KR20240026919A - 수직 또는 각을 이룬 방사상 분배 기능을 가진 방사선 치료 어플리케이터 - Google Patents

Abstract

종양에 방사선 치료 시드를 이식하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 종양으로 진입하도록 설계된 원위 단부를 가지고 있고 내부 채널이 형성되어 있는 전달 튜브와 각각 적어도 1mm의 길이를 가진 하나 이상의 방사선 치료 시드를 운반하는 기다란 어플리케이터를 포함하고 있으며, 상기 어플리케이터는 상기 전달 튜브의 내부 채널을 통과한다. 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부가 상기 전달 튜브의 원위 단부 근처에 있을 때, 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부는 상기 기다란 어플리케이터로부터 배출된 시드가 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도로 종양으로 진입하도록 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도를 취한다.

Description

수직 또는 각을 이룬 방사상 분배 기능을 가진 방사선 치료 어플리케이터

본 발명은 대체로 방사선 치료에 관한 것이며, 특히 종양에 알파선 방출 방사성 동위원소의 공급원을 분배하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

이온화 방사선은 악성 암성 종양을 포함하는 특정 유형의 종양의 치료에 보통 사용되어 종양의 세포를 파괴한다.

예를 들어 켈슨(Kelson)의 미국 특허 8,834,837에 기술된 알파선 방출체 확산 방사선 요법(Diffusing alpha-emitters radiation therapy)(DaRT)은 여러가지 방사성 붕괴의 연쇄를 생성하는 라듐-223 또는 라듐-224 원자를 사용하여 알파 방사선의 치료 범위를 확장한다.

종양의 치료가 효과적이기 위해서는, 치료에 사용되는 DaRT 시드(seed)들을 종양 전체에 걸쳐서 짧은 거리에, 예를 들면 서로로부터 5mm 미만에 이식해야 한다. 일부 종양은 시드의 이식을 위해 의사가 외부에서 쉽게 접근할 수 있는 반면에, 다른 종양은 내부 장기에 있다.

그린버거(Greenburg) 등의 미국 특허 공개공보 2022/0142500는 근접치료(brachytherapy)용 시드를 이식하는 데 사용할 수 있는 바늘을 포함하는 통합된 다기능 내시경 도구를 개시하고 있다.

교모세포종(GBM)은 뇌에 위치한 암성 종양으로, 코어 신경(core nerve) 및 뇌세포에 근접해 있고 척수와 신경적으로 연결되어 있기 때문에 환자를 해치거나 사망시키지 않으면서 효과적으로 치료하기가 특히 어려운 유형의 암이다. 그 결과, GBM은 유효한 치료 옵션이 거의 없는 가장 치명적인 형태의 암 중의 하나이며 GBM의 예후는 생존 가능성이 희박하다.

듀인담(Duindam) 등의 미국 특허 공개공보 2013/0204124는 직선 경로를 통해 접근하기 어려운 내부 위치에 방사성 시드(radioactive seed)를 전달하는 데 사용할 수 있는 유연한 바늘을 개시하고 있다.

본 발명의 실시예는 종양에 시드 어플리케이터(seed applicator)를 도입하기 위한 단일 삽입 구멍을 통해 복수의 방사선 치료 시드(radiotherapy seed)를 종양에 이식하는 것에 관한 것이다.

따라서, 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치가 제공되어 있고, 상기 장치는 종양으로 진입하도록 설계된 원위 단부를 가지고 있고, 내부 채널이 형성되어 있는 전달 튜브 및 각각 적어도 1mm의 길이를 가진 하나 이상의 방사선 치료 시드를 운반하는 기다란 어플리케이터(applicator)로서, 상기 전달 튜브의 내부 채널을 통과하는 상기 기다란 어플리케이터를 포함하고 있고, 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부가 상기 전달 튜브의 원위 단부 근처에 있을 때, 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부는 상기 기다란 어플리케이터로부터 배출된 시드가 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도로 종양으로 진입하도록 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도를 취하고 있다.

선택적으로, 상기 장치는 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부가 종양 내에 있을 때, 상기 기다란 어플리케이터로부터 종양 내로 하나 이상의 방사선 치료 시드를 배출하기 위해 상기 기다란 어플리케이터에 대해 하나 이상의 방사선 치료 시드를 밀어내도록 설계된 상기 기다란 어플리케이터 내의 스타일렛(stylet)을 포함한다. 선택적으로, 상기 장치는 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부에 있는 시드의 길이와 동일한 길이만큼 상기 기다란 어플리케이터에 대해 상기 스타일렛을 정확하게 밀도록 구성된 스타일렛 핸들(stylet handle)을 포함한다. 선택적으로, 상기 스타일렛 핸들은 상기 기다란 어플리케이터를 고정한 상태로 유지하면서 상기 스타일렛을 밀도록 구성되어 있다. 대안적으로, 상기 스타일렛 핸들은 상기 기다란 어플리케이터를 후퇴시키는 동안 상기 스타일렛을 고정한 상태로 유지하도록 구성되어 있다.

선택적으로, 상기 원위 단부는 상기 전달 튜브의 축에 대해 적어도 5°의 각도로 상기 기다란 어플리케이터로부터 상기 시드를 배출하도록 구성되어 있다. 선택적으로, 상기 원위 단부는 상기 전달 튜브의 축에 대해 적어도 30°의 각도로 상기 기다란 어플리케이터로부터 상기 시드를 배출하도록 구성되어 있다. 선택적으로, 상기 원위 단부는 상기 전달 튜브의 축에 대해 적어도 45°의 각도로 상기 기다란 어플리케이터로부터 상기 시드를 배출하도록 구성되어 있다. 선택적으로, 상기 원위 단부는 상기 전달 튜브의 축에 대해 25°미만의 각도로 상기 기다란 어플리케이터로부터 상기 시드를 배출하도록 구성되어 있다. 선택적으로, 상기 원위 단부는 상기 전달 튜브의 축에 대해 15°미만의 각도로 상기 기다란 어플리케이터로부터 상기 시드를 배출하도록 구성되어 있다.

일부 실시예에서, 상기 기다란 어플리케이터가 니티놀 튜브를 포함한다. 선택적으로, 상기 전달 튜브는 종양 내에서 회전되도록 구성되어 있다. 선택적으로, 상기 장치는 종양 내에서 상기 전달 튜브를 미리 정한 각도만큼 회전시키도록 구성된 회전 기구를 포함한다. 선택적으로, 속이 빈 상기 내부 채널은 적어도 5mm의 길이를 가진 시드를 운반하고 배출하도록 구성되어 있다. 선택적으로, 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부는 외력이 없을 때 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도를 가진 만곡된 형상을 취하도록 구성되어 있다. 선택적으로, 상기 전달 튜브는 자신의 원위 단부를 향하는 측면 창(side window)을 포함하고, 상기 기다란 어플리케이터는 상기 측면 창을 통해 하나 이상의 방사선 치료 시드를 배출하도록 구성되어 있다. 선택적으로, 상기 전달 튜브는 상기 측면 창을 열고 닫도록 서로에 대해 회전하는 2개의 동심 튜브를 포함한다. 선택적으로, 상기 전달 튜브는 상기 창 근처에 경사면을 포함하여, 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부가 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도를 취하게 한다. 선택적으로, 상기 기다란 어플리케이터는 적어도 3개의 시드 또는 심지어 적어도 5개의 시드를 운반한다.

본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 종양에 시드를 삽입하는 방법이 추가로 제공되어 있고, 상기 방법은 종양 내의 제1 깊이에 전달 튜브를 삽입하는 단계, 상기 전달 튜브가 제1 깊이에 있는 동안 상기 전달 튜브로부터 종양 내로 복수의 시드를 배출하는 단계로서, 상기 복수의 시드 각각이 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도로 배출되고, 상기 복수의 시드가 적어도 두 개의 다른 방사상 각도로 배출되는, 상기 복수의 시드를 배출하는 단계, 그리고 상기 전달 튜브를 종양 내의 제2 깊이로 이동시키고 제2 깊이에서 상기 전달 튜브로부터 하나 이상의 시드를 종양으로 배출하는 단계를 포함하고 있다.

