JP2002522129A - 放射線療法のための送出修正システム - Google Patents
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Abstract
Description
特に、治療範囲の形状における運動又は変化に対処すべく放射線治療計画を迅速
に修正するためのコンピュータ化された方法に関する。
。そのような放射線は、X線放射、あるいは加速された電子、プロトン、ニュー
トロン又は重イオンであっても良い。放射線の量及びその配置は、当該腫瘍が破
壊されるのに充分な放射線を受けること、及びそれを取り囲む非腫瘍組織への損
傷を最小とすることの両者を確実にするために正確に制御されなければならない
。
はエネルギが独立に制御され得る多くの個々の放射線を発生する放射線源を採用
することである。これは、各々1つの放射線を制御する一連のシャッタにより、
又は患者を横切って移動される単一変調放射線によりなされるであろう。前記放
射線の発生源は、その軌道が平面状であるときには、患者の1スライスを、ある
いはその軌道がらせん状であるときに、患者のいくつかのスライスを照射すべく
該放射線の平面内で、患者の周囲を軌道を描いて回る。異なる角度における放射
線強度及び/又はエネルギを適切に選択することにより、該スライス内の複雑な
領域が、正確に照射されるであろう。角度の関数としての各ビームの変調のマッ
ピングは、「治療シノグラム」を形成する。
引用により個々に組み込まれた米国特許第5,317,616号は、1つのその
ような機械の構成及び必要なビーム強度及び/又はエネルギの計算の方法を角度
の関数として記述している。
た精度を利用するために、放射線治療計画は、患者のコンピュータ断層(CT)
画像に基づいても良い。当該技術分野において知られているように、CT画像は
、患者についての異なる角度において取得される多くの投影画像の数学的な再構
成により生成される。典型的な扇状ビームCT収集において、扇状ビームの発生
源は、該扇状ビームの各放射線の減衰が投影を得るための角度の関数として計測
される限り、患者の1スライスを照射すべく前記扇の平面内で患者の周囲を軌道
を描いて回る。したがって、該CT収集の幾何学は、放射線療法の幾何学と非常
に良く類似している。
ライン画像を形成する。まとめて、各角度におけるこれらのライン画像は、「減
衰シノグラム」を形成し、そしてそれらは、フィルタ逆投影のような良く知られ
たアルゴリズムを用いて、当該スライスの2次元断層画像に再構成され得る。そ
れ自体では難解なシノグラフィックデータは、通常は最早ユーザにより使用され
又はアクセスされることはない。
るのに用いられるであろう(腫瘍像に関して識別される)ビームの角度と強度及
び/又はエネルギを決定する。自動化されたシステムにおいては、医師が、治療
の領域についての腫瘍領域及び線量の上限と下限を識別する線量マップを作成し
た後に、コンピュータプログラムが、ビームの角度と強度及び/又はエネルギを
選定する。
も時間がかかる操作である。それゆえに、患者のCT画像は、放射線治療の時よ
りも以前に収集される。その結果、患者は、概して、放射線治療の間に、該患者
がCTイメージングの間にあるときとは、同じ位置には存在しないであろう。患
者を適切に位置合わせすることの問題は、長時間にわたって多数の異なるセッシ
ョンにおいて治療が生じるときに、悪化する。
線治療の直前に第2のCT画像を取得し、そのCT画像のシノグラムを、放射線
治療計画に用いられた原CT画像のシノグラムと比較することにより、患者の運
動を判定する方法を記述している。この比較は、該放射線治療機械を制御するの
に用いられる治療シノグラムに直接適用し得る患者の運動の指示をもたらす。こ
の発明は、CT画像の減衰シノグラムと放射線療法治療の治療シノグラムとの間
の近接した類似性を認識することによって、治療シノグラムに対する患者の誤っ
た登録の検出及び訂正を著しく簡略化する。
パスすることによる、治療シノグラムを直接的に修正する上述の技術は、患者の
運動に対するリアルタイム補正を可能とすることを認識している。そのような補
正は、同時発生の断層像撮像走査から、又は生理学的運動を計測するために用い
られる良く知られたトランスジューサから、リアルタイム運動を推論し得る。「
扇状ビーム」を補正するための改善された方法は、このシノグラムの直接的な使
用を容易にする。
り扱うための能力は、患者の標準的な要素の治療を表現する予め計算された部分
シノグラムを組み合わせることにより、治療シノグラムを生成する新規な方法を
可能とすることもまた認識している。これらの標準的な要素は、特別な患者の解
剖構造と上述した技術に従って修正される部分シノグラムとを対応させるように
