JP2008539963A - 患者位置決めアセンブリ用のロボット・アーム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2004年4月6日に出願された米国仮出願第60/560,318号の利益を主張する、2004年6月30日に出願の米国特許出願第10/881,315号の部分継続出願であり、それらは本明細書に参照によって組み込まれる。
本発明の実施形態は、添付図面の図に限定としてではなく例として示される。
Claims (83)
- 患者治療台と、
前記患者治療台に連結されたロボット・アームとを備え、前記ロボット・アームが、前記患者治療台を5つの回転の自由度と1つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って移動させるように構成された装置。 - 前記患者治療台が、0.75インチから3インチの範囲の厚さを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記患者治療台が2.25インチの厚さを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記患者治療台が放射線透過性材料から作製される、請求項1に記載の装置。
- 前記患者治療台が表面材料及び本体材料を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記表面材料が、0.02インチから0.12インチの範囲の厚さを有する、請求項5に記載の装置。
- 前記表面材料が0.058インチの厚さを有する、請求項5に記載の装置。
- 前記表面材料が炭素繊維であり、前記本体材料が発泡体である、請求項5に記載の装置。
- 前記患者治療台と加速度計に連結された少なくとも1つの傾斜センサをさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記ロボット・アームの外側に連結されたセンサ材料をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 偏心位置で前記ロボット・アームと前記患者治療台に連結された装着プレートをさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記偏心位置が、
前記患者治療台の幅に対する中心位置から前記患者治療台の第1の側面への距離の0から90パーセントの範囲である偏心長さの距離と、
前記患者治療台の幅に対する中心位置から前記患者治療台の第2の側面への距離の0から90パーセントの範囲である偏心幅の距離とを含む、請求項11に記載の装置。 - 前記偏心位置が、
21インチである偏心長さの距離と、
4インチである偏心幅の距離とを含む、請求項11に記載の装置。 - 前記患者治療台の前記長さが、48インチから145インチの範囲にあり、前記患者治療台の前記幅が10インチから45インチの範囲にある、請求項1に記載の装置。
- 前記患者治療台の前記長さが、78インチであり、前記患者治療台の前記幅が21インチである、請求項1に記載の装置。
- 前記装着プレート及び前記患者治療台に連結された緩衝材料を有する緩衝装置をさらに備える、請求項11に記載の装置。
- 前記治療台が前記治療台の側縁部に沿った配置された拡張装着領域を有し、前記ロボット・アームが前記拡張装着領域で前記患者治療台に連結された、請求項1に記載の装置。
- 前記緩衝材料がプラスチックを含む、請求項16に記載の装置。
- 前記5つの自由度が、
互いに直交する水平な座標x、y軸に沿った前記患者治療台の平行移動のための2つの回転軸と、
x軸、y軸、z軸のそれぞれの周りのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転運動のための3つの回転軸とを含む、請求項1に記載の装置。 - 前記1つの実質的に鉛直な、線形の自由度が、前記水平な座標x、y軸に実質的に垂直な前記z座標軸での実質的に鉛直な線に沿って前記患者治療台が平行移動するための実質的に線形の軸を含む、請求項19に記載の装置。
- 前記ロボット・アームが、
装着プレートに回転可能に装着されたリスト・アセンブリと、
前記リスト・アセンブリに連結されたエルボ・アセンブリと、
前記エルボ・アセンブリに連結されたショルダ・アセンブリと、
前記ロボット・アームの前記ショルダ・アセンブリに連結されたトラック装着アセンブリと、
前記トラック装着アセンブリに連結されたトラックとを備える、請求項1に記載の装置。 - 前記トラックが鉛直に向けられた、請求項21に記載の装置。
- 前記トラックがコラムの鉛直側面に連結された、請求項22に記載の装置。
- 前記コラムが、床及び天井のうちの少なくとも1つに装着された、請求項23に記載の装置。
- 前記トラックが壁に連結された、請求項22に記載の装置。
- 前記リスト・アセンブリが、
前記装着プレートに連結されたツール・ヨー関節と、
前記ツール・ヨー関節に連結されたツール・ピッチ関節と、
前記ツール・ピッチ関節に連結されたツール・ロール関節とを備える、請求項21に記載の装置。 - 前記ツール・ヨー関節が前記患者治療台をz軸に沿って回転するために連結され、前記ツール・ピッチ関節が前記患者治療台をy軸に沿って回転するために連結され、前記ツール・ロール関節が前記患者治療台をx軸に沿って回転するために連結される、請求項26に記載の装置。
