JP2013512014A - 照射中に線量付与を制御する方法及び装置 - Google Patents
照射中に線量付与を制御する方法及び装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、以下のように更に改良される。
照射計画に係る照射は1つの照射サイクルのみを含む。すなわち、全てのグリッド位置は1回だけ走査される。この場合、グリッド位置iの照射後にはグリッド位置k>iの粒子フルエンスのみが能動的に変化できるため、照射前であるi≦k≦Nについて値Dik mを算出するので十分である。特にこの場合、照射は遠位から近位へと実行される。
照射計画に係る照射は複数の照射サイクル1<=j<=Jを含む。すなわち、従来の複数回照射技術(再走査)に類似して、全てのグリッド位置は続けて複数回走査される。
本発明の方法は、場合によっては3次元の全てにおいて能動動き補償を置き換えてもよい。
長さ方向能動動き補償(エネルギー適応)が、横方向(ラテラル)能動動き補償なしで実行される。
横方向(ラテラル)能動動き補償(1次元又は2次元)が、長さ方向能動動き補償なしで実行される。ビームエネルギーを能動的に適応するのは相対的に複雑であるため、これは特に有利である。
これは、例えば能動的に制御されたダブルウェッジシステムを利用して、ビームが横方向(ラテラル)方向次元x、yの双方で標的ボリュームの横方向(ラテラル)の動きに能動的に適応され、且つビームエネルギーが長さ方向の動きに能動的に適応されることを意味する。この場合、本発明の方法は、移動する標的ボリュームに対する照射を更に改善する。
線量補償に必要な精度で腫瘍の動きパターンを高精度に予測することは、長期間、すなわち治療前且つ治療処理全体に対しては可能ではない。しかし、種々の方法は、標的ボリュームのグリッド位置の短期の動きパターンを予測し、且つそれに応答して照射手順を改善するために、ビーム休止(スピル休止)において使用されてもよい。動き相において、次のビームパケット(スピル)の開始時に照射されることが予期される複数のグリッド位置に対して、グリッド位置についての補償された粒子フルエンスは、発生する線量変化を考慮して算出される。動きのばらつきのせいで動きサイクル間の遷移を高精度に予測できないため、一般にいくつかの動きサイクルにわたりフルエンス分布を予測することは可能ではないが、可能な動き相mに基づいて少なくともいくつかのグリッド位置iに対して線量変化を予測できる。種々の方法は、技術的基準及び医学的基準に従って照射手順を改善するために使用されてもよい。
グリッド位置が照射される順序を変更する。例えば、ビームパケット(スピル)内の強度の変化と組み合わせて、グリッド位置の照射順序はそれらの粒子フルエンスに従って選択されてもよい。例えばこれは、ノックアウト抽出の場合に可能である。
Claims (30)
- 身体(30)中の移動する標的ボリューム(32)への、走査法を用いたエネルギビーム(27)の照射中に、線量付与を制御する方法であって、
前記標的ボリューム(32)の複数のグリッド位置(i,1≦i≦N)を含む照射計画(46)が、1以上の照射サイクル(j,1≦j≦J)について作成されており、
グリッド位置に依存する公称粒子フルエンスが、前記グリッド位置のそれぞれの前記照射について、前記照射計画(46)において定義されており、
前記身体(30)の動き(33)が、前記照射中のグリッド位置の動きを決定するために、前記照射中に捕捉され、
グリッド位置に依存する線量が対応するグリッド位置に付与されるように、グリッド位置の関数として制御された粒子エネルギー及び粒子フルエンスを備える前記ビーム(27)によって、それぞれの前記グリッド位置が走査され、
前記走査は、
i1)前記複数のグリッド位置のうちのi番目のグリッド位置の照射に先立って、前のグリッド位置(k,1≦k<i)の照射中にi番目の位置で既に受け取られている線量が、前記動きのデータを用いて、前記照射サイクル中に算出される工程と、
i2)i番目のグリッド位置の照射に先立って、前記前のグリッド位置(k,1≦k<i)の照射中にi番目のグリッド位置が既に受け取ったと判定された前記線量に基づいて、i番目のグリッド位置についての補償値(ΔDi)が算出される工程と、
