JP5305654B2 - 順応性腔内近接照射療法アプリケーター - Google Patents

Description

（関連出願への参照）
本出願は、２００４年７月２０日に出願された米国仮出願番号第６０／５８９，３６９号への優先権を主張する。

（発明の背景）
（発明の分野）
本開示の発明は、新規な順応性イメージ獲得適合性腔内近接照射療法（ＩＣＢＴ）アプリケーターを提供し、これは、コンピュータ化断層撮影法イメージアーチファクトを最小にするため、または癌近接照射療法手順のために標的および通常組織構造への用量分与を最適にするために操作され得る、遠隔から制御される腟内留置器を備える。

（関連技術の説明）
１２，０００以上の新たな頸部癌の事例が、２００３年に合衆国で診断されることが予想されている（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃａｎｃｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｃａｎｃｅｒ Ｆａｃｔｓ ａｎｄ Ｆｉｇｕｒｅｓ ２００３）。ＩＣＢＴは、頸部癌の処置レジメのなくてはならない部分である。それはまた、膣癌および子宮体癌のような、その他の婦人科悪性腫瘍の処置で用いられる。これらの癌を合わせると、毎年、合衆国における約５６，０００の新たな事例を占め（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃａｎｃｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｃａｎｃｅｒ Ｆａｃｔｓ ａｎｄ Ｆｉｇｕｒｅｓ ２００３）、その約２０％または１１，２００事例は、ＩＣＢＴ手順で処置されているであろう。さらに、全世界では、毎年、６００，０００人以上の女性が、世界保健機構によれば、産婦人科癌の特定の形態を発症している。

伝統的に、頸部の多くの癌は、放射療法で処置される。１９９６年〜２０００年の間に、合衆国におけるこれら処置の約８４％は、低用量率（ＬＤＲ）^１３７Ｃｓ供給源であり、残りは高容量率（ＨＤＲ）^１９２Ｉｒであった（Ｅｉｆｅｌ Ｐら、頸部の癌腫をもつ患者のための放射線療法実施のためのパターン（１９９６−１９９９）：事例研究のパターン、Ｉｎ ｐｒｏｃｅｅｄｉｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ４５ｔｈ Ａｎｎｕａｌ ＡＳＴＲＯ Ｍｅｅｔｉｎｇ；２００３）。このような照射を送達するための１の様式は、ＩＣＢＴ手順による。ＩＣＢＴ手順では、放射活性供給源が、後装填と称される手順を経由して、手術手順の間に子宮管の内側に配置されたアプリケーター中に、手動により、または自動的に装填される。ＩＣＢＴは、それに代わって、またはさらに、手術前、または手術後適用され、そして外部ビーム放射線療法、化学的療法、または両方と対であり得る。標的とされた癌細胞または組織は、代表的には、近接照射療法アプリケーターの使用を通じて照射される。現在のアプリケーターは、左右のオボイドまたは腟内留置器を含み、そしてステンレス鋼から作製される。これらアプリケーターのいくつかの改変例はまた、特有の直腸、膀胱またはその他の周辺組織の不注意な照射に起因する合併症を減少するように設計された特有の固定されたタングステンシールドを有する。シールド配列の膀胱および直腸との位置決めのための現在の実施は、患者の解剖学的構造および医師の熟練に依存している。

さらに、これらシールドのサイズ、形状、厚み、および位置決めは、標的部位に近接する正常組織、特に頸部癌の事例では直腸によって受容される照射の用量に対して実質的影響を有し得、そして合併症の率は、これら器官によって受容される用量に直接依存することが示されている。現在用いられている臨床処置計画は、しかし、重要な器官に対する予測される用量において３０％以上の誤差を生じるシールドを正確に説明することはできない（Ｍｏｈａｎ Ｒら、Ｉｎｔ．Ｊ Ｒａｄｉａｔ Ｏｎｃｏｌ Ｂｉｏｌ Ｐｈｙｓ １９８５ａ；１１（４）：８６１〜８；Ｍｏｈａｎ Ｒら、Ｉｎｔ．Ｊ Ｒａｄｉａｔ Ｏｎｃｏｌ Ｂｉｏｌ Ｐｈｙｓ １９８５ａ；１１（４）：８２３〜３０；Ｗｅｅｋｓ ＫＪ，Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ １９８８；２５（１２）け２２８８〜９２；Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ ＪＦ、Ｉｎｔ．Ｊ Ｒａｄｉａｔ Ｏｎｃｏｌ Ｂｉｏｌ Ｐｈｙｓ １９９０；１９（１）：１６７〜７８）。その他の研究は、供給源間シールディングおよびアプリケーターから生じる用量摂動がまた、臨床的に顕著であり、そしてモデル化されるべきであることを示している。Ｆｒａｇｏｓｏらは、２０％程度の大きさの誤差が生じ得ることを見出したが、ＬＤＲ処置におけるスチールオボイドアプリケーターを明確にモデル化していない（Ｆｒａｇｏｓｏ Ｍら、Ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２００３ ＡＡＰＭ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ；２００３）。Ｇｉｆｆｏｒｄらは、タンデムアプリケーターの明確なモデル化がまた重要であったと結論付けた。供給源内および供給源間減衰ならびにチップスクリューの存在が、局所的用量場に対し有意な影響を有することが見出された（Ｇｒｉｆｆｏｒｄ Ｋら、Ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２００３ ＡＡＰＭ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ；２００３）。

