JP2014521399A - Image guided radiation therapy - Google Patents
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Abstract
画像誘導放射線療法システムは、放射線を生成する放射線源を有する。放射線光学部は、上記放射線源からの放射線から治療放射線ビームを形成する。撮像システムは、ターゲットゾーンの画像を形成し、上記ターゲットゾーン上へ上記治療放射線ビームを向けるよう上記放射線光学部を制御する。放射線光学部が、光学角運動量を与えられる撮像フォトニックビームを生成するよう構成される光学モジュールを具備する。上記撮像システムは、上記光学角運動量を与えられる撮像フォトニックビームにより生成される、上記ターゲットゾーンからの磁気共鳴信号を受信する磁気共鳴アセンブリを有する。 Image-guided radiation therapy systems have a radiation source that produces radiation. The radiation optical unit forms a therapeutic radiation beam from the radiation from the radiation source. The imaging system forms an image of the target zone and controls the radiation optics to direct the therapeutic radiation beam onto the target zone. The radiation optic includes an optical module configured to generate an imaged photonic beam that is provided with optical angular momentum. The imaging system includes a magnetic resonance assembly that receives a magnetic resonance signal from the target zone generated by an imaging photonic beam provided with the optical angular momentum.
Description
本発明は、画像誘導放射線療法システムに関する。 The present invention relates to an image guided radiation therapy system.
画像誘導放射線療法システムは、国際出願第WO2010/067227号から知られる。 An image guided radiation therapy system is known from the international application WO 2010/067227.
既知の画像誘導放射線療法システムは、撮像ゾーンにおいて磁気共鳴撮像データを取得する磁気共鳴撮像システムを有する。ガイド手段は、対象物におけるターゲットゾーンに対して帯電粒子のビームを誘導する。撮像ゾーンは、ターゲットゾーンを含み、対象物におけるターゲットゾーンが、磁気共鳴撮像データを用いて決定される。帯電粒子のビームは、30°未満の磁場ラインを持つ角度を囲む。 Known image guided radiation therapy systems have a magnetic resonance imaging system that acquires magnetic resonance imaging data in an imaging zone. The guide means guides a beam of charged particles to the target zone in the object. The imaging zone includes a target zone, and the target zone in the object is determined using magnetic resonance imaging data. The beam of charged particles surrounds an angle with a magnetic field line less than 30 °.
本発明の目的は、ターゲットゾーン上へ治療放射線ビームをより正確に制御する画像誘導放射線療法システムを提供することである。 It is an object of the present invention to provide an image guided radiation therapy system that more accurately controls a therapeutic radiation beam onto a target zone.
この目的は、本発明による画像誘導放射線療法システムにより実現され、このシステムは、
放射線を生成する放射線源と、
上記放射線源からの放射線から治療放射線ビームを形成する放射線光学部と、
ターゲットゾーンの画像を形成し、上記ターゲットゾーン上へ上記治療放射線ビームを向けるよう上記放射線光学部を制御する撮像システムとを有し、
上記放射線光学部が、光学角運動量を与えられる撮像フォトニックビームを生成するよう構成される光学モジュールを具備し、
上記撮像システムは、上記光学角運動量を与えられる撮像フォトニックビームにより生成される、上記ターゲットゾーンからの磁気共鳴信号を受信する磁気共鳴アセンブリを有する。
This object is achieved by an image guided radiation therapy system according to the invention, which system comprises:
A radiation source that generates radiation; and
A radiation optic for forming a therapeutic radiation beam from radiation from the radiation source;
An imaging system that forms an image of a target zone and controls the radiation optics to direct the therapeutic radiation beam onto the target zone;
The radiation optic comprises an optical module configured to generate an imaging photonic beam provided with optical angular momentum;
The imaging system includes a magnetic resonance assembly that receives a magnetic resonance signal from the target zone generated by an imaging photonic beam provided with the optical angular momentum.
