JP2018530404A - 放射線療法を通して構造運動を監視するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線療法治療のためのシステムおよび方法に関し、より詳しくは、放射線療法治療セッションを通して構造運動を監視するためのシステムおよび方法に関する。
放射線療法は、哺乳動物(例えば、ヒトおよび動物)組織における癌および他の病気を治療するために使用される。放射線療法治療セッションでは、患者の標的部位に向けてコリメートされた放射線ビームを生成するために、高エネルギービームが外部源から患者に向けて照射される。放射線ビームの配置および線量は、患者が所定の放射線を確実に受けるように正確に制御されなければならず、ビームの配置は周囲の健康な組織(しばしばリスク臓器(OAR)と呼ばれる)への損傷を最小限に抑える。ビーム配置の精度を向上させる1つの方法は、意図された治療位置で患者と共に1つ以上の画像が取得される計画画像の取得によるものである。CTはしばしば最も使用される主画像であるが、MRI、陽電子放出断層写真法(PET)、超音波、単一光子放出コンピュータ断層撮影(SPECT)または解剖学的視覚化を補助するために一次データセットに登録または融合することができる他の医療画像化モダリティなどの二次データセットで補完することができる。
場合によっては、4D計画画像を取得することができます。呼吸がサイクル毎に再現可能であると仮定して(必ずしもそうではないが)、呼吸運動を説明するための4D技術が開発されている。呼吸サイクルは、等間隔の例えば10−12のビンに細分され、多くのイメージングサイクルにわたり画像情報を統合することにより、ビンごとに画像が生成される。このプロセスのテクニックは、4D−CT、4D−MRI、4D−PET、4D超音波、および他のモダリティに適用されている。これらの技法は、主に呼吸運動の影響を受ける標的には有用であるが、経時的に患者の解剖学的構造のより大きな変動を考慮していない。また、これらの技法は、消化プロセス、蠕動、膀胱充満など、他の運動プロセスが支配する臓器にも関係しない。
医師は、計画画像を使用して、標的(例えば、病的な器官または腫瘍)およびOARを同定および輪郭形成することができる。輪郭付けは、手動、半自動、または自動で実行できる。処置輪郭(しばしば計画標的体積(Planning Target Volume:PTV)と呼ばれる)は、標的輪郭と、顕微鏡的疾患および治療の不確実性を説明するのに十分なマージンを含むように作成される。放射線量が処方され、リスク臓器(OAR)および他の正常組織への線量を最小にしながら、処方線量を計画標的体積(PTV)に最適に送達する治療計画が作成される。治療計画は、ユーザによって手動で、または最適化技術を使用して自動的に生成することができる。
治療経過は、処方線量をいくつかの分画に分配するように開発され、各分画は異なるセッションで送達される。例えば、30〜40画分は典型的であるが、5画分または1画分を使用することができ、画分はしばしば毎週1回または場合によっては2回送達される。いくつかのケースでは、放射線治療計画は、いくつかの領域でより多くの線量を集中させるために、コース全体を通して変化することがある。
各画分において、患者は、線形加速器の患者支持アクセサリ(しばしば「コーチ」)に設置され、計画的画像内のそれらの位置にできるだけ近くに再配置される。残念ながら、患者が剛体ではなく、解剖学的構造が動くことができるので、実際にはこれを正確に実行することは不可能な課題である。画分から画分への動きはしばしば画分間モーション(interfractional motion)と呼ばれ、画分中に起きる動きは画分内モーション(intrafractional motion)と呼ばれる。画像誘導放射線治療(IGRT)は、多くの場合2つのタイプの動きのより大きい画分間の動き(interfractional motion)の問題を解決しようとする。任意の診断スキャナで取得できる画像を計画するのとは対照的に、IGRT画像は、患者が治療位置にいる間に、治療室で直接取得しなければならない。コーンビームCT(CBCT)、超音波、MRI、ポータルイメージング、CT-on-rails、オンボードkVイメージングなど、IGRTイメージングの技術が開発されている。場合によっては、IGRT画像において解剖学的コントラストが低く、標的の視認性を助けるために基準マーカーが患者に埋め込まれる。ある技術では画像を全く使用しないように開発されているが、例えば無線周波数(RF)ビーコンを埋め込むことによるアクティブな基準の位置の画像無し検出に依存している。厳密に言えば、画像は得られないが、これは一般にIGRTと呼ばれている。一般性のために、我々は基準の位置情報、または目標またはOAR位置、回転または変形、血圧、心拍数、体重、変形などの患者の界面状態について収集されたデータを含むように「画像」を参照する。
IGRTは、画像情報の収集だけでなく、境界状態をどのように補償するかについても言及している。IGRT画像は、最初に計画画像と比較され、変更が検出される。全体の患者の解剖学的構造に対する完全な変形可能な変化が見いだされるが、可能な限り密接に画像に一致する全体的なシフトおよび/または回転に焦点を当てることが標準的である。例えば、標的自体のシフトおよび回転のみが考慮されてもよく、場合によっては骨の解剖学的構造またはOAR、またはそれらの組み合わせが考慮されてもよい。シフト、回転および/または変形が計算されると、これらの変化を考慮して治療計画が変更される。多くの場合、完全な再計画は実用的ではないので、コーチは単に患者を可能な限り近くに再配置するために移動される。それ以外の場合、完全または部分的な再計画が実行される。IGRTワークフローは、患者に照射する前に、イメージング、修正の計算、および物理的な修正を実行するプロセス全体を参照するためにしばしば使用される。
各IGRTモダリティには長所と短所がある。例えば、CBCTまたは立体的なkVのX線は、X線に基づいており、CT画像の計画と性質が類似しており、線形加速器に直接組み込むことができるため、しばしば使用される。標的サイトに応じて、基準(fiducials)は、視認性を高めるために、これらのモダリティで標的に挿入されることがよくある。3D超音波もまたIGRTに使用されており、MRIイメージングは最近MRIを放射線治療室に組み込むことによって導入される。
IGRTは、画分内モーション(intrafractional motion)ではなく、画分間モーション(interfractional motion)を補償する。呼吸運動が支配的である場合には、4D−CBCTのような4D位相ビンIGRT(4D phase-binned IGRT)技術を使用することができる。これらの技術は、運動の他の成分を考慮せず、他の分画プロセスが支配する前立腺、GYN、乳房または頭頸部などの臓器には適用できない。さらに、治療中に各時点で標的を直接追跡し、その場で追跡された動きを補償することが望ましい。問題は、CBCTやMRIなどの一部の画像ベースのIGRT技法では、標的を十分に高速で追跡するには長すぎる有限の取得時間が必要なことである。例えば、CBCTにはしばしば1分を要し、MRIイメージングは完全な3Dスキャンのために1から3分を要することが多い。このため、標的追跡のためにリアルタイム撮像モダリティが開発されている。
標的追跡(target tracking)という用語は、正確に動きを表現するのに十分迅速に患者の状態の変化を測定すること、例えば、標的が呼吸運動をする場合に呼吸周期よりも短い間隔で測定すること、または標的が撮像試料間の整列から実質的に外れる可能性に比べて小さい間隔で測定することを意味する。また、OAR、心拍数など、標的自体以外の患者の状態の他の側面を追跡することもできると予想される。
