KR101070216B1

KR101070216B1 - 환자 위치 조정 조립체

Info

Publication number: KR101070216B1
Application number: KR1020067023241A
Authority: KR
Inventors: 마이클 사라센; 제임스 왕; 유안 톰슨; 에릭 언스트; 크리스 라네스; 모한 보덜루리
Original assignee: 애큐레이 인코퍼레이티드
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2011-10-06
Also published as: JP5139357B2; EP1740098A4; KR20060135063A; EP1740098A2; JP2007532190A; WO2005099578A2; US8457279B2; EP1740098B1; WO2005099578A3; US20100275927A1; US7860550B2; JP2009131718A; US20100237257A1; US20050228255A1; CN101087554A

Abstract

치료용 방사선 치료를 위한 로봇식 환자 위치 조정 조립체는, 치료시 환자를 지지하고 이동시키기 위한 로봇식 위치 조정 장치, 로봇식 위치 조정 장치의 위치를 검출하기 위한 센서 시스템, 및 로봇식 위치 조정 장치의 위치 데이터를 받기 위한 센서 시스템에 작동하게 연결되고, 로봇식 위치 조정 장치의 운동을 제어하기 위해서 로봇식 위치 조정 장치에 작동하게 연결된 제어기를 포함한다. 제어기는, 센서 시스템으로부터 받은 로봇식 위치 조정 장치의 위치를 나타내는 정보에 따라서 로봇식 위치 조정 장치의 운동을 제어하는데 적합하여, 로봇식 위치 조정 장치상에 로드된 환자의 치료 타겟이 치료용 방사선 치료 시스템의 방사선 소스에 적절하게 정렬된다.

Description

환자 위치 조정 조립체{PATIENT POSITIONING ASSEMBLY}

본 발명은 의료 시술용 환자 위치 조정 조립체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 5 개 이상의 자유도로 운동이 가능한 환자 위치 조정 조립체에 관한 것이다.

방사선 수술(radiosurgery)이라는 용어는, 종양 세포를 파괴하거나 타겟 부위를 치료하기 위해서, 강렬하고 정확하게 목표된 방사선 선량이 환자의 타겟 부위에 전송되는 방법을 말한다. 방사선 치료(radiotherapy)라는 용어는, 방사선이 괴사성(necrotic) 목적보다는 치료용으로 타겟 부위에 적용되는 방법을 말한다. 방사선 치료 세션에 사용되는 방사선량은, 방사선 수술에서 사용되는 양과 비교하면, 통상적으로 크기가 작다. 편의상, 이 출원에서 "방사선 수술" 이라는 용어는 지금부터 "방사선 수술 및/또는 방사선 치료" 를 의미하기로 한다. 방사선 수술 및 방사선 치료 모두는 이하에서 "치료용 방사선 치료" 를 말한다.

방사선 수술에서는, 치료 장치의 기준 프레임에 대한 타겟 부위(및 주위 임계 구조물)의 위치를 정확하게 결정하는 것이 필요하다. 건강한 조직 둘레의 방사선 노출을 최소화하면서 방사선 소스의 빔이 타겟 조직에 정확하게 향하도록, 방사선 소스의 위치를 제어하는 것도 필요하다.

그러한 빔 위치 제어를 달성하기 위해서, 프레임 없는 정위적 방사선 수술 시스템이 개발되어 있고, 로봇을 사용하여 이미지 안내된 방사선 수술을 실행한다. 이미지 안내된 로봇 시스템은 강성의 정위적 프레임을 위한 필요성을 제거하는 동안, 치료용 방사선의 정확한 전송을 위해서 필수의 빔 위치 제어를 제공한다. 그러한 이미지 안내된 로봇 시스템은 통상적으로, 로봇에 장착된 치료 빔 생성기, 예를 들어 치료 x 레이 소스 및 제어기를 포함한다. 치료 x 레이 소스는 정확하게 형성된 방사선 빔을 제공하여, 요구되는 방사선 선량 및 선량 분포를 제공한다. 예비 치료 스캔 데이터뿐만 아니라, 치료 계획 및 전송 소프트웨어를 사용하여, 제어기는 치료 타겟 부위의 예비 치료 위치 및 방향에 관한 정보를 포착한다. 환자는 보통 침상 또는 테이블 같은 지지 장치상에 위치된다. 치료시, 이미지 시스템은 치료 x 레이 소스에 대한 타겟의 위치와 방향을 반복적으로 측정한다. 각 전송 사이트에서 방사선의 전송에 앞서, 제어기는 이미지 시스템에 의해 생성된 측정치에 따라, 치료 x 레이 소스의 위치와 방향을 조절하도록 로봇에 지시하여, 치료 빔의 필요한 선량이 환자의 치료 타겟에 적용될 수 있다.

따라서, 지지 장치의 운동을 제어하기 위한 동력학적 운동 제어 수단을 포함하는 환자 위치 조정 조립체를 제공하여, 지지 장치의 위치 및 방향이 필요에 따라 조절될 수 있는 것이 바람직하다.

로봇식 환자 위치 조정 조립체는, 예를 들어 공지의 갠트리 기반(gantry-based)의 선형 가속기 시스템 또는 로봇 기반(robot-based)의 선형 가속기 시스템(예컨대, 애큐레이사(Accuray, Inc.)에 의해 개발된 사이버나이프 ; CyverKnife®)과 같은 치료용 방사선 치료 시스템을 이용하여 치료용 방사선 치료시, 환자 위치를 조절하기 위해서 제공된다. 전형적인 로봇 기반의 치료용 방사선 치료 시스템은, 관절로 연결된 암(arm) 조립체를 갖는 로봇, 암 조립체의 일방의 단부에 장착된 치료 x 레이 소스, 이미지 시스템 및 환자 위치 조정 하부 시스템을 포함한다.

로봇식 환자 위치 조정 조립체(로봇 침상 조립체)는, 1) 치료시 환자를 지지하고 이동시키기 위해서 로봇에 의해 제어된 지지 수단을 포함하는 지지 장치(로봇 침상), 및 2) 로봇 침상의 위치를 검출하기 위한 센서 시스템을 포함한다. 로봇식 환자 위치 조정 조립체는 로봇식 환자 위치 조정 조립체의 운동을 제어하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 로봇 침상 조립체의 센서 시스템에 작동하게 연결되어서 통신하며, 센서 시스템으로부터 받은 데이터에 기초한 다른 미리 정해진 치료 좌표 시스템 또는 치료실에 대한 로봇 침상의 위치를 계산하는데 적합하다. 제어기는 또한, 환자의 신체(anatomy)의 치료 타겟이 치료 과정을 통해서 치료 빔 소스에 알맞게 정렬된 상태로 유지시키는 방법으로, 로봇 침상의 운동을 제어하는데 적합하다.

바람직한 일 실시형태에서는, 제어기는 또한 치료용 방사선 치료 시스템에 연결되어서 통신한다. 제어기는 환자의 하나 이상의 예비 치료 스캔의 치료 타겟의 하나 이상의 예비 치료 스캔을 나타내는 예비 치료 스캔 데이터를 받는다. 예비 치료 스캔은 예비 치료 좌표 시스템에 대한 타겟의 위치 및 방향을 나타낸다. 제어기는 타겟의 이미지 시스템으로부터 거의 실시간 이미지를 나타내는 이미지 데이터를 받는다. 이미지 데이터는 치료 좌표 시스템에 대한 타겟의 거의 실시간 위치 및 방향을 나타내는 정보를 포함한다. 치료 좌표 시스템 및 예비 치료 좌표 시스템은 공지의 변환 파라미터와 관련 있다.

로봇 침상의 위치를 검출하기 위한 센서 시스템은, 리졸버 기반(resolver-based)의 센서 시스템, 또는 로봇 침상의 운동을 감지하기 위해서 로봇 침상에 부착된 관성 센서, 또는 적외선 삼각 측량 시스템, 또는 스캐닝 레이저 시스템, 또는 치료실이나 다른 치료 좌표 시스템에 대하여 로봇 침상의 위치를 검출하기 위해서 치료실 내에 배치된 광학 추적 시스템이 바람직하다. 상응하여, 제어기는, 센서 시스템으로부터의 정보를 받고 로봇 침상의 위치를 계산하는데 적합한 소프트웨어로 로드되어서, 제어 컴퓨터를 포함하는 로봇 침상 조립체가 항상 로봇 침상의 위치를 알 수 있다.

제어기는 방사선 타겟을 치료 소스에 정렬시키기 위해서 로봇 침상의 수정 운동을 실행하는 운동 명령 신호를 생성한다. 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 로봇 기반의 선형 가속기 시스템에서는, 방사선 수술 장치에 유용한 작업공간을 최대화하는 방법으로, 로봇 침상의 수정 운동이 치료 x 레이 소스의 운동과 동일하다. 이 실시 형태에서는, 치료 x 레이 소스의 로봇 실행된 이동이 로봇 침상의 수정 운동에 의해 보완되어서, 치료 x 레이 소스와 로봇 침상 사이의 상대적 운동은 타겟 부위를 통해서 소망하는 방사선 패턴의 전송을 보장한다.

로봇 침상 조립체의 제어기는 치료용 방사선 소스에 대한 로봇 침상 위치를 자동으로 또는 주기적으로 조절하도록 프로그램될 수 있다.

다른 실시형태에서는, 로봇 침상의 수정 운동은, 호흡, 기침, 재채기, 딸꾹질, 플레이트 부재박동, 및 근육 이동과 같은 다양한 환자 운동을 수용할 수 있다.

제어기는, 하나 이상의 사용자 선택 기능을 실행함으로써, 사용자가 상호간에 로봇 침상의 수정 운동을 제어할 수 있는 하나 이상의 사용자 인터페이스 유닛을 포함한다.

로봇 침상은 3 개 이상의 자유도, 즉 3 개의 병진 자유도(x -, y -, 및 z -)의 운동이 가능하다. 바람직하게는, 로봇 침상은 6 개의 자유도 모두, 즉 3 개의 병진 자유도 및 3 개의 회전 자유도(롤(roll) -, 피치(pitch) -, 요(yaw) - 회전)의 운동이 가능하다. 따라서, 제어기에 의해 생성된 운동 명령 신호는 3 개 이상의 자유도 및 바람직하게는 6 개의 자유도로 로봇 침상의 수정 운동을 제어한다. 본 발명의 일 실시형태에서는, 치료 시스템에 대한 로봇 침상의 위치가 알려져서, 동일한 이동이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 로봇 침상 및 치료 시스템은 공통(또는 "방(room)") 좌표 시스템이 언급될 수 있다.

바람직한 일 실시형태에서는, 로봇 침상은, 작동시 수평 방식 및 수직 방식으로 환자를 로드 또는 언로드할 수 있는, 2 이상의 방향 로딩 수단이 제공된다. 로봇 침상은, 수직 로딩 방식에서, 예를 들어 수평면에 대하여 약 110°, 수평면에 대하여 경사지는 것이 바람직한 지지 테이블을 포함한다. 환자가 지지 테이블상에 고정된 후에, 로봇 침상은 환자를 치료 위치로 위치시킨다. 바람직한 일 실시형태에서는, 지지 테이블의 상면은, 환자의 신체 곡선에 알맞게 주문 제작된 환자 특수 주형이 제공된다. 다른 바람직한 실시형태에서는, 지지 테이블의 일방의 단부는, 수직 로딩 방식에서 환자의 발을 지지하기 위한 발판이 제공된다. 또 다른 바람직한 실시형태에서는, 로봇 침상은 의자형(chair-like) 지지 장치가 제공되며, 또한 로봇 침상은 환자를 치료 및/또는, 로딩 및/또는 언로딩하기 위해서 앉음 위치를 제공하는데 적합하다.