i3)i番目のグリッド位置の照射に先立って、i番目のグリッド位置についての前記補償値(ΔDi)及びi番目のグリッド位置についての前記公称粒子フルエンス(Fi nom)に基づいて、補償された粒子フルエンス(Fi comp)がi番目のグリッド位置について算出される工程と、
i4)i番目のグリッド位置が、i番目のグリッド位置について決定された前記補償された粒子フルエンス(Fi comp)で照射される工程と、を含み、
前記工程i1)からi4)が、前記複数のグリッド位置(1≦i≦N)について実行されることを特徴とする方法。 - i番目のグリッド位置についての前記補償値(ΔDi)の算出は、i−1番目のグリッド位置の照射中に少なくとも部分的に行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記照射中に、i番目のグリッド位置についての前記補償値(ΔDi)を算出するために、全ての以前に照射されたグリッド位置lの照射中にi番目のグリッド位置によって受け取られた線量変化が、1からi−1まで全てのlにわたって合計され、
i番目のグリッド位置の照射についての前記補償値は、i−1番目のグリッド位置の照射中に、前記線量変化の合計から算出されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。 - i番目のグリッド位置についての前記補償値は、i番目のグリッド位置についての基準線量(Dii ref)によって正規化された、i番目のグリッド位置についての相対的な補正係数ΔDi/Dii refであり、
前記補正係数は、i番目のグリッド位置についての前記補償された粒子フルエンス(Fi comp)を算出するように、前記照射計画(46)においてi番目のグリッド位置について定義されている前記公称粒子フルエンス(Fi nom)に適用されることを特徴とする、請求項1乃至3の何れか1項に記載の方法。 - 加速器(21)の制御装置(82)と通信し、全てのグリッド位置について適用される粒子フルエンスを制御する粒子フルエンス制御サブシステム(72)を有する、治療制御システム(70,72,84)が含まれ、
i番目のグリッド位置についての前記補償値は、i−1番目のグリッド位置の照射中に前記粒子フルエンス制御サブシステム(72)のメモリに格納され、続けて前記粒子フルエンス制御サブシステム(72)は前記メモリからi番目のグリッド位置についての前記補償値を読み出し、続けてi番目のグリッド位置についての前記補償された粒子フルエンスでi番目のグリッド位置を照射するために、該読み出した補償値を前記照射計画(46)においてi番目のグリッド位置について定義されている前記公称粒子フルエンスに適用する
ことを特徴とする、請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法。 - i番目のグリッド位置の照射中に、線量変化は続くグリッド位置(≧i+1)の全てについては同時に算出されないが、代わりに前記線量変化及び前記補償値はまずi+1番目のグリッド位置について算出され、続くグリッド位置(≧i+2)についての前記線量変化及び前記補償値の算出は後に行われることを特徴とする、請求項1乃至5の何れか1項に記載の方法。
- i番目のグリッド位置の照射中に、線量変化は続くグリッド位置(≧i+1)の全てについては同時に算出されないが、代わりに前記線量変化はまずi番目のグリッド位置が位置する等エネルギー層(320−329)のグリッド位置についてのみ算出され、
続く等エネルギー層のグリッド位置についての前記線量変化は、等エネルギー層の照射の間のビーム停止中に少なくとも部分的に算出されることを特徴とする、請求項1乃至6の何れか1項に記載の方法。 - i番目のグリッド位置の照射前のi番目のグリッド位置の線量変化が、前記照射計画(46)においてi番目のグリッド位置について定義された基準線量以上である場合、i番目のグリッド位置は、スキップされるか又は前記照射に先立って定められた最小線量で照射されることを特徴とする、請求項1乃至7の何れか1項に記載の方法。
- 前記照射中に、前記ビーム(27)の強度が、それぞれのグリッド位置に適用される粒子フルエンスへと調整されることを特徴とする、請求項1乃至8の何れか1項に記載の方法。