リアルタイム撮像モダリティ(Real-time imaging modalities)は、実装の違いによるIGRTモダリティと同じ基本的なイメージングテクノロジを使用して速度を上げたり、異なるイメージングテクノロジをすべて使用したりする。例えば、リアルタイムでCBCT画像を生成するために使用されるkV撮像装置は、治療自体の間に使用することができるが、投影情報を与えるだけである。欠落している情報は、インテリジェントアルゴリズムを使用して推測されなければならない。MRIイメージャは、イメージングスピードを上げるために、1Dナビゲータ、2Dプレーン、または粗い3Dイメージに構成することができる。超音波イメージングおよびRFビーコンは、リアルタイムでターゲットを追跡するために直接使用することができる。表面マーカー、表面カメラ、ECG、EEGは、目標位置を推定するのに役立つ部分的な情報を与えることができる。
多くの場合、IGRT標的追跡には異なるモダリティを使用し、場合によっては同じ基礎となるイメージング技術を使用し、他の場合には異なるテクノロジを使用することが有用である。IGRTは必ずしもリアルタイムではなくてもよく、したがって、稼働時間分析は、標的追跡には受け入れられないより豊かな3D情報を生成するために使用できる。IGRTは、通常、標的が十分に静的であるという仮定の下で動作する。しかし、実際には、IGRT取得中に関心領域の構造が大きく移動する可能性がある。その場合、IGRTステージの間に得られた位置情報は、もはや目標追跡段階によって正確に使用することができない。例えば、前立腺の患者は、咳をしたり、おならをしたり、有意に膀胱を充填して、IGRTと標的追跡モダリティとの間の移行中に前立腺の位置が変化し得る。
したがって、IGRT中およびモダリティ間の遷移中に動きが生じないと想定しない、IGRTおよび標的追跡のための異なるモダリティを実装する必要がある。
本開示の特定の実施形態は、放射線治療セッションを通して解剖学的特徴の動きを監視するためのコンピュータ実装方法に関する。本方法は、第1の様式で解剖学的特徴の動きを監視するステップを含むことができる。本方法は、有限の取得時間にわたる第2の様式を有する解剖学的特徴の位置情報を取得することをさらに含み得る。本方法は、また、第1モダリティからの監視された動きに基づいて、有限獲得時間中に解剖学的特徴に関連する臨床的に関連する動きの指示を提供することを含むことができる。
本開示の特定の実施形態は、放射線治療セッションを通しての解剖学的特徴の動きを監視するためのシステムに関する。本システムは、第1モダリティによる解剖学的特徴の動きを監視し、有限取得時間にわたる第2モダリティによる解剖学的特徴の位置情報を取得し、第1のモダリティからの監視された動きに基づいて有限の獲得時間中に解剖学的特徴に関連する臨床的に関連する動きを検出するように構成されるプロセッサを含むことができる。本システムは、また、臨床的に関連する動きが検出された場合に指示を提供するように構成された出力装置を含むことができる。
本開示の特定の実施形態は、プログラム命令が格納された非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。プログラム命令は、プロセッサによって実行されると、放射線治療セッションを通して解剖学的特徴の動きを監視する方法を実行することができる。本方法は、第1の様式で解剖学的特徴の動きを監視するステップを含むことができる。本方法は、有限の取得時間にわたる第2の様式を有する解剖学的特徴の位置情報を取得することをさらに含み得る。本方法は、また、第1モダリティからの監視された動きに基づいて、有限獲得時間中に解剖学的特徴に関連する臨床的に関連する動きの指示を提供することを含むことができる。
本開示のさらなる目的および利点は、以下の詳細な説明に部分的に記載され、部分的には説明から明らかになり、または本開示の実施によって習得され得る。本開示の目的および利点は、添付の特許請求の範囲で特に指摘された要素および組合せによって実現され、達成されるであろう。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は例示的で説明的なものに過ぎず、特許請求の範囲に記載された本発明を限定するものではないことを理解されたい。
添付の図面は、本明細書の一部を構成し、いくつかの実施形態を示し、説明と共に、開示された原理を説明するためのものである。
例示的な実施形態を、添付の図面を参照して説明する。図面において、参照番号の最も左の桁は、参照番号が最初に現れる図を示す。便宜上、同じ参照番号は、図面全体にわたって同じまたは同様の部分を指すために使用される。開示された原理の例および特徴が本明細書に記載されているが、開示された実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、修正、適応および他の実施が可能である。また、「備える(comprising)」、「有する(having)」、「含む(containing)」、および「含む(including)」などの単語は、意味が等価であり、これらの単語のいずれかに続く項目がそのような項目または項目の網羅的なリストであることを意図したものであるか、またはリストされた項目または項目のみに限定されることを意味しない。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「a」、「an」および「the」には、文脈上別段の明白な指示がない限り、複数の言及が含まれることにも留意されたい。
本開示の実施形態は、画像誘導放射線治療システムを含むことができる。放射線治療システムは、高エネルギービーム源と、放射線の適用を制御するための制御センターとを含むことができる。典型的には、放射線療法は、通常、「処置画分」または単に「画分」と呼ばれる規則的(例えば、毎日)の基本的な一連の個別用量で送達される。画分の間、すなわち、「画分間モーション(interfractional motion)」の解剖学的特徴(例えば、器官、腫瘍、腫瘍床、腺、重要な解剖学的構造、または他の病変)の位置または形状の変化を説明するために、画像に基づく位置情報が治療の直前に画像を取得され、次に解剖学的特徴の現在の位置および/または形状が決定される。この位置情報は、必要に応じて治療計画を調整するために使用される。位置情報は、1つまたは複数のコンピュータ断層撮影(CT)画像、CBCT画像、X線画像(例えば、透視X線画像シーケンス)、放射線治療ポータル画像、ポータル画像のステレオ写真、X線画像のステレオ写真、磁気共鳴イメージング(MRI)画像、陽電子放射断層撮影(PET)画像、単一光子放射型コンピュータ断層撮影(SPECT)画像、超音波画像、または他の適切な医用画像を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、位置情報は、カメラからの表面表現、患者の外部表面上のマーカーの位置、または患者内に植え込まれたビーコンの位置を含むことができる。3D軟部組織画像などの高解像度位置情報は、ある程度の時間がかかることがある。時には、この期間中に、取得された位置情報に反映されない顕著な動きが生じることがある。
画分中の患者の動き(画分内モーション(intrafractional motion)と呼ばれる)を監視し検出するために、画分中に標的追跡を行うことができる。リアルタイム画像が画分内モニタリングのために好まれる。ここで「リアルタイム」の定義は必要性による。肺などの呼吸器系の標的の場合、リアルタイムとは、500ミリ秒以下、理想的には50ミリ秒以下の非常に高速である。しかし、前立腺などの遅い標的の場合、リアルタイムとは、2秒程度、場合によっては30秒程度までに緩和される。例えば、2次元(2D)超音波またはMRI画像、ならびに時間効率のよい3次元(3D)超音波またはMRI画像を使用して、放射線治療中のリアルタイム内腔内運動を追跡することができる。監視プロセス中に患者を追加の放射線にさらすことなく、リアルタイムで取得し、器官の運動に関するリアルタイムの情報を提供することができる。基準マーカーおよびRFビーコンのキロボルト平面撮像などの他の画像化方法も使用することができる。表面マーカー、表面カメラ、EEG、およびECGは、リアルタイムデータから標的位置を推定するためのアルゴリズムと共に使用することもできる。
本開示において、位置情報が第1のモダリティによって取得される期間中の起こりうる構造的な動きを監視するために、第2のモダリティは、その期間またはその期間の少なくとも一部の間の動きを監視するように拡張され得る。第1のモダリティと第2のモダリティとが重なる期間は、「遷移期間」または「重複期間」と呼ばれる。しかし、2つのモダリティに対する2つの検出システムは、通常、通信しない。したがって、本開示は、移行期間中の構造的動きを監視するシステムおよび方法を提供する。