移動され得る。前記部分シノグラムは、それから組み合わされ、且つ直接的にあ
るいは繰り返し治療計画ソフトウェアのための開始ベースとして、使用される。
所定の角度範囲に配置可能である)に沿って分離された、個々に強度及び/又は
エネルギが変調された放射線の、放射線ビームを与える放射線療法機械を操作す
る方法を提供する。第1の位置における患者に対して、行についての放射線ビー
ム軸の所定の角度についての異なる放射線の強度及び/又はエネルギ、そして列
についての前記ビーム軸の異なる角度についての所定の放射線の強度及び/又は
エネルギを与える治療シノグラムが受信される。放射線治療の間に、前記第1の
位置から第2の位置への患者の運動を示すデータも受信され、且つ前記治療シノ
グラムの各所定のビーム軸角度について、前記示された運動に従って、前記治療
シノグラムの対応する行が変更される。
ば呼吸及び心臓の運動に起因するような生理学的な運動についても、患者の運動
のリアルタイム補正を可能とすることである。治療シノグラム上での直接操作は
、そのようなリアルタイム制御も可能にさせる。
像を、放射線療法の間に撮られる患者の断層撮影画像の監視と比較することによ
って検出され得る。これに代えて、患者の運動は、例えば呼吸又は心拍又は計測
され得る外部の標準マークのような生理学的な信号を入力として受信するモデル
によって判定され得る。
タイムベースでの患者の運動の検出の方法を提供することにある。 前記治療シノグラムの修正は、前記所定のビーム軸に垂直な患者運動の成分に
従って治療シノグラムの行に対応してシフトされても良い。
ノグラム上の非常に単純な操作を提供することにある。 前記治療シノグラムの修正は、前記所定のビーム軸に平行な患者運動の成分に
従って治療シノグラムの行に対応してスケールされても良い。
何学配置に向けられる前記治療シノグラムのより洗練された修正を提供すること
にある。
ラムは、第1のモードにおける患者要素についての、シノグラムの行における、
放射線ビーム軸の所定の角度における異なる放射線の強度及び/又はエネルギ、
並びにシノグラムの列における、前記ビーム軸の異なる角度についての所定の放
射線の強度及び/又はエネルギを与える。患者要素の表現のセットは、放射線治
療を必要とする所定の患者をモデル化するように第2のモードにおいて組み合わ
せ配列され得る。前記第1と第2のモードの間の患者要素における変化は、改変
データ内に取り込まれ得る。この改変データは、該改変データに従って患者要素
の各々の部分シノグラムを修正するために用いられ、且つ該部分シノグラムは、
前記患者の治療シノグラムを発生するために組み合わせられ得る。
ラムを生成するために単純に組み合わせられ得るテンプレートシノグラムを準備
するために治療シノグラムを直接的に修正する能力を利用させることである。改
変データは、患者要素の位置又は寸法における変化を示しても良く、後者は、単
純な幾何学的形状であっても良く、特定の臓器をモデル化しても良い。
充分な患者要素の有限のライブラリを提供することにある。 こうして構成される治療シノグラムは、線量マップに一層良く整合させるべく
、さらに最適化されても良い。
を準備するために必要とされる時間を低減し得るような線量の最適化のための改
善された開始点を提供することにある。
であろう。該説明においては、その一部を形成する添付図面が参照され且つそこ
では、本発明の好ましい実施形態が図解により示されている。そのような、実施
形態は、しかしながら、発明の全ての範囲を表現する必要はなく、本発明の範囲
を解釈するためには、本文中の特許請求の範囲を参照すべきである。
ンチレバー状に支持されたトップ部14を有する放射線通過可能なテーブル12
を含んでいる。前記テーブルトップ部14は、デカルト座標系22のz軸に沿っ
て延びるトラック16に沿う前記テーブル12の動きによって、放射線療法機械
10の環状ハウジング20のボア18内に受入される。
によって示される)及び垂直方向へ(前記座標系22のy軸によって示される)
の調整を可能とするための内部トラックアセンブリ及びエレベータ(図示されて
いない)を含んでいる。前記x及びy方向における運動は、ボア18の直径によ
って制限される。
4は、その内面上にX線源26及び高エネルギ放射線源28を支持している。前
記放射線源28は、当該技術分野において理解されるように、X線、加速された
電子、プロトン、あるいは重イオンを発生するものを含む治療放射線のいかなる
発生源であっても良いが、前記X線源26は、従来の回転陽極X線管であっても
良い。前記X線源26及び放射線源28は、前記テーブルトップ部14が前記ボ
ア18内に配置されたときの患者テーブル12の前記トップ部近傍の回転の中心
64のまわりを前記ガントリ24と共に回転する。
8及びテーブルトップ部14が前記ボア18内に配置されたときに前記テーブル
