JP2002528193A - 放射線治療の予測的な生理的ゲーティングのための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 放射線治療用の生理的ゲーティングのための方法及びシステムが開示されている。生理的な活動又は挙動の正規のサイクルを検出しかつ予測的に推定するための方法及びシステムが開示されている。開示された本発明のもう１つの態様は、ゲーティングシステムの構成要素の予測的な駆動に関するものである。開示された本発明のさらにもう１つの態様は、生理的な活動の位相に基づく放射線処理の生理的ゲーティングに関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 (発明の技術分野) 本発明は、医療方法及び医療システムに関するものである。より詳しくは、本
発明は放射線治療の生理的ゲーティングのための方法及びシステムに関するもの
である。

【０００２】 (背景技術) 放射線治療は、癌性腫瘍などといった人体のある領域に対して大量の放射線を
選択的に照射する医学的処置を含んでいる。放射線治療の目的は、有害組織が破
壊されるように目標生体組織に放射線を照射することである。ある種の放射線治
療では、必要以上の放射線照射が健全な組織を損傷するのを避けるために、腫瘍
又は目標組織領域の寸法及び形状に合わせて放射線照射容量が限定されることが
できる。例えば、立体照射治療(conformal therapy)は、治療部分を目標とされ
た腫瘍により近づけることにより放射線量分布を最適化するのにしばしば用いら
れる１つの放射線治療技術である。

【０００３】 正常な生理的挙動は、従来の放射線治療及び立体放射線治療の臨床計画及びそ
の実行に制限を課する。例えば、呼吸又は心臓の鼓動などといった正常な生理的
挙動は、放射線を照射している腫瘍又は組織の領域の位置的移動を惹起するかも
しれない。もし放射線ビームが、処理部分を腫瘍の正確な寸法に合致するように
形づくられていれば、治療中におけるその腫瘍の移動は、放射線ビームが、目標
とされる腫瘍組織を完全にカバーするのに十分な寸法又は形状を備えたものとは
ならないといった結果を招くであろう。

【０００４】 この問題に対する１つの対処法は、治療時に患者の体の動きに同期させられた
ゲーティング信号を用いる放射線ビームの生理的ゲーティングを含んでいる。こ
の対処法においては、患者の生理的な状態及び／又は挙動を測定するのに複数の
機器が利用される。例えば、呼吸は、患者の体内の肺腫瘍の位置の移動を惹起す
ることが証明されている。放射線治療が肺腫瘍に応用される場合は、患者の呼吸
サイクルを測定するために、温度センサ、ひずみ計、プレモタクトログラフ（pr
eumotactrograph）又は光学的画像処理システムが利用されるであろう。これら
の機器は、呼吸サイクル中での患者の挙動を示す信号を生成することができる。
放射線ビームは、肺腫瘍の過度な動きに対応する呼吸信号中の特定の時点では該
放射線ビームが解放又は停止されるよう、測定された呼吸信号のある閾値振幅レ
ベルに基づいてゲーティングされることができる。

【０００５】 放射線治療の生理的ゲーティングに対する既知の対処法は反作用的である。す
なわち、既知の対処法は、生理的挙動の測定されたレベルに追従的に反作用を及
ぼすゲーティング方法を利用する。反作用的なゲーティングシステムの１つの欠
点は、測定された生理的挙動が、ゲーティングシステムの構成要素の有効に動作
する速度に比べて比較的速い運動を含むかもしれないということである。かくし
て、純粋に反作用的なゲーティングシステムは、照射された放射線を有効にゲー
ティングするのに十分に速く反作用を及ぼすことはできないであろう。例えば、
ゲーティングシステムは、放射線処理をゲーティングするためのスイッチを含ん
でいてもよく、ここにおいては、スイッチが十分に動作するには、所定の期間Δ
ｔを必要とする。もし切り替え期間Δｔが、測定された生理的挙動サイクルに比
較して相対的に遅ければ、反作用的な仕様でこのようなスイッチを用いているシ
ステムは、放射線治療中における適当な時点で放射線の照射を有効にゲーティン
グすることはできないであろう。

【０００６】 したがって、関連技術における種々の問題に対処するためのシステム及び方法
が必要とされている。生理的挙動の信号を測定するために、純粋に反作用的でな
い生理的ゲーティングのための方法及びシステムが必要とされている。

【０００７】 (発明の要旨) 本発明は、放射線治療用の生理的ゲーティングのための改良された方法及びシ
ステムを提供する。１つの態様によれば、本発明は、生理的な活動又は挙動（動
作）の正規のサイクルを検出しかつ予測的に推定するための方法及びシステムを
含んでいる。本発明のもう１つの態様は、ゲーティングシステムの構成要素の予
測的な駆動に関連するものである。本発明のさらにもう１つの態様は、生理的活
動の位相に基づく放射線治療の生理的ゲーティングに関連するものである。 本発明の種々の態様、目的及び利点は、詳細な説明、図面及び請求項の中に記
載されている。 添付の図面は、詳細な説明と相まって、本発明をさらに深く理解させ、また本
発明を理論的に説明するために用いられる。

【０００８】 (発明の詳細な説明) 本発明の１つの態様は、生理的な活動又は挙動（動作、動き）の正規のサイク
ルを検出しかつ予測的に推定するための方法を含んでいる。本発明にかかる方法
は、例えば呼吸又は心臓のサイクルを含むあらゆる正規の生理的活動に対して用
いられることができる。

【０００９】 操作に際しては、対象となっている生理的活動をあらわす１つ又はこれより多
いデータ集合が患者について収集される。例えば、心電計が、心臓のサイクルを
あらわすデータを生成するために用いられることができる。呼吸のサイクルをあ
らわすデータを生成するために、温度センサ、ひずみ計又はプレモタクトログラ
フが用いられることができる。生理的な活動又は挙動をあらわすデータ集合を得
るために、本発明の技術範囲内においてその他の機器又は機構が用いられること
ができる。

【００１０】 図１は、放射線治療における生理的ゲーティング用のシステム１００の実施の
形態の構成要素を示しており、ここにおいて、生理的活動をあらわすデータは、
光学的画像処理装置を用いて収集される。システム１００は、治療台１０４上に
位置する患者１０６に放射線ビームが向くように位置決めされた、放射線ビーム
源１０２(従来公知の線形加速器など)を含んでいる。この放射線ビーム源１０２
にはスイッチ１１６が作用的（operatively）に接続されている。スイッチ１１
６は、患者１０６への放射線ビームの照射を一時停止（suspend）するよう操作
されることができる。１つの実施の形態においては、スイッチ１１６は、放射線
ビーム源１０２の電気機械構造体の一部をなす。別の実施の形態では、スイッチ
１１６は、放射線ビーム源１０２の電子制御器に接続された外部装置を含んでい
る。

【００１１】 ビデオカメラ１０８などの光学的装置又はビデオ画像装置は、患者１０６の少
なくとも一部分がカメラの視野に入るように狙いが定められる。カメラ１０８は
、測定されている特定の生理的活動に関連する挙動について患者１０６を監視す
る。例えば、患者の呼吸の挙動が監視されている場合、カメラ１０８は、患者の
胸部の動きを監視するように配置されることができる。１つの実施の形態によれ
ば、カメラ１０８は、その光軸が患者１０６の縦軸に対してほぼ４５°となるよ
うに配置される。胸部が約３〜５ｍｍ動く呼吸活動を測定する場合、ビデオ画像
視野は、患者の胸部のほぼ２０ｃｍ×２０ｃｍの領域が視野に入るように設定さ
れるのが好ましい。例示の目的で、図１には１台のカメラ１０８が示されている
。しかしながら、本発明で用いられるカメラ１０８の数は、上記の数よりも多く
てもよく、本発明で用いられる正確な数は、それが用いられる特定の用途に依存
する。