- 照射の停止に続くグリッド位置についての、グリッド位置に依存する粒子フルエンスの分布が、いくつかの動き相(m)について算出されかつ品質指標(Q)を用いて評価され、2つの等エネルギー層の照射の間のビーム停止の後の次の等エネルギー層の照射が前記品質指標(Q)に基づいて開始されることを特徴とする、請求項1乃至9の何れか1項に記載の方法。
- 少なくとも以下の評価基準、
i)各グリッド位置についての前記補償された粒子フルエンスの類似性、
ii)基準線量の粒子フルエンスからの、前記補償された粒子フルエンスの偏差、
iii)続くグリッド位置に対する過剰付与の削減、及び
iv)関連付けられた動き相に達すると予想されるまでの時間、
のうちの少なくとも1つが前記品質指標(Q)に含まれていることを特徴とする、請求項1乃至10の何れか1項に記載の方法。 - 前記照射は、前記標的ボリューム(32)で現在照射されているグリッド位置の少なくとも1つの次元(x,y,z)における動きを補償するために、前記標的ボリューム(32)のグリッド位置の前記決定された動きのデータの関数として、前記少なくとも1つの次元において前記ビーム(27)を動的に適応させることを含むことを特徴とする、請求項1乃至11の何れか1項に記載の方法。
- 長さ方向(z)におけるグリッド位置の動きが、前記グリッド位置に依存する補償値の算出を可能とするために決定されるが、前記照射は、前記標的ボリューム(32)のグリッド位置の前記決定された動きのデータの関数としての、前記ビームのエネルギー(Ei)の動的な適応を含まないことを特徴とする、請求項1乃至12の何れか1項に記載の方法。
- 前記照射は、前記標的ボリューム(32)で現在照射されているグリッド位置の少なくとも1つの横方向次元(x,y)における動きを補償するために、前記標的ボリューム(32)のグリッド位置の前記決定された動きのデータの関数として、前記少なくとも1つの横方向位置を動的に適応させることを含み、
長さ方向(z)のグリッド位置の動きが、前記動きにもかかわらず前記グリッド位置に依存する補償値が算出されることを可能とするために捕捉されるが、前記照射は、前記標的ボリューム(32)のグリッド位置の前記決定された動きのデータの関数としての、前記ビームのエネルギーの動的な適応を含まないことを特徴とする、請求項1乃至13の何れか1項に記載の方法。 - 前記照射は、それぞれが基準線量の一部を有する複数の照射サイクル(j,1≦j≦J)に分割され、
前の照射サイクル(<j)においてi番目のグリッド位置によって受け取られた線量変化、及び現在の照射サイクル(j)において前のグリッド位置の照射の間にi番目のグリッド位置によって受けとられた前記線量変化が、照射サイクル(j)におけるi番目のグリッド位置についての前記補正係数の算出において考慮されることを特徴とする、請求項1乃至14の何れか1項に記載の方法。 - 走査法を用いた、特に請求項1乃至15の何れか1項に記載の方法を用いた、身体中の移動する標的ボリュームへのエネルギビーム(27)の照射のための照射装置であって、
時間分解撮影システム(42)からのデータを処理し、該データに基づいて、1以上の照射サイクルについての前記標的ボリューム(32)の複数のグリッド位置(1≦i≦N)を含む照射計画(46)を作成及び格納するように構成された照射計画装置(42,44)を備え、
前記照射計画(46)は、前記グリッド位置のそれぞれの位置データと、適用される、グリッド位置に依存する公称粒子フルエンス(Fi nom)とを少なくとも含む、それぞれの前記グリッド位置の照射のための基準データセットを含み、
前記照射装置はさらに、
前記照射中のグリッド位置の動きを決定するために、前記身体(30)の動き(33)を前記照射中に捕捉することが可能な動き感知装置(58)と、
グリッド位置に依存する線量が対応するグリッド位置に付与されるように、それぞれの前記グリッド位置が順に、該グリッド位置の関数として制御される粒子エネルギー及び粒子フルエンスを有する前記ビーム(27)によって走査されるように、前記照射装置を制御し、及び前記照射中に、該照射に先立って格納された前記照射計画の前記データセットを読み出しかつ変更するように構成された、治療制御システム(70,72,84)と、を備え、
前記治療制御システム(70,72,84)はさらに、
i1)前記複数のグリッド位置のうちのi番目のグリッド位置の照射に先立って、前のグリッド位置(k,1≦k<i)の照射中にi番目の位置で既に受け取られている線量が、前記動きのデータを用いて前記照射サイクル中に算出され、