トップ部14をよぎる、扇状ビーム30を発生すべくコリメートされる。前記扇
状ビーム30は、その角度がガントリ24の位置によって制御される中心軸31
のまわりに拡散する。前記軸31は、以後投影軸と称する。
8から直径方向に沿って横切って配置されたリニアアレイ検出器32によって受
信される。したがって、前記回転ガントリ24は、前記テーブルトップ部14上
の患者の、該患者のまわりの種々の角度θにて収集されるべき扇状ビーム放射線
撮影投影を可能とする。
角によぎって、放射線検出器及び絞り36によって前記ガントリ24の反対側に
おいて受信されるように、高エネルギ放射線の扇状ビーム34を投射するように
取付けられている。代替的な実施形態では、前記絞りは、患者の運動を推定する
ための検出器32に対する代替手段を提供するための検出器によって置き換えら
れる。高エネルギ放射線の扇状ビーム34は、ビーム内の中心に配置され且つ投
影軸31に垂直な放射線軸のまわりに発散する。
ス(fluence)が個々に制御され得る、複数の隣接する放射線に分割する
ために、その前方に取付けられたコリメータ38を有する。ここに使用されるよ
うに、前記放射線のエネルギ及び/又はフルエンスの制御は、個々のX線フォト
ン(又は電子、プロトン又は重イオンを用いる放射線療法の場合における粒子)
のエネルギだけでなく、代替的に又は付加的にフルエンス、フルエンス率及び被
曝時間の関数であるようなフォトン又は粒子の総数を含むと理解すべきである。
粒子を使用する放射線療法の場合、前記粒子のエネルギ、フルエンス及びフルエ
ンス率は、本発明によって、次の記述から明らかとなるであろうように修正され
得るシノグラムを用いて制御され得る。
によりここに組み込まれた米国特許第5,317,616号に記述されており、
ウェッジフィルタを用いるこのコリメータの単純な修正が、粒子エネルギ制御に
用いられても良い。代わりに、走査シングルビームシステムが用いられても良く
、あるいは個々に変調される放射線の1セットを提供する他のシステムでもよい
。放射線源28及びX線源26の位置は正確に特徴付けられ、それゆえ、放射線
源28から得られる画像が放射線源28をねらうために用いられても良い。
キーボード44を有するコンピュータ40が、前記テーブル12の運動を制御す
るために、そして放射線源28及びX線源26と共に前記ガントリ24の動作の
調整のために、そして当該技術において良く知られている方法に従った患者の走
査の間に前記リニアアレイ検出器32からデータを集めるために、前記放射線療
法機械10に接続されている。
大きなゾーン52内の2つのゾーン54を含んでいる。前記スライス50(鉛直
又は前/後角度(「AP」)における)を通るビーム軸31に沿って通る放射線
は、(CTのために)ビーム軸31に垂直な単一ラインに沿ってスライス50を
通過するX線の減衰を記録する投影56を発生し、あるいは(放射線療法のため
に)異なるゾーン52及び54に対応するビームの異なるeエネルギ及び/又は
強度の放射線治療投影を提供する。いずれのケースにおいても、前記投影軸に垂
直なこれに沿う前記距離は、tとして示される。前記ゾーン54は、鉛直角度に
おいて個々に分解され、そしてそれゆえ2つのピーク58(減衰又は放射線エネ
ルギ及び/又は強度)が投影56中に存在する。 それに比べて、鉛直から角度θにおける投影軸31’に沿う第2の投影におい
ては、前記ゾーン54は、投影56’が単一のピーク58’を示すように整列さ
れる。
マトリクスとして、コンピュータ40に一時的に格納されるシノグラム60を形
成するように組み合わせられるであろう。描画されているように、このデータの
マトリクスは、異なる角度θをあらわす各行及び投影に沿う異なる距離tの各列
により配列される。CT減衰シノグラムについては、前記マトリクスの各要素は
、減衰の値である。放射線治療シノグラムについては、前記マトリクスの各要素
は、治療ビームの放射線のエネルギ及び/又はフルエンスである。前記値は、コ
ンピュータ40における数値変数として格納されても良く、影付けされた曲線6
2として示される。
が付いている)のそれであり、該各カーブ62は、投影が種々の角度θで撮られ
るにつれてガントリ回転の中心64のまわりの軌道におけるゾーン54の見かけ
上の動きの結果としての360度のθにおける基本期間を有する。一般に、ガン
トリの回転の軸64に近いゾーン54は、より小さな振幅の正弦曲線をたどるの
に対して、回転の中心64から遠いゾーン54は、より大きな振幅の正弦曲線を
たどる。前記正弦曲線の位相は、概して、θ=0における最初の投影に対するゾ
ーン54の初期位置に依存する。
に再構成されるであろう。当該技術において良く理解されているように、撮像さ
れたスライス50の最大断面幅にわたるt値と360度にわたるθ値を有してい