더욱 바람직한 실시형태에서는, 지지 테이블은 환자가 지지 테이블을 통해서 이미지화되도록 방사선 투과성 재료로 만들어진다. 위치 조정 조립체 및 선형 가속기 시스템에 사용될 수 있는, 전형적인 이미지 시스템은 2 개의 x 레이 이미지 소스, 각 x 레이 이미지 소스와 결합된 전원 공급기, 1 개 또는 2 개의 이미지 검출기 및 제어 컴퓨터를 포함한다. x 레이 소스는 명목상 각도를 두고, 바람직하게는 약 90°, 떨어져서 장착되어 있으며, 검출기를 향한 등각점(iso-centric ; 환자)을 통해 겨누어져 있다. 하지만, 2 개의 위치 사이에서 이동되는 단일 소스가 사용될 수도 있다. 단일의 큰 검출기는 각 x 레이 소스에 의해 노출되는데 사용될 수 있다. 단일의 검출기 이미지 시스템에서는, 2 개의 x 레이 소스는 90°미만의 각도를 두고 떨어져 위치하여, 단일 검출기 표면상의 양 이미지를 유지한다. 이미지의 크기 및 검출기의 요구되는 크기를 최소화하기 위해서, 검출기는 등각점의 하방에, 예컨대, 바닥, 지지 테이블의 상면, 지지 테이블의 하방에 위치되고, x 레이 소스는 등각점의 상방, 예컨대 치료실의 천정에 위치되는 것이 바람직하다. 다른 실시형태에서는, x 레이 소스 및 검출기의 위치는, 예컨대 등각점 하방에 x 레이 소스, 등각점 상방에 검출기와 같이 바뀔 수 있다. 또 다른 바람직한 실시형태에서는, 치료 시스템의 갠트리의 강제 스윙 때문에, 그리고 확대 효과를 감소시키기 위해서, 검출기는, 갠트리가 이미지 시스템을 방해하지 않는 방법으로 위치되는 동안 이미지를 위한 위치로 이동되고, 치료용 빔의 전송시 떨어져서 이동되는 방식으로 배치된다.

검출기는 이미지 정보를 생성하고, 그것을 제어기로 전송한다. 제어기는, 소망하는 치료 위치에 대한 환자의 위치를 결정하고 5 개 이상의 자유도에서 수정을 생성하기 위해서 모든 이미지 계산을 실행한다. 수정은 환자 위치 조정 시스템에 자동으로 적용되어서, 환자를 자동으로 정렬시키고, 및/또는 사용자가 치료용 방사선 소스에 대한 환자의 위치를 수동으로 조절하기 위해서 사용자 인터페이스로 전송된다.

도 1 은 종래 기술로 공지된 프레임이 없는 사이버 나이프 방사선 수술 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2 는 치료용 방사선 치료를 위한 환자 위치 조정 조립체의 개략적인 블럭선도를 도시한 도면이다.

도 3 은 치료용 방사선 치료를 위한 환자 위치 조정 조립체의 사시도로서, 수평 방식으로 환자를 로딩/언로딩하는 조립체를 나타낸다.

도 4 는 치료용 방사선 치료를 위한 환자 위치 조정 조립체의 사시도로서, 수직 방식으로 환자를 로딩/언로딩하는 조립체를 나타낸다.

도 5 는 치료용 방사선 치료를 위한 환자 위치 조정 조립체의 사시도로서, 또 다른 수직 방식으로 환자를 로딩/언로딩하는 조립체를 나타낸다.

도 6 은 치료용 방사선 치료를 위한 환자 위치 조정 조립체의 사시도로서, 치료 테이블의 다른 수직의 로딩/언로딩 위치를 나타낸다.

도 7 은 치료용 방사선 치료를 위한 환자 위치 조정 조립체의 사시도로서, 치료 테이블의 매우 낮은 로딩/언로딩 위치를 나타낸다.

도 8 은 치료용 방사선 치료를 위한 환자 위치 조정 조립체의 사시도로서, 치료 테이블의 통상의 치료 위치를 나타낸다.

도 9 는 원격 제어 성능을 갖는 포켓형 사용자 인터페이스 유닛의 개략적인 다이어그램이다.

도 10 은 치료 전송 표시 화면에 개시된 전형적인 사용자 인터페이스 화면을 도시한 도면이다.

도 11 은 사이버 나이프 방사선 수술 시스템과 함께 환자 위치 조정 조립체를 도시한 사시도이다.

도 12 는 사이버 나이프 방사선 수술 시스템과 함께 환자 위치 조정 조립체를 도시한 측부 사시도이다.

로봇식 환자 위치 조정 조립체(로봇식 침상 조립체)는 의료 시술시 환자 위치 및 방향을 조절하기 위해서 제공된다. 본 발명에 따른 환자 위치 조정 조립체는, 기존의 갠트리 기반의(등각점의) 치료 시스템, 또는 애큐레이사에서 개발된 사이버 나이프 시스템 또는 다른 타입의 의료 시술 시스템과 같은, 프레임 없는 이 미지 안내 로봇 기반의 치료용 방사선 치료 시스템의 사용에 적용된다.

도 1 은 종래 기술로 공지된 사이버 나이프 방사선 수술 시스템 (10) 을 개략적으로 도시한 도면이다. 개략적으로, 방사선 수술 시스템 (10) 은, 관절로 연결된 암 조립체 (13) 를 구비한 로봇 (12), 치료용 방사선을 선택적으로 조사하기 위해서, 관절로 연결된 팔 조립체 (13) 의 말단에 장착된 치료 방사선 소스 (14), x 레이 이미지 시스템, 및 제어기 (18) 를 포함한다. 도시된 실시형태에서, 치료 방사선 소스 (14) 는 x 레이 선형 가속기("linac")이다. x 레이 이미지 시스템은 타겟의 하나 이상의 거의 실시간 이미지를 나타내는 이미지 데이터를 생성한다. x 레이 이미지 시스템은, 한 쌍의 진단 x 레이 소스 (17), 및 한 쌍의 x 레이 이미지 검출기 (또는 카메라)(21), x 레이 소스 (17) 의 연관된 일방의 반대편에 위치한 각 검출기를 포함한다. 환자 지지 장치 (19) (또는 치료 테이블)는 치료시 환자를 지지하고, 2 개의 x 레이 카메라 (21) 와 그들의 각 진단 x 레이 소스 (17) 사이에 위치한다.

이미지 시스템은, 치료 좌표 프레임에서 타겟의 위치와 방향을 나타내는, x 레이 이미지를 거의 실시간으로 생성한다. 제어기 (18) 는 치료 계획 및 전송 소프트웨어를 포함하는데, 이는 예비 치료 스캔 데이터 CT (및/또는 MRI 데이터, PET 데이터, 초음파 스캔 데이터, 및/또는 투시진단 이미지 데이터) 및 사용자 입력에 반응하여, 소망하는 빔 경로의 연속으로 구성되고, 각 치료 위치 또는 노드의 정해진 설정에서 관련된 선량 및 기간을 갖는 치료 계획을 생성한다. 제어기의 지시에 따라, 로봇 (12) 은 각 노드를 통해서 연속적이고 순차적으로 이동하여 x 레이 선형 가속기 (14) 를 위치시키고, x 레이 선형 가속기 (14) 는 제어기 (18) 에 의해 지시된 필요한 선량을 전송한다. 예비 치료 스캔 데이터는, 예를 들어 CT 스캔 데이터, MRI 스캔 데이터, PET 스캔 데이터, 초음파 스캔 데이터, 및/또는 투시진단 이미지 데이터를 포함할 수 있다.

사이버 나이프로 환자 치료를 실행하기에 앞서, 사이버 나이프의 x 레이 이미지 시스템 (16) 에 의해 수립된 기준의 프레임 내에서 환자의 위치 및 방향은, 치료를 계획하는데 사용되는 이미지를 제공하는 CT(또는 MRI 또는 PET 또는 투시진단) 스캐너의 기준의 프레임 내의 환자의 위치 및 방향과 일치하도록 조절되어야 한다. 이러한 배열은 6 개의 자유도 모두에서 1/10 mm 이고 1/10 ° 내에서 실행되는 것이 바람직하다.

로봇 기반 방사선 수술 시스템이 상기의 상세한 설명에서 상세하게 설명되고, 로봇의 환자 위치 조정 시스템으로 사용하기 위한 예로 사용되더라도, 당업자는 본 발명이 또한 기존의 갠트리 기반(등각점)의 치료 시스템으로 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 본 발명에 따른 로봇식 환자 위치 조정 조립체는, 예를 들어 수술실 (OR) 테이블, 또는 CT 스캐닝 또는 MRI 처리 등에서 지지 장치와 같은 의료용으로 사용될 수 있다.

도 2 는, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 방사선 치료시, 컴퓨터 제어 하에서 환자 위치를 조절하는 로봇식 환자 위치 조정 조립체 (100) 의 개략적인 블럭선도를 제공한다. 개략적으로, 로봇식 환자 위치 조정 조립체 (100 ; 로봇 침상 조립체) 는, 1) 치료시 환자를 지지하기 위해서 로봇 (114) 에 의해 제어되는 지지 수단 (112) 을 포함하는 지지 장치(110 ; 로봇 침상), 및 2) 로봇 침상 (110) 의 위치를 검출하기 위한 센서 시스템 (150) 을 포함한다. 로봇 침상 조립체 (100) 는 제어 컴퓨터를 포함하는 제어기 (130) 를 더 포함할 수 있다. 제어기 (130) 는 로봇 침상 조립체 (100) 의 센서 시스템 (150) 에 작동하게 연결되어 있어서 통신하고, 또한 센서 시스템 (150) 으로부터 전송받은 데이터에 기초한 다른 미리 정해진 치료 좌표 시스템 또는 치료실에 대한 로봇 침상 (110) 의 위치를 계산하는데 적합하다. 제어기 (130) 는 또한, 환자의 인체내의 치료 타겟이 치료 과정을 통해서 치료 빔 소스에 대하여 알맞게 배열되는 방법으로, 지지 장치 (110) 의 운동을 제어하는데 적용된다. 바람직한 일 실시형태에서는, 제어기 (130) 는 치료용 시스템에 연결되며 제어한다.

다른 실시형태에서 다른 타입의 지지 장치(의자 또는 벤치 등)가 사용되더라도, 도시된 실시형태에서의 지지 수단 (112) 은 치료용 테이블이다. 지지 테이블 (112) 은, 3 개 이상의 자유도, 즉 3 개의 병진운동 자유도 (x-, y- 및 z-) 의 운동이 가능하다. 바람직하게는, 6 개의 자유도 모두, 즉 3 개의 병진운동 자유도와 3 개의 회전운동 자유도(롤(roll)-, 피치(pitch)-, 요(yaw)-회전)의 운동이 가능하다. 따라서, 제어기 (130) 에 의해 생성된 운동 명령 신호는 3 개 이상의 자유도, 바람직하게는 6 개의 자유도에서 테이블의 정확한 운동을 제어한다.

