JP2013524882A - 医療用放射線療法でｘ線を使って軟部組織部分を強調するデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、医療用撮像で軟部組織部分を強調するのにＸ線を使うデバイスに関する。本発明の一態様は、療法に必要な放射線量を制御することであり、この制御は、Ｘ線を使って軟部組織部分を強調する位相コントラストイメージングを含み、好ましくは、放射線療法装置で使うことができる。軟部組織部分を強調する撮像法の結果は、リアルタイムおよび非リアルタイムの療法計画作成に使うことができ、また、治療計画または放射線量を適用するのに使うことができる。放射線量制御は、ここでは、ｃ）放射線照射前、中、後に腫瘍の位置を特定するための解剖学的イメージング、ｄ）オプション：軟部組織部分を強調する撮像に基づいて、治療計画をリアルタイムで適用すること、を含む。このような放射線療法装置でのＸ線源Ｓと検出器Ｄの組み合わせの位置決めおよび配置、ならびに、加速器Ｔの位置決めおよび配置は、互いに独立している。

Description

本発明は、主に、医療用撮像でＸ線を使って軟部組織部分を強調するデバイスに関する。このデバイスおよび関連する方法は、特に、放射線療法ユニットで使用することができ、または、放射線療法で利用することができる。

一般に、放射線療法の場では、人体内部の標的領域に、疾患、特にガンと戦うために、放射線が照射される。ここでは、放射線照射装置または放射線療法ユニットの放射線照射中心（治療中心）に狙いを定めて、高放射線量が生成される。放射線療法ユニットは、疾患を治すために、または、特に腫瘍の場合には、その進行を遅らせるために、医療用電離放射線を人に加える。ここでは、主にガンマ放射線、Ｘ線放射線および電子が、高エネルギー線を電離させるのに使われる。中性子、プロトンおよび重イオンを用いた治療のための設備を使うこともまた可能である。

例えば腫瘍を治療するためには、放射線療法ユニットが標的体積内に、所望の一定の線量分布を実現しなければならない。体内の照射標的が動くという問題が放射線照射中によく起こる。要するに、例えば腹部の腫瘍は、呼吸をしている間に位置がずれるのである。第２に、放射線照射計画を立てるときと、実際に放射線照射をするときとの間に腫瘍が成長していたり、既に収縮していたりすることもある。それ故に、ビームを適切に制御する、または、必要であれば放射線照射を中断できることで療法の出来を良くするために、撮像により、放射線照射中に、体内の照射標的の位置を制御することができる。

放射線療法の目標は、リアルタイム画像の補助を受けて治療を誘導し、治療中に患者の位置を変える必要がないことである。治療計画作成を支援するＸ線撮像法が統合された放射線療法システム、または、独立したコンピュータ断層撮影法もしくは磁気共鳴画像法がある放射線療法システムがある。しかしながら、Ｘ線撮像法が統合された放射線療法システムでは、正確な治療または放射線照射に適した高解像度の軟部組織コントラスト画像が提供されず、また、作成された画像に基づいて治療をリアルタイムで適応させるために必要なオプションも満たされていない。すなわち、治療中に呼吸または患者の動きに適応することは、現時点では、まだ不可能である。従来の特性のコントラストイメージング（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｉｍａｇｉｎｇ）による従来のＸ線撮像法が統合された放射線療法システムがあり、このシステムは、フォトンの吸収に基づいたものであり、標的とする関心領域の撮像に光電子過程（ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ）が使われている。この使用は、生成されたコントラストが軟部組織部分を可視化するのに適しておらず、また、放射線治療中の正確さに欠けるので、不都合である。さらに、治療計画をリアルタイムで適用することが不可能であることが分かっている。超音波装置もまた治療または療法を監視するための撮像手段として使うことができる。しかし、超音波装置は、問題を限定的にしか解決しない。超音波撮像法は、多くの用途に対し、侵入深さが不足する。さらに、磁気共鳴撮像法による解決策が統合されたさまざまな放射線療法システムが、例えばＤＥ １０ ２００８ ００７ ２４５ Ａ１より知られている。磁気共鳴映像法における軟部組織強調の高い品質は、放射線療法で治療すべき軟部組織部分を識別するのに有用である。これらの取り組みは、非常に複雑で入り組んでいる。

ＤＥ １０ ２００８ ００７ ２４５ Ａ１

本発明の目的は、リアルタイム画像で治療を制御可能にする放射線療法の方法またはデバイスであって、撮像が、十分な精度をもって軟部組織の部分を強調しようとするものである方法またはデバイスを提供することである。さらに、治療計画または放射線量を実時間で適用することが可能とならなければならない。

この目的は、特許の独立請求項に示した通りのデバイスおよび方法によって達成される。このデバイスおよび方法のそれぞれの有益な発展例が、従属請求項の主題であり、以下の記載および代表的な実施形態から知ることができる。

本発明の一態様は、Ｘ線ビームに基づいて、軟部組織の部分を強調する位相コントラストイメージングより明らかになる、療法に必要な放射線量を制御することに関するものであり、この制御は、放射線療法デバイスで使うことができる。軟部組織部分を強調する撮像法の結果は、リアルタイムおよび非リアルタイムの療法計画作成に使うことができ、また、治療計画または放射線量を適用するのに使うことができる。

ここで、放射線量の制御には、以下のことが含まれる。
ａ）放射線照射前、中、後に、腫瘍の位置を特定するための解剖学的イメージング（ａｎａｔｏｍｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ）。
ｂ）オプション：軟部組織部分を強調する撮像に基づいて、治療計画をリアルタイムで適用すること。