- 前記エルボ・アセンブリが、
前記ツール・ヨー関節に連結された第1の駆動シャフトと、
前記第1の駆動シャフトに連結され、前記ロボット・アームの前記ツール・ヨー関節の回転運動を前記ロボット・アームの前記5つの自由度の第1の回転軸で駆動するように構成された第1のモータと、
前記ツール・ピッチ関節に連結された第2の駆動シャフトと、
前記第2の駆動シャフトに連結され、前記ロボット・アームの前記ツール・ピッチ関節の回転運動を前記ロボット・アームの前記5つの自由度の第2の回転軸で駆動するように構成された第2のモータと、
前記ツール・ロール関節に連結された第3の駆動シャフトと、
前記第3の駆動シャフトに連結され、前記ロボット・アームの前記ツール・ロール関節の回転運動を前記ロボット・アームの前記5つの自由度の第3の回転軸で駆動するように構成された第3のモータとを備える、請求項27に記載の装置。 - 前記エルボ・アセンブリと前記ショルダ・アセンブリに連結されたエルボ関節であって、前記エルボ関節が、前記ロボット・アームの前記5つの自由度の第4の回転軸で前記ロボット・アームのエルボ・アセンブリの回転運動を駆動するように構成されたエルボ・ギアボックスを備えるエルボ関節と、
前記ショルダ・アセンブリと前記トラック装着アセンブリに連結されたショルダ関節であって、前記ショルダ関節が、前記ロボット・アームの前記5つの自由度の第5の回転軸で前記ロボット・アームの回転運動を駆動するように構成されたショルダ・ギアボックスを備えるショルダ関節とをさらに備える、請求項28に記載の装置。 - 前記エルボとショルダのギアボックスが、10対1(10:1)の歯車減速比から600対1(600:1)の歯車減速比の範囲の歯車減速比を有する、請求項29に記載の装置。
- 前記エルボとショルダのギアボックスが、200対1の歯車減速比を有する、請求項29に記載の装置。
- 前記エルボとショルダのギアボックスが、2次元の水平面で前記患者治療台を移動させるように構成された、請求項29に記載の装置。
- 前記トラックとトラック・アセンブリが、2次元の水平面に垂直な実質的に鉛直な、線形の平行移動で前記患者治療台を移動させるように構成された、請求項31に記載の装置。
- 前記トラック装着アセンブリが、後部高さと前部高さを有するトラック装着カラーを備え、前記後部高さが前記前部高さよりもトラックに近くなっている、請求項21に記載の装置。
- 前記トラック・アセンブリの前記トラック装着カラーの前記後部高さが、少なくとも11インチである、請求項34に記載の装置。
- 前記トラック装着アセンブリが、前記トラックに最も近い第1の端部から、前記トラックから最も遠い第2の端部に高さが先細りになり、前記前部高さが少なくとも5インチである、請求項35に記載の装置。
- 前記ロボット・アームが前記患者治療台を追加の自由度に沿って移動させるように構成された、請求項21に記載の装置。
- 前記5つの自由度及び前記追加の自由度が、
互いに直交するx、y、z座標軸に沿って平行移動するための3つの回転軸と、
x軸、y軸、z軸のそれぞれの周りのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転のための3つの回転軸とを含む請求項37に記載の装置。 - 前記1つの実質的に鉛直な、線形の自由度が、前記水平な座標x、y軸に実質的に垂直な前記z座標軸での実質的に鉛直な線に沿って前記患者治療台が平行移動するための実質的に線形の軸を含む、請求項38に記載の装置。
- 前記トラック装着アセンブリと前記ショルダ・アセンブリに回転可能に装着されたプレート部材と、
前記ショルダ・アセンブリと前記プレート部材に連結された第1のショルダ関節であって、前記ロボット・アームの前記6つの自由度の第5の回転軸を駆動するように構成された第1のショルダ・ギアボックスを備える第1のショルダ関節と、
前記プレート部材と前記トラック装着アセンブリに連結された第2のショルダ関節であって、前記ロボット・アームの前記6つの自由度の第6の回転軸を駆動するように構成された第2のショルダ・ギアボックスを備える第2のショルダ関節とをさらに備える、請求項39に記載の装置。 - 前記患者治療台に連結された装着プレートと、
前記装着プレートに連結された前記ロボット・アームのリスト・アセンブリであって、前記装着プレートが、偏心位置で前記患者治療台に連結され、前記患者治療台が2.25インチの厚さを有するリスト・アセンブリと、
トラックに連結されたトラック装着アセンブリであって、前記トラックに最も近い端部で少なくとも11インチの後部高さを有するトラック装着カラーを備え、前記ロボット・アームが0から5mmのたわみ誤差内で500ポンドまでの患者の荷重を支持するように構成されたトラック装着アセンブリとをさらに備える、請求項1に記載の装置。 - ロボット・アームに連結された患者治療台を提供するステップと、
ロボット・アームを使用して5つの回転の自由度と1つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台を移動させるステップとを含む方法。 - 前記5つの回転の自由度が、平行移動のための2つの回転軸と、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸を含む回転運動のための3つの回転軸とを含む、請求項42に記載の方法。
