JP2015536747A - 校正装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、放射線源等の影響エレメントを被検体に導入するシステムを校正するための、特には小線源治療システムを校正するための校正装置に関するものである。第１及び第２画像は、カテーテル等の長尺の導入装置１２及び該導入装置に可能な限りに挿入される電磁的に追跡可能なガイドワイヤ等のトラッキング装置１６、並びに上記導入装置及び上記影響エレメントと同一の寸法を有すると共に上記導入装置に可能な限りに挿入される校正エレメント４６を示す。上記トラッキング装置と上記校正エレメントとの間の空間的関係が、当該システムを校正するために上記画像に基づいて決定される。この空間的関係を知ることは、小線源治療計画等の影響計画を正確に決定すると共に、上記影響エレメントを該影響計画に従って正確に位置決めすることを可能にし、このことは、当該被検体への一層正確な影響を可能にする。

Description

本発明は、被検体へ影響エレメントを導入するシステムを校正するための校正装置、校正方法及び校正コンピュータプログラムに関するもので、上記影響エレメントは上記被検体内の目標領域に影響を与えるように適合される。本発明は、特には、小線源治療システムを校正するための校正装置、校正方法及び校正コンピュータプログラムに関するものである。本発明は、更に、被検体内の目標領域に影響を与える影響計画を決定するための影響計画決定装置、影響計画決定方法及び影響計画決定コンピュータプログラムにも関するものである。上記影響計画は、好ましくは、小線源治療手順のための治療計画である。
臨床高線量率（ＨＤＲ）小線源治療手順の間においてはカテーテルが被検者内の目標領域に挿入され、その場合、放射線源が該挿入されたカテーテルを介して目標領域に、該目標領域を治療するための滞留時間及び滞留位置を定める治療計画に従って導入される。該治療計画は、なかでも挿入されたカテーテルの三次元的姿勢及び形状に基づいて事前に決定され、その場合、被検者内のカテーテルの三次元的姿勢及び形状を決定するために、ユーザはカテーテル内にガイドワイヤを順に導入し、その間に各カテーテル内のガイドワイヤの先端の位置が電磁的に追跡される。このように、治療計画、特に上記滞留位置は、とりわけ、ガイドワイヤの先端の電磁的に追跡された位置に基づいて決定される。治療計画を各カテーテル内のガイドワイヤの先端の位置に基づいて決定すること、及び治療を、なかでも、カテーテルの先端の電磁的に追跡された位置に基づいて施すことも、不正確であり得、従って小線源治療の品質を低下させる。
本発明の目的は、被検体（object）内の目標領域に影響与えるように構成された影響エレメント（influencing element）を被検体に導入するシステムを校正するための校正装置、校正方法及び校正コンピュータプログラムであって、目標領域に一層正確に影響を与えることを可能にする装置、方法及びコンピュータプログラムを提供することである。本発明は、更に、もっと正確な影響計画（influencing plan）の決定を可能にする影響計画決定装置、影響計画決定方法及び影響計画決定コンピュータプログラムに関するものでもある。
本発明の第１態様においては、被検体（object）に該被検体内の目標領域に影響を与えるように構成された影響エレメントを導入するシステムを校正するための校正装置が提供され、該校正装置は、
− 前記被検体に前記影響エレメントを導入するために該被検体に挿入されるように構成された長尺の導入装置と、前記導入装置を追跡すると共に該導入装置に可能な限りに挿入されるよう構成されたトラッキング装置とを示す第１画像と、前記影響エレメントと同一の寸法を有すると共に前記導入装置に可能な限りに挿入されるように構成された校正エレメントと前記導入装置とを示す第２画像とを供給する画像供給ユニットと、
− 前記第１及び第２画像において前記導入装置の先端、前記トラッキング装置及び前記校正エレメントを識別する識別ユニットと、
− 前記導入装置の先端、前記トラッキング装置及び前記校正エレメントが識別された前記第１及び第２画像から、前記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の空間的関係を決定する空間関係決定ユニットと、
を有する。
前記影響エレメントが前記導入装置に挿入される直前に前記トラッキング装置が該導入装置に可能な限りに挿入され、且つ、該トラッキング装置の対応する最遠の位置における位置が決定されたなら、上記トラッキング装置の該決定された最遠位置は、前記校正装置により校正ステップにおいて事前に決定された上記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の空間的関係と一緒に、影響計画を決定すると共に該決定された影響計画に従って前記影響エレメントを導入するために使用することができる。例えば、導入装置の先端の位置とトラッキング装置の最遠位置との間の距離、及び上記校正装置を使用することにより以前の校正ステップにおいて決定された影響エレメントの先端の位置と校正エレメントの最遠位置との間の他の距離を、トラッキング装置の最遠位置と前記導入装置内の影響エレメントの可能性のある最遠位置との間の距離を決定するために使用することができ、この距離は、導入装置内の影響エレメントの可能性のある最遠位置を、該導入装置内の上記トラッキング装置の実際に決定された最遠位置に基づいて決定するために使用することができる。導入装置内の影響エレメントの該可能性のある最遠位置は、影響計画を一層正確に決定するために、及び影響エレメントを該影響計画に従って一層正確に位置決めするために使用することができ、このことは、目標領域への影響の改善を可能にする。
上記影響エレメントは、好ましくは、小線源治療を行うための放射線源である。これに対応して、上記校正装置は、好ましくは、小線源治療システムを校正するための小線源治療校正装置である。更に、上記校正エレメントは、好ましくは、当該小線源治療を実行するために使用される放射線源と同一の寸法を持つ模擬照射線源（dummy radiation source）である。前記画像供給ユニットは、好ましくは、前記第１及び第２画像として放射線撮影画像、即ちｘ線画像を供給するように構成され、前記トラッキング装置は、好ましくは、電磁（ＥＭ）トラッキング装置、又は光ファイバ形状感知及び位置特定（ＦＯＳＳＬ: fiber optical shape sensing and localization）トラッキング装置である。
前記画像供給ユニットは、超音波画像及びコンピュータトモグラフィ画像等の他の種類の第１及び第２画像を供給するように構成することもできる。前記被検体は、好ましくは、人又は動物等の生体であり、前記目標領域は治療されるべき領域であり得る。従って、前記影響計画は、好ましくは、生体内の目標領域を治療するための治療計画である。上記目標領域は、例えば、人の前立腺又は前立腺の一部である。
上記画像供給ユニットは、好ましくは、前記第１及び第２画像を記憶することができると共に、これら画像を供給するために取り出すことができる記憶ユニットである。該画像供給ユニットは、ｘ線撮像システム等の画像発生システムから有線又は無線データ接続部を介して画像を受信する受信ユニットとすることもでき、その場合、該画像供給ユニットは受信された画像を供給するように構成される。該画像供給ユニットは画像発生システム自体とすることもできる。
好ましくは、生体（被検体）に異なる経路に沿って幾つかの影響エレメントを導入するために、該被検体には幾つかの導入装置が挿入される。該１つ又は数個の導入装置は、好ましくは、カテーテル又はニードルである。
前記識別ユニットは、好ましくは、前記導入装置の先端、前記トラッキング装置及び前記校正エレメントを自動的に識別するように、又はユーザが前記導入装置の先端、前記トラッキング装置及び前記校正エレメントを識別することを可能にするように構成される。これらの成分を自動的に識別するために、例えば閾処理に基づき得る既知の領域分割（segmentation）アルゴリズムを使用することができる。
