JP2018057862A - 仰臥位以外の体位での適応的治療のためのハドロン治療装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】仰臥位以外の体位での適応的治療のためのハドロン治療装置を提供する。【解決手段】ハドロン治療機器と、磁気共鳴映像機器(MRI)と、を含む装置に関する。MRIは、MRI画像撮影ボリューム内の磁気共鳴データを取得するためのオープンMRIである。ノズル12nは、ビームを実質的に前記軸に沿った、又は前記軸に実質的に垂直なビーム経路に沿って誘導するように固定され、位置付けられる。装置は、前記MRIの中で患者を仰臥位以外の体位で支持するように適応された患者支持システムを含む。本発明はまた、治療計画用の画像撮影が行われた仰臥位から治療を実行するための仰臥位以外の体位への患者の体位変換から生じる臓器の移動に治療計画を適応させるための方法にも関する。【選択図】図7
Description
本発明は、ハドロン治療機器と、磁気共鳴映像機器と、を含む医療装置と、かかる機器に使用する治療計画を作成するための方法に関する。
患者を治療するためのハドロン治療(例えば、陽子線治療)は20年前から知られており、従来の放射線治療に対していくつかの利点が期待されている。これらの利点は、ハドロンの物理的性質によるもので、これには、物質内のエネルギー付与曲線が急峻なピーク、すなわちブラッグ(Bragg)ピークを示す曲線に沿って生じるという点が含まれる。
実際に、ハドロン治療では通常、治療計画を策定しなければ何れの治療も始める事ができない。この治療計画において、患者及び標的組織の3D画像撮影が通常行われ、これはコンピュータ断層撮影(CTスキャン)、MRI画像、及び/又はPETスキャンであってもよい。3D画像は、患者の治療のために治療用ハドロンビームを横断させる標的組織と周辺組織を特徴付けるために使用される。特徴付けにより、標的組織を含むボリュームの3D表現が得られ、治療計画システムはハドロンビームが横断する組織の性質に基づいて計算された線量域を決定する。3D画像は、好ましくは、患者が仰臥位、すなわち顔と胸部を上にして水平に横たわった状態で撮影される。この体位では、臓器は自然の休止位置にある。治療もまた、好ましくは、患者が同じ仰臥位にある状態で行われる。それによって、3D画像の取得と治療との間で臓器が移動してしまうリスクが最小化される。
すると治療計画を1つまたは複数の治療セッションを含む治療段階で実行でき、その中でハドロンの線量が標的組織へと付与される。しかしながら、ハドロンビームの、標的組織の標的スポットに関するブラッグピークの位置には以下のような数々の不確実性が伴う:
・一方でハドロン治療セッション中、他方で治療計画策定時とハドロン治療セッションとの間の患者の体位の変化、
・標的組織及び/又は、ハドロンビームに関して標的組織の上流にある健康組織の大きさ及び/又は位置の変化(臓器と標的組織の位置の変化は、患者が治療中に仰臥位以外、例えば座位又は立位の体位を取る時に重要となりうる)。
・一方でハドロン治療セッション中、他方で治療計画策定時とハドロン治療セッションとの間の患者の体位の変化、
・標的組織及び/又は、ハドロンビームに関して標的組織の上流にある健康組織の大きさ及び/又は位置の変化(臓器と標的組織の位置の変化は、患者が治療中に仰臥位以外、例えば座位又は立位の体位を取る時に重要となりうる)。
患者の体位、特に標的組織の位置の不確実性が重要である理由は自明である。3D画像により正確に特徴付けられたとしても、治療セッション中の標的組織の実際の位置を確実にすることは依然として難しく、それは以下の理由による:
・第一に、照射セッション中、標的組織の位置は患者の呼吸、消化、又は心拍などの解剖学的プロセスにより変化しうること。解剖学的プロセスはまた、気体又は流体がハドロンビームの経路内で現れたり消えたりする原因にもなりうる。
・第二に、治療計画は通常、ハドロン治療セッションが開始される数日乃至数週間前に決定され、また、患者の治療はいくつかの治療セッションにわたり数週間かかる場合があること。この期間内に、患者の体重が増減する可能性があり、したがって、脂肪や筋肉等の組織の量が、時には大きく変化する。
・第一に、照射セッション中、標的組織の位置は患者の呼吸、消化、又は心拍などの解剖学的プロセスにより変化しうること。解剖学的プロセスはまた、気体又は流体がハドロンビームの経路内で現れたり消えたりする原因にもなりうる。
