JPH10503110A

JPH10503110A - アクティブフォースフィードバックを備えたアフターローダ

Info

Publication number: JPH10503110A
Application number: JP8534123A
Authority: JP
Inventors: ブーシェ，ケネス，エム．; ソーントン，リチャード，ティー．; ブラッドショー，アンソニー，ジェー．
Original assignee: オムニトロンインターナショナル，インコーポレイテッド
Priority date: 1995-05-08
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1998-03-24
Also published as: EP0774994A4; EP0774994B1; WO1996035477A1; CA2193495C; CA2193495A1; US5851172A; EP0774994A1; DE69623571D1; DE69623571T2

Abstract

(57)【要約】先端に放射線源を有するソースワイヤ(62)を貯蔵する貯蔵機構(10)と、患者の体内に入れたカテーテル(304)等のチャネル中にソースワイヤ(62)を挿入するための駆動機構(20)とで構成される放射線腫瘍学または血管内放射線治療で使用されるアフターローダ。コンピュータ制御システム(100)はソースワイヤ(62)の移動をモニターするエンコーダ(42)とワイヤに加わる力をモニターする力センサー(32)からの情報を受ける。移動および力に関する情報を用いて、ソースワイヤ(62)がカテーテル(304)に穴を開けることがないように予めプログラムされた力プロフィールを越えないで、しかもできるだけ速い速度で、治療部位までソースワイヤ(62)を前進させる。力プロフィールは使用する各カテーテルに応じて変り、カテーテル情報はカテーテル自身に取付けられたバーコード等の情報記録手段を用いてコンピュータ制御装置(100)に入力される。

Description

【発明の詳細な説明】アクティブフォースフィードバックを備えたアフターローダ本発明は放射線腫瘍学(radiation oncology)および血管内放射線治療(intrava scular radiotherapy)で用いられる放射線源をハンドリングし且つ正確に位置決めする方法および装置に関するものであり、特に、先端に放射線源を備えたワイヤまたはケーブルをカテーテル等の閉じた経路中に挿入し、患者の体内の所定位置に所定時間だけ保持し、その後、ワイヤおよび放射線源を患者の体内から引抜くアフターローダとして知られる装置に関するものである。医学の分野、特に癌腫瘍の治療では、安全に取り扱える範囲を越えた強度の放射線源を使用する場合にはアフターローダを用いるということは知られている。その典型的な方法は患者の体内の治療部位まで一本または複数のカテーテル、ニードル、その他の閉経路（以下、カテーテル）を挿入し、カテーテルをアフターローダに取付け、このアフターローダを用いてワイヤー（ソースワイヤともよばれる）の先端の放射線源をカテーテルに沿って前進させて、所定のシーケンスに従って計算された治療に必要な量の放射線を腫瘍に照射する方法である。また、血管拡張処置（ＰＴＣＡ、percutaneous transluminal coronary angio plasty）、その他の治療の後に起こる再発狭窄症を防止するために放射線照射する方法はあまり知られてはいないが、現在、急速に受入れられつつある。このＰＴＣＡはバルーン血管形成法としても知られ、冠状動脈狭窄症の主要な治療方法である。米国では、1990年に約300,000件が処置され、1992年には400,000 件の治療が行われたものと推定されている。この治療の全マーケットの約半分は米国が占めている。このＰＴＣＡ処置の評判が高い理由は成功率が高く、冠状動脈バイパス手術に比べて組織に対するダメージが極めて低いことによる。しかし、ＰＴＣＡ処置を受けた患者は再発狭窄症(restenosis)を患う確率が高く、患者全体の約35％が繰り返しＰＣＴＡ処置を受けるか、バイパス手術を受けねばならず、追加コストが高くなり、患者のリスクも増えることになる。最近では、医薬、機器、別の実験的手法を用いで再発狭窄症を防止する試みが行われているが成功は限られている。再発狭窄症は血管を開いて血管形成処置(angioplasty)を行う際に動脈壁が傷つけられることによって起こる。患者によっては、この損傷によって修復応答(r epair response)が始まる。この修復応答は血管形成で傷を受けた領域で血管の平滑筋細胞が過形成成長することで特徴付けられる。この平滑筋細胞の過形成によって血管形成術で開いた血管腔が再び狭くなり、再度ＰＴＣＡが必要になるか、再発狭窄症を抑えるための他の処置が必要になる。血管内放射線治療（ＩＲＴ、intravascular radiotherapy）が血管形成後の再発狭窄症の防止と長期抑制に有効であることは予備的な研究で示されている。さらに、ＩＲＴは心血管のグラフト処置後の狭窄症や血管壁の外傷防止にも用いることができると考えらる。