JPH11501534A - フレーム無し立体定位処置での反復固定法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 非攻撃的ロケータ、特にバイトプレート(26)を用して実施する医学的治療での反復固定方法。バイトプレート(26)は少なくとも３つの位置マーカー(38)を有し、この位置マーカー(38)はＬＥＤ、アンギオグラフ用の放射線透過性マーカー、コンピュータ制御トモグラフ（CT）画像形成用マーカーまたは核磁気共鳴（MR）画像形成用マーカーにすることができる。このマーカー(38)の位置を検出することで患者(14)内部の特性部位（放射線を当てる大脳癌、その他の頭蓋骨内ターゲット）の位置を極めて高い精度で求めることができる。バイトプレート(26)は各患者の歯に個別に整合するように成形されるので、患者(14)の最初の画像化後に取り外すことができる。その後、バイトプレート(26)を歯に再度取付け、検知したマーカーに対する公知の位置に特性部位を位置決めする。

Description

【発明の詳細な説明】 フレーム無し立体定位処置での反復固定法 発明の背景 本発明は立体定位方式(sterotactic)の医療処置で用いられるデバイス、シス テムおよび方法に関するものであり、特に、患者または患者の一部を時間的に異 なる時に反復して正確に位置決め（固定）する方法に関するものである。 多くの医療治療では時間的に異なる時に反復して処置する必要がある。例えば 、脳腫瘍、その他の治療で用いられる放射線は一回で済むこともあるが、大抵の 場合は患者の安全を考えて時間的に間をおいて複数回に別けて放射線を照射する 。 放射線治療は４つの段階、すなわち(1)診断・評価段階、(2)治療計画決定段階 、(3)シュミレーション段階、そして(4)治療段階に分けることができる。本発明 の反復固定デバイスは上記の後半の３段階で使用できる。最初の診断・評価段階 では医師がどの組織が冒されているを決め、ターゲットを決める。次の段階では 患者に多くの診断テスト、例えばアンギオグラフィー、コンピューター制御トモ グラフィー（ＣＴ）、核磁気共鳴（ＭＲ）画像形成等が行われる。医師が治療す べき組織を同定できた段階で患者は治療シュミレーションといわれる段階に入る 。この段階で通常のフィルム、デジタル画像、ＣＴ画像、ＭＲＩ画像、超音波画 像等の一群の画像を撮る。医師はこれらの画像を基にして健康な組織以外の患部 組織のみを通る放射線ビーム軌道を決定することができる。医師がターゲットと して選択した組織は放射線を透過性であることが多いので、放射線ビ ームの整合には一般にレントゲン写真の目印(landmark)を用いる。これらの目印 は、放射線治療に入る前に、医療用Ｘ線を用いて類似のレントゲン写真に画像と して記録する。これらの治療前のレントゲン写真は一般に治療用ポータル(porta l)フィルムとよばれ、このポータルフィルムを用いることによって医師は患者の 骨格的位置に対して治療用ビームが正しく整合している否かを判断することがで きる。このポータルフィルムを何回撮るかは患者セッティングの複雑さおよび致 命的組織（例えば患者の視覚神経）とビーム軌道との距離に依存する。 いずれにせよ、一般的な放射線治療は２〜６週間にわたって10〜64回に別けて 行われる。この治療回数は患者の疾患の種類によって違うが、各々の治療では患 者を遠隔治療設備内で同じ位置に位置決めし、放射線ビームに対して整合させな ければならない。 また、放射線透過性の組織に近いために、シュミレーション段階で要求される だけの精度でターゲット組織を位置決めできない場合もあり、例えば動静脈奇形 、聴覚ノイリノーマ、その他の小さな頭蓋骨内ターゲットの場合である。こうし たターゲットの同定および治療を行うことができる「放射線治療」としての強力 な技術が新しい開発された（放射線治療法とは広い概念を有するが、一般には一 回の放射線治療のみで治療が終わるものを意味し、放射線治療を複数回行うもの は一般に高精度放射線治療または分割立体定位法放射線治療とよばれる）。この 技術を用いると小さな頭蓋骨内ターゲットを同定し、極めて正確に治療すること ができる。 この新しい放射線外科治療技術ではターゲットの同定、位置決めおよび治療を 立体定位法原理で行う。この処置ではまず最 初に立体定位参照(sterotactic reference)システムを用いて患者の頭蓋骨を固 定する。この立体定位参照システムは放射線外科治療中を通じて頭蓋骨内の全て の点に対して不動の状態を維持する。そして、アンギオグラフィー、ＣＴ、ＭＲ 走査を含む全ての診断試験では立体定位参照フレームに対して位置決めされた一 群の基準マーカー(fiducial markers)が用いられる。 次に、ターゲットが同定されると、放射線ビームの経路がコンピューターで数 学的に計算される。医師はこの方法を支えるコンピューターのアルゴリズムを用 いることによって提案された経路で実際にＸ線ビームを照射した時に患者に照射 されるであろう照射量を評価することができる。実際には、全ての通常組織への 照射量を制限した状態でターゲット組織に対する放射線量を十分に絞った治療計 画となるように、放射線のビームを変えたり、治療計画から所定のビームを削除 したり、それに追加する。そして、許容可能な照射量分布の治療計画に到達した 段階で、ビーム軌道情報を放射線治療装置へ送る。