선택적으로, 상기 복수의 시드를 배출하는 단계가 상기 전달 튜브의 축에 대해 적어도 10°의 각도로 시드를 배출하는 것을 포함한다. 선택적으로, 상기 복수의 시드를 배출하는 단계가 시드를 다른 방사상 각도로 배출하기 위해 상기 전달 튜브가 제1 깊이에 있는 동안 상기 전달 튜브를 회전시키는 것을 포함한다. 선택적으로, 상기 제2 깊이에서 상기 전달 튜브로부터 하나 이상의 시드를 종양으로 배출하는 단계가 제1 깊이보다 짧은 시드를 제2 깊이에서 배출하는 것을 포함한다. 선택적으로 동일한 수의 시드이 제1 깊이와 제2 깊이에서 배출된다. 선택적으로, 제1 깊이의 시드가 제2 깊이의 시드와 다른 방사상 각도로 배출된다.

본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 종양의 방사선요법 치료를 계획하는 방법이 추가로 제공되어 있고, 상기 방법은 종양의 영상을 획득하는 단계, 종양의 유형을 결정하는 단계, 결정된 종양의 유형에 대응하는 미리 결정된 최대 직경보다 크지 않은 직경을 가진 하나 이상의 원통형 영역에 의해 전체 종양의 범위를 결정하는 단계, 상기 하나 이상의 원통형 영역의 각각에 대해, 상기 원통형 영역의 모든 지점에 충분한 방사선량을 제공하는 데 필요한 다수의 시드 층과 이 다수의 시드 층 각각에서의 다수의 시드를 선택하는 단계로서, 각각의 시드 층은 전달 튜브의 원위 단부가 단일 지점에 배치되어 있을 때 전달 튜브로부터 이식될 복수의 시드를 포함하는, 상기 선택하는 단계, 그리고 결정된 원통형 영역, 시드 층의 수 및 각각의 시드 층에서의 시드의 수에 대응하여 종양에 시드를 이식하기 위한 계획을 제시하는 단계를 포함하고 있다. 선택적으로, 상기 층은 원뿔형 층이다. 선택적으로, 상기 미리 결정된 최대 직경은 적어도 10mm이다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 환자에게 방사선 치료 시드를 이식하는 데 사용하기 위한 의료용 프로브의 개략적인 단면도이고;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 도 1의 프로브의 원위 단부의 개략도이고;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 종양에 시드를 삽입하기 위한 시스템의 개략도이고;
도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 회전 기구의 3차원도, 분해도 및 단면도이고;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 시드의 배치의 개략도이고;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 도 5의 배치와 유사한 배치로 시드가 이식되어 있는 교모세포종(GBM) 종양의 단면에 도달하는 추정 알파 입자 방사선량의 지도이고;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 종양에 시드를 배치하는 방법이고;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 사용 전에, 전달하는 동안 미리 설치된 어플리케이터의 개략도이고;
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 전달하는 동안 어플리케이터의 원위 허브의 개략도이고; 그리고
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 전달 튜브 시스템의 단면도이다.

본 발명의 일부 실시예의 한 실시형태는 방사선 치료 시드를 종양에 이식하는 방법에 관한 것으로, 이 방법에서 어플리케이터의 원위 단부가 환자의 하나 이상의 피벗 지점에 삽입되고 하나 이상의 피벗 지점의 각각으로부터 복수의 시드가 서로 다른 각도로 분배된다. 일부 실시예에서, 단일 피벗 지점으로부터 서로 다른 각도로 분배된 복수의 기다란 시드는 적어도 3개의 서로 다른 방사상 각도, 적어도 4개의 서로 다른 방사상 각도 또는 심지어 적어도 6개의 서로 다른 방사상 각도로 분배되어 원뿔, 꽃 또는 태양 형상을 형성하는 시드들을 포함한다. 시드는 예를 들어 종양의 형상에 따라 단일 피벗 지점 주위에 균일하게 또는 불균일하게 분포된다.

단일 피벗 지점으로부터 서로 다른 각도에 기다란 시드들을 이식하면 단일 피벗 지점 근처의 근위 단부와 단일 피벗 지점으로부터 더 멀리 있는 원위 단부에서의 시드들 사이의 거리가 달라진다. 시드의 다른 부분들 사이의 이러한 거리 차이는 바람직하지 않은데, 그 이유는 시드로부터의 방사선의 파괴 범위가 시드로부터의 거리에 따라 급격하게 감소하기 때문이다. 그러나, 본 출원의 출원인은 태양 형상의 배열이 종양을 파괴하기에 충분한 방사선을 제공할 수 있고 환자에 대한 전달 튜브의 삽입 지점의 수를 줄여 시드의 이식을 단순화하는 것의 이점이 방사선 분포의 불규칙성의 단점을 보완하기에 충분하다고 판단하였다. 출혈을 최소화하는 것이 중요한 섬세한 조직인 뇌의 교모세포종 종양의 경우 삽입 지점의 수를 최소화하는 것이 특히 중요하다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 실시예는 폐 종양, 췌장 종양 및 간 종양과 같이 시드의 경피적 이식(percutaneous implantation)을 필요로 하는 다른 종양을 치료하는데 유리할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예의 한 실시형태는 종양에 방사성 시드(radioactive seed)를 이식하기 위한 프로브에 관한 것이다. 상기 프로브는 원위 단부가 종양으로 유도되는 외부 전달 튜브 및 외부 전달 튜브의 내부 채널을 통과하는 하나 이상의 방사선 치료 시드를 운반하는 기다란 어플리케이터를 포함한다. 상기 프로브는 기다란 어플리케이터의 원위 단부가 외부 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도(즉, 0이 아닌 각도, 예를 들어 적어도 2°또는 심지어 적어도 5°)로 시드를 분배하도록 설계되어 있다. 추가적으로, 상기 프로브는 종양으로부터 외부 전달 튜브를 꺼내지 않고서 기다란 어플리케이터가 시드를 분배하는 방사상 각도(radial angle)를 변경할 수 있도록 설계되어 있다. 일부 실시예에서, 외부 전달 튜브는 시드 배출의 방사상 각도를 변경하기 위해 환자 내에서 회전된다. 선택적으로, 기다란 어플리케이터는 외부 전달 튜브와 함께 회전한다. 대안적으로, 기다란 어플리케이터가 외부 전달 튜브와 함께 회전하지 않고, 오히려 어플리케이터의 회전이 불필요하도록, 전달 튜브의 내부 경사면 또는 팽출부(bulge)로 인해 외부 전달 튜브에 대해 일정 각도를 취한다. 추가적인 대안으로, 외부 전달 튜브는 고정된 상태로 유지되고 기다란 어플리케이터는 회전된다. 일부 실시예에서, 상기 어플리케이터는 적어도 180°, 적어도 270°, 적어도 300°또는 심지어 최대 360°까지의 광범위한 회전 각도를 가진다. 상기 어플리케이터는 선택적으로 수술자가 상기 어플리케이터의 단일 삽입 깊이로부터 방사상으로 복수의 시드를 분배할 수 있게 하며, 각각의 시드는 다른 방사상 각도로 분배된다. 수술자는 선택적으로 시드들이 상기 어플리케이터 주위에 균일하게 또는 불균일하게 분포되도록 시드들 사이의 각도를 조정할 수 있다. 수술자는 상기 어플리케이터 바로 아래에 시드를 분배하기 위해 상기 어플리케이터를 반복적으로 삽입하는 대신에, 상기 어플리케이터가 삽입되거나 제거될 때 삽입축을 따라 여러 깊이에서 시드를 분배할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시형태는 GBM 또는 다른 종양에 방사선 치료 시드의 최소 침습적 적용을 가능하게 하며 기존의 장치에 대한 대안적인 전달 기구를 제공한다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 환자에게 방사선 치료 시드를 이식하는 데 사용하기 위한 의료용 프로브(100)의 개략적인 단면도이다. 의료용 프로브(100)는 외부 전달 튜브(102) 및 외부 전달 튜브(102)의 내부 채널을 통과하는 내부 어플리케이터(106)를 포함한다.

