(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム式定位治療システムにおいて、患者のフレームレス・イメージングのために用いられる基準マーカーシステムであって、
第１ユニット（８）と第２ユニット（９）を備え、
前記第１ユニット（８）が、患者に取付け可能であるとともにフレームレス・イメージングとフレーム式定位治療の間に前記患者の骨解剖学的構造体に固定されるように構成され、
前記第１ユニットが、第１中心点を有する部分的に球状の内面と、外面とを備え、
前記部分的に球状の内面が、前記フレーム式定位治療のために、前記第１中心点の空間位置を測定するための外部測定装置を収容するのに適し、
前記第２ユニット（９）が、画像モダリティによって検出可能な薬剤が充填され、かつ前記第１ユニット（８）の外面に取り外し可能に取り付けられた円管を備え、当該円管は第２中心点を有し、
前記第１中心点と前記第２中心点は、前記第２ユニット（９）が前記フレームレス・イメージングのために前記第１ユニット（８）に取り付けられた時に一致し、
前記第１ユニット（８）の前記外面が前記フレームレス・イメージングのために前記前記第２ユニット（９）を取り外し可能に受け入れるのに適し、
前記第１ユニット（８）の前記外面は、前記第２ユニット（９）が前記第１ユニット（８）から分離された時、前記フレーム式定位治療のために前記が取り外し可能にアームに取り付けられるように構成され、これにより、前記第１ユニット（８）が、該アームを用いて、前記患者と前記フレーム式定位治療システムのその他の器具との間の固定された空間的関係を提供するように構成されることを特徴とする基準マーカーシステム。
【請求項２】
前記第１ユニットの前記内面は、前記第１ユニットの前記第１中心点を取り囲む収容面を含み、
前記収容面が、外部測定装置を収容するように構成されることによって、前記外部測定装置を用いて前記第１中心点の空間位置を測定することを特徴とする請求項１記載の基準マーカーシステム。
【請求項３】
前記第２ユニットの前記円管は、その画像ボリュームにおいて複数のマークを提供するように延び、
これらの複数マークを平面上に投影し、前記複数マークを前記円管と同じ半径を有する円周上に位置付けることによって、前記画像ボリュームにおいて、前記円管の前記中心点を検出可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の基準マーカーシステム。
【請求項４】
前記第２ユニットが前記第１ユニットの前記外面に沿って且つ前記第１及び第２中心点周りに回転可能であり、
前記円管の前記中心点が、前記第１ユニットの縦軸に対する前記第２ユニットの角度に依存することなく、前記第１中心点と常に対応することを特徴とする請求項３記載の基準マーカーシステム。
【請求項５】
前記第２ユニットの前記薬剤が、放射線不透過性構造体を含むことを特徴とする請求項１記載の基準マーカーシステム。
【請求項６】
前記第２ユニット（９）が前記第１ユニットと組立てられない時に、前記アームがロック可能に追加的な他のユニットに接続されることにより、前記その他のユニットと前記第１ユニットの間の規定空間関係が提供されることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の基準マーカーシステム。
【請求項７】
前記その他のユニットが、定位フレーム、手術道具、超音波プローブ、又は生検針であることを特徴とする請求項６記載の基準マーカーシステム。
【請求項８】
フレーム式定位治療システムにおいて、
ベースフレーム（１３００）と、
前記ベースフレーム（１３００）上に取り付けられる複数の調節可能なアーム（１３１０ａ、１３１０ｂ、１３１０ｃ、１３１０ｄ）を備える定位フレーム（１３）であって、
取付ユニット（１３１５ａ）は、前記アームの端部に設けられるとともに、前記アーム（１３１０ａ、１３１０ｂ、１３１０ｃ、１３１０ｄ）の各々と、前記定位フレーム（１３）を、請求項１記載の基準マーカーシステムの患者に取付けられた第１基準マーカーユニット（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）の外面上へと取り外し可能に取付けるように配され、
前記定位フレーム（１３）の前記ベースフレーム（１３００）は、前記基準マーカーユニット（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）に対する空間的関係を有し、ひいては、前記第１基準マーカーユニット（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）が患者の骨解剖学的構造体に固定される時には、前記患者に対する固定空間的関係を有し、
前記アームが、ロック可能且つ自由枢動可能なジョイント（１３２０ａ、１３２０ｂ）を備え、
前記ジョイント（１３２０ａ、１３２０ｂ）が、前記アーム（１３１０ａ、１３１０ｂ、１３１０ｃ、１３１０ｄ）の各々を前記取付けユニット（１３１５ａ）を用いて前記第１基準マーカーユニット（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）に取付けた後に、ロックされるように配されることを特徴とする定位フレーム（１３）。
【請求項９】
前記アームの夫々又はいずれかが、前記第１基準マーカーユニット（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）に取り付けられた時に、前記第１基準マーカーユニット（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）周りを自由に回転するように配されることを特徴とする請求項８記載の定位フレーム（１３）。
【請求項１０】
前記アームの端部には、前記調節可能なアームが前記基準マーカーユニット（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）のおのおのに設けられた時に、前記第１基準マーカーユニット（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）のおのおのに外部測定装置がアクセスするための開口部が設けられ、これにより、前記外部測定装置及び前記フレームが前記第１基準マーカーユニット（８）上に取り付けられた時に、基準マーカーユニット（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）の空間位置を測定可能となることを特徴とする請求項８又は９記載の定位フレーム（１３）。
【請求項１１】
前記第１基準マーカーユニット（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）のおのおのの内面が、前記開口部（１３５０）を介して前記外部測定装置にアクセス可能であることにより、前記外部測定装置を収容し、該外部測定装置を用いて前記第１基準マーカーユニット（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）のおのおのの位置を測定可能であることを特徴とする請求項１０記載の定位フレーム（１３）。
【請求項１２】
前記定位フレームが、既定表面マーク（３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ）を備え、
前記既定表面マーク（３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ）が、外部測定装置によって測定されるように構成されることにより、定位フレームの位置を決定可能であることを特徴とする請求項８乃至１１いずれか１項に記載の定位フレーム（１３）。
【請求項１３】
前記定位フレームが、頸椎に取り付けられた追加的なアームを含むことを特徴とする請求項８乃至１２いずれか１項に記載の定位フレーム（１３）。
【請求項１４】
前記定位フレームが、炭素繊維強化プラスチック材料で作られることを特徴とする請求項８乃至１３いずれか１項に記載の定位フレーム（１３）。
【請求項１５】
患者の骨解剖学的構造体に固定されるように構成される前記第１ユニット（８）を有する請求項１乃至７いずれか１項に記載の基準マーカーシステムを少なくとも３つと、
前記患者のフレームレス・イメージングを行うために、前記第１ユニット（８）に取り外し可能に取り付けられる前記第２ユニット（９）と、
請求項８乃至１４いずれか１項に記載の定位フレーム（１３）を備えるフレーム式定位治療システムであって、
前記患者の前記フレーム式定位治療のセッションのために、前記定位フレーム（１３）が複数の調節可能なアームを介して前記基準マーカーシステムの前記第１ユニット（８）に取り付けられ、
前記フレーム式定位治療のために、前記第２ユニット（９）が前記第１ユニット（８）から分離されることを特徴とするフレーム式定位治療システム。
【請求項１６】
前記定位フレーム（１３）が、後続のフレーム式定位治療セッションのために、患者上から取り除かれる及び再配置されるように構成され、
前記患者の前記骨解剖学的構造体に固定して残されたままである同じ第１ユニット（８）が使用されることを特徴とする請求項１５記載のフレーム式定位治療システム。
【請求項１７】
前記フレームが、実質的な治療セッションの間のみ、患者に取り付けられたまま残るように構成されることを特徴とする請求項１５又は１６記載のフレーム式定位治療システム。
【請求項１８】
前記患者に固定されている前記基準マーカーシステムの第１ユニット（８）の位置の、画像ボリューム座標系における定位フレームの座標を決定するレジストレーションは、前記第２ユニット（９）が前記第１ユニット（８）に取り外し可能に取り付けられた時に、ＣＴまたはＭＲＩ撮像装置によって第１時点において提供可能であり、
