KR20230112141A - 외부 방사선 치료 프로그램을 위한 신체 조직의 반복적 정렬을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
외부 방사선 치료 프로그램을 위한 신체 조직의 반복적 정렬을 위한 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 하나 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 방사선 치료 시스템(100)에 관한 것으로, 상기 시스템(100)은, 베이스 단부(422, 422a)와 이펙터 단부를 갖는 로봇 암(RA)(400, 400a) 및 원위 단부(20)에 강성 이펙터 샤프트(310)를 구비하고, 근위(40) 및 원위(20) 단부를 갖는 스티어링 가이드(300)를 포함하여 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되도록 구성되거나, 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되는 삽입부(204)에 부착되도록 구성되고, 상기 포지셔닝 툴(200)은 로봇 암의 움직임에 반응하여 외부 방사선 치료 세션을 위한 캐널(602)을 이동 및/또는 고정하도록 구성된다.
Description
본 시스템 및 방법은 분할 방사선 치료 분야에 관한 것이다. 특히, 치료 과정에서 이온화 방사선 치료 빔과 관련하여 반복적이고 재현 가능한 신체 위치를 설정하는 포지셔닝 툴과 결합된 로봇 암에 관한 것이다.
방사선 치료는 유방 및 골반 부위를 포함한 다양한 암을 앓고 있는 많은 환자들에게 표준 치료법이다. 회전하는 이온화 방사선 치료 헤드가 있는 방사선 치료기를 사용하는 치료 기술을 사용하면 매우 높은 선량을 치료 대상(예: 종양, 장기)에 집중적으로 전달하면서 인접한 건강한 조직은 매우 정확하게 보존할 수 있다. 다엽 콜리메이터를 사용하여 이온화 방사선 치료 헤드가 회전함에 따라 이온화 방사선 빔의 모양이 동적으로 변화하는 컨포멀 방사선 치료는 종양의 모양을 3차원으로 빔이 매우 면밀하게 따라갈 수 있게 한다. 이러한 시스템은 Varian, CyberKnife, Tomotherapy (Accuray), Shinva 등에서 제조한다. 이러한 기술은 타겟의 움직임을 최소한으로 줄일 수 있을 때 가장 큰 이점을 제공한다.
방사선 치료 장치로 대상자를 치료하기 전에 일반적으로 CT 스캔 또는 드물게는 MRI를 통해 대상자의 치료 부위에 대한 3차원 이미지를 촬영한다. 이러한 이미지로부터 이온화 방사선 빔의 빔 교차 볼륨(beam intersection volume)(예: 아이소센터(isocentre))과 관련된 위치 목표가 결정된다. 방사선 종양학자는 일반적으로 각 CT 및/또는 MR 슬라이스에 종양 부위의 모양과 보호해야 할 건강한 조직의 윤곽을 그려서 흡수선량(선량, dose)이 적게 받도록 한다. 방사선 종양학자는 각 구조가 받아야 하는 선량을 정의한다. 물리학자와 방사선 종양학 기술자는 전용 소프트웨어를 사용하여 360° 회전 암을 통해 전달할 방사선의 '양'과 종양 볼륨, 빔 모양, 치료 헤드의 움직임에 대한 방사선 동위원소량을 계산한다. 빔 교차 볼륨의 3차원 위치 정보를 포함한 시뮬레이션 데이터는 방사선 치료 장치(선형 가속기 또는 기타 이온화 방사선을 방출하는 장치)를 작동하는 데 사용되는 소프트웨어로 전송된다. 이 단계를 "치료 시뮬레이션" 또는 "시뮬레이션"이라고 한다.
골반 주위에 있는 대부분의 조직 구조물 - 방광, 항문, 전립선, 직장, 자궁경부, 자궁, 질 - 은 골반 벽에 부착되어 있지 않으며 시뮬레이션을 위해 치료 부위의 의료 영상을 촬영한 날부터 방사선 치료기로 외부 방사선 치료를 처음 시행하는 날까지 크게 움직일 수 있다. 테이블에 누워 있는 대상자는 일반적으로 신체에 하나 이상의 잉크 마크, 타투 또는 기타 마크가 있으며, 측면 벽에 위치하고 방사선 치료 테이블의 축을 따라 돌출된 하나 이상의 레이저 빔을 사용하여 이러한 표시를 기준으로 위치를 정한다. 대부분의 최신 외부 방사선 치료기에는 환자를 치료하는 데 사용되는 동일한 테이블에서 대상자의 이미지를 촬영(예: X-레이, 저화질 CT 스캔 수행)할 수 있는 의료 영상 장치가 내장되어 있다. 이를 통해 무엇보다도 방사선 치료 장치에서 방출되는 이온화 방사선 빔의 빔 교차량과 관련하여 조직 타겟의 위치를 미세 조정할 수 있다. 레이저 빔을 사용한 첫 번째 위치 결정 후에는 일반적으로 내장된 의료용 영상 장치로 뼈 구조를 정확하게 시각화하여 치료 테이블에 대상자를 정확하게 배치하는 데 사용하게 된다. 대상자는 항상 치료 테이블과 시뮬레이션 테이블 모두에서 재현 가능한 위치에 배치된다. 그러나 이러한 대상자 위치 지정은 내부 구조의 변위를 고려하지 않는다.
주변의 건강한 조직이 치유될 수 있도록 방사선 치료는 일반적으로 총 방사선량을 며칠, 몇 주 또는 몇 달에 걸쳐 여러 개의 작은 선량으로 나누어 투여하는 분할 방사선 치료를 시행한다. 분할 외부 방사선 치료는 보통 일주일에 5회씩 6~7주 동안 지속될 수 있으며, 종양에 집중하고 건강한 조직의 손상을 줄이기 위해 매 세션마다 대상의 위치를 밀리미터 단위의 정확도로 이온화 방사선 빔에 정확하게 정렬한다. 이는 대상자의 잉크 마크, 타투 마크를 가로지르는 투사된 레이저 선을 사용하여 방사선 치료 테이블에 대상자를 정확하게 정렬함으로써 이루어진다. 그러나 대상자가 정확하게 정렬되어 있어도 내부 장기의 위치가 달라지는데, 이는 주로 뼈 구조에 직접 부착되어 있지 않기 때문이다. 예를 들어, 자체 조사에 따르면 자궁경부는 각 방향으로 최대 2cm까지 움직일 수 있으며, 이로 인해 원래 치료 영역 주위에 큰 볼륨 마진이 생겨 치료 볼륨이 증가하여 급성 및 후기 부작용 발생률이 높아질 수 있다. 세션 사이에 자궁 경부의 움직임은 방광 및/또는 직장의 충만 또는 비움, 배변 및 부분적으로 호흡 운동으로 인해 발생할 수 있다. 따라서 환자는 각 방사선 치료 세션 전에 직장을 비우고 방광을 채우도록 요청받을 수 있다. 이를 통해 자궁 변위를 줄일 수 있지만 재현 가능한 방식으로 자궁 변위를 예방할 수는 없다. 실제로 환자는 치료 기간이 끝날수록 방광의 염증으로 인해 방광이 완전히 채워지지 않기 때문에 전체 치료 기간(예: 28회, 30회 세션) 동안 방광을 같은 정도로 채우지 못하는 경우가 많다. 또한 직장을 비우면 자궁경부를 둘러싼 고선량(high dose) 등선량(isodose) 볼륨 내부로 전벽과 후벽이 모두 16~20mm의 치료 마진을 가지게 되어 방사선 치료의 유해성 증가한다.
따라서 높은 치료 정확도의 이점을 누리기 위해서는 조직 구조를 반복적으로 고정할 수 있는 시스템과 방법을 필요로 한다.
본 발명은 하나 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 방사선 치료 시스템(100)을 제공하며, 상기 시스템(100)은 다음을 포함한다:
- 베이스 단부(422, 422a)와 이펙터 단부(424, 424a)를 구비하는 로봇 암(RA)(400, 400A);
- 대상자(50)를 치료하기 위한 방사선 치료 테이블(512)에 고정되어 장착되거나 장착될 수 있는 베이스 단부(422, 422a)
- 상기 이펙터 단부(424, 424a)는 근위 단부와 원위 단부를 갖는 포지셔닝 툴(200)에 탈착 가능하게 부착하기 위한 RA 피팅(430, 430a)을 구비하고, 상기 원위 단부는 대상자(50)의 캐널에 삽입되도록 구성되고,
및
- 적어도 하나의 프로세서와 메모리를 포함하는 프로세서 유닛(440)을 포함하고,
여기서, 프로세서 유닛(440)은 하나 이상의 치료 포즈에 포지셔닝 툴(200)을 위치시키기 위해 로봇 암(RA)(400, 400a)의 이동을 제어하도록 구성된다, 치료 포즈는 외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에 의해 방출되는 이온화 방사선 빔과 관련하여 대상자(50)의 캐널(602)의 포지셔닝 툴(200)에 의한 공간 정렬에 대응한다.
또한, 하나 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 방사선 치료 시스템(100)이 제공되며, 상기 시스템(100)은 다음을 포함한다:
- 베이스 단부(422, 422a) 및 이펙터 단부(424, 424a)를 구비하는 로봇 암(RA, 400, 400A), 상기 로봇 암(RA)은,
상기 베이스 단부(422, 422a)는 대상자(50)를 치료하기 위한 방사선 치료 테이블(512)에 장착되거나, 장착 가능하게 고정되고,
상기 이펙터 단부(424, 424a)는 근위 및 원위 단부를 갖는 포지셔닝 툴(200)에 분리 가능한 부착을 위한 RA 피팅(430, 430A)을 구비하고, 상기 원위 단부는 대상자(50)의 캐널에 삽입되게 되고,
및
- 적어도 하나의 프로세서 및 메모리를 포함하는 프로세서 유닛(440)을 포함하고, 상기 프로세서 유닛(440)은 외부 방사선 치료 세션 동안 로봇 암(RA, 400, 400a)의 움직임을 제어 및 고정하게 되고,
상기 포지셔닝 툴(200)은,
- 근위(40) 및 원위(20) 단부를 갖는 스티어링 가이드(300)를 포함하고,
상기 스티어링 가이드(300)는, 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되거나, 또는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되도록 되는 삽입부(204)에 부착되도록 되는 원위 단부(20)의 강성 이펙터 샤프트(310);
- 상기 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 제어하기 위해 상기 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 근위 단부(40)에 배치되고, RA 피팅(430, 430a)에 부착되는 강성 핸들부(316); 및
- 상기 핸들부(316)를 상기 이펙터 샤프트(310)에 연결하는 경질 트랜스미션(314)를 포함하고,
상기 포지셔닝 툴(200)은 로봇 암의 움직임에 반응하여 외부 방사선 치료 세션을 위한 캐널(602)을 이동 및/또는 고정하게 된다.
프로세서 유닛(440)은 포지셔닝 툴(200)을 하나 이상의 치료 포즈에 위치시키도록 구성될 수 있고, 여기서, 치료 포즈는 외부 방사선 치료를 위한 대상자(50)의 캐널(602)의 포지셔닝 툴(200)에 의한 공간 정렬에 대응할 수 있다.
상기 프로세서 유닛(440)은 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈로부터 하나 이상의 치료 포즈를 결정할 수 있다.
상기 대상자(50)의 캐널(602)의 상기 포지셔닝 툴(200)에 의한 공간 정렬은,
- 외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔으로 상기 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 가져올 수 있고,
또는
- 외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔으로부터 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 멀리 이동시킬 수 있다.
상기 포지셔닝 툴(200)의 치료 포즈를 결정하기 위해 상기 프로세서 유닛(440)은,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 포지셔닝 도구(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈를 포함하는 시뮬레이션 결정 파라미터 세트(a)를 수신하고,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 시뮬레이션 테이블(522)에 장착된 상기 RA의 RA 베이스 단부(422, 422b)의 위치 관계(b), (SPx,y,z) 를 수신하고,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 방사선 치료 테이블(512)에 장착된 상기 RA의 RA 베이스 단부(422, 422a)의 위치 관계(TPx,y,z)에 대한 데이터(c) 를 수신하고, 및 (a), (b) 및 (c)로부터, 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈에 대응하는 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 자세를 결정할 수 있다.
프로세서 유닛(440)은:
상기 포지셔닝 툴(200)의 포즈가 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈와 일치하도록 조정된 후, 상기 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 대한 실시간 정보를 수신하고,
- 상기 포지셔닝 툴(200)의 포즈를 미세 조정하기 위해 실시간 수동, 자동 또는 반자동 안내를 제공하고(포지셔닝 도구(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈에 추가로 대응하기 위해),
선택적으로, 상기 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 관한 실시간 정보는 방사선 치료 테이블(512)과 공지된 관계로 배치된 의료 영상 장치 또는 방사선 치료 테이블(512)과 공지된 관계로 배치된 위치 트랜스폰더 판독기로부터 획득된다.
방사선 치료 시스템(100):
방사선 치료 테이블(512);을 더 포함하며, 상기 방사선 치료 테이블(512)은 대상자(50)에 대한, 특히 적어도 하나의, 바람직하게 2개의 투사된 레이저 기준선에 정렬된 대상자에 대한 RA(400, 400a) 베이스 단부(422, 422a)의 위치를 결정하기 위한 측정 게이지(514)를 구비하고,
시뮬레이션 테이블(522)을 더 포함하고, 상기 RA(400, 400b)의 상기 베이스 단부(422, 422b)는 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈를 결정하기 위해 상기 시뮬레이션 테이블(522)에 장착되거나 고정된 관계로 장착될 수 있고, 상기 시뮬레이션 테이블(522)은 대상자(50)에 대한, 특히 적어도 하나의 바람직하게는 2개의 투사된 레이저 기준선과 정렬된 대상자에 대한 RA(400, 400b) 베이스 단부(422, 422b)의 위치를 결정하기 위한 측정 게이지(524)를 구비하고,
선택적으로 두개의 측정 게이지들(514, 524)의 눈금은 동일하다.
방사선 치료 시스템(100)은, 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 반 앙와위(semi-supine) 자세로 누워 있는 대상자의 무릎을 지지하도록 구성된 무릎 지지대(450)를 더 포함할 수 있고, 상기 무릎 지지대(450)는,
방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에서 대상자의 후방 양쪽 무릎을 지지하도록 구성된 베이스 단부(453)와 반대쪽 지지면(457)을 갖는 바디(451)를 포함하고,
방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 고정된 상태로 탈부착 가능하게 되고,
- 상기 바디(451)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 및/또는 무릎 지지대(451)의 바디(451)와 관련하여 정의된 하나 이상의 위치로 RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)가 잠금 가능하게 미끄러질 수 있는 슬롯(454)을 포함하고,
그리고
상기 무릎 지지대(450)의 한쪽 또는 양쪽 측면(456, 458)은 투사된 레이저 기준선(516, 526)이 한쪽 또는 양쪽 측면(456, 458)을 교차하는 위치를 나타내는 기준 마킹(464, 465)으로 표시 가능하거나 미리 배치될 수 있다.
방사선 치료 시스템(100)은, 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 반-앙와위(semi-supine) 자세로 누워 있는 대상자의 무릎을 지지하도록 구성된 무릎 지지대(450)를 더 포함할 수 있고,
상기 무릎 지지대(450)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에서 대상자의 후방 양쪽 무릎을 지지하도록 구성된 베이스 단부(453)와 반대쪽 지지면(457)을 구비하는 바디(451)를 포함하고,
상기 바디는 로봇 암(RA, 400, 400a)의 베이스 엔드(422, 422a)를 포함한다.
상기 무릎 지지대(450)는, 상기 무릎 지지대(450)를 형성하기 위해 상호 부착되는 두개 이상의 부품을 포함할 수 있고,
- 상기 무릎 지지대 중 하나의 부품(450, a)은 2개의 무릎 받침대(466, 468)를 포함하고, 하나는 각 무릎 후방을 지지하고, 선택적으로 배터리 팩 및 선택적으로 프로세서 유닛을 포함하고,
- 상기 무릎 지지대 중 다른 부품(450, b)은 로봇 암(RA, 400, 400A)의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)를 포함한다. RA 피팅(430, 430a)은 연결 퓨즈를 통해 상기 RA(400, 400a)에 연결되고, 상기 연결 퓨즈는. 차단 없이 작업 부하를 견딜 수 있고,
RA 피팅과 RA(400, 400a) 사이의 기계적 연결을 과도하게 해제하면 차단되고,
비상 버튼 활성화에 반응하여 차단될 수 있다.
또한, 하나 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램의 외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에 의해 방출되는 이온화 방사선 빔과 관련하여 대상자의 캐널(602)을 위치시키기 위한 포지셔닝 툴(200)에 있어서, 상기 포지셔닝 툴(200)은,
-근위(40) 및 원위(20) 단부를 갖는 스티어링 가이드(300)를 포함하고,
상기 스티어링 가이드(300)는, 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되거나, 또는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되도록 되는 삽입부(204)에 부착되도록 되는 원위 단부(20)의 강성 이펙터 샤프트(310);
- 상기 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 제어하기 위해 상기 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 근위 단부(40)에 배치되는 경질 핸들부(316); 및
- 상기 핸들부(316)를 상기 이펙터 샤프트(310)에 연결하는 경질 트랜스미션(314)을 포함하고,
여기서
- 상기 포지셔닝 툴(200)은 외부 방사선 치료 세션을 위해 상기 캐널(602)를 이동 및/또는 고정하도록 되고, 및
- 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)이 상기 이펙터 샤프트(310) 위에 배치되고, 상기 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 캐널(602)의 팽창을 위해 반복적으로 팽창 가능하고, 각 외부 방사선 치료 세션 동안 상기 이펙터 샤프트(310)를 캐널 내로 또는 캐널로부터 삽입 및 후퇴하기 위해 반복적으로 수축 가능하고,
및/또는
- 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 상기 트랜스미션(314)의 원위 단부(20) 위에 배치되고, 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 캐널(602)의 팽창을 위해 반복적으로 팽창 가능하고, 각 외부 방사선 치료 세션 동안 트랜스미션(314)를 캐널 내로 또는 캐널로부터 삽입 및 후퇴시키기 위해 반복적으로 수축 가능할 수 있다.
또한, 외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에 의해 방출되는 이온화 방사선 빔과 관련하여 대상자의 캐널(602)을 위치시키기 위한 포지셔닝 툴(200)이 제공되며, 포지셔닝 툴(200)은,
- 근위부(40) 및 원위부(20)를 갖는 스티어링 가이드(300);
상기 스티어링 가이드는, 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되도록 구성되거나, 또는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되도록 구성되는 삽입부(204)에 부착되도록 구성된 원위 단부(20)의 이펙터 샤프트(310), 및
- 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 방향을 제어하기 위해 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 근위 단부(40)에 배치되는 핸들부(316); 및
- 핸들부(316)에 이펙터 샤프트(310)를 결합하는 트랜스미션(314)을 포함하고,
여기서, 상기 포지셔닝 툴(200)은 외부 방사선 치료 세션을 위해 이온화 방사선 치료 헤드(518)에 의해 방출되는 이온화 방사선 빔과 관련하여 캐널(602)을 이동 및/또는 고정하도록 구성된다.
이펙터 샤프트(310)는 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)과 함께 배치될 수 있다,
및/또는
트랜스미션(314)의 원위 단부(20)는 팽창형 트랜스미션 풍선(322)과 함께 배치될 수 있다.
팽창 가능한 이펙터 샤프트 풍선(315)은 팽창 제한적이며, 상기 풍선(315)의 팽창은 제한된 팽창 크기에서 재현 가능하게 멈출 수 있고 상기 이펙터 샤프트를 캐널(602) 내의 중앙에 위치되도록 하고, 및/또는
상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 팽창 제한적이고, 상기 풍선(322)의 팽창은 제한된 팽창 크기에서 재현 가능하게 멈출 수 있고, 상기 트랜스미션(314)을 상기 캐널(602) 내의 중앙에 위치되도록 구성될 수 있다.
- 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 상기 스티어링 가이드(300)의 근위(40) 방향으로 연장되는 팽창 루멘(324)에 유체 연통하고,
선택적으로
상기 이펙터 샤프트 풍선(315) 팽창 루멘(324)은, 상기 이펙터 샤프트(310) 및/또는 상기 트랜스미션(314)의 적어도 일부의 바디 내에 채널로 배치되거나, 또는
- 상기 이펙터 샤프트 풍선(315) 팽창 루멘(324)은 상기 트랜스미션(314)의 적어도 일부의 바디 내의 통로(335) 내에 배치된 튜브(333) 내에 있고,
및/또는
- 루어 피팅과 같은 피팅(329)은 펌프에 연결하기 위해 상기 이펙터 샤프트 풍선(315) 팽창 루멘(328)의 근위 단부에 배치되고,
및/또는
- 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 상기 스티어링 가이드(300)의 근위(40) 방향으로 연장되는 팽창 루멘(328)과 유체 연통하고,
선택적으로
- 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322) 팽창 루멘(328)은 상기 트랜스미션(314)의 적어도 일부의 바디 내에 채널로서 배치되거나, 또는
- 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322) 팽창 루멘(328)은, 상기 트랜스미션(314)의 적어도 일부의 바디 내의 통로(331) 내에 배치된 튜브(327) 내에 있고,
및/또는
- 루어 피팅과 같은 피팅(329)은 펌프에 연결하기 위해 팽창형 루멘(328)의 근위 단부에 배치된다.
- 상기 이펙터 샤프트(310)는 상기 트랜스미션(314)에 대해 각도 알파(α)를 채택할 수 있고 상기 알파(α)는:
90 내지 260 도이고, 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되는 상기 삽입부(204)에 부착되도록 되거나, 또는
170 내지 190 도이고, 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자의 질 캐널 또는 항문 캐널에 직접 삽입되거나, 또는
90 내지 260 도이고, 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자(50)의 직장 캐널에 직접 삽입되도록 되거나, 또는
및/또는
- 상기 핸들부(316)는 상기 트랜스미션(314)에 대하여 각도 베타(β를 채택할 수 있고, 상기 베타(β는:
40 내지 150 도이고, 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되는 삽입부(204)에 부착되거나, 또는,
70 내지 150 도이고, 및 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자의 질 캐널 또는 항문 캐널에 직접 삽입되도록 되거나, 또는
40 내지 130 도이고, 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자의 직장 캐널에 직접 삽입되도록 된다.
근위(40) 및 원위(20)를 갖는 삽입부(204)를 더 포함할 수 있고, 상기 삽입부(204)는,
- 캐널의 입구를 통해 및 캐널 내로 삽입되도록 되는 세장형 부재(210); 및
원위 단부(20)의 상기 이펙터 샤프트(310)는 상기 세장형 부재(210)에 부착되거나 분리 가능하게 부착될 수 있다.
포지셔닝 툴(200)은, 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 관한 실시간 정보를 포지셔닝 트랜스폰더 판독기로 전송하도록 되는 하나 이상의 포지셔닝 트랜스폰더들(252a-c; 256a-b)과 함께 배치될 수 있다.
포지셔닝 툴(200)은 의료 영상 장치에 의해 적어도 부분적으로 가시화되며, 선택적으로, 상기 의료 영상 장치는 외부 방사선 치료 세션을 위해 이온화 방사선 치료 빔을 방출하는 방사선 치료 장치(510)에 내장되어 있을 수 있다.
상기 포지셔닝 툴(200)은, 적어도 부분적으로 MRI 호환가능한 재료 및
MRI 가시화되는 재료로 만들어지고, 및/또는
하나 이상의 MRI 가시화 마커를 포함할 수 있다.
상기 핸들부(316)는, 상기 로봇 암, RA, 배치된 피팅(430, 430a) 및 상기 RA(400, 400a, 400b)의 상기 이펙터 단부(424, 424a)에 탈착 가능하게 부착될 수 있고,
선택적으로, 상기 핸들부(316)는 그립퍼를 구비하는 RA 피팅(430)과 협동하여 상기 그립퍼가 위치 반복성과 유격 또는 백래시를 줄이면서 상기 핸들부(316)를 잡을 수 있도록, 하나 이상의 노치(334) 및/또는 하나 이상의 돌출부 및/또는 하나 이상의 코너(332)를 포함하는 그립 로케이터(330)를 포함하고,
선택적으로, 상기 그립 로케이터(330)는,
각각 방향을 갖는 하나 이상의 노치(334); 및
- 상기 핸들부(316)의 축 방향에 따른 코너(332)를 포함하고,
적어도 하나의 노치 방향은 축 방향과 상이하고, 하나 이상의 노치 중 적어도 하나는 상기 코너의 스팬 내에 배치된다.
스티어링 가이드(300)는 상기 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)으로부터 이미지를 캡처하도록 구성된 이미지 캡처 시스템(360)을 구비할 수 있고, 캡처된 이미지의 안내에 따라 상기 이펙터 샤프트(310)를 상기 삽입부(204)의 세장형 부재 루멘(214)에 삽입할 수 있도록 한다.
방사선 치료 시스템(100)은 포지셔닝 툴(200)을 더 포함할 수 있다.
상기 스티어링 가이드(300)의 핸들부(316)는, RA 피팅(430)에 대한 상기 스티어링 가이드(300)의 위치 및 선택적으로 방향에 관한 실시간 정보를 제공하게 되는 도킹 비콘(340)을 포함하고, 컨트롤러(440)는 상기 핸들부(316)에 상기 RA 피팅(430)을 도킹할 수 있도록 수동, 반자동 또는 자동 안내를 제공하도록 되고,
선택적으로
- 상기 도킹 비콘은 패시브 또는 액티브 또는 패시브와 액티브의 조합이고,
- 액티브 도킹 비콘은, 상기 핸들부(316)의 방향에 대한 정보를 무선으로 방출하도록 되고,
- 패시브 도킹 비콘은 RA의 비전 가이드 시스템이 인식할 수 있는 사전 정의된 기하학적 모양의 바디를 포함하고,
- 상기 도킹 비콘(340)은 핸들부(316)로부터 분리 가능하거나 분리되지 않는다.
RA(400, 400a)는 전환 가능한 무중력 모드가 제공되고,
무중력 온-모드에서 RA(400, 400a)는
상기 핸들부(261)와 도킹하기 위해 상기 RA 피팅(430, 430a, 430b)을 수동으로 안내할 수 있고, 및
- RA 피팅(430, 430a, 430b)의 포즈를 계속 등록하고,
무중력 오프-모드에서 RA(400, 400a)는,
무중력 온-모드에서 벗어날 때 상기 RA 피팅(430, 430a, 430b)의 마지막으로 등록된 포즈를 바탕으로 별도의 보정 조작 없이 RA 피팅(430, 430a, 430b)의 포즈를 초기에 결정한다.
방사선 치료 시스템(100)은 포지셔닝 툴(200)에 피벗 포인트가 할당될 수 있고, 상기 피벗 포인트는 상기 포지셔닝 툴(200)의 이동이 피벗되는 점 또는 영역일 수 있다.
두 개 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 방사선 치료 시스템(100)이 제공되며, 상기 방사선 치료 시스템(100)은,
베이스 단부(422, 422a)와 이펙터 단부(424, 424a)를 구비하는 로봇 암(RA)(400, 400A)을 포함하고,
상기 베이스 단부(422, 422a)는 대상자(50)를 치료하기 위한 방사선 치료 테이블(512)에 장착되거나 고정되어 장착되고,
상기 이펙터 단부(424, 424a)는 근위 및 원위 단부를 갖는 포지셔닝 툴(200)에 분리 가능한 부착을 위한 RA 피팅(430, 430A)을 구비하고, 상기 원위 단부는 대상자(50)의 캐널에 삽입되도록 되거나, 또는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되는 삽입부(204)에 부착되도록 배치되고,
적어도 하나의 프로세서 및 메모리를 포함하는 프로세서 유닛(440)을 포함하고, 상기 프로세서 유닛(440)은 외부 방사선 치료 세션 동안 포지셔닝 툴(200)을 하나 이상의 치료 포즈에 위치시키기 위해 로봇 암(RA, 400, 400a)의 움직임을 제어하게 되고,
상기 프로세서 유닛(440)은 상기 포지셔닝 툴(200)에 할당 가능한 피벗 포인트의 입력을 수신하게 되고, 상기 피벗 포인트는 상기 RA(400, 400a)에 의한 상기 포지셔닝 툴(200)의 이동이 피벗되는 포지셔닝 툴(200)의 지점 또는 영역일 수 있다.
상기 프로세서 유닛(440)은, 상기 피벗 포인트를 공간적으로 고정된 위치에 유지하고, 피벗 회전 중심이 공간적으로 고정된 상기 피벗 포인트로 제한하도록 더 구성될 수 있다.
방사선 치료 시스템(100)은, 스티어링 가이드(300)를 더 포함할 수 있고, 상기 스티어링 가이드(300)는
대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되거나, 또는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되도록 되는 삽입부(204)에 부착되도록 되는 원위 단부(20)의 강성 이펙터 샤프트(310);
상기 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 제어하기 위해 상기 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 근위 단부(40)에 배치되는 강성 핸들부(316);
상기 핸들부(316)를 상기 이펙터 샤프트(310)에 연결하는 강성 트랜스미션(314)를 포함하고,
상기 피벗 포인트는 상기 이펙터 샤프트(310) 또는 상기 스티어링 가이드(300)의 상기 트랜스미션(314) 또는 상기 삽입부(204)에 배치된다.
포지셔닝 툴(200)은 상기 피벗 포인트의 위치를 측정하기 위한 거리를 판독하기 위한 눈금을 구비할 수 있다.
피벗 포인트는 대상자의 캐널 입구에 해당하는 위치에 배치될 수 있다.
피벗 포인트는 다음에 해당하는 위치에 배치할 수 있다:
- 질 입구, 또는
- 항문 입구
또한, 두 개 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 방사선 치료 시스템(100)이 제공되며, 상기 시스템(100)은,
- 베이스 단부(422, 422a)와 이펙터 단부(424, 424a)를 구비하는 로봇 암(RA, 400, 400A), 상기 로봇 암(RA)은
상기 베이스 단부(422, 422a)는 대상자(50)를 치료하기 위한 방사선 치료 테이블(512)에 장착되거나, 장착 가능하게 고정되고,
- 이펙터 단부(424, 424a)는 근위 및 원위 단부를 갖는 포지셔닝 툴(200)에 분리 가능한 부착을 위한 RA 피팅(430, 430A)을 구비하고, 상기 원위 단부는 대상자(50)의 캐널에 삽입되도록 구성되거나 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되게 되는 삽입부(204)에 부착되도록 배치되고,
및
적어도 하나의 프로세서 및 메모리를 포함하는 프로세서 유닛(440)을 포함하고, 상기 프로세서 유닛(440)은 외부 방사선 치료 세션 동안 상기 포지셔닝 툴(200)을 하나 이상의 치료 포즈로 위치시키기 위해 상기 로봇 암(RA, 400, 400a)의 움직임을 제어 및 고정하게 되고,
상기 방사선 치료 시스템(100)은,
방사선 치료 테이블(512);을 포함하며, 상기 방사선 치료 테이블(512)은 대상자(50)에 대한, 특히 적어도 하나의, 바람직하게 2개의 투사된 레이저 기준선에 정렬된 대상자에 대한 RA(400, 400a) 베이스 단부(422, 422a)의 위치를 결정하기 위한 측정 게이지(514)를 구비하고,
시뮬레이션 테이블(522)을 더 포함하고, 상기 RA(400, 400b)의 상기 베이스 단부(422, 422b)는 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈를 결정하기 위해 상기 시뮬레이션 테이블(522)에 장착되거나 고정된 관계로 장착될 수 있고, 상기 시뮬레이션 테이블(522)은 대상자(50)에 대한, 특히 적어도 하나의 바람직하게는 2개의 투사된 레이저 기준선과 정렬된 대상자에 대한 RA(400, 400b) 베이스 단부(422, 422b)의 위치를 결정하기 위한 측정 게이지(524)를 구비하고,
선택적으로 두개의 측정 게이지들(514, 524)의 눈금은 동일하다.
프로세서 유닛(440)은 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈들로부터 하나 이상의 치료 포즈를 결정하도록 구성될 수 있다.
대상자(50)의 캐널(602)의 포지셔닝 툴(200)에 의한 공간 정렬은,
- 외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔으로 상기 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 가져올 수 있고,
또는
- 외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔으로부터 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 멀리 이동시킬 수 있다.
프로세서 유닛(440)은 포지셔닝 툴(200)의 치료 자세를 결정하기 위해,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 포지셔닝 도구(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈를 포함하는 시뮬레이션 결정 파라미터 세트(a)를 수신하고,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 시뮬레이션 테이블(522)에 장착된 상기 RA의 RA 베이스 단부(422, 422b)의 위치 관계(b), (SPx,y,z) 를 수신하고,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 방사선 치료 테이블(512)에 장착된 상기 RA의 RA 베이스 단부(422, 422a)의 위치 관계(TPx,y,z)에 대한 데이터(c) 를 수신하고, 및 (a), (b) 및 (c)로부터, 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈에 대응하는 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 자세를 결정한다.
프로세서 유닛(440)은,
상기 포지셔닝 툴(200)의 포즈가 상기 포지셔닝 툴 (200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈에 대응하도록 조정된 이후, 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 대한 실시간 정보를 수신하고,
- 상기 포지셔닝 툴(200)의 포즈를 미세 조정하기 위해 실시간으로 수동, 자동 또는 반자동 가이드를 제공하고,
선택적으로, 상기 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 관한 실시간 정보는 상기 방사선 치료 테이블(512)과 알려진 관계에 배치된 의료 영상 장치 또는 방사선 치료 테이블(512)과 알려진 관계에 배치된 위치 트랜스폰더 판독기로부터 획득된다.
방사선 치료 시스템(100)은 방사선 치료 테이블(512) 또는 모의치료 테이블(522) 상에 반 앙와위로 누워있는 대상자의 무릎을 지지하도록 구성된 무릎 지지대(450)를 더 포함할 수 있고, 상기 무릎 지지대(450)는,
- 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에서 대상자의 양쪽 무릎 후방을 지지하도록 구성된 베이스 단부(453)와 반대쪽 지지면(457)을 갖는 바디(451)를 포함하고,
-방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 고정된 상태로 탈부착할 수 있도록 구성되고,
- 바디(451)는 베이스 지지대(432, 432a, 432b)가 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 및/또는 무릎 지지대(451)의 바디(451)와 관련하여 정의된 하나 이상의 위치로 잠금 가능하게 슬라이딩 될 수 있고,
그리고
무릎 지지대(450)의 한쪽 또는 양쪽 측면(456, 458)에는 투사된 레이저 기준선(516, 526)이 한쪽 또는 양쪽 측면(456, 458)을 교차하는 위치를 나타내는 기준 표시(464, 465)이 마킹 가능하거나 미리 배치될 수 있다.
방사선 치료 시스템(100)은 방사선 치료 테이블(512) 또는 모의치료 테이블(522) 상에 반 앙와위(반 누운 자세)로 누워있는 대상자의 무릎을 지지하도록 구성된 무릎 지지대(450)를 더 포함할 수 있고, 무릎 지지대(450)는,
방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에서 대상자의 후방 양쪽 무릎을 지지하도록 구성된 베이스 단부(453)와 반대쪽 지지면(457)을 갖는 바디(451)를 포함하고,
-상기 바디는, 상기 로봇 암(RA, 400, 400a)의 베이스 엔드(422, 422a)를 포함한다.
상기 무릎 지지대(450)는, 상기 무릎 지지대(450)를 형성하기 위해 상호 부착되는 두개 이상의 부품을 포함하고,
- 상기 무릎 지지대 중 하나의 부품(450, a)은 2개의 무릎 받침대(466, 468)를 포함하고, 하나는 각 무릎 후방을 지지하고, 선택적으로 배터리 팩 및 선택적으로 프로세서 유닛을 포함하고,
- 상기 무릎 지지대 중 다른 부품(450, b)은 로봇 암(RA, 400, 400A)의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)를 포함한다.
RA 피팅(430, 430a)은 연결 퓨즈를 통해 상기 RA(400, 400a)에 연결되고, 상기 연결 퓨즈는
차단 없이 작업 부하를 견딜 수 있고,
RA 피팅과 RA(400, 400a) 사이의 기계적 연결을 과도하게 해제하면 차단되고,
비상 버튼 활성화에 반응하여 차단된다.
도 1은 본 명세서에 제공된 스티어링 가이드를 포함하는 예시적인 포지셔닝 툴과, 선택적인 가이딩 스트랜드 통로 출구의 대안적인 배치 및 선택적 풍선의 대안적인 배치를 도시한 도면이다.
도 1a는 도 1a의 아이라인(e)을 따라 본 각도 감마를 나타낸다.
도 2 방사선 치료 테이블 또는 시뮬레이션 테이블에 장착할 수 있는 로봇 암의 개략도이다.
도 3은 삽입부를 포함하는 예시적인 포지셔닝 툴의 등척도를 도시한다.
도 4a-e는 삽입부의 다양한 종단면도를 도시한다.
도 4a에서, 세장형 부재 루멘은 스티어링 가이드 또는 가이딩 스트랜드가 없다.
도 4b에서, 세장형 부재 루멘에는 분리 가능하게 부착된 가이딩 스트랜드가 제공된다.
도 4c에서는 스티어링 가이드가 영구적으로 부착되어 있다.
도 4d 및 4e에서, 세장형 부재 루멘에는 분리 가능한 가이딩 스트랜드가 제공된다.
도 4f는 도 4e의 나사산 끝이 있는 탈착식 가이딩 스트랜드를 도시한다.
도 5 방사선 치료 테이블과 방사선 치료 장치가 포함된 방사선 치료실의 개략도를 도시한다.
도 6 시뮬레이션 테이블과 의료 영상 장치가 포함된 방사선 치료 시뮬레이션실의 개략도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 컴퓨터 구현 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8a 내지 도 8e는 세장형 부재(A~D), 근위 슬라이드 제한부(a~b)가 있는 또는 없는(c), 원위 슬라이드 제한부(i~v)가 있거나 없는, 여기서 가이딩 스트랜드는 플렉시블 코드이고; 세장형 부재(E~F), 근위 슬라이드 제한부(d~e)가 있는 또는 없는(f), 원위 슬라이드 제한부(vi ~x)가 있거나 없는, 여기서 가이딩 스트랜드는 분리 가능하게 부착되어 있는, 세장형 부재(G~K), 근위 슬라이드 제한부(g~h) 가 있거나 없는(j), 원위 슬라이드 제한부(xi~xv)가 있거나 없는, 여기서 가이딩 스트랜드는 없음; 세장형 부재(L~N), 근위 슬라이드 제한부(k~m), 여기서 가이딩 스트랜드는 팽창 튜브; 그리고 세장형 부재(O~P), 근위 슬라이드 제한부(n~o)가 있거나 또는 없고(p), 원위 슬라이드 제한부(xvi~x), 여기서 가이딩 스트랜드는 세장형 부재에 분리 가능하게 부착되고, 세장형 부재(Q~T), 근위 슬라이드 제한 장치(q~r)가 있거나 또는 없는(s), 원위 슬라이드 제한 장치(xxi to xxv), 여기서 가이드 가닥은 이완 튜브인 것을 포함하여 결합 가능한 삽입부의 다양한 요소를 도시한다.
도 9는 팽창형 루멘(234) 내부의 팽창 튜브(236)를 확대한 도면이다.
도 10은 본 명세서에 설명된 포지셔닝 툴(200)과 삽입부(204) 및 스티어링 가이드(300)를 도시한 것으로, 삽입부는 자궁 경부 캐널(602')에 위치한다.
도 11 및 도 12는 각각 일체형 폴리머 핸들 및 트랜스미션을 갖는 스티어링 가이드의 구성을 도시하고, 각각 스티어링 가이드의 가이드 스트랜드 통로 출구의 다른 구성을 도시한다.
도 13은 팽창형 트랜스미션 풍선과 함께 제공되는 스티어링 가이드를 보여준다.
도 14는 가이드 스트랜드 통로가 슬롯인 스티어링 가이드를 도시하고 있으며, 슬롯 입구에 대한 세부 사항은 도 14d의 A에 도시된다.
도 15 내지 도 18은 노치 또는 코너를 포함하는 그립 로케이터를 갖는 스티어링 가이드의 대안적인 구성 핸들부(316)를 도시한다.
도 19는 일체형 폴리머 핸들과 트랜스미션을 구비하고, 코너를 포함하는 그립 로케이터를 갖는 핸들부(316)를 구비하는 스티어링 가이드의 구성을 도시하는 도면이다.
도 20, a 내지 c는 도 19의 핸들부(316)에 노치와 모서리를 포함하는 그립 로케이터를 갖는 상세도를 도시한다.
도 21은 도 19와 유사한 스티어링 가이드의 구성에 추가로 트랜스미션 풍선이 제공되는 구성을 도시한다.
도 22는 피팅(329)이 스티어링 가이드 바디에 일체화된 도 21의 스티어링 가이드의 종단면을 도시한 도면이다.
도 23은 도 21과 유사한 스티어링 가이드의 종단면을 도시한 것으로, 여기서 피팅(329)은 인라인 피팅이다.
도 24는 이펙터 샤프트 풍선(각도 알파 = 180도)이 추가로 제공되는 항문 또는 질 삽입용 스티어링 가이드의 구성을 도시한다.
도 25는 도 23의 이펙터 샤프트 풍선의 상세도를 도시한다.