標的とされた領域および非標的領域によって受容される用量分与を決定する際に切り離せない構成要素は、オボイド内の任意の照射シールディングの位置決めである。ＩＣＢＴ用量分布計画は、しばしば、標的とされた領域および周辺解剖学的構造の三次元可視化の使用を含み、標的とされた領域に亘る照射の用量分布を最大にするために、移植されたアプリケーターの適切な位置を決定する。コンピュータ化断層撮影法（ＣＴ）、磁気共鳴（ＭＲ）、または位置放出断層撮影法（ＰＥＴ）のような技法が、過去においては、ＩＣＢＴ手順のために三次元処置プランを生成するために採用された。このような技法は、ＩＣＢＴアプリケーターで用いられるシールドが、インプラント局在化のイメージを歪めること、および条斑アーチファクトを生じることによって種々の計画方法を妨害し得るという事実によって制限され、身体腔内のアプリケーターの最適位置の決定を行うことを非常に困難にする。

特許文献１は、ＣＴ ３Ｄ線量測定（Ｗｅｅｋｓ ＫＪおよびＭｏｎｔａｎａ ＧＳ、Ｉｎｔ Ｊ Ｒａｄｉａｌ Ｏｎｃｏｌ Ｂｉｏｌ Ｐｈｙｓ １９９７；３７（２）：４５５〜６３）を可能するＣＴ適合性アプリケーター設計（「Ｗｅｅｋｓ」アプリケーター）を開示する。このＷｅｅｋｓのオボイドは、ＣＴイメージ獲得後に後装填されるタクグステンでシールドされた供給源キャリアを有する。Ｆｌｅｔｃｈｅｒ−Ｓｕｉｔ−Ｄｅｃｌｏｓ（ＦＳＤ）ミニ腟内留置器タンデムおよびオボイドシステムの外形は、Ｗｅｅｋｓアプリケーターの形状のための基礎を有したようである。しかし、固定されたＦｌｅｔｃｈｅｒ様シールドは、除去され、そして^１３７Ｃｓ供給源と組み合わせて手動で装填されるタングステンシールドで置換されている。

Ｗｅｅｋｓのアプリケーターは、改良されたＣＴを基礎したアプリケーター局在化のための技法を開発するために用いられた（非特許文献１）。この研究は、詳細３Ｄ Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ用量算出、モデル化供給源位置、シールディングおよびアプリケーター間シールディングを含む３Ｄ計画を正確にサポートすることが可能であったことを示した。それにもかかわらず、Ｗｅｅｋｓのアプリケーターは、いくつかの欠点を有している。例えば、このＷｅｅｋｓのアプリケーターは、遠隔後装填（挿入および身体腔内の位置決め後のアプリケーター中への放射活性供給源の装填）に適用可能ではなく、それによって、ＬＤＲ近接照射療法からの照射曝露を増加し；そしてそれは、ＨＤＲまたはパルス化用量率（ＰＤＲ）適用のためには全く用いられることはできない。さらに、後装填シールドを順応するために、オボイドの連結されたアームは、標準的なＦＳＤアプリケーターのそれらよりかなりより嵩張る。これらアームの増加したサイズは、膀胱および直腸を照射供給源から距離を置くために必要な膣充填を挿入することをより困難にする。この追加された嵩張りはまた、治療を受ける患者の心地良さに可能な負の影響を有する。

別の利用可能な市販のオプションは、Ｎｕｃｌｅｔｒｏｎ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＭａｒｓｄｅｎ設計に基づく「標準ＣＴ／ＭＲアプリケーター」である。これは、ＣＴまたはＭＲイメージ上の歪みをなくするための特別の複合管材とともに設計されている。このアプリケーターは、異なる長さ、およびオボイド直径で利用可能であり、用量分与を最適化し、そして粘膜用量を減少する。このアプリケーターは、任意のシールディングとの使用のために設計されておらず、そしてそれ故、それは、臨床合併症に至り得る不必要な高用量の照射への直腸および膀胱またはその他の周辺組織の曝露における結果を用いる。
米国特許第５，５６２，５９４号明細書 Ｌｅｒｍａ ＦＡおよびＷｉｌｌｉａｍｓｏｎ ＪＦ、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ ２００２；２９（３）：３２５〜３３

従って、照射供給源の後装填を受け入れるが、なお最小のアーチファクト生成で増加したイメージ獲得を可能にするように操作され得る近接照射療法アプリケーターに対する必要性が存在する。

（発明の要旨）
本開示は、イメージ獲得−互換性である新規な適合性近接照射療法アプリケーターを提供し、そして１つ以上の遠隔から制御される半径方向に（回転）および直線的に（転位）移動可能なシールド（単数または複数）を含む。この新規なアプリケーターは、ＬＤＲ、ＰＤＲ、および／またはＨＤＲ近接照射療法のために用いられ得る。本発明の特定の実施形態の使用は、特に、合併症の率を減少することによって、現在の近接照射療法臨床結果を改善することが予期される。このような実施形態では、ＣＴ走査のようなイメージ獲得の間のシールディングの位置を改変する能力が、イメージングアーチファクトを減少し得、それによって、重要な解剖学的構造が描写され得る正確度を増加する。代替の実施形態では、ＩＣＢＴアプリケーターは、増加した自由度を提供し得る１つ以上の移動可能なシールドを有し、それによって、反復イメージ案内処置計画システムが、患者−アプリケーター幾何学的関係に基づく用量分与を最適化または適合する。このような実施形態では、医師または使用者は、（頸部癌腫のような）標的組織に送達される用量を最大にし得、その一方、付随して、（頸部癌、直腸壁および膀胱の場合におけるように）周辺組織の曝露を減少する。１つ以上のシールドを含む実施形態では、本発明のシールドの移動規準（転位および回転）は、イメージ様相から派生するような患者／アプリケーター相対関係に基づく処置を可能にする。この技術と、シールドの周りの用量摂動を正確に算出し得る迅速（数分以内）用量エンジンとの組み合わせは、本発明の使用をさらに最適化し得る。