上記光学角運動量を与えられる撮像フォトニックビームは、例えば検査される患者といった、フォトニックビームが向けられる対象物の組織において核過分極を生成する。生成された過分極のため、OAMフォトニックビームが向けられる組織から磁気共鳴信号が生成される。磁気共鳴撮像アセンブリは、OAMフォトニックビームにより照射される組織の磁気共鳴画像を生成する。この磁気共鳴画像は、OAMフォトニックビームにより生成される磁気共鳴信号から再構成される。本発明の洞察は、OAMフォトニックビームに基づき生成される磁気共鳴画像が治療放射線ビームを画像誘導するのに用いられることができる点にある。本発明の例の別の洞察は、治療放射線ビーム及びOAMフォトニックビームの両方が、放射線光学部により形成されるとき、治療放射線ビーム及びOAMフォトニックビームのビーム経路がうまく規定された相互空間関係にあることである。治療放射線ビーム及びOAMフォトニックビームの間のこの空間関係に基づき、治療ビームが患者の生体構造に実際に衝突する領域を撮像することが実現される。従って、OAMフォトニックビームにより生成される過分極に基づき生成される磁気共鳴画像に基づき、治療放射線ビームは、監視されることができ、ターゲットゾーン上に正確に向けられる。即ち、OAMフォトニックビームは、検査される患者における組織の過分極化された領域が、磁気共鳴画像におけるハイパーインテンス領域として見えることをもたらす。このハイパーインテンス領域は、検査される患者に対する、治療放射線ビームの位置及び方向を示す。特に、ターゲットゾーンは、例えば治療放射線ビームにより治療される腫瘍といった病巣を含む。 The imaging photonic beam given the optical angular momentum generates nuclear hyperpolarization in the tissue of the object to which the photonic beam is directed, for example the patient to be examined. Due to the generated hyperpolarization, a magnetic resonance signal is generated from the tissue to which the OAM photonic beam is directed. The magnetic resonance imaging assembly generates a magnetic resonance image of the tissue illuminated by the OAM photonic beam. This magnetic resonance image is reconstructed from magnetic resonance signals generated by the OAM photonic beam. An insight of the present invention is that magnetic resonance images generated based on OAM photonic beams can be used to image the therapeutic radiation beam. Another insight of an example of the present invention is that when both the therapeutic radiation beam and the OAM photonic beam are formed by the radiation optics, the beam path of the therapeutic radiation beam and the OAM photonic beam is well defined. It is to be. Based on this spatial relationship between the therapeutic radiation beam and the OAM photonic beam, it is realized to image the area where the therapeutic beam actually impacts the patient's anatomy. Thus, based on the magnetic resonance image generated based on the hyperpolarization generated by the OAM photonic beam, the therapeutic radiation beam can be monitored and accurately directed onto the target zone. That is, the OAM photonic beam causes the hyperpolarized region of tissue in the patient being examined to appear as a hyperintensity region in the magnetic resonance image. This hyperintensity region indicates the position and orientation of the therapeutic radiation beam relative to the patient being examined. In particular, the target zone includes a lesion, for example a tumor to be treated with a therapeutic radiation beam.
本発明の追加的な例において、治療放射線ビームは、高エネルギーのX線ビーム、γ線ビームとすることができ、又は、治療放射線ビームは、例えば陽子線、重イオンビーム又はγ放射線ビームといった粒子ビームとすることができる。 In additional examples of the invention, the therapeutic radiation beam can be a high energy X-ray beam, a gamma ray beam, or the therapeutic radiation beam can be a particle such as a proton beam, a heavy ion beam, or a gamma radiation beam. It can be a beam.
本発明の画像誘導治療システムの好ましい動作モードにおいて、放射線源が作動される直前に、光学モジュールは、撮像OAMフォトニックビームを生成する。こうして、治療放射線ビーム経路の位置及び方向が、正確に検証されることができる。この検証は、患者に対して重大な放射線量(例えばX線線量)の堆積をもたらすものではない。 In a preferred mode of operation of the image guided therapy system of the present invention, the optical module generates an imaging OAM photonic beam immediately before the radiation source is activated. In this way, the position and orientation of the therapeutic radiation beam path can be accurately verified. This verification does not result in a significant radiation dose (eg, x-ray dose) deposition on the patient.