一実施態様において、前記空間関係決定ユニットは、前記導入装置の先端及び前記トラッキング装置が識別された前記第１画像から、前記導入装置の先端の位置と前記トラッキング装置の位置との間の距離を決定し、前記導入装置の先端及び前記校正エレメントが識別された前記第２画像から、前記導入装置の先端の位置と前記校正エレメントの位置との間の距離を決定し、並びに前記決定された前記導入装置の先端の位置と前記トラッキング装置の位置との間の距離及び前記導入装置の先端の位置と前記校正エレメントの位置との間の距離に基づいて、前記トラッキング装置の位置と前記校正エレメントの位置との間の距離を決定するように構成される。この構成は、前記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の空間的関係、特に前記トラッキング装置の先端と前記校正エレメントとの間の空間的関係を相対的に簡単な方法で正確に決定することを可能にする。
当該校正装置は、前記導入装置の先端の超音波画像を供給する超音波画像供給ユニット、及び前記導入装置に可能な限りに挿入された場合の前記トラッキング装置の位置を供給するトラッキング装置位置供給ユニットも有することができ、その場合、前記識別ユニットは前記超音波画像において前記導入装置の先端を識別するように構成され、前記空間関係決定ユニットは前記導入装置の先端が識別された前記超音波画像及び前記供給された前記トラッキング装置の位置に基づいて前記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の前記空間的関係、特に前記導入装置の先端と前記トラッキング装置との間のオフセットを更新するように構成される。このように、例えば当該小線源治療システム又は該小線源治療システムの一部が最初に使用される前の初期校正ステップにおいて前記空間的関係が決定された後、後の品質保証ステップにおいて、上記初期校正の間において決定されたトラッキング装置と校正エレメントとの間の空間的関係を、好ましくは実際の小線源治療の間に使用される超音波画像に基づいて更新することができる。特に、導入装置が識別されている超音波画像及びトラッキング装置の供給された位置を、上記初期校正の間に決定された導入装置の先端の位置と校正エレメントの位置との間の距離と一緒に使用して、トラッキング装置の位置と校正エレメントの位置との間の距離を更新することができる。この品質保証ステップのためには、ｘ線撮像システム等の初期校正を実行するために使用された撮像方式は必要とされない。該品質保証手順は、導入装置、トラッキング装置及び／又は影響エレメントの間の空間的関係に変化を生じさせ得る当該装置の期間にわたって発生する機械的摩耗及び壊れ又は他の物理的変化を考慮に入れることができる。この品質保証手順を周期的に（例えば、手順の都度、毎日、３ヶ月毎、毎年等）実行することは、当該小線源治療の品質が期間にわたり高いままとなることを保証することができる。
前記超音波画像供給ユニットは、超音波画像が記憶されると共に、超音波画像を供給するために取り出すことができる記憶ユニットとすることができる。該超音波画像供給ユニットは、超音波画像発生装置から有線又は無線データ接続部を介して超音波画像を受信する受信ユニットとすることもでき、該超音波画像供給ユニットは受信された超音波画像を供給するように構成される。該超音波画像供給ユニットは、超音波画像発生装置自体とすることもできる。該超音波画像供給ユニットは、好ましくは、経直腸的超音波（ＴＲＵＳ）画像を供給するように構成される。ＴＲＵＳ画像を使用することは、１個又は数個の影響エレメントを人の前立腺に導入しなければならない場合、ＴＲＵＳ画像が特に好ましくなるように超音波トランスジューサが前立腺に接近された超音波画像を発生することを可能にする。
上記超音波画像供給ユニットは、経腹壁的、経尿道的又は経会陰的超音波画像等の他の種類の超音波画像を供給するように構成することもできる。
また、前記トラッキング装置位置供給ユニットも記憶ユニットとすることができ、この場合、該記憶ユニットはトラッキング装置の位置を記憶すると共に、該記憶されたトラッキング装置位置を供給するために取り出すことができる。更に、該トラッキング装置位置供給ユニットは、トラッキングシステムから有線又は無線データ接続部を介してトラッキング装置位置を受信する受信ユニットとすることもでき、該トラッキング装置位置超供給ユニットは受信されたトラッキング装置位置を供給するように構成することができる。該トラッキング装置位置供給ユニットは、トラッキングシステム自体とすることもできる。
上記トラッキング装置位置供給ユニットはトラッキング装置のＥＭ又はＦＯＳＳＬで追跡された位置を供給するように構成されることが更に好ましい。ＥＭトラッキング法又はＦＯＳＳＬトラッキング法を使用することによりトラッキング装置の位置を追跡することは、該トラッキング装置の位置を非常に高い精度で決定することを可能にし、これにより、当該トラッキング装置の位置に基づく影響計画の決定及び小線源治療等の影響手順の成績を更に改善する。
好ましい実施態様において、前記トラッキング装置位置供給ユニットは、前記トラッキング装置が前記導入装置内において該導入装置内の最遠位置に向かって及び／又は該最遠位置から離れる方向に移動される間における該トラッキング装置の位置を供給するように構成され、当該校正装置は、上記の供給された位置に基づいて前記導入装置の長さを決定する長さ決定ユニットを更に有する。従って、導入装置の長さを、例えば生体外の該導入装置の手動による測定及び該生体内の該導入装置の超音波ベースの測定から推定する必要はない。導入装置の長さは、該導入装置の姿勢及び形状を決定するために既に使用されたのと同一の手順を使用することにより簡単な方法で決定することができる。即ち、導入装置の長さを決定するため、並びに生体内の該導入装置の姿勢及び形状を決定するために２つの別個の手順を実行する必要はない。
本発明の他の態様においては、被検体に、該被検体内の目標領域に影響を与えるように構成された影響エレメントを導入するシステムを校正するための校正デバイスが提供され、該校正デバイスは、放射線撮像画像において識別可能な放射線不透過性基準マークと、前記被検体に影響エレメントを導入するために該被検体に挿入されるように構成された導入装置を受け入れるチャンネルとを備えた放射線透過性ブロックを有する。前記基準マークの少なくとも幾つかは前記チャンネルに対して平行に配置されることが好ましい。また、前記ブロックは、異なる直径を持つ幾つかのチャンネルを有することが更に好ましい。当該ブロックは、導入装置を上記チャンネル内で定位置に固定するための固定ユニットを更に有することができる。更に、当該ブロックは該ブロックの位置を追跡するためのトラッキングセンサを有することができる。該トラッキングセンサは、例えば、電磁トラッキングセンサである。好ましい実施態様において、上記ブロックは超音波に適合する（互換的である）ものとする。この構成は、該校正デバイスを超音波に基づく品質保証手順のためにも使用することを可能にする。
本発明の他の態様においては、被検体内の目標領域に影響を与えるための影響計画を決定する影響計画決定装置が提供され、該影響計画決定装置は、
− 前記被検体に影響エレメントを導入するために該被検体に挿入された導入装置内のトラッキング装置の位置を供給するトラッキング装置位置供給ユニットであって、これら位置が前記導入装置の長さに沿って及び該導入装置内の最遠位置において決定されるユニットと、
− 前記トラッキング装置の前記供給された位置から前記導入装置の姿勢及び形状を決定する導入装置姿勢及び形状決定ユニットと、
− 前記被検体内の前記目標領域の姿勢及び形状を供給する目標領域姿勢及び形状供給ユニットと、
− 前記影響計画を、前記導入装置の姿勢及び形状、前記目標領域の姿勢及び形状、前記導入装置内の前記トラッキング装置の最遠位置、及び請求項１に記載の校正装置により決定された前記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の空間的関係に依存して決定する影響計画決定ユニットと、
を有する。
上記影響計画は、とりわけ、前記校正装置により決定されたトラッキング装置と校正エレメントとの間の空間的関係に基づいて決定されるので、該影響計画は改善された精度で決定することができ、このことは、該影響計画に従って実行される後の小線源治療等の後の影響手順の品質の改善を可能にする。