本出願人が提案したＩＲＴ法（係属中の出願第08/057 ,322号、米国特許第号）では、先ず最初に患者の心血管系内に柔かいカテーテル（ラジオガイドカテーテル）を挿入し、血管形成処置された血管領域付近に先端を到達させ、次いで、好ましくはアフターローダを用いてソースワイヤをラジオガイドカテーテルに挿入し、放射線源を患部領域に到達させ、患部領域に放射線源を所定時間（有効量の放射線が照射されるように計算した治療時間）保持し、その後に引き抜く。上記の手順から考えて、治療効果を最大にし且つ隣接する健康な組織の損傷を最小に抑えるためには、患者体内に放射線源を高い精度で位置決めすることが必須であるということは理解できよう。また、患者の体外から治療部位までの間のカテーテルの周りの健康な組織に与える損傷を最小にするためには、放射線源をできるだけ迅速に治療部位まで挿入することが必要であるということも理解できよう。敏感な組織に与える外傷を最小にするためには、敏感な領域で使用するカテーテルおよびソースワイヤとして実用可能な最小のもの、一般には0.5mm程度のものを選択する。しかし、そうした径の小さいソースワイヤを使用すると、アフターローダに特別な問題が生じる。すなわち、径の小さいワイヤは屈服または湾曲 (buckling)を防止するための特別な予防措置をアフターローダに組み込まれていない限り、カテーテル中を前進されるだけの十分なカラム強度がない。ソースワイヤが屈服または湾曲するという問題は、健康な組織の損傷を避けるためにソースワイヤを迅速に挿入しなければならないという要求のためにさらに大きな問題になる。別の問題はＩＲＴの用途に特異的なものである。ＰＣＴＡを行った部位に到達するには、ＩＲＴソースワイヤは冠状動脈の湾曲した狭い開口を通って曲がりくねった経路を通らなければならない。そうした狭い開口を通る血液の流れが遮断されるのを防ぐためには、できるだけ細いラジオガイドカテーテルとソースワイヤとを使用することが必要になることが多いが、細い放射線ガイドカテーテルは挿入時にもつれたり、詰まってしまい、詰まったことが検出されないと、アフターローダによってソースワイヤがカテーテルの壁を突き破って駆動され、場合によっては患者の血管壁を突き破り、悲惨な結果を引き起こしかねない。本発明の主目的は、カテーテルに孔を開けたり、ソースワイヤが屈服・湾曲する危険なしに、カテーテル、その他の経路を通ってソースワイヤをできるだけ速い速度で挿入することができる、アクティブフォース(active force)フィードバックを有しアフターローダを提供することにある。本発明の別の重要な目的は、独立したソースワイヤ貯蔵手段と駆動手段とを備えることによって、駆動手段とカテーテルに接続した案内管との間に一定の最小距離を維持して、ソースワイヤの屈服・湾曲の危険を最小限にすることにある。本発明のさらに別の重要な目的は、使用中のカテーテルの特徴に関する情報をアフターローダの制御システムに自動的に与えることによって、各カテーテルに対応した速度と力の自動調節を容易にすることにある。発明の概要本発明が提供するアフターローダは、ソースワイヤがアフターローダから治療部位へ向かってカテーテル中に送り込まれる時にソースワイヤに加わる力をモニターするセンサを備えている。力センサーの出力は、アフターローダ駆動機構を動作させるための回路とソフトウェアとを含む制御システムにフィードバックされる。制御システムは力センサーからの信号に応答してソースワイヤの前進速度を速めまたは遅らせるか、ソースワイヤを引き抜くことができる。力に関する情報を制御装置にフィードバックすることによって、単にソースワイヤに加わる力の最大値を制限するのではなくて、ソースワイヤには最大且つ安全な速度と力とが絶えず変化した状態で加えられ、組織への損傷を最小に抑えて最大の安全性を得ることができる。各カテーテルは互いに異なる摩擦係数を有し、また、挿入中のソースワイヤに安全に加えることができる最大の力に影響する他の属性を有していることが分かっているので、本発明の一つの実施例では、カテーテルからの情報を読み取るスキャナーを含んでいる。カテーテルからの情報は挿入中のソースワイヤに加えることができる最大且つ安全な速度および／または力を調節するために制御装置によって使用される。本発明の一つの実施例では、ワイヤ貯蔵手段を駆動システムから分離することによってワイヤガイドを駆動システムの近くに容易に配置できるようになり、ソースワイヤの屈服・湾曲の危険を減らして磨耗によるワイヤの劣化を最小に抑えることができる。本発明の別の実施例、特にほぼ純粋なβ粒子を出すエミッタのような低透過性線源に適した実施例では、駆動機構とワイヤ貯蔵手段とが容易に取外し可能なカセットに組み込まれている。カセットを使用することによって熟練技術者ではなく比較的未熟な作業者でもソースワイヤの交換が可能になる。図面の簡単な説明上記およびその他の本発明の目的、特徴および効果は添付図面を参照した下記の本発明の好ましい実施例の説明からより明らかになろう。図１は本発明の一つの実施例の左側側面図で、ソースワイヤの貯蔵・駆動系を示すために一部は破断図で示してある。図２は本発明の摺動式カテーテル力センサーの平面図。図３は本発明の方向変更キャプスタン力センサーの平面図。