本発明の特定の実施形態は、放射活性供給源管腔、この放射活性供給源管腔にともなう少なくとも１つのシールド、および上記放射活性供給源管腔に対して少なくとも１つの方向で、上記シールドの動きを制御し得る、上記シールドに連結された機械的機構を備える近接照射療法アプリケーターを提供する。

その他の実施形態では、本発明の近接照射療法アプリケーターは、旋回ジョイント；放射活性供給源管腔を有するタンデムであって；タンデムアームによって該旋回ジョイントに連結されるタンデム；放射活性供給源管腔を有する少なくとも１つのオボイドであって、オボイドアームによって上記旋回ジョイントに連結される、少なくとも１つのオボイド；および上記少なくとも１つのオボイドにともなう少なくとも１つのシールドであって、遠隔から移動可能である少なくとも１つのシールドを備える。これらの実施形態のいくつかでは、上記近接照射療法アプリケーターは、さらに、少なくとも１つのシールドを含み、このシールドがギア相互作用領域および反対ねじ部材を含むシールドトラック；このシールドのギア相互作用領域と相互作用する関連ギアを有する回転シャフト；および上記シールドトラックの反対ねじ部材と相互作用するねじ部分を有する直線状シャフト；を含む。

上記近接照射療法アプリケーターの特定の実施形態では、上記放射活性供給源管腔は、放射活性供給源で後装填される。オボイドを含む実施形態では、上記放射活性供給源は、オボイドアームを通って後装填され得る。特定のその他の実施形態では、本発明の近接照射療法アプリケーターは、上記供給源管腔の上に適合するキャップをさらに備える。これらのアプリケーターのいくつかはまた、上記供給源管腔に連結されるか、またはキャッブ中もしくはその上に存在する位置決めマーカーを含む。

特定の代替の実施形態では、上記少なくとも１つのシールドは、上記放射活性供給源管腔を包む外側ケージングの内部にあり得、そしてこれらの実施形態のいくつかでは、上記シールドは、タングステンまたはタングステン合金を含む。代替の実施形態では、上記シールドの移動は、直線的または回転様式にあり得る。これら実施形態のいくつかでは、回転移動は回転シャフトによって制御され得、その一方、直線移動は、直線状または長軸方向軸によって制御される。これらのシャフトは、特定の実施形態では、さらにニッケル−チタンを含み得る。

本発明の特定の実施形態では、上記回転シャフトまたは長軸方向シャフトに回転力を付与するための手動機構をまたさらに含む。代替の実施形態はまた、しかし、上記回転シャフトまたは長軸方向シャフトに付与される回転力を制御する制御ステーションを含み得る。さらにいくつかのこれらの実施形態では、近接照射療法アプリケーターのシールドの移動は、遠隔計測信号により遠隔から制御され得る。なおその他の実施形態では、上記シールドの位置は、オプティオエレクトロニクスのような、確認するためのフィードバック機構によって確認され得る。

本発明はまた、新生物障害を処置するための方法を提供する。これら方法のあるものは、近接照射療法アプリケーターを提供する工程、上記近接照射療法アプリケーターを身体腔中に挿入する工程、ついで、上記身体腔中への挿入の後、上記近接照射療法アプリケーターの前記シールドの位置を改変する工程、次いで、新生物組織を照射する工程を包む。これらの方法の代替の実施形態はまた、処置の間のイメージ獲得相の間にシールドの位置を改変する工程を包含し、上記アプリケーターの存在によって引き起こされるイメージアーチファクトの質を改変する。なお、その他の実施形態は、放射活性供給源が近接照射療法アプリケーター中に装填された後、シールドの位置を改変する工程を包含する。これら実施形態のいくつかでは、放射活性の用量分与を変えるためにシールドの位置が改変される

（発明の詳細な説明）
本開示は、イメージ獲得−互換性であり、そして、オボイド（または腟内留置器）、タンデム、または放射活性供給源管腔を含むその他の構造内に、１つ以上の遠隔から制御される半径方向に（回転）および直線状（転位）に移動可能なシールドを含む、新規な適合性近接照射療法アプリケーターを提供する。この新規なアプリケーターは、ＬＤＲ、ＰＤＲ、および／またはＨＤＲ近接照射療法のために用いられ得る。本発明の特定の実施形態の使用は、特に合併症率を減少することにより、現在にＩＣＢＴ臨床結果を改善することが予期される。

ＣＴ走査のようなイメージ獲得の間に任意のシールディグの位置を改変する能力は、イメージングアーチファクトを低減し得、それによって、重要な解剖学的構造が描写され得る正確度を増加する。標的描写正確度における改良は、最小標的用量および処方等線量表面形状の仕立てを可能にし得る。さらに、移動可能シールド（単数または複数）は、増加した自由度を提供し得、それによって、反復イメージ案内処置計画を可能にし、患者−アプリケーター幾何学的関係に基づく照射用量分与を最適化または適合し、これ故、標的にされた疾患領域に送達される用量を最大にし、その一方、付随して、このシールディングによって保護される組織によって受容される用量を減少する。例えば、頸部癌腫を処置する際に、癌腫投与量は最大にされ得、その一方、このシールディングは、直腸壁および膀胱照射用量を減少し得る。特定の実施形態では、本発明のこれらシールド移動規準は、処置が、イメージ様相から派生されるような、患者／アプリケーター相対関係に基づくことを可能にし得る。

その他の実施形態では、この技術の、シールド（単数または複数）の周りの用量摂動を正確に算出し得る迅速（数分以内）用量エンジンとの組み合わせは、本発明の使用を最適化し得る。Ｆａｓｔ Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏまたは別個の座標法がまた、そのような能力で用いられ得る。