도 26은 이펙터 샤프트 풍선이 추가로 제공되는 항문 또는 질 삽입용 스티어링 가이드의 구성을 도시한다.
도 27은 피팅(326)이 스티어링 가이드 바디에 통합된 도 26의 스티어링 가이드의 종단면을 도시한 것이다.
도 28은 도 27과 유사한 스티어링 가이드의 종단면을 도시하며, 여기서 피팅(326)은 인라인 피팅이다.
도 29~31은 각각 다른 도킹 비콘과 함께 제공되는 스티어링 가이드를 도시한다.
도 32 ~ 35는 자궁 경부 캐널에 위치한 다양한 삽입 부위를 도시한다.
도 36 및 37 - 캐널에 삽입된 포지셔닝 툴을 도시하며, 포지셔닝 툴의 다양한 포즈(A 및 B)에 따라 신체 조직의 위치가 변경된다.
도 38은 본 발명에 따른 삽입부가 자궁 경부 캐널에 위치하여 스티어링 가이드에 장착되는 위치 결정 도구와, 스티어링 가이드의 움직임에 따라 자궁 경부 및 자궁의 위치가 변화하는 것을 도시한 도면이다.
도 39는 쿠션에 통합되어 스티어링 가이드에 부착된 로봇 암의 등각 투영도를 도시한다.
두 정점 부분의 높이는 모두 동일한다.
도 40은 도 39의 로봇 암의 측면도를 도시한다.
도 41은 쿠션에 통합되어 스티어링 가이드에 부착된 로봇 암의 등각 투영도를 도시한다.
두 정점 부분의 높이는 상이하다.
도 42a 및 42b 각각 시뮬레이션 중 및 치료 세션 중 그리고 조사 시작 전에 기록된 포지셔닝 툴(삽입부) 포즈의 변화를 보여주는 합성 의료 이미지를 도시한다.
도 42a는 포지셔닝 툴(삽입부)의 측면도, 도 42b는 포지셔닝 툴(삽입부)의 축 방향도를 도시한다.
도 43은 직장, 방광 및 자궁경부가 고정되지 않았을 때(각각 a, b, c) 또는 자궁경부가 고정되었을 때(a', b', c') 구조물이 받는 흡수선량/볼륨 분포를 나타내는 흡수선량-볼륨 그래프이다.
도 44는 이미지 캡처 및 조명 제공 기능을 갖춘 스티어링 가이드를 도시하는 도면이다.
패널 A는 스티어링 가이드를, 패널 B는 조명 콘센트 포트와 이미지 입력 포트가 있는 이펙터 샤프트의 원위 단부를 확대한 모습이며, 패널 C는 전기 장치와 이미지 센서 및 광원(옵션)을 수용하는 보조 장치(옵션)를 도시한다.
도 46은 두 부분으로 구성된 무릎 지지대의 첫 번째 부분을 도시한다.
도 46, 47은 로봇 암의 기본 지지대를 포함하는 두 부분으로 구성된 무릎 지지대의 두 번째 부분을 도시한다.
도 47, 48은 무릎 지지대의 첫 번째 부분 및 두 번째 부분이 서로 부착된 모습을 도시한다.
도 1a는 도 1a의 아이라인(e)을 따라 본 각도 감마를 나타낸다.
도 2 방사선 치료 테이블 또는 시뮬레이션 테이블에 장착할 수 있는 로봇 암의 개략도이다.
도 3은 삽입부를 포함하는 예시적인 포지셔닝 툴의 등척도를 도시한다.
도 4a-e는 삽입부의 다양한 종단면도를 도시한다.
도 4a에서, 세장형 부재 루멘은 스티어링 가이드 또는 가이딩 스트랜드가 없다.
도 4b에서, 세장형 부재 루멘에는 분리 가능하게 부착된 가이딩 스트랜드가 제공된다.
도 4c에서는 스티어링 가이드가 영구적으로 부착되어 있다.
도 4d 및 4e에서, 세장형 부재 루멘에는 분리 가능한 가이딩 스트랜드가 제공된다.
도 4f는 도 4e의 나사산 끝이 있는 탈착식 가이딩 스트랜드를 도시한다.
도 5 방사선 치료 테이블과 방사선 치료 장치가 포함된 방사선 치료실의 개략도를 도시한다.
도 6 시뮬레이션 테이블과 의료 영상 장치가 포함된 방사선 치료 시뮬레이션실의 개략도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 컴퓨터 구현 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8a 내지 도 8e는 세장형 부재(A~D), 근위 슬라이드 제한부(a~b)가 있는 또는 없는(c), 원위 슬라이드 제한부(i~v)가 있거나 없는, 여기서 가이딩 스트랜드는 플렉시블 코드이고; 세장형 부재(E~F), 근위 슬라이드 제한부(d~e)가 있는 또는 없는(f), 원위 슬라이드 제한부(vi ~x)가 있거나 없는, 여기서 가이딩 스트랜드는 분리 가능하게 부착되어 있는, 세장형 부재(G~K), 근위 슬라이드 제한부(g~h) 가 있거나 없는(j), 원위 슬라이드 제한부(xi~xv)가 있거나 없는, 여기서 가이딩 스트랜드는 없음; 세장형 부재(L~N), 근위 슬라이드 제한부(k~m), 여기서 가이딩 스트랜드는 팽창 튜브; 그리고 세장형 부재(O~P), 근위 슬라이드 제한부(n~o)가 있거나 또는 없고(p), 원위 슬라이드 제한부(xvi~x), 여기서 가이딩 스트랜드는 세장형 부재에 분리 가능하게 부착되고, 세장형 부재(Q~T), 근위 슬라이드 제한 장치(q~r)가 있거나 또는 없는(s), 원위 슬라이드 제한 장치(xxi to xxv), 여기서 가이드 가닥은 이완 튜브인 것을 포함하여 결합 가능한 삽입부의 다양한 요소를 도시한다.
도 9는 팽창형 루멘(234) 내부의 팽창 튜브(236)를 확대한 도면이다.
도 10은 본 명세서에 설명된 포지셔닝 툴(200)과 삽입부(204) 및 스티어링 가이드(300)를 도시한 것으로, 삽입부는 자궁 경부 캐널(602')에 위치한다.
도 11 및 도 12는 각각 일체형 폴리머 핸들 및 트랜스미션을 갖는 스티어링 가이드의 구성을 도시하고, 각각 스티어링 가이드의 가이드 스트랜드 통로 출구의 다른 구성을 도시한다.
도 13은 팽창형 트랜스미션 풍선과 함께 제공되는 스티어링 가이드를 보여준다.
도 14는 가이드 스트랜드 통로가 슬롯인 스티어링 가이드를 도시하고 있으며, 슬롯 입구에 대한 세부 사항은 도 14d의 A에 도시된다.
도 15 내지 도 18은 노치 또는 코너를 포함하는 그립 로케이터를 갖는 스티어링 가이드의 대안적인 구성 핸들부(316)를 도시한다.
도 19는 일체형 폴리머 핸들과 트랜스미션을 구비하고, 코너를 포함하는 그립 로케이터를 갖는 핸들부(316)를 구비하는 스티어링 가이드의 구성을 도시하는 도면이다.
도 20, a 내지 c는 도 19의 핸들부(316)에 노치와 모서리를 포함하는 그립 로케이터를 갖는 상세도를 도시한다.
도 21은 도 19와 유사한 스티어링 가이드의 구성에 추가로 트랜스미션 풍선이 제공되는 구성을 도시한다.
도 22는 피팅(329)이 스티어링 가이드 바디에 일체화된 도 21의 스티어링 가이드의 종단면을 도시한 도면이다.
도 23은 도 21과 유사한 스티어링 가이드의 종단면을 도시한 것으로, 여기서 피팅(329)은 인라인 피팅이다.
도 24는 이펙터 샤프트 풍선(각도 알파 = 180도)이 추가로 제공되는 항문 또는 질 삽입용 스티어링 가이드의 구성을 도시한다.
도 25는 도 23의 이펙터 샤프트 풍선의 상세도를 도시한다.
도 26은 이펙터 샤프트 풍선이 추가로 제공되는 항문 또는 질 삽입용 스티어링 가이드의 구성을 도시한다.
도 27은 피팅(326)이 스티어링 가이드 바디에 통합된 도 26의 스티어링 가이드의 종단면을 도시한 것이다.
도 28은 도 27과 유사한 스티어링 가이드의 종단면을 도시하며, 여기서 피팅(326)은 인라인 피팅이다.
도 29~31은 각각 다른 도킹 비콘과 함께 제공되는 스티어링 가이드를 도시한다.
도 32 ~ 35는 자궁 경부 캐널에 위치한 다양한 삽입 부위를 도시한다.
도 36 및 37 - 캐널에 삽입된 포지셔닝 툴을 도시하며, 포지셔닝 툴의 다양한 포즈(A 및 B)에 따라 신체 조직의 위치가 변경된다.
도 38은 본 발명에 따른 삽입부가 자궁 경부 캐널에 위치하여 스티어링 가이드에 장착되는 위치 결정 도구와, 스티어링 가이드의 움직임에 따라 자궁 경부 및 자궁의 위치가 변화하는 것을 도시한 도면이다.
도 39는 쿠션에 통합되어 스티어링 가이드에 부착된 로봇 암의 등각 투영도를 도시한다.
두 정점 부분의 높이는 모두 동일한다.
도 40은 도 39의 로봇 암의 측면도를 도시한다.
도 41은 쿠션에 통합되어 스티어링 가이드에 부착된 로봇 암의 등각 투영도를 도시한다.
두 정점 부분의 높이는 상이하다.
도 42a 및 42b 각각 시뮬레이션 중 및 치료 세션 중 그리고 조사 시작 전에 기록된 포지셔닝 툴(삽입부) 포즈의 변화를 보여주는 합성 의료 이미지를 도시한다.
도 42a는 포지셔닝 툴(삽입부)의 측면도, 도 42b는 포지셔닝 툴(삽입부)의 축 방향도를 도시한다.
도 43은 직장, 방광 및 자궁경부가 고정되지 않았을 때(각각 a, b, c) 또는 자궁경부가 고정되었을 때(a', b', c') 구조물이 받는 흡수선량/볼륨 분포를 나타내는 흡수선량-볼륨 그래프이다.
도 44는 이미지 캡처 및 조명 제공 기능을 갖춘 스티어링 가이드를 도시하는 도면이다.
패널 A는 스티어링 가이드를, 패널 B는 조명 콘센트 포트와 이미지 입력 포트가 있는 이펙터 샤프트의 원위 단부를 확대한 모습이며, 패널 C는 전기 장치와 이미지 센서 및 광원(옵션)을 수용하는 보조 장치(옵션)를 도시한다.
도 46은 두 부분으로 구성된 무릎 지지대의 첫 번째 부분을 도시한다.
도 46, 47은 로봇 암의 기본 지지대를 포함하는 두 부분으로 구성된 무릎 지지대의 두 번째 부분을 도시한다.
도 47, 48은 무릎 지지대의 첫 번째 부분 및 두 번째 부분이 서로 부착된 모습을 도시한다.
본 발명의 시스템 및 방법을 설명하기 전에, 그러한 시스템 및 방법 및 조합은 물론 다양할 수 있기 때문에, 본 발명이 설명된 특정 시스템 및 방법 또는 조합에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이므로, 본 명세서에 사용된 용어는 제한적인 것으로 의도되지 않았음을 이해해야 한다.
본원에서 사용되는 단수형 표현은 문맥상 달리 명시되지 않는 한 단수 및 복수 참조자를 모두 포함한다.
본원에서 사용되는 "제공되다", "구비하다" 및 "갖는다"이라는 용어는 "포함하다"와 동의어이며, 포괄적이거나 개방적이며 추가적이고 인용되지 않은 구성원, 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않다. 본원에서 사용되는 "포함하다", "구성하다" 및 "구성되는"이라는 용어는 "포함하다"라는 용어를 포함하는 것으로 이해할 수 있다.
숫자 범위의 표현에 있어서, 상한 또는 하한에 의한 숫자 범위의 나열에는 나열된 상/하한 뿐만 아니라 각 범위 내에 포함되는 모든 숫자와 분수가 포함될 수 있다.
파라미터, 양, 시간적 지속 시간 등과 같은 측정 가능한 값을 지칭할 때 본 명세서에서 사용되는 "약" 또는 "대략"이라는 용어는, 그러한 변형이 개시된 발명에서 수행하기에 적합한 한, 지정된 값으로부터 +/-10% 이하, 바람직하게는 +/-5% 이하, 더 바람직하게는 +/-1% 이하, 더욱 바람직하게는 +/-0.1% 이하의 변형을 포함하도록 의도된다. 약 또는 "대략"이라는 수식어가 지칭하는 값도 그 자체로 구체적이고 바람직하게는 공개되는 것으로 이해되어야 한다.
하나 이상 또는 "적어도 하나"라는 용어(예: 부재들의 그룹 중 하나 이상 또는 적어도 하나의 부재)는 그 자체로 명확하지만, 추가 예시를 통해 해당 용어는 특히 해당 부재들 중 어느 하나에 대한 참조 또는 해당 부재들 중 둘 이상(예: ≥3, ≥4, ≥5, ≥6 또는 ≥7 등)을 포함하며 해당 부재들 전체에 대한 참조까지 포함할 수 있다.
본 명세서에 인용된 모든 참조는 본 명세서 전체에 참조로 통합되어 있다. 특히, 본원에서 구체적으로 언급된 모든 참고 문헌의 가르침은 참조에 의해 통합되었다.
달리 정의되지 않는 한, 기술 및 과학 용어를 포함하여 본 발명을 개시하는 데 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술자에게 통상적으로 이해되는 의미를 갖는다. 추가 설명을 통해, 본 발명의 가르침을 더 잘 이해할 수 있도록 용어 정의가 포함되어 있다.
다음 절에서는 본 발명의 다양한 측면에 대해 보다 상세하게 서술된다. 이렇게 정의된 각 측면은 명시적으로 반대되는 내용이 없는 한 다른 측면과 결합될 수 있다. 특히, 선호되거나 유리하다고 표시된 기능은 선호되거나 유리하다고 표시된 다른 기능과 결합될 수 있다.
본 명세서 전체에서 "일 실시 예" 또는 "실시 예"에 대한 참조는 실시 예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서의 여러 곳에서 "일 실시 예에서" 또는 "실시 예 에서"라는 문구가 나타나는 것은 반드시 모두 동일한 실시 예를 지칭하는 것은 아니며, 또는 그럴 수 있다. 또한, 특정 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시 예에서 본 개시의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 일부 실시 예는 다른 실시 예에 포함된 일부 특징을 포함하지만 다른 특징을 포함하지 않는 반면, 다른 실시 예의 특징들의 조합은 통상의 기술자에게 이해될 수 있는 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있으며, 다른 실시 예를 형성하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 첨부된 청구범위에서 청구된 실시 예 중 어느 것이든 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
본 발명의 본 설명에서는, 본 발명의 일부를 구성하는 첨부 도면을 참조하며, 본 도면은 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예에 대해서만 예시적으로 도시되어 있다. 각 요소에 괄호로 묶이거나 굵게 표시된 참조 번호는 해당 요소를 예시하기 위한 것일 뿐이며, 해당 요소를 제한하려는 의도는 없다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예가 활용될 수 있고 구조적 또는 논리적 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서 다음의 상세한 설명은 제한적인 의미로 받아들여져서는 안 되며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.
원위 또는 "원위 측" 또는 "원위에서" 및 "근위" 또는 "근위 측" 또는 "근위에서"라는 용어는 사양을 통해 사용되며, 현장에서 일반적으로 기기의 시술자 측에 가까운측(근위) 또는 먼측(원위)를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 따라서 "근위"는 시술자 쪽을 의미하며, 따라서 대상자 쪽에서 멀어지는 것을 의미한다. 반대로 '원위'는 대상자 쪽을 의미하며, 따라서 시술자 쪽에서 멀어지는 것을 의미한다.
"종방향(longitudinal)"이라는 용어는 일반적으로 치료 또는 시뮬레이션 테이블의 더 긴 길이를 의미하는 것으로 현장에서 이해된다. 이 용어는 방사선 치료 또는 모의치료 테이블 자체, 방사선 치료 또는 모의치료 테이블에 부착 가능한 장치 또는 방사선 치료 또는 모의치료 테이블에 누워 있는 대상자를 지칭하는 데 사용될 수 있다. "횡방향(lateral)"이라는 용어는 일반적으로 현장에서 치료 또는 시뮬레이션 테이블의 더 짧은 길이, 즉 좌우 또는 왼쪽에서 오른쪽을 따라 이동하는 것을 의미한다고 이해될 수 있다. 이 용어는 방사선 치료 또는 모의치료 테이블 자체, 방사선 치료 또는 모의치료 테이블에 부착 가능한 장치 또는 방사선 치료 또는 모의치료 테이블에 누워 있는 대상자를 지칭하는 데 사용될 수 있다. "상위(superior)"라는 용어는 대상자의 머리쪽을 의미하는 것으로 이해된다. 이 용어는, 방사선 치료 또는 모의치료 테이블, 방사선 치료 또는 모의치료 테이블에 부착할 수 있는 장치 또는 방사선 치료 또는 모의치료 테이블에 누워 있는 대상자를 지칭하는 데 사용할 수 있다. "하위(inferior)"이라는 용어는 대상자의 발쪽에 대한 의미로 이해된다. 이 용어는 방사선 치료 또는 모의치료 테이블, 방사선 치료 또는 모의치료 테이블에 부착할 수 있는 장치 또는 방사선 치료 또는 모의치료 테이블에 누워 있는 대상자를 지칭하는 데 사용할 수 있다.
본원에 제공된 것은 외부 방사선 치료 프로그램을 위한 대상자의 치료를 보조하기 시스템 및 방법이다. 외부 방사선 치료 프로그램(external radiotherapy treatment programme)은 최소 한 세션 또는 외부 방사선 치료의 일부 또는 치료 시뮬레이션으로 구성된다. 이는 대상자, 특히 대상자의 신체에 적용된다.
외부 방사선 치료 프로그램이란 외부 방사선 치료원(예: 다엽 콜리메이터(multileaf collimator)가 선택적으로 장착된 선형가속기, 단층치료 시스템 또는 사이버나이프 시스템과 같이 환자 주위를 이동하는 방사선원)에 의해 대상자의 치료 부위에 제공되는 하나 이상의 방사선 치료 세션을 의미한다. 치료는 하나 이상의 세션(sessions ) 또는 분할(fractions)로 구성될 수 있다. 복수의 분할로 나뉘어진 경우, 전체 선량(dose, 흡수선량)은 시간에 따라 예를 들어, 시간, 일 또는 주 단위로 여러 간격으로 전달되는 복수의 작은 선량으로 나뉜다(분할). 일반적으로 자궁경부 종양 치료를 위한 방사선 조사 시간은 28~30분할로, 각 분할은 종양에 최대 2.6Gy의 선량을 전달한다. 치료 부위를 분할하여 치료하면 치료 부위 주변의 건강한 세포가 덜 손상되고 시간 간격을 두고 회복할 수 있게된다. 또한 이 시스템을 사용하여 부스트 또는 출혈이 있는 경우 고식적 치료로 몇 분할로 나누어 치료할 수 있으며, 분할당 높은 선량(예: 6Gy의 5분할 또는 4Gy의 5분할을 부스트로 종양에 전달하거나 7Gy의 5분할을 완화 치료로 전달)을 전달할 수 있다.
방사선 치료 프로그램은 일반적으로 시뮬레이션 파트와 치료 파트로 구성된다. 시뮬레이션 파트에서는 일반적으로 영상 장치와 관련하여 대상자가 이동식 시뮬레이션 테이블에 정확하게 정렬된 상태에서 대상자의 내부 의료 이미지(예: CT, MRI)를 3차원으로 획득하는 작업이 포함된다. 이러한 의료 이미지는 후속 외부 방사선 치료 계획을 세우는 데 사용된다. 방사선 전문의는 이미지를 통해 어떤 조직 구조가 더 높은 선량을 받을지, 더 낮은 선량을 받을지, 민감한 구조인지, 세션 또는 분할 횟수 등을 결정한다.
시스템(100)(예를 들어, 도 2, 5, 6)은 베이스 단부(422, 422a, 422b)와 이펙터 단부(effector end)(424, 424a, 424b)를 갖는 로봇 암(RA, robotic arm)(400, 400A, 400B)을 포함한다. RA(400, 400a)의 베이스 단부(422, 422a)는 대상자(50)의 치료를 위한 방사선 치료 테이블(512)에 고정되어 고정된 상태로 장착될 수 있다(도 5). 또는, RA(400, 400b)의 베이스 단부(422, 422b)는 치료 대상자(50)의 시뮬레이션을 위해 시뮬레이션 테이블(522)에 고정되고 알려진 관계로 장착될 수 있다(도 6). 이펙터 단부(424, 424a, 424b)는 대상자(50)의 캐널에 삽입하기 위한 포지셔닝 툴(200)에 탈착 가능한 부착용 RA 피팅(430, 430A, 430B)이 배치되어 있다. RA(424, 424a, 424b)를 이용하여, 포지셔닝 툴(200)은 대상자(50)을 기준으로 동일하거나 유사한 하나 이상의 치료 포즈로 설정될 수 있다. 치료 단계(도 5)에서, 캐널(602)(예를 들어, 자궁 경부 캐널)은 외부 방사선 치료 세션 동안 포지셔닝 툴(200)에 의해 이동된다. 치료 단계(도 5) 동안, 캐널(602)(예컨대, 자궁 경부 캐널)은 이온화 방사선 치료 헤드(518)에 의해 방출되는 이온화 방사선 빔과 관련하여 외부 방사선 치료 세션 동안, 특히 외부 이온화 방사선 치료 빔의 빔 교차 체적과 관련하여, 포지셔닝 툴(200)에 의해 이동된다. 캐널의 움직임은 또한 외부 이온화 방사선 치료 빔과 관련하여, 특히 외부 이온화 방사선 치료 빔의 빔 교차 볼륨과 관련하여 대상자의 신체 조직을 움직이게 한다. 외부 이온화 방사선 치료 빔에 대한 캐널 및 신체 조직의 위치를 변경 및 고정하기 위해 포지셔닝 툴(200)을 통해 캐널을 정확하게 이동 및 고정할 수 있다. 신체 조직은 캐널 안에 있거나 캐널이 움직일 때 움직이는 구조물(예: 직장 캐널과 함께 움직이는 전립선)일 수 있다. 신체 조직(608)은 치료의 타겟인 조직(예를 들어, 종양)일 수 있으며, 빔에 노출되기 위해 외부 이온화 방사선 치료 빔으로 유입될 수 있고, 따라서 치료를 받기 위한 타겟(들)은 매우 정확하게 배치되어 최대 선량을 받을 수 있고 건강한 구조물에 대한 손상을 감소시킬 수 있다. 또는 신체 조직은 외부 이온화 방사선 치료 빔 밖으로 이동하여 빔 노출을 피할 수 있는 조직일 수 있으며, 따라서 건강한 조직은 표적에서 멀리 이동하여 보다 격리된 노출을 허용할 수 있다.
시뮬레이션 도중(도 6) 의료 영상에서 외부 이온화 방사선 치료 빔을 기준으로 신체 조직을 정렬하기 위해 포지셔닝 툴(200)에 의해 캐널을 정확하게 배치하거나 이동할 수 있다, 특히 위치 기준과 관련하여, 포지셔닝 툴(200)의 포즈는 후속 치료에 사용되는 포즈로 기록된다.
캐널이 하나 이상의 치료 자세를 취하고 있는 동안 대상자에게 방사선 치료가 전달된다. 하나 이상의 후속 세션에서 치료 자세를 재현할 수 있다. 이 시스템을 사용하면 세션 간에 모양이나 위치가 바뀔 수 있는 신체 구조물을 잘 정의된 알려진 위치로 가져와 각 세션 동안 안정화시킬 수 있다.
도 36은 대상자의 캐널(602)에 삽입된 포지셔닝 툴(200)과 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 도시한 도면이다. 포지셔닝 툴(200)(패널 B)의 포즈를 조정함으로써, 신체 조직(608)의 위치는 이온화 방사선 헤드에 의해 방출되는 이온화 방사선 빔의 빔 교차 볼륨(612)에 대해(예: 아이소센터(isocentre)) 안정화, 조정 및 고정될 수 있다. 빔 교차 볼륨(612)은 패널 A와 B에서 일정한 위치를 갖는다. 도 36 패널 B의 경우, 신체 조직(608)은 이온화 방사선에 노출되기 위해 빔 교차 볼륨(612)으로 유입되는 치료 타겟(610)이기도 하다. 포지셔닝 툴(200)의 자세는 기록되어 이후 분할 치료 세션에서 다시 적용될 수 있다.
도 37의 패널 A는 대상자의 캐널(602)에 삽입된 포지셔닝 툴(200)과 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 도시한 도면이다. 포지셔닝 툴(200)(패널 B)의 포즈를 조정함으로써, 신체 조직(608)의 위치는 이온화 방사선 헤드에 의해 방출되는 이온화 방사선 빔의 빔 교차 볼륨(612)에 대해(예: 아이소센터) 안정화, 조정 및 고정될 수 있다. 빔 교차 볼륨(612)을 패널 A와 B에서 일정한 위치로 설정한다. 도 37 패널 B의 경우, 신체 조직(608)은 치료 타겟이 아니며 이온화 방사선 노출을 피하기 위해 빔 교차 볼륨(612) 외부로 이동시킨다. 포지셔닝 툴(200)의 포즈는 기록되어 이후 분할 치료 세션에서 다시 적용될 수 있다.
대상자의 내부 장기 또는 조직이 시뮬레이션과 치료 사이 또는 치료 세션 사이에 움직이는 정도는 도 42a~42b에 도시되어 있다. 각 도면은 본 발명에 따른 포지셔닝 툴(200) 삽입부(204)가 자궁 경부 캐널에 삽입된 상태에서 자궁 경부 종양에 대한 시뮬레이션 및 치료를 받는 대상자의 융합 엑스레이 영상으로, 시뮬레이션 중 촬영된 영상과 이후 1차 치료 세션에서 촬영된 영상이 중첩되어 있다. 조사된 볼륨의 외부 마진(614, margin)이 표시된다. 시뮬레이션에서 채택된 포지셔닝 툴(200) 삽입부(204)의 첫 번째 포즈(A)는 조직 및 장기의 자연스러운 배치에 해당하며 로봇 암에 의한 능동적인 포즈 조정이 최소로 이루어진다. 두 번째 포지셔닝 툴(200) 삽입부(204) 포즈(B)는 로봇 암에 의해 조정되기 전의 후속 1차 치료 세션에서 기록되었다. 첫 번째(A)와 두 번째(B) 포즈 사이에는 세션 간 조직 및 기관의 내부 움직임으로 인해 삽입부(204) 팁이 약 2.1cm 변위되고 그에 따라 치료 대상의 위치가 이동하여 유의미한 차이가 존재한다. 새로운 포즈(B)는 조사된 볼륨의 외부 가장자리에 있었으며, 계산된 것보다 훨씬 낮은 선량(흡수선량, dose)을 받았을 것이다. 본 시스템 및 방법에 의하면, 치료 세션 중 로봇 암에 의해 포지셔닝 툴(200) 삽입부(204)의 포즈가 시뮬레이션 중에 기록된 포즈와 일치하도록 조정됨으로써 내부 움직임이 보정되어 유해성이 현저히 감소하였다.
인접 구조물의 유해성 감소에 대한 포지셔닝 툴의 효과는 도 43에 도시되어 있으며. 각 장기(직장, 방광, 자궁경부)의 조사된 볼륨의 비율과 해당 조사된 볼륨이 받은 선량 사이의 관계를 보여주는 선량-볼륨(dose-volume) 히스토그램 차트이며, 직장(a, a'), 방광(b') 및 자궁경부(c, c', b') 및 자궁경부(c, c')의 자궁경부 외부 방사선치료 시 자궁경부를 위치시키지 않은 경우(자연 위치)(a, b, c)와 포지셔닝 툴을 이용하여 자궁경부를 위치시킨 경우(a', b', c')에 대하여 계산한 선량(흡수선량)을 나타낸다. 자궁경부가 치료 타켓인 경우 직장(a, a')과 방광(b, b')은 방사선 유해성의 영향을 받는다. 본 계산의 마진은 자궁경부를 배치하지 않은 경우(타이트한 마진)에 16mm, 포지셔닝 툴을 사용하여 자궁경부를 배치한 경우 5mm였다.
직장(a, a')의 경우, 포지셔닝 툴을 사용하여 자궁경부를 위치시키지 않은 경우 직장 볼륨의 50%가 50Gy의 선량을 받았고(a50), 포지셔닝 툴을 사용하여 자궁경부를 위치시킨 경우 직장 볼륨의 13%가 50 Gy의 선량을 인가받았다(a'50). 자궁경부를 위치시키지 않은 경우 직장 볼륨의 30%가 70Gy(a70)의 선량을 인가 받았고, 포지셔닝 툴을 사용하여 자궁경부를 위치시킨 경우 직장 볼륨의 2.5%가 70Gy(a'70)의 선량을 받았다. 따라서 자궁경부에 포지셔닝 툴을 배치하면 직장이 받는 선량량이 50Gy에서 50%에서 13%로(3.9배 감소), 70Gy에서 30%에서 2.5%로(12배 감소) 감소했다.
방광(b, b')의 경우, 자궁경부가 배치되지 않은 경우 방광 볼륨의 22%(b50)가 50Gy의 선량을 받았고, 자궁경부가 포지셔닝 툴을 사용하여 배치된 경우 방광 볼륨의 10%(b'50)가 50Gy의 선량을 받았다. 자궁경부를 위치시키지 않은 경우 방광 볼륨의 12%에 70Gy(b70)의 선량이 인가되었고, 포지셔닝 툴을 사용하여 자궁경부를 위치시킨 경우 방광 볼륨의 3%에 70Gy(b'70)의 선량이 인가되었다. 따라서 자궁경부에 포지셔닝 툴을 배치하면 방광이 받는 선량량이 50Gy에서 22%에서 10%로 감소(2.2배 차이)하고 70Gy에서 12%에서 3%로 감소(4배 감소)하였다.
자궁경부(c, c')의 경우, 자궁경부를 위치시키지 않은 경우 자궁경부 볼륨의 100%가 50Gy의 선량을 받았고(c50), 포지셔닝 툴을 사용하여 자궁경부를 위치시킨 경우 자궁경부 볼륨의 100%도 50Gy의 선량을 받았다(c'50). 자궁경부를 위치시키지 않은 경우 자궁경부 볼륨의 ~98%(c70)가 70Gy의 선량을 받았고, 포지셔닝 툴을 사용하여 자궁경부를 위치시킨 경우 자궁경부 볼륨의 ~99.5%(c'70)가 70Gy의 선량을 인가받았다. 따라서 위치 결정 도구는 자궁경부 볼륨/선량에 영향을 미치지 않았으며, 더 높은 70Gy 선량을 받는 자궁경부의 볼륨은 약간 증가했다.
도 43의 결과는 직장 및 방광 조사로 인한 합병증을 줄이면서 고 선량(high doses)을 자궁경부에 외부에서 전달할 수 있음을 보여준다. 일반적으로 이러한 고선량은 내부 구조에 더 표적화되지만 더 복잡한 근접 치료(내부 방사선원)를 통해 전달해야 하고, 실제로 질 또는 주변부 개입으로 인해 수술이 불가능한 자궁경부암 환자의 대부분은 근접 치료 바늘로 개입된 구조물을 이식해야 하며, 마취와 입원이 필요로 하였다. 이 치료는 제한된 수의 방사선 치료 센터에서만 가능하므로 모든 환자가 이 치료를 받을 수 있는 것은 아니다. 본 포지셔닝 툴(200)을 사용하여 자궁경부를 고정하고 배치하면 이러한 복잡한 근접 치료 개입(brachytherapy intervention)을 피할 수 있다. 자궁경부를 고정하고 배치하면 주변 조직에 대한 과도한 유해성 없이 자궁경부에 대한 선량을 높일 수 있으며 근접 치료의 필요성을 억제할 수 있다.
RA 피팅(430, 430a, 430b)의 위치 및 배향에 따라 포지셔닝 툴(200)의 포즈가 결정된다. 포지셔닝 툴(200) 포즈는 포지셔닝 툴(200)의 위치 및 배향을 나타낸다. 포즈는 위치 기준(positional reference)에 기초하여 결정될 수 있다.
위치 기준(positional reference)은 이온화 방사선 헤드에서 방출되는 이온화 방사선 빔의 빔 교차 볼륨(예: 아이소센터)과 관련하여 알려진 3차원 공간의 기준점 또는 그 시뮬레이션을 나타낸다. 일반적으로 이온화 방사선 헤드는 치료 세션 동안 서로 다른 이온화 방사선 빔 방향이 교차하도록 이동하여 주변 조직의 손상을 최소화한다. 빔 교차 볼륨은 외부 방사선 치료 세션 중에 서로 다른 이온화 방사선 빔 방향이 교차하는 볼륨이다. 시뮬레이션된 빔 교차 볼륨은 외부 방사선 치료 세션의 시뮬레이션 중에 서로 다른 시뮬레이션된 이온화 방사선 빔 방향이 교차하는 볼륨이다. (시뮬레이션된) 빔 교차 볼륨은 일반적으로 대상자의 조직 타겟(예: 종양)과 일치한다.
치료와 시뮬레이션의 위치 기준은 동일하거나 동등하며, 치료실과 시뮬레이션실은 공통 위치 기준을 기반으로 한 치료실에서 채택한 위치와 방향을 다른 치료실에서 정확히 대체할 수 있도록 구성되어 있다.
방사선 치료 장치(510)에 하나의 축을 중심으로 회전하는 이온화 방사선 치료 헤드(518)가 구비된 경우, 빔 교차 볼륨은 이온화 방사선 치료 헤드(518)가 외부 방사선 치료 시 방출하는 이온화 방사선 빔의 회전 중심이고, 빔 교차 볼륨은 외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에 의해 방출되는 이온화 방사선 빔의 회전 중심인 아이소센터(isocenter)일 수 있다. 아이소센터(isocentre)는 통상의 기술자들에서 잘 알려져 있다(예: http://ozradonc.wikidot.com/isocentre-of-the-linac 참조). 아이소센터가 있는 장치(linac)는 예를 들어 Varian에서 제조한다. 시뮬레이션된 아이소센터는, 외부 방사선 치료 세션의 시뮬레이션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔의 회전 중심이다.
다른 시스템(예: 사이버나이프(cyberknife))에서, 상기 방사선 치료 장치(510)는, 하나 이상의 축을 중심으로 이온화 방사선 빔의 방향 제어가 가능한 3도 이상의 이동 자유도를 갖는 로봇 암에 장착된 이온화 방사선 치료 헤드(518)를 구비한다. 빔 교차 볼륨은 외부 방사선 치료 세션 중 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔의 서로 다른 방향이 교차하는 볼륨이다. 시뮬레이션된 빔 교차 볼륨은 외부 방사선 치료 세션 시뮬레이션 중 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔의 서로 다른 방향이 교차하는 볼륨이다.
위치 참조는 실제로, 상기 빔 교차 체적에 대해 위치가 알려진(예를 들어, 엔코더에 의해) 방사선 치료 테이블(512), 상기 빔 교차 체적에 대해 상기 위치가 공지된 이온화 방사선 치료 헤드(518), 방사선 치료 테이블(512) 상에서의 위치가 알려진 로봇 암(400, 400a)의 베이스 단부(422, 422a), 빔 교차 체적에 대한 위치가 알려진 투사된 레이저 기준선(516), 방사선 치료 테이블(512) 상에 정확하게 위치하는 대상자(50), 또는
골반과 같은 대상자(50)의 골격 구조일 수 있다.
실제로 위치 기준은 전술한 시뮬레이션된 빔 교차 볼륨에 대하여 위치가 알려진(예를 들어, 인코더에 의해) 시뮬레이션 테이블(522), 전술한 시뮬레이션된 빔 교차 볼륨에 대해 위치가 알려진 이온화 방사선 치료 헤드(518)의 시뮬레이션, 상기 시뮬레이션 테이블(522) 상에서의 위치가 알려진 로봇 암(400, 400b)의 베이스 단부(422, 422b), 시뮬레이션된 빔 교차 볼륨에 대하여 그 위치가 알려져 있는 투사된 레이저 기준선(526)은, 시뮬레이션 테이블(522) 상에 정확하게 위치하는 대상자(50), 또는 골반과 같은 대상자(50)의 골격 구조일 수있다.
RA(400, 400a, 400b)는 베이스 단부(422), 이펙터 단부(424) 및 조인트(426-1 ~ -6 또는 -7)에 의해 연결된 복수의 개입 링크들(intervening linkages)(428-1 ~ -6 또는 -7)을 포함한다, 이상의 링크들 및 조인트의 배열은 이펙터 단부에 적어도 3, 4, 5 또는 6 개의 이동 자유도(DOF)를 제공하며, 바람직하게는 6 자유도를 제공한다. 도 2, 39, 및 40 에는 조인트와 링크들의 예시적인 배열이 나와 있으며, 각 조인트들(426-1 ~ -6 또는 -7)은 회전 조인트이다. 조인트는 일반적으로 모터, 유압 또는 공압으로 작동할 수 있으며 전자 신호로 이펙터 단부의 위치와 배향을 제어할 수 있다. 기구학적 쌍이라고도 하는 각 조인트는 1~2개의 자유도(DOF)를 제공할 수 있으며, 가급적 1 DOF를 제공하는 것이 바람직하다. 조인트는 회전 조인트 또는 프리즘형 조인트(prismatic joint)일 수 있다. 회전 관절에는 회전이라는 한 가지 움직임의 자유도가 있다. 프리즘 조인트는 선형 변위, 즉 슬라이딩 될 수 있는 하나의 이동 자유도를 갖는다. 일반적으로 로봇 암은 각각 1 DOF를 가진 6개의 조인트로 구성되어 이펙터 단부로 6 DOF의 움직임을 생성한다. 로봇 암에 6개 이상의 조인트가 있는 경우, 복수의 다른 조인트 위치 조합을 사용하여 이펙터의 위치와 배향을 설정할 수 있으므로 로봇 암의 경로가 제한된 경우 등에 유용한 중복성을 제공할 수 있다. 조인트에는 RA에 통합된 모든 조인트와 로봇 암의 이펙터 단부에 추가된 어댑터를 통해 추가된 모든 조인트가 포함된다.
RA의 하나 이상, 바람직하게는 모든 조인트에 힘 센서가 제공되어 관절에 외부 힘이 가해지는 것을 감지할 수 있다. 조인트가 회전 조인트인 경우, 조인트의 토크를 측정하기 위해 각 조인트에 조인트 토크 센서가 내장될 수 있다. 외부 힘은 링크 또는 이펙터 단부에 인가될 수 있다. 힘을 감지하면 링크가 인접한 기기, 선형가속기 헤드와 같은 다른 물체 또는 대상자 또는 의료 전문가와 충돌하는 것을 감지할 수 있다. 외부 힘을 감지하면 스티어링 가능한 툴에 가해지는 힘을 감지할 수 있다. 조인트 토크 센서는 이미 일부 상용 로봇 암(예: Kuka(Kuka LBR Med, 독일)에서 제조한 로봇 암)에 제공되고 있다.
로봇 암은 예를 들어 쿠카에서 제조한 것처럼 상업적으로 제공되거나 상업적으로 이용 가능한 로봇 암을 개조한 것일 수 있다. 예를 들어, 기존 로봇 암에 대한 개조에는 이펙터 단부에 부착된 어댑터를 사용하여 하나 이상의 조인트 또는 링크를 교체하거나 이펙터 단부에 힘 센서 및/또는 그립퍼를 추가하여 새로운 이펙터 단부를 생성함으로써 하나 이상의 제어 가능한 자유도를 추가하는 것이 포함될 수 있다.
RA(400, 400a, 400b)는 시뮬레이션 테이블, 방사선 치료 테이블, 이온화 방사선 치료 헤드(518), 의료 영상 장치(520) 등에 의해 부과된 크기 요건 제한을 준수하기 위해 맞춤형으로 제작될 수 있다. 방사선 치료 테이블(512) 및 시뮬레이션 테이블(522)의 상부 표면으로부터 그 링크들의 최대 작동 높이까지 측정된 RA(400, 400a, 400b)의 작동 높이는 50 내지 55㎝ 미만일 수 있다. 일반적으로 시뮬레이션 테이블(522)과 CT 스캐너 (520)보어 볼트(CT scanner bore vault)의 상부 사이의 거리는 50~55cm 이하이다. 일반적으로 치료 테이블(512)과 리낙(518, linac) 콜리메이터(collimator) 외부 표면 사이의 거리는 최대 50cm이다. RA(400, 400a, 400b)는 의료 영상(예: CT, MRI 또는 X-레이)과 호환될 수 있다. RA(400, 400a, 400b)는 이온화 방사선 치료 헤드에서 방출되는 이온화 방사선 빔과 호환될 수 있다. RA(400, 400a, 400b)는 선형 가속기와 호환될 수 있다. 예시적인 낮은 높이 프로파일 RA(400, 400a, 400b)는 도 39 및 40에 설명되어 있다. RA(400, 400a, 400b)는 RA의 최대 작동 높이를 제한하는 단축된 링크들(428-1 ~ -7)가 포함한다.
