KR20230112142A - 외부 방사선 치료 프로그램을 위한 신체 조직의 재현가능한 정렬을 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두 개 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 포지셔닝 툴(200)에 관한 것으로서, 포지셔닝 툴은, 상기 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 제어하기 위해 근위 단부(40)에 고정된 상태로 배치된 경질 핸들부(316)를 구비하는 스티어링 가이드(300)를 포함하고, 핸들부(316)상기 로봇 암(400)의 그립퍼(432)와 위치 반복적으로 협동하도록 구성된 그립 로케이터(300)를 구비하고, 상기 그립퍼(432)는 열린 상태와 닫힌 상태를 갖고, 그립 로케이터(300)는 닫힌 상태에서 그립퍼(432) 내에 안착되도록 구성되며, 안착된 그립 로케이터(300)의 그립퍼(432)에 대한 움직임이 제한되고 방지된다.
Description
본 장치 및 방법은 분할 방사선 치료 분야에 관한 것이다. 특히, 이온화 방사선 치료 빔에 대해 신체 조직을 움직이고 고정할 수 있는 웨어러블 장치에 관한 것으로, 외부 방사선 치료 프로그램의 매 세션마다 조직의 위치를 정확하게 재현할 수 있다.
방사선 치료는 골반 부위에 다양한 암이 있는 많은 환자들에게 표준 치료법이다. 골반 주변에 있는 대부분의 조직 구조물 - 방광, 직장, 자궁경부, 자궁, 질 - 은 골반 벽에 부착되어 있지 않으며 치료 계획(치료 시뮬레이션)을 위해 치료 부위의 의료 영상을 촬영하는 날부터 외부 방사선 치료에 의한 첫 치료가 제공되는 날, 그리고 선택적으로 전체 방사선 치료 프로그램의 기간을 구성하는 후속 기간까지 크게 움직일 수 있다. 이러한 구조의 움직임이 있는 경우, 이온화 방사선이 더 이상 종양 표적과 정렬되지 않기 때문에 외부 방사선 치료의 효과가 떨어질 수 있다.
외부 방사선 치료는 종종 분할 치료로 진행되며, 이는 주변 조직이 회복할 시간을 주기 위해 낮은 방사선량을 자주(예: 매일) 투사하는 것을 의미한다. 분할 치료는 6~7주 동안 지속될 수 있으며, 이 기간 동안 골반 내 장기의 움직임은 예측할 수 없다. 자체 조사에 따르면 자궁경부는 각 방향으로 최대 2.2cm까지 움직일 수 있으며, 이로 인해 원래 치료 부위(즉, 자궁경부암) 주위에 큰 볼륨의 마진이 생겨 치료 볼륨이 증가하여 급성 및 후기 부작용의 발생률이 높아질 수 있다. 시뮬레이션과 치료 사이 또는 분할 치료 사이에 자궁경부의 움직임은 방광과 직장의 충진 또는 비움으로 인해 발생할 수 있으며, 부분적으로는 호흡 운동과 장 연동 운동으로 인해 발생할 수도 있다. 따라서 환자는 각 분할 치료 전에 직장을 비우고 방광을 채우도록 요청받는다. 이를 통해 자궁 변위를 줄일 수 있지만 재현 가능한 방식으로 자궁 변위를 예방할 수는 없다. 실제로 방사선 치료가 끝날 무렵에는 방광의 염증으로 인해 방광이 완전히 채워지지 않기 때문에 환자는 전체 치료 기간(예: 28 - 30 분할) 동안 방광을 같은 정도로 채우지 못하는 경우가 종종 있다. 또한 직장을 비우면 자궁경부를 둘러싼 고선량(high dose) 등선량(isodose) 볼륨 내부로 전벽과 후벽이 모두 모이게 되며, 16~22mm의 치료 마진으로 직장 전체가 고선량 등선량 볼륨 내부로 포함되도록 유도한다.
몇 년 동안 컨포멀 방사선 치료(다엽 콜리메이터, 360° 방사선 치료, 사이버나이프, 토모테라피)를 사용하는 치료 기술을 통해 매우 높은 선량을 국소적으로 전달하면서 종양 주변에 위치한 건강한 장기를 매우 정확하게 보존할 수 있게 되었다. 이러한 기술은 조사 대상의 움직임을 최소한으로 줄인다면 가장 큰 이점을 제공한다. 그럼에도 불구하고 시뮬레이션에서 치료로 그리고/또는 분할된 치료 세션 간에 조직 구조가 이동하는 문제를 극복하지 못했다.
따라서 높은 치료 정확도의 이점을 누리기 위해서는 골반 부위의 조직 구조를 반복적으로 고정할 수 있는 시스템을 개발할 필요가 있다.
본 발명은 두 개 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 포지셔닝 툴(200)에 관한 것으로서,
-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); 및
- 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)을 포함하고,
여기서,
- 상기 포지셔닝 툴(200)은 외부 방사선 치료 세션을 위해 캐널(602) 및 신체 조직(610)을 이동 및/또는 고정하도록 구성되고,
- 상기 핸들부(316)는 로봇 암(400)의 그립퍼(432)와 위치-반복적으로 협동하게 되는 그립 로케이터(300)를 구비하고, 상기 그립퍼(432)는 열린 상태와 닫힌 상태를 갖고,
상기 그립 로케이터(300)는 상기 닫힌 상태에서 그립퍼(432) 내에 안착되도록 구성되며, 안착된 상기 그립 로케이터(300)의 그립퍼(432)에 대한 움직임이 제한되고 방지된다.
그립 로케이터(300)는 한 쌍의 암들을 포함할 수 있고, 상기 열린 상태에서 상기 암들이 상기 닫힌 상태보다 더 멀리 이격된다.
그립 로케이터(300)는, 닫힌 그립퍼(432)의 하나 이상의 보조 이동 제한 부재들과 협동하도록 되는 하나 이상의 이동 제한부를 포함할 수 있고, 상기 그립퍼(432)에 대해 안착된 상기 그립 로케이터(300)의 이동을 제한 및 방지할 수 있다.
그립 로케이터(300)는 닫힌 그립퍼(432)의 하나 이상의 보조 스톱 부재와 협동하도록 되는 하나 이상의 스톱 부재를 포함할 수 있다.
그립 로케이터(300)는 닫힌 그립퍼의 하나 이상의 보조 구조들과 협동하도록 되는 하나 이상의 노치(334) 및/또는 하나 이상의 돌출부 및/또는 하나 이상의 코너(332)를 포함할 수 있다.
그립 로케이터(300)는, 각각 방향을 갖고, 선택적으로 노치 에지가 경사진 하나 이상의 노치(334)를 포함할 수 있다. 그립 로케이터(300)는 상기 핸들부(316)의 근위 단부의 축 방향을 따라 배치되는 하나 이상의 코너(332)를 더 포함할 수 있다. 그립 로케이터(300)는 적어도 하나의 노치(334)와 적어도 하나의 코너(332)를 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 노치(334)와 상기 적어도 하나의 코너(332)는 서로 다른 상호적인 방향, 바람직하게는 서로 수직한 방향을 갖는다. 코너의 길이 방향 스팬 내에 적어도 하나의 노치가 구비될 수있다.
추가로 시스템이 제공되고, 상기 시스템은,
- 본원에 설명된 바와 같이 포지셔닝 툴(200) 및
- 로봇 암(400)을 포함하고, 상기 로봇 암은, 상기 닫힌 상태의 그립퍼(432)의 회전 및/또는 이동 제한부로서, 상기 그립퍼(432)에 대하여 상기 그립퍼(432) 내에 안착된 상기 그립 로케이터(300)의 회전 및/또는 이동을 제한 및 방지하게 된다. 또한, 두 개 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 포지셔닝 툴(200)이 제공되고, 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); 및
- 상기 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 제어하기 위해 상기 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 단부(40)에 배치되고, 상기 로봇 암(400)의 엔드 이펙터 피팅(430)에 결합게 되는 강성 핸들부(316)을 포함하고,
여기서,
- 상기 포지셔닝 툴(200)은 외부 방사선 치료 세션을 위해 상기 캐널(602) 및 신체 조직(610)을 이동 및/또는 고정하도록 구성되고,
- 상기 핸들부(316)는 로봇 암(400)의 상기 엔드 이펙터 피팅(430)에 대한 상기 스티어링 가이드(300)의 위치 및 선택적으로 방향에 관한 정보를 제공하게 되는 도킹 비콘(340)을 포함한다.
도킹 비콘은 상기 로봇 암의 비전 가이드 시스템에 의해 인식 가능한 미리 정의된 기하학적 모양의 바디를 포함하는 패시브 도킹 비콘을 포함할 수 있다. 도킹 비콘은 복수의 구체를 포함할 수 있다.
상기 도킹 비콘은, 상기 핸들부(316)의 위치 및/또는 방향을 결정할 수 있는 정보를 무선으로 방출하도록 되는 액티브 도킹 비콘을 포함할 수 있다. 도킹 비콘은 솔리드 스테이트 자이로스코프를 포함할 수 있다.
추가로 제공되는 시스템은 다음과 같다:
- 본 명세서에 설명된 바와 같은 포지셔닝 툴(200)을
- 엔드 이펙터 피팅(430)과 함께 배치된 로봇 암(400), 및
- 적어도 하나의 프로세서 및 메모리를 포함하고, 상기 로봇 암(400)의 움직임을 제어하게 되는 프로세서 유닛(440);을 포함하고,
여기서,
- 상기 프로세서 유닛(440)는 정보에 기초하여 상기 엔드 이펙터(430)가 상기 핸들부(316)에 접근함에 따라 실시간으로 상기 엔드 이펙터 피팅(430)의 자세를 조정하고, 이미 대상자의 캐널에 삽입된 상기 스티어링 가이드(300)의 자세를 변경하지 않고 상기 엔드 이펙터 피팅(430)을 상기 핸들부(316)에 결합할 수 있다.
핸들부(316)에는 본 발명에 따른 그립 로케이터(300)가 구비될 수 있고, 엔드 이펙터 피팅(430)은 본 발명에 따른 그립퍼(432)일 수 있다.
또한, 두 개 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 포지셔닝 툴(200)이 제공되고, 상기 포지셔닝 툴(200)은,
- 근위(40) 및 원위(20) 단부를 갖는 스티어링 가이드(300);를 포함하고,
상기 스티어링 가이드(300)는 상기 원위 단부(20)에 배치된 강성 이펙터 샤프트(310); 및
상기 이펙터 샤프트(310)는, 대상자의 신체 조직(610)과 연결된 캐널(602)의 입구를 통해 삽입되거나, 또는
- 근위(40) 및 원위(20) 단부를 갖는 삽입부(204)의 세장형 부재(210)의 세장형 부재 루멘(214)으로 반복 가능하게 탈착식 삽입되고, 상기 세장형 부재(210)는 대상자의 신체 조직(610)과 연결된 캐널(602)의 입구를 통해 삽입되게 되고,
및
- 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 방향을 제어하기 위해 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 근위 단부(40)에 배치되는 강성 핸들부(316)를 포함하고,
- 상기 포지셔닝 툴(200)은 외부 방사선 치료 세션을 위해 상기 캐널(602) 및 상기 신체 조직(610)을 이동 및/또는 고정하게 되고,
- 상기 스티어링 가이드(300)는 상기 이펙터 샤프트(310)의 원위 단부(361)로부터 이미지를 캡처하도록 구성된 이미지 캡처 시스템(360)을 구비하고, 캡처된 이미지의 안내에 따라 상기 이펙터 샤프트(310)를 캐널 입구(602) 또는 세장형 부재 루멘(214)에 삽입할 수 있다.
이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)에는 반사광이 유입되는 이미지 유입 포트(364)가 배치될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)에 광원에 의해 방출된 빛이 빠져나가는 하나 이상의 광 출구 포트(362)가 배치될 수 있다. 포지셔닝 툴(200)은 삽입부(204)를 더 포함할 수 있다.
추가로 제공되는 시스템은 다음을 포함할 수 있다. 포지셔닝 툴(200)로서, 상기 핸들부(316)는, 본원에 기재된 그립 로케이터(300)를 구비하는, 상기 포지셔닝 툴(200); 및
- 본 발명에 따른 로봇 암(400)으로서, 엔드 이펙터 피팅(430)과 함께 배치되는 상기 로봇 암(400);을 포함할 수 있다. 핸들부(316)에는 본 발명에 따른 도킹 비콘(340)이 구비될 수 있다.
본 발명은 하나 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 포지셔닝 툴(200)을 제공한고, 상기 포지셔닝 툴(200)은,
- 근위부(40) 및 원위부(20)를 갖는 삽입부(204)로서, 상기 삽입부는 상기 근위부(40) 및 원위부(20)를 포함하는, 상기 삽입부;
- 상기 삽입부는, 대상자의 신체 조직(610)과 연결된 캐널(602)의 입구를 통해 삽입되도록 구성된 세장형 부재(210)를 포함하고;
및
- 근위부(40) 및 원위부(20)를 포함하는 스티어링 가이드(300):
- 세장형 부재(210)에 부착되거나 부착 가능한 원위 단부(20)의 이펙터 샤프트(310), 및
- 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 제어하기 위해 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 근위 단부(40)에 배치되는 핸들부(316)를 포함하고,
상기 포지셔닝 툴(200)은 외부 방사선 치료 세션을 위한 이온화 방사선 치료 빔에 대하여 대상자의 캐널(602) 및 신체 조직(610)을 이동 및/또는 고정하도록 구성된다.
상기 세장형 부재(210)는 상기 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)를 수용하도록 구성된 세장형 부재 루멘(214)을 구비할 수 있고; 및
- 이펙터 샤프트(310)는 세장형 부재 루멘(214)에 반복적으로 탈착 가능한 삽입이 가능하도록 구성될 수 있다.
스티어링 가이드(300)는 핸들부(316)와 이펙터 샤프트(310)를 결합하는 트랜스미션(314)을 더 포함할 수 있다.
스티어링 가이드(300)는 선택적으로 고정된 최대 팽창 직경을 갖는 트랜스미션(314)의 원위(20) 단부를 향해 제공되는 팽창형 트랜스미션 풍선(322)을 더 포함할 수 있다.
이펙터 샤프트(310)의 적어도 일부 및/또는 이에 의해 베어링된 하나 이상의 이미징 마커는 의료 영상, 특히 X-선 의료 영상 및/또는 자기 공명, MR, 의료 영상에 의해 가시화될 수 있다. 및/또는
- 적어도 트랜스미션(314)의 원위 부분 및/또는 이에 의해 형성된 하나 이상의 이미징 마커는, 의료 영상, 특히 X-선 의료 영상 또는 MR 의료 영상에 의해 가시화될 수 있다. 및/또는
- 트랜스미션(314) 및/또는 이펙터 샤프트(310)는 트랜스미션(314) 및/또는 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 공간 트랜스폰더 검출기에 의해 실시간으로 결정하기 위해, 하나 이상의 무선 트랜스폰더를 구비할 수 있다.
삽입부(204)의 적어도 일부 또는 이에 의해 형성된 하나 이상의 이미징 마커는 의료 영상, 특히 X-선 의료 영상 및/또는 MR 의료 영상에 의해 가시화될 수 있고,
및/또는
- 세장형 부재(210)의 적어도 일부 또는 이에 의해 형성된 하나 이상의 이미징 마커는 의료 영상, 특히 X-선 의료 영상 및/또는 MR 의료 영상에 의해 가시화될 수 있고, 및/또는
- 상기 삽입부(204) 및/또는 세장형 부재(210)는 공간 트랜스폰더 검출기에 의해 실시간으로 상기 삽입부(204) 및/또는 세장형 부재(210)의 위치 및/또는 배향을 결정하기 위한 하나 이상의 무선 트랜스폰더를 구비할 수 있고, 또는
- 세장형 부재(210)는 X-선 영상으로 가시화되지 않고,
및/또는
- 이펙터 샤프트(310)의 적어도 일부 및/또는 이에 의해 형성된 하나 이상의 이미징 마커는 의료 영상, 특히 X-선 의료 영상 및/또는 자기 공명, MR, 의료 영상에 의해 가시화될 수 있고,
및/또는
- 적어도 트랜스미션(314) 및/또는 이에 의해 형성된 하나 이상의 이미징 마커는 의료 영상, 특히 X-선 의료 영상 또는 MR 의료 영상에 의해 가시화될 수 있고,
및/또는
- 트랜스미션(314) 및/또는 이펙터 샤프트(310)는 트랜스미션(314) 및/또는 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 방향을 공간 트랜스폰더 검출기에 의해 실시간으로 결정하기 위한 하나 이상의 무선 트랜스폰더를 구비할 수 있다.
핸들부(316)는 포지셔닝 장치에 부착되도록 구성될 수 있으며, 상기 포지셔닝 장치는 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 조정 및/또는 고정하도록 구성될 수 있다.
핸들부(316)는 포지셔닝 장치의 엔드 이펙터 피팅과 협력하도록 구성된 그립 로케이터(330)를 구비할 수 있으며, 그립 로케이터는 핸들부(316)를 포지셔닝 장치에 탈착 가능하고 반복 가능하며 재현 가능하게 부착하도록 구성될 수 있다.
스티어링 가이드(300)의 핸들부(316)에는 스티어링 가이드(300)의 위치 및 선택적으로 방향에 대한 실시간 정보를 제공하도록 구성된 도킹 비콘(340)이 배치되어 수동, 반자동 또는 자동으로 핸들부(316)와의 포지셔닝 장치의 도킹을 유도할 수 있도록 구성될 수 있다.