それによって、患者には一回 の照射治療のみが行われる。治療後、立体定位参照フレームを外す。このフレー ムを取付けてから外すまでの以上の全ての処置に要する時間は一般に６〜８時間 である。 本出願人に譲渡されている下記米国特許は立体定位法を用いた高精度の放射線 外科治療法の参照として本願明細書の一部をなすものである： 本発明者の上記特許の方法を用いることによって患者を立体定位法を用いた放 射線外科治療の放射線ビームに対して0.2 mm ±0.1 mmの精度で位置決めすることができる。 この方法は処置が一回の終わる場合には極めて上手くいく方法であるが、別の 意味での治療効果を上げるために全照射量を複数の小さい照射量に分けて複数回 照射しなければならない場合もある。この場合には、参照フレームを患者から一 旦外してしまうと、頭蓋骨内のターゲット位置と参照フレームとの間の相対関係 が失われてしまう。しかし、上記の放射線外科治療法では数週間にわたる治療中 、患者の頭蓋骨に対して参照フレームをずっと固定しておく必要があるため、治 療を複数回に分ける場合にはこの方法は適していない。すなわち、２回目以降は 一回治療する度に、時間のかかる面倒な再位置決め作業をしなければならない。 反復固定を簡単に行う方法は種々提案されている。この方法は３つのカテゴリ ー、すなわち歯で噛むバイト(bite)プレート方式、輪郭再整合(contour realign ment)方式、そしてマスク(mask)方式に分類することができる。しかし、これら の方式は全て、許容値を越える検出不可能な位置誤差の原因となる設計上の欠点 を有している。 マスク方式は30年間にわたって放射線治療で用いられてきた。この方式では患 者の顔または頭に完全にフィットするマスクを個々の患者毎に作る。高精度放射 線外科治療法の場合にはこのマスクを立体定位法のフレームに取付ける。このフ レームは立体定位方式の一般の処置で用いられるものと同じものである。患者は 診断検査を行う度にこのマスク／フレーム系の所に位置決めされ、通常の立体定 位方式の位置決め装置を用いて画像を記録する。 このマスクによる固定・再位置決め方式は放射線治療で広く 用いられてきたが、多くの文献はこのマスク方式の反復位置決め精度は３〜５mm 以下であると報告している。この精度は照射を複数に別けて行う放射線治療では 許容できない精度レベルであると考える。 バイトプレート方式も数十年間にわたって用いられてきた。この方式でも個々 の患者用に特別なバイトプレートを作る必要がある。このバイトプレートは外科 的に患者の歯にフィットするようになっており、マスク／フレーム系と同様に立 体定位法のフレームに取付けられる。この参照フレームには一般のレントゲンフ ィルム用およびＣＴ、ＭＲ走査用の位置マーカーが付けられる。この方式の基本 的欠点はバイトプレートが位置決めと患者固定の両方に用いられる点にある。す なわち、バイトプレートは立体定位法の位置決め用参照として用いられるだけで なく、患者を所定位置へ移動させる機構の役目もする。しかしバイトプレートを 用いて患者を移動させるとバイトプレートと患者との境界部にトルクが生じる。 この方式を解析すると、バイトプレートを患者の歯に対してほんのわずか移動さ せただけで頭蓋骨内のターゲットが大きく移動・回転するということが分かって いる。そして、その不整合度を確認する手段が開発されていないためこの誤差を 検出することができない。 患者の骨相学的輪郭を立体定位法の参照系として用いる別の患者固定法も用い られている。この方式ではＣＴスキャンまたはＭＲスキャンによって患者表面を 三次元再構築する。そうして得られた輪郭を立体定位法位置決め方式の参照系と して用いることができる。 その後は通常の診断試験を行い、通常の放射線治療で用いる立体定位原理を用 いて治療計画をたて、ターゲットを同定し、 アイソセンターに対する患者表面の輪郭の座標を測定する。患者を遠隔治療設備 に入れた後、表面デジタイザーを用いて患者表面の輪郭を再度得る。次に、一群 のアルゴリズムを用いて遠隔治療設備のアイソセンターに対して患者ターゲット を再位置決めするのに必要な移動・回転量を計算する。臨床試験状態でのこの方 式の精度は約２〜３mmである。 照射を複数に別けて行う放射線治療では放射線照射精度が極めて重要である。 ある主の腫瘍、その他の条件下では放射線を極めて小さい容積内に絞ることが要 求され、放射線ビームが整合して居ない場合には腫瘍、その他のターゲットに与 えられる照射量が不十分となるだけでなく、腫瘍、その他のターゲットの近くに ある健康な組織を損傷する程度および／または損傷度が大きくなる。 すなわち、腫瘍、その他のターゲットを十分な精度で位置決めできないと照射 を複数に別けて行う放射線治療はできない。ターゲットを正しく位置決めすると いうニーズは照射を一回で済ませる放射線治療にもある。本発明者の上記米国特 許の一つの目的はこの点にある。照射を複数に別けて行う放射線治療での別のニ ーズは患者を簡単な方法で反復して正確に位置決めできることである。患者を最 初の治療位置と同じ位置にできるならば、患者を２回目以降再度位置決めした時 にも（治療機構に対して）正確に同じ位置を占めることになる。しかし、その場 合には、２回目以降の治療を患者が最初の治療位置からわずかに移動した位置で 行うと精度が低下することになる。従って、上記のような位置決め法には欠点が ある。 