JP2018199074A - リングガントリを伴う放射線治療送達システム - Google Patents

Abstract

【課題】患者移動による患者負担の軽減。【解決手段】リングガントリ２００の中心開口部２１８を通して伸びる前後軸の方向に、前記リングガントリを平行移動させるように構成されるガントリ平行移動機構２４０を備え、患者の移動をなくした。【選択図】図２Ａ

Description

本願は、２０１１年１月２０日出願の米国仮特許出願第６１／４３４，８２４号、ならびに両出願とも２０１１年４月１５日に出願の米国特許出願第１３／０８８，２８９号および同１３／０８８，３２１号の利益を主張するものであって、これらは全て、あらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる。本特許明細書の主題は、以下の本発明の譲受人に譲渡された出願：２０１１年２月２３日出願の米国特許出願第１３／０３３，５７１号；２０１１年２月２３日出願の米国特許出願第１３／０３３，５８４号；２０１１年２月２３日出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ１１／２５９３６号；２０１０年６月８日出願の米国仮特許出願第６１／３５２，６３７号；２０１０年８月８日出願の米国仮特許出願第６１／３７１，７３２号；および２０１０年８月８日出願の米国仮特許出願第６１／３７１，７３３号の主題に関する。前述の特許出願は全て、参照することによって本明細書に組み込まれる。

本特許明細書は、医療治療目的のための放射線の使用に関する。より具体的には、本特許明細書は、放射線治療システムに関する。

病理学的生体構造、例えば、腫瘍および病変は、侵襲的手技、例えば、外科手術によって治療することができるが、これは、患者に有害かつリスクが高い可能性がある。病理学的生体構造（例えば、腫瘍、病変、血管奇形、神経障害等）を治療するための非侵襲的方法は、体外照射療法であって、これは、典型的には、治療用放射線源、例えば、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）を使用して、放射線ビーム、例えば、Ｘ線を生成する。ある種類の体外照射療法では、治療用放射線源は、腫瘍がビームの回転中心（アイソセンタ）にあるように、患者が位置付けられる状態で、複数の同一面角度から、一連のＸ線ビームを腫瘍部位に指向する。治療用放射線源の角度が変化するにつれて、全てのビームは、腫瘍部位を通過するが、腫瘍へ向かう途中およびそこから、健康な組織の異なる領域を通過する。その結果、腫瘍における累積放射線線量は、高く、健康な組織に対する線量は、比較的に低い。

用語「放射線手術」とは、より多くの回数の分割照射において、分割照射あたりより低い線量での送達の場合より、少ない治療セッションまたは分割照射において、病変を壊死させるために十分な線量で、放射線が、標的領域に適用される手技を指す。放射線手術は、典型的には、放射線療法と区別されるように、分割照射あたりの比較的高い放射線線量（例えば、５００〜２０００センチグレイ）、分割照射あたりの長い治療時間（例えば、治療あたり３０〜６０分）、および少分割照射（例えば、１〜５回の分割照射または１〜５日の治療日数）によって特徴付けられる。放射線療法は、典型的には、分割照射あたりの低線量（例えば、１００〜２００センチグレイ）、より短い分割照射時間（例えば、治療あたり１０〜３０分）、および多分割照射（例えば、３０〜４５回の分割照射）によって特徴付けられる。便宜上、用語「放射線治療」とは、本明細書では、別様に注記されない限り、放射線手術および／または放射線療法を意味するために使用される。

画像誘導放射線療法（ＩＧＲＴ）システムは、ガントリベースのシステムおよびロボット式アームベースのシステムを含む。ガントリベースのシステムでは、ガントリは、アイソセンタを通過する軸の周囲で、治療用放射線源を回転させる。ガントリベースのシステムは、片持ち梁様式で治療用放射線源が搭載され、アイソセンタを通過する軸を中心として回転する、Ｃ−アームガントリを含む。ガントリベースのシステムはさらに、患者の身体が、リング／環状体のボアを通して延在し、治療用放射線源が、リングの周縁上に搭載され、アイソセンタを通過する軸を中心として回転する、略環状体形状を有するリングガントリを含む。従来のガントリシステム（リングまたはＣ−アーム）は、放射線源の回転軌跡によって画定される単一面（すなわち、同一面）において、治療用放射線を送達する。Ｃ−アームシステムの実施例は、Ｓｉｅｍｅｎｓ（ドイツ）およびＶａｒｉａｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ（カリフォルニア）によって製造されている。ロボット式アームベースのシステムでは、治療用放射線源は、患者上およびその周囲に延在する、多関節ロボット式アーム上に搭載され、ロボット式アームは、少なくとも５自由度を提供するように構成される。ロボット式アームベースのシステムは、複数の面外方向から、治療用放射線を送達する能力を提供する、すなわち、非同一面送達が可能である。Ａｃｃｕｒａｙ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（カリフォルニア）は、放射線ビームの非同一面送達のために、ロボット式アーム上に搭載された放射線源を伴うシステムを製造している。

各放射線療法システムと関連付けられるのは、放射線送達手技を設定し、いくつかの実施例では、それを誘導し、治療中標的の動きを追跡するために使用される、治療中画像を提供するための撮像システムである。ポータル撮像システムは、治療用線源の反対に、検出器を載置し、準備および治療中画像のために、患者を撮像する一方、他のアプローチは、患者準備および治療中画像のために、別の独立した画像放射線源および検出器を利用する。治療の間の標的または標的体積追跡は、治療中画像と治療前画像情報を比較することによって達成される。治療前画像情報は、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）データ、円錐ビームＣＴデータ、磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）データ、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）データまたは３Ｄ回転血管造影（３ＤＲＡ）データ、およびこれらの撮像モダリティ（例えば、制限ではないが、デジタル的に再構築されたＸ線写真またはＤＲＲ）から得られた任意の情報を備えてもよい。

ある一般的シナリオでは、治療用線源は、治療用放射線（「ＭＶ源」と称され得る）を産生する、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）であって、撮像システムは、比較的低強度の低エネルギー撮像放射線を産生する、１つ以上の独立したＸ線撮像源（それぞれ、「ｋＶ源」と称され得る）を備える。治療中画像は、１つ以上の異なる視点において取得された１つ以上の（好ましくは、２つの）２次元画像（典型的には、Ｘ線）（例えば、立体Ｘ線画像）を備えることができ、３次元治療前画像情報から導出された２次元ＤＲＲと比較される。ＤＲＲは、３Ｄ撮像データを通して仮想Ｘ線を投じることによって生成される、合成Ｘ線画像であって、仮想Ｘ線の方向および配向は、治療中Ｘ線撮像システムの幾何学形状をシミュレートする。結果として生じるＤＲＲは、したがって、治療中Ｘ線撮像システムと略同一のスケールおよび視点を有し、治療中Ｘ線画像と比較され、標的の位置および配向を判定することができ、これは、次いで、標的への放射線の送達を誘導するために使用される。

放射線照射には、２つの普遍的目標が存在する：（ｉ）標的体積に対して、高度原体照射線量分布を送達することと、（ｉｉ）全ての治療用分割照射全体を通して、高精度で治療ビームを送達することである。第３の目標は、可能な限り、分割照射あたりの時間を短くして、２つの普遍的目標を達成することである。より多くの原体照射線量分布を送達することは、例えば、非同一面ビームを送達する能力を要求する。治療ビームを正確に送達することは、分割照射中の標的体積の場所を追跡する能力を要求する。送達速度を増加させるための能力は、部屋内の他の物体または患者に衝打せず、または規制機関の速度限界に違反せず、正確、精密、かつ迅速に、放射線源を移動させる能力を要求する。

少なくとも部分的に、さらに以下に説明される好ましい実施形態のうちの１つ以上によって対処される、公知の放射線照射システムに関して、１つ以上の課題が生じる。概して、これらの課題は、機械的安定性とシステムの多用途性との間の公知の放射線照射システムにおける葛藤によってもたらされ、その葛藤は、放射線照射の所望の使用が、頭部のみの用途から、身体全体、例えば（制限ではないが）、肺、肝臓、および前立腺を通しての用途に拡張するにつれて、より顕著となる。ロボット式アームベースのシステムは、特に、放射線療法セッションの間、患者用寝台を動かないように維持することが所望されるとき、リングまたはＣ−アームガントリベースのシステムより広い、異なる身体部分に対する放射線ビーム角度の範囲を可能にする傾向がある。故に、ロボット式アームベースのシステムは、概して、Ｃ−アームおよびリングガントリベースのシステムと比較して、患者に利用可能となり得る種類の療法計画において、より多用途性を可能にする傾向がある。さらに、数百キログラムの重量があり得る、大部分の治療用放射線源の非常に重い性質に照らして、治療用放射線源をＣ−アームガントリ上に搭載することに基づくシステムは、治療中の搭載構造の望ましくない変形に悩まされ、そのような変形は、モデル化または予測が困難であって、ビームが、３次元空間においてポイントされる場所を精密かつ正確に識別不能であるため、ビーム送達エラーおよび／または療法計画差の増加につながる。

リングガントリベースのシステムは、一方、比較的高い機械的安定性を呈する傾向がある、すなわち、Ｃ−アームガントリベースのシステムによって呈される変形問題が少なく、したがって、比較的高い機械的駆動速度における位置付けを含め、再現可能かつ正確に、放射線源を位置付けることができる。しかしながら、前述のように、ガントリベースのシステム（Ｃ−アームシステム等）は、異なる身体部分中への治療用放射線の導入のための達成可能角度の範囲がより狭い傾向にあり、したがって、ロボット式アームベースのシステムと比較して、放射線治療選択肢が狭い。

Ｘ線トモシンセシスとは、標的体積の多数の２次元Ｘ線投影画像を、その数の異なる角度において標的体積に入射するＸ線を使用して、取得後、２次元Ｘ線投影画像の数学的処理を行い、標的体積の１つ以上の個別のスライスを表す、一式の１つ以上のトモシンセシス再構築画像をもたらすプロセスを指し、Ｘ線投影画像の数は、ＣＴ画像再構築のために要求されるであろう一式の数未満であって、および／または放射線入射角度の数あるいは範囲は、ＣＴ撮像手技において使用される数あるいは範囲未満である。一般に、複数のトモシンセシス再構築画像が生成され、それぞれ、標的体積の異なるスライスを表し、したがって、一式のトモシンセシス再構築画像は、時として、トモシンセシス体積と称される。本明細書で使用される際、トモシンセシス投影画像という用語は、トモシンセシス撮像プロセスの間に取得された２次元Ｘ線投影画像のうちの１つを指す。

前述の専門用語の目的のために、いくつかの好ましい実施形態に関して、ＣＴ画像再構築のために要求される一式の画像は、１８０度に扇ビーム角度を加えた入射角度範囲にわたって生成される画像（例えば、３００以上）を含むと見なされる。いくつかの好ましい実施形態に関して、トモシンセシス画像を構築するためのＸ線投影画像は、角度範囲１度からＣＴ撮像のための完全投影セットに必要とされるもの未満である角度範囲値（例えば、１８０度に扇角度を加える）にわたって撮影され、本範囲内で生成される投影画像の数は、２〜１０００の値である。他の好ましい実施形態では、トモシンセシス画像を構築するためのＸ線投影画像は、角度範囲５度〜４５度にわたって撮影され、本範囲内で生成される投影画像の数は、５〜１００である。

Ｘ線トモシンセシスは、放射線治療システムと併用するための治療中ｋＶ撮像モダリティとして提案されている。米国特許第７５３２７０５Ｂ２号では、３次元治療前画像情報（例えば、計画ＣＴ画像体積）を処理し、例えば、計画ＣＴ画像体積を通して、Ｘ線円錐ビーム投影をシミュレートすることによって、患者内またはその上に位置する標的のデジタルトモシンセシス（ＤＴＳ）基準画像データを生成することが提案されている。続いて、患者が治療台上に置かれた状態で、ＤＴＳ検証画像が、異なる角度において、多数のＸ線円錐ビーム画像を取得することによって生成される。標的局所化が、次いで、ＤＴＳ基準画像データおよびＤＴＳ検証画像データにおいて、指標、例えば、骨構造、軟組織生体構造、埋め込まれた標的、および表皮輪郭を比較することによって行われる。米国特許第７７１１０８７Ｂ２号では、治療セッションの間、トモシンセシス画像データを取得することが提案されている。治療セッションの間の移動追跡の目的のために、トモシンセシス再構築スライスは、選択された基準ＣＴスライスに最も一致するトモシンセシス再構築画像を検索するプロセスにおいて、直接、基準ＣＴデータと併せて処理される。最大一致度をもたらす特定のトモシンセシス再構築画像の識別とともに、ピーク一致を達成するために、そのトモシンセシス再構築画像に要求される空間オフセット量を使用して、３次元空間において、標的を局所化する。参照することによって本明細書に組み込まれる、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６７７８８５０号はまた、治療中ｋＶ撮像モダリティとして、Ｘ線トモシンセシス画像の使用（より具体的には、異なる角度で取得された複数の２Ｄ診断画像から合成された標的領域の比較的低鮮明度の治療中３Ｄ画像の使用）を開示している。

円錐ビームＣＴ（ＣＢＣＴ）もまた、ある場合には、ｋＶ撮像モダリティとして、他の場合には、ＭＶ（ポータル）撮像モダリティとして、放射線治療システムと併用するための治療中撮像モダリティとして提案されている。従来のＣＴ撮像は、標的体積を通した１Ｄ投影から、２Ｄスライスを再構築し、２Ｄスライスが、次いで、３Ｄ体積画像を形成するために積層されるが、ＣＢＣＴ撮像は、直接、標的体積の２Ｄ投影から、３Ｄ体積画像を構築する。当技術分野において公知のように、ＣＢＣＴは、標的体積の周りの単一ガントリ回転（より具体的には、少なくとも１８０度の回転に扇ビーム角度を加える）から、３Ｄ画像体積を形成する能力をもたらすが、従来のＣＴは、スライスあたり１回転（単列検出器に関して）またはスライスあたり１／Ｍ回転（Ｍ列を有する、より新しい準線形多列検出器に関して）を要求する。ＣＢＣＴはまた、より等方性の空間分解能を提供するが、従来のＣＴは、スライス厚の前後方向における空間分解能を制限する。しかしながら、従来のＣＴシステムは、通常、その線形または準線形列検出器の近傍において、ＣＢＣＴシステムが通常、その２次元検出器の近傍において、もたらし得るものより実質的に高いコリメーション度をもたらすため、散乱雑音およびアーチファクトが、ＣＢＣＴシステムにとって、従来のＣＴシステムより問題となる。