스티어링 가이드(300)는 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)으로부터 이미지를 캡처하도록 구성된 이미지 캡쳐 시스템(360)을 구비할 수 있고, 이를 통해 캡처된 이미지의 안내에 따라 이펙터 샤프트(310)를 삽입부(204) 세장형 부재 루멘(214)에 삽입할 수 있도록 구성될 수 있다.
세장형 부재(210)는 유연할 수 있으며, 이펙터 샤프트(310)의 세장형 부재 루멘(214)에 삽입되어 강성화될 수 있다.
상기 세장형 부재(210)는, 캐널에 대한 상기 세장형 부재(210)의 슬라이딩을 감소시키거나 방지하도록 구성된 적어도 하나의 슬라이드 제한부(220)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 슬라이드 제한부(220)는 하나 이상의 팽창형 풍선(231,-a 내지 -i) 또는 팽창형 스텐트(240), 원위 돌출부(245) 또는 정지 부재(250)를 포함하는 팽창형 풍선 어셈블리(230)인 경우, 상기 슬라이드 제한부(220)는 상기 팽창형 풍선 어셈블리(230)를 포함할 수 있다,
선택적으로, 적어도 2개의 슬라이드 제한부(220)는, 상기 세장형 부재(210)의 근위 단부(40)에 제공되고 상기 캐널 입구와 맞닿도록 구성된 정지 부재(250)를 포함하는 제 1 슬라이드 제한부와, 팽창형 풍선 어셈블리(230), 원위 돌출부(245) 또는 세장형 부재(210)의 원위 단부(20)에 구비된 팽창형 스텐트(240)를 포함하는 제 2 슬라이드 제한부를 포함한다,
선택적으로, 적어도 하나의 슬라이드 제한부(220)는 세장형 부재(210)의 근위 단부(40)에 배치되는 정지 부재(250)로서, 캐널 입구와 접하도록 구성되고,
선택적으로, 상기 정지 부재(250)는 상기 캐널의 입구를 봉합하기 위한 하나 이상의 봉합 채널(252)을 구비할 수 있다. 선택적으로, 상기 팽창형 풍선 어셈블리(230)는 하나 이상의 팽창형 풍선(들)(231,-a 내지 -i) 각각이 팽창 튜브(236)를 통해 근위(40) 방향으로 연장되는 팽창형 루멘(234)과 유체 연결되는 팽창형 풍선 루멘(232)을 구비한다.
삽입부(204)는 :
상기 이펙터 샤프트(310)를 상기 캐널의 입구 외부로부터 상기 루멘(214) 내로 안내하기 위한 가이딩 스트랜드(218)를 더 포함하고, 여기서, 가이딩 스트랜드(218)는 적어도 부분적으로 루멘(214) 내에 배치되고, 상기 가이딩 스트랜드(218)는 루멘(214)에 대한 근위 방향으로 상기 가이딩 스트랜드(218)의 슬라이딩을 제한하거나 방지하기 위해 상기 가이딩 스트랜드(218)의 원위 단부(20)에 또는 상기 원위 단부를 향해 구속된다. 선택적으로, 상기 이펙터 샤프트(310)는 가이딩 스트랜드(218)를 따라 슬라이딩 가능한 이동을 위한 가이드 스트랜드 통로(312)가 구비된 몸체를 포함하고, 상기 가이드 스트랜드 통로(312)는 적어도 부분적으로 상기 바디의 길이를 따라 제공되고, 및/또는
- 선택적으로, 상기 가이드 스트랜드 통로(312)는 경질의 이펙터 샤프트(310)의 홈 또는 루멘이고, 및/또는
- 선택적으로, 상기 가이딩 스트랜드(218)는 코드 또는 팽창 튜브(236)이고,
-선택적으로, 상기 가이딩 스트랜드(218)는 루멘(214)과 관련하여 비분리 가능하게 또는 분리 가능하게 부착되고,
또는
상기 이펙터 샤프트(310)를 상기 캐널 입구 외부로부터 상기 세장형 부재 루멘(214) 내부로 안내하기 위한 슬리브 루멘(239)을 구비하는 가이딩 슬리브(238)를 더 포함하고, 상기 가이딩 스트랜드(218)의 원위 단부(20)는 상기 세장형 부재 루멘(214)에 고정되어 부착되고, 상기 가이딩 슬리브 루멘은 상기 스티어링 가이드 이펙터 샤프트(310)를 수용하고, 상기 스티어링 가이드 이펙터 샤프트(310)를 상기 세장형 부재 루멘(214) 내로 안내하도록 구성되고, 및
- 선택적으로, 이펙터 샤프트(310)는 가이딩 슬리브 루멘 내로 슬라이딩 가능한 이동을 위한 바디를 포함한다.
캐널은 자궁 경부, 자궁, 질 금고, 질, 피사체의 질 재발 일 수 있다.
포지셔닝 툴(200)에 의한 캐널(602)의 움직임은,
- 외부 방사선 치료 세션 동안 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔 안으로 가져올 수 있고,
또는
- 외부 방사선 치료 세션 중 이온화 방사선 치료 헤드(518)에서 방출되는 이온화 방사선 빔으로부터 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 멀리 이동시킬 수 있다.
추가로 제공되는 시스템은,
- 본원에 설명된 포지셔닝 툴,
- 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 조정 및 고정하도록 구성된 포지셔닝 장치. 포지셔닝 장치는 핸들부(316)에 정확하고 재현 가능한 탈부착이 가능하도록 구성된 엔드 이펙터 피팅을 포함할 수 있다. 포지셔닝 장치는 엔드 이펙터 피팅이 적어도 3개의 이동 자유도를 갖는 로봇 암일 수 있다.
도 1은 본 명세서에 제공된 삽입부의 등각도를 나타낸 것이다.
도 2a는 스티어링 가이드에 탈착 가능한 부착을 위한 가이딩 스트랜드가 배치된 본 발명에 따른 삽입부의 종단면도를 도시한 것이다.
도 2b는 스티어링 가이드에 분리 가능하게 부착된 삽입부의 종 단면도를 도시한다.
도 2c는 볼 스톱을 갖는 탈착식(분리 가능한) 가이딩 스트랜드가 배치된 본 발명에 따른 삽입부의 종 단면도를 도시한 것으로서, 상기 삽입부는 스티어링 가이드에 탈착 가능하게 부착되도록 제공된다.
도 2d는 본 명세서에 제공된 삽입부의 종단면도로서, 원위 단부에 나사산이 있는 탈착식(분리식) 가이딩 스트랜드가 배치되고, 상기 삽입부는 스티어링 가이드에 탈착식 부착을 위해 제공된다.
도 2e는 도 2d의 원위 단부에 나사산이 있는 탈착식(분리형) 가이딩 스트랜드를 도시한다.
도 3a 내지 도 3f는 세장형 부재(A~D), 근위 슬라이드 제한부(a~b)가 있는 또는 없는(c), 원위 슬라이드 제한부(i~v), 여기서 가이딩 스트랜드는 플렉시블 코드이고; 세장형 부재(E~F), 근위 슬라이드 제한부(d~e)가 있는 또는 없는(f), 원위 슬라이드 제한부(vi ~x), 여기서 가이딩 스트랜드는 세장형 부재에 분리 가능하게 부착되어 있고, 세장형 부재(G~K), 근위 슬라이드 제한부(g~j), 원위 슬라이드 제한부(xi~xv), 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 부착되는 것을 포함하여 결합 가능한 삽입부의 다양한 요소를 도시한다.
도 4는 팽창형 루멘(234) 내의 팽창 튜브(236)를 확대한 모습이다.
도 5는 본원에 포지셔닝 툴(200)을 플렉시블 코드(219) 및 스티어링 가이드(300)인 가이딩 스트랜드(218)와 함께 삽입부(204)와 함께 도시한 것으로, 삽입부는 자궁 경부 캐널에 위치한다.
도 5p는 도 5와 유사하나, 삽입부(204)에 가이딩 스트랜드가 없는 것을 제외하면 도 5와 유사하다.
도 6은 선택적 가이드 스트랜드 통로 출구의 대안적인 배치 및 선택적인 풍선의 대안적인 배치와 함께 본 명세서에 제공된 예시적인 스티어링 가이드를 도시하는 도면이다.
도 6p는 도 6과 유사하지만 스티어링 가이드에 가이딩 스트랜드 통로가 없다는 점이 상이하다.
도 6A는 도 6 및 6'에서 아이라인(E)을 따라 본 각도 감마를 도시한다.
도 7 및 도 8은 각각 일체형 폴리머 핸들과 트랜스미션을 갖는 스티어링 가이드의 구성을 도시하고, 스티어링 가이드의 가이딩 스트랜드 통로 출구의 구성이 각각 다른 구성을 갖는다.
도 8p은 도 7 및 도 8과 유사하나, 스티어링 가이드가 가이딩 스트랜드 통로 없이 제공된다는 점을 제외하면 도 7 및 도 8과 유사하다..
도 9는 팽창식 트랜스미션 풍선과 함께 제공되고 가이드 스트랜드 통로를 갖는 스티어링 가이드를 도시한다.
도 9p는 가이딩 스트랜드 통로 없이 제공되는 도 9의 스티어링 가이드를 도시한다.
도 10은 가이드 스트랜드 통로가 슬롯인 스티어링 가이드를 도시하고 있으며, 슬롯 입구에 대한 세부 사항은 도 10의 A에 도시되어 있다.
도 11 내지 도 14는 스티어링 가이드의 대안적인 구성 핸들부(316) 노치를 도시한다.
도 15, 15a, 15b, 15c 및 도 15p는, 일체형 폴리머 핸들과 트랜스미션, 그리고 노치와 코너를 포함하는 핸들부(316)를 갖는 스티어링 가이드 통로가 있는(도 15) 또는 가이딩 스트랜드 통로가 없는(도 15p) 스티어링 가이드의 구성을 도시한다..
도 16은 도 15 또는 도 15p와 유사한 스티어링 가이드의 구성을 도시하며, 추가로 트랜스미션 풍선이 구비된다.
도 17은 도 16의 스티어링 가이드의 종방향 단면을 도시한 것으로, 여기서 스티어링 가이드에는 가이딩 스트랜드 통로가 제공된다.
도 17'은 도 16의 스티어링 가이드의 종단면을 도시한 것으로, 여기서 스티어링 가이드는 가이딩 스트랜드 통로 없이 제공된다.
도 18은 도 17의 루멘을 확대한 것이다.
도 19~21은 각각 다른 도킹 비콘과 함께 제공되는 스티어링 가이드를 도시힌다.
도 22~25는 자궁 경부 캐널에 위치한 다양한 삽입 부위를 도시한다.
도 22 및 도 23에서, 삽입부에는 플렉시블 코드인 가이딩 스트랜드가 구비되고, 도 24 및 도 25에서, 삽입부에는 팽창 튜브인 가이딩 스트랜드가 제공된다.
도 22p 내지 도 25p는 도 22 내지 도 25와 유사하나, 삽입부에 가이딩 스트랜드가 없다는 점에서 차이가 존재한다.
도 22p ~ 25p에서 원위 슬라이드 제한부는 측면에 위치한 팽창 튜브에 의해 팽창된다.
도 26은 본 발명에 따른 삽입부가 자궁경부 캐널에 위치하여 스티어링 가이드에 장착되는 포지셔닝 툴과, 스티어링 가이드의 움직임에 따라 자궁경부 및 자궁의 위치가 변화하는 것을 도시한 도면이다.
삽입부에는 팽창 튜브인 가이딩 스트랜드가 구비된다.
도 26p은 도 23과 유사하나, 삽입부에 가이딩 스트랜드가 없다는 점에서 상이하다.
도 27은 가이딩 슬리브가 제공되는 삽입부를 도시한다.
도 28 및 29 - 캐널에 삽입된 포지셔닝 툴의 그림으로, 포지셔닝 툴의 다른 포즈(A 및 B)에 따라 신체 조직의 위치가 변경되는 모습을 도시한다.
도 30a 및 30b는 각각 시뮬레이션 중 및 치료 세션 중 그리고 노출 시작 전에 기록된 삽입부 포즈의 변화를 보여주는 합성 의료 이미지를 보여준다.
도 30a는 포지셔닝 툴(삽입부)의 측면도, 도 30b는 포지셔닝 툴(삽입부)의 축 방향에서의 도면이다.
도 31은 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 32는 이미지 캡처 및 조명 제공 기능을 갖춘 스티어링 가이드의 모습이다
패널 A는 스티어링 가이드를, 패널 B는 조명 콘센트 포트와 이미지 입력 포트가 있는 이펙터 샤프트의 원위 단부를 확대한 모습이며, 패널 C는 전기 장치, 이미지 센서 및 광원(선택 사항)을 수용하는 보조 장치(선택 사항)를 도시한다.
도 33 방사선 치료 테이블 또는 시뮬레이션 테이블에 장착할 수 있는 로봇 암을 도시하는 도면이다.
도 2a는 스티어링 가이드에 탈착 가능한 부착을 위한 가이딩 스트랜드가 배치된 본 발명에 따른 삽입부의 종단면도를 도시한 것이다.
도 2b는 스티어링 가이드에 분리 가능하게 부착된 삽입부의 종 단면도를 도시한다.
도 2c는 볼 스톱을 갖는 탈착식(분리 가능한) 가이딩 스트랜드가 배치된 본 발명에 따른 삽입부의 종 단면도를 도시한 것으로서, 상기 삽입부는 스티어링 가이드에 탈착 가능하게 부착되도록 제공된다.
도 2d는 본 명세서에 제공된 삽입부의 종단면도로서, 원위 단부에 나사산이 있는 탈착식(분리식) 가이딩 스트랜드가 배치되고, 상기 삽입부는 스티어링 가이드에 탈착식 부착을 위해 제공된다.
도 2e는 도 2d의 원위 단부에 나사산이 있는 탈착식(분리형) 가이딩 스트랜드를 도시한다.
도 3a 내지 도 3f는 세장형 부재(A~D), 근위 슬라이드 제한부(a~b)가 있는 또는 없는(c), 원위 슬라이드 제한부(i~v), 여기서 가이딩 스트랜드는 플렉시블 코드이고; 세장형 부재(E~F), 근위 슬라이드 제한부(d~e)가 있는 또는 없는(f), 원위 슬라이드 제한부(vi ~x), 여기서 가이딩 스트랜드는 세장형 부재에 분리 가능하게 부착되어 있고, 세장형 부재(G~K), 근위 슬라이드 제한부(g~j), 원위 슬라이드 제한부(xi~xv), 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 부착되는 것을 포함하여 결합 가능한 삽입부의 다양한 요소를 도시한다.
도 4는 팽창형 루멘(234) 내의 팽창 튜브(236)를 확대한 모습이다.
도 5는 본원에 포지셔닝 툴(200)을 플렉시블 코드(219) 및 스티어링 가이드(300)인 가이딩 스트랜드(218)와 함께 삽입부(204)와 함께 도시한 것으로, 삽입부는 자궁 경부 캐널에 위치한다.
도 5p는 도 5와 유사하나, 삽입부(204)에 가이딩 스트랜드가 없는 것을 제외하면 도 5와 유사하다.
도 6은 선택적 가이드 스트랜드 통로 출구의 대안적인 배치 및 선택적인 풍선의 대안적인 배치와 함께 본 명세서에 제공된 예시적인 스티어링 가이드를 도시하는 도면이다.
도 6p는 도 6과 유사하지만 스티어링 가이드에 가이딩 스트랜드 통로가 없다는 점이 상이하다.
도 6A는 도 6 및 6'에서 아이라인(E)을 따라 본 각도 감마를 도시한다.
도 7 및 도 8은 각각 일체형 폴리머 핸들과 트랜스미션을 갖는 스티어링 가이드의 구성을 도시하고, 스티어링 가이드의 가이딩 스트랜드 통로 출구의 구성이 각각 다른 구성을 갖는다.
도 8p은 도 7 및 도 8과 유사하나, 스티어링 가이드가 가이딩 스트랜드 통로 없이 제공된다는 점을 제외하면 도 7 및 도 8과 유사하다..
도 9는 팽창식 트랜스미션 풍선과 함께 제공되고 가이드 스트랜드 통로를 갖는 스티어링 가이드를 도시한다.
도 9p는 가이딩 스트랜드 통로 없이 제공되는 도 9의 스티어링 가이드를 도시한다.
도 10은 가이드 스트랜드 통로가 슬롯인 스티어링 가이드를 도시하고 있으며, 슬롯 입구에 대한 세부 사항은 도 10의 A에 도시되어 있다.
도 11 내지 도 14는 스티어링 가이드의 대안적인 구성 핸들부(316) 노치를 도시한다.
도 15, 15a, 15b, 15c 및 도 15p는, 일체형 폴리머 핸들과 트랜스미션, 그리고 노치와 코너를 포함하는 핸들부(316)를 갖는 스티어링 가이드 통로가 있는(도 15) 또는 가이딩 스트랜드 통로가 없는(도 15p) 스티어링 가이드의 구성을 도시한다..
도 16은 도 15 또는 도 15p와 유사한 스티어링 가이드의 구성을 도시하며, 추가로 트랜스미션 풍선이 구비된다.
도 17은 도 16의 스티어링 가이드의 종방향 단면을 도시한 것으로, 여기서 스티어링 가이드에는 가이딩 스트랜드 통로가 제공된다.
도 17'은 도 16의 스티어링 가이드의 종단면을 도시한 것으로, 여기서 스티어링 가이드는 가이딩 스트랜드 통로 없이 제공된다.
도 18은 도 17의 루멘을 확대한 것이다.
도 19~21은 각각 다른 도킹 비콘과 함께 제공되는 스티어링 가이드를 도시힌다.