本発明の発展例は、高品位で軟部組織部分を強調する撮像法を単色Ｘ線源を使って実施できるようにする。単色Ｘ線源は、位相コントラストイメージングで軟部組織部分を表示可能とするために、一般に、狭い波長範囲のプロトンを出す。

軟部組織のコントラストの改善は、好ましくは、Ｋ吸収帯を使うことによって行うことができる。

本発明の別の実施形態は、高解像度で軟部組織部分を強調する撮像法をエネルギー抑制Ｘ線検出器（ｅｎｅｒｇｙ−ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ Ｘ−ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）によって実施できるようにする。散乱放射線は、好ましくは、フォトンのエネルギー範囲の幅が狭い結果、抑制される。さらに、（特定の色での）波長に依存した吸収により、または、分光学的情報により、高いコントラストを生成することができる。

本発明の別の実施形態は、高品位で軟部組織部分を強調する撮像法を、一定の相対位相でフォトンを生成するコヒーレントなＸ線源を使って実施できるようにする。Ｘ線ビーム干渉計を位相に対する感度の高い撮像法に使うことができる。

本発明の別の実施形態は、高品位で軟部組織部分を強調する撮像法を以下のようにして実施できるようにする。無秩序な位相分布でフォトンを生成するコヒーレントでないＸ線ビーム源が、好ましくは、干渉計とともに使われる。位相コントラストイメージングを実施可能とするために、いわゆる「回折格子」がここで利用され、この結果、規則的に空間に分布する、平行で、細長い、同一の基本要素の集まりができる。

本発明の別の態様は、放射線療法デバイス内に位相コントラストイメージングのために設けられ、Ｘ線ビームに基づいて、標的領域における軟部組織部分を強調する撮像手段（Ｓ、Ｄ）の位置を制御する方法であって、標的領域に関して、撮像手段を放射線療法用のデバイス手段（Ｔ）から独立して位置決めする方法を提供する。

本発明の別の実施形態は、制御装置によって出力された制御信号が、撮像手段（Ｓ、Ｄ）と、放射線療法のためのデバイス手段（Ｔ）との間の衝突の回避をもたらす。

本発明は、以下の利点を有する。

非常に正確な放射線治療を可能とするために、磁気共鳴映像法のような、高品位で軟部組織部分を強調する撮像法が統合された放射線療法システムが提供される。

本発明による非常に正確な放射線療法には、既存の放射線療法の取り組みと経済的に同様な用途がある。

図１は、放射線療法ユニットの例を示している。

本発明の他の利点、詳細および発展例は、代表的な実施形態の以下の記載および図面から明らかになる。

図は、放射線療法ユニットの例を示しており、この放射線療法ユニットでは、Ｘ線源ＳとＸ線検出器Ｄを位置決めすることで、ありとあらゆる角度からのビームで、患者の体Ｐの全体をカバーすることが可能になる。このことは、図示の矢印と円で示されている。

図示の加速器、すなわち、療法のための放射線放射源Ｔは、ありとあらゆる角度からのビームで、患者の体の全体をカバーすることを可能にする。このことは、図示の矢印と円で示されている。

Ｘ線源およびＸ線検出器の組み合わせの位置決めまたは配置と、加速器の位置決めまたは配置とは、互いに独立であり、Ｘ線源とＸ線検出器は、互いに対して固定された状態で、（例えば、Ｃ字形状のアームの「端部」に両方とも）取り付けることができる。ハードウェア制御部またはソフトウェア制御部（不図示）が、放射線療法ユニットに一体化されている、または、放射線療法ユニットとは別個に実現されていて、放射線療法ユニットに制御信号を供給し、コンポーネントＳ、ＤおよびＴを位置決めするときのコンポーネントＳ、ＤおよびＴの衝突を防止する。

Ｓ Ｘ線源
Ｄ Ｘ線検出器
Ｔ 放射線放射源

Claims (10)

1. Ｘ線ビームに基づいて、標的領域における軟部組織部分を強調する撮像手段（Ｓ、Ｄ）を有し、前記撮像手段が、位相コントラストイメージングを実現するように構成されている、放射線療法デバイス。
2. 前記標的領域に関しては、前記放射線療法のためのデバイス手段（Ｔ）から独立して前記撮像手段を位置決めできることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記撮像手段が、少なくとも１つのＸ線源（Ｓ）と、少なくとも１つの検出器（Ｄ）とを有し、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器が互いに対して固定された状態に配置されているが、前記放射線療法のためのデバイス手段（Ｔ）に対して、一緒に自由に動かすこと、および／または、位置決めすることができることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記撮像手段（Ｓ、Ｄ）と、前記放射線療法のためのデバイス手段（Ｔ）との間の衝突を回避するための制御信号用の制御装置または受信装置を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記撮像手段が少なくとも１つの単色Ｘ線源を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記撮像手段が少なくとも１つのコヒーレントなＸ線源を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 前記撮像手段が少なくとも１つのコヒーレントでないＸ線源を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
8. 前記撮像手段が少なくとも１つのエネルギー抑制検出器を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のデバイス。
9. 放射線療法デバイス内に位相コントラストイメージングのために設けられ、Ｘ線ビームに基づいて、標的領域における軟部組織部分を強調する撮像手段（Ｓ、Ｄ）の位置を制御する方法であって、前記標的領域に関して、前記撮像手段を放射線療法用のデバイス手段（Ｔ）から独立して位置決めする、方法。
10. 制御装置によって出力された制御信号が、前記撮像手段（Ｓ、Ｄ）と、前記放射線療法のためのデバイス手段（Ｔ）との間の衝突の回避をもたらすことを特徴とする、請求項９に記載の方法。