바람직한 일 실시형태에서는, 지지 장치 (110) 에는, 도 3 에 도시된 바와 같이 수평 방식으로, 그리고 도 4, 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이 수직 방식으로 환자를 로드 또는 언로드할 수 있는 로딩 수단이 제공된다. 시스템이 환자를 수직 방식으로 로드할 때, 테이블 (112) 의 지지면(상면)은 수평면에 대하여 경사지게, 예를 들어 도 4 에 도시된 바와 같이 수평면에 대하여 약 110°경사지게 위치되는 것이 바람직하다. 환자가 지지면상에 고정된 후에, 로봇 (114) 은 환자를 치료 위치에 위치시킨다. 바람직한 일 실시형태에서는, 로봇-제어된 테이블 (112) 의 지지면에는 환자의 신체 곡선에 알맞게 주문 제작된 환자용 특수 몰드가 제공된다. 또 다른 바람직한 실시형태에서는, 지지 테이블의 일방의 단부는 수직 로딩 방식에서 환자의 발을 지지하기 위한 발판이 제공된다. 대안으로, 지지 장치 (110) 는 도 7 에 도시된 바와 같이 매우 낮은 로딩/언로딩 위치를 제공하고, 앉아 있는 로딩/언로딩 위치, 및 특수 환자의 편의를 위해서 설정된 다른 로딩/언로딩 위치를 제공할 수 있다. 도 8 은 치료 테이블 (112) 의 정상 치료 위치를 도시한다.

로봇 (114) 은 제어기 (130) 로부터의 지시에 따라 테이블 (112) 을 이동시키기 위한 하나 이상의 테이블 이동 액츄에이터 (160) 를 포함한다. 제어기 (130) 및 센서 시스템 (150) 은 테이블 운동중 장애물과 충돌하지 않는 것을 보장한다.

도 6 내지 8 은 갠트리 기반의 선형 가속기 치료 시스템 (202) 과 함께 로봇 침상 조립체의 전형적인 실시형태를 도시한다. 도 6 내지 8 에 도시된 바와 같이, 로봇 (114) 은 베이스 (210), 플레이트 부재 (212), 제 1 암 (214), 및 제 2 암 (216) 을 포함한다. 베이스 (210) 는 치료시 치료실의 바닥에 고정되어 있다. 플레이트 부재 (212) 는 베이스 (210) 상에 회전 가능하게 장착되어 있다. 제 1 암 (214) 의 제 1 단부는 플레이트 부재 (214) 에 회전 가능하게 연결되어 있다. 제 2 암 (216) 의 제 1 단부는 제 1 암 (214) 의 제 2 단부에 회전 가능하게 연결되어 있다. 치료 테이블 (112) 은, 치료 테이블 (112) 이 하나 이상, 바람직하게는 3 개의 직교축을 중심으로 회전할 수 있도록, 대략 치료 테이블 (112) 의 중앙부에서 제 2 암 (216) 의 제 2 단부에 회전 가능하게 연결되어 있다. 베이스 (210), 플레이트 부재 (212), 제 1 암 (214), 및 제 2 암 (216) 의 배치는 치료 테이블 (112) 에 6 개의 자유도를 제공한다. 로봇 침상 조립체 (100) 는 치료 테이블상의 환자를 소망하는 치료 부위의 어떤 장소로도 위치시킬 수 있고, 또한 특수한 환자를 위한 어떤 로딩/언로딩을 제공할 수 있다.

도 11 및 도 12 는 사이버 나이프 방사선 수술 시스템과 함께 로봇 침상 조립체의 또 다른 전형적인 실시형태를 도시한다. 도 11 및 도 12 의 로봇 침상 조립체에서, 베이스 (210) 가 바닥에 회전가능하게 장착되어 있거나, 대안으로 베이스 (210) 가 바닥상에, 또는 바닥내에 또는 바닥 아래에 고정되어 있는 초석(plinth)에 회전가능하게 장착되어 있는 것을 제외하고는, 도 11 및 도 12 의 로봇 침상 조립체는 도 6 내지 8 에 도시된 로봇 침상 조립체와 실질적으로 동일하다.

당업자는, 예를 들어 제 3 암과 같이 더 많은 회전부 및/또는 슬라이드부가 로봇 침상 조립체에 추가될 수 있어서, 로봇 침상의 뛰어난 유연성 및 더 큰 높이를 얻을 수 있음을 알 것이다. 대안으로, 예를 들어 2 개의 암부(arm section) 대신에 단지 1 개의 암부를 포함하는 것처럼, 로봇 침상 조립체는 도 6 내지 8 및 도 11 및 도 12 에 도시된 로봇 침상 조립체보다 적은 부분을 포함할 수 있다. 이러한 특수한 실시형태는 본 발명과 같은 것으로 고려되어야 한다. 로봇 침상 조립체의 회전 및 다른 이동은 수동으로 및/또는 컴퓨터 제어기에 의해 제어될 수 있다.

지지 장치 (110) 의 위치를 검출하기 위한 센서 시스템 (150) 은, 리졸버 기반의 센서 시스템, 또는 로봇 침상의 운동을 감지하기 위해서 로봇 침상에 부착된 관성 센서, 또는 적외선 삼각 측량 시스템, 또는 레이저 스캐닝 시스템, 또는 치료실 또는 다른 치료 좌표 시스템에 대한 지지 장치 (110) 의 위치를 검출하기 위해서 치료실내에 배치된 광학 추적 시스템이 바람직하다. 전형적인 레이저 스캐닝 시스템은 약 60x/sec 로 치료실을 스캔하여 로봇 침상 (110) 의 위치를 결정한다. 레이저 스캐닝 시스템은 단일 평면 스캐닝, 또는 2-평면 스캐닝, 또는 다-평면 스캐닝을 실행하는 장치를 포함할 수 있다. 이에 상응하여, 제어기 (130) 에는 센서 시스템 (150) 으로부터의 정보를 전송받고 로봇 침상 (110) 의 위치를 계산하는데 적합한 소프트웨어가 로드되어서, 제어 컴퓨터를 포함하는 로봇 침상 조립체 (100) 는 로봇 침상 (110) 의 위치를 항상 안다. 제어기 (130) 는 로봇 침상을 치료용 방사선 소스에 자동으로 또는 주기적으로 조절하도록 프로그램될 수 있다. 다른 실시형태에서, 센서 시스템 (150) 은 치료 좌표 시스템에 대한 지지 장치 (110) 의 위치를 추적하기 위한 자기 추적 시스템을 포함할 수 있다. 자기 추적 시스템은 지지 장치 (110) 에 부착된 하나 이상의 변환기(transducer)를 포함하는 것이 바람직하다.

제어기 (130) 와 로봇 침상 조립체 (100)(지지 장치 (110) 및 센서 시스템 (150) 포함) 사이의 통신 연결은, 신뢰할 수 있고 정확한 통신을 유지하는데 필요한 대역폭을 가진 유선 연결 또는 무선 연결이 될 수 있다.

일 실시형태에서는, 환자 위치 조정 조립체 (100) 는, 사용자 또는 조작자가 지지 장치 (110) 의 이동을 제어하는데 상호간에 참여할 수 있는 하나 이상의 사용자 인터페이스 유닛을 포함하는 하나 이상의 사용자 인터페이스 (140) 를 더 포함한다.

제어기 (130) 는, 1) 타겟의 예비 치료 스캔을 나타내는 예비 치료 스캔 데이터, 및 2) 타겟의 거의 실시간 이미지를 나타내는 거의 실시간 이미지 데이터를 전송받기 위한 입력 모듈을 포함할 수 있다. 예비 치료 스캔은 예비 치료 좌표 시스템에 대한 타겟의 위치와 방향을 나타낸다. 제어기의 명령하에서 이미지 시스템에 의해 얻어진 거의 실시간 이미지는 치료 좌표 시스템에 대한 타겟의 위치와 방향을 나타낸다. 치료 좌표 시스템 및 예비 치료 좌표 시스템은 공지된 변환 파라미터와 관련 있다. 제어기는, 예비 치료 스캔 데이터, 거의 실시간 이미지 데이터, 및 예비 치료 좌표 시스템과 치료 좌표 시스템 사이의 변환 파라미터를 사용하여 치료 좌표 시스템에서 타겟의 위치와 방향을 계산하는 TLS(target location system) 처리 유닛을 포함한다.

제어기 (130) 를 포함하는 로봇 침상 조립체 (100) 는 센서 시스템 (150) 을 통해서 지지 장치 (110) 의 위치, 및 거의 실시간 이미지 데이터를 통해서 치료 타겟의 위치를 알리고, 또한 선형 가속기 시스템의 등각점의 위치를 알리기 때문에, 바람직한 일 실시형태에서는, 로봇 침상 조립체 (100) 는 자동으로 위치 조정을 하거나 주기적으로 치료 타겟의 위치를 선형 가속기의 등각점으로 조절하는데 적합하다. 바람직한 일 실시형태에서는, 제어기 (130) 를 포함하는 로봇 침상 조립체 (100) 는, 선형 가속기 시스템의 등각점과 치료 타겟의 위치를 비교함으로써, 환자의 움직임에 의해 발생된 선형 가속기 시스템의 등각점을 가진 치료 타겟의 정렬 불량(misalignment)을 검출하고, 또한 치료 타겟의 위치를 조절하여, 타겟을 선형 가속기 시스템의 등각점으로 정렬시키는데 적합하다.

치료시, 환자의 호흡 운동은 방사선 소스 또는 치료용 방사선 치료 시스템으로부터 치료 타겟의 변위를 유발할 수 있다. 더욱 바람직한 실시형태에서는, 로봇 침상 조립체 (100) 는, 환자의 호흡 운동과 로봇 침상의 이동을 역동기화시켜 환자의 호흡 운동에 의해 유발될 수 있는 치료 시스템의 등각점으로부터 치료 타겟의 변위를 보상하여 타겟을 치료 시스템의 등각점에 정렬된 상태로 유지시키도록 프로그램되어 있다.

일 실시형태에서는, 제어기 (130) 에 의해서 생성된 운동 명령 신호에 의해 실행되는, 지지 테이블 (112) 의 수정 운동은, 치료시 환자가 겪을 수 있는 다양한 환자 이동을 보상한다. 이러한 환자의 움직임은, 호흡운동, 환자 심장의 심박동, 재채기, 기침, 또는 딸꾹질, 및 환자의 신체 중 하나 이상의 근육 변화를 포함하지만 그에 한정되지 않는다.

바람직한 다른 실시형태에서는, 제어기 (130) 를 포함하는 로봇 침상 조립체 (100) 는, 거의 실시간 이미지를 예비 치료 이미지와 비교하고, 환자 또는 방사선 소스(로봇 기반 치료 시스템에서)를 재위치 시키고, 또는 로봇 침상 및 방사선 소스의 위치를 재배열하기 위해서 치료 계획을 조절함으로써, 조직 변형을 유발할 수 있는 종양 모양의 변화를 검출하고 수용하는데 적합하다.

일 실시형태에서는, 로봇 기반 치료 시스템에서, 제어기 (130) 는 치료 x 레이 소스 (14) 의 이동뿐만 아니라, 지지 테이블(112) 의 이동을 제어한다. 즉, 제어기 (130) 는 치료 x 레이 소스 (14) 의 로봇 실행 이동에 대하여 지지 테이블 (112) 의 상대적 이동을 제어한다. 이러한 방법으로, 제어기 (130) 로부터의 운동 명령 신호에 의해 실행되는 테이블의 수정 운동은, 로봇 (12) 에 의해 실행되는 치료 x 레이 소스의 하나 이상의 이동을 보상한다. 일 실시형태에서는, 지지 테이블 (112) 과 x 레이 선형 가속기 (14) 의 운동의 결합이 동역학적으로 조절되고 제어되어서, 치료용 방사선 치료 시스템을 유용하게 하는 작업공간을 최대화한다.

