JP2021509843A - カテーテル再構成を用いたインビボ線量計の位置決め - Google Patents

Abstract

１つ又はそれよりも多くの放射性放射線源から放射される放射線を測定するために使用される１つ又はそれよりも多くのインビボ線量測定法（ＩＤ）測定デバイスを位置決めするために利用される１つ又はそれよりも多くのガイドワイヤを再構成するために追跡データを使用する、小線源照射療法のためのシステム及び方法が提供される。この再構成は、測定デバイスを直接的に追跡することを必要とせずに測定デバイスの位置決めを可能にする。

Description

本発明は、小線源照射療法処置(brachytherapy treatment)のためのシステム、特に、治療プロセス中にインビボ(生体内)線量測定法(Invivo Dosimetry)（ＩＤ）を使用する高線量率(High Dose Rate)（ＨＤＲ）小線源照射療法処置のためのシステム、対応する方法、及びそれぞれのコンピュータプログラムに関する。より具体的には、本発明は、ＩＤ測定デバイスを所望の測定位置に誘導することがある誘導管(guiding tube)、特にカテーテルの再構成(reconstruction)に基づく、ＩＤ測定デバイスの正確な位置決めのためのシステム及び方法に関する。

小線源照射療法処置では、癌又は腫瘍のような腫瘤は、標的領域に放射線を送達することによって治療される。これによって、放射性放射線源は、典型的には、患者の内側の、カテーテル又はチャネルのような、埋め込み誘導管を通じて移動させられ、これによって、標的領域を生体内照射する。典型的には、放射性放射線源の移動は、通常は療法制御システム（ＴＣＳ）によって制御される、いわゆるアフターローダ(afterloader)を使用して達成され、アフターローダは、それぞれの誘導管を通じて放射性放射線源を駆動する。

良好な治療結果を得るためには、放射性放射線が標的領域に適切に送達されること、すなわち、標的領域に送達された放射線の量が療法計画で予測された量に相当することが賢明である。

しかしながら、現在の臨床的アプローチにおいて、放射性放射線源は、典型的には、カテーテルの内側の計画された位置に移動させられるにすぎず、標的領域の照射は、計画通りに行われると仮定される。これによって、標的領域に実際に送達された放射線量を検証することができず、むしろ治療計画によって予想される線量に等しいと仮定される。この仮定は、カテーテルの内側の源の不正確な位置決め、線量を吸収する媒体内の不規則性、カテーテルの動きに起因する源の移動等のような、幾つかの潜在的な誤差源の故に、常に正しいとは限らない。従って、線量送達プロセスの品質保証（ＱＡ）は、むしろ限定的である。

インビボ線量測定法(Invivo Dosimetry)（ＩＤ）の導入により、より広範なＱＡプロセスが可能になった。ＩＤは、標的領域付近に小型センサ（ＩＤデバイス）を配置することを含む。これらの小型センサは、放射線送達中に放射線量又は放射線量率を測定する。次に、ＱＡは、それらの測定された線量（率）を療法計画によって予測された線量（率）と比較することを含む。従って、ＩＤの導入は、線量送達プロセスを検証し、実際に送達された線量をより正確に再構成することを可能にする。

しかしながら、送達された線量は、しばしば、１つの位置から別の位置への高線量勾配を示すことがある。従って、放射性放射線源に対するＩＤデバイスの相対的位置に関する知識は、線量測定の精度にとって極めて重要である。何故ならば、相対的位置の小さな誤差は、ＩＤデバイスによって決定される線量率の大きな偏差を生じさせることがあるからである。ＩＤデバイスの位置決めは、電磁（ＥＭ）追跡(トラッキング)のような追跡方法を用いて決定されてよく、それによって、ＩＤデバイスは、追跡センサを備え、その位置は、導入及び位置決めの間に追跡される。

しかしながら、前記追跡を成功裡に実行するためには、ＩＤデバイスのみならず、源が挿入されるカテーテルも追跡されなければならず、それはＱＡプロセスの複雑さを大幅に増加させる。更に、ＥＭ追跡センサが測定中に放射性放射線源によって影響を受けるかどうか、そして、影響を受けるならば、どのように影響を受けるかは知られていない。よって、潜在的なＥＭ外乱は、ＱＡプロセスに不正確さのさらなる要素を導入する。

上述のように、小線源照射療法におけるＱＡプロセスは、現在、かなりエラーを起こしやすい。従って、本発明の目的は、より正確なＱＡプロセスを可能にする、小線源治療のための改善されたシステム及び対応する方法を提供することである。更なる目的は、放射性放射線源に対するＩＤデバイスの位置を正確に決定することを可能にするシステム及び対応する方法を提供することである。一層更なる目的は、標的領域に実際に送達された線量のより正確な決定を可能にする方法においてＩＤデバイスの測定位置を最適化することである。

この目的は、少なくとも１つの誘導管に沿う複数の位置で取得される複数の追跡値を含む追跡データを受信する入力ユニットと、追跡データに基づいて少なくとも１つの誘導管の再構成を得るための再構成ユニットとを含む、小線源照射療法処置のためのシステムによって達成される。システムは、再構成に基づいて、少なくとも１つの放射性放射線源の少なくとも１つの線源位置に対する少なくとも１つの誘導管によって誘導される少なくとも１つの測定デバイスの少なくとも１つの測定位置を決定するための、決定ユニットを更に含む。

好ましくは、小線源照射療法用のためのシステムは、少なくとも１つの誘導管に沿う複数の位置で追跡値を取得するように構成される追跡デバイスも含む。小線源照射療法のためのシステムが使用されているとき、システムは、好ましくは、誘導管、測定デバイス及び放射性放射線源も含む。しかしながら、誘導管、測定デバイス及び線源は、使い捨て可能であるか或いは１人の患者で使用されるのが好ましく、従って、小線源照射療法のためのシステムの必須要素でない。

この脈絡において、小線源照射療法処置(brachytherapy treatment)という用語は、一般的には、線源が腫瘤をインビボで照射することがあるように、放射性放射線源を患者の内側に位置付けることによる、腫瘍又は癌性腫瘤のような腫瘤の治療を意味し得る。より具体的には、小線源照射療法という用語は、低線量率（ＬＤＲ）小線源照射療法、パルス線量率（ＰＤＲ）小線源照射療法、高線量率（ＨＤＲ）小線源照射療法、又はそれらの組み合わせのいずれかを指すことがある。

これによって、ＨＤＲ小線源照射療法処置は、放射性放射線源を誘導するための１つ又はそれよりも多くの誘導管を患者に挿入することを含む。引き続き、放射性放射線源は、誘導管を用いて、放射性放射線源が標的領域を十分に照射することがある特定の位置に位置付けられる。この特定の位置を線源場所(source location)と呼ぶこともある。位置決めは、典型的には、放射性放射線源を、誘導管を通じた駆動のために構成されたいわゆる駆動ワイヤに取り付けることによって、並びに、線源がそれらのそれぞれの線源場所に位置付けられるように、線源が取り付けられた駆動ワイヤを、誘導管を通じて駆動することによって、達成される。

ＨＤＲ小線源照射療法において、線源は、１時間当たり１２グレイ(Gray)を超える活量(activity)を示す。よって、ＨＤＲ小線源ｎ照射療法のために使用される典型的な線源は、Ｉｏｄ−１２５又はイリジウム−１９２等のような、高放射性線源である。ＨＤＲ小線源照射療法と対照的に、ＬＤＲ小線源照射療法は、典型的には１時間当たり２グレイ前後の、より少ない活量の線源を利用する。ＬＤＲ小線源照射療法において、線源は、長い時間期間（通常は最大２４時間）に亘って患者の体内の固定的な位置に配置される。最後に、ＰＤＲ小線源照射療法処置は、ＨＤＲ又はＬＤＲ小線源照射療法処置の両方として実施されることがある。しかしながら、ＰＤＲ小線源照射療法中、放射線はパルス状に送達される(delivered)。

小線源照射療法は、線源を標的領域の線源位置に一時的又は恒久的に配置することによって実施されることがある。一時的な小線源照射療法において、線源は、再び引き戻される前に、事前に設定された持続時間（ＨＤＲ小線源照射療法については数分(minutes)、ＬＤＲ小線源照射療法については数時間(hours)）に亘って患者の内側に配置される。これによって、正確な配置期間は、必要とされる線量送達速度、並びに癌のタイプ、サイズ及び場所のような、様々なパラメータによって大きく影響を受ける。

他方、（シード着床(seed implantation)とも呼ばれる）恒久的な小線源照射療法が行われることがある。この種の小線源照射療法では、腫瘍又は標的領域の内側に小さなＬＤＲ放射性シード（又はペレット）の形態の放射性放射線源を配置することを含む。シードは、この位置に維持され、シードは、この位置で、徐々に減衰する。シードは、数週間(weeks)から数ヶ月(months)の期間に亘って標的領域の内側に留まり、シードによって放射される放射線は、使用されるシードの半減期に従ってゆっくりと減少する。