米国特許第７４７１７６５Ｂ２号では、ｋＶ放射線が、ＬＩＮＡＣからのＭＶ治療放射線に略直交するように、ＬＩＮＡＣガントリ上に搭載されたｋＶx線管およびフラットパネル撮像検出器を含む、ＣＢＣＴ撮像システムを使用することが提案される。治療に先立って、ＣＢＣＴ計画画像が、治療計画のために取得される。続いて、各治療用分割照射の前に、ＣＢＣＴ画像が取得され、ＣＢＣＴ治療前計画画像と比較され、比較の結果を使用して、その治療用分割照射のための治療計画を修正し、分割照射間の設定エラーおよび／または分割照射間の臓器の動きを補償する。患者の呼吸（または、他の生理学的サイクル）と比較して、ＣＢＣＴ取得時間を遅くさせる、許容可能ガントリ回転速度（例えば、１分あたり１回転）における制限のため、患者の呼吸（または、他の生理学的サイクル）に同期される、ゲート方式が、ＣＢＣＴ取得の間、使用され、再構築画像内における臓器の動きの悪影響を低減させる。また、比較的遅いＣＢＣＴ取得時間のため、ＣＢＣＴ体積データは、概して、分割照射中の動きの補正のためではなく、各治療用分割照射前の患者準備のためだけに有用である。

Ｘ線源アレイ、例えば、電界放出「冷陰極」Ｘ線源アレイは、医療撮像における期待できる進歩を示し、いくつかの点において、従来のＸ線管源に勝る潜在的利点をもたらす。従来のＸ線管は、通常、約２０００°Ｃまで加熱され、電子を熱電子的に放出させ、自由電子が、次いで、高電位、例えば、１２０ｋＶによって、陽極に向かって加速される、タングステン、タンタル、またはレニウム陰極を備える。撮像のために使用可能なＸ線放射線は、熱電子的に生成された電子が、Ｘ線管の焦点において、通常、タングステン、モリブデン、または銅から成る、陽極に叩打すると、作成され、衝突は、Ｘ線光子の放出を生じさせる。歴史的には、撮像Ｘ線放射線を医療撮像環境に提供するための唯一の実践的かつ費用効果的方法であるが、従来のＸ線管源は、その比較的大きなサイズおよび重量、高動作温度、高電力消費、比較的低い時間分解能（例えば、オン／オフ切り替え時間）、およびその小型化または密集したアレイへの形成の柔軟性の低さに照らして、多くの設計上の妥協をもたらし得る。

自由電子が熱電子放出によって生成される、従来のＸ線管技術の代替として、自由電子が電界放出によって生成される、代替技術が導入されている。電界放出源では、自由電子は、高放出密度を有する材料、例えば、あるカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）材料への電圧の印加に応じて放出される。電子の電界放出は、高電場によって起こされるため、加熱は、必要ない。電界放出源は、したがって、多くの場合、冷陰極源と称される。有利には、そのような材料によって放出される電子ビームは、低発散性を有し得、したがって、焦点に焦点を合わせることを容易にし得る。さらに、線源の事実上の瞬時応答は、約数ナノ秒とさえなり得る、タイムゲーティング能力をもたらす。極めて小型にされ得るため、電界放出Ｘ線源は、アレイへの形成の柔軟性が高い。参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第０７５０５５６２Ｂ２号によると、パルス繰り返し数約１０ＭＨｚを伴う、１メートルあたり１０００画素（すなわち、１メートルあたり１０００個の個々のＸ線源）を有するデバイスが、最先端技術内の技術を使用して、想定されることができる。

本明細書で使用される際に、Ｘ線源アレイという用語は、個々および群のうちの少なくとも１つに基づいて、アドレス可能な複数の空間的に別の電子的に起動可能なＸ線エミッタまたは放出点（焦点）を備える、Ｘ線の線源を指す。好ましい実施形態のうちの１つ以上との使用で好適な大部分のＸ線源アレイは、一般に、電界放出「冷陰極」の種類であるであろうが、本教示の範囲は、そのように限定されない。一例として、好ましい実施形態のうちの１つ以上との使用で好適であり得る、他の種類のＸ線源アレイは、走査ビームアレイＸ線源を含み、電子ビームは、１秒あたり３０回、タングステン透過型標的にわたって、デジタル的に走査し、連続して、Ｔｒｉｐｌｅ Ｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．（カリフォルニア州ニューアーク）によって報告されるように、１０，０００個の個々にコリメートされたＸ線ビームを産生する。

Ｘ線源アレイは、例えば、米国特許第２００９０２９６８８６Ａ１号では、放射線治療システムと関連するｋＶ撮像システムにおいて使用するために提案されている。しかしながら、Ｘ線源アレイの構成、動作、および／またはＩＧＲＴシステム、例えば、本明細書の好ましい実施形態のうちの１つ以上によって提供されるものへの統合の様式で、実質的進歩が、臨床実用性、有効性、および市場容認性を達成するために必要とされると考えられている。特に、ＩＧＲＴシステムの状況において有利であるが、好ましい実施形態のうちの１つ以上はまた、画像誘導放射線治療の領域外の広範な種々の他の医療撮像用途にも適用可能であることを理解されたい。

より一般的には、少なくとも部分的に、以下にさらに説明される好ましい実施形態のうちの１つ以上によって対処される、公知の医療撮像および／または放射線治療システムに関して、１つ以上の課題が生じる。例えば、患者快適性に影響を及ぼす課題の１つは、ＩＧＲＴシステムの物理的構成が、患者にとって、狭苦しい望ましくない印象をもたらし得る、「トンネル状」感覚をもたらすか、または患者にとって、より「開放的」感覚をもたらすかどうかである。別の実施例として、（ｉ）治療前および／または準備撮像プロセスと、（ｉｉ）治療中撮像を含む、治療送達プロセスとの時間の間において、患者を移動させることが要求されないＩＧＲＴシステムを提供することは、便宜性および患者快適性を助長するためだけではなく、また、個別の画像セット間の空間位置合わせの精度を向上させ、より精密な放射線治療送達を可能にするために、望ましいであろう。

さらに別の実施例として、参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第０７１８８９９９Ｂ２号では、ＬＩＮＡＣが、アーチ状に成形されたガイドレールによって支持され、それに沿って円周方向に移動可能であって、アーチ状に成形されたガイドレールが、それに沿って患者が位置付けられる前後軸に対して傾斜可能である、放射線治療装置が提案されている。アーチ状に成形されたガイドレールの作動式傾斜およびアーチ状に成形されたガイドレールに沿った円周方向におけるＬＩＮＡＣの作動式平行移動によって、ＬＩＮＡＣは、それによって、少なくとも理論的には、実質的に、アイソセンタを中心とした想像上の半球に沿って、任意の場所に位置付けられ得る。しかしながら、ＬＩＮＡＣが、アーチ状に成形されたガイドレールが、前後軸に対して、垂直から外れて傾斜されるとき、潜在的に、患者の表皮表面と衝突または衝突しそうになり得るという点において、少なくとも１つの難点が生じる。米国特許第０７１８８９９９Ｂ２号は、少なくとも部分的に、本問題に対処し得る、ある提案について論じており、そのような提案は、治療室の床の上方の異なる高度まで、アーチ状に成形されたガイドレール全体を含む、ガントリ構造全体を作動可能に上昇させるというものであるが、そのような提案は、さらに以下に説明される好ましい実施形態のうちの１つ以上によって回避される、１つ以上の悪影響をもたらし、および／またはさらに以下に説明される好ましい実施形態のうちの１つ以上によって悩まされることはない、１つ以上の不利点に悩まされると考えられる。本教示に照らして、当業者に明白となるであろうように、他の課題も生じる。

好ましい実施形態の１つに従って提供されるのは、中心開口部を有するリングガントリと、リングガントリに連結された放射線治療ヘッドとを備える、放射線治療装置である。放射線治療ヘッドは、少なくとも１８０度の孤度において、中心開口部の周囲で回転可能である。放射線治療装置はさらに、中心開口部を通して延在する前後軸の方向に、リングガントリを平行移動させるように構成されるガントリ平行移動機構を備える。

また、提供されるのは、患者の身体部分の画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）のための方法であって、中心開口部を伴うリングガントリを有する、ＩＧＲＴ装置の前後軸に沿って、患者を位置付けることを含み、前後軸は、その中心開口部を通して延在し、ＩＧＲＴ装置は、リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、中心開口部の周囲で回転可能である、放射線治療ヘッドをさらに備え、ＩＧＲＴ装置は、前後軸の方向に、リングガントリを平行移動させるように構成される、ガントリ平行移動機構をさらに備える。ＩＧＲＴ装置は、治療用分割照射の間、非同一面放射線治療を身体部分に適用するように操作され、放射線治療ヘッドは、中心開口部の周りを、複数の異なるガントリ角度に回転され、リングガントリは、前後軸に沿って、複数の異なる前後方向位置に平行移動される。

また、提供されるのは、前後軸に沿って位置付けられ、かつそれを通して延在する、患者の身体を収容するために十分に大きな中心開口部を有するリングガントリを備え、前後軸に対して、リングガントリを複数の異なる傾斜角度に傾斜させるように構成される、ガントリ傾斜機構をさらに備える、放射線治療装置である。装置はさらに、リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、中心開口部の周囲で回転可能である、放射線治療ヘッドを備える。放射線治療ヘッドは、放射線治療ヘッドが、リングガントリに対して、中心開口部に向かって内向きに伸びる距離が、動的に制御可能であるように、リングガントリに機械的に連結される。

また、提供されるのは、患者の身体部分の画像誘導放射線治療のための方法であって、ＩＧＲＴ装置の前後軸に沿って、患者を位置付けることを含み、ＩＧＲＴ装置は、患者の身体を収容するために十分に大きい中心開口部を有するリングガントリと、前後軸に対して、リングガントリを複数の異なる傾斜角度に傾斜させるように構成される、ガントリ傾斜機構とを備える。放射線治療ヘッドは、リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、中心開口部の周囲で回転可能であって、放射線治療ヘッドが、リングガントリに対して、中心開口部に向かって内向きに伸びる距離が、動的に制御可能であるように、リングガントリに機械的に連結される。ＩＧＲＴ装置は、治療用分割照射の間、非同一面放射線治療を身体部分に適用するように操作され、操作は、中心開口部の周りを、放射線治療ヘッドを複数の異なるガントリ角度に回転させることを含み、操作はさらに、前後軸に対して、リングガントリを複数の異なる傾斜角度に形動させることを含む。

また、提供されるのは、前後軸に沿って位置付けられ、かつそれを通して延在する、患者の身体を収容するために十分に大きな中心開口部を有するリングガントリを備える、放射線治療装置である。装置はさらに、リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、中心開口部の周囲で回転可能である、放射線治療ヘッドを備える。放射線治療ヘッドは、放射線治療ヘッドが、リングガントリに対して、中心開口部に向かって内向きに伸びる距離が、動的に制御可能であるように、リングガントリに機械的に連結される。

また、提供されるのは、患者の身体部分の画像誘導放射線治療のための方法であって、ＩＧＲＴ装置の前後軸に沿って、患者を位置付けることを含み、ＩＧＲＴ装置は、患者の身体を収容するために十分に大きい中心開口部を有するリングガントリを備える。放射線治療ヘッドは、リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、中心開口部の周囲で回転可能であって、放射線治療ヘッドが、リングガントリに対して、中心開口部に向かって内向きに伸びる距離が、動的に制御可能であるように、リングガントリに機械的に連結される。ＩＧＲＴ装置は、治療用分割照射の間、非同一面放射線治療を身体部分に適用するように操作され、操作は、中心開口部の周りに、放射線治療ヘッドを複数の異なるガントリ角度に回転させることを含み、操作はさらに、複数のガントリ角度を通して、放射線治療ヘッドが内向きに伸びる距離を動的に制御することを含む。

好ましい実施形態による、放射線治療環境を図示する。 図２Ａは、それぞれ、好ましい実施形態による、画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）装置の側面および軸方向裁断図を図示する。 図２Ｂは、それぞれ、好ましい実施形態による、画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）装置の側面および軸方向裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、ＩＧＲＴ装置の側面および軸方向裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、ＩＧＲＴ装置の側面および軸方向裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、ＩＧＲＴ装置の側面裁断図と、それと一体型である、および／またはそれに連結される、コンピュータシステムの概略図を図示する。 円錐非同一面または円錐ヘリカル非同一面放射線治療送達の間の、図３のＩＧＲＴ装置の、そのリングガントリの複数の異なる前後方向位置に対する、側面裁断図を図示する。 円錐非同一面または円錐ヘリカル非同一面放射線治療送達の間の、図３のＩＧＲＴ装置の、そのリングガントリの複数の異なる前後方向位置に対する、側面裁断図を図示する。 円錐非同一面または円錐ヘリカル非同一面放射線治療送達の間の、図３のＩＧＲＴ装置の、そのリングガントリの複数の異なる前後方向位置に対する、側面裁断図を図示する。 円錐非同一面または円錐ヘリカル非同一面放射線治療送達の間の、図３のＩＧＲＴ装置の、そのリングガントリの複数の異なる前後方向位置に対する、側面裁断図を図示する。 ヘリカル非同一面放射線治療送達の間の、図３のＩＧＲＴ装置の、リングガントリの複数の異なる前後方向位置に対する、側面裁断図を図示する。 ヘリカル非同一面放射線治療送達の間の、図３のＩＧＲＴ装置の、リングガントリの複数の異なる前後方向位置に対する、側面裁断図を図示する。 ヘリカル非同一面放射線治療送達の間の、図３のＩＧＲＴ装置の、リングガントリの複数の異なる前後方向位置に対する、側面裁断図を図示する。 患者を静止させたまま、放射線治療送達と併用して、治療前および／または準備撮像を提供するための、好ましい実施形態による、３Ｄ撮像デバイスの前後方向平行移動と、ＩＧＲＴシステムのリングガントリ構造とを図示する。 患者を静止させたまま、放射線治療送達と併用して、治療前および／または準備撮像を提供するための、好ましい実施形態による、３Ｄ撮像デバイスの前後方向平行移動と、ＩＧＲＴシステムのリングガントリ構造とを図示する。 患者を静止させたまま、放射線治療送達と併用して、治療前および／または準備撮像を提供するための、好ましい実施形態による、３Ｄ撮像デバイスの前後方向平行移動と、ＩＧＲＴシステムのリングガントリ構造とを図示する。 患者を静止させたまま、放射線治療送達と併用して、治療前および／または準備撮像を提供するための、好ましい実施形態による、３Ｄ撮像デバイスの前後方向平行移動と、ＩＧＲＴシステムのリングガントリ構造とを図示する。 随意の寝台旋回動作モードの間の、好ましい実施形態による、ＩＧＲＴ装置の上部裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、ＩＧＲＴ装置の軸方向および上部裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、ＩＧＲＴ装置の軸方向および上部裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、ＩＧＲＴ装置の１つの軸方向および２つの上部裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、ＩＧＲＴ装置の１つの軸方向および２つの上部裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、ＩＧＲＴ装置の１つの軸方向および２つの上部裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、ＩＧＲＴ装置の上部裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、異なる個別の傾斜角度において、水平傾斜軸の周囲で傾斜されるリングガントリを含む、ＩＧＲＴ装置の側面裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、異なる個別の傾斜角度において、水平傾斜軸の周囲で傾斜されるリングガントリを含む、ＩＧＲＴ装置の側面裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、異なる個別の傾斜角度において、水平傾斜軸の周囲で傾斜されるリングガントリを含む、ＩＧＲＴ装置の側面裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、図１１ＡのＩＧＲＴ装置の、その個別のリングガントリ傾斜角度に対する、面内リングガントリ裁断図を図示しており、それぞれ、放射線ヘッドの動的内向き／外向き位置制御を図示するために、２つの異なるガントリ角度において、その放射線ヘッドの図を含む。 好ましい実施形態による、図１１ＢのＩＧＲＴ装置の、その個別のリングガントリ傾斜角度に対する、面内リングガントリ裁断図を図示しており、それぞれ、放射線ヘッドの動的内向き／外向き位置制御を図示するために、２つの異なるガントリ角度において、その放射線ヘッドの図を含む。 好ましい実施形態による、図１１ＣのＩＧＲＴ装置の、その個別のリングガントリ傾斜角度に対する、面内リングガントリ裁断図を図示しており、それぞれ、放射線ヘッドの動的内向き／外向き位置制御を図示するために、２つの異なるガントリ角度において、その放射線ヘッドの図を含む。 好ましい実施形態による、異なる個別の傾斜角度において、垂直傾斜軸の周囲で傾斜されるリングガントリを含む、ＩＧＲＴ装置の上部裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、異なる個別の傾斜角度において、垂直傾斜軸の周囲で傾斜されるリングガントリを含む、ＩＧＲＴ装置の上部裁断図を図示する。 好ましい実施形態による、異なる個別の傾斜角度において、垂直傾斜軸の周囲で傾斜されるリングガントリを含む、ＩＧＲＴ装置の上部裁断図を図示する。 図１４Ａ〜１４Ｂは、図５Ａ〜５Ｄの方法に従って、ＩＧＲＴシステムを使用する、円錐非同一面および円錐ヘリカル非同一面放射線治療送達の実施例を図示する。 図１４Ａ〜１４Ｂは、図５Ａ〜５Ｄの方法に従って、ＩＧＲＴシステムを使用する、円錐非同一面および円錐ヘリカル非同一面放射線治療送達の実施例を図示する。 図１１Ａ〜１１ＣのＩＧＲＴシステムを使用する、非同一面放射線治療送達の実施例を図示する。 図１１Ａ〜１１ＣのＩＧＲＴシステムを使用する、非同一面放射線治療送達の実施例を図示する。 図１３Ａ〜１３ＣのＩＧＲＴシステムを使用する、非同一面放射線治療送達の実施例を図示する。 図１３Ａ〜１３ＣのＩＧＲＴシステムを使用する、非同一面放射線治療送達の実施例を図示する。

