の放射線を照射することである。非常に多量の放射線（代表的には線加速 装置により数千ラドまたはcGyオーダーで照射される）が放射線治療において腫 瘍を破壊するために一般的に使用されるので、多量の放射線は同時に腫瘍のまわ りの正常組織を破壊しやすい。従って、放射線の照射は所定ターゲット領域（即 ち、腫瘍とその適当範囲）に精確に限定される。これは、通常、放射線の通路に 適宜構成の遮蔽ブロックを設置することにより防止されている。このように、そ の目的は患者の身体内の悪性疾患を精確に確認することであり、かつ不動患者の 所望領域へ所定量の放射線の照準を合わせることである。 この目的から、理想的処置は腫瘍の精確な解剖学的位置の確認、およびこれに 対応した処置時の放射領域の精確な位置決めを必要と する。このことは、腫瘍の位置決定と処置を同時にすることができれば容易に達 成できる。しかしながら、実際には、腫瘍確認に使用される設備（ｘ線機械、コ ンピータ連動断層撮影設備、または現在使用されている他のスキャニング機のい ずれか）が患者の治療照射に使用される設備と分離していて、設備部の一方から 他方へ患者を移動かつ再位置決めすることを必要とするために不可能である。 図１に概略形態で示されたように、従来処置ユニット10はガントリー４上に取 付けられた線加速装置（linac）ヘッド２で構成されるので、高エネルギの放射 Ｒが、典型的には該ヘッドへ取付けられた遮蔽ブロック８から、真下のテーブル ６上の患者Ｐを照射する。検出器14を支持するブラケット12は、処置される患者 の放射線写真をとるために、放射線の領域内で線加速装置ヘッドの両側上に設置 されてよい。ガントリー４は軸16を中心に移動して患者のまわりで線加速装置ヘ ッド（および検出器）を回転させ、異なる処置領域に投影する（『多領域』処置 ）。 通常の処置は診断シュミレータの使用を含み、これは放射線治療機と同一物理 的特性を有するｘ線診断機であり（図１に線図により示されたｘ線診断機ヘッド はlinacヘッド２と置換されている）、このシュミレータから放射される低エネ ルギのＸ線の投影領域は放射線治療機により放射される高エネルギのｘ線放射の それと同一である。処置前に、患者をシュミレータを使用して放射線撮影し、か つそのターゲット領域の画像を、良好な画像質の得られる低エネルギ放射線によ り形成する。次に、正確なターゲット量が物理学者により放射線写真により描写 され、照射機の投影領域を放射線写真により描写された領域までに制限するため に合致する遮蔽ブロックが形成される。 異なる試みが頭蓋放射線手術の領域に採用されている。これは単 一セッションで非常に精確な高強度の放射線照射を必要とする。ターゲットを遮 蔽ブロックから照射するのではなく、腫瘍領域と放射領域を荒調整させるだけで あり、頭蓋放射線手術は腫瘍の中心に向かって非常に精確に照準点を合わせた定 位放射線に依存する。十分な精度をもった放射線を直射するために、硬質リング で構成された頭蓋フレームが該リングのまわりに均等に配置された少なくとも４ つの圧力ピンによって患者の頭蓋の腫瘍領域下へ固定される。これらのピンはそ の骨を頭蓋へ堅く固定された点で圧縮し、それにより悪性疾患の位置を描写する ための参照固定フレームを形成する。CTスキャナ等のスキャニング装置の使用に より、腫瘍の正確な位置が頭蓋フレームのリングに関する３次元座標として精確 に描かれる。正確な三次元座標が判明したならば、患者をlinac機へ移動して、 頭蓋フレームを機械それ自体の参照系により較正された特定頭蓋支持体と一致さ せ、かつ頭蓋フレームを位置決めして定位放射線を腫瘍の中心上に収束する。こ のようにして、linacのガントリが多領域処置のために患者の頭のまわりを回転 するときに、腫瘍は放射線セッション時に放射される累積量の放射線を受け、他 方で腫瘍のまわりの領域はその放射線が通過するときに放射される放射線のみを 受ける。 この方法は放射線の精確な測定と照準合わせを必要とするが、これは頭蓋腫瘍 の処置に不可欠であり、放射線の例え僅かな不一致であっても周囲生体組織の深 刻な損傷の原因になる。従って、頭蓋外へ適用するための同様な技術の採用を可 能にする装置の提供は非常に望ましい。本発明は頭蓋外ターゲットの定位決定と 放射線治療のためにこの方法を使用できる装置の改良に関する。 発明の簡単な概要 本発明の１課題はスキャニング処置時にターゲットとしての腫瘍の定位決定の ために患者の身体を不動にすることのできる装置を改良することにある。 本発明の他の課題は放射線を照準点に合わせ、かつスキャニング機による処置 後に頭蓋外ターゲットの放射線手術を行うために線加速装置において参照フレー ムとして使用できる装置を提供することである。 本発明の他の課題は現存の放射線治療の診断、処置ユニットの付属品として使 用できる装置を提供することである。 本発明の他の課題は経済的かつ商業的に展開できる方法により上記課題を実現 することである。これは市場で利用できるまたは競争価格で展開できる構成要素 および製造方法を利用することにより達成される。 上記および他の課題によれば、フレーム内に横たわった患者に跨がるためにテ ーブルの主軸に沿って移動する２つの調整自在の装具を有する水平テーブルから 成る身体支持フレームで構成される。