より一般的にいえば、患者または患者の一部を反復して位置決めするニーズは 放射線治療以外の所にある。大抵の場合に望 まれるのは、最初の治療を患者のある部分を正確に位置決めした状態で行い、２ 回目以降の治療も患者のある部分を正確に位置決めした状態で行うことである。 この２回目以降の治療でも面倒で時間のかかる作業を繰り返すことができるが、 そうすると治療費が高くなり、作業も複雑になる。本明細書で医療処置とは診断 および／または治療目的の処置を意味する。 発明の目的および要約 本発明の主目的は、医療処置における新規かつ改良された反復固定方法および 装置を提供することにある。 本発明の特殊な目的は、極めて高い精度の非攻撃的な反復固定方法を提供する ことにある。 本発明のさらに別の目的は、患者の位置決めに使われる構造に対して機械的に 独立したロケータ(locator)を備えた反復固定方法、すなわち、患者を除いて、 患者の位置決めに使われる全ての機構によってロケータが移動されない固定方法 を提供することにある。 本発明のさらに別の目的は、立体定位法放射線治療用の反復固定方法を提供す ることにある。 本発明のさらに別の目的は、最初の位置決めをした後は比較的迅速に患者を再 位置決めできる反復固定方法を提供することにある。 本発明のさらに別の目的は、上記従来法の欠点を小さくした、または無くした 反復固定方法を提供することにある。 本発明の他の特徴および利点は添付図面を参照した以下の説明からより良く理 解できよう。 本発明は、下記段階を有し、順序は必ずしも下記の順番に限 定されない医療方法を提供する： 患者の身体を第１回の医学的治療のために位置決めし、 患者の身体の一部に合った定位置に配置され且つ少なくとも３つのＬＥＤ（発 光ダイオード）を有する、機械的にフリーなロケータを患者の身体に取付け、 機械的にフリーなロケータは位置決定用に使用されるもので、構造物（患者の 身体の一部は除く）に剛体に固定する必要はない。 １回目に、ＬＥＤを用いて患者の身体の少なくとも一部に対して正確な位置の 情報を取り、 患者に第１回目の医学的処置を施し、 第１回目の医学的処置を行った後に、ロケータを患者の身体から外し、 ロケータを取外し後の時間的に後において、前回ロケータを取付けた時と同じ 向き且つ患者の身体の一部に合った定位置にロケータを再度取付け、 ロケータを再度取付けた後に、ＬＥＤを用いて少なくとも患者の身体の一部に 対する２回目の正確な位置情報を取り、 ロケータを再度取付けた後に、患者の身体に第２回目の医学的処置を施す。 ロケータの取付け操作および再取付け操作は非攻撃的であるのが好ましい。本 明細書で非攻撃的という用語はロケータの取付け操作および再取付け操作のため に患者の身体に孔を開ける必要がなく、健康な組織を除去する必要がないことを 意味する。 ロケータが外側部分を有するバイトプレートで、ＬＥＤはこの外側部分の上に あり、また、取付け操作が歯科用印象材料の鋳型を用いて患者の歯に合わせてバ イトプレートを定位置に配 置する工程を含み、再取付け操作は上記鋳型を用いて歯に対して前回バイトプレ ートを取付けた時と同じ向きにバイトプレートを患者の歯に合わせて定位置に配 置する工程を含む。 本発明では、第１回目の医学的処置が少なくとも患者の身体の一部の画像化で あり、第２回目の医学的処置が第１回目の医学的処置で正確に位置決めされた少 なくとも１つの課題を治療する医学的治療である。第２回目の医学的治療で患者 の身体にプローブを挿入するか、放射線治療を含むことができる。 本発明の別の観点では第１回目および第２回目の医学的治療が放射線治療であ る。 １回目および２回目のＬＥＤの使用時に検出サブシステムを用いてＬＥＤの位 置を検出し、第２回目の医学的治療を施す前にロケータから独立した位置決め装 置を用いて患者の身体を位置決めして、少なくとも患者の身体の一部を望ましい 位置に正確に位置決めする。 本発明は医学的操作を行う下記システムとして記載することもできる： 少なくとも３つのＬＥＤを備えた患者の身体に取付け可能なロケータを有し、 このロケータは患者の身体の一部と一致させる整合部を有し、この整合部によっ てロケータを患者の身体から外し、患者の身体の一部に対して前回取付けられた 時と同一の向きに患者の身体に再度取り付けることができ、ロケータは機械的に フリーで、患者の身体の位置決め時にはロケータに力を加えずに患者の身体を位 置決めでき、さらに、患者の身体の少なくとも一部を望ましい位置に固定するた めの、ロケータとは独立した位置決め装置を有し、患者の身体が望ましい位置に ある時にＬＥＤの位置を検出する検出サブシステムをさらに有 する医学治療装置。 ロケータは非攻撃的であり、特に外側部分を有するバイトプレートであり、Ｌ ＥＤはこの外側部分の上にあり、バイトプレートはバイトプレートを患者の歯に 合せる鋳型を作る歯科用印象材料を備えた鋳型にすることができ、鋳型は歯に対 して前回バイトプレートを取付けた時と同じ向きにバイトプレートを患者の歯に 整合させることができるようになっている。 上記システムはさらに患者の身体へ放射線治療を行う放射線治療用機器と、放 射線治療を行うために患者の身体を正確に位置決めする位置決め装置と、検出サ ブシステムとを有し、さらに患者の身体を画像化する画像サブシステムを有する 。 本発明はさらに下記のように記載することもできる。 