내부 어플리케이터(106)에는 종양 내로 전달될 복수의 시드(112)를 자신의 원위 단부로 운반하는 내부 채널이 형성되어 있다. 어플리케이터(106)의 내부 채널은 시드(112)를 종양 내로 밀어넣는 데 사용되는 스타일렛(114)을 시드(112)에 근접하게 운반한다.

외부 전달 튜브(102)는 자신의 원위 단부에 측면 창(110)을 가지고 있고, 이 측면 창을 통하여 어플리케이터(106)의 원위 단부(118)가 외부 전달 튜브(102)에서 빠져나오고 및/또는 종양 내로 시드(112)를 배출한다. 일부 실시예에서, 전달 튜브(102)는 2개의 동심 튜브인 외부 튜브(132)와 내부 튜브(134)로 형성되며, 외부 튜브(132)와 내부 튜브(134) 각각은 창(110)을 위한 개구를 가지고 있다. 외부 튜브(132)와 내부 튜브(134)가 정렬되면 창(110)이 개방되고, 외부 튜브(132)와 내부 튜브(134)가 정렬되지 않으면 창(110)이 닫힌다. 외부 튜브(132)는 근위 단부에 허브(104)를 포함한다. 마찬가지로, 내부 튜브(134)는 근위 단부에 허브(128)를 가지고 있다. 창(110)은 허브(104)에 대해 허브(128)를 회전시킴으로써 개폐된다. 일부 실시예에서는, O-링(144)이 허브(104)와 허브(128) 사이의 결합을 단단히 죈다.

일부 실시예에서, 어플리케이터(106)는 근위 단부에 허브(124)를 가지고 있고, 허브(124)는 허브(128)에 결합되도록 구성되어 있다. 선택적으로, 허브(124)는 내부 어플리케이터(106)의 원위 단부가 창(110)에서 빠져나오는 제1 상태에서 허브(128) 위에 끼워지는 내부 챔버로 설계되어 있다. 제2 상태에서, 허브(124)는 원위 립(146)이 허브(128)의 근위 구역에 결합되도록 후퇴된다. 선택적으로, 제2 상태에서, 허브(124)의 회전은 내부 튜브(134)와 함께 허브(128)를 함께 회전시킨다. 따라서, 의사는 허브(124)를 회전시킴으로써 창(110)을 열고 닫을 수 있다. 일부 실시예에서는, 창(110)이 열려 있지 않으면 적절한 노치(도시되어 있지 않음)가 허브(124)를 제1 상태로 이동시키는 것을 방지한다.

허브(124)는, 아래에 설명되어 있는 것과 같이, 사용전에, 전달하는 동안 어플리케이터(106)의 근위 단부를 밀봉하는 실리콘 시트(silicone sheet)(142)와 함께 도시되어 있다.

일부 실시예에서, 외부 전달 튜브(102)는 생검 바늘(biopsy needle)을 포함하고 있다. 다른 실시예에서, 외부 전달 튜브(102)는 내시경 또는 기관지경과 같은, 프로브를 가지고 있는 카메라를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, 외부 전달 튜브(102)는 임의의 다른 적절한 의료용 프로브를 포함하고 있다. 외부 전달 튜브(102)는 대상으로 삼은 신체 기관에 삽입하기에 임상적으로 안전한 재료로 구성된다. 예를 들어, 교모세포종의 치료를 위해 의료용 프로브(100)를 구성하는 경우, 외부 전달 튜브(102)는 뇌 조직에 안전하게 삽입할 수 있게 설계된다. 프로브(100)는 간세포암과 같은 다른 암에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 외부 전달 튜브(102)는 직선형 강성 튜브를 포함한다. 대안적으로, 외부 전달 튜브(102)는 환자의 혈관 또는 다른 굴곡 경로를 통과하기 위해 유연하다. 이러한 대안에 따르면, 외부 전달 튜브(102)의 축은 외부 전달 튜브(102)의 원위 팁(distal tip)에 가까운 부분의 축으로 간주된다.

기다란 어플리케이터(106)는 선택적으로 유연성이 있거나 유연성을 달성하기 위해 특정 형상으로 미리 구성되어 있는 재료로 형성된 생체적합성 튜브를 포함한다. 일부 실시예에서, 기다란 어플리케이터(106)는 Kapton과 같은 폴리이미드로 이루어진다.

기다란 어플리케이터(106) 및 외부 전달 튜브(102)는 선택적으로 적어도 250mm, 예를 들면, 300mm의 길이를 가지고 있다. 기다란 어플리케이터(106)는 선택적으로 약 1.25mm의 외부 직경과 약 0.85mm의 내부 직경을 가지고 있다. 전달 튜브(102)는 선택적으로 1.5mm 내지 2.5mm, 예를 들어 1.8mm 내지 2.2mm, 예를 들어 약 2.1mm의 직경을 가지고 있다. 수행할 작업에 따라 다른 크기가 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

일부 실시예에서, 스타일렛(114)은 그 길이를 따라 서로 다른 수준의 강성을 가지고 있다. 스타일렛(114)의 근위 부분에서 스타일렛은 접히지 않고 시드(112)를 밀어내기에 충분한 높은 강성을 가지고 있다. 스타일렛(114)의 원위 부분은 덜 단단하여, 어플리케이터(106)의 굴곡부에 순응할 수 있다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 프로브(100)의 원위 단부(200)의 개략도이다. 선택적으로, 어플리케이터(106)가 창(110)을 빠져나가게 하기 위해, 전달 튜브(102)는 어플리케이터(106)가 원위 방향으로 밀릴 때 어플리케이터(106)를 원하는 각도로 방사상으로 밀어주는 비스듬한 경사면(136)을 포함한다. 비스듬한 경사면(136)에 대한 대안으로, 어플리케이터(106)는 전달 튜브(102)에 의해 제한되지 않을 경우 원하는 각도의 경사를 가지도록 형상 기억(shape memory)을 가지게 구성된다.

이 대안에 따르면, 외부 튜브(132)와 내부 튜브(134)를 정렬되게 회전시킴으로써, 창(110)이 열리면, 어플리케이터(106)의 원위 단부가 소정의 각도를 취하여 창(110)을 빠져나온다. 일부 실시예에서, 기다란 어플리케이터(106)는 니티놀 또는 형상 기억 특성을 가지는 임의의 다른 재료로 이루어진다. 다른 실시예에서, 유연한 조종가능 와이어(flexible navigational wire)가 창(110) 근처의 전달 튜브(102)의 원위 부분을 구부리는 데 사용된다.

도시된 바와 같이, 어플리케이터(106)의 원위 단부(118)는 전달 튜브(102)의 축에 대해 비교적 작은 각도, 예를 들어 25°미만, 20°미만, 15°미만, 10°미만, 또는 심지어 5°미만의 각도를 형성한다. 이러한 비교적 작은 각도는 어플리케이터가 구부러져 있는 동안 시드(112)가 어플리케이터(106) 내에서 쉽게 미끄러지듯이 이동할 수 있게 하는 각도를 달성하기 위해 어플리케이터(106)에 비교적 작은 구부림을 요하는 이점을 가진다.