各上記装具は関係領域に対して患者の頭側 と尾側を骨格固定しかつ不動にするために、ブラケットアームの調整自在系へ取 付けられた自在クランプを具備する。本発明のフレームは上記テーブル内で選択 された１セットの座標を基準にして関係領域の直交定位と測定を行なうための直 交スケールを含む。本発明のフレームは、更に、関係領域の近位に参照面を選択 的にセットするために使用される３つの調整自在の放射線写真較正ターゲットを 含んでいて、参照面は放射線写真画像形成、放射線治療装置と該フレームとを一 致させるために使用できる。付加的な調整自在放射線写真ターゲットが、患者の 身体の外部で関係領域へ可能な限り接近することにより、参照座標 の位置の微較正を可能にするために設けられてよい。本発明の装置は患者の身体 を不動状態にしておいて選択された参照点を基準にして関係領域の正確な座標を 決定するために使用される。これらの座標は、続く定位放射線手術のために放射 線治療装置内で正確な位置へ移動する。 本発明の他の課題および利点は以下の詳細な説明および添付された請求の範囲 で特に指摘された新規な特徴から理解されるであろう。従って、上記課題を達成 するために、本発明は図面に示され、好適態様の詳細な説明において充分に記載 され、かつ請求の範囲で特に指摘された特徴により構成される。ただし、かかる 図面および説明は本発明を実施するための種々の方法の１つを開示するにすぎな い。 図面の簡単な説明 図１は代表的放射線治療ユニットの概略立面図である。 図２は本発明による患者の骨格固定のための身体支持フレームの斜視図である 。 図３は本発明の保持側壁内に形成されたＮ形参照照準的を示すテーブルの上面 図である。 図４は本発明のフレーム上に設置された保持側壁の着脱自在部およびｘ−とｚ −座標スケールを示すためのテーブルの前立面図である。 図５は本発明の装具の好適態様の側立面図であり、該装具の各側部へ取付けら れた骨格固定機構の万力、アーム、およびクランプを示す。 図６は図５の左側から見た万力、アーム、およびクランプの好適態様の前立面 である。 図７は本発明のクランプフレームへ直線アームを連結するために使用される２ 重自在継手の立体立面図である。 図８ａは本発明の固定クランプフレームの立面図である。 図８ｂは本発明の固定クランプフレーム上に設置された多孔質ねじの立面図で ある。 図９は図８の右側から見た図８に示された固定クランプの図である。 図10は本発明の少なくとも１つの装具上に設置された較正フレームの分離立面 図である。 図11は図10の較正フレームの立体図であるが、図10の左側から見える本発明の 装具を含まない。 図12は使用時に身体支持フレーム内で不動にされた患者を含む本発明の好適態 様の斜視図である。 発明の好適態様の説明 本発明は、胸腔、腹腔、上下四肢および対脊椎領域のターゲット等の頭蓋外タ ーゲットの定位限局化および放射線治療を可能にする硬質フレームへ患者の骨格 を固定する装置の改良に関する。本発明の装置はかかるターゲットのために１セ ットの直交座標を決定しかつ該座標をコンピータ連動断層撮影装置または同等ス キャナから線加速装置へ移動させる。 図面において、同一部は本明細書の同一記号および番号と符合する。図１は代 表的線加速装置（linac）放射線治療ユニットを概略立面図により示す。本発明 は他の放射線治療装置に同様に使用できるが、ここでは説明の便宜から図示線加 速装置が参照されている。この開示に関する放射線ユニットの必須の特徴は選択 されたターゲットを放射線の焦点へ正確に位置決めすることのできる較正系にあ る 。 図２から４は本発明の身体支持フレーム200を示し、これは患者の身体を支持 する水平テーブル20、および該テーブルに跨がる少なくとも２つの装具50から成 る。テーブル20は、従来ストレッチャまたはガーネー（gurney）と機能的に同様 の構成を形成するために、上に横たわる人間患者の身体を背臥位または腹臥位の いずれかの位置で受けることのできる長さおよび幅を有するフラットな水平プラ ットホーム22、および該プラットホームへ堅く取付けられたまたは該プラットホ ームと一体的に形成された２つの保持側壁24で構成される。ストレッチャの場合 、数セットのハンドル44がプラットホーム２２の両側に設けられてテーブル上に 保持された患者の運搬を可能にする。しかしながら、従来ストレッチャと異なり 、テーブル20は、その上に不動に固定された患者の身体内の所定ターゲットの座 標を変化させるような機械的かつ熱的ストレスによる物理的変形を最小限にする ために、硬質材料により形成されなければならない。テーブルの装具50を含む全 体的断面寸法はスキャニング機へ本フレームを位置決めできる空間を越えるもの であってはならない。代表的CATスキャナの場合、スキャニング機のボアは丸く かつ略28インチ（約71cm）である。従って、保持側壁24および装具50の幾何学的 形態は図示されたように空間を最大限に利用するために調和する形状を選択でき る。 ３つの測定スケールは選択された系の座標に対応する位置でテーブル20へ固定 される。図示されたスケールはｘ，ｙ，ｚの直交座標に対応するが、フレーム20 0上の参照点に対して１点の位置決めを精確にできるものであれば同様に使用で きることは当業者に自明であろう。