・第二に、治療計画は通常、ハドロン治療セッションが開始される数日乃至数週間前に決定され、また、患者の治療はいくつかの治療セッションにわたり数週間かかる場合があること。この期間内に、患者の体重が増減する可能性があり、したがって、脂肪や筋肉等の組織の量が、時には大きく変化する。
当業界においては、ハドロン治療機器に接続された磁気共鳴映像機器(MRI)の使用が、標的組織の大きさ及び/又は位置のあらゆる変化を特定するために提案されてきた。例えば、(特許文献1)にはMRIに接続されたハドロン治療機器を含むシステムが記載されている。前記システムは、ハドロン治療セッション中に患者の画像を取得でき、これらの画像を治療計画でのCTスキャン画像と比較できる。適当なMRIの例には(特許文献2)に記載されている機器が含まれるが、これに限定されない。
既知のハドロン治療機器は、複数の治療室を含んでいてもよい。(特許文献3)に記載されているような典型的な設備は、ガントリを有する3つの治療室と固定ビームを有する1つの治療室を含む。ガントリ治療室により、ガントリを所望の角度に位置付けることにより、患者にあらゆる方向から照射できる。このことは、患者支持部の回転と併せて、高い柔軟性を提供し、すなわち全球(4π)の何れの方向からも患者を照射できるようにする。この柔軟性は、治療計画を策定する療法士により望まれるものであるが、大きなスペースとコストが伴う。ガントリは大型の機械的構造物であり、ビームを案内するための重い磁石を支持する。陽子線治療のためのガントリの構造は、長さ10m、直径10m、及び重量100トンともなりうる。炭素治療用ガントリは、それよりはるかに大きく、重いかもしれない(長さ25m、直径13m、重量600トン)。ガントリのコストは、前記ガントリを取り囲むシールドを含め、治療室のコストの60%を占めるかもしれない。
したがって、1つ又は複数の固定ビームラインを有する治療室に関心が寄せられている。このようなハドロン治療機器の一例は、(特許文献4)において開示されている。この機器は、垂直平面内に複数の固定磁気チャネルを含む。各チャネルの端に偏向磁石が提供され、より広い範囲の方向からのビームを案内する。
固定されたビームライン、より詳しくは水平固定ビームラインを有するハドロン治療機器は、例えばHarvard Cyclotron Laboratoryで知られている。このセンターでは、特に頭蓋内腫瘍及び眼腫瘍のための患者の治療が行われてきた。この種の腫瘍を固定水平ビームラインで治療することは好都合であるが、それは、この種の腫瘍では上記のような患者の体内の臓器の移動の問題が生じないからである。しかしながら、固定ビームラインを有し、体内のあらゆる腫瘍を治療できるようなハドロン治療機器が求められている。
本発明の目的は、仰臥位以外の体位で患者を治療するように適応された、固定ビームラインを有するハドロン治療機器を含む医療装置を提供することである。
本発明は、特許請求の範囲の独立項により定義される。従属項は有利な実施形態を定義する。
第一の態様において、医療装置が提供され、これは、
a)ビーム経路に沿って標的ボリュームへとハドロン治療ビームを案内するように適応されたノズルを含むハドロン源を含むハドロン治療機器と、
b)磁気共鳴映像装置(MRI)と、
を含み、
本発明によれば、
・MRIは2つのコイルを含み、これらは離れて配置され、MRI画像撮影ボリューム内の前記2つのコイル間の軸に沿った方向及び前記軸の周囲に磁界を生成して、前記MRI画像撮影ボリューム内の磁気共鳴データを取得するように構成され、前記MRI画像撮影ボリュームは前記標的ボリュームを包含し、前記画像撮影ボリュームは中心を有し、
・前記ノズルは、実質的に前記軸に沿ったビーム経路であって、前記軸と前記ビーム経路との間の角度が20°より小さいか、これと等しいようなビーム経路か、又は前記軸に対して実質的に垂直なビーム経路であって、前記軸の垂線と前記ビーム経路との間の角度が20°より小さいか、これと等しいようなビーム経路に沿ってビームを案内するように固定され、位置付けられ、
・それは患者を仰臥位以外の体位で支持するように適応された患者支持システムを含む。
a)ビーム経路に沿って標的ボリュームへとハドロン治療ビームを案内するように適応されたノズルを含むハドロン源を含むハドロン治療機器と、