前記目標領域姿勢及び形状供給ユニットは、目標領域の姿勢及び形状を、前記被検体内の該目標領域を示す受信された超音波画像等の該被検体の受信画像に依存して決定するように構成することができる。該目標領域姿勢及び形状供給ユニットは、当該目標領域の姿勢及び形状を供給するために該目標領域を自動的に又は半自動的に領域分割するための領域分割アルゴリズム（segmentation algorithm）を実行するように構成することができる。しかしながら、該目標領域姿勢及び形状供給ユニットは記憶ユニットとすることもでき、該記憶ユニットには当該目標領域の姿勢及び形状が既に記憶されていると共に、該記憶ユニットから目標領域の姿勢及び形状を供給するために取り出すことができる。該目標領域姿勢及び形状供給ユニットは、目標領域の姿勢及び形状を決定する他の装置から該目標領域の姿勢及び形状を受信する受信ユニットとすることもでき、該目標領域姿勢及び形状供給ユニットは目標領域の受信された姿勢及び形状を供給するように構成することができる。
本発明の他の態様においては、被検体に該被検体内の目標領域に影響を与えるように構成された影響エレメントを導入するシステムを校正するための校正方法が提供され、該校正方法は、
− 生体内に影響エレメントを導入するために該生体に挿入されるように構成された長尺の導入装置と、前記導入装置を追跡するように構成されると共に該導入装置に可能な限りに挿入されるトラッキング装置とを示す第１画像と、前記影響エレメントと同一の寸法を有すると共に前記導入装置に可能な限りに挿入される校正エレメントと前記導入装置とを示す第２画像とを、画像供給ユニットにより供給するステップと、
− 前記第１及び第２画像において前記導入装置の先端、前記トラッキング装置及び前記校正エレメントを識別ユニットにより識別するステップと、
− 前記導入装置、前記トラッキング装置及び前記校正エレメントが識別された前記第１及び第２画像から、前記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の空間的関係を空間関係決定ユニットにより決定するステップと、
を有する。
本発明の他の態様においては、被検体内の目標領域に影響を与えるための影響計画を決定する影響計画決定方法が提供され、該影響計画決定方法は、
− 前記被検体に影響エレメントを導入するために該被検体に挿入された導入装置内のトラッキング装置の位置をトラッキング装置位置供給ユニットにより供給するステップであって、これら位置が前記導入装置の長さに沿って及び該導入装置内の最遠位置において決定されているステップと、
− 前記トラッキング装置の前記供給された位置から前記導入装置の姿勢及び形状を導入装置姿勢及び形状決定ユニットにより決定するステップと、
− 前記被検体内の前記目標領域の姿勢及び形状を目標領域姿勢及び形状供給ユニットにより供給するステップと、
− 前記影響計画を、影響計画決定ユニットにより前記導入装置の姿勢及び形状、前記目標領域の姿勢及び形状、前記導入装置内の前記トラッキング装置の最遠位置、及び請求項１に記載の校正装置により決定された前記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の空間的関係に依存して決定するステップと、
を有する。
本発明の他の態様においては、被検体に該被検体内の目標領域に影響を与えるように構成された影響エレメントを導入するシステムを校正するための校正コンピュータプログラムが提供され、該校正コンピュータプログラムは、請求項１に記載の校正装置に、該校正装置を制御するコンピュータ上で実行された場合に、請求項１２に記載の校正方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する。
本発明の他の態様においては、被検体内の目標領域に影響を与えるための影響計画を決定する影響計画決定コンピュータプログラムが提供され、該影響計画決定コンピュータプログラムは、請求項１１に記載の影響計画決定装置に、該影響計画決定装置を制御するコンピュータ上で実行された場合に、請求項１３に記載の影響計画決定方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する。
尚、請求項１の校正装置、請求項７の校正デバイス、請求項１１の影響計画決定装置、請求項１２の校正方法、請求項１３の影響計画決定方法、請求項１４の校正コンピュータプログラム、及び請求項１５の影響計画決定コンピュータプログラムは、特に従属請求項に記載されたような同様の及び／又は同一の好ましい実施態様を有すると理解されたい。
また、本発明の好ましい実施態様は、従属請求項又は上記実施態様と、対応する独立請求項との如何なる組み合わせとすることもできると理解されるべきである。
本発明の上記及び他の態様は、後述する実施態様から明らかとなり、斯かる実施態様を参照して解説されるであろう。
図1は、小線源治療システムの一実施態様を概略的且つ例示的に示す。 図２は、小線源治療システムの配置ユニットを概略的且つ例示的に示す。 図３は、被検者の前立腺に挿入された小線源治療システムの幾つかのカテーテルを概略的且つ例示的に示す。 図４は、被検者に対するＴＲＵＳ（経直腸的超音波）プローブを備えた配置ユニットの配置を概略的且つ例示的に示す。 図５は、校正デバイスをＸ線撮像システムと一緒に概略的且つ例示的に示す。 図６は、校正手順の間に決定される幾つかの距離を示す。 図７は、校正方法の一実施態様を例示的に説明したフローチャートを示す。 図８は、校正方法の品質保証手順を説明したフローチャートを示す。 図９は、校正装置の一実施態様を概略的且つ例示的に示す。 図１０は、治療計画決定方法の一実施態様を例示的に説明したフローチャートを示す。 図１１は、治療計画決定装置の一実施態様を概略的且つ例示的に示す。
図１は、被検者に影響エレメントを導入するシステムを概略的且つ例示的に示すもので、該影響エレメントは被検者内の目標領域に影響を与えるように構成されている。この実施態様において、当該システムは台３上に横たわる被検者２内の目標領域に小線源治療を施すための小線源治療システム１である。該小線源治療システム１は、被検者２内に部分的に挿入されると共に、影響エレメント（本実施態様では放射線源である）を当該目標領域の近傍に又は該目標領域内に位置させて上記放射線源により放出される放射線を該目標領域に向けるための配置ユニット５を有している。該配置ユニット５は図２に例示的且つ概略的に更に詳細に示されている。
配置ユニット５は幾つかの導入装置を有し、これら導入装置は本実施態様では被検者２に挿入されるカテーテル１２である。配置ユニット５は、放射線源１０が取り付けられるワイヤである幾つかのナビゲーションエレメント１３を更に有し、各ワイヤ１３は対応する放射線源１０を所望の配置位置に位置させるために対応するカテーテル１２内で移動させることができる。ワイヤ１３を伴うカテーテル１２はモータユニット１４に取り付けられ、該モータユニット１４は各ワイヤ１３を前後方向に移動させて放射線源１０を所望の配置位置（滞留位置であると考えることもできる）に位置させるための幾つかのモータを有する。放射線源１０は、好ましくは、Ir-192等の放射性放射線を放出する放射性放射線源である。しかしながら、小線源治療を行うために他の放射性線源を用いることもできる。
配置ユニット５はテンプレート１９を更に有し、該テンプレートはカテーテル１２を被検者２に一層一律な立体配置（configuration）で挿入するために使用することができる。カテーテル１２は、テンプレート１９における長方形の格子に配置された開口２９内に保持される。
前記目標領域は臓器等の被検者２の一部である。この実施態様において、該目標領域は前立腺領域である。図３は前立腺１１内における、配置ユニット５のカテーテル１２の可能性のある配置を概略的且つ例示的に示している。
当該配置ユニット５には、ＴＲＵＳ（経直腸的超音波）プローブ４０が取り付けられる。小線源治療の間におけるＴＲＵＳプローブを備えた配置ユニット５の配置が図４に概略的且つ例示的に示されている。ＴＲＵＳプローブ４０及び配置ユニット５は保持エレメント４１により保持される。
ＴＲＵＳプローブ４０は処理及び制御ユニット７に配置される超音波制御ユニット４２に接続され、該超音波制御ユニットはディスプレイ３０上に示すことができる前立腺１１の二次元又は三次元画像を発生する。該超音波画像はカテーテル１２、目標領域１１（本実施態様では前立腺）及び該目標領域１１の周囲を示す。従って、発生された超音波画像はカテーテルの実施過程をガイドするために使用することができる。即ち、カテーテル１２は超音波ガイドの下で被検者２に挿入することができる。