以下にさらに説明されるのは、高い機械的安定性、放射線送達における多用途性、開放的構成、ならびに（ｉ）治療前および／または準備撮像と、（ｉｉ）治療中撮像を含む、治療送達との時間の間、患者を静止させておくための能力の有利な組み合わせを提供する、画像誘導放射線療法（ＩＧＲＴ）システムを含む、画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）のためのシステム、方法、および関連コンピュータプログラム製品である。好ましい実施形態の１つでは、中心開口部を有するリングガントリと、リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、中心開口部の周囲で回転可能である、放射線治療ヘッドと、中心開口部を通して延在する前後軸の方向に、リングガントリを平行移動させるように構成されるガントリ平行移動機構とを備える、放射線治療装置が、提供される。好ましい実施形態の１つでは、リングガントリは、有利には、患者にとって、狭苦しくない「開放的」印象および経験を助長する、前後軸に沿って、約１メートル未満の全長を有する、リングガントリ構造内に格納される。好ましい実施形態の１つでは、放射線治療ヘッドは、全３６０度の孤度において、中心開口部の周囲で回転可能である。

好ましい実施形態の１つでは、リングガントリは、中心リングガントリ面を画定し、それに沿って、放射線治療ヘッドの質量中心が維持され、放射線治療ヘッドは、リングガントリ面に対して、治療放射線を面外に指向させる様式で、リングガントリに枢動可能に搭載される。より好ましくは、放射線治療ヘッドは、治療放射線が、アイソセンタを通過する中心前後軸に対して、中心を外れて指向され得るように、さらに、枢動可能に移動可能であるように搭載される。有利には、これらには制限されないが、円錐非同一面回転振子照射および円錐ヘリカル非同一面回転振子照射を含む、多様な種々の異なる治療種類および治療プロファイルが、可能となる。別の好ましい実施形態によると、放射線治療ヘッドと中心前後軸との間の半径方向距離が、動的に制御可能であるように、放射線治療ヘッドをリングガントリに搭載することによって、さらに別の自由度が、提供される。

一好ましい実施形態に関して、前後軸に沿って、リングガントリとともに平行移動可能である、第１の撮像源および第１の撮像検出器を含む、第１のｋＶ撮像システムによって、治療中撮像が、提供される。第１の撮像源および第１の撮像検出器は、放射線治療ヘッドと連動して、中心開口部の周囲で回転可能であるように、リングガントリに搭載されることができる、または代替として、中心開口部の周囲で回転可能ではないが、依然として、前後軸に沿って、リングガントリとともに平行移動可能であるように、リングガントリ構造のフレームに固定されることができる。好ましくは、第２の撮像源および第２の撮像検出器を含む、第２のｋＶ撮像システムもまた、提供され、第２のｋＶ撮像システムは、前後軸に沿って、固定されているか、またはリングガントリに対して、前後軸に沿って、独立して平行移動可能であるかのいずれかである。第２のｋＶ撮像システムは、その中心面が、アイソセンタから除去されるように、リングガントリが、前後方向に移動されると、第２のｋＶ撮像システムが、第１のｋＶ撮像システムに「代わり」、必要な治療中画像情報を提供することができるように、固定可能に位置付けられる、および／または移動可能に制御される。

別の好ましい実施形態によると、治療室はまた、リングガントリおよび放射線治療ヘッドを含有するリングガントリ構造とは別個の３Ｄ撮像デバイス（例えば、ＣＴ、ＭＲＩ）が装備されており、３Ｄ撮像デバイスは、リングガントリ構造から別個にかつ独立して、中心前後軸に沿って、平行移動可能である。リングガントリ構造は、アイソセンタを前後方向に包含する第１の場所と、アイソセンタから離れた第２の場所との間において、中心前後軸に沿って、平行移動可能である。同様に、３Ｄ撮像デバイスは、アイソセンタから離れた第３の場所と、アイソセンタを前後方向に包含する第４の場所との間において、中心前後軸に沿って、平行移動可能である。有利には、これは、患者を完全に静止させておくる一方、（ａ）３Ｄ撮像デバイスによる、標的組織体積の治療前および／または準備撮像と、（ｂ）放射線治療ヘッドによる、標的組織体積への放射線治療の送達の両方を達成する能力を提供する。治療前および／または準備撮像のために、リングガントリ構造は、３Ｄ撮像デバイスが、治療前および／または準備画像を取得する間、邪魔にならないように移動される一方、放射線治療の送達のために、３Ｄ撮像デバイスは、リングガントリ搭載放射線治療ヘッドが、放射線送達を行うことを可能にするように、邪魔にならないように移動され、全て、患者を平行移動、回転、または別様に移動させる必要がない。

また、１つ以上の好ましい実施形態に従って提供されるのは、固定前後軸に沿って位置付けられ、それを通して延在する、患者の身体を収容するために十分に大きい中心開口部を有するリングガントリを備え、前後軸に対して、リングガントリを複数の異なる傾斜角度に傾斜させるように構成される、ガントリ傾斜機構をさらに備える、放射線治療装置である。装置はさらに、リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度、より好ましくは、完全３６０度の孤度において、中心開口部の周囲で回転可能である、放射線治療ヘッドを備える。一好ましい実施形態に関して、リングガントリは、治療室内を前後方向に平行移動可能ではなく、傾斜可能である一方、別の好ましい実施形態では、リングガントリは、治療室内で傾斜および前後方向平行移動の両方が可能である。一好ましい実施形態に関して、リングガントリは、水平傾斜軸の周囲で傾斜可能である一方、別の好ましい実施形態では、リングガントリは、垂直傾斜軸の周囲で傾斜可能である。リングガントリが、傾斜および前後方向平行移動の両方が可能である、好ましい実施形態に関して、傾斜軸は、同様に、リングガントリとともに平行移動可能である。
リングガントリに搭載され、したがって、それとともに傾斜可能および／または平行移動可能である、１つ以上のガントリ上ｋＶ撮像システムを含むことができる、１つ以上のｋＶ撮像システムが、提供される。１つ以上のｋＶ撮像システムはさらにおよび／または代替として、リングガントリから独立して、治療室内を移動する、１つ以上の独立して移動可能なｋＶ撮像システムを含むことができ、さらにおよび／または代替として、治療室に対して固定される、１つ以上の固定ｋＶ撮像システムを含むことができる。

好ましい実施形態による、傾斜可能リングガントリと併せて提供されるのは、放射線治療ヘッドが、リングガントリに対して、中心開口部に向かって内向きに伸びる距離の動的制御を促進および助長するように設計される、放射線治療ヘッドとリングガントリとの間の機械的連結である。一例として、好ましい実施形態の１つでは、放射線治療ヘッドは、コンピュータ制御下、リングガントリ面の中心に向かって、かつそこから離れるようして動的に伸びるように構成される伸縮自在アームによって、リングガントリに連結される。好ましい実施形態の１つでは、内向きに伸びる距離は、放射線治療ヘッドが、中心開口部の周りを、複数のガントリ角度を通して回転されるにつれて、動的に制御され、動的制御は、放射線治療ヘッドが、前後軸に沿って、患者の周囲に延在する、所定の円筒形緩衝帯外に隣接して維持されるような様式で適用される。リングガントリが、前後軸に対して、非垂直角度で傾斜される事例に関して、放射線治療ヘッドの先端は、略楕円形軌跡を辿り、伸縮自在アームは、リングガントリの円周が、緩衝帯により接近する場所では、比較的に後退され、伸縮自在アームは、リングガントリの円周が、緩衝帯からより離れる場所では、比較的に延在される。リングガントリが、傾斜および前後方向平行移動の両方が可能である好ましい実施形態に関して、治療室はまた、患者を完全に静止させておく一方、（ｉ）治療前および／または準備撮像と、（ｉｉ）放射線治療の送達の両方を達成する能力を提供するために、リングガントリ構造とは別個にかつ独立して、前後軸に沿って、平行移動可能な別個の３Ｄ撮像デバイス（例えば、ＣＴ、ＭＲＩ）が装備されている。

図１は、好ましい実施形態のうちの１つ以上が、有利に適用される、放射線治療環境１００を図示する。放射線治療環境１００は、基準撮像システム１０２およびＩＧＲＴシステム１０４を含む。基準撮像システム１０２は、通常、高精度体積撮像システム、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムまたは核磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）システムを備える。多くの臨床環境におけるコストおよびワークフロー考慮点に照らして、基準撮像システム１０２は、多くの場合、医院または病院環境における種々の異なる目的のために使用される汎用ツールであって、特異的に、ＩＧＲＴシステム１０４専用ではない。むしろ、基準撮像システム１０２は、多くの場合、その独自の別個の部屋または円筒形構造体内に位置し、ＩＧＲＴシステム１０４と別個かつそれより汎用ベースで購入、設置、および／または維持される。故に、図１の実施例に関して、基準撮像システム１０２は、ＩＧＲＴシステム１０４とは別として、図示される。着目すべきとして、本教示の範囲外ではない、他の放射線治療環境に関して、基準撮像システム１０２は、ＩＧＲＴシステム１０４の一体型構成要素として見なされることができる。

ＩＧＲＴシステム１０４は、高エネルギーＸ線治療放射線を治療寝台ＴＣ上に位置付けられる患者Ｐの標的体積に選択的に適用する、放射線治療（ＭＶ）源１０８を備える。ＭＶ源１０８は、システムコントローラ１１４、より具体的には、その治療放射線制御サブシステム１２８の制御下、治療放射線を適用する。システムコントローラ１１４はさらに、処理回路１２０、検出器コントローラ１２２、寝台位置コントローラ１２４、およびｋＶ放射線コントローラ１２６を備え、それぞれ、本明細書にさらに説明される機能のうちの１つ以上を達成するようにプログラムおよび構成される。１つ以上の撮像（ｋＶ）放射線源１１０は、ｋＶ放射線コントローラ１２６の制御下、比較的低いエネルギーＸ線撮像放射線を選択的に放出し、撮像放射線は、１つ以上の撮像検出器１１２によって捕捉される。代替の好ましい実施形態では、撮像検出器１１２のうちの１つ以上は、標的体積を通して伝搬されたＭＶ源１０８からの高エネルギーＸ線治療放射線を捕捉する、いわゆるポータル撮像検出器であることができる。

一好ましい実施形態に関して、ｋＶ撮像放射線源１１０は、２次元定位Ｘ線撮像システムおよびトモシンセシス撮像システムの両方を含む。他の好ましい実施形態に関して、２次元定位Ｘ線撮像システムのみが、提供される一方、さらに他の好ましい実施形態に関して、トモシンセシス撮像システムのみが、提供される。好ましくは、定位Ｘ線撮像システムおよびトモシンセシス撮像システムはそれぞれ、（ａ）治療室の（ｘ、ｙ、ｚ）座標系に対して、固定された所定の非移動幾何学形状、または（ｂ）動的に移動可能である場合、治療室の（ｘ、ｙ、ｚ）座標系に対して、精密に測定可能および／または精密に判定可能な幾何学形状のいずれかによって特徴付けられる。ＭＶ放射線源１０８もまた、当然ながら、治療室の（ｘ、ｙ、ｚ）座標系に対して、精密に測定可能および／または精密に判定可能な幾何学形状を有するはずである。

寝台位置決め装置１３０は、寝台位置コントローラ１２４によって作動され、寝台ＴＣを位置付ける。随意に、非Ｘ線ベースの位置感知システム１３４が、患者に戦略的に添着された外部マーカ（単数または複数）の位置および／または移動を感知する、および／または電離放射線を伴わない１つ以上の方法、例えば、光学ベースまたは超音波ベースの方法を使用して、患者表皮表面自体の位置および／または移動を感知する。ＩＧＲＴシステム１０４はさらに、オペレータワークステーション１１６および治療計画システム１１８を含む。

図２Ａ〜２Ｂは、平行移動可能なリングガントリ構造２００を含む、１つ以上の好ましい実施形態による、ＩＧＲＴシステムを図示する。リングガントリ構造２００は、フレーム２０２を備え、その中にリングガントリ２０４が配置される。リングガントリ２０４に搭載されるのは、放射線治療ヘッド２１０、例えば、制限ではないが、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）または小型陽子源であり、その上に、終端コリメータ２１２、例えば、多葉コリメータ（ＭＬＣ）を含み、治療用放射線ビーム２０３を提供する。放射線治療ヘッド２１０は、アーム２０７を含む、搭載部２０６によって、リングガントリ２０４に搭載される。一好ましい実施形態に関して、放射線治療ヘッド２１０は、偏向磁石を伴わずに、小型構成内に小型軽量ＬＩＮＡＣ、例えば、Ｘ−バンドまたはＣ−バンドＬＩＮＡＣを備える。これは、小型システム設計を可能にし、全可動構成要素は、固定表面被覆（遮蔽構造２２０参照）の背後にあり、したがって、患者との衝突のリスクを排除し、より高い回転速度を可能にする（患者との衝突のリスクがある場合、１分あたり１回転を上回る回転速度を許可しないという米国規制基準が存在する）。代替実施形態では、小型加速器は、偏向磁石を含むことができる。