b)磁気共鳴映像装置(MRI)と、
を含み、
本発明によれば、
・MRIは2つのコイルを含み、これらは離れて配置され、MRI画像撮影ボリューム内の前記2つのコイル間の軸に沿った方向及び前記軸の周囲に磁界を生成して、前記MRI画像撮影ボリューム内の磁気共鳴データを取得するように構成され、前記MRI画像撮影ボリュームは前記標的ボリュームを包含し、前記画像撮影ボリュームは中心を有し、
・前記ノズルは、実質的に前記軸に沿ったビーム経路であって、前記軸と前記ビーム経路との間の角度が20°より小さいか、これと等しいようなビーム経路か、又は前記軸に対して実質的に垂直なビーム経路であって、前記軸の垂線と前記ビーム経路との間の角度が20°より小さいか、これと等しいようなビーム経路に沿ってビームを案内するように固定され、位置付けられ、
・それは患者を仰臥位以外の体位で支持するように適応された患者支持システムを含む。
ある実施形態において、前記患者支持システムは、患者を座位で支持するように適応されている。座位は、患者が後傾または前傾した体位を含んでいてもよい。
他の実施形態において、前記患者支持システムは、患者を立位で支持するように適応されている。支持部は、患者を不動化するための手段を備える垂直部分を有していてもよく、患者はその背中または前部を垂直部分と接触させる。
前記患者支持システムは、垂直軸の周囲で回転されるように適応されていてもよい。
また別の実施形態において、前記患者支持システムは患者を腹臥位で支持するように適応されている。患者は、治療のニーズに応じて、概して平坦な支持部又は患者の形態に合わせた形状を有する支持部の上に横たわってもよい。また、患者は不動化手段により支持部に拘束されてもよい。
すると、前記患者支持システムは水平軸の周囲で回転されるように適応されていてもよく、前記軸は前記患者支持部の長手方向軸である。
好ましくは、装置は、前記装置に本発明の方法を実行すべく命令するように適応されたコントローラを含む。
好ましくは、前記ノズルは前記MRI画像撮影ボリュームの前記中心から2mより大きい、好ましくは3mより大きい距離に位置付けられている。この距離は、ハドロンビームがノズルから出る点からMRI画像撮影ボリュームの中心まで測定される。
好ましい実施形態において、前記ノズルは、実質的に前記軸に沿ったビーム経路に沿った第一の方向へとビームを案内するように位置付けられ、前記第一の方向にどちらも垂直な2つの直交方向にビームを誘導するように構成された第一のペアの磁石S1x、S1yと、前記第一の方向に平行な方向にビームを誘導するように構成された第二のペアの誘導用磁石S2x、S2yを含む。
本発明の第二の態様において、特許請求項1〜9の何れか1項の装置を使って患者を治療するための治療計画を作成する方法が提供され、これは、
・以下の画像撮影手段、すなわちCTスキャン、MRI、PET画像撮影システムのうちの1つを使って前記患者の標的ボリュームの3D画像を、前記患者が仰臥位である状態で取得するステップと、
・前記3D画像に基づいて治療計画を決定するステップと、
・前記患者が前記仰臥位から前記仰臥位以外の体位へと動かされたことから生じる前記患者の前記標的ボリュームの変位を判断するステップと、
・前記治療計画を前記変位に適応させるステップと、
・前記患者を前記装置の中に、前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で位置付けるステップと、
を含む。
・以下の画像撮影手段、すなわちCTスキャン、MRI、PET画像撮影システムのうちの1つを使って前記患者の標的ボリュームの3D画像を、前記患者が仰臥位である状態で取得するステップと、
・前記3D画像に基づいて治療計画を決定するステップと、
・前記患者が前記仰臥位から前記仰臥位以外の体位へと動かされたことから生じる前記患者の前記標的ボリュームの変位を判断するステップと、
・前記治療計画を前記変位に適応させるステップと、
・前記患者を前記装置の中に、前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で位置付けるステップと、
を含む。
変位を判断する前記ステップは、
・前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で、前記MRIから第一のMRI画像を取得するステップと、
