JP2022509006A - 関心領域データを使用する最適化されるスキャン方法および断層撮影システム - Google Patents

Abstract

画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）において有用な、スキャンパラメータを最適化する方法は、患者の関心領域の１つまたは複数のパラメータに基づいて、Ｘ線源からのビームの照射を制御すること、および／または、放射線送達装置の撮像用放射線のＸ線検出器の検出メカニズムを制御すること、を可能にする。関心領域の１つまたは複数のパラメータは、寸法、外形、密度、ビームの出口に対する位置、アイソセンタに対する位置、患者の全身に対する位置、などを含むことができる。患者または患者の一部の放射線被曝を標的化する、および／または低減する目的で、および／または、誘導画像の品質を改善する目的で、ビームへの患者の被曝を、ビームおよび／または検出器の態様を制御する１つまたは複数のスキャンパラメータの変調を介して変化させることができる。変調は、放射線送達装置の一部からの関心領域の視野角に応じて変化させることができる。
【選択図】 図４

Description

［関連出願］
本出願は、１１個の米国仮特許出願、すなわち、第６２／７７３，７１２号（出願日２０１８年１１月３０日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００１）、第６２／７７３，７００号（出願日２０１８年１１月３０日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００２）、第６２／７９６，８３１号（出願日２０１９年１月２５日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００４）、第６２／８００，２８７号（出願日２０１９年２月１日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００３）、第６２／８０１，２６０号（出願日２０１９年２月５日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００６）、第６２／８１３，３３５号（出願日２０１９年３月４日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００７）、第６２／８２１，１１６号（出願日２０１９年３月２０日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００９）、第６２／８３６，３５７号（出願日２０１９年４月１９日）（代理人整理番号：３８９３５／０４０１６）、第６２／８３６，３５２号（出願日２０１９年４月１９日）（代理人整理番号：３８９３５／０４０１７）、第６２／８４３，７９６号（出願日２０１９年５月６日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００５）、第６２／８７８，３６４号（出願日２０１９年７月２５日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００８）、の利益を主張する。さらに本出願は、同じ日に出願された１０個の米国非仮特許出願、すなわち、代理人整理番号３８９３５／０４０１９、タイトル「ＭＵＬＴＩＭＯＤＡＬ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」、代理人整理番号３８９３５／０４０２０、タイトル「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＳＣＡＬＡＢＬＥ ＦＩＥＬＤ ＯＦ ＶＩＥＷ ＩＭＡＧＩＮＧ ＵＳＩＮＧ Ａ ＭＵＬＴＩ－ＳＯＵＲＣＥ ＳＹＳＴＥＭ」、代理人整理番号３８９３５／０４０１１、タイトル「ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＨＥＬＩＣＡＬ ＦＡＮ－ＢＥＡＭ ＣＯＭＰＵＴＥＤ ＴＯＭＯＧＲＡＰＨＹ ＩＮ ＩＭＡＧＥ－ＧＵＩＤＥＤ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＤＥＶＩＣＥ」、代理人整理番号３８９３５／０４０１０、タイトル「ＣＯＭＰＵＴＥＤ ＴＯＭＯＧＲＡＰＨＹ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＩＭＡＧＥ ＩＭＰＲＯＶＥＭＥＮＴ ＵＳＩＮＧ ＰＲＩＯＲ ＩＭＡＧＥ」、代理人整理番号３８９３５／０４０１５、タイトル「ＨＥＬＩＣＡＬ ＣＯＮＥ－ＢＥＡＭ ＣＯＭＰＵＴＥＤ ＴＯＭＯＧＲＡＰＨＹ ＩＭＡＧＩＮＧ ＷＩＴＨ ＡＮ ＯＦＦ－ＣＥＮＴＥＲＥＤ ＤＥＴＥＣＴＯＲ」、代理人整理番号３８９３５／０４０２１、タイトル「ＭＵＬＴＩ－ＰＡＳＳ ＣＯＭＰＵＴＥＤ ＴＯＭＯＧＲＡＰＨＹ ＳＣＡＮＳ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＷＯＲＫＦＬＯＷ ＡＮＤ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ」、代理人整理番号３８９３５／０４０１２、タイトル「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＳＣＡＴＴＥＲ ＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮ ＩＮ ＣＯＮＥ－ＢＥＡＭ ＣＯＭＰＵＴＥＤ ＴＯＭＯＧＲＡＰＨＹ」、代理人整理番号３８９３５／０４０１４、タイトル「ＡＳＹＭＭＥＴＲＩＣ ＳＣＡＴＴＥＲ ＦＩＴＴＩＮＧ ＦＯＲ ＯＰＴＩＭＡＬ ＰＡＮＥＬ ＲＥＡＤＯＵＴ ＩＮ ＣＯＮＥ－ＢＥＡＭ ＣＯＭＰＵＴＥＤ ＴＯＭＯＧＲＡＰＨＹ」、代理人整理番号３８９３５／０４０１８、タイトル「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ ＳＣＡＴＴＥＲ ＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ ＩＮ ＩＭＡＧＩＮＧ」、代理人整理番号３８９３５／０４０２２、タイトル「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＩＭＡＧＥ ＲＥＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＩＮＴＥＲ－ＦＲＡＣＴＩＯＮＡＬ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ」、にも関連する。上に記載した特許出願および特許の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

開示する技術の態様は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像に関し、より詳細には、関心領域（ＲＯＩ）に関連するデータを使用してコンピュータ断層撮影ＣＴおよび画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ：image-guided radiation treatment）を最適化するシステムおよび方法に関する。

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像は、一般に、患者または患者の一部を放射線源に曝露させ、放射線源からのＸ線放射を受信するように放射線検出器を位置決めすることを含む。放射線源および放射線検出器は、患者の周囲の様々な位置に動き、受信された放射線を使用して患者の画像を生成する。

放射線治療は、ＣＴ撮像が高い頻度で採用される分野である。放射線治療は、多くの場合、（例えばメガボルト範囲のエネルギレベルにおける）高エネルギのＸ線ビームを患者内の腫瘍や他の関心領域の方に導くことによって行われる。この治療の目標は、周囲の組織の被曝を最小限にしながら、高エネルギＸ線ビームを関心領域に集中させることである。いわゆる画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）では、ＣＴ撮像を利用して、画像に基づく送達前ステップ（治療計画を含むことができる）で使用するための患者の画像を収集することができる。またＣＴ画像取得は、治療用放射線ビームが関心領域に正しく導かれて関心領域を治療していることを確認する目的にも使用することができる。

一実施形態においては、患者のＩＧＲＴにおいて使用する撮像方法は、患者の以前の画像に対応する画像データを受信するステップであって、画像データが、関心領域（ＲＯＩ）に対応するデータを含む、受信するステップと、患者の投影画像データを取得するステップと、患者の取得された投影画像データに基づいて画像再構成を実行して患者画像を取得するステップと、以前の画像を、取得された患者画像にレジストレーションし、レジストレーションされた画像を取得するステップと、レジストレーションされた画像内でＲＯＩを識別するステップと、以前の画像に基づいてＲＯＩ画像データを投影するステップと、投影されたＲＯＩ画像データを使用して、最適化されたパラメータセットを生成するステップと、最適化されたパラメータセットを使用して患者のＣＴスキャンを実行するステップと、を含む。

一実施形態に関連して説明および／または図示した特徴は、１つまたは複数の別の実施形態において同じ方法で、または類似する方法で、および／または、別の実施形態の特徴と組み合わせて、または別の実施形態の特徴の代わりに、使用することができる。

本発明の説明は、請求項で使用されている単語、または請求項もしくは本発明の範囲を、限定するものではない。請求項で使用されている単語は、すべての通常の意味を持つ。

添付の図面（本明細書に組み込まれており本明細書の一部を構成している）には、本発明の実施形態が図解されており、上に記載した本発明の一般的な説明および以下に記載する詳細な説明と合わせて、本発明の実施形態を例示する役割を果たす。なお図に示した要素の境界（例：長方形、長方形のグループ、またはその他の形状）は、境界の一実施形態を表すことが理解されよう。いくつかの実施形態においては、１つの要素を複数の要素として設計することができる、または複数の要素を１つの要素として設計することができる。いくつかの実施形態においては、別の要素の内部の構成要素として示されている要素は、外部の構成要素として実施することができ、逆も同様である。さらに、要素は正しい縮尺で描かれていないことがある。

開示する技術の一態様による放射線治療送達装置（radiotherapy delivery device）の斜視図である。 開示する技術の一態様による放射線治療送達装置の概略図である。 図１の放射線治療送達装置に関連して使用するための計画画像のスライスを示している例示的なディスプレイおよびオペレータインタフェースの概略図である。 開示する技術の一態様による撮像方法の概略図である。 図４の撮像方法の一部分の概略図である。 図４の撮像方法の一部分の別の概略図である。 放射線治療装置を使用するＩＧＲＴの例示的な方法を描いた流れ図である。 例示的な画像に基づく送達前ステップを描いたブロック図である。 撮像または画像に基づく送達前ステップ時に利用することのできる例示的なデータを描いたブロック図である。

すべての図面は線図であり、正しい縮尺では描かれていないことに留意されたい。これらの図の一部の相対的な寸法および比率は、図面の明確さおよび便宜上の理由で、誇張または縮小されて示されている。同じ参照番号は、一般には、異なる実施形態における対応するかまたは類似する特徴を参照するために使用されている。したがって図面および説明は、本質的に例示を目的としているとみなすべきであり、本発明を制限するようにはみなされないものとする。

以下では、本開示全体を通じて使用される例示的な用語を定義しておく。すべての用語の単数形および複数形は、いずれも各用語の意味を持つ。

本明細書で使用される「構成要素」は、ハードウェアの一部、ソフトウェアの一部、またはこれらの組合せとして定義することができる。ハードウェアの一部は、少なくともプロセッサおよびメモリの一部を含むことができ、メモリは、実行するための命令を含む。構成要素は装置に関連付けられることがある。

本明細書で使用される「ロジック」（「回路」と同義）は、（１つまたは複数の）機能または（１つまたは複数の）動作を実行するためのハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および／またはそれぞれの組合せを含み、ただしこれらに限定されない。例えばロジックは、所望の用途またはニーズに基づいて、ソフトウェアによって制御されるマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのディスクリートロジック、または他のプログラマブルロジックデバイスおよび／またはコントローラを含むことができる。ロジックは、完全にソフトウェアとして実施することもできる。

本明細書で使用される「プロセッサ」は、実質的に任意の数のプロセッサシステムまたはスタンドアロンプロセッサ（マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、中央処理装置（ＣＰＵ）、およびデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）など）の１つまたは複数を任意の組合せで含み、ただしこれらに限定されない。プロセッサは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、クロック、デコーダ、メモリコントローラ、または割り込みコントローラなど、プロセッサの動作をサポートする様々な別の回路に関連付けることができる。これらのサポート回路は、プロセッサまたはそれに関連する電子パッケージの内部または外部であってよい。サポート回路は、プロセッサと動作可能に通信する。ブロック図または他の図面において、サポート回路は必ずしもプロセッサとは別に示されていない。