る減衰シノグラムは、例えば、フィルタ逆投影の方法、を通して前記スライスの
断層撮影画像を再構成するのに充分である。
ギ放射線の扇状ビーム34の隣接する放射線のeエネルギ及び/又はフルエンス
を制御するのに用いられ得る。例えば、もしも図2のゾーン54が腫瘍であると
すれば、放射線治療計画は、概してゾーン54において高いが、他の部位におい
ては低い累積線量を発生するため、種々の異なる角度θにおいて、ゾーン54に
て交差する高強度放射線のビームを発生するカーブ62に良く従っているかもし
れない。
画像が、当該断層撮影画像に正確に関連する放射線治療計画を確立するために採
用され得る。ここに引用により組み込まれた1995年6月7日に出願された米
国特許出願第08/477,055号は、概して断層撮影画像に基づいてシノグ
ラム60の形態での治療計画を生成するための対話的方法を述べている。
ス・バイ・スライス放射線治療においては、撮像される被検体51は、z軸に沿
って分離された複数のスライス70に分割され、そして投影の収集又は放射線治
療は、矢印72によって概して示された撮像される被検体51のまわりをそれが
回転するにつれて、単一の平面に制約されたビーム軸31について取得される。
360度の回転の結果において、被検体は、次のスライスがビーム軸31に位置
合わせされるまでテーブル12の動きによってz軸に沿って移動される。
撮像される被検体51を通るらせん状パスをたどり、そこではテーブル12が、
角度θにおける各変化と共にzについて少量ずつ増大される。
たのと同一で且つ典型的にはガントリ動作の360度を包含する一連のシノグラ
ム60’が用いられる(減衰及び治療)。異なるスライス70は、各々が、異な
っているが一定のz値を有する一連のシノグラム60’の異なるものを生成する
。 それに比べて、前記らせん状収集は、シノグラム60”を生成し、そこではシ
ノグラム60”の各行は、θ及びZにおける異なる増大を示す。
てのみ延びる。それゆえ、図5においては、最初の2つのシノグラム60’のみ
が、ゾーン54に関連する正弦曲線62を示している。同様に、図6のらせん状
に収集されたシノグラム60”においては、シノグラム60”の最初の720度
のみが正弦曲線62を示している。
ていない)は、患者43の減衰シノグラム41の形態で断層データを収集するた
めに用いられ得る。上述されたように、減衰シノグラム41は、通常、所定の投
影角度θにて異なる放射線において検出器32によって受信される1セットの減
衰計測量A(t)からなる行(ここでは垂直に示されている)及び異なる投影角
度θについての同一のデータを示す列(ここでは水平に示されている)を提供す
る。
供するための良く知られたフィルタ逆投影アルゴリズムを用いるもののような断
層再構成装置45によって受信される。この、そして次の各ステップは、コンピ
ュータ40上で実行され得る。 前記計画断層撮影画像46は、そこでは線量マップ55が医師により用意され
る背景を提供する線量マップエディタ48に供給され得る。前記線量マップ55
は、患者43のスライス内の領域に所望の線量を描く。
8により受信されるキーボード又はカーソル制御デバイスからのエディットコマ
ンド53を用いて対話的に用意される。
なるビーム角度θにおける放射線源28からの複数の放射線ビームのエネルギ及
び/又はフルエンスを記述する治療シノグラム57を用意するのに用いられる。
前記治療シノグラム57は、概して、ビーム内の異なる放射線tについてのビー
ムエネルギ及び/又はフルエンスを示す関数I(t)の値を提供する(ここでは
垂直に描かれている)行及び異なるビーム角度θについてのビームエネルギ及び
/又はフルエンスを示す関数I(θ)の値を提供する(ここでは水平に描かれて
いる)列について配列される。
ソフトウェア59による反復最適化として実行される。前記計画ソフトウェア5
9は、線量計算器61に供給される試行シノグラム101を作成し、後者は、前
記試行シノグラムによって作成される線量を決定し、そしてそれを比較ノード1
02によって示されるように所望の線量と比較する。前記試行シノグラム101
により提供される線量と線量マップ55との間の偏差の指示を受信する前記計画
ソフトウェア59は、それからその偏差に従って前記試行シノグラム101のビ
ームエネルギ及び/又はフルエンスを修正し、そしてそのプロセスは治療シノグ
ラム57が得られるまで繰り返される。それから治療シノグラム57は、患者4
3の治療のためにコリメータ38を制御するために提供される。
間に起因して、呼吸及び他の発生源に起因する患者の運動は避けられない。この
運動は検出され得るが、運動を反映し且つ治療シノグラム57を再計算して線量
マップ55を変更するのに要する時間は、短期間での患者の運動に実際に対処す