i2)i番目のグリッド位置の照射に先立って、前記前のグリッド位置(k,1≦k<i)の照射中にi番目のグリッド位置が既に受け取ったと判定された前記線量に基づいて、i番目のグリッド位置についての補償値が算出され、
i3)i番目のグリッド位置の照射に先立って、i番目のグリッド位置についての前記補償値及びi番目のグリッド位置について前記照射計画(46)において定義された基準データセットに基づいて、補償された粒子フルエンス(Fi comp)を有する変更されたデータセットがi番目のグリッド位置について算出され、
i4)前記照射装置が、i番目のグリッド位置が、算出された前記補償された粒子フルエンス(Fi comp)で照射されるように制御される
ように構成され、
前記治療制御システム(70,72,84)はさらに、前記工程i1)からi4)を前記複数のグリッド位置(1≦i≦N)について順に実行するように構成されている
ことを特徴とする照射装置。 - 前記治療制御システム(70,72,84)はさらに、i番目のグリッド位置についての前記補償値の算出が、i−1番目のグリッド位置の照射中に少なくとも部分的に行われるように構成されていることを特徴とする、請求項16に記載の照射装置。
- 前記治療制御システム(70,72,84)はさらに、
前記照射中に、i番目のグリッド位置についての前記補償値を算出するために、全ての以前に照射されたグリッド位置lの照射中にi番目のグリッド位置によって受け取られた線量変化が、1からi−1まで全てのlにわたって合計され、
i番目のグリッド位置の照射についての前記補償値は、i−1番目のグリッド位置の照射中に、前記線量変化の合計から算出される
ように構成されていることを特徴とする、請求項16又は17に記載の照射装置。 - 前記治療制御システム(70,72,84)はさらに、
i番目のグリッド位置についての前記補償値が、i番目のグリッド位置についての基準線量によって正規化された、i番目のグリッド位置についての相対的な補正係数として算出され、
前記補正係数は、i番目のグリッド位置についての前記補償された粒子フルエンス(Fi comp)を算出するように、前記照射計画においてi番目のグリッド位置について定義されている前記公称粒子フルエンス(Fi nom)に適用される
ように構成されていることを特徴とする、請求項16乃至18の何れか1項に記載の照射装置。 - 前記治療制御システム(70,72,84)は、
全てのグリッド位置について適用される粒子フルエンスを制御する粒子フルエンス制御サブシステム(72)と、
i番目のグリッド位置の照射直前に、前記粒子フルエンス制御サブシステム(72)によってi番目のグリッド位置についての前記補償値が前記粒子フルエンス制御サブシステム(72)のメモリから読み出されるように利用可能であるように、i−1番目のグリッド位置の照射中にi番目のグリッド位置についての前記補償値を算出しかつ該補償値を前記粒子フルエンス制御サブシステム(72)のメモリに格納する、演算装置(84)と、を含み、
前記サブシステム(72)は、続けてi番目のグリッド位置についての前記補償された粒子フルエンスでi番目のグリッド位置を照射するために、前記照射計画(46)においてi番目のグリッド位置について定義されている前記公称粒子フルエンスに、前記読み出された補償値を適用する
ことを特徴とする、請求項16乃至19の何れか1項に記載の照射装置。 - 前記治療制御システム(70,72,84)は、
i番目のグリッド位置の照射中に、線量変化は続くグリッド位置の全てについては同時に算出されないが、代わりに前記線量変化及び前記補償値はまずi+1番目のグリッド位置について算出され、続くグリッド位置についての前記線量変化及び前記補償値の算出は後に行われる
ように構成されていることを特徴とする、請求項16乃至20の何れか1項に記載の照射装置。 - 前記治療制御システム(70,72,84)は、
i番目のグリッド位置の照射中に、線量変化は続くグリッド位置(i<o≦N)の全てについては同時に算出されないが、代わりに前記線量変化はまずi番目のグリッド位置が位置する等エネルギー層のグリッド位置についてのみ算出され、続く等エネルギー層のグリッド位置についての前記線量変化は、等エネルギー層の照射の間のビーム停止中に算出される