リングガントリ２０４および放射線治療ヘッド２１０は、放射線治療ヘッド２１０が、アイソセンタ２１６を通過する、前後方向に配向された中心軸２１４の周囲で回転可能であるように構成される。種々の異なる機構のいずれかが、本開示に照らして、当業者に明白となるであろうように、そのような回転機能を達成するために使用されることができ、リングガントリ２０４が固定される一方、搭載部２０６が、その周囲で摺動または転動する機構、リングガントリ２０４全体が回転し、搭載部２０６が、その上の単一点に添着される機構、および種々のそれらの組み合わせを含む。リングガントリ２０４が、固定されたままである一方、搭載部２０６が、その周囲で摺動または転動する場合、用語「ガントリ角度」は、リングガントリ自体が、回転しておらず、代わりに、放射線治療ヘッドが、その周囲で円周方向に平行移動されている場合でも、依然として、デバイスの一端から軸方向に見るとき、中心前後軸に対して、放射線治療ヘッドの角度配置を表すために使用され得ることが、容易に理解されるであろう。

当業者は、ガントリ角度のそのような変動を可能にする、種々の異なる機械的支持方式のいずれかが使用されることができることを理解するであろう（例えば、耐摩擦外筒、スリップ軸受、ローラ軸受等）。開示の便宜上、以下の説明は、リングガントリ２０４全体が回転し、搭載部２０６が、その上の単一点に添着される場合に関して提示されるが、本教示の範囲は、そのように限定されないことを理解されたい。

リングガントリ２０４および放射線治療ヘッド２１０は、中心開口部（中心ボア）２１８が存在するように構成および定寸される、すなわち、開口部は、患者Ｐを中心として回転するにつれて、放射線治療ヘッド２１０または他の機械的構成要素によって偶発的に接触される可能性を伴うことなく、患者Ｐがそれを通して位置付けられることが可能であるために十分な開口部である。好ましくは、中心ボア２１８の境界を内張りし、リングガントリ構造２００の側面を被覆するために、遮蔽構造２２０が、提供される。患者の手または他の身体部分の予想外の移動が、可動部に衝突しないように防止することに加え、遮蔽構造２２０は、デバイスの大きな可動部に照らして、患者が感じ得る圧迫感を低減させることができる。遮蔽構造２２０は、ガントリの回転速度を最大限にする能力を提供する一方、依然として、全規制安全性要件を満たす。遮蔽構造２２０は、実質的に、治療用および撮像放射線に対して透過性である材料から形成されるべきであって、随意に、視覚的に不透明であることができる。中心ボア２１８は、代替として、円筒形緩衝帯、または、より口語的には、「照射禁域」と称され得、この代替専門用語は、遮蔽構造２２０が含まれない事例には、特に、適切である。

ＩＧＲＴシステムと関連付けられるのは、本明細書では、回転軸２１４に直交し、アイソセンタ２１６を通過する、横軸アイソセントリック面２１７と称される、想像上の面である。リングガントリ２０４を含む、リングガントリ構造２００と関連付けられるのは、リングガントリ面２１９であって、これは、図２Ａに図示されるように、ある時間および／またはある手技の間、横軸アイソセントリック面２１７と同一面のままであるが、前後方向におけるリングガントリ構造２０２の平行移動によって、横軸アイソセントリック面２１７から前後方向に分離された状態になることができる。本明細書で使用されるように、アイソセンタは、治療室内の固定された物理的点である。治療中心は、通常、治療前画像基準フレームに基づく、治療計画の間、医師によって画定される患者の標的体積内の点である。アイソセントリック治療に関して、治療中心は、準備手技の間、アイソセンタと整合される。着目すべきとして、リングガントリ構造２００が、前後方向に平行移動される場合でも、アイソセンタ２１６は、治療室内の固定点にあるままであって、前後方向位置が変動するのは、リングガントリ面２１９である。

図２Ａ〜２Ｂに図示されるのは、リングガントリ構造２００を前後方向に平行移動させるための平行移動作動機構２４０である。図２Ａ〜２Ｂには、モータ（図示せず）によって駆動され得る、車輪として、簡略化された実施例によって示されるが、平行移動作動機構２４０は、本開示に照らして、当業者に明白となるであろうように、そのような平行移動機能を達成するために、種々の異なる形態をとることができる。また、治療室の床２２６上に転動可能に配置されるものとして示されるが、リングガントリ構造２００は、代替として、またはそれと併用して、治療室の天井および／または１つ以上の側面壁に平行移動可能に連結されることができることを理解されたい。

当業者は、フレーム２０２が、そのような機械的安定性を確実にするために、使用される特定の材料および他の設計上の考慮点に従って、図２Ａ〜２Ｂに図式的に示される種々の場所において、実質的により厚く作製される、または別様に補強されることができることを理解するであろう。患者Ｐを支持するための患者寝台２２２が提供され、患者寝台２２２は、好ましくは、３以上の自由度（例えば、３つの直交平行移動であって、１つは、回転軸２１４に平行であって、２つは、回転軸２１４に直交し、随意に、１つ以上の回転が加わる）によって、患者を操前後可能である、自動化された患者位置付けシステム２２４に連結される。当業者は、多くの寝台が、本発明の実施形態に従って、使用されることができることを理解するであろう。

有利には、リングガントリ構造２００は、それを囲繞する部屋に対して、高度な患者可視性を提供し、狭苦しい経験をほとんどもたらさない。随意に、または代替として、遮蔽構造２２０は、フレーム２０２が、支持シリンダまたはハブの略反対端に機械的に接続される、構造的支持シリンダまたはハブであり得る。そのような実施形態では、ハブは、フレーム２０２に加え、またはその代わりに、付加的または代替構造支持を提供するであろう。別の実施形態では、ハブ（放射線透過性材料から成るかどうかにかかわらず）および／または遮蔽構造２２０は、回転軸２１４に平行な中心開口部２１８に沿って、前後方向スリットを有し、妨げられないように、それを通して放射線を通過させ、それによって、いわゆる表皮効果の可能性を低減させる、または表皮温存を最大限にする。理解されるであろうように、遮蔽構造２２０は、依然として、構造シリンダを内張りし得、必ずしも、スリットを保有する必要はなく、それによって、患者の視野および回転する放射線源へのアクセスを完全に遮断する。スリットは、患者によって視認可能である場合、回転する放射線源への潜在的アクセスを最小限にするように構築され得、患者は、略垂直に下方を指すリングの上部またはその近傍にある時のみ、回転する放射線源が見える可能性があるであろう。理解されるであろうように、ハブは、放射線ヘッドと略連動して回転するであろう。換言すると、付加的選択肢として、遮蔽構造２２０は、リングガントリ２０４とともに回転するように連結されることができる。随意に、表皮温存課題に照らして、可能な限り、可動構成要素を固定表面表皮の背後に維持するために、回転照射治療に装備されるであろう、可撤性カバーが、スリットを「プラグで栓をする」ように提供されることができる。ごくわずか（１〜４）の静的ビームを使用する治療に関して、ビーム間の回転速度ではなく、蓄積が最も重要であって、したがって、スリットは、開放されたままにされる。回転振子照射治療に関して、蓄積は、重要ではない（表皮線量は、非常に多くのビーム方向にわたって広がるため）が、回転速度が重要であって、したがって、プラグが、スリット中に嵌合される。これは、完全可撤性プラグによって、治療前に、手動で達成されることができる、または代替として、治療技術者の制御および／または作動下、スリットを被覆および露出させることができる、遮蔽構造２２０上の機械的摺動システムが、提供される。

図２Ａ〜２Ｂに図示されるように、放射線治療ヘッド２１０は、好ましくは、本明細書では、一次枢動軸と称される、第１の枢動軸Ｍ１の周囲における、放射線治療ヘッド２１０の枢動と、（ｉｉｉ）Ｍ１に対して直角に位置する、本明細書では、二次枢動軸と称される、第２の軸Ｍ２の周りで、治療用放射線ヘッド２１０の枢動を可能にする様式で、搭載部２０６のアーム２０７に連結される。好ましくは、軸Ｍ１およびＭ２はそれぞれ、治療用放射線ヘッド２１０の質量中心（ＣｏＭ）（また、放射線源、例えば、ＬＩＮＡＣ内の焦点とも一致する）を通過し、質量中心は、治療用放射線ビーム２０３の軸に沿ってあり、質量中心は、リングガントリ面２１９と一致する。集合的に、軸Ｍ１の周囲における一次枢動および軸Ｍ２の周囲における二次枢動は、治療用放射線ヘッド２１０のジンバルまたはジンバル運動と見なされることができる。説明を明確にするために、軸Ｍ１の周囲における一次枢動は、以下、用語「Ｍ１枢動（Ｍ１ ｐｉｖｏｔ）」または「Ｍ１枢動（Ｍ１ ｐｉｖｏｔｉｎｇ）」と称され得、軸Ｍ２の周囲における二次枢動は、以下、用語「Ｍ２枢動（Ｍ２ ｐｉｖｏｔ）」または「Ｍ２枢動（Ｍ２ ｐｉｖｏｔｉｎｇ）」と称され得る。着目すべきとして、一次／Ｍ１および二次／Ｍ２という用語は、本明細書では、識別目的のために使用され、任意の特定の撮像関連または治療関連の相対的ランク付けを示すわけではない。図２Ａに図示されるように、Ｍ２軸の周囲における枢動は、リングガントリ面２１９に対して、治療放射線を面外に指向可能にする。

一好ましい実施形態に関して、搭載部２０６およびアーム２０７は、放射線治療ヘッド２１０とリングガントリ２０４との間の距離の制御可能短縮および延長を可能にするように構成される。アーム２０７は、例えば、伸縮自在アームであることができる。したがって、放射線治療ヘッド２１０と中心前後軸２１４との間の半径方向距離は、動的に制御可能である。本能力は、有利には、放射線治療ヘッド２１０が、Ｍ２枢動軸の周囲を枢動されるとき、中心ボア２１８に沿った場所において、ＭＬＣ２１２と遮蔽構造２２０との間の衝突を防止するために使用されることができる。ひいては、これは、有利には、ある設計制約を緩和させることができ、例えば、中心ボア２１８をそうでない場合よりも大きくする一方、また、放射線治療ヘッド２１０の実質的Ｍ２軸枢動自由度を可能にする。代替の好ましい実施形態（図示せず）では、放射線治療ヘッド２１０と中心前後軸２１４との間の半径方向距離は、固定され、動的に制御可能ではない。

さらに図２Ａ〜２Ｂに図示されるのは、リングガントリ２０４に、それとともに回転可能かつ平行移動可能であるように、連結された撮像源Ｓ１および撮像検出器Ｄ１を備える、第１のｋＶ撮像システムＳ１／Ｄ１である。別の好ましい実施形態に関して（図示せず）、第１のｋＶ撮像システムＳ１／Ｄ１は、リングガントリ２０４とともに平行移動可能であるが、フレーム２０２に固定可能に取着されるか、または別様に、リングガントリ２０４の回転に伴って分断されるかのいずれかである。第１のｋＶ撮像システムＳ１／Ｄ１は、本教示の範囲から逸脱することなく、概して、種々の異なるハードウェア構成要素（例えば、単一Ｘ線源、源アレイ等）のいずれかと、２次元または３次元撮像方式（例えば、２Ｄ立体撮像、ＣＢＣＴ、トモシンセシス等）を有することができる。一好ましい実施形態に関して、撮像源Ｓ１は、コンピュータ操向可能電子ビームおよび金属標的の空間配列を使用する、源アレイ、例えば、Ｔｒｉｐｌｅ Ｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（上記参照）によって開発された１つ以上のそのようなデバイスを備え、撮像検出器Ｄ１は、デジタルアレイ検出器であって、３Ｄトモシンセシス治療中撮像機能が、提供される。

当業者は、図２Ａ〜２ＢのＩＧＲＴシステムはさらに、本開示に前述および後述される機械的機能を達成するために、種々の種類の複数のアクチュエータ（図示せず）を含むことを理解するであろう。したがって、例えば、ＩＧＲＴシステムは、個別の作動デバイス（図示せず）を含み、回転軸２１４の周囲におけるリングガントリ２０４の回転、中心前後軸２１４の内向きおよび外向きにおける放射線治療ヘッド２１０の半径方向平行移動、放射線治療ヘッド２１０のＭ１およびＭ２枢動、および前後軸の方向に沿ったリングガントリ構造２００の平行移動を達成する。ＩＧＲＴシステムはさらに、１つ以上の処理および／または制御ユニットを含み、例えば、本開示に前述および後述される機能を達成するための必要性に応じて、種々のアクチュエータを制御し、種々の列挙された放射線源および検出器へおよびそこから信号を送信するために、１つ以上のプログラマブルコンピュータ上に実装されてもよい。本開示に照らして、当業者は、過度の実験を伴うことなく、そのような作動デバイス、処理および／または制御ユニット、プログラマブルコンピュータ等を構成し、説明されるＩＧＲＴシステムを操作可能であろう。

図３Ａ〜３Ｂは、有利に提供される、放射線治療ヘッド２１０のいくつかの自由度をより明確に描写する注釈とともに、図２Ａ〜２ＢのＩＧＲＴシステムを図示する。概略すると、放射線治療ヘッド２１０は、中心軸２１４（矢印３０２）の周囲で回転可能であって、前後方向（矢印３０４）に沿って平行移動可能であって、Ｍ１軸（矢印３０６）の周囲で枢動可能であって、Ｍ２軸（矢印３０８）の周囲で枢動可能であって、中心軸２１４（矢印３１０）に対して半径方向に平行移動可能である。有利には、これらの自由度の組み合わせによって提供される可能性によって、多様な種々の放射線治療送達計画が、促進される。同時に、リングガントリ２０４のリング式の機械的性質とともに、あるガントリ角度におけるアーム２０７に沿ってもたらされるいかなる片持ち梁モーメントも、従来のＣ−アーム片持ち梁モーメントのものと比較して少量であるという事実によって、高度な機械的安定性が、提供される。さらに、狭苦しくない「開放的」印象および経験が、有利には、患者にもたらされる。さらに、以下にさらに説明されるように、（ｉ）治療前および／または準備撮像と、（ｉｉ）治療中撮像を含む、治療送達との時間の間、患者を完全に静止させておくための能力が与えられる。