同様に、前記基準マーカーシステムの位置の、画像ボリューム座標系における定位フレームの座標を決定するレジストレーションは、前記第２ユニットが前記第１ユニットから分離された時且つ前記定位フレーム（１３）が前記基準マーカーシステムの前記第１ユニット（８）に取り付けられた時に、外部測定装置によって、前記第１時点とは異なる第２時点において提供可能であることを特徴とする請求項１５記載のフレーム式定位治療システム。
【請求項１９】
後続の細分化治療セッションのための前記第１ユニット（８）に対する前記定位フレーム（１３）の位置の、画像ボリューム座標系における定位フレームの座標を決定するレジストレーションは、前記定位フレーム（１３）が前記細分化治療の後続のフレーム式定位治療セッションのために患者上から取り除かれる及び再配置された時に、前記外部測定装置によって提供可能であることを特徴とする請求項１８記載のフレーム式定位治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療診断及び定位治療分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
疾患の治療が特定組織又は生物学的標的の不活性化又は破壊に依存する医学分野において、治療エネルギーを高度に収束する必要性は、周りの健常組織に危害を加えないために重要である。現在、本目的に用いられる最も精密なシステムは、標的身体への定位システムの究極の固定である。
【０００３】
定位フレーム式放射線手術は、高機能のコンピュータ化イメージングを使用することにより、患者身体における治療領域のデータを提供する。このような治療領域に放射線の狭ビームを正確に標的化することは、患者に取り付けられた定位フレームに基づく。したがって、例えば、効果的に小型の腫瘍を破壊すること、又は異常血管を遮断することが可能である。定位手術は、同等の方法を用いることにより侵襲的治療の標的を定義する。これらの技術では、標的化の精度を１ミリメーター以下にまで下げることが要求される。例えば、脳の定位放射線手術又は放射線治療においては、このような脳の小量、例えば腫瘍が位置する箇所、に放射線が非常に精密に送達される一方、周りの正常な脳に危害を加えない。このことは、正常な脳への放射線の影響を最小限化し、副作用の危険性を減少させる。
【０００４】
例えば、特許文献１又は２は、定位フレームシステムを開示する。このシステムは、患者の解剖学的に固定された骨構造体に、機械的フレームを強固に固定するという利点があり、これにより定位座標系を定義する。リファレンスとしてフレームを用いると、３次元における任意の点が高精度に定義可能である。既知のシステムは、このような機械的フレームを、術前イメージング中及びそのイメージングに基づくプランニングの後に続く手術中の両方で用いる。しかしながら、このようにしてフレームは患者に長期間取り付けられたままであり、患者にとっては不便である。
【０００５】
しかしながら、物理的空間を画像空間にレジストレーションすることは困難であり、特に、撮像された患者身体において小領域（例えばミリメートル領域）を治療するために高い精度が必要である場合に困難である。
【０００６】
さらに、術前プランニング用の患者データを得るために用いられる画像モダリティが、フレーム式定位システムに関連する磁気共鳴断層撮影法（ＭＲＩ：magnetic resonance imager）である場合には、下記課題のうちの１つ以上を考慮に入れる。機械的フレームの物理的サイズによっては、操作者がＭＲＩの受信コイルを自由に選択することができない場合がある。現代のスキャナは、イメージング手順を最適化するために、患者表面にしっかりと適合する受信コイルを使用する。したがって、定位フレームが取付けられた患者は、ＭＲＩに入らない可能性がある。
【０００７】
さらに、機械的フレームの材質は、ＭＲＩ等の撮影装置の性能に影響を及ぼす可能性がある。したがって、特定の撮像手順、例えば、拡散強調像磁気共鳴断層撮影法等が禁止される可能性がある。
【０００８】
加えて、機械的フレームの材質が伝導性である場合、フレームは、幾何学歪みを増加させる及び／又は機械的フレームが固定された領域において患者が局部的に加熱されるという危険性を増大させる可能性がある。
【０００９】
また、放射線ベース等の特定の治療モダリティにおいて、最適な治療目的は、大抵、数日又は数週間の一定期間にわたる反復治療セッションによって最も好適にかなえられる。反復治療において定位治療の究極の精度を得るためには、フレームは、全ての治療期間中に患者身体に固定されたままである、又は代替的に治療セッションごとに取り除かれ次の治療セッション前に再度移動／固定される必要がある。これらは、患者及び医療制度のいずれにおいても煩わしいものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，６８１，３２６号
【特許文献２】米国特許第５，６３４，９２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
フレーム式定位治療における患者の位置決めは、取り付けられた機械的フレームに依存する。フレームは、イメージング及び治療中、患者に取り付けたままである必要がある。したがって、治療を複数の分割治療に細分化した場合、フレームを患者に長期間取り付けたままである必要がある。あるいは、代替的に、新しい一連の画像及び標的プランニングを各分割治療の前に実施する必要がある。この結果、このような手続が高価になり、多大な時間が必要となり、また患者に対する利便性が低い。
【００１２】
このようにして、改良された定位治療システム及び／又は方法が必要とされている。
【００１３】
したがって、改良された定位治療システム及び／又は方法は有利であり、特に、融通性、費用対効果、精度、患者に対する利便性、及び／又は患者の安全性が増加した定位治療システムは、特に有用なものとなりうる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これに応じて、本発明の実施形態は、上述した従来の１以上の欠陥、欠点又は課題の夫々、又は組み合わせを、添付の特許請求の範囲に基づいて、基準マーカーシステム、定位フレーム、定位システム、データを定位システムに提供する方法、コンピュータプログラム、医療用ワークステーション、及び定位手術を実施する方法を提供することによって、軽減、緩和、又は削減しようと努めるものである。
【００１５】
定位治療システムが記載され、これは、身体内の特定標的の反復治療セッションを目的としたフレームレス定位イメージングと定位フレーム／構造体の再配置が可能である。
【００１６】
本発明の第１態様によると、基準マーカーシステムが提供される。基準マーカーシステムは、第１ユニットと第２ユニットを備える。第１ユニットは、患者に取付け可能であるとともに患者の骨解剖学的構造体に関連して固定されるように構成される。第１ユニットは、部分的に球状である内面と、外面とを備える。部分的に球状である内面は、第１中心点を有するとともに、タッチプローブ計測ヘッドを収容するように構成される。タッチプローブ計測ヘッドは、該第１中心点の空間位置を測定するためのものである。第２ユニットは、第１ユニットの外面に取り外し可能に取り付けできるとともに第２中心点を有する。第２ユニットが第１ユニットに取り付けられた時に、第１中心点と第２中心点は実質的に同一である。第１ユニットの外面は第２ユニットを取り外し可能に収容するように構成される。第２ユニットが第１ユニットから分離された時、第１ユニットの外面は取り外し可能にアームに取り付けられるように構成される。このようにして、第１ユニットは、アームを用いて、患者とその他の器具との間の固定された空間的関係を提供するように構成される。
【００１７】
本発明の第２態様によると、定位フレームが提供される。定位フレームは、ベースユニットと、ベースユニット上に取り付けられる複数のアームとを備える。取付ユニットは、アームの端部に設けられるとともに、アームの各々を、ひいては定位フレームを、基準マーカーシステムの患者に取付け可能な第１基準マーカーユニットの外面へと取付けるように配される。この基準マーカーシステムとしては、例えば本発明の第１態様の基準マーカーシステムが挙げられる。このようにして、定位フレームのベースユニットは、第１基準マーカーユニットに対する空間的関係を有し、ひいては、第１基準マーカーユニットが患者の骨解剖学的構造体に関連して固定される時には、患者に対する固定空間的関係を有する。
【００１８】
本発明の第３態様によると、定位システムが提供される。定位システムは、本発明の第１態様に記載の基準マーカーを少なくとも３つと、基準マーカーへとアームを介して取付け可能である本発明の第２態様に記載の定位フレームとを備える。
【００１９】
本発明の第４態様によると、本発明の第３態様に記載の定位治療システムにおいてデータを提供する方法が提供される。この方法は、本発明の第１態様に記載の基準マーカーを用いてフレームレス・イメージングする工程と、定位治療の後続仮想プランニングをする工程とを備える。仮想プランニングがなされた定位治療は、基準マーカーに取付けられた本発明の第２態様に記載の定位フレームに基づくリファレンス（参照点）を含む。
【００２０】
基準マーカーのアンカーユニットは、イメージングと後続治療の間、患者に取り付けられたままである。イメージング中、第２ユニットがアンカーユニットに取り付けられることにより、基準マーカーの空間位置を検出する精度を向上させることが可能である。治療の際、第２ユニットは除去される。定位フレームが、基準マーカーのアンカーユニットへアームを介して取付けられる。治療セッション後、フレームはアンカーユニットと患者から取り除かれる。アンカーユニットは、後の時点の後続治療セッションのために、患者に残したままとすることができる。後続治療セッションの間、一時的に患者に残したままとなっていたアンカーユニットに、フレームが再度取り付けられる。
【００２１】