更に、光学モジュールは、偏光板、ビームエキスパンダ(分岐したホログラムをビームが充填することを可能にするため)、分岐したホログラムパターンを持つ回析格子、空間フィルタ(OAMを持つ回折要素を選択するため)及び焦束レンズを用いてOAMフォトニックビームを生成する光学システムを含む。光学システムが、フォトニックビームの光学角運動量(l値)の高い値に関して機能することを確実にするため、空間フィルタのサイズ及び他の光学要素の開口部は、OAMを持つフォトニックビームの半径に基づき増加されることを必要とする(l値と共に増加する)。過分極化された核の歳差運動周波数(即ち、過分極化された核スピンモーメント)を確立するためには比較的弱い静磁場だけが必要とされるので、検査される患者の体の外側で使用されることができる簡単な磁石で十分である。磁気共鳴分光計により、取得された磁気共鳴信号から、磁気共鳴スペクトルデータが得られる。OAMフォトニックビームからの磁気共鳴信号の生成自体は、国際出願第WO2009/081360A1号から知られる。 In addition, the optical module selects a polarizing plate, a beam expander (to allow the beam to fill a branched hologram), a diffraction grating with a branched hologram pattern, and a spatial filter (diffractive element with OAM). And an optical system for generating an OAM photonic beam using a focusing lens. In order to ensure that the optical system works for high values of the optical angular momentum (l value) of the photonic beam, the size of the spatial filter and the opening of the other optical elements are the radius of the photonic beam with OAM. Need to be increased based on (increases with l value). Since only a relatively weak static magnetic field is needed to establish the hyperpolarized nuclear precession frequency (ie, hyperpolarized nuclear spin moment), the outside of the patient's body to be examined A simple magnet that can be used in is sufficient. Magnetic resonance spectrum data is obtained from the acquired magnetic resonance signal by the magnetic resonance spectrometer. The generation of a magnetic resonance signal from an OAM photonic beam itself is known from International Application No. WO2009 / 081360A1.
本発明のこれら及び他の側面が、従属項において規定される実施形態を参照して更に説明されることになる。 These and other aspects of the invention will be further described with reference to the embodiments defined in the dependent claims.
本発明の1つの側面によれば、上記光学モジュールが、上記放射線源から上記光学角運動量を与えられる治療放射線ビーム及び撮像フォトニックビームを形成するよう構成される。これは、撮像フォトニックビームの及び治療放射線ビームのビーム経路がうまく規定された相互空間関係にあることを容易に実現する。更に、それがOAMフォトニックビーム及び治療放射線ビームの基礎であるという点で、放射線源が効率的に用いられる。本発明の更なる側面において、治療放射線ビーム自体が、光学角運動量を与えられ、OAMフォトニックビームとして機能することができる。 According to one aspect of the invention, the optical module is configured to form a therapeutic radiation beam and an imaging photonic beam that are provided with the optical angular momentum from the radiation source. This easily realizes that the beam paths of the imaging photonic beam and the therapeutic radiation beam are in a well-defined mutual spatial relationship. Furthermore, the radiation source is used efficiently in that it is the basis for the OAM photonic beam and the therapeutic radiation beam. In a further aspect of the invention, the therapeutic radiation beam itself can be provided with optical angular momentum and function as an OAM photonic beam.
本発明の次の側面によれば、光学モジュールは、例えばX線源といった別々の撮像放射線源を具備する。本発明のこの側面は、異なるタイプの放射線が、それぞれ治療放射線ビーム及び撮像フォトニックビームに関して使用されることができることを実現する。これは、治療放射線ビーム及び撮像フォトニックビームに関して異なるタイプの放射線を使用することを可能にする。例えば、治療放射線ビームは、粒子ビームとすることができ、撮像フォトニックビームは、X線ビームとすることができる。従って、一方では、OAMフォトニックビームに関する電磁放射線が、ターゲットゾーンの高品質レンダリングを与えるため、良好な撮像結果を生み出すよう選択されることができる。他方、治療放射線は、ターゲットゾーンの照射に対する最適な治療効果を実現するために選択されることができる。 According to a next aspect of the invention, the optical module comprises a separate imaging radiation source, for example an X-ray source. This aspect of the invention realizes that different types of radiation can be used for the therapeutic radiation beam and the imaging photonic beam, respectively. This makes it possible to use different types of radiation for the therapeutic radiation beam and the imaging photonic beam. For example, the therapeutic radiation beam can be a particle beam and the imaging photonic beam can be an x-ray beam. Thus, on the one hand, the electromagnetic radiation for the OAM photonic beam can be selected to produce good imaging results to give a high quality rendering of the target zone. On the other hand, the therapeutic radiation can be selected to achieve an optimal therapeutic effect on the irradiation of the target zone.