標的領域(target area)という用語は、放射性放射線源によって照射されるべき関心地域又は関心領域（ＲＯＩ）を特に指す。よって、標的領域は、典型的には、治療されるべき腫瘍及び／又は癌性腫瘤の領域を指す。こによって、放射性放射線源は、必要な放射線量が標的領域に当たるように位置付けられる。

この脈絡において、誘導管(guiding tube)という用語は、患者に挿入され、放射性放射線源及び／又は測定デバイスを適切な位置に誘導するために使用される、カテーテル、チャネル又は針を特に指す。各誘導管は、正確に１つの構成要素を誘導するように、すなわち、線源又は測定デバイスのいずれかを誘導するように構成されてよいことが理解されるべきである。１つの誘導管に２つの構成要素を同時に挿入することは避けられるべきである。

これによって、これらの誘導管は、専ら線源のために使用されるか或いは専ら測定デバイスのために使用される、専用の誘導管として特に実装されてよい。これらの場合、測定誘導管は、典型的には、（例えば、それらが大きすぎるか或いは小さすぎる故に）線源を誘導するのに適さず、逆も同様である。この脈絡において、専ら線源のために使用される誘導管を線源誘導管と呼び、測定デバイスのためだけに使用される誘導管は測定誘導管と呼ぶ。代替的に又は追加的に、ハイブリッド誘導管がシステム内に実装されてよく、これらのハイブリッド誘導管の各々は、特定の小線源照射療法セッションについていずれが望まれるとしても、線源及び測定デバイスの両方を誘導するのに適してよい。

測定デバイス(measurement device)という用語は、典型的には、測定デバイスの近傍の患者の内側の特定の場所で発生する放射線データを測定することができるインビボ線量測定法（ＩＤ）のための小型センサを指すことがある。

これによって、測定デバイスは、以下の技術のうちの１つ又はそれよりも多くによって特に実施されることがある。
− 金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）。
− 熱ルミネセンス線量計（ＴＬＤ）。
− プラスチックシンチレーション線量計。
− ダイヤモンド検出器。
− 放射色素線量測定材料。

追跡データ(tracking data)という用語は、測定デバイスを誘導するために使用される誘導管の長手方向軸に沿う複数の位置で得られる複数の追跡値を指す。この誘導管は測定誘導管又はハイブリッド誘導管のいずれであってもよいことが理解されるべきである。

そのような追跡値を得るために、少なくとも１つの追跡デバイスは、駆動ワイヤに取り付けられることができ、駆動ワイヤは、それぞれの誘導管を通じて駆動され、複数の位置の各々でそれぞれの追跡値を収集することを可能にする。次に、複数の位置について得られた追跡データを用いて、追跡された測定誘導管を再構成することができる。これによって、再構成(reconstruction)という用語は、追跡データから患者の内側の測定誘導管の形状及びコースを決定することを特に指す。追跡データからの誘導管のそのような再構成は、放射性放射線源を位置決めするために使用される誘導管に関する特許文献１に開示されている。前記追跡データを用いることにより、追跡プロセス自体が十分に正確であるならば、誘導管の適切な再構成が達成されることがある。

測定デバイスを誘導する誘導管の再構成に基づいて、測定デバイスを配置するための少なくとも１つの測定位置が導出されることがある。更なる説明のために、測定デバイスを誘導する誘導管を測定誘導管と呼び、放射性放射線源を誘導する誘導管を線源案内管と呼ぶ。しかしながら、それぞれの測定誘導管が言及されているときにはいつでも、それぞれの測定誘導管は、専用の測定誘導管又はハイブリッド誘導管であってよいことが理解されるべきである。

測定デバイスの測定位置は、対応する放射性放射線源（すなわち、その放射線量がそれぞれの測定デバイスを用いて測定されることが想定される線源）を誘導するために使用される線源誘導管に対する測定誘導管の位置関係に基づいて、誘導管の再構成から決定されてよい。これは互いに対する測定デバイス及び放射性放射線源の位置関係を決定することも可能にする。これは線源が標的領域をひとたび照射した後に測定デバイスによって測定されるはずの線量を推定することを可能にする。

測定誘導管内の測定デバイスと線源誘導管内の線源との互いに対する適切な位置付けを達成するために、測定誘導管とその対応する線源誘導管との位置関係は、互いに相関させられなければならない。

幾つかの実施形態において、これは同じ追跡システムを使用して測定誘導管及び線源誘導管についての追跡データをそれぞれ得ることによって達成されることがある。これはハイブリッド誘導管を利用する実施形態において特に達成され、その場合、誘導管の再構成は、それらが後に線源又は測定デバイスに使用されるかどうかと無関係に実施されることがある。

測定誘導管及び線源誘導管の再構成を同じ追跡システムで得られる追跡データに基づかせることは、同じ座標系内のそれらのそれぞれの再構成における位置を本質的に定義付ける。これは測定誘導管と線源誘導管との間の位置関係を直接的に導出することを可能にし、従って、放射性放射線源の位置に対する測定位置を直接的に導出することを可能にする。

幾つかの実施形態では、異なる追跡システムを用いて、測定案内管及びその対応する線源案内管の追跡データのそれぞれを得てよい。この場合、追跡データに基づく再構成は、２つの異なる座標系において提供され、２つの追跡モダリティと２つの座標系との間の較正（又はコレジストレーション(co-registration)）は、測定誘導管と線源誘導管との間の位置関係を決定するために必要である。そのような較正がどのように行われることがあるかは、使用される追跡モダリティに大きく依存し、よって、当業者に直ちに明らかである。

よって、測定デバイスについて決定される測定位置は、相対的な位置、すなわち、放射性放射線源及び／又は放射線が送達されるべき標的領域のそれぞれに関して決定されなければならない位置に対応する。換言すれば、特許文献１に開示されるような誘導管の再構成に基づいて実施される放射性放射線源の位置決めとは逆に、測定デバイスの位置決めは、線源位置及び／又は標的領域を考慮して（相対的な）測定位置を決定することによって行われなければならない。

その脈絡において、本アプローチが適用される全ての場合において、放射性放射線源を誘導するための少なくとも更なる線源誘導管が存在することが理解されなければならない。しかしながら、本明細書で上述したように、両方の誘導管が同じ追跡システムの追跡データから再構成されなければならない必要はない。それらは異なる追跡システムの追跡データから再構成されてもよく、或いは、別の手段が測定誘導管と線源誘導管との間の位置関係、よって、測定デバイスと放射性放射線源との間の位置関係を決定することを可能にする限り、これらの異なる手段によって線源誘導管の長手方向軸に沿う位置を決定することさえ可能なことがある。

次に、相対的な測定位置は、測定デバイスを位置決めするように構成されたそれぞれの制御ユニットに、手動で又は自動的に入力されてよい。制御ユニットは、測定デバイスを、その測定ガイドワイヤを通じて、決定された測定位置まで駆動する。これによって、制御ユニットは、測定デバイスが駆動されることがある異なる位置を決定するために、追跡データ内の追跡値が取得された位置を特に使用することがある。すなわち、測定デバイスの測定位置は、追跡値が決定された誘導管の長手方向軸に沿う位置に対応するように決定されてよい。

測定デバイスを位置決めするための（相対的な）測定位置が追跡データからの誘導管再構成に基づいて決定されるシステムを利用することによって、追跡センサを測定デバイスに取り付ける必要性を回避されることがある。これは現在の方法を使用されるインビボ線量測定法測定技術に関して不可知的(agnostic)にする。従って、それは追跡データを用いて正確に再構成されることがある誘導管に適合する任意の（ＩＤ）測定デバイスのために使用されてよい。

更に、測定デバイスの位置は、誘導管の再構成によって決定されるので、線量送達プロセス自体の間に追跡(トラッキング)を行う必要はなく、それによって、放射性放射線源によって引き起こされる追跡データの潜在的な妨害を回避する。

幾つかの実施形態において、追跡データは、電磁追跡及び／又は光ファイバ追跡を用いて取得される。

幾つかの実施形態において、追跡データは、電磁（ＥＭ）追跡を用いて特に取得されてよい。より一層具体的には、追跡データは、ＥＭ追跡されるスタイレット(EM tracked stylet)を用いて得られてよく、ＥＭ追跡されるスタイレットは、再構成されるべき誘導管に導入され、それに取り付けられるそれぞれのＥＭ追跡センサを有する。磁場を生成するために、磁場生成器(field generator)が設けられてよい。そのようにして生成される磁場は、ＥＭ追跡されるスタイレットの追跡センサ内に磁場を誘起し、それによって、センサの追跡を可能にする。