図４は図１の実施例の右側側面図で、ダミーワイヤの貯蔵・駆動系を示すために一部は破断図で示してある。図５は本発明の別の実施例の左側拡大側面図で、ソースワイヤの貯蔵・駆動系を示すために一部は破断図で示してある。図６は図５の左側拡大側面図で、図５のソースワイヤ貯蔵・駆動系をさらに詳細に示すために一部は破断図で示してある。図７は図５のソースワイヤ貯蔵・駆動系の７−７線による部分断面図。図８は着脱自在なカセット式ソースワイヤ貯蔵・駆動系を示す側面図。好ましい記実施例および方法の説明図１は本発明の特徴を具体化したアフターローダの左側側面図で、ソースワイヤ駆動系の特徴を示すために一部は破断図で示してある。本発明はブラッドショー(Bradshaw)達の米国特許第5,092,834号に改良を加えたものである。この特許( ’834特許)の明細書の内容は本明細書の一部をなす。この特許に記載のように、典型的な治療のシナリオでは、カテーテル、その他の案内物を患者の体内に差込み、治療部位まで案内する。その後、放射線不透過性の先端を有するダミーのソースワイヤまたは非放射活性な類似ワイヤを最大遠方治療距離まで挿入し、引き抜いてカテーテル内の通路が詰まっていないことを確認する。ダミーワイヤは蛍光透視法、その他の映像化法を用いて治療シーケンスをシミュレートするシーケンスに従って前進されて、アフターローダのコンピュータ制御装置によって位置データが記録される。蛍光透視法によって治療プランが確認された後、アフターローダを用いて放射活性先端を付けたソースワイヤで治療を自動的に行う。アフターローダはハウジング10を有し、このハウジング10内には駆動機構20、貯蔵フィード機構40および貯蔵チューブ60が収容されている。ハウジングの外側にはそれに隣接して放射線安全装置70が取付けられている。ソースワイヤ62（図１には示さず）は基端部と先端部とを有し、放射活性端部は先端部に付けられ、放射線安全装置70内に貯蔵されている。貯蔵中、ソースワイヤ62の残りの部分は案内チューブ12を通り、駆動機構20の駆動ホイール22の周りを通り、移送チューブ14を通り、貯蔵フィード機構40のエンコーダーホイール42の周りを回って、貯蔵チューブ60の開いた先端部66（点線で示す）に挿入されている。ソースワイヤ 62の基端部は貯蔵チューブ60内に収容されている。ソースワイヤ62の基端部は貯蔵チューブ60の基端部68の外へ延びている。貯蔵位置にある時のソースワイヤ62 の基端部はアクティブパーク(park)スイッチ64と接触し、このスイッチをトリガした位置にある。駆動システム20の駆動ホイール22は外周面上にソースワイヤ62を受けるように設計された一本の溝を有する薄い円筒形ディスクで構成されている。駆動ホイール22は低摩擦ベアリングを介してキャリッジ24に取付けられ、平らな歯付きベルト等の通常の手段を介して駆動モーター30によって駆動される。この駆動モーター30は通常のステッパまたはサーボモーターである。キャプスタン28と駆動ホイール22との間にはエンドレスベルト16が配置され、このベルト16にはテンショナーソレノイド34によって張力が加えられている。このテンショナーソレノイド34は通常のバネ式のソレノイドであり、キャプスタン28が駆動ホイール22 から離れる方向に力を加えている。ソースワイヤ62はエンドレスベルト16によって駆動ホイール22の溝内にしっかりと保持される。キャリッジ24はピボット26を介してハウジング10に回動自在に取付けられており、ピボット26の軸は、ソースワイヤ62が駆動ホイール22を離れて移送チューブ14に入る時のソースワイヤ62の軸線と一致しているのが好ましい。キャリッジ24には力センサ32が取付けられている。この力センサ32は通常の圧電セルまたはひずみゲージ式のロードセルにすることができる。ソースワイヤ62 が案内チューブ12内へと前進すると、ソースワイヤ62に加わる力によってキャリッジ24にピボット26を中心としたモーメントが生じ、このモーメントは力センサ 32によって測定される。ピボット26を移送チューブと整合させることによって、ソースワイヤを貯蔵チューブ60から引き出すのに必要な力の影響を無くすことができる。キャリッジ24の全重量を最小に抑えて、ソースワイヤの力の測定に与えるキャリッジ24の重量による慣性効果を最小にするのが好ましい。別の実施例では、駆動モーター30をサーボモーターにし、力センサ32を通常の電流測定回路にして、駆動モータ30でソースワイヤ62を前進させるのに必要な電流をモニタする。すなわちサーボモーターが必要とする電流はモーターが発生するトルクに比例するので、電流を測定することによってソースワイヤに加わるトルク（力）を表すことができる。しかし、この方法では補償を行わない限り、トルク測定値にソースワイヤを貯蔵チューブ60から取り出すのに必要なトルクの影響が含まれるため、測定エラーを生じる可能性がある。ワイヤの力を制限するだけでなく、ワイヤの力を測定する任意の方法も本発明の範囲に含まれるということは理解できよう。すなわち、図２に示すように、力感知機構をタレット80内に慴動自在に取付けらたカテーテルアダプタ300で構成し、このカテーテルアダプタ300を治療カテーテル304の基端部に連結することができる。