本開示によって提供されるような、近接照射療法デバイス中への遠隔から移動可能なシールディングの導入は、大部分の任意のタイプの近接照射療法デバイスに適合可能である。例えば、婦人科の癌、胸部癌、頭部癌および頸部癌、胃腸管癌、および乳癌が、本発明の近接照射療法アプリケーターで処置され得る。本発明の近接照射療法デバイスの特定の実施形態は、放射活性供給源を保持し得る放射活性供給源管腔、およびこの供給源管腔から特定の方向に発出する照射を減少または覆い隠すために利用されるシールディングを含む。これらの実施形態は、さらに、上記アプリケーターが患者腔中に挿入された後、供給源管腔に対するこのシールドの位置決めを取り扱う機構を含む。これらアプリケーターのシールディングは、上記管腔供給源の内部にあり得るか、またはこの供給源管腔の外部であり得る（例えば、ＦＳＤ様近接照射療法アプリケーター中のオボイドに沿って取り付けられる）。このシールディングは、上記放射活性供給源と照射から保護されるべき組織領域との間に位置決め可能であることのみが必要である。これら実施形態のいくつかは、１つ以上のシールドを含み得る。

特定の実施形態では、シールドの、放射活性供給源または供給源管腔に対する位置決めは、高トルク強度ワイヤまたはリボンのような機械的機構により操作され得る。このような実施形態では、このワイヤまたはリボンは、アプリケーターから患者身体の外側の位置まで延び得る。特定の実施形態では、このワイヤまたはリボンは、ワイヤ／リボン−シース型シャフトを形成する外側管材の内側であり得る。このワイヤまたはリボンは、それに付与される回転力を有し得、シールドの位置に対し回転制御を提供する。例えば、ギア機構がこのシールドに連結され得、回転制御を提供する。あるいは、このワイヤまたはリボンは、このワイヤに対する回転力の付与が、シールドに取り付けられた反対ねじ部材の直線状移動を引き起こすように、ねじ部材に連結され得る。従って、特定の実施形態におけるシールディングは、半径方向または直線状（または両方）の様式で位置が制御され得る。特定の実施形態では、近接照射療法デバイスはまた、ロック機構を含み、所望の位置／配向でシールドの不動を確実にする。なおその他の実施形態では、例えば、（光ファイバー、ＬＥＤ、発光ダイオードなどを含む）オプティオエレクトロニクスを用いて、閉鎖ループフィードバック読み出し（受動的または能動的）が、使用者にシールド位置の保証を提供するために履行される。いくつかの実施形態はまた、現在のＦＳＤオボイド概念を基礎にした初期設定の「ホーム」位置を含む。

本発明の代替の実施形態は、上記シールディングと関連し、そして患者身体の外側で近位方向に延びない遠隔制御機構を利用し得る。このような実施形態では、シールディングの位置は、シールドの位置を操作するために、アプリケーターと関連する機械的機構を能動化または非能動化する外部信号を経由して制御され得る。このような信号は、制限されないで、ラジオ波、赤外波、および音波またはその他の遠隔計測方法を含み得る。

図１は、本発明のＦＤＳ様ＩＣＢＴアプリケーターの１つの実施形態の構造を描写する。アプリケーターのこの実施形態は、旋回ジョイント４に、タンデムアーム２ａを通って連結されたタンデム２、および一対のオボイドアーム５により旋回ジョイント４に連結される一対の腟内留置器／オボイド３を含む。特定の実施形態では、この旋回ジョイント４は、タンデムアーム２ａをオボイドアーム５に連結するためのみに供され、その一方、特定のその他の実施形態では、旋回ジョイント４は、連結点としてのみならず、タンデムアーム２ａとオボイドアーム５との間の角度の改変を可能にする。このタンデム２とオボイド３とは、患者の照射の間に放射活性供給源（単数または複数）を保持するように設計されている。特定の実施形態では、このタンデムアーム２ａおよび／またはオボイドアーム５は、放射活性供給源（単数または複数）が、それらを通って、それぞれ、タンデムおよびオボイド中に装填されるように適合され得る。これは、アプリケーターが、後装填と称されるプロセス中で身体腔内に位置決めされた後になされ得る。

図２は、頸部癌を有する患者の処置の間に、本発明のＦＳＤ様ＩＣＢＴアプリケーターの位置決めを描写する。タンデム２は、子宮７中に挿入され、その一方オボイド３は、頸部の外部子宮口に近接する膣中に位置決めされる。

腔内近接照射療法処置の間に、（図１に示されるような）本発明のＦＳＤ様実施形態が用いられ得る。放射活性供給源は、タンデム２およびオボイド３内に配置され得、タンデム軸に沿ったその長い軸とともに、標的容積を丁度取り囲む西洋ナシ形状の用量分布を提供する。本発明の特定の実施形態では、放射活性供給源（単数または複数）は、アプリケーター中に後装填され得る。これらの実施形態のいくつかでは、この放射活性供給源は、オボイドアーム５を通ってオボイド３中に挿入され、そしてこの放射活性供給源は、タンデムアーム２ａを通ってタンデム２中に装填される。このような手順の間の放射活性供給源の装填の前に、アプリケーターは、しばしば身体腔中に位置決めされ、そして直交性ｘ線フィルム、ＣＴ走査、ＭＲ走査、および／またはＰＥＴ走査のようなイメージがその位置を確認するために獲得される。これらのイメージはまた、このアプリケーターが解剖学的位置、および標的にされた領域に送達される照射の投与量に対し、最適に位置決めされたことを決定および確認するために用いられる。