るためには長すぎる。本発明は、高速コンピュータにより、本発明と同一の譲受
人に譲渡された米国特許第5,673,300号に一般的に述べられている予備
治療患者位置補正技術を、治療プロセスそれ自体の間における運動を補正するの
にも用い得ることを認識した。
第2の位置63’への量
要とするであろう。この補正だけで高エネルギ放射線34の放射線の各々が平行
である(図8aに示される)平行放射線システムについては充分であるが、図8
bに描かれるように、高エネルギ放射線34の放射線の各々が共通の発生源から
ビーム軸のまわりで発散する、扇状放射線システムに望まれる補正の一部のみで
ある。
るべき拡大効果を生じることを理解した。そこで、図8bを参照するに、被検体
の位置63から位置63’への
当該関数の拡大を提供することができる。それゆえ、位置63’において扇状ビ
ームの発生源に近づくと同時に扇状ビームの発生源をよぎるように移動する被検
体は、高エネルギ放射線34の扇状ビームの発生源へ向かい且つそれから離れて
移動することにより生じる相対的な拡大効果を反映する関数I(t+α)のシフ
ト及び関数I(βt)のスケールを生じる。量α及びβは、放射線療法機械10
の特定のディメンションに依存し且つ概して運動及び運動の発生源の量の関数で
あり、そして幾何学的な手法を良く理解することによって決定され得る。一般に
、スケール及びシフトは、線形関数である必要はなくそして患者に関して均一で
ある必要はない。
図9に示される第1の実施形態において、治療シノグラムの行及び列は、平行放
射線を有する機械上であるが、同一の放射線パターンを提供するシノグラムを反
映すべく再格納される。この再格納プロセスは、コンピュータ断層撮影技術にお
いては良く理解されている幾何学変換であり、数学的公式を用いて又は扇状ビー
ム治療シノグラム57の要素を平行放射線シノグラムの対応する要素にマッピン
グするテーブルを作るべく予備計算されて急いで計算され得る。一般に、要素が
シノグラムの整数放射線及びビーム角度値にマップするように補間ステップが必
要となるであろう。この再格納は処理ブロック81により示される。
な動作の成分が決定され、且つ該成分に直接比例するシノグラムの特定の行をシ
フトするために使用される。ビーム角度に平行な運動は、平行放射線幾何学の結
果として無視されても良い。
理ブロック81と共に述べられたものの逆のプロセスを用いて発散放射線シノグ
ラムに再格納され得る。結果的なシノグラムは、患者の平行及び垂直運動の両者
が補正されるであろう。
ムの各行について、運動
ック88において、行は、この成分及び扇状ビームの発散する放射線に起因する
倍率に比例してシフトされ得る。次に、処理ブロック90において、θにおける
ビーム軸に関する運動の平行成分
に、処理ブロック94において、スケールされ且つシフトされた行は、治療シノ
グラム57内において許容される整数値内に適合させるべく再サンプルされ得る
。
Δyなる任意の変位について推定され得る。
れたシノグラムI(βt+α)は、放射線を定義するコリメータ38のリーフの
間の分離個所上に位置していないという不連続性を有するであろう。この理由の
ために、シノグラムは、治療シノグラム57の範囲内に適合させるべく再サンプ
ルされなければならないであろう。補間の標準的な方法が、このリサンプリング
に使用され得る。発明者等は、このアプローチにおいては、散乱に起因する不全
を含む付加的なエラーが存在することを認識しているが、これらのエラーは小さ
いか補正され得ると思われる。
,673,300号に記述された一層単純な治療シノグラム修正は、リアルタイ
ム運動補正を提供するために使用され得る。放射線療法機械10’による患者4
3の治療の間に、検出器32を用いて通常の断層投影信号が取得され、あるいは
メガボルト検出器65を用いてメガボルト断層投影信号が取得され得る。このよ
うにして得られる画像は、運動信号69を提供するために上述の特許に記述され
た技術に従い、比較ブロック83により示唆されたように、計画減衰シノグラム
41と比較され得るリアルタイム撮像シノグラム67を提供するために用いられ
得る。
直交軸における患者の運動を判定するために、特定のビーム角度において、シノ
グラムの行の相関をとる。さらに、一般的には、この手法は、x、y及びz、並
びにロール、ヨー及びピッチの6つのパラメータについて患者43の運動を完全
に定義すべく拡張され得る。
るために使用されても良い。その最も単純なケースでは、センサ66は、呼吸に
対応する胸壁の拡大を検出するための圧力カフであっても良く、又はECG信号
のような電子的信号を単純に検出しても良い。そのようにして検出される信号7
1は、患者の単純な数学的モデリング、例えば一般的に長円形の胸壁の拡大とし