ワイヤに加わる力はカテーテルアダプタ300をタレット80から押し出すように作用する。カテーテルアダプタの動きと対抗するように配置された力センサ32、例えば、回動自在な保持装置302の端部に固定した通常のひずみゲージで反力を測定し、それを制御システムに入力することもできる。同様に、図３に示すようにワイヤを方向変更キャプスタン310を通してワイヤの方向を変え、それによって力を感知することもできる。方向変更キャプスタン310のロールはサブフレーム312に回動自在に取付けられ、サブフレーム312はハウジング10に摺動自在または回動自在に取付けられて直線運動または回動運動で力センサ32の抵抗を受けるようにする。ワイヤに加わる力はサブフレーム312に反力となって表れ、力センサ32によって感知される。駆動ホイール22をワイヤ貯蔵手段から離すことによって、ソースワイヤが駆動ホイールから離れる地点が一定になり、それによって案内チューブ12と、ソースワイヤ62が駆動ホイール22から離れる地点とを近接させることが容易にできる。駆動ホイール22と案内チューブ12との間でソースワイヤが露出する量を最小にすることによってソースワイヤ62が案内チューブ12中へ駆動される時にソースワイヤが屈伏・湾曲(bukling)する危険は最小になる。案内チューブ12の反対側には、駆動ホイール22から貯蔵フィード機構40のエンコーダホイール42へ案内するための移送チューブ14がある。エンコーダホイール 42の移送チューブ14とは反対側には貯蔵チューブ60の先端部66が来ている。貯蔵チューブ60は上記’834号特許に記載のようなハウジング10に取付けられた一本の連続したステンレス製チューブ、複数の独立したステンレス線チューブまたは低摩擦溝で構成することができる。エンコーダホイール42は外周面上にソースワイヤ62を受ける一本の溝を有する薄い円筒形ディスクで構成できる。エンコーダホイール42は低摩擦ベアリングを介してサブハウジング44に取付けられている。エンコーダホイール42の外周にはキャプスタン48が配置され、ソースワイヤ62をエンコーダホイールの表面に押圧してホイールとの間に回転係合が行われるようになっている。あるいは、キャプスタンだけでなくベルト16に類似した第２のエンドレスベルトを組合わせてソースワイヤ62をエンコーダホイール42に押圧させることもできる。エンコーダホイール42は通常のシャフトエンコーダを駆動してソースワイヤ62 の移動を測定する。エンコーダという用語を用いても、本発明がシャフトエンコーダに限定されるものではなく、任意の移動測定装置が含まれることは理解できよう。エンコーダホイール42はメインの駆動機構が故障した場合に動作する緊急格納モータの駆動ホイールとして機能し、さらに全ての電源およびバックアップシステムが完全に故障した場合、またはそれに類する災害故障時にソースワイヤを格納するために係合される手動格納システムの駆動ホイールの役目もする。メイン駆動機構の故障が起きた場合、通常のステッパーまたはサーボモータからなる緊急格納モータ 44が通常の手段（例えば、格納ソレノイド45によって通常は離反状態に保たれているクラッチ機構を係合させることによって）によってエンコーダホイールを係合させ、ソースワイヤ62を貯蔵チューブ60内へ移動させる。システム全体が故障した場合、手動の後退スプロケット46を係合させて手動でソースワイヤを患者の体内から引き出すことができる。この手動の後退スプロケット46には、手動格納機構がソースワイヤ62が格納する方向でなく前進する方向へ移動するのを防止するために、通常の一方向クラッチまたは類似の機構を備えることができる。貯蔵チューブ60の先端部66の近くには、アクティブオーバートラベルスイッチ 73がある。このスイッチ73は先端部66付近の位置にソースワイヤ62が存在するか否かを検出するための光学的または機械的スイッチで構成される。図１の実施例では、このスイッチは先端に低摩擦ベアリングを有する通常の機械的スイッチで構成され、ソースワイヤ62が貯蔵チューブ60に出入りした時にベアリングがソースワイヤ62の表面と接触するようになっている。制御装置が故障した場合やソースワイヤが貯蔵チューブ内部で破損した場合あるいはソースワイヤがエンコーダの先端を越えて前進するような他の故障が起きた場合には、オーバートラベルスイッチ73がソースワイヤ62の端部を検出してソースワイヤをそれ以上前進しないようにメインの駆動機構20を停止させる。放射線安全装置70は放射線遮蔽された適当な格納容器、例えば所定寸法の鉛球またはタングステン円筒で構成され、その内部には略90度の弧状の管状案内チャネル72が形成されている。案内チャネル72の下側開口には案内チューブ12が連結され、案内チャネル72の上側開口にはＹ型コネクタ82の管状の上側延長チューブ74が連結されている。Ｙ型コネクタ82はアウトプットガイド76に連結されている。Ｙ型コネクタ82は、上側延長チューブ74がアウトプットガイド76と同軸上に保持されるような構成を有し、ソースワイヤ62 がＹ型コネクタ82を通過する時に余計な湾曲を受けなくてすむようになっているのが好ましい。Ｙ型コネクタ82のアウトプットガイド76の末端にはタレット組立体80が取付けられている。