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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