【００１２】 １つの実施の形態においては、１つ又はこれより多い照明源（好ましい実施の
形態では赤外線照明源）が、治療台１０４の上の患者１０６に光を投射する。生
成された光は、患者の体の上の１つ又はこれより多い標識点（ランドマーク）で
反射される。患者１０６に向けられたカメラ１０８は、１つ又はこれより多い標
識点からの反射光をとらえて検出する。標識点は、検査されている生理的活動に
基づいて選択される。例えば、呼吸の挙動の測定の場合、標識点は患者の胸部の
上の１つ又はこれより多い箇所から選択される。

【００１３】 カメラ１０８の出力信号は、ビデオ画像を受信する能力を有するコンピュータ
１１０又はその他の処理ユニットに送信される。特定の実施の形態によれば、コ
ンピュータ１１０は、マイクロソフト社のウィンドウズＮＴをランさせるインテ
ル社のペンティアムをベースとするプロセッサを含み、かつ該システムで利用さ
れる各ビデオソースごとに異なるチャンネルを有するビデオフレーム取込みカー
ドを含んでいる。カメラ１０８により記録された画像は、処理用のコンピュータ
１１０に送られる。もしカメラ１０８がアナログ出力を生成すれば、フレーム取
込み装置は、コンピュータ１１０による処理に先立って、このカメラ信号をデジ
タル信号に変換する。コンピュータ１１０によって受信されたビデオ信号に基づ
いて、スイッチ１１６を操作するための制御信号がコンピュータ１１０から送り
出されることができる。

【００１４】 １つの実施の形態によれば、１つ又はこれより多い受動マーカー１１４が、挙
動が検出されるべき領域において患者の上に配置される。各マーカー１１４は、
好ましく、可視波長であるか非可視波長であるかにかかわらず、光を反射させる
ことができる反射性材料又は逆反射性材料を含んでいる。もし照明源がカメラ１
０８と同一の位置に配置されていれば、マーカー１１４は、大部分の光を照明源
の方向へ反射させる逆反射性材料を含んでいるのが好ましい。別の実施の形態で
は、各マーカー１１４は、それ自身の光源を含んでいる。マーカー１１４は、患
者の挙動を検出するために、カメラ１０８によって画像化される患者の体の上の
物理的な標識点に代えて、又はこれと併用して用いられる。マーカー１１４は、
患者の体に設けられる標識点の代わりに用いられるのが好ましい。なぜなら、こ
のようなマーカー１１４は、検出しやすく、かつカメラ１０８によって生成され
るビデオ画像を介して追跡しやすいからである。好ましいマーカー１１４の反射
性又は逆反射性の特性により、とくにカメラ１０８と照射源とが同一位置にある
ときには、マーカー１１４は先天的に、カメラ１０８などの光検出装置に対して
、ビデオ画像に高コントラストをもたらす。

【００１５】 患者の挙動を追跡するためのビデオ又は光学的システムを利用すれば、いくつ
かの利点が得られる。第１に、ビデオ又は光学的システムによれば、任意の患者
に複数回使用する際に測定結果を繰り返すための信頼性の高いメカニズムを得る
ことができる。第２に、本発明にかかる方法は非侵襲性であり、たとえマーカー
が用いられる場合でも、患者にケーブル又は接続器をつける必要はない。さらに
、マーカーの使用が非実用的である場合は、選択された生体上の標識点とつなが
りのある生理的活動の測定を行うことにより、該システムはマーカーなしでも利
用されることができる。最後に、本発明にかかる方法は、外部の解剖的な身体運
動の絶対的な測定に基づいているので、より高精度である。

【００１６】 マーカー１１４を追跡する際に考えられる非効率的なことは、該マーカーがビ
デオフレームのどこにでもあらわれる可能性があり、マーカー１１４の位置を決
定するために、該ビデオフレームの画素が全て検査されなければならないかもし
れないということである。かくして、ある実施の形態では、マーカー１１４の位
置の最初の決定には、ビデオフレームの画素を全て検査することを必要とする。
もしビデオフレームが６４０×４８０の画素を含んでいれば、マーカー１１４の
位置を見つけるために、全部で３０７２００(６４０×４８０)個の画素が最初に
検査される。

【００１７】 マーカー１１４をリアルタイムで追跡するために、マーカー１１４の位置をリ
アルタイムで決定すべくあらゆるビデオフレームについてあらゆる画素を検査す
れば、大量のシステムリソースを消費することになる。かくして、ある実施の形
態では、ビデオフレーム内ですでに確認されたマーカー１１４の位置の推定に基
づいて設けられる、ここでは「追跡ゲート」と呼ばれるビデオフレームの小領域
を処理することにより、リアルタイムでのマーカー１１４の追跡が促進されるこ
とができる。以前のビデオフレーム内で定められたマーカー１１４の以前に決定
された位置は、同一マーカーに対する初期検索範囲（即ち、追跡ゲート）をリア
ルタイムで定めるために用いられる。追跡ゲートは、マーカー１１４の以前の位
置を中心とするビデオフレームの比較的小さい部分である。追跡ゲートは、マー
カー１１４の新たな位置を含まない場合に限り拡張される。一例として、特定マ
ーカーについて以前に決定された位置がビデオフレーム内の画素（５０，５０）
である状況について考察する。もし追跡ゲートがビデオフレームの５０×５０の
領域に限られていれば、この事例に対する追跡ゲートは、座標（２５，５０)、(
７５，５０)、(５０，２５)及び(５０，７５)によって画成される領域内に入っ
ている画素を含むであろう。ビデオフレームのその他の部分は、マーカー１０６
がこの追跡ゲート内で見出されない場合に限って検索される。

【００１８】 カメラ１０８からコンピュータ１１０に送られるビデオ画像信号は、患者の体
の上のマーカー１１４及び／又は標識点の構造の動きをあらわす挙動信号を生成
して追跡するのに用いられる。図２は、任意の測定期間におけるマーカー１１４
の動きに関する情報を含んでいる、呼吸についての挙動信号チャート２００の一
例を示している。横軸は時間をあらわし、縦軸はマーカー１１４の相対的な位置
又は動きをあらわしている。ある実施の形態によれば、図２中に示された信号は
、挙動信号チャート２００に沿ってプロットされた離散的な複数のデータポイン
トを含んでいる。

【００１９】 放射線治療の生理的ゲーティングの重要な態様は、放射線を照射するための「
治療間隔（treatment intervals）」の境界を決定することにある。ゲーティン
グを目的として、治療間隔の境界を定めるために、挙動信号の振幅範囲にわたっ
て閾値点が定められることができる。治療間隔の境界外の患者の挙動は、照射の
目標である腫瘍又は組織に対して許容できないレベルの動きを惹起するものと予
測される動きに対応する。ある実施の形態によれば、治療間隔は、臨床上の目標
部分の動きが最小化される生理的サイクルの部分に対応している。治療間隔の境
界を決定するその他の要因は、目標部分の最小の動きを伴う挙動信号の部分、又
は危険にさらされている器官からの目標部分の最大の離間を伴う挙動信号の部分
を確認することを含む。かくして、放射線ビームパターンは、患者の挙動を考慮
した上で、可能な限り最小のマージン(margin)でもって形づくられることができ
る。