この組立体の一般的な動作は上記の’834特許に記載されている。タレット組立体80にはスキャナ81が組み込まれているのが好ましい。アフターローダ装置と一緒に使用することが認められているカテーテルはカテーテルの種類、カテーテルの長さ、バルーンの長さと位置および在庫管理番号を含む機械で読み取り可能な情報を含んでいるのが好ましい。これらの情報は個々のカテーテルがタレット組立体に挿入される時に自動的にスキャンされ、制御システム100 に入力される。制御システム100はアフターローダの機能を制御するための電子ハードウェアとソフトウェアとを備えている（代表的なものを図４に示す）。情報は通常の光学的バーコード読み取り装置によって読み取ることが可能なバーコードまたはそれに類する外部コード法の形で固定されるのが好ましい。あるいは、同様な情報を有する半導体チップをカテーテルに埋め込んで、対応するスキャナで読み取る。スキャナ81は通常の手持ち式バーコード読み取り装置のように、タレット組立体80から分離されていてもよく、あるいはタレット組立体80に隣接する固定式バーコード読み取り装置にすることもできる。この変形例の典型的な方法では、カテーテルをタレット集合体80に挿入する前にカテーテルの情報が読み取られる。Ｙ型コネクタ82の上側延長チューブに沿ってアクティブホームセンサ84が設けられている。このセンサは上側延長チューブ74内にソースワイヤ62が存在するか否かを検出する光学的または機械的なスイッチで構成される。図１の実施例ではアクティブホームセンサ84は前記のオーバートラベルスイッチ73とほぼ同様の構造と動作とを有するスイッチで構成される。このアクティブホームセンサ84の機能は、ソースワイヤ62が安全装置70を出てタレット80に向かって進む時にソースワイヤの先端部を検出することにある。ホームセンサからの情報は制御システム 100に入力され、ソースワイヤ62がタレット80に連結されたカテーテルに送り込まれた時のソースワイヤの位置に関する正確な情報を与えられる。Ｙ型コネクタ82の下側開口にはダミーワイヤガイド78が接続されている。このガイド78はＹ型コネクタ82からダミーワイヤ駆動機構90（図４参照）へダミーソースワイヤ63を案内するためのステンレス製チューブまたはそれに類する溝を備えている。ダミーワイヤガイドに沿ってダミーワイヤホームセンサ52が設置されている。このセンサ52はダミーワイヤガイド78内にダミーソースワイヤ63が存在するか否かを検出するための光学的または機械的スイッチである。図１の実施例では、ダミーワイヤーホームセンサ52はオーバートラベルスイッチ73とほぼ同様な構造および動作をするスイッチで構成される。ダミーワイヤホームセンサ52がダミーワイヤの先端の存在を確認すると、その情報は制御システム100に入力され、ダミーソースワイヤ63がタレット80に連結されたカテーテル内へ送り込まれた時のダミーソースの位置に関する正確な情報が与えられる。図４を参照すると、この図には本発明の特徴を備えたアフターローダの右側内側部分が描かれており、ダミーワイヤガイド78がほぼ下向きにダミー駆動機構90 まで続いている。このダミー駆動機構90はアクティブ駆動機構20と類似した駆動機構で構成されているが、このダミー駆動システムは緊急格納特性を備えていないので、その駆動ベルトは緊張緩和機構を有する必要がない。従って、ダミー駆動機構の駆動ベルトは、ソレノイドシステムよりもむしろ単純な弾性部材、例えばバネ等によって引っ張られている。ダミーソースワイヤ駆動／貯蔵システムの残りの部分は、対応するアクティブソースワイヤ駆動／貯蔵システムに類似した機能を有している。ダミーソースワイヤは移送チューブ54によってダミーワイヤー貯蔵フィード機構110のエンコーダホイール112へ送られ、さらにダミーワイヤー貯蔵チューブ58の開いた基端部56内へ移送される。アクティブ駆動システムと同様に、ダミーオーバートラベルセンサ120がダミーソースワイヤの先端部を検出してワイヤの破断、その他の故障によってダミーソースワイヤがエンコーダおよび駆動機構から外れるのを防止するようになっている。同様に、ダミーパークスイッチ122はダミーワイヤの基端部を検出し、ダミーワイヤが完全に格納されたことを確認するようになっている。図４にはさらに、コンピュータ制御システム100と放射線モニタリング回路130 とが示されている。コンピュータ制御システム100の機能は上記’834号特許に記載の機能とほぼ類似であるが、相違点はバーコードスキャナ81からの情報を受けてそれに応答する機能ブロックおよびカフィードバックセンサ32と、通常の変更とが加えられている点にあるが、これらは本発明の対照ではない。放射線モニタリング回路130は２つの重要な機能すなわち内部および外部の放射線モニタリングを行う。この回路130は、通常のガイガー管(GeigerMuellerチューブ）、シリコンダイオード等の放射線モニタリング手段で構成された放射線モニタリング装置132を用いて内部放射線をモニターし、アクティブワイヤが放射線安全装置70を出た時に放射線を感知して線源が遮蔽されていないことを確認する。放射線モニタリング回路130はこの情報を制御システム100に伝える。