小線源治療システム１は、被検者２内で治療されるべき目標領域の姿勢及び形状を供給するための目標領域姿勢及び形状供給ユニット４３を更に有している。この実施態様において、目標領域姿勢及び形状供給ユニット４３は、目標領域１１の姿勢及び形状を前記ＴＲＵＳプローブ４０及び超音波制御ユニット４２により発生された超音波画像に基づいて決定するように構成される。特に、該目標領域姿勢及び形状供給ユニット４３は、上記超音波画像に領域分割（セグメント化）アルゴリズムを適用して完全に自動的に又は半自動的に当該超音波画像内の目標領域１１の輪郭を決めることにより、目標領域１１を輪郭付けするように構成することができる。該目標領域姿勢及び形状供給ユニット４３は、ユーザ（放射線科医であり得る）が目標領域１１を手動で輪郭付けして該目標領域を決定することを可能にするためのグラフィックユーザインターフェースも有することができる。供給された目標領域の姿勢及び形状は、ディスプレイ３０上に示すこともできる。
小線源治療システム１は、更に、当該放射線源１０が位置されるべき各配置位置並びに各放射線源１０が対応する配置位置に何時及び何の程度長く位置されるべきかを定める配置時間を定める治療計画を、各カテーテル１２の姿勢及び形状、目標領域１１の姿勢及び形状並びに該小線源治療システム１のトラッキング装置と校正エレメントとの間の空間的関係（これらは、後に詳述するように校正装置により決定される）に依存して決定するための影響計画決定ユニット（本実施態様では、治療計画決定ユニット３９）を有している。
小線源治療システム１は、前記配置ユニット５を上記の決定された治療計画に依存して制御するための配置制御ユニット１５を更に有している。他の例として、配置ユニット５は上記の決定された治療計画に従って手動で使用することもでき、その場合、ユーザは放射線源１０をカテーテル１２内のワイヤ１３を介して上記治療計画に従って移動させることができる。
放射線源１０をカテーテル１２に導入する前に、被検者内の該カテーテル１２の三次元的姿勢及び形状が決定される。即ち、被検者２内の各カテーテル１２の三次元の空間的進行過程（run）が決定される。この決定手順のために、当該小線源治療システム１は、カテーテル１２に経時的に導入されると共に対応するカテーテル１２内で異なる位置に移動されるトラッキング装置１６を更に有し、当該トラッキング装置１６の対応するカテーテル１２内での異なる箇所における位置はトラッキング装置位置供給ユニット６が供給する。これら位置は、各カテーテル１２の長さに沿って及び各カテーテル１２内における最も遠い位置において決定される。各カテーテル１２における該最遠位置は、トラッキング装置１６が対応するカテーテル１２内に可能な限り（一杯に）挿入された該カテーテル１２内の位置に対応する。小線源治療システム１は、更に、上記トラッキング装置１６の上記の追跡された位置からカテーテル１２の姿勢及び形状を決定するための導入装置姿勢及び形状決定ユニット４４を有する。
当該小線源治療システムは、各カテーテル１２の長さを、前記トラッキング装置１６の追跡された位置に基づいて決定する長さ決定装置４５も有している。特に、トラッキング装置１６が対応するカテーテル１２から引き抜かれる際に、該トラッキング装置１６の位置を決定し、各カテーテル１２の被検者２内の長さ（即ち、遠端から前記格子１９までの）及び各カテーテル１２の被検者２外の長さ（即ち、基端から上記格子１９までの）を決定するための長さ決定ユニット４５に供給することができる。各カテーテル１２の被検者２の外側の端部を決定するために、前記追跡された位置データの波形を上記長さ決定ユニット４５により用いることができる。何故なら、該位置データの波形は、電磁感知エレメントを備えるトラッキング装置１６の先端が対応するカテーテル１２を出ると劇的に増加するからである。他の例として、上記長さ決定ユニット４５は各カテーテル１２の被検者２の内部の長さ（即ち、遠端から格子１９まで）のみを決定することができ、その場合、該カテーテル１２の被検者２の外側の長さは他の従来の手段により測定することができる。
当該トラッキングシステムにより定められる座標系において上記格子１９の位置を決定するために、トラッキング装置１６の先端の位置が当該トラッキングシステムにより決定される間に、該トラッキング装置１６の先端を格子１９に配置させることができる。この手順の後では、トラッキング装置１６の先端の何の位置が遠端から格子１９までであり、トラッキング装置１６の先端の何の位置が基端から格子１９までであるかが分かる。
前記長さ決定ユニット４５により決定された長さは、当該トラッキングシステムの品質に関する目安を提供するために、当該カテーテルの手作業により実際に測定された実際の全長と比較することができる。当該カテーテルの手作業により実際に測定された実際の全長と、長さ決定ユニット４５により決定された該カテーテルの全長との間の差が所定の閾値より大きい場合、トラッキング装置１６によりもたらされる位置追跡は改善されねばならない。
この実施態様において、前記トラッキング装置位置供給ユニット６は、トラッキング装置１６の先端に配設された電磁感知エレメントと協働するＥＭトラッキングユニットであり、トラッキング装置１６はガイドワイヤ及び該ガイドワイヤの先端に配設された電磁感知エレメントにより形成することができる。他の実施態様において、上記トラッキング装置位置供給ユニットは、トラッキング装置１６の位置をＦＯＳＳＬ等の他のトラッキング技術を使用することにより追跡するよう構成することもできる。
当該小線源治療システム１は、更に、カテーテル１２と該カテーテル１２に可能な限りに挿入されたトラッキング装置１６とを示す第１画像、及びカテーテル１２と校正エレメント（本実施態様では、前記放射線源１０と同一の寸法を有すると共にカテーテル１２に可能な限りに挿入された模擬放射線源４６である）とを示す第２画像を供給するための画像供給ユニット８を有している。好ましくは、上記第１及び第２画像は、限定されるものではないが、当該小線源治療システムが最初に使用される前に、該小線源治療システム１の試運転において実行される初期校正手順の間に発生された放射線的ｘ線画像とする。この実施態様において、画像供給装置８は、これら画像が既に記憶されていると共に、これら画像を取り出すことが可能な、該画像を供給するための記憶ユニットである。これら画像を発生するために、好ましくは、図５に概略的且つ例示的に示される校正デバイスの一実施態様が使用される。
図５は、放射線画像において識別可能な放射線不透過性基準マークを備えた放射線透過性ブロック５６及び各カテーテル１２を受け入れるチャンネル５７を有する校正デバイス５５の一実施態様を概略的且つ例示的に示す。チャンネル５７は、異なる直径を有するカテーテルの収容を可能にするために異なる直径を有している。上記基準マークは放射線画像において自動的に検出することができる。上記ブロック５６は、好ましくは実質的に丸い（特には、球状の）第１型の基準マーク５８と、チャンネル５７に対して平行に配置された長尺のエレメントである第２型の基準マーク５９とを有している。第２型の放射線不透過性基準マーク５９は、画像空間において測定される距離を実際の物理空間における距離に関係付けるためにカテーテルチャンネル５７に対して平行な既知の長さを有する。
この実施態様において、ブロック５６はＥＭトラッキングセンサ６０を更に有し、該トラッキングセンサはＥＭトラッキングシステムと一緒に使用することができる。他の実施態様においては他の種類のトラッキングセンサを使用することができ、該他のトラッキングセンサは、ブロック５６の姿勢を空間的に追跡するためのＦＯＳＳＬトラッキングセンサ等のように、他のトラッキング技術に基づくものとすることができる。
校正デバイス５５のブロック５６は、オプションとして、各カテーテルを、対応するチャンネル５７内に定位置で固定するための固定ユニットを有することができる。例えば、挿入されたカテーテルを定位置に維持するために、クランプ留め機構を設けることができる。
当該小線源治療システムを校正するために、カテーテル１２がブロック５６におけるチャンネル５７の１つに挿入され、対応するチャンネル内に挿入された各カテーテルに、トラッキング装置又は模擬放射線源が図６に概略的且つ例示的に示されるように可能な限り一杯に挿入される。
図５を再び参照すると、ｘ線撮像システム５０が前記第１及び第２画像を発生するために使用される。該ｘ線撮像システム５０はｘ線放射を実質的に矢印５４により示される方向に放出するｘ線源５１と、該ｘ線放射を、校正デバイス５５を横切った後に検出する検出器５２とを有している。検出されたｘ線放射を示す信号はｘ線制御ユニット５３に供給され、該ｘ線制御ユニットは該供給された信号に基づいてｘ線画像を発生するように構成されている。該ｘ線制御ユニット５３は上記ｘ線放射の放出及び検出も制御する。特に、第１ｘ線画像はトラッキング装置１６を伴うカテーテル１２が、図６の上側部分に示されるように、校正デバイス５５のチャンネル５７に挿入された後に発生され、第２ｘ線画像は模擬放射線源４６を伴うカテーテル１２が、図６の下側部分に示されるように、校正デバイス５５のチャンネル５７に挿入された後に発生される。模擬放射線源４６は、好ましくはガイドワイヤであるナビゲーションエレメント４７を使用することにより、カテーテル１２内の最も遠くの位置まで移動されている。