本明細書で使用される「信号」は、１つまたは複数の電気信号（アナログ信号またはデジタル信号を含む）、１つまたは複数のコンピュータ命令、ビットまたはビットストリームなどを含み、ただしこれらに限定されない。

本明細書で使用される「ソフトウェア」は、コンピュータ、プロセッサ、ロジック、および／または他の電子デバイスに、機能、動作を実行させる、および／または所望の方法で挙動させる、１つまたは複数のコンピュータ可読および／またはコンピュータ実行可能の命令を含み、ただしこれらに限定されない。命令は、ルーチン、アルゴリズム、モジュール、または動的にリンクされるソースまたはライブラリからの個別のアプリケーションまたはコードを含むプログラムなど、さまざまな形式で実施することができる。

後からさらに詳しく説明するように、開示する技術の態様は、ＣＴ撮像システムおよび方法、または放射線治療送達装置と、放射線送達装置の撮像用放射線源からのビームの照射を、患者の関心領域の１つまたは複数のパラメータに基づいて制御することを可能にする方法と、に関する。結果として、患者または患者の関心領域の放射線照射を良好に標的化する、および／または低減することができる。

放射線治療が意図される場合、開示する技術は、ＩＧＲＴと組み合わせて、またはＩＧＲＴの一部として使用される統合されたキロボルト（ｋＶ）ＣＴを利用することができる。

一実装形態によれば、画像取得の方法は、放射線治療送達プラットフォームでのｋＶ ＣＴ撮像を提供する目的で、ファンまたは「シックファン（thick-fan）」ｋＶビームのコリメーションおよびスリップリングの高速回転を使用するヘリカル線源軌道（例：放射線源が中心軸の周りに連続的に回転するとともに、ガントリーのボアの中で患者支持台が縦方向に移動する）を含む、または利用する。このような実装形態では、従来のシステムよりも高い品質のｋＶ画像を可能にするために、散乱を低減し、散乱推定を改善できることが理解されよう。

別の実装形態によれば、画像取得の方法は、連続的なスキャンまたはガントリーの運動の間に患者を動かして行うアキシャルスキャンを含む、または利用する。

本開示は、放射線送達装置の撮像用放射線源からのビームの照射を、患者の関心領域（ＲＯＩ）の１つまたは複数のパラメータまたは特性に基づいて制御するために、関心領域（ＲＯＩ）誘導（region of interest (ROI) guidance）を使用する放射線送達装置および方法に関連付けられる恩恵を認識している。このような恩恵としては、以下に限定されないが、解剖学的対象領域を撮像するためのスキャン時間が減少する、Ｘ線の散乱が減少して画質が改善される、放射線線量が最適化される（ＲＯＩに対する線量が標的化されることを含む）、および／または、患者または患者のＲＯＩの放射線被曝が減少する。別の恩恵は、ＲＯＩのターゲット部分の放射線被曝が、ターゲット部分を中心とする複数の視野角それぞれにおいて均一になることであり、複数の視野角における放射線の減衰の変動が良好に認識され、したがってフラットパネル検出器の限られたダイナミックレンジが良好に利用されて画質が改善される。開示する技術は、患者の位置決め、動き追跡、または撮像用放射線源または治療用放射線源のビーム追跡などを目的として、ｋＶ ＣＴ撮像またはＩＧＲＴに関連付けられるｋＶ ＣＴ撮像において採用することができる。これらの恩恵は、ＣＴスキャンおよび／またはＩＧＲＴ治療のために患者支持台の上に配置された患者にレジストレーションされる以前の画像を使用することによって、実現することができる。

開示する技術の態様について、以前の画像または以前に取得された画像が、以前の計画画像（例：ＩＧＲＴ手順に関連して使用するための治療計画を生成する目的で治療前に取得される画像）である場合に関連して説明するが、開示する技術の態様は、一般的な撮像環境において（例：ＩＧＲＴ用途とは別の標準的なＣＴ撮像環境において）実施できることが理解されよう。

例えば、いくつかの実施形態においては、開示する技術は、放射線治療システムとは個別のＣＴシステムに関する。別の実施形態においては、放射線治療送達装置および方法は、ＩＧＲＴと組み合わせて、またはＩＧＲＴの一部として使用するためのＣＴ用の統合された低エネルギ放射線源を利用することができる。特に、例えば、放射線治療送達装置および方法は、ガントリー内で撮像するための低エネルギ放射線源と、治療処置用の高エネルギ放射線源とを組み合わせることができる。一実施形態においては、低エネルギ放射線源は、ＣＴシステムの一部としてのキロボルト（ｋＶ）放射線源であり、治療処置用の高エネルギ放射線源は、メガボルト（ＭＶ）放射線源である。ｋＶ放射線源を言及している以下の実施形態では、別の低エネルギ放射線源を利用してもよい。

上に述べたように、画像取得システムは、専用のｋＶ撮像線源を有するＩＧＲＴシステムに関連付けられている必要はない。例えば、関与する画像取得システムは、ＭＶ Ｘ線管およびＭＶ Ｘ線検出器、ｋＶ Ｘ線管およびｋＶ Ｘ線検出器、または両方の組合せを含むことができる。後からさらに詳しく説明するように、これらの撮像線源および検出器は、ＣＴのようなガントリー（例：スリップリングを有する）に、ロボットアームに、２本のロボットアームに、および／または他の取付け装置に、さまざまな組合せで取り付けることができる。

一実施形態によれば、本方法は、図１および図２に示した以下に説明するシステムにおいて実行することができる。しかしながら、撮像方法は、開示する技術の範囲から逸脱することなく、異なるコンピュータ断層撮影システム（例：Ｃアームシステムなど、放射線源および／または検出器が１本または複数のロボットアームに動作可能に結合されているＭＶ ＣＴシステムおよび／またはｋＶ ＣＴシステム）において実行できることが理解されよう。

図１および図２を参照し、放射線治療装置１０が提供される。放射線治療装置１０は、画像誘導放射線治療または療法（ＩＧＲＴ）を含む（ただしこれに限定されない）様々な用途に使用できることが理解されよう。放射線治療装置１０は、後からさらに詳しく説明する撮像方法を実行するために使用することができる。放射線治療装置１０は、支持ユニットまたはハウジング１４によって支持されている、または収容されている回転可能なガントリーシステム（ガントリー１２と称する）を含む。本明細書におけるガントリーとは、ターゲットの周りを回転するときに１つまたは複数の放射線源および／または関連する検出器を支持することのできる１つまたは複数のガントリー（例：リングまたはＣアーム）を備えたガントリーシステムを指す。例えば、一実施形態においては、第１の放射線源および関連する検出器を、ガントリーシステムの第１のガントリーに取り付けることができ、第２の放射線源および関連する検出器を、ガントリーシステムの第２のガントリーに取り付けることができる。別の実施形態においては、２つ以上の放射線源および関連する（１つまたは複数の）検出器を、ガントリーシステムの同じガントリーに取り付けることができる（例えばガントリーシステムが１つのガントリーのみから構成される場合を含む）。ガントリー、放射線源、および放射線検出器の様々な組合せを、様々なガントリーシステム構成に組み合わせて、同じ装置内で同じボリュームを撮像および／または治療することができる。例えば、ｋＶ放射線源およびＭＶ放射線源を、ガントリーシステムの同じガントリーまたは異なるガントリーに取り付けて、ＩＧＲＴシステムの一部としての撮像および／または治療に、選択的に使用することができる。異なるガントリーに取り付けられる場合、これらの放射線源は独立して回転することができるが、依然として同じ（またはほぼ同じ）ボリュームを同時に撮像することができる。回転可能なリングガントリー１２は、毎分１０回転（ｒｐｍ）以上の能力とすることができる（例：高速スリップリング回転を使用し、例えば最大１０ｒｐｍ、最大２０ｒｐｍ、最大６０ｒｐｍ、またはそれ以上のｒｐｍを含む）。回転可能なガントリー１２は、ガントリーボア１６を画成しており、撮像および／または治療のために患者をこのボアの中に入れて位置決めすることができる。一実施形態によれば、回転可能なガントリー１２は、スリップリングガントリーとして構成されており、撮像用放射線源および関連する放射線検出器の連続的な回転を提供する一方で、検出器によって受信される撮像データの十分な帯域幅を提供する。スリップリングガントリーでは、装置に関連付けられる電力および信号を伝えるケーブルが巻き付く、および巻き付きが解除されるように、ガントリーの回転方向を交互にする必要がない。後からさらに詳しく説明するように、このような構成によって、たとえＩＧＲＴシステムに統合されているときでも、連続的なヘリカル（例：ファンビーム、コーンビームなど）コンピュータ断層撮影を可能にすることができる。

患者支持台１８は、回転可能なガントリー１２に隣接して配置されており、回転可能なガントリー１２内に動かす、およびガントリー１２の中で縦方向に動かすことができるように、一般には水平姿勢で患者を支持するように構成されている。患者支持台１８は、例えばガントリー１２の回転面に垂直な方向に（ガントリー１２の回転軸に沿って、または回転軸に平行に）患者を動かすことができる。患者支持台１８は、患者および患者支持台１８の動きを制御する患者支持台コントローラに動作可能に結合することができる。命令された撮像計画および／または治療計画に従って患者の縦方向軸を中心に回転するように、患者支持台コントローラを、回転可能なガントリー１２と、回転するガントリーに取り付けられている放射線源とに同期させることができる。いくつかの実施形態においては、患者支持台がボア１６の中に入った時点で、最適な治療のために患者の位置を調整する目的で、患者支持台を限られた範囲内で上下左右に動かすこともできる。開示する技術の範囲から逸脱することなく、別のバリエーションを採用できることが理解されよう。例えば、回転可能なガントリー１２に対して（一定速度または可変速度で）動くように支持台が制御されるとき、患者支持台の上に支持されている患者の周りを、（上に説明したような連続的な回転ではなく）ガントリー１２が「交互方向に」（例：右回転および左回転の交互に）回転するように、回転可能なガントリー１２および患者支持台を制御することができる。別の実施形態においては、連続的なステップアンドシュート円形スキャン（step-and-shoot circular scans）の場合、所望のボリュームがキャプチャされるまで、縦方向における患者支持台１８の移動（ステップ）と、回転可能なガントリー１２によるスキャン回転とが交互に行われる。装置１０は、ボリュームベースおよび平面ベースの画像取得に対応している。例えば、様々な実施形態においては、装置１０を使用して、ボリューム画像および／または平面画像を取得し、後から説明する関連する処理方法を実行することができる。

放射線源および／または患者支持台の様々な別のタイプの動きを利用して、投影データを生成するための、放射線源と患者の相対運動を達成することができる。放射線源および／または患者支持台の不連続な運動、連続的であるが可変／非一定の（線形および非線形を含む）直線運動、速度、および／または軌道など、およびその組合せを使用することができる（上に説明した放射線治療装置１０の様々な実施形態との組合せを含む）。支持台上の患者のスキャン速度は、ガントリーが回転する速度、または患者支持台がガントリーに出入りする速度に基づいて、変化させることができる。