방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)의 상부 표면으로부터 그 링크들의 최대 작동 높이까지 측정된 RA(400, 400a, 400b)의 작동 높이는 50 내지 55㎝ 미만일 수 있다. 프로세서 유닛(processing unit)은 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)의 상부 표면으로부터 측정된 RA(400, 400a, 400b)의 작동 높이, 링크들의 최대 작동 높이가 50 내지 55㎝ 미만이 되도록 제한하도록 할 수 있다.
RA(400, 400a, 400b)에는 전환 가능한 무중력 모드가 있을 수 있다. 무중력 상태(무중력 모드)에서는 로봇 암의 관절이 팔의 붕괴를 방지하기 위해 서보에 의해 지지될 수도 있고 지지되지 않을 수도 있다. RA 피팅의 포즈는 의료진 등이 수동으로 안내할 수 있다. 이렇게 하면 포지셔닝 툴(200)이 대상자에 이미 삽입된 상태에서 포지셔닝 툴(200)과 RA 피팅(430, 430a, 430b)을 쉽게 연결할 수 있다. 또한 시뮬레이션 및 치료를 위해 스티어링 가이드(300)의 포즈를 수동으로 미세 조정할 수 있다. 엔드 이펙터 피팅과 핸들부(316)의 연결이 완료되면, 무중력 모드가 비활성화되고 본 발명의 다른 부분에 설명된 대로 동작이 수행될 수 있다. 무중력 모드에서 작동하는 RA는 RA 피팅(430, 430a, 430b)의 포즈를 계속 등록할 수 있으므로, 무중력 모드가 비활성화(무중력-오프 모드(zero-gravity-off mode))되어도 RA 피팅의 포즈를 계속 등록할 수 있다, 컨트롤러, 프로세서 유닛(440, processing unit) 및 스티어링 가이드(300)에 의해 RA가 개입된 보정 동작 없이 치료 또는 시뮬레이션 포즈로 계속 제어될 수 있다. 따라서 무중력 오프 모드에 진입하면 RA 피팅(430, 430a, 430b)의 포즈는 무중력-온 모드(zero-gravity-on mode)를 종료할 때 RA 피팅(430, 430a, 430b)의 포즈를 마지막으로 등록한 것을 기반으로 초기에 결정된다.
대상자에 대한 위해를 방지하기 위해 포지셔닝 툴(200)이 가하는 힘은 제한될 수 있다. 힘은 RA 피팅(430, 430a) 및/또는 RA 암 조인트에 배치된 적어도 하나의 센서를 기반으로 측정하거나 하나 이상의 RA 모터에 의한 전류 소비를 기반으로 측정할 수 있다. 프로세서 유닛은 힘을 제한하도록 구성될 수 있다. 포지셔닝 툴(200)에 의한 힘은 100g ~ 2000g 힘(0.980665 N ~ 19.6133 N)일 수 있다. 일 실시예에 따르면, RA(400, 400a, 400b)는 하나 이상의, 바람직하게는 모든 조인트 모터에 의한 전류 소비에 대한 피드백을 제공할 수 있다. RA(400, 400a, 400b)의 각 모터는 지속적으로 전류 소비를 전송할 수 있다. 모터가 소비하는 전류에 제한을 설정할 수 있으므로 제한을 초과할 경우 모터의 최대 출력과 그에 따른 RA(400, 400a, 400b)의 제한을 허용한다. 로봇 암 모터의 전류 소비를 지속적으로 모니터링하여 비정상적인 전류 서지(모터에 가해지는 힘의 증가)를 감지하고(예: 외부 힘이나 장애물로 인한) RA의 움직임을 중단할 수 있다.
RA(400, 400A, 400B)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 반 앙와위(semi-supine) 자세로 누워있는 대상자의 무릎을 지지하도록 구성된 무릎 지지대(450)와 통합될 수 있다. 예시적인 무릎 지지대(450)는 도 39 내지 41, 도 46 내지 48에 도시되어 있다. 무릎 지지대(450)는 테이블(512, 522) 상에 배치하기 위한 베이스 단부(453)를 갖는 바디(451), 반 앙와위(반 누운 자세)로 누워 있는 대상자의 각 무릎의 후방을 지지하도록 구성된 반대쪽 지지면(457)을 포함한다.
지지면(457)에서, 바디(451)는 각 무릎을 후방으로 지지하는 2개의 무릎 받침대(466, 468)로 형성된다. 각 무릎 받침대(466, 468)는 각각 관절 아래 무릎을 지지하고 위로 들어올리는 상단부(455a, 455b)를 포함한다. 상단부(455a, 455b)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)을 기준으로 횡 방향(laterally)으로 움직이다. 상기 상단부(455a, 455b)는 길이 방향 및/또는 측면 방향으로 둥근 형상일 수 있으며, 예를 들어 무릎 후방의 형태와 일치하도록 오목할 수 있다. 각 무릎 받침대(466, 468)는 한 쌍의 하강 가이드(460a, 462a; 460b, 462b)를 포함하고, 각 하강 가이드는 각 상단부(455a, 455b)로부터 베이스 단부(453)를 향해 상위(460a, 460b) 또는 하위(462a, 462b)으로 종 방향으로 연장된다. 각 하강 가이드(460a, 462a; 460b, 462b)는 대상자의 무릎 위쪽과 뒤쪽 다리를 지지하도록 구성된다.
각 상단부(455a, 455b)의 높이, 즉 각 상단부(455a, 455b)와 베이스 단부(453) 사이의 거리는 동일하거나 상이할 수 있다. 각 상단부(455a, 455b)의 높이가 동일한 경우, 정점부(455a, 455b)는 양쪽 무릎을 동일한 높이로 들어 올리며, 이는 예를 들어 도 39 및 도 40, 도 46 내지 도 48에 도시되어 있다. 각 상단부(455a, 455b)의 높이가 다른 경우, 정점부(apex parts)(455a, 455b)는 양쪽 무릎을 동일한 높이로 들어올리며, 이는 예를 들어 도 41에 도시된다. 로봇 암의 일부가 상단부(455a, 455b)를 가로지르는 경우 높이가 같지 않은 것을 구현할 수 있다.
무릎 지지대(450)는 동일한 위치에서 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 반복적으로 탈부착 가능하게 부착될 수 있다; 이는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 표준적으로 구비된 하나 이상의 커플링을 이용하여 직접 장착하거나 견고한 프레임을 사용하여 이루어질 수 있다. 따라서, 무릎 지지대(450)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 고정(조절-불가능한)된 상태로 부착될 수 있다. 무릎 지지대(450)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 반복적으로 탈부착할 수 있는 경질의 베이스(452)를 구비할 수 있다.
RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)는 특히 바디(451)의 무릎 지지대(450)에 배치될 수 있다. RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)는 무릎 지지대(450) 또는 바디(451)와 고정된 관계로 배치될 수 있다.
RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)는 미끄러질 수 있고 무릎 지지대(450)에 대해 위치를 고정할 수 있다. RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)는 무릎 지지대(450), 특히 무릎 지지대(450)의 경질의 베이스(452)에 대해 미끄러질 수 있다. 이와 같이, RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)의 종축을 기준으로 슬라이딩 될 수 있다.
무릎 지지대(450)에 대한 RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)의 위치는 인덱싱될 수 있다. 즉, 베이스 지지대(432, 432a, 432b)는 무릎 지지대를 기준으로 두 개 이상의 개별적인 위치에 배치되고 잠길 수 있다.
무릎 지지대(450)는 RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)가 잠금 가능하게 슬라이딩되는 슬롯(454)을 구비할 수 있다. 슬롯은 종 방향으로 배치할 수 있다. 슬롯(454)은 양쪽 무릎 받침대(466, 468) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 환자가 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 누워 무릎 지지대(450)에 의해 무릎이 지지된 상태에서 대상자의 대퇴골 길이에 맞추어 방사선 치료기의 위치를 조절할 수 있다.
무릎 지지대(450)는 RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)가 슬라이딩 가능하게 장착되는 레일을 구비할 수 있다. 레일은 무릎 지지대(450)의 경질의 베이스(452)에 고정할 수 있다.
무릎 지지대(450) 바디(451)는 로봇 암(400)에 전기적으로 전원을 공급하도록 구성된 배터리 팩을 수용할 수 있다. 배터리 팩은 적어도 한 세션 동안 충분한 전력을 공급할 수 있는 등급이 바람직하다. 배터리 팩은 충전식인 것이 바람직하다. 배터리 팩을 사용하면 테이블(512, 522)과 접촉하는 시스템 부품이 전기 또는 데이터 케이블을 더 적게 또는 사용하지 않고도 작동할 수 있다. 케이블이 줄어들면 설치가 더 쉬워지거나 안전 및 규제 관행을 더 잘 준수할 수 있다. 무릎 지지대(450) 바디(451)는 프로세서 유닛(440)을 수용할 수 있다.
무릎 지지대(450)는 1개 부품 또는 2개 이상의 부품(450,a; 450,b)으로 형성될 수 있다. 특히, 무릎 지지대(450) 바디(451)는 1개 부품 또는 2개 이상의 부품(451,a; 451,b)으로 형성될 수 있다. 2개 이상의 부품이 서로 연결되어 무릎 지지대(450) 또는 바디(451)를 형성한다. 도 41, 46~48에 2 부분의 무릎 지지대의 예시가 나와 있다. 도 46~48에 표시된 부품(부호 없음)은 도 39~41에 표시된 부품에 해당하며, 예를 들어 두 개의 무릎 받침대(466, 468)와 정점부(455a, 455b)가 이에 해당한다. 무릎 지지대(450)는 예를 들어, 무릎 지지대(450)의 총 중량을 분할하기 위해 휴대 및 운반이 용이하도록 2개 이상의 부품으로 형성될 수 있다.
무릎 지지대(450,a; 451,a)의 한 부분에는 두 개의 무릎 받침대(466, 468) 및 상단부(455a, 455b)가 포함될 수 있다(예: 도 46). 여기에는 배터리 팩이 포함되어 있을 수도 있다. 여기에는 프로세서 유닛이 포함될 수도 있다. 무릎 지지대(450,b; 451,b)의 다른 부분은 로봇 암(예를 들어, RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b))을 포함할 수 있다(예를 들어, 도 47). 여기에는 프로세서 유닛이 포함될 수도 있다. 이동이 용이하도록 바퀴(459)가 달려 있을 수 있다.
두 부품이 결합하여 완전한 로봇 암(400, 400A, 400B)을 형성한다(예: 도 48). 부품들(450,a; 450,b; 451,a; 451,b)은 서로 분리 가능하게 부착할 수 있다. 이러한 탈착식 부착은 위치 변경이 가능한다. 클립, 나사, 볼트, 핀 및 기타 고정 요소를 사용하여 부착할 수 있다. 전력 및/또는 전기 신호 전송을 위한 하나 이상의 커넥터가 각 부품들(450,a; 450,b; 451,a; 451,b)에 배치될 수 있으며, 부품들이 상호 부착될 때 정렬되고 맞물릴 수 있다.
무릎 지지대(450)의 한쪽 또는 양쪽 측면(456, 458)은 마킹 가능하거나(예를 들어, 마커 펜으로), 투사된 레이저 기준선(516, 526)이 한쪽 또는 양쪽 측면(456, 458)을 교차하는 위치를 나타내는 기준 표시(reference marking)(464, 465)가 미리 배치되어 있을 수 있다. 기준 표시(reference marking)는 게이지(464) 또는 정렬 표시기(465)(예: 선 또는 크로스)일 수 있다.
두 개의 측면(456, 458) 중 하나 또는 둘 다에 마킹될 수 있다. 기준 표시(게이지(464))를 읽을 수 있는 위치에 마킹될 수 있다. 또는
기준 표시(정렬 표시기(465))를 다음과 정렬할 수 있다. 치료 또는 시뮬레이션 테이블(512, 522)이 설정(후퇴) 위치에 있는 동안 투사된 레이저 기준선이 한쪽 또는 양쪽 측면(456, 458)을 교차하는 위치
앞서 설명한 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(526)은, 교차 볼륨 또는 아이소센터(isocentre) 또는 그 시뮬레이션과 관련하여 위치가 알려진, 무릎 지지대(450)의 두 측면(456, 458) 중 하나 또는 양쪽 모두를 교차할 수 있다.
표시(464) 또는 기준 표시(게이지(464))에서 무릎 지지대(450)가 시뮬레이션 테이블(522) 위에 있는 동안 한쪽 또는 양쪽 두 측면(456, 458)에 투사된 적어도 하나의 레이저 기준선(526)의 위치를 표시하거나
또는
- 시뮬레이션 테이블(522)에서 무릎 지지대(450)의 양쪽 측면(456, 458) 중 하나 또는 양쪽 측면 모두의 기준 표시를 최소 하나의 투사된 레이저 기준선(526)에 정렬함으로써,
방사선 치료 테이블(512) 상에서 무릎 지지대(450)의 동일한 위치는 하나 또는 두 개의 측면(456, 458)에 방사선 치료 테이블(512)에 적어도 1개 투사된 레이저 기준선(516)으로 표시또는 기준 표시(464, 465)를 정렬하여 재현할 수 있다.
무릎 지지대(450)의 측면(456, 458)을 가로지르는 동일한 투사 레이저 기준선(526)은 대상자(예: 다리 또는 무릎)의 측면도 가로지른다. 따라서, 시뮬레이션 테이블(522) 상에서 대상자에게 배치되는 타투 표시(tattoo marking)는, 표시 또는 기준 표시(464, 465)에서 무릎 지지대(450)의 측면(456, 458)을 가로지르는 투사된 레이저 기준선(526)의 위치를 나타낼 수 있다. 타투 표시는 선 또는 일련의 선으로 표시될 수 있다.
대상자가 방사선 치료 테이블(512)에 놓여 있는 동안 동일한 타투 표시가 치료실의 해당 투사된 레이저 기준선(516)에 정렬된다. 무릎 지지대(450)의 측면(456, 458)에 있는 표시 또는 기준 표시(464, 465)를 투사된 레이저 기준선(516)에 정렬하여 무릎 지지대(450)를 올바르게 배치하는 데에도 동일한 투사된 레이저 기준선(516)이 사용된다.
무릎 지지대(450)는 대상자를 반 앙와위 자세로 강제하고, 구부러진 다리는 무릎 지지대(450)와 협동하여 자연스러운 형태를 형성하여 매 치료 세션마다 대상자를 방사선 치료 테이블(512) 상에서 동일한 위치에 위치시킨다. 다리 측면의 타투는, 방사선 치료 테이블(512)에서 대상자의 위치를 보다 정밀하게 개선한다.
일 양상에 따르면, 본 명세서에 따른 방사선 치료 시스템(100)이 제공된다, 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 반 앙와위(반 누운) 자세로 누워있는 대상자의 무릎을 지지하도록 구성된 무릎 지지대(450)를 포함하며, 여기서, 무릎 지지대(450)는 대상자의 무릎을 지지하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 시스템(100)이 제공된다:
- 무릎 지지대(450)는, 베이스 단부(453)와 반대쪽 정점 에지(455, apex edge)를 갖는 바디(451)를 포함한다, 상기 바디는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 있는 대상자의 양쪽 다리의 양쪽 무릎 후방에 접하도록 구성된다,
- 무릎 지지대는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 고정된 상태로 탈부착할 수 있도록 구성된다,
그리고 상기 바디(451)는 상기 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)과 관련하여 정의된 하나 이상의 위치로 상기 RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)가 잠금 가능하게 슬라이딩 될 수 있는 슬롯(454)을 포함한다. 무릎 지지대(450)의 한쪽 또는 양쪽 측면(456, 458)은 투사된 레이저 기준선(516, 526)이 한쪽 또는 양쪽 측면(456, 458)을 교차하는 위치를 표시하기 위한 기준 표시(464, 465)로 미리 배치되거나 표시 될 수 있다.
본 명세서에 설명된 시스템(100) 또는 방법은 하나 또는 두 개의 RA를 사용할 수 있다. 치료 테이블(512) 및 시뮬레이션 테이블(522) 각각에 대하여 반복적으로 탈부착이 가능하도록 구성된 하나의 RA(400, 400a, 400b)가 제공될 수 있다. 동일한 RA를 휴대할 수 있으며, 시뮬레이션실과 치료실 간에 이동하여 관련 테이블에 부착하고 기능에 따라 구성할 수 있다. 또는, 방사선 치료 테이블(512)과 관련하여 반복 가능한 탈착식 부착을 위해 구성된 치료 RA(TRA)(도 5, 400, 400a) 및 별도의 시뮬레이션 RA(SRA)(도 6, 400, 400b)는 시뮬레이션 테이블(522)과 관련하여 반복적으로 탈부착이 가능하도록 구성된다. 따라서, 시뮬레이션과 관련된 작업을 수행하는 RA(SRA(400b))와 치료와 관련된 작업을 수행하는 RA(TRA(400a)) 등 두 개의 별도 RA가 제공될 수 있다.
방사선 치료 시스템(100)이 제공될 수 있으며, 여기서, 방사선 치료 시스템(100)은:
- 치료 테이블(512) 및 시뮬레이션 테이블(522) 각각에 반복적으로 탈부착이 가능하도록 구성된 하나의 RA(400, 400a, 400b)를 구비하고,
- 2개의 RA(400a, 400b)를 구비하고, 2개의 RA는,
- 치료 테이블(512)에 반복적으로 탈부착할 수 있도록 구성된 치료 RA(TRA)(400, 400a) 및
- 시뮬레이션 테이블(522)에 반복적으로 탈부착할 수 있도록 구성된 시뮬레이션 RA(SRA)(400, 400b)를 포함한다.
시스템(100)은 프로세서와 메모리를 포함하는 프로세서 유닛(440)을 더 포함한다. 프로세서 유닛은 데스크톱 PC, 노트북, 전용 프로그래밍 가능 컨트롤러와 같은 컴퓨팅 장치, 연결된 컴퓨팅 장치의 모음, 컴퓨팅 장치의 모음으로 구현될 수 있다. 프로세서 유닛은 RA 내에 배치된 프로세서 및 메모리, 또는 방사선 치료 장치(510) 또는 의료 영상 장치(520)에 의해 일부 또는 전체가 제공될 수 있다. 처리 유닛은 본 명세서에 설명된 바와 같이, 방법 중 하나 이상 또는 그 일부를 수행하도록 구성될 수 있다.
프로세서 유닛(440)은 RA(400, 400a, 400b)의 움직임을 제어하도록 구성된다. 프로세서 유닛(440)은 본 발명에 따른 시뮬레이션 및 처리 작업에 따라 포지셔닝 툴(200)의 움직임을 제어하도록 구성될 수 있다. 포지셔닝 툴(200)은 적어도 1 또는 2, 바람직하게는 모든 치료 세션 동안 위치 기준(예를 들어, 대상자(50) 및/또는 방사선 치료 테이블(512))에 대하여 동일하거나 유사한 하나 이상의 치료 포즈에 포지셔닝하도록 구성될 수 있다.
이펙터 단부(424)에 포지셔닝 툴(200) 스티어링 가이드(300)를 RA의 마지막(가장 말단) 링크에 탈착식으로 부착할 수 있는 RA 피팅(430, 430a, 430b)이 구비될 수 있다. 일반적으로 RA(400, 400a, 400b)의 마지막 조인트(426-7)의 링크는 RA 피팅(430, 430a, 430b)에 부착된다. RA 피팅(430, 430a, 430b)은 로봇 암에 의해 이미 제공된 표준 피팅일 수도 있고, 포지셔닝 툴(200)의 파라미터에 따라 커스터마이징될 수도 있다. RA 피팅(430, 430a, 430b)은 그립퍼(예: 죠우 세트, 척)로 구성될 수 있다. 그립퍼는 포지셔닝 툴(200)의 한쪽 단부를 고정한다.
RA(400, 400A, 400B), 특히 RA 피팅(430, 430A, 430B)은 예를 들어 포지셔닝 툴(200)에 부착된 하나 이상의 광학 위치 마커 및 이미징 센서를 사용하여 포지셔닝 툴(200)과 자동으로 도킹할 수 있다. 하나 이상의 광학 위치 마커는 반사 마커 또는 특정 모양 또는 형태를 갖는 마커일 수 있다. 포지셔닝 툴의 '핸들'은 카메라가 인식할 수 있는 특정 모양을 가질 수 있다. 이미징 센서는 렌즈 어셈블리를 포함하여 카메라에 통합될 수 있다. 이미징 센서는 예를 들어 고정된 관계로 RA 피팅과 관련하여 부착될 수 있다. 프로세서 유닛(440)은 RA 피팅(430, 430a, 430b)을 포지셔닝 툴(200)에 반복적으로 도킹하기 위해 이미징 센서로부터 수신된 신호에 반응하여 RA 피팅(430, 430a, 430b)의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다.
RA 피팅(430, 430a, 430b)은 포지셔닝 툴(200)이 대상자(50)에 가하는 힘을 측정하도록 구성된 적어도 하나의 힘 센서(예를 들어, 6-DOF 힘 센서)를 포함할 수 있다. 이를 통해 포지셔닝 툴(200)이 대상자(50)에 가할 수 있는 힘의 양을 제한할 수 있다. 프로세서 유닛(440)은 적어도 하나의 힘 트랜스듀서로부터 수신된 신호에 반응하여 포지셔닝 장치(200)를 통해 대상자(50)에 가해지는 RA(400, 400a, 400b)의 힘을, 바람직하게는 100g 내지 1000g의 힘(0.980665 N ~ 9.80665 N), 더 바람직하게는 700g 이하(6.864655 N)의 힘을 가하는 것이 바람직하다.
RA 피팅(430, 430a, 430b)은 적어도 하나의 연결 퓨즈로 구성될 수 있다. 연결 퓨즈는 로봇 암의 마지막 링크와 RA 피팅(430, 430a, 430b) 사이에 배치된 끊어질 수 있는 연결부(breakable connection )이다. 연결 퓨즈는 끊어지지 않고 작동 하중을 견디며, 과도한 하중이 가해지면 끊어져 RA 피팅과 나머지 로봇 암 사이의 기계적 연결이 끊어진다. 예를 들어 대상자가 테이블에서 떨어지는 경우(지진)와 같이 가혹한 하중이 발생할 수 있다. 연결 퓨즈는 한 번만 끊어지거나 반복적으로 끊어질 수 있다(리셋 가능). 연결 퓨즈의 예로는 마그네틱, 전자기, 프랜지블 연결, 래치(예: 프레스 스터드(press-stud)) 등이 있다. 연결 퓨즈는 사용자 및/또는 대상자가 접근할 수 있는 비상 버튼에 의해 끊어질 수 있다. 연결이 전자기적이거나 보우덴 케이블(Bowden cable)을 사용하여 래치를 열거나 작은 폭발물을 사용하는 경우 이를 달성할 수 있다.
RA(400, 400A, 400B)의 베이스 단부(422, 422a, 422b)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 고정하여 장착할 수 있다. 고정됨이란, 베이스 단부(422, 422a, 422b)가 장착되어 있는 동안 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 대하여 그 위치 및 배향이 변하지 않는 것을 의미한다. 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)의 위치는 세션마다 동일하거나 다를 수 있다. 베이스 단부(422, 422a, 422b)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 장착될 수 있다, 또는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)과 관련하여 배치된 지지대, 예를 들어 연장부에 장착될 수 있다. RA(400, 400a, 400b)는 탈착식 부착물을 사용하거나 영구 부착물을 사용하여 장착할 수 있다. 탈착식 부착물은 예를 들어 클램프, 하나 이상의 나사 피팅, 하나 또는 클립 나사 피팅, 푸시 피팅 등을 사용하여 구현할 수 있다. 베이스 단부(422, 422a, 422b)에서, 첫 번째 조인트(426-1)는 베이스 지지대(432, 432a, 432b)에 부착될 수 있다; 베이스 지지대(432)는 도 5에 예시된 바와 같이 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 고정되어 장착될 수 있다.
상기 RA(400, 400a, 400b)의 베이스 단부(422, 422a, 422b)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 영구적으로 부착되는 것이 본 발명의 범위 내에 있다. 일반적으로 영구 고정은 풀리지 않는 볼트를 사용하는 등과 같이 해제되지 않는 고정 방식일 수 있다.
RA(400, 400A, 400B)의 베이스 단부(422, 422a, 422b)는 대상자의 하지 사이에 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)과 관련하여 장착되거나 장착 가능할 수 있다. 베이스 단부는, 발 사이, 발목 사이, 정강이뼈 사이, 무릎 사이 또는 허벅지 사이에 해당하는 위치에 장착되거나 장착 가능할 수 있다. RA(400, 400a, 400b)의 베이스 단부(422, 422a, 422b)는 대상자의 무릎 아래에 위치하거나 위치할 수 있는 쿠션(시브코, 큐픽스 쿠션 등)의 내부에 통합될 수 있다.
시뮬레이션 테이블(522)은 스티어링이 가능하여 "세업 위치(set-up position)"와 "촬영 위치(acquisition position)" 사이를 이동할 수 있다. 셋업 위치에서는 대상자가 시뮬레이션 테이블(522)을 장착하고 편안한 자세를 취할 수 있도록 시뮬레이션 테이블(522)을 의료 영상 장치(520)에서 빼내게 된다. 촬영 위치에서 시뮬레이션 테이블(522)은 영상 촬영을 위해 의료 영상 장치(520)로 이동한다. 시뮬레이션된 빔 교차 볼륨 또는 아이소센터(isocentre)에 대한 시뮬레이션 테이블(522)의 위치를 알게된다.
위치 기준, 예를 들어 시뮬레이션 테이블(522)에 대한 RA 베이스 단부(422, 422b) 또는 베이스 지지대(432, 432b)의 위치 관계(SPx,y,z)를 알게된다. 위치 관계는 시뮬레이션 테이블(522)에 제공된(예를 들어, 부착되거나 그려진) 표시된 격자 또는 눈금자와 같은 위치 측정 게이지(524)를 사용하여 결정될 수 있다. 위치 관계는 시뮬레이션 테이블(522)과 RA 베이스 단부(422, 422b) 또는 베이스 지지대(432, 432b)를 모두 관찰하는 감독 카메라(overseeing camera)를 사용하여 결정될 수 있다. 위치 기준, 예를 들어 시뮬레이션 테이블(522)에 대한 RA 베이스 단부(422, 422b) 또는 베이스 지지대(432, 432b)의 위치가 알려져 있기 때문에, RA(400, 400a)에 의해 제어되는 포지셔닝 툴(200)의 최적 포즈는 임상적으로 및 이미징에 의해 결정될 수 있다, 그리고 RA 베이스 단부(422, 422b) 또는 베이스 지지대(432, 432b) 및 시뮬레이션 테이블(522)과의 관계에서 정확한 위치를 계산할 수 있다. RA 베이스 단부(422, 422b) 또는 베이스 지지대(432, 432b)는 시뮬레이션이 두 번 이상 수행되는 경우 이미징 전에 시뮬레이션 테이블(522)에 동일한 위치 또는 다른 위치에 부착될 수 있고; 위치 측정 게이지(544) 및/또는 감독 카메라에 의해 위치가 결정될 수 있다.
의료 영상 장치(520)는 일반적으로 대상자가 정확하게 정렬된 위치 제어 가능하고(하기 참조) 의료 영상 장치(520)의 측정 부피를 대상자에게 도입하거나 대상자로부터 빼내는 시뮬레이션 테이블(522)을 구비한 공간(도 6 참조)에 배치된다. 의료 영상 장치(520)는 일반적으로 방사선 치료를 위한 신체 조직을 포함하는 3차원 영상을 생성하는 컴퓨터 단층 촬영 스캐너이다.
포지셔닝 툴(200)은 대상자가 시뮬레이션 테이블에 누워 있을 때 캐널이 자연스러운 위치에서 벗어나도록 시뮬레이션 중에 (전문가에 의해) 움직일 수 있다. 전문가가 캐널을 움직이면 시뮬레이션된 외부 이온화 방사선 치료 빔과 관련하여 대상자의 신체 조직도 움직이다. 신체 조직(608)은 치료의 타겟이 되는 조직(예를 들어, 종양)일 수 있으며, 빔에 노출되기 위해 모의 외부 이온화 방사선 치료 빔으로 가져와야 한다. 또는 신체 조직은 시뮬레이션된 외부 이온화 방사선 치료 빔 밖으로 이동하여 빔에 노출되지 않도록 해야하는 조직일 수 있으며, 이에 따라 건강한 조직을 타겟에서 멀리 이동시켜 부작용을 줄일 수 있다. 예를 들어, 방사선에 더 민감한 직장 벽에서 타겟 전립선과의 거리를 두기 위해 포지셔닝 툴을 위쪽("천장"을 향해)으로 들어 올릴 수 있다. 또는 포지셔닝 툴이 타겟을 아래쪽("바닥"으로)으로 당겨 방광 및 자궁으로부터 거리를 둘 수 있다. 이 보다 최적의 자세는 각 치료 세션에서 포지셔닝 툴에 의해 치료를 위해 재현될 수 있다. 즉, 보다 세밀하게 조정될 수 잇다.
따라서, 시뮬레이션 동안 프로세서 유닛(440)은 (전문의에 의한) 입력에 응답하여 포지셔닝 공구(200)를 배치하고 위치 기준((예: 시뮬레이션 테이블(522)의 대상자(50)))에 대한 하나 이상의 시뮬레이션 포즈를 경험적으로 결정된 하나 이상의 시뮬레이션 포즈로 기록하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면:
- 위치 기준(예: 시뮬레이션된 빔 교차 볼륨 또는 아이소센터)에 대한 시뮬레이션 테이블(552)에서 대상자의 뼈 골반 위치를 알 수 있다. 이는 일반적으로 본 문서의 다른 곳에서 설명한 대로 시뮬레이션 테이블(552)에 대상자를 정확하게 정렬하면 알 수 있다. - 시뮬레이션 테이블(522)에 장착된 RA의 베이스 단부(422, 422b)의 위치를 알 수 있다. 이는 일반적으로 반복 가능한 마운트 또는 다른 곳에서 언급했듯이 측정 게이지(524)를 사용하여 알 수 있다. 위치는 궁극적으로 위치 기준(예: 시뮬레이션된 빔 교차 볼륨 또는 아이소센터)을 참조할 수 있다;
- 대상자의 뼈 골반과 관련된 포지셔닝 툴의 자세를 알게된다. 이는 일반적으로 RA의 엔코더를 사용하여 RA 베이스 단부(422, 422b)와 관련하여 포지셔닝 툴의 자세를 결정할 수 있기 때문에 알 수 있다. - 대상자의 뼈 골반에 대한 RA 베이스 단부(422, 422b)의 위치를 알게된다. 이는 RA의 베이스 단부(422, 422b)와 대상자의 골반 뼈의 위치가 상대적으로 알려져 있기 때문에 알 수 있다.
골반과 포지셔닝 툴의 알려진 위치 관계, RA 베이스 엔드에 대한 포지셔닝 툴의 알려진 포즈, RA 베이스 엔드와 골반의 알려진 위치 관계로부터 시뮬레이션 중에 시뮬레이션된 빔 교차 볼륨 또는 아이소센터와 관련하여 대상자의 신체 조직을 고정하는 포지셔닝 툴의 포즈를 정확하게 결정할 수 있다. 이 정보는 방사선 치료 테이블(512)에 기록하여 치료 중에 사용할 수 있다.
방사선 치료 테이블(512)은 조향이 가능하여 '셋업 위치'와 '치료 위치(treatment position)' 사이를 이동할 수 있다. 셋업 위치에서 방사선 치료 테이블(512)을 치료 빔 영역에서 빼내어 대상자가 방사선 치료 테이블(512)을 쉽게 장착하고 제자리로 정확하게 이동할 수 있도록 한다. 치료 위치에서 치료 테이블(512)은 치료를 위해 교차 볼륨 또는 아이소센터로 이동한다. 빔 교차 볼륨 또는 아이소센터에 대한 치료 테이블(512)의 위치를 알 수 있다.
위치 기준, 예를 들어 방사선 치료 테이블(512)에 대한 RA 베이스 단부(422, 422a) 또는 베이스 지지대(432, 432b)의 위치 관계(TPx,y,z)를 알 수 있다. 위치 관계는 방사선 치료 테이블(512)에 제공(예를 들어, 부착되거나 그려진)된 표시된 격자 또는 눈금자와 같은 위치 측정 게이지(514)를 사용하여 결정될 수 있다. 위치 관계는 방사선 치료 테이블(512)과 RA 베이스 단부(422, 422a) 또는 베이스 지지대(432, 432a)를 모두 관찰하는 감독 카메라를 이용하여 결정될 수 있다. 위치 기준(예를 들어, 방사선 치료 테이블(512))에 대한 RA 베이스 단부(422, 422a) 또는 베이스 지지대(432, 432a)의 위치를 알고 있으므로, RA(400, 400a)에 의해 제어되는 포지셔닝 툴(200)의 최적 포즈는 저장된 시뮬레이션 데이터로부터 계산될 수 있다. RA 베이스 단부(422, 422a) 또는 베이스 지지대(432, 432a)는 방사선 치료 테이블(522)에 동일한 위치 또는 분할 치료 세션마다 다른 위치에 부착될 수 있으며, 위치 측정 게이지(544) 및/또는 감독 카메라를 통해 위치가 결정될 수 있다.
방사선 치료 장치(510)는 일반적으로 대상자가 정확하게 정렬된 위치 제어 가능하고(하기 참조) 이온화 방사선 치료 헤드(518)의 치료 볼륨으로부터 대상자를 도입하거나 빼내는 방사선 치료 테이블(512을 구비한 공간(도 5 참조)에 배치된다. 이온화 방사선 치료 헤드(518)는 이온화 방사선을 전달하면서 타겟 조직 주위, 특히 방사선 치료를 위한 빔 교차 볼륨(아이소센터) 주위로 이동(예를 들어, 로봇 암 위에서 회전 또는 이동)시킨다. 이온화 방사선 치료 헤드의 회전축은 빔 교차 볼륨과 일치하므로 모든 회전 각도에서 빔 교차 볼륨을 조사할 수 있다. 치료 타겟은 빔 교차 부피에 맞춰 정렬되며, 건강한 조직은 빔 회전 중에 순간적인 피폭을 받는 동안 대부분의 선량을 받게 된다. 방사선 치료 장치(510)는 일반적으로 동적 빔 형성(컨포멀 방사선 치료)을 위한 콜리메이터가 선택적으로 구비된 선형 가속기, 또는 토모테라피 기계, 또는 컨포멀 방사선 치료가 가능한 다른 방사선 치료 장치일 수 있다.
아래와 같이,
- 위치 기준(예: 시뮬레이션 테이블(522))에 대한 RA 베이스 단부(422, 422b) 또는 베이스 지지대(432, 432b)의 위치 관계(SPx,y,z), 및
- 위치 기준(예: 방사선 치료 테이블(512))에 대한 RA 베이스 단부(422, 422b) 또는 베이스 지지대(432, 432b)의 위치 관계(TPx,y,z)로부터,
시뮬레이션 테이블(522) 상에서의 포지셔닝 툴(200)의 자세는 방사선 치료 테이블(512)에 장착된 RA(400, 400a)에 의해 재현될 수 있다.
시뮬레이션 테이블(522)과 방사선 치료 테이블(512) 모두에서 환자가 동일한 위치 또는 정확히 알려진 위치에 있을 때, 전술한 RA 베이스 단부 또는 지지대(422, 422b, 432, 432b)의 위치 지정과 결합하여, 시뮬레이션 테이블(522) 위의 대상자(50)의 캐널에 삽입된 포지셔닝 툴의(200)의 자세를 방사선 치료 테이블(512)에서 정밀하게 재현할 수 있다.
일 실시예에 따르면:
- 위치 기준(예: 빔 교차 볼륨 또는 아이소센터)을 기준으로 방사선 치료 테이블(512) 상에서 대상자의 뼈 골반의 위치를 알 수 있다. 이는 일반적으로 본 명세서의 다른 부분에 설명된 바와 같이 방사선 치료 테이블(512)에 대상자를 정확하게 정렬함으로써 알 수 있다;
- 방사선 치료 테이블(512)에 장착된 RA의 베이스 단부(422, 422a)의 위치를 알 수 있다. 이는 일반적으로 반복 가능한 장착 또는 이미 언급했듯이 측정 게이지(514)를 사용하여 알 수 있다. 위치는 궁극적으로 위치 기준(예: 시뮬레이션된 빔 교차 볼륨 또는 아이소센터)을 참조할 수 있다;
- 방사선 치료 테이블(512)에서 대상자의 골반에 대한 포지셔닝 툴의 자세를 알 수 있다. 이는 일반적으로 RA의 엔코더를 사용하여 RA 베이스 단부(422, 422a)와 관련하여 포지셔닝 툴의 자세를 결정할 수 있기 때문에 알게 될 수 있다. - 방사선 치료 테이블(512) 상에서 대상자의 뼈 골반에 대한 RA 베이스 단부(422, 422a)의 위치를 알 수 있다. 이는 RA의 베이스 단부(422, 422b)와 대상자의 뼈 골반의 위치가 상대적으로 알려져 있기 때문에 알 수 있다.
포지셔팅 툴에 대한 뼈 골반의 알려진 위치 관계로부터, RA 베이스 단부에 대한 포지셔팅 툴의 알려진 포즈 및 뼈 골반에 대한 RA 베이스 단부의 알려진 위치 관계로부터, 시뮬레이션 중 시뮬레이션된 빔 교차 볼륨 또는 아이소센터와 관련하여 대상자의 신체 조직을 고정하는 포지셔닝 툴의 자세는 방사선 치료 테이블(512)에서 정확하게 재현될 수 있다. 이러한 위치를 정확히 알면 각 방사선 치료 세션마다 환자와 시스템의 배치를 훨씬 더 빠르고 재현 가능하게 할 수 있다. 환자가 올바른 위치에 배치되고 RA에 의해 포지셔닝 툴이 미리 정해진 위치로 이동하면 트랜스폰더 및/또는 영상 촬영을 통해 미세 조정을 수행할 수 있다.
대상자는 시뮬레이션 테이블(522)과 방사선 치료 테이블(512) 모두에서 동일한 위치 또는 공지된 위치에 배치될 수 있다. 테이블에서 대상자의 위치는 위치 기준과 관련하여 알려져 있다. 위치 기준은 궁극적으로 빔 교차 볼륨의 시뮬레이션 또는 시뮬레이션 중 동심원 시뮬레이션이 될 수도 있고, 궁극적으로 빔 교차 볼륨, 치료 중 아이소센터가 될 수도 있다. 실제로, 위치 기준은 예를 들어, 시뮬레이션 테이블(522) 및 방사선 치료 테이블(512)에 제공되는 게이지로서, 교차 볼륨 또는 등심(아이소센터, isocentre) 또는 시뮬레이션에 대해 알려진 위치가 될 수 있다. 보다 일반적으로, 위치 기준은 교차 볼륨 또는 아이소센터 또는 시뮬레이션과 관련하여 위치가 알려진 하나의 바람직하게는 2개 또는 3개의 투사된 레이저 기준선(516, 526)일 수 있다. 프로젝트 레이저 기준선(516, 526)은 시뮬레이션실 및 치료실의 벽 및/또는 천장에 고정된 레이저로 투사된이다.
대상자, 특히 적어도 하나의 타투 마킹을 적어도 하나의 바람직하게는 2개 또는 3개의 투사된 레이저 기준선(516, 526)에 정렬함으로써, 대상자는 시뮬레이션 테이블(522) 및 방사선 치료 테이블(512) 양쪽에서 동일한 위치 또는 알고있는 위치에 배치될 수 있다. 한 세트의 투사된 기준선(도 5, 526)이 시뮬레이션 테이블(522)에 정확한 위치로 투사된이다. 또 다른 투사된 기준선 세트(도 4, 516)가 방사선 치료 테이블(512)에 정확한 위치로 투사된다. 투사된 기준선의 위치와 방향은 일반적으로 시뮬레이션의 빔 교차 볼륨(예: 아이소센터)인 위치 기준과 관련하여 알려져 있다. 의료 영상 장치(520)의 위치는 위치 기준과 관련하여 알려져 있다. 대상자(50)을 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(526)에 정렬함으로써, 대상자(50)은 시뮬레이션 테이블(522) 상에 그리고 RA 베이스(434b)와의 알려진 관계에서 정확하게 배치된다. 마찬가지로, 방사선 치료 테이블(512)의 위치는 위치 기준(일반적으로 빔 교차 볼륨(예: 아이소센터)인 위치 기준과 관련하여 알려져 있다. 대상자(50)을 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(516)에 정렬함으로써, 대상자(50)은 방사선 치료 테이블(512) 상에 그리고 RA 베이스(434a) 및 빔 교차 볼륨(예를 들어, 아이소센터)과의 알려진 관계에서 정확하게 위치하게 된다.
시뮬레이션 테이블(522)과 방사선 치료 테이블(512)은 일반적으로 형태가 동일하며, 투사된 레이저 기준선(516, 526)의 배열도 시뮬레이션실과 방사선 치료실 모두 동일할 수 있다. 위치 기준(아이소센터 또는 그 시뮬레이션)도 두 방에서 동일하게 된다. 따라서, 시뮬레이션 테이블(522) 상에 투사된 레이저 기준선(526)에 대하여 정확하게 위치된 대상자는 치료 테이블(512) 상에 투사된 레이저 기준선(526)에 대하여 재현 가능하게 위치시킬 수 있다.