本開示において、モダリティは、撮像装置および画像化プロトコル、場合によっては追加の計算スキームを使用するものを示し、標的またはOARの位置、標的またはOARの形状、患者の解剖学的構造の変形、心拍数、呼吸相、患者の胸部または腹部の変位、または画分間(interfractionally)または画分内(intrafractionally)で変化する患者の任意の他の態様のような、患者の状態を測定する
ある場合には、二つの異なる撮像モダリティは、撮像装置としてMRIを用い、2D対3Dのような異なる撮像プロトコルを有してもよいし、撮像装置として超音波を用い、腹腔内と経胎外のような異なる撮像プロトコルを有してもよい。他の場合には、2つの異なる撮像モダリティが、CBCTおよび超音波など、異なる撮像装置を一緒に使用することができる。
いくつかの実施形態において、放射線療法セッションが開始する前に、患者の画像または患者の標的解剖学的領域を得るために、非リアルタイムモダリティを実施することができる。放射線療法治療セッションの間に、リアルタイムモダリティを使用して、標的解剖領域のリアルタイムモニタリングを行うことができる。いくつかの実施形態において、両方の撮像モダリティが有効である移行期間を使用することができる。両方の撮像モダリティを有効にすることによって、開示されたシステムおよび方法は、移行期間中の標的解剖学的領域内の構造の動きを監視することができる。その結果、遷移期間中のモダリティが正しいので、2つの撮像モダリティを使用して得られた画像の間で正しいマッピングが確立される。遷移期間中に臨床的に関連する動きが検出されなければ、リアルタイムモダリティのみをオフにして、リアルタイムモダリティのみを残して遷移を完了することができる。臨床的に関連する動きは、医師が容認できると判断した以上に患者への線量の送達を十分に変更する動きとして定義され、いくつかの実施形態では、臨床的に関連する動きは、医師によって定義される最大許容距離または特定の患者に使用される治療マージンとして定義することができる。
以下の説明は、CBCTが例示的な非リアルタイムモダリティであり、超音波が例示的なリアルタイムモダリティである典型的な実施形態に関する。しかしながら、撮像モダリティの他の組み合わせを使用することもできると考えられる。例えば、非リアルタイム撮像モダリティは、CT、CBCT、3Dまたは4DMRI、PET、SPECT、基準マーカーのkV平面X線画像などのいずれかであってもよい。リアルタイム撮像モダリティは、超音波イメージング、2DMRI、CT、基準マーカのkV平面X線イメージ、電磁イメージング、RFビーコン、表面イメージング、およびそれらの組み合わせであってもよい。
図1は、本開示のいくつかの実施形態による例示的なマルチモダリティ画像誘導放射線治療システム100を示す。マルチモダリティ画像誘導放射線治療システム100は、とりわけ、線形加速器(図示せず)、ガントリ102、線形加速器に接続された放射線源106、患者支持体108、及び、例えば腫瘍または顕微鏡的疾患を含む解剖学的関心領域を治療するために高エネルギーX線ビームを送達するように構成されたソースコントローラ116を有する、放射線治療システムを含む。
ガントリ102は、中央水平軸を中心に回転可能に構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ガントリ102の一部は、ガントリ102が突出する壁または偽の壁またはカバーの後ろに隠されてもよい。ガントリ102は、放射線源106を運ぶことができる。放射線源106は、治療目的に適した高エネルギーX線ビームを生成することができ、X線ビームは患者支持体108の中央水平軸に向けられる。線形加速器からの電子ビームは、適切な方向に高エネルギーX線のビームを生成するために、X線ターゲットに向けられてもよい。放射線ビームは、平坦化フィルタなどで必要に応じてフィルタリングされてもよい。他の実施形態では、放射ビームはフィルタリングされていなくてもよい。さらなる実施形態では、放射線ビームは、ブロックコリメータおよび/またはマルチリーフコリメータによってコリメートされて、関心のある解剖学的領域に適用される治療ビームを生成することができる。治療源コントローラ116は、コリメータのうちの1つまたは複数を変調することによって、放射線源106からの治療ビームの放出を制御するように構成されてもよい。
患者支持体108は、患者が横たわるために、中央の水平軸のすぐ下に設けられてもよい。患者は、中央の水平軸と治療ビームの中心軸との交点−「アイソセンタ(isocentre)」と呼ばれる点−に位置する解剖学的特徴部に配置することができる。アイソセンタに対して正確に患者を位置決めするための全ての6自由度(3つの並進および3つの回転)の調整を可能にするように患者テーブル108は、適切なモータにより駆動される。治療室は、患者を位置決めするのを助けるために、3つの直交する方向のような様々な方向からアイソセンタに収束する低出力レーザマーカを備えていてもよい。
放射線治療システム100は、とりわけ、診断源120、フラットパネルイメージャ124、診断源コントローラ128、イメージャコントローラ130、および放射線治療の前に患者のCBCT画像を取得するように構成されたガントリコントローラ132を有する、CBCT撮像システムをさらに含む。
診断源120は、治療源106から90度離れて配置されたいくつかの実施形態では、ガントリ上に支持されてもよい。診断源120は、人間の組織の高コントラスト画像を生成するのに適した、アイソセンタに向かってエネルギーが約125keVまでの低エネルギー診断ビームを放出するように構成することができる。放射線源106および診断源120の両方は、回転時に診断源120が放射線源106の前にあるように、ガントリ120上で回転するように構成することができる。
いくつかの実施形態では、複数の方向からの照射を可能にするためにガントリが患者の周りを回転可能であるので、この回転を使用して、診断源120がCBCT再構成を展開できるようにすることができる。いくつかの実施形態では、診断源120は、治療源から90度のガントリ上に配置され、それぞれの光源の反対側の各光源用の関連する画像化パネルでは、ガントリ上の項目が離間され、アクセスが最大化される。
フラットパネルイメージャ124は、患者の2次元X線画像を得るために診断源120に直接対向するガントリ102に設けられてもよい。診断源コントローラ128は、診断ビームを制御およびトリガするように構成することができる。撮像装置コントローラ130は、フラットパネル撮像装置124をトリガし、ガントリ角度と共に画像を読み取り、この画像と角度データとを組み合わせてもよい。放射線療法システム100は、ガントリ102を必要に応じて回転させるようにモータを誘導するように構成されたガントリコントローラ132をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、放射線源106および診断源120は、1つのソースユニットに組み合わされてもよく、ソースコントローラ116および診断源コントローラ128も組み合わされてもよい。
いくつかの実施形態では、放射線療法システム100は、MRIスキャナと一体化することができる。他の実施形態では、それは部屋に取り付けられた立体画像を生成することができる。他の実施形態では、システムは非等方性であり得、ガントリは、非同一平面角度からの照射を行うことができるロボットプラットフォームであり得る。X線の代わりに電子、陽子などの粒子を使用して患者を照射することができる。
いくつかの実施形態において、放射線治療システム100は、他の構成要素の中に、超音波プローブ142と、典型的には放射線治療の間に患者のリアルタイム超音波画像を取得するように構成された超音波コントローラ144とを含む、超音波撮像システムを更に含むことができる。