図２に示したように、放射線治療装置１０は、回転可能なガントリー１２に結合されている、またはガントリー１２によって支持されている第１の放射線源２０を含む。一実施形態によれば、第１の放射線源２０は、患者の中のＲＯＩ内の腫瘍の治療に使用される高エネルギ放射線源など、治療用放射線源として構成されている。治療用放射線源は、開示する技術の範囲から逸脱することなく、高エネルギＸ線ビーム（例：メガボルト（ＭＶ）Ｘ線ビーム）、および／または高エネルギ粒子ビーム（例：電子のビーム、光子のビーム、またはより重いイオン（炭素など）のビーム）、または別の適切な形態の高エネルギ放射線とすることができることが理解されよう。一実施形態においては、第１の放射線源２０は、１ＭｅＶ以上のメガ電子ボルトピーク光子エネルギ（ＭｅＶ）を備えている。一実施形態においては、高エネルギＸ線ビームは、０．８ＭｅＶより高い平均エネルギを有する。別の実施形態においては、高エネルギＸ線ビームは、０．２ＭｅＶより高い平均エネルギを有する。別の実施形態においては、高エネルギＸ線ビームは、１５０ｋｅＶより高い平均エネルギを有する。一般的に、第１の放射線源２０は、第２の放射線源３０より高いエネルギレベル（ピークおよび／または平均など）を有する。

撮像システム（後から詳しく説明する）は、第２の放射線源３０を備えており、この第２の放射線源３０は、比較的低い強度かつ低エネルギの撮像用放射線を生成する独立したＸ線撮像源とすることができる。一実施形態においては、第２の放射線源３０は、キロボルト（ｋＶ）線源として構成されたＸ線源（例：約２０ｋＶ～約１５０ｋＶの範囲内のエネルギレベルを有する臨床用Ｘ線源）である。いくつかの実施形態においては、ｋＶ放射線源は、最大１５０ｋｅＶのキロ電子ボルトピーク光子エネルギ（ｋｅＶ）を備えている。撮像用放射線源は、撮像に適切な任意のタイプの透過スキャン用線源（transmission source）とすることができる。例えば、撮像用放射線源は、Ｘ線生成源（ＣＴ用を含む）、または十分なエネルギおよびフラックスを有する光子を生成する任意の別の方法（例えばガンマ線源（例：コバルト５７、エネルギピーク１２２ｋｅＶ）、蛍光Ｘ線源（Ｐｂ ｋ線を通じた蛍光源など、２つのピーク約７０ｋｅＶおよび約８２ｋｅＶ）など）とすることができる。本明細書におけるＸ線、Ｘ線撮像、撮像Ｘ線源などの言及は、特定の実施形態において例示的である。さまざまな別の実施形態においては、これらに代えて別の撮像用透過スキャン用線源を使用することができる。

第１の放射線源２０は、患者支持台１８の上に支持されている患者内の関心領域（ＲＯＩ）の方に、１本または複数の放射線ビーム（全体を２２によって示してある）を放出できることがさらに理解されよう。第１の放射線源は、治療計画に従って１本または複数の放射線ビームを放出することができる。治療計画は、線源の角度位置、ビームの幾何学形状、ビームの強度、変調、照射線量などに関する詳細なパラメータを含み得ることも理解されたい。これに加えて、またはこれに代えて、このようなパラメータ（本明細書ではスキャンパラメータまたは撮像パラメータとも称する）は、自動的に計算することができる、または、後から説明する開示する技術に従ってＲＯＩの少なくとも一部分の１つまたは複数のパラメータに対して選択的に調整できることがさらに理解されよう。

一実施形態においては、第１の放射線源２０は、治療用放射線（例：ＭＶ）を生成するＬＩＮＡＣであり、撮像システムは、比較的低い強度かつ低エネルギの撮像用放射線（例：ｋＶ）を生成する独立した第２の放射線源３０を備えている。別の実施形態においては、第１の放射線源２０は、一般に１ＭｅＶを超えるエネルギを有することのできる放射性同位元素（例えばＣｏ－６０など）とすることができる。第１の放射線源２０は、患者支持台１８の上に支持されている患者内の関心領域（ＲＯＩ）の方に、治療計画に従って１本または複数の放射線ビーム（全体を２２によって示してある）を放出することができる。

後から詳しく説明するように、放射線源２０，３０は、互いに組み合わせて使用して、より高い画質かつ利用価値の高い画像を生成することができる。別の実施形態においては、回転可能なガントリー１２に少なくとも１つの追加の放射線源を結合して動作させ、放射線源２０，３０のピーク光子エネルギとは異なるピーク光子エネルギにおいて投影データを取得することができる。

図１および図２は、リングガントリー１２に取り付けられた放射線源２０を有する放射線治療装置１０を描いているが、別の実施形態は、別のタイプの回転可能な撮像装置（例えば、Ｃアームガントリーおよびロボットアームベースのシステムを含む）を含むことができる。ガントリーベースのシステムでは、ガントリーが、アイソセンタを通る軸を中心に撮像用放射線源３０を回転させる。ガントリーベースのシステムとしてはＣアームガントリーが挙げられ、Ｃアームガントリーでは、撮像用放射線源３０が、片持ち梁に似た方法で取り付けられており、アイソセンタを通る軸を中心に回転する。さらにガントリーベースのシステムとしてリングガントリー（例えばほぼトロイダル形状を有する回転可能なガントリー１２）が挙げられ、リングガントリーでは、患者の身体がリング／トロイドのボアの中に延び、撮像用放射線源３０がリングの周囲に取り付けられており、アイソセンタを通る軸を中心に回転する。いくつかの実施形態においては、ガントリー１２は連続的に回転する。別の実施形態においては、ガントリー１２は、順方向と逆方向とに反復的に回転するケーブルベースのシステムを利用する。

第１の検出器２４は、回転可能なガントリー１２に結合する、またはガントリー１２によって支持することができ、第１の放射線源２０からの放射線２２を受信するように配置されている。第１の検出器２４は、減衰されていない放射線量を検出する、または測定することができ、したがって患者または関連する患者のＲＯＩによって実際に減衰されたものを（最初に生成されたものと比較して）推測することができる。第１の検出器２４は、第１の放射線源２０が患者の周囲を回転して患者の方に放射線を放出するときに、様々な角度からの減衰データを検出する、または収集することができる。収集された減衰データを処理して、患者の身体の１つまたは複数の画像に再構成することができる。

放射線治療装置１０内に統合されている撮像システムは、放射線送達手順（治療）を設定する（例：位置合わせおよび／またはレジストレーション）、計画する、および／または誘導するために使用される現在の画像を提供することができる。一般的な設定は、現在の（治療中）画像を、治療前画像情報（例：以前の画像情報または以前に取得された画像情報）と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、ＣＴデータ、ＣＢＣＴデータ、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）データ、ポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ）データ、または３Ｄ回転血管造影法（３ＤＲＡ）データ、および／または、これらまたは別の画像診断法から得られる任意の情報を含むことができる。いくつかの実施形態においては、撮像システムは、治療中の患者、ターゲット、またはＲＯＩの動きを追跡することができる。

従来の治療中画像は、一般に、ＣＢＣＴ画像または２次元画像（一般にはレントゲン写真）を含む。レントゲン写真は、１つまたは複数の異なる視点において取得することができ（例：立体Ｘ線画像）、３次元の治療前画像情報から導かれる２次元のデジタル再構成レントゲン写真（ＤＲＲ：digitally reconstructed radiographs）と比較することができる。ＣＢＣＴは、ターゲットボリュームの２Ｄ投影から３Ｄボリューム画像を直接構築することができる。この技術分野において公知であるように、一実施形態においては、ＣＢＣＴは、ターゲットボリュームの周りのガントリーの一回転から、より等方性の空間分解能を有する３Ｄ画像ボリュームを形成する能力を有する。別の実施形態においては、ＣＢＣＴは、ヘリカルスキャン軌道を利用することができる。

図２に示したように、放射線治療装置１０内に統合された撮像システムは、回転可能なガントリー１２に結合されている、またはガントリー１２によって支持されている第２の放射線源３０を含む。上述したように、第２の放射線源３０は、治療用の第１の放射線源２０より低いエネルギレベルを有する、高品質の治療中画像のための撮像用放射線（例：ｋＶ）（全体を３２として示してある）の線源として構成することができる。

第２の検出器３４（例：２次元のフラット検出器または湾曲した検出器）は、回転可能なガントリー１２に結合する、またはガントリー１２によって支持することができる。第２の検出器３４は、第２の放射線源３０からの放射線を受信するように配置されている。検出器３４は、減衰されていない放射線量を検出する、または測定することができ、したがって患者または関連する患者のＲＯＩによって実際に減衰されたものを（最初に生成されたものと比較して）推測することができる。検出器３４は、第２の放射線源３０が患者の周囲を回転して患者の方に放射線を放出するときに、異なる角度からの減衰データを検出する、または収集することができる。

コリメータまたはビームフォーマアセンブリ（全体を３６として示してある）は、第２の放射線検出器３４のアクティブ領域の一部分または領域を選択的に曝露させるために、第２の放射線源３０によって放出される放射線ビーム３２の形状を選択的に制御および調整する目的で、第２の放射線源３０に対して配置されている。コリメータ３６は、検出器３４上の放射線ビーム３２の配置状態も制御することができる。一実施形態においては、コリメータ３６は、（例えばより薄い、またはより厚いスリットを形成するために）１つの角度／寸法を動かすことができる。別の実施形態においては、コリメータ３６は、（例えば様々なサイズの長方形を形成するために）２つの角度／寸法を動かすことができる。別の実施形態においては、コリメータ３６は、様々な別の動的に制御される形状（例えば平行四辺形を含む）に対応することができる。これらのすべての形状は、スキャン中に動的に調整することができる。いくつかの実施形態においては、コリメータの遮断部分を回転させる、および／または平行移動させることができる。

コリメータ／ビームフォーマ３６は、第２の放射線源３０によって放出される放射線ビーム３２の形状を調整することを可能にする様々な方法で構成することができる。例えば、第２の放射線源３０からの放射線ビームがコリメートされた状態で通過できる開口部のサイズを定義および選択的に調整する一連の顎部または他の適切な部材を含むように、コリメータ３６を構成することができる。１つの例示的な構成によれば、第２の放射線源３０からの放射線ビームが通過する開口部のサイズを調整する目的と、撮像を最適化しかつ患者の線量を最小にするために、撮像される患者の部分のみが照射されるように患者に対してビーム３２の位置を調整する目的で、コリメータ３６は上側顎部および下側顎部を含むことができ、上側顎部および下側顎部は異なる方向（例：平行な方向）に可動である。例えば、コリメータは、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ：multi-leaf collimator）として構成することができ、マルチリーフコリメータは、最小限に開いた位置または閉じた位置と、最大限に開いた位置との間の１つまたは複数の位置に動くように動作可能な複数のインターレースリーフ（interlaced leaves）を含むことができる。放射線源によって放出される放射線ビームの望ましい形状が達成されるように、リーフを所望の位置に動かすことができることが理解されよう。一実施形態においては、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）は、ミリメートル以下のターゲティング精度が可能である。