대부분의 최신 외부 방사선 치료기에는 환자를 치료하는 데 사용되는 동일한 테이블에서 대상자의 이미지를 촬영(예: X-레이, 저화질 CT 스캔 수행)할 수 있는 의료 영상 장치가 내장되어 있다. 이를 통해 무엇보다도 방사선 치료 장치에서 방출되는 이온화 방사선 빔의 빔 교차량과 관련하여 신체 조직의 위치를 미세 조정할 수 있다. 하나 이상의 타투를 가로지르는 투사된 레이저 기준선(516, 526)을 사용하여 대상자의 위치를 1차로 설정한 후, 내장된 의료 영상 장치를 사용하여 두 번째로 보다 정확한 위치를 설정할 수 있으며, 일반적으로 뼈 구조(예: 골반) 또는 이식된 방사선 불투명 마커를 정확하게 시각화하여 치료 테이블에 대상자를 정확하게 배치하는 데 사용된다. 대상자는 항상 치료 테이블과 시뮬레이션 테이블 모두에서 재현 가능한 위치에 배치된다. 그러나 이러한 대상자 위치 지정은 내부 구조의 변위를 고려하지 않는다.
시뮬레이션 테이블(522)은 조향이 가능하여 전술한 셋업 위치와 촬영 위치 사이를 이동할 수 있다. 셋업 위치에서, 대상자가 시뮬레이션 테이블(522)을 장착할 수 있도록 시뮬레이션 테이블(522)이 이미지 검출기로부터 후퇴된다, 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(526)이 시뮬레이션 테이블(522)을 포함하는 방의 벽 및/또는 천장에 대한 고정된 위치로부터 시뮬레이션 테이블(522) 상에 투사된다. 대상자(50)이 셋업 위치에서 시뮬레이션 테이블(522)에 편안하게 놓이면, 대상자(50)에 하나 이상의 타투 마크를 적용하여 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선에 대한 대상의 위치를 표시한다; 상기 문신은 상기 치료 테이블(512) 상에 재현 가능하게 배치된 대상자의 위치를 확인할 수 있도록 한다.
시뮬레이션 테이블(522)은 시뮬레이션 테이블(522)에 제공(예를 들어, 시뮬레이션 테이블(522)에 부착되거나 그려진)된 표시된 격자 또는 눈금자와 같은 시각적일 수 있는 측정 게이지(524)를 구비할 수 있다. 바람직하게는, 측정 게이지(524)(예를 들어, 자)는 시뮬레이션 테이블(522)의 긴 에지와 관련하여 배치된다. 바람직하게는 시뮬레이션 테이블(522)의 긴 에지와 고정된 관계로 부착되거나 그려진다. 측정 게이지(524)는 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(526)을 가로질러 RA 베이스 단부(422)의 예상 위치를 향해 연장되도록 배치된다, 422b) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상의 RA(400, 400b)의 베이스 지지대(432, 432b)의 예상 위치로 연장된다. 시뮬레이션 테이블(522)에 대한 측정 게이지(524)의 위치("게이지 위치")가 기록된다. 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(526)이 교차하는 측정 게이지(524)가 표시하는 위치("레이저 위치")도 기록된다.
그런 다음 RA(400b)를 시뮬레이션 테이블(522)에 배치한다. 바람직하게는 RA 베이스 단부(422, 422b)의 회전축이 시뮬레이션 테이블(522)의 종 방향 중앙선을 가로지르도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, RA(400, 400b)의 RA 피팅(430, 430b)은 치료 시뮬레이션을 위해 포지셔닝 툴(200)에 탈부착이 가능하도록 배치되어 있다. 그러면 시뮬레이션 테이블(522) 상에 RA 베이스 단부(422, 422b) 또는 베이스 지지대(432, 432b)의 측정 게이지(524)로 표시된 위치("베이스 위치")가 기록된다. 이어서 시뮬레이션 테이블(522)은 검출기 볼륨과 시뮬레이션을 위해 의료 이미지가 기록되는 "획득" 위치로 조정된다.
대상자(50)가 RA 베이스 단부(422, 422A)를 기준으로 방사선 치료 테이블(512) 상에서 항상 동일한 위치에 위치하도록 하기 위해 및/또는 대상자(50)와 RA 베이스 단부(422, 422a) 사이의 거리를 정확히 알 수 있도록 하기 위해,
기록된 "게이지 위치", "레이저 위치" 및 "베이스 위치"는 동일한 측정 게이지(514)가 배치된 방사선 치료 테이블(512)로 전송된다.
방사선 치료 테이블(512)은 조향이 가능하여 "셋업 위치"와 앞서 설명한 치료 위치 사이를 이동할 수 있다. 상기 셋업 위치에서, 상기 방사선 치료 테이블(512)은 대상자가 상기 방사선 치료 테이블(512)을 쉽게 장착하고 제 위치로 정확하게 이동시킬 수 있도록 상기 치료 빔 영역으로부터 후퇴된다, 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(516)은 치료실의 벽 및/또는 천장과 관련하여 고정된 위치에서 방사선 치료 테이블(512)에 투사된다. 투사된 레이저 기준선을 통해 대상자를 치료 테이블에 보다 정확하게 배치할 수 있다. 레이저 선은 시뮬레이션 중에 이미 대상자(50)을 적용한 하나 이상의 타투 마크를 가로지른다.. 대상자(50)이 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(516)에 정렬되면, 방사선 치료 테이블(512)이 선원 볼륨(source volume ) 및 치료 위치로 조향된다.
방사선 치료 전, 방사선 치료 테이블(512)을 셋업 위치로 이동한다. 방사선 치료 테이블(512)에는 방사선 치료 테이블(512)에 제공(예를 들어, 방사선 치료 테이블(512)에 부착되거나 그려진)되는 표시된 격자 또는 눈금자와 같은 시각적인 위치 측정 게이지(514)가 구비될 수 있다. 바람직하게는, 위치 측정 게이지(514)(예를 들어, 자)는 방사선 치료 테이블(512)의 긴 에지(가장자리)와 관련하여 배치된다. 바람직하게는 방사선 치료 테이블(512)의 긴 에지와 고정된 관계로 부착되거나 그려진다. 측정 게이지(514)는 시뮬레이션 테이블(514)에 부착된 측정 게이지(524)와 동일하거나 동일한 것이 바람직하다. 측정 게이지(514)는 시뮬레이션 테이블(514)에 기록된 것과 동일한 "게이지 위치"에 방사선 치료 테이블(512) 상에 위치하는 것이 바람직하다. 치료 테이블(512)의 종 방향 위치는 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(526)이 시뮬레이션 테이블(514)에 기록된 "레이저 위치"에서 치료 테이블(512)의 측정 게이지(514)를 교차하도록 설정 위치에서 조정된다.
대상자는 레이저 빔을 이용하여 대상자의 중간선이 방사선 치료 테이블(512)의 종 방향 중간선에 정렬되도록 배치할 수 있다. 대상자(50)은 대상자(50)의 타투 마크(52)가 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(516)과 정렬되도록 이동될 수 있다. RA(400a)는 RA 베이스 단부(422, 422a)의 회전축이 방사선 치료 테이블(512)의 종 방향 중앙선을 통과하도록 배치된다. RA(400, 400a)는 방사선 치료를 위한 포지셔닝 툴(200)에 RA(400, 400a)의 RA 피팅(430, 430b)이 탈부착 가능하도록 위치하도록 치료 테이블(512) 상에 배치될 수 있다. RA 베이스 단부(422, 422a) 또는 베이스 지지대(432, 432a)는 치료 테이블(512)의 측정 게이지(514)에 표시된 "베이스 위치"(시뮬레이션 테이블에 기록됨)와 동일하도록 조정된다.
방사선 치료 테이블(512)의 위치 측정 게이지(514)를 사용하면, 별도의 위치 정보를 제공하지 않고도 대상자의 위치를 테이블과 RA 베이스 단부(422, 422a)에 재현성 있게 빠르고 간단하게 정렬할 수 있다.
본 명세서에 설명된 방사선 치료 시스템(100)은,
- 방사선 치료 테이블(512)에는,
- RA(400, 400a)의 반복 가능한 재현 가능한 부착을 위한 하나 이상의 부착 지점, 또는
- 본 명세서에 설명된 바와 같이 무릎 지지대(450)를 반복적으로 재현 가능하게 부착할 수 있는 하나 이상의 부착 지점이 제공되고,
치료 테이블(512)과 고정된 관계를 갖고,
및/또는
- 시뮬레이션 테이블(522)에는
- RA(400, 400a)의 반복 가능한 재현 가능한 부착을 위한 하나 이상의 부착 지점, 또는
- 본 명세서에 설명된 바와 같이 무릎 지지대(450)를 반복적으로 재현 가능하게 부착할 수 있는 하나 이상의 부착 지점,
시뮬레이션 테이블(522)과 고정된 관계를 갖고,
- 선택적으로, 상기 하나 이상의 부착점은 방사선 치료 테이블(512) 및 시뮬레이션 테이블(522) 상에 기하학적으로 동일한 위치로 배치되어, 상기 시뮬레이션 테이블(522)에 대한 상기 RA(400, 400a)의 포즈가 시뮬레이션 테이블(522)에 대하여 방사선 치료 테이블(512)에서 재현될 수 있도록 배치된다,
- 선택적으로, 상기 방사선 치료 테이블(512) 및 상기 시뮬레이션 테이블(522) 상의 하나 이상의 부착 지점은 비조정적으로 동일하게 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 방사선 치료 시스템(100)이 제공되며,
- 상기 방사선 치료 테이블(512)은 대상자(50)에 대한, 특히 적어도 하나의, 바람직하게 2개의 투사된 레이저 기준선에 정렬된 대상자에 대한 RA(400, 400a) 베이스 단부(422, 422a)의 위치를 결정하기 위한 측정 게이지(514)를 구비하고,
및/또는
- 상기 시뮬레이션 테이블(522)은 대상자(50)에 대한, 특히 적어도 하나의 바람직하게는 2개의 투사된 레이저 기준선과 정렬된 대상자에 대한 RA(400, 400b) 베이스 단부(422, 422b)의 위치를 결정하기 위한 측정 게이지(524)를 구비하고,
- 선택적으로 두개의 측정 게이지들(514, 524)의 눈금은 동일하다.
피벗 포인트는 포지셔닝 툴(200)에 할당될 수 있으며, 이는 포지셔닝 툴(200)의 이동이 피벗되는 포지셔닝 툴(200)의 지점 또는 영역이다. 포지셔닝 툴(200)이 캐널에 삽입되면, 포지셔닝 툴(200)에 피벗 포인트가 할당될 수 있으며, 포지셔닝 툴(200)의 움직임은 피벗 포인트를 중심으로 한 피벗 회전으로만 제한된다. 피벗 회전은 요 또는 피치 이동이다. 피벗 포인트는 피벗 회전 중에 변위되지 않는다. 피벗 포인트의 위치는 공간적으로 고정될 수 있으며, 선택적으로 위치 기준과 관련하여 고정될 수 있다. 피벗 포인트는 스티어링 가이드의 이펙터 샤프트(310) 또는 트랜스미션(314) 또는 삽입부(200) 상에 배치될 수 있다. 피벗 포인트는 대상자의 캐널 입구에 해당하는 위치에 배치할 수 있다. 이 중추 지점은 질 입구 또는 질 입구 안쪽의 약간(예: 1~10mm), 항문 입구 또는 항문 입구 안쪽의 약간(예: 1~10mm)에 해당할 수 있다. 피벗 포인트의 위치는 포지셔닝 툴(200)의 한 점과 대상자의 캐널 입구 사이의 거리를 측정하여 결정할 수 있다. 포지셔닝 툴(200)은 피벗 포인트의 위치를 측정하기 위한 거리를 판독하기 위한 눈금을 구비할 수 있다. 피벗 포인트의 위치는 이펙터 샤프트(310), 삽입부(204) 또는 트랜스미션(314)에 배치(예: 인쇄 또는 각인)된 눈금(예: 눈금 눈금)을 판독하여 측정할 수 있다. 거리의 값은 시뮬레이션 중에 결정되고 치료 중에 재현될 수 있다. 컨트롤러는 포지셔닝 툴(200)의 움직임이 피벗 포인트를 중심으로 회전하도록 로봇 암을 제어하도록 구성될 수 있다. 피벗 포인트는 예를 들어 포지셔닝 툴(200)의 트랜스폰더 및/또는 마커를 기반으로 포즈를 미세 조정할 수 있게 해준다. 피벗 포인트를 사용하면 로봇 암이 힘을 덜 들이고 스티어링 가이드를 움직일 수 있으며, 강도가 높은 도입으로 크게 움직이면 통증이 있을 수 있기 때문에 환자의 통증이 줄어든다. 또한 어떤 방향으로든 캐널 입구(예: 질 또는 항문)를 누르지 않도록 한다. 도입 위치(introit position )는 신체에 비교적 고정되어 있다. 예를 들어, 질 안쪽 부분은 질 입구보다 더 움직일 수 있다.
추가 방사선 치료 세션을 위해 복귀하는 대상자는 RA 베이스 단부(422, 422a)를 기준으로 빠르고 재현 가능한 셋업이 가능하도록 위치 측정 게이지(514)와 정렬될 수 있다.
방사선 치료 전, 방사선 치료 테이블(512)을 셋업 위치로 이동시켜서위치로 이동하여, 방사선 치료 테이블(512)의 "게이지 위치"에 있는 측정 게이지(514)가 이전 방사선 치료와 동일한 위치("레이저 위치")에서 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(516)을 교차하도록 한다. 대상자(50)은 대상자(50)의 정중선이 방사선 치료 테이블(512)의 종 방향 정중선과 일직선이 되도록 배치된다. 대상자(50)은 대상자(50)의 타투 마크(52)가 중앙선을 가로지르는 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(516)과 정렬될 때까지 방사선 치료 테이블(512) 상에서 추가로 이동된다.
RA(400a)는 RA 베이스 단부(422, 422a)의 회전축이 방사선 치료 테이블(512)의 종방향 중앙선을 통과하도록 배치하는 것이 가장 이상적이다. RA 베이스 단부(422, 422a)는 이전 방사선 치료 시 있었던 측정 게이지(514)의 위치("베이스 위치")와 일치하도록 추가로 배치된다. 방사선 치료 테이블(512)의 위치 측정 게이지(514)를 사용하면 대상자의 위치를 테이블과 RA 베이스 단부(422, 422a)를 사용하여, 예를 들어 감독 카메라로부터 추가적인 위치 정보를 제공받지 않고도 대상자의 위치를 신속하게 재현할 수 있다.
시뮬레이션 및 치료 테이블을 사용하면 테이블의 정확한 높이를 매우 정확하게 알 수 있으며 각 시뮬레이션 또는 치료 세션에 대해 정확하게 재현할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 방사선 치료 장치(510)에 내장된 의료용 이미저(예를 들어, 엑스레이)는 골반과 포지셔닝 툴(200)과 같은 뼈 구조를 드러내어 대상자를 더욱 정밀하게 정렬할 수 있다. RA 베이스 단부(422, 422a)와 대상자(50) 사이의 거리를 아는 것은 내장된 의료용 이미저를 사용하여 포지셔닝 툴의 위치를 정확하게 설정할 때 유용할 수 있다. 포지셔닝 툴에 하나 이상의 트랜스폰더(아래 참조)가 장착된 경우 RA 베이스 단부(422, 422a)와 대상자(50) 사이의 거리를 아는 것은 그다지 중요하지 않는다. 그러나 기술적 한계(비만인 대상자) 또는 트랜스폰더 시스템 비용 때문에 트랜스폰더를 사용하는 것이 항상 가능한 것은 아니다. 따라서 치료 도구를 대상자 내부에 정확하게 배치하려면 내장된 의료용 이미저(예: X-레이)에 액세스하는 것도 유용한다.
로봇 암의 이동 속도는 대상자가 포지셔닝 툴의 포즈 변경에 적응할 수 있도록 조정할 수 있다. 종양은 경화 된 조직을 포함하고 있기 때문에 매우 고통스럽고 방사선 치료는 염증과 압통을 유발할 수 있다. 로봇 암을 사용하면 동작을 느리게 하여 대상자에게 적응 시간을 제공할 수 있다. 포지셔닝 툴(이펙터 샤프트 또는 삽입부)의 움직임은 분당 몇 mm(1-10 mm/min, 바람직하게는 1~5 mm/min) 정도일 수 있다.
본 발명은 포지셔닝 툴(200)을 추가로 제공한다. 포지셔닝 툴(200)은 대상자(50)의 캐널에 삽입되도록 구성된다. 근위 단부와 원위 단부를 포함한다. 원위 단부는 대상자(50)의 캐널에 삽입되도록 구성된다. 근위부는 RA 피팅(430, 430a, 430b)에 부착할 수 있도록 구성되어 있다. 포지셔닝 툴(200)의 예는 도 1, 도 3, 도 4a 내지 도 4e, 도 8, 도 11 내지 도 38, 도 44에 제공된다.
포지셔닝 툴(200)에 의한 캐널의 이동은 이온화 방사선 빔 또는 치료를 위한 위치 기준과 관련하여 대상자의 신체 조직을 이동시킨다. 신체 조직은 캐널 안에 있거나 캐널이 움직일 때 움직이는 구조물일 수 있다(예: 직장 캐널과 함께 움직이는 전립선). 신체 조직은 빔 내부(예: 치료를 위해) 또는 빔 외부(예: 손상을 줄이기 위해)에서 위치 도구(200)에 의해 빔 내부에 위치할 수 있다. 포지셔닝 툴의 위치 및/또는 배향을 조정하고 고정할 수 있다.
포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 부품은 의료용 비강자성 스테인리스 스틸, 탄탈륨, 티타늄, 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유, 유리 섬유, 알루미늄(코팅)과 같은 적합한 생체 적합성 재료로 만들어질 수 있다.
일반적으로 치료는 먼저 CT 스캔, PET CT 스캔 또는 MRI로 시뮬레이션한다. 나중에 치료실에서 하나 이상의 엑스레이 촬영이 필요할 수 있다. 포지셔닝 툴(200)은 CT 또는 MRI 또는 X-레이와 같은 의료 영상과 호환되는 재료로 제작되는 것이 바람직하다. 헤딩 재료는 의료 이미지에 표시될 수도 있고 표시되지 않을 수도 있다.
포지셔닝 툴(200)의 일부가 의료 영상에 보이는 경우, 이펙터 샤프트(310)의 의료 영상에서 직접 그 포즈를 결정할 수 있다. 치료가 MRI로 시뮬레이션되는 경우, 영상으로 보이는 부분은 저밀도 재료와 생체 적합성 금속(티타늄) 층으로 코팅된 알루미늄 또는 티타늄과 같은 MR 호환(비자성) 재료로 제조될 수 있다. CT 스캔 시뮬레이션의 경우 스테인리스 스틸과 같은 고밀도 금속을 사용하는 것에 비해 인공물(artefacts)이 적기 때문에 코팅된 알루미늄이나 티타늄도 이점이 될 수 있다. 시뮬레이션에는 코팅된 알루미늄 부품이, 치료에는 스테인리스 스틸이 사용될 수 있다. 알루미늄 부품이 시뮬레이션과 치료에 사용될 수 있다. 방사선 치료 장치와 결합된 대부분의 최신 영상 장치는 이펙터 샤프트(310)와 같은 금속 구조물을 잘 볼 수 있다. 이 경우 이펙터 샤프트는 그 자체로 보일 수 있으며 이미징 장치에서 이미징 마커를 볼 필요가 없을 수 있다.
포지셔닝 툴의 일부가 보이지 않거나 위치 및/또는 방향을 결정하기에 충분히 보이지 않는 경우 하나 이상의 이미징 마커를 배치할 수 있다. 이는 선형 가속기의 이미징 도구를 사용하여 이미지를 촬영할 때 유용한다. 포지셔닝 툴에는 의료 이미지로 식별할 수 있는 하나 이상의 이미징 마커가 제공될 수 있다. 이미징 마커는 예를 들어 이펙터 샤프트(310) 또는 삽입부(204)의 내부 표면, 외부 표면 또는 바디 내에 위치 결정 툴과 관련하여 고정되어 제공될 수 있다. 이미징 마커는 백금, 백금 이리듐, 탄탈륨, 텅스텐 등과 같은 중금속과 같이 포지셔닝 툴과 다른 재료로 만들어질 수 있다.
포지셔닝 툴(200)은 근위(40) 및 원위(20) 단부를 갖는 스티어링 가이드(300)를 포함할 수 있다(예를 들어, 도 1, 도 10 내지 도 31, 도 38).
스티어링 가이드(300)는 근위 단부에 핸들부(316)를 포함한다. 핸들부(316)는 RA 피팅(430, 430a, 430b)에 부착할 수 있도록 구성된다. 스티어링 가이드(300)는 원위 단부에 이펙터 샤프트(310)를 포함한다. 이펙터 샤프트(310)는 대상자(50)의 캐널에 삽입되거나, 대상자(50)의 캐널에 삽입되도록 구성된 삽입부(204)에 부착될 수 있도록 구성된다.
삽입부(204)(이하 후술함)가 존재하는 경우, 이펙터 샤프트(310)는 삽입부(204)에 영구적으로 또는 탈착 가능하게(탈부착 가능하게) 부착될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)가 삽입부(204)에 탈착 가능하게 부착되는 경우, 삽입부는 이펙터 샤프트(310)와 맞물리는 세장형 부재 루멘(214)을 포함한다. 이펙터 샤프트(310)를 세장형 부재 루멘(214)에 삽입하는 것을 돕기 위해, 상기 세장형 부재 루멘(214)은 상기 세장형 부재 루멘(214) 내에 적어도 부분적으로 가이딩 스트랜드(218)가 배치될 수 있고, 상기 가이딩 스트랜드는 상기 세장형 부재 루멘(214)의 근위 단부에서 빠져나온다. 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)는 가이딩 스트랜드(218)를 수용하는 가이드 스트랜드 통로(312)를 더 포함할 수 있다. 이펙터 샤프트(310) 가이드 스트랜드 통로(312)는 바디 외부로 후행하는 가이드 스트랜드의 근위 단부를 통해 나사산으로 끼워져 세장형 부재 루멘(214)으로 안정적으로 안내될 수 있다.
이펙터 샤프트(310)는 핸들부(316)에 대하여 고정(위치 및 방향)된 상태로 제공될 수 있다. 이에 따라 핸들부(316)의 방향 및/또는 위치 이동은 이펙터 샤프트(310)의 방향 및/또는 위치 이동을 유발한다. 이펙터 샤프트(310)와 핸들부(316)는 트랜스미션(314)에 의해 연결될 수 있다. 트랜스미션은 이펙터 샤프트(310) 및 핸들부(316) 모두와 고정적인 연결(즉, 방향 및/또는 위치)되어 제공될 수 있다.
핸들부(316)는 강성인 것이 바람직하다. 유연하지 않은 것이 바람직하다. 실질적으로 경질의 막대로 형성될 수 있다.
핸들부(316)는 2 - 50 cm의 길이(H)를 가질 수 있다. 자궁경부/자궁/항문/질 적용의 경우 길이(H)가 15~25cm, 직장 적용의 경우 15~40cm인 것이 바람직하다(도 1 참조). 고도 비만인 대상자의 경우 핸들부(316)의 길이가 최대 40 또는 50cm에 달할 수 있다. 최대 외경은 0.3 - 3cm, 바람직하게는 0.5 - 2cm일 수 있다. 핸들 부분은 전송에 대해 각도 베타를 채택할 수 있다(예: 도 1). 각도 베타는 트랜스미션과 핸들 부분 사이에 형성된 평면에서 측정된다. 핸들과 이펙터 샤프트가 트랜스미션의 같은 쪽(시스)에 있을 때 각도 베타는 180도 미만이고, 핸들과 이펙터 샤프트가 트랜스미션의 반대쪽(트랜스)에 있을 때 각도 베타는 180도보다 크다. 다양한 의료용 애플리케이션에서 선호하는 치수, 각도는 표 1 및 1a에 참조되어 있다.
핸들부(316)는 의료용 비강자성 스테인리스 스틸, 탄탈륨, 티타늄, 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유, 섬유 유리, 섬유로 강화된 폴리아릴아미드 수지(예: Ixef(솔베이)), 폴리페닐설폰(PPSU), 알루미늄(코팅), 알루미노실리케이트, 스티렌 아크릴로니트릴, 바이오세라믹 폴리머 소재 등의 생체 적합성 소재를 사용할 수 있다. 핸들부(316)는 트랜스미션(314)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 핸들부(316)는 트랜스미션(314)의 근위(40) 단부와 동일한 직경을 가질 수 있다.
핸들부(316)는 고분자 막대 또는 튜브와 같은 이미징 투과 소재(imaging-transparent material)로 형성될 수 있다. 제조의 용이성을 위해 트랜스미션(314)를 형성하는 데 동일한 재료를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 이는 질 부위(606)에서 트랜스미션(314)로 인한 영상 아티팩트를 감소시킬 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 보다 상세히 설명한다. 적합한 폴리머의 예로는 폴리카보네이트가 있다. 핸들부에 사용할 수 있는 다른 재료로는 유리 섬유, 탄소 섬유, 섬유로 강화된 폴리아릴아미드 수지(예: Ixef(솔베이)), 폴리페닐설폰(PPSU), 알루미노실리케이트, 스티렌 아크릴로니트릴, 바이오세라믹 폴리머 재료 등과 같은 바이오세라믹이 있다. 도 11, 도 12, 도 18 내지 도 28은 고분자 핸들부(316) 및 트랜스미션(314)로 형성된 스티어링 가이드(300)의 실시 예를 도시하고, 핸들부와 스티어링 가이드 모두 티타늄 또는 경질 폴리머(폴리카보네이트, PEEK, 섬유로 강화된 폴리아릴아미드 수지)와 같은 강성 금속으로 형성될 수 있는 이펙터 샤프트(310)에 비해 더 큰 직경(예를 들어, 0.8 - 1cm)을 갖는다.
RA에 대한 부착을 용이하게 하기 위해, 핸들부(316)는 하나 이상의 노치들(334) 및/또는 하나 이상의 돌출부 및/또는 하나 이상의 코너(332)를 포함하는 그립 로케이터(300)를 제공받을 수 있고, 이는 그립퍼(예를 들어, 죠우 세트, 척)를 포함하는 RA 피팅(430)과 협력할 수 있다. 그립 로케이터(300)는 닫힌 그립퍼 내에 단단히 고정되어 그립퍼와 핸들부(316) 사이의 회전 및/또는 이동을 제한하고 방지한다. 도 15~21, 24, 26, 29~31에 예시적인 그립 로케이터가 설명되어 있다. 그립 로케이터(300)는 핸들부(316)의 근위 단부에 배치될 수 있다. 노치(334)의 베이스는 뾰족하거나, 평평하거나, 선형일 수 있다(예: 긴 정점(long apex)). 노치(334)는 직선(예: 방사형) 또는 경사진 측면을 가질 수 있다. 그립 로케이터(330)는 RA 피팅(430)을 핸들부(316)에 매우 정확하고 재현 가능한 방식으로 탈부착할 수 있도록 한다. 그립 로케이터를 사용하면 핸들부(316)의 그립퍼로 그립을 잡을 수 있어 위치 반복성이 높고 유격이나 백래시가 줄어든다
그립 로케이션(300)에 결합된 RA 피팅(430)은 그립 로케이션(300)과 고정된 관계에서 RA 피팅(430)을 부착한다.
그립퍼 죠는 그립퍼가 닫혀 있을 때 핸들부(316)의 그립 로케이터(예를 들어, 하나 이상의 노치)와 맞물리는 하나 이상의 돌출부를 구비할 수 있다. 노치의 측면이 경사진 경우, 그립퍼의 경사진 돌출부가 스티어링 가이드(300)를 닫을 때 정렬되도록 한다.
그립 로케이터(330)의 노치들(334)의 예는 도 15 내지 17, 20a 내지 20c, 21, 24에 도시되어 있다. 도 15에서, 평평한 베이스를 갖는 직선형 노치들(334)은 각각 종방향으로 및 상이한 반경 방향 위치에서 분리되어 제공되고, 도 16에서, 평평한 베이스를 갖는 직선형 노치들(334)은 각각 종방향 위치는 동일하지만 상이한 반경 방향 위치에서 제공된다. 에서는 각각 평평한 베이스를 갖는 직선면 노치들의 근위부 세트가 종 방향 위치는 동일하지만 반경 방향 위치를 갖는 것으로 제공되고, 원위부 세트는 근위부 세트와 상이한 종 방향 위치를 갖지만 동일한 상이한 반경 방향 위치를 갖는 것으로 제공되며, 도 17에서는 노치들이 도 16rhk 유사하게 배열되지만 경사진 측면(V형)과 선형 베이스를 갖는다. 도 20b 및 C, 21, 24에서, 선형 베이스를 갖는 경사진 측면(V자형) 노치(334)가 제공된다.
그립 로케이터(330)의 하나 이상의 코너(332)는 핸들부(316)의 근위단부의 축방향을 따라 배치될 수 있다. 코너(332)는 정사각형일 수 있다. 코너는 하나만 있을 수 있다. 노치(334)와 코너(332)가 결합된 그립 로케이터(330)는 한 쌍의 죠우(jaws)를 갖는 그립퍼일 때 RA 피팅(430)에 의해 안정적으로 그립할 수 있도록 한다. 적어도 하나의 노치와 코너는 서로 다른 상호 방향을 가질 수 있으며, 가급적 서로 수직한 방향이 바람직하다. 코너의 종방향의 스팬(폭) 내에 적어도 하나의 노치가 제공될 수 있다. 예를 들어, 코너는 핸들부(316)의 근위 단부에서 축 방향으로 연결되고 노치의 베이스는 축 방향에 수직으로 실행될 수 있으며, 이는 스티어링 가이드가 RA 피팅에 절대적으로 재현 가능한 고정(reproducible fixation)을 보장하고 RA 베이스 단부와 관련하여 스티어링 가이드 위치의 추가적인 불확실성을 제거한다.
도 20b, c, 21, 24에 도시된 바와 같이, 핸들부(316)의 근위단부에는 핸들부(316)의 근위단부의 축방향을 따라 하나의 코너(332)를 포함하는 그립 로케이터(330)가 배치되고, 상기 그립 로케이터(330)는 상기 핸들부(316)의 근위 단부의 축방향으로 배치된다, 그리고, 상기 코너의 종 방향 스팬(폭) 내에 선형 베이스를 갖는 경사진 측면(V자형) 노치(334)가 구비된다. 도 20a는 코너(332)를 묘사한 핸들부(316)의 단면도를 나타낸 것이다.
그립퍼 죠우는 그립 로케이터(330)의 횡단면과 유사한 프로파일을 형성하도록 닫힐 수 있으며, 특히 프로파일은 그립 로케이터(330)의 코너(332)를 보완할 수 있다. 죠우가 닫히면 죠우 프로파일에 안착된 코너(332)가 스티어링 가이드(300)가 RA에 정확하고 안정적으로 정렬되도록 한다.
핸들부(316)는 RA 피팅(430)에 대한 스티어링 가이드(300)의 위치 및 선택적으로 방향에 대한 정보를 제공하도록 구성된 도킹 비콘(340, docking beacon)을 구비할 수 있다. 도킹 비콘(340)은 핸들부(316), 특히 그립 로케이터(330)에 그립퍼(예: 죠우 세트, 척)로 구성된 RA 피팅(430)을 수동, 반자동 또는 자동으로 안내할 수 있다. RA 피팅(430)에 대한 스티어링 가이드(300)의 위치, 및 선택적으로 배향은 실시간으로 결정 및 추적할 수 있다.
도 29 내지 도 31에는 예시적인 도킹 비콘(340)이 도시되어 있다. 도킹 비콘(340)과 RA 피팅(430)의 상대적 위치에 따라 핸들부(316)에 접근함에 따라 RA 피팅(430)의 포즈를 실시간으로 조정할 수 있다, 이미 대상자 캐널에 삽입된 스티어링 가이드(300)의 포즈를 방해하지 않고 결합이 가능할 수 있다. 닫힌 피드백 루프는 RA 피팅(430)을 타겟 도킹 비콘(340)으로 안내하기 위해 사용될 수 있으며, 접근하는 RA 피팅(430)이 타겟 핸들부(316)에서 벗어나는 경우, 접근 방향에 대한 보정이 적용되어 접근이 타겟에 도달할 때까지 수행될 수 있다. 닫힌 피드백 루프는 접근 방향을 지속적으로 확인하고 수정한다. 도킹 비콘(340)은 핸들부(316)의 근위 팁에 구비될 수 있다. 도킹 비콘은 그립 로케이터(330)에 근접한 핸들부(316)에 배치될 수 있다. 도킹 비콘(340)은 패시브 또는 액티브, 또는 패시브와 액티브가 결합된 형태일 수 있다. 도킹 비콘(340)은 핸들부(316)로부터 탈부착이 가능한다. 도킹 비콘(340)은 핸들부(316)로부터 탈착이 불가능할 수 있다.
패시브 도킹 비콘은 비전 가이드 RA의 시스템(예: 하나 이상의 카메라, 레이저 스캐너)이 인식할 수 있는 사전 정의된 기하학적 모양의 바디로 구성된다. 비전 가이드 로봇 시스템은 업계에서 잘 알려져 있다. 바디의 모양과 방향을 통해 핸들부(316)의 포즈를 식별할 수 있다. 패시브 도킹 비콘의 바디는 핸들부(316)의 근위 단부, 바람직하게는 근위 단부에 위치할 수 있다. 그립 로케이터(330)의 근방에 위치할 수 있다. 광학 인식 시스템은 RA 피팅(430)에 부착되어 제공될 수 있다.
패시브 도킹 비콘의 바디는 예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이 복수의 구체(361i ~ iv)를 포함할 수 있다. 구체의 개수는 3개 이상이어야 한다. 구체의 위치와 간격은 미리 정의되어 있을 수 있다. 핸들부(316)의 배향은 구체의 3차원 이미지와 그 상호 거리로부터 결정될 수 있다. 핸들부로부터 RA 피팅(430)의 거리는 구체의 3차원 이미지와 어떤 방향에서도 동일하게 나타나는 지름을 통해 결정될 수 있다.
패시브 도킹 비콘의 바디는 예를 들어, 도 30에 도시된 바와 같이 2차원 형상(344)(예를 들어, 직사각형 형태)을 포함할 수 있다. 직사각형 형상은 미리 정의된 크기와 모양을 가질 수 있다. 핸들부(316)의 배향은, 배향에 따라 깎아지른 구조(sheered structure)를 나타내는 직사각형 형태의 3차원 이미지로부터 결정될 수 있다. 핸들부로부터 RA 피팅(430)까지의 거리는, 비접촉 거리 측정 장치(예: 레이저 또는 초음파 거리 측정기)를 통해 측정할 수 있으며, 광학 인식 시스템이 레이저 스캐너인 경우 레이저 거리 측정기와 통합될 수 있다.
액티브 도킹 비콘은 핸들부(316)의 위치 및/또는 방향을 파악할 수 있는 정보를 무선으로 송출한다. 액티브 도킹 비콘은 솔리드-스테이트 자이로스코프(3축)을 포함할 수 있다. 솔리드-스테이트 자이로스코프(3축), 무선 트랜스미션(예: 블루투스), 컨트롤러, 교체형 또는 충전식 전원으로 구성될 수 있다. RA 피팅(430)의 접근 각도는 액티브 도킹 비콘에 의해 전송되는 핸들부(316)의 포즈에 따라 조정될 수 있다. RA 피팅과 핸들부(316) 사이의 거리는 비접촉식 거리 측정 장치(예: 레이저 또는 초음파 거리 측정기)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 31에는 예시적인 액티브 도킹 비콘(342)이 도시되어 있다.
액티브 도킹 비콘의 또 다른 예로는 본원의 다른 곳에서 설명하는 위치 결정 무선 트랜스폰더 어레이가 있을 수 있다. 트랜스폰더의 위치는 일반적으로 밀리미터 미만의 정확도를 제공할 수 있는 공간 트랜스폰더 검출기를 통해 실시간으로 추적할 수 있다. 트랜스폰더는 유도 방식으로 전원을 공급받거나 내장 전원(예: 스티어링 가이드 손잡이에 있는 배터리)으로부터 전원을 공급받을 수 있다.
무중력 모드에서 RA를 사용하여 대상자에 이미 삽입된 포지셔닝 툴(200)에 RA를 수동으로 도킹할 수 있다. 핸들부(316)는 상술한 무중력 모드에서 RA 피팅에 연결되거나 연결될 수 있다. 무중력-온 모드(무중력)에서는 로봇 암의 관절이 서보에 의해 지지되어(예를 들어 서보에 의해) 지지되어 팔의 붕괴를 방지하고, 포지셔닝 툴(200)의 원위부가 이미 대상자에게 삽입된 상태에서 의료진이 수동으로 RA 피팅(430, 430a, 430b)의 자세를 핸들부(316') 부근으로 유도할 수 있다. RA 피팅(430, 430a, 430b)과 핸들부(316)의 연결이 완료되면, 무중력 모드가 비활성화(무중력-오프 모드)되고 본문의 다른 부분에서 설명한 대로 동작이 수행될 수 있다.
RA는 이미 대상자에 삽입된 포지셔닝 툴(200)에 수동으로 도킹하여 치료 자세로 설정된 RA를 사용할 수 있다. 도킹은 방사선 치료 테이블 상에서 RA 피팅(430)의 포즈를 치료 포즈 중 하나로 설정하고, RA 피팅(430)을 환자에게 삽입된 스티어링 가이드(300)의 핸들부(316)에 부착함으로써 실현될 수 있다. 스티어링 가이드(300)가 환자 내부로 도입되고, 환자는 레이저 조명과 영상을 통해 시뮬레이션 시와 동일한 위치에 배치된다. 스티어링 가이드(300)를 왼쪽 또는 오른쪽으로 약간 움직여 핸들부(316)를 RA 피팅(430, 430a, 430b)의 방해에서 벗어나게 한다. 그런 다음 로봇 암(400)의 포즈를 시뮬레이션 중에 도달한 포즈와 동일한 포즈(치료 포즈)를 취하도록 조정한다. 즉, RA 피팅(430, 430a, 430b)을 치료 포즈로 이동한다. 스티어링 가이드(300)가 로봇 암의 RA 피팅(430, 430a, 430b)(예: 이펙터 엔드(그립퍼))에 수동으로 연결되어 있는 동안 치료 자세가 유지된다. 따라서 스티어링 가이드는 시뮬레이션 중과 동일한 환자 내부 자세를 취하게 된다.
스티어링 가이드의 원위 단부(20)에 배치되는 이펙터 샤프트(310)는 대상자(50)의 캐널에 삽입되도록 구성된다, 및/또는 대상자(50)의 캐널에 삽입되도록 구성된 삽입부(204)에 부착되도록 구성된다.
삽입부(204)가 존재하는 경우, 이펙터 샤프트(310)는 삽입부(204) 또는 연장된 부재(310)에 탈착식 또는 영구적으로 부착될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)는 삽입부(204)의 세장형 부재 루멘(214)에 (반복적으로) 슬라이딩 및 탈착 가능한 삽입이 가능하도록 구성될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)는 삽입부(204)에 존재하는 가이딩 스트랜드(218)를 따라 세장형 부재 루멘(214)에 슬라이딩 및 탈착 가능하게 삽입되도록 구성될 수 있다.
스티어링 가이드(300)에 가이드 스트랜드 통로(312)가 없는 경우, 이펙터 샤프트(310)는 시술자가 세장형 부재 루멘(214)에 대한 시야를 확보할 수 있도록 검경(speculum)을 이용하여 체내 삽입부(204)의 세장형 부재 루멘(214)에 삽입될 수 있다. 스티어링 가이드(300)에 가이드 스트랜드 통로(312)가 없는 예는 예를 들어, 도 44a에 도시되어 있다. 도 44에 예시된 이미지 캡쳐 시스템(360).A는 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)에 물체 광을 수신하기 위한 영상 유입 포트(364)와 광원으로부터 물체를 비추기 위한 복수의 광 출구 포트(362)가 구비된 것을 도시한다. 이미지 캡쳐 시스템(360)이 캡처한 실시간 이미지는 술자가 이펙터 샤프트(310)를 세장형 부재 루멘(214)으로 안내하는 데 도움을 준다..
스티어링 가이드가 대상자(50)의 캐널에 삽입되도록 구성된 경우, 삽입부(204)를 부착할 필요가 없다. 이를 직접 삽입(direct insertion)이라고 한다. 삽입부(204)가 없는 경우, 이펙터 샤프트(310)는 자궁경부, 자궁, 항문 또는 질로 진입하도록 구성될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)는 캐널의 조직에 직접 접촉하거나, 얇은(예를 들어, 1mm 미만) 보호 덮개를 통해, 또는 아래에서 설명하는 팽창형 이펙터 샤프트(310) 풍선(315)을 통해 접촉할 수 있다. 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 캐널(예: 직장, 자궁경부)을 확장하고 이펙터 샤프트(310)의 중심을 잡는 역할을 한다.