代替的に又は追加的に、光ファイバ追跡を用いて、追跡データを取得してよい。光ファイバ追跡システムは、センサと光源とを含む光ファイバを特に含む。センサは、誘導管内のファイバの位置に従って光源から生じる光信号を修正し、それらをそれぞれの検出器に提供するように構成され、それぞれの検出器は、修正された光信号に基づいて追跡データを導出する。

システムの１つの実施形態のために、例えば、Ｘ線撮影法、ＣＴスキャン及び／又は磁気共鳴映像法のような、他の追跡技術が実現されてもよい。

幾つかの実施形態において、システムは、少なくとも１つの線源位置に対する少なくとも１つの測定位置を表示する測定位置データを受信し、治療計画に基づいて、少なくとも１つの測定位置についての予測された線量データを導出するための、計算ユニットを更に含む。

システムは、治療計画に基づいて、予測された線量、線量率及び／又は線量分布を示す、予測された線量データを決定するように構成される、計算ユニットを更に含んでよい。これによって、計算ユニットは、決定ユニットによって前もって決定される測定位置の各々について、そのような予測された線量データを計算するように構成されてよい。

計算ユニットは、データベースから、治療計画を受信するように構成される。このデータベースは、治療計画システム（ＴＰＳ）、治療制御システム等に含まれてよい。幾つかの実施形態において、計算ユニットは、線源のそれぞれの活量及び治療計画に従った線源の滞留時間を特に受信する。

測定位置データは、測定デバイスが小線源照射療法を通じて位置決めされるべき（相対的な）測定位置のうちの１つ又はそれよりも多くを含んでよい。測定位置データは、１つの特定の（相対的な）測定位置を特に含んでよく、測定デバイスは、その特定の（相対的な）測定位置で、その対応する線源によって送達された線量を測定するように位置付けられる。計算ユニットは、測定位置データから、測定デバイスについての少なくとも１つの相対的な測定位置を決定してよく、次に、その測定位置で測定されるべきそれぞれの線源の活量及び滞留時間を用いて、その少なくとも１つの測定位置で送達される（よって、測定デバイスによって測定される）べき治療計画に従って予期される予測された線量及び／又は線量率及び／又は線量分布を示す対応する予測された線量データを計算してよい。この脈絡では、予測された線量分布(predicted dose distribution)という用語は、単一の測定位置での線量分布を指す場合があり、或いは複数の測定位置での線量分布を指す場合があることが理解されるべきである。線量及び／又は線量率及び／又は線量分布は、処置が治療計画に従って行われる場合に標的領域に送達されるべき放射線の量についての結論を引き出すことを特に可能にすることが理解されなければならない。

これらの実施形態によれば、測定位置の各々で測定デバイスによって決定される線量（率）を予測することが可能である。これは、ユーザが、ユーザの理解に従って、放射線量の十分に正確な測定値を示す測定位置に、測定デバイスを（手動で）配置することを特に可能にすることがある。

幾つかの実施形態おいて、システムは、少なくとも１つの測定位置で少なくとも１つの測定デバイスによって取得される放射線データに基づいて、少なくとも１つの測定位置で少なくとも１つの放射性放射線源によって送達される線量の送達された線量データを導出し、送達される線量データをその特定の測定位置について導出される予測される線量データと比較する、検証ユニットを更に含む。

幾つかの実施形態において、検証ユニットは、放射性放射線源の配置後に標的領域に送達されることが予期された線量が実際に送達されたこと及びエラーが発生しなかったことを検証するために提供される。これは、（治療計画によって期待されたものに対応する）計算された予測された線量データと実際に送達された線量データとを互いに比較することによって、並びに互いからのそれらの逸脱(偏差)を決定することによって、達成される。

そのような比較を行うために、検証ユニットは、標的領域に送達された線量及び／又は線量率及び／又は線量分布を示すそれぞれの送達線量データを計算するように構成される。この送達された線量データは、これによって、決定された測定位置で測定デバイスによって取得された放射線データから特に計算されてよい。その脈絡において、放射線データは、それぞれの測定デバイスのセンサが１つ又はそれよりも多くの測定位置で受けた（局所）放射線量及び／又は線量率（時間間隔当たりの線量）を特に指すことがある。

検証ユニットは、処置計画に従って１つ又はそれよりも多くの測定位置について決定されることが予期された線量を示す計算ユニットからの予測された線量データを受信するように更に構成される。検証ユニットは、予測された線量データと送達された線量データとを互いに比較するように構成される。送達された線量（率）を示す送達線量データと治療計画に従って予期された予測された線量（率）を示す予測線量データとの間の比較によって、プロセスの品質保証が改良されることがある。

その目的を達成するために、処置計画及び対応する小線源照射療法処置が所望の結果をもたらすかどうか、又は治療計画の適合が必要なことがあるかどうかが決定されてよい。より具体的には、そのような比較から、送達された線量及び予測された線量が互いにずれていることが決定されてよい。そのような逸脱(偏差)は、線源によって放射される放射線が計画よりも強く吸収されるか或いは計画通りに吸収されないこと、及び／又は線源が適切に配置されておらず、よって、標的領域を正しく照射し損なうことの表示として特に考えられてよい。これは最終的には治療計画の適合をもたらす。

送達された線量データと予測された線量データとの間の偏差の許容度を評価するときには、測定誤差及び計算誤差が送達された線量データを導出する際に生じる場合があること、すなわち、送達された（測定された）線量分布が、それぞれの分布デルタ(distribution delta)だけ予測された線量分布から自然に逸脱することが考慮されなければならない。測定誤差及び計算誤差に起因するこの偏差は、放射線データを取得するために使用される測定デバイス並びに前記放射線データに基づいて送達された線量データの計算中に行われる計算近似に依存して異なることがある。従って、分布デルタは、それぞれの治療計画の適合及び／又はエラー検出のための閾値として使用されてよい。すなわち、分布デルタが予め定義された許容範囲の内側にあるならば、処置は治療計画から逸脱することなく継続する。分布デルタが予め定義された許容範囲の内側にないならば、処置は適合させられた又は再スケジュールされた治療計画で継続してよく、且つ／或いはエラーを示してよい。

閾値又は分布デルタは、特に１％〜２０％偏差の範囲内にあるように構成されてよく、更に特に１％〜５％偏差の範囲内にあるように構成されてよい。幾つかの実施形態において、線量分布を比較するとき、偏差についての共通の閾値は、１％未満の範囲内の偏差であるように更に一層具体的に構成されてよい。幾つかの実施形態では、例えば、それぞれのユーザ構成によって、測定された線量及び予測された線量が全く逸脱してならないことが決定されてよい。

従って、検証ユニットは、小線源照射療法処置の品質保証の改良を可能にし、従って、処置計画の不正確さの検出及び処置計画の後続の調整を可能にし、それによって、提供される小線源照射療法処置を全体的に改良する。

幾つかの実施形態において、システムは、送達された線量データの第１のグラフ表現と、予測された線量データの第２のグラフ表現とを生成し、第１のグラフ表現及び第２のグラフ表現を一緒に表示する、ディスプレイユニットを更に含む。

この脈絡において、ディスプレイユニット(display unit)という用語は、ユーザのために送達された線量及び予測された線量を示すデータを可視化するように構成された任意の種類のディスプレイを指すことがある。ディスプレイユニットは、例えば、コンピュータスクリーン及び／又はＬＣＤディスプレイ等であってよい。ディスプレイユニットは、システムの一部として提供されてよく、或いはシステムに接続可能な外部的な実体であってよい。

第１及び第２のグラフ表現(graphical representation)という用語は、それぞれ、送達された線量データ及び予測された線量データの視覚化を特に指す。グラフ表現は、２次元又は３次元であってよい。幾つかの実施形態において、送達された線量及び予測された線量は、時間の関数としてプロットされ、それぞれの座標系内でオーバーレイされてよい。これらの場合、グラフ表現は、座標系内でオーバーレイされた線量値のグラフ表現に対応する。

幾つかの実施形態において、標的領域内の異なる位置の間での送達された線量及び予測された線量の線量分布は、送達された線量データ及び予測された線量データから決定されてよい。これらの場合において、グラフ表現は、オーバーレイ方式で又は互いに隣り合って、送達された及び／又は予測された線量データの分布マップを特に示してよい。グラフ表現をオーバーレイすることによって又はそれらを並べて表示することによって、ディスプレイユニットは、第１のグラフ表現及び第２のグラフ表現を一緒に表示する。