いくつかの実施形態では、超音波プローブ142は、三次元でモータ(図示せず)によって移動させることができる二次元プローブであってもよい。2次元プローブはハウジング(図示せず)の内部に取り付けられ、モータによって制御されるハウジング内の異なる角度で掃引することができる。いくつかの実施形態では、プローブの位置がトラッキング装置、例えば赤外線光学カメラによって検出されるように、トラッキングマーカーをプローブハンドルに取り付けることができる。開示された実施形態では、超音波プローブ142は、2次元または3次元の超音波画像を取得するのに適した任意のタイプの超音波プローブとすることができる。
超音波コントローラ144は、超音波プローブ142の動きを制御するように構成することができる。電動掃引プローブは、本質的に、ハウジング内部の特定の自由度に従って移動する2次元プローブであるので、ハウジング内のその位置をパラメータXの観点から定量化することができる。パラメータXは、モータへのインターフェースを介して超音波コントローラ144によって制御することができる。例えば、超音波コントローラ144は、固定位置Xで2次元フレームを取得できるように、2次元プローブをハウジング内の特定の位置に移動させるようにモータに指示することができる。他の場合には、超音波コントローラ142は、ハウジング内のプローブを連続的に移動させるようにモータに指示し、Xを連続的に変化させながら画像の取得を容易にする。
放射線療法システム100は、ソースコントローラ116、診断源コントローラ128、イメージャコントローラ132、ガントリコントローラ134、および超音波コントローラ144を含むコントローラと通信する1つまたは複数のコンピュータをさらに含むことができる。制御機能は、異なる機能をさらに細分することによって、および/または機能を融合させることによって、異なるように配置されてもよいと考えられる。いくつかの実施形態では、治療源コントローラ116、診断源コントローラ128、イメージャコントローラ132、およびガントリコントローラ134は、1つのコンピュータ160に接続されてもよく、超音波コントローラ144は、別個のコンピュータ180に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータ160とコンピュータ180は、自動的に互いに通信することはできない。様々な既知の構造的構成をコントローラに実装することができると考えられる。
コンピュータ160は、フラットパネルイメージャ124によって取得された2D画像を受信し処理するように構成されてもよい。各2D画像は、ガントリコントローラ134から得られた回転角度と共にコンピュータ160によって記憶されてもよい。コンピュータ160は、2D画像を処理して、3DCBCT画像を再構成することができる。2D画像または3D画像に基づいて、コンピュータ160は、位置決め誤差を検出し、治療ビームがその回転角度から放射されるときに必要となるマルチリーフコリメータのコリメータ設定を調整することができる。コンピュータ160はまた、放射線治療部分を開始する前に、患者テーブル108の位置または患者の位置の調整を促す出力を提供してもよい。コンピュータ160は、2Dおよび/または3D画像をオペレータに表示することができる。
コンピュータ180は、超音波プローブ142によって取得された超音波画像を受信し処理するように構成されてもよい。例えば、コンピュータ180は、掃引プロセスによって得られた画像フレームから3次元超音波画像を再構成することができる。3D超音波画像は、特定の解剖学的特徴の動きを検出するために分析されてもよい。コンピュータ180は、オペレータに2Dおよび/または3D超音波画像を表示することができ、その結果、オペレータは画面上の梗塞内運動を監視することができる。
放射線療法システム100は、移行期間中に構造的運動を監視するように構成されたモダリティ移行コントローラ200をさらに含むことができる。例えば、モダリティ移行コントローラ200は、CBCT撮像中に超音波撮像を使用して動きを監視するように構成されてもよい。モダリティ移行コントローラ200は、別個のコントローラとして、またはコンピュータ160またはコンピュータ180の一部として実装することができる。
いくつかの実施形態では、超音波撮像システムおよびCBCT撮像システムは、画分が始まりモダリティ移行コントローラ200に通知される前にオンにすることができる。CBCT撮像システムは、両方の撮像システムがオンであり、撮像スキャンを実行する所定のオーバーラップ期間がある場合には、超音波撮像システムがオンになる前、または同時に、または後に、オンにされ得る。モダリティ移行コントローラ200は、重複している期間中に、器官内の前立腺または腫瘍組織などの解剖学的特徴の動きを監視することができる。モダリティ移行コントローラ200は、モーション(motion)が臨床的に関連しているかどうかを決定するために特定の基準でプログラムされてもよい。例えば、解剖学的特徴が放射線治療によって治療される所定の領域から移動する場合、動きは臨床的に関連性がある。
オーバーラップ期間中にモダリティ移行コントローラ200によって臨床的に関連する動きが検出された場合、コントローラ200は、継続中のCBCTスキャンを停止して再開始するようにオペレータに促す出力をオペレータに提供することができる。CBCTスキャンが再開されると、新たなオーバーラップ期間が始まり、モダリティ移行コントローラ200は、臨床的に関連するモーションを監視し続けることができる。
モダリティ移行コントローラ200が、CBCTスキャンが完了した旨の通知を受信するまでに、モダリティ移行コントローラ200によって臨床関連の動きが検出されない場合、モダリティ移行コントローラ200は、オーバーラップ期間全体が臨床的に同等である(例えば、解剖学的領域内の特徴は臨床的に静的である)と決定し、2つのイメージング様式がこの期間中に一致すると考える。したがって、モダリティ移行コントローラ200は、モニタリング機構としての超音波撮像システムで開始することができる。
図2は、本開示のいくつかの実施形態による図1のマルチモダリティ画像誘導放射線治療システムで使用される例示的なモダリティ移行コントローラ200のブロック図である。図2に示すように、モダリティ移行コントローラ200は、プロセッサ221、メモリ222、画像データベース225、記憶装置226、ユーザインタフェース227、通信インタフェース228、及びディスプレイ229を含むことができる。モダリティ移行コントローラ200は、より多くのまたはより少ないコンポーネントを含むことができ、または特定のコンポーネントを組み合わせることができると考えられる。
プロセッサ221は、マイクロプロセッサ、中央処理装置(CPU)、グラフィック処理装置(GPU)、加速処理装置(APU)などのような1つ以上の汎用処理装置を含む処理装置であってもよい。より具体的には、プロセッサ221は、複合命令セットコンピューティング(CISC)マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング(RISC)マイクロプロセッサ、超長命令ワード(VLIW)マイクロプロセッサ、他の命令セットを実装するプロセッサであってもよい。プロセッサ221は、また、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、システムオンチップ(SoC)などの1つ以上の専用処理装置であってもよい。当業者には理解されるように、いくつかの実施形態では、プロセッサ221は、汎用プロセッサではなく、専用プロセッサであってもよい。プロセッサ221は、Intel(登録商標)、Turion(登録商標)、Athlon(登録商標)、Sempron(登録商標)、Opteron(登録商標)、FX(登録商標)によって製造されたPentium(登録商標)、Core(登録商標)、Xeon(登録商標)、Itanium(登録商標)ファミリーや、AMD(登録商標)によって製造されたPhenom(登録商標)ファミリーや、またはSunMicrosystemsによって製造された様々なプロセッサのいずれかのような、ひとつまたはそれ以上の既知のプロセスデバイスを含むことができる。プロセッサ112は、また、Nvidia(登録商標)により製造されたGeForce(登録商標)、Quadro(登録商標)、Tesla(登録商標)ファミリー、Intel(登録商標)により製造されたGMA、Iris(登録商標)ファミリー、AMD(登録商標)により製造されたRadeon(登録商標)ファミリーからのGPUのようなグラフィック処理ユニットを含むことができる。プロセッサ221は、また、AMD(登録商標)によって製造されたデスクトップA−4(6,8)シリーズ、Intel(登録商標)によって製造されたXeon Phi(登録商標)ファミリのような加速処理ユニットを含むことができる。開示された実施形態は、大量の画像データを識別し、分析し、維持し、生成し及び/又は提供する計算要求を満たすように、または、イメージングデータを操作して標的をローカライズして追跡するように、または、開示された実施形態による任意の他のタイプのデータを操作するように、構成された任意のタイプのプロセッサを含むことができる。さらに、「プロセッサ」という用語は、複数のプロセッサ、例えば、マルチコア設計を有する複数のプロセッサ、またはそれぞれがマルチコア設計を有する複数のプロセッサを含むことができる。