다른 실시예에서, 어플리케이터(106)의 원위 단부(118)는 전달 튜브(102)에 대해 더 큰 각도, 예를 들어 적어도 30°, 적어도 40°, 적어도 50°, 또는 심지어 적어도 60°를 형성한다. 일부 실시예에서, 원위 단부(118)는 어플리케이터(106)의 축과 약 90°(예를 들어, 85°와 95°사이)의 각도를 형성한다. 이러한 더 큰 각도를 사용하면 전달 튜브(102)를 둘러싸는 더 넓은 구역의 적용 범위(coverage)를 달성하고 그 결과 종양으로 진입하는 전달 튜브(102)의 서로 다른 진입 지점의 수를 줄여서, 시드(112)로부터의 방사선이 전체 종양을 덮도록 보장한다. 일부 실시예에서, 특히 애플리케이터(106)와 전달 튜브(102) 사이의 각도가 큰 경우, 애플리케이터(106)를 통한 시드(112)의 통과를 단순화하기 위해, 시드(112)는 예를 들어 유연한 재료로 만들어지거나 얇게 만들어지는 등 유연하게 만들어진다.

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 종양에 시드를 삽입하기 위한 시스템(300)의 개략도이다. 시스템(300)은 도 1에 도시된 바와 같이 전달 튜브(102) 및 어플리케이터(106)를 포함하는 의료용 프로브(100)를 포함한다. 또한, 시스템(300)은 선택적으로 스타일렛 안내 튜브(302)를 포함하고, 이 스타일렛 안내 튜브(302)에서 스타일렛(114)의 근위 부분이 어플리케이터(106)의 외측을 통과한다. 스타일렛 안내 튜브(302)의 원위 단부는 어플리케이터(106)의 허브(124)에 연결되는 인터페이스(304)를 포함한다. 스타일렛 안내 튜브(302)는 근위 단부에서 스타일렛 핸들(306)에 연결되어 있고, 스타일렛 핸들(306)은 스타일렛(114)을 원하는 양만큼 조절가능하게 밀기 위해서 스타일렛(114)에 연결되어 있는 밀기 기구(pushing mechanism)(308)를 포함하고 있다. 선택적으로, 스타일렛 핸들(306)에는 단일 시드(112)의 길이만큼 서로 분리되어 있는 노치(310)들이 형성되어 있다. 밀기 기구(308)은 선택적으로 노치(310)에 끼워지는 레버(미도시)를 포함한다. 시드(112)를 배출하기 위해서, 밀기 기구(308)의 핸들(312)이 레버가 위치되어 있는 노치(310)의 밖으로 레버를 꺼내기 위해서 사용된 다음, 레버가 그 다음 노치(310)로 들어갈 때까지 밀기 기구(308)를 전방으로 민다. 다른 실시예에서는, 임의의 다른 적절한 기구가 단일 시드의 길이만큼 밀기 기구(308)의 이동을 제어하거나 시드(112)의 배출을 제어하기 위해서 사용된다. 일부 실시예에서, 단일 어플리케이터(106)에서 함께 사용되는 모든 시드(112)는 동일한 길이를 가지며 이에 따라 노치(310)들은 시드의 길이와 일치하는 동일한 거리만큼 떨어져 있다. 대안적으로, 어플리케이터(106)는 상이한 길이의 시드를 포함할 수 있고 노치들은 배출될 시드의 길이와 일치하는 상이한 간격으로 상응하게 이격되어 있다.

일부 실시예에서는, 스타일렛(114)을 미는 밀기 기구(308) 대신에, 핸들(306)이 스타일렛(114)을 고정된 상태로 유지하면서 정확한 길이, 예를 들어 단일 시드의 길이만큼 어플리케이터(106)를 후퇴시키는 기구를 포함한다.

시스템(300)은 선택적으로 전달 튜브(102)에 끼워지고 나사(334)에 의해 전달 튜브(102)에 고정되는 클램프(332)를 추가로 포함한다. 회전 기구(320)가 클램프(332)에 끼워져서 종양 내에서 어플리케이터(106)와 함께 전달 튜브(102)를 회전시키는 데 사용된다.

도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 회전 기구(320)의 3차원도, 분해도 및 단면도이다. 회전 기구(320)는 환자에게 직접 또는 간접적으로 부착되도록 설계되어 있는 고정 베이스(342)를 포함한다. 예를 들어, 시스템(300)이 머리 종양(head tumor)을 치료하는 데 사용되는 경우, 고정 베이스(342)는 머리 프레임에 연결될 수 있다. 조정가능한 베이스(344)가 고정 베이스(342) 내에 배치되어 있고 고정 베이스(342)의 측면 부분(348)의 내부 채널에 배치된 맞춤핀(dowel pin)(346)에 의해 고정 베이스(342)에 대해 고정되어 있다. 시프트 핸들(350)은 맞춤핀(346)을 미끄러지게 이동시켜서 고정 베이스(342)에 조정가능한 베이스(344)를 잠그는 방식으로 맞춤핀(346)을 수용하도록 설계된 두 개 이상의 노치(352)(도 4b에서 352A 및 352B로 표시됨) 중의 하나로 맞춤핀(346)을 밀어 넣는데 사용된다. 일부 실시예에서, 조정가능한 베이스(344)에는 노치(352)들을 연결하는 반경방향 구역을 따라 뻗어 있는 슬롯(366)이 형성되어 있다. 조정가능한 베이스(344)는 고정 베이스(342) 내의 나사(368)는 선택적으로 슬롯(366)에 고정되어 베이스(342, 344)의 상대 회전을 두 개 이상의 노치(352) 사이의 구역으로 제한한다.

회전 기구(320)는 클램프(332)에 끼워지도록 설계된 내부 샤프트를 형성하는 회전 핸들(354)을 더 포함한다. 회전 핸들(354)은 선택적으로 상부 스토퍼(356)와 인덱싱 로드(indexing rod)(358) 사이에서 클램프(332)를 잡는다. 인덱싱 로드(358)는 선택적으로 조정가능한 베이스(344) 내에 놓여서 핸들(354)과 함께 회전하도록 설계된다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 인덱싱 로드(358)는 선택적으로 나사(364)에 의해 회전 핸들(354)에 고정된다. 일부 실시예에서, 인덱싱 로드(358)는 시드(112)가 이식될 방사상 각도에 구멍(360)을 가지고 있다. 선택적으로, 조정가능한 베이스(344)에 배치된 대응하는 볼 플런저(362)가 구멍(360)속에 끼워져서 원하는 방사상 각도에서 핸들(354)의 회전을 정지시킨다. 볼 플런저(362)에 대한 대안으로서, 원하는 방사상 각도에서 핸들(354)의 회전을 정지시키기 위해 임의의 다른 적절한 메커니즘이 사용될 수 있다.

선택적으로, 조정가능한 베이스(344)에는 사용자에게 핸들(354)을 회전시키는 것을 안내하는 표시, 예를 들면 숫자가 있다.

일부 실시예에서, 기다란 어플리케이터(106)는 예를 들어 허브들의 결합으로 인해 외부 전달 튜브(102)와 함께 회전한다. 대안적으로, 기다란 어플리케이터(106)가 외부 전달 튜브와 함께 회전하지 않고, 오히려 어플리케이터(106)의 회전이 불필요하도록, 전달 튜브의 내부 경사면(136) 또는 팽출부(bulge)로 인해, 외부 전달 튜브에 대해 일정 각도를 취한다. 다른 대안으로, 외부 전달 튜브(102)를 회전시키는 대신에, 회전 기구(320)가 기다란 어플리케이터(106)에 끼워진다.