図３は、直腸シールド９、膀胱シールド１０および放射活性供給源管腔１１を含むオボイド３の概略を提供する。これらのシールドは、その中を辿る上記供給源からの照射を、部分的または全部を減衰する任意の材料を含み得る。このような材料の代表的な例は、タングステン、タングステン合金、チタン、白金、または任意の適切な高原子番号の元素である。さらに、シールド（単数または複数）は、変化するサイズ、形状および厚みであり得る。当業者は、処置される組織、患者、照射供給源およびその他の関係する因子を基にこのサイズ、形状および厚みを選択する。本発明のいくつかの実施形態では、シールド（単数または複数）は、担当癌腫瘍学者が、患者の解剖学的構造、描写される標的容積、描写される臨界構造、利用される放射活性供給源、またはその他の因子に関係して最適シールディングを提供する、特定のサイズ、形状および厚みを選択し得るように、取替え可能であり得る。

処置計画フェーズの間に、頸部癌の場合における膀胱および直腸のように、非標的組織の最大シールディングのための適正な位置決めが算出される。先行技術のアプリケーターでは、これらシールドは、次いで、代表的には、身体腔中へのデバイスの挿入前に永久的な位置に固定され得るか、または特定タイプの送達ビークルに固定され、そして（Ｗｅｅｋｓアプリケーターにおけるように）反応供給源とともにアプリケーターに送達される。本発明は、しかし、このシールディングを含むアプリケーターが身体腔中に挿入された後に、シールド位置を調節するための機構を含むアプリケーターを開示する。

図４Ａは、位置が調節可能なシールドを含む本発明のオボイドの１つの実施形態の概略を描写する。このシールドは、直腸または膀胱のような非標的組織、好ましくは頸部癌の事例における直腸を保護するために位置決めされ得る。本発明のこの実施形態は、放射活性供給源管腔１１を取り囲むオボイドキャップ３ａ０含む。このオボイドキャップ３ａは、シールド９にともなうシールドトラック１２のためのハウジングを提供する。このシールドトラック１２およびシールド９は、オボイド３それ自体の中央軸に対して長軸方向また直線状様式で移動可能であり、その一方、このシールド９はまた、オボイドの中央軸に対して半径方向様式で移動可能である。このシールドトラック１２は、ねじシャフト１３、回転シャフト１４または両方によって機能的に係合され得る。このねじシャフト１３は、その端部またはその近傍でねじセクション１３ａを含み得、そしてシールディングトラック１２をオボイド３を上下に（遠位から近位に）直線状に移動し得る。回転シャフト１４は、シールド９を、オボイド３の長軸方向中心に対して半径方向にシールド９を回転し得る。

特定の実施形態では、回転シャフトまたはねじシャフトは、ニッケル−チタンなどのような形状記憶合金のワイヤまたはリボンから構成されるが、高いねじれ強度を所有するその他の材料もまた用いられ得る。この回転シャフトまたはねじシャフトは、それに代わって、編み組み金属フィラメント、または高強度合成ファイバーの編み組みもしくは中実フィラメントから作製され得る。

特定の実施形態では、シールド９の位置は、シールドトラック１２またはシールド９／１０との、（図４Ａに示されるような）ねじシャフトおよび／または回転シャフト１３／１４の機械的相互作用によって、それそれ、手動で調節され得る。図４Ｂに描写されるように、回転シャフト１４とその遠位端またはその近傍でともなうギア１６が、シールド９／１０を、回転シャフト１４に付与された回転力（トルク）がギア１６にシールド９／１０を半径方向に移動させ得るような様式で係合し得る。類似の様式で、ねじシャフト１３に付与された回転力（トルク）は、シールドトラック１２にともなう（図５に描写されるような）反対ねじハウジング１８を係合し得、シールドトラック１２をオボイドシャフト１１ａに対して長軸方向に移動させる。特定の実施形態では、このシールドトラックは、機械的ストップを含み得、このシールドトラック１２およびシールド９／１０が通って辿り得る回転の程度を制限する。

シールド９が直線的に（近位または遠位）に移動されるとき、「回転式シャフト」１４ｂは、そのチューブ１４ｂの内側を（ワイヤがその絶縁から引っ張られ得るような様式で）、ギア１６とシールド９との間の接触を維持するような様式で（図４Ｃで示されるように）スライドし得る。（図４Ｄに示されるような）代替の実施形態では、ギア１６を通ってオボイドキャップ３ａの遠位端に向かって延びる平坦側面１４ｃを有する回転式シャフトが用いられ得る。これらの実施形態では、ギア１６は、回転式シャフト１４に沿って、シールド９／１０およびシールドトラック１２とともに直線的にスライドし得、シールド９／１０とのその相互作用を維持する。なおその他の実施形態では、回転式シャフト１４ｄのスプリング負荷部分を用い、（図４Ｅに示されるように）シールドトラックがオボイド３に沿って直線的に移動されるとき、ギア１６のシールド９／１０との相互作用を維持し得る。

シールドトラック１２、ギア１６、またはねじシャフト１３のねじセクション（「運動パーツ」）は、任意の適切な材料から作製され得る。特定の実施形態では、これらの運動パーツを作製するために用いられる材料は、機械的強度（張力およびせん断）、組織照射−特徴当量、複数の滅菌サイクルを許容する疲労および熱的性質に基づき得る。いくつかの実施形態では、これらの運動パーツは、ポリスルホン、またはポリカーボネート、または伝統的なアプリケーターと比較したとき、用量分与に対し最小の摂動に寄与するその他の組織当量材料から作製される。