ＥＭトラッキングセンサ６０は、好ましくは、ｘ線撮像システム５０及びＥＭトラッキングシステムの座標系を互いに関係付けるために、該ＥＭトラッキングセンサがｘ線撮像システム５０により発生されたｘ線画像内に現れるように配置される。これら２つの座標系が互いに関係付けられた後、ＥＭトラッキングセンサ６０とチャンネル５７との間の空間的関係をｘ線画像から決定することができる。そして、これらの空間的関係を、当該ＥＭトラッキングシステムを使用することにより決定される、カテーテルがチャンネル５７に挿入された後の、ＥＭトラッキングセンサ６０と該カテーテルとの間の他の空間的関係と比較することができ、これにより、該ＥＭトラッキングシステムのカテーテルの姿勢、形状及び先端位置を推定するために使用される能力に関しての更なる品質保証を提供する。この比較は、追加のTRUS-EM品質保証手順の間において上記ＥＭトラッキングシステムによりレポートされるＥＭの読みの精度を認証するために使用することができる（後に更に説明する）。
当該小線源治療システム１は、更に、前記第１及び第２画像においてカテーテル１２の先端、トラッキング装置１６の先端４８及び模擬放射線源４６を識別するための識別ユニット７０を有している。該小線源治療システム１は、カテーテル１２、トラッキング装置１６の先端４８及び模擬放射線源４６が識別されている第１及び第２画像から、カテーテル１２の先端、トラッキング装置１６の先端４８及び模擬放射線源４６の間の空間的関係を決定するための空間関係決定ユニット７１も有している。上記識別ユニット７０は、カテーテル１２の先端、トラッキング装置１６の先端４８及び模擬放射線源４６を自動的に識別するか、又は当該画像において斯かるエレメントをユーザが識別することを可能にするように構成することができる。これらのエレメントを自動的に検出する場合、閾処理に基づき得る既知の領域分割技術を使用することができる。
空間関係決定ユニット７１は、ｉ）カテーテル１２の先端の位置とトラッキング装置１６の先端４８の位置との間の距離Ｘ１、ii）カテーテル１２の先端と模擬放射線源４６の位置との間の距離Ｘ２、及びiii）トラッキング装置１６の先端４８の位置と模擬放射線源４６との間の距離Ｘ３を決定するように構成される。距離Ｘ３は、他の距離Ｘ２及びＸ１を互いから減算することにより決定される。
上記識別ユニット及び空間関係決定ユニットは、画像処理及び計算手順を実行するためのワークステーション上で動作するソフトウェア要素として実施化することができる。このように、トラッキング装置１６又は模擬放射線源４６の何れかを伴ってブロック５６のチャンネル５７に挿入されたカテーテル１２を示す第１及び第２放射線画像をインポートすることを可能にするソフトウェアを設けることができ、その場合において、カテーテルの先端、トラッキング装置の先端及び模擬放射線源は第１及び第２画像において手動で又は自動で識別することができ、これら位置の差を計算することができ、特に距離Ｘ３を計算することができる。次いで、少なくとも該空間的関係Ｘ３は治療計画決定ユニット３９に供給されて、該治療計画決定ユニット３９が、とりわけ、この空間的関係に依存して治療計画を決定することができるようにする。
当該小線源治療システム１、又はカテーテル１２、トラッキング装置１６及び／又は放射線源１０等の該小線源治療システム１の一部が最初に使用される前に実行された初期校正の後で、当該校正システムが数回使用された後、初期に決定された前記空間的関係は、該小線源治療システムの異なる構成部品の間の実際の空間的関係に、最早、一致しないかも知れない。例えば、当該小線源治療システム１が数回使用された後、初期に決定された距離Ｘ３は、各カテーテル１２内のトラッキング装置１６の先端の最遠位置と各カテーテル１２内の放射線源１０の最遠位置との間の実際の距離と、最早、一致しないかも知れない。時間にわたる空間的関係の該変化は、例えば、時間にわたって発生する機械的摩耗及び壊れ又は他の物理的変化に起因し得るもので、これらの変化の結果、当該小線源治療システムのナビゲーション、計画及び実施要素の間のインターフェースエラーが生じ得る。
このような理由で、当該小線源治療システムは、周期的に実行され得る品質保証手順を可能にするように構成される。例えば、該品質保証手順は３ヶ月毎又は毎年実行することができる。特に、超音波画像供給ユニット４０、４２（即ち、本実施態様ではＴＲＵＳプローブ及び超音波制御ユニット）は、トラッキング装置１６がカテーテル１２に可能な限りに挿入されている間に、該カテーテル１２の先端の超音波画像を供給するように構成することができる。この状況において、前記識別ユニット７０は当該超音波画像においてカテーテル１２の先端を識別することができる一方、トラッキング装置位置供給ユニット６は該カテーテル１２内のトラッキング装置１６の先端の最遠位置を決定することができる。これらの２つの位置に基づいて、空間関係決定ユニット７１は前記距離Ｘ１を更新することができ、該距離は距離Ｘ３を再計算するために使用することができ、この例では、距離Ｘ２は時間にわたり変化しなかったと仮定される。該更新された空間的関係、特に、補正された距離Ｘ３は治療計画決定ユニット３９に供給されて、該治療計画決定ユニット３９が次の小線源治療のための治療計画を、とりわけ、該更新された距離Ｘ３に依存して決定することを可能にすることができる。
この品質保証手順を実行するために、図５を参照して前述した校正デバイス５５を使用することができ、この場合、該校正デバイス５５はＴＲＵＳ互換性である（即ち、好ましくは、放射線透過性ブロック５６の組成が組織の音響特性を模擬する）ように構成される。他の例として、上記品質保証手順のために、組織の音響特性と類似した音響特性を有する市販の超音波ファントムを使用することもできる。
更に、上記品質保証手順は、被検者２にカテーテルが挿入された後に、トラッキング装置１６及びＴＲＵＳプローブ４０を使用することにより実行することもできる（即ち、該品質保証手順は被検者に対して手順内で実行することもできる）。
治療計画決定ユニット３９は治療計画を、被検者２に挿入された後のカテーテル１２の姿勢及び形状に依存して、目標領域１１の決定された姿勢及び形状に依存して、各カテーテル１２内のトラッキング装置１６の先端の実際に決定された最遠位置に基づいて、及び初期校正ステップにおいて決定された距離Ｘ３に基づいて決定するように構成され、その場合において、この距離Ｘ３は続く品質保証手順において更新され得る。異なる配置位置及び対応する配置時間を計画するために、Ron Alterovitz他による文献“Optimization of HDR brachytherapy dose distributions using linear programming with penalty costs”, Medical Physics, volume 33, number 11, 頁4012〜4019, November 2006（参照により本明細書に組み込まれる）に開示された計画技術等の既知の計画技術を用いることができる。該計画技術は放射線源の第１滞留位置を決定するために距離Ｘ３を特に使用し、該位置は、好ましくは、アフターローダユニットであると考えることができる配置ユニット５の座標系において基準点として使用される。
以下では、小線源治療システム１を校正するための校正方法を図７に示されたフローチャートを参照して例示的に説明する。