더욱 바람직한 실시형태에서는, 테이블 (112) 은, 테이블 (112) 을 통해서 환자가 이미지화할 수 있도록 방사선 투과성 재료로 만들어진다. 환자 위치 조정 조립체 및 선형 가속기 시스템에 사용될 수 있는 전형적인 이미지 시스템은 2 개의 x 레이 이미지 소스, 각 x 레이 이미지 소스와 관련된 전원 공급 장치, 1 또는 2 개의 이미지 검출기, 및 제어 컴퓨터를 포함한다. x 레이 소스는 명목상 각지게 떨어져서 장착되어 있고, 바람직하게는 약 90°떨어져 있고, 또한 등각점(환자)을 통해서 검출기 쪽으로 향해 있다. 단일의 대형 검출기는 각 x 레이 소스에 의해 비추는데 사용될 수 있다. 단일의 검출기 이미지 시스템에서는, 2 개의 x 레이 소스는 90°미만의 각도를 두고 떨어져 위치하여, 단일 검출기 표면상에 양 이미지를 유지한다. 이미지의 크기 및 검출기의 요구되는 크기를 최소화 하기 위해서, 검출기는 등각점의 하방에, 예컨대, 바닥, 지지 테이블 (112) 의 상면, 지지 테이블 (112) 의 하방에 위치되고, x 레이 소스는 등각점의 상방, 예컨대 치료실의 천정에 위치되는 것이 바람직하다. 다른 실시형태에서는, x 레이 소스 및 검출기의 위치는, 예컨대 x 레이 소스가 등각점의 하방, 그리고 검출기가 등각점의 상방과 같이 반대로 위치될 수 있다. 또 다른 바람직한 실시형태에서는, 치료 시스템의 갠트리의 구속된 스윙 때문에, 그리고 크기 영향을 감소시키기 위해서, 검출기는, 갠트리가 이미지 시스템을 방해하지 않는 방법으로 위치되는 동안 이미지를 위한 위치로 이동되고, 치료용 빔의 전송시 떨어져서 이동되는 방식으로 배치된다.

검출기는 이미지 정보를 생성하고, 제어 컴퓨터(제어기 (130))로 전송한다. 제어 컴퓨터는, 소망하는 치료 위치에 대한 환자의 위치를 결정하고 5 개 이상의 자유도에서 수정을 생성하기 위해서 모든 이미지 계산을 실행한다. 수정은 환자 위치 조정 시스템에 자동으로 적용되어서, 환자를 자동으로 정렬시키고, 및/또는 사용자가 치료용 방사선 소스에 대한 환자의 위치를 수동으로 조절하기 위해서 사용자 인터페이스 (140) 로 전송된다.

바람직한 실시형태에서는, 충돌 방지 모델이 컴퓨터에 내장될 수 있어서, 환자가 환자의 신체와 선형가속기 갠트리 또는 다른 이동부 사이의 충돌을 유발하는 방향에 위치되지 않게 보장한다.

제어기 (130) 는 지지 장치 (110) 와 신뢰할 수 있는 통신 인터페이스를 설치하고 유지하기 위한 소프트웨어를 포함한다. 소프트웨어는 지지 장치 (110) 용으로 개발된 인터페이스 설명서를 사용한다. 제어기 (130) 는, 이미지 시스템으로부터의 환자 위치 및 방향 정보를 테이블의 운동이 가능한 6 개의 자유도에서 이동의 적절한 단위로 변환하기 위한 소프트웨어를 더 포함한다. 제어기는 사용자 인터페이스를 치료 시스템 사용자 제어 콘솔을 제공해서, 환자 위치에 대한 테이블 이동을 모니터하고 초기화하기 위한 소프트웨어를 더 포함한다. 제어기는 테이블의 통신 또는 소프트웨어 제어에 있어서의 오류를 검출하고, 보고하고 조정하기 위한 소프트웨어를 더 포함할 수 있다.

사용자 인터페이스 (140) 는 로봇 제어된 테이블 (112) 의 6 개의 자유도의 컴퓨터 제어를 수행한다. 특수한 실시형태에서는, 사용자 인터페이스 (140) 는, 테이블 (100) 을 치료 시스템 주 워크스테이션에 연결하기 위한 버스 인터페이스, 사용자가 제어기를 인터페이스하여 쌍방향으로 테이블 운동을 제어할 수 있는 하나 이상의 사용자 인터페이스 유닛, 및 치료 시스템의 E-STOP(emergency stop ; 비상 정지) 회로에 대한 하드웨어 인터페이스를 포함한다. 버스 인터페이스는 치료 시스템 주 워크스테이션에 연결될 수 있는 이더넷(ethernet) 버스 인터페이스일 수 있다. E-STOP 회로에 대한 하드웨어 인터페이스는 E-STOP 이 관여될 때 컴퓨터 제어된 테이블 운동을 억제한다.

E-STOP 기구는 테이블 (112) 의 컴퓨터 제어된 운동의 정지를 실행할 수 있다. 일 실시형태에서는, "시스템 E-STOP" 은 비상 잠금 기구이고, 모든 방사선 및 운동의 정지를 실행할 수 있다. 즉, "시스템 E-STOP" 은 적어도, 1) 치료 x 레이 소스에 의한 치료용 x 레이 빔의 발생, 2) 치료 x 레이 소스 및/또는 로봇의 운동, 3) 테이블의 운동, 4) 이미지 시스템을 차단한다.

사용자 인터페이스는 하나 이상의 사용자 선택 기능을 실행함으로써 사용자 또는 조작자를 테이블의 운동을 쌍방향으로 제어하는데 참여하게 한다. 이러한 사용자 선택 기능은, 1) 사용자가 테이블에 전원을 연결하여 로봇 침상의 위치의 포착이 초기화되게 하는 기능, 2) 사용자가 x 레이 이미지 시스템을 활성화시켜서 타겟의 거의 실시간 이미지의 포착이 초기화되게 하는 기능, 3) 사용자가 테이블을 환자의 로딩을 소망하는 방법으로 용이하게 하는, 하나 이상의 미리 프로그램된 로딩 위치로 테이블을 이동시키게 하는 기능, 4) 사용자가 디폴트 치료 위치인 미리 프로그램된 "TREAT" 위치로 이동하게 하기 위한 기능, 5) 사용자가, 거의 실시간 이미지로부터의 정보에 따라, 타겟 위치를 조절하는데 필요한 테이블 수정 운동에 대응하여 3 개의 병진 및 3 개의 회전을 표시하기 위한 기능, 6) 사용자가 병진 및 회전을 각 병진 및 회전에 관한 각각 미리 특정된 한계와 비교하게 하기 위한 기능, 7) 사용자가 하나 이상의 미리 지정된 한계를 수정하기 위한 기능, 8) 사용자가 병진 및 회전이 미리 특정된 한계 미만으로 떨어지는 것을 확인하고, 그 결과 치료 x 레이 소스를 활성화시켜서 치료 전송을 초기화하는 기능을 포함하지만, 그에 한정되지 않는다.

특수한 실시형태에서는, 사용자 인터페이스 유닛은, 사용자에게 지지 장치 (110) 의 운동을 원격 제어하기 위한 원격 제어 성능을 제공하는 원격 제어 유닛이다. 도 9 는 원격 제어 성능을 갖는 포켓형 사용자 인터페이스 유닛 (200) 의 개략적인 다이어그램이다. 도시된 실시형태에서는, 사용자 인터페이스 유닛 (200) 은 포켓형 펜던트(pendant)이고, 각각 이러한 사용자 선택 기능과 관련된 다수의 버튼 아이콘을 포함한다. 포켓형 원격 제어 유닛 (200) 은 환자의 위치, 및 테이블 이동에 관한 상황 표시기를 수동으로 조절하기 위한 제어를 제공한다.

도시된 실시형태에서는, 포켓형 원격 제어 유닛 (200) 은, 6 개의 축 이동 제어 설정 스위치 (210A 내지 210F), 3 개의 로딩 위치 스위치 (220A, 220B 및 220C), 및 치료 스위치 (230) 를 포함한다. 축 이동 제어 스위치는 푸쉬버튼을 통해서 각 자유도의 양방향 수동 제어를 제공한다. 스위치가 하방으로 작동되고 운동이 억제되는 한, 축 운동 제어 스위치는 소망하는 방향에서 소망하는 축(3 개의 병진축 : 좌/우 (210A), 전/후 (210B), 하(발 방향)/상(머리의 방향) (210C) ; 3 개의 회전축 : 롤 좌/우 (210D), 머리 하/상 (210E), 머리 좌/우 (210F))을 이동시킨다. 추가적인 조작자의 행동 없이 테이블을 자동으로 완전히 후퇴시키고, 운동이 작동되면, 로딩 스위치 (220A, 220B, 및 220C) 는 프로그램된 운동을 각각 초기화하여, 완전히 낮아진 로딩 위치로 이동시킨다. 바람직하게는, 3 개의 미리 프로그램된 로딩 위치는 도 3 내지 5 에 도시된 위치이다. 다른 실시형태에서, 제어기는 3 개 이상의 미리 프로그램된 로딩 위치를 가지고, 사용자는 도 10 에 도시된 포켓형 사용자 인터페이스 (200) 또는 컴퓨터 인터페이스 (300) 를 통해서 환자를 위한 로딩 위치를 수동으로 설정한다. 제어기는 추후의 치료를 위한 특별한 환자용 로딩 위치를 저장할 수 있다. 운동이 작동되면, 치료 스위치 (230) 는 프로그램된 운동을 초기화하여, 테이블을 치료 컴퓨터에 의해 형성되고 이전에 테이블에 다운로드된 위치로 이동시킨다.

원격 제어 유닛 (200) 은 또한 운동 가능 스위치 (250) 한 쌍을 포함한다. 존재한다면, 어떤 테이블 E-STOP 스위치를 무효화하지 않더라도, 양 스위치를 누르면 모든 운동 스위치(축 운동 제어, 로딩 위치, 및 치료)를 작동시킬 수 있고, 시스템 E-STOP 은 무효화 된다. 프로그램된 운동이 실행되는 동안 하나 또는 양 운동 가능 스위치를 놓으면 운동이 정지하게 한다.

원격 제어 유닛 (200) 은 또한 한 쌍의 상태 표시기 (240, 242) 를 포함하며, 그 표시기는 운동이 가능한지 그리고 수용되는지의 여부를 표시를 제공하는 LED(light emitting diode)이다. 도시된 실시형태에서, E-STOP LED (240) 는, 시스템 E-STOP 이 실행되면 황색이고, 운동 가능 스위치에 의해 무효화 되면 녹색이며, 시스템 E-STOP 이 실행되지 않으면 꺼진다. MOVE LED (242) 는, 스위치가 눌러져서 운동이 작동되면 녹색이고, 프로그램된 이동이 발생하면 점멸하는 녹색이고, 테이블 E-STOP 이 실행되면 황색이다.

원격 제어 유닛 (200) 은 또한 사용자가 저장된 위치로 접근하게 하는 Goto 스위치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 원격 제어 유닛 (200) 은, 예를 들어 사용자에게 3 개의 병진 및 3 개의 회전을 표시, 또는 정보 메세지를 사용자에게 표시하는 표시 기능(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 원격 제어 유닛 (200) 은 또한 절대적 및 상대적 위치 표시/입력 모드(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 다른 바람직한 실시형태에서, 원격 제어 유닛 (200) 은 또한 센서 시스템 (150) 을 활성화하기 위한 스위치를 포함하여 로봇 침상의 위치 검출을 초기화한다.