ディスプレイユニットは、さらなるグラフ表現を表示するように構成されてよいことが理解されるべきである。幾つかの特定の実施形態において、ディスプレイユニットは、追跡データのグラフ表現及び／又はＸ線走査、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、Ｘ線血管造影法、陽電子放出断層撮影法（ＰＥＴ）、単一光子放出型コンピュータ断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）、超音波撮像等のような、医療撮像手段によって得られた診断画像データのグラフ表現を表示するようにも構成される。幾つかの特定の実施形態において、追跡データ及び診断画像データは、コレジストレーションされ、ディスプレイユニットによって一緒に可視化される。これによって、コレジストレーション(co-registration)という用語は、追跡データ内のどの画像位置が診断画像データのどの画像位置に対応するかが決定される手順を特に指す。コレジストレーションの正確な詳細は、使用される追跡モダリティ及び／又は医療画像モダリティに依存することが理解されるべきである。追跡データを用いた１つ又はそれよりも多くの誘導管の再構成は、追跡システムに関連する三次元空間内の経路を常にもたらす。これらの追跡データは、診断画像データからの対応する診断画像にコレジストレーションされてよく、前記診断画像の上に再構成された誘導管パッチを表示することによって一緒に表示されてよい。これによって、診断画像は、患者のために以前に取得された診断画像データから導出されてよい。代替的に、診断画像データは、追跡データが示されている間に取得されてよい。

第１及び第２のグラフ表現、並びに追跡データ、診断画像データ、及び／又はそれらの組み合わせのグラフ表現は、それぞれのユーザインタフェースの一部としてディスプレイユニットによって表示されてよい。これによって、このユーザインタフェースは、ユーザにさらなる情報を提示するためにユーザがシステムを制御することを可能にする入力要素のような、さらなる要素を含んでよい。

追跡データと共に診断画像データをコレジストレーションすることは、追跡データのみでは正確な追跡結果を提供するのに十分でない場合に特に使用されてよい。この場合には、追跡データから再構成されたパッチ周囲のかなり狭い関心領域が診断画像データを用いて処理される追加的な画像処理ステップが導入されてよい。これは追跡の精度を向上させることがある。

幾つかの実施形態において、システムは、送達された線量データ及び予測された線量データが所定の許容値だけ互いに逸脱するならば少なくとも１つの表示を引き起こす、表示ユニットを更に含む。

上述のように、検証ユニットは、送達された線量データと予測線量データとの間の偏差を検出することができる。そのような偏差は、特定のエラーシナリオを特定することを可能にする。幾つかの実施形態において、そのような偏差は、放射性放射線源及び／又は測定デバイスの誤配置の表示と考えられてよい。より具体的には、そのような偏差は、誘導管又はチャネルが切り替えられたことを示すので、線源は、測定デバイスのために使用されることが想定される誘導管又は全く異なる誘導管のような、間違った誘導管によって現在誘導されている。同様に、偏差は、測定デバイスが適切に位置決めされていない場合があることを示すことがある。

そのようなエラーをユーザに知らせるために、少なくとも１つの表示を引き起こすように構成された表示ユニットが提供されてよい。これによって、表示は、可聴アラーム、可視アラーム、又は触覚アラームに対応してよい。このアラームは、分布デルタが事前に定義された許容範囲の内側にないことを示してよい。次に、ユーザは、どのように進めるか或いは処置が中止されるべきかを決定してよい。

幾つかの実施形態において、システムは、療法計画に基づいて予測された予測された線量データに基づいて少なくとも１つの測定位置を少なくとも１つの最適化された測定位置に最適化する、最適化ユニットを更に含む。幾つかの実施形態において、最適化ユニットは、療法計画に基づいて予測された予測された線量分布データに基づいて複数の誘導管の挿入シーケンス(挿入順序)を最適化するよう更に提供される。

幾つかの実施形態において、測定位置の位置最適化は、それぞれの予測された線量分布データから導出されるような予測された線量分布に基づいて行われてよい。すなわち、測定位置は、最良の測定結果が得られることがある領域内に設けられるように選択されてよい。これによって、最適化は、任意の数値的最適化方法に依存してよいが、以下の最適化方法のうちの１つ又はそれよりも多くを用いて特に行われてよい。

貪欲な最適化(greedy optimization)。

勾配に基づく最適化（例えば、パウエルの探索(Powel’s search)、共役勾配アプローチ、又はより高度な（ｌ−）ＢＦＧＳアプローチ）。

確率論的最適化（例えば、シミュレーションされたアニーリング又は遺伝的アルゴリズム）。

示したように、最適化ユニットは、誘導管の内側の測定デバイスの位置を最適化するために特に使用されてよい。更に、最適化ユニットは、それぞれの誘導管の挿入シーケンス(挿入順序)を最適化するように構成されてもよい。すなわち、最適化方法は、予測された線量データを使用して、そして、任意的に、治療計画から導出されたさらなる情報を使用して、最良の信号対雑音比（ＳＮＲ）をもたらす挿入シーケンスを決定してよい。

その脈絡において、特定の案内管の内側の測定デバイスの位置を最適化する１つの特定のアプローチは、予測された線量分布におけるペナルティ関数の使用である。これによって、測定デイバスのために使用される誘導管内の全ての可能な測定位置（すなわち、線源のために使用される誘導管を除く全ての可能な測定位置）が設けられてよく、次に、反復的に、誘導管並びにその中の測定位置は、予測された線量分布について達成されることがある最適な信号対雑音比に従って位置を最適化することが想定されるペナルティ関数における線量分布勾配に基づいて選択されてよい。

この最適化によって、ＩＤ測定デバイスの位置決めが改良されることがあり、よって、測定デバイスを用いて行われる測定の精度が高められることがある。これは、ＩＤ測定デバイスの位置が最適化されないアプローチと比較して、より良いＱＡをもたらす。

同じ方法において、放射性放射線源のための誘導管の挿入シーケンスが最適化されてよいことが理解されなければならない。これも予測された線量分布におけるそれぞれのペナルティ関数によって特に達成されてよい。より具体的には、予測された線量分布勾配は、ペナルティ関数によってペナルティを課される。これによって、配置されるべき誘導管、特に配置されるべき針は、ペナルティ関数における勾配に基づいて反復的に選択される。これによって、この数学的アプローチは、リスクのある臓器における線量分布に最も影響を有する管を選択することに変わる。

幾つかの実施形態において、少なくとも１つの最適化された測定位置への少なくとも１つの測定デバイスの少なくとも１つの測定位置の前記最適化は、少なくとも１つの更なる測定デバイスの少なくとも１つの更なる測定位置を決定すること、少なくとも１つの更なる測定デバイスの少なくとも１つの更なる測定位置に依存して少なくとも１つの測定デバイスの少なくとも１つの測定位置を少なくとも１つの最適化された測定位置に最適化すること、及び／又は少なくとも１つの測定デバイスの少なくとも１つの測定位置に依存して少なくとも１つの更なる測定デバイスの少なくとも１つの更なる測定位置を少なくとも１つの更なる最適化された測定位置に最適化することを含む。

場合によっては、患者の内側の様々な測定位置で複数の測定デバイスを用いて、１つ又はそれよりも多くの放射性放射線源によって送達される放射線量を測定することが有益な場合がある。そのような場合において、上述の最適化方法が用いられるならば、複数の測定デバイスについての最適化された測定位置がオーバーラップする場合がある。

複数の測定デバイスを同じ測定位置に配置することを防止するために、それらのそれぞれの測定位置での測定デバイスの位置決めは、測定デバイス間の所望の距離に基づいて行われてよい。より具体的には、１つ又はそれよりも多くの放射性放射線源によって送達された線量を測定する第１及び第２の測定デバイスを位置決めするための第１及び第２の測定位置を決定するとき、その決定は、第１及び第２の測定位置が所定の距離だけ互いに離れていなければならないことを考慮に入れることがある。

測定位置の最適化において望ましい距離を考慮する１つの可能なアプローチは、測定デバイス間の特定の距離にペナルティを課すペナルティ関数の利用である。より具体的には、個々の（例えば、第１及び第２の）測定デバイス間の所望の距離に基づくペナルティ関数が追加されてよく、それはこれらの測定デバイス間の距離にペナルティを課す。距離にペナルティを課すことによって、個々の測定デバイスの各々について、最適化された測定位置が見出されることがある。これによって、測定デバイスの各々についての最適化された測定位置は、１つ又はそれよりも多くの第２の測定デバイスについての候補位置のセットと第１の測定デバイスの最適化された位置との間の距離にペナルティを課すことによって特に決定されてよく、その逆も同様である。

幾つかの実施形態において、インビボ線量測定法のために使用される具体的な個々の測定デバイスの測定位置の間の距離は、特定の関心領域についてペナルティが課されてよい。この場合には、第１の測定デバイスの位置と第１の測定デバイスに最も近い測定デバイスであることが判明した単一の第２の測定デバイスとの間の距離のみにペナルティを課すペナルティ関数が用いられてよい。これは複数のＩＤデバイスのために最適化された測定位置を決定するために必要な処理能力(processing power)を低減する。