ステップ１０１において、カテーテル１２が校正デバイス５５のチャンネル５７に導入され、ステップ１０２においてトラッキング装置１６が該カテーテル１２内に可能な限りに挿入される。特に、トラッキング装置１６は該トラッキング装置のガイドワイヤの先端に電磁感知エレメントを有することができ、この電磁感知エレメントを備えた該ガイドワイヤはカテーテル１２内に完全に挿入されて、定位置に保持される。ステップ１０３において、トラッキング装置１６を伴う上記カテーテル１２の第１画像がｘ線撮像システム５０を使用することにより発生される。特に、当該トラッキング装置を形成する上記電磁感知エレメントを備えるガイドワイヤを収容したカテーテル１２を示す第１ｘ線画像が取得される。ステップ１０４において、カテーテル１２の先端及びトラッキング装置１６の先端が上記第１画像において識別ユニット７０により識別され、空間関係決定ユニット７１はトラッキング装置１６の先端とカテーテル１２の先端との間の距離Ｘ１を上記第１画像において識別された対応するエレメントに基づいて決定する。このように、例えば、電磁感知エレメントが存在し得るガイドワイヤの先端と、カテーテル先端との間の距離Ｘ１が計算される。ステップ１０５において、トラッキング装置１６がカテーテル１２から取り外され、ステップ１０６において、ナビゲーションエレメント４７を備える模擬放射線源４６がカテーテル１２内に当該装置の幾何学構造により許される限りに挿入される。該模擬放射線源４６は当該小線源治療において使用される実際の放射線源の寸法と同一の寸法を有する。次いで、ステップ１０７において、カテーテル１２の第２ｘ線画像がｘ線撮像システム５０を使用することにより発生され、ステップ１０８において、カテーテル１２の先端及び該カテーテル１２内の模擬放射線源４６の最遠位置が上記第２画像内で識別され、空間関係決定ユニット７１により模擬放射線源４６の中心とカテーテル１２の先端との間の距離Ｘ２を決定するために使用される。ステップ１０９において、トラッキング装置１６の先端（特に、ガイドワイヤ１６の先端４８）と、模擬放射線源４６（特に、該模擬放射線源１６の中心）との間の距離Ｘ３が上記距離Ｘ１及びＸ２から計算される。
図７を参照して上述した校正方法の実施態様においては特定の順序のステップが示されたが、該ステップの順序は異なることも可能である。例えば、先ず、トラッキング装置を伴うカテーテルの先端及び模擬放射線源を伴うカテーテルの先端を各々示す第１及び第２画像を発生させることができ、次いで、両画像において各エレメントを識別し、距離Ｘ１及びＸ２並びに最後にＸ３を決定するために使用することができる。このように、ステップ１０２、１０３及び１０５〜１０７をステップ１０４、１０８及び１０９より前に実行することができる。
ステップ１０１〜１０９は、小線源治療システム１又は該小線源治療システム１の一部が最初に使用される前に、該小線源治療システム１を初期的に校正するために実行することができる。当該校正方法は、小線源治療システム１が数回使用された後に、品質保証手順を実行するために後に実行される他のステップを有することができる。対応する品質保証手順を実行するために実行することが可能な当該校正方法の好ましい対応するステップを、以下に、図８に示されたフローチャートを参照して説明する。
ステップ１１０において、トラッキング装置１６が対応するカテーテル１２に導入された後、ＴＲＵＳプローブ４０及び超音波制御ユニット４２を使用することにより超音波画像が発生される。ステップ１１１において、対応するカテーテル１２の先端が、ＴＲＵＳプローブ４０及び超音波制御ユニット４２により供給された超音波画像上で輪郭付けられる。この輪郭付けは、識別ユニット７０により実行することができる。ステップ１１２において、トラッキング装置１６の先端の最遠位置（即ち、この実施態様では、該対応するカテーテルの先端のＥＭで通知された位置）が、トラッキング装置位置供給ユニット６から取得される。幾つかのカテーテル１２が存在する場合、これらの位置は各カテーテルに対して決定され、その場合において、単一のトラッキング装置１６しか存在しない場合は、異なるカテーテル１２内のトラッキング装置１６の先端の最遠位置を決定するために、該トラッキング装置１６を異なるカテーテル１２に順次挿入することができる。ステップ１１３において、各カテーテル１２に関して、ステップ１１１及び１１２において決定された位置が相関され、各カテーテルの先端と、各カテーテル内のトラッキング装置の最遠位置との間の距離に関する推定値Ｘ’１を決定する。この推定値Ｘ’１の決定は前記空間関係決定ユニット７１により実行することができる。ステップ１１４において、該推定値Ｘ’１が前記ステップ１０４において計算された距離Ｘ１から所定の閾値より大きく相違するかが判定され、該差分が上記閾値より大きい場合、当該方法はステップ１１５で継続する。それ以外の場合、当該方法はステップ１１６で終了する。ステップ１１５において、上記推定値Ｘ’１はステップ１０８で決定された距離Ｘ２と一緒に使用されて、更新された距離Ｘ３を決定する。
この品質保証手順を実行するために、ＴＲＵＳ互換性があり、且つ、使用されるトラッキング技術（特に、ＥＭトラッキング）と互換性のあるファントムを使用することができる。また、図５を参照して前述した校正デバイス５５も、該校正デバイス５５がＴＲＵＳ互換性であり、対応するトラッキング技術と互換性があるなら、当該品質保証手順のために使用することができる。更に、該品質保証手順は、前記カテーテルが被検者２に挿入された後に実行することもできる。即ち、該品質保証手順は手順内で実行することもできる。
また、図８を参照して上述したステップは、他の順番で実行することもできる。例えば、ステップ１１２はステップ１１０及び１１１の前に実行することもできる。
図７及び８を参照して上述した校正方法を実行するために要するユニットは、図１に示されるように小線源治療システム１内に統合することができるか、又は当該小線源治療システムに対して前記の決定された空間的関係をインターフェースするために該小線源治療システムに接続される別個の装置を形成することができる。対応する校正装置８０が、図９に概略的且つ例示的に示されている。
校正装置８０は、トラッキング装置の各先端と共に各カテーテルの先端を示す第１画像、及び模擬照射線源と共に各カテーテルの先端を示す第２画像を供給するための画像供給ユニット８を有している。この実施態様において、該画像供給ユニット８はｘ線撮像システム５０等の画像発生システムから上記第１及び第２画像を受信する受信ユニットであり、該画像供給ユニット８は、受信された第１及び第２画像を供給するように構成される。
校正装置８０は、更に、識別ユニット７０、空間関係決定ユニット７１及び長さ決定ユニット４５を有し、これらユニットは図１を参照して前述した対応するユニットと類似している。更に、該校正装置８０は超音波画像供給ユニット８１及びトラッキング装置位置供給ユニット８２を有している。両ユニットは対応する情報、即ち超音波画像及びトラッキング装置の最遠位置を受信する受信ユニットであり、ここで、超音波画像供給ユニット８１は受信された超音波画像を供給するように構成され、トラッキング装置位置供給ユニット８２は受信された最遠のトラッキング装置位置を供給するように構成される。超音波画像供給ユニット８１は前述した品質保証手順を実行するために使用される超音波画像を供給するように構成される。
また、校正装置８０はディスプレイ３０を有することができる。該ディスプレイ３０は、例えば、画像、位置及び距離を示すことができる。
以下では、治療計画決定方法の一実施態様を、図１０に示されたフローチャートを参照して例示的に説明する。
ステップ２０１において、初期ＴＲＵＳ画像がＴＲＵＳプローブ４０及び超音波制御ユニット４２により発生され、該発生された画像は被検者２内の目標領域１１を示す。更に、テンプレート１９が被検者２の近傍に、カテーテル１２を超音波ガイドの下で該テンプレート１９の開口１９を介して被検者２の目標領域１１に導入することができるように、配置される。ステップ２０２において、トラッキング装置１６が上記の挿入されたカテーテル１２のうちの１つに導入され、トラッキング１６の該導入の間において、該トラッキング装置１６の先端は対応するカテーテル１２内の異なる位置に沿って移動され、これら異なる位置におけるトラッキング装置１６の先端の位置が決定される。更に、トラッキング装置１６が対応するカテーテル１２内で最遠の位置に到達した場合、この位置も決定される。ステップ２０３において、これらの位置は、被検者２内の対応するカテーテル１２の姿勢及び形状を決定するために使用される。例えば、各カテーテル１２の姿勢及び形状を描くラインに沿って配置される上記の決定された各位置は、当該トラッキング装置１６の取得された決定された位置の系列が、対応するカテーテル１２の決定される姿勢及び形状であると直接見做すことができるようにして、該対応するカテーテル１２の姿勢及び形状を直接的に定義することができる。ステップ２０２及び２０３は、各カテーテル１２に関して被検者２内での姿勢及び形状を決定するために、被検者２に挿入された各カテーテル１２に対して実行される。