주 사이버나이프 워크스테이션의 사용자 제어 콘솔상의 하나 이상의 사용자 인터페이스 화면은, 사용자가 테이블 운동을 검사, 초기화, 및 쌍방향으로 제어하여 환자를 위치시킨다. 도 10 은 주 워크스테이션의 치료 전송 화면 (400) 에 나타난 전형적인 사용자 인터페이스 화면 (300) 을 도시한다. 도시된 실시형태에서, 사용자 인터페이스 화면 (300) 은 사용자에게 통합된 테이블 위치 표시, 및 테이블 운동 제어 기능을 제공한다. 사용자 인터페이스 화면 (300) 은 서브-옵션을 제공하여 병진만, 또는 회전만 또는 함께 이용 가능한 6 개의 자유도 모두를 조절한다.

일 실시형태에서는, 사용자 인터페이스 화면 (300) 은, 사용자가 센서 시스템 (150) 을 활성화시켜서 로봇 침상의 위치를 검출하는 버튼 아이콘을 포함한다.

도시된 실시형태에서는, 치료 전송 화면 (400) 의 ALIGN COUCH 버튼은 사용자 인터페이스 화면 (300) 을 개시한다. 사용자 인터페이스 화면 (300) 은 다른 기능을 가진 다수의 필드를 포함한다. 이러한 필드는 병진 및 회전 필드를 포함하며, 그 필드는 제어기의 TLS 유닛에 의해서 반환된 테이블 조정 운동이 최초로 채워져 있다. 유효한 테이블 수정 운동이 사용되지 않으면, 이러한 필드는 좌측이 비어있다. 병진 및 회전 필드는 수정가능하다.

도시된 실시형태에서는, 사용자 인터페이스 화면 (300) 은 MOVE 버튼 (310), AUTO ALIGN 버튼 (320), 및 CANCEL 버튼 (330) 을 포함한다. MOVE 버튼 (310) 은 지시된 병진 및 회전량에 의해 테이블을 이동시킨다. "회전 적용" 필드가 확인되지 않으면, 테이블은 병진축으로만 이동된다. AUTO ALIGN 버튼 (320) 은 지시된 병진 및 회전량에 의해 테이블을 최초로 이동시키고, 미리 특정된 "자동 정렬 제한" 이 충족될 때까지 이미지를 포착하고 테이블 위치를 자동으로 수정한다. 이는, 병진 및 회전이 미리 특정된 제한의 미만이거나 지시된 다수의 이미지가 입수되는 것을 의미한다. "자동 정렬 제한" 필드는 시스템 구성 파일로 채워져 있지만, 수정될 수 있다. CANCEL 버튼 (330) 은 환자 조정 인터페이스로 돌아간다.

일 실시형태에서는, 사용자 인터페이스 화면 (300) 은, 사용자가 이미지 시스템에 의해 생성된 이미지 빔에서의 x 레이의 세기, 에너지 및 시간과 같은 이미지 파라미터, 포착된 거의 실시간의 다수의 이미지, 기준의 선택 및 해제, 및 강체 파라미터를 조절하게 하는 버튼 아이콘을 포함한다.

작동시, 치료 계획 과정의 일환으로, 환자를 위한 대략적인 치료 위치가 계산된다. 치료 계획이 제어기로 로드되면, 대략적인 치료 위치가 치료 테이블로 다운로드된다. 조작자는 테이블상에 환자를 위치시키고, 어떤 고정 장치(retraining device)를 작용한다. 그리고 조작자는 포켓형 사용자 인터페이스 유닛 (200) (도 9 참조)의 "TREAT" 버튼을 누르고, 테이블이 자동으로 이동하여 그 자유도 모두를 저장된 위치로 오게 한다. 대안으로, "치료" 명령은 컴퓨터 인터페이스 화면으로부터 나올 수도 있다. 동시에 움직이게 하는 다수의 축은 구성에 의해 제한될 수 있어서, 전력 수요를 초과하지 않고 환자가 다수의 동시 위치 이동 운동에서도 장소로 편안함을 보장한다.

그 후에 조작자는 치료실을 빠져나가고, 워크스테이션 또는 전용 제어 패널상의 사용자 인터페이스 화면 (300) (도 10 참조)을 사용하여, 시스템이 소망하는 허용 오차내에서 환자를 정렬시키도록 명령한다. 사용자 인터페이스 화면은 사용자가, 정렬 과정 중 촬영한 거의 실시간의 최대 이미지 수, 및 위치와 방향의 소망하는 허용 오차와 같은 파라미터를 입력하게 한다. 사용자 인터페이스 화면은 또한 각 이미지와 관련된 오류가 표시되게 한다.

만족스러운 정렬이 얻어지고 나면, 방사선 수술 시스템은 치료 시작이 명령된다. 치료의 일환으로서, 거의 실시간 이미지는 이미지 시스템에 의해 주기적으로 얻어져서, 환자가 치료 중 이동하지 않게 보장한다. 환자가 이동하면, 조작자는 테이블의 적절한 수정 운동을 실행함으로써 치료 전송을 정지하고, 환자를 재정렬할 수 있다. 치료 종결시, 조작자는 치료실로 다시 들어가고, 포켓형 사용자 인터페이스 유닛상의 "로드 위치" 버튼을 사용하여, 테이블을 환자 언로드하기 위한 위치로 돌린다. 대안으로, 시스템은 컴퓨터 화면으로부터 본래의 로딩 위치로 돌리는 명령을 표시할 수 있다.

이하는 상기 설명된 환자 위치 조정 조립체의 작동의 보다 상세한 설명이다.

다음 단계는 초기 환자 설정 단계이다. 이 단계에서, 환자가 치료실에 들어가기 전에, 치료 계획 파일이 다운로드 된다. 치료 파일의 다운로드시, 테이블의 치료 위치가 제어기로 다운로드 된다. 테이블의 치료 위치는, a) 선택된 빔 경로 설정을 위한 디폴트 테이블 위치, 및 b) 동일한 계획이 사용되는 마지막 시간의 환자의 치료 위치 중 하나이다. 환자가 치료실로 걸어가기 전에, 포켓형 원격 제어 유닛상의 로딩 위치 버튼 중 하나가 눌려져서, 미리 정해진 편안한 위치에 테이블을 위치시키고, 환자를 테이블에 태운다. 그 후에, 예를 들어 열가소성 마스크 및/또는 다른 고정화 장치를 사용하여 환자가 고정된다.

포켓형 원격 제어 유닛상의 "TREAT" 키가 테이블을 공칭(nominal)의 치료 위치로 위치시키는데 사용된다. 머리 치료에 있어서, 또는 동일한 계획으로 제 2 또는 차후의 환자를 치료하는 경우에, 공칭의 치료 위치는 자동 위치 조정이 적합하고, 또한 조작자는 환자의 자동 위치 조정을 위해서 사용자 제어 콘솔을 실행한다. 다른 방법으로, 테이블은 차후에 포켓형 원격 제어 유닛을 사용하여 수동으로 조절되어서, 신체의 중요한 타겟 부위는 시야의 이미지 필드 내이다. 조작자는 환자를 자동 위치 조정을 위해서 사용자 제어 콘솔을 실행한다.

다음 단계는 초기 이미지 포착 단계이다. 이 단계에서, 조작자는 사용자 인터페이스 화면 (300) (도 10 참조)의 환자 정렬 화면상의 ACQUIRE 버튼을 사용하여 이미지를 포착한다. 필요하다면, 이미지 파라미터는 조정이 필요할 수 있다. 이러한 파라미터의 예는, x 레이 파라미터, 이동하거나 다른 방법으로 추적하기 어려운 기준의 해제, 및 강체 파라미터의 조절이다.

본 발명의 전형적인 실시형태에서는, 다음 단계는 한 번의 테이블 정렬 단계이다. 사용자는 환자 정렬 화면상의 "AUTO COUCH" 버튼을 선택한다. 이는, 제어기의 TLS 유닛으로부터 얻어진 초기 수정을 포함하는, 침상 조절 인터페이스 화면을 불러온다. TLS 로부터의 초기 수정은 수정될 수 있다. "MOVE" 버튼은 창에 지시된 수정량에 의해 테이블을 이동시킨다. 회전 수정을 불가능하게 하는 선택이 유용하다. "AUTO ALIGN" 버튼은 제 1 수정을 실행하고, 자동 정렬의 완료를 진행한다.

다음 단계는 자동 테이블 정렬 단계이다. 침상 조절 인터페이스 화면의 "AUTO ALIGN" 버튼은 자동 정렬을 실행한다. 자동 정렬은 침상 조절 인터페이 스의 초기 수정을 함으로써 시작되고, 자동 정렬 상태에서 소망하는 수의 이미지가 포착, 및/또는 잔여 수정이 자동 정렬 인터페이스에서 특정된 제한 미만으로 떨어지는 것 중의 하나가 만족할 때까지, 추가 이미지를 촬영하고 이미지로부터 수정을 실행한다.

다음 단계는 환자 재정렬 단계이다. 환자 재정렬은 시스템이 회복 가능한 오류(조작자 정지를 포함)가 발생할 때에 입력되고, 시스템은 이 단계로부터 다시 계속된다. 환자 재정렬은 환자 정렬과 동일한 방법으로 이루어진다. 즉, 초기 포착 후에, 추가 조절이 침상 조절 인터페이스의 "AUTO ALIGN" 버튼을 사용하여 자동으로 실행될 수 있다.

최종 단계는 치료 전송 단계이다. 테이블의 수정 운동이 병진 및 회전의 미리 특정된 제한 미만으로 떨어지는 경우에, 있어서 치료 전송은 초기화된다. 로봇에 다운로드된 수정 운동은 병진 및 회전의 특정한 설정을 포함한다. 로봇은 노드의 공칭의 위치로 이동하여, 특정된 병진 및 회전에 의해 수정되고, 그리고 나서 x 레이 빔 생성기(generator)를 작동한다. 노드의 선량 전송의 마지막에, 로봇은 공칭 위치에서 다음 노드로 진행한다.

제어기는 오류 검출, 보고, 및 수정을 위한 소프트웨어를 포함한다. 일 실시형태에서는, 오류 핸들링 소프트웨어는 "조작자 정지" 기능성을 포함한다. 이 기능성은, 하나가 진행중이면, 사용자가 이미지 포착을 정지하고, 타겟 정렬 또는 재정렬 모드로 전환하게 한다. 하나가 진행중이면, 사용자가 또한 테이블 운동을 정지하고, 타겟 정렬/재정렬 모드를 전환할 수 있다. "AUTO ALIGN" 모드가 진행중이면, 사용자가 또한 차후 이미지 포착 및 테이블 운동을 정지할 수 있다.

일 실시형태에서는, 오류 핸들링 소프트웨어는 또한 TLS(target locating system) 오류를 핸들링하기 위한 기능성을 포함한다. 소프트 알고리즘 오류, 및/또는 하드웨어 오류용 E-STOP 과 같이 적절한 TLS 오류가 보고된다. 오류가 인지되면, 제어기는 정렬 또는 재정렬 상태로 전환할 수 있다. "AUTO ALIGN" 이 진행중이면, 사용자는 차후의 이미지 포착 및 테이블 운동을 정지할 수 있다. 초기 정렬시, "경계 밖의 환자" 오류가 작동되지 않지만, "TREAT" 버튼은 환자가 경계내로 될 때까지 작동되지 않는다.