また、放射線モニタリング装置132は治療中の放射線の存在を感知し、治療後に線源が安全装置中に格納された時に放射線の増加を感知し、さらに線源が安全装置中に引き込まれた時の放射線量の急速な低下を感知する。放射線モニタリング回路 130からの情報は放射線が許容可能な範囲内であったか否かを判定するために相互に関連付けられる。放射線が受入れ可能な範囲外で且つ線源が正しく安全装置に格納されなかったこと、あるいは線源がソースワイヤの先端から無くなっていることが示された場合（例えば、線源が患者の体内で破断した場合）には、補修措置をとることができるように制御システム100がオペレータに対して異常を警告する。使用する放射線源の強度によっては、治療区域の周囲に放射線遮蔽が必要になることもある。従って、本発明の実施例には遮蔽用モジュラーシステムが設けられている。モジュラー遮蔽が正しく設置されていることを確認するために、治療区域の外に遠隔放射線モニタリング装置134を配置する。遠隔放射線モニタリング装置が正しく接続され且つ放射線モニタリング回路 130によってその機能が正しいことが検出されない限り、フェイルセイフ回路はアクティブソースワイヤ62を前進させないようになっている。遠隔放射線モニタリング装置134が正しく機能している時にば、ソースワイヤ62をわずかに前進させ、遠隔放射線モニタリング装置134によって測定を行う。測定結果が許容可能な範囲内にあれば、モジュラー放射線遮蔽が適切に設置されていることになり、治療を開始することが可能になる。逆に、測定結果が許容可能な範囲を越えている場合にば、ソースワイヤ62は即座に安全装置70内に収納され、オペレータに異常が警告される（例えば、アラーム音１４０を鳴らす）。使用時には、非放射活性のダミーソースワイヤが挿入され後に、適切な距離の治療間隔、その他の情報が上記’834号特許に記載のように制御システムにプログラムされ、アクティブソースワイヤが安全装置からカテーテル中へ、約100cm ／秒以下の速度で挿入される。ソースワイヤ62を挿入される時には制御システムが約O.３mmおきに力センサ32に問い合わせを出し、制御システムは読み取られた力の値と所定の力プロフィール（特にカテーテルの種類と実施する治療に基づいて予めプログラムされている）とを比較する。制御システムは力のレベルを所定の力プロフィール内に保ちながら最大限の挿入速度を保つよう、上記と同じ0.3m mの間隔でソースワイヤ62の挿入速度を調節する。測定と修正との間の時間は距離の関数であるので、測定／修正の割合はワイヤ速度に対して絶えず変化する。例えば測定間隔を0.3mmにした場合、100cm／秒の速度では力の読み取りと、それに対応した速度調節は約30μｓごとに行われる。本発明は0.3mmという測定および／または調節間隔に限定されるものではないということは理解できよう。測定および修正を行う正確な間隔は原則として使用するカテーテルの材料および厚さによって決まる。間隔は、ソースワイヤがカテーテルに孔を開け始める（カテーテルの内壁に突き当たる）ことによって生じる力の上昇にアフターローダが迅速に応答して、ソースワイヤがカテーテルの壁の厚さを貫通する（カテーテルの伸びを含めて）前にソースワイヤの挿入を停止させることができるよう、十分短く設定される必要がある。従って、壁の薄いカテーテルおよび／または相対的に変形しにくいカテーテルを使用する場合には、測定の間隔を短くしなければならない。壁の厚いカテーテルおよび／または変形し易いカテーテルを使用する場合には、測定間隔を広くすることができる。一定の距離間隔で測定を行うのが好ましいが、一定の時間間隔で行うこともできる。一定の時間間隔を採用する場合にも、ワイヤがカテーテルに孔を開ける前にアフターローダが応答できるように、少なくとも使用されている特定のカテーテルに対する最も速いワイヤ速度における時間間隔と同じくらい時間間隔を短くするのが好ましい。制御システムは、予めプログラムされた力プロフィールの他に、突然の力の変化と絶対的な力の限界値とに応答する。すなわち、力の測定値が急激に上昇するか、絶対閾値を越えた場合に、即座に挿入が停止されるが、力の測定は一定の間隔で継続される。この力の測定値によって、ソースワイヤにかかる負荷が除々に減少していることが示された場合、制御装置はこれをカテーテルの急な湾曲と認識し、ソースワイヤの挿入を再開する。しかし、ソースワイヤへの負荷が所定の時間経っても低下しない場合には、制御装置はこれを詰まりまたはカテーテルを損傷しかねない状況と判断して、ソースワイヤの格納運動を開始する。図５は本発明のワイヤ駆動／貯蔵システムの別の実施例である。この図では図１〜４の実施例と同等な要素は同じ番号で示されている。駆動機構20はキャリッジ24と、駆動モータ30によって駆動される駆動ホイール22と、テンションソレノイド34によってテンションアーム35を介して引張られるエンドレスベルト16（キャプスタン２８の周りに設置されている）とを含んでいる。キャリッジ24はピボット26を介して回動自在に取付けられており、このピボット26は移送チューブ14 の軸線と整合している。キャリッジ24はピボット26を中心に回転自在で、力センサー32の拘束下にある。