도 22~25는 자궁 경부 캐널에 위치한 다양한 삽입 부위를 도시한다.
도 22 및 도 23에서, 삽입부에는 플렉시블 코드인 가이딩 스트랜드가 구비되고, 도 24 및 도 25에서, 삽입부에는 팽창 튜브인 가이딩 스트랜드가 제공된다.
도 22p 내지 도 25p는 도 22 내지 도 25와 유사하나, 삽입부에 가이딩 스트랜드가 없다는 점에서 차이가 존재한다.
도 22p ~ 25p에서 원위 슬라이드 제한부는 측면에 위치한 팽창 튜브에 의해 팽창된다.
도 26은 본 발명에 따른 삽입부가 자궁경부 캐널에 위치하여 스티어링 가이드에 장착되는 포지셔닝 툴과, 스티어링 가이드의 움직임에 따라 자궁경부 및 자궁의 위치가 변화하는 것을 도시한 도면이다.
삽입부에는 팽창 튜브인 가이딩 스트랜드가 구비된다.
도 26p은 도 23과 유사하나, 삽입부에 가이딩 스트랜드가 없다는 점에서 상이하다.
도 27은 가이딩 슬리브가 제공되는 삽입부를 도시한다.
도 28 및 29 - 캐널에 삽입된 포지셔닝 툴의 그림으로, 포지셔닝 툴의 다른 포즈(A 및 B)에 따라 신체 조직의 위치가 변경되는 모습을 도시한다.
도 30a 및 30b는 각각 시뮬레이션 중 및 치료 세션 중 그리고 노출 시작 전에 기록된 삽입부 포즈의 변화를 보여주는 합성 의료 이미지를 보여준다.
도 30a는 포지셔닝 툴(삽입부)의 측면도, 도 30b는 포지셔닝 툴(삽입부)의 축 방향에서의 도면이다.
도 31은 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 32는 이미지 캡처 및 조명 제공 기능을 갖춘 스티어링 가이드의 모습이다
패널 A는 스티어링 가이드를, 패널 B는 조명 콘센트 포트와 이미지 입력 포트가 있는 이펙터 샤프트의 원위 단부를 확대한 모습이며, 패널 C는 전기 장치, 이미지 센서 및 광원(선택 사항)을 수용하는 보조 장치(선택 사항)를 도시한다.
도 33 방사선 치료 테이블 또는 시뮬레이션 테이블에 장착할 수 있는 로봇 암을 도시하는 도면이다.
본 발명의 도구 및 방법을 설명하기 전에, 그러한 도구 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 위한 위치 결정 도구이다. 외부 방사선 치료 프로그램(external radiotherapy treatment programme)은 최소 한 세션 또는 외부 방사선 치료의 일부 또는 치료 시뮬레이션으로 구성된다. 포지셔닝 툴(200, positioning tool)은 근위(40) 단부 및 원위(20) 단부를 갖는 삽입부(204, inserter)(예를 들어, 도 1, 2a 내지 2d)를 포함한다. 삽입부(204)는 신체 조직과 연결된 캐널(canal)의 입구를 통해 삽입되도록 구성된 세장형 부재(210, elongated member)를 포함한다. 세장형 부재(210)는 포지셔닝 툴(200)의 움직임에 따라 캐널의 움직임이 발생하도록 캐널의 벽면과 맞물리도록 치수가 결정될 수 있다. 세장형 부재(210)는 스티어링 가이드(300, steering guide)의 이펙터 샤프트(310, effector shaft)를 수용하도록 구성된 세장형 부재 루멘(214, elongated member lumen)을 구비한다(예를 들어, 도 6 참조). 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 비-분리적으로(예를 들어, 영구적으로) 부착될 수 있다(예컨대, 도 2b). 삽입부(204) 세장형 부재 루멘(214)은 스티어링 가이드(300) 이펙터 샤프트(310)에 반복적으로 탈부착 가능하도록 구성될 수 있다(예컨대, 도 2a, 2b~도 2d). 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, guiding strand)를 더 포함할 수 있다. 가이딩 스트랜드(218)의 원위 단부(20)는 루멘(214)과 고정된 관계로 부착된다.
포지셔닝 툴(200)에 의한 캐널의 움직임은 외부 이온화 방사선 치료 빔(ionizing radiotherapy beam )과 관련하여 대상자의 신체 조직을 움직이게 한다, 특히 외부 이온화 방사선 치료 빔의 빔 교차 볼륨(beam intersection volume)과 관련하여 대상자의 신체 조직을 움직이게 한다. 포지셔닝 툴의 위치 및/또는 배향(포즈)은 적어도 치료 세션의 일부 기간 동안 조정 및 고정시킬 수 있고, 포지셔닝 툴의 고정된 포즈는 이온화 방사선 치료 빔에 대한 신체 조직의 위치를 안정적으로 고정할 수 있다. 도 28 및 도 29는 본 발명을 예시적으로 나타낸다. 포지셔닝 툴(200)에 의한 캐널의 이동은 대상자의 신체 조직을 이온화 방사선 치료 빔, 예를 들어, CT 스캔 또는 MR 하에서 환자 시뮬레이션 중에 정의된 바와 같이 이온화 방사선 치료 등선량 볼륨(isodose volume)에 정렬시킬 수 있다. 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 28, 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 위치를 안정화할 수 있다, 이온화 방사선 헤드에 의해 방출되는 이온화 방사선 빔, 특히 빔 교차 볼륨(612)에 대해 조정 및 고정될 수 있다(예: 아이소센터(isocentre)). 빔 교차 볼륨(612)은 패널 A와 B에서 일정한 위치를 갖는다. 도 28 패널 B의 경우, 신체 조직(608)은 이온화 방사선에 노출되기 위해 빔 교차 볼륨(612)으로 유입되는 치료 타켓(610)이기도 한다. 포지셔닝 툴(200)의 포즈는 기록되어 이후 분할 치료 세션에서 다시 적용될 수 있다.
도 29 패널 A는 대상자의 캐널(602)에 삽입된 포지셔닝 툴(200)과 캐널(602)에 연결된 신체 조직(608)을 나타낸 도면이다. 포지셔닝 툴(200)의 포즈를 조정함으로써(도 29 패널 B), 신체 조직(608)의 위치는 이온화 방사선 헤드에서 방출되는 이온화 방사선 빔, 특히 빔 교차 볼륨(612)(예: 아이소센터)에 대해 안정화, 조정 및 고정될 수 있다. 빔 교차 볼륨(612)은 패널 A와 B에서 일정한 위치를 갖는다. 도 29 패널 B의 경우, 신체 조직(608)은 치료 타겟(610)이 아니며 이온화 방사선 노출을 피하기 위해 빔 교차 볼륨(612) 외부로 이동한다. 포지셔닝 툴(200)의 포즈(자세)는 기록되어 이후 분할 치료 세션에서 다시 적용될 수 있다.
대상자의 내부 장기 또는 조직이 시뮬레이션과 치료 사이 또는 치료 세션 사이에 움직이는 정도는 도 30a~30b에 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 31에 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 30의 결과는 직장 및 방광 조사로 인한 합병증을 줄이면서 고 선량(high doses)을 자궁경부에 외부에서 전달할 수 있음을 보여준다. 기존에는 이러한 고 선량을 내부 구조물을 대상으로 하는 근접 치료(내부 방사선원)를 통해 전달해야 했다. 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. 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/또는 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). 상기 캐널(602)은 자궁 경부 캐널(602') 및/또는 자궁(604), 질(606), 질 둥근 천장(vaginal vault) 부위(종양 또는 종양 재발) 내부에 만들어진 캐널과 같은 자연적인 신체 구조의 캐널(통로)인 것이 바람직하다. 도 22 내지 도 25, 및 도 22p 내지 25p, 도 26, 도 26p에서, 포지셔닝 툴(200)은 자궁 경부 캐널(602') 내에 위치한다. 캐널은 질 천장(vaginal vault) 또는 유방과 같은 조직 덩어리와 같은 수술에 의해 형성된 캐널일 수 있다.
캐널과 관련된 대상자의 신체 조직(608)은 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 배향(포즈)을 변경함으로써 방광, 질, 자궁 및 직장의 위치 및/또는 배향을 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 자궁경부, 자궁체, 직장, 방광, 질과 같은 골반 부위의 조직 구조물일 수 있으며, 자궁경부 및/또는 자궁 및/또는 질의 위치 및/또는 방향을 변경하여 움직일 수 있다. 신체 조직은 자궁 및 질의 위치 및/또는 방향을 변경하여 움직일 수 있는 직장, 하부 결장, 방광과 같은 자궁 및 질 주변 부위의 조직 구조일 수 있다. 캐널에 인접한 여러 조직을 치료할 때 포지셔닝 툴을 사용할 수 있다는 바람직하다.
의료 영상에서 시뮬레이션하는 동안, 외부 이온화 방사선 치료 빔을 기준으로 신체 조직을 정렬하기 위해 포지셔닝 툴(200)에 의해 캐널(602)을 정확하게 배치하거나 움직일 수 있다, 특히 위치 기준과 관련하여, 포지셔닝 툴(200)의 포즈는 후속 치료에 사용되는 포즈를 기록할 수 있다.
캐널이 하나 이상의 치료 포즈를 취하고 있는 동안 대상자에게 방사선 치료가 이루어질 수 있다.. 하나 이상의 후속 세션에서 상기 치료 포즈를 재현할 수 있다. 해당 시스템을 사용하면 세션 간에 모양이나 위치가 바뀔 수 있는 신체 구조물을 정의되고, 알려진 위치로 가져와 각 세션 동안 안정화시킬 수 있다.
예를 들어, 각 방사선 치료 세션 동안 자궁경부 캐널을 뼈 골반 또는 방사선 치료기 등심 중심에 대해 동일한 공간 위치에 배치하면 자궁경부의 자발적인 움직임이 완전히 사라지고 자궁경부의 자발적인 변위를 고려하기 위해 자궁경부 주변에 조사해야 하는 볼륨이 현저히 작아져 자궁경부 주변의 안전 여유가 2cm에서 3-4mm로 감소할 수 있다.
본 명세서에 기술된 시스템, 위치 결정 도구 및 방법은 신체 조직에 존재하는 하나 이상의 종양을 치료하는 데 사용될 수 있다.
일반적으로 이온화 방사선 헤드는 치료 세션 동안 서로 다른 이온화 방사선 빔 방향이 교차하도록 이동하여 주변 조직의 손상을 최소화한다. 빔 교차 볼륨(beam intersection)은 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. 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.
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 이온화 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 용량은 시간에 따라 여러 간격으로 전달되는 복수의 작은 용량으로 나뉜다(분할). 일반적으로 자궁경부 종양 치료를 위한 방사선 조사 시간은 28~32분할로, 각 분할은 종양에 최대 2.6Gy의 선량을 전달한다. 분할 치료를 통해 치료 부위 주변의 건강한 세포가 회복할 시간이 주어진다. 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 파트는, 치료 파트보다 앞선 부분이며 일반적으로 영상 장치와 관련하여 대상자가 이동식 치료 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. 위에서 언급 한 치료 파트는 대상자를 이온화 방사선에 노출시킨다.
삽입부(204)의 세장형 부재(210)는 근위단(40)과 원위단(20)을 갖는다. 세장형 부재(210)는 경질(비-굴곡성)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 및/또는 자궁 및/또는 질 천장 재발(vaginal vault recurrence)에 삽입될 수 있도록 치수가 결정된다. 세장형 부재(210)는 길이가 1 내지 10㎝일 수 있다. 세장형 부재(210)가 자궁경부 및/또는 자궁 내에 위치하도록 구성되는 경우, 세장형 부재(210)는 길이가 1-8cm, 최대 외경이 3-8mm일 수 있다. 상기 세장형 부재(210)가 질 천장 재발에 위치하도록 구성되는 경우, 상기 세장형 부재(210)는 길이 1 내지 5㎝, 최대 외경 3 내지 8㎜를 가질 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 2 및 2a를 통해 참조될 수 있다.
이펙터 샤프트(310)는 스티어링 가이드의 움직임이 세장형 부재(210)로 전달되도록 세장형 부재(210)와 연동되도록 구성될 수 있다.
세장형 부재(210)는 세장형 부재 루멘(214)과 함께 배치된다. 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, drainage channel) 또는 배출 포트(272) 또는 탈착식 가이딩 스트랜드(218)를 위한 스레드 통로(272,-c)가 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.
스티어링 가이드(300)는 삽입부(204) 또는 세장형 부재(210)에 부착된 견고하게 부착된다. 견고한 부착은 스티어링 가이드(300)의 삽입부(204)와 핸들부(316) 사이의 유격이나 백래시를 최소화한다.
세장형 부재(210)의 원위부 끝단은 무외상성(atraumatic) 일 수 있다(예를 들어: 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 핀(fin)으로 배치될 수 있다. 핀은 세장형 부재(210)의 표면에서 바깥쪽으로 뻗어 있는 돌출부이다. 핀은 종 방향으로도 확장된다. 핀은 세장형 부재(210)를 캐널의 내벽(예: 경부)에 보다 잘 부착시켜 스티어링 가이드로 조작하는 동안 회전하지 않도록 하는 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 경질 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 생체적합성(biocompatible) 물질로 이루어질 수 있다. 적합한 물질은, 예를 들어, 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄 또는 실리콘을 포함할 수 있다. 경질 세장형 부재(210)를 형성하는 데 사용되는 물질은, 예를 들어, 폴리카보네이트, PEEK, 탄소섬유, 섬유로 강화된 폴리아크릴아미드 수지(예: 익세프(솔베이))를 포함할 수 있다. 유연한 세장형 부재(210)를 형성하는 데 사용되는 물질은, 예를 들어, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄 또는 실리콘 등을 포함할 수 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. 해당 재료는 의료 이미지에 표시될 수도 있고 표시되지 않을 수도 있다. CT 또는 CT/PET 스캔에서 보이지 않는 재료는, 예를 들어, 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄 또는 실리콘을 포함할 수 있다. CT, PET/CT에서 가시성을 확보하기 위해 낮은 비율의 황산 바륨과 혼합할 수 있다. MRI 스캔에서 보이는 물질은, 예를 들어, 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄 또는 실리콘을 포함할 수 있다. 세장형 부재(210)의 포즈(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 재료는, 예를 들어, 황산 바륨과 혼합되지 않은 경우 폴리카보네이트, PEEK, 탄소 섬유, 폴리아미드, 폴리이미드, 실리콘을 포함할 수 있다. 세장형 부재(210)는 삽입부의 위치 및/또는 배향을 판단하기에 충분하지 않거나 보이지 않는 경우, 하나 이상의 이미징 마커를 배치할 수 있다. 이는 선형 가속기의 이미징 도구를 사용하여 이미지를 촬영할 때 유용할 수 있다.
삽입부(204), 특히 세장형 부재(210)에는 의료 영상으로 식별할 수 있는 하나 이상의 이미징 마커(206, imaging marker)가 구비될 수 있다. 도 1에서, 한 쌍의 이미징 마커(206)는 세장형 부재(210)의 외부 표면에 고정되어 제공된다. 이미징 마커(206)는 의료 영상으로 식별될 수 있다. 이미징 마커(206)는 예를 들어, 세장형 부재(210)의 내부 표면, 외부 표면 또는 세장형 부재(210)의 몸체 내부에 고정되어 제공될 수 있다. 이미징 마커(206)는 돌출부 또는 홈이 될 수 있다. 마커는 세장형 부재(210)와 동일한 재질로 제작될 수 있으며, 크기 차이로 인해 의료 영상에서 가시화될 수 있다. 이미징 마커(206)는 세장형 부재(210)와 다른 재료, 예를 들어 백금, 백금 이리듐, 탄탈륨, 텅스텐 등의 중금속 또는 티타늄, 코팅 알루미늄 등과 같은 저밀도 금속으로 이루어질 수 있다.
삽입부(204), 특히 세장형 부재(210)는 하나 이상의(예를 들어, 2, 3개 이상의) 위치 결정 무선 트랜스폰더들(260, position-determining radio transponder)을 구비할 수 있고(예를 들어, 2, 3개 이상), 이들 위치 결정 무선 트랜스폰더들은 공간 트랜스폰더 검출기(spatial transponder detector)를 이용하여 선택적으로 위치가 결정되고 추적될 수 있다. 본원에서는 위치 결정 무선 트랜스폰더와 트랜스폰더라는 용어를 같은 의미로 사용한다.. 트랜스폰더는 비콘 트랜스폰더로도 알려져있다. 도 1에서는 세 개의 트랜스폰더들(260, a, b, c)이 서로 다른 위치에서 세장형 부재(210)의 외면에 고정되어 제공된다.
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 리더(positional transponder reader)의 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. 적어도 3개의 개별적으로 식별 가능한 트랜스폰더들(260, a, b, c)이 삽입부(204) 상에 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 개시되어 있다. 트랜스폰더를 사용하면 의료 영상을 이용한 방사선 치료 전에 삽입부(204)를 정렬할 필요가 줄어들어 영상 방사선에 대한 노출이 줄어들 수 있다.
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, flexible cord)(예를 들어, 하나 이상의 스트랜드로 구성됨) 또는 팽창 튜브(236)일 수 있다. 가이딩 스트랜드(218)의 외경은 이펙터 샤프트(310)의 내경보다 작다. 가이드 스트랜드 통로(312)를 통해 나사산을 통해 끼워질 수 있도록 치수가 지정될 수 있다. 가이딩 스트랜드(218)는 좁은 단면 프로파일, 예를 들어 0.1 ~ 2.5mm(플렉시블 코드), 또는 1 ~ 5mm(팽창 튜브)을 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. 이 경우 종 방향으로 확장되지 않을 수 있다. 플렉시블 코드(219)인 가이딩 스트랜드(218)의 예는 도 1, 도 2a, 도 2c, 도 2d, 도 2e 및 도 3(도 3a~3f)의 패널 A~F1, a~f에 도시된다.