일 실시형태에서는, 오류 핸들링 소프트웨어는 테이블 인터페이스 오류를 핸들링하기 위한 기능성을 포함한다. 통신 오류와 같은 테이블 인터페이스 오류는, 사용자 인지가 요구되는 소프트 오류로 핸들링 되지만, E-STOP 은 실행되지 않는다. 일 실시형태에서는, 오류 핸들링 소프트웨어는 E-STOP 을 핸들링하기 위한 기능성을 포함한다. 일 실시형태에서는, E-STOP 은 이중 중복 기구를 사용하여 테이블 운동이 제어된 컴퓨터를 정지한다. 제어기 소프트웨어는 어떤 차후의 운동 명령 신호 발생을 정지한다. E-STOP 이 실행되면, 테이블 제어기 하드웨어는 테이블 이동을 차단한다. E-STOP 이 실행되는 경우에도, 테이블이 포켓형 사용자 인터페이스 유닛을 사용하여 이동할 수 있다. 정지 또는 회복 가능한 E-STOP 으로부터 재개되면, E-STOP 은 조작자 콘솔로부터의 시스템 재설정에 의해 제거되고, 환자 재정렬 상태로 된다. 이 단계에서, 사용자는 자동 정렬을 사용할 수 있어서, 환자 위치를 정교하게 할 수 있다. 환자 재정렬 화면상의 RESUME 버튼은 치료 전송 재개가 가능하게 한다.

본 발명은, 본 발명의 사상 또는 본질적인 특성을 벗어나지 않고 다른 특정의 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 실시형태는, 모든 관점에서 예시적인 것이지 제한을 위한 것이 아님이 고려되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명에 의하기보다 첨부된 청구의 범위에 의해서 나타나며, 따라서 청구 범위와 동일한 범위와 의미 내에 있는 변형은 청구의 범위에 포함된다.

Claims

치료용 방사선 치료 시스템을 사용하여 치료용 방사선 치료시 환자의 위치를 조절하기 위한 환자 위치 조정 조립체에 있어서,

상기 환자 위치 조정 조립체는 로봇식 위치 조정 장치를 포함하고,

상기 로봇식 위치 조정 장치는 그 로봇식 위치 조정 장치상에 로드된 환자를 지지하고 이동시키며, 또한 5 개 이상의 독립된 자유도에서 상기 환자를 이동시키도록 되어 있고,

상기 로봇식 위치 조정 장치는,

상기 환자를 지지시키기 위한 치료 테이블; 및

상기 치료 테이블에 연결된 로봇식 암 조립체를 포함하고,

상기 로봇식 암 조립체는 3 개의 회전 자유도로 롤 -, 피치 -, 및 요 - 축을 중심으로 치료 테이블을 회전시켜 치료 테이블을 배향시키도록 되어 있고, 암 조립체는 2 개의 병진 자유도로 치료 테이블을 병진 이동시키기 위해 두 축선을 중심으로 회전하여 치료 테이블의 위치를 조정하도록 되어 있으며,

상기 로봇식 암 조립체는

제 1 단부 및 제 2 단부 사이에서 연장되는 암 조립체;

플레이트 부재; 및

베이스 부재를 포함하고,

상기 제 2 단부는 치료 테이블이 3 개의 축선을 중심으로 회전하도록 치료 테이블과 회전 가능하게 연결되고, 3 개의 축선을 중심으로 하는 회전은 치료 테이블을 3 개의 회전 자유도로 회전시키고

상기 플레이트 부재는 암 조립체가 제 1 축선을 중심으로 회전하도록 그 암 조립체의 제 1 단부에 회전 가능하게 연결되고, 이 제 1 축선을 중심으로 하는 회전은 2 개의 병진 자유도의 제 1 자유도로 치료 테이블을 병진 운동시키며,

상기 베이스 부재는 플레이트 부재가 제 2 축선을 중심으로 회전하도록 그 플레이트 부재에 회전 가능하게 연결되고, 제 2 축선을 중심으로 하는 회전은 2 개의 병진 자유도의 제 2 자유도로 치료 테이블을 병진 운동시키는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 치료용 방사선 빔을 생성하기 위한 치료용 방사선 소스, 및 치료 타겟의 하나 이상의 이미지를 나타내는 이미지 데이터를 생성하기 위한 이미지 시스템을 포함하는 치료용 방사선 치료 시스템을 더 포함하고, 상기 이미지 데이터는 치료 좌표 시스템에 대한 상기 치료 타겟의 실시간 위치를 나타내는 정보를 포함하며,

상기 로봇식 환자 위치 조정 조립체는, 상기 치료 좌표 시스템에 대한 상기 로봇식 위치 조정 장치의 위치를 검출하기 위한 센서 시스템, 및

i) 상기 로봇식 위치 조정 장치의 위치 데이터를 받기 위해 상기 센서 시스템에 작동하게 연결되고, ii) 상기 치료용 방사선 소스의 위치를 나타내는 정보 및 상기 치료 타겟의 실시간 이미지 데이터를 받기 위해 상기 치료용 방사선 치료 시스템에 작동하게 연결되며, 또한 iii) 상기 로봇식 위치 조정 장치의 이동을 제어하여 상기 치료 타겟을 상기 치료용 방사선 소스에 정렬시키기 위해 상기 로봇식 위치 조정 장치에 작동하게 연결된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 2 항에 있어서,

상기 센서 시스템은, 상기 치료 좌표 시스템에 대하여 상기 로봇식 위치 조정 장치의 위치를 추적하기 위한 자기 추적 시스템을 포함하며, 상기 자기 추적 시스템은 상기 로봇식 위치 조정 장치에 부착된 하나 이상의 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 2 항에 있어서, 상기 센서 시스템은 리졸버 기반의 센서 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 2 항에 있어서, 상기 센서 시스템은 상기 로봇식 위치 조정 조립체에 부착된 하나 이상의 관성 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 2 항에 있어서, 상기 센서 시스템은 하나 이상의 적외선 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 2 항에 있어서, 상기 센서 시스템은 하나 이상의 레이저 스캐닝 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 2 항에 있어서, 상기 환자 위치 조정 조립체의 제어기에, 상기 치료 타겟을 상기 치료용 방사선 소스에 자동으로 정렬시키도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 2 항에 있어서, 상기 환자 위치 조정 조립체의 제어기에, 상기 치료 타겟의 위치를 주기적으로 조절하여, 상기 치료 타겟을 상기 치료용 방사선 소스에 정렬된 상태로 유지시키도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 2 항에 있어서,

상기 환자 위치 조정 조립체의 제어기에, 호흡 운동에 유발된 상기 치료 타겟의 이동을 보상하도록 상기 환자의 호흡 운동을 역동기화시켜, 상기 치료 타겟을 상기 치료용 방사선 소스에 정렬된 상태로 유지시키도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 로봇식 환자 위치 조정 조립체는 로봇식 위치 조정 장치에 작동하게 연결된 제어기를 더 포함하고,

상기 제어기는, 환자를 로딩 및 언로딩하기 위해서, 상기 치료 테이블의 하나 이상의 수평인 위치 또는 하나의 수직인 위치가 미리 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 13 항에 있어서,

상기 치료 테이블의 상기 수직인 위치는 수평면에 경사진 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 14 항에 있어서,

상기 치료 테이블의 상기 수직 위치는 수평면에 대하여 110°의 각으로 수평면에 경사진 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 치료 테이블은 방사선 투과성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 치료 테이블은 환자의 신체 곡선에 알맞게 몰드(mold)된 상면을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 치료 테이블은 상기 치료 테이블의 일방의 단부에 발판을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 암 조립체는,

상기 플레이트 부재에 회전 가능하게 부착된 제 1 단부를 가져 제 1 축선을 중심으로 회전할 수 있는 제 1 암; 및

상기 제 1 암의 제 2 단부에 회전 가능하게 부착된 제 1 단부를 가져 제 3 축선을 중심으로 회전할 수 있는 제 2 암을 포함하며,

치료 테이블은 제 1 축선을 중심으로 하는 회전을 통해 2 개의 병진 자유도의 제 1 자유도로 병진 운동하고,

치료 테이블은 제 3 축선을 중심으로 하는 회전을 통해 제 3 병진 자유도로 병진 운동하고,

상기 로봇식 위치 조정 장치는 6 개의 독립된 자유도로 상기 환자를 이동시키도록 되어 있으며,

상기 치료 테이블은 상기 제 2 암의 제 2 단부에 회전 가능하게 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 21 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 초석에 회전 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 21 항에 있어서,

상기 6 개의 자유도는, 상호간에 직교하는 x -, y -, 및 z - 좌표축을 따라서 병진하는 3 개의 병진 자유도, 및 롤 -, 피치 -, 및 요 - 축에 대하여 각각 롤 -, 피치 -, 및 요 - 회전하는 3 개의 회전 자유도를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
삭제
삭제
삭제
환자를 지지하기 위한 지지 장치;

지지 장치에 연결되는 로봇식 암 조립체로서, 3 개의 회전 자유도로 롤 -, 피치 -, 및 요 - 축을 중심으로 지지 장치를 회전시켜 지지 장치를 배향시키도록 되어 있는 로봇식 암 조립체; 및

상기 로봇식 암 조립체의 운동을 제어하기 위해 상기 로봇식 암 조립체에 작동하게 연결된 제어기를 포함하고,

상기 로봇식 암 조립체는

베이스 부재;

상기 베이스 부재에 회전 가능하게 장착되는 플레이트 부재로서, 제 4 자유도로 지지 장치를 병진 운동시키기 위해 제 1 축선을 중심으로 회전하도록 되어 있는 플레이트 부재;

상기 플레이트 부재에 회전 가능하게 부착되는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 1 암으로서, 제 5 자유도로 지지 장치를 병진 운동시키기 위해 제 2 축선을 중심으로 회전하도록 되어 있는 제 1 암; 및

상기 제 1 암의 제 2 단부에 회전 가능하게 부착되는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 2 암으로서, 제 6 자유도로 지지 장치를 병진 운동시키기 위해 제 3 축선을 중심으로 회전하도록 되어 있는 제 2 암을 포함하며,

제 4, 제 5 및 제 6 자유도는 상호 직교하는 x-, y-, z- 좌표축을 따른 병진 운동을 위해 사용되고, 6 개의 자유도는 독립된 자유도이며,

상기 제어기는, 상기 환자를 로딩 및 언로딩하기 위해서, 상기 지지 장치의 하나 이상의 수평인 위치 또는 하나의 수직인 위치가 미리 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
삭제
제 27 항에 있어서,

상기 위치 조정 조립체는 치료 좌표 시스템에 대한 상기 지지 장치의 위치를 검출하기 위한 센서 시스템을 더 포함하고,

상기 제어기는 상기 지지 장치의 위치 데이터를 받기 위해 상기 센서 시스템에 작동하게 연결되며,

상기 센서 시스템은 상기 치료 좌표 시스템에 대한 상기 지지 장치의 위치를 추적하기 위한 자기 추적 장치를 포함하며,

상기 자기 추적 시스템은 상기 지지 장치에 부착된 하나 이상의 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 27 항에 있어서,

상기 지지 장치는 의자형인 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 27 항에 있어서,

상기 지지 장치는 방사선 투과성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 27 항에 있어서,

상기 지지 장치는 환자의 신체 곡선에 알맞게 몰드된 상면을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
삭제
치료용 방사선 치료 시스템을 이용하여 치료용 방사선 치료시 환자 위치를 조절하기 위한 환자 위치 조정 조립체에 있어서,

상기 환자 위치 조정 조립체는,

환자를 지지하기 위한 지지 장치; 및

지지 장치에 연결되는 로봇식 암 조립체로서, 3 개의 회전 자유도로 롤 -, 피치 -, 및 요 - 축을 중심으로 지지 장치를 회전시켜 그 지지 장치를 배향시키도록 되어 있는 로봇식 암 조립체를 포함하며,