この実施例では、駆動モータ30はエンコーダーを有するコンビネーションモーターであり、モーター30の回転でソースワイヤ62は間接的に前進し、モニターされる。ソースワイヤ62が駆動機構から放射線安全装置70へ移動する途中には必要に応じて用いられる冗長エンコーダ150がソースワイヤ62と直接接触している。ソースワイヤ62はこの冗長エンコーダーの係合ソレノイド152によって冗長エンコーダー150のキャプスタンに押圧される。図６は細部を示すために図５の平面図の一部を破断したものであり、図７は図５の実施例の７−７線による部分断面図である。図６を参照すると、このワイヤ貯蔵手段は巻取りリール機構160を有している。このリール機構160はフランジを有する円筒形のドラム162で構成されるこのドラム162は平坦または溝を有する外周面を有し、固定シャフト172が貫通している。ドラム162の固定された取付けポイント170にはソースワイヤ62の基端部が取付けられている。エンドレスベルト1 64は複数のキャプスタン168とドラム162の外周面との間にドラム162の両側のフランジ180 （図７）に挟まれた状態で設置されている。通常のステッパまたはサーボモータからなる貯蔵駆動モーター166は制御システム100によって制御されて、駆動ホイール22と同期した動作で通常の手段によってドラム162を駆動する。位置に関するフィードバックが駆動モータ166に組み込まれているか通常の方法で取付けられたエンコーダによって与えられる。ドラム162のシャフト172の端部174にはネジ山が切ってあり、このネジ山はサブフレーム154に固定されたネジ付きベアリング156と螺合している。ネジ山を有する端部174のリードはソースワイヤの径にほぼ等しく、ドラム162が一回転するたびにドラム162がソースワイヤ62の径に等しい距離だけサブフレームに近づいたり離れたりすることができるようになっているのが好ましい。この構成にすることによって、ソースワイヤは62は重なり合わすにドラム162の表面上に平らに巻き取ることができる。さらに重要な点は、ソースワイヤ62がドラム162から離れる地点の移送ワイヤ14に対する位置がドラム上に保持されているソースワイヤの量とは無関係に一定になることである。ドラム162のシャフト172はスプラインを備えた端部176を有している。この端部はワイヤ位置限定機構200と係合している。このワイヤ位置限定機構200は、外側スプライン178に固定された第１のピニオン210を含む多重パスの低バックラッシュのギア減速機構で構成されている。ピニオン210は第２のピニオン214に固定された第１ギア212を駆動し、この第２のピニオン214が出力シャフト218に固定された第２ギア216を駆動する。出力シャフト218の端部にはアーム220が固定されており、このアームはシャフト218の回転に応答して回転し、その両端で通常の機械的または光学的スイッチを備えたトラベルリミットスイッチ224、222（図６）と接触する。この多重パスによるギア減速によって、アーム220はソースワイヤ62を一杯に延ばした状態に対応して約３／４回転する。あるいは、歯車付きベルトまたはそれに類する非常に精密なシャフト減速機構を用いて、シャフト172と218との間に適当な減速を与えることもできる。リミットスイッチ224は、ソースワイヤ62がドラム162上に完全に格納されてソースワイヤ62の放射活性先端が安全装置72内に収容された時に接触される。従って、このリミットスイッチ224は図１〜４の実施例でのアクティブスイッチ64と類似の機能を有する。同様に、リミットスイッチ222は、ソースワイヤ62が過度に伸びた時に接触される。従って、このリミットスイッチ222は図１〜４の実施例でのオーバートラベルスイッチ73と類似の機能を有し、制御装置がソースワイヤを前進させ過ぎた状態を検出する。ソースワイヤが破損した場合に備える追加の措置として、必要に応じて、リミットスイッチ222の他に移送チューブ16内のソースワイヤの存在を感知するオーバートラベルスイッチを組み込むこともできる。従来のアフターローダはソースワイヤを交換するのに熟練の技術者を必要とし、その技術者が交換用ソースワイヤを手動でアフターローダに取付け、アフターローダのワイヤー貯蔵手段内でのソースワイヤの位置をモニターするシステムが適切に機能することを確認しなければならなかった。³²Ｐのような半減期の短い線源を用いた場合には、熟練の技術者が頻繁に交換しなければならず、コストが大きくなる。従って、³²Ｐのような半減期の短い線源を用いた場合には、迅速に交換可能なソースワイヤが特に有用になる。図８に示すように、図５〜図７に示した小型の貯蔵システムは迅速に交換可能なモジュラー駆動式「カセット」として構成することができる。図８のカセット式アフターローダ構造の場合には貯蔵・駆動システムが迅速に着脱可能なサブフレーム154上に保持されており、このサブフレーム154は、制御システムおよびその他のシステムを収容したアフターローダのハウジングから取り外すことができる。カセットはソースワイヤの駆動システムおよび貯蔵システムと、放射線安全装置とを含み、さらにソースワイヤの位置モニタリング装置を含む。このモニタリング装置はカセットがユーザーに向けて出荷される前に製造者によって調節および確認されるのが好ましい。