一実施形態によれば、第２の放射線源３０からの放射線ビーム３２の形状を、画像の取得中に変化させることができる。言い換えれば、例示的な一実装形態によれば、スキャンの前またはスキャン中に、コリメータ３６のリーフ位置および／または開口部の幅を調整することができる。例えば、一実装形態によれば、放射線ビーム３２が、十分な主領域／影領域を持つ形状を有し、撮像中に関心オブジェクト（例：前立腺）のみが含まれるように調整されるように、第２の放射線源３０の回転中にコリメータ３６を選択的に制御し、動的に調整することができる。第２の放射線源３０によって放出される放射線ビーム３２の形状は、所望の画像取得に応じて、スキャン中またはスキャン後に選択的に制御することができ、所望の画像取得は、後からさらに詳しく説明するように、撮像および／または治療のフィードバックに基づくことができる。

第１の放射線源２０は、ビームフォーマまたはコリメータを含む、またはビームフォーマもしくはコリメータに関連付けることができることがさらに理解されよう。第１の放射線源２０に関連付けられるコリメータ／ビームフォーマは、第２の放射線源３０に関連付けられるコリメータ３６と同様に、複数の方法で構成することができる。

コリメータアセンブリ３６は、第２の放射線源３０によって放出される放射線ビーム３２の形状を、複数の幾何学形状に調整するように制御することができ、複数の幾何学形状は、ファンビーム、シックファンビーム、または１つの検出器列の幅と同程度に小さいビーム厚さ（幅）を有するコーンビーム、または複数の検出器列（これは検出器のアクティブ領域の一部分のみとすることができる）を含むビーム厚さ（幅）を有するコーンビームを含み、ただしこれらに限定されない。様々な実施形態においては、ビームの厚さは、より大きな検出器のアクティブ領域の数センチメールを曝露させることができる。例えば、５～６センチメートルの検出器のうち（検出器平面において縦方向に測定される）３～４センチメートルを、撮像用放射線３２に選択的に曝露させることができる。しかしながら別の実施形態においては、曝露されるアクティブ領域の別の様々なサイズ、または検出器のアクティブ領域に対する曝露領域の別の様々な比率が、適切でありうる。

例示的な一実施形態によれば、上では、放射線治療装置１０を、第１の放射線源２０と、第２の放射線源３０と、第１の放射線源２０からの放射線を受信するように配置されている第１の放射線検出器２４と、第２の放射線源３０からの放射線を受信するように配置されている第２の放射線検出器３４とを含むものとして、説明してきた。しかしながら、開示する技術の範囲から逸脱することなく、放射線治療装置１０は、第１の放射線源２０（例：治療用放射線源）と、第２の放射線源３０（例：ｋＶ放射線源）と、第２の放射線源３０からの放射線を受信するように配置されている放射線検出器３４のみを含むことができることが理解されよう。

放射線源２０は、放射線源３０と同じ平面または異なる平面（オフセット）に取り付ける、構成する、および／または動かすことができる。いくつかの実施形態においては、放射線源２０，３０を同時に作動させることに起因する散乱は、放射線の平面をずらすことによって段階的に低減することができる。別の実施形態においては、作動を交互に行うことによって散乱を回避することができる。例えば、同時マルチモーダル撮像では、個別のパルスを同時に発生させることなく、取得を同時に行うことができる。別の実施形態においては、例えばｋＶ検出器におけるＭＶ散乱の問題に対処するために、影ベースの散乱補正（shadow-based scatter correction）を使用することができる。

放射線治療装置として統合された装置１０は、放射線送達手順（治療）を設定する（例：位置合わせおよび／またはレジストレーション）、計画する、および／または誘導するために使用される画像を提供することができる。一般的な設定は、現在の（治療中）画像を、治療前画像情報と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、ＣＴデータ、ＣＢＣＴデータ、ＭＲＩデータ、ＰＥＴデータ、または３Ｄ回転血管造影法（３ＤＲＡ）データ、および／または、これらまたは別の画像診断法から得られた任意の情報、を含むことができる。いくつかの実施形態においては、装置１０は、治療中の患者、ターゲット、またはＲＯＩの動きを追跡することができる。

再構成プロセッサ４０は、第１の検出器２４および／または第２の検出器３４に動作可能に結合することができる。一実装形態においては、再構成プロセッサ４０は、放射線源２０，３０から検出器２４，３４によって受信される放射線に基づいて患者画像を生成するように構成されている。再構成プロセッサ４０は、プロセッサ、メモリ、ソフトウェア、ロジック、または他の構成要素を備えていることができ、スキャンデータおよびパラメータを利用して患者画像を作成するための１つまたは複数のルーチンまたはステップを実施することができる。再構成プロセッサ４０は、後からさらに詳しく説明する本方法を実行するために使用されるように構成できることが理解されよう。装置１０は、情報（処理および再構成アルゴリズムおよびソフトウェア、撮像パラメータ、以前の画像または以前に取得された画像（例：計画画像）からの画像データ、治療計画などを含む、ただしこれらに限定されない）を格納するのに適するメモリ４４をさらに含むことができる。

放射線治療装置１０は、オペレータ／ユーザインタフェース４８を含むことができ、放射線治療装置１０のオペレータは、放射線治療装置１０と対話する、または制御して、スキャンパラメータまたは撮像パラメータなどに関連する入力を行うことができる。オペレータインタフェース４８は、任意の適切な入力デバイス（キーボード、マウス、音声作動式コントローラなど）を含むことができる。放射線治療装置１０は、放射線治療装置１０のオペレータに出力を提供するためのディスプレイ５２、または人が読むことのできる他の要素も含むことができる。例えば、ディスプレイ５２は、再構成された患者画像および他の情報（放射線治療装置１０の動作に関連する撮像パラメータまたはスキャンパラメータなど）をオペレータが確認することを可能にすることができる。

第２の放射線源３０に対して配置されているコリメータアセンブリ３６は、第２の放射線源３０によって放出される放射線ビームを動的にコリメートするように構成できることが理解されよう。

実行されている特定の撮像タスクに基づいて、第２の放射線源３０からのビーム３２が第２の検出器３４の大きな部分または小さな部分を覆うように、コリメータアセンブリ３６を制御することができる。例えば、単一検出器列からのファン厚さを有するファンビームを提供するように、コリメータ３６を選択的に制御することができ、単一検出器列はミリメートル以下、最大数センチメートル、例えば３～４センチメートル（検出器平面において縦方向に測定）のビーム厚さを含む。このようなビーム形状は、開示する技術の態様に従って連続的なヘリカルファンビーム撮像モードにおいて使用することができる。別の実施形態においては、円形撮像モード（circular imaging mode）（より大きなファンビーム厚さまたはコーンビーム厚さの場合を含む）を使用することができる。例えば、任意のモードにおいて、約１センチメートルの厚さを有するビームを提供するように、コリメータ３６を選択的に制御することができる。別の例示的な実施形態によれば、１センチメートルを超えるかまたは数センチメートル（例えば約２センチメートル～約４センチメートルの範囲内を含む）の厚さを有するビームを提供するように、コリメータ３６を選択的に制御することができる。別の例示的な実施形態によれば、約１５センチメートル～約３０センチメートルの範囲内の厚さを有するビーム３２を提供するように、コリメータ３６を選択的に制御することができる。別の例示的な実施形態によれば、約３５センチメートル～約４０センチメートルの範囲内の厚さを有するビーム３２を提供するように、コリメータ３６を選択的に制御することができる。一般には、薄い（例：単一列）、厚い（例：複数列）、またはコーン形状であるビームを生成するように、システムおよびビーム形状を制御することができる。

一実装形態によれば、第２の放射線源３０からのビーム３２の幾何学形状を、画像の取得中に変化させることができる。言い換えれば、例示的な一実装形態によれば、コリメータ３６のリーフ位置および／または開口部の幅を、スキャン前またはスキャン中に調整することができる。例えば、一実施形態によれば、撮像中にビーム３２が関心オブジェクト（例：前立腺）のみを含む長方形形状を有するように、第２の放射線源３０の回転中にコリメータ３６を選択的に制御して動的に調整することができる。

図２に示したように、放射線治療装置１０は、放射線治療システム１０の１つまたは複数の構成要素に動作可能に結合されているコントローラ（全体を６０として示してある）を含む。コントローラ６０は、放射線治療装置１０の全体的な機能および動作を制御する（第１の放射線源２０および／または第２の放射線源３０と、回転可能なガントリー１２の回転速度および位置を制御するガントリーモータコントローラとに、電力およびタイミング信号を提供することを含む）。コントローラ６０は、以下、すなわち、患者支持台コントローラ、ガントリーコントローラ、第１の放射線源２０および／または第２の放射線源３０に結合されているコントローラ、コリメータアセンブリコントローラ、第１の検出器２４および／または第２の検出器３４に結合されているコントローラ、その他、の１つまたは複数を包含し得ることが理解されよう。一実施形態においては、コントローラ６０は、他の構成要素、装置、および／またはコントローラを制御することのできるシステムコントローラである。

様々な実施形態においては、再構成プロセッサ４０、オペレータインタフェース４８、ディスプレイ５２、コントローラ６０、および／または他の構成要素を組み合わせて、１つまたは複数の構成要素または装置にすることができる。

放射線治療システム１０は、様々な構成要素、ロジック、およびソフトウェアを含むことができる。一実施形態においては、コントローラ６０は、プロセッサ、メモリ、およびソフトウェアを備えている。本発明を制限することのない一例として、放射線治療システム（例えば図１および図２に示した放射線治療システム１０など）は、特定の用途における撮像および／またはＩＧＲＴに関連する１つまたは複数のルーチンまたはステップを実施することのできる様々な他の装置および構成要素（例：特に、ガントリー、放射線源、コリメータ、検出器、コントローラ、電源、患者支持台）を含むことができ、ルーチンは、メモリに格納することのできるそれぞれの装置の設定、構成、および／または位置（例：経路／軌道）を含む、撮像、画像に基づく送達前ステップ、および／または治療送達を含むことができる。別のルーチンは、データおよび画像の処理に関連付けられるプロセスおよび／またはアルゴリズム（例えば後から説明するプロセスを含む）を含む。さらに、（１つまたは複数の）コントローラは、メモリに格納されている１つまたは複数のルーチンまたはプロセスに従って、１つまたは複数の装置および／または構成要素を直接的または間接的に制御することができる。直接的な制御の例は、撮像または治療に関連付けられる様々な放射線源またはコリメータのパラメータ（出力、速度、位置、タイミング、変調など）の設定である。間接的な制御の例は、患者支持台コントローラまたは別の周辺装置に、位置、経路、速度などを伝えることである。放射線治療装置１０に関連付けることのできる様々なコントローラの階層は、適切な命令および／または情報が所望の装置および構成要素に伝えられるように、任意の適切な方法で編成することができる。