プロセッサ221は、メモリ222に通信可能に接続され、そこに記憶されたコンピュータ実行可能命令を実行するように構成されている。メモリ222は、読み出し専用メモリ(ROM)、フラッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ(RAM)、スタティックメモリなどを含むことができる。いくつかの実施形態では、メモリ222は、1つまたは複数のモダリティ移行制御プログラム223または画像処理プログラム224などのコンピュータ実行可能命令、ならびに画像データなどのコンピュータプログラムを実行する間に使用または生成されるデータを格納することができる。プロセッサ221は、モダリティ移行制御プログラム223を実行して、図1で説明され示されたように、CBCT撮像システムと超音波撮像システムとの間の移行期間中の構造的な動きを監視することができる。
プロセッサ221は、また、メモリ222から画像データを送信/受信し、画像再構成、画像登録、画像セグメンテーション、特徴認識、画像レンダリングなどを含む画像処理タスクを実行するために画像処理プログラム224を実行する。例えば、プロセッサ221は、CBCT画像または超音波画像から解剖学的特徴を識別するために画像セグメンテーションおよび認識を行うことができる。次いで、プロセッサ221は、解剖学的特徴の動きを追跡し、その動きが臨床的に適切であるかどうかを決定することができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ221は、画像登録を行って、異なる撮像モダリティで取得した医用画像を登録する(例えば、CBCT画像を超音波画像に登録する)こともできる。
モダリティ移行コントローラ200は、オプションとして、画像データベース225を含むことができる。当業者であれば、画像データベース225は、中央または分散のいずれかに配置された複数の装置を含むことができることを理解するであろう。プロセッサ221は、画像データベース225と通信して、画像をメモリ222に読み込むか、またはセグメント化画像をメモリ222から医用画像データ225に格納することができる。いくつかの実施形態では、画像データベース225は、図1におけるCBCT画像化システムおよび超音波画像化システムによって取り込まれた医用画像を含むことができる。
記憶装置226は、プロセッサ221によって実行される処理タスクに関連するデータを記憶するために利用可能な追加の記憶装置であってもよい。いくつかの実施形態では、記憶装置226は、非一時的な機械可読記憶媒体を含むことができる。一実施形態における機械可読記憶媒体は単一の媒体であってもよいが、「非一時的機械可読記憶媒体」という用語は、単一の媒体または複数の媒体(例えば、集中型または分散型のデータベース、および/または関連するキャッシュおよびサーバ)を含むことができる。「非一時的機械可読記憶媒体」という用語は、機械による実行のための命令セットを記憶または符号化することができ、機械に1つまたは複数の方法論を実行させる任意の媒体を含むものとする本発明の範囲内である。したがって、「非一時的機械可読記憶媒体」という用語は、これに限定されるものではないが、ソリッドステートメモリ、光学および磁気媒体を含むものとする。
ユーザインタフェース227は、データがモダリティ移行コントローラ200によって受信および/または送信されるように構成されてもよい。ユーザインタフェース227は、モダリティ移行コントローラ200がユーザと通信することを可能にする1つ以上のデジタルおよび/またはアナログ通信デバイスを含むことができる。例えば、ユーザインタフェース227は、モダリティ移行コントローラ200に入力を提供するために、放射線治療システム100のオペレータがキーボード、マウス、マイクロフォン、クリッカ、および/またはタッチスクリーンを含むことができる。特定の実施形態では、ユーザインタフェース227は、タブレット型デバイス、携帯電話、または任意の無線デバイスを含むことができる。
通信インタフェース228は、例えば、ネットワークアダプタ、ケーブルコネクタ、シリアルコネクタ、USBコネクタ、パラレルコネクタ、(例えば、ファイバ、USB3.0、サンダーボルトなどのような)高速データ伝送アダプタ、(例えば、WiFiアダプタなどのような)無線ネットワークアダプタ、(例えば、3G、4G/LTEなどのような)電気通信アダプタなどを含むことができる。通信インターフェース228は、モダリティ移行コントローラ200が、ネットワーク230を介して遠隔に配置されたコンポーネントなどの他のマシンおよびデバイスと通信することを可能にする1つまたは複数のデジタルおよび/またはアナログ通信デバイスを含むことができる。ネットワーク230は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、無線ネットワーク、(例えば、サービスとしてのソフトウェア、サービスとしてのプラットフォーム、サービスとしてのインフラストラクチャなどのような)クラウドコンピューティング環境、クライアント/サーバ、ワイドエリアネットワーク(WAN)などの機能を提供することができる。
ディスプレイ229は、ユーザに情報を表示するのに適した任意のディスプレイデバイスであってもよい。例えば、画像ディスプレイ229は、LCD、CRT、またはLEDディスプレイであってもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイ229は、例えば、ボタンを押すか、またはウィンドウ内のボックスをチェックすることによって、ユーザが選択を行うために、1つまたは複数のユーザインタフェースダイアログウィンドウをユーザに提供することができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ229は、ユーザインタフェース227と一体化されてもよい。例えば、ディスプレイ229は、ユーザの指によるユーザ入力を受け取ることができるタッチスクリーンディスプレイであってもよい。
いくつかの実施形態では、ディスプレイ229は、また、図1のCBCT撮像システムと超音波撮像システムにより取得された1つまたは複数の医用画像を表示することができる。例えば、ディスプレイ229は、解剖学的特徴がユーザに対して強調表示されているか否かにかかわらず、プロセッサ221によってセグメント化された医用画像を示すことができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ229は、医学的画像の上に臨床的に関連する動きの所定の基準を重畳することができるので、ユーザは、その動きが臨床的に関連するか否かを見ることができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ229は、登録されたCBCTおよび超音波画像のような異なる撮像モダリティによって取得された登録画像を表示することもできる。
図3は、本開示のいくつかの実施形態による、放射線療法治療セッション中の構造的動きを監視するための例示的プロセス300のフローチャートである。