図４は、有線および／または無線通信システムを含む、１つ以上のバス、ネットワーク、または他の通信システム４６０を使用して、コンピュータシステム４４９に連結される、および／またはそれと統合され、それと併せて、好ましい実施形態のうちの１つ以上の方法の実装が可能であるようなリングガントリ構造２００を図示する。好ましい実施形態のうちの１つ以上による、画像誘導放射線治療の方法は、機械可読コード（すなわち、ソフトウェアまたはコンピュータプログラム製品）で実装され得、コンピュータシステム、例えば、これには制限されないが、コンピュータシステム４４９上で行われてもよく、マイクロプロセッサ４５２、ランダムアクセスメモリ４５３、および不揮発性メモリ４５４（例えば、電気機械的ハードドライブ、固体ドライブ）を含む、中央処理ユニット（ＣＰＵ）４５１は、種々の入力／出力デバイス、例えば、ディスプレイモニタ４５５、マウス４６１、キーボード４６３、および機械可読媒体４５８、例えば、テープ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク（ＢＤ）等からデータおよび命令を読み取り、かつそこに書き込むことが可能な他のＩ／Ｏデバイス４５６と併せて操作される。加えて、１つ以上のバス、ネットワーク、または他の通信システム４６０を介した、他のコンピュータおよびデバイスへの接続が存在してもよく、例えば、そのようなデバイスのネットワーク、例えば、インターネット４５９上に存在してもよい。本明細書に説明される画像誘導放射線治療ステップを制御するためのソフトウェアは、プログラム製品として実装され、有形記憶デバイス、例えば、機械可読媒体４５８、外部不揮発性メモリデバイス４６２、または他の有形記憶媒体上に記憶されてもよい。提示を明確にするために、図４のコンピュータシステム４４９は、以下のさらなる図面および／または説明から省略される。本明細書に説明される機能を達成するために、コンピュータシステム４４９を構成およびプログラミングするための方法は、本開示に照らして、当業者に明白となるであろう。

図５Ａ〜５Ｄは、治療室に対するリングガントリ構造２００の異なる前後方向位置（ｘ（１）、ｘ（２）、ｘ（３）、およびｘ（４））のための図２Ａ〜４（上記参照）のＩＧＲＴシステムを図示する。図示されるように、放射線治療ヘッド２１０とリングガントリ２０４との間の距離は、ＭＬＣ２１２と遮蔽構造２２０との間の衝突を回避するために、および／または他の有利な目的のために、異なる量（それぞれ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、およびｄ４）に変動されることができる。好ましい実施形態による放射線治療送達のための方法では、ＩＧＲＴ装置は、非同一面放射線治療を適用するように操作され、前後軸２１４の周りに、放射線治療ヘッド２１０を複数の異なるガントリ角度に回転させ、前後軸２１４に沿って、リングガントリ２０４を含む、リングガントリ構造２００を複数の異なる前後方向位置に平行移動させることを含む。放射線治療の間、常時、患者は、治療用円筒形構造体に対して静止したままであることができ、移動される必要がない。複数の異なる前後方向位置は、その多くが、リングガントリ面２１９が、アイソセンタ（または、より一般的には、治療中心）と一致しない位置を含み、そのような位置に対して、放射線治療ヘッド２１０は、治療放射線をリングガントリ面２１９外に、かつ治療中心に向かって指向するように枢動され、それによって、円錐非同一面放射線治療および／または円錐ヘリカル非同一面放射線治療が、送達されることができる。放射線治療送達の間、放射線治療ヘッド２１０はまた、特定の治療計画、動きの補償等のために必要とされ得るように、前後軸２１４に対して、中心を外れて、治療放射線を指向するように枢動されることができる。

図１４Ａ〜１４Ｂは、図５Ａ〜５Ｄに示されるようなＩＧＲＴ装置の動作から生じ得る、非同一面回転振子照射プロファイルを図示する。円錐非同一面回転振子照射として本明細書で参照される好ましい実施形態の１つでは、リングガントリ２０４（したがって、放射線治療ヘッド２１０も）は、各ステップにおいて生じるリングガントリ２０４の回転に伴って、離散ステップにおいて、前後方向に平行移動される。個別の離散ガントリ角度において、治療用放射線ビームの離散発射が存在し得る、またはガントリ角度が、継続的に変更されるにつれて、治療用放射線ビームの継続的発射が存在し得、それぞれ、本教示の範囲内である。図１４Ａは、円錐非同一面回転振子照射に対する得られた送達プロファイルの断面を図示しており、各離散円錐１〜５は、放射線治療ヘッド２１０の異なる平行移動ステップに対応する。円錐ヘリカル非同一面回転振子照射として本明細書で参照される別の好ましい実施形態では、リングガントリ２０４（したがって、放射線治療ヘッド２１０も）は、リングガントリ２０４が回転されるにつれて、前後方向に継続的に平行移動される。個別の離散ガントリ角度における治療用放射線ビームの離散発射（および、放射線治療ヘッド２１０の対応する離散平行移動前進）が存在し得る、またはガントリ角度が、継続的に変更されるにつれて、治療用放射線ビームの継続的発射（および、放射線治療ヘッド８２１０の対応する継続的平行移動前進）が存在し得、それぞれ、本教示の範囲内である。図１４Ｂは、円錐ヘリカル非同一面回転振子照射に対する得られた送達プロファイルの断面を図示しており、円錐非同一面回転振子照射と同一の円錐３次元体積に及ぶが、継続またはヘリカル様式で行われる。

図５Ｅ〜５Ｇは、ヘリカル非同一面放射線治療送達、ヘリカル非同一面回転振子照射、またはヘリカルトモセラピーと称され得る、リングガントリの複数の異なる前後方向位置に対する、図２Ａ〜４のＩＧＲＴ装置の側面裁断図を図示する。図５Ｅ〜５Ｇの実施例に提供される放射線治療送達は、ＴｏｍｏＴｈｅｒａｐｙ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（ウィスコンシン州マディソン）から市販のＨＩ−ＡＲＴ（登録商標）治療システムによって提供されるヘリカルトモセラピーと同一のまたは実質的に同一の送達プロファイルを達成することができる一方、同時に、有利には、患者を移動させる必要性を除去する。図５Ｅ〜５Ｇに図示されるように、リングガントリ２０４は、リングガントリ面２１９が、アイソセンタ（または、より一般的には、治療中心）と一致しない、異なる前後方向位置に平行移動されるが、そのような位置に対して、放射線治療ヘッド２１０は、リングガントリ面２１９外に枢動されない。個別の離散ガントリ角度における治療用放射線ビームの離散発射および放射線治療ヘッド２１０の対応する離散平行移動前進が存在し得る、またはガントリ角度が、継続的に変更され、放射線治療ヘッドが継続的に前進するにつれて、治療用放射線ビームの継続照射が存在し得る。得られた送達プロファイル（図示せず）は、ヘリカルまたはスパイラル形状をとる。着目すべきとして、本開示のＩＧＲＴシステムのいずれかはまた、当然ながら、本明細書に説明されるリングガントリ平行移動および／またはリングガントリ傾斜能力を使用せずに、同一面放射線治療送達または同一面振子照射を達成可能であろう。

図６Ａ〜６Ｄは、患者を完全に静止させておく能力を提供する一方、（ａ）高品質３Ｄ撮像デバイスを使用して、標的組織体積の治療前および／または準備撮像と、（ｂ）放射線治療ヘッドによる、標的組織体積への放射線治療の送達の両方を達成する、好ましい実施形態による、ＩＧＲＴシステムを図示する。図６Ａ〜６Ｄに図示されるように、ＩＧＲＴシステムの治療室は、リングガントリ２０４および放射線治療ヘッド２１０を含有するリングガントリ構造２００と別個の３Ｄ撮像デバイス６０２（例えば、ＣＴ、ＷＭＲＩ）を含む。３Ｄ撮像デバイス６０２は、リングガントリ構造２００から別個かつ独立して、中心前後軸２１４に沿って、例えば、平行移動機構６０４によって、平行移動可能である。リングガントリ構造２００は、アイソセンタ２１６を前後方向に包含する第１の場所Ｌ１と、アイソセンタから離れた第２の場所Ｌ２との間において、中心前後軸２１４に沿って、平行移動可能である。同様に、３Ｄ撮像デバイス６０２は、アイソセンタから離れた第３の場所Ｌ３と、アイソセンタを前後方向に包含する、第４の場所Ｌ４との間において、中心前後軸２１４に沿って、平行移動可能である。治療前および／または準備撮像のために、３Ｄ撮像デバイスが、治療前および／または準備画像を取得する（図６Ａ〜６Ｂ）間、リングガントリ構造は、邪魔にならないように移動される一方、放射線治療の送達のために、３Ｄ撮像デバイスは、邪魔にならないように移動され、リングガントリ搭載放射線治療ヘッドが、放射線送達を行う（図６Ｃ〜６Ｄ）ことを可能にし、全て、患者を平行移動、回転、または別様に移動させる必要はない。当業者は、種々の異なる機械的平行移動方式および搭載方式のいずれかを使用して、３Ｄ撮像デバイスの平行移動機能を達成することができることを理解するであろう（例えば、天井レール、壁レール、床レール等）。

図７は、特に、ある頭蓋部治療のために有用である、随意の動作モードにおける、いわゆる「寝台旋回」（前後軸２１４に対して、患者寝台２２２の角度を変動させる）の使用を図示する。有利には、広範な種々の配向および構成が、種々の到達角度において、放射線ビームを頭部に指向するために利用可能である。

図８Ａは、図２Ｂのリングガントリ構造２００（上記参照）の同一の側面断面図を図示する一方、図８Ｂは、リングガントリ構造２００の上部断面図（すなわち、治療室の天井から見た断面図）を図示する。図８Ａの好ましい実施形態に含まれるのは、リングガントリ２０４上に搭載され、したがって、それとともに回転可能かつ平行移動可能である、第１のｋＶ撮像システムＳ１／Ｄ１である。着目すべきとして、リングガントリ構造２００が、リングガントリ面がアイソセンタ２１６から離れるように平行移動される場合、第１のｋＶ撮像システムＳ１／Ｄ１は、同様に、アイソセンタ２１６における撮像に向かって指向されることはもうないであろう。

図９Ａ〜９Ｃおよび図１０は、代替の好ましい実施形態による、ＩＧＲＴシステムを図示しており、アイソセンタ２１６における治療中撮像は、リングガントリ面２１９が、アイソセンタから外れて位置付けられる場合でも、依然として、達成されることができる。第２の撮像源Ｓ２および第２の撮像検出器Ｄ２を含む、第２のｋＶ撮像システムＤ２／Ｓ２が、提供される。第２のｋＶ撮像システムＤ２／Ｓ２は、アイソセンタ２１６における撮像のために構成され、固定撮像搭載部９５２および９５４を使用して、治療室に対して固定される。図９Ｃに図示されるように、リングガントリ構造２００が、リングガントリ面２１９が横軸アイソセントリック面２１７から除去されるように、前後方向に移動されると、第２のｋＶ撮像システムＤ２／Ｓ２は、第１のｋＶ撮像システムＤ１／Ｓ１に「代わり」、必要な治療中画像情報を提供することができる。代替の好ましい実施形態では、第２のｋＶ撮像システムＳ２／Ｄ２は、リングガントリ構造２００から独立して、治療室に対して、前後方向に移動可能であることができる。図１０に示される別の好ましい実施形態に図示されるように、第２のｋＶ撮像システムは、種々の異なる構成のいずれかをとることができ、例えば、立体構成において、固定パッド９５２ａ／９５２ｂ上に搭載される二重源アレイＳ２ａ／Ｓ２ｂ、および、固定パッド９５４ａ／９５４ｂ上に搭載される二重検出器アレイＤ２ａ／Ｄ２ｂの使用である。代替の好ましい実施形態では、第２のｋＶ撮像システムは、アイソセンタ２１６における治療中撮像のためのより良い構成を得る目的のために、リングガントリ構造２００の前後方向移動と分断されたまま、種々の異なる方法のいずれかにおいて、治療室に対して、移動可能であることができる。

図１１Ａ〜１１Ｃは、好ましい実施形態による、異なる個別の傾斜角度において、水平傾斜軸の周囲で傾斜されるリングガントリを含む、ＩＧＲＴ装置の側面裁断図を図示する。ＩＧＲＴ装置１１００は、リングガントリ１１０４を含む、リングガントリ構造１１０２を含む。リングガントリ構造１１０２およびリングガントリ１１０４は、ともに傾斜可能（および／または平行移動可能）であるように連結され、したがって、そのような傾斜（または、平行移動）は、本明細書では、リングガントリのみに対して後述されるが、リングガントリ構造１１０２も、リングガントリ１１０４とともに、そのように傾斜（および／または平行移動）することを理解されたい。リングガントリ１１０４は、前後軸１１１４に沿って位置付けられ、かつそれを通して延在する、患者の身体を収容するために十分に大きな中心開口部を有する。ガントリ傾斜機構１１７０／１１７２は、前後軸１１１４に対して、水平傾斜軸１１７７の周りに、リングガントリ１１０４を複数の異なる傾斜角度に傾斜させるように構成されるように提供される。リングガントリ１１０４は、リングガントリ面１１１９を画定する。放射線治療ヘッド１１１０は、リングガントリ１１０４に連結され、少なくとも１８０度の孤度、好ましくは、３６０度の孤度において、リングガントリ面１１１９の中心の周囲で回転可能である。放射線治療ヘッド１１１０は、放射線治療ヘッドが、リングガントリに対して、中心開口部に向かって内向きに伸びる距離「ｄ」が、動的に制御可能であるように、リングガントリに機械的に連結され、距離「ｄ」は、図１１Ａの傾斜に対して、ｄ１であって、図１１Ｂの非傾斜シナリオに対して、ｄ２であって、図１１Ｃの傾斜に対して、ｄ３である。機械的連結は、例えば、リングガントリ１１０４に接続される、搭載部１１０６の伸縮自在アーム１１０７の使用に基づくことができる。好ましくは、放射線治療ヘッド１１１０は、治療放射線が、前後軸１１１４に対して、中心を外れて、および／またはリングガントリ面１１１９に対して、面外に指向され得るように、複数の枢動軸の周囲で枢動可能である様式で、伸縮自在アーム１１０７に連結される。

当業者は、図１１Ａ〜１１ＣのＩＧＲＴシステム１１００がさらに、本開示に前述および後述される機械的機能を達成するために、種々の種類（図示せず）の複数のアクチュエータを含むことを理解するであろう。例えば、ガントリ傾斜機構１１７０／１１７２は、水平傾斜軸１１７７の周りに、説明される傾斜機能を達成するために、降下可能、上昇可能、および平行移動可能天井枢動構造１１７２と連動して動作するように構成される、上昇可能、降下可能、および平行移動可能な床枢動構造１１７０を含む。ＩＧＲＴシステムはさらに、１つ以上の処理および／または制御ユニットを含み、例えば、本開示に前述および後述される機能を達成するための必要性に応じて、種々のアクチュエータを制御し、種々の列挙された放射線源および検出器へおよびそこから信号を送信するために、１つ以上のプログラマブルコンピュータ上に実装されてもよい。本開示に照らして、当業者は、過度の実験を伴わずに、そのような作動デバイス、処理および／または制御ユニット、プログラマブルコンピュータ等を構成し、説明されるＩＧＲＴシステムを操作可能であろう。