- 前記患者治療台に連結された傾斜センサと前記患者治療台に連結された加速度計のうちの少なくとも1つを使用して、患者が前記患者治療台から落下するのを防止するステップをさらに含む、請求項42に記載の方法。
- 前記ロボット・アームの外側に連結されたセンサ材料を提供するステップと、
前記センサ材料を使用して、前記ロボット・アームがオペレータにぶつかるのを防止するステップとさらに備える、請求項42に記載の装置。 - 前記患者治療台に連結された装着プレートを提供するステップと、
前記装着プレートと前記患者治療台に連結され、前記患者治療台の振動を緩衝する緩衝装置を提供するステップとをさらに含む、請求項43に記載の方法。 - 0から5ミリメートルの前記ロボット・アームのたわみ誤差内で前記患者治療台の荷重を500ポンドまで支えるステップをさらに含む、請求項43に記載の方法。
- 前記患者治療台を前記5つの回転の自由度に沿って移動させずに、実質的に前記患者治療台の動作の範囲全体を通して前記実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を移動させるステップをさらに含む請求項43に記載の方法。
- 前記患者治療台を移動させるステップが、
前記ロボット・アームのツール・ヨー関節を使用して前記z軸に沿って前記患者治療台を回転するステップと、
前記ロボット・アームのツール・ピッチ関節を使用して前記y軸に沿って患者治療台を回転するステップと、
前記ロボット・アームのツール・ロール関節を使用して前記x軸に沿って前記患者治療台を回転するステップと、
エルボ関節とショルダ関節を使用して前記2つの水平な回転軸に沿って前記患者治療台を回転するステップと、
前記2つの水平な回転軸に垂直なトラックとトラック装着アセンブリを使用して実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を平行移動させるステップとをさらに含む請求項43に記載の方法。 - 追加のショルダ関節を使用して追加の平行移動軸に沿って前記患者治療台を回転するステップをさらに含む、請求項49に記載の方法。
- 制御装置を提供するステップをさらに含み、前記制御装置は5つ及び6つの回転の自由度と1つの実質的に鉛直な、線形の自由度のうちの少なくとも1つに沿って、前記ロボット・アーム及び患者治療台を移動させる、請求項50に記載の方法。
- 前記制御装置に接続されたユーザ・インターフェースを提供するステップをさらに含み、前記ユーザ・インターフェース・ユニットが、前記制御装置は5つ及び6つの回転の自由度と1つの実質的に鉛直な、線形の自由度のうちの少なくとも1つに沿って、前記ロボット・アーム及び患者治療台を手動で移動させる、請求項51に記載の方法。
- 患者治療台と、
偏心位置で前記患者治療台に連結された鉛直に装着されたロボット・アームとを備える装置。 - 前記偏心位置が、
21インチである偏心長さの距離と、
4インチである偏心幅の距離とを有する、請求項53に記載の装置。 - 前記患者治療台が、0.75インチから3インチの範囲の厚さを有する、請求項53に記載の装置。
- 前記患者治療台が2.25インチの厚さを有する、請求項53に記載の装置。
- 前記鉛直に装着されたロボット・アームが、少なくとも5つの回転の自由度と1つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って移動するように構成された、請求項53に記載の装置。
- 前記鉛直に装着されたロボット・アームがトラック装着アセンブリを有し、前記トラック装着アセンブリが、前記トラックに最も近い端部で少なくとも11インチの後部高さを有するトラック装着カラーを備える、請求項53に記載の装置。
- 前記鉛直に装着されたロボット・アームが、0から5ミリメートルの前記ロボット・アームのたわみ誤差内のロボット・アームを使用して、前記患者治療台の患者の荷重を500ポンドまで支えるように構成された、請求項53に記載の装置。
- 前記患者治療台に連結された傾斜センサをさらに備える、請求項53に記載の装置。
- 前記鉛直に装着されたロボット・アームの外側に連結されたセンサ材料をさらに備える、請求項53に記載の装置。
- 患者治療台と、
0から5ミリメートルの範囲の前記ロボット・アームのたわみ誤差内のロボット・アームを使用して、前記患者治療台の患者を500ポンドまで支える手段とを備える装置。 - 平行移動のための2つの回転軸、及び回転運動のための3つの回転軸を含む5つの回転の自由度で前記患者治療台を位置決めする手段と、
実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を位置決めする手段とをさらに備える、請求項62に記載の装置。 - 前記患者治療台を前記5つの回転の自由度に沿って移動させずに、実質的に前記患者治療台の動作の範囲全体を通して前記実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を移動させる手段をさらに含む、請求項63に記載の方法。
- 患者治療台と、
前記患者治療台に連結されたロボット・アームであって、前記患者治療台を5つの回転の自由度と1つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って移動させるように構成されたロボット・アームと、
前記ロボット・アームに連結された制御装置と、