ステップ310において、プロセス300は、患者が患者テーブル108上に適切に配置されているとシステムが判定したときに開始することができる。あるいは、プロセス300は、ユーザによって開始されてもよい。特定の実施形態では、患者の位置は、拘束装置の使用によって固定されてもよい。
ステップ320において、患者の標的領域の監視は、第1の撮像モダリティを使用して開始することができる。第1の撮像モダリティは、画像が、(例えば、2Dまたは3D超音波イメージングなどの)リアルタイムで取得および再構成され得るリアルタイム撮像モダリティであり得る。例えば、オペレータは、コンピュータ180を介して患者または患者の標的解剖学的領域を監視するために超音波撮像を開始することができる。超音波イメージングは、解剖学的領域における解剖学的特徴の位置および/または形状のリアルタイム追跡を提供し得る。超音波撮像システムがオンにされた後、オペレータは、超音波イメージングが開始されたことをモダリティ移行コントローラ200に通知することができる。いくつかの実施形態では、通知は、コンピュータ180によって自動的に提供されてもよい。
ステップ330において、第2の撮像モダリティを使用して、標的領域のイメージングスキャンを開始することができる。第2の撮像モダリティは、(例えば、CBCT、3DMRIなどの)リアルタイムまたは非リアルタイム撮像モダリティであり得る。例えば、オペレータは、コンピュータ160を介してCBCTスキャンを開始し、CBCTシステムがオンになっていることをモダリティ移行コントローラ200に通知することができる。CBCTスキャンは、通常、位置エラーを検出することができる高解像度3D画像を提供する。患者の位置および/または放射線源に関連するコリメータの位置は、放射線治療の施行前にCBCT画像に基づいて調整することができる。いくつかの実施形態では、通知は、コンピュータ160によって自動的に提供されてもよい。図3では、ステップ320はステップ330の前と同じように示されているが、ステップ330はステップ320と同時に、またはステップ320の後に行われてもよいと考えられる。
ステップ340では、解剖学的特徴の臨床的に関連する動きが生じたかどうかを判定するために、所定の解剖学的特徴(例えば、前立腺、乳房、肺、または任意の器官における腫瘍)を監視することができる。いくつかの実施形態では、ステップ340は、前のステップで得られた画像データを使用することができる。画像は、オペレータによって手動で、またはプロセッサ221によって自動的にセグメント化されてもよい。例えば、画像は、静止背景及び異なる移動オブジェクトに対応する領域にセグメント化することができる。解剖学的特徴の動きは、セグメント化された画像に基づいて検出されてもよい。例えば、解剖学的特徴の位置および/または形状は、セグメント化された画像に基づいて決定され、ステップ330の開始前または開始時に取得された参照画像における位置および/または形状と比較され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ221は、相関ベースのマッチング方法、フィーチャベースの方法、オプティカルフロー技術、変更に基づく移動オブジェクト検出方法、および任意の他の適切な動き検出または推定方法などの他の動き検出および認識方法ビデオ処理に使用される。
ステップ350において、プロセッサ221は、臨床的に関連する運動量が検出されたかどうかを決定することができる。プロセッサ221は、上述のように決定された動きを、臨床的に関連する動きに対応する所定の基準とさらに比較することができる。いくつかの実施形態では、所定の基準は、動きが空間的境界を超える場合、動きが臨床的に関連するように、動きのための空間的境界を定めることができる。いくつかの実施形態では、所定の基準は、解剖学的特徴の並進、回転、スケーリング、および変形の1つまたは複数に対応する閾値を含むことができる。解剖学的特徴のパラメータがそれぞれの閾値を超える場合、その動きは臨床的に関連するようになる。
臨床的に関連する動きが検出された場合(ステップ350:Yes)、プロセス300はステップ360に進むことができる。ステップ360において、モダリティ移行コントローラ200は、例えばディスプレイ229を介して、臨床的に関連する動きの指示をオペレータに提供することができる。例えば、ディスプレイ229は、解剖学的特徴が所定の基準によって設定された境界から外れたことを示すことができる。基準は、前立腺治療の例外的な基準が3mmまたは5mmであるか、または、前立腺が治療計画で定義されたPTV外に移動する以外では、目標と治療マージンに依存する。代替的にまたは追加的に、表示は、ディスプレイ229上の対話ウィンドウによって、または可聴信号によって提供されてもよい。オペレータは、指示を受信すると、コンピュータ160を介してCBCTをオフにし、プロセス300は、新たなCBCTスキャンを再開するためにステップ330に戻ることができる。いくつかの他の実施形態では、指示は自動的にコンピュータ160に提供されてもよく、コンピュータ160はCBCTを自動的にオフにしてもよい。いくつかの実施形態では、オペレータは臨床的に関連する動きに気付くことができるが、CBCTスキャンを停止させずに再開する。
臨床的に関連する動きが検出されない場合(ステップ350:No)、プロセス300はステップ370に進み、第2の撮像モダリティ(例えば、CBCT)がまだオンであるかどうかが判定される。いくつかの実施形態では、モダリティ移行コントローラ200は、CBCTスキャンが完了し、CBCTシステムがオフにされたときに通知を受信することができる。この通知は、オペレータによって、またはコンピュータ160によって自動的に提供されてもよい。
CBCTスキャンが進行中である場合(ステップ370:No)、それは依然として移行期間内である。したがって、プロセス300は、解剖学的特徴の動きを監視するためにステップ340に戻ることができる。CBCTスキャンがスキャンを首尾よく完了した場合(ステップ370:Yes)、プロセス300は380に進むことができる。ステップ370の間に、プロセッサ221は、重複期間が臨床的に等価であり、したがって2つの撮像モダリティが一致すると判定することができる。この開示において、2つのモダリティは、それぞれの各システムに関連する座標において共通の物理的位置を参照できる場合に合意したとみなすことができる(例えば、CBCT画像内の位置と超音波画像内の位置との間のマッピングを確立することができる)。
いくつかの実施形態では、ステップ370の後、コンピュータ160は、患者または患者テーブル108の位置を調整して、CBCTスキャンによって検出された任意の股関節の動きを補償する必要がある場合があることをオペレータに通知することができる。例えば、患者テーブル108は、シフトまたは回転される必要があり得る。CBCTスキャンは、モーフィングアパーチャ、回転アパーチャ、シフトアパーチャ、および線量計再計画などの放射線治療計画の他の態様を変更するためにも使用され得る。ステップ380において、調整は、オペレータによって、または患者テーブル108の制御によって自動的に実行されてもよい。調整が完了すると、プロセス300は、放射線治療を開始するためにステップ390に進むことができる。第1の撮像モダリティは、任意の椎間板内の動きを監視するためにオンのままであり得る。
図4は、本開示のいくつかの実施形態による、図2のモダリティ移行コントローラ200によって実行される例示的なプロセス400を示す。図5は、本開示のいくつかの実施形態による、図4のプロセス400に対応する、図2のモダリティ移行コントローラによって提供される例示的なユーザインターフェースダイアログ510−580を示す。このように、図4および図5を以下のように参照される必要がある。
ステップ405において、システムはアイドル状態であってもよい。この時間の間、患者は患者テーブル108上に配置されてもよい。ステップ410において、モダリティ移行コントローラは、例えば、超音波撮像を使用して、患者の基準画像を取得することができる。UIダイアログ510は、ディスプレイ229に表示され、「基準画像をキャプチャ...」を示す。基準画像をキャプチャした後、システムはアイドル状態(ステップ405)に戻り、または準備段階に進むことができる。