本発明の第５態様によると、コンピューターによって処理されるコンピュータープログラムが提供される。コンピュータープログラムは、本発明の第３態様に記載の定位治療システムにおけるデータを提供するための第１コードセグメントと、定位治療の後続仮想プランニングのための第２コードセグメントとを含む。第１コードセグメントは、本発明の第１態様に記載の基準マーカーを用いてフレームレス・イメージングをするためのコードセグメントを含む。仮想プランニングされた定位治療は、基準マーカーに取付けられた本発明の第２態様に記載の定位フレームに基づくリファレンスを含む。
【００２２】
本発明の第６態様によると、医療用ワークステーションが提供され、これは、本発明の第５実施形態に記載のコンピュータープログラムを実行することによって、本発明の第４実施形態に記載の方法を実施することができる。
【００２３】
本発明の更なる態様によると、本発明の第２態様に記載の定位フレームシステムを用いて定位治療を実施する方法が提供される。本方法は、本発明の第４態様に記載の方法によって実施される仮想プランニングに基づく定位治療を実施する工程を備える。この定位治療は、細分化された定位放射線治療として、繰り返し実施されることが可能である。ここで、基準マーカーシステムのアンカーユニットは、治療セッション中は患者に取付けられたままであり、フレームのみがセッション間で取付け／再取付けがなされる。
【００２４】
本発明のさらなる実施形態は、従属項において定義される。本発明の第２の及びそれに続く態様の特性は、第１態様の変更すべきところを変更したものである。
【００２５】
本発明の幾つかの実施形態は、外科手術におけるフレームの利点を維持しながら、フレーム式の定位システムにおけるイメージング手順に関連する課題及び欠点を克服するものである。
【００２６】
本発明の幾つかの実施形態は、使用者が、フレームレス定位リファレンスシステムを用いて診断イメージングを実施し、その後、このフレームレス定位リファレンスシステムをフレーム式定位システムに移行することにより定位治療を実施することを提供する。
【００２７】
本発明は、既にフレーム式定位手術システムを使用しており、且つシステムの効率性、患者の快適さ、及び／又は患者の処理量等のシステムを改良したいと考えている使用者にとって特に興味深いものである。
【００２８】
また、本発明の幾つかの実施形態は、細分化治療（治療が開始、停止され、後時点において再開されることを意味する）に用いられる。使用者は、フレームレス定位リファレンスシステムを用いて診断イメージングを実施することができ、その後フレーム式定位システムに移行することができる。必要に応じて、フレームは、その後取り除かれ、患者上に再配置されることもでき、この際同じフレームレス・リファレンスが用いられる。これによって、時間及び費用効率の高い治療を提供できる。さらに、患者にとっての煩わしさが少ない。
【００２９】
幾つかの実施形態は、改良且つ細分化された定位放射線手術又は放射線治療を提供する。これは、例えば、頭蓋内病巣の有利な治療療法を提供する。
【００３０】
強調されるべきことは、明細書内で使用される用語「を備える、を含む（comprises/comprising）」は、言及した特性、整数、工程、又は要素の存在を明確にするためのものであるが、１以上のその他の特性、整数、工程、要素、又はそれらの群の存在又は追加を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】フレーム式手術システムにおけるフレームレス・イメージング方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【図２Ａ】スライス式画像システムにおける３次元（３Ｄ）画像患者データの獲得、及び３Ｄ画像座標系における患者基準マーカーの使用の概略図である。
【図２Ｂ】スライス式画像システムにおける３次元（３Ｄ）画像患者データの獲得、及び３Ｄ画像座標系における患者基準マーカーの使用の概略図である。
【図３】患者に取り付けられた定位フレーム、定位基準マーカー、及び３Ｄ定位座標系の概略図である。
【図４】患者に取付けられたフレームの固定と外部測定装置を示す概略図である。
【図５】３Ｄ定位フレーム座標系から３Ｄ画像座標系への変換を示す概略図である。
【図６】３Ｄ定位フレーム座標系から３Ｄ画像座標系への変換方法を図示するフローチャートである。
【図７Ａ】患者基準マーカーと定位基準マーカーが合成された後の３Ｄ画像患者データの概略図である。
【図７Ｂ】患者基準マーカーと定位基準マーカーが合成された後の３Ｄ画像患者データの概略図である
【図８Ａ】２つの分離可能なユニットを有する基準マーカーの第１ユニット（患者に取付け可能）の概略図であり、基準カップ形状である。
【図８Ｂ】２つの分離可能なユニットを有する基準マーカーの第１ユニット（患者に取付け可能）の概略図であり、基準カップ形状である。
【図８Ｃ】２つの分離可能なユニットを有する基準マーカーの第１ユニット（患者に取付け可能）の概略図であり、基準カップ形状である。
【図８Ｄ】２つの分離可能なユニットを有する基準マーカーの第１ユニット（患者に取付け可能）の概略図であり、基準カップ形状である。
【図９Ａ】２つの分離可能なユニットを有する基準マーカーの第２ユニット（取り外し可能）の概略図であり、基準ディスク形状である。
【図９Ｂ】２つの分離可能なユニットを有する基準マーカーの第２ユニット（取り外し可能）の概略図であり、基準ディスク形状である。
【図９Ｃ】２つの分離可能なユニットを有する基準マーカーの第２ユニット（取り外し可能）の概略図であり、基準ディスク形状である。
【図１０】基準マーカーの２つのユニットが組立てられた時の基準マーカーの概略図である。
【図１１Ａ】基準マーカーの２つのユニットが組立てられた時の基準マーカーの断面図である。それぞれ、基準カップは２つの異なる方向に配されている。
【図１１Ｂ】基準マーカーの２つのユニットが組立てられた時の基準マーカーの断面図である。それぞれ、基準カップは２つの異なる方向に配されている。
【図１１Ｃ】基準マーカーの代替第２ユニットの２次元概略図である。
【図１１Ｄ】基準マーカーの代替第２ユニットの２次元概略図である。
【図１１Ｅ】基準マーカーの代替第２ユニットの２次元概略図である。
【図１１Ｆ】基準マーカーの更なる代替第２ユニットの３次元概略図である。
【図１２】３Ｄ画像座標系と３Ｄ定位座標系における基準マーカー位置を決定する工程の概略図である。
【図１３Ａ】定位フレームの実施形態の概略図であり、この定位フレームは、患者に取付け可能な基準カップに取付け可能である。
【図１３Ｂ】定位フレームの実施形態の概略図であり、この定位フレームは、患者に取付け可能な基準カップに取付け可能である。
【図１３Ｃ】定位フレームの実施形態の概略図であり、この定位フレームは、患者に取付け可能な基準カップに取付け可能である。
【図１４Ａ】図１３Ａ−図１３Ｃの定位フレームの調節可能アームの概略図である。
【図１４Ｂ】図１３Ａ−図１３Ｃの定位フレームの調節可能アームの概略図である。
【図１４Ｃ】図１３Ａ−図１３Ｃの定位フレームの調節可能アームの概略図である。
【図１５】患者に取り付けられた基準カップの一実施形態の部分断面概略図である。
【図１６Ａ】調節可能アームの端部を通る断面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａの端部の部分断面正面図である。
【図１６Ｃ】基準カップに取付けられた図１６Ａ及び図１６Ｂのアーム端部の概略図である。
【図１７Ａ】基準マーカーシステムの第１ユニット（患者取付け可能）のその他の実施形態の斜視図である。
【図１７Ｂ】基準マーカーシステムの第１ユニット（患者取付け可能）のその他の実施形態の側面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の実施形態におけるこれら及びその他の態様、特性、及び利点は、本発明の実施形態の下記記述によって、付随の図面を参照し、明瞭にし、解明することが可能である。
【００３３】
本発明の特定の実施形態は、付随の図面を参照することによって、以下記載される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施可能であり、本明細書に記載の実施形態に制限すると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、開示が徹底且つ完全なものとなり、本発明の範囲を十分に当業者に伝えることを可能とするために提供される。付随の図面に図示される実施形態の詳細な説明において使用される用語は、本発明を制限することを意図したものではない。図面において、同様の数字は、同様の要素を示す。
【００３４】
本発明は、医療診断及び定位手術の分野に関する。以下の記載は、定位放射線治療に適用可能な本発明の一実施形態を中心に扱っている。しかしながら、本発明はこの適用のみに限定されず、定位フレームシステムを用いる定位局在特定を利用した多くのその他の手術又は医療手順に適用可能であることは高く評価されることである。例えば、基準システムは腰骨に位置付けられ、頸癌が定位手術システムによって治療可能となる。
【００３５】
下記に示される実施形態において、例えば磁気共鳴断層画像において視認可能な基準マーカーは、外部から患者に取り付けられる。３つ以上の基準マーカーが提供されることによって、空間座標系を定義可能である。
【００３６】
イメージング手段が実施された後、画像ボリューム座標系における基準マーカーの位置が検知される。これは、手動か、又は自動もしくは半自動ソフトウェアかのいずれかによって実施される。
【００３７】
基準マーカー、又は少なくとも基準マーカーのアンカー部分は、患者に取付けられたままである。このようにして、基準マーカーは、解剖学的構造体に対して治療部位で固定関係に維持される。また、骨構造体に固定されることが好ましい。
【００３８】