さらに、本システムおよび本方法を別のコンピュータシステム構成を使用して実施できることが、当業者には理解されるであろう。本発明の図示した態様は、分散コンピューティング環境において実施することができ、分散コンピューティング環境では、特定のタスクは、通信ネットワークを通じてリンクされているローカルまたはリモートの処理装置によって実行される。例えば、一実施形態においては、再構成プロセッサ４０を個別のシステムに関連付けることができる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールを、ローカルのメモリ記憶装置およびリモートのメモリ記憶装置の両方に配置することができる。例えば、リモートデータベース、ローカルデータベース、クラウドコンピューティングプラットフォーム、クラウドデータベース、またはこれらの組合せを、放射線治療装置１０で利用することができる。

放射線治療装置１０は、本発明の様々な態様を実施するために、コンピュータを含む例示的な環境を利用することができ、コンピュータは、コントローラ６０（例：プロセッサおよびメモリ（メモリ４４とすることができる）を含む）およびシステムバスを含む。システムバスは、システムの構成要素（メモリを含む、ただしこれに限定されない）をプロセッサに結合することができ、他のシステム、コントローラ、構成要素、装置、およびプロセッサと通信することができる。メモリは、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、フラッシュドライブ、および任意の他の形式のコンピュータ可読媒体を含むことができる。メモリは、ルーチンおよびパラメータを含む様々なソフトウェアおよびデータ（例えば治療計画を含みうる）を格納することができる。

第１の放射線源２０および／または第２の放射線源３０は、第１の放射線源２０および第２の放射線源３０の相対的な動作を制御するように構成されているコントローラ６０に結合することができる。例えば、第２の放射線源３０を、第１の放射線源２０と同時に制御および動作させることができる。これに加えて、またはこれに代えて、実施されている特定の治療計画および撮像計画に応じて、第２の放射線源３０を、第１の放射線源２０と順次に制御および動作させることができる。

第２の検出器３４は、開示する技術の範囲から逸脱することなく、複数の構造をとり得ることが理解されよう。図２に示したように、第２の検出器３４を、フラットパネル検出器（例：複数列フラットパネル検出器）として構成することができる。別の例示的な実施形態によれば、第２の検出器３４を、湾曲した検出器として構成することができる。

図示した実施形態においては、第２の放射線源３０および関連する第２の検出器３４は、回転するガントリーに関して互いに約１８０度離れて配置されている。第２の放射線源３０および関連する第２の検出器３４を、１８０度のオフセットとは異なる位置関係に配置できることが理解されよう。例えば、ハーフファンＣＴ取得（half-fan CT acquisition）が達成されるように、第２の放射線源および関連する第２の検出器を互いに対して配置することができる。別の例示的な実施形態においては、第２の検出器は、図２に示したように第２の放射線源３０からまっすぐ１８０度の位置である必要はなく、図示した位置のいずれかの側にずれていることができる。

第２の放射線源３０に対して配置されている、または第２の放射線源３０に関連付けられるコリメータアセンブリ３６は、第２の検出器３４の構造または形状にかかわらず、第２の放射線検出器３４の一部または全体が選択的に曝露されるように、第２の放射線源３０によって放出される放射線ビーム３２の形状を制御するように、選択的に制御できることが理解されよう。例えば例示的な一実施形態によれば、撮像用放射線のファンビームまたはコーンビームが提供されるように、第２の放射線源からのビームをコリメートする、または制御することができる。ビームのサイズおよび形状は、特定の所望の撮像用途に基づいて制御できることが理解されよう。開示する技術の一例によれば、第２の放射線源によって放出される放射線ビーム３２が、約１センチメートルより大きい、および約１センチメートルのファンビーム厚さを有するファンビームであるように、コリメータアセンブリ３６を選択的に制御することができる。上述したように、第２の放射線源によって放出される放射線ビーム３２の形状は、所望の画像取得（撮像および／または治療のフィードバックに基づくことができる）に応じて、スキャン中またはスキャン後に変化させることができる。

第２の放射線源３０と、第２の放射線源３０からの放射線を受信するように配置されている第２の検出器３４は、撮像スキャン中に患者の周りを連続的に回転するように構成できることが理解されよう。さらに、第２の放射線源３０の動きおよび照射を、患者支持台の縦方向の動きと同期させることによって、処置中に患者の画像をヘリカルファンビームによって連続的に取得することができる。

続く流れ図およびブロック図は、上述したシステムによる、ＣＴおよび／またはＩＧＲＴに関連付けられる例示的な構成および方法を示している。例示的な方法は、コントローラ６０の一部として含むことのできるロジック、ソフトウェア、ハードウェア、またはこれらの組合せにおいて実行することができる。さらに、これらの手順および方法は、ある順序で提示されているが、ブロックを異なる順序（連続的および／または並行を含む）で実行することができる。特に、例えば、第１の放射線源２０および第２の放射線源３０を、順次、および／または同時に作動させることができる。したがって、後から説明するステップ（撮像、画像処理、画像に基づく送達前ステップ、治療送達を含む）は、順次示してあるが、同時に実行することができる（リアルタイムでの実行を含む）。さらには、追加のステップを使用する、またはより少ないステップを使用することができる。

開示する技術を使用する、後からさらに詳しく説明する撮像方法は、第１の放射線源２０および第１の放射線検出器２４の組合せと、第２の放射線源３０および第２の放射線検出器３４の組合せの一方または両方の撮像を使用して、実行できることがさらに理解されよう。

次に図２および図３の両方を参照し、開示する技術では、ＲＯＩ（全体を７０として示してある）の１つまたは複数のパラメータに基づいて、第２の放射線ビーム３２のスキャンパラメータを変調するために、少なくとも第２の放射線ビーム３２を例えばコントローラ６０を介して制御することが可能である。別の実施形態においては、開示する技術の使用に応じて、第１の放射線ビーム２２または第２の放射線ビーム３２の一方または両方に対するスキャンパラメータを、ＲＯＩの１つまたは複数のパラメータに基づいて変調することができる。

図３を参照し、例示的なＲＯＩ ７０は、膵臓７２および肝臓７４を含みうる。図３では、これらの臓器はスキャン画像のスライス７６（例：サジタルスライス）において見ることができる。スライス７６は、計画画像（または別の以前の画像または以前に取得された画像（ＩＧＲＴ手順中に取得された画像を含み、ただしこれに限定されない））からの使用者が選択可能な１つの例示的なスライスを示しており、示した特定の例示的なビューは、患者のサジタル面に平行である。患者７８のＲＯＩは、関心ボリューム（ＶＯＩ）（ターゲットとするボリュームなど）を含むことができ、ＶＯＩはこの場合には膵臓７２とすることができる。ＲＯＩは、リスク臓器（ＯＡＲ：organ at risk）（またはリスク臓器の一部）をさらに含むことができ、ＯＡＲはこの図では肝臓７４の一部または全体とすることができる（例えば胆嚢（図示していない）もリスク臓器（ＯＡＲ）でありうる）。従ってＲＯＩは、視野角に応じてスキャンパラメータを変化させる対象の、多数の部分を含みうる。図示した実施形態に関連して、撮像計画または放射線治療計画は、肝臓７４（ＯＡＲ）への照射をできる限り低減または回避しながら、膵臓７２（ＶＯＩ）をターゲットとすることを含むことができる。さらにＲＯＩは、計画ターゲットボリューム（ＰＴＶ：planning target volume）も含むことができ、これは、図示したＲＯＩ ７０においては膵臓７２および肝臓７４の両方の部分を含みうるボリュームの幾何学的概念である。計画ターゲットボリューム（ＰＴＶ）は、放射線送達における一般的な変動、偏差、または不確実性を考慮するためのサイズとすることができる。様々な実施形態においては、ＲＯＩは、ＶＯＩ、ＰＴＶ、およびＯＡＲの１つまたは複数を含むことができる。ＲＯＩのこれらの態様は、それぞれ撮像において重要なことがあり、なぜなら特に患者の準備作業および適応治療法において、これらの領域では画質の要件が一般に高いためである。

次に図４を参照し、一実施形態に係る例示的な撮像方法１００が提供される。ＲＯＩ（ＲＯＩ ７０など）に関連して、取得計画およびスキャンパラメータを、ＲＯＩまたはＲＯＩの一部の１つまたは複数の態様に基づいて、最初に設定する、またはさらに最適化することができる。このような態様としては、体積、密度、輪郭、アイソセンタに対する位置、放射線送達装置の放射線出力部に対する位置、患者の全身に対する位置、またはさまざまな別の寸法が挙げられる。照射を標的化すること、複数の視野角において均一な乱れの照射（uniformly disturbed exposure）を提供すること、可能な部分または不要な部分では照射を低減すること、の１つまたは複数を目的として、スキャンパラメータの変調を、ＲＯＩの視野角（放射線送達装置の一部からの視野角など）に応じて、変化させることができる。ＲＯＩのＶＯＩを例にとり、この場合にＶＯＩはアイソセンタからずれている。約３６０度回転する回転ガントリーの一回転のうちの実質的に半分にわたり、ＶＯＩが照射されていない間、放射線量を低減する、または放射線源がオフになるように、照射の変調を使用することができる。後からさらに詳述するように、多くのスキャンパラメータ、またはスキャンパラメータの最適化を、ディスプレイ５２またはオペレータインタフェース４８などを介して決定して手動で入力することができるが、別のスキャンパラメータ、またはすでに決定／計算されたスキャンパラメータの最適化を、撮像方法１００を介して自動的に提供することができる。

本撮像方法は、ＩＧＲＴ手順と組み合わせたＣＴ撮像方法を含むことができ、この方法では、治療手順の前および／または治療手順中に患者の画像をキャプチャできることが理解されよう。このような例示的なケースでは、以前の画像または以前に取得された画像は、計画画像とすることができる。これに代えて、図４に関連して説明する撮像方法を、ＩＧＲＴ用途とは独立して実施することができる。

方法１００は、一連のブロックによって示してある。しかしながら本方法は、ブロックの順序によって制限されず、なぜならいくつかのブロックは、図示または説明した順序とは異なる順序で行うことができる、あるいは別のブロックと同時に行うことができるためである（別のブロックと並行して行う、または連続的に行うなど）。さらに、例示的な方法を実施するために、図示したすべてのブロックより少ないブロックが必要であることもある。さらには、別の方法では、図示していない追加のブロックまたは代替ブロックを採用することができる。

撮像方法１００はブロック１１０から始まり、ブロック１１０では、患者の以前の画像または以前に取得された入力画像に対応する画像データを受信する、または取得する。一実装形態によれば、受信される画像データは、以前のＣＴ画像（計画データなど）とすることができる。これに代えて、受信される画像は、別の画像診断法からの画像（例：磁気共鳴（ＭＲ）画像または超音波画像）とすることができる。一実装形態によれば、受信される画像データは、ＩＧＲＴ手順で使用する目的でＩＧＲＴ手順に関連して収集された以前の計画画像からのＣＴ画像データとすることができる。以前の画像は、単純に、実行された前のＩＧＲＴ手順（例えば前日に実行されたＩＧＲＴ手順）時における患者およびＲＯＩの任意の画像とすることもできる。適切な計画画像は、ＩＧＲＴ手順に関連して収集されたか否かにかかわらず、ｋＶ ＣＴ画像、Ｘ線画像、ＭＶ ＣＴ画像、および／またはＭＲ画像とすることができる。