下記段階を有し、順序は必ずしも下記の順番に限定されない医療方法： 患者の身体を第１回目の医学的治療のために位置決めし、 患者の身体の一部と整合して配置され且つ少なくとも３つの基準マーカーを有 する、機械的にフリーなロケータを患者の身体に取付け、 基準マーカーを用いて少なくとも患者の身体の一部に対する１回目の正確な位 置決め情報を取り、 患者に第１回目の医学的処置を施し、 第１回目の医学的処置を行った後に、ロケータを患者の身体から外し、 ロケータを取外し後の時間的に後において、前回ロケータを取付けた時と同じ 向き且つ患者の身体の一部に合った定位置にロケータを再度取付け、 ロケータを再度取付けた後に、基準マーカーを用いて少なく とも患者の身体の一部に対する２回目の正確な位置決め情報を取り、ロケータを 再度取付けた後に、患者の身体に第２回目の医学的処置を施し、また、ロケータ は外側部分を有するバイトプレートであり、基準マーカーが外側部分の上にあり 、また、取付け操作が歯科用印象材料の鋳型を用いて患者の歯に合わせてバイト プレートを定位置に配置する工程を含み、再取付け操作が上記鋳型を用いて歯に 対して前回バイトプレートを取付けた時と同じ向きにバイトプレートを患者の歯 に合わせて定位置に配置する工程を含む。 第１回目の医学的処置を患者の身体の少なくとも一部の画像化にし、第２回目 の医学的処置を第１回医学的処置で正確に位置決めされた少なくとも１つの課題 を治療する医学的治療にすることができる。第２回目の医学的治療を患者の身体 にプローブを挿入する医学的治療にするか、第２回目の医学的治療を放射線治療 にすることができる。 本発明の別の実施例では１回目および２回目の医学的治療が放射線治療を含む 。 本発明の特殊な観点では１回目で使用する基準マーカーがＬＥＤ以外の物であ り、２回目で使用する基準マーカーはこの物の位置の外側部分に置かれたＬＥＤ である。 本発明のさらに特殊な観点では１回目および２回目で使用する基準マーカーが ＬＥＤであり、１回目および２回目の基準マーカーの使用がＬＥＤの位置の検出 用に検出サブシステムを利用し、また、第１回目または第２回目の医学的治療を 施す前にロケータから独立した位置決め装置を用いて患者の身体を位置決めし、 患者の身体の少なくとも一部を望ましい位置に正確に位置決めする。 本発明は下記を有する医学的操作用のシステムとして記載することもできる： 少なくとも３つの基準マーカーを備えた患者の身体に取付け可能なロケータを 有し、このロケータは患者の身体の一部を定位置に合わせる整合部を有し、この 整合部によってロケータは患者の身体から外し、患者の身体の一部に対して前回 取り付けられた時と同じ向きに患者の身体に再度取付けることができ、ロケータ は機械的にフリーで、患者の身体の位置決め時にロケータに力を加えずに患者の 身体を位置決めでき、少なくとも患者の身体の一部を望ましい位置に確実に位置 決め可能なロケータとは独立した位置決め装置を有し、患者の身体が望ましい位 置にある時に基準マーカーの位置を検出する検出サブシステムを有することを特 徴とする医学的処置を行うシステム。 本発明の特殊な観点では、ロケータは外側部分を有するバイトプレートであり 、基準マーカーは外側部分上にあり、バイトプレートは患者の歯に合わせる鋳型 を有し、鋳型は歯に対して前回バイトプレートを取付けた時と同じ向きにバイト プレートを患者の歯に整合させることができる。 このシステムはさらに患者の身体へ放射線治療を行う放射線治療用機器と、放 射線治療を行うために患者の身体を正確に位置決めする位置決め装置と、検出サ ブシステムとを有する。 本明細書では上記特許に記載の放射線外科、標準的なリニアアクセレレータ、 放射線外科用機器およびその他任意の放射線治療装置を放射線治療用機器とみな すことができる。 基準マーカーは単一の平面を規定する３つのＬＥＤで構成することができる。 図面の簡単な説明 本発明の上記およびその他の特徴は添付図面を参照した下記の説明からより明 らかに理解できよう。図では共通の部品は共通の参照番号で表してある。 図１は本発明システムを単純化した概念図。 図２は患者の頭部と、頭部に取付けられた本発明の一部とを示す拡大図。 図３は本発明のロケータの詳細図。 図４は図３のロケータの分解図。 図１には、患者頭部14に立体定位方式で放射線治療するためのリニアアクセレ レータを有する本発明のシステム10が示してある。患者頭部14は手術台16上（一 部のみを示す）に乗せられており、ヘッドリング18によって手術台に固定されて いる。アクセレレータ12および手術台16の詳細は本発明の必須部分ではないので 、説明は省略する。 上記の構成は本明細書の一部を成す本発明者達の上記米国特許に記載の説明か ら容易に製造でき、その操作方法に関する説明から患者に放射線治療を正確な施 すことができる。 アクセレレータ12の代りに、またはそれに加えて、立体定位手術用のプローブ 20（公知の構造）をアンカー22に取付けることができる。このアンカー22は、図 に示すように手術台16に固定するか、壁面、その他の構造物、例えばリニアアク セレレータ、ＣＴ、ＭＲ、必要とされる他の任意の基準物（図示せず）に固定さ れる。プローブ20はメス、レーザー、その他の手術用機器であり、公知の方法を 用いて空間内でのプローブの正確な位置および方向（向き）を検知するＬＥＤを 有していて、プローブを何かに取り付ける必要がないようになっている。 