【００２０】 放射線は、挙動信号が所定の治療間隔内にあるときに限り患者に照射される。
図３に、挙動信号チャート２００中に示された挙動データについて規定された、
信号範囲３０２により示された治療間隔の一例が示されている。図３の例におい
ては、０．８の値(上側の境界線３０４で示されている)を超える測定された体の
位置の動き、又は０．０の値(下側の境界線３０６で示されている)より下で移動
する測定された体の位置の動きは、いずれも治療間隔の境界外となっている。

【００２１】 図３には、挙動信号チャート２００にあてはまるゲーティング信号チャート３
００の一例が示されている。治療間隔信号範囲３０２の外側にあるどの挙動信号
も、結果的に、患者に対する放射線の照射を停止する「ビームホールド」ゲーテ
ィング信号閾値３１０となる。治療間隔信号範囲３０２の内側にあるどの挙動信
号も、結果的に、患者に対する放射線の照射を許容する「ビームオン」ゲーティ
ング信号閾値３１２となる。ある実施の形態では、挙動信号チャート２００中に
示された情報をあらわすデジタル信号は、コンピュータ１１０により処理され、
そして治療間隔信号範囲３０２の閾値レベルと比較されてゲーティング信号閾値
３１０及び３１２を生成する。別の実施の形態では、ゲーティング信号閾値３１
０及び３１２は、アナログの挙動信号を比較器に送って、治療間隔信号範囲３０
２に対応するアナログの閾値信号と比較することにより得られる。いずれの場合
も、ゲーティング信号閾値３１０及び３１２は、コンピュータ１１０により生成
され、そして患者１０６に対する放射線の照射を停止又は開始させるために、放
射線ビーム源１０２（図１）の操作を制御するスイッチ１１６に印加される。

【００２２】 図４は、本発明の１つの実施の形態において実行される処理動作のフローチャ
ートである。最初の処理動作は、カメラによって検出される挙動信号の範囲にわ
たって治療間隔の境界を定めることである(４０２)。前述したように、治療間隔
の境界外にくるどの動きも、結果的に放射線の目標とされる腫瘍又は組織の許容
できないレベルの動きになると予測される動きに対応する。ビデオカメラなどの
光学的システム又はデオ撮像システムは、患者の生理的挙動を測定するのに用い
られ(４０４)、そして光学システム又はビデオ撮像システムの出力信号は処理さ
れ、測定された挙動信号を治療間隔の閾値境界と比較する(４０６)。

【００２３】 もし挙動信号が治療間隔の境界外にあれば、「ビームオフ」ゲーティング信号
閾値が、放射線ビーム源に作用的に連結されたスイッチに印加される（４０８）
。もし射線ビーム源が現に患者に放射線を照射していれば(４１０)、スイッチの
設定は、放射線ビームがホールド又は停止するように操作される(４１１)。この
後、プロセスはプロセス動作４０６に戻る。

【００２４】 もし挙動信号が治療間隔の境界内にあれば、「ビームオン」ゲーティング信号
閾値が生成され(４１２)、そして照射線ビーム源に作用的に連結されたスイッチ
に印加される。もし放射線ビーム源が現に患者に印加されている最中でなければ
(４１３)、スイッチの設定は、患者に放射線を照射するために、放射線ビーム源
をオンさせ又は動作するように操作される（４１４）。この後、プロセスはプロ
セス動作４０６に戻る。

【００２５】 １つの実施の形態によれば、もし患者の正規の生理的挙動において著しい偏差
（偏奇）が検出されれば、放射線ビーム源は非動作とされることができる。この
ような偏差は、患者による突然の挙動又は咳から生じる。たとえ挙動信号の振幅
範囲がこの偏差の発生時における治療間隔の境界内にあったとしても、目標とさ
れる組織の位置及び／又は向きはこの偏差の結果として許容できないほど変化す
るかもしれない。かくして、このような偏差の検出は、照射治療をゲーティング
トするための適当な周期（期間）を定める上で役立つものである。

【００２６】 本発明は、生理的活動の周期（期間）を検出しかつ予測的に推定するための方
法を提供する。実質的には、本発明は、患者の生理的挙動に対して「位相ロック
（phase lock）」を行うことができる。ゲーティングシステムの移動が運動周期
にロックされるので、その周期からの偏差は確認されかつ適切に定められること
ができる。例えば、呼吸サイクルに対するゲーティングの場合は、患者による突
然の挙動又は咳は結果的に呼吸サイクルの検出された周期からの偏差となる。放
射線処理は、正規の周期からこれらの偏差が発生している間ゲーティングされる
ことができる。本発明はまた、後に続く生理的挙動の周期を予測的に推定するた
めの方法を提供する。

【００２７】 図５は、正規の生理的挙動サイクルの検出及び予測的推定を実行するための本
発明の実施の形態のプロセスフローチャートである。プロセス動作５０２におい
ては、対象となっている生理的活動をあらわすデータ信号を生成するために、あ
る機器又はシステム（図１のシステム１００のような）が用いられる。ある実施
の形態においては、データ信号は、検査下にある生理的挙動をあらわす信号波パ
ターンを集合的に形成するデジタルデータサンプルのストリームを含む。多数の
離散的な測定サンプルは、任意の周期中における生理的活動のために採取される
。例えば、呼吸の測定に向けられた本発明の実施の形態では、およそ２００〜２
１０のデータサンプルが、それぞれおよそ７秒の時間間隔で測定される。

【００２８】 プロセス動作５０４では、測定されたデータサンプルに対してパターンマッチ
ング解析が実行される。ある実施の形態においては、生理的信号のための最新の
データサンプル集合が直前のデータサンプル信号集合に対して相関させられ、該
信号の周期及び反復性が決定される。このパターンマッチングを実行するために
自動相関関数が用いられることができる。生理的挙動又は生理的監視センサ信号
の新しい各サンプルポイントに対して、該プロセスは、該信号中の最後のｎ個の
サンプルの自動相関関数を計算する。ここで、ｎは、およそ１．５〜２の信号呼
吸周期に対応する。この後、信号の周期及び反復性を決定するために、自動相関
関数の第２のピークが確認される。

【００２９】 代替的なある実施の形態では、自動相関関数に代えて、絶対差分関数が用いら
れる。第２のピークに代えて、絶対差分における第２の最小値が検索される。生
理的挙動又は生理的監視センサ信号の新しい各サンプル点に対して、該プロセス
は、重複しているデータサンプルの範囲にわたって２つのデータ集合間の最小絶
対差分を計算する。第２の最小値は、最近のデータサンプル集合を先行するデー
タサンプル集合に最も良くマッチングさせるデータ位置に対応する。

【００３０】 代替的なさらにもう１つの実施の形態は、測定されている生理的活動のモデル
に基づいてパターンマッチングを実行する。該モデルは、この生理的活動に対す
る生理的挙動又は生理的監視センサ信号を動的に表現するものである。最新のデ
ータサンプル集合は、反復的なプロセスのパラメータを推定するためにモデルに
対してマッチングさせられる。