図１２Ａ〜１２Ｃは、その個別のリングガントリ傾斜角度のそれぞれに対して、リングガントリ面１１１９において見たときの図１１Ａ〜１１ＣのＩＧＲＴ装置の面内裁断図を図示する。図１２Ａ〜１２Ｃのそれぞれに含まれるのは、リングガントリ１１０４に対する放射線治療ヘッド１１１０の好ましい動的内向き／外向き位置制御を図示するための、２つの異なるガントリ角度における放射線治療ヘッド１１１０の図である。好ましい実施形態によると、放射線治療ヘッド１１１０が、放射線治療ヘッド１１１０が複数のガントリ角度を通して回転されるにつれて、リングガントリ１１０４から内向きに伸びる距離「ｄ」は、放射線治療ヘッド１１１０が、前後軸１１１４の周囲かつそれに沿って延在する、所定の円筒形緩衝帯１１１８（「照射禁域」）外に隣接して維持されるように、動的に制御される。図１２Ａおよび１２Ｃに図示されるように、リングガントリ１１０４が、前後軸１１１４に対して、垂直傾斜角度から外れて傾斜されると、放射線治療ヘッド１１１０のガントリ面内軌跡は、円筒形緩衝帯１１１８またはそのすぐ外側に維持されるために、楕円形（それぞれ、楕円形ｅＡおよびｅＣ参照）である。中心ボア遮蔽が提供される実施形態（図示せず）に関して、円筒形緩衝帯１１１８は、中心ボア遮蔽の外側寸法に対応する。好ましい実施形態の１つでは、ＩＧＲＴシステム１１００は、少なくとも３０度のリングガントリ傾斜角度を達成する一方、好適に定寸された円筒形緩衝帯１１１８を維持するように構成される。別の好ましい実施形態では、ＩＧＲＴシステム１１００は、少なくとも４５度のリングガントリ傾斜角度を達成する一方、好適に定寸された円筒形緩衝帯１１１８を維持するように構成され、さらに別の好ましい実施形態では、少なくとも６０度のリングガントリ傾斜角度を達成する一方、好適に定寸された円筒形緩衝帯１１１８を維持するように構成される。

着目すべきとして、米国特許第０７１８８９９９Ｂ２号は、アーチ状に成形されたガイドレールが、前後軸に対して、垂直から外れて傾斜されるとき、患者の周囲にある程度の照射禁域を維持する問題に、少なくとも部分的に対処し得る、ある提案について論じているが、その提案は、アーチ状に成形されたガイドレール全体を含む、ガントリ構造全体を治療室の床の上方の異なる高度に作動可能に上昇させることである。アーチ状に成形されたガイドレールおよびＬＩＮＡＣの組み合わせられた重量を含む、非常に重い負荷の機械的作動を要求することに加え、また、アーチ状に成形されたガイドレールは、米国特許第０７１８８９９９Ｂ２号のガントリ上昇提案の状況では、半円のみであって、それによって、上昇および降下半球のいくつかの部分に対するＬＩＮＡＣの潜在的位置付けを制限することに加え、図１１Ａ〜１１Ｃおよび図１３Ａ〜１３Ｃの好ましい実施形態と比較して、ＬＩＮＡＣ位置付けの可能範囲にさらなる実践的制限が存在する。

水平傾斜軸１１７７は、前後軸１１１４に略垂直である。図１１Ａ〜１１Ｃに図示される、一好ましい実施形態に関して、前後軸１１１４は、アイソセンタ１１１６（または、より一般的には、治療中心）を通過する。一好ましい実施形態に関して、ガントリ傾斜機構１１７０／１１７２は、前後軸の方向に、リングガントリ１１０４全体を平行移動可能なガントリ平行移動機構としての役割を果たすように構成されることができる。この場合、水平傾斜軸１１７７は、同様に、対応して前後方向に移動可能である。

また、図１１Ａ〜１１ＣのＩＧＲＴシステム１１００ならびに図１３Ａ〜１３ＣのＩＧＲＴシステム１３００（以下参照）と併せて提供されるのは、図８Ａ〜１０に図示され、図２Ａ〜５ＧのＩＧＲＴシステムに関連して説明されたものに類似する１つ以上のｋＶ撮像システムであって、その説明は、ここで繰り返される必要はないものとする。加えて、リングガントリ１１０４／１３０４が、前後軸１１１４／１３１４の方向に沿って平行移動可能である好ましい実施形態に関して、治療室は、図６Ａ〜６Ｄに図示され、図２Ａ〜５ＧのＩＧＲＴシステムに関連して説明されたものに類似する様式で、患者を完全に静止しておくための能力を提供する一方、（ｉ）治療前および／または準備撮像と、（ｉｉ）放射線治療の送達の両方を達成するために、リングガントリ構造から別個かつ独立して、前後軸に沿って平行移動可能である、独立平行移動式３Ｄ撮像システムおよび別個の３Ｄ撮像デバイス（例えば、ＣＴ、ＭＲＩ）を装備することができ、その説明は、ここで繰り返される必要はないものとする。

図１３Ａ〜１３Ｃは、好ましい実施形態による、ＩＧＲＴ装置１３００の上部裁断図を図示しており、ＩＧＲＴ装置１３００は、図１１、（上記参照）のＩＧＲＴ装置１１００と類似能力を有するが、リングガントリは、水平軸ではなく、垂直軸の周囲で傾斜可能である。ＩＧＲＴ装置１３００は、前後軸１３１４に沿って位置付けられ、それを通して延在する、患者の身体を収容するために十分に大きな中心開口部を有する、リングガントリ１３０４を含む、リングガントリ構造１３０２を含む。ガントリ傾斜機構（図示せず）は、前後軸１１１４に対して、垂直傾斜軸１３７７の周りに、リングガントリ１３０４を複数の異なる傾斜角度に傾斜させるよう構成されるように提供される。図１１Ａ〜１１Ｃの好ましい実施形態と同様に、放射線治療ヘッド１３１０は、リングガントリ１３０４に連結され、リングガントリ面１３１９の中心の周囲で回転可能であって、放射線治療ヘッドが、リングガントリに対して、中心開口部に向かって内向きに伸びる距離「ｄ」が、動的に制御可能であるように、リングガントリ１３０４に機械的に連結され、距離「ｄ」は、図１３Ａの傾斜に対して、ｄ１であって、図１３Ｂの非傾斜シナリオに対して、ｄ２であって、図１３Ｃの傾斜に対して、ｄ３である。機械的連結は、例えば、リングガントリ１３０４に接続される、搭載部１３０６の伸縮自在アーム１３０７の使用に基づくことができる。好ましくは、放射線治療ヘッド１３１０は、治療放射線が、前後軸１３１４に対して、中心を外れて、および／またはリングガントリ面１３１９に対して、面外に指向され得るように、複数の枢動軸の周囲で枢動可能な様式で、伸縮自在アーム１３０７に連結される。垂直傾斜軸１３７７は、前後軸１３１４に略垂直である。図１３Ａ〜１３Ｃに図示される、一好ましい実施形態に関して、前後軸１３１４は、アイソセンタ１３１６（または、より一般的には、治療中心）を通過する。一好ましい実施形態に関して、ガントリ傾斜機構（図示せず）はまた、前後軸の方向に、リングガントリ１３０４全体を平行移動可能であるガントリ平行移動機構としての役割を果たすように構成することができ、そのような場合、垂直傾斜軸１３７７は、同様に、対応して前後方向に移動可能である。

ＩＧＲＴシステム１１００（水平傾斜）または１３００（垂直傾斜）に基づく、患者の身体部分の画像誘導放射線治療のための方法は、以下のように進められることができる。患者は、ＩＧＲＴ装置１１００／１３００の前後軸１１１４／１３１４に沿って位置付けられる。ＩＧＲＴ装置は、治療用分割照射の間、非同一面放射線治療を身体部分に適用するように操作され、操作は、放射線治療ヘッド１１１０／１３１０を複数の異なるガントリ角度に回転させることを含み、操作はさらに、前後軸１１１４／１３１４に対して、リングガントリ１１０４／１３０４を複数の異なる傾斜角度に傾斜させることを含む。リングガントリ１１０４／１３０４の任意の特定の非垂直傾斜角度に対して、放射線治療ヘッド１１１０／１３１０が、異なるガントリ角度を通して回転されるにつれて、放射線治療ヘッド１１１０／１３１０が内向きに伸びる距離は、放射線治療ヘッド１１１０／１３１０が、前後軸に沿って、患者の周囲に延在する所定の円筒形緩衝帯１１１８／１３１８外に隣接して維持されるように、動的に制御される。

所定の円筒形緩衝帯１１１８／１３１８は、円形円筒形形状、楕円形円筒形形状であることができる、または代替として、前後軸に沿って、距離に伴って変動する形状を含む、種々の異なる形状のいずれかを有する緩衝帯を患者の周囲に提供することができる。随意に、放射線治療ヘッド１１１０／１３１０は、特定の治療計画、動きの補償等のために必要とされ得るように、治療放射線が、リングガントリ面１１１９／１３１９外に指向される、および／または前後軸１１１４／１３１４に対して、中心を外れて指向され得るように、少なくとも２つの枢動軸の周囲で枢動されることができる。

図１５Ａ〜１５Ｂは、図１１Ａ〜１１ＣのＩＧＲＴシステム１１００を使用する、非同一面放射線治療送達の実施例を図示する一方、図１６Ａ〜１６Ｂは、図１３Ａ〜１３ＣのＩＧＲＴシステム１３００を使用する、非同一面放射線治療送達の実施例を図示する。図１５Ａおよび１６Ａのプロファイルを達成するために、ガントリ角度は、各離散リングガントリ傾斜角度（図１５Ａおよび１６Ａに関して、それぞれ、水平傾斜角度および垂直傾斜角度）に対して、完全に１回転を通して作動される（離散ステップにおいて、または継続的に）。図１５Ａおよび１６Ａのプロファイルを達成するために、傾斜角度は、ガントリ角度が、連続回転を通して、作動されるにつれて（離散ステップにおいて、または継続的に）、徐々に変動される（離散ステップにおいて、または継続的に）。

より一般的には、本開示のＩＧＲＴシステムのうちの１つ以上を使用して、多様な種々の放射線照射プロファイルおよび戦略に適応することができる。そのような可能性として、以下が挙げられるが、それらに制限されない：長方形照射野成形および１Ｄ（ＭＬＣを使用したウェッジまたは仮想ウェッジ）強度変調を伴う、単一または平行対向静的ビーム；長方形照射野成形および１Ｄ変調を伴う、静的ビーム；長方形照射野成形および１Ｄ変調を伴う、同一面回転治療（「振子照射」）；不整形照射野成形および１Ｄ変調（「原体照射療法」またはＣＲＴ）を伴う、同一面または非同一面ビーム；不整形照射野成形および２Ｄ変調（「強度変調放射線療法」またはＩＭＲＴ）を伴う、同一面または非同一面ビーム；ならびに寝台移動および２Ｄ変調と組み合わせて、狭小ビームを使用する、同一面回転を伴う、トモセラピー（ヘリカルまたはシーケンシャル）。そのような可能性としてさらに、ガントリ回転速度、線量率、ＭＬＣ位置、およびある場合には、回転の間、変動されるコリメータ角度による、１つ以上の同一面回転、不整形照射野成形、および２Ｄ変調を含み、かつ治療の間のＭＬＣ運動に関する実践的制約に照らして、強度変調の達成可能度を増加させる、複数の回転を含む、強度変調振子照射（ＩＭＡＴ）とも呼ばれる、回転振子照射が挙げられる。

別の好ましい実施形態に従って提供されるのは、例えば、伸縮自在アーム連結によって、中心前後軸（図３Ｂにおける矢印３１０参照）に向かっての伸びおよびそこからの後退を可能にする様式で、円形リングガントリに移動可能に連結される放射線治療ヘッドを含む、図２Ａ〜３Ｂのものに類似するが、リングガントリのｘ軸平行移動能力が、省略される、ＩＧＲＴシステム（図示せず）である。前後方向平行移動能力の欠如のため、幾分、図２Ａ〜３Ｂの好ましい実施形態より多用途性が低いが、そのようなデバイスは、実現がより単純かつ安価である一方、また、リングガントリの外側周縁に対する放射線治療ヘッドの拡張可能性および後退可能性によって、公知の先行技術リングガントリシステムに勝る、いくつかの利点を提供するであろう。例えば、放射線治療ヘッドは、種々の異なる目標のいずれかを達成するために、種々の異なる円形および非円形軌跡のいずれかを横断可能であろう。線源軸距離（ＳＡＤ）を調節するための能力は、距離に比例して変化する、放射線治療照射場サイズ、ならびに標的場所における有効線量率（ＭＵ／分）を調節可能であるという利点をもたらす。照射場サイズに関して、多くの場合、照射場サイズが、コリメーションによって、どれだけ小さくできるかについて、実践的制限が存在し、ＳＡＤをより短くするための能力は、本難点を緩和するのに役立ち得る。例えば、ある実践的シナリオでは、ＳＡＤ８００ｍｍでは、５ｍｍ未満の照射場サイズを達成することは、困難であることが見出され得る（例えば、小照射場線量測定パラメータ、例えば、そのような照射場サイズに対するプロファイルおよび出力係数を測定することは非常に難しいことによる、試運転調整の難点）。しかしながら、可変ＳＡＤでは、システムは、８００ｍｍＳＡＤにおいて、５ｍｍであるコリメータによって試運転調整され得、次いで、４ｍｍのより小さい照射場サイズが所望される治療セッションに対して、ＳＡＤは、６４０ｍｍに変更され、所望の照射場サイズ（５ｍｍ ｘ ６４０／８００＝４ｍｍ）を達成し得る。これは、小標的、例えば、三叉神経痛の治療における標的である、三叉神経根の治療のときに有用であり得る。逆に、比較的小さいＭＬＣ（例えば、１０ｃｍ ｘ １２ｃｍ ＭＬＣ）によって提供されることができるより大きな照射場サイズが、所望される場合、これは、放射線治療ヘッドをさらに離れるように移動させることによって、達成されることができる。ＳＡＤを作動可能に変動させる能力はまた、肥満患者に適応するため、または非常に痩せた患者に対して調節するために、有用であり得る。ガントリ回転の間、ＳＡＤを動的に変動させる能力はまた、有利には、「寝台旋回」または患者の身体がリングガントリ面に垂直ではない他の配向に適応するために有用であり得、その場合、楕円形軌道または他の非円形軌道が、有利には、ガントリベースのシステムに対して、そのような配向および種々の付加的関連した非同一面送達角度の可能性をもたらし得る。