受信される入力画像は、少なくとも１つのＲＯＩを含み、さらなるスキャンまたは撮像のパラメータはこれらのＲＯＩに基づく。ＲＯＩは、ＶＯＩ、ＰＴＶ、またはＯＡＲの１つまたは複数を含むことができる。

ＲＯＩを含む受信された入力画像が利用可能になった時点で、ブロック１１２において、受信された入力画像を患者にレジストレーションする。ＣＴ撮像に関連して、レジストレーションは、一般に、計画画像（受信された入力画像）と、現在の患者および支持台１８の上の患者の位置の間で行われる。上に述べたように、患者はＩＧＲＴ手順を受けることがある。レジストレーションは、２つ以上の以前に取得された画像を比較するステップを含むことができる、または例えば現在支持台１８の上に配置されている間に患者の１つまたは複数の追加のスカウト投影（scout projection）を取得するステップを含むことができる。スキャンパラメータの決定／計算／最適化はまだ完了していないため、いくつかの実施形態においては、レジストレーションは、完全に正確であるより低い精度のレジストレーションとすることができるが、少なくとも患者支持台１８の上の患者の全身に対する患者内のＲＯＩおよびその位置を識別するのに十分なものである。

レジストレーションの後、次のブロック１１４において、レジストレーションされた画像内でＲＯＩを識別する。レジストレーションされた画像は、レジストレーションされた入力画像または別のレジストレーションされた画像とすることができる。本明細書において使用されるとき、画像は、全体画像（スキャンと称されることもある）の１つまたは複数のスライスまたはビューを構築するためのデータを含む。

レジストレーションされた画像内のＲＯＩに基づいて（例えば前述のＲＯＩのパラメータの１つまたは複数に基づいて）、現在の撮像動作１２０において使用するための、撮像動作１２０を最適化する少なくとも１つのスキャンパラメータを決定する、または生成する。撮像動作１２０時に使用するための最適化されたパラメータセットは、決定または生成されたスキャンパラメータのうちの１つまたは複数のデータを含むことができる。このステップはブロック１１６において行われ、コントローラ６０において設定またはプログラムすることのできるソフトウェアまたはロジックに基づく。決定するステップは、すでに以前に決定されたパラメータを手動および／または自動的に入力する、計算する、および／または最適化するステップを含むことができる。決定されたスキャンパラメータ（撮像パラメータまたはスキャンパラメータと称されることもある）は、患者に対して順投影を実行するときに利用することができる。

いくつかの実施形態においては、１つの決定されるスキャンパラメータは、照射制御とする、より具体的には、視野角に依存する計算されるコリメーションの設定とすることができる。別の決定されるスキャンパラメータは、身体の敏感な領域（目など）または無関係の領域（手足など）への放射線照射を低減する目的で、スキャン動作１２０の様々な部分において支持台１８の速度を変化させることとすることができる。最適化に使用される実際のスキャンパラメータは、他のスキャンパラメータより重みや優先性があるわけではなく、特定のスキャンの最適化のために、本明細書に説明されているパラメータのいずれかを使用または決定することができる。さらに、スキャンがすでに最適な状態であることがあり、特定のスキャンに対してパラメータのいずれかまたはすべてを最適化する必要がない、または決定しなくてもよい。

別のスキャンパラメータは、ビームフォーマを介してのビームのコリメーション／フィルトレーション（filtration）である。１つまたは複数の視野角について（例えば複数の視野角について）、視野角に依存するコリメーションを計算することができる。この設定は、プリペイシェント・フィルタ（pre-patient filter）（動的ボウタイフィルタ（dynamic bowtie filter）、ジョー型コリメータアセンブリ（jawed collimator assembly）、またはマルチリーフ・コリメータアセンブリの１つまたは複数など）を使用するなど、様々な方法を介して達成することができる。このようなプリペイシェント・フィルタを使用することにより、ビーム（第２の放射線源３０によって放出される放射線ビーム３２など）の大部分を、ＲＯＩの一部に集中させることができる。その後の再構成処理を支援するため、ＲＯＩの外側の患者の周辺部分は、完全に、または部分的にコリメートすることができる。

次にブロック１２０において、入力画像（入力計画画像とすることができる）を使用し、またブロック１１６で決定されたスキャンパラメータを使用して、患者に関連する撮像動作を実行し、患者の画像を提供する。したがって、入力画像および決定されたスキャンパラメータを利用して撮像動作を実行するように、コントローラ６０を構成することができる。

図５に示したように、撮像動作を実行するステップ（枠１２０Ａとして示してあり、図４のブロック１２０として挿入することができる）は、ブロック１３２においてＣＴスキャン（患者の連続的なヘリカルファンビームＣＴスキャンなど）を実行するステップを含むことができる。いくつかの実施形態においては、順投影をＩＧＲＴ手順に関連付けることができる。ＣＴスキャンを実行するステップは、ブロック１３０において１つまたは複数の撮像パラメータを調整するステップを含むことができる。調整は、選択的、自動的、またはこれらの組合せとすることができる。後から詳しく説明する１つまたは複数の撮像パラメータを、１つまたは複数の視野角（例えば複数の視野角）について、それぞれのＲＯＩの１つまたは複数のパラメータに基づいて調整することができる。

これに代えて図６に示したように、撮像動作を実行するステップ（枠１２０Ｂとして示してあり、図４のブロック１２０として挿入することができる）は、ブロック１４０において患者に関連する順投影を実行するステップを含むことができる。順投影は、入力画像（入力計画画像とすることができる）を使用し、またブロック１１６で決定されたスキャンパラメータを使用して、患者の画像を提供する。順投影は、ＲＯＩの少なくとも１つの視野角に対して実行されるが、これに代えて、ＲＯＩの複数の視野角に対して実行して、ＲＯＩのパラメータデータの「曲線」を形成することもできる。

ブロック１４２においては、患者または患者のＲＯＩへの所与の基準放射線量に対して、１つまたは複数のスキャンパラメータを計算する。１つまたは複数のスキャンパラメータを計算するステップは、最初に計算するステップ、または以前に決定されたパラメータを最適化するステップを含むことができる。１つまたは複数のスキャンパラメータを計算するステップは、ブロック１１６において前に決定されたパラメータ以外の、少なくとも１つの追加のスキャンパラメータを計算するステップを含む。いくつかの実施形態においては、１つまたは複数のスキャンパラメータを計算するステップは、ブロック１１６において前に決定されたパラメータを再計算または最適化するステップを含む。ＲＯＩの少なくとも１つの視野角に対して、１つまたは複数のスキャンパラメータ（後から詳しく説明する）を計算するが、これに代えてＲＯＩの複数の視野角に対して実行して、ＲＯＩのパラメータデータの「曲線」を形成することもできる。異なる線量レベルについて、基準線量との関係を決定／計算することができ、それに応じて１つまたは複数のパラメータを調整することができる。次にブロック１４４において、ＣＴスキャンを実行する。

次に、スキャンパラメータを提供するブロック１１６およびブロック１３０／１４２を参照し、ＣＴ撮像および／または順投影は、管スペクトル、管電位、管電流、ビームフィルタ、検出器特性、焦点、ビーム幅、ヘリカルピッチ、検出器読み出し部サイズなどに関して（ただしこれらに限定されない）、ＲＯＩに基づいて設定可能である。これらの設定の１つまたは複数は、ＲＯＩおよびＲＯＩのパラメータに対するユーザ入力に最良に適合する患者への放射線照射を可能にする目的で、ブロック１１６およびブロック１３０／１４２において決定、生成、計算、または最適化されたスキャン（または画像）パラメータ（まとめてスキャンパラメータまたは最適化されたパラメータセットと称する）を介して調整される。

決定されるスキャンパラメータは、上述したように、照射制御（視野角に依存するコリメーションまたは別のビームコリメーションなど）を含むことができる。本明細書において使用されるとき、決定するステップは、生成するステップ、計算するステップ、および／または最適化するステップを含むことができる。前述したように、プリペイシェント・ビームフィルタを使用することができる。ビームフィルタは、ＲＯＩの一部の最適なＸ線画像コントラストを提供するなどの目的で、管電位パラメータと組み合わせて選択することができる。

ビームに関連付けられる追加のスキャンパラメータは、ビームのパルスレートおよびビームエネルギを含むことができ、ビームエネルギは例えばｋＶの範囲内とすることができる。別の例示的なスキャンパラメータは、管電流および管パルス幅である。スキャンの管電流に管パルス幅を乗じた値は、スキャンビーム内の光子数に比例し、光子数を決める。縦軸が光子出力、横軸が特定の時刻における視野角を示す、Ｘ線管の光子出力の曲線を生成することができ、これらの様々なスキャンパラメータの最適化によって修正することができる。

決定されるスキャンパラメータは、患者支持台１８の速度を含むことができ、例えば回転可能なガントリー１２に対する（ガントリー１２内を通過する）患者支持台１８の直線速度の調整などである。決定されるスキャンパラメータは、スキャンピッチを含むことができ、例えばヘリカルスキャンに関連するスキャンピッチである。スキャンピッチは、シングルスライスＣＴまたはマルチスライスＣＴに対して定義することができる。決定されるスキャンパラメータは、患者の移動距離を含むことができ、例えば回転可能なガントリー１２に対して開始位置から移動する直線距離である。

決定されるスキャンパラメータは、放射線検出器（検出器３４など）に関連付けることができる。これらのスキャンパラメータは、検出器のゲインおよび／または検出器のビニングを含むことができる。検出器読み出し部の選択は、考慮される別のパラメータでありうる。選択肢は、例えば、フルパネル読み出し、ハーフパネル読み出し、１／３パネル読み出し、２／３パネル読み出しなどを含むことができる。検出器読み出し部の選択は、スキャン速度、ビームコリメータ、ヘリカルピッチなどに従って決めることができる。ゲインは、放射線源の管電位、放射線源の管電流、患者のサイズ、および／またはスキャン速度に基づくことができる。例えば最適な軟組織コントラストを得る、または患者が金属インプラントを有する場合に投影データを最適化する目的で、管電位の調整によって、最適なコントラストおよびコントラスト・ノイズ比（ＣＮＲ）を可能にし、患者の線量を最小にすることができる。管電流は、グレーレベルを最適化する、および／または量子ノイズを制限するために、調整可能である。少なくとも管電位および管電流を調整する結果として、飽和または光子不足を制限するかまたは完全に回避するなどの目的で、グレーレベルを調整することができる。ビニングは、データストリーミング速度および／またはノイズを最適化するなどの目的で、隣接する画素からの電荷を合成することを可能にする。焦点は、管電流、管電位、およびスキャン速度の１つまたは複数の変化に応じて調整可能である。他のパラメータとしては、ビーム幅（例：ビューごとに動的にコリメートされる）、ヘリカルピッチ（例：ビューごとの動的なヘリカルピッチ）、検出器読み出し部サイズ（例：ビューごとの検出器読み出し部の動的な選択）が挙げられる。