본 명세서에 제공된 회전 기구(320)은 단지 하나의 예일 뿐이며, 전달 튜브(102) 및/또는 기다란 어플리케이터(106)를 회전시키기 위한 임의의 다른 적절한 기구가 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 핸들(354)을 수동으로 회전시키는 대신에, 스텝 모터를 사용하여 원하는 양의 회전을 수행한다. 일부 실시예에서, 스텝 모터는 수술자의 지시에 기초하여 회전을 정확하게 제어하는 프로세서에 의해 계산된다. 선택적으로, 수술자는 각 층에 이식할 시드의 수를 지정하고, 프로세서는 그에 따라 회전 각도를 계산하고 실행한다.

도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 시드(112)의 배치(400)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 시드(112)는 전달 튜브(102)로부터 복수의 원뿔형 층(402)(도 5에서 402A, 402B 및 402C로 표시됨)으로 종양에 이식된다. 각 층의 시드은 원뿔 형상 또는 태양 형상의 구성을 형성한다. 각 층(402)의 시드(112)는 선택적으로 창(110)의 서로 다른 회전 각도에서 종양의 동일한 깊이에 전달 튜브(102)로부터 배출된다. 각 층(402)은 선택적으로 적어도 4개의 방사상 각도, 적어도 6개의 방사상 각도, 적어도 8개의 방사상 각도, 적어도 10개의 방사상 각도 또는 심지어 적어도 12개의 방사상 각도로 시드(112)를 포함한다. 따라서, 시드(112)가 배출되는 각각의 2개의 방사상 각도 사이의 각도는 60°미만, 45°미만, 36°미만, 또는 심지어 30°미만이다. 선택적으로 단일 층(402)의 시드(112)들의 원위 단부(410)들 사이의 거리는 종양의 모든 지점이 시드(112)들 중 하나의 시드의 방사성 핵종(radionuclide)으로부터 충분히 짧은 거리 내에 있도록 선택된다. 시드(112)가 배출되는 방사상 각도는 선택적으로 거의 동일한 각도만큼 균일하게 이격되어 있다. 대안적으로, 예를 들어, 불규칙적인 종양(irregular tumor)의 경우 시드가 불균일하게 이격된다. 각 층의 시드(112)는 선택적으로 전달 튜브(102) 주위의 360°에 걸쳐 있다. 대안적으로, 전달 튜브(102)는 종양의 가장자리 또는 종양의 가장자리에 가깝게 삽입되고, 시드(112)는 종양에 시드(112)을 삽입하기에 적합한 각도 범위에 걸쳐 종양 속으로 배출된다.

일부 실시예에서는, 서로 다른 층(402)의 시드(112)가 동일한 방사상 각도로 배출되는데, 예를 들어 시드(112A, 112B, 112C)가 동일한 방사상 각도로 배출된다. 대안적으로, 인접한 층(402)의 시드(112)는 종양에 대한 보다 나은 적용 범위(coverage)를 제공하기 위해 서로 다른 방사상 각도로 배출된다. 이 대안에 따른 하나의 실시예에서, 층(402B)의 시드는 층(402A, 402C)의 시드의 방사상 각도들 사이의 중간의 방사상 각도로 배치된다. 이것은 선택적으로 노치(352A)와 노치(352B) 사이에서 맞춤핀(346)을 이동시킴으로써 달성된다.

층(402)들 사이의 거리는 선택적으로 8mm보다 작거나, 5mm보다 작거나 심지어 4mm보다 작다. 일부 실시예에서, 인접한 층(402)들 사이의 거리는, 한 층(예컨대, 402B)의 시드(112)의 원위 단부들이 전달 튜브(102)에 의해 한정된 축으로 투영되는 것과 인접한 층(예컨대, 402C)의 시드(112)의 근위 단부들이 상기 축으로 투영되는 것 사이의 거리가 소정의 길이보다 작게 되도록 한다. 상기 소정의 길이는 선택적으로 4mm보다 작거나, 3mm보다 작거나, 2mm보다 작거나, 1mm보다 작거나 심지어 층(402)들이 중첩되도록 음수값이다.

일부 실시예에서, 모든 시드(112)는 동일한 길이를 가지고 있고 동일한 각도로 배출된다. 대안적으로, 서로 다른 층의 시드는 서로 다른 길이를 가지고 있고 및/또는 서로 다른 각도로 배출된다. 예를 들어, 2개의 서로 다른 층(402)이 종양 내 전달 튜브(102)의 동일한 깊이로부터 서로 다른 배출 각도로 그리고 어쩌면 서로 다른 시드 길이로 생성될 수 있다.

선택적으로, 시드(112)의 배치는 전달 튜브(102)의 축을 중심으로 하는 원통형 영역 내의 임의 지점 사이의 거리가 시드(112)들 중 하나로부터 미리 결정된 최대 거리 이상 떨어져 있지 않도록 선택된다. 상기 최대 거리는 선택적으로 2mm 이하, 1.8mm 이하, 또는 심지어 1.6mm 이하이다.

하나의 실시예에서, 각 층은 7개의 시드를 포함하고, 상기 시드의 길이는 10mm이고 삽입 각도는 15°이다. 각 층의 원뿔 형상은 선택적으로 좁은 측(도 5의 시드(112)의 상부 지점)에 4mm보다 작은, 3.6mm보다 작은 또는 3.2mm보다 작은, 예를 들어 약 3mm의 직경을 가진다. 시드의 근위 단부는 시드(112)가 전달 튜브(102)의 이동을 방해하는 것을 방지하기 위해 선택적으로 전달 튜브(102)의 외주로부터 적어도 0.3mm 또는 심지어 적어도 0.5mm만큼 떨어져 있다. 시드의 근위 단부는 선택적으로 전달 튜브(102)의 입구의 축 근처에서 작은 방사선량으로 인해 틈(gap)이 생기는 것을 방지하기 위해 전달 튜브(102)의 외주로부터 1mm 미만 또는 심지어 0.8mm 미만만큼 떨어져 있다. 원뿔의 넓은 측에서, 원뿔은 선택적으로 5mm보다 큰 직경, 또는 6mm보다 큰 직경, 예를 들어 약 7mm의 직경을 가진다. 이 실시예에서는, 전달 튜브(102)를 환자에게 한 번 삽입하기 위해, 반경 5.5의 원통을 이 원통의 모든 지점이 가장 가까운 시드와의 최대 거리가 2mm가 되도록 덮는다.

도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 도 5의 배치(400)과 유사한 배치로 시드가 이식되어 있는 교모세포종(GBM) 종양의 단면에 도달하는 추정 알파 입자 방사선량의 지도(map)이다. 이 지도는 센티미터 길이당 2.7 마이크로퀴리의 라돈 방출률에 해당하는 45%의 탈착 확률(desorption probability)과 센티미터 길이당 6 마이크로퀴리의 시드를 가정하여 만들어졌다. 상기 배치는 각각 8개의 10mm 시드를 포함하는 6개의 원추형 층(402)을 포함하며, 원추형 층(402)은 4mm만큼 분리되어 있는 것으로 가정한 것이다.

상기 지도에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 배치는 상기 배치의 시드를 이식하는 데 사용된 전달 튜브(102)의 축(450)을 중심으로 약 11mm의 직경의 영역에서 약 20 Gray 이상의 선량(dose)을 달성한다. 상기 영역의 하부 부분에서, 상기 영역은 저선량 구역(454)을 둘러싸는 원주 구역(452)을 포함한다. 이러한 구조를 피하기 위해, 최하위 층은 선택적으로 더 짧은 시드, 예를 들어 6mm보다 짧거나 4mm보다 짧은 시드를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 추가 시드(112)가 상기 구역(454)에서 축(450)에 이식된다.