前述の説明を熟読後、当然ながら、本発明の多くの改変および修正が、当業者に明白となるであろうが、例証として図示および説明された特定の実施形態は、いかようにも、制限として見なされることを意図するものではないことを理解されたい。一例として、放射線治療ヘッドの内向き／外向きの伸びの動的制御は、実際、その制御が、治療用分割照射の間、ガントリが回転されるにつれて、適用される（継続的に、または離散ステップにおいて）とき、特に、有利であるが、放射線治療ヘッドの動的制御は、そのように制限されず、したがって、いくつかの好ましい実施形態では、そのような動的制御は、１回のみ（例えば、治療送達に先立って、またはガントリ回転および／またはビーム作動を開始する前に、治療用分割照射のうちの１回の間、例えば、肥満患者に適応するために）適用されることができ、本教示の範囲内であって、依然として、その用語が本明細書で使用されるように、動的制御を構成することを理解されたい。さらなる実施例として、治療中撮像源が、治療用放射線源と別である、１つ以上の好ましい実施形態が、前述されたが、他の好ましい実施形態では、撮像システムは、ポータル撮像システムとして提供されることができ、撮像検出器は、アイソセンタに対して治療用放射線源の反対に提供される。

さらなる実施例として、１つ以上の好ましい実施形態（上記参照）において、ガントリ角度の変動が、リングガントリ自体を回転させることによって達成され、それによって、放射線治療ヘッドが、固定された機械的搭載部による、リングガントリへのその接続によって、回転するように説明されたが、好ましい実施形態の範囲は、そのように制限されない。例えば、代わりに、ガントリ角度が、放射線治療ヘッドをリングガントリの円周の周囲に保持する、搭載部の機械的平行移動によって変動される、非回転リングガントリを提供することは、本教示の範囲外ではない。したがって、実施形態の詳細の参照は、その範囲を制限することを意図せず、以下に記載される請求項の範囲によってのみ制限される。

Claims (69)