本発明の変形例または追加の特徴は画像システム、例えばコンピュータ制御の トモグラフィー（ＣＴ）または磁気共鳴（ＭＲ）システム24等にある。患者には アクセレレータ12、プローブ20および画像システム24の１つ以上を用いて医学的 処置が行われる。 本発明は、ロケータ(locator)を患者の身体の一部に合わせて(in registry wi th)反復固定する（すなわち、患者の身体の一部に対して唯一の位置に反復して 位置決めする）方法を提供する。これをいかにして達成するかは以下に詳細に説 明するが、その前にロケータについて説明する。このロケータは第１回目の医学 的処置を行うための参照(reference)フレームとして使用され、その後は取り外 されるものであるという点に注意されたい。このロケータは後で第２回目の医学 的処置が行うことができるように再度患者に取付けられる。医学的処置は任意の 診断および／または治療でよいが、以下の説明では分割立体定位放射線治療法を 用いる点に重点をおいて説明する。 本発明のシステムはバイトプレート26を使用する。このバイトプレート26は非 拘束ワイヤ（すなわちバイトプレートをほとんど引っ張らない緩んだワイヤ）28 によってＬＥＤシーケンシャルドライブ回路30に連結されている（ワイヤの代わ りに、ワイヤレス構造（図示せず）を用いてＬＥＤを発光させるか、ドライブ回 路をバイトプレート上に載せることもできる）。ＬＥＤシーケンシャルドライブ 回路30はコンピュータ32に接続されている。コンピュータ32は画像システム24と カメラシステム34とに接続されている。カメラシステム34はセンサーサブシステ ムの役目をし、複数のＬＥＤ（図１には示さず）を用いてバイトプレート26を位 置決めする複数のカメラ36を有する公知タイ プのものにすることができる。カメラシステム34とＬＥＤを発光させる（１回に １つずつ点灯させる）方法は、1993年３月30日のSchulzの米国特許第 5,198,877 号（PixSys Incに譲渡）に記載されており、この特許の内容は本願明細書の一部 を成す。このカメラシステムは PixSys，Incから市販されている。 図２に示すように、患者の頭部14はヘッドリング18を用いて拘束でき、位置決 めすることができる。このヘッドリング18は本発明者達の上記特許に記載の技術 を用いて定位置に固定される。ヘッドリング18は頭部を拘束するために使用また は開発された任意のものにすることができる。 バイトプレート26は一種のロケータであり、少なくとも３つのＬＥＤ（図２に は２個のみを示す）を有する。３つのＬＥＤは一直線上に並んでおらず、従って 独特な平面を画定する。最も有利な方法は、バイトプレート26が機械的にフリー で、患者の位置決め時にロケータに力を加えずに患者の位置を決定できるように なっているものであり、特に、患者の位置決めに使用される全ての構造物（例え ばリング18、これらの構造物は位置決め構造物とよばれる）からバイトプレート 26が独立しているものである。換言すれば、患者の位置決めに使用される構造物 によってバイトプレート26が動かされることはない（患者が動かす場合を除いて ）。従って、バイトプレートの患者に対する位置を変化させる力やトルクがバイ トプレートに加わることはない。 図３、図４を参照する。バイトプレート26は歯のインプリント40（図面を簡略 化するために一部のみを示す）を有するプラスチックのマウス部39を有している 。この歯のインプリント40は公知の方法でマウス部38上に義歯成形材料を用いて 予め形成 されている。マウントプレート42はマウス部39と一体化されているか、マウス部 39に固定されている。マウントプレート42には３つの孔44が開いており、これら の孔44にはマーカープレート46の３本のポスト48が着脱自在に嵌合できるように なっている。マーカープレート46は平らで、同様に平らなマウントプレート42に 対して平行であり、透明プラスチックで作られ（図示すように）内部または表面 にＬＥＤ38が取付けられている。 図４に示す別のマーカープレート50はマーカープレート46と同じ形状であり、 孔44を介してマウントプレート42に固定される３本のポスト52を有する（図には １つのみが見える）。この場合には、基準（位置）マーカーとしてＬＥＤを使用 する代わりに、マーカープレート50が３つのマーカー54を有している。これらの マーカー54はアンギオグラフィーまたはＣＴスキャン用に放射線非透過性マーカ ーにするか、ＭＲスキャン用の磁気共鳴マーカーにすることができる。図４には マーカー54の中の２つのみが見えるが、これらの設置および位置は図３のＬＥＤ と同じにするのが好ましいことは理解できよう。 以下、上記図面を参照しながら分割立体定位放射線療法を行う本発明の操作を 説明する。 患者をアンギオグラフィー、ＣＴスキャンまたはＭＲスキャンで調べる前に、 歯科用印象材を備えたマウス部39を患者の歯で加えさせて歯のインプリント40に 対応した鋳型を作る。この鋳型は公知の技術を用いて約10分で作ることができる 。その後マウス部39を接着剤、その他の手段を用いてマウントプレート42に永久 固定する（マウントプレート42がマウス部位39と一体でない場合）。マウントプ レート42は約３cm×６cmで、３つの孔44を有することができる。 その後、各ポスト52を対応する孔44に挿入して一時的に固定し、マーカープレ ート50をマウントプレート42に固定する。 