도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 종양에 시드(112)를 배치하는 방법이다. 상기 방법은 전달 튜브(102)의 원위 단부를, 본 명세서에서 제1 피벗 지점이라고 하는 종양의 제1 지점에 삽입하는 것(502)으로 시작된다. 그 다음에 창(110)이 열리고(504), 시드(112)가 창(110)을 통해 종양 속으로 배출된다(506). 그 다음에 어플리케이터(106)의 원위 단부가 전달 튜브(102)로 다시 후퇴되고, 어플리케이터(106)와 함께 전달 튜브(102)가 종양 내에서 전달 튜브(102)의 깊이를 변경하지 않고 다른 방사상 각도로 회전된다(508). 선택적으로 다른 시드가 다른 방사상 각도로 제1 피벗 지점에서 배출된다(510). 시드(112)의 회전(508) 및 배출(510)은 충분한 수의 시드(112)가 제1 피벗 지점으로부터 배출될 때까지(512) 선택적으로 반복된다. 그런 다음에, 전달 튜브(102)는 추가 피벗 지점으로 이동(516)되고 시드(112)의 회전(508) 및 배출(506, 510)이 반복된다. 종양의 크기에 따라(514), 전달 튜브(102)는 추가 피벗 지점으로 더 이동되고(516) 시드(112)의 추가 층(402)이 종양에 배치된다. 상기 방사상 각도들은 대략 동일한 각도만큼 균일하게 이격될 수 있거나 불균일하게 이격될 수 있다. 상기 피벗 지점들은 선택적으로 종양 내로의 전달 튜브(102)의 삽입의 서로 다른 깊이에서 직선 상에 모두 포함된다.

일부 실시예에서는, 모든 층(402)에서, 동일한 수의 시드(112)가 동일한 방사상 배치로 종양으로 배출된다. 대안적으로, 예를 들어 종양의 크기 및/또는 형상에 따라 다른 배치 및/또는 다른 개수의 시드(112)가 다른 깊이에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서는, 제1 깊이에서 후속 깊이로의 이동이 삽입 방향으로 이루어져서, 제1 깊이가 전달 튜브(102)가 종양으로 들어가는 지점에 가장 가깝게 된다. 대안적으로, 제1 깊이에서 후속 깊이로의 이동이 후퇴 방향으로 이루어지고, 제1 깊이는 전달 튜브(102)가 종양으로 들어가는 지점으로부터 가장 멀어지게 선택된다.

도 7의 방법 동안, 어플리케이터(106)의 시드(112)가 모두 배출되었을 때, 어플리케이터(106)는 선택적으로 전달 튜브(102)로부터 제거되고 추가 시드(112)가 장전된 다른 어플리케이터(106)로 교체된다. 교체는 전달 튜브(102)가 종양 내에 있는 동안 선택적으로 수행된다. 교체 어플리케이터(106)에 제거된 어플리케이터(106)에서 이전에 사용된 것과 다른 길이의 시드(112)가 장전되면, 핸들(306)도 선택적으로 교체 어플리케이터(106)의 시드(112)의 길이와 일치하는 방식으로 이격된 슬롯(310)을 가진 것으로 교체된다.

일부 실시예에서, 시드(112)를 배출한 후, 하나 이상의 시드(112)가 전달 튜브(102)의 축을 따라 이식된다. 이들 실시예는 시드(112)의 이식 동안 전달 튜브(102)가 차지한 종양의 구역이 방사상으로 이식된 시드(112)로부터 일정 거리를 유지하는 경우 선택적으로 사용된다. 그러나, 일부 경우에서는, 전달 튜브(102)를 제거한 후 종양에 이식된 시드(112)가 종양 조직과 함께 뒤로 이동하여 전달 튜브(102)가 배치되어 있던 구역을 차지한다는 점에 유의해야 한다. 이러한 경우, 축상의 시드(112)는 필요하지 않을 수 있다.

일부 실시예에서는, 종양에 시드를 이식하기 전에, 예를 들면, 프로세서에 의해 종양 내 시드의 의도한 위치를 가진 배치 계획이 준비된다. 선택적으로, 충분한 선량이 종양의 모든 지점에 도달할 것인지 확인하기 위해서 종양의 각 지점에 도달하는 선량이 추산된다. 일부 실시예에서, 종양의 면적은 예를 들어 종양 주변의 의료 영상(medical image)으로부터 결정되고 이에 따라 상기 면적이 결정된다. 예를 들어, 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함되어 있는, 발명의 명칭이 "알파선 방출체 확산 방사선 요법을 위한 활성 수준(Activity Levels for Diffusing Alpha-Emitter Radiation Therapy)"인 PCT 출원 PCT/IB2022/055322에 설명되어 있는 바와 같이, 종양 유형에 따라, 이식된 시드의 층에 의해 덮일 수 있는 원통의 크기가 결정된다. 그 후, 원통 영역의 최소 수와 전달 튜브(102)의 상응하는 삽입 지점이 결정된다. 각각의 원통 영역에 대해, 상기 영역의 길이가 결정되고 이에 따라 상기 영역을 덮을 층의 수가 선택된다. 이에 따라, 프로세서는 이식될 시드에 대한 지시사항을 사용자에게 제시한다.

각각의 시드(112)는 선택적으로 적어도 0.1cm, 0.2cm, 0.5cm 또는 심지어 적어도 0.8cm의 길이를 가지고 있다. 선택적으로, 시드(112)는 2.1cm보다 짧거나, 심지어 1.5cm 또는 1.2cm보다 짧다. 일부 실시예에서, 시드(112)는 약 1cm의 길이를 가지고 있다. 시드의 길이는 모두 같을 수도 있고, 시드마다 길이가 다를 수도 있다. 일부 실시예에서는, 길이가 다른 시드를 사용하는 대신에, 복수의 시드가 종양이 큰 방향으로 단일 방사상 각도로 배출된다.

시드(112)는 선택적으로 적어도 0.3mm, 적어도 0.5mm, 또는 심지어 적어도 0.6mm의 외부 직경을 가지고 있다. 일부 실시예에서, 시드(112)가 약 0.7mm의 외부 직경을 가지고 있는 반면에, 다른 실시예에서는 시드(112)가 0.35mm의 외부 직경을 가지고 있다. 시드(112)의 내부 직경은 선택적으로 0.2mm 초과, 0.4mm 초과 또는 심지어 0.5mm 초과이다. 일부 실시예에서, 시드(112)의 내부 직경은 2mm보다 작거나, 1mm보다 작거나 심지어 0.5mm보다 작다. 일부 실시예에서, 내부 직경은 약 0.25mm 또는 0.4mm이다. 시드(112)는 모두 동일한 직경을 가질 수 있거나, 상이한 시드가 상이한 직경을 가질 수 있다.

튜브형 시드(112)는 선택적으로 자신의 외경의 적어도 2배, 적어도 5배 또는 심지어 적어도 10배의 길이를 가지고 있다. 시드(112)는 선택적으로 스테인리스 스틸, 예를 들어 316LVM 스테인리스 스틸, 티타늄, 니티놀, 지르코니아, 알루미나 및/또는 임의의 다른 적절한 생체적합성 재료로 이루어져 있다. 일부 실시예에서, 시드(112)는 전도성 시드를 필요로 하는 방법을 이용하여 방사성 핵종을 시드에 부착할 수 있도록 전도성 재료로 형성된다. 대안적으로, 비전도성 재료가 시드(112)에 사용되고, 방사성 핵종을 시드에 부착하기 위해 적절한 얇은 코팅과 같은 다른 적절한 방법이 사용된다.