【００３１】 測定された生理的信号を用いるパターンマッチングは（５０４）、反復的なプ
ロセスに対する最良のマッチング位置と同様に、マッチングの度合いに関する情
報を与える。プロセス動作５０４において自動相関関数が用いられる場合は、第
２のピークの相対的な強度は、該信号がどのように反復的であるかの尺度を与え
る。２つのデータサンプル集合間のマッチングの度合いの指標を与えるために、
閾値範囲の値が定められる。もし第２のピークの強度が定められた閾値範囲内に
あれば（処理動作５０８）、マッチングの度合いは、該信号が反復的であること
を示し、第２のピークの位置は、信号の周期の推定値を与える。もし処理動作５
０４において絶対差分関数が用いられれば、第２の最小値の相対的な値は、該信
号がどのように反復的であるかの尺度を与える。もし第２の最小値が定められた
閾値範囲に合致すれば（５０８）、マッチングの度合いは、該信号が反復的であ
ることを示し、第２の最小値の位置は信号の周期の推定値を与える。

【００３２】 もし第２のピーク又は第２の最小値の相関値が、定められた閾値範囲に合致し
なければ、正規の生理的活動からの偏差が検出され、これにより患者の正規の生
理的挙動における不規則性が示される（５１０）。この不規則性は、例えば、患
者の突然の挙動又は咳の結果生じるかもしれない。ある実施の形態においては、
この検出された不規則性は、結果的に、患者への放射線の照射を一時停止させる
「ビームホールド」信号の生成をもたらす。

【００３３】 もしマッチングの度合いが反復性を示していれば、周期が合理的な範囲内にあ
るかどうかを決定するために、最良のマッチングポイントがテストされる。第２
のピーク又は第２の最小値の位置は、生理的活動の周期の推定値を与える。ある
実施の形態においては、最良のマッチングポイントは、閾値範囲と比較される（
５０９）。もし最良のマッチングポイントが閾値範囲内に入っていなければ、正
規の生理的活動からの偏差が検出される（５１０）。もし最良のマッチングポイ
ントが閾値範囲内に入っていれば、該信号は反復的なものとして受け入れられる
（５１２）。

【００３４】 最良のマッチングポイントに基づく周期の推定は、該信号に対する次のデータ
サンプル集合の周期及び波形パラメータを予測するのに用いられる（５１４）。
処理動作５０４、５０８及び５０９は、このようなサンプルの範囲にわたって、
複数のデータサンプルに基づいて反復性をテストすることに注目されたい。しか
しながら、ある環境においては、正規の生理的挙動からの大きな偏差は、解析さ
れている新しい又は最新のデータサンプル内で実際に生じるかもしれない。なぜ
なら、データサンプルの全集合が反復性を示し（例えば、比較されているデータ
サンプルの範囲にわたっての絶対差分の平均化により）、処理動作５０４、５０
８及び５０９は偏差を検出しないかもしれないからである。急激な偏差に対する
テストを実行するために、処理動作５１４からの予測値は、次の対応するデータ
サンプルと比較される（５１５）。もし予測値が規定された閾値範囲内の実際の
データサンプルとマッチしなければ、偏差が検出される（５１０）。もし予測さ
れたデータサンプル値と実際のデータサンプル値との比較が規定された閾値範囲
内に入っていれば、反復性が確認され、このデータサンプル範囲については、偏
差は検出されない（５１６）。

【００３５】 ある実施の形態においては、第１回目は図５の処理が実行され、パターンマッ
チング処理動作（５０４）がデータサンプルの全範囲にわたって実行される。こ
の後、パターンマッチング処理動作が、該処理の直前の実行の結果によって定め
られる限られた検索間隔にわたって実行されることができる。例えば、処理動作
５１４からの予測値は、次のデータサンプル集合のための検索間隔の位置を規定
するのに用いられることができる。しかしながら、もし処理動作５０８、５０９
及び５１４が最初の検索間隔の解析に基づいて偏差を検出すれば、検索間隔は、
該偏差が実際に生じることを確実化するために拡張されることができる。図５の
処理は、最初の検索間隔の外側の最良のマッチングポイントを見出すよう試みる
ために、増加された検索間隔で繰り返されることができる。ある実施の形態では
、この増加された検索間隔はデータサンプルの全範囲を含む。これに代わる実施
の形態では、増加された検索間隔は、データサンプルの全範囲の拡張された部分
のみを含む。

【００３６】 本発明のある実施の形態によれば、生理的ゲーティングは、その振幅よりもむ
しろ生理的活動の位相に基づいて実行されることができる。これは、生理的挙動
信号の振幅が放射線の照射のための治療間隔の境界を定めるようになっている図
３に示された例とは対照的なものである。

【００３７】 図９には、生理的挙動信号の位相の進行を示すチャート９００の一例が示され
ている。治療間隔範囲９０２は位相チャート９００にわたって定められている。
図９の例では、治療間隔範囲９０２の境界は、検出された信号の位相により定め
られている。生理的挙動信号の位相が治療間隔範囲９０２の境界内に入っている
ときにのみ、患者に放射線が照射される。図９は、３０°から３００°にわたる
境界を有する治療間隔領域９０２の例を示している。かくして、生理的挙動信号
の位相が３０１°と２９°との間にあるときには、患者に対して照射される放射
線は一時停止又は停止される。

【００３８】 図９には、位相チャート９００と整列されたゲーティング信号チャート９０６
が示されている。もし生理的挙動信号の位相が治療間隔範囲９０２の外側にあれ
ば、「ビームホールド」信号閾値９１０が生じる。もし生理的挙動信号の位相が
治療間隔範囲９０２の境界内にあれば、「ビームオン」信号閾値９１２が生じる
。「ビームオン」及び「ビームホールド」の信号閾値９１０及び９１２は、放射
線ビーム源１０２（図１）の操作を作用的に制御するスイッチ１１６に印加され
る。もし患者に放射線が照射されていれば、「ビームホールド」信号閾値９１０
の印加は、スイッチ１１６に放射線の照射を一時停止させ又は停止させる。もし
患者に放射線が照射されていなければ、「ビームオン」信号閾値９１２の印加は
、患者に対する放射線の照射を開始させる。

【００３９】 本発明の予測特性は、たとえ測定された生理的挙動が、ゲーティングシステム
の構成要素の有効操作速度に比べて比較的速い動きを含んでいても、ゲーティン
グシステムの操作を可能にする。これに該当する１つの例として、完全にはたら
くのに既知の時間間隔Δｔを必要とする、放射線治療をゲーティングするための
スイッチを含んでいるゲーティングシステムについて考察する。もし切り替えの
時間間隔Δｔが、測定された生理的挙動サイクルに比べて相対的に遅ければ、反
作用的な仕様でこのようなスイッチを用いているシステムは、患者に対する放射
線の照射を有効にゲーティングすることはできないであろう。

【００４０】 本発明は、スイッチ１１６の予測的な作動が、該スイッチを完全に動作させる
のに必要とされる時間Δｔの長さを補償することを可能にする。生理的活動に対
する予測期間は、図５の処理を用いることにより得られることができる。治療間
隔範囲は、生理的活動の期間の一部にわたって定められる。スイッチ１１６を完
全に駆動するのに必要とされる時間Δｔに基づいて、スイッチ１１６は治療間隔
の境界の時間に先だって、この時間間隔Δｔによって予め駆動されることができ
、これによりスイッチ１１６の完全な駆動のための時間が治療間隔の境界と一致
する。かくして、スイッチ１１６の操作速度にかかわりなく、放射線が治療間隔
の境界で、有効にゲートされることができる。同様の手法は、その他のゲーティ
ングシステムの構成要素の操作速度を補償するためにも用いられることができる
。