ように構成されていることを特徴とする、請求項16乃至21の何れか1項に記載の照射装置。 - 前記治療制御システム(70,72,84)は、i番目のグリッド位置の照射前のi番目のグリッド位置の線量変化が、前記照射計画においてi番目のグリッド位置について定義された基準線量以上である場合、i番目のグリッド位置は、スキップされるか又は前記照射に先立って定められた最小線量で照射されるように構成されていることを特徴とする、請求項16乃至22の何れか1項に記載の照射装置。
- 前記治療制御システム(70,72,84)は、前記照射中に、前記加速器からの、それぞれのグリッド位置に適用される粒子フルエンスへと調整されたビームの強度を要求するように構成されていることを特徴とする、請求項16乃至23の何れか1項に記載の照射装置。
- 前記治療制御システム(70,72,84)は、照射の停止に続くグリッド位置についての、グリッド位置に依存する粒子フルエンスの分布が、いくつかの動き相(m)について算出されかつ品質指標(Q)を用いて評価され、2つの等エネルギー層の照射の間のビーム停止の後の次の等エネルギー層の照射が前記品質指標(Q)に基づいて開始されるように構成されていることを特徴とする、請求項16乃至24の何れか1項に記載の照射装置。
- 少なくとも以下の評価基準、
i)各グリッド位置についての前記補償された粒子フルエンスの類似性、
ii)基準線量の粒子フルエンスからの、前記補償された粒子フルエンスの偏差、
iii)続くグリッド位置に対する過剰付与の削減、及び
iv)関連付けられた動き相に達すると予想されるまでの時間、
のうちの少なくとも1つが前記品質指標(Q)に含まれていることを特徴とする、請求項16乃至25の何れか1項に記載の照射装置。 - 前記治療制御システム(70,72,84)は、前記標的ボリューム(32)で現在照射されているグリッド位置の少なくとも1つの次元における動きを補償するために、前記標的ボリューム(32)のグリッド位置の前記決定された動きのデータの関数として、前記少なくとも1つの次元において前記ビームが前記標的ボリューム(32)の現在照射されているグリッド位置の動きに動的に適応するように構成されていることを特徴とする、請求項16乃至26の何れか1項に記載の照射装置。
- 前記動き感知装置(58)は、前記動きにもかかわらず前記グリッド位置に依存する補償値の算出を可能とするように、長さ方向におけるグリッド位置の動きを捕捉するように構成されるが、前記治療制御システム(70,72,84)は、前記標的ボリューム(32)のグリッド位置の前記決定された動きのデータの関数としての、前記ビームのエネルギーの動的な適応を行わないことを特徴とする、請求項16乃至27の何れか1項に記載の照射装置。
- 前記治療制御システム(70,72,84)は、前記標的ボリューム(32)で現在照射されているグリッド位置の少なくとも1つの横方向次元(x,y)における動きを補償するために、前記標的ボリューム(32)のグリッド位置の前記決定された動きのデータの関数として、前記ビームが前記少なくとも1つの横方向次元において前記標的ボリュームの現在照射されているグリッド位置の前記動きに動的に適応されるように構成され、
前記動き感知装置(58)はまた、長さ方向(z)のグリッド位置の動きを、前記グリッド位置に依存する補償値が算出されることを可能とするために捕捉するように構成されるが、前記治療制御システム(70,72,84)は、前記標的ボリューム(32)のグリッド位置の前記決定された動きのデータの関数としての、前記ビームのエネルギーの動的な適応を行わないことを特徴とする、請求項16乃至28の何れか1項に記載の照射装置。 - 前記照射計画装置(42,44)は、前記照射が、それぞれが基準線量の一部を有する複数の照射サイクルに分割されるように構成され、
前記治療制御システム(70,72,84)は、前の照射サイクルにおいてi番目のグリッド位置によって受け取られた線量変化、及び現在の照射サイクルにおいて前のグリッド位置の照射の間にi番目のグリッド位置によって受けとられた前記線量変化が、照射サイクルにおけるi番目のグリッド位置についての前記補正係数の算出において考慮されるように構成されていることを特徴とする、請求項16乃至29の何れか1項に記載の照射装置。
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