상기 로봇식 암 조립체는

베이스 부재;

상기 베이스 부재에 회전 가능하게 장착된 플레이트 부재로서, 제 1 병진 자유도로 지지 장치를 병진 운동시키기 위해 제 1 축선을 중심으로 회전하도록 되어 있는 플레이트 부재;

상기 플레이트 부재에 회전 가능하게 부착된 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 1 암으로서, 제 2 병진 자유도로 지지 장치를 병진 운동시키기 위해 제 2 축선을 중심으로 회전하도록 되어 있는 제 1 암; 및

상기 제 1 암의 제 2 단부에 회전 가능하게 부착된 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 2 암으로서, 제 3 병진 자유도로 지지 장치를 병진 운동시키기 위해 제 3 축선을 중심으로 회전하도록 되어 있는 제 2 암을 포함하고,

3 개의 병진 자유도는 상호 직교하는 x -, y -, z - 좌표축을 따른 병진 운동을 위해 사용되고, 3 개의 회전 자유도와 3 개의 병진 자유도는 독립적인 자유도인 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 34 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 초석에 회전 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
삭제
제 34 항에 있어서,

상기 환자 위치 조정 조립체는, 상기 플레이트 부재, 상기 제 1 암, 상기 제 2 암 및 상기 지지 장치의 운동을 제어하기 위해서 상기 환자 위치 조정 조립체에 작동하게 연결된 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 37 항에 있어서,

하나 이상의 치료용 방사선 빔을 생성하기 위한 치료용 방사선 소스, 및 하나 이상의 치료 타겟의 이미지를 나타내는 이미지 데이터를 생성하기 위한 이미지 시스템을 포함하는 치료용 방사선 치료 시스템을 더 포함하고, 상기 이미지 데이터는 치료 좌표 시스템에 대한 상기 치료 타겟의 실시간 위치를 나타내는 정보를 포함하며,

상기 환자 위치 조정 조립체는 상기 치료 좌표 시스템에 대하여 상기 지지 장치의 위치를 검출하기 위한 센서 시스템을 더 포함하며,

상기 제어기는, 상기 지지 장치의 위치 데이터를 받기 위해서 상기 센서 시스템에 작동하게 연결되어 있고, 상기 치료용 방사선 소스의 위치를 나타내는 정보 및 상기 치료 타겟의 실시간 이미지 데이터를 받기 위해서 상기 치료용 방사선 치료 시스템에 작동하게 연결되어 있으며,

상기 제어기는, 상기 센서 시스템으로부터의 상기 위치 데이터 및 상기 치료 시스템으로부터의 상기 실시간 이미지 데이터에 응답하여 상기 치료 타겟을 상기 치료용 방사선 소스에 정렬시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 38 항에 있어서,

상기 센서 시스템은 상기 치료 좌표 시스템에 대하여 상기 로봇식 위치 조정 장치의 위치를 추적하기 위한 자기 추적 시스템을 포함하며, 상기 자기 추적 시스템은 상기 지지 장치에 부착된 하나 이상의 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 38 항에 있어서, 상기 센서 시스템은 리졸버 기반 센서 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 38 항에 있어서, 상기 센서 시스템은 상기 로봇식 위치 조정 조립체에 부착된 하나 이상의 관성 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 38 항에 있어서, 상기 센서 시스템은 하나 이상의 적외선 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 38 항에 있어서, 상기 센서 시스템은 하나 이상의 레이저 스캐닝 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 38 항에 있어서, 상기 환자 위치 조정 조립체의 제어기에, 상기 치료 타겟을 상기 치료용 방사선 소스에 자동으로 정렬시키도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 38 항에 있어서,

상기 환자 위치 조정 조립체의 제어기에, 상기 치료 타겟의 위치를 주기적으로 조절하여, 상기 치료 타겟을 상기 치료용 방사선 소스에 정렬된 상태로 유지시키도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 38 항에 있어서,

상기 환자 위치 조정 조립체의 제어기에, 호흡 운동에 의해 유발된 상기 치료 타겟의 이동을 보상하도록 상기 환자의 호흡 운동을 역 동기화시켜, 상기 치료 타겟을 상기 치료용 방사선 소스에 정렬된 상태로 유지시키도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 34 항에 있어서,

상기 환자 위치 조정 조립체는 상기 환자 위치 조정 조립체의 운동을 제어하도록 상기 환자 위치 조정 조립체에 작동하게 연결된 제어기를 더 포함하고,

상기 제어기는, 환자를 로딩 및 언로딩하기 위해서, 상기 지지 장치의 하나 이상의 수평인 위치 또는 하나의 수직인 위치가 미리 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 34 항에 있어서,

상기 지지 장치는 방사선 투과성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 34 항에 있어서,

상기 지지 장치는 환자의 신체 곡선에 알맞게 주형된 상면을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 34 항에 있어서,

상기 지지 장치는 상기 지지 장치의 일방의 단부에 발판을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 34 항에 있어서,

상기 지지 장치는 의자형인 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
치료용 방사선 치료 시스템을 이용하여 치료용 방사선 치료시 환자 위치를 조절하기 위한 환자 위치 조정 조립체에 있어서,

상기 치료용 방사선 치료 시스템은, 하나 이상의 치료용 방사선 빔을 생성하기 위한 치료용 방사선 소스, 및 하나 이상의 치료 타겟의 이미지를 나타내는 이미지 데이터를 생성하기 위한 이미지 시스템을 포함하고, 상기 이미지 데이터는 치료 좌표 시스템에 대한 상기 치료 타겟의 실시간 위치를 나타내는 정보를 포함하며,

상기 환자 위치 조정 조립체는,

5 개 이상의 독립된 자유도로 상기 환자를 이동시키도록 되어 있고, 치료시 로봇식 위치 조정 장치상에 로드된 환자를 지지하고 이동시키기 위한 로봇식 위치 조정 장치,

상기 치료 좌표 시스템에 대하여 상기 로봇식 위치 조정 장치의 위치를 검출하기 위한 센서 시스템, 및

i) 상기 로봇식 위치 조정 장치의 위치 데이터를 받기 위해 상기 센서 시스템에 작동하게 연결되고, ii) 상기 치료용 방사선 소스의 위치를 나타내는 정보 및 상기 치료 타겟의 실시간 이미지 데이터를 받기 위해 상기 치료용 방사선 치료 시스템에 작동하게 연결되며, 또한 iii) 상기 로봇식 위치 조정 장치에 작동하게 연결된 제어기로서, 상기 로봇식 위치 조정 장치의 운동을 제어하여 상기 치료 타겟을 상기 치료용 방사선 소스에 정렬시키도록 프로그램된 제어기를 포함하고,

상기 로봇식 위치 조정 장치는 3 개의 회전 자유도로 롤 -, 피치 -, 및 요 - 축을 중심으로 회전하여 환자를 배향시키고, 2 개의 병진 자유도로 두 축을 중심으로 회전하여 환자를 위치시키도록 되어 있으며,

상기 로봇식 위치 조정 장치는

상기 환자를 지지시키기 위한 지지 장치, 및

상기 지지 장치와 연결된 로봇식 암 조립체를 포함하고,

이 로봇식 암 조립체는

제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 연장되는 암 조립체로서, 제 2 단부는 지지 장치가 3 개의 축선을 중심으로 회전하도록 지지 장치에 회전 가능하게 연결되고, 3 개의 축선을 중심으로 하는 회전이 3 개의 회전 자유도로 치료 테이블을 회전시키는 암 조립체;

암 조립체가 제 1 축선을 중심으로 회전하도록 그 암 조립체의 제 1 단부에 회전 가능하게 연결된 플레이트 부재로서, 제 1 축선을 중심으로 하는 회전이 제 1 병진 자유도로 지지 장치를 병진 운동시키는 플레이트 부재; 및

플레이트 부재가 제 2 축선을 중심으로 회전하도록 그 플레이트 부재에 회전 가능하게 연결되는 베이스 부재로서, 제 2 축선을 중심으로 하는 회전이 제 2 병진 자유도로 지지 장치를 병진 운동시키는 베이스 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 52 항에 있어서,

상기 암 조립체는,

플레이트 부재에 회전 가능하게 부착된 제 1 단부를 가져 제 1 축선을 중심으로 회전할 수 있는 제 1 암; 및

상기 제 1 암의 제 2 단부에 회전 가능하게 부착된 제 1 단부를 가져 제 3 축선을 중심으로 회전할 수 있는 제 2 암을 포함하고,

지지 장치는 제 1 축선을 중심으로 하는 회전을 통해 제 1 병진 자유도로 병진 운동하고,

지지 장치는 제 3 축선을 중심으로 하는 회전을 통해 제 3 병진 자유도로 병진 운동하며,

상기 지지 장치는 상기 제 2 암의 제 2 단부에 회전 가능하게 부착되며, 3 개의 병진 자유도는 상호 직교하는 x -, y -, 및 z - 좌표축을 따른 병진 운동을 위해 사용되고, 3 개의 회전 자유도 및 3 개의 병진 자유도는 독립적인 자유도인 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 53 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 초석에 회전 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
치료용 방사선 치료 시스템에 대하여 환자의 신체의 타겟을 정렬시키기 위한 환자 위치 조정 조립체에 있어서,

상기 치료용 방사선 치료 시스템은, 치료 빔 생성기 및 실시간으로 상기 타겟의 하나 이상의 이미지를 생성하기 위한 이미지 시스템을 포함하며,

상기 환자 위치 조정 조립체는,

a. 치료시 환자를 지지하고 이동시키기 위한 로봇식 위치 조정 장치로서, 상기 로봇식 위치 조정 장치는 상기 환자를 지지하기 위한 지지 장치 및 상기 지지 장치를 이동시키기 위한 로봇식 암을 포함하며, 상기 로봇식 암은 5 개 이상의 독립된 자유도로 상기 지지 장치를 운동시키도록 되어 있는 로봇식 위치 조정 장치,

b. 상기 지지 장치의 위치를 감지하고, 상기 지지 장치의 위치를 나타내는 데이터를 생성하기 위한 센서 시스템,

c. 상기 치료 빔 생성기에 대하여 상기 타겟을 정렬시키기 위해서 상기 로봇식 위치 조정 장치의 운동을 제어하기 위한 제어기를 포함하며,

상기 로봇식 암은 3 개의 회전 자유도로 롤 -, 피치 - , 및 요 - 축을 중심으로 회전하여 지지 장치를 배향시키도록 되어 있고, 또한 2 개의 병진 자유도를 위한 2 개의 축선을 중심으로 회전하여 지지 장치를 위치시키도록 되어 있으며,

상기 제어기는,

ⅰ) 치료 좌표 시스템에 대한 타겟의 실시간 위치 및 방향에 관한 정보를 포함하는 이미지 데이터를 받는 수단; 및

ⅱ) 상기 센서 시스템으로부터의 상기 위치 데이터 및 상기 이미지 시스템으로부터의 상기 이미지 데이터에 응답하여, 상기 로봇식 위치 조정 장치의 하나 이상의 수정 운동을 실행하기 위한 하나 이상의 운동 명령 신호를 생성하는 수단을 포함하며,

상기 로봇식 위치 조정 장치의 상기 수정 운동은 상기 타겟을, 상기 타겟의 상기 실시간 이미지 데이터에 나타난 바와 같이 상기 치료 빔 생성기에 정렬시키는 환자 위치 조정 조립체.
제 55 항에 있어서,