このようにして、ｘ軸スケール26はテーブル 20の長軸と平行に各保持側壁24へしっかりと固定される。ｙ軸スケール28はテー ブル20の長軸に対して垂直に保持側壁２４へしっかりと固定される。ｚ軸スケー ル30はプラットホーム22を含む面に対して垂直にテーブル（または同様のスケー ルを支持できる構造体の他の部分）へしっかりと固定される。理解されるように 、これらのスケールは、テーブル20内へ位置決めされた患者の腫瘍等の確認され たターゲットに対応する座標を決定するために使用できる直交座標系の原点を設 定する手段を提供する。これらの座標が測定されると、そのターゲットは直交座 標系の原点からその座標を測定することによって簡単に再設定できる。このよう にして、フレーム200へ不動に固定された患者の身体内の腫瘍の位置が確認され た場合、その位置は測定スケール26，28および30により測定され、かつ形成され る直交座標系を基準にして座標として表現される。 本発明の装置の作用に関する後述の説明から明らかなように、テーブル20の長 軸に沿って形成されるスキャナの画像の精確な位置を放射線写真で確認するため に、Ｎ形参照照準的32がプラットホーム22の表面上に形成される。図３に示され たテーブル20の平面図において、照準的32はアルミニウム等の３つの直線セグメ ントで形成され、大きな人工産物を形成することなく放射線写真走査画像により 見ることができる。Ｎ形照準的の平行脚に対応する２つのセグメント34がプラッ トホーム22の主（長手）軸に平行に、好ましくは保持側壁24の内面近くに精確に 形成されるので、スキャンされたセグメント36は可変ｘ−ｙ座標におけるプラッ トホーム22の幅を横切って配置される。照準的32は矩形シートのプレキシグラス （商標名）等の硬質支持パネル40へ取り付けられる。該支持パネルはプラットホ ーム22の上面上の保持側壁24内の長手支持トラック41上に摺動自在に設置される 。このように、照準的はテーブル20のｘ軸に沿ってテーブル20上の患者の身体の 関係領域下の所定位置（腫瘍等の位置） へ移動するので、腫瘍領域のスキャニング中に形成される放射線写真画像として 見ることができる。 図５は本発明のテーブル20に跨がる各装具50の好適態様の詳細な幾何学的配置 を示す。各装具50はフレーム200内の患者の身体を包囲することのできる大きさ の硬質スパン（span）の中実材料で形成される。各装具50はテーブル20の長軸に 直交する面内にあり、かつ該装具の位置が該テーブルのｘ座標に沿って移動して 患者の関係領域の外側になるように保持側壁24へ調整自在に連結される。即ち、 各装具50は患者の関係領域にできる限り近く固定できる位置であるが、放射線写 真技術により評価される領域の外側になる位置へテーブル20の保持側壁24に沿っ て移動する。従って、２つの装具50は患者の頭側および尾側から関係領域にわた って位置決めされる。骨格の固定後、患者はテーブル20上に不動状態で数時間を 費やすことが期待されるので、保持側壁24は図２から４に図示されたように除去 可能セグメントとして構成されてよい。それにより、装具50の支持に使用されな いこの着脱自在部の除去を可能にし、それにより患者の四肢の運動をある程度自 由にする。 特に図２，３および４から理解されるように、装具50の各端部52は該装具から 保持側壁24に沿って適当な間隔をおいて形成された受け孔42へ挿入またはねじ込 まれる着脱自在のピンまたはボルトにより対応する保持側壁24へ調整自在に固定 される。各装具50の位置は２つの調整孔42間の間隔に対応して不連続行程により ｘ座標に沿って調整されうる。後述のごとく、該各装具により支持された装置の 位置の微調整は該装具それ自体へ組込まれた自在継手およびスペーサにより可能 である。各装具50に共通のこの装置はテーブル20上の患者を不動にするために概 ね骨格固定機構70で構成される。装具50の少なくとも１つは参照面を関係領域近 位に選択的に設定するため に使用される放射線写真較正装置から成る。最後に、上記装具の少なくとも１つ は、また、参照座標系の位置を微較正するために調整自在の放射線写真ターゲッ ト160を有する。 各装具50上に設置された骨格固定機構70は装具50へ摺動自在に固定された少な くとも１つの万力72から成り、それによりその位置はその装具50のスパンに沿っ て調整できる。自在アーム74の１端部は上自在継手により万力72へ調整自在に連 結され、該アームの他方の端部は下自在継手により骨格固定機構70へ連結される 。このように、装具50に沿った万力72の運動、該上自在継手のまわりの自在アー ム74の運動、および下自在継手のまわりの固定クランプ76の運動が自由であるこ とにより、固定クランプ76はプラットホーム22の幅を横切って装具の近傍のいず れの点へも達するように配置できる。本発明の大きな特徴は、所定手順に従って 上記クランプの位置が選択されると、全可動部（上記万力、自在継手、およびク ランプ等）が堅固かつ不動に固定できることである。自明なように、支持装具50 下に横たわる患者の上へ固定クランプ76を精確かつ堅固に設置できる固定可能な ヒンジ式レバーで構成されるいずれの機械系をも本発明の実施に同様に使用でき る。 