1. 放射線治療装置であって、
   中心開口部を有するリングガントリと、
   前記リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、前記中心開口部の周囲で回転可能である、放射線治療ヘッドと、
   前記中心開口部を通して伸びる前後軸の方向に、前記リングガントリを平行移動させるように構成されるガントリ平行移動機構と、
   を備える、装置。
2. 前記放射線治療ヘッドは、少なくとも３６０度の孤度において、前記中心開口部の周囲で回転可能である、請求項１に記載の放射線治療装置。
3. 前記リングガントリは、中心リングガントリ面を画定し、前記放射線治療ヘッドは、治療放射線が、前記リングガントリ面に対して、面外に指向され得るように、少なくとも１つの枢動軸の周りで前記放射線治療ヘッドの枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結される、請求項１に記載の放射線治療装置。
4. 前記放射線治療ヘッドは、前記少なくとも１つの枢動軸の周囲における前記放射線治療ヘッドの任意の枢動角度に対して、前記中心リングガントリ面に沿って、前記放射線治療ヘッドの質量中心を維持する様式で、前記リングガントリに連結される、請求項３に記載の放射線治療装置。
5. 前記前後軸は、アイソセンタを通過する中心前後軸であって、前記放射線治療ヘッドは、治療放射線がさらに、前記中心前後軸に対して、中心を外れて指向され得るように、少なくとも２つの枢動軸の周りで前記放射線治療ヘッドの枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結される、請求項３に記載の放射線治療装置。
6. 前記リングガントリに連結された第１の撮像源および第１の撮像検出器を含む、第１の撮像システムをさらに備える、請求項１に記載の放射線治療装置。
7. 前記放射線治療装置が設置される、治療用円筒形構造体に対して、固定可能に位置付けられる、第１の撮像源および第１の撮像検出器を含む、第１の撮像システムをさらに備える、請求項１に記載の放射線治療装置。
8. 前記前後軸に沿って、前記リングガントリとともに平行移動可能であるように構成され、位置付けられる、第１の撮像源および第１の撮像検出器を含む、第１の撮像システムをさらに備える、請求項１に記載の放射線治療装置。
9. 前記第１の撮像源および前記第１の撮像検出器は、前記リングガントリに搭載され、前記中心開口部の周りを、前記放射線治療ヘッドと連動して回転可能である、請求項８に記載の放射線治療装置。
10. 前記第１の撮像源は、Ｘ線源アレイを備える、請求項８に記載の放射線治療装置。
11. 第２の撮像源および第２の撮像検出器を含む第２の撮像システムをさらに備え、前記第２の撮像システムは、（ｉ）前記前後軸に対して固定されている、または（ｉｉ）前記リングガントリに対して、前記前後軸の方向に独立して平行移動可能であるかのいずれかである、請求項７に記載の放射線治療装置。
12. 請求項１に記載の放射線治療装置であって、前記放射線治療装置は、治療室のアイソセンタに配置される患者の標的組織体積に、放射線治療を提供するためのものであり、前記リングガントリが格納されるリングガントリ構造であって、（ｉ）前記リングガントリ構造が前記アイソセンタを前後方向に包含する、第１の場所と、（ｉｉ）前記リングガントリ構造が前記アイソセンタを包含しない、第２の場所との間で、前記前後軸に沿って平行移動可能である、リングガントリ構造と、
    前記リングガントリ構造とは別の、前記標的組織体積の治療前撮像および準備撮像のうちの少なくとも１つを提供するための３Ｄ撮像デバイスであって、（ｉｉｉ）前記３Ｄ撮像デバイスが前記アイソセンタを前後方向に包含しない、第３の場所と、（ｉｖ）前記３Ｄ撮像デバイスが前記アイソセンタを包含する、第４の場所との間で、前記前後軸に沿って平行移動可能である、３Ｄ撮像デバイスと、
    をさらに備え、それによって、（ａ）前記３Ｄ撮像デバイスによる、前記標的組織体積の治療前および／または準備撮像と、（ｂ）前記放射線治療ヘッドによる、前記標的組織体積への放射線治療の送達の両方が、前記患者の移動を要求せずに、達成されることができる、放射線治療装置。
13. 前記治療前および／または準備撮像は、前記リングガントリ構造を前記第２の場所に平行移動させることと、前記３Ｄ撮像デバイスを前記第４の場所に平行移動させることとを含み、前記放射線治療の送達は、前記３Ｄ撮像デバイスを前記第３の場所に平行移動させることと、前記リングガントリ構造を前記第１の場所に平行移動させることとを含む、請求項１２に記載の放射線治療装置。
14. 前記３Ｄ撮像デバイスは、ＣＴ撮像デバイスおよびＭＲＩデバイスから成る群から選択される、請求項１２に記載の放射線治療装置。
15. 患者の身体部分の画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）のための方法であって、
    ＩＧＲＴ装置の前後軸に沿って、前記患者を位置付けることであって、前記ＩＧＲＴ装置は、
    中心開口部を有し、前記ＩＧＲＴ装置の前後軸は、前記中心開口部を通して伸びる、リングガントリと、
    前記リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、前記中心開口部の周囲で回転可能である、放射線治療ヘッドと、
    前記前後軸の方向に、前記リングガントリを平行移動させるように構成されるガントリ平行移動機構と、
    を備える、前記患者を位置付けることと、
    前記ＩＧＲＴ装置を操作し、治療用分割照射の間、非同一面放射線治療を前記身体部分に適用することであって、前記操作は、複数の異なるガントリ角度まで、前記中心開口部の周りに、前記放射線治療ヘッドを回転させることを含み、前記操作はさらに、前記前後軸に沿って、前記リングガントリを複数の異なる前後方向位置に平行移動させることを含むことと、
    を含む、方法。
16. 前記ＩＧＲＴ装置を操作して、非同一面放射線治療を適用する間、常時、前記患者は、前記ＩＧＲＴシステムが位置する、治療室に対して、移動させられない、請求項１５に記載の方法。
17. 前記患者を位置付けることは、治療中心の近傍またはその周囲に、前記身体部分を位置付けることを含み、前記リングガントリは、中心リングガントリ面を画定し、前記放射線治療ヘッドは、前記リングガントリ面に対して、前記放射線治療ヘッドの面外枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結され、前記リングガントリの前記複数の異なる前後方向位置は、前記リングガントリ面が前記治療中心と一致しない、第１のサブセットの前後方向位置を含み、前記操作はさらに、前記放射線治療ヘッドを枢動させ、前記第１のサブセットの前後方向位置に対して、前記リングガントリの面外かつ前記治療中心に向かって、治療放射線を指向することを含み、それによって、円錐非同一面放射線治療および円錐ヘリカル非同一面放射線治療のうちの１つが、送達される、請求項１５に記載の方法。
18. 前記前後軸は、アイソセンタを通過する中心前後軸であって、前記放射線治療ヘッドは、少なくとも２つの枢動軸の周りで前記放射線治療ヘッドの枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結され、前記操作はさらに、前記少なくとも２つの軸の周囲において、前記放射線治療を枢動させ、前記ガントリ角度および前後方向位置のうちの少なくとも１つに関して、前記中心前後軸に対して、中心を外れて、治療放射線を適用することを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ＩＧＲＴ装置はさらに、撮像源および撮像検出器を含む、内蔵撮像システムを備え、前記ＩＧＲＴ装置の操作はさらに、
    前記撮像システムを操作し、前記治療用分割照射の間、前記身体部分の複数の分割照射中画像を取得することと、
    少なくとも部分的に、前記分割照射中画像から導出された情報に基づいて、前記治療用分割照射の間、前記放射線治療ヘッドの枢動を調節することと、
    を含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記患者を位置付けることは、治療室のアイソセンタの近傍またはその周囲に、前記身体部分を位置付けることを含み、前記ＩＧＲＴ装置は、前記リングガントリが格納される、リングガントリ構造をさらに備え、前記リングガントリ構造は、（ｉ）前記リングガントリ構造が前記アイソセンタを前後方向に包含する、第１の場所と、（ｉｉ）前記リングガントリ構造が前記アイソセンタを包含しない、第２の場所との間において、前記前後軸に沿って平行移動可能であって、
    前記ＩＧＲＴ装置を操作し、非同一面放射線治療を適用することに先立って、（ｉｉｉ）前記３Ｄ撮像デバイスが前記アイソセンタを前後方向に包含しない、第３の場所から、（ｉｖ）前記３Ｄ撮像デバイスが前記アイソセンタを包含する、第４の場所に、前記前後軸に沿って、前記リングガントリ構造とは別の３Ｄ撮像デバイスを平行移動させることと、
    前記３Ｄ撮像デバイスが前記第４の位置にある状態で、前記３Ｄ撮像デバイスを操作し、前記身体部分の治療前および／または準備画像を取得することと、
    前記第４の位置から前記第３の位置に戻るように、前記３Ｄ撮像デバイスを平行移動させることと、
    前記第２の場所から前記第１の場所に、前記前後軸に沿って、前記リングガントリ構造を平行移動させることと、
    前記リングガントリ構造が前記第１の場所にある状態で、前記ＩＧＲＴ装置を操作し、非同一面放射線治療を前記身体部分に適用することと、
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
21. 前記３Ｄ撮像デバイスは、ＣＴ撮像デバイスおよびＭＲＩデバイスから成る群から選択される、請求項２０に記載の方法。
22. 前記リングガントリは、リングガントリ面を画定し、前記ＩＧＲＴ装置の操作の間、常時、前記患者は、前記ＩＧＲＴシステムが位置する治療室に対して、移動させられず、前記ＩＧＲＴ装置の操作は、前記複数の異なるガントリ角度を通じて、前記放射線治療ヘッドを回転させながら、前記前後軸に沿って、前記リングガントリを平行移動させ、実質的に、前記リングガントリ面内またはその周囲において、治療放射線を前記身体部分に向かって指向することを含み、それによって、前記非同一面放射線治療は、ヘリカルトモセラピーであって、前記患者を移動させずに送達される、請求項１５に記載の方法。
23. 前記前後軸は、アイソセンタを通過する中心前後軸であって、前記放射線治療ヘッドは、少なくとも２つの枢動軸の周りで前記放射線治療ヘッドの枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結され、前記操作はさらに、前記少なくとも２つの軸を中心として、前記放射線治療を枢動させ、前記中心前後軸に対して、中心を外れて、治療放射線を適用し、および／または前記リングガントリ面外に治療放射線を適用することを含み、それによって、前記身体部分の患者に起因する移動に適応するための動き追跡が、促進される、請求項２２に記載の方法。
24. 前記前後軸は、アイソセンタを通過する中心前後軸であって、前記放射線治療ヘッドは、前記治療用分割照射の間、前記リングガントリに対して、枢動作動されず、前記治療放射線は、前記治療用分割照射全体を通して、前記リングガントリ面内において、前記中心前後軸に向かって指向されたままである、請求項２２に記載の方法。
25. 放射線治療装置であって、
    前後軸に沿って位置付けられ、かつそれを通して伸びる、患者の身体を収容するために十分に大きな中心開口部を有するリングガントリと、
    前記前後軸に対して、前記リングガントリを複数の異なる傾斜角度に傾斜させるように構成される、ガントリ傾斜機構と、
    前記リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、前記中心開口部の周囲で回転可能である、放射線治療ヘッドであって、前記放射線治療ヘッドが、前記リングガントリに対して、前記中心開口部に向かって内向きに伸びる距離が、動的に制御可能であるように、前記リングガントリに機械的に連結される、放射線治療ヘッドと、
    を備える、装置。
26. 前記放射線治療ヘッドは、少なくとも３６０度の孤度において、前記中心開口部の周囲で回転可能である、請求項２５に記載の放射線治療装置。
27. 前記リングガントリは、リングガントリ面を画定し、前記放射線治療ヘッドが内向きに伸びる距離は、前記放射線治療ヘッドと前記リングガントリとの間に機械的に連結された伸縮自在アームの動作によって、動的に制御可能であって、前記伸縮自在アームは、前記リングガントリ面の中心に向かって、およびそこから離れるように動的に伸びるように構成される、請求項２５に記載の放射線治療装置。
28. 前記放射線治療ヘッドが、前記中心開口部の周囲において、複数のガントリ角度を通じて回転されるにつれて、前記放射線治療ヘッドが内向きに伸びる距離を動的に制御するように構成される、制御デバイスをさらに備え、前記制御デバイスは、前記放射線治療ヘッドが、前記前後軸の周囲におよびそれに沿って伸びる、所定の円筒形緩衝帯外に隣接して維持されるように、前記距離を制御する、請求項２５に記載の放射線治療装置。
29. 前記ガントリ傾斜機構は、前記前後軸に垂直である水平傾斜軸の周りで、前記リングガントリを傾斜させるように構成される、請求項２５に記載の放射線治療装置。
30. 前記水平傾斜軸は、アイソセンタの近傍において、前記前後軸に交差する、請求項２９に記載の放射線治療装置。
31. 前記前後軸の方向に、前記リングガントリを平行移動させるように構成される、ガントリ平行移動機構をさらに備え、それによって、前記水平傾斜軸は、対応して、前記前後方向に移動可能である、請求項２９に記載の放射線治療装置。
32. 前記ガントリ傾斜機構は、前記前後軸に垂直である垂直傾斜軸の周囲において、前記リングガントリを傾斜させるように構成される、請求項２５に記載の放射線治療装置。
33. 前記垂直傾斜軸は、アイソセンタの近傍において、前記前後軸に交差する、請求項３２に記載の放射線治療装置。
34. 前記前後軸の方向に、前記リングガントリを平行移動させるように構成される、ガントリ平行移動機構をさらに備え、それによって、前記垂直傾斜軸は、対応して、前記前後方向に移動可能である、請求項３２に記載の放射線治療装置。
35. 前記前後軸の方向に、前記リングガントリを平行移動させるように構成される、ガントリ平行移動機構をさらに備える、請求項２５に記載の放射線治療装置。
36. 前記前後軸に沿って、前記リングガントリとともに平行移動可能であるように構成され、位置付けられる、第１の撮像源および第１の撮像検出器を含む、第１の撮像システムをさらに備える、請求項３５に記載の放射線治療装置。
37. 前記第１の撮像源および前記第１の撮像検出器は、前記リングガントリに搭載され、前記中心開口部の周りを、前記放射線治療ヘッドと連動して回転可能である、請求項３６に記載の放射線治療装置。
38. 前記リングガントリは、リングガントリ面を画定し、前記放射線治療ヘッドは、治療放射線が、前記リングガントリ面に対して、面外に指向され得るように、少なくとも１つの枢動軸の周りで前記放射線治療ヘッドの枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結される、請求項２５に記載の放射線治療装置。
39. 前記前後軸は、アイソセンタを通過する固定中心前後軸であって、前記放射線治療ヘッドは、治療放射線がさらに、前記中心前後軸に対して、中心を外れて、指向され得るように、少なくとも２つの枢動軸の周りで前記放射線治療ヘッドの枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結される、請求項２５に記載の放射線治療装置。
40. 前記放射線治療装置が設置される、治療室に対して、固定可能に位置付けられる、第１の撮像源および第１の撮像検出器を含む、第１の撮像システムをさらに備える、請求項２５に記載の放射線治療装置。
41. 請求項２５に記載の放射線治療装置であって、前記放射線治療装置は治療室のアイソセンタに配置される患者の標的組織体積に、放射線治療を提供するためのものであり、
    前記リングガントリが格納されるリングガントリ構造であって、（ｉ）前記リングガントリ構造が前記アイソセンタを前後方向に包含する、第１の場所と、（ｉｉ）前記リングガントリ構造が前記アイソセンタを包含しない、第２の場所との間で、前記前後軸に沿って平行移動可能である、リングガントリ構造と、
    前記リングガントリ構造とは別の、前記標的組織体積の治療前撮像および準備撮像のうちの少なくとも１つを提供するための３Ｄ撮像デバイスであって、（ｉｉｉ）前記３Ｄ撮像デバイスが前記アイソセンタを前後方向に包含しない、第３の場所と、（ｉｖ）前記３Ｄ撮像デバイスが前記アイソセンタを包含する、第４の場所との間で、前記前後軸に沿って平行移動可能である、３Ｄ撮像デバイスと、
    をさらに備え、それによって、（ａ）前記３Ｄ撮像デバイスによる、前記標的組織体積の治療前および／または準備撮像と、（ｂ）前記放射線治療ヘッドによる、前記標的組織体積への放射線治療の送達の両方が、前記患者の移動を要求せずに、達成されることができる、放射線治療装置。
42. 前記治療前および／または準備撮像は、前記リングガントリ構造を前記第２の場所に平行移動させることと、前記３Ｄ撮像デバイスを前記第４の場所に平行移動させることとを含み、前記放射線治療の送達は、前記３Ｄ撮像デバイスを前記第３の場所に平行移動させることと、前記リングガントリ構造を前記第１の場所に平行移動させることとを含む、請求項４１に記載の放射線治療装置。
43. 前記３Ｄ撮像デバイスは、ＣＴ撮像デバイスおよびＭＲＩデバイスから成る群から選択される、請求項４１に記載の放射線治療装置。
44. 患者の身体部分の画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）のための方法であって、
    ＩＧＲＴ装置の前後軸に沿って、前記患者を位置付けることであって、前記ＩＧＲＴ装置は、
    前記患者の身体を収容するために十分に大きい中心開口部を有するリングガントリと、 前記前後軸に対して、前記リングガントリを複数の異なる傾斜角度に傾斜させるように構成される、ガントリ傾斜機構と、
    前記リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、前記中心開口部の周囲で回転可能である、放射線治療ヘッドであって、前記放射線治療ヘッドが、前記リングガントリに対して、前記中心開口部に向かって内向きに伸びる距離が、動的に制御可能であるように、前記リングガントリに機械的に連結される、放射線治療ヘッドと、
    を備える、前記患者を位置付けることと、
    前記ＩＧＲＴ装置を操作し、治療用分割照射の間、非同一面放射線治療を前記身体部分に適用することであって、前記操作は、前記中心開口部の周りに、前記放射線治療ヘッドを複数の異なるガントリ角度に回転させることを含み、前記操作はさらに、前記前後軸に対して、前記リングガントリを前記複数の異なる傾斜角度に傾斜させることを含むことと、
    を含む、方法。
45. 前記ＩＧＲＴ装置の操作はさらに、
    前記前後軸に対して、前記リングガントリを少なくとも１つの非垂直傾斜角度に傾斜させることと、
    前記リングガントリが前記少なくとも１つの非垂直傾斜角度にある状態で、前記中心開口部の周りに、複数のガントリ角度を通じて、前記放射線治療ヘッドを回転させることと、
    前記放射線治療ヘッドが、前記複数のガントリ角度に対して、前記内向きに伸びる距離を動的に制御することであって、前記動的制御は、前記放射線治療ヘッドが、前記前後軸に沿って、前記患者の周囲に伸びる、所定の円筒形緩衝帯外に隣接して維持されるように、実施されることと、
    を含む、請求項４４に記載の方法。
46. 前記所定の円筒形緩衝帯は、円形円筒形形状および楕円形円筒形形状のうちの１つを有する、請求項４５に記載の方法。
47. 前記ＩＧＲＴ装置を操作して、非同一面放射線治療を適用する間、常時、前記患者は、前記ＩＧＲＴシステムが位置する、治療室に対して、移動させられない、請求項４４に記載の方法。
48. 前記リングガントリは、中心リングガントリ面を画定し、前記放射線治療ヘッドは、前記リングガントリ面に対して、前記放射線治療ヘッドの面外枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結され、前記操作はさらに、前記リングガントリ面外に、前記放射線治療ヘッドを枢動させることを含む、請求項４４に記載の方法。
49. 前記前後軸は、アイソセンタを通過する中心前後軸であって、前記放射線治療ヘッドは、少なくとも２つの枢動軸の周りで前記放射線治療ヘッドの枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結され、前記操作はさらに、前記少なくとも２つの軸を中心として、前記放射線治療を枢動させ、前記中心前後軸に対して、中心を外れて、治療放射線を適用することを含む、請求項４８に記載の方法。
50. 前記ＩＧＲＴ装置はさらに、撮像源および撮像検出器を含む、内蔵撮像システムを備え、前記ＩＧＲＴ装置の操作はさらに、
    前記撮像システムを操作し、前記治療用分割照射の間、前記身体部分の複数の分割照射中画像を取得することと、
    少なくとも部分的に、前記分割照射中画像から導出された情報に基づいて、前記治療用分割照射の間、前記放射線治療ヘッドの枢動を調節することと、
    を含む、請求項４９に記載の方法。
51. 前記ＩＧＲＴ装置は、前記前後軸の方向に、前記リングガントリを平行移動させるように構成される、ガントリ平行移動機構をさらに備え、前記ＩＧＲＴ装置を操作し、非同一面放射線治療を適用することは、前記前後軸に沿って、複数の異なる前後方向位置に前記リングガントリを平行移動させることを含む、請求項４４に記載の方法。
52. 前記傾斜は、前記前後軸に垂直である水平傾斜軸の周りで、前記リングガントリを傾斜させることを含む、請求項４４に記載の方法。
53. 前記傾斜は、前記前後軸に垂直である垂直傾斜軸の周りで、前記リングガントリを傾斜させることを含む、請求項４４に記載の方法。
54. 前記患者を位置付けることは、治療室のアイソセンタの近傍またはその周囲に、前記身体部分を位置付けることを含み、前記ＩＧＲＴ装置は、前記リングガントリが格納される、リングガントリ構造をさらに備え、前記リングガントリ構造は、（ｉ）前記リングガントリ構造が前記アイソセンタを前後方向に包含する、第１の場所と、（ｉｉ）前記リングガントリ構造が前記アイソセンタを包含しない、第２の場所との間で、前記前後軸に沿って平行移動可能であり、前記方法は、さらに、
    前記ＩＧＲＴ装置を操作し、非同一面放射線治療を適用することに先立って、（ｉｉｉ）前記３Ｄ撮像デバイスが前記アイソセンタを前後方向に包含しない、第３の場所から、（ｉｖ）前記３Ｄ撮像デバイスが前記アイソセンタを包含する、第４の場所に、前記前後軸に沿って、前記リングガントリ構造とは別の３Ｄ撮像デバイスを平行移動させることと、
    前記３Ｄ撮像デバイスが前記第４の位置にある状態で、前記３Ｄ撮像デバイスを操作し、前記身体部分の治療前および／または準備画像を取得することと、
    前記第４の位置から前記第３の位置に戻るように、前記３Ｄ撮像デバイスを平行移動させることと、
    前記第２の場所から前記第１の場所に、前記前後軸に沿って、前記リングガントリ構造を平行移動させることと、
    前記リングガントリ構造が前記第１の場所にある状態で、前記ＩＧＲＴ装置を操作し、非同一面放射線治療を前記身体部分に適用することと、
    を含む、請求項４４に記載の方法。
55. 前記３Ｄ撮像デバイスは、ＣＴ撮像デバイスおよびＭＲＩデバイスから成る群から選択される、請求項５４に記載の方法。
56. 放射線治療装置であって、
    前後軸に沿って位置付けられ、かつそれを通して伸びる、患者の身体を収容するために十分に大きな中心開口部を有するリングガントリと、
    前記リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、前記中心開口部の周囲で回転可能である、放射線治療ヘッドと、
    を備え、前記放射線治療ヘッドは、前記放射線治療ヘッドが、前記リングガントリに対して、前記中心開口部に向かって内向きに伸びる距離が、動的に制御可能であるように、前記リングガントリに機械的に連結される、装置。
57. 前記放射線治療ヘッドは、少なくとも３６０度の孤度において、前記中心開口部の周囲で回転可能である、請求項５６に記載の放射線治療装置。
58. 前記リングガントリは、リングガントリ面を画定し、前記放射線治療ヘッドが内向きに伸びる距離は、前記放射線治療ヘッドと前記リングガントリとの間に機械的に連結された伸縮自在アームの動作によって、動的に制御可能であり、前記伸縮自在アームは、前記リングガントリ面の中心に向かって、およびそこから離れるように動的に伸びるように構成される、請求項５６に記載の放射線治療装置。
59. 前記リングガントリは、中心リングガントリ面を画定し、前記放射線治療ヘッドは、治療放射線が、前記リングガントリ面に対して、面外に指向され得るように、少なくとも１つの枢動軸の周りで前記放射線治療ヘッドの枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結される、請求項５６に記載の放射線治療装置。
60. 前記前後軸は、アイソセンタを通過する中心前後軸であって、前記放射線治療ヘッドは、治療放射線がさらに、前記中心前後軸に対して、中心を外れて指向され得るように、少なくとも２つの枢動軸の周りで前記放射線治療ヘッドの枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結される、請求項５９に記載の放射線治療装置。
61. 前記前後軸に対して、前記リングガントリを複数の異なる傾斜角度に傾斜させるように構成される、ガントリ傾斜機構をさらに備える、請求項５６に記載の放射線治療装置。
62. 前記前後軸の方向に、前記リングガントリを平行移動させるように構成される、ガントリ平行移動機構をさらに備える、請求項５６に記載の放射線治療装置。
63. 患者の身体部分の画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）のための方法であって、
    ＩＧＲＴ装置の前後軸に沿って、前記患者を位置付けることであって、前記ＩＧＲＴ装置は、
    前記患者の身体を収容するために十分に大きい中心開口部を有するリングガントリと、
    前記リングガントリに連結され、少なくとも１８０度の孤度において、前記中心開口部の周囲で回転可能である、放射線治療ヘッドであって、前記放射線治療ヘッドが、前記リングガントリに対して、前記中心開口部に向かって内向きに伸びる距離が、動的に制御可能であるように、前記リングガントリに機械的に連結される、放射線治療ヘッドと、
    を備える、前記患者を位置付けることと、
    前記ＩＧＲＴ装置を操作し、分割照射の間、放射線治療を前記身体部分治療に適用することであって、前記操作は、前記中心開口部の周囲において、前記放射線治療ヘッドを複数の異なるガントリ角度に回転させることを含み、前記操作は、前記複数のガントリ角度に対して、前記放射線治療ヘッドが内向きに伸びる距離を動的に制御することを含む、方法。
64. 前記放射線治療ヘッドは、少なくとも３６０度の孤度において、前記中心開口部の周囲で回転可能であって、前記ＩＧＲＴ装置を操作することは、前記３６０度の孤度を通じて、前記放射線治療ヘッドを回転させることを含み、前記動的制御は、前記放射線治療ヘッドが、前記前後軸に沿って、前記患者の周囲で通して、所定の非円形軌跡を横断するように実施される、請求項６３に記載の方法。
65. 前記所定の非円形軌跡は、楕円形の形状である、請求項６４に記載の方法。
66. 前記リングガントリは、中心リングガントリ面を画定し、前記放射線治療ヘッドは、前記リングガントリ面に対して、前記放射線治療ヘッドの面外枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結され、前記操作はさらに、前記リングガントリ面外に、前記放射線治療ヘッドを枢動させることを含む、請求項６３に記載の方法。
67. 前記前後軸は、アイソセンタを通過する中心前後軸であって、前記放射線治療ヘッドは、少なくとも２つの枢動軸の周りで前記放射線治療ヘッドの枢動を可能にする様式で、前記リングガントリに連結され、前記操作はさらに、前記少なくとも２つの軸を中心として、前記放射線治療を枢動させ、前記中心前後軸に対して、中心を外れて、治療放射線を適用することを含む、請求項６６に記載の方法。
68. 前記ＩＧＲＴ装置はさらに、前記前後軸に対して、前記リングガントリを複数の異なる傾斜角度に傾斜させるように構成される、ガントリ傾斜機構を備え、前記操作はさらに、前記前後軸に対して、前記リングガントリを前記複数の異なる傾斜角度に傾斜させることを含む、請求項６３に記載の方法。
69. 前記ＩＧＲＴ装置はさらに、前記前後軸の方向に、前記リングガントリを平行移動させるように構成される、ガントリ平行移動機構を備え、前記操作はさらに、前記前後軸に沿って、前記リングガントリを複数の異なる前後方向位置に平行移動させることを含む、請求項６３に記載の方法。