이펙터 샤프트(310)는 길이 방향 축에 수직인 원형의 단면 부 프로파일을 가질 수 있다. 외부 프로파일은 축 방향에서 동일한 크기를 가질 수 있다. 외부 프로파일은 축 방향으로 테이퍼링될 수 있으며, 작은 프로파일은 원위 단부에 위치할 수 있다.
이펙터 샤프트(310)는 세장형 부재 루멘(214)의 내면에 상보적인 돌출부와 협력하는 하나 이상의 홈이 표면에 배치될 수 있다. 이러한 배열을 통해 이펙터 샤프트(310)가 세장형 부재 루멘(214) 내에 래치될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)는 삽입부(204)에서 딸깍 소리를 내며 제자리에 고정될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)의 제거는 래치의 힘을 극복하기 위해 당기는 방식으로 이루어진다.
이펙터 샤프트(310)는 경질인 것이 바람직하다. 이펙터 샤프트는, 유연하지 않은 것이 바람직하다. 이펙터 샤프트는, 실질적으로 경질의 막대(rod)로 형성될 수 있다. 예를 들어 자궁경부, 자궁, 항문, 질에 사용하기 위해 직선형일 수 있다. 이펙터 샤프트는, 직장 앰풀라(rectal ampulla)와 함께 사용하기 위해 곡선 형태일 수 있다.
이펙터 샤프트(310)는 가이드 스트랜드(218)를 따라 슬라이딩 가능한 이동을 위한 가이드 스트랜드 통로(312)를 구비할 수 있다. 가이드 스트랜드 통로(312)는 이펙터 샤프트(310) 내의 루멘일 수도 있고, 이펙터 샤프트(310) 표면의 종 방향 홈(예를 들어, 도 14 및 도 14의 A)일 수도 있다. 가이드 스트랜드 통로(312)는 이펙터 샤프트(310)의 종방향 길이를 따라 적어도 부분적으로 제공될 수 있다. 가이딩 스트랜드 통로의 입구(312, -a)는 이펙터 샤프트(310)의 원위 단부, 바람직하게는 원위 팁에 배치된다. 가이드 스트랜드 통로의 출구(312, -b1 내지 -b5)는 입구(312, -a)의 근위(즉, 근위측에)에 배치된다. 도 1은 가이드 스트랜드 통로(312) 입구(312, -a)와 가이드 스트랜드 통로가 루멘인 출구(312, -b)의 다양한 가능한 위치를 나타낸다. 가이드 스트랜드 통로(312)로의 출구(312,-b1)는 이펙터 샤프트(310)의 원위 단부에 배치될 수 있다. 가이드 스트랜드 통로(312)로의 출구(312,-b2)는 이펙터 샤프트(310)의 근위 단부에 배치될 수 있다. 가이드 스트랜드 통로(312)로 통하는 출구(312,-b3)는 트랜스미션(314)의 원위 단부에 배치될 수 있다. 가이드 스트랜드 통로(312)로 통하는 출구(312,-b4)는 트랜스미션(314)의 중간 부분에 배치될 수 있다. 가이드 스트랜드 통로(312)로 통하는 출구(312,-b5)는 트랜스미션(314)의 근위 단부에 배치될 수 있다.
도 11에서 가이드 스트랜드 통로(312)의 입구(312, -a)는 이펙터 샤프트(310)의 원위 단부에, 출구(312, -b3)는 트랜스미션(314)의 원위 단부에 구비되어 있다. 도 12에서 트랜스미션(314)의 근위단부가 핸들부(316)의 원위단부와 결합되는 출구(312, -b5)가 제공된다. 도 13에서 가이드 스트랜드 통로(312)의 입구(312, -a)는 이펙터 샤프트(310)의 원위 단부에, 출구(312, -b2)는 이펙터 샤프트(310)의 근위 단부를 향해 구비되어 있다. 입구(A)에서 출구(B)의 거리가 멀어질수록 가이딩 스트랜드(218)가 길어진다. 도 19, 도 22 및 도 23에서 가이드 스트랜드 통로(312)의 입구(312, -a)는 이펙터 샤프트(310)의 원위 단부에 있고, 출구(312, -b4)는 트랜스미션(314)의 중간 단면을 향하여 구비되어 있다.
이펙터 샤프트(310)는 의료용 비강자성 스테인리스 스틸, 탄탈륨, 티타늄, 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유, 섬유 유리, 섬유로 강화된 폴리아릴 아미드 수지(예: Ixef(솔베이)), 알루미늄(코팅) 등 적합한 생체 적합성 재료로 만들어질 수 있다.
일반적으로 치료는 먼저 CT 스캔, PET CT 스캔 또는 MRI로 시뮬레이션한다. 나중에 치료실에서 하나 이상의 엑스레이 촬영이 필요할 수 있다. 이펙터 샤프트(310)는 CT 또는 MRI 또는 X-레이와 같은 의료 영상과 호환되는 재료로 제작되는 것이 바람직하다. 해당 재료는 의료 영상에 표시될 수도 있고 표시되지 않을 수도 있다.
이펙터 샤프트(310)가 의료 영상에 보이는 경우, 이펙터 샤프트(310)의 자세는 이펙터 샤프트(310)의 의료 영상으로부터 직접 결정될 수 있다. 치료를 MRI로 시뮬레이션할 때, 이펙터 샤프트(310)는 PEEK 또는 폴리카보네이트, 섬유로 강화된 폴리아릴아미드 수지(예: 익세프(솔베이))와 같은 저밀도 재료 또는 생체 적합 금속(티타늄) 층으로 코팅된 알루미늄 또는 티타늄과 같은 MR 호환(비자기) 재료로 제조될 수 있다. CT 스캔 시뮬레이션의 경우, 코팅된 알루미늄 또는 티타늄, PEEK, 폴리카보네이트 또는 섬유로 강화된 폴리아릴아미드 수지(예: 황산 바륨과 혼합된 익세프(솔베이))도 스테인리스 스틸과 같은 고밀도 금속을 사용하는 것에 비해 인공물이 적게 발생하므로 이점이 있다. 시뮬레이션을 위해 코팅된 알루미늄, PEEK, 폴리카보네이트, 섬유로 강화된 폴리아릴아미드 수지(예: 익세프(솔베이)) 스티어링 가이드(300)(황산 바륨과 혼합)를 사용하고, 처리를 위해 스테인리스 스틸을 사용할 수 있다. 알루미늄 스티어링 가이드(300) 또는 섬유(예: 익세프(솔베이))로 강화된 PEEK, 폴리카보네이트 또는 폴리아릴아미드 수지(황산 바륨과 혼합 또는 미혼합)가 시뮬레이션 및 처리를 위해 사용할 수 있다. 방사선 치료 장치와 결합된 대부분의 최신 영상 장치는 이펙터 샤프트(310)와 같은 금속 구조물이나 방사선 투과성 폴리머의 좋은 가시성을 나타낸다. 이 경우 이펙터 샤프트는 그 자체로 가시화될 수 있으며 이미징 장치에서 이미징 마커를 볼 필요가 없을 수 있다.
이펙터 샤프트(310)가 보이지 않거나 삽입부의 위치 및/또는 방향을 결정하기에 충분히 보이지 않는 경우, 이펙터 샤프트(310)는 하나 이상의 이미징 마커들(350, a, b, c)과 함께 배치될 수 있다. 이는 선형 가속기의 이미징 도구를 사용하여 이미지를 촬영할 때 유용한다. 스티어링 가이드(300), 특히 이펙터 샤프트(310)는 의료 영상에 의해 식별될 수 있는 하나 이상의 이미징 마커를 구비할 수 있다. 이미징 마커는 예를 들어, 이펙터 샤프트(310)의 내부 표면, 외부 표면 또는 이펙터 샤프트(310) 내에 고정된 상태로 구비될 수 있다. 이미징 마커는 이펙터 샤프트(310)와 다른 재료, 예를 들어 백금, 백금 이리듐, 탄탈륨, 텅스텐 등과 같은 중금속으로 만들어질 수 있다. 도 24 내지 도 28은 이펙터 샤프트(310)에 배치된 하나 이상의 이미징 마커들(350, a, b, c)을 도시한다(도 24: 350, a, b; 도 25: 350, a, b; 도 26: 350, a,b,c).
예를 들어, 도 1, 24, 25, 26 내지 28에 도시된 바와 같이, 이펙터 샤프트(310) 상에 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)이 제공될 수 있다. 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315, inflatable effector shaft balloon)은 삽입부(204)가 없을 때 존재할 수 있다. 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 방사선 치료를 위해 자궁 경부 관 또는 직장 관을, 바람직하게는 공지된 또는 고정된 직경으로 확장하는 데 사용될 수 있다. 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 반복적으로 팽창 및 수축할 수 있다. 캐널(602)에 반복적으로 삽입 및 제거할 수 있는 수축 상태와 캐널(602)을 반복적으로 팽창시킬 수 있는 팽창 상태가 있다. 수축된 상태의 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 각 치료 세션에서 삽입 및 인출 시 대상자의 통증을 상당히 감소시킨다. 특히 암 환자의 경우 방사선 치료로 인해 캐널이 부드러워져 침입을 견디지 못할 수 있다. 각 치료 세션이 시작될 때마다 서서히 팽창하여 캐널을 천천히 확장하여 통증과 불편함을 줄일 수 있다. 치료가 끝나면 확장력이 해제되고 이펙터 샤프트(310)가 대상자로부터 철회될 수 있다.
팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 예를 들어 캐널 내에서 이펙터 샤프트(310)를 더 중앙에 위치시킬 수 있다. 팽창된 상태에서는 방사선 치료를 위해 자궁경부 캐널 또는 직장 캐널을 정해진 위치 및/또는 방향 및/또는 직경에 배치하는 데 도움이 된다. 이펙터 샤프트(310)의 직경은 원위 단부(20)에서 작고, 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)을 통해 이펙터 샤프트(310)로 캐널 내부로 진입할 수 있어 통증이 적어진다. 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)의 팽창으로 캐널 벽이 확장되어 벽이 제 위치에 배치된다. 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)의 벽은 임의의 적절한 팽창성 또는 비팽창성 재료로 만들어질 수 있다. 신축성 소재의 예로는 라텍스, 탄성 폴리머, 박막 폴리머(PET, 나일론, 폴리아미드, 폴리우레탄 등) 또는 기타 탄성 중합체 등이 있다. 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 팽창 크기(최대)가 제한되어 있어(반-순응성 풍선 또는 비-순응성 풍선), 최대 팽창 크기 이상의 팽창에 저항할 수 있다. 즉, 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 팽창 제한형일 수 있으며, 팽창 제한 크기에서 팽창이 재현 가능하게 멈추는 팽창 제한형일 수 있다. 제한된 팽창 크기 이상으로 유압을 가하여 팽창을 계속하면 더 이상 팽창하지 않는다. 예를 들어, 제한된 팽창 크기는 하나 이상의 추가 치료 세션에서 재현할 수 있다. 재현 가능한 제한된 팽창 크기는 제한된 크기에 도달하면 팽창이 중지되므로 타겟이 주어진 치료 자세에 대한 교정 위치에 있도록 보장한다. 부풀린 풍선 벽과 이펙터 샤프트 사이의 거리를 알고 있거나 재현할 수 있다. 특히 분할 치료 프로그램에서 반복 치료를 할 경우, 팽창 크기가 제한되어 있어 후속 치료 세션에서 배치 오류가 줄어든다. 풍선 벽을 PET, 비-순응성(non-compliant) 또는 반-순응성(semi-compliant) 폴리아미드와 같은 비팽창성 소재로 형성하여 최대 팽창 크기를 제한할 수 있다. 또는 팽창성 소재의 풍선 위에 비팽창성 소재의 외피를 씌우는 방식으로도 가능한다. 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 최대 팽창 직경이 2.0~6cm일 수 있다. 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)의 치수 및 의료용 애플리케이션의 예는 표 1 및 1a에 참조되어 있다.
팽창 이펙터 샤프트 풍선(315)과 유체 연결부는 스티어링 가이드(300)의 근위(40) 방향으로 연장되는 팽창 루멘(324)일 수 있다(예를 들어, 도 27, 28). 이 팽창 루멘(324)은 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션 부분(314)의 적어도 일부의 바디 내의 채널일 수 있으며, 풍선 루멘 내의 포트(324,-a)에서 종단을 형성할 수 있다(예를 들어, 도 27). 이 팽창 루멘(324)은 트랜스미션 부분(314)의 적어도 일부의 바디 내의 통로(335) 내에 배치된 튜브(333) 내에 있을 수 있으며(예를 들어, 도 28), 풍선 루멘 내의 포트(324,-a)에서 종단한다. 이 팽창 루멘(324)은 외부에 위치하여 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션 부분(314)의 적어도 일부와 평행하게 위치할 수 있다. 피팅(326)(예: 루어 피팅(Luer fitting))은 펌프에 연결하기 위해 팽창 루멘(324)의 근위 단부에 배치될 수 있다. 피팅(326)은 스티어링 가이드(300)에 통합될 수 있으며, 예를 들어, 트랜스미션(314)와 고정된 상태로 제공될 수 있다(예를 들어, 도 27). 피팅(326)은 튜브(333)의 근위 단부에 부착된 인라인 피팅일 수 있다(예: 도 28). 팽창성 이펙터 샤프트 풍선(315)은 시뮬레이션 후 및/또는 각 세션 또는 방사선 치료의 일부분 후에 팽창 유체(예를 들어, 식염수)의 방출에 의해 수축되어 스티어링 가이드(300)가 철회되도록 할 수 있다.
팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 식염수 또는 멸균수로 부풀릴 수 있다. 선택적으로 이펙터 샤프트 풍선을 CT 시뮬레이션 이미지 및/또는 방사선 치료 세션 또는 분할 전에 촬영한 이미지에서 볼 수 있도록 1-4%의 조영제를 포함할 수 있다. 또는, 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 하나 이상의 이미징 마커(예를 들어, 이미징 가시 와이어(종 방향, 나선형, 원형))를 제공할 수 있다.
이펙터 샤프트(310)는 자궁경부/자궁/항문/질 삽입의 경우 길이(E)가 1 - 15㎝, 바람직하게는 4~10㎝, 직장 삽입의 경우 5~15㎝ 또는 7~11㎝가 바람직하다(도 1 참조). 이펙터 샤프트의 최대 외경은 0.1~4cm일 수 있다.
이펙터 샤프트 풍선이 존재하는 경우, 이펙터 샤프트(310)의 최대 외경은 작은 캐널(예를 들어, 자궁 경부 캐널, 질 천장, 자궁 캐널)의 경우 0.1 내지 0.8 cm일 수 있고, 또는 더 큰 캐널(예: 질, 직장, 항문)의 경우 0.5 내지 4 cm일 수 있다.
이펙터 삽입부가 있는 경우, 이펙터 샤프트의 최대 외경은 작은 캐널(예: 자궁 경부 캐널, 질 천장, 자궁 캐널)의 경우 0.1~0.8cm, 큰 캐널(예: 질, 직장, 항문)의 경우 0.5~4cm가 될 수 있다.
이펙터 샤프트 풍선과 삽입부가 없는 경우, 이펙터 샤프트의 최대 외경은 작은 캐널(예: 자궁 경부 캐널, 질 천장, 자궁 캐널)의 경우 0.1~0.8cm, 큰 캐널(예: 질, 직장, 항문)의 경우 0.5~4cm일 수 있다.
이펙터 샤프트(310)의 외경은 근위부에서 원위부까지 균일할 수도 있고 다를 수도 있다. 예를 들어, 직경은 근위부로 갈수록 커지고 원위부로 갈수록 작아질 수 있다. 직경의 변화는 점진적일 수 있다. 직경의 변화는 이펙터 샤프트(310)의 길이에 걸쳐 점진적으로 이루어질 수 있다.
이펙터 샤프트는 전송과 관련하여 알파를 채택하고 각도를 조정할 수 있다(도 1 참조). 각도 알파는 트랜스미션과 이펙터 사이에 형성된 평면에서 측정된다. 핸들과 이펙터 샤프트가 트랜스미션의 같은 쪽(시스)에 있을 때 각도 알파는 180도 미만이고, 핸들과 이펙터 샤프트가 트랜스미션의 반대쪽(트랜스)에 있을 때 각도 알파는 180도보다 클 수 있다. 핸들과 이펙터 샤프트가 서로 동축 또는 선형을 이룰 때 각도 알파는 180도이다. 다양한 의료용 애플리케이션에서 선호하는 치수, 각도는 표 1 및 1a에 참조되어 있다.
이펙터 샤프트(310)와 핸들부(316)는 트랜스미션(314)에 의해 연결될 수 있다. 트랜스미션(314)는 일반적으로 단단한 막대이다. 상기 트랜스미션은 이펙터 샤프트(310) 및 핸들부(316) 모두와 고정된 연결 및 관계(즉, 방향 및/또는 위치)로 제공될 수 있다. 직선, 곡선 또는 하나 이상의 각진 굴곡을 포함할 수 있다. 실질적으로 단단한 막대로 형성될 수 있다. 막대는 속이 비어 있거나 단단할 수 있다.
트랜스미션(314)의 길이(T)는 자궁경부/자궁/질구 절제 삽입의 경우 1 - 30㎝, 바람직하게는 10 - 25㎝, 항문/질/직장 삽입의 경우 4 내지 25㎝가 바람직하다(도 1 참조). 트랜스미션(314)은 최대 외경이 0.3 내지 3㎝, 바람직하게는 0.3 내지 1.2㎝의 외경을 가질 수 있다. 트랜스미션과 이펙터 샤프트 사이에 형성된 핸들 부분과 평면은 서로에 대해 각도 감마를 채택할 수 있다. 다양한 의료용 애플리케이션에서 선호하는 치수, 각도는 표 1 및 1a에 참조되어 있다.
직경은 근위부에서 원위부까지 균일하거나 다를 수 있다. 예를 들어, 직경은 전송의 근위 부분으로 갈수록 커지고 원위 부분으로 갈수록 작아질 수 있다. 직경의 변화는 점진적일 수 있다. 원위부 직경이 작을수록 항문이나 질에 삽입할 때 외상이 적고, 근위부로 갈수록 직경이 커져 스티어링 가이드(300)의 강성이 향상된다.
핸들부(316)는 트랜스미션(314)와 연속적으로 배치될 수 있다. 트랜스미션(314)는 근위 길이의 일부, 예를 들어 트랜스미션(314)의 근위 길이 3~6㎝에 대해 핸들부(316)와 동일한 직경(예를 들어, 0.3~3㎝, 바람직하게는 0.5~2㎝)을 가질 수 있다. 핸들부(316)의 직경이 트랜스미션(314)의 근위부까지 이어지도록 함으로써 스티어링 가이드(300)의 강성을 높일 수 있다. 강화 스트럿(317)은 핸들부(316)와 트랜스미션(314) 사이의 코너에 배치될 수 있다(예를 들어, 도 19, 21, 22, 24).
트랜스미션(314)의 원위부(20)는 직경에 의한 외상성(질 또는 항문으로 진입 시 외상성)을 고려하여 직경이 더 작을 수 있다(0 - 0.8 cm).
가이드 스트랜드 통로(312)가 존재하는 경우, 이펙터 샤프트(310)로부터 트랜스미션(314)로 계속 이어질 수 있다. 가이드 스트랜드 통로(312, a-b)는 트랜스미션(314) 내의 루멘일 수도 있고, 트랜스미션(314) 표면의 종 방향 홈일 수도 있다. 가이드 스트랜드 통로(312)는 트랜스미션(314)의 종방향 길이를 따라 적어도 부분적으로 계속될 수 있다. 도 1에서 트랜스미션의 가능한 가이드 스트랜드 통로(312) 출구는 원위 단부(312,-b3), 중간 단부(312,-b4) 또는 근위 단부(312,-b5)에 있다. 도 11에서 가이드 스트랜드 통로(312)는 원위 단부(312,-b3)의 전송에서 빠져 나온다. 도 12에서 트랜스미션의 가이드 스트랜드 통로(312) 출구는 근위 단부(312,-b5)에 있다. 도 19, 22 및 23에서 가능한 가이드 스트랜드 통로(312) 출구는 트랜스미션 하부의 중간 섹션(312,-b4)에 있다.
팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 예를 들어 도 1, 13, 21, 22, 23, 35에 도시된 바와 같이 트랜스미션(314)의 원위(20) 단부를 향해 제공될 수 있다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 방사선 치료를 위해 질 또는 항문을, 바람직하게는 공지된 직경 또는 고정된 직경으로 확장하는 데 사용될 수 있다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 반복적으로 팽창과 수축을 반복할 수 있다. 캐널(602)에 반복적으로 삽입 및 제거할 수 있는 수축 상태와 캐널(602)을 반복적으로 팽창시킬 수 있는 팽창 상태가 있다. 수축된 상태의 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 매 치료시마다 삽입 및 인출 시 대상자의 통증을 현저히 감소시킨다. 특히 암 환자의 경우 방사선 치료로 인해 캐널이 부드러워져 침입을 견디지 못할 수 있다. 각 치료 세션이 시작될 때마다 서서히 팽창하여 캐널을 천천히 확장하여 통증과 불편함을 줄일 수 있다. 치료가 끝나면 확장력이 풀리고 대상에서 트랜스미션이 제거될 수 있다.
팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 예를 들어 항문 또는 질 통로(606) 내에서 트랜스미션(314)를 더욱 중앙에 위치시킬 수 있다. 팽창된 상태에서는 방사선 치료를 위해 항문 또는 질 통로(606)를 정해진 위치 및/또는 방향 및/또는 직경에 배치하는 데 도움이 된다. 트랜스미션(314)의 직경은 원위 단부(20)에서 작고, 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 좁은 트랜스미션(314)로 항문 또는 질 통로(606)에 진입할 수 있어 통증이 적을 수 있다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)을 팽창시키면 항문 또는 질 벽이 확장되어 벽이 위치하게 된다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)의 벽은 임의의 적절한 팽창성 또는 비팽창성 재료로 이루어질 수 있다. 신축성 소재의 예로는 라텍스, 탄성 폴리머, 박막 폴리머(폴리우레탄 또는 기타) 또는 기타 탄성 중합체 등을 포함할 수 있다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 최대 팽창 크기가 제한될 수 있으며, 이에 따라 최대 팽창 크기 이상의 팽창이 저항될 수 있다(반-순응형 또는 비-순응형 풍선). 즉, 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 팽창이 제한된 팽창 크기에서 재현 가능하게 멈추는 팽창 제한형일 수 있다. 제한된 팽창 크기 이상으로 유압을 가하여 팽창을 계속하면 더 이상 팽창하지 않는다. 예를 들어, 제한된 팽창 크기는 하나 이상의 추가 치료 세션에서 재현할 수 있다. 재현 가능한 제한된 팽창 크기는 제한된 크기에 도달하면 팽창이 중지되므로 타겟이 주어진 치료 자세에 대한 교정 위치에 있도록 보장한다. 부풀린 풍선 벽과 이펙터 샤프트 사이의 거리를 알고 있거나 재현할 수 있다. 특히 분할 치료 프로그램에서 반복 치료를 할 경우, 팽창 크기가 제한되어 있어 후속 치료 세션에서 배치 오류가 줄어든다. 풍선 벽을 PET, 비규격 또는 반규격 폴리아미드와 같은 비팽창성 소재로 형성하여 최대 팽창 크기를 제한할 수 있다. 또는 팽창성 소재의 풍선 위에 비팽창성 소재의 외피를 씌우는 방식으로도 가능한다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 최대 팽창 직경이 2.0~5cm일 수 있다. 트랜스미션 풍선(322) 치수 및 의료용 애플리케이션의 예는 표 1 및 1a에 참조되어 있다.
팽창형 트랜스미션 풍선(322)과 유동적으로 연결되는 팽창 루멘(328)은 스티어링 가이드(300)의 근위(40) 방향으로 연장되는 팽창 루멘(328)일 수 있고, 이 팽창 루멘(328)은 트랜스미션 부분(314)의 적어도 일부의 몸체 내에 형성되는 채널일 수 있다(예를 들어, 도 22); 이는 풍선 루멘 내의 포트(328,-a)에서 종단된다. 이 팽창 루멘(328)은 트랜스미션 부분(314)의 적어도 일부의 바디 내의 통로(331) 내에 배치된 튜브(327) 내에 있을 수 있으며(예를 들어, 도 23), 풍선 루멘 내의 포트(328,-a)에서 종단한다. 이 팽창 루멘(328)은 외부에 위치하여 트랜스미션 부분(314)의 적어도 일부와 평행하게 놓일 수 있다. 피팅(329)(예: 루어 피팅)은 펌프에 연결하기 위해 팽창 루멘(328)의 근위 단부에 배치될 수 있다. 피팅(329)은 스티어링 가이드(300)에 통합될 수 있으며, 예를 들어 트랜스미션(314)와 고정된 상태로 제공될 수 있다(예를 들어, 도 22). 피팅(329)은 튜브(327)의 근위 단부에 부착된 인라인 피팅일 수 있다(예: 도 23). 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 시뮬레이션 후 및/또는 방사선 치료의 각 세션 또는 일부 세션 후에 팽창액(예를 들어, 식염수 또는 멸균수)의 방출에 의해 수축되어 스티어링 가이드(300)가 인출될 수 있다.
트랜스미션 풍선(322)은 식염수 또는 멸균수로 부풀릴 수 있다. 선택적으로 0.5-4%의 조영제를 포함할 수 있으며, 이 조영제는 CT 시뮬레이션 이미지 및/또는 방사선 치료 세션 또는 분할 전에 촬영한 이미지에서 트랜스미션 풍선을 볼 수 있게 해준다. 또는, 트랜스미션 풍선(322)에는 하나 이상의 이미징 마커(예를 들어, 이미지 가시화 와이어(imaging visible wires)(종방향, 나선형, 원형))가 구비될 수 있다. 하나 이상의 무선 위치 결정 트랜스폰더가 팽창형 트랜스미션 풍선(322)에 위치할 수 있다.
팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 트랜스미션(314)의 원위(20) 단부를 향해 구비될 수 있으며, 여기서, 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 트랜스미션(314)의 원위(20) 단부를 향해 구비될 수 있다:
- 선택적으로, 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 최대 팽창 직경이 고정된, 즉 최대 팽창 크기가 한정되고, 및/또는
- 선택적으로, 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 의료 영상에 의해 가시화되는 하나 이상의 영상 마커를 구비하고, 및/또는
- 선택적으로, 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 공간 트랜스폰더 검출기에 의해 상기 트랜스미션(314) 및/또는 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 방향을 결정하기 위한 하나 이상의 무선 트랜스폰더를 구비할 수 있다.
트랜스미션(314)은 의료용 비강자성 스테인리스 스틸, 탄탈륨, 티타늄, 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유, 섬유 유리, 섬유로 강화된 폴리아릴아미드 수지(예: Ixef(솔베이)), 폴리페닐설폰(PPSU), 알루미늄(코팅), 알루미노실리케이트, 스티렌 아크릴로니트릴, 바이오세라믹 폴리머 소재 등의 생체 적합성 소재를 사용할 수 있다. 트랜스미션(314)은 핸들부(316)와 동일한 재질로 제작될 수 있다. 근위 단부의 트랜스미션(314)은 핸들부(316)의 원위 단부와 동일한 직경을 가질 수 있다.
트랜스미션(314)는 고분자 로드(polymeric rod) 또는 튜브와 같은 이미징 투과 소재(imaging-transparent material)로 형성될 수 있다. 제조의 용이성을 위해 핸들부(316)를 형성하는 데 동일한 재료를 사용할 수 있으며, 이는 질 부위(606)에서 트랜스미션(314)에 의해 발생하는 이미징 인공물(imaging artefacts)을 감소시킬 수 있는데, 이에 대해서는 아래에서 보다 상세히 설명한다. 적합한 폴리머의 예로는 폴리카보네이트, 폴리페닐설폰(PPSU), 섬유로 강화된 폴리아릴아미드 수지(예: Ixef(Solvay)) 등이 있다. 핸들부에 사용할 수 있는 다른 재료로는 유리 섬유, 탄소 섬유, 알루미노실리케이트, 스티렌 아크릴로니트릴과 같은 바이오세라믹, 바이오세라믹-고분자 재료, 생체 적합성 고분자 경질 재료 등이 있다. 도 11, 도 12 및 도 19는 고분자 핸들부(316) 및 트랜스미션(314)로 형성되고, 티타늄과 같은 강성 금속으로 형성될 수 있는 이펙터 샤프트(310)에 비해 더 큰 직경(예컨대, 0.8 내지 2.5cm)을 가질 수 있다.
트랜스미션(314)가 보이지 않거나 삽입부의 위치 및/또는 배향을 판단하기에 충분히 보이지 않는 경우, 트랜스미션(314)은 하나 이상의 이미징 마커들(350, c, d)을 구비할 수 있다. 이는 선형 가속기의 이미징 도구를 사용하여 이미지를 촬영할 때 유용한다. 스티어링 가이드(300), 특히 트랜스미션(314)는 의료 영상으로 식별할 수 있는 하나 이상의 이미징 마커를 구비할 수 있다. 이미징 마커는 예를 들어 트랜스미션(314)의 내부 표면, 트랜스미션(314)의 외부 표면 또는 트랜스미션(314) 내부에 고정되어 제공될 수 있다. 이미징 마커는 트랜스미션(314)와 다른 재료, 예를 들어 백금, 백금 이리듐, 탄탈륨, 텅스텐 등과 같은 중금속으로 만들어질 수 있다. 도 21, 도 24, 도 25, 도 26은 트랜스미션(314)에 배치된 하나 이상의 이미징 마커들(350, c, d)을 도시한다(도 24: 350, c; 도 25: 350, c; 도 26: 350, d).
트랜스미션(314)의 고분자 막대 또는 튜브는 티타늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 더 강한 재료로 만들어진 트랜스미션(314)에 비해 더 큰 직경(예를 들어, 1㎝)을 가질 수 있다. 고분자 트랜스미션(314)는 인공물을 감소시키고 환부 구조의 우수한 영상을 얻는 데 크게 기여할 수 있다. 일부 이미징 인공물은 트랜스미션(314)에 존재하는 이미징 마커, 자궁 경부 내 부분에 해당하는 티타늄으로 제작될 수 있는 이펙터 샤프트(310) 및 삽입부(204)에 배치된 임의의 이미징 마커로 만들어질 수 있는 이펙터 샤프트(310)로부터 발생할 수 있지만, 스티어링 가이드(300) 전체가 금속(티타늄, 비강자성강, 코팅 알루미늄 등)으로 제작되는 경우보다 덜 중요할 수 있다.
트랜스미션 부분(314) 재료는 고분자 또는 세라믹 재료로 만들어질 경우, 각 방사선 치료 세션 전에 수행되는 제어 이미지뿐만 아니라 시뮬레이션 이미지에서 전파-가시성(radio-visible)을 갖도록 황산 바륨과 같은 전파-가시성 재료와 혼합될 수 있다. 전파가 잘 보이도록 하기 위해 전송 부분의 표면을 금속(얇은 티타늄 또는 f리드 와이어) 또는 황산 바륨이 혼합된 재료로 만든 전파가 잘 보이는 세로형, 원형, 나선형 마커로 덮을 수도 있다. 고분자 재료로 제작된 경우, 트랜스미션 부분에는 구조물 내부에 전파가 가시화되는 마커가 포함될 수도 있다.
이펙터 샤프트(310)와 트랜스미션(314) 사이에는 자궁경부, 자궁, 질, 직장 등 캐널의 위치 및 접근 용이성에 따라 90도 내지 260도의 각도(알파)(예를 들어, 도 1)가 형성될 수 있다. 핸들부(316)와 트랜스미션(314) 사이에는 접근의 용이성에 따라 40도 내지 150도 정도의 각도(베타)(예를 들어, 도 1)가 형성될 수 있다. 핸들부(316)와 트랜스미션(314) 및 핸들부(316)에 의해 형성된 평면 사이에 각도(감마)(예를 들어, 도 1A)는 접근의 용이성에 따라 0 또는 -30 내지 +30으로 형성될 수 있다. 다양한 의료용 애플리케이션에서 선호하는 치수, 각도는 표 1 및 1a에 참조되어 있다.
캐널이 자궁 경부 캐널인 경우 스티어링 가이드는 일반적으로 도 1, 10~14a, 19, 21, 22, 35에 도시된 형상을 갖는다.
캐널이 항문 캐널 또는 질 캐널인 경우, 스티어링 가이드(300)는 일반적으로 도 24 및 도 25에 도시된 바와 같은 형상을 갖는다.
캐널이 직장 캐널인 경우, 스티어링 가이드(300)는 일반적으로 도 26 내지 도 28에 도시된 바와 같은 형상을 갖는다.
(표 1)
표 1: 스티어링 가이드의 세장형 부재 및 부품의 예시적인 치수. 일부 프레젠테이션 주제에 따라 치수가 범위를 초과할 수 있으며, 이를 제한하려는 의도는 없다.
(표 1a)
표 1a: 이펙터 샤프트, 세장형 부재, 트랜스미션 풍선의 예시적인 직경 및 길이. 일부 프레젠테이션 주제에 따라 치수가 범위를 초과할 수 있으며, 이를 제한하려는 의도는 없다.
삽입부(204)가 있거나 없는 이펙터 샤프트(310)는 이펙터 샤프트(310)의 움직임에 반응하여 움직이고, 이는 다시 트랜스미션(314)의 움직임과 최종적으로 핸들(316)의 움직임에 반응하여 움직이게 된다. 이펙터 샤프트(310)를 위치시킴으로써 캐널의 위치, 캐널 주변 조직의 위치를 조정하고 고정된 위치로 유지할 수 있다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)을 팽창시킴으로써 캐널 주변의 조직을 고정된 위치로 조절하고 유지할 수 있다.
스티어링 가이드(300), 특히 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션(314) 및/또는 핸들부(316) 및/또는 트랜스미션 풍선이 존재하는 경우, 하나 이상의(예를 들어, 2개, 3개 또는 그 이상의) 위치 결정 무선 트랜스폰더들(352, a, b, c, d;)이 구비될 수 있으며, 위치 결정 무선 트랜스폰더들은 공간 트랜스폰더 검출기를 이용하여 이들의 위치를 결정하고 추적할 수 있다.
본원에서는 위치 결정 "무선 트랜스폰더"와 "트랜스폰더"라는 용어를 같은 의미로 사용한다. 트랜스폰더는 비콘 트랜스폰더(beacon transponder)라고도 칭해진다. 도 21에서, 3개의 트랜스폰더들(352, a, b, c)은 트랜스미션(314)의 외부 표면 또는 내부에 서로 다른 위치로 고정되어 제공된다. 도 24 및 도 25에서는 이펙터 샤프트(310)의 외면에 서로 다른 위치에서 고정된 2개의 트랜스폰더(352, a, b)가 제공되고, 트랜스미션(314)에 1개의 트랜스폰더(352, c)가 제공된다. 도 26에서는 이펙터 샤프트(310)의 외면에 서로 다른 위치에서 고정된 3개의 트랜스폰더(352, a,b,c)가 제공되고, 트랜스미션(314)에는 1개의 트랜스폰더(352,d)가 제공된다. 동일한 트랜스폰더들(352 a-d)는 의료 이미지에서 볼 수 있기 때문에 이미징 마커(350 a-d)로도 작동한다.
트랜스폰더는 공간 트랜스폰더 검출기가 감지할 수 있는 특정 무선 주파수에서 전자기 펄스를 방출하는 장치로, 일반적으로 공간적으로 분리된 여러 개의 수신기(코일)로 구성된다. 위치 트랜스폰더 판독기(아래 뒷부분 참조)에서 공간적으로 분리된 여러 수신기가 감지한 펄스의 타이밍을 통해 트랜스폰더의 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 트랜스폰더는 비콘 트랜스폰더라고도 한다. 트랜스폰더는 유도 방식으로 전원을 수신할 수 있다. 트랜스폰더는 내장 전원(예: 스티어링 가이드 손잡이에 있는 배터리)으로 전원을 공급받을 수 있다. 트랜스폰더가 두 개 이상인 경우 각 트랜스폰더는 서로 다른 무선 주파수에서 신호를 방출할 수 있다. 스티어링 가이드(300) 상에 개별적으로 식별 가능한 트랜스폰더가 적어도 3개 이상 상이한 위치에 배치되는 경우, 이펙터 샤프트(310)의 배향도 결정될 수 있다. 이러한 시스템의 예는 예를 들어 US 9,248,003 B2 및 US 9,072,895에 설명되어 있다. 트랜스폰더를 사용하면 의료 영상을 이용한 방사선 치료 전에 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션(314)를 여러 번 정렬할 필요가 줄어들어 영상 방사선에 대한 노출이 줄어든다.
트랜스폰더를 사용하면 시뮬레이션 중에 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션(314)의 위치를 실시간으로 캡처할 수 있다. 또한 트랜스폰더는 치료 중에 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션(314)의 위치 및/또는 방향을 실시간으로 자동 안내(예: 로봇 암)하여 시뮬레이션 중에 결정된 기준 자세와 정렬할 수 있도록 해준다.
또한, 트랜스폰더를 통해 공간 트랜스폰더 검출기가 포착한 위치 및 방향 정보에 따라 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 방향을 실시간으로 수동으로 안내, 변경 및 고정할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의(예를 들어, 2, 3 또는 그 이상의) 위치 결정 무선 트랜스폰더로부터 결정된 스티어링 가이드(300) 및 이에 따른 이펙터 샤프트(310)의 포즈가 연속 입력되는 폐쇄 피드백 루프는 작업자에게 스티어링 가이드(300) 및 이에 따른 이펙터 샤프트(310)의 포즈를 수동으로 가져오도록 안내할 수 있다, 2, 3개 이상의 위치 결정 무선 트랜스폰더)로부터 결정된 스티어링 가이드(300) 및 이에 따른 이펙터 샤프트(310)의 포즈를 수동으로 시뮬레이션 중에 결정된 포즈와 일치시키도록 운전자에게 안내를 제공할 수 있다. 이 경우, 스티어링 가이드(300)는 핸들부(316)에 의해 수동으로 제어 가능한 위치 결정 장치(예를 들어, 잠금식 수동 관절을 갖는 수동 조절식 위치 결정 장치 또는 수동 무중력 모드에서 작동하는 로봇 암인 위치 결정 장치)에 부착될 수 있다. 동일한 트랜스폰더와 수동 제어를 통해 시뮬레이션 중에 스티어링 가이드(300) 및 이에 따른 이펙터 샤프트(310)의 포즈를 캡처하고 저장할 수도 있다.
일 측면에 따르면,
- 이펙터 샤프트(310)의 적어도 일부 또는 지니고 있는 하나 이상의 이미징 마커는 의료 영상, 특히 X-선 의료 영상 및/또는 MR 의료 영상에 의해 가시화되고,
및/또는
- 지니고 있는 하나 이상의 이미징 마커 또는 상기 트랜스미션(314)의 원위부의 적어도 일부가 의료 영상, 특히 X-선 의료 영상 및/또는 MR 의료 영상에 의해 가시화되고,
및/또는
- 트랜스미션(314) 및/또는 이펙터 샤프트(310)는 지니고 있는 하나 이상의 무선 트랜스폰더와 함께 배치되어 공간 트랜스폰더 검출기에 의해 상기 트랜스미션(314) 및/또는 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 방향을 결정할 수 있다.
스티어링 가이드(300)는 이미지 캡쳐 시스템(360)과 함께 제공될 수 있다. 이미지 캡쳐 시스템(360)은 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)으로부터 이미지를 캡쳐하여, 이펙터 샤프트(310) 가 캡처된 이미지의 안내에 따라 체내 조직 또는 삽입부(204) 세장형 부재 루멘(214)에 삽입될 수 있도록 한다. 예를 들어, 이미지를 통해 삽입부(204)에 수동으로 삽입할 수 있도록 안내할 수 있다. 이미지 캡쳐 시스템(360)과 함께 제공되는 스티어링 가이드(300)의 예시가 도 44a에 도시되어 있다.
이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)은 물체로부터 반사된 빛이 유입되는 영상 유입 포트(364)를 구비할 수 있다. 이미지 유입 포트(364)의 예는 도 44b에 도시되어 있다. 이미지 유입 포트(364)는 투명 창으로 덮히거나 실링될 수 있다. 투명 창은 렌즈일 수 있다. 캡처된 이미지가 투사되고 전자 신호로 변환되는 이미지 센서(예: CCD, CMOS)가 제공된다. 이미지 센서는 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361), 이펙터 샤프트(310)의 바디, 트랜스미션(314)의 바디, 또는 보조 유닛(368)에 구비될 수 있다. 이미지 센서가 이미지 유입 포트(364)에서 멀리 떨어져 있는 경우 광섬유 번들을 사용하여 빛을 전송할 수 있다. 이미지 센서가 보조 유닛 내에 있는 경우, 스티어링 가이드(300)에 배치된 커넥터(366)는 스티어링 가이드에서 보조 유닛(368)으로 이미지 광을 전송하기 위한 광섬유 번들을 포함하는 케이블(367)에 탈착 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 보조 장치(368) 유닛의 예는 도 44c에 도시되어 있으며, 커넥터(366)를 통해 스티어링 가이드(300)에 연결되는 케이블(367)이 도시되어 있다.