図示された好適態様において、各装具50はピン54により保持側壁25へ着脱自在 に設置される２端部によりテーブル20上に及ぶ弓状部で構成される。両側部を有 する２つの万力72は装具50の弓状部上に摺動自在に設置されるので、各万力72の 位置は装具50のスパンに沿っていずれの位置へも調整できる。各万力72は装具50 に沿った所望位置へ該万力を固定するための締付けボルト78（少なくとも１つ） 、および図６の前部に示されたように万力72の両側間の長手ボア82内に回転自在 に設置される自在ロッド74から成る。ロッド80の１端部は対応する断面を有する 直線自在アーム74を摺動自在の関係で受 けるための半径方向の貫通孔84を含む。本発明の機能にとって決定的でないが、 後述の説明から明らかなように、圧縮ねじ88は、自在アーム74が貫通孔84内の所 定位置へ摺動した後に所定位置へ自在アーム74を係止するために自在ロッド80上 に設けられてよい。ロッド80の他端部は該ロッド上に螺合自在に取付けられた締 付けノブ90を有し、万力72を横切って該ノブと自在アーム74との間に締付け作用 を付与することにより所定位置へ該ロッドを係止するために使用される。管状カ ラー92が自在アーム74の長手方向の位置を調整するためにスペーサとして自在ロ ッド80のまわりへ挿入されてよい。自明なように、自在アーム74の位置を微調整 して所望間隔にするために、異なる長さを有するカラーを万力72のいずれかの側 上でロッド80に沿って使用できる。 各自在アーム74の下端部は２重自在継手94により骨格固定クランプ76へ結合さ れる。好適態様において、図５，７および８ａに図示されたように、この継手は ２つの対面するブロック96で構成され、各ブロックが対峙する半球凹部98を有し 、各自在アーム74の下端部でクランプ76のフレーム104に形成された対応する球 体100が凹部98へ収容される。自明なように、この形態は空間内に収容された各 球体の回転を可能にして、該クランプの運動に高い自由度を付与する。２つのブ ロック96を一緒に固定する係止ねじ102は球体100のまわりで該ブロックを締付け かつ所望位置へクランプ76を固定する手段を提供する。 図８ａおよび９は本発明の骨格固定クランプ76の構成および機能的構成要素を 示す。クランプフレーム104は各々がクランプ76の各側部で２重自在継手94へ連 結された自在球体100を含む、２つの側アーム108を有する支持ハウジング106で 構成される。支持ハウジング106は保持ねじ112により該ハウジングへ締付けられ る着脱自 在上部110を有する。支持ハウジング106の主体と着脱自在上部110は該ハウジン グを半径方向へ横切って形成された円筒チャンネル114を画定する対面する半円 形凹部を含み、クランプ軸116はクランプ76を支持するために回転自在に取りつ けられる。保持ねじ112が締付けられると、軸116は該ハウジングに対して適所へ 係止され、それにより該ハウジングに対して該クランプの位置を固定する。 図９からより良く理解されるように、クランプ76はクランプ軸116へ堅固に取 付けられ、それによりクランプ76の位置はクランプ軸116がハウジング106へ締付 けられるときに固定される。当業者に自明なように、固定クランプ76を支持する ために異なる機械的装置が使用でき、その個有の特徴は、固定クランプ76が多方 向軸回転調整を可能にして、固定クランプ76と装具50とを連結する対の直線自在 アーム74に対して堅固に固定できることである。クランプ76は、使用者が患者の 解剖学的構造の選択部位を調節自在に圧縮、把持、かつ保持できる直角に開放す るばね荷重圧縮ボルト機構120により共に引っ張ることのできる２つの対面顎部1 18で構成される。本発明の好適実施例において、機構120はクランプ76の側部か ら顎部118内の横案内孔を通りかつクランプ76の他側部上のねじ切りナット124へ 係止される螺合自在に連結されたねじ切りボルト122で構成される。クランプ76 の２つの顎部118間のボルト122のまわりのばね126は、上記圧縮ボルト機構の調 整により顎部118を確実に開放維持する。顎部118の幾何学的配列は意図された解 剖学的構造部位の形状に合致するように選択される。図示された形状および寸法 （略５cm長、1.5cm幅、および３から５mm厚）は輔状突起への取付けに適した設 計になっているが、他の骨格部位を把持できるものである。摩擦隆起部128がそ の骨の把持を強化するために顎部118の接触面上に加えられる。 本発明の骨格固定機構70は、網状組織（多孔質）ねじ115を利用することによ り、クランプ76を伴うことなく使用できる。図８ａに図示されたように、整形外 科医により網状組織固定体として通常使用されるこの種の網状組織ねじ115はク ランプフレーム104の円筒チャンネル内のクランプ軸116の交換を可能にする。こ のように、網状組織ねじ115は骨に直接挿入することにより固定できる。 ２つの装具50の各々は、患者の骨格上で２つの固定点を把持する能力を発揮す るために骨格固定機構70を具備する。従って、関係領域（例えば、脊索腫の処置 のための脊柱等）の付近の骨を選択することにより、その骨を２つの固定クラン プ76により締付けて放射線写真画像形成および定位処置のために不動にする。例 えば、切開が脊柱上の組織から行われ、各固定クランプが選択された椎骨の棘状 突起のまわりに位置決めされる。