本発明の更なる側面において、撮像OAMフォトニックビームが、エネルギーの範囲を持つ。エネルギーのこの範囲によって、組織における細長い領域において過分極が生じる。これは、組織においてより大きな浸透深度を持つ、より高いエネルギーが原因で、その伝搬方向に沿ってより広い範囲にわたるOAMフォトニックビームにより過分極が生成されるからである。一方、伝搬方向に対して横断方向において、過分極は一様な範囲にわたり生成される。少なくともこの範囲は、伝搬方向に沿った範囲と比較してより狭い。特に、多かれ少なかれ円筒形の又は楕円体形の過分極範囲が形成される。すると、OAMフォトニックビームのビーム経路は、細長い領域、例えば楕円体の長い軸に沿って存在し、治療放射線ビームは、こうして視覚化されるビーム経路と正確に整列配置されることができる。これは、治療放射線ビームにより覆われる領域の簡単で正確な視覚化を可能にする。また、治療放射線ビームの位置及び方向は、磁気共鳴画像におけるハイパーインテンス領域によりうまく視覚化される。例えば、治療放射線ビーム経路は、撮像OAMフォトニックビームにより過分極が生成される組織における細長い領域の長い軸に沿って存在するよう調整されることができる。 In a further aspect of the invention, the imaging OAM photonic beam has an energy range. This range of energy causes hyperpolarization in elongated regions in the tissue. This is because hyperpolarization is generated by the OAM photonic beam over a wider range along its propagation direction due to the higher energy with a greater penetration depth in the tissue. On the other hand, in the direction transverse to the propagation direction, hyperpolarization is generated over a uniform range. At least this range is narrower than the range along the propagation direction. In particular, a more or less cylindrical or ellipsoidal hyperpolarization range is formed. The beam path of the OAM photonic beam then exists along an elongated region, eg, the long axis of an ellipsoid, so that the treatment radiation beam can be accurately aligned with the beam path thus visualized. This allows a simple and accurate visualization of the area covered by the therapeutic radiation beam. Also, the position and direction of the therapeutic radiation beam is well visualized by the hyperintensity region in the magnetic resonance image. For example, the therapeutic radiation beam path can be adjusted to be along the long axis of an elongated region in the tissue where hyperpolarization is generated by the imaging OAM photonic beam.
本発明の更なる側面において、治療放射線ビームは、例えば6〜10MeVのエネルギー範囲を持つ。この範囲は、治療放射線ビームが(ガン)組織により吸収される領域において壊死が作成されるという点で、腫瘍を治療するのに良い有効性を持つ。撮像OAMフォトニックビームは、例えば10〜100keVにおけるエネルギー範囲を持つ。この範囲は、患者の生体構造における病巣又は腫瘍に達するために組織における良好な浸透深度を持つ。 In a further aspect of the invention, the therapeutic radiation beam has an energy range of, for example, 6-10 MeV. This range has good efficacy for treating tumors in that necrosis is created in the area where the therapeutic radiation beam is absorbed by the (cancer) tissue. The imaging OAM photonic beam has an energy range of 10 to 100 keV, for example. This range has a good penetration depth in the tissue to reach a lesion or tumor in the patient's anatomy.