画像システム24で患者の脳を画像化し、少なくとも３つのマーカー54の位置を 検知する。対象となる領域全体の三次元位置を0.2 mmの範囲で決定する。図１で はアクセレレータ12 と同じ位置に画像システム24を示したが、異なる位置にあ ってもよいことは理解できよう。画像システム24で検知されるマーカー54を使用 する代わりに、初めの画像化ではマーカープレート46上のＬＥＤ38を使用し、コ ンピュータでＬＥＤ38に関する位置データを画像システム24からの画像データと 組み合わせることもできる。画像化の際には、頭部クランプリング18は必ずしも 使用する必要はないが、通常は画像化の完了までに要する約30秒間、患者に動か ずにいてもらうために、何らかの患者拘束手段を使用する。 診断用の画像が得られたら、ルーチンの立体定位放射線外科の診断計画を実行 する。アイソセンターでの許容可能な治療計画ができたら、バイトプレートマー カーに対して治療計画のアイソセンター（単数または複数）を同定する。これに よって外部参照系、マーカー、頭蓋内ターゲットの間をリンクさせることができ る。 その後、患者を治療領域に配置し、患者の位置を決め、快適な頭部クランプで 固定する。この時点で、診断操作に使用するマーカーの位置を高精度デジタルプ ローブ（図示せず）を用いて位置決めすることができる。 プレート50のようなマーカープレート上における特定のマーカーポイントの位 置をデジタル化プローブ（図示せず）を用いて決定する代わりに、患者の歯をイ ンプリント40に合わせた状 態でマウス部39を患者の口内に戻す前に、マウントプレート42とマウントプレー ト42に取付けられたマーカープレート46とからマーカープレート50を分離するこ ともできる。マーカープレート46を用いた場合には赤外線ＬＥＤ38が発光し、カ メラシステム34でプレート46の正確な位置を６つの自由度に対して同定する。換 言すれば、一直線上にない少なくとも３個のＬＥＤを用いることによってｘ、ｙ およびｚ軸に対するプレート46の位置と、ｘ、ｙおよびｚ軸を中心とする回転度 （従って、６つの自由度）が正確に決定される。 頭蓋内ターゲット（例えば脳腫瘍）に対するマーカーの位置が分かれば、ター ゲットがアクセレレータ12のアイソセンターにくるにはマーカーがどの位置にあ るべきかが分かる。カメラシステム34がコンピュータ32に現在のマーカーの位置 を与え、コンピュータ32はマーカーの現在の位置と正しい位置とを比較すること で患者を正しい位置へ動かすのに必要な適当な三次元並進運動量および三次元回 転運動量を計算する。 最初の放射線治療に後で行われるその後の治療の度に、患者は再びおおよその 治療位置に配置され、基準マーカーの位置が決定され、必要な移動量が計算され 、実行される。 最も重要なことは患者を治療のために正しい位置に再度位置決めする時にはバ イトプレート26は使用されないことである。この再位置決め操作は頭部クランプ リング18で行うことができる。バイトプレート26は位置決め構造物に連結されて いないので、再位置決め操作によってバイトプレート26に力やトルクが加わるこ とはない。従って、本発明の位置決めロケータ（バイトプレート）では患者を再 位置決めするための構造物にロケータプレートを固定することによって生じる整 合ミスやエラーを 防止することできる。 上記システムをテストするために、解剖学的模型を用いて公知の表面輪郭法と 、本発明方法との両方を実施した。各方法の精度を試すために、模型すなわちス チレン発泡体のマネキンを剛性の立体定位フレームを用いて固定した。模型をス キャンしてその位置を求め、正しい治療位置に配置した。解剖学的輪郭とバイト プレートマーカーとの位置を求めた。その後模型を並進運動、回転運動およびこ れらを組み合わせた運動を含む一連の運動で正確に移動させた。この移動は0.1m m および0.2 °の範囲で行われた。各移動を行った後、再び輪郭およびバイトプ レートの位置を求めた。逆の運動すなわち模型をアイソセンターへ再配置するの に必要な動きを計算した。試験の結果、輪郭法では最初の位置に対して２mmの範 囲内で模型を再度位置決めできることが示されたが、バイトプレートシステムで はこの動きを0.3 mmの範囲内で行うことができる。 この精度向上はほぼ１桁の向上である。さらに重要なことは、放射線治療では 照射量に勾配が生じる結果、約２mmの所での照射量は90％強度から50％強度に低 下する。これはターゲット範囲の端部にある組織は各分割照射で準臨床的な量の 照射しか受けない（臨床的に十分な量の照射を受けられない）可能性が高いとい うことを意味する。バイトプレートシステムでは精度が上昇するので、位置に関 するターゲットエラーは大幅に減少する。 好ましい具体例のロケータはバイトプレートであるが、患者の身体の一部に合 わせて配置可能なその他のロケータも本発明に含まれる。 ここで使用したバイトプレートは非攻撃性（正常な組織を傷 つけることのない）ロケータであり、患者に穴を開けることが必要な方法や患者 組織の除去が必要な方法の場合の苦痛を回避でき、有利である。しかし、本発明 は任意の患者位置決め構造物（患者の位置を変更・調整するために使用される部 材）から独立した攻撃性のロケータにも適用することができる。 本明細書ではＬＥＤ38またはマーカー54等の３つのマーカーを使用することを 想定しているが、３個以上を使用することもでき、それによってより正確な位置 情報を得ることができる。