前述したスキャンパラメータのいずれも、１つまたは複数の視野角（例えば複数の視野角）について、患者の縦方向におけるスライスごとに決定することができる。例えば、スライスごとの決定は、ファンビーム形状の放射線源（例えばＩＧＲＴの実施に関連する）に適用可能でありうる。

次に図４を参照し、ブロック１２０において撮像動作を実行した後、ブロック１５０において、１つまたは複数のスキャンパラメータのセット（例：最適化されたパラメータセット）を出力する。セットは、少なくとも１つの決定または計算されたスキャンパラメータを含む（ブロック１１６およびブロック１３０／１４２を参照）。セットは、ブロック１１６およびブロック１３０／１４２のそれぞれにおいて決定および／または計算されたスキャンパラメータそれぞれを含むことが好ましい。したがってセットは、ＲＯＩまたはＲＯＩの一部に基づく（例えばＲＯＩまたはＲＯＩの一部の１つまたは複数のパラメータに基づく）、視野角に依存する少なくとも１つの変調されたスキャンパラメータを含む。

さらに、１つまたは複数の方法実施形態は、図４に点線のブロックとして描いたように、ブロック１０８において患者を位置決めする追加のステップを含むことができる。最初のステップとして示してあるが、ブロック１０８はブロック１２０の前に配置してもよい。ブロック１０８においては、画像取得またはＩＧＲＴを受ける患者を、患者支持台／寝台（患者支持台１８など）の上に位置決めし、患者支持台１８は、回転可能なガントリー１２（回転可能なガントリー１２など）の中で縦方向に移動するように構成されている。回転可能なガントリーは、放射線源と、放射線源からの放射線を受信するように配置される検出器とに結合される。放射線源は、ファンビームを放出するように構成されているｋＶ線源（第２の放射線源３０など）とすることができる。

要約すれば、開示する技術では、患者のＲＯＩの１つまたは複数のパラメータに基づいて、放射線送達装置の撮像用放射線源からのビームの照射を制御する目的に、ＲＯＩ誘導を使用する放射線送達装置および方法に関連付けられる１つまたは複数の恩恵を認識することができる。前に述べたように、これらの恩恵としては、スキャン時間が短縮される、線量が標的化される、均一に照射される、患者または患者のＲＯＩへの放射線照射が減少する、および／または、Ｘ線散乱が減少して軟組織コントラストが改善される、が挙げられ、ただしこれらに限定されない。放射線照射が減少することにより、目などの敏感な器官およびＲＯＩに関与しない他の器官へのダメージが防止される。開示する技術の別の恩恵は、Ｘ線量を最適化して画質を向上させ、治療スキャンにおいて良好な品質かつ正確な画像を取得できることである。

さらに要約すると、患者のＲＯＩの１つまたは複数のパラメータに基づいて、放射線送達装置１０の撮像用放射線源２０，３０からのビーム２２，３２の制御された照射を提供するように構成された装置１０が提供される。上述した放射線送達技術（装置および方法）は、開示する技術の範囲から逸脱することなく、様々に使用することのできる低エネルギ（例：ｋＶ）画像を生成できることが理解されよう。例えば、放射線治療装置によって生成された画像を使用して、治療前に患者を位置合わせすることができる。別の例示的な使用例によれば、放射線治療装置によって生成された画像を使用して、撮像線量を計算することができる。別の例示的な使用例によれば、放射線治療装置によって生成された画像を使用して、治療線量を計算することができる。

さらに、スキャンパラメータを最適化する方法が提供され、この方法はＩＧＲＴにおいて有用であり、放射線送達装置の撮像用放射線源からのビームの照射を、患者のＲＯＩの１つまたは複数のパラメータに基づいて制御することができる。ＲＯＩの１つまたは複数のパラメータは、寸法、外形、密度、ビームの出口に対する位置、アイソセンタに対する位置、患者の全身に対する相対的な位置、を含むことができる。患者または患者の一部の放射線被曝を標的化する、および／または低減する目的で、ビームへの患者の被曝を、ビームの態様を制御する１つまたは複数のスキャンパラメータの変調を介して変化させることができる。変調は、放射線送達装置の一部からのＲＯＩの視野角に応じて変化させることができ、この視野角は、ＲＯＩおよび／または装置の放射線送達部分が互いに対して動くときに変化しうる。

図７は、放射線治療装置（例：放射線治療装置１０）を使用するＩＧＲＴの例示的な方法１０００を描いた流れ図である。患者の以前の画像データ１００５が使用可能である（例：以前の画像は、上述したように、以前に取得した計画画像（以前のＣＴ画像を含む）とすることができる）。以前のデータ１００５は、治療計画、ファントム情報、モデル、事前情報などを含むこともできる。いくつかの実施形態においては、以前の画像データ１００５は、同じ放射線治療装置によって、ただしより早い時間に、生成される。ステップ１０１０においては、低エネルギ放射線（例：第２の放射線源３０からのｋＶ放射線）の線源を使用して、患者の撮像を実行する。ステップ１０１０は、（１つまたは複数の）画像または撮像データ１０１５（例：上述したように、利用可能な線源軌道から取得される一次データを含む入力データ）を生成することができる。いくつかの実施形態においては、画質／解像度と線量との間のバランスを最適化するために、画質を調整することができる。言い換えれば、すべての画像が最高品質である必要はない、または、画質と画像取得時間との間のバランスを最適化するかまたはトレードオフする目的で、画質を調整することができる。撮像ステップ１０１０は、（例：上述した方法１００に従って）撮像データに基づいて患者の画像を生成するための画像処理をさらに含む。画像処理ステップ１０２０は、撮像ステップ１０１０の一部として示してあるが、いくつかの実施形態においては、画像処理ステップ１０２０は個別のステップである（画像処理が個別の装置によって実行される場合を含む）。

次にステップ１０３０において、１つまたは複数の、画像に基づく送達前ステップ（後から説明する）を、ステップ１０１０からの撮像データ１０１５に少なくとも部分的に基づいて実行する。後からさらに詳しく説明するように、ステップ１０３０は、治療処置および（次の）撮像計画に関連付けられる様々なパラメータを決定するステップを含むことができる。またステップ１０３０は、図３～図６に関連して上に説明したＲＯＩに基づくデータ最適化プロセスも含むことができる。いくつかの実施形態においては、画像に基づく送達前ステップ（１０３０）では、治療送達（１０４０）前に、より多くの撮像（１０１０）を必要とすることがある。ステップ１０３０は、適応放射線治療ルーチン（adaptive radiotherapy routine）の一部として、撮像データ１０１５に基づいて治療計画を適応させるステップを含むことができる。いくつかの実施形態においては、画像に基づく送達前ステップ１０３０は、リアルタイムの治療計画を含むことができる。実施形態は、撮像用放射線源および治療用放射線源を同時に作動させる、一部が重なるように作動させる、および／または交互に作動させることを含むこともできる。リアルタイムの治療計画は、撮像用放射線および治療用放射線のこれらのタイプの作動方法（同時、重なり、および／または交互）のいずれかまたはすべてを含むことができる。

次にステップ１０４０において、高エネルギ放射線（例：第１の放射線源２０からのＭＶ放射線）を使用して治療処置送達を実行する。ステップ１０４０では、治療計画に従って患者に治療線量１０４５を送達する。いくつかの実施形態においては、ＩＧＲＴ方法１０００は、様々な間隔での追加の撮像のためにステップ１０１０に戻るステップを含むことができ、その後に必要に応じて、画像に基づく送達前ステップ（１０３０）および／または治療送達（１０４０）を行うことができる。このようにして、適応治療が可能な１台の放射線治療装置１０を使用して、撮像データ１０１５を生成してＩＧＲＴ時に利用することができる。上に述べたように、ステップ１０１０、ステップ１０２０、ステップ１０３０、および／またはステップ１０４０は、同時に、一部が重なるように、および／または交互に、実行することができる。

ＩＧＲＴは、少なくとも２つの一般的な目標、すなわち（ｉ）高いレベルで適合する線量分布をターゲットボリュームに送達すること、および（ｉｉ）すべての治療フラクションの全体を通じて高い精度で治療ビームを送達すること、を含むことができる。第３の目標は、上記２つの一般的な目標を、フラクションあたりできる限り短い時間で達成すること、とすることができる。治療用ビームを正確に送達するには、高品質の画像を使用して、ターゲットボリュームのイントラフラクション（intrafraction）の位置を識別および／または追跡する能力が要求される。送達速度を高めるには、治療計画に従って放射線源を高い精度で迅速に動かす能力が要求される。

図８は、上のステップ１０３０に関連付けることのできる例示的な画像に基づく送達前ステップ／オプションを描いたブロック図１１００である。上述した放射線治療装置（例：放射線治療装置１０）は、本発明の範囲から逸脱することなく、画像に基づく送達前ステップ（１０３０）を含めて様々に使用することのできるｋＶ画像を生成できることが理解されよう。例えば、放射線治療装置によって生成される画像１０１５を使用して、治療（１１１０）の前に患者を位置合わせすることができる。患者の位置合わせは、現在の撮像データ１０１５を、より早い時点での治療前のスキャンおよび／または計画（治療計画を含む）に関連する撮像データに関連付ける、またはレジストレーションするステップを含むことができる。さらに患者の位置合わせは、患者が送達システムの範囲内に物理的に位置しているかを確認する目的で、放射線源に対する患者の物理的位置に関するフィードバックを含むことができる。必要な場合、フィードバックに応じて患者を調整することができる。いくつかの実施形態においては、線量を最小限にし、ただし十分な位置合わせ情報が提供されるように、患者位置合わせ用の撮像を意図的に低い画質で行うことができる。

放射線治療装置によって生成される画像は、治療計画または再計画（１１２０）にも使用することができる。治療計画の最適化を、上の図２～図６において説明したプロセスによって提供することもできる。例えば、最適化されたデータを使用して、患者支持台１８および放射線源２０を使用する治療時の照射位置および速度を決定することができる。このような場合、患者支持台の速度によって、またはビームの広いコリメーションによって、身体の特定の部分が治療から除外されるように、スキャン時間を最適化することができる。ヘリカルＣＴにおけるスキャンの部分を変更することによって、類似する利点を得ることができる。様々な実施形態においては、ステップ１１２０は、治療計画を確認するステップ、治療計画を修正するステップ、新しい治療計画を生成するステップ、および／または、治療計画のセットから治療計画（場合によっては「本日の計画」とも称される）を選択するステップ、を含むことができる。例えば、ターゲットボリュームまたはＲＯＩが、治療計画が作成されたときと同じであることを撮像データ１０１５が示している場合、その治療計画を確認することができる。しかしながらターゲットボリュームまたはＲＯＩが同じではない場合、治療処置の再計画が必要でありうる。再計画の場合、（ステップ１０１０において放射線治療装置１０によって生成された）撮像データ１０１５の品質が高いため、この撮像データ１０１５を治療の計画または再計画に使用することができる（例：新しい治療計画または修正された治療計画を生成する）。このようにして、異なる装置による治療前のＣＴ撮像が必要ない。いくつかの実施形態においては、確認および／または再計画は、様々な治療の前および／または後に行われる手順とすることができる。