本発明の他の側面によれば、光学モジュールは、複数の撮像OAMフォトニックビームを生成するよう構成される。特に、これらの撮像OAMフォトニックビームは、治療放射線ビームのビーム経路の周りの異なる位置に向けられる。本発明のこの側面は、治療放射線ビームにより覆われる領域の磁気共鳴画像における良好な境界決定を実現する。特に、個別の撮像OAMフォトニックビームにより生成されるハイパーインテンス領域は、患者の生体構造における治療放射線ビームの境界の決定の良好な視覚化を提供する。従って、病巣又は腫瘍上へ衝突させるべくターゲットゾーン上へ治療放射線ビームを向けるため、放射線光学部を正確に制御することが実現され、ターゲットゾーンの近くの敏感な健康な組織に対する放射線障害を回避することが実現される。 According to another aspect of the invention, the optical module is configured to generate a plurality of imaging OAM photonic beams. In particular, these imaging OAM photonic beams are directed to different locations around the beam path of the therapeutic radiation beam. This aspect of the invention achieves good boundary determination in magnetic resonance images of the area covered by the therapeutic radiation beam. In particular, the hyper-intensity region generated by a separate imaging OAM photonic beam provides a good visualization of the determination of the therapeutic radiation beam boundary in the patient's anatomy. Thus, precise control of the radiation optics is achieved to direct the therapeutic radiation beam onto the target zone to impinge on the lesion or tumor, avoiding radiation damage to sensitive healthy tissue near the target zone. Is realized.
本発明のこれら及び他の側面が、添付の図面を参照し、以下に記載される実施形態を参照して説明されることになる。 These and other aspects of the invention will be described with reference to the accompanying drawings and with reference to the embodiments described below.
図1は、本発明が実現される画像誘導放射線療法システムの概略図を示す。放射線源11は、治療ビーム14を形成する放射線光学部12に治療放射線を放出する。治療放射線は、例えばγ放射線、硬X線といった高エネルギーの電磁放射線とすることができる。放射線光学部は、例えば治療される患者におけるターゲットゾーン16上へ足指治療ビームを向けるよう構成される。特に、放射線源及び放射線光学部は、陽極ターゲットから高エネルギーの電磁放射線の放出を生成するため、陽極ターゲットへ向けられる高エネルギー電子ビームを生成する線形アクセラレータ(LINAC)システムとして形成されることができる。LINACの例において、放射線源11は、陽極へ高エネルギーの電子ビームを放出するものとして形成される陰極を含む。陽極へ電子ビームを向けるための電磁気レンズシステムが、放射線源11において提供される。衝突する高エネルギーの電子は、この例では治療放射線を形成する高エネルギーのX線を陽極の物質が放出することをもたらす。放射線光学部12は、好ましくは陽極から放出される高エネルギーの放射線から高エネルギーの放射線ビーム14を形成する複数葉コリメータの形で、ビームコリメータを含む。
FIG. 1 shows a schematic diagram of an image guided radiation therapy system in which the present invention is implemented. The
撮像システム13は、高エネルギーの放射線ビーム14のターゲットゾーン16上への正確な照準を監視するために提供される。撮像システム13は、照射される対象物の磁気共鳴画像を生成する磁気共鳴アセンブリ131を含む。対象物における、特にターゲットゾーンにおける磁気共鳴信号が、放射線光学部12に含まれる又はこれに取り付けられる光学モジュール121により生成されるOAMフォトニック放射線ビーム15により、生成される。代替的に、光学モジュールは、共通のガントリー137上で放射線源の反対側に取り付けられることができる。こうして、固定された及び安定した幾何学的な関係が両方のビーム経路の間にあるという点で、高エネルギーの放射線ビームの及びOAMフォトニックビーム15のビーム経路は位置合わせされることができる。光学モジュールの詳細が、図2に示される。OAMフォトニックビーム15は、光学角運動量が与えられる。このビームは、ターゲットゾーン16の物質(組織)と相互作用することができ、ターゲットゾーン16において(核)過分極を作成する。