図６Ａは、明瞭さのために、図４Ｂに示されるようなシールドトラック１２が取り除いて、シールド９／１０を備えたオボイド３の内部図を提供する。特定の実施形態では、回転シャフト１４およびねじシャフト１３は、これもまた供給源管腔１１ａのケーシングと係合するオボイド支持体１７を通って動作し、そしてそれによって支持される。図６Ｂに描写されるような、本発明の代替の実施形態では、オボイドは、１つ以上のシールド９／１０のためのねじシャフト１３および回転シャフト１４を収容し得る。このような実施形態では、各々がそれ自体の独立のシールドトラック１２を有する、直腸シールド９、膀胱シールド１０または両方が存在し得る。特定のそのような実施形態では、直腸シールド９にともなうシールドトラック１２は、膀胱シールド１０と比較したとき、オボイド３の遠位端により近い位置に存在し得る。このような実施形態は、直腸シールド９および膀胱シールド１０を、半径方向および直線方向の両方で、独立に位置決めし得る。

代替の実施形態は、１つ以上のシールドを含み得、ここで、１つ以上のシールドは、し上記放射活性供給源に対してその位置で固定され得、そしてオボイド３内の位置機構によっては係合されない。例えば、１つの実施形態では、膀胱シールドは、オボイドシャフト１１ａに固定され得、その一方、直腸シールド９は、回転ギア１６を通る回転シャフト１４、およびシールドトラック１２とのその会合より反対ねじハウジング１８を通るねじシャフト１３によって位置が移動可能である。なおその他の実施形態は、膀胱シールド１０がシールドトラック１２と会合し、その一方、直腸シールドが固定され得る反対の形態を可能にし得る。

特定の実施形態では、オボイド３は、オボイドから離脱可能であり得、シールドおよびその他の運動パーツを剥き出し、品質保証視覚検査を可能するか、修正維持を実施する、取り外し可能なオボイドキャップ３ａを有し得る。なおその他の実施形態では、本発明のこのオボイドキャップ３ａ自体は、オボイド３の全体サイズを増加するように適合かのうであり、所定の患者の解剖学的構造に一致する。特定のその他の実施形態では、本発明の適合的アプリケーターは、現在のＮｕｃｌｅｔｒｏｎ Ｆｌｅｔｃｈｅｒ−Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ ＨＤＲアプリケーターセット（約５ｍｍの外側管材直径）に類似のオボイドハンドル（近位管材）の全体プロフィールを有し、診察室における縫い目のない組み込みを提供する。その一方、なおその他の実施形態では、上記適合的アプリケータープロフィールは、ねじシャフトおよび回転シャフト１３／１４のためのチャネルを収容するためにわずかにより大きくあり得る（約７ｍｍの外側管材直径）。

特定の実施形態では、オボイドアーム５に対するオボイドの直線軸の角度は、調節可能である。これらの実施形態のいくつかでは、この角度は、１５゜と４５゜との間で調節可能である。なおその他の実施形態では、ワイヤ／リボンは、シールドの形状またはサイズの遠隔から制御される改変を可能にする機構によって駆動されるギアと相互作用し得る。

さらに、本発明の特定の実施形態は、位置決めマーカーを含み得る。これらの位置決めマーカーは、イメージ獲得の間のマーカーを提供し、これは、上記シールドの位置的配置を患者の解剖学に対して決定または確認されることを可能にする。これらの位置決めマーカーは、任意の放射線不透過性物質から構成され得、そしていくつかの実施形態では、ワイヤの形態であり得る。これらの位置決めマーカーは、本発明のアプリケーター中、または供給源管腔、タンデムまたはオボイドを含む種々の部分中に含められ得る。図７は、オボイドに平行および斜めの位置決めワイヤ３２を有するオボイド３の１つの実施形態を描写する。このような実施形態では、これらの位置決めワイヤ３２は、イメージスライス３３がとられる平面に対して所定の角度で位置決めされ得る。本発明のその他の実施形態は、位置決めマーカーの種々のその他の形態を有し得る。特定の実施形態では、これら位置決めマーカーは、シールドの初期設定位置とともない得る。これらの実施形態では、獲得されるイメージは、シールドの初期設定位置を直接的または間接的に識別する位置決めマークを有し、それによって、シールドの随意の位置決めを達成するために必要なシールド移動のより正確な決定を可能にする。

特定の実施形態では、位置決めマーカーは、供給源管腔またはオボイドシャフト１１ａのためのケーシング中に包埋され得る。なおその他では、これら位置決めマーカーは、オボイド３自体上に位置決め可能であるキャップ上またはその中に存在し得る。

特定の実施形態では、本発明の適合性アプリケーターのＭｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏまたは別個の座標線量測定シミュレーションを用いて、直腸シールド、膀胱シールド、または両方のための直線／角度移動の範囲の最終選択を決定し得る。さらに、本発明の、長軸方向および半径方向の両方でシールドの位置を内部で調節する能力は、ＣＴイメージ獲得、またはその他のタイプのイメージ獲得の間にシールドの移動を可能にし、それによって、近接照射療法アプリケーターにおけるシードすることによって生成されるアーチファクトを減少するような付き添いを可能にし、そして治療計画における使用のためのより正確かつ増加したイメージを提供する。例えば、このアプリケーターは、身体腔中に挿入され得、そして次に、シールド（単数または複数）をオボイド軸に沿って最も近接した位置に移動してイメージを獲得する。単一スライスＣＴスキャナーが、次に、移動されたシールドの位置に到達する前に第１のイメージセットを獲得し得る。このスキャナー獲得は、次に、簡単に中断されて、このシールドを、残りのＣＴスライスの獲得を再開する前に最も遠位位置まで移動する。このＣＴシミュレーターの初期の偵察イメージは、２つのイメージセット間の中断位置を選択するために実施され得る。増強されたイメージの捕捉を可能にすることに加え、本発明の特定の実施形態は、処置レジメの逆処置計画を可能にする。例えば、放射活性供給源は、所定位置のシールドとともにアプリケーター中に装填され得、そして次に引き続き、より正確な様式で用量分与を操作するために照射曝露の間に調節される複数のシールド位置またはシールド位置を有する。