【００４１】 以下、ビジュアルベーシック（Visual Basic）プログラム言語で作成された本
発明の１つの実施の形態を示す。以下のプログラムコードは、絶対差分関数を用
いて呼吸サイクル周期を検出しかつ予測的に推定するための処理についてのもの
である。

【００４２】 Public Function Predict (ByVal i As Long, ByVal Range As Long, Period As
Double, MinAbsDiff As Double, Diff As Double) As Double Dim j As Long, StartJ As Long, CurrJ As Long Dim k As Long, MaxK As Long Dim AbsDiff As Double Dim NormAbsDiff As Double, n As Long k=Period-Range MinAbsDiff=10000000# StartJ=TimeRefIdxBuf((i-201+BufLength) Mod BufLength) CurrJ=TimeRefIdxBuf((i-1+BufLength) Mod BufLength)

【００４３】 Do j=StartJ AbsDiff=0# n=0 Do AbsDiff=AbsDiff+Abs(SigBuf(SigRefIdxBuf(j))-SigBuf(SigRefIdxBuf(j+k+Ch
artWidth) Mod CartWidth))) n=n+1 j=(j+10) Mod ChartWidth Loop While n<=(200-k)/10 NormAbsDiff=100*AbsDiff/(n*Abs(MaxSignal-MinSignal))

【００４４】 If NormAbsDiff<=MinAbsDiff Then MinAbsDiff=NormAbsDiff MaxK=k End If k=k+1 Loop While k<=Period+Range If MaxK>=40 And MaxK<=150 Then Period=MaxK Predict=SigBuf(SigRefIdxBuf((CurrJ-Period+ChartWidth) Mod ChartWidth)) Diff=100*Abs(SigBuf(SigRefIdxBuf(CurrJ))-Predict)/Abs(MaxSignal-MinSigna
l)

【００４５】 If MinAbsDiff<=20 Then ProgressBar1.Value=MinAbsDiff Else ProgressBar1.Value=20 End If End Function

【００４６】 このプログラムコードにおいて、変数「ｉ」は、処理されているデータサンプ
ルに対するカウンタ又はインデックス（指標）をあらわしている。変数「Range
」は、解析されるべき検索範囲をあらわしている。もし生理的サイクルの周期が
すでに決定されていれば（すなわち、このプログラムコードの前の実行から）、
変数「Period」は、検出された周期を含む。もし周期がまだ決定されていなけれ
ば、変数「Period」は、正規の呼吸サイクルをあらわす無効値（default value
）に設定される（例えば、正規の呼吸サイクルにおけるデータポイント数であり
、これはおよそ２００〜２１０のデータサンプルがおよそ７秒の時間周期にわた
って得られる本発明のある実施の形態においてはおよそ９５のデータサンプルで
ある）。変数「MinAbsDiff」は、検索範囲にわたっての最小絶対差分値である。
変数「Diff」は、次のデータサンプルの実際の値とその次のデータサンプルの予
測された値との間の比較をあらわしている。

【００４７】 変数「ｊ」、「StartJ」及び「CurrJ」は、処理されているデータサンプルへ
のカウンタ又はインデックスである。変数「ｋ」は、検索範囲に対するカウンタ
である。変数「MaxK」は、最小絶対差分値を有する検索範囲内における位置をあ
らわしている。変数「AbsDiff」は、重複しているデータサンプルのための絶対
差分値の合計を保持している。変数「NormAbsDiff」は、パーセント値であらわ
された、検索範囲内における特定の位置に対する平均絶対差分値である。変数「
ｎ」は、パーセント値であらわされた検索範囲に対する相対的なデータサンプル
の位置を追跡するために用いられる。「Predict」は、このプログラムコードに
よって戻される予測値である。

【００４８】 変数「MinAbsDiff」は、初期値がある高い値に設定され、これによりこの後の
すべての絶対差分値がこの初期値より小さくなる。ある実施の形態においては、
処理されているデータサンプル集合は、２００のデータポイントを含んでいる。
かくして、このプログラムコードでは、変数「StartJ」は、２０１のデータサン
プルで初期化しなおされる。変数「CurrJ」は、１つのデータサンプルで初期化
しなおされる。サークル状の配列が用いられているので、変数「BufLength」は
、「StartJ」及び「CurrJ」の両方の初期化のときに参照される。

【００４９】 外側のＤｏループは、現在及び先行するデータサンプル集合を互いに相対的に
移動させる。外側のＤｏループは活動的（active）であり、他方変数「ｋ」は、
プログラムコードが検索範囲内で処理を行っていることを示す。ある実施の形態
では、検索範囲は、最初に、予測された位置のいずれかの側部に対して３つの位
置で設定される。予測される位置は、プログラムコードの直前の実行に対して得
られる周期に基づく。もしプログラムコードが直前に実行されていなければ、無
効周期値が用いられる。もしこの検索範囲内で許容できる最小絶対差分値が見出
されなければ、検索範囲は、例えば予測される位置のいずれかの側部に対して５
０の位置に拡張されることができる。

【００５０】 変数「ｊ」は、「StartJ」の値に対して初期化される。変数「AbsDiff」及び
「ｎ」もまた、内側Ｄｏループの実行に先だって初期化される。 内側Ｄｏループは、データサンプルの現在の集合と前の集合との間の絶対差分
値の計算を実行する。変数「AbsDiff」は、比較されているデータサンプルを重
複させるために絶対差分値の合計を保持する。絶対差分値を決定するために解析
されているデータサンプルの数は、処理されている検索範囲内の位置に基づいて
変化することに注目されたい。これは、検索範囲内での異なる位置は、比較され
ている前のデータサンプル集合と重複するデータサンプルの異なる数をもつこと
に起因する。このプログラムコードの実施の形態においては、絶対差分関数は、
１０番目毎の信号サンプルポイントを用いて計算される。すなわち、サブサンプ
ル式減算（subsampled substruction）が用いられる。サークル状の配列が用い
られているので、変数「ChartWidth」は、「AbsDiff」の計算中に参照される。

【００５１】 変数「MaxSignal」及び「MinSignal」は、前にサンプリングされた信号値に対
する最大及び最小の範囲を示している。これらの値は、例えば、データサンプル
が複数の呼吸サイクルについて得られるシステムのための学習期間中に定立され
ることができる。変数「NormAbsDiff」は、「MaxSignal」及び「MinSignal」の
値に基づいて、パーセント値であらわされた平均絶対差分値を保持する。

【００５２】 もし「NormAbsDiff」の値が、前に定立された「MinAbsDiff」の値より小さい
か又は等しければ、変数「MinAbsDiff」が「NormAbsDiff」の値に設定される。
もし「MinAbsDiff」の値がリセットされれば、変数「MaxK」は、値「ｋ」に設定
される。この後、変数「ｋ」はインクリメントされ、もし「ｋ」の値がなお検索
範囲内にあれば、プログラムコードは外側Ｄｏループの最初の部分に戻る。