患者の複数の画像のスライスを生成するための前記制御装置に接続された撮像システムとを備える装置。 - 前記制御装置に接続された治療用放射線処置システムであって、治療放射線源を前記患者治療台に配置された患者内の治療の標的に位置合わせするために、前記制御装置が、前記ロボット・アームと前記治療用放射線処置システムのうちの少なくとも1つの移動を制御するように構成された治療用放射線処置システムをさらに備える、請求項65に記載の装置。
- 前記治療用放射線処置システムがロボット・ベースの線形加速器システムである、請求項66に記載の装置。
- 前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記治療放射線源と前記患者治療台の向きと位置が前記制御装置によって動的に調和される、請求項67に記載の装置。
- 前記制御装置が、前記ロボット・アームと前記ロボット・ベースの線形加速器システムの動作の機械的な範囲内の配置の制約によって生じる以前に障害になった位置での治療の標的を形成するように、前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記治療放射線源を位置決めするように構成される、請求項68に記載の装置。
- 前記位置決めの制約が、前記患者治療台と前記治療用放射線源に連結された前記ロボット・アームのうちの少なくとも1つが、前記治療台、前記治療用放射線源、x線撮像源、及び検出器のうちの少なくとも1つと衝突するおそれの障害のうちの少なくとも1つを含む、請求項69に記載の装置。
- 前記位置決めの制約が、前記治療線源の放射線ビームの、前記治療台、前記治療用放射線源、x線撮像源、及び検出器のうちの少なくとも1つとの障害を含む、請求項69に記載の装置。
- 前記撮像システムが撮像視野を有するように構成され、前記ロボット・アームが前記患者治療台を移動させるとき、前記ロボット・アームを前記撮像システムの前記撮像野の外側に維持するために、前記ロボット・アームが拡張装着領域で前記患者治療台に連結される、請求項65に記載の装置。
- 第1のロボット・アームに連結された患者治療台を提供するステップと、
第2のロボット・アームに連結されたロボット・ベースの線形加速器システムを提供するステップと、
前記第1のロボット・アームを使用して5つの回転の自由度と1つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って前記患者治療台を移動させるステップとを含む方法。 - 前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記第2のロボット・アームを使用して、少なくとも2つの自由度に沿って前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップをさらに含む、請求項73に記載の方法。
- 前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記第2のロボット・アームを使用して、5つの自由度に沿って前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップをさらに含む、請求項73に記載の方法。
- 前記ロボット・ベースの線形加速器システムと前記ロボット・アームに接続された制御装置を提供するステップをさらに含む、請求項73に記載の方法。
- 前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップが、前記制御装置を使用して前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速システムの治療用放射線供給源の向きと位置を動的に調和させるステップをさらに含む、請求項76に記載の方法。
- 前記患者治療台と前記治療用放射線供給源の前記向きと位置を動的に調和させるステップが、前記ロボット・アームの動作の機械的な範囲内で、前記治療用放射線源の使用可能な表面領域全体を増加させる、請求項77に記載の方法。
- 前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップが、前記ロボット・ベースの線形加速システムの治療用放射線供給源を前記患者治療台に配置された患者内の治療の標的と位置合わせするステップをさらに含む、請求項73に記載の方法。
- 前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップが、前記ロボット・アームと前記ロボット・ベースの線形加速システムの機械的な動作の範囲内の位置決めの制約によって生じる以前に障害になった位置に治療の標的を形成するために、前記患者治療台と前記治療用放射線供給源を位置決めするステップをさらに含む、請求項76に記載の方法。
- 前記患者治療台と前記治療用放射線供給源の前記向きと位置を動的に調和させるステップが、前記位置決めの制約を回避するステップをさらに含む、請求項80に記載の方法。
- 前記位置決めの制約が、x線撮像源、及び検出器のうちの少なくとも1つによる前記治療用放射線源の障害を含む、請求項81に記載の装置。
- 撮像視野を有する撮像システムを提供するステップと、すべての支持された治療位置に対して前記撮像視野の実質的に外側に前記患者治療台を維持するステップとをさらに備える、請求項73に記載の方法。
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