가이딩 스트랜드(218)는 삽입부(204)에 비분리적으로(예를 들어, 영구적으로) 부착될 수도 있고, 분리 가능하게 삽입부(204)에 부착될 수 도 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. 도 2a와 도 3(도 3a~3f) 패널 A, B, C, D, 에 분리 불가능하게 부착된 가이딩 스트랜드(218)의 예시가 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 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 볼 스탑(ball stop)과 같은 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(219)의 슬라이딩을 방지한다. 가이딩 스트랜드(218)의 앵커링 단부(219, b)에 가해지는 장력은 세장형 부재 루멘(214) 내에서 가이딩 스트랜드(218)의 슬라이딩 운동을 유발한다; 상기 자유 단부(219, 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)에서 최종적으로 분리하도록 한다. 정지 앵커(219, c)로 분리 가능한 가이딩 스트랜드(218)의 예는 도 2b와 도 3(3a~3f)의 패널 E, F, d, e, f에 나와 있다.
다른 실시 예에 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 예가 도 2, 2e 및 도 3의 패널 K에 도시되어 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 탈착 가능한 가이딩 스트랜드(218, 219)는 일정 임계치 이상의 당기는 힘을 인가하여 탈착 되는 플렉시블 코드(219)이다. 당기는 힘은 1~3kg 범위 일 수 있다. 일 실시 예에서, 플렉시블 코드(219)는 삽입부(204), 특히 세장형 부재(210)에 부착되는 원위 단부에 끊어질 수 있는 부분(219, e)을 구비한다. 다른 실시 예에서, 플렉시블 코드(219)는 삽입부(204)와 분리되는 커플링을 통해 삽입부(204)에 부착된다. 끊어질 수 있는 부분(breakable portion)(219, e)이 있는 가이딩 스트랜드(218)의 예가 도 3(도 3a~3f) 패널 L에 나와 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. 인플레이션 튜브인 가이딩 스트랜드(218)는 임의의 적합한 재료, 바람직하게는 폴리아미드와 같은 고분자 또는 니티놀과 같은 금속과 같은 비강자성 재료로 만들어질 수 있다. 가이딩 스트랜드(218)는 항균제를 포함하거나 항균제로 코팅될 수 있으며, 항균제는, 예를 들어, 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, inflatable balloon assembly)인 원위 슬라이드 제한부(220, slide restrictor)와 유체로 연결되는 루멘을 갖는 튜브인 팽창 튜브(236, , inflation tube)일 수 있다 - 후술 참조. 팽창 튜브(236, inflation tube)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 3(도 3a~3f) 패널 L, M, N, k, l, m, 도 4, 22, 25 내지 26에 도시되어 있다. 세장형 부재(210)는 원위 단부의 외부 주위에 압착 가능하거나 자체 확장 가능한 원통형 바디(예를 들어, 금속 메쉬)(240)가 구비될 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 개방할 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 슬라이딩 되는 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 3(도 3a~도3f) 패널 M, N, O, P, n, o, p, xvi ~ xx에 도시되어 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 루멘(239)을 갖는 가이딩 슬리브(238)가 구비될 수 있다. 상기 가이딩 슬리브 루멘(239)은 상기 스티어링 가이드 이펙터 샤프트(310)를 수용하고, 상기 스티어링 가이드 이펙터 샤프트(310)를 세장형 부재 루멘(214) 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 27에 도시되어 있다.
스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)는 가이딩 슬리브의 슬리브 루멘(239)에 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 슬리브(238)는 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 1 2a, 2b, 2c, 2d, 3, 5, 5p 및 도 23 내지 25p 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~3f 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 3(패널 i, ii, iii,vi, vii, viii, xi, xii, xiii, xvi, xvii, xviii, I, J, K), 도 21, 도 22 및 도 23에 예시된 바와 같이, 세장형 부재(210)의 적어도 원위부(20) 주위에 제공되는 하나 이상의 팽창형 풍선들(231,-a 내지 -h)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 3(패널 i), 도 24, 24p, 2225, 22p25p, 26 및 26p 참조). 세장형 부재(210)의 원위 단부에는 하나의 팽창형 풍선이 제공될 수 있으며, 선택적으로 원뿔형(도 3 패널 ii, vii, xii, xii, xvii, 231,-c; 도 3 패널 M 231,-g) 또는 배럴형(도 3의 패널 iii, , viii, xiii, xviii, 231,-d, 도 3의 N 231,-h) 등의 환형을 가질 수도 있다. 팽창 풍선(231,-a 내지 -h)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 엘라스토머를 포함할 수 있다. 팽창 풍선(231,-a 내지 -h)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 -h)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. 팽창형 루멘(234)은 앞서 설명한 바와 같이 가이딩 스트랜드(218) 내에 형성될 수 있으며, 이에 따라 가이딩 스트랜드(218)는 예를 들어 도 3(3a~3f)의 패널 L, M, N에 도시된 바와 같이 팽창 튜브(236)일 수 있다. 팽창 튜브(236)는, 예를 들어, 도 3(3a~3f)의 패널 i, ii, iii, vi, vii, viii, xi, xii, xiii, xvi, xvii, xviii, 도 24p, 25p, 26p 에 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 -h)은 팽창형 루멘(234)을 통해 풍선 루멘(232)으로부터 팽창 유체(예: 식염수 또는 멸균수)을 방출함으로써 치료 후 수축될 수 있다. 팽창 유체에 조영제가 포함되어 있을 수 있다. 도 24 내지 도 26 및 도 24p 내지 26p는 팽창형 풍선 어셈블리(230)와 함께 제공되는 포지셔닝 툴(200)을 예시적으로 도시한 것으로서, 상기 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 -h)은 이펙터 샤프트 회수 시 자궁 캐널로부터 세장형 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-ㅁ 내지 -h)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 -h)은 치료 기간(예를 들어, 1 내지 8주) 동안, 세장형 부재(210)가 자궁 캐널(604)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해, 심지어 분할 치료 사이에서도 영구적으로 팽창시킬 수 있다.
슬라이드 제한부(220)는 확장형 스텐트(240)일 수 있다. 확장형 스텐트(240)는 도 3(3a~3f) 패널 v, x, xv, xx에 도시된 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 3(3a~3f)의 패널 a, b, d, e, g, h, k, l, n, o 예시된 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 5, 5p 및 도 23 내지 25, 23p 내지 25p은 세장형 부재(210)의 근위 단부에 정지 부재(250)가 구비된 삽입부(204)를 예시적으로 도시한다. 포지셔닝 툴(200)은 자궁경부(602) 또는 자궁경부(602) 및 자궁 캐널(604) 내에 위치한다, 자궁경부(602)의 뱅크에 대하여 정지 부재가 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. 원위 돌출부는 도 3(3a~3f)의 패널 iv, ix, xiv, xix에 도시된 바와 같이 측면 돌출부(245, lateral protrusion)일 수 있다. 원위 돌출부는 환형 링 또는 세그먼트일 수 있다. 원위 돌출부(245, distal protrusion)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 3 패널 B, C, D, H, J, K에 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 표면과 함께 유체 연결된다
배수 채널(270, -a, -b)은 세장형 부재(210)의 원위 단부를 향해 구비될 수 있다. 세장형 부재(210)의 원위 말단부은 세장형 부재 루멘(214)에 개방되어 배수 채널(270, -b)을 형성할 수 있다(예: 도 3(3a~3f)의 패널 C, G 참조). 가이딩 스트랜드(218)이 존재하는 경우, 가이딩 스트랜드(218은 유체의 통로를 막지 않는 세장형 부재 루멘(214)에 부착된 스트럿(213)에 부착될 수 있다(예를 들어, 도 3의 패널 C). 세장형 부재 루멘(214)의 측벽에 배수 채널(270, -c)이 구비될 수 있다. 배수 채널(들)(270)은 자궁 캐널 내부에서 발생할 수 있는 유체를 안전하게 배출할 수 있도록 한다. 상기 유체는 세장형 부재 루멘(214)의 근위 단부, 예를 들어 시뮬레이션 및/또는 방사선 치료 전 또는 후에 이펙터 샤프트가 세장형 부재 내부에 없을 때 질 통로(606, vaginal passage)로 빠져나간다. 배수 채널을 통해 캐널에서 유체를 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), 출구 포트(272), 스레드 통로(272,-c), 측면 제한부(220, side restrictors) 및 가이딩 스트랜드(218)의 임의의 개수 및 다양한 배열들 중 어느 하나를 구비할 수 있다. 예를 들어, 원위 슬라이드 제한부, 근위 슬라이드 제한부 및 하나 이상의 배수 채널이 제공되거나 제공되지 않을 수 있다. 배수 채널과 원위 슬라이드 제한부(도 3 i ~ xv)가 모두 있는 경우, 배수 채널은 원위 슬라이드 제한부의 양쪽 끝 중 하나에 측면으로 배치할 수 있다.
도 3(3a~3f)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 3에서, 세장형 부재(E, F) 중 어느 하나라도 근위 슬라이드 제한부(d, e)와 결합되거나 근위 슬라이드 제한부(f)와 결합되지 않을 수 있고, 세장형 부재(E, F)는 원위 슬라이드 제한부(vi, vii, viii, ix, x)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 가이드 스트랜드는 탈착 가능하다. 또한, 도 3(3a~3f)에서, 세장형 부재(G, H, J, K) 중 어느 하나라도 근위 슬라이드 제한부(g, h)와 결합되거나 근위 슬라이드 제한부(j)와 결합되지 않을 수 있고, 세장형 부재(G, H, J, K)는 원위 슬라이드 제한부(vi, vii, viii, xiv, x)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 가이드 스트랜드는 탈착 가능하다. 또한, 도 3에서, 원위 슬라이드 제한부(L, M, N)를 갖는 연장 부재 중 어느 하나가 근위 슬라이드 제한부(k, l)와 결합되거나 근위 슬라이드 제한부(m)와 결합되지 않을 수 있으며, 가이드 스트랜드는 팽창 튜브이다. 또한, 도 3에서, 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 3에서, 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(M, N, O, P)는 원위 슬라이드 제한부(xxi, xxii, xxiii, xxiv, xxv)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 1a~1f에 나와 있습. 표 1a~1f에 언급된 예시적인 요소는 예시적인 요소는 도 3(도 3a~3f)에 도시된다
(표 1a)
표 1a는 가이딩 스트랜드(218)가 플렉시블 코드(219)인 경우 삽입부(204)의 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 3은 각 기능의 예시적인 구현을 도시한다(A, B, C, D, a, b, c, i, ii, iii, iv, v).
(표 1b)
표 1b는 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 1c)
표 1c는 가이드 가닥이 없을 때 삽입부 특징의 예시적인 조합을 나타낸다. 키: G - 세장형 부재, 배수 채널 없음, H - 원위 단부에 세장형 부재 배수 채널, J - 원위 단부에 개방된 세장형 부재, K - 측벽에 원위 단부에 세장형 부재 배수 채널; G - 봉합 채널이 있는 근위 정지 부재(슬라이드 제한부), H - 봉합 채널이 없는 근위부 정지 부재(슬라이드 제한부), J - 근위부 정지 부재 없음(슬라이드 제한부); xi - 원위 풍선 쌍(슬라이드 제한부), xii - 원위 원추형 풍선(슬라이드 제한부), xiii - 원위 배럴 풍선(슬라이드 제한부), xiv - 원위 돌출부(슬라이드 제한부), xv - 확장형 스텐트(슬라이드 제한부), GS 가이딩 스트랜드. 도 3은 각 기능의 예시적인 구현을 도시한다(G, H, J, K, g, h, j, xi, xii, xiii, xiv, xv).
(표 1d)
표 1d는 가이딩 스트랜드(218)가 팽창 튜브(236)인 경우 삽입부(204)의 예시적인 조합을 나타낸다. 키: L - 원위 한 쌍의 풍선(슬라이드 제한부)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 정지 부재(슬라이드 제한부), l - 봉합 채널이 없는 근위 정지 부재(슬라이드 제한부), m - 근위 정지 부재(슬라이드 제한부)가 없는, GS 가이드 스트랜드. 도 3은 각 기능(L, M, N, k, l, m)의 예시적인 구현을 도시한다.
(표 1e)
표 1e는 가이딩 스트랜드가 분리 가능한 경우 삽입부 특징의 예시적인 조합을 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 근위부 정지 부재(슬라이드 제한부), o - 봉합 채널이 없는 근위부 정지 부재(슬라이드 제한부), p - 근위부 정지 부재(슬라이드 제한부 없음); xvi - 원위 풍선 쌍(슬라이드 제한부), xii - 원위 원추형 풍선(슬라이드 제한부), xviii - 원위 배럴형 풍선(슬라이드 제한부), xix - 원위 돌출부(슬라이드 제한부), xx - 확장형 스텐트(슬라이드 제한부), GS 가이드 스트랜드. 도 3은 각 기능의 예시적인 구현을 도시한다(O, P, n, o, p, xvi, xvii, xviii, xix, xx).
(표 1f)
표 1f는 가이딩 스트랜드(218)가 이완 튜브(237)인 경우 삽입부(204)의 예시적인 조합을 나타낸다. 키: Q - 세장형 부재, 배수 채널 없음, R - 원위 단부에 세장형 부재 배수 채널, S - 원위 단부에 개방된 세장형 부재, T - 측벽 원위 단부에 세장형 부재 배수 채널; q - 봉합 채널이 있는 근위 정지 부재 (슬라이드 제한부), r - 봉합 채널이 없는 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)은 삽입부(204)의 위치 및/또는 방향을 조향하기 위한 예컨대 도 5 내지 10, 도 15 내지 21 및 도 26, 도 26p, 도 32a에 도시된 바와 같은 스티어링 가이드(300)를 더 포함할 수 있다. 스티어링 가이드(300)는 근위(40)와 원위(20) 단부를 포함한다. 스티어링 가이드(300)는 삽입부(204) 또는 세장형 부재(210)에 탈착 가능하게 부착될 수 있다. 스티어링 가이드(300)는 가이딩 스트랜드(218)를 따라 슬라이딩 이동이 가능한 가이드 스트랜드 통로(312)를 구비하거나 구비하지 않을 수 있다. 가이드 스트랜드 통로(312)는, 존재한다면 스티어링 가이드(300)의 길이를 따라 적어도 부분적으로, 예를 들어, 후술하는 바와 같이 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션(314)를 따라서 제공될 수 있다.
스티어링 가이드의 원위 단부(20)에 배치되는 이펙터 샤프트(310)는 삽입부(204) 또는 세장형 부재(210)에 부착되거나 부착될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)는 삽입부(204) 또는 세장형 부재(210)에 탈착 가능하게 부착될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)는 삽입부(204) 또는 연신부재(310)에 영구적으로 부착될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)는 세장형 부재 루멘(214)에 (반복적으로) 슬라이딩 및 탈착 가능하게 삽입되도록 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. 이펙터 샤프트(310)는 종 방향 축에 수직인 원형의 단면 외형 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.
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. 예를 들어,
스티어링 가이드(300)에는 가이드가 없는 스트랜드 통로(312)가 예를 들어, 도 5p, 6p, 8p, 9p, 15p, 17p, 26p, 32a에 도시되어 있다. 도 32에 도시된 이미지 캡쳐 시스템(360)은 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)에 물체 광을 수신하기 위한 영상 유입 포트(364)와 광원으로부터 물체를 비추기 위한 복수의 광 배출 포트(362)가 구비되어 있다. 이미지 캡쳐 시스템(360)이 캡처한 실시간 이미지는 시술자가 이펙터 샤프트(310)를 세장형 부재 루멘(214)으로 안내하는 데 도움을 줄 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 래치(latch)될 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 샤프트(310)는 유연하지 않은 것이 바람직하다. 이펙터 샤프트는 실질적으로 단단한 막대로 형성될 수 있다. 예를 들어 자궁 경부 및/또는 자궁에 사용하기 위해 직선형일 수 있다. 이펙터 샤프트는 곡선 형태일 수 있다.
이펙터 샤프트(310)는 가이딩 스트랜드(218)를 따라 슬라이딩 가능한 이동을 위한 가이드 스트랜드 통로(312)를 구비할 수 있다. 가이드 스트랜드 통로(312)는 이펙터 샤프트(310)(예를 들어 도 6, 7, 8, 9, 15, 17, 18 참조) 내의 루멘이거나 이펙터 샤프트(310) 표면의 종방향 홈(예를 들어, 도 10 및 도 10의 A 참조)일 수 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 팁(distal tip)에 배치된다. 가이드 스트랜드 통로의 출구(312, -b1 내지 -b5)는 입구(312, -a)의 근위(즉, 근위측에)에 배치된다. 도 6은 가이드 스트랜드 통로(312) 입구(312, -a)와 가이드 스트랜드 통로가 루멘인 출구(312, -b)의 다양한 가능한 위치를 보여준다. 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 7에서 가이드 스트랜드 통로(312)의 입구(312, -a)는 이펙터 샤프트(310)의 원위 단부에, 출구(312, -b3)는 트랜스미션(314)의 원위 단부를 향해 구비되어 있다. 도 8에서 트랜스미션(314)의 근위 단부가 핸들부(316)의 원위단부와 결합되는 출구(312, -b5)가 제공된다. 도 9에서 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 향하여 구비되어 있다. 입구(a)에서 출구(b)의 거리가 멀어질수록 가이딩 스트랜드(218)가 길어진다. 도 15, 도 17 및 도 18에서, 가이드 스트랜드 통로(312)의 입구(312, -a)는 이펙터 샤프트(310) 원위 단부에 있고, 출구(312, -b4)는 트랜스미션(314)의 중간을 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: 익세프(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. 이 재료는 의료 이미지에 가시화될 수도 있고 표시되지 않을 수도 있다.