その後、定位座標系を決定する定位フレームが患者に固定される。定位フレームは、基準マーカーに取り付けられたアームを介して、患者に取り付けられる。下記に示す如く、特定のアームを使用することによって、患者に対するフレームの無張力固定が可能となる。その後、基準マーカーと固定フレームの位置を外部から測定するように構成された外部装置が使用される。この測定手順は、患者支持部上で実施される。患者支持部は、外部測定装置と患者固定定位フレームとの間の幾何学的関係を固定するものである。定位フレーム座標系における基準マーカー位置から画像ボリューム座標系における基準マーカーへの変換を検出可能なコンピュータソフトウェアが使用される。この変換は、画像座標系における定位フレームシステム座標を決定するために用いられる。画像ボリュームにおいて、定位フレーム基準システムに対応する基準マーカーを合成可能なコンピュータソフトウェアが使用される。
【００３９】
定位プランニング及び手術は、定位フレームシステムを用いて実施することができる。
【００４０】
図１を参照し、フレーム式定位手術システムにおけるフレームレス・イメージング方法の一実施形態が記載される。方法１は、以下の工程を含む。
１００  基準マーカーを患者の身体に位置付ける工程
１１０  画像モダリティを用いて患者画像データを獲得する工程
１２０  獲得した画像患者データの３Ｄ画像座標系において基準マーカーの位置を決定し、患者に基準マーカーのアンカーユニットを残す工程
１３０  機械的定位フレームを患者に取付ける、即ちアームを介して基準マーカーのアンカーユニットに取付ける工程
１４０  患者に取付けられた機械的定位フレームを用いて、外部測定装置を保持する患者支持部に患者を固定する工程
１５０  外部測定装置を用いて、機械的定位フレームの３Ｄ座標系において、患者身体における基準マーカーと機械的定位フレームの位置を決定する工程
１６０  定位フレームの座標系における基準マーカーの位置と３Ｄ画像座標系における基準マーカーの位置との間の変換を決定する工程
１７０  決定した変換を用いて、３Ｄ画像において、定位フレーム基準システムの位置に対応する基準マークを合成する工程
１８０  治療に対する実質的なリファレンスとして定位フレームを用い、定位治療を実施する工程
【００４１】
その後、フレームはアンカーユニットから分離される。後続の治療セッションのために、アンカーユニットは患者に残されたままである。ステップ１３０−１８０が、後続のセッションの間繰り返される。基準マーカー固定の繰り返し、イメージング、及び治療プランニングは必要とされない。
【００４２】
以下、このような方法の更なる詳細が解明される。基準マーカーシステム、定位フレーム、およびそのシステムの実施形態は、これに関連して解明され、更なる詳細は以下に記載される。
【００４３】
＜１００  基準マーカーを患者身体に位置付ける工程＞
フレーム式定位手術システムにおけるフレームレス・イメージング方法の実施形態の第１ステップは、基準マーカーを患者（２００）の解剖学的固定構造体に取り付ける工程を含む。
【００４４】
基準マーカーは、イメージングシステムの視野内に用いられる目標物であり、生成画像に現れるものである。基準マーカーが使用されることにより、使用しない場合には画像の特性の識別が目に見えない又は困難であるものを、より目に見えるようにすることができる。また、基準マーカーは、撮像された画像において識別可能な目印としても使用することができ、画像内において基準マーカーの位置を示すことになる。このようにして、基準マーカーは、画像スケーリングのリファレンスとして機能する、又は基準マーカーの位置が同様に決定可能な他のデータに画像及び物理的目標物を関連させることが可能である。
【００４５】
基準マーカーは、例えば患者の骨構造体に、実質的には、診断及び／又は治療されるべき領域に関連した規定固定位置に、取付けられることができる。例えば、頭蓋骨は、脳構造体に関連した本課題に好適なものである。
【００４６】
図２Ａを参照する。基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）は、患者（２００）に取付けられている。より正確には、基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）は、患者（２００）の頭蓋骨（２０２）に安定した方法で、好適に取付けられている。これは、例えば、好ましくはそれら基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）を頭蓋骨（２０２）へとドリルする及び／又はねじ込むことにより実施される。代替的に又は追加的に、基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）は粘着的に取付けられることもできる。基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）は、例えば、図８乃至１１、１５、又は１７を参照して以下記載される基準マーカーシステム（１０）に用いられる。
【００４７】
しかしながら、基準マーカーは、患者の解剖学的固定構造体に関連する位置を変動又は変更せずに、患者から取り外し可能であること及び長期間に亘っても十分な取付けがなされていることの間のバランスが必要とされる。したがって、骨構造体におけるネジ固定は、好ましく用いられることができる。ネジ固定は、例えば、基準マーカーアンカーユニットのネジを収容する凹部に、接着剤を用いることにより改良できる。
【００４８】
この時点で患者（２００）に取り付けられている基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）は、画像患者データにおいて基準マーカーが識別可能となるように提供される。例えば、基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）は、ＭＲＩによって励起される好適な液体を含むことができ、これにより、ＭＲＩによって獲得された画像ボリュームにおいて視認可能なマークが生成される。
【００４９】
本明細書に記載された実施形態では、３つの基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）が提供される。患者の解剖学的固定構造体に提供される及び取り付けられる基準マーカーの絶対数は、変動可能であり、患者の解剖学的固定患者構造体と関連解剖学的構造体の規定空間位置が、画像患者データにおいて検出されたマーカー位置から決定可能である限り、３つを超える数を含むことができる。例えば、特定の患者状態、特定の精度要件、特定の測定システム、使用される特定の位置検知アルゴリズム等に応じて、３つを超える基準マーカーがシステムの実施形態において使用可能である。
【００５０】
基準マーカーの特定の特性に応じて、獲得された画像において視認可能なマークは、点（ドット）、円周、十字線、又はさらに詳細な幾何学的形状として視認可能であることができる。
【００５１】
基準マーカーの特定の実施形態は、さらに以下明らかにされる。
【００５２】
＜１１０  画像モダリティを用いて患者画像データを獲得する工程＞
続いて図２Ａと図２Ｂを参照する。フレーム式定位手術システムにおけるフレームレス・イメージング方法の実施形態の次のステップは、基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）が取り付けられた患者を画像モダリティへと導き、画像患者データを生成する工程を含む。
【００５３】
好適な画像モダリティは、磁気共鳴断層画像装置（ＭＲＩｓ：magnetic resonance imagers）、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴｓ：computer tomographic imagers）、Ｘ線撮影装置、ポジトロン断層（ＰＥＴ:positron emission tomography）スキャナ、及び／又は単一光子放射型コンピュータ断層撮影法（ＳＰＥＣＴ:photo-emission computer technology）を含む。これらのシステムにより、医師が、非侵襲的な方法を用いて解剖学的構造体の詳細な術前見解を得ることが可能となる。これら画像を得た時点で、医師は典型的には画像を用いて、矯正的な外科的処置を計画することになる。
【００５４】
画像モダリティによって、全ての３次元における関心対象の全ボリューム範囲にわたる画像患者データが獲得され、これは、外部から取り付けられた基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）を含む。
【００５５】
一実施形態では、ＭＲＩは画像モダリティとして使用される。ＭＲＩは、複数の画像スライス（２２０）において画像患者データを提供する。各画像スライス（２２０）に含まれる画像データからは、好適なデータ処理によって３次元（３Ｄ）画像患者データを得ることが可能である。
【００５６】
図２Ｂでは、１つのスライス（２２１）の画像（２４１）が図示され、第１基準マーカー（２１０ａ）のＭＲスキャンによって提供される第１視覚マーク（２４５ａ）が示される。
【００５７】
磁気共鳴断層撮影法は、軟組織のイメージングにおいては究極の規格として見なされている診断ツールである。得られる空間分解能は、３次元では１×１×１ミリメートルの桁である。画像平面は、撮像対象において自由に方向付けが可能である。
【００５８】
図示されている画像（２４１）では、患者の脳（２０４）の脳構造体（２４４）は、平面を通るスライス（２２１）における患者の頭蓋骨（２０２）から獲得される仮想頭蓋骨（２４２）内で視認可能である。
【００５９】
＜１２０  獲得した画像患者データの３Ｄ画像座標系において基準マーカーの位置を決定する工程＞
続いて、図２Ｂを参照する。フレーム式定位手術システムにおけるフレームレス・イメージング方法の実施形態の次のステップは、基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）のそれぞれの位置を定義する工程を含む。撮像された画像ボリュームにおける基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）の位置は、３Ｄ画像ボリューム座標系（２３０）に位置付けられ、測定される。