特定の実施形態では、本発明のアプリケーターはまた、ねじシャフト１３または回転シャフト１４に対し回転力を付与するための手動機構を含む。これらの手動機構は、シャフトに連結された回転スクリューのような、シャフトへの単純な機械的取り付け物を含み得る。なおその他の実施形態では、回転またはねじシャフトの回転は、単純さのためにダイアル指標を用いて制御され得る。このような実施形態では、各機械的ダイアルは、調節されているシールドの位置および配向を示すスケールを有し得る。これらダイアルは、さらに、便利な外科的接近のために設計され得る。

本発明の代替の実施形態は、制御ステーションとしてコンピュータ２７を用い得る。特定のこのような実施形態では、ハードウェア構成要素は、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ａｕｓｔｉｎ、Ｔｅｘａｓ（ｗｗｗ．ｎｉ．ｃｏｍ）からのＬａｂＶＩＥＷソフトウェア２８およびＰＣＩ運動コントローラーカード２９、複数軸を有する運動制御駆動ユニット３０を備えたラップトップコンピュータを含む。シールドまたは複数のシールドの位置は、図８に描写されるような制御ステーション２７によって制御され得る。この制御ステーションは、回転制御２４による所定のシールドの回転位置、および直線制御２５による直線位置を制御し得る。特定の実施では、直腸シールドおよび膀胱シールドは、独立の制御ステーション（２３および２３ａ）を有し得る。この制御ステーションは、特定の実施形態では、モーター２２の活動を制御し得、これは、回転シャフトまたはねじシャフトに対し回転力を提供し得る。

特定の実施形態では、この制御ステーションまたはアプリケーター自体は、ＦＳＤアプリケーター（ＬＤＲのため）またはＦｌｅｃｈｅｒ−Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎアプリケーター（ＨＤＲ／ＰＤＲのため）のシールド位置を模倣する自動帰巣位置（初期設定）を有し得る。

特定の実施形態では、制御ステーションを用いて、アプリケーター中への放射活性供給源の装填の前に適切な位置にシールディングを位置決めし得るか、またはこの放射活性供給源は、シールドとともに所定の位置デアプリケーター中に装填され得、そして次に、より正確な様式で用量分与を操作するために照射曝露の間に調節される複数のシールド位置またはシールド位置を引き続き有し、規定された西洋なし形状の等線量表面を描写された標的容量に一致させる。放射線生物学的矯正用量容量−ヒストグラム計画アルゴリズムをまた用いて、処置の経過に沿ってシールド位置をさらに最適化し得る。

本発明は、添付の図面と組み合わせて考慮し、従う説明を参照することによって最良に理解され得、図面では、同様の参照番号は、同様の要素を識別する。
図１は、近接照射療法アプリケーターの基礎構造を描写する。 図２は、患者内の近接照射療法アプリケーターの位置を描写する。 図３は、近接照射療法アプリケーターの１つのオボイドの概略である。 図４Ａは、適合可能なシールドを備えた近接照射療法アプリケーターの１つのオボイドの内部機構の概略である。 図４Ｂは、近位方向視野からの適合可能なシールドを備えた近接照射療法アプリケーターの１つのオボイドの内部機構の概略である。 図４Ｃは、スリーブ／シャフトを備えた回転シャフトの会合を描写する。 図４Ｄは、平坦側面で回転シャフトの会合を描写する。 図４Ｅは、スプリングを備えた回転シャフトの会合を描写する。 図５は、シールドトラックの概略を示す。 図６Ａは、オボイドの内部機構に対するシールドの位置を表示する。 図６Ｂは、オボイドの内部機構に対するシールドの位置決めの概略表示である。 図７は、オボイドキャップ中の位置決めワイヤの位置を描写する。 図８は、近接照射療法アプリケーターのためのＰＣを基礎にした制御を描写する。

Claims (35)

