JP6312737B2 - 組織治療のためのデータを生成、及び／又は、提供する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、放射線装置によって、組織治療、特に腫瘍治療のためのデータを生成、及び／又は、提供する方法に関する。
最近の腫瘍の治療方法は、例えば、最初に外科手術により腫瘍を切除し、続いて、腫瘍近傍の残った辺縁組織に放射線照射をすることが行われる。外科手術を必要とすることなく、放射線照射だけで腫瘍と闘うことも可能である。
放射線照射を実施する場合、必要とする放射線照射線量及び放射線照射密度が調節できるよう、放射線照射機器を適切に据えることが重要である。
例えば、特許文献１には、放射線療法のパラメータの決定及びモニタリングのために、放射線照射すべき組織の最初の画像を画像提供医学技法で発生させる手段が開示されている。最初の画像の手段により、放射線照射機器の最初のパラメータの設定が実施される。組織はこのパラメータの設定で放射線照射される。さらに、放射線照射すべき組織の少なくともさらに１つの画像が発生される。続いて、画像の自動比較が実施され、異常の場合は信号が発生する。
いわゆる高エネルギー直線加速装置の手段を用いて放射線照射を行うことも知られている。そこでは、放射線治療装置、例えば、Ｘ線治療装置、で腫瘍への放射線照射の計画の作業は、以下のとおりに行われる。
最初に、腫瘍付近の一定の領域の画像、例えば、ＣＴ又はＸ線画像を画像提供方法により作成する。この画像はディスプレー画面に表示される。次いで、放射線照射すべき腫瘍及び／又は組織に印が付けられる。放射線照射の計画が方法、例えば、適切なソフトウェアの手段を用いて設定される。直接、画像上に外科医に患者の体内の線量率を表示するために、生成した写真の表面を、等線量曲線／表面／体積をプロットすることにより、放射線照射の計画から計算された値で覆う。
この公知の手段の欠点は、低エネルギーの装置又は放射線照射方法のそれぞれに適用することができないことである。その方法は、直線加速装置による放射線照射に関連して述べられており、低エネルギーのシステム及び適用に使用することはできない。低エネルギーの放射線照射装置はしばしば手術時の方法において使用されている。
直線加速装置を備えたシステムよりも、かなり低い放射線エネルギー、例えば、Ｘ線エネルギーを備えたシステムにおいては、低エネルギー線と放射線照射すべき組織との物理的相互作用は、低エネルギー線のためにかなり複雑になる。このことは、種々のタイプの組織はそれらの線を異なる程度弱めることを意味する。これは、例えば、いわゆる光学効果、すなわちコンプトン効果が原因でありうる。さらに、低エネルギーのシステムは、単色放射線の特性をもつシステムを表していない。低エネルギーのシステムは、０から現状の例えば５０keVの最大放射エネルギーまでの、むしろ非常に複雑な放射線スペクトルを示している。これは、低エネルギーの放射線照射システムの放射線の組織への浸透が増大すると、放射線スペクトルが組織への吸収が増大するにつれて、弱化は均質な組織でも変化することを意味している。
それゆえ、直線加速装置に関係した公知のアプローチでは、低エネルギーの放射線システムをうまく用いることができない。なぜなら、それにより、患者の線量の実際の値からの計算に、大きな偏差が生じるからである。
したがって、本発明は、放射線照射方法によって、組織治療のためのデータを生成、及び／又は、提供する方法であって、低エネルギーの放射線照射装置及び／又は低エネルギーの放射線照射方法と関連して、直接的、特に視覚的な放射線照射の計画を行うことができる方法を提供するという問題点に基づいている。
この問題点は、独立請求項１０に係る特徴を有するコンピュータプログラム製品及び独立請求項１に係る特徴を有する方法によって解決される。本発明のさらなる特徴及び詳細については、従属項及び明細書の記載から知ることができる。本発明の方法と関連して述べられる特徴及び詳細は、もちろん前記コンピュータプログラム製品に当てはまり、その逆も同様である。
本発明の方法は、直接的、特に視覚的な治療の計画立案を可能にする、低エネルギーの放射線照射システム又は放射線照射方法のための解決法を特に提供する。例えば、該システム又は方法は、それぞれ手術時の方法において使用することができる。同様に、該システム又は方法は、それぞれ表面、例えば、人体の外側の治療に対して使用することができる。しかし、本発明は、言及された考えられる適用に限定されるものではない。