・前記患者が仰臥位である状態で、前記MRIから第二のMRI画像を取得するステップと、
・前記標的領域の前記変位を、前記第一及び第二のMRI画像の比較から判断するステップと、
を含んでいてもよい。
・前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で、前記MRIから第一のMRI画像を取得するステップと、
・前記患者が仰臥位である状態で、前記MRIから第二のMRI画像を取得するステップと、
・前記標的領域の前記変位を、前記第一及び第二のMRI画像の比較から判断するステップと、
を含んでいてもよい。
あるいは、変位を判断する前記ステップは、
・前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で、前記MRIから第一のMRI画像を取得するステップと、
・前記標的領域の前記変位を、前記第一のMRI画像と前記3D画像の比較から判断するステップと、
を含んでいてもよい。
・前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で、前記MRIから第一のMRI画像を取得するステップと、
・前記標的領域の前記変位を、前記第一のMRI画像と前記3D画像の比較から判断するステップと、
を含んでいてもよい。
本発明の第三の態様において、特許請求項1〜9の何れか1項の装置を使って患者を治療するための治療計画を作成する方法が提供され、これは、
・以下の画像撮影手段、すなわちCTスキャン、MRI、PET画像撮影システムのうちの1つを使って前記患者の標的領域の3D画像を、前記患者が仰臥位以外の体位である状態で取得するステップと、
・前記3D画像に基づいて治療計画を決定するステップと、
・前記患者を前記装置の中に、前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で位置付けるステップと、
を含む。
・以下の画像撮影手段、すなわちCTスキャン、MRI、PET画像撮影システムのうちの1つを使って前記患者の標的領域の3D画像を、前記患者が仰臥位以外の体位である状態で取得するステップと、
・前記3D画像に基づいて治療計画を決定するステップと、
・前記患者を前記装置の中に、前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で位置付けるステップと、
を含む。
本発明の第四の態様において、特許請求項1〜9の何れか1項の装置を使って患者を治療する方法が提供され、前記治療計画は複数のスポットを含み、各々が前記標的領域の中のスポット位置を有し、
1)請求項10〜13の何れか1項の方法を実行するステップと、
2)前記複数のスポットのうちの1つまたは複数のスポットに照射するステップと、
3)前記MRIを使って前記MRI画像撮影ボリュームの画像を取得するステップと、
4)前記画像を前記3D画像と比較して、前記治療計画をその違いに応じて調整するステップと、
5)前記複数のスポットの全部が照射されるまでステップ2)〜4)を繰り返すステップと、
を含む。
1)請求項10〜13の何れか1項の方法を実行するステップと、
2)前記複数のスポットのうちの1つまたは複数のスポットに照射するステップと、
3)前記MRIを使って前記MRI画像撮影ボリュームの画像を取得するステップと、
4)前記画像を前記3D画像と比較して、前記治療計画をその違いに応じて調整するステップと、
5)前記複数のスポットの全部が照射されるまでステップ2)〜4)を繰り返すステップと、
を含む。
本発明に関して、ビームを案内するように固定され、位置付けられるノズルは、一般的に上記のように固定ビームラインと呼ばれるようなノズル、すなわち移動できないノズルと解釈しなければならない。典型的に、固定ビームラインのノズルは治療室の床面に固定された支持部に取り付けられ、ガントリ構造に取り付けられる、ノズルがビームラインの一部と共にガントリの回転軸の周囲で回転できるようなノズルとは異なる。
本発明に関して、仰臥位とは顔と胸部を上に向けて水平に横たわることを意味するが、脚もしくは膝又は腕が仰臥位の胸部に関して移動された体位もまた仰臥位と考えられる。同様に、立位及び座位は、患者が前方又は後方に傾いている体位を含む。
本発明の上記及びそれ以外の態様を、例を挙げてより詳しく、下記のような添付の図面を参照しながら説明する。