【００６０】
各基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）の正確な位置は、好適なデータソフトウェアを用いることによって、検知可能である。このデータソフトウェアは、全自動的又は半自動的に、各基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）によって生成された画像マークを検出する。データソフトウェアは、例えば、基準マーカーの形状及び／又はピクセル強度を検出するアルゴリズムに基づくものである。基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）の検出位置は、手動で微調整可能である。代替的に、基準マーカーの位置決定は、手動で行われることもできる。しかしながら、これは、３Ｄ画像患者データを経た細かいスライスが必要となり、むしろ時間がかかる可能性がある。
【００６１】
各基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）の中心点又は重心点は、このようにして、３Ｄ画像ボリューム座標系（２３０）（ｘ、ｙ、ｚ）において決定される。データプログラムは、例えば基準マーカーのピクセル強度及び幾何学的形状に関する情報を用いることにより、各基準マーカーの中心点を検出する。全ての基準マーカーの位置は、データメモリに保存され、後の時点で用いられる。
【００６２】
ステップ（１２０）中、患者は、画像患者データが獲得された後、画像モダリティから離れることができる。基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）は、安定して患者に取り付けられたままである。従来においてフレーム式定位手術のイメージング段階中に患者に取り付けられていた機械的フレームと比較して、サイズが小型である結果、患者は、基準マーカーによる大きな負担を受けることがない。
【００６３】
基準マーカーの幾つかの実施形態は、例えば、図１５に示す如く、患者の毛髪中に隠れることすら可能である。
【００６４】
＜１３０  機械的定位フレームを患者に取付ける工程＞
フレーム式定位手術システムにおけるフレームレス・イメージング方法の実施形態の次のステップは、患者（２００）に機械的定位フレームを取付ける工程を含む。
【００６５】
基準マーカー、又はより正確には、基準マーカーの第１アンカーユニットは、ステップ（１２０）後に患者の適所に残されたままである。この第１アンカーユニットは、突出収容表面を備えている。第２ユニットは、基準マーカーシステムの検出精度を向上させるために用いられており、アンカーユニットから分離可能である。
【００６６】
機械的定位フレームの設計に応じて、患者へのフレーム固定は、患者（２００）の骨構造体に対して先の尖ったネジを張力調整することによって従来は実施される。
【００６７】
例えば、ヘッドフレームでは、ネジは頭蓋骨に対して張力調整されることが可能である。先の尖ったピンを用いて張力調整されるタイプの定位フレームは、例えば、米国特許第５，６３４，９２９号に記載されている。しかしながら、これらのフレームは、多くの欠点を有しており、例えば、この張力調整は、機械的フレームの構造体に機械的に影響を及ぼす。したがって、患者に対してこの張力調整を実施した場合、フレームによって提供されるリファレンスも同様に影響を受ける。
【００６８】
一方、この張力調整は、上述した如く不利である。基準マーカーユニットは適所に残されるため、これら基準マーカーユニットの第１アンカーユニット（８）は、図１３Ａ乃至Ｃに示す如く、フレームに対する固定手段としてアームを介して使用される。取付けユニット（１３１５）は、以下に示す如く、アームに提供されることができ、例えば図１６Ａ乃至図１６Ｃを参照する。アームは、基準アンカーユニットに取り付けられた後、ロック可能なジョイントを介して適所にロックされる。このことは、自由枢動可能なジョイントを固定することによって実施できる。したがって、患者に対するフレームの取付けが無張力で実施される。取付けは、圧力ばめ（例えば留め具）又は形状適合取付具（球形ヘッドを覆うとともに無張力アームを保持するＯリングスリッド）に基づいてなされる。
【００６９】
機械的定位フレーム（３００）は、既定表面マーク（３１０ａ）（３１０ｂ）（３１０ｃ）を含み、これを用いて、定位座標系（３３０）が定義される。
【００７０】
＜１４０  患者に取付けられた機械的定位フレームを用いて、外部測定装置を保持する患者支持部に患者を固定する工程＞
フレーム式定位手術システムにおけるフレームレス・イメージング方法の実施形態の次のステップは、図４に示す如く、患者（２００）を患者支持部（４００）に取り付ける工程を含む。患者支持部（４００）は機械的定位フレーム（３００）の強固な固定を提供する。機械的定位フレーム（３００）が患者（２００）に取り付けられているため、患者（２００）は、患者支持部（４００）に関連する既定空間位置に提供される。
【００７１】
外部測定装置（４１０）もまた、患者支持部（４００）に固定される。このようにして、外部測定装置（４１０）は、患者支持部（４００）に関連する既定空間位置に提供される。さらに、外部測定装置（４１０）は、患者支持部（４００）に取付けられたときに、機械的定位フレーム（３００）への既定空間位置に提供される。さらに、このことは、基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）、定位フレーム（３００）とその既定表面マーク（３１０ａ）（３１０ｂ）（３１０ｃ）、及び外部測定装置（４１０）との間の強固な既定空間位置及び距離を定義する。これらの強固な位置は、全て定位座標系（３３０）（ｘ’、ｙ’、ｚ’）において定義される。
【００７２】
＜１５０  外部測定装置を用いて、機械的定位フレームの３Ｄ座標系において、患者身体における基準マーカーと機械的定位フレームの位置を決定する工程＞
フレーム式定位手術システムにおけるフレームレス・イメージング方法の実施形態は、さらに、定位座標系（３３０）（ｘ’、ｙ’、ｚ’）における基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）と定位フレーム（３００）の位置を測定する工程を含む。基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）は、外部測定装置（４１０）を用いて測定される。
【００７３】
外部測定装置（４１０）は、物体の空間位置の正確なデータを提供する装置である。例えば、測定アームを備える測定機器は、ファーロテクノロジーズインク（Faro technologies Inc., フロリダ州  レイク・メリー）によって市販されている。測定アームは、主要軸の無限回転を可能とするための複数のジョイントを備えている。アーム端部には、プローブが提供される。空間における点は、プローブを測定位置に位置付けることによって測定される。測定点の空間位置は、例えば、高精度なシャフトエンコーダによって決定される。このシャフトエンコーダは、３Ｄ空間でどの時点でもプローブの位置を計算可能なものである。例えば、各ジョイントでは約±０．００５ｍｍの測定精度が達成可能であり、測定点によって決定された空間位置の全体的な測定精度が、±０．０５ｍｍとなる。
【００７４】
実施形態において、このような測定アーム（４１５）は、自由に位置付け可能な測定点（４２０）を複数のリンクアーム（４１５）の端部において使用することによって、空間データを提供する。測定位置の空間データは、測定装置（４１０）の好適な計算装置（４３０）によって提供可能であり、計算装置（４３０）は、例えばライン（４２５）を介して、測定アーム（４１５）と連通している。
【００７５】
基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）の空間位置は、外部測定装置（４１０）を用いて測定される。より詳細には、測定点（４２０）は、患者（２００）に取り付けられた基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）のそれぞれに位置付けられる。基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）のそれぞれの空間測定位置は、計算装置（４３０）のメモリに記録及び保存され、処理される。
【００７６】
同様に、既定表面マーク（３１０ａ）（３１０ｂ）（３１０ｃ）の空間位置は、その使用によって定位座標系（３３０）が定義されるものであり、既定表面マーク（３１０ａ）（３１０ｂ）（３１０ｃ）夫々において続いて位置付けられる測定点（４２０）を用いて測定される。したがって、既定表面マーク（３１０ａ）（３１０ｂ）（３１０ｃ）形式の目印を含む機械的定位フレーム（３００）の位置が分かることになる。さらに、機械的定位フレーム（３００）が取り付けられる患者（２００）の位置が分かることになる。これは、患者に取りつけられた基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）、又はそのアンカー部分のレジストレーションの結果、提供される。機械的定位フレーム（３００）は、基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）が取付けられた患者に対する空間的関係において固定されるため、これら部材と患者との間の関係は固定されることになる。
【００７７】