次いで、固定クランプを骨を把持して不動にす るために閉鎖する。そこで、患者は、テーブル20上の参照系を基準にして腫瘍の 精確な座標を位置決めするために放射線写真スキャニングを受ける態勢になる。 次に、それらの座標を使用して線加速装置内へテーブル20を精確に位置決めして 患者の身体内の所望領域上に放射線を照射する（当然ながら、放射線写真スキャ ニングにより形成された座標によって描写された領域に対応する）。 この処置を完全にするために、更に放射線写真、linac装置の較正系内におけ るテーブル20の精確な位置決めを可能にする参照系を必要とする。この目的から 、身体支持フレーム200は、図10および11に図示されたような１つの装具50上に 設置された少なくとも１つの放射線写真較正装置140を含む。臨界的でないが、 放射線写真画像形成機内のテーブル20の位置によって各装具50が較正装置を含む 場合には、より便利な装具が使用できるので、一層の弾力性が達成 される。装置140は装具50へ調節自在に固定されてテーブル20の主軸に対して垂 直に設置されるフラットなパネル144を支持するブラケット142（骨格固定機70の 万力72に同一であってよい）から成る。パネル144は装具50に対するパネルの高 さおよび角度の調整を可能にする長孔148内のボルト146によりブラケット142上 へ設置される。必要により、ブラケット142は装具50のスパンに沿って移動でき るのでパネル144はテーブル20の断面内で所望により位置決めができる。複数の 長手方向支持孔150がテーブル20の主軸に平行（即ち、ｘ座標）に較正ロッド152 をしっかりと保持するために使用できるパネル144内に形成されている。図11か ら明らかなように、支持孔150へ挿入される上記ロッドの各々はその先端に放射 線写真による判読可能ターゲット154を含む。上記ロッドの目的は、３つのター ゲット154の位置により画定される、好ましくはテーブル20の主軸に対して垂直 の固定参照面の使用者による設定を可能にするためである。この参照面は第一に 放射線写真設備とテーブル20を一直線にして参照面を基準に関係領域の座標を較 正するために使用される。そこで、３つのターゲット154により決定された参照 面はlinac設備の参照系とテーブル20を整列するために使用され、較正された座 標は定位処置のために関係領域上に放射線の照準を合わせるために使用できる。 患者は本発明の装具50上に設置された２つの骨格固定機構70により全処置中テー ブル20上に不動に固定される。 好適態様において、較正ロッド152はフェノール系材料により形成され、この 材料は放射線写真画像に無視できる人工産物を形成し、かつコンシステント・ダ イアメタ・センタレス・グラウンド法（consistent-diameter centerless-groun d process）により製造されるので非常に精確で一定した直径で形成される。各 ターゲット154は可視人工産物を形成する直径略1.3cmの透明（lucite）着色ボー ル、およびそれよりも小さい直径約４mmの銅青色ボールで構成され、このボール は透明ボール内に含まれていて鮮明可視像を形成する。各透明ボールは上記ロッ ドの主軸に対して垂直（即ち、ボールのｙ−ｚ赤道面に沿って）の周辺微較正線 を含む。この線は、テーブル20に垂直の参照面を極めて高い精度で画定するため に、放射線写真画像形成、放射線処置設備に利用できる直交レーザー系により外 部観測を可能にする。患者を不動に固定したテーブル20が一旦放射線写真画像形 成機へ導入されると、この機械の直交レーザー照準系が作動し、かつ３つのター ゲット154は支持孔150内の上記ボールに取付けられた較正ロッド152を各ボール の赤道がレーザー面と完全に一致するまで摺動させることにより該レーザーによ り画定された参照面と一直線になる。自明なように、３つの選択されたターゲッ トがレーザー面内で一直線にならない場合（これは上記ロッドが同一面上の場合 に必須である）にのみ一面を形成するので上記３つの平行ロッドは、結果的に上 記ロッドが同一面にならない支持孔１50上に設置されなければならない。そこで 、較正ロッド152をパネル144内の適宜な係止ねじ（図示されず）により適所に係 止する。他の態様において、較正ロッド152はパネル144上にねじ止めされるので 、当業者に自明なように、各ターゲット154の位置は対応するロッドを該パネル に対して回転させて調整し、そこで係止ナットにより固定する。 本発明の最大の特徴は、腫瘍の正確な位置を的確に決定しかつ放射線機内の腫 瘍に正確に照準を合わせることのできる参照系を提供する能力である。本発明の 有用性は、所定処置に許容できる範囲で達成できる誤差の範囲により評価される 。従って、本発明の精度を更に改良するために、付加的放射線写真ターゲット16 0が腫瘍それ自体に可能な限り近づくことのできる参照系へ腫瘍の座標を移動さ せるために設けられる。ターゲット160は上述の参照面を画定するために使用し た３つのターゲット154と実質的に同一であるが、これは腫瘍へできる限り接近 する付加的参照点を選択かつ決定するために使用される。