이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)은 광원에 의해 방출된 빛이 빠져나가는 하나 이상의 광 배출구 포트(362)를 구비할 수 있다. 조명 출구 포트(362)의 예는 도 44b에 나와 있다. 출구 포트(362)에서 나오는 빛은 물체를 비추는 데 사용된다. 조명 출구 포트(362)는 투명 창으로 덮히거나 실링될 수 있다. 투명 창은 렌즈일 수 있다. 광원은 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361), 이펙터 샤프트(310)의 바디, 트랜스미션(314)의 바디, 또는 보조 유닛(368)에 구비될 수 있다. 광원이 광원 출구 포트(362)에서 멀리 떨어져 있는 경우 광섬유 케이블을 사용하여 광을 전송할 수 있다. 광원이 보조 유닛에 있는 경우, 스티어링 가이드(300)에 배치된 커넥터(366)는 보조 유닛(368)으로부터 스티어링 가이드에 조명 광을 전송하기 위한 광섬유 케이블을 포함하는 케이블(367)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 보조 장치(368) 유닛의 예는 도 44c에 도시되어 있으며, 커넥터(366)를 통해 스티어링 가이드(300)에 연결되는 케이블(367)이 도시되어 있다.
프로세서, 메모리, I/O 포트, 전원 공급 장치, 무선 인터페이스, 제어 장치 중 하나 이상과 같은 이미지 캡쳐 시스템(360)의 전자 부품은 스티어링 가이드 내에 부분적으로 또는 전체적으로 배치될 수 있다. 스티어링 가이드(300)에 없는 구성품은 보조 장치(368)에 배치할 수 있다. 신호 및/또는 전력은 케이블(367)을 통해 스티어링 가이드에서 보조 장치(368)로 전달될 수 있다. 이미지 센서로 캡처한 이미지는 화면, 가상 현실 뷰어 또는 전기 신호로 이미지를 표시할 수 있는 모든 장치와 같은 디스플레이에 표시될 수 있다. 캡처한 이미지는 저장될 수도 있고 저장되지 않을 수도 있다. 조명을 포함하여 외경이 1mm인 마이크로 카메라는 시중에서 판매되고 있다(예: Scoutcam).
스티어링 가이드(300), 특히 핸들부(316) 및/또는 트랜스미션(314)에는 하나 이상의(예를 들어, 2개, 3개 이상) 무선 주파수 식별(RFID) 태그가 구비될 수 있다. RFID 태그를 통해 스티어링 가이드(300)를 식별할 수 있다. 시스템은 RFID 태그 판독기와 프로세서를 포함하는 RFID 태그 판독 장치 또는 RFID 태그가 시스템에 저장된 예상 RFID 태그와 일치하지 않을 때 로봇 암의 작동을 방지하도록 구성된 프로세서에 대한 인터페이스를 제공할 수 있다. 방사선 종양학과에서는 서로 다른 대상자에게 사용하기 위해 서로 다른 크기의 복수의 스티어링 가이드(예를 들어, 도 1 및 도 1a 참조)를 가질 수 있으므로, RFID 태그의 제공은 대상자에게 잘못된 스티어링 가이드(300)가 제공되는 것을 방지할 수 있다. RFID 태그는 스티어링 가이드(300)의 바디 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 강화 스트럿(317)에 제공되는 슬롯 내에 제공될 수 있다(예를 들어, 도 19, 21 내지 25 참조). 예를 들어, 손잡이(316)의 측면에 제공되는 슬롯 내에 배치할 수 있다. RFID 태그는 다시 쓰기가 가능하거나 다시 쓰기가 불가능할 수 있다. 재기록이 불가능한 RFID 칩을 사용하면 스티어링 가이드를 한 명의 환자에게만 할당하여 워크플로 오류를 줄일 수 있다. 예를 들어, RA 프로그램은 스티어링 가이드 RFID 칩을 다시 작성하여 다른 환자에게 사용하는 것을 허용하지 않는다.
포지셔닝 툴(200)은 근위부(40) 및 원위부(20)를 갖는 삽입부(204)(예를 들어, 도 3, 4a, 4b, 4C, 8, 10, 32 내지 35, 38)를 더 포함할 수 있다. 삽입부(204)는 신체 조직과 연결된 캐널의 입구를 통해 삽입되도록 구성된 세장형 부재(210)를 포함한다. 세장형 부재(210)는 포지셔닝 툴(200)의 움직임에 따라 캐널의 움직임이 발생하도록 캐널의 벽면과 맞물리도록 치수가 결정될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)는 스티어링 가이드의 움직임이 세장형 부재(210)로 전달되도록 세장형 부재(210)와 함께 작동하도록 구성될 수 있다.
삽입부(204)는 스티어링 가이드에 비분리적으로(예를 들어, 영구적으로) 부착될 수 있다(예를 들어, 도 4a). 삽입부(204) 세장형 부재 루멘(214)은 스티어링 가이드(300) 이펙터 샤프트(310)에 반복적으로 탈부착이 가능하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 도 4b, 4c). 이펙터 샤프트(310)는 세장형 부재(210)가 유연할 때 세장형 부재(210)의 적어도 상당 부분을 강성화하도록 추가로 구성될 수 있다. 삽입부(204)는 이펙터 샤프트(310)를 캐널 입구 외부로부터 루멘(214) 내부로 안내하기 위한 가이딩 스트랜드(218)를 더 포함할 수 있다. 가이딩 스트랜드(218)의 원위 단부(20)는 루멘(214)과 고정된 관계로 부착된다.
포지셔닝 툴에 의한 캐널의 움직임에 따라 삽입부(204)는 치료를 위한 이온화 방사선 빔 또는 위치 기준과 관련하여 대상자의 신체 조직을 이동시킨다. 신체 조직은 캐널 안에 있거나 캐널이 움직일 때 움직이는 구조물일 수 있다(예: 직장 캐널과 함께 움직이는 전립선). 신체 조직은 빔 내부의 삽입부(204)에 의해 빔 내부에 위치하거나(예를 들어, 치료를 위해), 빔 외부에 위치할 수 있다(예를 들어, 손상을 줄이기 위해). 포지셔닝 툴 및 이에 따른 삽입부(204)의 위치 및/또는 배향은 조절 및 고정 가능한다.
세장형 부재(210)는 근위부(40)와 원위부(20)를 갖는다. 세장형 부재(210)는 경질(비굴곡성)일 수 있다. 세장형 부재(210)는 유연하여 세장형 부재(210)에 대한 신체의 내성을 향상시킬 수 있으며, 분할 치료 과정에서 최대 2~3개월까지 캐널 내에 유지될 수 있다.
세장형 부재(210)는 캐널, 특히 자궁 경부 캐널 및/또는 자궁 및/또는 질 천장 절제술에 삽입될 수 있도록 치수가 결정된다. 세장형 부재(210)는 길이가 1 내지 10㎝일 수 있다. 세장형 부재(210)가 자궁 경관 및/또는 자궁 내에 위치하도록 구성되는 경우, 세장형 부재(210)는 길이가 1-8 cm, 최대 외경이 3-8 mm일 수 있다. 세장형 부재(210)가 질 천장 절제술에 위치하도록 구성되는 경우, 세장형 부재(210)는 길이가 1-5㎝, 최대 외경이 3-8㎜일 수 있다. 세장형 부재(210)의 직경은 근위부에서 원위부까지 균일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 예를 들어, 직경은 근위부로 갈수록 커지고 원위부로 갈수록 작아질 수 있다. 직경의 변화는 점진적일 수 있다. 직경의 변화는 세장형 부재(210)의 길이에 걸쳐 점진적으로 이루어질 수 있다. 원위부 직경이 작을수록 질 내 삽입 시 외상이 적고, 근위부로 갈수록 직경이 커져 세장형 부재(210)의 강성이 향상된다. 다양한 의료 애플리케이션에서 선호하는 치수는 표 1 및 1a에 참조되어 있다.
세장형 부재(210)는 세장형 부재 루멘(214)과 함께 배치될 수 있다. 세장형 부재 루멘(214)은 근위 단부(40)에서 개방되어 있어 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)를 치료 전에 슬라이딩 삽입할 수 있다. 세장형 부재 루멘(214)은 원위 단부(20)에서 또는 원위 단부(20)를 향해 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 개방된 경우, 배수 채널(270) 또는 배출 포트(272) 또는 분리 가능한 가이딩 스트랜드(218)를 위한 스레드 통로(272,-c)를 제공할 수 있다. 세장형 부재(210)가 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)에 영구적으로 부착되는 경우, 세장형 부재 루멘(214)이 없거나 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)에 의해 점유될 수 있다.
삽입부(204) 또는 세장형 부재(210)에 부착된 스티어링 가이드(300)는 견고하게 부착된다. 견고한 부착은, 스티어링 가이드(300)의 삽입부(204)와 핸들부(316) 사이의 유격이나 백래시를 최소화한다.
세장형 부재(210)의 원위부 끝단은 무-외상성일 수 있다(예: 모서리가 둥글고, 돔 모양이며, 절개를 만들지 않음). 세장형 부재(210)는 종 방향 축에 수직인 원형의 형상을 가질 수 있다. 세장형 부재(210)는 기본적으로 원통형으로 구성될 수 있다. 세장형 부재(210)는 하나 이상의 핀과 함께 배치될 수 있다. 핀은 세장형 부재(210)의 표면에서 바깥쪽으로 뻗어 있는 돌출부이다. 핀은 종 방향으로도 확장된다. 세장형 부재(210)를 캐널의 내벽(예: 경부)에 보다 잘 부착시켜 스티어링 가이드로 조작하는 동안 회전하는 것을 방지하는 기능을 한다. 바람직하게는, 하나 이상의 핀은 세장형 부재(210)의 근위부(40) 절반, 예를 들어 근위부(40) 단부의 2~4㎝ 내에 제공된다.
세장형 부재(210)는 강성 튜브일 수 있다. 세장형 부재(210)는 연성 튜브일 수 있다. 유연한 튜브의 장점은 치료 기간(예: 몇 주) 동안 착용하는 동안 대상자가 더 편안하게 사용할 수 있다는 것이다. 세장형 부재(210)의 벽은 고분자와 같은 임의의 생체 적합성 재료로 이루어질 수 있다. 적합한 물질의 예로는 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄 또는 실리콘이 있다. 강성 세장형 부재(210)를 형성하는 데 사용되는 물질의 예로는 폴리카보네이트, PEEK, 탄소섬유, 섬유로 강화된 폴리아크릴아미드 수지(예: 익세프(솔베이))가 있다. 유연한 세장형 부재(210)를 형성하는 데 사용되는 물질의 예로는 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄 또는 실리콘 등이 있다.
일반적으로 치료는 먼저 CT 스캔, PET CT 스캔 또는 MRI로 시뮬레이션한다. 나중에 치료실에서 하나 이상의 엑스레이 촬영이 필요할 수 있다. 세장형 부재(210)는 CT 또는 MRI와 같은 의료 영상과 호환되는 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 이 재료는 의료 이미지에 표시될 수도 있고 표시되지 않을 수도 있다. CT 또는 CT/PET 스캔에서 보이는 재료의 예로는 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄 또는 실리콘이 있다. 가시성을 위해 낮은 비율의 황산 바륨과 혼합할 수 있다. MRI 스캔에서 보이는 물질의 예로는 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄 또는 실리콘이 있다. 세장형 부재(210)의 자세(위치 및/또는 방향)는 MRI 또는 황산 바륨으로 불투명화(CT 또는 PET-CT)된 세장형 부재(210)의 의료 영상으로부터 직접 결정될 수 있다. CT/PET 스캔에서 보이지 않는 물질의 예로는 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유 등이 있으며, 이러한 물질은 MRI에서는 보이지만 CT에서 황산 바륨과 혼합되지 않은 경우에는 보이지 않는다. 세장형 부재(210)는 삽입부의 위치 및/또는 방향을 판단하기에 충분하지 않거나 보이지 않는 경우, 하나 이상의 이미징 마커를 배치할 수 있다. 이는 선형 가속기의 이미징 도구를 사용하여 이미지를 촬영할 때 유용한다.
삽입부(204), 특히 세장형 부재(210)에는 의료 영상으로 식별할 수 있는 하나 이상의 이미징 마커(206)가 구비될 수 있다. 도 3에서는 한 쌍의 이미징 마커(206)가 세장형 부재(210)의 외부 표면에 고정되어 제공된다. 이미징 마커(206)는 의료 영상으로 식별할 수 있다. 이미징 마커(206)는 예를 들어, 세장형 부재(210)의 내부 표면, 외부 표면 또는 세장형 부재(210)의 연장된 부재의 바디 내부에 고정된 상태로 제공될 수 있다. 이미징 마커(206)는 돌출부 또는 홈이 될 수 있다. 세장형 부재(210)와 동일한 재질로 제작될 수 있으며, 크기 차이로 인해 의료 영상에서 보일 수 있다. 이미징 마커(206)는 세장형 부재(210)와 다른 재료, 예를 들어 백금, 백금 이리듐, 탄탈륨, 텅스텐 등과 같은 중금속으로 이루어질 수 있다.
삽입부(204), 특히 세장형 부재(210)는 하나 이상의(예를 들어, 2, 3 또는 그 이상의) 위치 결정 무선 트랜스폰더들(260)을 구비할 수 있다, 2, 3개 이상)의 위치 결정 무선 트랜스폰더들(260)이 구비될 수 있으며, 이들 위치 결정 무선 트랜스폰더들은 공간 트랜스폰더 검출기를 이용하여 선택적으로 위치가 결정되고 추적될 수 있다.
본 문서에서는 위치 결정 무선 트랜스폰더와 트랜스폰더라는 용어를 같은 의미로 사용한다. 트랜스폰더는 비콘 트랜스폰더라고도 한다. 도 3에서는 세 개의 트랜스폰더들(260, a, b, c))이 서로 다른 위치에서 세장형 부재(210)의 외면에 고정되도록 제공된다. 동일한 세 개의 트랜스폰더(260, a, b, c)는 의료 이미지에서 볼 수 있기 때문에 이미징 마커 역할도 한다.
트랜스폰더(206)는 공간 트랜스폰더 검출기에 의해 검출 가능한 특정 주파수의 전자기 펄스를 방출하는 장치로서, 일반적으로 공간적으로 분리된 다수의 수신기(코일)로 구성된다. 위치 트랜스폰더 판독기(아래 뒷부분 참조)에서 공간적으로 분리된 여러 수신기가 감지한 펄스의 타이밍을 통해 트랜스폰더의 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 트랜스폰더(206)는 유도적으로 전원을 공급받을 수 있다. 트랜스폰더가 두 개 이상 있는 경우 각 트랜스폰더는 다른 주파수로 신호를 방출할 수 있다. 삽입부(204) 상에 적어도 3개의 개별적으로 식별 가능한 트랜스폰더들(260, a, b, c)이 상이한 위치에 배치되는 경우, 삽입부(204)의 배향도 결정될 수 있다. 이러한 시스템의 예는 예를 들어 US 9,248,003 B2 및 US 9,072,895에 설명되어 있다. 트랜스폰더를 사용하면 의료 영상을 이용한 방사선 치료 전에 삽입부(204)를 정렬할 필요가 줄어들어 영상 방사선 노출을 줄일 수 있다.
트랜스폰더는 대상자의 표면 아래에서 잘 작동한다. 모든 트랜스폰더를 환자 몸 안에 삽입할 필요는 없다. 예를 들어, 1개 또는 2개의 트랜스폰더는 환자의 신체 내부에 위치할 부위의 포지셔닝 툴(200) 상에 위치할 수있고(예를 들어, 삽입부(204), 이펙터 샤프트(310) 상에 또는 스티어링 가이드(300, 하기 참조)의 트랜스미션(314)에), 1개 또는 2개의 트랜스폰더는 환자의 신체 외부에 위치할 수 있다(예를 들어, 스티어링 가이드(300)의 트랜스미션(314)의 근위부 상에).
일 측면에 따르면,
- 삽입부(204)의 적어도 일부 또는 지니고 있는 하나 이상의 이미징 마커는 의료 영상, 특히 X-선 의료 영상 및/또는 MR 의료 영상에 의해 가시화되고,
및/또는
- 지니고 있는 하나 이상의 이미징 마커 및 상기 세장형 부재(210)의 적어도 일부가 의료 영상, 특히 X-선 의료 영상 및/또는 MR 의료 영상에 의해 가시화되고,
및/또는
- 삽입부(204) 및/또는 세장형 부재(210)는 지니고 있는 하나 이상의 무선 트랜스폰더와 함께 배치되어 공간 트랜스폰더 검출기에 의해 상기 삽입부(204) 및/또는 세장형 부재(210)의 위치 및/또는 방향을 결정할 수 있다.
삽입부(204)가 스티어링 가이드(300)로부터 탈착 가능한 경우, 가이딩 스트랜드(218)가 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다. 존재한다면, 가이딩 스트랜드(218)는 세장형 부재 루멘(214) 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 그로부터 근위 단부로 배출된다. 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)는 가이딩 스트랜드(218)를 수용하는 가이드 스트랜드 통로(312)를 포함할수 있다. 가이드 스트랜드 통로(312)는 이펙터 샤프트(310) 내의 루멘일 수도 있고, 이펙터 샤프트(310) 표면의 종 방향 홈일 수도 있다. 가이딩 스트랜드(218)는 루멘(214)에 대한 근위 방향으로 가이딩 스트랜드(218)의 슬라이딩을 제한하거나 방지하기 위해 가이딩 스트랜드(218)의 원위 단부(20)에서 또는 해당 방향으로 구속된다. 이를 통해 가이딩 스트랜드(218)의 해제 또는 변위 없이 근위 방향으로 가이딩 스트랜드(218)에 장력을 인가할 수 있다. 이펙터 샤프트(310) 가이딩 스트랜드 통로는 바디 외부로 후행하는 가이딩 스트랜드의 근위 단부를 통과하여 세장형 부재 루멘(214) 내부로 안정적으로 안내될 수 있다. 가이딩 스트랜드를 사용하면 시뮬레이션 및/또는 방사선 치료 전과 후에 스티어링 가이드를 반복적으로 장착 및 분리할 수 있다. 세장형 부재 루멘(214)에 대한 접근은 세장형 부재 루멘(214)이 자궁경부 등 제자리에 위치하더라도 가능하다.
가이딩 스트랜드(218)는 플렉시블 코드(219)(예를 들어, 하나 이상의 스트랜드로 구성됨) 또는 팽창 튜브(236) 또는 보강 스타일렛(stiffening stylet)에 의해 보강되는 이완 튜브일 수 있다. 가이딩 스트랜드(218)의 외경은 가이드 스트랜드 통로(312)의 내경보다 작다. 가이드 스트랜드 통로(312)를 통해 나사산으로 끼울 수 있도록 치수가 지정되어 있다. 가이딩 스트랜드(218)는 좁은 단면 프로파일, 예를 들어 0.1 내지 2.5mm(플렉시블 코드), 또는 1 내지 2.5mm(팽창 튜브) 또는 1 내지 5mm(플랙시드 튜브)를 가질 수 있다. 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)가 세장형 부재 루멘(214)에 삽입되는 동안 그 위에 가해지는 장력에 견딜 수 있는 인장 강도를 가질 수 있다. 스티어링 가이드는, 종 방향으로 확장할 수 없을 수도 있다. 플렉시블 코드(219)인 가이딩 스트랜드(218)의 예는 도 4B, 도 8(도 8a~8e) 패널 A, B, C, D, E, F, O, P, a, b, c, d, e, f, n, o, p 및 도 10에 도시되어 있다.
가이딩 스트랜드(218)는 삽입부(204)에 비분리적으로(예를 들어, 영구적으로) 부착될 수도 있고, 분리 가능하게 삽입부(204)에 부착될 수도 있다. 가이딩 스트랜드(218)가 탈착 가능하게 부착되는 경우, 이러한 가이딩 스트랜드는 플렉시블 코드(219)인 것이 바람직하다.
삽입부(204)에 대한 비분리형 부착은, 예를 들어, 세장형 부재(210)의 성형 생산 중에, 접착제에 의해 스트럿(213)에 매듭으로 부착함으로써 이루어질 수 있다. 가이딩 스트랜드(218)의 원위 단부는 세장형 부재 루멘(214)에 고정되어 부착되는 것이 바람직하며, 바람직하게는 세장형 부재 루멘(214)의 가장 원위 단부에 부착되는 것이 바람직하다. 분리 불가능하게 부착된 가이딩 스트랜드(218)의 예가 도 4b에 도시되어 있고, 도 8 패널 A, B, C, D, L, M, N에 도시되어 있다.
가이딩 스트랜드(218, 219)를 삽입부(204)에 탈부착할 수 있도록 함으로써
- 가이딩 스트랜드(218, 219)가 존재할 때 이펙터 샤프트(310)를 세장형 부재 루멘(214) 내로 안정적으로 안내하고,
- 가이딩 스트랜드(218, 219)를 제거(분리)할 때 세장형 부재 루멘(214)에 근접치료 어플리케이터를 삽입하도록 허용한다. 외부 방사선 치료 프로그램으로 치료를 시작한 후 근접 치료(brachytherapy)가 필요한 경우가 존재한다. 근접 치료는 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으며, 내부 이온화 방사선원을 사용하여 표적(타겟)을 치료하는 과정이다. 방사선원은 애프터로더 세이프(afterloader safe)에 감겨 있는 유연한 케이블 끝에 있는 실링된 캡슐에 보관된다. 필요한 경우, 일정한 밀착성을 가진 케이블이 애프터로더에서 치료 대상의 근접치료 어플리케이터(applicator)에 연결된 이송 튜브로 공급된다. 방사선원은 치료 시간 동안 근접 치료 어플리케이터에 의해 또는 어플리케이터 내부에 고정된 후 애프터로더 세이프로 인출된다. 세장형 부재(210)는 별도의 근접치료 어플리케이터를 삽입하는 단계를 생략할 수 있는 근접치료 어플리케이터의 일부로 활용될 수 있다. 세장형 부재(210)는 근접치료 어플리케이터의 도입을 허용하는 카테터로 활용될 수 있다. 세장형 부재(210)가 이미 타겟에 인접하여 배치되어 있는 경우, 가이딩 스트랜드(218)를 분리하여 제거하고, 어플리케이터를 세장형 부재 루멘(214)에 삽입하여 그 안에 유지함으로써 타겟에 조사를 수행할 수 있다.
가이딩 스트랜드(218, 219)가 삽입부(204)에 탈착 가능하게 부착되는 경우, 가이딩 스트랜드는 일반적으로 플렉시블 코드(219)이다. 일 실시 예에 따르면, 탈착 가능한 가이딩 스트랜드(218, 219)는 고정 앵커(219, c)가 구비된 앵커링 단부(219, c)를 갖는 플렉시블 코드(219)이다. 세장형 부재 루멘(214)은 원위(20) 단부에 배출 포트(272, -a, -b)가 구비될 수 있다. 가이딩 스트랜드(218, 219)는 세장형 부재 루멘(214)의 근위 입구(214, a)를 통해 세장형 부재 루멘(214)을 따라 원위 방향으로 배치된다, 원위 배출 포트(272, -a, -b)를 통해 근위 방향으로 삽입부(204)의 근위 단부로 복귀한다. 가이딩 스트랜드(218, 219)는 앵커링 단부(219, b)와 자유 단부(219, a)를 갖는다. 앵커링 단부(219, B)는 배출 포트(272, -a, -b)에서 빠져나온다. 앵커링 단부(219, B)에는 정지 앵커(219, c)가 구비된다. 정지 앵커(219, c)는 예를 들어 세장형 부재(210) 또는 정지 부재(250, stop member) 상에 삽입부(204) 상의 왕복 정지부(254, reciprocating stop)와 맞물리도록 구성된다. 왕복 정지부(254, reciprocating stop)는 통로일 수 있다. 왕복 정지부(254)는 삽입부(204)가 제 위치에 있을 때 전문의가 접근할 수 있는 삽입부(204)의 근위 단부에 배치된다. 자유 단부(219, a)는 근위부 입구(214, a)에서 세장형 부재 루멘(214)으로 빠져 나온다. 자유 단부(219, a)는 근위부 입구(214, a)를 통해 세장형 부재 루멘(214), 배출 포트(272, -a, -b) 및 왕복 정지부(254)로 제한 없이 통과할 수 있다.
가이딩 스트랜드(218)의 자유 단부(219, a)에 가해지는 장력은 정지 앵커(219, c)를 왕복 정지부(254)와 결합시켜 세장형 부재 루멘(214) 내에서 가이딩 스트랜드(218)의 슬라이딩을 방지한다. 가이딩 스트랜드(219)의 앵커링 단부(219, b)에 가해지는 장력은 세장형 부재 루멘(214) 내에서 가이딩 스트랜드(218)의 슬라이딩 운동을 유발한다; 상기 자유 단부(218, a)는 상기 세장형 부재 루멘(214)의 근위부 입구, 배출 포트(270, -a, -b, -c) 및 왕복 정지부(254)를 통과하여 상기 가이딩 스트랜드(218)를 상기 삽입부(204)로부터 최종적으로 탈착시킨다. 정지 앵커(219, c)로 분리 가능한 가이딩 스트랜드(218)의 예가 도 4 및 도 8 패널 E, F, d, e, f에 나와 있다.
다른 실시예에 따르면, 탈착 가능한 가이딩 스트랜드(218, 219)는 나사산(219, d) 원위 단부를 갖는 플렉시블 코드(219)이다. 세장형 부재 루멘(214)은 원위(20) 단부에 왕복 스레드 통로(272,-c)가 구비될 수 있다. 플렉시블 코드(219)를 한 방향으로 축 회전시키면 가이딩 스트랜드(218)의 스레드(나사산)(219, d)이 원위 단부가 스레드(219, d)와 맞물리게 되다가 삽입부(204)의 왕복 스레드 통로(272,-c)와 맞물려서 세장형 부재(210)를 부착할 수 있다. 반대 방향으로 회전하면 플렉시블 코드(219)가 세장형 부재(210)에서 분리된다. 탈착 가능한 스레드 부분(219, d)을 갖는 가이딩 스트랜드(218)의 예는 도 4E, 4F 및 도 8 패널 O에 도시되어 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 탈착 가능한 가이딩 스트랜드(218, 219)는 일정 임계치 이상의 당기는 힘을 가하여 탈착 가능한 플렉시블 코드(219)이다. 당기는 힘은 1~3kg 범위일 수 있다. 일 실시예에서, 플렉시블 코드(219)는 삽입부(204), 특히 세장형 부재(210)에 부착되는 원위 단부에 끊어질 수 있는 부분(219, e)을 구비한다. 다른 실시예에서, 플렉시블 코드(219)는 삽입부(204)와 분리되는 커플링에 의해 삽입부(204)에 부착된다. 끊어질 수 있는 부분(breakable portion)(219, e)이 있는 가이딩 스트랜드(218)의 예가 도 8 패널 P에 도시되어 있다.
플렉시블 코드(219)인 가이딩 스트랜드(218)는 임의의 적합한 재료, 바람직하게는 나일론 또는 다른 고분자 재료와 같은 비강자성 재료 또는 니티놀과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 이완 튜브인 가이딩 스트랜드(218)는 임의의 적합한 재료로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 폴리아미드와 같은 고분자와 같은 비강자성 재료로 이루어질 수 있다. 팽창 튜브인 가이딩 스트랜드(218)는 임의의 적합한 재료, 바람직하게는 폴리아미드와 같은 고분자 또는 니티놀과 같은 금속과 같은 비강자성 재료로 이루어질 수 있다. 가이딩 스트랜드(218)는 항균제를 포함하거나 항균제로 코팅될 수 있으며, 항균제의 예로는 은 입자, 에리스로마이신 또는 기타 항생제를 포함할 수 있다. 가이딩 스트랜드(218)는 전파 투과성 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 가이딩 스트랜드(218)는 바람직하게는 MRI 호환 및 생체 적합성 재료로 만들어진다. 가이드 스트랜드의 원위 단부는 세장형 부재 루멘(214)에 고정되어 부착되는 것이 바람직하며, 바람직하게는 세장형 부재 루멘(214)의 가장 원위 단부에 부착되는 것이 바람직하다.
가이딩 스트랜드(218)는 팽창형 풍선 어셈블리(230)인 원위 슬라이드 제한부(220)와 유체로 연결되는 루멘을 갖는 튜브인 팽창 튜브(236)일 수 있다 - 후술 참조). 팽창 튜브(236)의 루멘은 팽창형 풍선 어셈블리(230)의 하나 이상의 풍선을 팽창시키기 위한 유체(예를 들어, 액체, 식염수)의 통과를 허용할 수 있다. 팽창 튜브(236)인 가이딩 스트랜드(218)의 예는 도 8 패널 L, M, N k, l, m, 도 9, 34 내지 35, 38에 도시되어 있다. 세장형 부재(200)는 원위 단부의 외부 주위에 압착 가능하거나 자체 확장 가능한 원통형 바디(예를 들어, 금속 메쉬(240))를 제공할 수 있다. 이를 통해 시술자는 풍선(풍선 확장형 메쉬)을 부풀리거나 메쉬 주변의 슬라이드 부재(자가 확장 스텐트)를 제거하여 캐널 내부(예: 자궁 내부(604))에서 이 금속 메쉬를 개방 수 있다. 팽창형 풍선 어셈블리(230)를 통해 자궁 내부의 세장형 부재의 움직임을 차단할 수 있다. 삽입부를 자궁경부 입구에 부착하는 데 사용되는 실밥은 시간이 지남에 따라 종양이 줄어들면서 느슨해질 수 있다. 팽창형 풍선 어셈블리(230)인 원위 슬라이드 제한부(220)가 존재함으로써 세장형 부재(210)가 자궁(604)으로부터 아래쪽으로 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.
가이딩 스트랜드(218)는 이완 튜브(237)일 수 있으며, 이완 튜브(237)는 루멘(238)을 수용하도록 구성된 튜브이다. 이완 튜브(237)는 루멘(238)에 보강 스타일렛이 삽입된 경우 유연성이 떨어지고(더 뻣뻣하고, 더 밀리는 성질을 가짐), 보강 스타일렛(stiffening stylet)이 없을 때 더 유연하다. 이완 튜브(237)인 가이딩 스트랜드(218)의 예는 도 8(8a~8e) 패널 Q, R, S, T, q, r, t, xxi ~ xxv에 나와 있다. 보강 스타일렛은 이완 튜브(237)보다 더 유연할 수 있다. 보강 스타일렛은 금속 또는 폴리머 와이어일 수 있다. 삽입부(204)가 대상자에게 착용되어 있는 동안, 이완 튜브 루멘(238)에는 보강 스타일렛이 존재하지 않을 수 있다. 보강 스타일렛이 존재하지 않는 이완 튜브(237)는, 이완 튜브(237)의 유연성이 증가하여 착용 중 대상자의 형태 변화에 보다 잘 적응할 수 있어 삽입부의 착용감이 더욱 편안하다. 스티어링 가이드를 삽입하기 전에, 스티어링 가이드의 이완 튜브(237) 루멘(238)을 따라 보강 스타일렛이 삽입된다; 이는 강성을 증가시키고, 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)의 가이드 스트랜드 통로(312)가 보강된 이완 튜브(237)를 따라 밀려들어가 좌굴을 감소시킬 수 있다, 따라서 대상자에게 보다 빠르고 불편함이 적은 경험을 제공할 수 있다. 외부 방사선 치료 및/또는 삽입부(204)의 특정 포즈에서 치료 시뮬레이션을 수행한 후, 스티어링 가이드(300)를 제거한다. 스티어링 가이드(300)가 삽입된 후 스티어링 가이드(300)를 제거하거나, 스티어링 가이드(300)를 제거한 후 스티어링 가이드(300)를 제거할 수 있다.
삽입부(204)가 자궁경부(602)를 향한 경우, 가이딩 스트랜드(218)는 질(606)을 통해 빠져나갈 수 있을 만큼 충분히 길다. 가이딩 스트랜드(218)의 후단부는 예를 들어, 시뮬레이션과 방사선 치료 사이 및/또는 방사선 치료 분할 사이에 대상자의 사타구니 부위와 같은 피부에 접착 패드로 고정될 수 있다.
상기 삽입부(204)가 상기 스티어링 가이드(300)로부터 분리 가능한 경우, 상기 삽입부에는 슬리브 루멘을 갖는 가이딩 슬리브가 구비될 수 있다. 상기 가이딩 슬리브 루멘은 상기 스티어링 가이드 이펙터 샤프트(310)를 수용하고, 상기 스티어링 가이드 이펙터 샤프트(310)를 세장형 부재 루멘 내로 안내하도록 구성될 수 있다. 상기 가이딩 슬리브는 세장형 부재 루멘(214)과 가이딩 슬리브 루멘이 연속되도록 삽입부(204)의 근위 단부에 부착될 수 있다. 예시적인 가이딩 슬리브가 도 45에 도시되어 있다.
스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)는 가이딩 슬리브의 슬리브 루멘에 삽입되어, 이펙터 샤프트(310)를 세장형 부재 루멘(214) 내로 안내할 수 있다. 가이딩 슬리브는 시뮬레이션 및/또는 방사선 치료 전후에 스티어링 가이드의 반복적인 장착 및 분리를 가능하게 한다. 세장형 부재 루멘(214)에 대한 접근은 세장형 부재 루멘(214)이 자궁 경부에 제자리에 위치하더라도 즉시 가능하다.
가이딩 슬리브는 벽이 얇은 중공 튜브일 수 있으며, 벽이 유연할 수 있다. 가이딩 슬리브의 내경은 이펙터 샤프트(310)의 외경보다 크다. 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)가 가이딩 슬리브에 삽입되는 동안 그 위에 가해지는 장력에 견딜 수 있는 인장 강도를 가질 수 있다. 이펙터 샤프트(310)는 길이 방향으로 확장되지 않을 수 있다. 삽입부가 자궁 경부용인 경우, 가이딩 슬리브는 질을 통해 빠져나갈 수 있을 만큼 충분히 길수 있다. 가이딩 슬리브의 후단부는 예를 들어 시뮬레이션과 방사선 치료 사이 및/또는 방사선 치료 분할 사이에 대상자의 사타구니 부위와 같이 피부에 접착 패드로 고정될 수 있다.
삽입부(204)는 하나 이상의 슬라이드 제한부(220)를 더 포함할 수 있다. 세장형 부재(210)는 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 캐널에 대한 세장형 부재(210)의 미끄러짐을 감소시키거나 방지하도록 구성된 하나 이상의 슬라이드 제한부(220)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 3, 4a, 4b, 4c, 4d, 8, 10, 33~35, 38. 참조. 슬라이드 제한부(220, slide restrictor)는 예를 들어, 마찰에 의해 캐널의 벽과 맞물리거나, 캐널의 입구 또는 출구와 맞닿을 수 있다. 슬라이드 제한부(220)는 세장형 부재(210)에 고정되어 부착될 수 있다. 슬라이드 제한부(220)는 세장형 부재(210) 상에 이격된 종 방향 위치에 배치될 수 있다. 슬라이드 제한부는, 예를 들어, 팽창형 풍선 어셈블리(230), 팽창형 스텐트(240) 및 정지 부재(250)를 포함할 수 있다.
슬라이드 제한부(220)는 세장형 부재(210) 상에 각각 다른 종방향 위치에 배치될 수 있다. 슬라이드 제한부(220) 중 하나는 세장형 부재(210)의 근위 단부(40)에 배치될 수 있고, 다른 하나는 세장형 부재(210)의 원위 단부(20)에 배치될 수 있다. 하나의 슬라이드 제한부(220)는 정지 부재(250)일 수 있고, 다른 슬라이드 제한부는 팽창형 풍선 어셈블리(230) 또는 팽창형 스텐트(240)일 수 있다. 이러한 배열은 두 개의 슬라이드 제한부(220)가 캐널의 입구와 출구 사이에 배치된 측면 조직을 세장형 부재(210)에 효과적으로 고정할 수 있도록 한다. 도 3(도 3a~3e 및 표 1a~1e2 참조), 도 24, 24p 내지 26, 26p에서, 세장형 부재(210)의 양쪽 단부에 두 개의 슬라이드 제한부(220)가 배치되어 있다
바람직하게는 두 개의 슬라이드 제한부(220) 중 하나는 근위 정지 부재(250)이다. 두 개의 슬라이드 제한부(220)의 배열은 자궁 캐널(604) 내부의 세장형 부재(210)의 자유도를 감소시켜 자궁 위치 결정의 정확도를 높이는 데 기여할 수 있다. 또한, 근위 정지 부재(250)를 자궁경부에 봉합할 때 관찰되는 문제점을 해결하는데, 여러 분할 치료 이후 자궁경부 종양이 수축하기 시작하고 봉합이 느슨해져 세장형 부재가 이탈될 수 있으며, 이는 분할 치료 ㅇ후 이펙터 샤프트(310)를 빼낼 때 중요해질 수 있다. 원위 측에 배치된 풍선 어셈블리(230) 또는 확장형 스텐트(240)를 팽창시킴으로써, 세장형 부재(210)가 자궁 캐널(604) 내부에 고정되어 이펙터 샤프트(310)의 인출 시 가해지는 장력에 저항하게 된다.
슬라이드 제한부(220)는 팽창형 풍선 어셈블리(230)일 수 있다. 팽창형 풍선 어셈블리(230)는 도 8(패널 i, ii, iii, vi, vii, viii, xi, xii, xiii, xvi, xvii, xviii, xxi, xxii, xxiii, L, M, N), 도 28, 33, 35 및 38에 도시된 바와 같이, 세장형 부재(210)의 적어도 원위부(20) 주위에 제공되는 하나 이상의 팽창형 풍선들(231,-a 내지 -i)을 포함할 수 있다(예를 들어, 2, 3, 4개). 두 개의 팽창형 풍선들(231,-a, 231,-b)은 세장형 부재(210)의 원위 단부에 제공될 수 있으며, 선택적으로 직경 방향으로 배치될 수 있다(예를 들어, 도 8(8a~8e) (패널 i, vi, xi, xvi, xxi), 35 참조). 세장형 부재(210)의 원위 단부에는 하나의 팽창형 풍선이 제공될 수 있으며, 선택적으로 원뿔형(8 3 패널 ii, vii, xii, xvii, xxi 231,-c; 도 8, panel M 231,-g) 또는 배럴형(도 8, 패널 iii, viii, xiii, xviii, xxiii 231,-d;도 8, 패널 N 231,-h; 도 34; 도 38) 등의 환형을 가질 수도 있다. 팽창 풍선(231,-a 내지 -i)의 벽은 임의의 적절한 팽창성 또는 비팽창성 재료로 만들 수 있다. 신축성 소재의 예로는 폴리우레탄, 탄성 폴리머, 박막 폴리머(나일론, 컴플라이언스 폴리아미드 등) 또는 기타 엘라스토머가 있다. 팽창 풍선(231,-a 내지 -i)은 최대 팽창 크기가 제한될 수 있으며, 이에 따라 최대 팽창 크기 이상의 팽창은 저항된다. 풍선 벽을 PET, 반-순응(semi-compliant) 또는 비-순응(non-compliant) 폴리아미드와 같은 비팽창성 소재로 형성하여 최대 팽창 크기를 제한할 수 있다.
팽창형 풍선(231,-a 내지 -i)과의 유체 연결부는 팽창형 루멘(234)일 수 있다. 팽창형 루멘(234)은 카테터 또는 플렉시블 튜브와 같은 팽창 튜브(236)를 통해 근위(40) 방향으로 확장될 수 있다. 팽창 루멘(232)은 앞서 설명한 바와 같이 가이딩 스트랜드(218) 내에 형성될 수 있으며, 이에 따라 가이딩 스트랜드(218)는 예를 들어 도 8 패널 K, L, M에 도시된 바와 같이 팽창 튜브(236)일 수 있다. 팽창 튜브(236)는, 예를 들어, 도 8의 도 1, 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 세장형 부재(210)의 외부에 제공될 수도 있다. 팽창 튜브(236)는 세장형 부재(210) 외부로 근위 방향으로 연장될 수 있다.
팽창형 루멘(234)은 세장형 부재(210)가 배치된 후 바디 캐널 외부에서 팽창형 풍선 루멘(232)의 팽창을 가능하게 한다. 팽창형 풍선(231, -a 내지 -i)은 팽창형 루멘(234)을 통해 풍선 루멘(232)으로부터 팽창액(예: 식염수 또는 멸균수)을 방출함으로써 치료 후 수축될 수 있다. 주입액에 조영제가 포함되어 있을 수 있다. 도 34 내지 도 35, 도 38은 팽창형 풍선 어셈블리(230)와 함께 제공되는 포지셔닝 툴(200)을 도시하는 것으로서, 팽창형 풍선들(231-e, 231-f, 231-h)는 자궁 캐널(604) 내에 위치하며, 세장형 부재(210)의 슬라이딩 이동을 방지하거나 감소시키기 위해 팽창된다. 또한 풍선(231-e, 231-f, 231-h)의 팽창 및 수축을 제어할 수 있는 팽창 튜브(236)도 도시된다. 팽창 튜브(236)는 앞서 설명한 바와 같이 가이딩 스트랜드(218)이다.