測定点（４２０）が、基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）のうちの１つ、又は定位フレーム（３００）上の既定表面マーク（３１０ａ）（３１０ｂ）（３１０ｃ）のうちの１つと揃っている場合、定位座標系（３３０）の３Ｄ定位座標（ｘ’、ｙ’、ｚ’）におけるその正確な位置は、例えば計算装置（４３０）のメモリに保存される。測定点（４２０）の形状及び基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）の収容表面のトポグラフィーによって、測定点（４２０）の表面と基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）の収容表面との間の接続がなされた時に、測定点（４２０）の位置が基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）の中心点に正確に対応することになる。このような基準マーカーの空間位置の精度の有利さ及び記録の扱い易さを促進する基準マーカーの実施形態は、本明細書において以下に更なる詳細が記述される。
【００７８】
＜１６０  定位フレーム３Ｄ座標系における基準マーカーの位置と３Ｄ画像座標系における基準マーカーの位置との間の変換を決定する工程＞
フレーム式定位手術システムにおけるフレームレス・イメージング方法の実施形態の次のステップは、図５に示す如く、定位座標系（３３０）（ｘ’、ｙ’、ｚ’）と３Ｄ画像ボリューム座標系（２３０）（ｘ、ｙ、ｚ）との間の幾何学的変換を獲得する工程を含む。データソフトウェアは、定位座標系（３３０）と画像座標系（２３０）との間の基準マーカー位置（５１０ａ）（５１０ｂ）（５１０ｃ）の幾何学的転換（５００）を計算する。
【００７９】
各基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）の位置は、このようにして、定位座標系（３３０）と３Ｄ画像ボリューム座標系（２３０）の両方において定義される。
【００８０】
図６に示される如く、変換（Ｔ）は、以下に示す方法６によって決定されることが可能である。
【００８１】
ステップ６００において、
基準（ｘ、ｙ、ｚ）＝Ｔ・基準（ｘ’、ｙ’、ｚ’）が決定される。
【００８２】
各基準マーカー（２１０ａ）（２１０ｂ）（２１０ｃ）の位置の座標は、両方の座標系において分かる。これは、初めに、画像ボリューム座標（ｘ、ｙ、ｚ）における画像患者データから、そして次に定位座標（ｘ’、ｙ’、ｚ’）における測定位置によって明らかになる。このようにして、変換Ｔが上述の関係（６００）によって決定されることが可能である。変換は、ステップ（６１０）において空間及び回転演算子を用いて見出される。
【００８３】
このことは、定位座標系（３３０）（ｘ’、ｙ’、ｚ’）における３Ｄ空間上の点を、変換Ｔを用いて乗じた時に、その座標系が画像ボリューム座標系（ｘ、ｙ、ｚ）に変換されることを意味する。また、逆も同様である。
【００８４】
さらに、定位フレームの位置は、定位座標系（３３０）（ｘ’、ｙ’、ｚ’）では分かっているが、画像ボリューム座標系（ｘ、ｙ、ｚ）では未知である。しかしながら、２つの座標系間の変換（５００）は、Ｔとして決定されている。
【００８５】
したがって、画像ボリューム座標系（２３０）における定位フレームの座標は、ステップ（６２０）において、変換Ｔを定位座標系（３３０）のフレーム（３００）位置の保存座標に適用することによって決定される。得られる結果は、画像ボリューム座標系（２３０）におけるフレームの座標であり、ステップ６３０では後で使用するためにデータメモリ内に保存される。このデータメモリは、例えば、計算装置（４３０）データメモリ、または、医療用ワークステーション等の好適なその他のワークステーションのデータメモリである。このレジストレーションを行うには、３つ以上の基準マーカーが用いられる。
【００８６】
＜１７０  決定した変換を用い、３Ｄ画像において、定位フレーム基準システムの位置に対応する基準マークを合成する工程＞
フレーム式定位手術システムにおけるフレームレス・イメージング方法の実施形態において、次のステップは、画像ボリュームにおいて、定位フレーム基準システム（７）の位置に対応する基準マークを合成する工程を含む。
【００８７】
治療の診断及びプランニングに用いられる視覚化において、定位フレーム位置に対応するピクセルを操作することにより、例えば、差異が得られるようにピクセル強度を変更することによって、より明らかな視覚化が可能となる。
【００８８】
ステップ（１６０）が画像ボリューム中の定位フレームの位置を決定する結果、画像データボリュームにおける複数の合成基準マーク（７１０ａ）（７１０ｂ）（７１０ｃ）（７１０ｄ）が、既定表面マーク（３１０ａ）（３１０ｂ）（３１０ｃ）に対して周知の位置に生成される。これらの点は、定位フレームへの関連性が分かる限り、画像ボリューム内のいかなる点であってもよい。本手順により、既に存在する定位手術システムが、これらのマークを認識可能となり、画像データボリュームを検査するのみによって定位フレーム位置を計算することが可能となる。したがって、合成された基準マークは、定位フレーム基準システムが診断イメージング手段中にも使用されたかのように、画像データボリュームにおいて同じ位置を有するように配される。
【００８９】
例えば、従来のフレーム式定位システムを用いて画像データボリューム内の定位フレーム位置を決定する一般的な方法は、フレームに対して周知の位置において、基準をフレームに取り付けることである。
【００９０】
フレームに取り付けられたこれら基準は、その後、手術プランニング中に検出され、フレーム位置が計算される。このケースにおいて、合成基準マークは、画像ボリューム内の予測位置に配される。これにより、既知のフレーム式定位システムとの互換性が達成される。
【００９１】
画像データボリューム内に基準マークを合成する工程は、データソフトウェアが実施される実施形態内、例えば、医療用ワークステーションにおいて使用可能である。そして、操作された画像ボリュームは、後の時点で使用するために保存される。画像ボリュームは、例えば、１×１×１ミリメータの桁におけるＭＲＩスキャン等の解像度に限界がある可能性がある。そのため、予測基準マークの実際の位置に近い幾つかの画像ピクセルは、合成マークの中心点をフレームの実際の位置に対応するように操作される必要がある。
【００９２】
＜１８０  定位フレームシステムを用いて定位手術を実施する工程＞
フレーム式定位治療システムにおけるフレームレス・イメージング方法の実施形態における次のステップは、定位フレームシステム（３００）を用いて定位治療を実施する工程を含む。このようにして、治療と患者骨格のレジストレーションの両方において、且つ治療とレジストレーションとの関係においても高精度が提供される。
【００９３】
画像患者データの分析に基づき、患者（２００）の診断がなされる。標的の診断及び必要な治療は、画像ボリューム座標系（２３０）（ｘ、ｙ、ｚ）において仮想プランニングされる。実際の手術中の患者（２００）におけるナビゲーションは、定位座標系（３３０）（ｘ’、ｙ’、ｚ’）に基づく。
【００９４】
放射線治療は、がん細胞を殺傷及び腫瘍を縮めるために電離放射線を用いる。放射線の異なる線源を用いることが可能であり、例えば、Ｘ線又はガンマ線である。治療用のＸ線は、線形加速器によって発信することができる。例えばイリジウム及びコバルト６０等の特定の原子の同位体が分解される時に放射線エネルギーが放出されることによって、ガンマ線が生成される。各原子は、特定速度で分解し、それぞれが異なる量のエネルギーを放ち、これは、どの程度身体の深くまで貫通するかということに影響する。コバルト６０の分解によって生成されるガンマ線は、例えば、「ガンマナイフ」として知られている治療装置によって使用される。代替的に、粒子ビーム放射線治療は、高速亜原子粒子を用いる治療に使用されることが可能である。粒子ビームは、この種の放射線治療に必要とされる粒子を生成及び加速可能な線形加速器、シンクロトロン、又はサイクロトロンによって生成されることができる。Ｘ線とガンマ線とは違って、幾つかの粒子ビームは、組織内に短距離のみ貫通可能である。したがって、これらは、大抵、皮膚表面又は皮膚の直下に位置する癌を治療するのに用いられる。
【００９５】
上述した如く、定位放射線手術は、例えば脳において、癌組織を破壊するために多量の放射線を用いる。しかしながら、この手順は、実際の手術を含まず、非侵襲的である。定位フレーム（３００）は、患者内の癌への直接的な高用量放射線ビームを目的として使用される。用量と放射線を受け取る領域は、治療の事前プランニングに基づき、非常に正確に座標化されている。本手順によっては、最も近い組織も損傷を受けない。
【００９６】
定位放射線治療法は、放射線を標的組織へと送達するために、定位放射線手術と本質的に同じアプローチを用いる。しかしながら、定位放射線治療は、放射線を少しずつ細分化して複数回用いるのに対して、定位放射線手術は、放射線を多量に１回用いる。少用量で複数回与えることは、結果を向上させ、副作用を最小限化することが可能である。したがって、治療を複数の分割治療に細分化することが促進される。フレームは、患者に長期間取り付けたままにしておく必要はなく、実際の治療セッションの間のみ取り付けておけばよい。各分割治療の前に、新しい一連の画像及び標的プランニングは必要とされない。これにより、改良された手順は、従来技術と比較して、より費用がかからず、必要とする時間が少なくなり、より患者に優しいものである。
【００９７】
＜基準マーカーシステム＞
図８乃至１２を参照し、基準マーカーシステムが以下記載される。
基準マーカーシステムは、互いに取り外し可能且つ取付け可能な２つの分離可能なユニットを含む。
【００９８】
一実施形態では、患者に取付け可能な第１ユニットが、基準カップ（８）の形状で提供される（図８Ａ乃至８Ｄ）。第２ユニットが、基準ディスク（９）の形状で提供される（図９Ａ乃至図９Ｃ）。基準ディスク（９）は、基準カップ（８）に取り外し可能且つ取付け可能である。
【００９９】
基準マーカーシステムの第１ユニット（患者に取付け可能）のその他の実施形態は、図１７Ａ、Ｂ及び図１５に示されている。
【０１００】