ターゲット160を付設 した位置決めロッド162が適宜支持孔150内を摺動し、かつパネル144は、ターゲ ット160を患者の身体上の腫瘍に近い点で設定できるように位置決めされる。図1 2は本発明のテーブル上に顔を下にして横たわりかつ関係領域の直近の骨格固定 を可能にするために腫瘍上下の選択された棘状突起を把持する２つの骨格固定ク ランプにより不動にされた患者を示す。３つの較正ターゲット154は本発明のテ ーブルに対して直角位置の面上になるように整列されており、放射線写真ターゲ ット160は患者の腫瘍近くに位置決めされる。 作用において、本発明の身体支持フレームは次のごとく使用する。支持パネル 40をそのトラックに沿ってテーブル20上の患者の関係領域に対応する位置へ摺動 させると、腫瘍の放射線写真走査断面画像はＮ形参照照準的の断面図を囲む。そ こで、患者をテーブル20上に位置決めして、２つの装具50を保持側壁24に沿って 移動させて腫瘍および腫瘍に解剖学的に関連する選択された骨格構造を包囲する 。脊索腫を例に採ると、患者を不動にするために脊柱が選択される。そこで、２ つの外科切開を腫瘍に対して頭側と尾側から行って、締付ける２つの椎骨の棘状 突起等の骨の部位へ接近し、かつクランプ76をその骨のまわりに位置決めして固 定し、確実に結合して患者の身体の関係部位を不動にする。この点で、２つの装 具50および骨格固定機構70の全可動構成要素を締付けて、適所で定位処置を行う ために関係領域を保持する硬質フレームを提供する。 腫瘍の座標を決定するための上記テーブル内の参照面を形成するために、上記 テーブルを放射線画像形成機へ導入し、かつ２つの較 正ターゲット154を視覚的に放射線画像形成機の直交レーザー照準系と一直線に する。スキャニング設備は参照面からｘ方向へ既知間隔でとった断面画像を提供 するので、関係領域内の各点の座標は上記テーブルの経度（ｘ軸）に沿って患者 を走査してとった腫瘍の連続画像から計算できる。同時に、各走査画像における Ｎ形参照照準的３２の３つのロッド間の距離により走査ビームの報告位置の精度 の検査ができる。上記画像における距離が画像のｘ座標に対応する位置のロッド 間で測定した物理的距離と一致しない場合、スキャニング設備が参照面を基準に 適正に計算されておらず、かつ適正調整を必要とする旨の表示が出される。 参照面を基準に腫瘍の座標が形成されたならば、上記テーブルを線加速装置へ 移動し、かつ３つの較正ターゲット154を視覚的に放射線画像形成機の直交レー ザー照準系と一直線にし、それにより上記テーブルの参照面と放射線画像形成機 を一致させる。特に高い精度、例えば、１mm未満のオーダの精度が必要な場合、 放射線写真ターゲット160を患者の上の可視スポットにおいて可能な限り腫瘍に 近づけて設置し、かつ参照面を基準に放射線写真ターゲットの位置を決定するた めに放射線画像形成機のレーザー照準系を、再度、使用する。この情報は放射線 写真ターゲット160との関係で腫瘍の座標の計算を可能にし、これが上記linac機 における新参照点として使用できる。腫瘍に対する相対的接近により、放射線写 真ターゲット 160は腫瘍上への放射線照準における誤差を最小限にし、それに より定位処置の精度を高める。本発明のフレームの操作については、定位手術の 分野において当業者に充分理解されているのでこれ以上詳述しない。 このように、本発明は頭蓋外側の放射線手術を広げる手段を提供する。胸郭、 腹、対の棘状突起組織、および四肢における放射線感 知ターゲットへ単一セットの多量の放射線が、隣接した正常組織に大きな害を与 えることなく、伝統的放射技術により適正に照射される。 上述の詳細な説明に記載した細部、工程、および材料の変更はここに記載しか つ請求の範囲に記載した本発明の主旨および範囲内で当業者により可能である。 従って、本発明は最も実用的好適態様について図示かつ説明されたが、本発明の 範囲内においてそこから逸脱しない同等の装置および方法が、上記詳細な説明に 限定されることなく本発明の請求の範囲に含まれると認識されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルル，ブルース エー. アメリカ合衆国，アリゾナ 85718，タク ソン，ノース ビア エントレード 4601 ＃2043

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．次の構成から成る骨格固定および定位放射線手術のための身体支持フレー ム： （ａ）水平位置に患者を支持するための第１硬質手段、 （ｂ）定位照射の照準に合わせた患者の身体の一部を骨格固定により不動にす るため、上記第１手段に調整自在に設置された第２硬質手段、 （ｃ）上記第１手段の主軸に対して直角の垂直参照面を形成するための第３手 段、上記第３手段は上記第１手段の主軸に沿って上記第２手段の部に対して調整 自在である、および （ｄ）参照面を基準に関係領域の座標を測定するための、上記第１手段へ堅く 取付けられた第４手段。 ２．上記第１硬質手段は、従来ストレッチャと同様に機能する構造を形成する ために、人間の患者の身体を受けることのできる長さと幅のフラットな水平プラ ットホームから成る患者を水平位置で支持するための水平テーブル、および上記 プラットホームに堅く設置された２つの保持側壁で構成されている、請求項１の フレーム。 ３．上記保持側壁は着脱自在部として構成されている、請求項２のフレーム。 ４．上記テーブルの各端部に上記フレームに保持された患者の移送を可能にす るハンドルを更に有する、請求項２のフレーム。 ５．上記身体支持フレームの全断面寸法は略28インチ（約71cm）直径の円形に 相当する領域内に適合する寸法である、請求項１のフレーム。 ６．定位照射の照準に合わせた患者の身体部を骨格固定により不動にするため の上記第２硬質手段は上記第１手段に跨がりかつ患者 の身体を包囲できる大きさの２つの装具から成り、各装具は上記第１手段の長軸 に直交する面内にあって上記第１手段へ調節自在に連結されていて、各装具の位 置は上記第１手段の長軸に沿って移動して患者の関係領域の外側になる、請求項 １のフレーム。 ７．上記２つの装具の各々は着脱自在のピンにより上記第１硬質手段へ調整自 在に締付けられた２つの端部を有し、上記ピンは上記端部から上記第１手段に沿 って正確な間隔を置いて並設された受け孔へ貫通している、請求項６のフレーム 。 ８．上記２つの装具は弓状であり、かつ定位照射の照準に合わせた患者の身体 部を骨格固定により不動にするための上記第２硬質手段は更に次の構成から成る 、請求項８のフレーム： 各装具上に設置された両側部を有する２つの万力、 上記装具に沿って所望位置へ上記万力を締付けるために各万力の両側部を連結 する少なくとも１つの締付けボルト、 各万力の上記２つの両側部間の長手孔へ回転自在に取付けられた自在ロッド、 上記自在ロッドは第１および第２端部を有し、かつ上記第１端部は半径方向の貫 通孔を含む、 上記半径方向の貫通孔と一致する断面を有しかつそこから各万力の上記自在ロ ッドへ摺動自在に連結された自在アーム、 上記自在アームとの間で締付け作用により上記ロッドを所定位置へ係止するた めに各万力の上記ロッドの第２端部上に螺合自在に設置された締付けノブ、 各万力の上記自在アームへ連結された２重自在継手、および 各万力の上記自在アームへ連結された上記２重自在アームへ連結された骨格固 定クランプ。 ９．上記自在アームの長手位置を調節するためのスペーサとして各万力の上記 自在アームのまわりへ挿入された管状カラーを更に含 む、請求項４のフレーム。 10．上記骨格固定クランプは次の構成から成る請求項８のフレーム： 各万力の上記自在アームへ連結された上記２重自在継手へ連結された２つの側 アームを有する支持ハウジング、上記支持ハウジングは少なくとも１つの保持ね じにより上記ハウジングへ締付けられる着脱自在上部を有し、かつ上記支持ハウ ジングおよび着脱自在上部は上記ハウジングを横切って放射状に配置された円筒 チャンネルを画定する対面半円形凹部を含む、 上記チャンネル内に回転自在に設置されたクランプ軸、および 上記クランプ軸へ堅く取付けられた骨格固定クランプ。 11．上記骨格固定クランプは２つの対面顎部で構成されていて、各顎部は横案 内孔、上記顎部内の上記横案内孔を通ってねじ切りナットへ螺合自在に連結され たねじ切りボルト、および上記顎部を開放位置へ付勢するために上記クランプの ２つの顎部間の上記ボルトのまわりにばねを有する、請求項10のフレーム。 12．上記顎部の各々は略４cm長、１.５cm幅、および３から５mm厚である、請 求項11のフレーム。 13．上記顎部の把持力を増すために上記顎部上に摩擦隆起部を更に含む、請求 項10のフレーム。 14．上記骨格固定クランプは上記支持ハウジングの上記円筒チャンネル内に取 りつけられた多孔質ねじで構成されている、請求項10のフレーム。 15．上記２重自在継手は２つの対面ブロックで構成され、その各々は合致する 球体を回転自在に収容する対向半球形凹部、および上記２つのブロックを共に締 付けて上記球体のまわりに締付け手段を提供する係止ねじを含む、請求項10のフ レーム。 16．上記第１手段の主軸に直角の垂直参照面を形成するための上記第３手段は 次の構成から成る、請求項１のフレーム： 上記第２手段へ調整自在に固定されたブラケット、 上記身体支持フレームの主軸に直角に上記ブラケット上に摺動自在に設置され たフラットなパネル、 上記フラットなパネル内の複数の長手方向支持孔、 上記身体支持フレームの主軸に平行に上記長手方向支持孔へ摺動自在に保持さ れた少なくとも３つの較正ロッド、および 上記較正ロッドの各々へ取付けられた放射線写真による判読可能ターゲット。 17．上記較正ロッドはフェノール系材料により形成されていて、各放射線写真 による判読可能ターゲットは約４mm直径の同心銅青色ボールを含む略1.3cm直径 の着色透明（lucite）ボールで構成され、かつ各透明ボールは上記ロッドの主軸 に直角の周辺微較正線を含む、請求項１６のフレーム。 18．参照面を基準に関係領域の座標を測定するための上記第４手段は選択され た座標系に対応する位置で上記第１手段へ固定された３つの測定スケールで構成 されている、請求項１のフレーム。 19．上記選択座標系はｘ，ｙ，ｚの直交座標系である、請求項18のフレーム。 20．上記身体支持フレームの長軸に沿ってとった走査画像の正確な位置の放射 線写真確認のために上記第１手段上の水平支持トラックトに摺動自在に位置決め されたＮ形参照照準的を更に含む、請求項１のフレーム。 21．