図面中の図は、正確な縮尺や割合によって描かれていない。一般に、同じ構成要素は図中、同じ参照番号で示されている。
図1aは、本発明による医療機器の側面図を概略的に示している。装置は、ハドロン源10を含むハドロン治療機器1を含む。ハドロン源10は加速度計10aを含んでいてもよい。適当な加速度計としては、例えばサイクロトロン、シンクロサイクロトロン、シンクロトロン、又はレーザ加速度計が含まれる。ハドロンビーム1hの粒子のエネルギーは、加速度計から抽出された時に、典型的に、陽子線については60〜400MeV、好ましくは210〜250MeV、炭素ビームについては最大で400Mev/uであってもよい。ビーム輸送路11は、ハドロンビーム1hを加速度計からノズル12nへと導く。ビーム輸送路は好ましくは真空である。ノズル12nは治療計画の詳細なニーズに応じてビームを整形及び/又は案内する機能を果たす。例えば、ノズルはビームを標的ボリューム40内の一連の標的スポットへと案内するための走査用磁石を含んでいてもよい。走査が行われないときには、ビーム経路は中立のビーム経路に沿っている。走査が適用されると、中心100から離れたスポットに到達するために、ビーム経路は中立経路からわずかに逸れる。ノズルはまた、品質保証のためのツール、例えばビームのエネルギー又は強度を測定する手段も含んでいてよい。ノズルは、患者にできるだけ近い位置に到達するビーム輸送路によって延長して、真空下にないビーム経路がなるべく短くなるようにしてもよい。装置はまた、ボックス2により概略的に示されている磁気共鳴映像装置(MRI)を含んでいてもよく、MRIの軸zに沿ってMRIの主要磁界B0を生成するための主要磁石2mを含む。図示されていないが、当業界でよく知られているその他の構成要素は、RF励起コイル、3方向X、Y、Zへの傾斜コイル、アンテナを含んでいてもよい。MRI 2はある空間領域を有するように設計され、主要磁石2mにより生成される磁界B0は、高品質のMRI画像を取得できるようにするための強度及び方向に関する要求事項を満たす。この空間領域はMRI画像撮影ボリュームViである。
図1の例において、ハドロンビーム1hの経路は、MRIの軸zと共線として示されている。しかしながら、本発明の実施形態は、この共線から外れ、ビーム経路1hがMRIの軸zと最大20°の角度をなしてもよい。この角度偏差はMRI 2を回転させることによって得られてもよい。
本発明の好ましい実施形態において、ハドロン治療機器1はMRI 2からある距離だけ離れて配置されていてもよい。この距離は、画像撮影ボリュームViの中心100からノズル12nの出口まで測定して、2m又はそれ以上であってもよい。この特徴には多くの利点がある。すなわち、(i)ハドロン治療機械1及びMRI 2がさらに離れると、ハドロン治療機械の漂遊磁界がMRIに対して、及び相互に与える影響が最小化されること、(ii)図1及び図3の実施形態において、中立ビーム経路1hがMRIの軸に平行であると、逸れたビーム経路は中立ビーム経路からより小さい角度だけしか逸れない。したがって、主要磁界B0の影響は、距離がより短く、逸脱角度がより大きい場合より軽減されること、(iii)源から軸までの距離(SAD)、すなわち走査用磁石の中にある仮想源と中心100との間の距離がより長くなり、したがって、走査用磁石の強度が低下し、走査用磁石のアパーチャがより小さくてもよいこと。
図1に示される患者支持部110は、立っている患者用の患者支持部である。支持部110は、患者を垂直軸の周囲で回転させるための回転機構を含んでいてもよい。当業界で知られている支持部が、患者を所定の位置で不動化させるために提供されていてもよい。他の種類の患者支持部もまた、この機器で使用されてよい。
図1bは、図1aの医療機器1の上面図を概略的に示している。しかしながら、患者支持部はシート120である。シートは、シートを垂直軸の周囲で回転させるための手段を含み、MRIのz軸に関して約45°の角度をなすように示されている。
図2は、医療機器1の上面図を概略的に示しており、ノズル12nはMRIの軸の方向に実質的に垂直の方向にビームを案内するように位置付けられ、MRIの軸zは水平である。図の例において、ハドロンビームとMRIの軸zの垂線との間に角度αがある。この選択肢により、治療計画策定において、より柔軟性が得られる。角度の変化は、MRI 2を回転台上で回転させることによって得られる。