【００５３】 このプログラムコードの結果は、最小絶対差分値の候補であり、かつ最小絶対
差分の位置の候補である。MaxKの値は、これが処理されている生理的活動に対す
る値の正確な範囲内に入るのを確実化するために、予め設定された閾値と比較さ
れる。かくして、ある実施の形態では、MaxKの値は、これが４０以上でありかつ
１５０以下となるのを確実化するためにテストされる。もしマーク値が閾値範囲
に合致すれば、変数「Period」は「MaxK」の値に設定される。変数「Predict」
は、処理されるべき次のデータサンプル集合に対する予測値に戻る。変数「Diff
」は、現在のデータサンプル値と予測されたデータサンプル値との間の差分値を
示し、かつ「MaxSignal」及び「MinSignal」の値に対するパーセントであらわさ
れる。

【００５４】 ある実施の形態では、進行バー（progress bar）の画像が、信号サンプルの周
期性を可視的に示すために表示されることができる。プログラムコードによれば
、もし「MinAbsDiff」の値が２０％の差分以下であれば、可視的な進行バーは、
計算された「MinAbsDiff」の値でもって更新される。あるいは、可視的な進行バ
ーは、「２０」の無効値である２０％の差分を超えているその他のすべての「Mi
nAbsDiff」の値を表示する。

【００５５】 図６ａ及び６ｂは、生理的挙動をあらわすデータを光学的又は可視的に収集す
るための、本発明で用いられることができるカメラ１０８の実施例を示している
。カメラ１０８は、１つ又はこれより多い光電陰極と１つ又はこれより多い電荷
結合素子(ＣＣＤ)とを有する電荷結合素子カメラ（「ＣＣＤ」）である。ＣＣＤ
素子は、局所的に電荷を蓄積することができ、適当な制御信号に応答して、読出
し点までその電荷を転送することができる半導体素子である。撮像されるべき光
景からの光子が光電陰極に達したときに、カメラに受け入れられた光の強さに比
例して電子が放出される。これらの電子は、ＣＣＤ素子内に配置された電荷バケ
ットに捕らえられる。電荷バケットに捕らえられた電子の分布は、カメラに受け
入れられた画像をあらわしている。ＣＣＤはこれらの電子をアナログ・デジタル
変換器へ転送する。このアナログ・デジタル変換器の出力は、コンピュータ４１
０に送られ、これによりビデオ画像が処理されるとともに、逆反射性マーカー４
０６の位置が計算される。本発明のある実施の形態によれば、カメラ１０８は、
ＲＳ-１７０の出力と、６４０×４８０画素の解像度とを有する白黒ＣＣＤ型カ
メラである。これに代えて、カメラ４０８は、ＣＣＩＲの出力と、７５６×５６
７画素の解像度とを有するＣＣＤカメラを備えていてもよい。

【００５６】 本発明の特別の実施の形態では、カメラ１０８に赤外線照明器６０２(「ＩＲ
照明器」)が併設されている。ＩＲ照明器６０２は、カメラ１０８と同じ方向に
向けられた１つ又はこれより多い赤外線ビームを生成する。ＩＲ照明器６０２は
、カメラ本体６０８のレンズ６０６を中心とするリング形の表面を含んでいる。
ＩＲ照明器６０２の表面は、赤外光を生成する複数の個々のＬＥＤ素子６０４を
含んでいる。ＬＥＤ素子６０４は、ＩＲ照明器６０２の上に、螺旋状のパターン
で配置されている。赤外光に対するカメラの感度を高めるために、カメラ１０８
の一部をなすこともできる赤外フィルタは、除去され、または無効化される。

【００５７】 ある実施の形態によれば、治療中の患者のデジタルビデオ記録は、カメラ１０
８を介して行われることができる。患者の動きを追跡するのに用いられるのと同
一のカメラ１０８は、将来の参考のために患者のビデオ画像を記録するのに用い
られることができる。通常の周囲光による患者の一連の画像が、マーカー１１４
の測定された挙動信号と同期して得られることができる。

【００５８】 図７ａ及び７ｂは、本発明において用いられることができる逆反射性マーカー
７００の実施例を示している。逆反射性マーカー７００は、反射光に対する隆起
した反射面７０２を含んでいる。隆起した反射面７０２は半球形状を呈している
ので、光源からの光の入射角とは無関係に光を反射することができる。この隆起
反射面７０２は、平坦面７０４により囲まれている。平坦面７０４の裏側は、患
者の体の上の特定の位置に逆反射性マーカー７００を取り付けるための取り付け
領域を与える。ある実施の形態によれば、逆反射性マーカー７００は、３Ｍ社か
ら入手可能な逆反射材３Ｍ＃７６１０ＷＳで構成されている。ある実施の形態に
おいては、マーカー７００は、直径がおよそ０．５ｃｍであり、隆起反射面７０
２における最大高さがおそよ０．１ｃｍである。

【００５９】 図８は、逆反射性マーカー７００を製作するのに用いられることができる装置
８０２を示している。装置８０２は、弾性リング８０６ａが取付けられているベ
ース部８０４を含んでいる。弾性リング８０６は、その中心に膨張突起部を有す
る底部成形片８０８に取り付けられている。制御レバー８１０は、支持ロッド８
１４に沿って頂部８１２を移動させるために操作されることができる。頂部８１
２は、バネ付勢型頂部成形片８１４を含んでいる。頂部成形片８１４は、その下
面に半球形状空洞が形成されている。操作に際しては、逆反射性材料片を底部成
形片８０８の上に配置される。頂部８１２をベース部８０４に向かって移動させ
るために、制御レバー８１０が操作される。逆反射性材料は、底部成形片８０８
と頂部成形片８１４との間で圧縮されて成形される。頂部成形片８１４は、逆反
射性材料の上部外側を半球形状に成形する。

【００６０】 ある代替的な実施の形態では、マーカー１１４は、１つ又はこれより多い参照
位置をその表面に有するマーカーブロックを含んでいる。マーカーブロック上の
各参照位置は、好ましく、カメラ１０８などの光学撮像装置により検出可能な逆
反射性又は反射性の材料を含んでいる。

【００６１】 図１１は、マーカーブロック１１００の実施例を示し、このマーカーブロック
は、円筒形状であって、その表面に配置された逆反射性素子１１０２からなる複
数の参照位置を備えている。マーカーブロック１１００は、中実ブロックとして
(例えば、スチロフォームで)形成されることができる。このようにして製作され
たブロックは、複数回、また複数の患者に対して繰り返し使用されることができ
る。逆反射性素子１１０２は、図７ａ及び７ｂの逆反射性マーカー１１４を構成
するのに用いられたのと同一材料で形成されることができる。好ましくは、マー
カーブロックは、患者による通常の呼吸の妨げとならないような十分に軽い材料
で形成される。

【００６２】 マーカーブロックの形状や寸法は、参照位置の寸法や間隔、位置などが、カメ
ラ又はその他の光学撮像装置から眺めやすく、マーカーブロックの位置を正確に
示す画像が得られる限り、どのようなものであってもよい。例えば、図１０は、
その表面に複数の逆反射性素子１００２が取付けられている半球形状の代替的な
マーカーブロック１０００を示している。