基準カップ（８）の底部（８１０）、又は基準カップ（８）のアンカー部は、例えば、患者の皮膚上に接着させることによって、患者にしっかりと取り付けられるように配される。この接着は、例えば体毛等の取り付け面積が小さい場合には、十分にしっかりとした取付けが提供できない場合がある。また、例えば細分化治療の際等、長期間の取り付けには十分でない場合もある。汗やその他の体液は、接着剤の接着力を低下させる可能性があり、機械的磨耗等が発生する可能性もある。このようにして、基準カップは、患者への取付け後、患者の解剖学的構造体と同じ関係を有さない場合がある。
【０１０１】
代替的に、手術道具を用いて、患者の骨に、底部（８１０）を収容するように構成された穴をあける（ドリル）ことができる。代替的又は追加的に、底部（８１０）は、らせん状のネジ山を備えることができる。らせん状のネジ山は、回転運動を並進運動に変換する。したがって、底部（８１０）は、既に作成された穴内に、又は患者の骨内に直接的に螺合してねじ込むことにより、基準カップを患者に対してアンカーリング（固着）することが可能である。代替的又は追加的に、底部（８１０）は、ステープル、ピンロッド、又は骨組織アンカーを含むことにより、基準カップ（８）を患者にアンカーリング可能となる。このようにして、底部（８１０）は、骨構造体に関連して取り外し可能にアンカーされる又は固定されるように構成される。骨構造体とは、例えば、頭蓋骨の一部、又は任意のその他の骨解剖学的固定構造体が挙げられる。
【０１０２】
中間部（８２０）は、基準カップ（８）の取付けを促進するとともに、骨構造体への基準カップの挿入深さを制限するためのものである。図８Ａ乃至図８Ｄの図示実施形態では、中間部（８２０）は、六角頭形状であり、レンチ又は六角ソケットレンチによって好適に回転駆動することができる。患者方向に配置される六角の縁部は、丸みを帯びているため、基準カップ（８）挿入時及び患者に配された時、皮膚が損傷を受けることを防ぐことができる。
【０１０３】
図面に示される全ての寸法は、単に説明のためのものであり、ある特定の実施形態に関連している。寸法については、本発明をこの特定の寸法に制限するものとして解釈されるべきではない。
【０１０４】
六角設計に対して代替的又は追加的に、その他の実施形態は、ピンソケット、又はその他のロックユニットを含み、基準カップ（８）を患者に取り付けることが可能となる。幾つかの実施形態は、円錐縁部を含むことさえ可能であり、これにより基準カップを患者の骨組織に取り付ける時に滑らかな移動が付与される。円錐縁部、例えばテーパー角度βを有する円錐縁部は、凹部へのアンカー部の挿入を促進する。そして、凹部内のセルフセンタリングが提供される。さらに、アンカーユニットのらせん状ネジ山は、その底端部（上部（８００）の末梢部に位置する）に向かってテーパー可能である。これにより、アンカー部を骨組織にしっかりと固定するという有利な長期間の取付けが提供される。例えば、図１５は、ピンソケットレンチを用いて皮質骨（１４０１）内にねじ込まれた基準カップ（８）を示す。基準カップ上の円錐状表面は、患者の皮膚（１４０２）への移行を滑らかにする。基準カップの設計及び／又は大きさによって、基準カップ（８）を患者の毛髪（１４０３）内に視覚的に隠すことが可能である。このことは、患者に対する美的利点を提供する。
【０１０５】
患者に取り付けられた時、基準カップの空間位置は、図４に示す如く、外部測定装置（４１０）を用いて測定することが可能である。これは、図８Ｄに示す如く、外部測定装置の測定先端部（４２０）を、基準カップ（８）の上部（８００）の空洞内にある球面空間（８０５）内に位置付けることによって測定される。上部（８００）の空洞内にある球面空間（８０５）の中心は、基準カップ（８）の上部（８００）の外側における少なくとも部分的に球面である表面（８０８）と実質的に同じ中心点を有する。
【０１０６】
空洞空間が球面空間（８０５）よりも大きい直径を有する開口部を有するため、測定先端部（４２０）の球面空間への安全且つ容易な挿入が促進される。開口部と球状底部との間のテーパー表面、例えば、規定テーパー角度αで円筒状に推移するテーパー表面は、測定先端部（４２０）へのガイド面を提供する。テーパー角度αは、図８Ｃに示される如く、例えば１０度の範囲である。
【０１０７】
図１７Ａに示される基準カップ（１８）は、底部（１８１０）又はアンカー部を備える。アンカー部は、らせん状ネジ山（１８１１）を含む。凹部又は切り欠き部（１８３０）は、部分的に球面である表面（８０８）に提供される。切り欠き部（１８３０）は、基準カップ（１８）を骨組織内に回転挿入するための道具を収容することができる。切り欠き部（１８３０）は、有利なトルク伝達と容易なアクセスを提供し、これは、基準カップ（１８）を骨組織にねじ込むこと及び骨組織からネジ抜きをすることの両方に用いられる。中間部（１８２０）は、解剖学的構造内への基準カップの挿入深さを制限することができる。中間部（１８２０）は底端部に向って円錐状であり、テーパー角度βを有する。このようにして、基準カップは、有利に骨組織の凹部に導入され、骨組織の凹部内へのセルフセンタリング挿入を提供する。これにより、基準カップ（１８）挿入時及び患者への配置時に、患者が傷つけられることを防ぐことが可能である。基準カップ（１８）の最大直径は、基準カップ（１８）の上部、即ち、部分的に球面である表面（１８０８）である。これにより、最小限の空間で、又は解剖学的アンカー位置にアクセスが困難である場所において、取付けが促進される。
【０１０８】
図９Ａ乃至図９Ｃに図示される如く、基準ディスク（９）の実施形態は、その獲得画像データにおいて識別可能なように、放射線不透過性材料を含む円管（９００）及び／又は凹部（９２０）を備える円筒部材である。円筒部材は、基準カップの直径よりも実質的に大きい直径を有しており、例えば、５乃至１５倍の範囲で大きく、例えば１０倍大きい。円管（９００）は、例えば、ＭＲＩ画像又はＣＴ画像上で視認可能な薬剤で満たされている。この円管（９００）は、基準ディスク（９）内部の部分的に球面である表面（９１５）の中心点（９１０）と同じ地平座標において中心点を有する。円管（９００）の半径は、中心点（９１０）から測定され、選択するイメージング手順によって変動する可能性があるが、特定の実施形態においては、約１ｃｍ乃至約５ｃｍの範囲であり、基準カップ（８）の直径よりも大幅に大きい。
【０１０９】
円管（９００）とは代替的又は追加的に、基準ユニットは、その他の放射線不透明性構造体を含むことができる。放射線不透明性構造体の中心点は、決定可能である。これらの放射線透明性構造体は、特定の実施形態では、非連続な又は中断されたトレースさえも有し、これは例えば球形状の３つの検出可能な目印であり、規定幾何学的形状、例えば二等辺三角形状に配される。部分的に球面である形状等の３次元構造体であっても提供可能である。ここで、３次元構造体の重心点は、基準カップ（８）の上部（８００）の外側上の部分的に球面である表面（８０８）の中心点に実質的に一致する必要がある。
【０１１０】
凹部又は環状溝（９２０）は、基準ディスク（９）内に提供されることができる。凹部（９２０）は、一実施形態では、その中に造影剤を充填するための型として使用されている。凹部（９２０）は、例えば、凹部（９２０）内で硬直、硬化、又は凝固する液体造影剤で充填される。造影剤は、例えば水であることもできる。造影剤は、アガロース（寒天から得られる多糖）又はゼラチンと混合されることができる。この方法では、円管（９００）は必要ではない。このようにして、基準ディスク（９）は、有利にも、複雑な生成工程が少なく、また少ない部材で生成される。また、例えば硬化した造影剤が再溶解可能である場合には、再生利用が促進される。
【０１１１】
その中心点が決定可能な複数の放射線不透過性構造体は、その検出能と精度をさらに改良するために存在することが可能である。
【０１１２】
基準マーカーの第２ユニットの代替的な好適な幾何学的形状の幾つかの例が、図１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、及び１１Ｆに示されている。図１１Ｃ、１１Ｄ、及び１１Ｅは、基準マーカーの代替第２ユニットの２次元概略図である。図１１Ｆは、上記に基づく基準マーカーの更なる代替第２ユニットの３次元概略図である。
【０１１３】
この部分的に球面である表面（９１５）の半径は、基準カップ（８）の上部（８００）の外側の部分的に球面である表面（８０８）の半径と同じである。組み立てを目的として、基準ディスク（９）は、部分的に球面である表面（９１５）の下に取り付けられたＯリング（９２０）を有する。Ｏリング（９２０）は、例えば、画像モダリティによる基準カップのイメージング中に、基準ディスク（９）が基準カップの上部（８００）に取り外し可能に取り付け可能であることを確実にする。
【０１１４】
例として、基準カップ（８）及び／又は基準ディスク（９）は、ＰＥＥＫ等のプラスチック材料から構成されることができる。ＰＥＥＫは、この含有によって、構造体が合理的な費用で高精度に提供可能であるという利点をもたらす。
【０１１５】
図１０に記載する如く、基準カップ（８）と基準ディスク（８）はともに、組立体（１０）内に取り付けられることができる。ともに取り付けられた時、Ｏリング（９２０）は、基準ディスク（９）を適所に保持し、これは基準カップ（８）の上部（８００）のネック部に対して押圧することによってなされる。基準カップ（８）は、患者の骨に対して傾斜角を付けて固定される。基準カップ（８）と基準ディスク（９）が組立てられたときに、基準カップ（８）の外側の部分的に球面である表面（８０８）と、基準ディスク（９）の噛合う内部を有し且つ部分的に球面である表面（９１５）とが接続される。
【０１１６】