図2に示される患者支持部120は、座っている患者のための患者支持部である。支持部120は、患者を垂直軸及び/又は水平軸の周囲で回転させて、患者を後方又は前方に傾斜させるための回転機構を含んでいてもよい。支持部は、図のように椅子であっても、又はエルゴノミックニーリングチェアであってもよい。エルゴノミックニーリングチェアを使用する利点は、MRIの狭い開口部で使用される空間が小さいことである。
図3は、本発明による医療機器の側面図を概略的に示しており、ノズルはビームを実質的にMRIの軸zの方向に案内するように位置付けられ、MRIの軸は垂直である。図の例において、ビームはハドロン源10からノズル12nへと、多数の屈曲磁石を含むビーム輸送路11を通じて導かれる。代替案では、ハドロン源10は、MRI 2の上方又は下方に配置されてもよく、ビームを垂直方向に生成する。
図3に示される患者支持部130は、腹臥位にある患者のための患者支持部である。支持部130は、患者を水平軸の周囲で回転させるための回転機構を含んでいてもよい。
図4は、本発明による医療機械の側面図を概略的に示しており、ノズルはビームをMRIの軸の方向に実質的に垂直の方向に案内するように位置付けられ、MRIの軸は水平で、ビームは水平面に関して傾斜している。傾斜角は例えば図のように45°でも、又は60°、30°、もしくは下から同じ角度等、何れの値であってもよい。
図5は、本発明の好ましい実施形態で使用されるノズルの側面図を概略的に示している。このノズルは、Pedroni et al.,“The PSI Gantry 2:a second generation proton scanning gantry”,Z.Med.Phys.14(2004)25−34から知られているように、平行走査モードにおけるスポット走査ビーム送達用に設計されている。ノズルは方向x及びyの中立線からビーム経路を逸らせるための第一のペアの走査用磁石S1x、S1yと、ビームを中立線に平行に方向転換させるための第二のペアの走査用磁石を含む。このような平行走査の既知の利点のほかに、図1及び図3の実施形態におけるこのような走査の用途は、ハドロンビーム1hがB0磁界に平行に保たれ、したがって、B0磁界によるハドロンビームの逸脱が生じない、という点にある。図5のビーム輸送路の左側部分は、ビームをハドロン源からノズル12nへと輸送する。本発明のすべての実施形態において、ノズル出口と患者との間のビーム輸送路11の追加部分が想定され、それにより真空下にない経路部分ができるだけ短くなる。
図6は、本発明の方法のデータフローを表すデータフロー図である。長方形のボックスは、いくつかのソフトウェアにより動作を実行する装置又はコンピュータを表し、楕円はボックス間を流れるデータセットを表す。図の左側の流れは従来の治療計画策定を示し、CTスキャン、MRI、又はPET画像機器が患者の3D画像を、患者が仰臥位にある状態で取得する。治療計画システム(TPS)は、Raystation(Research)、Pinnacle(Philips)、Xio(Elekta)又はその他であってもよく、治療計画TPを提供する。図の右側の流れは、患者が治療の行われる仰臥位以外の体位にあるときの臓器及び標的ボリュームの実際の変位を知ったうえで治療計画TPを適応させるために治療前に行われる操作を表している。患者は医療機械(PT+MRI)の中に位置付けられ、治療が実行される仰臥位以外の体位にされる。第一のMRI画像が得られる。
本発明の1つの実施形態において、この画像が図の左側部分で取得された3D画像と比較され、患者の臓器及び標的ボリュームの変位を表す変位データを取得するための変位計算を実行するコンピュータにより比較される。これらの変位データは、治療計画TPと共にコンピュータに提供され、治療計画の適応が実行され、適応された治療計画が提供されることになる。
本発明の別の実施形態において、第二のMRI画像が取得され、患者は仰臥位、すなわち3D画像が取得されたときの体位にある。変位コンピュータは、前記第一及び第二のMRI画像の比較から変位データを計算する。第二のMRI画像は、装置のMRIで取得されても、別のMRIで取得されてもよい。これらの変位データは再び、治療計画TPと共にコンピュータに提供されて、治療計画の適応が実行され、適応された治療計画が提供されることになる。