팽창 풍선(231, -a 내지 -i)은 또한 이펙터 샤프트 회수 동안 자궁 캐널로부터 연장된 부재가 배출되는 것을 방지하고 자궁의 위치를 개선하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)가 세장형 부재(210) 내부로 도입되면, 풍선(231-a 내지 -i-)이 팽창될 수 있다. 이는 자궁 캐널(604) 내부의 세장형 부재(210)의 자유도를 감소시켜 자궁 위치의 정확도를 높이는 데 기여할 수 있다. 또한, 자궁경부 종양이 줄어들기 시작하면 자궁경부에 세장형 부재(210)를 고정하는 실밥이 느슨해져 부재가 이탈할 수 있다. 풍선을 부풀리면 세장형 부재가 자궁 캐널 내부에 자동으로 고정된다. 풍선(231-a 내지 -i)은 세장형 부재(210)가 자궁 캐널(604)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해, 치료 기간(예를 들어, 1-8주) 동안 영구적으로 팽창될 수 있으며, 심지어 분할 사이에서도 팽창될 수 있다.
슬라이드 제한부(220)는 확장형 스텐트(240)일 수 있다. 확장형 스텐트(240)는 도 8(8a~8e)의 패널 v, x, xv, xx, xxv에 예시된 바와 같이, 세장형 부재(210)의 적어도 원위부 주위에 구비될 수 있다. 확장형 스텐트는, CoCr 합금, 피녹스, 니티놀, 마그네슘 합금, 아연 합금, 철, 생분해성 폴리머와 같은 생분해성 금속과 같은 적절한 팽창성 재료로 만들 수 있다. 확장형 스텐트는 자가 확장형 또는 풍선 확장형일 수 있다. 스텐트는 치료 후 외부 프로파일을 제한하는 슬라이딩식 시스로 커버되어 수축할 수 있다. 확장형 스텐트는 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으며 일반적으로 튜브 형태이며, 벽은 튜브에서 잘라내거나 편조 와이어로 만든 메시 구조로 방사형으로 확장된다.
정지 부재(250)는 도 8 패널 a, b, d, e, g, h, k, l, n, o에 도시된 바와 같이 세장형 부재(210)의 근위 단부에 구비될 수 있다. 정지 부재는 세장형 부재(210)가 캐널 입구와 접하면서 캐널 내부로 더 이상 미끄러지는 것을 방지하기 위한 거리 제한 장치(distance limiter) 역할을 한다
정지 부재는 세장형 부재(210)의 근위 단부에 배치된다. 정지 부재는 세장형 부재(210)의 외부 표면으로부터 돌출되어 있다. 정지 부재(250)는 세장형 부재(210)에 대하여 고정(움직이지 않음)된 상태로 제공된다. 정지 부재(250)는 경질일 수 있다. 정지 부재는 환형 구조로 구성될 수 있다. 부재(210)와 동일한 재료로 형성될 수도 있고, 다른 재료로 형성될 수도 있다. 정지 부재(250)는 하나 이상의 봉합 채널(252, suture channels)을 구비할 수 있다. 봉합 채널을 통해 정지 부재를 캐널 입구(예: 자궁경부 뱅크)에 봉합할 수 있다. 도 3, 도 4a 내지 도 4e, 도 10 및 도 33 내지 도 35, 도 38은 세장형 부재(210)의 근위 단부에 정지 부재(250)가 구비된 삽입부(204)를 예시적으로 도시한 도면이다. 포지셔닝 툴(200)은 자궁 경부 캐널(602') 또는 자궁 경부 캐널(602') 및 자궁 캐널(604) 내에 위치한다, 정지 부재가 자궁 캐널(602')의 뱅크에 맞닿음으로써 세장형 부재(210)의 슬라이딩 이동을 방지하거나 감소시킨다.
슬라이드 제한부(220)는 하나 이상의 원위 돌출부를 포함하는 세장형 부재(210)의 원위부에 위치하는 영역일 수 있다. 돌출부는 도 8 패널 iv, ix, xiv, xix, xxv에 예시된 바와 같이 측면 돌출부(245)일 수 있다. 돌출부는 환형 링 또는 세그먼트일 수 있다. 원위 돌출부(245)는 세장형 부재(210)가 캐널 벽과 맞닿으면서 캐널 내부로 더 이상 미끄러지는 것을 방지하거나 감소시키는 제한장치 역할을 한다. 원위 돌출부(245)는 세장형 부재(210)의 원위 단부에 배치된다. 원위 돌출부(245)는 세장형 부재(210)의 외부 표면으로부터 돌출되어 있다. 원위 돌출부(245)는 세장형 부재(210)에 대하여 고정(움직이지 않음)된 상태로 제공된다. 원위 돌출부(245)가 경질일 수 있다. 원위 돌출부(245)는 환형 구조로 구성될 수 있다. 이는 부재(210)와 동일한 재료로 형성될 수도 있고, 다른 재료로 형성될 수도 있다.
세장형 부재(210)는 예를 들어 도 8 패널 B, C, E, F, H, J, O, R, S, T에 도시된 바와 같이 원위 단부(20)에 하나 이상의 배수 채널(270, -a, -b, -c)을 구비할 수 있다. 배수 채널은 세장형 부재 루멘(214)과 세장형 부재(210)의 외부 표면을 유체 연통시킨다. 배수 채널(270, -a, -b)은 세장형 부재(210)의 원위 단부를 향해 제공될 수 있다. 세장형 부재(210)의 원위 종단부는 세장형 부재 루멘(214)에 개방되어 배수 채널(270, -b)을 형성할 수 있다(예를 들어, 도 8 패널 C, F, J). 가이딩 스트랜드(218)이 존재하는 경우, 유체의 통로를 막지 않는 세장형 부재 루멘(214)에 부착된 스트럿(213)에 부착될 수 있다(예를 들어, 도 8 패널 C). 세장형 부재 루멘(214)의 측벽에 배수 채널(270, -c)이 구비될 수 있다. 배액 채널(들)(270)은 자궁 캐널 내부에서 발생할 수 있는 체액을 안전하게 배출할 수 있도록 한다. 유체는 이펙터 샤프트가 세장형 부재 내부에 없을 때, 예를 들어 시뮬레이션 및/또는 방사선 치료 후 세장형 부재 루멘(214)의 근위 단부를 통해 질 통로(606)로 빠져나간다. 배수 채널을 통해 캐널에서 액체를 배출할 수 있어 감염 위험을 크게 줄일 수 있다. 배수 채널은 가이딩 스트랜드(218)의 출구 포트 역할을 할 수도 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 배수 채널은 분리 가능한 가이딩 스트랜드(218)를 위한 스레드 통로(272,-c)로서 기능할 수도 있고 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
삽입부는 배수 채널(270), 배출 포트(272), 스레드 통로(272,-c), 측면 제한부(220, side restrictors) 및 가이딩 스트랜드(218) 중 어느 하나 이상의 다양한 배열을 구비할 수 있다. 예를 들어, 원위 슬라이드 제한 장치, 근위 슬라이드 제한 장치, 출구 포트 및 하나 이상의 배수 채널이 제공되거나 제공되지 않을 수 있다. 배수 채널과 원위 슬라이드 제한부(i to xv)가 모두 있는 경우, 배수 채널은 원위 슬라이드 제한 장치의 양쪽 끝 중 하나에 측면으로 배치할 수 있다.
도 8(8a~8e)에서, 세장형 부재(A, B, C, D) 중 어느 하나라도 근위 슬라이드 제한부(a, b)와 결합되거나 근위 슬라이드 제한부(c)와 결합되지 않을 수 있고, 세장형 부재(A, B, C, D)는 원위 슬라이드 제한부(i, ii, iii, iv, v)를 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 또한, 도 8에서, 세장형 부재(E, F) 중 어느 하나라도 근위 슬라이드 제한부(d, e)와 결합되거나 근위 슬라이드 제한부와 결합되지 않을 수 있고(f), 세장형 부재(E, F)는 원위 슬라이드 제한부(vi, vii, viii, ix, x)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 가이드 스트랜드는 제거가능하다. 또한, 도 8(8a~8e)에서, 세장형 부재(G, H, J, K) 중 어느 하나라도 근위 슬라이드 제한부(g, h)와 결합되거나 근위 슬라이드 제한부와 결합되지 않을 수 있고(j), 세장형 부재(G, H, J, K)는 원위 슬라이드 제한부(xi, xii, xiii, xiv, xv)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 가이드 스트랜드는 탈착 가능하다. 또한, 도 8에서, 원위 슬라이드 제한부(L, M, N)를 갖는 연장 부재 중 어느 하나가 근위 슬라이드 제한부(k, l, m)와 결합되거나 근위 슬라이드 제한부(m)와 결합되지 않을 수 있으며, 가이드 스트랜드는 팽창 튜브이다. 또한, 도 8에서, 연장 부재(O, P) 중 어느 하나라도 근위 슬라이드 제한부(n, o)와 결합되거나 근위 슬라이드 제한부(p)와 결합되지 않을 수 있고, 연장 부재(O, P)는 원위 슬라이드 제한부(xvi, xvii, xviii, xix, xx)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 가이드 스트랜드는 탈착 가능하다. 또한, 도 8에서, 연장 부재(Q, R, S, T) 중 어느 하나라도 근위 슬라이드 제한부(q, r)와 결합되거나 근위 슬라이드 제한부(s)와 결합되지 않을 수 있고, 연장 부재(Q, R, S, T)는 원위 슬라이드 제한부(xxi, xxii, xxiii, xix, xx)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 가이드 스트랜드는 이완 튜브이다. 원위 슬라이드 제한부(i to xxv)와 배수 채널 또는 배출 포트가 모두 존재하는 경우, 원위 슬라이드 제한부(i ~ xxv)는 배수 채널을 막지 않는 세장형 부재(210)의 영역(예를 들어, 211) 내에 배치될 수 있다.
다양한 조합의 예는 아래 표 2a~2f에 나와 있다. 표 2a~2e에 언급된 예시적인 요소는 도 8(8a~8e)에 도시되어 있다.
(표 2a)
표 2a는 가이딩 스트랜드(218)가 플렉시블 코드(219)인 경우 삽입부(204) 특징의 예시적인 조합을 나타낸 것이다. 키: A - 세장형 부재, 배수 채널 없음, B - 원위 단부에 세장형 부재 배수 채널, C - 원위 단부에 개방된 세장형 부재, D - 측벽의 원위 단부에 세장형 부재 배수 채널; a - 봉합 채널이 있는 근위 정지 부재(슬라이드 제한부), b - 봉합 채널이 없는 근위 정지 부재(슬라이드 제한부), c - 근위 정지 부재(슬라이드 제한부 없음); i - 원위 풍선 쌍(슬라이드 제한부), ii - 원위 원추형 풍선(슬라이드 제한부), iii - 원위 배럴 풍선(슬라이드 제한부), iv - 원위 돌출부(슬라이드 제한부), v - 확장 가능한 스텐트(슬라이드 제한부) , GS 가이드 스트랜드. 도 8(8a~8e)은 각 기능의 예시적인 구현을 도시한다(A, B, C, D, a, b, c, i, ii, iii, iv, v).
(표 2b)
표 2b는 가이딩 스트랜드가 분리 가능한 경우 삽입부 특징의 예시적인 조합을 나타낸다. 키: E - 출구 포트가 통로인 세장형 부재, F - 출구 포트가 원위 단부에 개방된 있는 세장형 부재, D - 봉합 채널과 왕복 정지부가 있는 근위 정지 부재(슬라이드 제한부), E - 봉합 채널이 없고 왕복 스톱이 있는 근위 정지 부재(슬라이드 제한부), F - 근위 정지 부재(슬라이드 제한부) 없음 및 왕복 스톱이 있는 세장형 부재; vi - 원위 풍선 쌍(슬라이드 제한부), vii - 원위 원추형 풍선(슬라이드 제한부), viii - 원위 배럴 풍선(슬라이드 제한부), ix - 원위 돌출부(슬라이드 제한부), x - 확장 가능한 스텐트(슬라이드 제한부), GS 가이드 스트랜드. 도 3은 각 기능의 예시적인 구현을 도시한다(E, F, d, e, f, vi, vii, viii, ix, x).
(표 2c)
표 2c는 가이드 가닥이 없을 때 삽입부 특징의 예시적인 조합을 나타낸다. 키: G - 원위 한 쌍의 풍선(슬라이드 제한부)이 있는 세장형 부재, H - 원위 원추형 풍선(슬라이드 제한부)이 있는 세장형 부재, J - 원위 배럴 풍선(슬라이드 제한부)이 있는 세장형 부재, g - 봉합 채널이 있는 근위 정지 부재(슬라이드 제한부), h - 봉합 채널이 없는 근위 정지 부재(슬라이드 제한부), J - 근위 정지 부재(슬라이드 제한부)가 없는, xi - 원위 풍선 쌍(슬라이드 제한부), xii - 원위 원추형 풍선(슬라이드 제한부), xiii - 원위 배럴형 풍선(슬라이드 제한부), xiv - 원위 돌출부(슬라이드 제한부), xv - 확장형 스텐트(슬라이드 제한부), GS 가이드 스트랜드. 도 8은 각 기능의 예시적인 구현을 도시한다(G, H, J, K, g, h, j, xi, xii, xiii, xiv, xv).
(표 2d)
표 2d는 가이딩 스트랜드(218)가 팽창 튜브(236)인 경우 삽입부(204)의 예시적인 조합을 나타낸다. 키: L - 원위 한 쌍의 풍선(슬라이드 제한 장치)이 있는 세장형 부재, M - 원위 원추형 풍선(슬라이드 제한부)이 있는 세장형 부재, N - 원위 배럴 풍선(슬라이드 제한부)이 있는 세장형 부재, K - 봉합 채널이 있는 근위 정비 부재(슬라이드 제한부), L - 봉합 채널이 없는 근위 정지 부재(슬라이드 제한부), M - 근위 정지 부재(슬라이드 제한부 없음). 도 8은 각 기능(L, M, N, k, l, m)의 예시적인 구현을 도시한다.
(표 2e)
표 2e는 가이딩 스트랜드가 분리 가능한 경우 삽입부를 나타낸다. 키: O - 스레드 통로(272,-c)가 있는 세장형 부재, P - 끊어질 수 있는 연결부가 있는 세장형 부재에 부착된 가이딩 스트랜드, N - 봉합 채널이 있는 근위 정지 부재(슬라이드 제한부), O - 봉합 채널이 없는 근위 정지 부재(슬라이드 제한부), P - 근위 정지 부재(슬라이드 제한부 없음); xvi - 원위 풍선 쌍(슬라이드 제한부), xvii - 원위 원추형 풍선(슬라이드 제한부), xviii - 원위 배럴 풍선(슬라이드 제한부), xix - 원위 돌출부(슬라이드 제한부), xx - 확장 가능한 스텐트(슬라이드 제한부), GS 가이드 스트랜드. 도 8은 각 기능의 예시적인 구현을 도시한다(O, P, n, o, p, xvi, xvii, xviii, xix, xx).
(표 2f)
표 2f는 가이딩 스트랜드(218)가 이완 튜브(237)인 경우 삽입부(204)의 예시적인 조합을 나타낸 것이다. 키: Q - 세장형 부재, 배수 채널 없음, R - 원위 단부에 세장형 부재 배수 채널, S - 원위 단부에 열린 세장형 부재, T - 측벽에 원위 단부에 세장형 부재 배수 채널; Q - 봉합 채널이있는 근위 정지 부재 (슬라이드 제한부), R - 봉합 채널이없는 근위 정지 부재 (슬라이드 제한부), S - 근위 정지 부재 (슬라이드 제한부 없음.); xxi - 원위 풍선 쌍(슬라이드 제한부), xxii - 원위 원추형 풍선(슬라이드 제한부), xxiii - 원위 배럴 풍선(슬라이드 제한부), xxiv - 원위 돌출부(슬라이드 제한부), xxv - 확장 가능한 스텐트(슬라이드 제한부). 도 3은 각 기능의 예시적인 구현을 도시한다(Q, R, S, T, q, r, s, xxi, xxii, xxiii, xxiii, xxiv, xxv).
포지셔닝 툴(200)에 의한 캐널의 움직임은 외부 이온화 방사선 치료 빔과 관련하여 대상자의 신체 조직을 움직이게 한다, 특히 외부 이온화 방사선 치료 빔의 빔 교차 볼륨과 관련하여 대상자의 신체 조직을 움직이게 한다. 포지셔닝 툴의 위치 및/또는 방향(포즈)은 치료 세션의 적어도 일부 기간 동안 조정 및 고정이 가능하며, 이는 이온화 방사선 치료 빔에 대한 신체 조직의 위치를 안정적으로 고정한다. 도 36 및 도 37은 본 명세서의 다른 부분에 설명된 본 발명을 예시적으로 보여준다. 포지셔닝 툴(200)에 의한 캐널의 이동은 대상자의 신체 조직을 이온화 방사선 치료 빔, 예를 들어 CT 스캔 또는 MR에서 환자 시뮬레이션 중에 정의된 이온화 방사선 치료 아이소도즈 볼륨(isodose volume)에 정렬시킬 수 있다(도 36). 또는, 포지셔닝 툴(200)에 의한 캐널의 움직임은 예를 들어, 해당 구조를 보호하기 위해 대상자의 신체 조직을 이온화 방사선 치료 빔으로부터 멀리 이동 및/또는 고정시킬 수 있다(도 37).
캐널(602)은 외부 이온화 방사선 치료 빔에 대한 캐널 및 신체 조직의 위치를 변경 및 고정하기 위해 포지셔닝 툴(200)에 의해 정확하게 이동 및 고정될 수 있다. 신체 조직은 캐널 안에 있거나 캐널이 움직일 때 움직이는 구조물일 수 있다(예: 직장 캐널과 함께 움직이는 전립선 또는 자궁 경부 캐널과 함께 움직이는 자궁).
대상자의 캐널(602)은 자궁 경부 캐널(602') 및/또는 자궁(604), 질(606), 직장 캐널 또는 항문 캐널과 같은 자연적인 신체 구조의 캐널(통로)이거나, 절제에 의해 질 천장 내부에 만들어진 캐널이 바람직하다. 도 32 내지 도 35, 도 38에서, 포지셔닝 툴(200)은 자궁 경부 캐널(602') 내에 위치한다. 캐널은 질 천장 또는 유방과 같은 조직 덩어리와 같은 수술에 의해 형성된 캐널일 수 있다.
캐널과 관련된 대상자의 신체 조직은 캐널의 공간적 위치 및/또는 방향을 변경함으로써, 즉 포지셔닝 툴(200)의 공간적 위치 및/또는 방향(포즈)을 변경함으로써 움직일 수 있는 조직을 말한다. 즉, 캐널은 신체 조직과 움직일 수 있게 연결되어 있다. 신체 조직은 캐널 벽의 일부이거나 캐널의 움직임에 따라 위치 및/또는 방향이 영향을 받는 다른 조직 구조일 수 있다. 예를 들어, 자궁경관 내 삽입부(204) 또는 이펙터 샤프트(310)의 공간적 위치 및/또는 방향(포즈)을 변경함으로써 방광, 질, 자궁 및 직장의 위치 및/또는 방향을 변경할 수 있다. 예를 들어, 직장 캐널 내 삽입부(204) 또는 이펙터 샤프트(310)의 공간적 위치 및/또는 방향(포즈)을 변경함으로써 항문, 직장, 하부 결장, 방광, 전립선, 질, 자궁, 자궁의 위치 및/또는 방향을 변경할 수 있다.
신체 조직(608)은 치료의 타겟(610)인 조직(예를 들어, 종양)일 수 있으며, 빔에 노출되기 위해 외부 이온화 방사선 치료 빔으로 유입될 수 있고, 따라서 치료를 받기 위한 타겟(들)은 매우 정확하게 배치되어 최대 선량을 받을 수 있고 건강한 구조물에 대한 손상을 감소시킬 수 있다. 또는 신체 조직은 외부 이온화 방사선 치료 빔 밖으로 이동하여 빔 노출을 피할 수 있는 조직일 수 있으며, 따라서 건강한 조직은 표적에서 멀리 이동하여 보다 격리된 노출을 허용할 수 있다.
신체 조직(608)은 조직 또는 기관의 조직일 수 있다. 신체 조직은 질 및/또는 자궁경부 및/또는 자궁의 위치 및/또는 방향을 변경하여 움직일 수 있는 자궁경부, 자궁체, 직장, 방광, 질과 같은 골반 부위에 구성된 조직 구조물일 수 있다. 신체 조직은 항문, 직장, 하부 결장, 방광, 전립선, 질, 자궁경부, 자궁 등 직장 부위에 구성된 조직 구조물로서 직장의 위치 및/또는 방향을 변경하여 움직일 수 있는 조직 구조물일 수 있다. 상기 신체 조직은 여성 대상자의 방광과 같은 골반 부위에 구성된 조직 구조물일 수 있으며, 방광 내부에 배치된 포지셔닝 툴(200)의 위치를 변경하여 움직일 수 있다. 상기 포지셔닝 툴(200)은 캐널에 인접한 복수의 조직을 치료하는 데 사용될 수 있음을 알 수 있다.
본 명세서에 기술된 시스템, 위치 결정 도구 및 방법은 신체 조직에 존재하는 하나 이상의 종양을 치료하는 데 사용될 수 있다.
외부 방사선 치료 세션 동안, 특히 외부 방사선 치료 세션 동안의 위치 기준과 관련하여, 치료 자세는 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔과 관련하여 방사선 치료 테이블(512) 상에서 대상자(50)의 신체 조직을 포지셔닝 툴(200)에 의해 공간적으로 정렬하는 것을 의미한다.
RA 암(400, 400a)은 대상자가 치료 테이블(512)에 정확하게 정렬되면 포지셔닝 툴(200)을 대상자(50)을 기준으로 또는 대상자(50) 또는 치료 테이블(512)을 기준으로 하나 이상의 치료 포즈로 이동한다. 각 치료 자세에서 대상자는 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔에 노출된다. 신체 조직이 타겟인 경우 이온화 방사선 빔이 신체 조직을 통과한다. 신체 조직을 보호해야 하는 경우, 치료 자세는 신체 조직이 적어도 부분적으로 이온화 방사선 빔에 노출되는 것을 피하게 할 수 있다.
예를 들어, 신체 조직을 한 위치로 향하게 하여 타겟을 충분히 노출할 수 있는 경우와 같이 하나의 치료 포즈가 있을 수 있다. 두 가지 이상의 치료 포즈가 있을 수 있으며, 이는 신체 조직을 복수의 다른 위치로 향하게 하고 매일 다른 주변의 건강한 조직에 선량을 분할하고 분산시켜 부작용을 줄이는 데 더욱 기여할 수 있다.
치료 포즈는 시뮬레이션 중 포지셔닝 툴(200)의 해당 포즈, 즉 시뮬레이션 테이블(522)에 배치된 대상자(50)과 관련하여 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 배치된 대상자(50)과 관련하여, 또는 대상자(50)이 시뮬레이션 테이블(522) 상에 정확하게 정렬된 경우 시뮬레이션 테이블(522)과 관련하여 도출될 수 있다. 시뮬레이션 중 포지셔닝 툴(200)의 각 포즈를 경험적으로 결정된 포지셔닝 툴(200)의 시뮬레이션 포즈라고 한다. 경험적으로 결정된 각각의 시뮬레이션 포즈는 대상자가 시뮬레이션 테이블(522) 상에 있는 동안 획득된 포지셔닝 툴(200)의 의료 영상(제자리에서)으로부터 결정된다; 상기 포지셔닝 툴(200)은, 이온화 방사선 빔에 대한 최적의 노출을 위해 신체 조직 타겟을 이동 및/또는 고정하거나, 이온화 방사선 빔으로부터 신체 조직을 이동 및/또는 고정하는 하나 이상의 포즈를 기록한다. 이후 포즈는 방사선 치료 테이블(512)과 관련하여 장착된 RA(400, 400a)로 전송된다.
하나 이상의 미리 결정된 치료 포즈는 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈로부터 결정될 수 있다. 하나 이상의 사전 결정된 치료 포즈는 다음에 의해 결정될 수 있다:
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 포지셔닝 도구(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈를 포함하는 시뮬레이션 결정 파라미터 세트(a)를 수신하고,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 시뮬레이션 테이블(522)에 장착된 상기 RA의 RA 베이스 단부(422, 422b)의 위치 관계(b), (SPx,y,z) 를 수신하고,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 방사선 치료 테이블(512)에 장착된 상기 RA의 RA 베이스 단부(422, 422a)의 위치 관계(TPx,y,z)에 대한 데이터(c) 를 수신하고, 및
- (a), (b) 및 (c)로부터, 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈에 대응하는 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 자세를 결정한다.
시뮬레이션으로 결정된 동일한 파라미터 세트를 사용하여 적어도 1, 2 또는 바람직하게는 모든 외부 방사선 치료 세션에 대해 하나 이상의 치료 포즈를 결정할 수 있다. 이를 위해 프로세서 유닛(440)을 구성할 수 있다.
프로세서 유닛(440)은 위치 기준과 관련된 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 처리 포즈를 (a), (b) 및 (c)로부터 결정하도록 구성될 수 있다.
포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 치료 포즈 각각은 이온화 방사선 빔에 연속적으로 또는 펄스로 노출되는 기간 동안 고정될 수 있다. 이를 위해 프로세서 유닛(440)을 구성할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 포지셔닝 툴(200)은 시뮬레이션 또는 치료 중 포지셔닝 툴(200)의 포즈를 실시간으로 포착할 수 있도록 트랜스폰더들(260, 352) 및/또는 이미징 마커(206, 350)를 구비할 수 있다. 트랜스폰더들(260, 352)은 삽입부(204) 및/또는 스티어링 가이드(300) 상에 구비될 수 있다. 이미징 마커(206, 350)는 삽입부(204) 및/또는 스티어링 가이드(300)에 구비될 수 있다. 스티어링 가이드 상에, 트랜스폰더 및/또는 이미징 마커는 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션(314) 및/또는 핸들부(316) 및/또는 팽창형 트랜스미션 풍선(322) 상에 제공될 수 있다(존재하는 경우).
트랜스폰더들(260, 352) 및/또는 이미징 마커들(206, 350)은 치료 중에 포지셔닝 툴(200)을 실시간으로 안내하여 시뮬레이션 중에 결정된 기준 포즈와 정렬할 수 있도록 한다. 제공되는 안내는 수동, 반자동 또는 로봇 암에 의한 자동으로 제공될 수 있다. 트랜스폰더들(260, 352) 및/또는 이미징 마커들(206, 350)은 이펙터 샤프트(310) 또는 삽입부(204)의 위치 및/또는 방향을 안내할 수 있도록 한다, 공간 트랜스폰더 검출기 또는 이미징 유닛에 의해 포착된 위치 및 방향 정보에 따라 실시간으로 변경 및 고정될 수 있다. 예를 들어, 닫힌 피드백 루프는 이펙터 샤프트(310) 또는 삽입부(204)의 포즈가 시뮬레이션 중에 결정된 포즈와 일치하도록 가이드를 제공할 수 있고, 여기서, 연속 입력은 하나 이상의(예를 들어, 2, 3 또는 그 이상의) 위치 결정 무선 트랜스폰더들로부터 결정된 이펙터 샤프트(310) 또는 삽입부(204)의 포즈일 수 있다. 이를 통해 시뮬레이션 또는 현장에서 치료하는 동안 포지셔닝 툴(200)의 포즈를 미세 조정할 수 있다.
실시간 안내는 수동으로 이루어질 수 있으며, 작업자가 포지셔닝 툴(200)을 수동으로 이동 및/또는 고정하도록 안내하는 정보(예: 그래픽, 청각, 포스-피드백)를 제공할 수 있다. 이 경우, 스티어링 가이드(300)는 핸들부(316)에 의해 수동으로 제어 가능한 포지셔닝 툴(예를 들어, 수동 무중력 모드에서 작동하는 로봇 암)에 부착될 수 있다. 동일한 트랜스폰더 및/또는 이미징 마커 및 수동 제어를 통해 시뮬레이션 중에 스티어링 가이드(300) 및 이에 따른 이펙터 샤프트(310)의 포즈(자세)를 캡처하고 저장할 수도 있다.
실시간 안내는 로봇 암에 정보를 제공하여 로봇 암의 관절을 활성화하여 포지셔닝 툴(200)을 자동으로 이동시키는 자동 안내일 수 있다.
실시간 안내는 로봇 암과 작업자에게 정보를 제공하여 포지셔닝 툴(200)의 부분 자동 및 부분 수동 이동이 가능하도록 반자동으로 이루어질 수 있다.
트랜스폰더와 이미징 마커는 대상자 표면 아래에서 잘 작동한다.
모든 트랜스폰더를 환자 몸 안에 넣을 필요는 없다. 포지셔닝 툴(200) 위 또는 내부에 위치한 트랜스폰더가 모두 바디 내부에 위치할 필요는 없다. 예를 들어, 1개 또는 2개의 트랜스폰더는 환자의 신체 내부에 위치할 부위의 포지셔닝 툴(200) 상에 또는 내부에 위치할 수있고(예를 들어, 삽입부(204), 이펙터 샤프트(310) 상에 또는 스티어링 가이드(300)의 트랜스미션(314)의 원위부 상에 또는 내부에), 1개 또는 2개의 트랜스폰더는 환자의 신체 외부에 위치할 수 있다(예를 들어, 스티어링 가이드(300)의 트랜스미션(314)의 근위부 상에 또는 내부에).
모든 이미징 마커를 환자 몸 안에 넣을 필요는 없다. 포지셔닝 툴(200) 위 또는 내부에 위치한 이미징 마커가 모두 바디 내부에 위치할 필요는 없다. 예를 들어, 1개 또는 2개의 이미징 마커는 환자의 신체 내부에 위치할 부위의 포지셔닝 툴(200) 상에 또는 내부에 위치할 수있고(예를 들어, 삽입부(204), 이펙터 샤프트(310) 상에 또는 스티어링 가이드(300)의 트랜스미션(314)의 원위부 상에 또는 내부에), 1개 또는 2개의 이미징 마커는 환자의 신체 외부에 위치할 수 있다(예를 들어, 스티어링 가이드(300)의 트랜스미션(314)의 근위부 상에 또는 내부에).
특정 선행 기술을 사용하면 트랜스폰더를 신체 내부에 이식하여 장기의 위치를 추적할 수 있다. 본 포지셔닝 툴(200)은, 트랜스폰더가 체외의 포지셔닝 툴의 일부(예를 들어, 삽입부(204), 스티어링 가이드(300)) 상에 위치하거나 내부에 위치하며, 각 분할 동안 단 몇 분 동안만 일시적으로 신체 내부에 도입되므로 이식이 필요하지 않다. 이 트랜스폰더는 신체 내부의 물체를 추적하고 물체에 위치하며 이식되지 않으며 일부(1 개 또는 2 개)는 해당 물체를 추적하기 위해 신체 외부에 남아있을 수 있다. 따라서 대상자에 트랜스폰더를 이식할 필요가 없다.
대상자(50)이 치료 테이블(512) 위에 있는 동안 포지셔닝 툴(200)의 치료 포즈를 조정할 수 있다. 로봇 암(RA)(400, 400a)은 치료 시뮬레이션에 의해 결정된 포지셔닝 툴(200)의 포즈를 복제하지만, 대상자가 치료 테이블(512)에 있는 동안 획득한 포지셔닝 툴(200)의 실시간 위치 정보에 따라 포지셔닝 툴(200)의 포즈를 추후 미세 조정할 수 있다. 조정이 완료되면 조직 타겟에 방사선을 조사한다.
본원의 발명자들은 특정 비율(약 30 %~40 %)에서 치료 테이블에서 대상자의 위치를 반복적으로 재현 할 수 없다는 것을 발견했다. 시뮬레이션 테이블과 치료 테이블에서 대상자의 위치 및/또는 연속적인 분할 치료에서 치료 테이블에서 대상자의 위치 간에 몇 mm 범위의 위치 차이가 있을 수 있다. 대상자가 시뮬레이션 후 치료를 시작하기까지 몇 주를 기다렸고 이 기간 동안 체중이 늘거나 줄었기 때문에 신체 윤곽에 약간의 차이가 있을 수 있다. 또는 대상자가 새로운 통증을 경험할 수 있으며 일부 근육이 국소적으로 긴장되어 대상자가 정확히 같은 자세에 도달 할 수 있다. 이러한 차이는 환자가 움직이기 어렵거나 기타 내재된 오류로 인해 배치 오류가 발생할 수 있는 사용자(예: 기술자)에 따라 달라질 수 있다. 작은 거리의 편차는 타겟이 최대 선량을 받지 못하고 건강한 구조물에 대한 손상이 증가 할 수 있기 때문에 중요하다.
대상자가 치료 테이블(512)에 포지셔닝 툴(200)을 장착한 상태에서 획득한 포지셔닝 툴(200)의 실시간 위치 정보를 기반으로 포지셔닝 툴(200)의 자세를 미세 조정할 수 있어, 치료 효과는 높이고 부작용은 줄일 수 있다.
로봇이 아닌 수동 포지셔닝 장치(수동 포지셔너)를 사용하여 포지셔닝 툴(200)의 자세를 조정하고 고정할 수 있지만, 로봇 암에 비해 정확도가 떨어지고 시간이 많이 소요되며 안전성이 떨어지고 비용이 많이 든다는 단점이 있다.
수동 포지셔너는 각 축을 개별적으로 조정(예: 각 축(X, Y, Z)에 연결된 나사축을 돌려서)하기 때문에 포지셔닝 툴(200)을 정확한 위치로 가져오는 것이 어렵고 시간이 더 많이 소모된다. 수동 포지셔너를 사용하면 사용자(의사)가 수동 팔의 자세를 여러 번 수동으로 바꾸고 고정해야 한다. 포지셔닝 툴(200)이 뼈 구조와 관련하여 올바르게 고정되었는지 확인하기 위해 각각의 새로운 포즈를 확인하기 위해 새로운 의료 이미지를 촬영해야 하며, 각 이미지를 촬영하는 동안 직원이 치료실을 떠나야 하므로 시간이 많이 소요된다. 따라서 수동 포지셔너를 사용하는 절차는 반복적이고 시간이 많이 소요된다. 로봇 암을 사용하면 각 관절이 채택하는 각도를 별도로 설정할 필요가 없으며, 포지셔닝 툴(200)의 포즈를 알면 표준 방법을 사용하여 조인트의 각도가 자동으로 설정된다.
수동 포지셔너는 치료/시뮬레이션 테이블이 일반적으로 이온화 방사선 치료 헤드와 정렬하기 위해 높게 배치되기 때문에 도달하는 시간이 더 소모될 수 있다. 사용자(의사)가 몸을 구부려 조정해야 하므로 최적이 아니거나, 테이블을 낮춰야 하므로 소요 시간이 늘어난다. 로봇 암을 통해 포지셔닝 툴(200)의 자세를 원격으로 조정하고 고정할 수 있다.
수동 포지셔너를 사용하면 올바른 자세를 반복적으로 결정하고 각 반복 후에 엑스레이를 촬영하기 때문에 엑스레이 노출이증가 할 수 있다. 로봇 암을 사용하면 치료 자세는 시뮬레이션 자세를 기반으로 할 수 있으며 엑스레이 촬영을 필요로 하지 않는다.
본 발명의 로봇 암이 포지셔닝 툴(200)의 움직임을 제어하기 때문에 움직임이 보다 정확할 수 있다. 수동 포지셔너를 사용하면 포즈를 조정할 때마다 각 조인트들(보통 3개)을 수동으로 잠금 해제하고 조정 이후 수동으로 잠궈야 하게 된다. 잠금 및 잠금 해제는 순차적으로 이루어진다. 첫 번째 조인트가 잠기면 두 번째 조인트에 힘이 가해져 위치가 변경되고, 이로 인해 첫 번째 조인트의 위치가 약간 움직이고 변위될 수 있다. 조인트를 조정할 때마다 다른 조인트에 약간의 움직임이 발생할 수 있다. 따라서 올바른 포즈가 구현될 때까지 세 조인트들 모두에 반복적으로 조정이 이루어진다. 이는 수동으로 실행하기에는 조작이 매우 복잡하고 시간이 많이 걸리며 정확하지 않다.
경험에 따르면, 수동 포지셔너가 매 치료 세션마다 포지셔닝 툴(200)에 동일한 자세를 적용하는 경우, 포지셔닝 툴(200)은 대부분 뼈 구조에 대해 대상자 신체 내부의 동일한 위치에 정확히 위치하지 않는데, 이는 신체가 이전 위치에 비해 최소 몇도 이상 형태가 매우 약간씩 이동하기 때문이다. 이러한 매일의 변화는 대상 환자가 더 긴장하거나, 체중이 감소하거나, 체중이 증가하거나, 부종이 있거나, 기타 요인이 있을 수 있기 때문이다. 수동 포지셔너를 사용하면 첫 번째 치료 세션에서 사용된 자세가 수동으로 고정되어 후속 치료 세션에서 사용되므로 관찰된 신체 변화를 설명할 수 없으므로 조사되는 타겟의 양이 적고 유해성이 더 커질 수 있다. 로봇 암이 포지셔닝 툴(200)의 움직임을 제어하기 때문에, 예를 들어 뼈 구조 등을 참조하여 매 세션 시작 시 포지셔닝 툴(200)의 자세를 빠르게 미세 조정할 수 있다. 로봇 암과 마커 및/또는 트랜스폰더를 사용하면 기술자 한 명이 몇 초 만에 자동으로 미세 조정된 포즈에 도달할 수 있다. 여기에는 사용자(시술의)가 직접 참석할 필요는 없다. 또한 방사선 노출이 적어질 수 있다.
로봇 암이 포지셔닝 툴(200)의 움직임을 제어하기 때문에, 움직임은 고정된 궤적을 따라 분당 수 mm(1~3) 정도로 매우 느리게 실행될 수 있다. 수동 팔을 사용하면 사용자(의사)는 최소한의 움직임으로 최단 시간 내에 최적의 포즈를 취하는 것을 목표로 한다. 대상자의 조직이 큰 변위를 수용할 시간이 없기 때문에 대상자에게 통증을 유발할 수 있다. 또한, 의사는 빠르게 자세에 도달하기 위해 저항에 부딪힐 때 의도치 않게 과도한 힘을 가할 수 있으며, 이는 대상자에게 큰 고통을 줄 수 있다.
포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈는 내장된 의료 영상 장치(예: X-레이 시스템, 저해상도 CT 스캔)에서 볼 수 있는 하나 이상의 뼈 구조 기준(bony reference)에 기초하여 미세 조정될 수 있다. 뼈 구조 기준(bony reference)의 예로는 골반이 있다. 포지셔닝 툴(200)의 포즈는 시뮬레이션 중에 가졌던 하나 이상의 뼈 구조 기준과 관련하여 동일한 포즈가 될 때까지 치료 중에 조정될 수 있다.
포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 대한 실시간 정보는 위치 기준과 관련하여 공지된 방식으로 배치된 의료 영상 장치로부터 획득될 수 있다(예를 들어, 방사선 치료 테이블(512) 또는 전리 방사선 치료 헤드(518)와의 관계에서).
일부 방사선 치료 장치들(510)은 대상자가 방사선 치료 테이블 위에 있는 동안 신체 조직 및 포지셔닝 툴(200)의 의료 영상(예를 들어, X-선 시스템, 저해상도 CT 스캔)을 촬영할 수 있는 의료 영상 장치(예를 들어, X-선 영상)가 내장되어 있다. 포지셔닝 툴(200)의 미세 조정이 의료 영상에서 결정될 수 있으므로 실시간 현장 포즈가 업데이트된다. 본 명세서의 다른 곳에서 언급된 바와 같이, 포지셔닝 툴(200)의 적어도 일부가 의료 영상에 의해 가시화될 수 있고 및/또는 포지셔닝 툴(200)이 하나 이상의 이미징 마커와 함께 배치될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)는 하나 이상의(바람직하게는 적어도 3개의) 이미징 마커들(350, a, b, c)과 함께 배치될 수 있다. 트랜스미션(314)는 하나 이상의(바람직하게는 적어도 3개 이상의) 이미징 마커들(350, a, b, c)을 구비할 수 있다.
포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 대한 실시간 정보는 위치 기준과 관련하여 공지된 위치에 배치된 위치 트랜스폰더 판독기로부터 획득될 수 있다(예를 들어, 방사선 치료 테이블(512) 또는 이온화 방사선 치료 헤드(518)와의 관계에서). 방사선 치료 장치(510)는 대상자가 방사선 치료 테이블(512)에 있는 동안 하나 이상의 위치 결정 무선 트랜스폰더의 정확한 위치 결정을 가능하게 하는 위치 결정 트랜스폰더 판독기를 구비할 수 있다. 본 발명의 다른 부분에서 설명하는 바와 같이, 포지셔닝 툴(200)의 트랜스폰더는 미세 조정 동작을 안내하기 위해 삽입부(204) 및/또는 스티어링 가이드(300) 상에 제공될 수 있다. 일부 방사선 치료 장치들(510)에서 트랜스폰더 판독기는 필요할 때 방사선 치료 테이블에 가까이 가져가고 필요하지 않을 때는 옆에 놓아둘 수 있다. 위치 기준과 관련된 트랜스폰더 판독기 위치는 트랜스폰더 판독기가 켜지면 방사선 치료 장치들(510)과 통신이 이루어 진다. 포지셔닝 툴(200)의 미세 조정은 위치 트랜스폰더 판독기 데이터로부터 도출될 수 있다.