例えばＬＥＤ38によって画定される平面上にない第４ 番目のＬＥＤによってさらに有効な情報を得ることができる。 頭蓋内またはその他のターゲット部位とマーカーまたはＬＥＤとの間の関係は 各種のコンピュータープログラムを使用して与えることができる。同様に、患者 を適正な位置に移動させるのに必要な三次元並進運動および３軸回転運動を計算 するために各種のコンピュータプログラムを使用することができる。 以上の説明は、バイトプレートを再び取付けた後に患者の位置を調節して第２ 回目の医学的処置（診断または治療）における患者の位置が最初の処置での患者 の位置と同じになるようにすることが望まれていると想定した。しかし、本発明 では第２回目の位置を第１回目の患者位置に対して安定的にオフセットにするこ とも可能である。その場合にはトランスフォーメーションを用いて、第２回目の 医学的処理は第１回目の患者位置と第２回目の患者位置との差を考慮してプロー ブ20による治療または画像システム24による画像化を調節することができる。自 由度の大きい運動を行う放射線ヘッドを用いるとトランスフォーメーションを使 用できるが、患者に対するアクセレレータ12の動きは通常２本の横断軸を中心と したアークに限定されるた に、第１回目の患者位置と第２回目の患者位置とをオフセットに調節するのは困 難である。このトランスフォーメーション技術を用いると患者の位置がその前の 治療における位置と同一であることを必要とせずに患者の位置を固定することが 可能になる。そのような条件下では患者の位置を安定化させるポジショナーを用 いるだけでよく、たとえそのようなポジショナーを用いて患者の位置を移動させ たり再度位置決めすることができなくても十分である。さらに、医学的処置が十 分に迅速であれば、位置安定ポジショナーを使用せずに済むこともある。 図には示していないが、放射線照射ヘッド、コリメータまたはリニアアクセレ レータ12の別の部分および／またはヘッドサポートにＬＥＤを備えることもでき る。ＬＥＤを適当に配置して整合ミスを検出することによって本発明者の上記特 許に記載のような各種の整合ミス修正機構は不用になる。これらの機構を用いて 整合ミスを修正する代わりに、リニアアクセレレータ12および／またはヘッドサ ポートの部分にＬＥＤを使用することによって、システムでリニアアクセレレー タの規格アイソセンターに対する患者の並進運動／回転運動が計算できるだけで なく、実際のアイソセンターを計算することも可能になる。すなわち、患者を実 際のアイソセンターに対して正しい位置に移動させることができ、これによって 規定アイソセンター（整合ミスのないアイソセンター）と実際のアイソセンター との間の任意のズレが補償される。 以上特定の構造を説明したが、上記実施例は単なる例にすぎないことは理解で きよう。当業者は種々変更することができ、本発明の範囲は請求の範囲のみによ って限定されるということは理解できよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリードマン，ウィリアム，エー. アメリカ合衆国 32607 フロリダ ゲイ ンズヴィル ピー．オー．ボックス 100265 ジェーエイチエムエイチシー ユ ニヴァーシティ オブ フロリダ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．下記段階を有し、順序は必ずしも下記の順番に限定されない医療方法： 患者の身体を第１回の医学的治療のために位置決めし、 患者の身体の一部に合った定位置に配置され且つ少なくとも３つのＬＥＤを有 する、機械的にフリーなロケータを患者の身体に取り付け、 ＬＥＤを用いて少なくとも患者の身体の一部に対する１回目の正確な位置決め 情報を取り、 患者に第１回目の医学的処置を施し、 第１回目の医学的処置を行った後に、ロケータを患者の身体から外し、 ロケータを取外し後の時間的に後において、前回ロケータを取り付けた時と同 じ向き且つ患者の身体の一部に合った定位置にロケータを再度取り付け、 ロケータを再度取り付けた後に、ＬＥＤを用いて少なくとも患者の身体の一部 に対する２回目の正確な位置決め情報を取り、 ロケータを再度取り付けた後に、患者の身体に第２回目の医学的処置を施す。 ２．ロケータの取付け操作および再取付け操作が非侵略的である請求項１に記載 の医療方法。 ３．ロケータが外側部分を有するバイトプレートであり、ＬＥＤはこの外側部分 の上にあり、また、取付け操作が歯科用印象材料の鋳型を用いて患者の歯に合わ せてバイトプレートを定位 置に配置する工程を含み、再取付け操作が上記鋳型を用いて歯に対して前回バイ トプレートを取付けた時と同じ向きにバイトプレートを患者の歯に合わせて定位 置に配置する工程を含む請求項２に記載の医療方法。 ４．第１回目の医学的処置が少なくとも患者の身体の一部の画像化である請求項 ３に記載の医療方法。 ５．第２回目の医学的処置が第１回目の医学的処置で正確に位置決めされた少な くとも１つの課題を治療する医学的治療である請求項４に記載の医療方法。 ６．第２回目の医学的治療が患者の身体にプローブを挿入する医学的治療である 請求項５に記載の医療方法。 ７．第２回目の医学的治療が放射線治療を含む請求項５に記載の医療方法。 ８．第１回目および第２回目の医学的治療が放射線治療を含む請求項１に記載の 医療方法。 ９．１回目および２回目のＬＥＤの使用時に検出サブシステムを用いてＬＥＤの 位置を検出し、第２回目の医学的治療を施す前にロケータから独立した位置決め 装置を用いて患者の身体を位置決めして、少なくとも患者の身体の一部を望まし い位置に正確に位置決めする請求項１に記載の医療方法。 10．少なくとも３つのＬＥＤを備えた患者の身体に取付け可能なロケータを有し 、このロケータは患者の身体の一部と一致させる整合部を有し、この整合部によ ってロケータを患者の身体から外し、患者の身体の一部に対して前回取付けられ た時と同一の向きに患者の身体に再度取り付けることができ、ロケータは機械的 にフリーで、患者の身体の位置決め時にはロケータに力を加えずに患者の身体を 位置決めでき、さらに、患者の身体の少なくとも一部を望ましい位置に固定する ための、ロケータとは独立した位置決め装置を有し、患者の身体が望ましい位置 にある時にＬＥＤの位置を検出する検出サブシステムをさらに有する医学治療装 置。 11．ロケータが攻撃的でない請求項10に記載の装置。 12．ロケータが外側部分を有するバイトプレートであり、ＬＥＤは外側部分上に あり、バイトプレートは患者の歯に整合した鋳型を作る歯科用印象材を有し、鋳 型は歯に対して前回バイトプレートを取付けた時と同一の向きでバイトプレート を患者の歯に整合させることができる請求項11に記載の装置。 13，患者の身体へ放射線治療を行う放射線療法機器と、放射線治療を行うために 患者の身体を正確に位置決めする位置決め装置と、検出サブシステムとを有する 請求項10に記載の装置。 14．患者の身体を画像化する画像ザブシステムをさらに有する請求項10に記載の 装置。 15．下記段階を有し、順序は必ずしも下記の順番に限定されない医療方法： 患者の身体を第１回目の医学的治療のために位置決めし、 少なくとも３つの基準マーカーを有し、患者の身体の一部に整合可能なロケー タを患者の身体に取付け、 １回目に、基準マーカーを用いて患者の身体の少なくとも一部に対する正確な 位置決め情報を受け、 患者の身体に第１回目の医学的処置を施し、 第１回目の医学的処置の後にロケータを患者の身体から外し、 ロケータを取外した後の後で、患者の身体の一部に対して前回ロケータを取付 けた時と同じ向きで患者の身体にロケータを再度取付け、患者の身体に整合させ 、 再度取り付けた後に、基準マーカーを用いて患者の身体の少なくとも一部に対 する２回目の正確な位置決め情報を受け、 再度取り付けた後に、患者の身体に第２回目の医学的処置を施し、 ロケータを外側部分を有するバイトプレートとし、外側部分上には基準マーカ ーを有し、取付け段階は歯科用印象材の鋳型を用いてバイトプレートを患者の歯 に整合させる段階を含み、再度取り付け段階は歯に対して前回バイトプレートを 取付けた時と同じ向きに鋳型を用いてバイトプレートを患者の歯に整合させる段 階を含む医療方法。 16．第１回目の医学的処置が患者の身体の少なくとも一部の画像化である請求項 15に記載の方法。 17．第２回目の医学的処置が第１回目の医学的処置で正確に位 置決めされた少なくとも１つの課題を治療する治療操作である請求項15に記載の 方法。 18．第２回目の医学的処置で患者の身体にプローブを挿入して患者の身体を治療 する請求項15に記載の方法。 19．第２回目の医学的処置が放射線療法を含む請求項15に記載の方法。 20．第１回目および第２回目の両方の医学的処置が放射線療法を含む請求項15に 記載の方法。 21．第１回目で使用する基準マーカーがＬＥＤ以外の物品であり、第２回目で使 用する基準マーカーはこの物品の位置の外側部分に置かれたＬＥＤである請求項 15に記載の方法。 22．第１回目および第２回目で使用する基準マーカーがＬＥＤであり、１回目お よび２回目の基準マーカーの使用でＬＥＤの位置の検出用に検出サブシステムを 用い、また、第１回目または第２回目の医学的処置の実施前にロケータから独立 した位置決め装置を用いて患者の身体を位置決めして患者の身体の少なくとも一 部を望ましい位置に位置決めする請求項15に記載の方法。 23．少なくとも３つの基準マーカーを備えた患者の身体に取付け可能なロケータ を有し、このロケータは患者の身体の一部を定位置に合わせる整合部を有し、こ の整合部によってロケータ は患者の身体から外し、患者の身体の一部に対して前回取り付けられた時と同じ 向きに患者の身体に再度取付けることができ、ロケータは機械的にフリーで、患 者の身体の位置決め時にロケータに力を加えずに患者の身体を位置決めでき、少 なくとも患者の身体の一部を望ましい位置に確実に位置決め可能なロケータとは 独立した位置決め装置を有し、患者の身体が望ましい位置にある時に基準マーカ ーの位置を検出する検出サブシステムを有し、ロケータは外側部分を有するバイ トプレートであり、基準マーカーは外側部分上にあり、バイトプレートは患者の 歯に合わせる鋳型を有し、鋳型は歯に対して前回バイトプレートを取付けた時と 同じ向きにバイトプレートを患者の歯に整合させることができることを特徴とす る医学的処置を行うシステム。 24．患者の身体へ放射線治療を行う放射線療法機器と、放射線治療を行うために 患者の身体を正確に位置決めする位置決め装置と、検出サブシステムとをさらに 有する請求項23に記載の装置。 25．基準マーカーが単一の平面を規定する３つのＬＥＤを有する請求項23に記載 の装置。