幾つかの実施形態において、少なくとも１つの最適化された測定位置への少なくとも１つの測定位置の最適化は、測定デバイスについての複数の候補位置を特定すること、及び治療計画に基づいて、複数の候補測定位置の各々についての予測される線量データを予測することを含む。更に、最適化することは、複数の候補測定位置から、予測される線量データにペナルティ法を適用することによって少なくとも１つの最適化された測定位置を決定することを含む。幾つかの実施形態において、予測される線量データにペナルティ法を適用することは、複数のペナルティ関数を適用すること、及び加重和を用いて目的関数において複数のペナルティ関数を結合することを含む。

幾つかの実施形態において、測定位置の最適化は、測定デバイスを配置するための潜在的な候補であることがある１つ又はそれよりも多くの位置を導出し、これらの候補位置の各々についての線量分布を決定することによって、予測された線量分布に基づいて行われてよい。次に、（最適化された）測定位置は、ペナルティ法を適用することによって候補位置から選択されてよい。

より具体的には、標的領域内もしくはその付近、又は関心領域もしくはリスクのある臓器内にあり、治療送達に使用される針、インプラント、又は誘導管によって未だ取られていない、立入禁止ゾーン(no-go zone)にない、候補位置が特定される。

複数の候補位置に由来するトラックを使用して、最適化ユニットは、次に、予測された線量データに基づいて、前記トラックに沿う各候補位置についての予測された線量又は線量率を計算する。代替的に又は追加的に、最適化ユニットは、計算ユニットから予測される線量又は線量率を得ることもあり、それによって、計算ユニットは、予測される線量データから予測される線量（率）を導出するように構成される。これによって、ペナルティ法を利用する数値最適化が特に使用されることがある。従って、測定デバイスが配置されるべき測定位置についての要求は、一連の代表的なペナルティ関数に変換される。これらのペナルティ関数を（重み付け）和で使用して、最適化ソフトウェアによって最適化されるべき目的関数を定式化することができる。

この脈絡において、以下のペナルティ関数は、少なくとも１つのＩＤ測定デバイスの測定位置を最適化するために特に使用されることがある。

予測される線量分布において空間勾配が高い領域における位置決めＩＤ測定デバイスは、各候補位置での最終処置計画における空間勾配振幅を計算することによってペナルティを課される。より高いペナルティが必要とされるならば、二乗された勾配の大きさを使用することを選択してよく、或いは最終的な処置計画における空間勾配のｘ、ｙ、及びｚ成分の合計又は最大値を考慮してよい。

予想される線量分布において線量率又は線量率が低い領域における位置決め測定デバイスは、線量又は線量率の最小の許容レベルと予測されるレベルとの間の差を計算することによってペナルティが課される。代替的な定式化は、この差を（片面）二次又はより高次の多項式、指数関数、又はヘヴィサイド関数内で置き換えてよい。

関心領域に近い測定位置は、そのような関心領域への候補位置間の距離を計算することによって優先される。代替的な定式化は、この距離を（片面）二次又はより高次の多項式、指数関数、又はヘヴィサイド関数内で置き換えてよい。

加えて、このペナルティ関数での変化は、線量又は線量率が最も重要な場所で測定されるように測定位置を提案するために、計画される線量分布における局所最小／最大までの距離を計算することによって定式化されてよい。

ペナルティ関数は、加重和を使用して目的関数において結合されてよい。重み付けは、問題における個々の側面の間のバランスを変更するために（自動的に及び／又はユーザによって）割り当てられてよい。

引き続き、コア最適化法(core optimization method)が、解空間(solution space)を通じて測定デバイスを移動させることによって完全な目的関数を最小化してよい。このコア法は、任意の数値最適化法に依存することができるが、欲張り最適化(greedy optimization)、勾配ベース最適化(gradient-based optimization)及び／又は確率論的最適化(stochastic optimization)によって特に行われてよい。

エラーシナリオを特定し得ることの裏付けとして、例えば、計画に従って予期される予測される線量又は線量率信号と誘導管が誤って接続される場合における線量又は線量率信号との相関を計算する、別のペナルティ関数が導入されてよい。これは、解を、エラーが生じるならば測定結果が最も変化する位置に向かって移動させる(drive)。再び、代替的な定式化が、（片面）二次又はより高次の多項式、指数関数、又はヘヴィサイド関数において相関を置き換えてよい。加えて、相関手段(correlation measures)を用いる代わりに、単純な差異手段(difference measures)又はより高度な相互情報手段(mutual information measures)に依存してよい。

幾つかの実施形態において、（複数の）測定デバイスのための測定位置の最適化は、１つ又はそれよりも多くの線源が位置決めされるシーケンスに基づいてもよい。これは、低い空間勾配が治療計画に従って生じる標的領域内の場所が線量送達中により高い空間勾配を示すことがあるので、特にそうである。この場合には、このプロセス中の空間勾配の変化を追跡するために、送達中の全ての時点に亘って測定デバイスについてのペナルティ関数を計算することが有益である。

幾つかの実施形態において、最適化ユニットは、治療計画における変更の少なくとも１つの変更表示を受信し、且つ少なくとも１つの変更表示に基づいて少なくとも１つの最適化された測定位置への少なくとも１つの測定位置の最適化を調整する、ために提供される。

本明細書で上述したように、小線源照射療法処置は、長い時間期間に亘って続いてよい。この間に、癌性腫瘤及び／又は腫瘍の変化は、治療計画の調整を必要とすることがある。この調整は、特に、ユーザインタフェース及び／又はそれぞれのユーザ入力手段を通じてユーザによって手動で行われてよい。治療計画が変更される場合、最適化ユニットは、とりわけ、計画された線源位置、線源の計画された滞留時間、使用された線源等の変更を含む、変更のそれぞれの表示を受信してよい。この表示に基づいて、最適化ユニットは、相応して測定位置の最適化を調整してよい。これは、特に、標的領域についての予測される線量及び／又は線量率を含む予測される線量データを再計算し、複数の候補位置から最適化された測定位置を導出するために調整された予測線量データを使用することによって行われてよい。

更なる態様によれば、小線源照射療法処置のための方法が提供され、方法は、少なくとも１つの誘導管に沿う複数の位置で取得される複数の追跡値を含む追跡データを受信するステップと、追跡データに基づいて少なくとも１つの誘導管の再構成を得るステップと、再構成に基づいて、少なくとも１つの放射性放射線源の少なくとも１つの線源位置に対する少なくとも１つの誘導管によって誘導される少なくとも１つの測定デバイスの少なくとも１つの測定位置を決定するステップとを含む。

更なる態様によれば、上述のシステムを制御するためのコンピュータプログラムが提供され、コンピュータプログラムは、処理ユニットによって実行されるときに、本発明に従った方法ステップを実行するように構成される。一層更なる態様において、コンピュータ可読媒体が提供され、コンピュータ可読媒体は、上記コンピュータプログラムをその上に格納させる。

小線源照射療法処置のためのシステムは、処理ユニットによって実装されてよいことが理解されるべきである。これによって、入力ユニット、再構成ユニット、決定ユニット、計算ユニット、駆動ユニット、検証ユニット、及び最適化ユニットは、処理ユニット内のモジュールとして実装されてよい。これらのモジュールの機能性は、特に、それぞれのアルゴリズムによって実装されてよい。このアルゴリズムは、特に、前記モジュールを含む前記処理ユニット上に実装される機械学習アルゴリズムを用いて実装されてよい。

請求項１のシステム、請求項１３の方法、請求項１４のコンピュータプログラム、及び請求項１５のコンピュータ可読媒体は、特に、従属項に定義されるように、類似及び／又は同一の好ましい実施形態を有することを理解されたい。

本発明の好ましい実施形態は、従属項又は上記実施形態とそれぞれの独立項との任意の組み合わせでもあり得ることが理解されたい。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に記載する実施形態から明らかであり、それらを参照して解明されるであろう。

ある実施形態に従った小線源照射療法処置における品質保証のために使用されるインビボ線量測定法（ＩＤ）測定デバイスの測定位置を決定するシステムを概略的に例示している。 ある実施形態に従った小線源照射療法処置における品質保証のために使用されるＩＤ測定デバイスの測定位置を決定する方法を概略的に例示している。 さらなる実施形態に従ったＩＤ測定デバイスの測定位置を決定し且つ最適化するシステムを概略的に例示している。 ＩＤ測定デバイスの測定位置を最適化する方法を例示している。 本発明の実施形態に従った小線源照射療法のためのシステムを概略的に例示している。