図7は、座位の患者支持部120を有する本発明の装置の斜視図である。MRI 2はオープンMRIである。オープンMRIの一例は、Paramed Medical srlから入手可能であり、(特許文献5)に記載されているMRオープン装置である。この装置は、図1a、図1b、及び図3の実施形態のために、z軸に沿ってビームを透過させるための開口部または窓を提供することによって変更してもよい。
本発明において使用されるMRIと図1〜5及び7に示される例は、離れた2つのコイルを含み、これら2つのコイル間に空間が提供されている。これらの機器は一般に「オープンMRI」として知られている。このようなMRIには、患者が閉所恐怖症である場合に、患者が狭い穴に閉じ込められないという利点がある。しかし、この態様はまた、図2、4、及び7の実施形態を可能とし、ビームがこの開口部を通じて患者に到達する。また、患者がより広い空間で座っている、立っている、または寝ていることにより、患者に対する角度を選択してビームを案内するように、患者支持部を回転させることが可能となる。
本発明の機器と方法を使用すれば、ガントリのないハドロン治療機器を使って患者を治療することが可能となる。それによって、装置のコストが大幅に削減され、機器を据え付けるための空間が少なくて済む。治療計画のための画像撮影が行われた仰臥位から治療が行われる仰臥位以外の体位へと患者の体位変換から生じる臓器の変位に治療計画を適応させることが可能である。ハドロン治療装置におけるMRIの利用可能性により、治療計画を必要に応じて適応させることができるため、仰臥位以外の体位での治療の可能性が開かれる。
1 ハドロン治療機器
1h ハドロンビーム
2 MRI
2m 主要磁石
10 ハドロン源
11 ビーム輸送路
12n ノズル
40 標的ボリューム
100 中心
110 患者支持部
120 患者支持部
130 患者支持部
S1x、S1y 走査用磁石
Vi MRI画像撮影ボリューム
z MRIの軸
1h ハドロンビーム
2 MRI
2m 主要磁石
10 ハドロン源
11 ビーム輸送路
12n ノズル
40 標的ボリューム
100 中心
110 患者支持部
120 患者支持部
130 患者支持部
S1x、S1y 走査用磁石
Vi MRI画像撮影ボリューム
z MRIの軸
Claims (14)
- a)ビーム経路に沿って標的ボリュームへとハドロン治療ビームを案内するように適応されたノズルを含むハドロン源を含むハドロン治療機器と、
b)磁気共鳴映像装置(MRI)と、
を含む医療装置において、
・前記MRIは、離れて配置された2つのコイルであって、MRI画像撮影ボリューム内の前記2つのコイル間の軸に沿った方向及び前記軸の周囲に磁界を生成して、前記MRI画像撮影ボリューム内の磁気共鳴データを取得するように構成された2つのコイルを含み、前記MRI画像撮影ボリュームは前記標的ボリュームを包含し、前記画像撮影ボリュームは中心を有し、
・前記ノズルは、実質的に前記軸に沿ったビーム経路であって、前記軸と前記ビーム経路との間の角度が20°より小さいか、これと等しいようなビーム経路か、又は前記軸に対して実質的に垂直なビーム経路であって、前記軸の垂線と前記ビーム経路との間の角度が20°より小さいか、これと等しいようなビーム経路に沿ってビームを案内するように固定され、位置付けられており、
・それは患者を仰臥位以外の体位で支持するように適応された患者支持システムを含む
ことを特徴とする医療装置。 - 請求項1に記載のハドロン治療装置において、前記患者支持システムは、患者を座位で支持するように適応されることを特徴とするハドロン治療装置。
- 請求項1に記載のハドロン治療装置において、前記患者支持システムは、患者を立位で支持するように適応されることを特徴とするハドロン治療装置。
- 請求項1乃至3の何れか1項に記載のハドロン治療装置において、前記患者支持システムは、垂直軸の周囲で回転されるように適応されることを特徴とするハドロン治療装置。
- 請求項1に記載のハドロン治療装置において、前記患者支持システムは患者を腹臥位で支持するように適応されることを特徴とするハドロン治療装置。