1. 近接照射療法アプリケーターであって：
   放射活性供給源管腔；
   該放射活性供給源管腔にともなう少なくとも１つのシールド；および
   該放射活性供給源管腔に対する、該少なくとも１つのシールドの長軸方向中心に対する回転および長軸方向の動きを制御し得る、該少なくとも１つのシールドに連結された機械的機構、を備える、近接照射療法アプリケーター。
2. 放射活性供給源が、放射活性供給源管腔中に後装填される、請求項１に記載の近接照射療法アプリケーター。
3. 前記少なくとも１つのシールドが、前記放射活性供給源管腔の内側にある、請求項１に記載の近接照射療法アプリケーター。
4. 前記機械的機構が、遠隔計測信号を通じて遠隔から制御される、請求項１に記載の近接照射療法アプリケーター。
5. 前記少なくとも１つの方向における移動が、直線状、または回転運動である、請求項１に記載の近接照射療法アプリケーター。
6. 前記少なくとも１つのシールドの位置を確認するフィードバック機構をさらに備える、請求項１に記載の近接照射療法アプリケーター。
7. 前記フィードバック機構が、オプティオエレクトロニクスを備える、請求項６に記載の近接照射療法アプリケーター。
8. 前記供給源管腔に連結された少なくとも１つの位置決めマーカーをさらに備える、請求項１に記載の近接照射療法アプリケーター。
9. 前記供給源管腔の上に適合するキャップをさらに備える、請求項１に記載の近接照射療法アプリケーター。
10. 前記キャップ中に少なくとも１つの位置決めマーカーをさらに備える、請求項９に記載の近接照射療法アプリケーター。
11. 前記キャップ上に少なくとも１つの位置決めマーカーをさらに備える、請求項９に記載の近接照射療法アプリケーター。
12. 近接照射療法アプリケーターであって：
    旋回ジョイント；
    放射活性供給源管腔を有するタンデムであって、タンデムアームを通って該旋回ジョイ
    ントに連結されるタンデム；
    放射活性供給源管腔を有する少なくとも１つのオボイドであって、オボイドアームを通
    って該旋回ジョイントに連結され、該オボイドアームが該旋回ジョイントの周りで旋回す
    る、少なくとも１つのオボイド；および
    該少なくとも１つのオボイド０にともなう少なくとも１つのシールドであって、該少な
    くとも１つのシールドの長軸方向中心に対する回転および長軸方向の動きが、該放射活性供給源管腔に対して遠隔から移動可能である、少なくとも１つのシールド、を備える、近接照射療法アプリケーター。
13. 前記少なくとも１つのオボイドの放射活性供給源管腔が、放射活性供給源で後装填される、請求項１２に記載の近接照射療法アプリケーター。
14. 前記放射活性供給源が、前記オボイドアームを通って前記放射活性供給源供給源に後装填される、請求項１３に記載の近接照射療法アプリケーター。
15. 前記少なくとも１つのオボイドが外側ケーシングをさらに備え、そして前記少なくとも１つのシールドが該少なくとも１つのオボイドの外側ケーシングの内部にある、請求項１２に記載の近接照射療法アプリケーター。
16. 少なくとも１つのシールドを含み、該シールドがギア相互作用領域および反対ねじ部材を含むシールドトラック；
    該シールドのギア相互作用領域と相互作用する関連ギアを有する回転シャフト；および
    該シールドトラックの反対ねじ部材と相互作用するねじ部分を有する直線状シャフト；
    をさらに備える、請求項１２に記載の近接照射療法アプリケーター。
17. 前記少なくとも１つのオボイドの放射活性供給源管腔が、放射活性供給源で後装填される、請求項１６に記載の近接照射療法アプリケーター。
18. 前記放射活性供給源が、前記オボイドアームを通って前記放射活性供給源管腔中に後装填される、請求項１６に記載の近接照射療法アプリケーター。
19. 前記少なくとも１つのオボイドが外側ケーシングをさらに備え、そして前記少なくとも１つのシールドが該少なくとも１つのオボイドの外側ケーシングの内部にある、請求項１６に記載の近接照射療法アプリケーター。
20. 前記少なくとも１つのシールドが、タングステンまたはタングステン合金を含む、請求項１６に記載の近接照射療法アプリケーター。
21. 前記回転シャフトまたは直線状シャフトが、ニッケル−チタンを含む、請求項１６に記載の近接照射療法アプリケーター。
22. 前記回転シャフトまたは直線状シャフトに回転力を付与するための手動機構をさらに備える、請求項１６に記載の近接照射療法アプリケーター。
23. 前記回転シャフトまたは直線状シャフトへの回転力を制御する制御ステーションをさらに備える、請求項１６に記載の近接照射療法アプリケーター。
24. 新生物障害を処置するためのシステムであって：
    請求項１に記載の近接照射療法アプリケーター；
    請求項１に記載の近接照射療法アプリケーターを身体腔中に挿入するための手段；
    該身体腔中への挿入の後、請求項１に記載の近接照射療法アプリケーターの前記少なく
    とも１つのシールドの位置を改変するための手段；および
    新生物組織を照射するための手段、を備える、システム。
25. 処置の間のイメージ獲得相の間に少なくとも１つのシールドの位置を改変し、前記アプリケーターの存在によって引き起こされるイメージアーチファクトの質を改変するための手段をさらに備える、請求項２４に記載のシステム。
26. 放射活性供給源が、請求項１に記載の近接照射療法アプリケーター中に装填された後、前記少なくとも１つのシールドの位置を改変するための手段をさらに備える、請求項２４に記載のシステム。
27. 放射活性の用量分与を改変する目的のために前記少なくとも１つのシールドの位置を変えるための手段をさらに備える、請求項２４に記載のシステム。
28. 前記放射活性用量分与が、正常組織に付与される放射活性用量を減少するように改変される、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記正常組織が、頸部組織または膀胱組織である、請求項２８に記載のシステム。
30. 新生物障害を処置するためのシステムであって：
    請求項１２に記載の近接照射療法アプリケーター；
    請求項１２に記載の近接照射療法アプリケーターを身体腔中に挿入するための手段；
    該身体腔中への挿入の後、請求項１２に記載の近接照射療法アプリケーターの前記少な
    くとも１つのシールドの位置を改変するための手段；および
    新生物組織を照射するための手段、を備える、システム。
31. 処置の間のイメージ獲得相の間に少なくとも１つのシールドの位置を改変し、前記アプリケーターの存在によって引き起こされるイメージアーチファクトの質を改変するための手段をさらに備える、請求項３０に記載のシステム。
32. 放射活性供給源が、請求項１２に記載の近接照射療法アプリケーター中に装填された後、前記少なくとも１つのシールドの位置を改変するための手段をさらに備える、請求項３０に記載のシステム。
33. 放射活性の用量分与を改変する目的のために前記少なくとも１つのシールドの位置を変えるための手段をさらに備える、請求項３０に記載のシステム。
34. 前記放射活性用量分与が、正常組織に付与される放射活性用量を減少するように改変される、請求項３３に記載のシステム。
35. 前記正常組織が、頸部組織または膀胱組織である、請求項３４に記載のシステム。

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