미세 조정(fine-tune adjustment)은 수동(예: 수동 무중력 모드에서 작동하는 로봇 암의 작동자가 안내하는 움직임), 자동(예: 로봇 암 단독) 또는 반자동(예: 수동 및 로봇 모두)으로 수행될 수 있다.
미세 조정은 저장되어 다음 치료 세션 중에 적용될 수 있다.
여기에 설명된 방법 중 하나 이상을 컴퓨터에서 구현할 수 있다. 본 명세서에는 대상체에 적용되는 하나 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램을 보조하기 위해, 본 명세서에 설명된 바와 같이 방사선 치료 시스템(100)을 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법(700)이 제공된다. 컴퓨터로 구현되는 예시적인 방법(700)은 도 7의 순서도에 도시되어 있다. 포지셔닝 툴(200)은 스티어링 가이드(300), 그리고 용도에 따라 선택적으로 삽입부(204)를 포함할 수 있다.
본 명세서에는 다음을 포함하는 컴퓨터 구현 방법(700)이 제공되고, 방법은,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 포지셔닝 도구(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈를 포함하는 시뮬레이션 결정 파라미터 세트(a)를 수신하는 단계;
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 시뮬레이션 테이블(522)에 장착된 상기 RA의 RA 베이스 단부(422, 422b)의 위치 관계(b), (SPx,y,z) 를 수신하는 단계;
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 방사선 치료 테이블(512)에 장착된 상기 RA의 RA 베이스 단부(422, 422a)의 위치 관계(TPx,y,z)에 대한 데이터(c) 를 수신하는 단계; 및
- (a), (b) 및 (c)로부터, 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈에 대응하는 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 자세를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
컴퓨터 구현 방법(700)은 다음의 단계를 더 포함할 수 있다:
방사선 치료 장치(510)로부터 방사선이 방출되기 전에, 포지셔닝 툴(200)을 치료 포즈 중 하나로 이동 및/또는 고정하기 위해 위치 기준(예를 들어, 방사선 치료 테이블(512) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 빔 교차 볼류, 아이소 센터 또는 뼈 골반에 대한)과 관련하여 고정되고 알려진(722) 치료 테이블(512)에 장착 또는 장착 가능한 로봇 암(RA)을 작동시키는 명령어(730)를 출력하는 단계;
선택적으로(731) 현장에서의 포지셔닝 툴(200)의 실제 포즈(예를 들어, 방사선 치료 장치 시스템(510)에 내장된 의료 영상 장치 또는 트랜스폰더 판독기에 의해 결정된)에 기초하여, 로봇 암(RA)을 (수동으로) 작동시켜 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈를 미세 조정하기 위한 명령어(730)를 출력하는 단계;
- 선택적으로, 방사선 치료 장치(510)에서 방사선을 방출하기 전에 로봇 암(RA)을 작동시켜 포지셔닝 툴(200)을 다른 치료 포즈로 이동 및/또는 고정하기 위한 명령어(734)를 출력하는 단계;
- 선택적으로 최소 1, 2 또는 바람직하게는 모든 치료 세션에 대해 위의 단계를 반복하는 단계(736)을 포함할 수 있다.
각 치료 세션에서 반복될 수 있는 단계는 다음과 같다:
방사선 치료 장치(510)로부터 방사선이 방출되기 전에, 포지셔닝 툴(200)을 치료 포즈 중 하나로 이동 및/또는 고정하기 위해 위치 기준(예를 들어, 방사선 치료 테이블(512) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 빔 교차 볼류, 아이소 센터 또는 뼈 골반에 대한)과 관련하여 고정되고 알려진(722) 치료 테이블(512)에 장착 또는 장착 가능한 로봇 암(RA)을 작동시키는 명령어(730)를 출력하는 단계;
선택적으로(731) 현장에서의 포지셔닝 툴(200)의 실제 포즈(예를 들어, 방사선 치료 장치 시스템(510)에 내장된 의료 영상 장치 또는 트랜스폰더 판독기에 의해 결정된)에 기초하여, 로봇 암(RA)을 (수동으로) 작동시켜 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈를 미세 조정하기 위한 명령어(730)를 출력하는 단계;
- 선택적으로, 방사선 치료 장치(510)에서 방사선을 방출하기 전에 로봇 암(RA)을 작동시켜 포지셔닝 툴(200)을 다른 치료 포즈로 이동 및/또는 고정하기 위한 명령어(734)를 출력하는 단계;
시뮬레이션에 의해 결정된 동일한 파라미터 세트(716)는 적어도 1, 2, 바람직하게는 모든 외부 방사선 치료 세션에 대한 하나 이상의 치료 포즈를 결정하는 데 사용될 수 있다.
포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈는 다음을 포함하여 결정될 수 있다:
(i) 시뮬레이션 테이블(522)에 고정되어 장착 가능한 로봇 암(RA)을 작동시켜 포지셔닝 툴(200)을 이동 및/또는 고정하기 위한 명령을 출력하는 단계(전문가의 입력에 반응하여),
(ii) 대상자(50)에 대한 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 포즈를 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈로서 기록하도록 지시를 수신하는 단계.
컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품은 또한 컴퓨팅 장치 또는 시스템에 의해 실행될 때 컴퓨팅 장치 또는 시스템이 컴퓨터 구현 방법을 수행하도록 하는 명령어를 포함하는 것으로 제공된다.
컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체도 제공된다.
컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품을 나타내는 데이터 스트림도 제공된다.
대상자에게 적용되는 하나 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램을 보조하는 방법이 제공되며, 방법은,
(a) 이하의 단계를 포함하는 대상자(50)에 대해 시뮬레이션으로 결정된 파라미터 세트를 획득하는 단계:
- 포지셔닝 툴(200)을 대상자(50)의 캐널에 삽입하는 단계
- 시뮬레이션 테이블(522)에 대상자(50)을 정렬하는 단계(그리고 대상자에 타투 마크에 의해 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선에 대한 상대적 위치를 표시함);
- 로봇 암(400, 400b) RA 피팅(430, 430b)을 포지셔닝 툴(200) 쪽으로 이동시키고 로봇 암(400, 400b) RA 피팅(430, 430b)을 포지셔닝 툴(200)에 부착하는 단계;
- 시뮬레이션 테이블(522)에서 대상자(50)의 의료 영상을 하나 이상 획득하는 단계;
- 의료 이미지로부터 (전문가에 의해) 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈를 결정하는 단계,
- 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈 및 위치 기준(예: 시뮬레이션 테이블(522)을 사용하여 알려진 위치에 배치된 피사체의 빔 교차 체적, 등심점 시뮬레이션 또는 뼈 골반 시뮬레이션)에 대한 RA 베이스 단부(422, 422b)의 위치 관계(SPx,y,z)로부터 시뮬레이션으로 결정된 파라미터 세트를 결정하는 단계;
- 포지셔닝 툴(200)에서 RA 피팅(430b)을 분리하는 단계
(b) 이하의 단계를 포함하는 대상자(50)에 대한 방사선 치료 세션을 실시하는 단계;
- 선택적으로 포지셔닝 툴(200)을 대상자(50)의 캐널에 삽입하는 단계(아직 제자리에 있지 않은 경우),
- 방사선 치료 테이블(512)에 대상자(50)을 정렬하는 단계(예: 대상의 타투 표시 등 사용,
- 로봇 암(400, 400a) RA 피팅(430, 430a)을 포지셔닝 툴(200) 쪽으로 이동하여 로봇 암(400, 400a) RA 피팅(430, 430a)을 포지셔닝 툴(200)에 부착하는 단계;
- 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 치료 포즈를 시뮬레이션으로 결정된 파라미터 세트 및 위치 기준(예를 들어, 빔 교차 체적, 아이소센터 또는 방사선 치료 테이블(512) 위에 놓여 있고 알려진 위치에 있는 대상자의 골반)에 대한 RA 베이스 단부(422, 422a)의 위치 관계(TPx, y, z)로부터 결정하는 단계;
- 포지셔닝 툴(200)을 각각의 치료 포즈에 맞게 세팅하는 단계;
- 각 치료 자세에서 이온화 방사선 빔에 노출시켜 대상자를 치료하는 단계;
- RA 피팅(430a)에서 포지셔닝 툴(200)을 분리하는 단계;
(c) 선택적으로 (b)에 따른 단계로 구성된 하나 이상의 후속 방사선 치료 세션을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
하나 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하는 방법이 제공되고, 방법은,
(a) 대상자(50)에 대해 시뮬레이션으로 결정된 파라미터 세트를 획득하는 단계를 포함하고, 여기서
- 대상자가 방사선 치료 시뮬레이션 테이블(522) 위에 위치하고
- 포지셔닝 툴(200)의 원위 단부이 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되고,
- 대상자(50)에 대해 시뮬레이션으로 결정된 파라미터 세트는, 하나 이상의 획득된 위치 기준(예를 들어, 시뮬레이션 테이블(522), 시뮬레이션 테이블(522) 상의 대상자(50) (예를 들어, , 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 위에 및 알려진 위치에 놓인 대상자의 뼈 골반)과 관련하여 경험적으로 결정된 치료 포즈를 포함하고, 여기서, 경험적으로 결정된 치료 포즈는 포지셔닝 툴(200)의 포즈에 상응하고 외부 방사선 치료 세션 동안, 방사선 치료 테이블(512) 상의 대상자(50)의 캐널에 연결된 캐널(602) 및/또는 신체 조직(608)은 예를 들어, 이온화 방사선 치료 헤드(518)에 의해 방출되는 이온화 방사선 빔 내부 또는 외부에 관련하여, 특히 교차 볼륨 또는 아이소센터에 대해 알려진 위치 및/또는 배향(예를 들어, 내부 또는 이격됨)에 있다.
(b) 대상자에 대한 외부 방사선 치료 세션을 실시하는 단계를 더 포함하고,
- 대상자는 방사선 치료 테이블(512)에 위치하고
- 포지셔닝 툴(200)의 원위 단부단이 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되고,
- 포지셔닝 툴(200)의 포즈는, 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈에 대응하는 치료 포즈로 조정되어, 외부 방사선 치료 세션 동안, 대상자(50)의 캐널(602) 및/또는 신체 조직(608)은 위치 기준(예: 빔 교차 체적, 아이소센터, 또는 치료 테이블(512) 위에 놓여 있고 알려진 위치에 있는 대상자의 골반 뼈)에 대해 알려진 위치 및/또는 배향(예를 들어, 내부 또는 이격됨)에 있게 된다. 상기 포지셔닝 툴(200)의 포즈는, 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈에 대응하는 치료 포즈로 조정된다, 외부 방사선 치료 세션 동안, 대상자(50)의 캐널(602) 및/또는 신체 조직(608)은 (예를 들어.g., 위치 기준(예를 들어, 빔 교차 볼륨, 등심, 또는 치료 테이블(512) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상의 뼈 골반)과 관련하여(예를 들어, 내부 또는 외부로부터) 위치 및/또는 방향에 위치한다.
포지셔닝 툴(200)의 포즈는 베이스 단부(422, 422a)를 갖는 로봇 암(RA)(400, 400a)에 의해 조정될 수 있는데, 여기서 베이스 단부(422, 422a)는 각 외부 방사선 치료 세션에 대해 방사선 치료 테이블(512) 상에 알려진 및/또는 정의된 및/또는 동일한 위치에 장착될 수 있다.
대상자(50)은 적어도 1, 2, 바람직하게는 모든 외부 방사선 치료 세션에 대해 공지 및/또는 정의된 및/또는 동일한 위치에서 방사선 치료 테이블(512) 상에 배치될 수 있다.
포지셔닝 툴(200)의 치료 자세는 적어도 1, 2, 바람직하게는 모든 외부 방사선 치료 세션에 대해 동일할 수 있다.
대상자(50), 보다 바람직하게는 대상자(50)의 뼈 구조물과 RA의 베이스 단부(422, 422a) 사이의 종 방향 거리는 각 외부 방사선 치료 세션마다 동일할 수 있다.
대상자(50)의 신체 조직(608)은 자궁, 자궁경부, 질, 방광, 항문, 직장, 질 천장(vaginal vault), 질 천장 덩어리 또는 전립선으로 구성될 수 있다.
이 방법은 여기에 설명된 시스템을 사용할 수 있다. 포지셔닝 툴(200)은 본 명세서에 정의된 것일 수 있다.
각 치료 포즈에서 이온화 방사선 빔에 노출시켜 대상자를 치료하는 단계에 앞서, 포지셔닝 툴(200)의 치료 포즈는(예를 들어, 수동으로) 대상자(50)가 치료 테이블(512) 상에 있는 동안(본 발명의 다른 부분에 설명된 바와 같이), 조정 또는 미세 조정될 수 있다.
포지셔닝 툴(200)의 포즈는 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈에 대응하도록 포지셔닝 툴(200)의 포즈가 조정된 후에 후속적으로 미세 조정될 수 있다. 미세 조정된 포즈는 포지셔닝 툴(200)의 치료 포즈이다.
미세 조정된 자세는 방사선 치료 테이블(512) 상에서 대상자에 대한 포지셔닝 툴(200)의 자세에 대한 실시간 현장 측정 정보로부터 결정될 수 있으며, 여기서 현장 측정 정보는 다음으로부터 얻어진다:
- 이온화 방사선 치료 헤드(518)를 포함하는 방사선 치료 장치(510)에 내장된 의료용 영상 장치. - 이온화 방사선 치료 헤드(518)를 포함하는 방사선 치료 장치(510)에 내장된 위치 트랜스폰더 판독기.
의료 영상 장치에 의해 획득된 포지셔닝 툴(200)의 포즈는 위치 기준(예를 들어, 대상자(50)의 하나 이상의 뼈 구조)에 상대적일 수 있다.
또한, 치료 시뮬레이션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램 및 본원에 설명된 시스템을 사용하여 대상체에 적용되는 하나 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램을 위한 대상자(50)과 로봇 암(RA)(400, 400a, 400b)를 방사선 치료 테이블(512)에 정렬하는 방법이 제공되며, 방법은,
(a) 치료 시뮬레이션 도중:
- 시뮬레이션 테이블(522)의 긴 가장자리에 측정 게이지(524)를 부착하는 단계-적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(526)을 가로지르며 RA 베이스 단부(422, 422b) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상의 RA(400, 400b)의 베이스 지지대(432, 432b)의 예상 위치로 연장됨-,
- 위치 기준과 관련된 위치 측정 게이지(524)를 "게이지 위치"로 기록하는 단계;
- 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(526)이 교차하는 측정 게이지(524)에 의해 표시된 위치를 "레이저 위치"로 기록하는 단계;
- 피실험자(50)를 시뮬레이션 테이블(522)의 종 방향 중앙선과 피실험자의 중앙선이 일치하도록 대상자(50)를 배치하는 단계,
- 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(526)에 정렬된 적어도 하나의 타투 마크(52)로 대상자(50)을 표시하는 단계;
- RA(400, 400b)를 시뮬레이션 테이블(522) 상에 배치하는 단계 -이에 따라 RA(400, 400b)의 RA 피팅(430, 430b)이 치료 시뮬레이션을 위해 포지셔닝 툴(200)에 탈부착 가능하게 부착되도록 배치됨-
- 시뮬레이션 테이블(522)에 RA 베이스 단부(422, 422b) 또는 베이스 지지대(432, 432b)의 측정 게이지(524)로 표시된 위치를 "베이스 위치"로 기록하는 단계;를 포함하고,
(b) 방사선 치료 도중:
- 치료 테이블(512)의 '게이지 위치'에 있는 치료 테이블(512)의 긴 에지에 동일하거나 일치하는 측정 게이지(514)를 부착하는 단계;
- 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(526)이 "레이저 위치"에서 치료 테이블(512)의 측정 게이지(514)를 교차하도록 치료 테이블(512)의 종방향 위치를 조정하는 단계;
- 대상자(50)을 치료 테이블(512) 위에 대상의 중앙선이 치료 테이블(512)의 종방향 중앙선과 일직선이 되도록 배치하는 단계,
- 대상자(50)의 타투 마크(52)가 적어도 하나의 투사된 레이저 기준선(516)과 정렬되도록 대상자(50)을 이동시키는 단계,
- 방사선 치료용 포지셔닝 툴(200)에 RA(400, 400a)의 RA 피팅(430, 430b)이 탈부착 가능하도록 위치하도록 치료 테이블(512) 상에 RA(400, 400a)를 배치하는 단계,
- 치료 테이블(512)의 측정 게이지(514)에 표시된 '베이스 위치'와 동일하도록 RA 베이스 단부(422, 422a) 또는 베이스 지지대(432, 432a)의 위치를 조정하는 단계를 포함한다.
후속 치료 세션 또는 분할 치료 동안 (b) 단계가 반복적으로 수행된다. 시뮬레이션 테이블(522)과 방사선 치료 테이블(512)은 일반적으로 그 형태가 동일하며, 투사된 레이저 기준선(516, 526)의 배열 또한 시뮬레이션실과 방사선 치료실 모두 동일하게 배치되는 것이 일반적이다..
본 발명은 일반적으로 흡수선량이 높아 외부 방사선 치료에서 제외되는 큰 종양을 정확하게 타겟화할 수 있기 때문에 수술이 불가능한 암 환자를 효과적으로 치료할 수 있다. 외부 방사선이 적합하지 않은 경우, 근접 치료(내부 방사선 치료)가 대안이 될 수 있지만, 이러한 치료는 종양 덩어리가 큰 경우에는 거의 또는 전혀 효과가 없을 수 있다.
한 예로, 한 환자는 종양 덩어리 외경이 15cm, 다른 환자는 종양 덩어리 외경이 8cm로 측정되었다. 치료의 마지막 파트는 종양의 직경이 너무 커서 거의 증가시키지 못하는 근접 방사선 치료(내부 방사선 치료)를 사용하기 때문에, 이러한 환자들은 표준 외부 방사선 치료로는 치료가 불가능한 것으로 간주되었다. 현재 본 시스템과 방법을 사용하여 두 환자 모두 암이 사라졌으며, 이는 이온화 방사선의 정확한 전달에 기인한다. 다른 예시들은 본 문서의 다른 곳에 설명된 도 42a, 42b 및 43에 도시되어 있다.
Claims (37)
- 하나 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 방사선 치료 시스템(100)에 있어서,
베이스 단부(422, 422a) 및 이펙터 단부(424, 424a)를 구비하는 로봇 암(RA, 400, 400a); 및
적어도 하나의 프로세서 및 메모리를 포함하는 프로세서 유닛(440);을 포함하고,
상기 로봇 암(RA)은,
- 상기 베이스 단부(422, 422a)는 대상자(50)를 치료하기 위한 방사선 치료 테이블(512)에 장착되거나, 장착 가능하게 고정되고,
- 상기 이펙터 단부(424, 424a)는 근위 및 원위 단부를 갖는 포지셔닝 툴(200)에 분리 가능한 부착을 위한 RA 피팅(430, 430a)을 구비하고, 상기 원위 단부는 대상자(50)의 캐널에 삽입되게 되고,
상기 프로세서 유닛(440)은 외부 방사선 치료 세션 동안 로봇 암(RA, 400, 400a)의 움직임을 제어 및 고정하게 되고,
상기 포지셔닝 툴(200)은,
- 근위(40) 및 원위(20) 단부를 갖는 스티어링 가이드(300);
- 상기 스티어링 가이드(300)는, 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되거나, 또는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되도록 되는 삽입부(204)에 부착되도록 되는 원위 단부(20)의 경질 이펙터 샤프트(310);
- 상기 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 제어하기 위해 상기 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 근위 단부(40)에 배치되고, RA 피팅(430, 430a)에 부착되는 경질 핸들부(316); 및
- 상기 핸들부(316)를 상기 이펙터 샤프트(310)에 연결하는 경질 트랜스미션(314)를 포함하고,
상기 포지셔닝 툴(200)은 로봇 암의 움직임에 반응하여 외부 방사선 치료 세션을 위한 캐널(602)을 이동 및/또는 고정하게 되는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서 유닛(440)은, 하나 이상의 치료 포즈에서 상기 포지셔닝 툴(200)을 배치하게 되고, 상기 치료 포즈는 외부 방사선 치료를 위해 상기 포지셔닝 툴(200)에 의한 대상자(50)의 캐널(602)의 공간 정렬에 대응하는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 프로세서 유닛(440)은 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈로부터 하나 이상의 치료 포즈를 결정하도록 되는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대상자(50)의 캐널(602)의 상기 포지셔닝 툴(200)에 의한 공간 정렬은,
외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔으로 상기 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 가져오고,
또는
외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔으로부터 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 멀리 이동시키는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세서 유닛(440)은,
상기 포지셔닝 툴(200)의 포즈가 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈와 일치하도록 조정된 후, 상기 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 대한 실시간 정보를 수신하고,
-상기 포지셔닝 툴(200)의 포즈를 미세 조정하기 위해 실시간 수동, 자동 또는 반자동 안내를 제공하고,
선택적으로, 상기 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 관한 실시간 정보는 방사선 치료 테이블(512)과 공지된 관계로 배치된 의료 영상 장치 또는 방사선 치료 테이블(512)과 공지된 관계로 배치된 위치 트랜스폰더 판독기로부터 획득되는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 반 앙와위(semi-supine) 자세로 누워 있는 대상자의 무릎을 지지하도록 구성된 무릎 지지대(450)를 더 포함하고,
상기 무릎 지지대(450)는,
방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에서 대상자의 후방 양쪽 무릎을 지지하도록 구성된 베이스 단부(453)와 반대쪽 지지면(457)을 갖는 바디(451)를 포함하고,
무릎 지지대는, 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)에 고정된 상태로 탈부착 가능하게 되고,
상기 바디(451)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 및/또는 무릎 지지대(451)의 바디(451)와 관련하여 정의된 하나 이상의 위치로 RA의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)가 잠금 가능하게 미끄러질 수 있는 슬롯(454)을 포함하고, 및
상기 무릎 지지대(450)의 한쪽 또는 양쪽 측면(456, 458)은 투사된 레이저 기준선(516, 526)이 한쪽 또는 양쪽 측면(456, 458)을 교차하는 위치를 나타내는 기준 마킹(464, 465)으로 표시 가능하거나 미리 배치될 수 있는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 반-앙와위(semi-supine) 자세로 누워 있는 대상자의 무릎을 지지하도록 구성된 무릎 지지대(450)를 더 포함하고,
상기 무릎 지지대(450)는 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에서 대상자의 후방 양쪽 무릎을 지지하도록 구성된 베이스 단부(453)와 반대쪽 지지면(457)을 구비하는 바디(451)를 포함하고,
상기 바디는 로봇 암(RA, 400, 400a)의 베이스 엔드(422, 422a)를 포함하는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 7 항에 있어서,
상기 무릎 지지대(450)는, 상기 무릎 지지대(450)를 형성하기 위해 상호 부착되는 두개 이상의 부품을 포함하고,
상기 무릎 지지대 중 하나의 부품(450, a)은 2개의 무릎 받침대(466, 468)를 포함하고, 하나는 각 무릎 후방을 지지하고, 선택적으로 배터리 팩 및 선택적으로 프로세서 유닛을 포함하고,
상기 무릎 지지대 중 다른 부품(450, b)은 로봇 암(RA, 400, 400a)의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)를 포함하는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 RA 피팅(430, 430a)은 연결 퓨즈를 통해 상기 RA(400, 400a)에 연결되고,
상기 연결 퓨즈는.
차단 없이 작업 부하를 견딜 수 있고,
RA 피팅과 RA(400, 400a) 사이의 기계적 연결을 과도하게 해제하면 차단되고,
비상 버튼 활성화에 반응하여 차단되는, 방사선 치료 시스템(100).
- 하나 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램의 외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에 의해 방출되는 이온화 방사선 빔과 관련하여 대상자의 캐널(602)을 위치시키기 위한 포지셔닝 툴(200)에 있어서,
상기 포지셔닝 툴(200)은,
근위(40) 및 원위(20) 단부를 갖는 스티어링 가이드(300)를 포함하고,
상기 스티어링 가이드(300)는,
대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되거나, 또는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되도록 되는 삽입부(204)에 부착되도록 되는 원위 단부(20)의 경질 이펙터 샤프트(310);
상기 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 제어하기 위해 상기 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 근위 단부(40)에 배치되는 경질 핸들부(316); 및
상기 핸들부(316)를 상기 이펙터 샤프트(310)에 연결하는 경질 트랜스미션(314)을 포함하고,
상기 포지셔닝 툴(200)은 외부 방사선 치료 세션을 위해 상기 캐널(602)를 이동 및/또는 고정하도록 되고,
팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)이 상기 이펙터 샤프트(310) 위에 배치되고, 상기 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 캐널(602)의 팽창을 위해 반복적으로 팽창 가능하고, 각 외부 방사선 치료 세션 동안 상기 이펙터 샤프트(310)를 캐널 내로 또는 캐널로부터 삽입 및 후퇴하기 위해 반복적으로 수축 가능하고,
및/또는
- 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 상기 트랜스미션(314)의 원위 단부(20) 위에 배치되고, 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 캐널(602)의 팽창을 위해 반복적으로 팽창 가능하고, 각 외부 방사선 치료 세션 동안 트랜스미션(314)를 캐널 내로 또는 캐널로부터 삽입 및 후퇴시키기 위해 반복적으로 수축 가능한, 포지셔닝 툴(200).
- 제 10 항에 있어서,
- 상기 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 팽창 제한적이며, 상기 풍선(315)의 팽창은 제한된 팽창 크기에서 재현 가능하게 멈출 수 있고 상기 이펙터 샤프트를 캐널(602) 내의 중앙에 위치되도록 하고, 및/또는
- 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 팽창 제한적이고, 상기 풍선(322)의 팽창은 제한된 팽창 크기에서 재현 가능하게 멈출 수 있고, 상기 트랜스미션(314)을 상기 캐널(602) 내의 중앙에 위치되도록 하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 팽창형 이펙터 샤프트 풍선(315)은 상기 스티어링 가이드(300)의 근위(40) 방향으로 연장되는 팽창 루멘(324)에 유체 연통하고,
선택적으로,
- 상기 이펙터 샤프트 풍선(315) 팽창 루멘(324)은, 상기 이펙터 샤프트(310) 및/또는 상기 트랜스미션(314)의 적어도 일부의 바디 내에 채널로 배치되거나, 또는
- 상기 이펙터 샤프트 풍선(315) 팽창 루멘(324)은 상기 트랜스미션(314)의 적어도 일부의 바디 내의 통로(335) 내에 배치된 튜브(333) 내에 있고,
및/또는
- 루어 피팅과 같은 피팅(329)은 펌프에 연결하기 위해 상기 이펙터 샤프트 풍선(315) 인플레이션 루멘(328)의 근위 단부에 배치되고,
및/또는
상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 상기 스티어링 가이드(300)의 근위(40) 방향으로 연장되는 팽창 루멘(328)과 유체 연통하고,
선택적으로
- 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322) 팽창 루멘(328)은 상기 트랜스미션(314)의 적어도 일부의 바디 내에 채널로서 배치되거나, 또는
- 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322) 팽창 루멘(328)은, 상기 트랜스미션(314)의 적어도 일부의 바디 내의 통로(331) 내에 배치된 튜브(327) 내에 있고,
및/또는
- 루어 피팅과 같은 피팅(329)은 펌프에 연결하기 위해 팽창형 루멘(328)의 근위 단부에 배치되는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 이펙터 샤프트(310)는 상기 트랜스미션(314)에 대해 각도 알파를 채택하고 상기 알파는:
90 내지 260 도이고, 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되는 상기 삽입부(204)에 부착되도록 되거나, 또는
170 내지 190 도이고, 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자의 질 캐널 또는 항문 캐널에 직접 삽입되거나, 또는
90 내지 260 도이고, 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자(50)의 직장 캐널에 직접 삽입되도록 되거나, 또는
및/또는
- 상기 핸들부(316)는 상기 트랜스미션(314)에 대하여 각도 베타를 채택하고, 상기 베타는:
40 내지 150 도이고, 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되는 삽입부(204)에 부착되거나, 또는,
70 내지 150 도이고, 및 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자의 질 캐널 또는 항문 캐널에 직접 삽입되도록 되거나, 또는
40 내지 130 도이고, 상기 이펙터 샤프트(310)는 대상자의 직장 캐널에 직접 삽입되도록 되는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
근위(40) 및 원위(20)를 갖는 삽입부(204)를 더 포함하고,
상기 삽입부(204)는,
캐널의 입구를 통해 및 캐널 내로 삽입되도록 되는 세장형 부재(210); 및
원위 단부(20)의 상기 이펙터 샤프트(310)는 상기 세장형 부재(210)에 부착되거나 분리 가능하게 부착되는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 관한 실시간 정보를 포지셔닝 트랜스폰더 판독기로 전송하도록 되는 하나 이상의 포지셔닝 트랜스폰더(252a-c; 256a-b)가 배치되는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포지셔닝 툴(200)은 의료 영상 장치에 의해 적어도 부분적으로 가시화되며, 선택적으로, 상기 의료 영상 장치는 외부 방사선 치료 세션을 위해 이온화 방사선 치료 빔을 방출하는 방사선 치료 장치(510)에 내장되어 있는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포지셔닝 툴(200)은, 적어도 부분적으로 MRI 호환가능한 재료 및 MRI 가시화되는 재료로 만들어지고, 및/또는 하나 이상의 MRI 가시화 마커를 포함하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 10 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핸들부(316)는, 상기 로봇 암, RA, 배치된 피팅(430, 430a) 및 상기 RA(400, 400a, 400b)의 상기 이펙터 단부(424, 424a)에 탈착 가능하게 부착되고,
선택적으로, 상기 핸들부(316)는 그립퍼를 구비하는 RA 피팅(430)과 협동하여 상기 그립퍼가 위치 반복성과 유격 또는 백래시를 줄이면서 상기 핸들부(316)를 잡을 수 있도록, 하나 이상의 노치(334) 및/또는 하나 이상의 돌출부 및/또는 하나 이상의 코너(332)를 포함하는 그립 로케이터(330)를 포함하고,
선택적으로, 상기 그립 로케이터(330)는,
각각 방향을 갖는 하나 이상의 노치(334); 및
상기 핸들부(316)의 축 방향에 따른 코너(332)를 포함하고,
적어도 하나의 노치 방향은 축 방향과 상이하고, 하나 이상의 노치 중 적어도 하나는 상기 코너의 스팬 내에 배치되는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 10 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스티어링 가이드(300)는 상기 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)으로부터 이미지를 캡처하도록 구성된 이미지 캡처 시스템(360)을 구비하고, 캡처된 이미지의 안내에 따라 상기 이펙터 샤프트(310)를 상기 삽입부(204)의 세장형 부재 루멘(214)에 삽입할 수 있도록 하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 10 항 내지 제 1 항 중 어느 한 항에 기재된 포지셔닝 툴(200)을 더 포함하는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 18 항에 있어서,
상기 스티어링 가이드(300)의 핸들부(316)는, RA 피팅(430)에 대한 상기 스티어링 가이드(300)의 위치 및 선택적으로 방향에 관한 실시간 정보를 제공하게 되는 도킹 비콘(340)을 포함하고, 컨트롤러(440)는 상기 핸들부(316)에 상기 RA 피팅(430)을 도킹할 수 있도록 수동, 반자동 또는 자동 안내를 제공하도록 되고,
선택적으로
- 상기 도킹 비콘은 패시브 또는 액티브 또는 패시브와 액티브의 조합이고,
- 액티브 도킹 비콘은, 상기 핸들부(316)의 방향에 대한 정보를 무선으로 방출하도록 되고,
- 패시브 도킹 비콘은 RA의 비전 가이드 시스템이 인식할 수 있는 사전 정의된 기하학적 모양의 바디를 포함하고,
- 상기 도킹 비콘(340)은 핸들부(316)로부터 분리 가능하거나 분리되지 않는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 RA(400, 400a)는 전환 가능한 무중력 모드가 제공되고,
무중력 온-모드에서 RA(400, 400a)는
- 상기 핸들부(261)와 도킹하기 위해 상기 RA 피팅(430, 430a, 430b)을 수동으로 안내할 수 있고, 및
- RA 피팅(430, 430a, 430b)의 포즈를 계속 등록하고,
무중력 오프-모드에서 RA(400, 400a)는,
- 무중력 온-모드에서 벗어날 때 상기 RA 피팅(430, 430a, 430b)의 마지막으로 등록된 포즈를 바탕으로 별도의 보정 조작 없이 RA 피팅(430, 430a, 430b)의 포즈를 초기에 결정하는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포지셔닝 툴(200)에 피벗 포인트가 할당될 수 있고, 상기 피벗 포인트는 상기 포지셔닝 툴(200)의 이동이 피벗되는 점 또는 영역인, 포지셔닝 툴(200).
- 두 개 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 방사선 치료 시스템(100)에 있어서, 상기 방사선 치료 시스템(100)은,
베이스 단부(422, 422a)와 이펙터 단부(424, 424a)를 구비하는 로봇 암(Ra)(400, 400a); 및
적어도 하나의 프로세서 및 메모리를 포함하는 프로세서 유닛(440);을 포함하고,
상기 베이스 단부(422, 422a)는 대상자(50)를 치료하기 위한 방사선 치료 테이블(512)에 장착되거나 고정되어 장착되고,
상기 이펙터 단부(424, 424a)는 근위 및 원위 단부를 갖는 포지셔닝 툴(200)에 분리 가능한 부착을 위한 RA 피팅(430, 430a)을 구비하고, 상기 원위 단부는 대상자(50)의 캐널에 삽입되도록 되거나, 또는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되는 삽입부(204)에 부착되도록 배치되고,
상기 프로세서 유닛(440)은 외부 방사선 치료 세션 동안 포지셔닝 툴(200)을 하나 이상의 치료 포즈에 위치시키기 위해 로봇 암(RA, 400, 400a)의 움직임을 제어하게 되고,
상기 프로세서 유닛(440)은 상기 포지셔닝 툴(200)에 할당 가능한 피벗 포인트의 입력을 수신하게 되고, 상기 피벗 포인트는 상기 RA(400, 400a)에 의한 상기 포지셔닝 툴(200)의 이동이 피벗되는 포지셔닝 툴(200)의 지점 또는 영역인, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 24 항에 있어서,
상기 프로세서 유닛(440)은, 상기 피벗 포인트를 공간적으로 고정된 위치에 유지하고, 피벗 회전 중심이 공간적으로 고정된 상기 피벗 포인트로 제한하게 되는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
스티어링 가이드(300)를 더 포함하고, 상기 스티어링 가이드(300)는
- 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되거나, 또는 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되도록 되는 삽입부(204)에 부착되도록 되는 원위 단부(20)의 경질 이펙터 샤프트(310);
- 상기 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 제어하기 위해 상기 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 근위 단부(40)에 배치되는 경질 핸들부(316);
- 상기 핸들부(316)를 상기 이펙터 샤프트(310)에 연결하는 경질 트랜스미션(314)를 포함하고,
상기 피벗 포인트는 상기 이펙터 샤프트(310) 또는 상기 스티어링 가이드(300)의 상기 트랜스미션(314) 또는 상기 삽입부(204)에 배치되는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 24 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포지셔닝 툴(200)은 상기 피벗 포인트의 위치를 측정하기 위한 거리를 판독하기 위한 눈금을 구비하는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피벗 포인트는 대상자의 캐널 입구에 해당하는 위치에 배치될 수 있는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피벗 포인트는, 질 입구 또는 항문 입구에 해당하는 위치에 배치될 수 있는,방사선 치료 시스템(100).
- 두 개 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 방사선 치료 시스템(100)에 있어서,
베이스 단부(422, 422a)와 이펙터 단부(424, 424a)를 구비하는 로봇 암(RA, 400, 400a); 및
적어도 하나의 프로세서 및 메모리를 포함하는 프로세서 유닛(440)을 포함하고,
- 상기 베이스 단부(422, 422a)는 대상자(50)를 치료하기 위한 방사선 치료 테이블(512)에 장착되거나, 장착 가능하게 고정되고,
- 이펙터 단부(424, 424a)는 근위 및 원위 단부를 갖는 포지셔닝 툴(200)에 분리 가능한 부착을 위한 RA 피팅(430, 430a)을 구비하고, 상기 원위 단부는 대상자(50)의 캐널에 삽입되도록 구성되거나 대상자(50)의 캐널(602)에 삽입되게 되는 삽입부(204)에 부착되도록 배치되고,
상기 프로세서 유닛(440)은 외부 방사선 치료 세션 동안 상기 포지셔닝 툴(200)을 하나 이상의 치료 포즈로 위치시키기 위해 상기 로봇 암(RA, 400, 400a)의 움직임을 제어 및 고정하게 되고,
상기 방사선 치료 시스템(100)은,
방사선 치료 테이블(512); 및 시뮬레이션 테이블(522)을 더 포함하고,
상기 방사선 치료 테이블(512)은 대상자(50)에 대한, 특히 적어도 하나의, 바람직하게 2개의 투사된 레이저 기준선에 정렬된 대상자에 대한 RA(400, 400a) 베이스 단부(422, 422a)의 위치를 결정하기 위한 측정 게이지(514)를 구비하고,
상기 RA(400, 400b)의 상기 베이스 단부(422, 422b)는 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈를 결정하기 위해 상기 시뮬레이션 테이블(522)에 장착되거나 고정된 관계로 장착될 수 있고, 상기 시뮬레이션 테이블(522)은 대상자(50)에 대한, 특히 적어도 하나의 바람직하게는 2개의 투사된 레이저 기준선과 정렬된 대상자에 대한 RA(400, 400b) 베이스 단부(422, 422b)의 위치를 결정하기 위한 측정 게이지(524)를 구비하고,
선택적으로 두개의 측정 게이지들(514, 524)의 눈금은 동일한, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 30 항에 있어서,
상기 프로세서 유닛(440)은 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈로부터 하나 이상의 치료 포즈를 결정하게 되는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서,
대상자(50)의 캐널(602)의 상기 포지셔닝 툴(200)에 의한 공간 정렬은,
- 외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔으로 상기 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 가져오고,
또는
- 외부 방사선 치료 세션 동안 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔으로부터 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 멀리 이동시키는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 30 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포지셔닝 툴(200)의 치료 포즈를 결정하기 위해 상기 프로세서 유닛(440)은,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 포지셔닝 도구(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈를 포함하는 시뮬레이션 결정 파라미터 세트(a)를 수신하고,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 시뮬레이션 테이블(522)에 장착된 상기 RA의 RA 베이스 단부(422, 422b)의 위치 관계(b)(SPx,y,z)를 수신하고,
- 빔 교차 체적의 시뮬레이션, 아이소센터의 시뮬레이션, 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 및 알려진 위치에 배치된 대상자의 골반과 같은 위치 기준과 관련하여 상기 방사선 치료 테이블(512)에 장착된 상기 RA의 RA 베이스 단부(422, 422a)의 위치 관계(TPx,y,z)에 대한 데이터(c) 를 수신하고, 및 (a), (b) 및 (c)로부터, 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈에 대응하는 상기 포지셔닝 툴(200)의 하나 이상의 포즈를 결정하는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 30 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세서 유닛(440)은,
상기 포지셔닝 툴(200)의 포즈가 상기 포지셔닝 툴 (200)의 하나 이상의 경험적으로 결정된 시뮬레이션 포즈에 대응하도록 조정된 이후, 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 대한 실시간 정보를 수신하고,
- 상기 포지셔닝 툴(200)의 포즈를 미세 조정하기 위해 실시간으로 수동, 자동 또는 반자동 가이드를 제공하고,
선택적으로, 상기 포지셔닝 툴(200)의 현장 포즈에 관한 실시간 정보는 상기 방사선 치료 테이블(512)과 알려진 관계에 배치된 의료 영상 장치 또는 방사선 치료 테이블(512)과 알려진 관계에 배치된 위치 트랜스폰더 판독기로부터 획득되는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 30 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에 반 앙와위(semi-supine) 자세로 누워 있는 대상자의 무릎을 지지하도록 구성된 무릎 지지대(450)를 더 포함하고,
상기 무릎 지지대(450)는,
방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522) 상에서 대상자의 후방 양쪽 무릎을 지지하도록 구성된 베이스 단부(453)와 반대쪽 지지면(457)을 갖는 바디(451)를 포함하고,
상기 바디는, 상기 로봇 암(RA, 400, 400a)의 베이스 엔드(422, 422a)를 포함하는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 35 항에 있어서,
상기 무릎 지지대(450)는, 상기 무릎 지지대(450)를 형성하기 위해 상호 부착되는 두개 이상의 부품을 포함하고,
상기 무릎 지지대 중 하나의 부품(450, a)은 2개의 무릎 받침대(466, 468)를 포함하고, 하나는 각 무릎 후방을 지지하고, 선택적으로 배터리 팩 및 선택적으로 프로세서 유닛을 포함하고,
상기 무릎 지지대 중 다른 부품(450, b)은 로봇 암(RA, 400, 400a)의 베이스 지지대(432, 432a, 432b)를 포함하는, 방사선 치료 시스템(100).
- 제 30 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 RA 피팅(430, 430a)은 연결 퓨즈를 통해 상기 RA(400, 400a)에 연결되고,
상기 연결 퓨즈는,
차단 없이 작업 부하를 견딜 수 있고,
RA 피팅과 RA(400, 400a) 사이의 기계적 연결을 과도하게 해제할 경우 차단되고,
비상 버튼 활성화에 반응하여 차단되는, 방사선 치료 시스템(100).
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