図面中の例示は、概略的である。異なる図面において、類似又は同一の要素は、同じ参照番号を備える。

図１は、例示的な実施形態に従った、カテーテルのような誘導管(guiding tube)の内側のインビボ(生体内)線量測定法(invivo dosimetry)（ＩＤ）測定デバイスの位置決めをサポートするシステム１を概略的に提示している。システム１は、入力ユニット１００と、再構成ユニット２００と、決定ユニット３００と、計算ユニット４００と、検証ユニット５００と、ディスプレイユニット７００(display unit)と、表示ユニット８００(indication unit)とを含む。システム１は、図１の例示的な実施形態では治療計画システム(therapy planning system)として構成されるデータベース２と、放射線データ２０を取得するように構成される１つ又はそれよりも多くのＩＤデバイスの位置決めを制御する制御ユニット３とに、更に接続される。

入力ユニット１００は、少なくとも１つの測定誘導管の追跡データ１０を受信する。図１に従った例示的な実施形態において、追跡データ１０は、少なくとも１つの誘導管内に電磁追跡要素を挿入することによって並びに誘導管の長手方向長さに沿う複数の位置で追跡要素を追跡(トラッキング)することによって得られる、電磁追跡データ１０に対応する。電磁追跡要素を用いた誘導管の電磁追跡は、特許文献１に詳細に記載されている。

次に、電磁追跡データ１０は、再構成ユニット２００に提供される。再構成ユニット２００は、少なくとも１つの誘導管に沿う複数の位置の各々で取得される電磁追跡データ１０を用いて、前記測定誘導管を再構成する。次に、少なくとも１つの測定誘導管の再構成は、再構成ユニット２００から決定ユニット３００に提供される。

決定ユニット３００は、再構成を用いて、その再構成において表現される測定誘導管によって誘導されるＩＤ測定デバイスの測定位置を決定する。それによって、測定位置は、それぞれの放射性放射線源の対応する線源(ソース)位置に対して決定される。換言すれば、測定誘導管とその対応する線源誘導管(ソース誘導管)との間の位置関係が決定され、それは、ひいては、その放射線が前記ＩＤ測定デバイスを用いて測定されるべき線源の位置に対するＩＤ測定デバイスの相対的な位置を決定することを可能にする。

図１に従った例示的な実施形態において、これは、少なくとも１つの測定誘導管及び対応する少なくとも１つの線源誘導管の両方を追跡及び再構成するために、同じ追跡システム及び同じ追跡要素を使用することによって達成される。測定誘導管及び線源誘導管の両方について同じ追跡システムを用いることは、同じ座標系内の両方の誘導管の再構成を本質的に定義する。これは、取得した追跡データから位置関係を直接的に導出することを可能にする。

これに基づいて、決定ユニット３００は、そのそれぞれの線源の対応する線源位置(source position)に対するＩＤ測定デバイスの測定位置を示す測定位置データを取得し、この測定位置データを計算ユニット４００に提供する。

計算ユニット４００は、測定位置データを受信し、そこから測定位置を導出する。更に、計算ユニット４００は、治療計画システム２から治療計画を受信する。図１に従った例示的な実施形態において、計算ユニット４００は、特に、線源の活量(activity)に関する情報と共に、治療計画によって示される線源の滞留時間(dwell time)を受信する。線源の活量及び滞留時間を使用して、計算ユニット４００は、次に、測定位置で生じると予期される線量を示すそれぞれの予測された線量データを計算する。計算ユニット４００は、予測された線量データを検証ユニット５００に提供する。

決定ユニット３００は、更に、少なくとも１つの測定位置を示す測定位置データを制御ユニット３に提供する。制御ユニット３は、ＩＤ測定デバイスを測定位置データに示される測定位置に自動的に位置決めするように構成されてよい。代替的に又は追加的に、制御ユニットは、測定位置データをユーザに提示するように構成されてよい。次に、ユーザは、ＩＤ測定デバイスを手動で測定位置まで駆動するように促されてよい(prompted)。

次に、ＩＤ測定デバイスを使用して、測定位置で放射線データ２０を取得する。取得した放射線データ２０は、検証ユニット５００に提供される。検証ユニット５００は、測定位置で取得した放射線データ２０を用いて、標的領域に実際に送達された線量を示す送達線量データを導出する。次に、検証ユニット５００は、線量送達が計画通りに実行されたことを検証するために並びにプロセスの要求される品質保証を実行するために、送達された線量データを計算ユニット４００から受信する予測された線量データと比較する。

図１に従った例示的な実施形態において、検証ユニットは、次に、送達された線量データ及び予測された線量データをディスプレイユニット７００に提供する。ディスプレイユニット７００は、送達された線量データの第１のグラフ表現と、予測された線量データの第２のグラフ表現とを生成し、それらをコンピュータスクリーンのようなディスプレイ上に一緒に表示して、ユーザのためにそれらを視覚化する。それによって、第１のグラフ表現及び第２のグラフ表現は、より容易な比較を可能にするために、同一の座標系内に特に提供され、より具体的には、オーバーレイされる。

システム１は、更に、表示ユニット８００を備える。表示ユニット８００は、検証結果、すなわち、送達された線量データと予測された線量データとの間の比較結果の表示を出力するために、検証ユニット５００と通信的に接続される。一例として、照射された線量データと予測された線量データとの間の比較が両方とも所定のパラメータ内にあることを検証ユニット５００が示す場合、表示ユニット８００は、放射線送達が計画に従って実行されたことを、例えば、緑色光を表示することによって視覚的に、及び／又は音を提供することによって可聴的に、及び／又は触覚的に表示してよい。

幾つかの実施形態において、検証ユニット５００は、送達された線量データと予測された線量データが、所定の偏差閾値を超えるような方法において互いから逸れること、すなわち、標的領域に実際に送達された線量が、治療計画に従って予測されるような予測線量と有意に異なることを決定してよい。これは、例えば、間違った誘導管への線源の挿入のような、線源の誤配置の結果であることがある。この場合、表示ユニット８００は、エラーが発生したことを示すアラームを発してよい。このアラームは、赤色光のような視覚的アラーム、可聴アラーム、及び／又は触覚アラームであってよい。

図２は、ある実施形態に従ったＩＤ測定デバイスのための測定位置を決定する方法を概略的に表している。ステップＳ１０１で、入力ユニット１００は、測定誘導管のために取得される追跡データ１０を受信して、それぞれのＩＤ測定デバイスを誘導する。ステップＳ２０１において、再構成ユニット２００は、入力ユニット１００から追跡データ１０を受信し、取得した追跡データ１０を使用して、ステップＳ２０２で測定誘導管を再構成する。

ステップＳ３０１で、決定ユニット３００は、測定誘導管の再構成を受信し、この再構成を用いて、ＩＤ測定デバイスの測定位置を決定し、ステップＳ３０２においてそれぞれの測定位置データを取得し、それらは引き続き計算ユニット４００及び制御ユニット３に送信される

測定位置データは、ステップ４０１において計算ユニット４００で受信される。ステップＳ４０２において、計算ユニット４００は、治療計画システム２から治療計画、特に、線源の活量及び滞留時間を更に受信する。治療計画を使用して、計算ユニット４００は、次に、ステップＳ４０３において、測定位置で予期される線量の予測された線量データを計算し、予測された線量データを検証ユニット５００に提供する。

図示のように、制御ユニット３は、測定位置データも受信し、ＩＤ測定デバイスを促して(プロンプトして)、測定位置での放射線データ２０を取得させる。取得された放射線データ２０は、ステップＳ５０１において検証ユニット５００に提供される。ステップＳ５０２において、検証ユニット５００は、放射線データ２０を用いて、線量が実際に標的に送達されたことを示す測定位置で送達された線量データを導出する。ステップＳ５０３において、検証ユニット５００は、更に、予測された線量データを受信し、送達された線量データを予測された線量データと比較する。比較後、検証ユニット５００は、送達された線量データ及び予測された線量データをディスプレイユニット７００に提供する。

送達された線量データ及び予測された線量データは、ステップＳ７０１においてディスプレイユニット７００で受信される。ディスプレイユニット７００は、ステップＳ７０２において、送達された線量データの第１のグラフ表現と、予測された線量データの第２のグラフ表現とを生成する。ステップＳ７０３において、ディスプレイユニット７００は、次に、ユーザにグラフ表現を一緒に表示する。

更に、検証ユニット５００は、送達された線量データと予測された線量データとの比較に関する検証情報を表示ユニット８００提供してよい。この検証情報は、ステップＳ８０１において表示ユニット８００で受信される。これに応答して、表示ユニットは、ステップＳ８０２において、なぜ肯定的(positive)であるのか、すなわち、全てが計画通りに進行していることを示すのか、又は否定的(negative)であるのか、すなわち、エラーが生じたことの故にアラームが発せられたかのいずれかの、それぞれの表示を出力することができる。