ての呼吸、の使用を通して、あるいは患者の、又は患者43の内部構造の様相も
しくは位置における変化を指示する標準患者の、計測される断層撮影画像に対す
る信号のサイクルの異なる位相のキー化によって、患者内の内部変化に対する信
号のサイクルに関連する数学的モデル73に供給され得る。患者運動センサは、
代わりに、レーザ又はそれに類似したものによって光学的に検出される外部標準
マークを用いる光学的なものであっても良く、又は磁気共鳴イメージング(MR
I)のような他の知られたイメージングシステムからの信号を採用しても良く、
バーチャルリアリティヘッドセット及びそれに類似したもののために知られてい
るような無線又は光送信機及び受信機を用いるもののような良く知られた位置/
方向判定技術を採用して患者に取り付けられた位置決め具により提供されるもの
でもよい。
コンピュータプロセッサにおけるソフトウェアとして実施されたシノグラム操作
プログラム74に与えられてもよく、その入力は前記
4は、リアルタイムベースで実際の放射線治療を修正するように、リアルタイム
ベースでコリメータ38に供給され得る修正された治療シノグラム76を作るべ
く、図7に記載されたように上述に準備されたようにシノグラムを受信する。
修正する能力は、リアルタイムに要求される高速補正を行なうための能力を提供
する。さらに、モデル73が使用される場合には、修正は予想され、且つ予め計
算され、及び/又は多重修正治療シノグラム76が予め計算され且つ要求に応じ
て単純にコリメータ38と通信するように切り換えられ得る。
変位、すなわち患者の内部か又は患者全体を含むかのいずれかの変位を取り扱う
ためだけである必要はなく、患者内の限定された度合いまでの被検体の一般の寸
法変化を含んでいてもよい。例えば、モード63における被検体は、その構造を
治療し続けるために必要なシノグラム関数I(t)のスケールによる拡大の予測
される効果のためのモード63”における被検体となるまで膨張するかもしれな
い。図4の拡大とは異なり、しかしながら、このケースにおいて類似した拡大が
全てのビーム角度において見出される。それゆえ複雑な臓器の寸法変化は、線量
マップ55の再計算の必要性なしにこの手法を通して適応され得る。
るこの能力は、従来の計画ソフトウェアの必要性を回避し、又はそのようなソフ
トウェアの繰り返しの必要性を制限し得る迅速な構成治療シノグラムの新規な方
法を可能とする。
た患者要素82(a)〜82(c)に対応する一連の部分シノグラム80(a)
〜80(c)を準備し、それらの要素についての標準的な治療を提供する。これ
ら部分シノグラム80(a)〜80(c)は、従来の計画ソフトウェアを用いて
準備され、且つ不特定の長時間の過程を経て最適化され、そしてそれから後の使
用のために電子的にアクセス可能なライブラリに、領域、可能性のある期待され
る物質及び所望の治療線量を示す患者要素82(a)〜82(c)の説明と共に
、格納され得る。
(a)〜82(c)の線量に対応する表現を受信し、且つ計画断層撮影画像46
についての平行移動と拡大及び収縮との両方により、それらが計画断層撮影画像
46に関して操作されることを許容させる。これらの操作コマンドは、編集コマ
ンド53として受信され且つライン85を介してシノグラム操作プログラム74
にも提供される。
グラム74は、上述されたようにそれらの関連する患者要素82の新たな空間位
置及び寸法に整合させるために、部分シノグラム80(a)〜80(c)を修正
する。線量マップ55の作成に用いられる選択された患者要素82(a)〜82
(c)についてのシノグラム80(a)〜80(c)は、それから治療シノグラ
ム76を作成するために、合計され又はさもなければ組み合わされる。前記組み
合わせは、対応する行と列の要素の対に作用する。
人に基づいて当該臓器について予め計画された治療を示す患者要素82(a)を
選択し且つそれを放射線が回避されるべき近傍の敏感な構造をあらわす第2の患
者要素82(a)を組み合わせるかもしれない。これら2つの部分は、実際の患
者の断層撮影画像に対して位置合わせされた部分によりやはりモデル化された患
者のトルソーの表現上に配置されても良い。
に述べられたような線量計算器61及び計画ソフトウェア59の繰り返しを用い
るさらなる最適化のためのスタート点として用いられ得る。
学形状を表現し得る。僅かな解剖学上の寸法のバリエーションを除いて多くの患
者の治療が類似している限り、当該システムは、医師が、患者に対する証明され
た放射線療法技術を使用することを可能とする。
対して識別される運動が、単一の部分シノグラム80に対して識別され、そして
、それにより当該臓器を単独で調整することを許容する治療シノグラム57の他
の成分から区別し得る限り、信号69により提供される運動検出によりさらに拡
大され得る。