上記Ｎ形参照的はアルミニウムの３つの直線セグメントで構成され、Ｎ形 照準的の平行脚に対応する２つのセグメントは上記身体支持フレームの主軸に平 行に精確に設けられ、かつ傾斜セグメン トは可変ｘ−ｙ座標において上記フレームの幅を横切って設けられている、請求 項20のフレーム。 22．上記Ｎ形参照照準的は長手支持トラック上に摺動自在に設置された硬質支 持パネルへ取付けられて、その照準的は上記フレームの主軸に沿って上記第１手 段に横たわっている患者の身体の関係領域の下の位置へ移動でき、かつ上記照準 的は関係領域の走査中に形成される放射線写真画像として見ることができる、請 求項21のフレーム。 23．定位放射線手術のために関係領域の近位に位置決めできる放射線写真ター ゲットを更に含む、請求項１のフレーム。 24．上記放射線写真ターゲットは次の構成から成る、請求項２３のフレーム： 上記第２手段へ固定された調整自在のブラケット、 上記身体支持フレームの主軸に対して直角に上記ブラケット上に摺動自在に設 置されたフラットなパネル、 上記フラットなパネル内の長手方向の支持孔、 上記身体支持フレームの主軸に平行に上記長手支持孔へ摺動自在に保持された 位置決めロッド、および 上記位置決めロッドへ取付けられた放射線写真による判読可能ターゲット。 25．上記位置決めロッドはフェノール系材料により形成されていて、上記放射 線写真判読可能ターゲットは約4mm直径の同心の銅青色ボールを含む略1.3cm直径 の着色透明ボールで構成され、かつ各透明ボールは上記ロッドの主軸に直角の周 辺微較正線を含む、請求項24のフレーム。 26．次の構成から成る骨格固定および定位放射線手術のための身体支持フレー ム： （ａ）水平位置に患者を支持するための第１硬質手段、 （ｂ）定位照射の照準に合わせて患者の身体の一部を骨格固定により不動にす るための、上記第１手段に調整自在に設置された第２硬質手段、 （ｃ）上記第１手段の主軸に沿って参照面を形成するための第３手段、および （ｄ）参照面を基準にして関係領域の座標を測定するための、上記第１手段へ 堅く取付けられた第４手段を含み、 定位照射の照準に合わせて患者の身体部を骨格固定により不動にするための上 記第２硬質手段は上記第１手段に跨がると共に患者の身体を包囲できる大きさの ２つの装具から成り、上記装具の各々は上記第１手段の長軸に直交する面内にあ って上記第１手段へ調整自在に連結されていて、各装具の位置は上記第１手段の 長軸に沿って移動して患者の関係領域の外側になる、 上記第２硬質手段は、更に、上記各装具へ摺動自在に固定された少なくとも１ つの万力、上自在継手により上記万力へ調整自在に連結された少なくとも１つの 自在アーム、および下自在継手により上記自在アームへ調整自在に連結された骨 格固定クランプを含んでいて、上記骨格固定クランプは上記身体支持フレームの 幅を横切って上記装具の近位のいずれかの点に達するように配設される、かつ 上記各装具は着脱自在のピンにより上記第１硬質，手段へ調整自在に固定され た２端部を有し、上記ピンは上記２端部から上記第１手段に沿って正確な間隔を 置いて並置された受け孔へ挿入される。 27．次の構成要素から成る骨格固定および定位放射線手術のための身体支持フ レーム： （ａ）人間患者の身体を受けることのできる長さと幅を有するフラットな水平 プラットホーム、および上記プラットホームへ堅く取 付けられた複数セクションを有する２つの着脱自在の保持側壁から成り、それに より従来ストレッチャと同様に機能する構造を有する水平テーブル、 （ｂ）上記身体支持フレームに保持された患者の移送を可能にするための上記 テーブルの各端部のハンドル、 （ｃ）上記水平テーブルに跨がりかつ患者の身体を包囲できる大きさの２つの 装具、上記装具の各々は上記プラットホームの長軸に直交する面内にあって上記 保持側壁へ調整自在に連結されていて、上記各装具の位置は上記プラットホーム の長軸に沿って移動して患者の関係領域の外側になる、 （ｄ）少なくとも１つの万力が上記各装具へ摺動自在に固定され、少なくとも １つの自在アームが上自在継手により上記万力ヘ調整自在に連結され、かつ骨格 固定クランプが下自在継手により上記自在アームヘ調整自在に連結されていて、 上記骨格固定クランプは上記身体支持フレームの幅を横切って上記寝具の近位の いずれかの点へ達するように配設される、 （ｅ）上記装具へ調整自在に固定されたブラケット、 （ｆ）上記ブラケット上へ上記身体支持フレームの主軸に垂直に摺動自在に設 置されたフラットなパネル、 （ｇ）上記フラットなパネル内の複数の長手方向の支持孔、 （ｈ）上記身体支持フレームの主軸に平行に上記長手方向支持孔に摺動自在に 保持された少なくとも３つの較正ロッド、 （ｉ）上記較正ロッドの各々へ取付けられた放射線写真による判読可能なター ゲット、 （ｊ）本身体支持フレームの主軸へ平行に上記長手方向支持孔の１つに摺動自 在に保持された位置決めロッド、 （ｋ）上記位置決めロッドへ設けられた放射線写真による判読が 可能なターゲット、 （ｌ）直交ｘ，ｙ，ｚ座標系に対応する位置で上記水平テーブルへ固定された ３つの測定スケール、および （ｍ）上記身体支持フレームの長軸に沿って形成されたスキャナ画像の正確な 位置の放射線写真による確認のために上記プラットホーム上に水平に摺動自在に 位置決めされたＮ形参照照準的。