別の例示的な使用例によれば、放射線治療装置１０によって生成される画像を使用して、撮像線量を計算する（１１３０）ことができ、この撮像線量は、患者への総線量の進行中の決定、および／またはその後の撮像計画において、使用することができる。ステップ１１３０は、図３～図６に関連して上述した、ＲＯＩに基づいてデータを最適化する方法を含むこともできる。例えば画質と線量のバランスをとる目的で、その後の撮像の品質を、治療計画の一部として決定することもできる。別の例示的な使用例によれば、放射線治療装置１０によって生成される画像を使用して、治療線量を計算する（１１４０）ことができ、この治療線量は、患者への総線量の進行中の決定に使用することができる、および／または、治療の計画または再計画の一部として含めることができる。

別の例示的な使用例によれば、放射線治療装置１０によって生成される画像を、別の撮像（１１５０）の計画または調整に関連して、および／または、別の治療（１１６０）のパラメータまたは計画に関連して、使用することができる（例えば適応治療および／または治療計画の生成の一部として使用することを含む）。別の例示的な使用例によれば、放射線治療装置１０によって生成される画像は、適応治療モニタリング（１１７０）に関連して使用することができ、適応治療モニタリング（１１７０）は、治療送達のモニタリングおよび必要に応じた適合化を含むことができる。

画像に基づく送達前ステップ（１０３０）は、互いに排他的ではないことを理解されたい。例えば、様々な実施形態において、治療線量の計算（１１４０）を、それ自体を１ステップとすることができる、および／または、適応治療モニタリング（１１７０）もしくは治療計画（１１２０）またはその両方の一部とすることができる。様々な実施形態においては、画像に基づく送達前ステップ（１０３０）は、自動的に実行する、および／または人の関与を伴って手動で実行することができる。

図９は、撮像（１０１０）時に、および／またはその後の治療計画（１０２０）時に、以前のデータ１００５に加えて利用することのできる例示的なデータ源を描いたブロック図１２００である。検出器データ１２１０は、画像放射線検出器３４によって受信されるデータを表す。投影データ１２２０は、コリメートされたビーム領域（主領域と称されることがある）に入射した放射線によって生成されるデータである。半影データ１２３０は、半影領域に入射した放射線によって生成されるデータである。散乱データ１２４０は、周辺領域または散乱（のみ）領域に入射した放射線によって生成されるデータである。

半影データ１２３０および／または散乱データ１２４０は、撮像ステップ１０１０によって生成される画像の品質を改善するために利用することができる。いくつかの実施形態においては、半影データ１２３０および／または散乱データ１２４０を投影データ１２２０と組み合わせることができる、および／または、適用可能な撮像設定１２５０と、治療設定１２６０（例：撮像用放射線および治療用放射線が同時の場合）と、撮像検出器３４におけるデータ収集の時点で放射線治療装置１０に関連付けられる任意の他のデータ１２７０（上述したデータを含む）とを考慮して、半影データ１２３０および／または散乱データ１２４０を分析することができる。別の実施形態においては、データを治療計画ステップ１１２０において使用することができる。

開示する技術を、特定の態様、一実施形態、または複数の実施形態に関連して図示および説明してきたが、当業者には、本明細書を添付の図面と併せて読み進めて理解した時点で、同等の変更および修正が明らかであろう。特に、上述した要素（構成要素、アセンブリ、装置、部材、合成物など）によって実行される様々な機能に関して、そのような要素を説明するために使用されている用語（「手段」の言及を含む）は、特に明記されていない限り、説明されている要素の指定された機能を実行する（すなわち機能的に同等である）任意の要素に対応するように意図されており、このことは、たとえ開示する技術の本明細書に示した例示的な態様、一実施形態、または複数の実施形態においてこれらの機能を実行する開示されている構造に構造的に同等でない場合にも、あてはまる。さらに、開示する技術の特定の特徴が、いくつかの図示した態様または実施形態のうちの１つまたは複数のみに関連して上に説明されているが、このような特徴は、任意の所与の用途または特定の用途において望ましく有利であるとき、別の実施形態の１つまたは複数の別の特徴と組み合わせることができる。

本明細書で説明した実施形態は、上述したシステムおよび方法に関連しているが、これらの実施形態は例示を目的としており、これらの実施形態の適用性を本明細書に記載されている説明のみに制限するようには意図していない。本発明はその実施形態の説明によって示されており、これらの実施形態はある程度詳細に説明されているが、本出願人は、添付される請求項の範囲をそのような細部に制限する、またはいかようにも限定するようには意図していない。当業者には、さらなる利点および修正がただちに明らかであろう。したがって、より広い態様における本発明は、特定の細部、代表的な装置および方法、ならびに図示および説明されている例示的な例に制限されない。したがって、出願人の一般的な発明概念の趣旨または範囲から逸脱することなく、そのような細部の修正・変更を行うことができる。

Claims (20)

1. 患者の画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）において使用する撮像方法であって、前記方法は、
   前記患者の以前の画像に対応する画像データを受信するステップであって、前記画像データが、関心領域（ＲＯＩ）に対応するデータを含む、受信するステップと、
   前記患者の投影画像データを取得するステップと、
   前記患者の前記取得された投影画像データに基づいて画像再構成を実行して患者画像を取得するステップと、
   前記以前の画像を前記取得された患者画像にレジストレーションし、レジストレーションされた画像を取得するステップと、
   前記レジストレーションされた画像内で前記ＲＯＩを識別するステップと、
   ＲＯＩ画像データを前記以前の画像に基づいて投影するステップと、
   前記投影されたＲＯＩ画像データを使用して、最適化されたパラメータセットを生成するステップと、
   前記最適化されたパラメータセットを使用して前記患者のＣＴスキャンを実行するステップと、
   を含む、方法。
2. ＲＯＩ画像データを投影する前記ステップが、前記レジストレーションされた画像にも基づく、請求項１に記載の方法。
3. 前記最適化されたパラメータセットが、前記患者を撮像するときの管電流を変調するためのデータを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記最適化されたパラメータセットが、前記患者を撮像するときの管電位を調整するためのデータを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記最適化されたパラメータセットが、前記患者を撮像するときのスキャン速度に対応するデータを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記最適化されたパラメータセットが、検出器のゲインに対応するデータを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記最適化されたパラメータセットが、検出器のビニングに対応するデータを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記最適化されたパラメータセットが、撮像ビームの焦点、撮像ビームの幅、撮像スキャンのヘリカルピッチ、または撮像時の検出器読み出し部サイズ、の少なくとも１つに対応するデータを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記最適化されたパラメータセットが、前記患者の身体の様々な領域のＸ線画像コントラストに対応するデータを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記最適化されたパラメータセットが、撮像ビームフィルタの厚さまたは材料に対応するデータを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記最適化されたパラメータセットが、撮像ビームのＸ線線量に対応するデータを含む、請求項１に記載の方法。
12. 放射線治療送達装置であって、
    少なくとも部分的に患者支持台の周囲に配置されている回転可能なガントリーシステムと、
    前記回転可能なガントリーシステムに結合されている第１の放射線源であって、前記第１の放射線源が治療用放射線源として構成されている、前記第１の放射線源と、
    前記回転可能なガントリーシステムに結合されている第２の放射線源であって、前記第２の放射線源が、前記治療用放射線源より低いエネルギレベルを有する撮像用放射線源として構成されている、前記第２の放射線源と、
    前記回転可能なガントリーシステムに結合されており前記第２の放射線源からの放射線を受信するように配置されている放射線検出器と、
    ＲＯＩの位置に対応するＲＯＩデータを含む患者の画像を投影するコントローラと、
    を備えており、
    前記コントローラが、前記第２の放射線源に、前記ＲＯＩデータに基づいて最適化された撮像用放射線を生成させる、
    放射線治療送達装置。
13. 前記患者支持台の速度が前記ＲＯＩデータに基づいて最適化される、請求項１２に記載の放射線治療送達装置。
14. 前記第２の放射線源を使用する撮像用放射線のスキャンがヘリカルである、請求項１２に記載の放射線治療送達装置。
15. 前記ヘリカルスキャンのピッチが前記ＲＯＩデータに基づいて最適化される、請求項１４に記載の放射線治療送達装置。
16. 前記コントローラが、前記第１の放射線源が生成する治療用放射線の線量を前記ＲＯＩデータに基づいて最適化する、請求項１２に記載の放射線治療送達装置。
17. 前記第１の放射線源を使用する治療用放射線のスキャンがヘリカルであり、前記ヘリカルスキャンのピッチが前記ＲＯＩデータに基づいて最適化される、請求項１２に記載の放射線治療送達装置。
18. 前記コントローラが、前記ＲＯＩデータを計画画像に基づいて生成する、請求項１２に記載の放射線治療送達装置。
19. 前記コントローラが、前記第２の放射線源が生成する撮像用放射線の線量を前記ＲＯＩデータに基づいて最適化する、請求項１２に記載の放射線治療送達装置。
20. 放射線治療送達装置であって、
    少なくとも部分的に患者支持台の周囲に配置されている回転可能なガントリーシステムと、
    前記回転可能なガントリーシステムに結合されている第１の放射線源であって、前記第１の放射線源が治療用放射線源として構成されている、前記第１の放射線源と、
    前記回転可能なガントリーシステムに結合されている第２の放射線源であって、前記第２の放射線源が、前記治療用放射線源より低いエネルギレベルを有する撮像用放射線源として構成されている、前記第２の放射線源と、
    前記回転可能なガントリーシステムに結合されており前記第２の放射線源からの放射線を受信するように配置されている放射線検出器と、
    データ処理システムであって、
    患者の以前の画像に対応する画像データを受信するステップであって、前記画像データが、関心領域（ＲＯＩ）に対応するデータを含む、受信するステップと、
    前記患者の投影画像データを取得するステップと、
    前記患者の前記取得された投影画像データに基づいて画像再構成を実行して患者画像を取得するステップと、
    前記以前の画像を前記取得された患者画像にレジストレーションし、レジストレーションされた画像を取得するステップと、
    前記レジストレーションされた画像内で前記ＲＯＩを識別するステップと、
    ＲＯＩ画像データを前記以前の画像に基づいて投影するステップと、
    前記投影されたＲＯＩ画像データを使用して、最適化されたパラメータセットを生成するステップと、
    前記最適化されたパラメータセットを使用して前記患者のＣＴスキャンを実行するステップと、
    適応ＩＧＲＴ時に前記ＣＴスキャンに基づいて前記第１の放射線源を介して前記患者に治療用放射線の線量を送達するステップと、
    を実行するように構成されている、前記データ処理システムと、
    を備えている、
    放射線治療送達装置。

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