及び視野から逸脱しない範囲で多くの変形が、当該技術に熟達する者には生じる
であろう。発明の範囲内に該当する種々の実施形態の公知性を告知するために特
許請求の範囲が作られた。
供し、且つその上に患者を支持するための患者テーブルを示す放射線療法システ
ムの切欠斜視図である。
度θにおいて取得され、各投影の縦軸に示される次元tに沿う減衰Aにより、被
検体のライン投影を示している。
、図2において収集されるような多重ライン投影により形成されるシノグラムで
ある。
バイ・スライスの走査パスを示す斜視図である。
4の被検体のシノグラムの1セットである。
グラムである。
の又は異なる機械上で実施されるコンピュータ断層走査から準備する各ステップ
を示すブロック図とフローチャートの組み合わせである。
る構成の運動の効果を示す図2と類似した図である。
る構成の運動の効果を示す図2と類似した図である。
の運動の補正の第1の方法の各ステップを示すフローチャートである。
ール及びシフトによる直接数学操作を含む扇状ビーム内の運動の補正の第2の方
法を示す、図9のそれと類似したフローチャートである。
の効果を示す図2、図8a及び図8bと類似した図である。
部分シノグラムからの治療シノグラムの構築の要素を示す図7と類似した図であ
る。
Claims (20)
- 【請求項1】 患者について所定の角度範囲に配置可能である放射線ビーム
軸に沿って方向付けられた個々にエネルギ及び/又はフルエンスが変調された放
射線の放射線ビームを与える放射線療法機械を操作する方法であって、 (a)第1の位置における患者に対して、行についての放射線ビーム軸の所定
の角度についての異なる放射線のエネルギ及び/又はフルエンス、並びに列につ
いての前記ビーム軸の異なる角度についての所定の放射線のエネルギ及び/又は
フルエンスを与える行及び列の放射線治療シノグラムを受け入れるステップと、 (b)前記第1の位置から第2の位置への患者の運動を示す患者運動データを
展開するステップと、 (c)前記放射線治療シノグラムの各所定のビーム軸角度について、前記所定
のビーム軸に垂直な患者の運動の成分に従って前記治療シノグラムの対応する行
をシフトし、且つ前記所定のビーム軸に平行な患者の運動の成分に従って前記放
射線治療シノグラムの対応する行をスケールするステップと を有してなり、 それによって治療放射線の扇状ビームの発散が適応される 方法。 - 【請求項2】 ステップ(c)は、 (i)前記放射線治療シノグラムを、分離されているが放射線ビーム軸につい
ての拡散軸に沿って相互に平行な、個々にエネルギ及び/又はフルエンス変調さ
れた放射線を有する仮想放射線療法機械により、第1の位置における前記患者の
等価的な治療を施す平行放射線治療シノグラムに再格納することと、 (ii)平行放射線治療シノグラムの各所定のビーム軸角度について、前記所
定のビーム軸に垂直な患者の運動の成分に従って前記治療シノグラムの対応する
行をシフトすることと、 (iii)ステップ(ii)により修正された前記平行放射線治療シノグラム
を、放射線治療シノグラムに逆再格納することと の各ステップにより実行される請求項1の方法。 - 【請求項3】 ステップ(b)は、前記第1及び第2の位置における患者の
断層撮影画像を比較することによって、患者運動データを展開する請求項1の方
法。 - 【請求項4】 ステップ(b)は、呼吸信号及び心拍信号からなる群から選
択される生理学的な信号を入力として受信する患者運動モデルによって、患者運
動データを展開する請求項1の方法。 - 【請求項5】 前記放射線療法機械は、個々にエネルギ及び/又はフルエン
ス変調された放射線を、固定されたリーフ分離を有する多重リーフコリメータに
より与え、ここでステップ(c)は、前記多重リーフコリメータのリーフ補償に
整合させるべく、前記拡散放射線治療シノグラムの前記修正された行を再サンプ
ルするステップをさらに含む請求項1の方法。 - 【請求項6】 前記患者運動は、患者の内部構造の形状における変化に起因
するように不均一であり、ここでステップ(c)において、前記所定のビーム軸
に垂直な患者運動の成分及びその結果のシフトは、所定のビーム軸に垂直な位置
の関数であり、かつ前記所定のビーム軸に平行な患者運動の成分及びその結果の
スケールは、前記所定のビーム軸に平行な位置の関数であり、 それによって内臓の膨張及び収縮が、適応され得る請求項1の方法。 - 【請求項7】 ビーム軸におおむね沿う方向に向けられ且つ該ビーム軸に対
して垂直に間隙をおいて配置された個々にエネルギ及び/又はフルエンスが変調
された放射線の放射線ビームを与える放射線療法機械を操作する方法であって、
放射線ビーム軸は患者について所定の角度範囲に配置可能であり、前記方法が、 (a)第1の位置における患者に対して、行についての放射線ビーム軸の所定