時点tpから、モダリティ移行コントローラ200は、ステップ420で放射線療法セッションの監視を準備することができる。したがって、UIダイアログ520をディスプレイ229に表示して、「監視コンポーネントを準備...」を示すことができる。一実施形態では、ステップ420の一部として、モダリティ移行コントローラ200は、超音波システムがオンになっているかどうかをチェックすることができる。準備ができなければ(ステップ430)、UIダイアログ530は、オペレータに3つのオプション、すなわち、再度スキャンするか、再度試みるか、または終了するかをオペレータに選択させるディスプレイ229を提示することができる。オペレータがUIダイアログ530上で「再度スキャンする」を選択した場合、プロセス400はステップ420に戻り、別の基準スキャンをキャプチャすることができる。
時点t0において、第1の監視サンプルは、モダリティ移行コントローラ200によって受信されてもよい。ステップ440において、モダリティ移行コントローラ200は、CBCTスキャンを実行するようにオペレータに指示し、次にCBCTスキャンが完了したという通知を待つ。ユーザがCBCTスキャンを実行し、次にスキャンが完了したことを示すボタンtC_Uを押すように指示するUIダイアログ540がディスプレイ229上に示されてもよい。CBCTスキャン中に解剖学的特徴(例えば、前立腺)が移動し、モダリティ移行コントローラ200が、そのモーションが臨床的に関連性があると判定した場合(ステップ450)、UIダイアログ550は、ディスプレイ229上に、ユーザがt0を押してから、時点t0'でCBCTスキャンを再度実行する。臨床的に関連する動きが、CBCTと超音波イメージングの両方がオンである期間中に生じる場合、これら2つの撮像システムによって取得された画像は、互いに適切に登録され得ない。したがって、CBCTスキャンを再開することによって、オーバーラップ期間を再開する必要がある。
ステップ460において、モダリティ移行コントローラ200は、ユーザがUIダイアログ560上のtC_Uボタンを押すまで、図1の超音波撮像システムによって取得された超音波画像のようなモニタリングサンプルを、連続的に検証することができる。ステップ460の間に、モダリティ移行コントローラ200によって臨床的に関連する動きが検出された場合、プロセス400はステップ450に進み、ユーザに新しいCBCTスキャンを再開させることができる。ユーザがtC_Uボタンを押したときに臨床的に関連する動きが検出されない場合、UIダイアログ570がディスプレイ229上に存在して、ユーザにCBCT画像を再構成し、マッチングさせ、患者の位置を調整する必要があれば、患者テーブルを移動させることができる。ステップ470において、モダリティ移行コントローラ200は、時点tUで調整が完了したという通知をユーザが提供するのを待つことができる。ユーザは、UIダイアログ570でtUボタンを押すことができる。
ステップ480において、モダリティ移行コントローラ200は、放射線治療送出システムおよび超音波撮像システムからの完全な準備完了の応答を待つことができる。UIダイアログ580がディスプレイ229上に存在し、完全に準備完了の応答を提供するために「手動ゲーティングを続行」を押すようユーザに指示することができる。UIダイアログ580のボタンが押されると、プロセス400は、ステップ490において、放射線療法および超音波モニタリングを続けることができる。
図4および図5は、ユーザが撮像スキャンを開始することを要求すると共に、撮像システムに関連する通知を手作業で提供することをユーザが要求するものとして開示されているが、開示された実施形態は単なる例示であると考えられる。いくつかの他の実施形態では、これらの通知の少なくともいくつかは、コンピュータ160および/またはコンピュータ180から自動的に受信されてもよい。いくつかの実施形態では、CBCTスキャンまたは超音波モニタリングなどのイメージングスキャンは、モダリティ移行コントローラ200からコンピュータ160および/またはコンピュータ180に送信される制御信号によって自動的に開始されてもよい。
様々な動作または機能が、本明細書で説明され、ソフトウェアコードまたは命令として実装または定義されてもよい。そのようなコンテンツは、直接実行可能なもの(「オブジェクト」または「実行可能」形式)や、ソースコード、または差分コード(「デルタ」または「パッチ」コード)であってもよい。本明細書に記載の実施形態のソフトウェア実装は、コードまたは命令が格納された製品を介して、または通信インターフェースを介してデータを送信するための通信インターフェースを操作する方法を介して提供されてもよい。機械またはコンピュータ可読記憶媒体は、機械に説明された機能または動作を実行させることができ、記録可能/記録不可能な媒体(ロードオンリメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなど)のような、機械(例えば、コンピューティングデバイス、電子システムなど)によってアクセス可能な形式で情報を記憶する任意のメカニズムを含むことができる。通信インタフェースは、メモリバスインタフェース、プロセッサバスインタフェース、インターネット接続、ディスクコントローラ、および他のデバイスのような、ハードワイヤード、ワイヤレス、光学などのいずれかとインタフェースする任意のメカニズムを含む。通信インタフェースは、ソフトウェアインタフェースを記述するデータ信号を提供するために、通信インタフェースを準備するための構成パラメータおよび/または送信信号を提供することによって構成することができる。通信インタフェースは、通信インタフェースに送信される1つまたは複数のコマンドまたは信号を介してアクセスすることができる。
本発明はまた、本明細書の動作を実行するためのシステムにも関する。このシステムは、必要な目的のために特別に構成することができ、またはコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または再構成された汎用コンピュータを含むことができる。このようなコンピュータプログラムは、限定はしないが、フロッピーディスク、光ディスク、CDROM、および光磁気ディスク、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムなものなどの任意のタイプのディスク(RAM)、EPROM、EEPROM、磁気または光カード、またはコンピュータシステムバスにそれぞれ結合された電子命令を格納するのに適した任意のタイプの媒体に格納されることができる。
本明細書に例示され説明される本発明の実施形態における動作の実行または実行の順序は、他に特定されない限り必須ではない。すなわち、動作は、特に明記しない限り、任意の順序で実行されてもよく、本発明の実施形態は、本明細書に開示された動作よりも多い、または少ない動作を含むことができる。例えば、別の操作の前に、同時にまたは後に特定の操作を実行または実行することは、本発明の態様の範囲内にあると考えられる。
本発明の実施形態は、コンピュータ実行可能命令で実装することができる。コンピュータ実行可能命令は、1つまたは複数のコンピュータ実行可能コンポーネントまたはモジュールに編成することができる。本発明の態様は、そのような構成要素またはモジュールの任意の数および構成で実施することができる。例えば、本発明の態様は、特定のコンピュータ実行可能命令、または図に示され、本明細書で説明される特定のコンポーネントまたはモジュールに限定されない。本発明の他の実施形態は、異なるコンピュータ実行可能命令または本明細書に図示および記載されたものより多いまたは少ない機能を有するコンポーネントを含むことができる。
本発明の態様を詳細に記載してきたが、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の態様の範囲から逸脱することなく、修正および変更が可能であることは明らかであろう。本発明の態様の範囲から逸脱することなく、上記の構造、製品、および方法において様々な変更を行うことができるので、上記の説明に含まれ、添付図面に示された全ての事項は、限定的な意味ではなく例示として解釈されるべきである。