【００６３】 マーカーブロックは特定の体の部分にフィットするような形に形成されること
ができる。例えば、体の特定の箇所にフィットする成形品ないし鋳造品がマーカ
ーブロックとして用いられることができる。体のある部位とフィットするように
形づくられたマーカーブロックは、患者の特定部位に該マーカーブロックを繰り
返し配置するのを助ける。別の実施の形態では、マーカーブロックは、患者の体
に取り付けられた取付具にフィットするように形成されることができる。例えば
、マーカーブロックは、眼鏡に取り付けられるのを可能にする凹凸や溝に形成さ
れてもよい。別の実施の形態では、取付具は、反射性又は逆反射性のマーカーを
有する一体形成されたマーカーブロックで形成される。

【００６４】 マーカーブロックの代替的な実施例は、その表面にただ１つの参照位置又は反
射性素子を含んでいる。この実施例にかかるマーカーブロックは、光学撮像装置
で患者の体の上の特定の位置を検出するために、逆反射性マーカー４０６の代わ
りに用いられる。

【００６５】 カメラ１０８、マーカー１１４、マーカーブロック又は生理的挙動の光学的測
定についての手法に関するさらに詳細な事項は、これと同時に提出され、かつ全
面的に参照されてここに組み入れられている、同時継続中の米国特許出願［まだ
出願番号がついていない］（バリアン事件番号第９８−３４号、代理人事件番号
第２３６／２２３号）及び米国特許出願［まだ出願番号がついていない］（バリ
アン事件番号第９８−３３号、代理人事件番号第２３６／２２４号）に記載され
ている。

【００６６】 図１２は、本発明の１つの実施の形態が実施されることができるコンピュータ
システム１９００の１つの実施例を示すブロック図である。コンピュータシステ
ム１９００は、情報をやり取りするためのバス１９０２又はその他の通信機構と
、情報処理のためにバス１９０２に接続されたプロセッサ１９０４とを含んでい
る。コンピュータシステム１９００はまた、プロセッサ１９０４によって実行さ
れるべき情報及び命令を格納するための、バス１９０２に接続されたランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）又はその他の動的な記憶装置などの主メモリ１９０６を
含んでいる。主メモリ１９０６はまた、プロセッサ１９０４によって実行される
べき命令の実行中に一時的変数（temporary variables）又はその他の中間情報
を格納するためにも用いられることができる。コンピュータシステム１９００は
さらに、プロセッサ１９０４のための静的な情報又は命令を格納するための、バ
ス１９０２に接続されたリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１９０８又はその他の
静的な記憶装置を含んでいる。磁気ディスク又は光ディスクなどのデータ記憶装
置１９１０は、情報及び命令を格納するために設けられ、バス１９０２に接続さ
れている。

【００６７】 コンピュータシステム１９００は、ユーザに対して情報を表示するために、バ
ス１９０２を介して、陰極線管（ＣＲＴ）などのディスプレイ１９１２に接続さ
れてもよい。プロセッサ１９０４に対して情報及び命令選択をやり取りするため
の、文字・数字キー及びその他のキーを含んでいる入力装置１９１４がバス１９
０２に接続されている。その他のタイプのユーザ用入力装置としては、プロセッ
サ１９０４と方向情報及び命令選択をやり取りし、かつディスプレイ１９１２上
でカーソルの移動を制御するための、マウス、トラックボール又はカーソル方向
キーなどのカーソル制御器１９１６があげられる。この入力装置は、典型的には
、第１の軸（例えば、ｘ軸）及び第２の軸（例えば、ｙ軸）の２つの軸について
２つの自由度をもち、該装置は面内における位置を特定することができる。

【００６８】 本発明は、生理的サイクルを検出しかつ予測的に推定するためのコンピュータ
システム１９００の使用手順に関するものである。本発明の１つの実施の形態に
よれば、このような使用手順は、主メモリ１９０６内に格納されている１つ又は
これより多い命令の１つ又はこれより多いシーケンス（連鎖）を実行するプロセ
ッサ１９０４に応答して、コンピュータシステム１９００によって与えられる。
このような命令は、記憶装置１９１０などのその他のコンピュータによる読み取
りが可能な媒体から主メモリ１９０６に読み込まれてもよい。主メモリ１９０６
に格納されている命令のシーケンスの実行は、プロセッサ１９０４がここに記載
された処理ステップを実行する結果となる。複数処理方式の処理装置における１
つ又はこれより多いプロセッサはまた、主メモリ１９０６に格納されている命令
のシーケンスを実行するためにも用いられる。代替的な実施の形態では、本発明
を実施するためのソフトウエア命令に代えて又はこれと組み合わせて、ハードウ
エアで接続された回路が用いられる。それゆえ、本発明の実施の形態は、ハード
ウエア回路とソフトウエアとの特定の組み合わせに限定されるものではない。

【００６９】 ここでは、「コンピュータによる読み取りが可能な媒体」との語は、プロセッ
サ１９０４に実行命令を与えるのにかかわるあらゆる媒体を意味するものとして
用いられている。このような媒体は、限定されるわけではないが、非揮発性媒体
、揮発性媒体及び伝達媒体を含む多数の形態のものであってもよい。非揮発性媒
体は、例えば、記憶装置１９１０などの光ディスク又は磁気ディスクを含む。揮
発性媒体は、主メモリ１９０６などのダイナミックメモリを含む。伝達媒体は、
バス１９０２を含むワイヤを含んでいる同軸ケーブル、銅線及び光ファイバを含
む。伝達媒体はまた、ラジオ波及び赤外線データの通信の際に生成されるような
音響波又は光波の形態をとることもできる。

【００７０】 コンピュータによる読み取りが可能な媒体の普通の形態は、例えば、フロッピ
ー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ ないしはその他のあらゆる磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭないしはその他のあらゆる光 媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを伴ったその他のあらゆる物理的 媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ及びＥＰＲＯＭ、ＦＲＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、その他のあ らゆるメモリチップないしはカートリッジ、この後説明されるキャリアウエーブ 、又はコンピュータが読み取ることができるその他のあらゆる媒体を含む。

【００７１】 種々の形態の、コンピュータによる読み取りが可能な媒体は、プロセッサ１９
０４に対して、１つ又はこれより多い実行命令の１つ又はこれより多いシーケン
スを伴っていてもよい。例えば、命令は、最初に、遠隔のコンピュータの磁気デ
ィスクに与えられてもよい。遠隔のコンピュータは、命令をそのダイナミックメ
モリにロードし、そしてモデムを用いて電話回線で該命令を送ることができる。
コンピュータシステム１９００に対してローカルなモデムは、電話回線でデータ
を受信し、赤外線トランスミッタを用いてデータを赤外線信号に変換することが
できる。バス１９０２に接続された赤外線検出器は、赤外線信号でもって与えら
れるデータを受信し、該データをバス１９０２にのせることができる。バス１９
０２は、データを主メモリ１９０６に与え、プロセッサ１９０４はこれを回復し
て命令を実行する。主メモリ１９０６によって受信された命令は、プロセッサ１
９０４による実行の前又は後のいずれかで、オプションとして記憶装置１９１０
に格納されてもよい。

【００７２】 コンピュータシステム１９００はまた、バス１９０２に接続された通信インタ
ーフェース１９１８を含む。通信インターフェース１９１８は、ローカルネット
ワーク１９２２に接続されたネットワークリンク１９２０に対する２方向性のデ
ータ通信結合を与える。例えば、通信インターフェース１９１８は、対応するタ
イプの電話回線とデータ通信接続を行う一体型サービスデジタルネットワーク（
ＩＳＤＮ）のカード又はモデムであってもよい。もう１つの例としては、通信イ
ンターフェース１９１８は、両立式ＬＡＮとデータ通信接続を行うローカルエリ
アネットワーク（ＬＡＮ）のカードであってもよい。無線接続もまた用いられる
ことができる。このようなあらゆる実施態様において、通信インターフェース１
９１８は、種々のタイプの情報をあらわしているデータストリームを含んでいる
電気信号、磁気信号又は光信号を送信し、かつ受信する。