이펙터 샤프트(310)가 의료 영상에 가시화되는 경우, 이펙터 샤프트(310)의 포즈는 이펙터 샤프트(310)의 의료 영상으로부터 직접 결정될 수 있다. 치료를 MRI로 시뮬레이션할 때, 이펙터 샤프트(310)는 PEEK, 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 또는 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 마커들과 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)의 바디 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.
이펙터 샤프트(310)는 자궁경부/자궁 삽입을 위해 1 - 10 cm의 길이(E)를 가질 수 있으며, 바람직하게는 4-10 cm의 길이를 가질 수 있다. 최대 외경은 0.3 - 0.7cm일 수 있다. 이펙터 샤프트(310)의 외부 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 이펙터 샤프트(310)의 길이에 걸쳐 점진적으로 이루어질 수 있다. 이펙터 샤프트는 트랜스미션과 관련하여 각도 알파(alpha)를 채택하고 각도를 조정할 수 있다(예: 도 6, 6p). 각도 알파는 트랜스미션과 이펙터 사이에 형성된 평면에서 측정되고, 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 180도 보다 크다. 핸들과 이펙터 샤프트가 상호 동축 또는 선형일 때 각도 알파는 180도이다. 다양한 의료용 애플리케이션에서 선호하는 치수, 각도는 표 2 및 2a에 참조되어 있다.
스티어링 가이드(300)의 근위 단부(40)에 배치되는 핸들부(316, handle portion)는 이펙터 샤프트(310)와 고정된 관계(위치 및 방향)로 제공된다. 이에 따라 핸들부(316)의 방향 및/또는 위치 이동은 이펙터 샤프트(310)의 방향 및/또는 위치 이동을 유발한다. 핸들부(316)는 강성인 것이 바람직하다. 핸들부는, 유연하지 않은 것이 바람직하다. 실질적으로 강성의 막대(rod)로 형성될 수 있다.
핸들부(316)는 2 - 50㎝의 길이(H)를 가질 수 있으며, 자궁경부/자궁에 적용하기 위해서는 15 내지 25㎝가 바람직하다. 고도 비만인 대상자의 경우 핸들부(316)의 길이가 최대 40 또는 50cm에 달할 수 있다. 그 직경은 0.3 - 3cm, 바람직하게는 0.5 - 2cm 일 수 있다.
핸들부는 트랜스미션에 대해 각도 베타(beta)를 채택할 수 있다(예: 도 6, 6p). 각도 베타는 트랜스미션과 핸들부 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 180도 보다 크다. 다양한 의료 애플리케이션에서 선호하는 치수, 각도는 표 2 및 2a에 참조되어 잇다.
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 로드(polymeric rod) 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, 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 7, 도 8, 8p 및 도 15 내지 도 17p은 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(예를 들어, Ixef (Solvay)))와 같은 강성 금속으로 형성될 수 있는 이펙터 샤프트(310)에 비해 더 큰 직경(예를 들어, 0.8 - 2.5cm)을 갖는다.
스티어링 가이드(300), 특히 핸들부(316) 및/또는 트랜스미션(314)에는 하나 이상의(예를 들어, 2개, 3개 이상) 무선 주파수 식별 태그(RFID tag)가 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, 본 도 2 참조)를 구비할 수 있으므로, RFID 태그를 제공함으로써 대상자에게 잘못된 스티어링 가이드(300)가 제공되는 것을 방지할 수 있다. RFID 태그는 스티어링 가이드(300)의 바디 내에 배치될 수 있다. 특히, 강화 스트럿(317, strengthening strut)에 구비된 슬롯 내에 제공될 수 있다(예를 들어, 도 15, 16, 17, 19 내지 21 참조). 예를 들어, 핸들(316)의 측면에 제공되는 슬롯 내에 배치할 수 있다. RFID 태그는 다시 쓰기가 가능하거나 다시 쓰기가 불가능할 수 있다. 지워지지 않는 RFID 칩을 사용하면 스티어링 가이드가 한 명의 환자에게만 귀속되어 워크플로우 오류를 줄일 수 있다. 시스템은 스티어링 가이드 RFID 칩을 다시 작성하여 다른 환자에게 사용하는 것을 허용하지 않는다.
핸들부(316)는 포지셔닝 툴에 부착되도록 구성될 수 있으며, 그 부착은 탈착 가능한 것이 바람직하다. 포지셔닝 장치(positioning device)는 핸들부(316) 및 이에 따른 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 조정 및 고정하도록 구성된다. 포지셔닝 장치에는 일반적으로 핸들부에 분리 가능한 부착을 위한 엔드 이펙터 피팅(예: 죠우 세트(set of jaws), 척(chuck), 그립퍼)이 있다. 바닥, 천장, 시뮬레이션 또는 치료 테이블 등에 고정되는 베이스를 구비한다. 포지셔닝 툴의 베이스는 대상자의 다리 사이에 있는 시뮬레이션 또는 치료 테이블에 고정되거나 고정 가능한 것이 바람직하다. 엔드 이펙터에는 다수의 이동 및 엔드 이펙터의 위치 및/또는 배향 자유도(예: 3, 4, 5, 6, 7, 8 자유도)를 갖는다. 포지셔닝 장치는 축이라고도 하는 회전 조인트에 의해 기구학적 체인으로 연결된 여러 개의 링크로 구성될 수 있다. 포지셔닝 장치는 여러 축을 구비하고(예: 3, 4, 5, 6, 7, 8 개), 엔드 이펙터가 제어 가능한 위치와 배향을 다양하게 적용할 수 있도록 한다. 포지셔닝 장치의 조인트는 수동형(무동력)일 수 있다. 패시브 시스템에서 조인트는 수동으로 조정, 해제 및 잠글 수 있다. 엔드 이펙터의 포즈(위치 및/또는 배향)를 수동으로 지정하면 조인트가 잠기고 엔드 이펙터의 포즈가 고정된다. 포지셔닝 장치의 조인트는 전동식일 수 있다. 포지셔닝 장치는 로봇 암(RA, robotic arm)일 수 있다. 로봇 암에서 엔드 이펙터 피팅(RA 피팅)의 조인트 위치 및 포즈(위치 및/또는 배향)는 전자 신호로 제어할 수 있다. RA(400)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 33에는 조인트와 링키지의 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)는 시뮬레이션 테이블, 방사선 치료 테이블, 이온화 방사선 치료 헤드, 의료 영상 장치 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)의 작동 높이는 50 내지 55㎝ 미만일 수 있다. 일반적으로 시뮬레이션 테이블(522)과 CT 스캐너 보어 볼트(CT scanner bore vault)의 상부 사이의 거리는 50~55cm 이하이다. 일반적으로 치료 테이블(512)과 리낙 콜리메이터(linac collimator) 외부 표면 사이의 거리는 최대 50cm이다. RA(400)는 의료 영상(예: CT, MRI 또는 X-레이)과 호환될 수 있다. RA(400)는 이온화 방사선 치료 헤드에서 방출되는 이온화 방사선 빔과 호환될 수 있다. RA(400)는 선형 가속기와 호환될 수 있다. 방사선 치료 테이블(512) 또는 시뮬레이션 테이블(522)의 상부 표면으로부터 그 링크들의 최대 작동 높이까지 측정된 RA(400)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)의 작동 높이, 링크들의 최대 작동 높이가 50 내지 55㎝ 미만이 되도록 제한하도록 할 수 있다. RA는 프로세서와 메모리로 구성된 프로세서 유닛(440, processing unit)에 의해 제어될 수 있다. 프로세서 유닛은 데스크톱 PC, 노트북, 전용 프로그래밍 가능 컨트롤러와 같은 컴퓨팅 장치, 연결된 컴퓨팅 장치의 집합, 컴퓨팅 장치의 집합으로 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 전부가 제공될 수 있다. 프로세서 유닛은 본 명세서에 설명된 바와 같이 방법 중 하나 이상 또는 그 일부를 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서 유닛(440)은 RA(400)의 움직임을 제어하도록 구성된다. 프로세서 유닛(440)은 포지셔닝 툴(200)의 움직임을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 로봇 암을 핸들부(316)에 도킹하는 것을 수행할 수 있다. RA에는 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 피팅을 쉽게 연결할 수 있다. 또한 시뮬레이션 및 치료를 위해 스티어링 가이드(300)의 포즈를 수동으로 미세 조정할 수 있다. RA 피팅과 핸들부(316)의 연결이 완료되면, 무중력 모드가 비활성화되고 본 발명의 다른 부분에 설명된 대로 동작이 수행될 수 있다. 무중력 모드에서 작동하는 RA는 RA 피팅의 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 피팅의 포즈는 무중력-온 모드(zero-gravity-on mode)를 종료할 때 RA 피팅의 포즈를 마지막으로 등록한 것을 기반으로 초기에 결정된다.
포지셔닝 장치(예: 로봇 암)는 일반적으로 엔드 이펙터가 환자의 다리 사이에 위치하도록 배치한다. 예를 들어, 유니버설 로봇(덴마크) 또는 쿠카(독일)에서 제조한 로봇 암은 당업자에게 알려져 있다. 포지셔닝 장치는 수동으로 조정될 수 있다. 포지셔닝 장치(예: 로봇 암)는 일반적으로 엔드 이펙터가 환자의 다리 사이에 위치하도록 배치한다.
포지셔닝 장치에 대한 부착을 용이하게 하기 위해, 핸들부(316)는 엔드 이펙터 피팅(430)과 함께 작동하고 위치하도록 구성된 그립 로케이터(300)가 제공될 수 있으며, 여기서 엔드 이펙터 피팅은 그립퍼(432)(예를 들어, 죠우 세트) 등을 포함할 수 있다,
그립퍼(432)는 바람직하게는 로봇 암(400)의 엔드 이펙터 피팅(430)이다.
그립퍼(432)는 일반적으로 한 쌍의 암(죠우)으로 구성된다. 그립퍼(432)는 한쪽 또는 양쪽 암이 서로를 향하거나(그립하기 위해) 또는 서로에게서 멀어지도록(놓거나 도킹하기 위해) 움직이도록 구성될 수 있다. 그립퍼(432)는 일반적으로 열린 상태(양쪽 암이 벌려진 상태)와 닫힌 상태(양쪽 암이 더 모아진 상태)를 갖는다. 열린 상태의 그립퍼(432)에서 암들은 그립 로케이터(300)의 측면에 위치하도록 구성되며, 닫힌 상태로 이동하면 그립 로케이터(300)가 그립퍼(432) 내부에 안착하게 된다.
닫힌 상태의 그립퍼(432)는 그립 로케이터(300)를 반복적으로 위치시키도록 구성될 수 있다. 위치 지정 기능(locating feature)은 그립퍼(432)와 그립 로케이터(300)가 매번 동일한 위치 및/또는 방향으로 작동하도록 위치 반복이 가능한 부착을 용이하게 한다.
닫힌 상태의 그립퍼(432)는 그립퍼(432)를 기준으로 그립퍼(432) 내에 안착된 그립 로케이터(300)의 회전 및/또는 변위를 제한(방지 또는 구속)하는 이동(변위 및/또는 회전) 제한부(movement limiters)로서 구성될 수 있다. 그립 로케이터(300)는 닫힌 그립퍼(432)의 하나 이상의 상보적인 이동 제한부들(movement limiters)과 협동하도록 구성되는 하나 이상의 이동 제한 부재들(movement limiters members)를 포함할 수 있다, 이에 의해, 그립퍼(432)에 대해 안착된 그립 로케이터(300)의 움직임을 제한(방지 또는 구속)한다. 또한, 협동하는 이동 제한부들은 또한 위치-그립퍼(432)와 그립 로케이터(300)가 매번 동일한 위치 및/또는 방향으로 협동할 수 있도록 위치 반복 가능한 부착을 용이하게 한다. 마찰을 피함으로써 그립퍼(432) 및 관련 액추에이터는 마찰력을 가할 필요가 없으므로 더 가벼워질 수 있다.
이동 제한부는 회전 및/또는 변위를 제한하는 스톱 부재들(stop members)를 사용하여 이동을 제한(방지 또는 제한)하며(일반적으로 마찰 없이), 스톱 부재들은 그립퍼(432)와 그립 로케이터(300)가 상호 작용할 때 맞물려 작동한다. 또한, 협동하는 정지 부재들(stop members)은 그립퍼(432)와 그립 로케이터(300)가 매번 동일한 위치 및/또는 배향으로 작동할 수 있도록 위치 반복 가능한 부착을 용이하게 한다. 마찰을 피함으로써 그립퍼(432) 및 관련 액추에이터는 마찰력을 가할 필요가 없으므로 더 가벼워질 수 있다.
그립퍼(432)(암 세트)를 사용하면 그립퍼가 열린 상태, 즉 열린 턱 안에 그립 로케이터(300)가 들어갈 수 있기 때문에 접촉 없이 그립 로케이터(300)와 정렬할 수 있다. 그립퍼(432)의 닫힘은 포지셔닝 툴(200)의 비틀림을 초래하는 나사산 연결에 비해, 몸체에 삽입된 포지셔닝 툴(200)에 대한 자세의 방해를 최소화하면서 부착을 보장한다.
그립 로케이터(300)는 핸들부의 일부인 종 방향의 경질의 막대(rigid bar)를 포함할 수 있다. 그립 로케이터(300)는 그립퍼(432)의 개구부에 삽입되도록 구성된다. 특히, 그립 로케이터(300)는 그립퍼(432)의 비-축(non-axial) 방향(예를 들어, 방사상)으로 그립퍼(432)의 개구부에 삽입될 수 있도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 그립 로케이터(300)는 닫힌 그립퍼의 하나 이상의 보조 스톱 부재(complementary stop members)와 협동하도록 구성된 하나 이상의 스톱 부재를 포함할 수 있다. 그립 로케이터(300) 스톱 부재는 돌출부, 홈, 노치 또는 코너 또는 이와 유사한 구조의 형태를 취할 수 있으며, 보조 스톱 부재는 그립 로케이터(300) 스톱 부재와 적절히 맞물리는 보완 구조의 형태를 취할 수 있다. 그립 로케이터(300) 스톱 부재와 그립퍼(432)(보조) 스톱 부재의 맞물림은 회전 및/또는 변위를 제한(방지 또는 구속) 할 수 있다. 이 결합은 또한 위치 반복이 가능한 결합을 용이하게 한다.
그립 로케이터(300)는 엔드 이펙터 피팅과 협력하는 하나 이상의 노치들(334) 및/또는 하나 이상의 돌출부 및/또는 하나 이상의 코너(332)를 더 포함할 수 있다. 구성된 하나 이상의 노치들(334) 및/또는 하나 이상의 돌출부 및/또는 하나 이상의 코너(332)는 닫힌 그립퍼의 하나 이상의 보조 구조들와 상호 작용하도록 구성될 수 있다.
그립 로케이터(300)는 닫힌 그립퍼 내에 단단히 고정되어 그립퍼와 핸들부(316) 사이의 회전 및/또는 이동을 제한하고 방지한다. 도 11~16, 19~21, 32a에 예시적인 그립 로케이터가 도시되어 있다. 그립 로케이터(300)는 핸들부(316)의 근위 단부에 배치될 수 있다. 노치(334)의 베이스는 뾰족하거나, 평평하거나, 선형(예: 긴 정점)을 가질 수 있다. 노치(334)는 직선(예: 방사형) 또는 경사진 측면을 가질 수 있다. 그립 로케이터(330)는 핸들부(316)에 엔드 이펙터 피팅을 매우 정확하고 재현성 있게 탈부착할 수 있게 해준다. 그립 로케이터를 사용하면 핸들부(316)의 그립퍼로 그립을 잡을 수 있어 위치 반복성이 높고 유격이나 백래시가 줄어든다. 그립 로케이션(300)에 결합된 엔드 이펙터 피팅은 그립 로케이션(300)과 고정된 관계에서 포지셔닝 엔드 이펙터 피팅을 부착한다.
그립퍼(432) 죠우 또는 암들은 그립퍼가 닫혀 있을 때 핸들부(316)의 그립 로케이터와 맞물리는 하나 이상의 보조 구조를 포함할 수 있다. 그립퍼(432) 죠우 또는 암들은 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 닫힐 경우 스티어링 가이드(300)를 정렬되도록 한다.
그립 로케이터(330)의 노치들(334)의 예시는 도 11 내지 13, 도 15a 내지 15c, 도 16, 도 19 내지 21에 도시되어 있다. 도 11에서, 평평한 베이스를 갖는 직선형 노치들(334)은 각각 종방향으로 및 상이한 반경 방향 위치에서 분리되어 제공되고, 도 12에서, 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 상이한 반경 방향 위치를 갖는 것으로 제공되며, 도 13에서는 노치들이 도 12와 유사하게 배열되지만 경사진 측면(V형)과 선형 베이스를 갖는다. 도 15b 및 도 16에서, 선형 베이스를 갖는 비스듬한 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 엔드 이펙터 피팅에 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 엔드 이펙터 피팅에 절대적으로 재현 가능한 고정(reproducible fixation)을 보장하고 포지셔닝 툴 베이스 단부와 관련하여 스티어링 가이드 위치의 추가적인 불확실성을 제거한다.