ターゲットゾーンから取得される磁気共鳴信号から、例えば高速フーリエ変換方法を用いて、磁気共鳴画像が、再構成器132により再構成される。磁気共鳴画像は、モニタ133に表示される。磁気共鳴アセンブリは、過分極化された核のラーモア歳差運動周波数を定めるためベースライン静磁場を生成する主磁石134と、磁気共鳴信号を空間エンコード(周波数及び位相エンコード)するグラジエント磁場を生成するグラジエントコイル135と、磁気共鳴信号を取得するRFコイルとを含む。特に、グラジエントコイル135は、高エネルギーのビーム14だけでなくOAMフォトニックビーム15がターゲットゾーン16に対して進むことを可能にする開口部により分離される2つのグラジエントコイル断面を持つ分割されたグラジエントコイルとして実現される。OAMフォトニックビーム15は、高エネルギーのビーム14と位置合わせされる。その結果、光学角運動量により過分極が生成される領域が、高エネルギーの放射線ビームが物質、即ち組織により吸収される領域に対応する。過分極化された領域は、磁気共鳴画像においてハイパーインテンス領域として現れる。これは、照射されることになるターゲットゾーン16と一致するための、高エネルギーの放射線のビーム経路の簡単で正確な調整を可能にする。高エネルギーの放射線ビームのビーム経路の調整は、再構成器から磁気共鳴画像の画像情報を受信する制御ユニット122を用いて行われる。ハイパーインテンス領域に関する方向及び位置と照射されるターゲットゾーン16を表す治療計画とから、制御ユニットは、必要なビーム経路を計算し、計算されたビーム経路に沿ってターゲットゾーン上へ高エネルギーの放射線ビームを向けるため、放射線源を制御する機能を持つ。
An imaging system 13 is provided to monitor the precise aim of the high
図2は、光学モジュールの詳細の概略的な表現を示す。図2において、光にOAMを与えるための光学要素の例示的な構成が示される。必ずしも可視光だけではなく、任意の電磁放射線にOAMが与えられることができる点を理解されたい。上記の実施形態は、軟X線を用いる。これは、関心分子と相互作用し、生きている組織に対する損傷効果を持たない。しかしながら、可視スペクトルの上下の光/放射線も想定される。X線源22は、ビームエキスパンダ24に送信されるX線を生成する。好ましくは、X線は、治療される患者の組織への適切な浸透深度を提供する10〜100keVの範囲のエネルギーnを持つ。ビームエキスパンダ24は、放出された光を狭いビームへと平行化する入口コリメータ251と、凹又は分散レンズ252と、再フォーカス・レンズ253と、最少の分散周波数の光が放出される出口コリメータ254とを含む。ある実施形態では、出口コリメータ254は、1mmのビームへとビームを狭くする。
FIG. 2 shows a schematic representation of the details of the optical module. In FIG. 2, an exemplary configuration of optical elements for providing OAM to light is shown. It should be understood that OAM can be applied to any electromagnetic radiation, not necessarily just visible light. The above embodiment uses soft X-rays. This interacts with the molecule of interest and has no damaging effect on living tissue. However, light / radiation above and below the visible spectrum is also envisaged. The X-ray source 22 generates X-rays that are transmitted to the
ビームエキスパンダ24後、光ビームは、線形偏光子26により、円形に分極される。線形偏光子の後には4分の1波長板28が続く。線形偏光子26は、偏光されていない光を取り、これに単一の線形分極を与える。4分の1波長板28は、線形に分極された光の位相を1/4波長分シフトし、これを円形に分極する。円形に分極された光を用いることは重要でない。しかし、それは電子を分極する追加的な利点を持つ。
After the
次に、円形に分極された光は、位相ホログラム30を通過する。位相ホログラム30は、入射するビームに対してOAM及びスピンを与える。OAMの値「l」は、位相ホログラム30に依存するパラメータである。ある実施形態では、OAM値l=40が、入射する光に対して与えられる。しかし、lのより高い値が理論的に可能である。位相ホログラム30は、コンピュータ生成された要素であり、例えば1μmのセル・ギャップを持つ1280x720ピクセル、20x20μm2の液晶オンシリコン(LCoS)パネルといった空間光変調器において、物理的に実現される。代替的に、位相ホログラム30が、例えば円筒状レンズ又は波長板の組合せといった他の光学要素において実現されることができる。空間光変調器は、LCoSパネルに対する簡単な命令を用いて、スキャンの間でさえ変化可能であるという追加的な利点を持つ。
Next, the circularly polarized light passes through the