図３は、図１に表すようなカテーテルの内側のＩＤ測定デバイスの位置決めを支持するシステムの修正を概略的に表している。修正されたシステム１’は、入力ユニット１００と、再構成ユニット２００と、決定ユニット３００と、計算ユニット４００と、検証ユニット５００と、ディスプレイユニット７００と、表示ユニット８００とを有し、それらは、図１に関して記載したのと類似の方法において構成される。従って、システム１’は、データベース、又は治療計画システム２及び制御ユニット３にも接続される。更に、システム１’は、図４に関して特に記載されるように、ＩＤ測定デバイスの測定位置を最適化するために構成された最適化ユニット６００を含む。

修正されたシステム１’における手順は、図１に関して記載したのと同じ方法において実行される。すなわち、入力ユニット１００は、少なくとも１つの測定誘導管の追跡データ１０を受信し、再構成ユニット２００は、追跡データ１０を用いて、前記測定誘導管を再構成する。次に、測定誘導管の再構成は、決定ユニット３００に提供される。

次に、決定ユニット３００は、再構成を用いて、再構成されたような測定誘導管によって誘導されるＩＤ測定デバイスの測定位置を決定する。これは、決定ユニットが、追跡データが取得される位置にそれぞれ対応することがある測定誘導管に沿う複数の位置を示す測定位置データを導出することによって、特に達成される。次に、決定ユニット３００は、複数の測定位置を示す測定位置データを計算ユニット４００に提供してよい。

計算ユニット４００は、測定位置データを受信し、複数の測定位置を導出する。更に、計算ユニット４００は、治療計画システム２から受信する治療計画を受信する。次に、計算ユニット４００は、測定位置データ及び治療計画に示される複数の測定位置を最適化ユニット６００に提供してよい。

最適化ユニット６００は、測定位置データ及び治療計画を受信し、前記測定位置データから複数の候補位置を特定する。それによって、これらの候補位置は、ＩＤ測定デバイスが位置決めされるべき最適化された測定位置のための潜在的候補と考えられる位置に対応する。この文脈における複数の候補位置という用語は、測定位置データに示される全ての測定位置を定義することがあり、或いは複数の測定位置のサブセットに言及することがあることが理解されるべきである。

次に、最適化ユニット６００は、候補位置の各々について、複数の候補位置で予期される予測された線量及び／又は線量率を含む、予測された線量データを導出する。次に、最適化ユニット６００は、図４に関してより詳細に記載するように、複数の候補位置での予測された線量（率）を示す予測された線量データに対してペナルティ法(penalty method)を適用する。このペナルティ法に基づいて、最適化された測定位置、すなわち、ＩＤ測定デバイスが最良の測定結果を提供する位置が特定される。次に、最適化ユニット６００は、最適化された測定位置を含むように受信した測定位置データを調整するか、或いは最適化された測定位置のみを示す最適化された測定位置データを生成してよい。最適化ユニット６００は、最適化された測定位置での予測された線量（率）を示す予測された線量データと共に（最適化された）測定位置データを計算ユニット４００に提供してよい。

次に、計算ユニット４００は、予測された線量データを検証ユニット５００に提供し、（最適化された）測定位置データを決定ユニット３００に提供する。次に、決定ユニット３００は、少なくとも最適化された測定位置を示す（最適化された）測定位置データを制御ユニット３に提供する。次に、制御ユニット３は、ＩＤ測定デバイスを最適化された測定位置に自動的に位置決めするか、或いは、代替的に又は追加的に、最適化された測定位置をユーザに表示して、ＩＤ測定デバイスを最適化された測定位置に位置決めするように前記ユーザに促してよい(prompt)。

次に、ＩＤ測定デバイスを使用して、最適化された測定位置で放射線データ２０を取得する。放射線データ２０は、実際に送達された線量を示す送達線量データを導出するために放射線データ２０を使用する検証ユニット５００に提供される。次に、検定部５００は、図１に関連して上述したように、送達された線量データと予測された線量データとを比較し、この比較の結果を示す検証情報をディスプレイユニット７００及び／又は表示ユニット８００に提供する。

図３に従った例示的な実施形態において、治療計画システム２は、ユーザインタフェース９００を含む。ユーザインタフェース９００は、ユーザが治療計画の変更を治療計画システム２に入力することを可能にするように構成されてよい。この場合、治療計画システム２は、それぞれの変更表示をシステム１’に提供し、それによって、最適化ユニット６００に提供する。変更表示は、線源位置、線源活量、滞留時間等の変更のような、治療計画の変更に関する情報を含む。次に、最適化ユニット６００は、変更表示に従った最適化に適合するように構成される。すなわち、予測線量データの決定は、新しい治療計画に従って調整され、最適化手順は、調整された予測線量データに従って行われる。

図４は、システム１’の一部として最適化ユニット６００によって特に実行されることがあるような測定位置を最適化する方法を概略的に表現している。ステップＳ６０１において、測定位置データ及び治療計画は、最適化ユニット６００で受信される。ステップＳ６０２において、最適化ユニット６００は、測定位置データに基づいて、複数の候補位置を特定する。ステップＳ６０３において、最適化ユニット６００は、治療計画に基づいて、候補位置の各々での予測された線量（率）を示す予測線量データを決定し、よって、候補位置間の予測線量分布を決定し、予測線量データを使用して、ペナルティ法を適用することによって測定位置を最適化する。図４に従った例示的な実施形態において、最適化は、以下の考慮事項をそれぞれのペナルティ関数(penalty functions)に変換することによって最良のＱＡを示す数値最適化として行われる。

ＩＤ測定デバイスの位置決めは、計画される放射線量分布の空間勾配が大きい場所で避けられなければならない。さもなければ、相対位置決めにおける小さな誤差は、測定される放射線量についての大きな偏差をもたらす。

ＩＤ測定デバイスは、全ての線源位置から送達された放射線量又は放射線量率を測定するのに十分な感度でないことがある。故に、治療計画に従って低い放射線量を示す領域は避けられなければならない。

リスクのある標的臓器もしくは複数の標的臓器に近い又はその（それらの）内側の重要な領域における高い信頼性のＱＡが優先されなければならない。故に、センサ又はＩＤデバイスの配置は、可能とされるのであれば、これらの領域のために優先されなければならない。

線源位置の順序は、時間の経過に伴う空間線量勾配の変化に影響を及ぼす。

ステップＳ６０４において、予測された線量データによって示される空間勾配が高い領域におけるＩＤ測定デバイスの位置決めは、各候補位置での最終計画における空間勾配振幅を計算することによってペナルティが課される。より高いペナルティ付けが必要とされるならば、二乗された勾配の大きさを使用することが選択されるか、或いは最終計画における空間勾配のｘ、ｙ、ｚ成分の合計又は最大が考慮される。

ステップＳ６０５において、予測線量データに示されるような低い線量率又は線量率の領域におけるＩＤ測定デバイスの位置決めは、線量又は線量率の最小許容レベルと予測されたレベルとの間の差を計算することによってペナルティが課される。代替的な定式化は、（片面）二次又はより高次の多項式、指数関数、又はヘヴィサイド関数(Heaviside function)において、この差を置き換えてよい。

ステップＳ６０６において、リスクのある標的臓器又は複数の標的臓器に近い又はその（それらの）内側の、すなわち、特に選択された関心領域に近い、測定位置についてのあらゆる候補位置は、それぞれの候補位置とそのような関心領域との間の距離を計算することによって優先される。代替的な定式化は、この距離を（片面）二次もしくはより高次の多項式、指数関数、又はヘヴィサイド関数で置き換えてよい。加えて、このペナルティ関数での変化は、線量又は線量率が最も重要な場所で測定されるように、測定位置を提案するために、計画される線量分布における局所最小／最大までの距離を計算することによって、定式化されてよい。

ステップＳ６０７において、放射性放射線源が配置される順序は、送達中の全ての時点に亘って計算することによって考慮される。

更に、ステップＳ６０８では、線源及び／又は測定誘導管の交換等のような、送達不良状況を特定するために、ペナルティ関数が導入される。このペナルティ関数は、そのような線源及び／又は測定誘導管の交換の場合に、予測された線量（率）及び線量率の相関を特に計算してよい。これは、ＩＤ測定デバイスによって行われる測定がそのような故障発生の場合に最も変化する最適化された測定位置に向かって解(ソリューション)を動かすことがある。この場合にも、代替的な定式化を用いて、（片面）二次もしくはより高次の多項式、指数関数、又はヘヴィサイド関数において相関を置換してよい。代替的に又は追加的に、差分測定を用いて送達不良を特定してよい。

ステップＳ６０９において、異なるペナルティ関数は、加重和(weighted sum)を使用して目的関数(objective function)に結合される。重み付けは、問題中の個々の側面間のバランスを変更するために（自動的に及び／又はユーザによって）割り当てられてよい。これは、それによって達成されるべき主目的（品質保証の向上、迅速送達不良検出等）に従って最適化を調整することを可能にする。