도 15b, c, 16에 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 15a는 코너(332)를 묘사한 핸들부(316)의 단면도를 나타낸 것이다.
그립퍼(432) 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 포지셔닝 장치와 정확하고 안정적으로 정렬되도록 한다.
핸들부(316)는 엔드 이펙터 피팅에 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 엔드 이펙터 피팅을 수동, 반자동 또는 자동으로 안내할 수 있다. 엔드 이펙터 피팅에 대한 스티어링 가이드(300)의 위치, 및 선택적으로 배향은 실시간으로 결정 및 추적할 수 있다.
도 19 내지 도 21에는 예시적인 도킹 비콘(340)이 도시되어 있다. 도킹 비콘(340)과 엔드 이펙터 피팅의 상대적 위치에 따라 핸들부(316)에 접근함에 따라 엔드 이펙터 피팅의 포즈를 실시간으로 조정할 수 있다, 이미 대상자 캐널에 삽입된 스티어링 가이드(300)의 포즈를 방해하지 않고 결합이 가능할 수 있다. 엔드 이펙터 피팅(430)을 핸들에 결합할 때 흔들림으로 인한 통증 정도가 심할 수 있다(통증 척도 10점 만점 중 8점). 종양은 종양이 영향을 미친 조직을 경직시켜 종양의 교란이 신경으로 전달될 수 있다. 사용자는 시각만으로는 엔드 이펙터 피팅(430)을 충분히 정렬하여 변위가 존재하지 않게 할 수 없으며, 이는 본 발명자들이 시도한 것으로, 그 결과 엔드 이펙터 피팅(430)(예: 그립퍼(432))이 죠우을 닫을 때 삽입된 포지셔닝 툴(200)의 각도 또는 선형 변위가 생성되게 된다. 도킹 비콘을 사용하면 엔드 이펙터 피팅(430)이 핸들부(316)와 정확하게 정렬되므로(예를 들어, 그립 로케이터), 엔드 이펙터 피팅(430)이 맞물릴 때, 특히 그립퍼(432) 죠가 닫힐 때 삽입된 포지셔닝 툴(200)의 움직임을 방지할 수 있다.
닫힌 피드백 루프는 엔드 이펙터 피팅을 타겟 도킹 비콘(340)으로 안내하기 위해 사용될 수 있으며, 접근하는 엔드 이펙터 피팅이 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 패시브 도킹 비콘(340)을 포함할 수도 있고, 액티브 도킹 비콘을 포함할 수도 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 로봇 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 엔드 이펙터 피팅에 부착되어 제공될 수 있다.
패시브 도킹 비콘의 바디는 예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이 복수의 구체(346i ~ iv)를 포함할 수 있다. 구체의 개수는 3개 이상이어야 한다. 구체의 위치와 간격은 미리 정의되어 있을 수 있다. 핸들부(316)의 배향은 구체의 2차원 이미지와 그 상호 거리로부터 결정될 수 있다. 핸들부로부터 엔드 이펙터 피팅의 거리는 구체의 2차원 이미지와 어떤 방향에서도 동일하게 나타나는 지름을 통해 결정될 수 있다.
패시브 도킹 비콘의 바디는 예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이 2차원 형상(347)(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 2차원 이미지로부터 결정될 수 있다. 핸들부로부터 엔드 이펙터 피팅까지의 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)를 포함할 수 있다. 솔리드-스테이트 자이로스코프(3축), 무선 트랜스미션(예: 블루투스), 컨트롤러, 교체형 또는 충전식 전원으로 구성될 수 있다. 엔드 이펙터 피팅의 접근 각도는 액티브 도킹 비콘에 의해 전송되는 핸들부(316)의 포즈에 따라 조정될 수 있다. 엔드 이펙터 피팅과 핸들부(316) 사이의 거리는 비접촉식 거리 측정 장치(예: 레이저 또는 초음파 거리 측정기)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 21에는 예시적인 액티브 도킹 비콘이 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.
핸들부(316)는 수동 안내에 따라 엔드 이펙터 피팅에 연결되거나 연결 가능할 수 있다. 포지셔닝 장치가 로봇 암인 경우, 이는 RA 무중력 모드에서 구현될 수 있다. 무중력(무중력) 모드에서 로봇 암의 조인트들은 암의 붕괴를 방지하기 위해 예를 들어, 서보(servos)에 의해 지지되고, 엔드 이펙터 피팅의 포즈는 포지셔닝 툴(200)의 원위 단부가 대상자에게 이미 삽입된 경우, 의료진이 수동으로 핸들부(316) 부근으로 엔드 이펙터 피팅의 자세를 유도할 수 있다. 엔드 이펙터 피팅과 핸들부(316) 사이의 연결이 완료되면, 무중력 모드가 비활성화되고 본 명세서의 다른 부분에서 설명한 대로 동작이 수행될 수 있다. 무중력 모드에서 작동하는 RA는 RA 피팅의 포즈를 계속 등록할 수 있으므로, 무중력 모드가 비활성화되어도 RA 피팅의 포즈를 계속 등록할 수 있다, 컨트롤러 및 스티어링 가이드(300)에 의해 RA가 개입된 보정 동작 없이 치료 또는 시뮬레이션 포즈로 계속 제어될 수 있다.
도킹은, 방사선 치료 테이블에 있는 엔드 이펙터 피팅(430)의 포즈를 치료 포즈 중 하나로 설정하고, 엔드 이펙터 피팅(430)을 환자에 삽입된 스티어링 가이드(300)의 핸들부(316)에 부착함으로써, 수행될 수 있다. 스티어링 가이드(300)를 환자 내부에 삽입하고 레이저 광선과 영상을 이용해 시뮬레이션 당시와 동일한 위치에 배치한 후, 로봇 암(400)의 포즈를 시뮬레이션 당시와 동일한 포즈(치료 포즈)로 조정한다. 스티어링 가이드가 로봇 암의 이펙터 단부(그립퍼)에 수동으로 연결되어 있는 동안 치료 포즈가 유지된다. 따라서 스티어링 가이드는 시뮬레이션 중과 동일한 환자 내부 포즈를 취하게 된다.
이펙터 샤프트(310)와 핸들부(316)는 트랜스미션(314)에 의해 연결될 수 있다. 트랜스미션(314)는 일반적으로 강성의 막대(rod)이다. 상기 트랜스미션은 이펙터 샤프트(310) 및 핸들부(316) 모두와 고정된 연결 및 관계(즉, 방향 및/또는 위치)로 제공될 수 있다. 트랜스미션은은, 직선, 곡선 또는 하나 이상의 각진 굴곡을 포함할 수 있다. 실질적으로 강성의 막대로 형성될 수 있다. 막대는 속이 비어 있거나 단단할 수 있다.
트랜스미션(314)는 종양의 종류에 따라 1 - 30㎝, 바람직하게는 10 - 25㎝, 바람직하게는 8 - 20㎝의 길이(T)를 가질 수 있다(도 6, 6p 참조). 트랜스미션(314)는 0.3 내지 3㎝, 바람직하게는 0.3 내지 1.5㎝의 직경을 가질 수 있다. 트랜스미션과 이펙터 샤프트 사이에 형성된 핸들부와 평면은 서로에 대해 각도 감마(gamma)를 채택할 수 있다(예: 도 6a). 다양한 의료 애플리케이션에서 선호하는 치수, 각도는 표 2 및 2a에 참조되어 있다.
직경은 근위부에서 원위부까지 균일하거나 다를 수 있다. 예를 들어, 직경은 트랜스미션의 근위 부분으로 갈수록 커지고 원위 부분으로 갈수록 작아질 수 있다. 직경의 변화는 점진적으로 이루어질 수 있다. 원위부 직경이 작을수록 질 내 진입 시 외상이 적고, 근위부로 갈수록 직경이 커져 스티어링 가이드(300)의 강성이 향상된다.
핸들부(316)는 트랜스미션(314)과 연속적으로 배치될 수 있다. 트랜스미션(314)는 근위 길이의 일부, 예를 들어 트랜스미션(314)의 근위 길이의 2.5~3㎝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 15, 15p, 16, 17, 17p참조).
트랜스미션(314)의 원위부(20)는 직경에 의한 (질 내 진입 시) 외상성(atraumatic)을 고려하여 직경(0.3 내지 1㎝)이 더 작을 수 있다.
가이드 스트랜드 통로(312)는 이펙터 샤프트(310)로부터 트랜스미션(314)로 계속 이어질 수 있다. 가이딩 스트랜드 통로(312, a-b)는 트랜스미션(314) 내의 루멘일 수도 있고, 트랜스미션(314) 표면의 길이방향 홈일 수도 있다. 가이드 스트랜드 통로(312)는 트랜스미션(314)의 종방향 길이를 따라 적어도 부분적으로 계속될 수 있다. 도 6에서 트랜스미션의 가능한 가이드 스트랜드 통로(312) 출구는 원위 단부(312,-b3), 중간 단부(312,-b4) 또는 근위 단부(312,-b5)에 있다. 도 7에서 가이드 스트랜드 통로(312)는 원위 단부(312,-b3)의 트랜스미션에서 빠져 나온다. 도 8에서 트랜스미션의 가이드 스트랜드 통로(312) 출구는 근위 단부(312,-b5)에 있다. 도 15, 17 및 18에서 트랜스미션의 하부에 있는 중간 부분(312,-b4)에서 가이드 스트랜드 통로(312)가 트랜스미션 상에 빠져나가게 된다.
팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 예를 들어 도 9, 9p, 16, 17, 17p, 18, 26, 26p에 도시된 바와 같이 트랜스미션(314)의 원위(20) 단부를 향해 제공될 수 있다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 방사선 치료를 위해, 바람직하게는 공지된 또는 고정된 직경으로 질을 팽창시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 질 통로(606) 내에서 트랜스미션(314)을 더 중앙에 배치할 수 있다. 팽창된 상태에서는 방사선 치료 치료를 위해 질 통로(606)를 정해진 위치 및/또는 방향 및/또는 직경에 배치하는 데 도움이 된다. 트랜스미션(314)의 직경은 원위 단부(20)에서 작을 수 있으며, 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 좁은 트랜스미션(314)을 통해 질 통로(606)에 진입할 수 있어 통증이 적다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)을 팽창시키면 질벽이 확장되어 질벽이 위치하게 된다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)의 벽은 임의의 적절한 팽창성 또는 비팽창성 재료로 형성될 수 있다. 신축성 소재의 예로는 라텍스, 탄성 폴리머, 박막 폴리머(폴리우레탄 또는 기타) 또는 기타 탄성 중합체 등이 있다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 팽창 크기(최대)가 제한되어 있어(반-순응성 풍선 또는 비-순응성 풍선), 최대 팽창 크기 이상의 팽창에 저항할 수 있다. 즉, 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 팽창 제한형일 수 있으며, 팽창 제한 크기에서 팽창이 재현 가능하게 멈추는 팽창 제한형일 수 있다. 제한된 팽창 크기 이상으로 유압을 가하여 팽창을 계속해도, 더 이상 팽창하지 않을 수 있다. 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 포즈에 대한 교정 위치에 있도록 보장한다. 팽창된 풍선 벽과 이펙터 샤프트 사이의 거리를 알고 있거나 재현할 수 있다. 특히 분할 치료 프로그램에서 반복 치료를 할 경우, 인플레이션 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. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 최대 팽창 직경이 2.0~5cm일 수 있다. 트랜스미션 풍선(322) 치수 및 의료용 애플리케이션의 예는 표 2 및 2a에 참조되어 있다.
팽창형 트랜스미션 풍선(322)과 유동적으로 연결되는 팽창 루멘(328)은 스티어링 가이드(300)의 근위(40) 방향으로 연장될 수 있다
이 팽창 루멘(328)은 트랜스미션 부분(314)의 적어도 일부의 바디 내에 위치할 수 있다(예를 들어, 도 17, 17p 및 도 18 참조).. 이 팽창 루멘(328)은 외부에 위치하여 트랜스미션 부분(314)의 적어도 일부와 평행하게 놓일 수 있다. 피팅(329)(예: 루어 피팅, Luer fittin)은 펌프에 연결하기 위해 팽창 루멘(328)의 근위 단부에 배치될 수 있다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 시뮬레이션 후 및/또는 방사선 치료의 각 세션 또는 일부 세션 후에 팽창액(예를 들어, 식염수 또는 멸균수(sterile water))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 치료 전에 촬영한 이미지에서 트랜스미션 풍선을 가시화할 수 있다. 또는, 트랜스미션 풍선(322)에는 하나 이상의 이미징 마커(예를 들어, 이미징 가시화 와이어(종방향, 나선형, 원형의))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 고정되어 있거나, 및/또는
- 선택적으로, 상기 팽창형 트랜스미션 풍선(322)은 의료 영상에 의해 가시화되는 하나 이상의 이미징 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 배향을 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 7, 8, 15, 16, 19-21은 고분자 핸들부(316) 및 트랜스미션(314)로 형성되고, 둘 다 직경이 큰(예를 들어, 0.8 - 2.5cm)를 갖는 이펙터 샤프트(310)와 비교하여 티타늄과 같은 강성의 금속으로 형성될 수 있다.
트랜스미션(314)이 보이지 않거나 삽입부의 위치 및/또는 방향을 판단하기에 충분히 보이지 않는 경우, 트랜스미션(314)은 하나 이상의 이미징 마커들(350, a, b, c)을 구비할 수 있다. 이는 선형 가속기의 이미징 도구를 사용하여 이미지를 촬영할 때 유용하다. 스티어링 가이드(300), 특히 트랜스미션(314)의 의료 영상으로 식별할 수 있는 하나 이상의 이미징 마커를 구비할 수 있다. 이미징 마커는 예를 들어 트랜스미션(314)의 내부 표면, 외부 표면 또는 트랜스미션(314)의 바디 내에 트랜스미션(314)와 고정된 상태로 제공될 수 있다. 이미징 마커는 트랜스미션(314)과 다른 재료, 예를 들어 백금, 백금 이리듐, 탄탈륨, 텅스텐 등과 같은 중금속으로 만들어질 수 있다. 도 16은 트랜스미션(314)에 배치된 하나 이상의 이미징 마커들(350, a, b, c)을 도시한 도면이다.
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(예: 얇은 티타늄 또는 탄탈륨 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 또는 자궁과 같은 캐널의 위치 및 접근 용이성에 따라 90도 내지 240도의 각도(알파)(예를 들어, 도 6, 6p)가 형성될 수 있다. 핸들부(316)와 트랜스미션(314) 사이에는 접근의 용이성에 따라 70도 내지 150도 정도의 각도(베타)(예를 들어, 도 6, 6p)가 형성될 수 있다. 이펙터 샤프트(310)와 트랜스미션(314) 및 핸들부(316)에 의해 형성된 평면 사이에 각도(감마)(예를 들어, 도 6a)가 접근의 용이성에 따라 0 또는 -90 내지 +90으로 형성될 수 있다. 다양한 의료 애플리케이션에서 선호하는 치수, 각도는 표 2 및 2a에 참조되어 있다.
(표 2)
표 2: 스티어링 가이드 및 트랜스미션 벌룬의 세장형 부재 및 부품의 예시적인 치수. 일부 프레젠테이션 주제에 따라 치수가 범위를 초과할 수 있으며, 이를 제한하려는 의도는 없다는 점을 밝혀둔다.
(표 2a)
표 2a: 스티어링 가이드 및 트랜스미션 벌룬의 세장형 부재 및 부품의 예시적인 치수. 일부 프레젠테이션 주제에 따라 치수가 범위를 초과할 수 있으며, 이를 제한하려는 의도는 없다는 점을 밝혀둔다.
도 26, 26p에 도시된 바와 같이, 삽입부(204)는 이펙터 샤프트(310)의 움직임에 반응하여 움직이고, 이는 다시 트랜스미션(314)의 움직임과 최종적으로 핸들(316)의 움직임에 반응하여 움직인다. 삽입부(204)의 위치에 따라 자궁경부(602), 자궁경부 주변 조직 및 자궁(604)의 위치가 조정되고 고정된 위치로 유지될 수 있다. 팽창형 트랜스미션 풍선(322)을 팽창시킴으로써 질 통로(606) 주변의 조직도 고정된 위치로 조절 및 유지될 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)이 구비될 수 있으며, 이들 위치는 공간 트랜스폰더 검출기를 사용하여 결정 및 추적될 수 있다.
본원에서는 위치 결정 무선 트랜스폰더와 트랜스폰더라는 용어를 같은 의미로 이해될 수 있다는 점을 밝혀둔다. 트랜스폰더는 비콘 트랜스폰더(beacon transponder)라고 칭해질 수 있다. 도 16에서, 3개의 트랜스폰더들(352, a, b, c)은 트랜스미션(314)의 외부 표면 또는 내부에 서로 다른 위치로 고정되어 제공된다. 동일한 트랜스폰더(352 a-c)는 의료 이미지에서 볼 수 있기 때문에 이미징 마커(350 a-c)로도 작용한다.
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 리더(positional transponder reader)의 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 핸들에 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 방향도 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)을 여러 번 정렬할 필요가 줄어들어 이미징 방사선에 대한 노출이 감소한다.