Claims (20)
- 放射線治療セッションを通して解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法であって、
前記方法は、
第1のモダリティで解剖学的特徴の動きを監視するステップと、
有限の取得時間にわたる第2のモダリティを有する解剖学的特徴の位置情報を取得するステップと、
前記第1のモダリティからの前記監視された動きに基づいて、前記有限取得時間中に前記解剖学的特徴に関連付けられた臨床的に関連する動きの指示を提供するステップとを含む
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法。 - 請求項1記載の方法において、
前記第2のモダリティを用いて取得された前記位置情報に基づいて、前記放射線治療の治療計画を変更するステップを更に含む
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法。 - 請求項2記載の方法において、
前記変更するステップは、患者テーブルシフト、患者テーブル回転、モーフィングアパーチャ、回転アパーチャ、シフトアパーチャ、および線量測定再計画のうちの少なくとも1つを含む
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法。 - 請求項1記載の方法において、
前記監視された動きが所定の基準を超えたときに前記臨床的に関連する動きを検出するステップをさらに含む
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法。 - 請求項4記載の方法において、
前記所定の基準は、前記対象領域内の前記解剖学的特徴の並進、回転、スケーリング及び変形のうちの1つ以上に対応する閾値を含む
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法。 - 請求項1記載の方法において、
前記有限取得時間中に前記臨床的に関連する動きが検出された場合に、新たな有限取得時間にわたって前記第2のモダリティで前記解剖学的特徴の新しい位置情報を取得するステップを更に含む
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法。 - 請求項1記載の方法において、
前記第1のモダリティはリアルタイムモダリティであり、前記第2のモダリティは非リアルタイムモダリティである
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法。 - 請求項1記載の方法において、
前記第1のモダリティは、超音波イメージング、2次元磁気共鳴イメージング(MRI)、X線イメージング、基準マーカーのキロボルト平面イメージング、監視カメラ、およびRFビーコンのうちの1つである
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法。 - 請求項1記載の方法において、
前記第2のモダリティは、コンピュータ断層撮影(CT)、コーンビームコンピュータ断層撮影法(CBCT)、磁気共鳴画像法(MRI)、陽電子放出断層撮影法(PET)、単一光電子計算機断層撮影法(SPECT)、キロボルト平面画像化基準マーカ、超音波イメージング、監視カメラ、およびRFビーコンのうちの1つである
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法。 - 請求項1記載の方法において、
前記第1のモダリティは超音波イメージングであり、前記第2のモダリティはコーンビームコンピュータ断層撮影(CBCT)である
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法。 - 請求項1記載の方法において、
前記有限取得時間の開始または終了は、前記第2のモダリティの使用の開始または終了に対応する通知を受信することによって近似される
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するコンピュータ実装方法。 - 放射線治療セッションを通して解剖学的特徴の動きを監視するシステムであって、
前記システムは、
第1のモダリティで解剖学的特徴の動きを監視し、
有限取得時間にわたる第2のモダリティを有する解剖学的特徴の位置情報を取得し、
前記第1のモダリティからの前記監視された動きに基づいて、前記有限取得時間中に前記解剖学的特徴に関連する臨床的に関連する動きを検出する
ように構成されたプロセッサと、
臨床的に関連する動きの指示を提供するように構成された出力装置とを含む
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するシステム。 - 請求項12記載のシステムにおいて、
前記臨床的に関連する動きは、監視された動きが所定の基準を超えるときに検出される
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するシステム。 - 請求項12記載のシステムにおいて、
前記第1のモダリティはリアルタイムモダリティであり、前記第2のモダリティは非リアルタイムモダリティである
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するシステム。 - 請求項12記載のシステムにおいて、
前記第1のモダリティは超音波イメージングであり、前記第2のモダリティはコーンビームコンピュータ断層撮影(CBCT)である
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するシステム。 - 請求項12記載のシステムにおいて、
前記システムは、前記第2のモダリティの使用の開始または終了に対応する通知を受信するように構成されたユーザインタフェースをさらに含み、
前記有限取得期間の開始または終了は、前記通知に基づいて近似される
ことを特徴とする解剖学的特徴の動きを監視するシステム。 - プロセッサによって実行されると、放射線治療セッション中の解剖学的特徴の動きを監視する方法を実行するプログラム命令を記憶した非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記方法は、
第1のモダリティで解剖学的特徴の動きを監視するステップと、
有限の取得時間にわたる第2のモダリティを有する解剖学的特徴の位置情報を取得するステップと、
前記第1のモダリティからの前記監視された動きに基づいて、前記有限取得時間中に前記解剖学的特徴に関連付けられた臨床的に関連する動きの指示を提供するステップとを含む
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。 - 請求項17記載の非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記臨床的に関連する動きは、監視された動きが所定の基準を超えるときに検出される
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。 - 請求項17記載の非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記第1のモダリティはリアルタイムモダリティであり、前記第2のモダリティは非リアルタイムモダリティである
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。 - 請求項17記載の非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記有限取得時間の開始または終了は、前記第2のモダリティの使用の開始または終了に対応する通知を受信することによって近似される
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
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