図５は、本発明の実施形態に従った小線源照射療法５００(brachytherapy)のためのシステムを概略的に例示している。誘導管５０３、５０４が処置標的５０２に挿入されてよく、処置標的５０２は前立腺であることがある。誘導管をより正確に位置決めするために、グリッド５１０(grid)が使用されてよい。アフターローダ５０４(afterloader)を用いて、放射性放射線源５０１を誘導管５０３内に移動させることができる。図５は、ＥＭ場を生成するように構成された磁場生成器５０６(field generator)を更に示しており、上記で説明したように、このＥＭ場を通じて移動する誘導管５０３及び５０４の位置を追跡するために磁場生成器を使用することができる。このようにして、放射性放射線源５０１に対する測定デバイス５０８の位置を得ることができる。

上述の実施形態は、高線量率（ＨＤＲ）小線源照射療法のための方法に関するが、本発明は、ＨＤＲ小線源照射療法に限定されず、低線量率（ＬＤＲ）小線源照射療法又はパルス線量率（ＰＤＲ）小線源照射療法に適用されてもよいことが理解されるべきである。

更に、上述の実施形態において、システムは、小線源照射療法計画のための治療計画システムの一部として実装されるが、システムは、同様に治療制御システム（ＴＣＳ）、治療検証システム（ＴＶＳ）において実装されてよく、或いは放射性放射線源をそれらのそれぞれのガイドワイヤを介して駆動するためのアフターローダの一部として実装されてよいことが理解されるべきできある。

上述の実施形態において、最適化ユニットは、個々のＩＤ測定デバイスについての測定位置を最適化するように構成されるが、最適化ユニットは、線源位置決めを最適化するために同様に使用されてよいことが理解されるべきである。

当業者は、特許請求する発明を実施する際に、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示の実施形態に対する他の変形を理解し且つ実施することができる。

請求項において、「含む」という後は、他の要素又はステップを除外せず、単数形の表現は、複数を除外しない。

単一のユニット又はデバイスが請求項に列挙される幾つかの項目の機能を満たすことがある。特定の手段が相互に異なる従属項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用い得ないことを示さない。

１つ又はそれよりも多くのユニット又はデバイスによって実行される誘導管の再構成、測定位置の決定、測定位置の最適化、予測された或いは送達された線量データの導出、予測された線量データ及び送達された線量データの比較、手動の及び／又は自動的な制御、可聴及び／又は触覚及び／又は視覚的アラームによる表示、可視化等のような手順を、任意の他の数のユニット又はデバイスによって実行することができる。本発明に従ったこれらの手順を、ここでは、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用ハードウェアとして実装することができる。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体に格納及び／又は分配されることがあるが、インターネット又は他の有線又は無線通信システムのような他の形態で分配されてもよい。

請求項中の如何なる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されてならない。

本発明は、少なくとも１つの誘導管に沿う複数の位置で取得される複数の追跡値を含む追跡値を受信するための入力ユニットと、追跡データに基づいて少なくとも１つの誘導管の再構成を得るための再構成ユニットと、再構成に基づいて少なくとも１つの放射性放射線源の少なくとも１つの線源位置に対する少なくとも１つの誘導管によって誘導される少なくとも１つの測定デバイスの少なくとも１つの測定位置を決定するための決定ユニットとを含む、小線源照射療法処置のためのシステムに関する。

そのようなシステムによって、インビボ線量測定デバイスの位置決めは、より高い精度で行われることがあり、それによって、小線源照射療法における品質保証手順の改良が達成される。

国際公開第２００９／１５６８９３号 国際公開第２０１４／０１３４１８号

Claims (15)

1. 小線源照射療法処置のためのシステムであって、
   少なくとも１つの誘導管に沿う複数の位置で取得される複数の追跡値を含む追跡データを受信する入力ユニットと、
   前記追跡データに基づいて前記少なくとも１つの誘導管の再構成を得る再構成ユニットと、
   前記再構成に基づいて少なくとも１つの放射性放射線源の少なくとも１つの線源位置に対する前記少なくとも１つの誘導管によって誘導される少なくとも１つの測定デバイスの少なくとも１つの測定位置を決定する決定ユニットとを含む、
   システム。
2. 前記追跡データは、電磁追跡及び／又は光ファイバ追跡を用いて取得される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つの線源位置に対する前記少なくとも１つの測定位置を表示する測定位置データを受信し、
   治療計画に基づいて、前記少なくとも１つの測定位置についての予測される線量データを導出する、
   計算ユニットを更に含む、
   請求項１に記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つの測定位置で前記少なくとも１つの測定デバイスによって取得される放射線データに基づいて、前記少なくとも１つの測定位置で前記少なくとも１つの放射性放射線源によって送達される線量の送達される線量データを導出し、
   前記送達される線量データをその特定の測定位置について導出される前記予測される線量データと比較する、
   検証ユニットを更に含む、
   請求項３に記載のシステム。
5. 前記送達される線量データの第１のグラフ表現と、前記予測される線量データの第２のグラフ表現とを生成し、
   前記第１のグラフ表現及び前記第２のグラフ表現を一緒に表示する、
   ディスプレイユニットを更に含む、
   請求項４に記載のシステム。
6. 前記送達される線量データ及び前記予測される線量データが所定の許容値だけ互いに偏差するならば少なくとも１つの表示を引き起こす、表示ユニットを更に含む、請求項４に記載のシステム。
7. 療法計画に基づいて予測される前記予測される線量データに基づいて前記少なくとも１つの測定位置を少なくとも１つの最適化された測定位置に最適化する、最適化ユニットを更に含む、請求項３に記載のシステム。
8. 前記最適化ユニットは、療法計画に基づいて予測される予測される線量分布データに基づいて複数の誘導管の挿入シーケンスを最適化するように更に提供される、請求項７に記載のシステム。
9. 前記少なくとも１つの最適化された測定位置への前記少なくとも１つの測定デバイスの前記少なくとも１つの測定位置の前記最適化は、
   少なくとも１つの更なる測定デバイスの少なくとも１つの更なる測定位置を決定すること、
   前記少なくとも１つの更なる測定デバイスの前記少なくとも１つの更なる測定位置に依存して前記少なくとも１つの測定デバイスの前記少なくとも１つの測定位置を前記少なくとも１つの最適化された測定位置に最適化すること、及び／又は
   前記少なくとも１つの測定デバイスの前記少なくとも１つの測定位置に依存して前記少なくとも１つの更なる測定デバイスの前記少なくとも１つの更なる測定位置を少なくとも１つの更なる最適化された測定位置に最適化することを含む、
   請求項７に記載のシステム。
10. 前記少なくとも１つの最適化された測定位置への前記少なくとも１つの測定位置の前記最適化は、
    前記測定デバイスについての複数の候補位置を特定すること、
    前記治療計画に基づいて、前記複数の候補測定位置の各々についての前記予測される線量データを予測すること、及び
    前記複数の候補測定位置から、前記予測される線量データにペナルティ法を適用することによって少なくとも１つの最適化された測定位置を決定することを更に含む、
    請求項７に記載のシステム。
11. 前記予測される線量データに前記ペナルティ法を適用することは、複数のペナルティ関数を適用すること、及び加重和を用いて目的関数において前記複数のペナルティ関数を結合することを含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記最適化ユニットは、
    前記治療計画における変更の少なくとも１つの変更表示を受信し、且つ
    該少なくとも１つの変更表示に基づいて、前記少なくとも１つの最適化された測定位置への前記少なくとも１つの測定位置の前記最適化を調整する、
    ように提供される、
    請求項７に記載のシステム。
13. 小線源照射療法処置中の品質保証のための方法であって、
    少なくとも１つの誘導管に沿う複数の位置で取得される複数の追跡値を含む追跡データを受信するステップと、
    該追跡データに基づいて前記少なくとも１つの誘導管の再構成を得るステップと、
    該再構成に基づいて、少なくとも１つの放射性放射線源の少なくとも１つの線源位置に対する前記少なくとも１つの誘導管によって誘導される少なくとも１つの測定デバイスの少なくとも１つの測定位置を決定するステップとを含む、
    方法。
14. 処理ユニットによって実行されるときに、方法を実行するように構成される、コンピュータプログラムであって、前記方法は、
    少なくとも１つの誘導管に沿う複数の位置で取得される複数の追跡値を含む追跡データを受信するステップと、
    該追跡データに基づいて前記少なくとも１つの誘導管の再構成を得るステップと、
    該再構成に基づいて、少なくとも１つの放射性放射線源の少なくとも１つの線源位置に対する前記少なくとも１つの誘導管によって誘導される少なくとも１つの測定デバイスの少なくとも１つの測定位置を決定するステップとを含む、
    コンピュータプログラム。
15. 請求項１乃至１２のうちのいずれか１項に記載のシステムを制御するように更に構成される、請求項１４に記載のコンピュータプログラム。

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