시드(112)에는 방사성 물질의 입자가 많이 있다. 선택적으로, 상기 방사성 물질은 시드(112)의 외부 표면에 알파선 방출 원자(alpha emitting atom)를 포함한다. 상기 입자는 발명의 명칭이 "방사선치료를 위한 방법과 장치(Method and Device for Radiotherapy)"인 Kelson 등의 미국 특허 8,834,837호와, 발명의 명칭이 "방사성 표면 소스 및 이를 생산하는 방법(Method and Device for Radiotherapy)"인 Kelson 등의 미국 특허 공개공보 2009/0136422호에 기술된 방법을 포함하여 당해 기술분야에 알려진 임의의 방법을 사용하여 시드에 부착되고, 상기 문헌들은 그 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함되어 있다. 일부 실시예에서, 시드는 라듐-223 입자 또는 라듐-224 입자를 가지고 있다. 대안적으로, 시드는 라돈-219, 라돈-220 또는 토륨-228과 같은 다른 적절한 입자를 가지고 있다. 하나의 특정 실시예에서, 시드(112)는 최대 5μCi 및/또는 최대 185kBq의 라듐 224를 포함한다. 다른 실시예에서, 시드(112)는 더 높은 수준의 활성을 가지고 있다. 그러나 또 다른 실시예에서는, 시드(112)에 다른 양의 방사성 물질 또는 베타 입자 및/또는 감마 입자와 같은 다른 입자를 방출하는 다른 방사성 물질이 많이 있다는 점에 유의해야 한다.

도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 사용 전, 전달 동안에 미리 장전된 어플리케이터(106)의 개략도이다. 전달시에, 어플리케이터(106)에는 방사성 시드(112)가 미리 장전되어 있다. 어플리케이터(106)로부터 방사성 핵종의 누출을 방지하기 위해, 어플리케이터(106)는 선택적으로 아래에 설명되어 있는 바와 같이 자신의 근위 단부와 원위 단부 모두에서 밀봉되어 있다.

어플리케이터(106)의 근위 단부에서, 허브(124)는 어플리케이터(106)의 근위 단부를 밀봉하는 실리콘 시트(142)(도 1)를 포함하고 있다. 어플리케이터(106)는 그 원위 단부에서 시드(112)를 포함하는 구역을 넘어서 뻗어 있는 연장 튜브(602)에 연결되고(도 9), 이 연장 튜브(602)는 시드로부터 나오는 방사성 핵종을 포획하여 이 방사성 핵종이 어플리케이터(106)를 떠나는 것을 방지하는 액체로 채워지도록 구성되어 있다. 연장 튜브(602)는 어플리케이터(106)의 원위 허브(604)에 의해 덮여 있다.

일부 실시예에서, 미리 장전된 어플리케이터(106)에는 이미 어플리케이터(106)에 방사성 핵종을 포획하는 액체가 제조 현장으로부터 제공된다. 이러한 실시예는, 예를 들어, 상기 액체를 끓일 수 있는 고온을 필요로 하지 않는 감마선을 사용하여 살균을 수행할 때 사용될 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 액체의 끓는점보다 높은 온도에서 살균을 할 수 있게 하기 위해, 상기 액체는 밀봉이 제거되기 전, 시드(112)를 이식하는 방법이 시작되기 직전에 어플리케이터(106)로 도입된다.

도 9는 상기 액체가 이식 절차 직전에 도입되는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원위 허브(604)의 개략도이다. 원위 허브(604)는 어플리케이터(106)를 연장 튜브(602)에 연결하는 튜브 연결 허브(608)를 포함하고 있다. 원위 허브(604)는 시드(112)가 어플리케이터(106)를 떠나는 것을 방지하는 시드 마개(610)를 추가로 포함하고 있다. 시드 마개(610)는 선택적으로 폴리에테르에테르케톤(PEEK로도 알려짐)과 같은 적합한 내열성 재료로 이루어져 있다. 원위 허브(604)는 두 개의 나사(614, 616) 사이에 고정되어 원위 단부에 어플리케이터(106)를 밀봉하는 원위 실리콘 시트(612)를 추가로 포함하고 있다. 마지막으로, 원위 허브(604)는 주사기 허브(618)를 포함하고 있다.

사용을 위한 준비 과정에서, 방사성 핵종을 포획하기 위한 적절한 액체를 포함하는 주사기(도시되지 않음)가 주사기 허브(618)에 부착되고, 스타일렛(114)은 어플리케이터(106)의 압력을 감소시키기 위해 어플리케이터(106)로부터 적절한 정도(예를 들어, 40mm) 후퇴된다. 그 다음에, 상기 액체가 주사기로부터 연장 튜브(602)로 채워지고 이 연장 튜브로부터, 어플리케이터(106)의 낮은 압력으로 인해, 시드(112)를 둘러싸는 방식으로 어플리케이터(106)로 채워진다. 그 후, 연장 튜브(602)는 예를 들어 원위 허브(604)의 절단 슬롯(620)에서 연장 튜브(602)를 절단함으로써 어플리케이터(106)로부터 분리되고, 원위 허브(604)는 어플리케이터(106)로부터 제거된다. 어플리케이터(106) 내의 시드(112)를 둘러싸는 상기 액체는 라돈이 어플리케이터(106)로부터 빠져나가는 것을 방지하고 또한 시드(112)를 제자리에 유지하여 시드가 원치 않게 이동하는 것을 방지한다.

일부 실시예에서, 상기 액체는 글리세린과 같은 생체적합성 점성 액체이다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 뇌의 종양을 치료하는 경우, 상기 액체는 식염수와 같은 뇌 조직 적합성 물질을 포함한다. 선택적으로, 연장 튜브(602)는 적어도 5mm, 또는 적어도 8mm, 예를 들어 10mm의 길이를 가지고 있다. 연장 튜브(602) 내의 액체는 약 1 마이크로리터의 부피를 가진다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전달 튜브 시스템(700)의 단면도이다. 어플리케이터(106)의 원위 단부가 빠져나가는 측면 창(110)을 가지고 있는 도 1의 전달 튜브(102)와는 다르게, 전달 튜브 시스템(700)에서 어플리케이터(106)는 원위 단부를 통해 빠져나간다. 전달 튜브 시스템(700)은 전달 튜브(702) 및 전달 튜브(702)의 내부 채널 내의 투관침(704)을 포함한다.

사용시에, 전달 튜브 시스템(700)은 맨 먼저 전달 튜브(702) 내의 투관침(704)과 함께 환자에게 삽입된다. 시드(112)를 설치하기 위한 원하는 피벗 지점에 도달한 후, 투관침(704)은 전달 튜브(702)에서 제거되고 어플리케이터(106)는 전달 튜브(702)로 삽입되어 전달 튜브(702)에 대해 일정 각도로 시드를 이식하여 원뿔 형상의 시드 배치를 형성한다. 시드(112)를 일정 각도로 이식하기 전이나 후에, 구부러지지 않는 다른 어플리케이터(106)를 사용하여 하나 이상의 시드(112)가 축에 이식될 수 있다.

결론

위의 설명은 생체적합성 물질의 사용에 관한 것이지만, 본 발명은 그러한 물질로 제한되지 않으며, 예를 들어 민감한 환자 조직과 접촉하지 않는 요소에 대해 비-생체적합성 물질(non-biocompatible material)을 사용하는 것이 의학적으로 허용되는 경우에, 이러한 비-생체적합성 물질이 사용될 수 있다.

위에서 설명한 방법 및 장치가 상기 방법을 수행하는 장치 및 상기 장치를 사용하는 방법을 포함하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 알 수 있을 것이다. 하나의 실시예와 관련하여 설명한 특징 및/또는 단계가 종종 다른 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 본 발명의 모든 실시예가 특정 도면에 도시되거나 구체적인 실시예들 중의 하나의 실시예에 대하여 설명한 특징 및/또는 단계 전부를 가지는 것은 아니라는 점을 이해해야 한다. 작업은 반드시 설명한 순서대로 수행되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것이며 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 본 명세서에 사용되어 있는 것과 같이, "및/또는"이라는 표현은 관련된 나열된 항목들 중 하나 이상의 임의의 조합과 모든 조합을 포함한다. 본 명세서에 사용되어 있는 것과 같이, "하나의"라는 단수형 표현은 문맥상 명백하게 달리 나타내지 않는 한, 단수형뿐만 아니라 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 표현은 기술한 특징, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 단계, 동작, 요소, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것도 이해할 수 있을 것이다.