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 포즈와 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. 닫힌 피드백 루프는 스티어링 가이드(300) 및 이에 따른 이펙터 샤프트(310)의 자세를 시뮬레이션 중에 결정된 자세와 일치하도록 운전자에게 수동으로 안내할 수 있고, 여기서 연속 입력은 하나 이상의(예를 들어, 2, 3 또는 그 이상의) 위치 결정 무선 트랜스폰더들로부터 결정된 스티어링 가이드(300) 및 이에 따른 이펙터 샤프트(310)의 포즈일 수 있다. 이 경우, 스티어링 가이드(300)는 핸들부(316)에 의해 수동으로 제어 가능한 포지셔닝 툴(예를 들어, 잠금식 수동 관절을 갖는 수동 조절식 포지셔닝 툴 또는 수동 무중력 모드에서 작동하는 로봇 암인 포지셔닝 툴)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. 이렇게 하면 이펙터 샤프트(310)를 삽입하는 동안 이펙터 샤프트(310)의 타겟을 시각화할 수 있기 때문에 통증을 줄이면서 삽입할 수 있다. 이미지 캡쳐 시스템(360)과 함께 제공되는 스티어링 가이드(300)의 예시가 도 32a에 도시되어 있다.
이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)은 물체로부터 반사된 빛이 유입되는 이미지 유입 포트(364)를 구비할 수 있다. 이미지 유입 포트(364)의 예는 도 32b에 나와 있다. 이미지 유입 포트(364)는 투명한 창으로 덮이거나 실링될 수 있다. 투명한 창은 렌즈일 수 있다. 캡처된 이미지가 투사되고 전자 신호로 변환되는 이미지 센서(예: CCD, CMOS)가 구비될 수있다. 이미지 센서는 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361), 이펙터 샤프트(310)의 바디, 트랜스미션(314)의 바디, 또는 보조 유닛(368, ancillary unit)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 유닛(368)의 예시는 도 32c에 도시되어 있으며, 커넥터(366)를 통해 스티어링 가이드(300)에 케이블(367)이 이에 부착된다.
이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)은 광원에 의해 방출된 빛이 빠져나가는 하나 이상의 광 출구 포트(362, light outlet ports)를 구비할 수 있다. 광 출구 포트(362)의 예는 도 32b에 나와 있다. 광 출구 포트(362)에서 나오는 빛은 물체를 비추는 데 사용된다. 광 출구 포트(362)는 투명한 창으로 덮히거나 실링될 수 있다. 투명한 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 광 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 32c에 도시되어 있으며, 커넥터(366)를 통해 스티어링 가이드(300)에 케이블(367)이 연결된다.
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 유닛(368)에 배치할 수 있다. 신호 및/또는 전력은 케이블(367)을 통해 스티어링 가이드에서 보조 유닛(368)으로 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).
치료는 일반적으로 2단계의 프로토콜로 진행된다. 첫 번째 단계는 시뮬레이션으로, 영상 장치와 관련하여 대상자가 이동식 치료 시뮬레이션 테이블에 정확하게 정렬된 상태에서 일반적으로 대상자의 내부 의료 이미지(예: CT, MRI)를 3차원으로 획득하는 단계이다. 이러한 의료 이미지는 두 번째 단계인 치료 계획을 세우는 데 사용된다. 방사선 전문의는 영상을 통해 어떤 조직 구조에 더 높은 선량을 조사할지, 더 낮은 선량을 조사할지, 민감한 구조에 조사할지 등을 결정한다.
치료는 일반적으로 방사선 치료를 위해 이온화 방사선을 방출하는 선형 가속기를 사용하여 수행된다. 시뮬레이션 중에 얻은 정보는 환자의 위치, 머리의 이동 각도, 빔의 강도, 빔의 에너지 및 존재한다면 리프 콜리메이터(leaf-collimator)의 프로파일 모양 등 선형가속기의 여러 파라미터를 설정하는 데 사용된다. 선형 가속기에는 저해상도 의료 영상 장치를 통합하여 대상자의 의료 영상(예:MRI, CT)을 빠르게 획득하여 시뮬레이션 중에 결정된 조직의 위치를 확인할 수 있다.
의료용 영상 장치(시뮬레이션)와 선형 가속기는 일반적으로 별도의 공간에 배치된다.
의료 영상 기기에 대한 환자의 위치는, 의료 영상 기기에 대해 알려진 위치 관계로서 투사된 레이저 기준선이 교차하는 하나 이상의 위치를 타투(tattoo)로 대상자에 표시하여 기록된다. 선형 가속기가 있는 치료실에는 선형 가속기와 관련하여 알려진 위치에서 교차하는 유사한 패턴의 레이저 기준선을 투사하는 장비가 배치되어 있으며, 타투를 레이저 선에 정렬하면 선형 가속기에 대한 대상자의 위치를 파악할 수 있다. 한 방에서 의료용 영상 장치로 촬영한 3차원 이미지를 다른 방의 선형 가속기에서 방사선 치료를 위한 볼륨으로 변환할 수 있다.
방사선 치료를 시작하기 전에 일반적으로 마취 하에 환자를 검사하고, 삽입부(204) 세장형 부재(210)를 대상의 캐널(예를 들어, 자궁경부)에 삽입한다. 마취 하에 일단 제 위치에 위치하면, 슬라이드 제한부(220)는 예를 들어 근위 정지 부재(250)의 봉합 및/또는 풍선 어셈블리(230)의 팽창 및/또는 스텐트(240)의 팽창에 의해 활성화된다.
시뮬레이션 전, 환자가 시뮬레이션 테이블에 누워 있으면, 스티어링 가이드(300) 이펙터 샤프트(310)가 후행 가이딩 스트랜드(218)를 따라 도입되어 세장형 부재 루멘(214)에 미끄러지듯 삽입된다; 이 단계는 대상자가 직접 수행할 수 있다. 존재하는 트랜스미션 풍선(322)은 조영제가 0.5-4% 혼합된 물을 통해 팽창되어 있을 수 있다. 대상자는 이미징 장치에 대해 위치 및/또는 방향을 조정할 수 있는 신체 지지대(예: 시뮬레이션 소파 또는 테이블)에 배치된다. 환자에게 시뮬레이션 테이블에 편안한 포즈로 누워달라고 요청할 수 있다. 이를 통해 환자는 다음 모든 치료 분할 동안 시뮬레이션 테이블에서 최적의 위치를 스스로 찾을 수 있다. 일반적으로 조영제는 골반 혈관 구조, 종양 및 림프절을 더 잘 볼 수 있도록 정맥으로 주입한다. 방사선 종양학자가 대상자의 위치를 확인하면 방사선 치료 세션 동안 환자의 축과 측면에 위치한 레이저 빔을 사용하여 신체 지지대와 관련하여 신체의 정확한 위치를 파악할 수 있도록 전술한 바와 같이 맨살에 마킹(예: 타투, 반사성 표시)이 제공될 수 있다. 시뮬레이션 중에 얻은 의료 이미지를 통해 치료할 조직의 위치를 결정할 수 있다. 세장형 부재(210) 및/또는 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션(314)의 방향 및/또는 위치는 의료 영상에 의해 모니터링될 수 있으며, 핸들부(316)의 상응하는 움직임에 의해 조정될 수 있다. 세장형 부재(210) 및/또는 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션 -의 적절한 방향 및/또는 위치는 치료를 위한 관련 조직을 최적의 위치에 배치하는 것으로 결정될 수 있으며, 이는 기준 포즈로서 사용될 수 있다. 주로 CT 스캔(덜 자주 MRI를 사용하거나 2단계로 MRI 영상과 시뮬레이션 CT 영상을 융합하여)을 사용하여 수행되는 시뮬레이션 중에 포지셔닝 툴(200)의 최적 위치가 결정될 수 있다. 예를 들어 자궁경부 자궁이 너무 후방에 위치하여 전체 직장 볼륨에 고선량 조사가 유도될 수 있는 경우, 포지셔닝 툴(예: 수동 또는 로봇 암)를 사용하여 시뮬레이션 중에 자궁을 보다 전방으로 부드럽게 가져올 수 있다. 나중에 각 치료 세션에서 동일한 포즈가 반복적으로 재현된다. 시뮬레이션 후 치료 단계를 위해 각 CT 슬라이스에 종양과 모든 장기를 그린다. 이를 통해 각 종양 조직(자궁경부, 자궁, 방광, 림프절 등)에 치료 선량을 결정하고 건강한 조직(척수, 장, 신장 등)에 너무 많은 선량이 전달되는 것을 방지할 수 있다.
계산은 일반적으로 컴퓨터에 의해 수행되어 방사선 치료의 방향, 위치, 강도, 지속 시간 및 빈도를 결정하며, 세장형 부재(210) 및/또는 이펙터 샤프트(310)의 고정된 위치를 고려하여 최적화된다. 시뮬레이션 후, 스티어링 가이드(300) 이펙터 샤프트(310) 및 트랜스미션 부품은 트레일링 가이딩 스트랜드(218)를 따라 제거되며, 이는 대상자가 수행할 수 있다. 후행 가이딩 스트랜드(218)는 예를 들어 환자의 사타구니 중 하나에 대상자의 피부에 테이프로 붙일 수 있다. 삽입부(204)는, 예를 들어, 다음 날 또는 다음 주에 치료 단계를 위해 준비된 상태로 유지될 수 있다. 예를 들어, 조직 구조의 위치는 골반에 묶여 있지 않거나 방광이 비어 있거나 가득 차 있거나 결장이 비어 있거나 가득 차 있기 때문에 실제 치료 전에 이동했을 것으로 예상되며, 이는 영향을 미칠 수 있다.
방사선 치료 직전(예: 몇 시간, 몇 분), 대상자는 치료용 이온화 방사선을 받기 위해 신체 지지대(예: 치료용 소파 또는 테이블)에 올라서고, 맨살과 축 및 측면 레이저 빔에 앞서 전술한 마킹을 사용하여 이온화 방사선 치료 헤드에 상대적으로 위치하게 된다. 스티어링 가이드(300) 이펙터 샤프트(310)는 후행 가이딩 스트랜드(218)를 따라 도입되어 세장형 부재 루멘(214)에 슬라이딩 방식으로 삽입되며, 이 단계는 대상자가 직접 수행할 수 있다. 실제로 환자는 갑작스러운 움직임을 수행할 때 즉시 불편 함을 느낄 수 있다. 환자를 치료 테이블에 보다 정확하게 정렬하는 것은 일반적으로 의료 영상(예: 이온화 방사선 치료 헤드와 관련하여 배치된 X-선 영상 장치에서 제공)의 도움을 받아 골반 뼈를 시뮬레이션 중에 결정된 골반 뼈의 위치에 정렬하여 수행한다. 세장형 부재(210) 및/또는 이펙터 샤프트(310)의 방향 및/또는 위치는 의료 영상(일반적으로 X-레이) 및/또는 트랜스폰더에 의해 모니터링되며, 예를 들어 포지셔닝 툴(예를 들어, 수동 장치 또는 로봇 암)을 사용하여 핸들부(316)의 상응하는 움직임에 의해 조정될 수 있다
세장형 부재(210) 및/또는 이펙터 샤프트(310) 및/또는 전달부의 방향 및/또는 위치가 설정되면, 외부 방사선 요법에 의한 치료 분할(여러 개 중 하나)이 시작될 수 있다. 삽입부(204)의 위치는 세션 또는 분할 동안 고정된 상태로 유지된다. 분할 치료가 끝나면, 기술자 또는 간호사에 의해 트랜스미션 풍선(322)이 수축된 경우, 스티어링 가이드(300) 이펙터 샤프트(310)가 후행 가이딩 스트랜드(218)를 따라 제거된다; 이는 대상자에 의해 수행될 수 있다. 삽입부(100)는 후속 방사선 치료(예: 다음 날 또는 다음 주)를 위해 준비된 상태로 제자리에 남아있을 수 있다. 이러한 방사선 치료는 1~35 분할의 지속되는 기간을 가질 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 포지셔닝 툴(200)에는 시뮬레이션 또는 치료 중 포지셔닝 툴(200)의 포즈를 실시간으로 캡처할 수 있도록 트랜스폰더가 제공될 수 있다. 트랜스폰더는 삽입부(204) 및/또는 스티어링 가이드(300)에 제공될 수 있다. 스티어링 가이드 상에서, 트랜스폰더는 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션(314) 및/또는 핸들부(316) 및/또는 팽창형 트랜스미션 풍선(322) 상에 제공될 수 있다(존재하는 경우).
트랜스폰더는 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 자동일 수 있다. 트랜스폰더는 공간 트랜스폰더 검출기가 포착한 위치 및 방향 정보에 따라 이펙터 샤프트(310) 또는 삽입부(204)의 위치 및/또는 방향을 실시간으로 안내, 변경 및 고정할 수 있도록 한다. 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.
트랜스폰더 실시간 안내는 수동적일 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 트랜스폰더와 수동 제어를 통해 시뮬레이션 중에 스티어링 가이드(300) 및 이에 따른 이펙터 샤프트(310)의 포즈를 캡처하고 저장할 수도 있다.
트랜스폰더 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 반-자동으로 이루어질 수 있다.
트랜스폰더는 대상자의 피부 아래에서 잘 작동하게 된다. 모든 트랜스폰더가 환자 몸 안에 삽입될 필요는 없다. 포지셔닝 툴(200) 위 또는 내부에 위치한 트랜스폰더가 모두 본체 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).
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.
웨어러블 삽입부는 캐널과 주변 조직의 위치를 엄격하게 재현할 수 있어 일반적으로 치료 분할 사이에 위치가 변하는 조직을 고려하기 위해 방사선 빔을 넓게 도입할 필요성을 줄여준다. 또한 조사하는 동안 캐널과 주변 조직을 고정시킨다. 실제로 안전 마진을 센티미터 단위가 아닌 밀리미터 단위로 줄일 수 있어 주변 장기와 조직에 대한 방사선 조사를 크게 줄일 수 있다. 예를 들어 자궁경부를 치료하면 방광, 직장, 장, 골반 벽에 대한 자극이 감소한다. 빔의 볼륨이 더 집중(즉, 감소)되어 있기 때문에 외부 방사선 치료 절차(컨포멀 방사선 치료(conformal radiotherapy)) 중에 방사선량을 높일 수 있으므로 근접 치료가 필요하지 않다. 예를 들어, 자궁경부 종양의 높이가 4cm, 직경이 5cm이고 안전 마진이 16mm인 경우, 고용량으로 치료해야 하는 볼륨은 380cm3이다. 포지셔닝 툴(200)을 사용하면 각 방사선 분할 치료 전에 자궁경부를 동일한 위치로 고정하고 재배치할 수 있어 더 좁은 마진(예: 4mm)을 구현할 수 있으며, 고선량 볼륨을 3.3배 감소한 126cm3로 줄일 수 있다. 이는 유해성 감소에 매우 유익한 효과가 있다.
웨어러블 삽입부를 사용하면 방사선 치료 전에 환자를 안정/마취시킬 필요가 없다. 환자의 외상을 줄이고 각 치료 분할마다 반복되는 외상을 감소시킬 수 있다. 가이딩 스트랜드를 사용하면 사용자(방사선 종양학자, 의사, 방사선 기술자, 대상자)가 대상자 외부에서 스티어링 가이드를 쉽게 찾아서 조작할 수 있다. 산부인과용 애플리케이션의 경우 검경(speculum)을 사용할 필요가 없다. 환자가 직접 스티어링 가이드를 삽입할 수도 있게 된다. 가이딩 스트랜드를 사용하면 분할 치료 전후에 스티어링 가이드를 반복적으로 장착 및 분리할 수 있다. 세장형 부재 루멘(214)에 대한 접근은 웨어러블 삽입부가 자궁경부에 제자리에 위치하더라도 즉시 가능할 수 있다.
또한, 본 발명은 방사선 치료의 표적인 대상자의 신체 조직에 대한 부위별 방사선 치료의 정확성을 향상시키기 위한 컴퓨터 구현 방법을 제공하며, 다음을 포함한다. - 다음의 데이터를 수신하는 단계;
o 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 배향 -삽입부(204)는 대상자의 캐널 내에 위치한다-;
- 상기 포지셔닝 툴(200)의 기준 포즈에 따라 상기 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 방향을 이용하여 조정하도록 상기 포지셔닝 장치(예를 들어, 로봇 암)에 명령을 출력하는 단계;를 포함하고, 이를 통해 캐널 및 신체 조직의 위치 및/또는 방향이 조정되고, 기준 포즈는 치료 시뮬레이션 절차 중에 결정된다.
또한, 본 발명은 방사선 치료의 타켓인 대상자의 신체 조직에 대한 부위별 방사선 치료의 정확성을 향상시키기 위한 컴퓨터 구현 방법을 제공하며, 다음을 포함한다. - 다음의 데이터를 수신하는 단계;
o 캐널 내에 위치한 삽입부(204)의 위치 및/또는 배향, 및/또는
o 삽입부(204)의 세장형 부재 루멘(214) 내에 위치한 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향,
- 삽입부(204) 및/또는 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션 부분(314)의 기준 포즈에 따라 스티어링 가이드(300)를 이용하여 삽입부(204)의 위치 및/또는 방향을 조정하도록, 상기 포지셔닝 장치(예를 들어, 로봇 암)에 명령을 출력하는 단계 -이를 통해 캐널 및 신체 조직의 위치 및/또는 배향이 조정되고, 기준 포즈는 치료 시뮬레이션 절차 중에 결정된다-를 포함한다.
포지셔닝 툴(200) 및/또는 삽입부(204) 및/또는 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향은 방사선 치료 직전에(예를 들어, 예를 들어, 분, 시간) 또는 포지셔닝 툴(200) 및/또는 삽입부(204) 및/또는 이펙터 샤프트(310) 및/또는 스티어링 가이드의 트랜스미션 또는 핸들부에 부착된 트랜스폰더의 위치로부터 결정될 수 있다. 기준 포즈는 환자 구조(뼈, 골반 뼈)를 기준으로 치료를 시뮬레이션하는 동안 결정할 수 있다. 방사선 치료는 분할된 치료일 수 있다.