- 請求項1乃至5の何れか1項に記載のハドロン治療装置において、前記患者支持システムは水平軸の周囲で回転されるように適応され、前記軸は前記患者支持部の長手方向軸であることを特徴とするハドロン治療装置。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載のハドロン治療装置において、前記装置に請求項10〜14の何れか1項の方法を実行すべく命令するように適応されたコントローラを含むことを特徴とするハドロン治療装置。
- 請求項1乃至7の何れか1項に記載のハドロン治療装置において、前記ノズルは前記MRI画像撮影ボリュームの前記中心から2mより大きい距離に位置付けられることを特徴とするハドロン治療装置。
- 請求項1乃至8の何れか1項に記載のハドロン治療装置において、前記ノズルは、ビーム経路に沿った第一の方向へとビームを案内するように位置付けられ、前記第一の方向にどちらも垂直な2つの直交方向にビームを誘導するように構成された第一のペアの磁石S1x、S1yと、前記第一の方向に平行な方向にビームを誘導するように構成された第二のペアの誘導用磁石S2x、S2yを含むことを特徴とするハドロン治療装置。
- 請求項1乃至9の何れか1項の装置を使って患者の標的ボリュームを治療するための治療計画を作成する方法において、
・以下の画像撮影手段、すなわちCTスキャン、MRI、PET画像撮影システムのうちの1つを使って、前記患者のある領域の3D画像を、前記患者が仰臥位である状態で取得するステップであって、前記領域は標的ボリュームを包含するようなステップと、
・前記3D画像に基づいて治療計画を決定するステップと、
・前記患者が前記仰臥位から前記仰臥位以外の体位へと動かされたことから生じる前記患者の前記標的ボリュームの変位を判断するステップと、
・前記治療計画を前記変位に適応させるステップと、
・前記患者を前記装置の中に、前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で位置付けるステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項10に記載の方法において、
変位を判断する前記ステップは、
・前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で、前記MRIから第一のMRI画像を取得するステップと、
・前記患者が仰臥位である状態で、前記MRIから第二のMRI画像を取得するステップと、
・前記標的ボリュームの前記変位を、前記第一及び第二のMRI画像の比較から判断するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項10に記載の方法において、
変位を判断する前記ステップは、
・前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で、前記MRIから第一のMRI画像を取得するステップと、
・前記標的ボリュームの前記変位を、前記第一のMRI画像と前記3D画像の比較から判断するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1乃至9の何れか1項の装置を使って患者を治療するための治療計画を作成する方法において、
・以下の画像撮影手段、すなわちCTスキャン、MRI、PET画像撮影システムのうちの1つを使って前記患者の標的ボリュームの3D画像を、前記患者が仰臥位以外の体位である状態で取得するステップと、
・前記3D画像に基づいて治療計画を決定するステップと、
・前記患者を前記装置の中に、前記患者が前記仰臥位以外の体位である状態で位置付けるステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1乃至9の何れか1項の装置を使って患者を治療する方法において、
前記治療計画は複数のスポットを含み、各々が前記標的ボリュームの中のスポット位置を有し、
1)請求項10〜13の何れか1項の方法を実行するステップと、
2)前記複数のスポットのうちの1つまたは複数のスポットに照射するステップと、
3)前記MRIを使って前記MRI画像撮影ボリュームの画像を取得するステップと、
4)前記画像を前記3D画像と比較して、前記治療計画をその違いに応じて適応するステップと、
5)前記複数のスポットの全部が照射されるまでステップ2)〜4)を繰り返すステップと、
を含むことを特徴とする方法。
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