위에서 설명한 실시예들 중 일부는 본 발명에 필수적이지 않을 수 있고 예로서 설명되어 있는 구조, 동작 또는 구조 및 동작의 세부사항을 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 본 명세서에 기술된 구조 및 동작은 당해 기술분야에 알려져 있는 바와 같이 구조 또는 동작이 다르더라도 동일한 기능을 수행하는 등가물로 대체 가능하다. 위에서 설명한 실시예는 예로서 기술한 것이며, 본 발명은 위에 자세하게 도시되어 있고 설명되어 있는 것으로 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명의 범위는 위에서 설명한 다양한 특징들의 조합(combination) 및 하위 조합(subcombination)뿐만 아니라 앞의 설명을 읽을 때 당업자에게 떠오를 수 있고 선행 기술에는 개시되어 있지 않은 이들의 변형사항 및 수정사항을 모두 포함한다. 따라서, 본 발명의 범위는 청구범위에 사용된 요소 및 제한에 의해서만 제한된다.

Claims (29)

1. 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치로서,
   종양으로 진입하도록 설계된 원위 단부를 가지고 있고, 내부 채널이 형성되어 있는 전달 튜브; 및
   각각 적어도 1mm의 길이를 가진 하나 이상의 방사선 치료 시드를 운반하는 기다란 어플리케이터로서, 상기 전달 튜브의 내부 채널을 통과하는 상기 기다란 어플리케이터;
   를 포함하고 있고,
   상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부가 상기 전달 튜브의 원위 단부 근처에 있을 때, 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부는 상기 기다란 어플리케이터로부터 배출된 시드가 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도로 종양으로 진입하도록 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도를 취하는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부가 종양 내에 있을 때, 상기 기다란 어플리케이터로부터 종양 내로 하나 이상의 방사선 치료 시드를 배출하기 위해 상기 기다란 어플리케이터에 대해 하나 이상의 방사선 치료 시드를 밀어내도록 설계된 상기 기다란 어플리케이터 내의 스타일렛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부에 있는 시드의 길이와 동일한 길이만큼 상기 기다란 어플리케이터에 대해 상기 스타일렛을 정확하게 밀도록 구성된 스타일렛 핸들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 스타일렛 핸들이 상기 기다란 어플리케이터를 고정한 상태로 유지하면서 상기 스타일렛을 밀도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 스타일렛 핸들이 상기 기다란 어플리케이터를 후퇴시키는 동안 상기 스타일렛을 고정한 상태로 유지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 원위 단부가 상기 전달 튜브의 축에 대해 적어도 5°의 각도로 상기 기다란 어플리케이터로부터 상기 시드를 배출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 원위 단부가 상기 전달 튜브의 축에 대해 적어도 30°의 각도로 상기 기다란 어플리케이터로부터 상기 시드를 배출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 원위 단부가 상기 전달 튜브의 축에 대해 적어도 45°의 각도로 상기 기다란 어플리케이터로부터 상기 시드를 배출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 원위 단부가 상기 전달 튜브의 축에 대해 25°미만의 각도로 상기 기다란 어플리케이터로부터 상기 시드를 배출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
10. 제6항에 있어서, 상기 원위 단부가 상기 전달 튜브의 축에 대해 15°미만의 각도로 상기 기다란 어플리케이터로부터 상기 시드를 배출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기다란 어플리케이터가 니티놀 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달 튜브가 종양 내에서 회전되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
13. 제12항에 있어서, 종양 내에서 상기 전달 튜브를 미리 정한 각도만큼 회전시키도록 구성된 회전 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 속이 빈 상기 내부 채널이 적어도 5mm의 길이를 가진 시드를 운반하고 배출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부가 외력이 없을 때 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도를 가진 만곡된 형상을 취하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
16. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달 튜브가 자신의 원위 단부를 향하는 측면 창을 포함하고, 상기 기다란 어플리케이터가 상기 측면 창을 통해 하나 이상의 방사선 치료 시드를 배출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 전달 튜브가 상기 측면 창을 열고 닫도록 서로에 대해 회전하는 2개의 동심 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
18. 제16항에 있어서, 상기 전달 튜브가 상기 창 근처에 경사면을 포함하여, 상기 기다란 어플리케이터의 원위 단부가 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도를 취하게 하는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
19. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기다란 어플리케이터가 적어도 3개의 시드를 운반하는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 기다란 어플리케이터가 적어도 5개의 시드를 운반하는 것을 특징으로 하는 종양에 방사선 치료 시드를 이식하기 위한 장치.
21. 종양에 시드를 삽입하는 방법으로서,
    종양 내의 제1 깊이에 전달 튜브를 삽입하는 단계;
    상기 전달 튜브가 제1 깊이에 있는 동안 상기 전달 튜브로부터 종양 내로 복수의 시드를 배출하는 단계로서, 상기 복수의 시드 각각이 상기 전달 튜브의 축에 대해 일정 각도로 배출되고, 상기 복수의 시드가 적어도 두 개의 다른 방사상 각도로 배출되는, 상기 복수의 시드를 배출하는 단계; 그리고
    상기 전달 튜브를 종양 내의 제2 깊이로 이동시키고 제2 깊이에서 상기 전달 튜브로부터 하나 이상의 시드를 종양으로 배출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 종양에 시드를 삽입하는 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 복수의 시드를 배출하는 단계가 상기 전달 튜브의 축에 대해 적어도 10°의 각도로 시드를 배출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 종양에 시드를 삽입하는 방법.
23. 제21항에 있어서, 상기 복수의 시드를 배출하는 단계가 시드를 다른 방사상 각도로 배출하기 위해 상기 전달 튜브가 제1 깊이에 있는 동안 상기 전달 튜브를 회전시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 종양에 시드를 삽입하는 방법.
24. 제21항에 있어서, 상기 제2 깊이에서 상기 전달 튜브로부터 하나 이상의 시드를 종양으로 배출하는 단계가 제1 깊이보다 짧은 시드를 제2 깊이에서 배출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 종양에 시드를 삽입하는 방법.
25. 제21항에 있어서, 동일한 수의 시드가 제1 깊이와 제2 깊이에서 배출되는 것을 특징으로 하는 종양에 시드를 삽입하는 방법.
26. 제25항에 있어서, 제1 깊이의 시드가 제2 깊이의 시드와 다른 방사상 각도로 배출되는 것을 특징으로 하는 종양에 시드를 삽입하는 방법.
27. 종양의 방사선요법 치료를 계획하는 방법으로서,
    종양의 영상을 획득하는 단계;
    종양의 유형을 결정하는 단계;
    결정된 종양의 유형에 대응하는 미리 결정된 최대 직경보다 크지 않은 직경을 가진 하나 이상의 원통형 영역에 의해 전체 종양의 범위를 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 원통형 영역의 각각에 대해, 상기 원통형 영역의 모든 지점에 충분한 방사선량을 제공하는 데 필요한 다수의 시드 층과 이 다수의 시드 층 각각에서의 다수의 시드를 선택하는 단계로서, 각각의 시드 층은 전달 튜브의 원위 단부가 단일 지점에 배치되어 있을 때 전달 튜브로부터 이식될 복수의 시드를 포함하는, 상기 선택하는 단계; 그리고
    결정된 원통형 영역, 시드 층의 수 및 각각의 시드 층에서의 시드의 수에 대응하여 종양에 시드를 이식하기 위한 계획을 제시하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 종양의 방사선요법 치료를 계획하는 방법.
28. 제27항에 있어서, 상기 층이 원뿔형 층인 것을 특징으로 하는 종양의 방사선요법 치료를 계획하는 방법.
29. 제27항에 있어서, 상기 미리 결정된 최대 직경이 적어도 10mm인 것을 특징으로 하는 종양의 방사선요법 치료를 계획하는 방법.