ステップ２０４において、被検者２内で治療されるべき目標領域１１の姿勢及び形状が前記目標領域姿勢及び形状供給ユニットにより供給される。特に、前記ＴＲＵＳ画像が、例えば領域分割アルゴリズムを該ＴＲＵＳ画像に適用することにより目標領域１１の姿勢及び形状を決定するために使用される。ステップ２０５においては、治療計画がカテーテル１２の姿勢及び形状、目標領域１１の姿勢及び形状、各カテーテル１２内のトラッキング装置１６の最遠位置、及び初期校正手順において決定された距離Ｘ３に基づいて決定され、この距離Ｘ３は後の品質保証手順において更新されたものであり得る。該決定された治療計画は、当該小線源治療システム１によりカテーテル１２内の放射線源を該治療計画に従って移動させるために使用することができる。
例えば図１を参照して前述したトラッキング装置位置供給ユニット６、導入装置姿勢及び形状決定ユニット４４、目標領域姿勢及び形状供給ユニット４３及び治療計画決定ユニット３９は、当該小線源治療システムと統合される小線源治療のための治療計画を決定する治療計画決定装置を形成するものと見做すことができる。他の実施態様において、該治療計画決定装置は小線源治療のための治療計画を決定する別個の装置とすることもでき、その場合、決定された治療計画は小線源治療を該治療計画に従って実行するために前記小線源治療システムに伝送される。このような別個の治療計画決定装置が、図１１に概略的且つ例示的に示されている。
治療計画決定装置８４は、各カテーテル１２内のトラッキング装置１６の位置を供給するためのトラッキング装置位置供給ユニット８３を有し、これら位置は各カテーテル１２の長さに沿って決定されるものである。該トラッキング装置位置供給ユニット８３は、更に、各カテーテル１２内のトラッキング装置１６の最遠位置を供給するように構成される。この実施態様において、トラッキング装置位置供給ユニット８３は、トラッキング装置１６の追跡された位置を受信すると共に、これらの受信された追跡された位置を供給するように構成される。該治療計画決定装置８４は、更に、図１を参照して前述した導入装置姿勢及び形状決定ユニット４４、目標領域姿勢及び形状供給ユニット４３及び治療計画決定ユニット３９を有している。更に、該治療計画決定装置８４は、例えば上記の供給された位置、姿勢及び形状を表示するためのディスプレイ３０も有している。
当該小線源治療は、好ましくは、数分程度の短期間にわたり目標に又は目標の近傍に直接供給される高線量の電離放射線を利用する癌治療の形態としてのＨＤＲ小線源治療を実行するように適合化される。高線量供給率が関係することにより、誤差の余裕は最小限のものである。従って、正確な治療計画を作成することができるのみならず、放射線を作成された治療計画に従って正確に供給することができることが重要である。正確な治療計画及び対応して正確な小線源治療手順を得るために、当該小線源治療システムは、好ましくは、例えば小線源治療の計画及び実施におけるＥＭトラッキング技術のつなぎ目のない使用を可能にするために空間的位置合わせを提供するよう構成される。
特に、当該小線源治療システムは、カテーテル先端の位置、各カテーテルの内部のＥＭトラッカの最も遠い利用可能な位置、及び各カテーテルの内部の模擬放射線源の最も遠い利用可能な位置を相関させる画像ベースの技術であって、これらの位置を決定するために好ましくは放射線撮像技術が使用されるような技術を提供するように構成される。これらの量の各々の間の空間的オフセットは、好ましくは、治療計画を計算及び実行する際に、決定され及び考慮に入れられる。これらの空間的オフセットは、好ましくは、当該装置が最初に配備される際に初期的に計算される。従って、これらのオフセットの測定値及び決定は、基準測定値又は試運転測定値と考えることもできる。当該小線源治療システムは、好ましくは、品質保証手順を定期的に実行するように更に構成され、該品質保証手順の間においてはオフセットを必要に応じて再計算し、上記基準又は試運転測定値と比較することができる。
上記品質保証手順を実行するために、好ましくは、ＴＲＵＳで推定されるカテーテル先端及びＥＭで推定されるカテーテル先端、即ちトラッキング装置の先端の最遠の位置の間の空間的関係が、ＥＭ−ＴＲＵＳの臨床的作業の流れにおいて使用するために定量化される。
図１を参照して前述された当該小線源治療システムは、好ましくは、ＨＤＲ小線源治療を実行するように構成される。しかしながら、他の実施態様では、当該小線源治療システムは他の種類の小線源治療を実行するように構成することもできる。更に、上述した実施態様において、当該小線源治療システムは、人の前立腺を治療するように構成される。他の実施態様において、当該小線源治療システムは、他の臓器等の生体の他の部分を治療するよう構成することもできる。
上述した実施態様において、ＴＲＵＳ撮像は全体の小線源治療手順の間に、例えばカテーテルの挿入をガイドするために、品質保証手順を実行するために、等々の異なる目的のために使用されたが、これらの目的のために他の撮像技術も使用することができる。例えば、他の種類の超音波撮像、コンピュータトモグラフィ撮像等も使用することができる。
上述した実施態様において、放射線撮影に基づく校正手順は各装置が最初に使用される前に初期的にのみ決定されているが、他の実施態様では、この手順は斯かる初期校正手順の結果を更新するために周期的間隔で繰り返し実行することができる。
上述した実施態様において、被検体に影響エレメント（該影響エレメントは被検体内の目標領域に影響を与えるように構成される）を導入するシステムは小線源治療システムであり、該影響エレメントは放射線源であり、影響計画は小線源治療処置計画であるが、他の実施態様において、該システムは他の種類の影響エレメントを被検体に導入するように構成することもできる。例えば、当該システムは、作業チャンネル（working channel）を用いる他の介入性手順であって、当該作業チャンネルの姿勢及び形状を決定するために該作業チャンネルにＥＭトラッキング装置又はFOSSLトラッキング装置等のトラッキング装置が該作業チャンネルに初期的に挿入される介入性手順を実行するように構成することができ、次いで、ステント、アブレーションニードル等の治療実施装置であると見做され得る影響エレメントを、当該治療を施すために上記作業チャンネルに挿入することができるようにする。
当業者であれば、請求項に記載された本発明を実施するに際して図面、開示内容及び添付請求項の精査から、開示された実施態様に対する他の変形例を理解し、実施することができる。
請求項において、“有する”なる文言は他の構成要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。
単一のユニット又は装置は、請求項に記載された幾つかの項目の機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。
１又は幾つかのユニット若しくは装置により実行される第１及び第２画像におけるカテーテルの先端の、トラッキング装置の先端の及び模擬照射線源の識別、これらのエレメントの間の空間的関係の決定、カテーテルの全長の決定、カテーテルの姿勢及び形状の決定、目標領域の姿勢及び形状の決定、並びに治療計画の決定等は、如何なる他の数のユニット若しくは装置により実行することもできる。これらの手順、校正方法に従う校正装置の制御、及び／又は治療計画決定方法に従う治療計画決定装置の制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は専用のハードウェアとして実施化することができる。
コンピュータプログラムは、光記憶媒体又は他のハードウェアと一緒に若しくは該ハードウェアの一部として供給される固体媒体等の適切な媒体により記憶／分配することができるのみならず、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等の他の形態で分配することもできる。
請求項における如何なる符号も、当該範囲を限定すると見做してはならない。
本発明は、被検体に照射線源等の影響エレメントを導入するシステムを校正するための、特には小線源治療システムを校正するための校正装置に関するものである。第１画像及び第２画像は、カテーテル等の長尺な導入装置及び該導入装置に可能な限りに挿入された電磁的に追跡可能なガイドワイヤ等のトラッキング装置、並びに上記導入装置及び影響エレメントと同一の寸法を有すると共に上記導入装置に可能な限りに挿入された校正エレメントを示す。上記トラッキング装置と校正エレメントとの間の空間的関係が、当該システムを校正するために上記画像に基づいて決定される。この空間的関係を知ることは、小線源治療処置計画等の影響計画を正確に決定すること、及び該影響計画に従って前記影響エレメントを正確に位置決めすることを可能にし、このことは、被検体に一層正確に影響を与えることを可能にする。