ホログラフィプレート30を通過する光の全てが、OAM及びスピンを与えられるというわけではない。一般に、同じ位相を持つ電磁気波が開口部を通過するとき、それは、回析され、開口部からいくらか離れた所で同心円のパターンへと投影される(エアリーパターン)。中央におけるこの明るいスポット(エアリーディスク)は、0次の回折を表す。このケースでは、OAMのない光である。明るいスポットに隣接する円は、OAMを搬送する異なるハーモニックの回折されたビームを表す。この分布が生じるのは、分子とのOAM相互作用の確率が光ビームの中央から遠いポイントで又は光ビームの中央でゼロに減少するからである。相互作用に関する最大のチャンスは、最大磁場分布に対応する半径上で、即ち、エアリーディスクに近い円に対して発生する。従って、OAM相互作用の最大確率は、エアリーディスク半径にできるだけ近い半径を持つ光ビームで得られる。
Not all of the light that passes through the
空間フィルタ36は、OAM及びスピンを持つ光だけを選択的に通過させるため、ホログラフィプレートの後に配置される。0次スポット32は常に、予測可能なスポットにおいて現れ、及び従ってブロックされることができる。図示されるように、フィルタ36は、OAMを持つ光が通過することを可能にする。フィルタ36は、明るいスポット32の下及び右に発生する円もブロックする点に留意されたい。システムのOAMが節約されるので、この光は、フィルタ36が通過を許可する光のOAMに等しい及び反対のOAMを持つ。全ての光を通過させることは逆効果である。なぜなら、ターゲット分子に転送される正味のOAMはゼロだからである。従って、フィルタ36は、1つの極性のOAMを持つ光だけが通過することを可能にする。OAMを搬送する回折されたビームが、凹鏡38を用いて集められ、高速顕微鏡対物レンズ40を用いて関心領域に焦束される。コヒーレントな光が用いられる場合、鏡38は必要ではない。エアリーディスクのサイズにできるだけより近いビームウエストの条件を満たすため、(高いエフ数を持つ)より高速なレンズが望ましい。別の実施形態において、レンズ40は、代替的な光ガイド又はファイバオプティックスで置換又は補充されることができる。
図3は、ハイブリッドLINAC−MRIシステムの形で本発明の画像誘導放射線療法システムの概略図を示す。電子ビームを生成するアクセラレータを持つ放射線源11が、ガントリー137に取り付けられる。治療放射線ビーム14は、この例では、電子ビームが当たる放射線源における陽極から放出される高エネルギーのX線ビームである。治療放射線ビーム14のビーム経路は、磁気共鳴検査アセンブリの主磁石コイル134の間を進む。治療放射線ビームの断面は、放射線源11に組み込まれるマルチリーフコリメータ(MLC)により成形される。光学モジュール12も、放射線源に組み込まれ、そのビーム経路に沿って誘導されるOAMフォトニックビームを提供する。OAMフォトニックビーム及び治療放射線ビームのビーム経路が基本的に同じ中央長手軸を持つという態様で、光学モジュールが放射線源において取り付けられる。こうして、放射線源がその高エネルギーの放射線を堆積させる領域において、OAMフォトニックビームが(核)過分極を生成することが確実にされる。
FIG. 3 shows a schematic diagram of the image guided radiation therapy system of the present invention in the form of a hybrid LINAC-MRI system. A
Claims (7)
放射線を生成する放射線源と、
前記放射線源からの放射線から治療放射線ビームを形成する放射線光学部と、
ターゲットゾーンの画像を形成し、前記ターゲットゾーン上へ前記治療放射線ビームを向けるよう前記放射線光学部を制御する撮像システムとを有し、
前記撮像システムが、光学角運動量を与えられる撮像フォトニックビームを生成するよう構成される光学モジュールを含み、
前記撮像システムは、前記光学角運動量を与えられる撮像フォトニックビームにより生成される、前記ターゲットゾーンからの磁気共鳴信号を受信する磁気共鳴アセンブリを有する、画像誘導放射線療法システム。 An image guided radiation therapy system,
A radiation source that generates radiation; and
A radiation optic for forming a therapeutic radiation beam from radiation from the radiation source;
An imaging system that forms an image of a target zone and controls the radiation optics to direct the therapeutic radiation beam onto the target zone;
The imaging system includes an optical module configured to generate an imaging photonic beam provided with optical angular momentum;
The imaging system comprises a magnetic resonance assembly that receives a magnetic resonance signal from the target zone generated by an imaging photonic beam provided with the optical angular momentum.
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