【００７３】 ネットワークリンク１９２０は、典型的には、１つ又はこれより多いネットワ
ークを経由して、その他の装置とデータ通信を行う。例えば、ネットワークリン
ク１９２０は、放射線ビーム源又は放射線ビーム源に作用的に接続されたスイッ
チなどの医療機器１９２６又はホストコンピュータ１９２４と、ローカルネット
ワーク１９２２を経由して接続されることができる。ネットワークリンク１９２
０に伝達されるデータストリームは、電気信号、磁気信号又は光信号を含むこと
ができる。データをコンピュータシステム１９００に送り込み又はここから取り
出す通信インターフェース１９１８を介しての信号及びネットワークリンク１９
２０上の信号と、種々のネットワーク上の信号とは、情報を伝送するキャリアウ
エーブの典型的な形態である。コンピュータシステム１９００は、ネットワーク
、ネットワークリンク１９２０及び通信インターフェース１９１８を介して、プ
ログラムコードを含むメッセージを送信しかつデータを受信することができる。

【００７４】 以上の説明においては、本発明は、その特定の実施の形態について説明されて
いる。しかしながら、本発明のより広い思想及び範囲から逸脱することなく、種
々の変形例及び修正例がなされることができるのは明らかなことである。例えば
、コンピュータ１１０によって実行される操作は、本発明の範囲に含まれるハー
ドウェアとソフトウエアとの任意の組合せにより実行されることができ、「コン
ピュータ」についての特定の定義にあてはまるような特定の実施の形態に限定さ
れるべきではない。したがって、この明細書及び図面は、例示のためのものと考
えられるべきであり、限定的なものとして考えられるべきではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１つの実施の形態にかかる生理的ゲーティングのための
システムの構成要素を示している。

【図２】 呼吸の挙動信号チャートの一例を示している。

【図３】 挙動信号チャート及びゲーティング信号チャートを示している。

【図４】 本発明の実施の形態で実行される処理動作を示すフローチャート
である。

【図５】 正規の生理的挙動を検出しかつ予測・推定するための処理動作を
示すフローチャートである。

【図６ａ】 本発明で利用されることができるカメラの実施例の側面図を示
している。

【図６ｂ】 図６ａのカメラの正面図を示している。

【図７ａ】 本発明の実施の形態にかかる逆反射性マーカーを示している。

【図７ｂ】 図７ａの逆反射性マーカーの断面図を示している。

【図８】 逆反射性マーカーを製作するための装置を示している。

【図９】 ゲーティング信号チャートとマッチングさせられた位相チャート
を示している。

【図１０】 円柱形のマーカーブロックの実施例を示している。

【図１１】 半球形のマーカーブロックの実施例を示している。

【図１２】 本発明が実施されることができるコンピュータハードウエアシ
ステムのブロック図である。

【符号の説明】

１００…撮像システム、１０２…放射線源、１０４…治療台、１０６…患者、
１０８…ビデオカメラ、１１０…コンピュータ、１１４…マーカー、１１６…ス
イッチ。

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の時間周期中に患者の生理的挙動あらわす第１の信号デ
   ータ集合を測定する過程と、 上記第１の信号データ集合を、第２の時間周期中に測定された患者の生理的挙
   動に関連する第２の信号データ集合とパターンマッチングさせる過程と、 パターンマッチングの結果に基づいて患者に放射線を照射する過程とを含んで
   いる放射線を照射する方法。
2. 【請求項２】 第１の信号データ集合と第２の信号データ集合とが、自動相
   関関数を用いてパターンマッチングされる請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 第１の信号データ集合と第２の信号データ集合とが、絶対差
   分関数を用いてパターンマッチングされる請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 さらに、第１の信号データ集合と第２の信号データ集合との
   間のマッチングの度合いを決定する過程を含んでいる請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 マッチングの度合いが、自動相関関数の第２のピーク値によ
   って決定される請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 マッチングの度合いが、絶対差分関数の第２の最小値によっ
   て決定される請求項４に記載の方法。
7. 【請求項７】 さらに、マッチングの度合いを閾値範囲と比較する過程を含
   んでいる請求項４に記載の方法。
8. 【請求項８】 閾値範囲外でのマッチングの度合いが、正常な生理的挙動か
   らの偏差を示す請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 閾値範囲内でのマッチングの度合いが、反復的な生理的挙動
   を示す請求項７に記載の方法。
10. 【請求項１０】 最良のマッチング点が生理的挙動の周期を示す請求項９に
    記載の方法。
11. 【請求項１１】 さらに、第３の時間周期中に生理的挙動の周期を予測する
    過程を含んでいる請求項１に記載の方法。
12. 【請求項１２】 さらに、予測された周期に基づいてゲーティングシステム
    の構成要素を予測的に駆動する過程を含んでいる請求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 さらに、生理的挙動の周期を決定する過程を含んでいる請
    求項１に記載の方法。
14. 【請求項１４】 さらに、患者に放射線を照射するための治療間隔を定める
    過程を含んでいる請求項１３に記載の方法。
15. 【請求項１５】 治療間隔が、生理的挙動の周期の位相範囲に基づいて定め
    られる請求項１４に記載の方法。
16. 【請求項１６】 第２の信号データ集合が、患者の生理的挙動のデータモデ
    ルである請求項１に記載の方法。
17. 【請求項１７】 生理的挙動の周期を決定する過程と、 生理的挙動の周期の位相範囲に基づいて放射線を照射する過程とを含んでいる
    放射線を照射するための方法。
18. 【請求項１８】 生理的挙動の周期が、第１の時間周期中における生理的挙
    動をあらわす第１のデータ集合を、第２の時間周期中における生理的挙動に関連
    する第２のデータ集合とパターンマッチングさせることにより決定される請求項
    １７に記載の方法。
19. 【請求項１９】 第１のデータ集合と第２のデータ集合とが、自動相関関数
    を用いてパターンマッチングされる請求項１８に記載の方法。
20. 【請求項２０】 第１のデータ集合と第２のデータ集合とが、絶対差分関数
    を用いてパターンマッチングされる請求項１８に記載の方法。
21. 【請求項２１】 ゲーティング要素を駆動するのに必要とされる時間の長さ
    を決定する過程と、 ゲーティング要素を予測的に駆動して、ゲーティング要素を駆動するのに必要
    とされる時間の長さを補償する過程とを含んでいる放射線を照射する方法。
22. 【請求項２２】 上記ゲーティング要素が、放射線源に作用的に連結された
    スイッチである請求項２１に記載の方法。
23. 【請求項２３】 さらに、生理的挙動の次の期間を予測する過程を含んでい
    る請求項２１に記載の方法。
24. 【請求項２４】 治療間隔が、生理的挙動中ずっと定められる請求項２３に
    記載の方法。
25. 【請求項２５】 ゲーティング要素が、予測的に駆動されて、ゲーティング
    要素の全駆動が治療間隔の境界と一致する請求項２４に記載の方法。