基準カップ（８）と組立てられた時、基準ディスク（９）は、患者の骨に取り付けられている基準ディスク（８）部分（８００）の周囲を移動することが可能である。角度（１１）が何度であるかは考慮せず、図１１Ｂを参照すると、基準ディスク（９）は基準ディスク（８）の縦軸に関連して配され、円管（９００）の中心点及び基準カップ内の部分的に球面である表面（９１５）の中心点は、厳密に同じ位置にある。このことは、外部アーム部（４１５）で測定された基準マーカー（８）と円管（９００）又は凹部（９２０）内の薬剤との間の位置の正確なレジストレーションが、ＭＲＩ画像内に生成されたトレースの中心点（９１０）によって測定されることを提供する。
【０１１７】
図１２を参照すると、画像ボリューム座標系と３Ｄ定位座標系内の基準マーカー位置の決定工程が、説明されている。
【０１１８】
ＭＲＩ又はＣＴ撮影装置を使用した患者画像は、基準カップ（８）と基準ディスク（９）がともに取り付けられた組立体（１０）を用い、基準カップ（８）を患者（２００）に取り付けることによって獲得される。基準マーカーを含む３以上の組立体（１０）が使用される。円管（９００）又は凹部（９２０）内の薬液は、画像内で高強度のマーク（１２）として現れ、円管（９００）又は凹部（９２０）内部の直径の大きさに近似する。
【０１１９】
例えば、画像ボリュームが、１ｍｍ３の大きさの等方性ボクセルからなる場合には、凹部（９２０）と円管（９００）の半径は２５ｍｍであり、円管内部の直径は１ｍｍであった。そして、画像ボリューム内の約１００の分離したマーク（１２）は、円管（９００）のパターンと位置を描写している。これらの点（１２）を発見し、これらの点（１２）を円周の平面（１２１０）上に投影することによって、これらのマーク（１２）を用いて、円周（１２２０）の最小二乗適合を作り出すことが可能である。この適合した円周（１２２０）の中心は、基準ディスク（９）の中心点（９１０）と一致することにより、基準カップ（８）の中心点（１２３０）にも一致する。このようにして、患者における基準カップ（８）の正確な位置は、画像患者データから決定される。
【０１２０】
この決定位置の精度は、基準カップのみを識別することと比較して、大幅に向上している。取り外し可能であるとともに移動に影響を受けないディスクである結果、基準カップ（８）に接続された時に、このより高い精度が達成される。基準ディスク（９）の直径は、基準カップ（８）の直径と比較して比較的大きいため、３Ｄ画像患者データにおいて多数の検出可能なピクセルが提供される。この中心点に対する多数のピクセルの規定の幾何学的関係により、精度が向上することになる。
【０１２１】
また、基準カップ（８）の中心点（１２３０）の位置は、上述した如く、外部測定アーム（４１５）を用いて位置付けられることができる。このようにして、画像患者データから決定された基準カップ（８）の中心点（１２３０）の高精度な座標は、測定アーム（４１５）によって提供される高精度なデータを用いてレジストレーションされることができる。
【０１２２】
特定の実施形態では、基準第１要素及び／又は基準システムディスクの第２要素が用いられることにより、定位フレーム以外のその他の装置を取り付けることが可能である。例えば、高精度集束超音波プローブが取り外し可能に基準カップに取り付けられることによって、集束超音波プローブと関連対象との間の固定関係を得ることができる。さらに、定位手術又はロボット支援定位手術に関連する実施形態では、ドリル及び生検針等の手術道具が固定基準カップに取り外し可能に取り付けられることにより、患者と手術道具との間の固定関係が得られることになる。基準カップに取り外し可能且つ取り付け可能であるアームは、基準カップを定位フレーム以外のその他のユニットに接続することが可能である。例えば、アームは、手術道具等のユニット、超音波プローブ、又は生検針に固定されることができる。このようにして、その他のユニットと基準カップとの間の規定空間関係が提供される。
【０１２３】
＜フレームユニット＞
図１３Ａ乃至１３Ｃは、定位フレームの実施形態の概略図である。定位フレーム（１３）は、ベースフレーム（１３００）を含み、これは実施形態では長方形である。複数のアーム（１３１０ａ）（１３１０ｂ）（１３１０ｃ）（１３１０ｄ）は、ベースフレーム（１３００）上に取り付けられる。アームの端部に取付けユニットが提供されることにより、アーム（１３１０ａ）（１３１０ｂ）（１３１０ｃ）（１３１０ｄ）、そして結果としてフレーム（１３００）を、患者に取付け可能な基準カップ（８ａ）（８ｂ）（８ｃ）（８ｄ）にそれぞれ固定することが可能になる。
【０１２４】
図１４Ａ乃至１４Ｃは、図１３Ａ乃至１３Ｃに記載される定位フレームの調節可能なアーム（１３１０ａ）の概略図である。アーム（１３１０ａ）（１３１０ｂ）（１３１０ｃ）（１３１０ｄ）の取付けユニットは、取付けユニット（１３１５）として示されており、図８Ａ乃至図８Ｄを参照して上述した基準カップ（８）にアームを取り付けることが可能な好適な取付けユニットを有している。取付けユニットは、また図１６Ａ乃至図１６Ｃにも示されている。取付け手段（１３４０）は、バネ仕掛けの固定ユニットもしくは取り外し可能且つ取付け可能なユニット（スナップ固定等）又はＯリング式構造物（上述の基準ディスク（９）に用いられたもの等）を含むことができる。これは、図１６Ｃに図示されている。
【０１２５】
このようにして、アーム（１３１０ａ）（１３１０ｂ）（１３１０ｃ）（１３１０ｄ）端部は、取り外し可能に基準カップ（８ａ）（８ｂ）（８ｃ）（８ｄ）に取り付けられている。それぞれが取り付けられた後、アームのそれぞれ又はいずれかは、特定の実施形態において、この時点でも基準カップ周りを自由に回転することができる。このようにして、アームは基準カップに取り付けられ、ひいては患者に取り付けられる。この時、フレームの幾何学的形状に影響を及ぼす可能性がある張力は発生しない。このことは、有利であり、例えば治療中の精度が維持される等が挙げられる。
【０１２６】
図１６Ａは、調節可能なアーム端部の断面図である。図１６Ｂは、図１６Ａの端部の部分断面正面図である。図１６Ｃは、基準カップに取付けられた図１６Ａ及び図１６Ｂのアーム端部の概略図である。ここで見られるように、アーム端部は、開口部（１３５０）を備える。開口部は、基準カップ（８）への測定アームのアクセスを可能にするものであり、これは、調節可能なアームが基準カップ（８）上に取り付けられた時であっても同様である。これにより、基準カップ（８）の空間位置を測定するためのアクセスが容易となり、これは、アーム、及び対応するフレーム又はその他のユニットが基準カップ（８）に取り付けられた時であっても同様である。このようにして、例えば基準カップ（８）の位置が変更されていないことを実証可能である。代替的に、基準カップ（８）と関連ユニットの位置は、２つのユニットを互いに取り付けた後の正確な測定によって決定可能となる。
【０１２７】
アーム（１３１０ａ）（１３１０ｂ）（１３１０ｃ）（１３１０ｄ）は、図１４乃至Ｃに記載される如く、複数のロック可能なジョイントを含む。例えば、アーム（１３１０ａ）は、２つのロック可能なジョイント（１３２０ａ）（１３２０ｂ）を含む。ジョイントは、自由枢動可能なジョイントであることができ、アームの任意の位置調節が可能となる。上述の如くアーム端部が基準マーカーに取り付けられた時、ジョイントはロックされることが可能である。この方法では、基準カップに取付けられたロックアームを介して、フレーム（１３００）が患者（２００）に関連してロックされる。この時フレームは機械的張力の状態にはなく、したがって患者に取り付けられる。反対に、もしフレーム張力があれば、システムの特定部材の幾何学的関係を変えてしまうことになる。例えば、張力は患者への取り付けの際に作用する可能性がある。患者アンカーユニットは、再配置される可能性があり、これにより患者に関連するフレームの既知位置は、もはや有効ではない。治療の結果は、以前陰性であったものでも影響を受け、本実施形態のおかげで、時間と共に更に信頼性が高まり且つ精度が向上するようになる。
【０１２８】
このようにして、フレーム構造体は、繰り返し可能に且つ再生可能にフレームを患者（例えば患者の頭部）に固定するように構成される。したがって、患者内の位置は、フレームに関連して空間的に定義可能である。
【０１２９】
再配置可能なフレームは、ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、及び脳血管造影法による正確な３次元対象位置特定と、放射線治療のための正確なアイソセントリックの位置決めを可能にする。この固定化方法は、細分化されたＳＲＴに、そして高精度の位置特定と治療送達を必要とするその他の技術にも理想的である。
【０１３０】
その他の実施形態では、フレームは、追加的なアームを含むことが可能である。追加的なアームは、例えば、椎骨Ｃ７の棘突起等の頸椎に取り付けられることが可能である。
【０１３１】
フレームは、炭素繊維強化プラスチック材料で作られることにより、高い機械的強度と組み合わせて軽量化を図ることができる。
【０１３２】
基準アンカーユニットは、造影剤を含むことができ、この時、第２ユニットは省略することができる。しかしながら、これにより、基準マーカーの空間位置を検出する際にその精度の低下がもたらされる可能性がある。
【０１３３】
本発明は、特定の実施形態を参照して、上記説明がなされてきた。しかしながら、上述の実施形態以外の実施形態も、本発明の範囲内で同等に可能である。異なる実施形態の機構も、好適に調整されることにより利点を得ることが可能である。上述した方法のステップとは異なる方法のステップを用いること、又はステップの順番が異なることは、ハードウェア又はソフトウェアによって方法を実施することが許容できる限り、本発明の範囲内で提供可能である。本発明の異なる機構及び方法は、上述されたもの以外の組み合わせとともに用いることが可能である。本発明の範囲は、付随の特許請求の範囲によってのみ制限されるものである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６Ａ−１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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