또한, 본 발명은 방사선 치료의 타겟인 대상자의 신체 조직에 대한 부위별 방사선 치료의 정확성을 향상시키기 위한 컴퓨터 구현 방법을 제공하며, 상기 방법은,
(a) 다음과 같은 컴퓨터 데이터를 수신하는 단계;
o 삽입부(204)가 대상자의 캐널 내에 위치하는 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 배향 - 삽입부(204)는 피사체의 캐널 내에 위치하며, 상기 위치 및/또는 방향에 따라 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 방향이 결정된다 -
상기 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 배향은, 삽입부(204)에 부착된 하나 이상의 트랜스폰더들(260, a, b, c) 및/또는
o 스티어링 가이드(300)에 부착된 하나 이상의 트랜스폰더들(352a, b, c) 및/또는
o 스티어링 가이드(300)에 부착된 하나 이상의 광학적으로 감지 가능한 랜드마크들(346i-iv, a, b, c)을 통해 결정되고,
(b) 컴퓨터 그래픽 사용자 인터페이스에 다음을 포함하는 실시간 표시를 출력하는 단계;를 포함하고,
상기 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 배향, 이는 시뮬레이션 절차 중에 결정된 포지셔닝 툴(200)의 기준 포즈와 비교하여 결정된다.
또한, 본 발명은 방사선 치료의 타겟이 되는 대상자의 신체 조직에 대한 부위별 방사선 치료의 정확성을 향상시키기 위한 컴퓨터 구현 방법을 제공하며, 다음의 단계를 포함한다. (a) 다음과 같은 컴퓨터 데이터를 수신하는 단계;
o 캐널 내에 위치한 삽입부(204)의 위치 및/또는 배향, 및/또는
o 삽입부(204)의 세장형 부재 루멘(214) 내에 위치한 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향;
상기 삽입부(204) 또는 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 방향은
o 삽입부(204)에 부착된 하나 이상의 트랜스폰더들(260, a, b, c) 및/또는
o 스티어링 가이드(300)에 부착된 하나 이상의 트랜스폰더들(352, a, b, c) 및/또는
o 스티어링 가이드(300)에 부착된 하나 이상의 광학적으로 감지 가능한 랜드마크(346 i 내지 iv)로부터 결정되고,
(b) 컴퓨터 그래픽 사용자 인터페이스에 다음을 포함하는 실시간 표시를 출력하는 단계;를 포함하고,
삽입부(204)의 위치 및/또는 방향, 및/또는
이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 방향
시뮬레이션 과정에서 결정된 삽입부(204) 및/또는 이펙터 샤프트(310)의 기준 포즈와 비교된다.
또한, 본 명세서에 설명된 컴퓨터 구현 방법을 수행하도록 구성된 컴퓨팅 장치 또는 시스템이 제공된다.
또한, 컴퓨팅 장치 또는 시스템에 의해 실행될 때 컴퓨팅 장치 또는 시스템이 본 명세서에 설명된 컴퓨터 구현 방법을 수행하도록 하는 명령어를 갖는 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
또한, 본 명세서에 기술된 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체도 제공된다.
또한, 컴퓨팅 장치 또는 시스템에 의해 실행될 때 컴퓨팅 장치 또는 시스템이 본 명세서에 설명된 컴퓨터 구현 방법을 수행하도록 하는 명령어가 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다.
또한 본 명세서에 설명된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품을 대표하는 데이터 스트림도 제공된다.
본 발명은 또한 부위별 분할 방사선 치료를 사용하여 방사선 치료의 표적이 되는 대상자의 신체 조직을 치료하는 방법으로서, 다음을 포함하는 것을 특징으로 한다:
(a) 다음과 같은 컴퓨터 데이터를 수신하는 단계;
o 삽입부(204)가 캐널 내에 위치하는 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 방향, 및/또는
(b) 포지셔닝 툴(200)의 기준 포즈에 따라 포지셔닝 툴(200)을 이용하여 조정하도록 컴퓨터 명령어를 포지셔닝 장치(예를 들어, 로봇 암)에 출력하는 단계 - 이에 따라, 치료 시뮬레이션 과정에서 포지셔닝 툴(200)의 위치를 그대로 재현하기 위해 캐널 및 신체 조직의 위치 및/또는 배향을 조정할 수 있다-
(c) 부위별 분할 방사선 치료의 일부분 동안 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 배향을 유지하는 단계;
(d) 스티어링 가이드(300)를 제거하는 단계; 및
(e) 하나 이상의 후속 부위별 분할 방사선 치료에서 (a)~(d) 단계를 반복하는 단계;를 포함할 수 있다.
본원은 또한 부위별 분할 방사선 치료를 사용하여 방사선 치료의 타겟이 되는 대상자의 신체 조직을 치료하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은
(a) 다음과 같은 컴퓨터 데이터를 수신하는 단계;
o 캐널 내에 위치한 삽입부(204)의 위치 및/또는 배향, 및/또는
o 삽입부(204)의 세장형 부재 루멘(214) 내에 위치한 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향;
(b) 삽입부(204) 및/또는 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션 부분(314)의 기준 포즈에 따라, 스티어링 가이드(300)를 이용하여 삽입부(204)의 위치 및/또는 방향을 조정하도록 위치 조정 장치(예컨대, 로봇 팔)에 컴퓨터 명령어를 출력하는 단계 - 이에 따라 치료 시뮬레이션 과정에서 삽입부(204) 및/또는 이펙터 샤프트(310) 및/또는 트랜스미션 부분(314)의 위치를 그대로 재현하기 위해 캐널 및 신체 조직의 위치 및/또는 배향을 조정할 수 있다-;
(c) 부위별 분할 방사선 치료의 일부분 동안 삽입부(204)의 위치 및/또는 배향을 유지하는 단계;
(d) 스티어링 가이드(300)를 제거하는 단계; 및
(e) 하나 이상의 후속 부위별 분할 방사선 치료에서 (a)~(d) 단계를 반복하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 부위별 분할 방사선 치료를 사용하여 방사선 치료의 타겟이 되는 대상자의 신체 조직을 치료하는 방법으로서, 상기 방법은,
(a) 다음을 결정하는 단계:
o 대상자의 캐널 내에 위치한 삽입부(204)가 위치하는 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 방향 -여기서, 삽입부(204)는 피사체의 캐널 내에 위치하고, 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 방향은, 포지셔닝 툴(200)에 부착된 하나 이상의 트랜스폰더들(260, a, b, c) 및/또는 하나 이상의 광학적으로 검출 가능한 랜드마크들(346i-iv)에 의해 결정된다 -;
(b) 시뮬레이션 절차 동안 결정된 포지셔닝 툴(200)의 기준 포즈와 비교한 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 배향의 실시간 표시를 컴퓨터 그래픽 사용자 인터페이스에 출력하는 단계. (c) 포지셔닝 툴(200)의 기준 포즈와 일치할 때까지 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 배향을 수동으로 조정하는 단계
(d) 부위별 분할 방사선 치료의 일부분 동안 포지셔닝 툴(200)의 위치 및/또는 배향을 유지하는 단계;
(e) 포지셔닝 툴(200)로부터 스티어링 가이드(300)를 제거하는 단계; 및
(f) 하나 이상의 후속 부위별 분할 방사선 치료에서 (a)~(e) 단계를 반복하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 부위별 분할 방사선 치료를 사용하여 방사선 치료의 표적이 되는 대상자의 신체 조직을 치료하는 방법으로서, 상기 방법은,
(a) 다음을 결정하는 단계:
o 캐널 내에 위치한 삽입부(204)의 위치 및/또는 배향, 및/또는
o 삽입부(204)의 세장형 부재 루멘(214) 내에 위치한 스티어링 가이드(300)의 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향;
상기 삽입부(204) 또는 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향은
o 삽입부(204)에 부착된 하나 이상의 트랜스폰더들(260, a, b, c) 및/또는
o 스티어링 가이드(300)에 부착된 하나 이상의 트랜스폰더들(352a, b, c) 및/또는
o 스티어링 가이드(300)에 부착된 하나 이상의 광학적으로 감지 가능한 랜드마크들(346i-iv)로부터 결정되고,
(b) 컴퓨터 그래픽 사용자 인터페이스에 다음을 포함하는 실시간 표시를 출력하는 단계;
삽입부(204)의 위치 및/또는 배향, 및/또는
이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향
삽입부(204) 및/또는 이펙터 샤프트(310)의 기준 포즈와 비교하여 시뮬레이션 절차 중에 결정된다
(c) 삽입부(204) 및/또는 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 방향이 삽입부(204) 및/또는 이펙터 샤프트(310)의 기준 포즈와 일치할 때까지 수동으로 조정하는 단계. (라) 부위별 분할 방사선 치료의 일부분 동안 삽입부(204)의 위치 및/또는 방향을 유지하는 단계;
(e) 스티어링 가이드(300)를 제거하는 단계; 및
(f) 하나 이상의 후속 부위별 분할 방사선 치료에서 (a)~(e) 단계를 반복하는 단계;를 포함한다.
본 명세서에 기재된 포지셔닝 툴(200) 및 핸들부(316) 및 그에 따른 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 조정하고 고정하도록 구성된 본 명세서에 기재된 바와 같은 포지셔닝 장치를 포함하는 시스템이 제공될 수 있다. 포지셔닝 장치는 로봇 암(400, 400A, 400B)일 수 있다. 시스템은 프로세서 유닛(440)을 더 포함할 수 있다.
핸들부(316)는 포지셔닝 장치에 부착되도록 구성될 수 있다. 포지셔닝 장치는 바람직하게 로봇 암이다.
Claims (23)
- 두 개 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 포지셔닝 툴(200)에 있어서,
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); 및
- 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)을 포함하고,
상기 포지셔닝 툴(200)은 외부 방사선 치료 세션을 위해 캐널(602) 및 신체 조직(610)을 이동 및/또는 고정하도록 구성되고,
상기 핸들부(316)는 로봇 암(400)의 그립퍼(432)와 위치-반복적으로 협동하게 되는 그립 로케이터(300)를 구비하고, 상기 그립퍼(432)는 열린 상태와 닫힌 상태를 갖고,
상기 그립 로케이터(300)는 상기 닫힌 상태에서 그립퍼(432) 내에 안착되도록 구성되며, 안착된 상기 그립 로케이터(300)의 그립퍼(432)에 대한 움직임이 제한되고 방지되는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 1 항에 있어서,
상기 그립 로케이터(300)는 한 쌍의 암들을 포함하고, 상기 열린 상태에서 상기 암들이 상기 닫힌 상태보다 더 멀리 이격되는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 그립 로케이터(300)는, 닫힌 그립퍼(432)의 하나 이상의 보조 이동 제한 부재들과 협동하도록 되는 하나 이상의 이동 제한부를 포함하고, 상기 그립퍼(432)에 대해 안착된 상기 그립 로케이터(300)의 이동을 제한 및 방지하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 그립 로케이터(300)는 닫힌 그립퍼(432)의 하나 이상의 보조 스톱 부재와 협동하도록 되는 하나 이상의 스톱 부재를 포함하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 그립 로케이터(300)는 닫힌 그립퍼의 하나 이상의 보조 구조들과 협동하도록 되는 하나 이상의 노치(334) 및/또는 하나 이상의 돌출부 및/또는 하나 이상의 코너(332)를 포함하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 그립 로케이터(300)는, 각각 방향을 갖고, 선택적으로 노치 에지가 경사진 하나 이상의 노치(334)를 포함하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 그립 로케이터(300)는 상기 핸들부(316)의 근위 단부의 축 방향을 따라 배치되는 하나 이상의 코너(332)를 포함하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 그립 로케이터(300)는 적어도 하나의 노치(334)와 적어도 하나의 코너(332)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 노치(334)와 상기 적어도 하나의 코너(332)는 서로 다른 상호적인 방향, 바람직하게는 서로 수직한 방향을 갖는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코너의 길이 방향 범위 내에 적어도 하나의 노치가 구비되는, 포지셔닝 툴(200).
- 시스템에 있어서,
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 포지셔닝 툴(200); 및
- 로봇 암(400)을 포함하고,
상기 로봇 암은, 상기 닫힌 상태의 그립퍼(432)의 회전 및/또는 이동 제한부로서, 상기 그립퍼(432)에 대하여 상기 그립퍼(432) 내에 안착된 상기 그립 로케이터(300)의 회전 및/또는 이동을 제한 및 방지하게 되는, 시스템.
- 두 개 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 포지셔닝 툴(200)에 있어서,
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); 및
- 상기 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 배향을 제어하기 위해 상기 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 단부(40)에 배치되고, 상기 로봇 암(400)의 엔드 이펙터 피팅(430)에 결합게 되는 경질 핸들부(316)을 포함하고,
상기 포지셔닝 툴(200)은 외부 방사선 치료 세션을 위해 상기 캐널(602) 및 신체 조직(610)을 이동 및/또는 고정하도록 구성되고,
상기 핸들부(316)는 로봇 암(400)의 상기 엔드 이펙터 피팅(430)에 대한 상기 스티어링 가이드(300)의 위치 및 선택적으로 방향에 관한 정보를 제공하게 되는 도킹 비콘(340)을 포함하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 11 항에 있어서,
상기 도킹 비콘은, 상기 로봇 암의 비전 가이드 시스템에 의해 인식 가능한 미리 정의된 기하학적 모양의 바디를 포함하는 패시브 도킹 비콘을 포함하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 12 항에 있어서,
상기 도킹 비콘은, 복수의 구체를 포함하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도킹 비콘은, 상기 핸들부(316)의 위치 및/또는 방향을 결정할 수 있는 정보를 무선으로 방출하도록 되는 액티브 도킹 비콘을 포함하는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 14 항에 있어서,
상기 도킹 비콘은, 솔리드 스테이트 자이로스코프를 포함하는, 포지셔닝 툴(200).
- 시스템에 있어서,
제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 포지셔닝 툴(200);
엔드 이펙터 피팅(430)과 함께 배치된 로봇 암(400), 및
적어도 하나의 프로세서 및 메모리를 포함하고, 상기 로봇 암(400)의 움직임을 제어하게 되는 프로세서 유닛(440);을 포함하고,
- 상기 프로세서 유닛(440)은 정보에 기초하여 상기 엔드 이펙터(430)가 상기 핸들부(316)에 접근함에 따라 실시간으로 상기 엔드 이펙터 피팅(430)의 포즈를 조정하고, 이미 대상자의 캐널에 삽입된 상기 스티어링 가이드(300)의 포즈를 변경하지 않고 상기 엔드 이펙터 피팅(430)을 상기 핸들부(316)에 결합하는, 시스템.
- 제 16 항에 있어서,
상기 포지셔닝 툴(200), 상기 핸들부(316)는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 상기 그립 로케이터(300)를 포함하고, 및
상기 엔드 이펙터 피팅(430)은 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 그립퍼(432)인, 시스템.
- 두 개 이상의 외부 방사선 치료 세션을 포함하는 외부 방사선 치료 프로그램에서 대상자의 치료를 보조하기 위한 포지셔닝 툴(200)에 있어서,
근위(40) 및 원위(20) 단부를 갖는 스티어링 가이드(300);를 포함하고,
상기 스티어링 가이드(300)는
- 상기 원위 단부(20)에 배치된 경질 이펙터 샤프트(310); 및
- 상기 이펙터 샤프트(310)의 위치 및/또는 방향을 제어하기 위해 이펙터 샤프트(310)에 고정되어 근위 단부(40)에 배치되는 경질 핸들부(316)를 포함하고,
상기 이펙터 샤프트(310)는, 대상자의 신체 조직(610)과 연결된 캐널(602)의 입구를 통해 삽입되거나, 또는
상기 이펙터 샤프트(310)는, 근위(40) 및 원위(20) 단부를 갖는 삽입부(204)의 세장형 부재(210)의 세장형 부재 루멘(214)으로 반복 가능하게 탈착식 삽입되고, 상기 세장형 부재(210)는 대상자의 신체 조직(610)과 연결된 캐널(602)의 입구를 통해 삽입되게 되고,
상기 포지셔닝 툴(200)은 외부 방사선 치료 세션을 위해 상기 캐널(602) 및 상기 신체 조직(610)을 이동 및/또는 고정하게 되고,
상기 스티어링 가이드(300)는 상기 이펙터 샤프트(310)의 원위 단부(361)로부터 이미지를 캡처하도록 구성된 이미지 캡처 시스템(360)을 구비하고, 캡처된 이미지의 안내에 따라 상기 이펙터 샤프트(310)를 캐널 입구(602) 또는 세장형 부재 루멘(214)에 삽입할 수 있는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 18 항에 있어서,
상기 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)에 반사광이 유입되는 이미지 유입 포트(364)가 배치되는, 포지셔닝 툴(200).
- 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 이펙터 샤프트(310)의 원위 팁(361)에 광원에 의해 방출된 빛이 빠져나가는 하나 이상의 광 출구 포트(362)가 배치되는, 포지셔닝 툴(200).
- 삽입부(204)를 더 포함하는, 포지셔닝 툴(200).
- 시스템에 있어서,
제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 기재된 포지셔닝 툴(200)로서, 상기 포지셔닝 툴(200) 상기 핸들부(316)는, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 그립 로케이터(300)를 구비하는, 상기 포지셔닝 툴(200); 및
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 로봇 암(400)으로서, 엔드 이펙터 피팅(430)과 함께 배치되는 상기 로봇 암(400);을 포함하는, 시스템.
- 제 22 항에 있어서,
상기 핸들부(316)는 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 도킹 비콘(340)을 구비하는, 시스템.
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