の角度についての異なる放射線のエネルギ及び/又はフルエンス、並びに列につ
いての前記ビーム軸の異なる角度についての所定の放射線のエネルギ及び/又は
フルエンスを与える行及び列の治療シノグラムを受け入れるステップと、 (b)放射線治療の間、治療シノグラムを使用して、 (i)第1の位置から第2の位置への患者の運動を示す患者運動データを検
出し、 (ii)前記検出された患者運動に従って治療シノグラムを直接的に修正す
る ステップと、 (c)ステップ(b)の(ii)によって修正された前記治療シノグラムを用
いて放射線治療を継続するステップと を有してなり、 それによって、治療計画に対する迅速な調整が有効とされる 方法。 - 【請求項8】 ステップ(b)の(i)は、放射線療法の間に取得された前
記第1の位置における患者の断層撮影画像と前記第2の位置における患者の断層
撮影画像とを比較することによって、患者運動データを展開する請求項7の方法
。 - 【請求項9】 ステップ(b)の(i)は、呼吸信号及び心拍信号からなる
群から選択される生理学的な信号を入力として受信する患者運動モデルによって
、患者運動データを展開する請求項1の方法。 - 【請求項10】 前記治療シノグラムの修正は、所定のビーム軸に垂直な患
者運動の成分に従って前記治療シノグラムの対応する行をシフトする請求項9の
方法。 - 【請求項11】 前記放射線療法機械は、個々にエネルギ及び/又はフルエ
ンス変調された放射線を、固定されたリーフ分離を有する多重リーフコリメータ
により与え、ここで治療シノグラムの修正は、前記多重リーフコリメータのリー
フ分離に整合させるべく、前記治療シノグラムの前記修正された行を再サンプル
するステップをさらに含む請求項10の方法。 - 【請求項12】 前記患者位置の変化は、患者の内部構造の形状における変
化に起因するように不均一であり、且つ前記治療シノグラムの行は、前記所定の
ビーム軸に垂直な位置の関数であるシフトによって修正され、 それによって、内臓の形状の変化が適応され得る請求項9の方法。 - 【請求項13】 ステップ(b)の(i)は、磁気共鳴イメージャ、光学ス
キャナ及び患者に取付けられた位置固定具からなる群から選択された運動センサ
を通しての患者運動データを展開する請求項7の方法。 - 【請求項14】 ビーム軸におおむね沿う方向に向けられ且つ該ビーム軸に
対して垂直に間隙をおいて配置された個々にエネルギが変調された放射線の放射
線ビームを与える放射線療法機械を操作する方法であって、放射線ビーム軸は患
者について所定の角度範囲に配置可能であり、前記方法が、 (a)行及び列の部分シノグラムのライブラリを用意し、行についての放射線
ビーム軸の所定の角度についての異なる放射線のエネルギ及び/又はフルエンス
、並びに列についての前記ビーム軸の異なる角度についての所定の放射線のエネ
ルギ及び/又はフルエンスを与えるステップであって、各部分シノグラムが、第
1のモードにおける種々の患者要素の一つに対応してなるステップと、 (b)放射線治療を必要とする所定の患者をモデル化するように、第2のモー
ドに対する患者要素の1セットの表現の組み合わせを配置するステップと、 (c)前記第1及び第2のモードの間の患者要素における変化を示すセット改
変データの患者要素の各々を決定するステップと、 (d)前記改変データに従ったセットの患者要素の各々の部分シノグラムを修
正するステップと、 (e)前記患者の治療シノグラムを提供すべく前記修正された部分シノグラム
を組み合わせるステップと を有してなる方法。 - 【請求項15】 前記改変データは、前記患者要素の位置及び寸法における
変化を示す請求項14の方法。 - 【請求項16】 ステップ(d)において、各部分シノグラムの各所定のビ
ーム軸角度について、前記部分シノグラムの対応する行は、該所定のビーム軸に
垂直な患者要素の改変の成分に従ってシフトされ、且つ前記部分シノグラムの対
応する行は、該所定のビーム軸に平行な患者要素の改変の成分に従ってスケール
される請求項14の方法。 - 【請求項17】 ステップ(c)に先立って、前記患者要素の配置は、前記
患者の運動を示すリアルタイムデータによってさらに修正される請求項14の方
法。 - 【請求項18】 当該患者要素は、単純な幾何学的領域である請求項14の
方法。 - 【請求項19】 当該患者要素は、患者臓器のモデルである請求項14の方
法。 - 【請求項20】 前記部分シノグラムは、患者に対する線量マップに従って
配置され、且つステップ(d)と(e)との間に、前記線量マップを、一層良好
に整合させるべく治療シノグラムを最適化するステップを含む請求項14の方法
。
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