사용자가 로봇식 위치 조정 조립체의 운동을 제어하는데 쌍방향으로 (interactively) 참여할 수 있게 해 주는 사용자 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
환자의 타겟을 치료하기 위한 치료용 방사선 치료 시스템에 있어서,

상기 치료용 방사선 치료 시스템은,

ⅰ) a. 치료용 방사선을 생성하기 위한 치료용 방사선 소스,

b. 상기 타겟의 하나 이상의 실시간 이미지를 나타내는 이미지 데이터를 생성하고, 치료 좌표 시스템에 대하여 상기 타겟의 실시간 위치를 나타내는 정보를 포함하는 이미지 시스템을 포함하는 치료용 방사선 치료 장치;

ⅱ) 치료시 환자를 지지하고 이동시키기 위한 환자 위치 조정 장치로서, 이 환자 위치 조정 장치는 3 개의 회전 자유도로 롤 -, 피치 - 및 요 - 축선을 중심으로 회전하여 환자를 배향시키도록 되어 있고, 또한 3 개의 병진 자유도로 3 개의 축선을 중심으로 회전하여 환자를 위치시키도록 되어 있으며,

a. 베이스 부재;

b. 상기 베이스 부재에 회전 가능하게 장착된 플레이트 부재;

c. 상기 플레이트 부재에 회전 가능하게 부착된 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 1 암;

d. 상기 제 1 암의 제 2 단부에 회전 가능하게 부착된 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 2 암; 및

e. 환자를 지지하기 위한 지지 장치로서, 상기 지지 장치는 상기 제 2 암의 상기 제 2 단부에 회전 가능하게 부착되고, 6 개의 독립된 자유도로 상기 환자를 이동시키도록 되어 있는 지지 장치를 포함하는 환자 위치 조정 장치;

ⅲ) 상기 환자 위치 조정 장치의 위치를 감지하고, 상기 환자 위치 조정 장치의 위치를 나타내는 데이터를 생성하기 위한 센서 시스템, 및

ⅳ) 상기 환자 위치 조정 장치의 위치 데이터를 받기 위해 상기 센서 시스템에 작동하게 연결되고, 상기 치료용 방사선 소스의 위치를 나타내는 정보 및 상기 치료 타겟의 실시간 이미지 데이터를 받기 위해 상기 치료용 방사선 치료 장치에 작동하여 연결된 제어기를 포함하며,

상기 베이스 부재는 플레이트 부재가 제 1 병진 자유도를 위한 제 1 축선을 중심으로 회전하도록 되어 있고, 상기 플레이트 부재는 제 1 암이 제 2 병진 자유도를 위한 제 2 축선을 중심으로 회전하도록 되어 있으며, 상기 제 1 암은 제 2 암이 제 3 병진 자유도를 위한 제 3 축선을 중심으로 회전하도록 되어 있고, 3 개의 병진 자유도는 상호 직교하는 x - , y - , z - 좌표축을 따른 병진 운동을 위해 사용되며, 3 개의 회전 자유도 및 3 개의 병진 자유도는 독립된 자유도이고,

상기 제어기는, 상기 환자 위치 조정 장치에 작동하게 연결되며, 상기 센서 시스템으로부터의 상기 위치 데이터, 상기 치료용 방사선 치료 장치로부터의 상기 치료용 방사선 소스의 위치 정보 및 상기 이미지 데이터에 따라서, 상기 환자 위치 조정 장치의 이동을 제어하여, 상기 치료 타겟을 상기 치료용 방사선 소스에 정렬시키도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 치료용 방사선 치료 시스템.
제 57 항에 있어서, 상기 치료용 방사선 치료 장치는 갠트리 기반의 치료 시스템인 것을 특징으로 하는 치료용 방사선 치료 시스템.
제 57 항에 있어서, 상기 치료용 방사선 치료 장치는 로봇 기반의 치료 시스템인 것을 특징으로 하는 치료용 방사선 치료 시스템.
제 57 항에 있어서,

상기 베이스 부재는 초석에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 치료용 방사선 치료 시스템.
제 1 항에 있어서,

5 개 이상의 독립된 자유도는 롤 -, 피치 -, 요 - 축선을 중심으로 치료 테이블을 롤 - , 피치 - 및 요 - 회전시키기 위한 3 개의 회전 자유도와 상호 직교하는 x -, y -, z - 좌표축을 따라서 치료 테이블을 병진 운동시키기 위한 2 개의 병진 자유도를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 로봇식 위치 조정 장치는, 로봇식 위치 조정 장치에 로드된 환자를 치료 좌표 시스템의 위치에 위치시키기 위해 5 개 이상의 독립된 자유도 중 2 개의 병진 자유도를 사용하고, 상기 위치에서 로봇식 위치 조정 장치에 로드된 환자를 배향시키도록 5 개 이상의 독립된 자유도 중 3 개의 회전 자유도를 사용하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
제 23 항에 있어서,

상기 로봇식 위치 조정 장치는, 로봇식 위치 조정 장치에 로드된 환자를 치료 좌표 시스템의 위치에 위치시키기 위해 6 개의 자유도 중 3 개의 병진 자유도를 사용하고, 상기 위치에서 로봇식 위치 조정 장치에 로드된 환자를 배향시키도록 6 개의 자유도 중 3 개의 회전 자유도를 사용하는 것을 특징으로 하는 환자 위치 조정 조립체.
지지 장치에 회전 가능하게 연결된 암 조립체를 제공하는 단계;

방사선 소스를 제공하는 단계; 및

치료 타겟을 방사선 소스에 대해 정렬시키기 위해 5 개 이상의 자유도로 방사선 소스에 대해 지지 장치를 운동시키는 단계를 포함하는 방법으로서,

상기 지지 장치를 운동시키는 단계는

5 개 이상의 자유도 중 제 1 자유도를 위한 제 1 회전 축선을 중심으로 지지 장치를 회전시키는 단계;

5 개 이상의 자유도 중 제 2 자유도를 위한 제 2 회전 축선을 중심으로 지지 장치를 회전시키는 단계;

5 개 이상의 자유도 중 제 3 자유도를 위한 제 3 회전 축선을 중심으로 지지 장치를 회전시키는 단계;

제 4 회전 축선을 중심으로 암 조립체를 회전시키는 단계; 및

제 5 회전 축선을 중심으로 암 조립체를 회전시키는 단계를 포함하고,

제 4 및 제 5 회전 축선을 중심으로 하는 회전은 5 개 이상의 자유도 중 제 4 및 제 5 자유도로 지지 장치를 병진 운동시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제 64 항에 있어서,

지지 장치를 운동시키는 단계는,

제 4 및 제 5 자유도 중 하나 이상을 이용하여 치료 위치에 지지 장치를 위치시키는 단계; 및

제 1, 제 2 및 제 3 자유도 중 하나 이상을 이용하여 치료 위치에 상기 지지 장치를 배향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 64 항에 있어서,

지지 장치를 운동시키는 단계는 제 6 회전축선을 중심으로 암 조립체를 회전시키는 단계를 포함하고,

제 4, 제 5 및 제 6 회전 축선을 중심으로 하는 회전은 5 개 이상의 자유도의 제 4, 제 5 및 제 6 자유도로 지지 장치를 병진 운동시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제 66 항에 있어서,

지지 장치를 운동시키는 단계는

제 4, 제 5 및 제 6 자유도 중 하나 이상을 사용하여 치료 위치에 지지 장치를 위치시키는 단계; 및

제 1, 제 2 및 제 3 자유도 중 하나 이상을 사용하여 치료 위치에 지지 장치를 배향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 64 항에 있어서,

지지 장치를 운동시키는 단계는

치료 좌표 시스템에 대한 치료 타겟의 실시간 위치와 방향을 결정하는 단계; 및

방사선 소스에 대하여 치료 타겟을 정렬시키기 위해, 방사선 소스에 대한 실시간 위치와 방향으로부터 지지 장치를 운동시키기 위해 지지 장치의 하나 이상의 수정 운동을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 68 항에 있어서,

지지 장치를 운동시키는 단계는 예비 치료 좌표 시스템에 대한 치료 타겟의 위치와 방향을 결정하는 단계를 더 포함하고,

치료 좌표 시스템은 예비 치료 좌표 시스템과 미리 정해진 관계를 가지며,

하나 이상의 수정 운동을 결정하는 단계는, 예비 치료 좌표 시스템에 대한 치료 타겟의 위치와 방향을 치료 좌표 시스템에 대하여 정해진 실시간 위치와 일치시키기 위하여 방사선 소스에 대하여 지지 장치를 운동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 69 항에 있어서,

지지 장치를 운동시키는 단계는

지지 장치에 있는 환자 내의 치료 타겟의 하나 이상의 예비 치료 스캔을 나타내는 예비 치료 스캔 데이터를 받는 단계로서, 여기서 하나 이상의 예비 치료 스캔은 예비 치료 좌표 시스템에 대한 치료 타겟의 위치와 방향을 나타내는 단계;

치료 좌표 시스템에 대한 치료 타겟의 위치와 방향을 포함하여 하나 이상의 실시간 이미지를 나타내는 실시간 이미지 데이터를 받는 단계; 및

지지 장치를 운동시켜서 치료 타겟의 예비 치료 스캔 데이터에 나타난 바와 같은 치료 타겟의 위치와 방향을 실시간 이미지 데이터의 치료 타겟의 위치와 방향과 일치시키기도록, 지지 장치의 하나 이상의 수정 운동을 실행하기 위한 하나 이상의 운동 명령 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 70 항에 있어서,

하나 이상의 운동 명령 신호를 생성하는 단계는, 실시간 이미지 데이터에 나타난 바와 같은 치료 타겟의 위치와 방향을 예비 치료 스캔 데이터에 나타난 바와 같은 치료 타겟의 위치와 방향과 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 67 항에 있어서,

치료 위치는, 치료 타겟이 이미지화 시스템의 이미지화 시야 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 64 항에 있어서,

지지 장치를 운동시키는 단계는, 방사선 소스에 대하여 지지 장치를 운동시키기 위해 휴대형 원격 제어 유닛으로부터 제어 신호를 받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 64 항에 있어서,

지지 장치를 운동시키는 단계는

방사선 소스에 대하여 치료 타겟을 정렬시키기 위해 지지 장치의 위치를 최초로 수정하는 단계;

치료 타겟의 하나 이상의 추가적인 이미지를 얻는 단계; 및

방사선 소스에 대하여 치료 타겟을 정렬시키기 위해 하나 이상의 추가적인 이미지로부터 한번 이상 지지 장치의 위치를 추가적으로 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 74 항에 있어서,

하나 이상의 추가적인 이미지를 얻는 단계 및 하나 이상의 추가적인 수정을 가하는 단계는,

특정 양의 이미지를 얻는다; 또는

방사선 소스에 대하여 치료 타겟을 정렬시키기 위한 잔류 수정량이 특정 한도 이하로 내려간다

의 조건 중 적어도 하나를 만족시킬 때까지 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 74 항에 있어서,

지지 장치를 위치 조정하여, 최초 치료 위치에서 치료 타겟을 이미지화하기 전에 치료 타겟이 이미지 시스템의 이미지 시야 내에 있도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 70 항에 있어서,

하나 이상의 운동 명령 신호를 생성하는 단계는,

실시간 이미지에 나타난 바와 같은 치료 타겟의 위치 및 방향과 예비 치료 스캔 데이터에 나타난 바와 같은 치료 타겟의 위치 및 방향을 일치시키는데 필요한 병진 및 회전 운동량을 계산하는 단계; 및

지지 장치의 하나 이상의 운동 유닛으로 병진 및 회전 운동량을 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.