すなわち、ソースワイヤは駆動機構に予め設置されており、しかも、ソースワイヤモニタリング装置の機能はカセットがユーザに届けられる前に確認されているので、カセットはかなり未熟な作業者でも取付けることができる。以上、いくつかの好ましい実施例および方法を説明したが、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、これらの実施例および方法を改良、変更できるということは当業者には理解できよう。本発明は、添付の請求の範囲と関連法律の規定によってのみ限定されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ブラッドショー，アンソニー，ジェー. アメリカ合衆国 77459 テキサスミズーリシティケネソードライヴ 2938

Claims

【特許請求の範囲】１．カテーテルの端部を受けるハウジングと、このハウジングに取付けられた細長いリードの貯蔵手段と、上記ハウジングに取付けられた細長いリードをカテーテル中にするための駆動機構と、細長いリードをカテーテル中に挿入するのに必要な力を検出するための力センサーと、細長いリードの移動を検出するエンコーダと、力センサーおよびエンコーダからの信号に応答して細長いリードのカテーテル中への挿入・抜き出しを制御する回路で構成される電子制御システムとを有することを特徴とする細長いリードの先端に取付けられた放射線源を、患者の体内に入れたカテーテルに挿入・抜き出すための装置装置。２．駆動機構が外側表面上に一本の溝を有する円筒形のディスクで構成され、このディスクはその軸を中心に回転可能であり、溝は貯蔵手段を出た細長いリードを受け、それをカテーテルへ前進させるようになっており、細長いリードと溝とが少なくとも約１０°の弧に相当する範囲で接触する請求項１に記載の装置。３．細長いリードが屈服・湾曲するのを防ぐための案内チューブを有し、カテーテル中へ前進する時に、細長いリードが円筒形のディスクの溝から正接した角度で離れる地点の近位に案内チューブの開口した端部が固定されている請求項２に記載の装置。４．細長いリードが屈服・湾曲するのを防ぐための第２の案内チューブを有し、カテーテルから抜き出されてリード貯蔵手段へと移送される時に、細長いリードが円筒形のディスクの溝から正接した角度で離れる地点の近位に第２の案内テューブの開口した端部が固定されている請求項３に記載の装置。５．細長いリードを溝に押圧する押圧手段を含む請求項２に記載の装置。６．押圧手段が複数のキャプスタンと円筒形ディスクの外周面との間に設けられたエンドレスベルトで構成される請求項５に記載の装置。７．細長いリードを溝内に保持するために円筒形のディスクの外周面上に隣接して配置された複数のキャプスタンを含む請求項１に記載の装置。８．貯蔵手段がハウジングに取付けられて細長いチューブで構成され、この細長いチューブが駆動機構の近くで開口している請求項１に記載の装置。９．貯蔵手段が円筒状の外側表面を有するほぼ円筒形のドラムで構成され、このドラムはその軸線を中心として回転可能であり、貯蔵手段は、細長いリードが重なり合うことなく上記ドラム上に平らに巻取られるようにするための、ドラムの回転に応じてドラムをその軸線方向に移動させる手段を有する請求項１に記載の装置。 10．細長いリードをドラムの円筒状の外側表面に押圧するための手段を含む請求項９に記載の装置。 11．押圧手段が複数のキャプスタンで構成される請求項９に記載の装置。 12．押圧手段が複数のキャプスタンとドラムの円筒状外側表面との間に設置されたエンドレスベルトで構成される請求項９に記載の装置。 13．駆動機構および貯蔵手段がハウジングから容易に取外し可能な独立したユニットに収容されている請求項１に記載の装置。 14．駆動機構がハウジングに回動自在に取付けられており、力感知手段がロードセルで構成され、このロードセルは細長いリードがカテーテルへ向かって前進する時に駆動機構から離れる時のリードの軸線に沿って配置されている請求項１に記載の装置。 15．細長いリードが貯蔵手段を出て前進した時に駆動機構に入って行くリードのほぼ軸線の所で回動する請求項13に記載の装置。 16．カテーテルがハウジングに摺動可能に取付けられており、力センサーがカテーテルを移動させる力を感知するロードセルで構成される請求項１に記載の装置。 17．ハウジングに慴動可能に取付けられた方向変更キャプスタンを含み、力センサがこの方向変更キャプスタンを移動させる力を検出するロードセルで構成される請求項１に記載の装置。 18．カテーテルに関する情報を読み取るためのスキャナを有し、電子制御システムがカテーテル情報に応じて細長いリードのカテーテル内での前進および後退を制御する回路を含む請求項１に記載の装置。 19．カテーテル情報がカテーテルに付いている請求項18に記載の装置。 20．スキャナがカテーテルを受ける手段に組み込まれている請求項18に記載の装置。 21．使用していない時に放射線源を収容するための放射線安全装置を含み、放射線源の放射線安全装置内外における位置を確認するための内部放射線センサを含む請求項１に記載の装置。 22．ハウジングの外側にある遮蔽の完全性を確認するための外部放射線センサを含む請求項１に記載の装置。