Claims (15)

  1. 被検体に該被検体内の目標領域に影響を与える影響エレメントを導入するシステムを校正するための校正装置であって、前記校正装置は、
    − 前記被検体に前記影響エレメントを導入するために該被検体に挿入される長尺の導入装置と、前記導入装置を追跡するためのトラッキング装置であって該導入装置に可能な限りに挿入される当該トラッキング装置とを示す第１画像と、前記影響エレメントと同一の寸法を有すると共に前記導入装置に可能な限りに挿入されるべき校正エレメントと前記導入装置とを示す第２画像とを供給する画像供給ユニットと、
    − 前記第１及び第２画像において、前記導入装置の先端、前記トラッキング装置及び前記校正エレメントを識別する識別ユニットと、
    − 前記導入装置の先端、前記トラッキング装置及び前記校正エレメントが識別された前記第１及び第２画像から、前記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の空間的関係を決定する空間関係決定ユニットと、
    を有する、校正装置。
  2. 前記空間関係決定ユニットが、
    − 前記導入装置の先端及び前記トラッキング装置が識別された前記第１画像から、前記導入装置の先端の位置と前記トラッキング装置の位置との間の距離を決定し、
    − 前記導入装置の先端及び前記校正エレメントが識別された前記第２画像から、前記導入装置の先端の位置と前記校正エレメントの位置との間の距離を決定し、及び
    − 前記決定された前記導入装置の先端の位置と前記トラッキング装置の位置との間の距離及び前記導入装置の先端の位置と前記校正エレメントの位置との間の距離に基づいて、前記トラッキング装置の位置と前記校正エレメントの位置との間の距離を決定する、
    請求項１に記載の校正装置。
  3. 請求項１に記載の校正装置であって、
    − 前記導入装置の先端の超音波画像を供給する超音波画像供給ユニットと、
    − 前記導入装置に可能な限りに挿入された場合の前記トラッキング装置の位置を供給するトラッキング装置位置供給ユニットと、
    を更に有し、前記識別ユニットは前記超音波画像において前記導入装置の先端を識別し、前記空間関係決定ユニットは前記導入装置の先端が識別された前記超音波画像と供給された前記トラッキング装置の位置とに基づいて前記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の前記空間的関係を更新する、
    校正装置。
  4. 前記トラッキング装置位置供給ユニットが、電磁的に又は光ファイバ形状感知的に追跡された前記トラッキング装置の位置を供給する、請求項３に記載の校正装置。
  5. 前記トラッキング装置位置供給ユニットは、前記トラッキング装置が前記導入装置内において該導入装置内の最遠位置に向かって及び／又は該最遠位置から離れる方向に移動される間における該トラッキング装置の位置を供給し、当該校正装置が、前記供給された位置に基づいて前記導入装置の長さを決定する長さ決定ユニットを更に有する、請求項３に記載の校正装置。
  6. 前記画像供給ユニットが、前記第１及び第２画像として放射線撮像画像を供給する、請求項１に記載の校正装置。
  7. 被検体に、該被検体内の目標領域に影響を与える影響エレメントを導入するシステムを校正するための校正デバイスであって、
    − 放射線撮像画像において識別可能な放射線不透過性基準マークと、
    − 前記被検体に影響エレメントを導入するために該被検体に挿入される導入装置を受け入れるチャンネルと、
    を備えた放射線透過性ブロックを有する、校正デバイス。
  8. 前記基準マークの少なくとも幾つかが前記チャンネルに対して平行に配置される、請求項７に記載の校正デバイス。
  9. 前記ブロックが、異なる直径を持つ幾つかのチャンネルを有する、請求項７に記載の校正デバイス。
  10. 前記ブロックが超音波に適合する、請求項７に記載の校正デバイス。
  11. 被検体内の目標領域に影響を与えるための影響計画を決定する影響計画決定装置であって、前記影響計画決定装置は、
    − 前記被検体に影響エレメントを導入するために該被検体に挿入された導入装置内のトラッキング装置の位置を供給するトラッキング装置位置供給ユニットであって、これら位置が前記導入装置の長さに沿って及び該導入装置内の最遠位置において決定されるトラッキング装置位置供給ユニットと、
    − 前記トラッキング装置の前記供給された位置から前記導入装置の姿勢及び形状を決定する導入装置姿勢及び形状決定ユニットと、
    − 前記被検体内の前記目標領域の姿勢及び形状を供給する目標領域姿勢及び形状供給ユニットと、
    − 前記影響計画を、前記導入装置の姿勢及び形状、前記目標領域の姿勢及び形状、前記導入装置内の前記トラッキング装置の最遠位置、及び請求項１に記載の校正装置により決定された前記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の空間的関係に依存して決定する影響計画決定ユニットと、
    を有する、影響計画決定装置。
  12. 被検体に該被検体内の目標領域に影響を与える影響エレメントを導入するシステムを校正するための校正方法であって、前記校正方法は、
    − 生体内に影響エレメントを導入するために該生体に挿入される長尺の導入装置と、前記導入装置を追跡するためのトラッキング装置であって該導入装置に可能な限りに挿入される当該トラッキング装置とを示す第１画像と、前記影響エレメントと同一の寸法を有すると共に前記導入装置に可能な限りに挿入される校正エレメントと前記導入装置とを示す第２画像を、画像供給ユニットにより供給するステップと、
    − 前記第１及び第２画像において前記導入装置の先端、前記トラッキング装置及び前記校正エレメントを識別ユニットにより識別するステップと、
    − 前記導入装置、前記トラッキング装置及び前記校正エレメントが識別された前記第１及び第２画像から、前記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の空間的関係を空間関係決定ユニットにより決定するステップと、
    を有する、校正方法。
  13. 被検体内の目標領域に影響を与えるための影響計画を決定する影響計画決定方法であって、前記影響計画決定方法は、
    − 前記被検体に影響エレメントを導入するために該被検体に挿入された導入装置内のトラッキング装置の位置をトラッキング装置位置供給ユニットにより供給するステップであって、これら位置が前記導入装置の長さに沿って及び該導入装置内の最遠位置において決定されているステップと、
    − 前記トラッキング装置の前記供給された位置から前記導入装置の姿勢及び形状を導入装置姿勢及び形状決定ユニットにより決定するステップと、
    − 前記被検体内の前記目標領域の姿勢及び形状を目標領域姿勢及び形状供給ユニットにより供給するステップと、
    − 前記影響計画を、影響計画決定ユニットにより前記導入装置の姿勢及び形状、前記目標領域の姿勢及び形状、前記導入装置内の前記トラッキング装置の最遠位置、及び請求項１に記載の校正装置により決定された前記トラッキング装置と前記校正エレメントとの間の空間的関係に依存して決定するステップと、
    を有する、影響計画決定方法。
  14. 被検体に該被検体内の目標領域に影響を与える影響エレメントを導入するシステムを校正するための校正コンピュータプログラムであって、請求項１に記載の校正装置に、該校正装置を制御するコンピュータ上で実行された場合に、請求項１２に記載の校正方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する、校正コンピュータプログラム。
  15. 被検体内の目標領域に影響を与えるための影響計画を決定する影響計画決定コンピュータプログラムであって、請求項１１に記載の影響計画決定装置に、該影響計画決定装置を制御するコンピュータ上で実行された場合に、請求項１３に記載の影響計画決定方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する、影響計画決定コンピュータプログラム。
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