好ましくは、本発明のシステム又は方法は、それぞれ腫瘍治療に関連して使用することができる。同様に、腫瘍手術とは無関係に使用することもできる。
低エネルギーの放射線照射システム又は放射線照射方法はとりわけ、組織床、例えば、腫瘍床のためのシステム又は方法をそれぞれ表している。該システム又は方法では、特に切除、例えば、腫瘍の切除の後に、組織床、例えば、腫瘍床に軟放射線、特にＸ線を照射する。その目的のために、放射線照射源の射出装置、好ましくは、妥当なサイズの適切なアプリケータを備えた該射出装置を組織床、例えば、腫瘍床に配置する。低エネルギーの適用であるため、最初に健康な組織に放射線照射する必要なく、所望する細胞組織には直接放射線照射される。
本発明は、低エネルギー放射線照射装置によって、組織治療、特には、腫瘍治療のためのデータを生成、及び／又は、提供する方法、特には、自動的に生成、及び／又は、提供する方法であって、前記低エネルギー放射線照射装置が、軟放射線、好ましくは、０〜最大線エネルギーで１００ｋｅＶのスペクトルを有する放射線、特に、０〜最大放射エネルギーで５０ｋｅＶのスペクトルを有する放射線を生成する放射線照射源と、放射線照射対象である組織に対して放射線照射を射出する射出装置とを有する方法である。本発明は、最大１００ｋｅＶ、特に、５０ｋｅＶの放射線照射源に限定されるものではない。本発明は、軟放射線、特に軟Ｘ線の範囲に一般に適用することができる。
したがって、低エネルギー放射線照射装置は、まず放射線源を有しており、これは手術時において、放射線、例えばＸ線を発生させる。発生した放射線は、適切な射出装置により、放射線照射対象である組織に対して方向づけられる。該射出装置は、直接放射線源に配置及び／又は形成することができ、あるいは、プローブ装置により放射線源に接続することができる。アプリケータ設備は、該射出装置を受け入れるように設計された、例えば、アプリケータ要素からなる。このことは、該射出装置、可能な場合はプローブ装置を備えた該射出装置は、該アプリケータ要素に挿入、例えば、押し込まれていることを意味する。アプリケータ要素が使用されている場合は、該アプリケータ要素は、例えば、該射出装置とすることができる。
特には、該射出装置は、場合に応じて、該装置により、又は該装置から、放射線照射装置から放射線が放射線照射すべき組織に射出される装置とすることができる。
本発明の装置は以下に述べるステップによって特徴付けられる。
放射線照射源の物理データが、前記射出装置からの離出に直接基づいて決定されるステップ；
前記組織、例えば、腫瘍組織及び／又は腫瘍近傍の組織、の構成データが決定されるステップ；
前記決定対象の組織の物理特性データが、前記放射線照射源の前記放射線照射に関連して決定されるステップ；
前記組織治療、例えば、腫瘍治療、のためのデータが、前記決定されるデータから生成される及び／又は該決定されるデータが、前記組織治療、例えば、腫瘍治療、のためのデータを生成するために提供されるステップ。
放射線照射源の物理データが、前記射出装置からの離出に直接基づいて決定されるステップ；
前記組織、例えば、腫瘍組織及び／又は腫瘍近傍の組織、の構成データが決定されるステップ；
前記決定対象の組織の物理特性データが、前記放射線照射源の前記放射線照射に関連して決定されるステップ；
前記組織治療、例えば、腫瘍治療、のためのデータが、前記決定されるデータから生成される及び／又は該決定されるデータが、前記組織治療、例えば、腫瘍治療、のためのデータを生成するために提供されるステップ。
本発明方法は、特定の進行スキームに限定されるものではなく、特に最初の３つの方法ステップについては限定されるものではない。各データが決定され、次にさらに進行することが重要である。
好ましくは、本発明方法の実施は、コンピュータで補助する。その場合には、少なくとも１つの処理装置及び／又は少なくとも１つのデータ処理装置を設けて、該方法をそれに基づいて行うことが好ましい。
本発明方法においては、前記放射線源の物理データが前記射出装置からの離出に直接基づいて決定される。特に、該物理データは、該放射線源の放射線が該射出装置から離出する位置又は領域又は位置の近傍部で決定される。特に、物理データは、物理的に記載し、及び／又は前記放射線源及び／又は該放射線源から供給及び／又は離出する放射線を特徴付けるものである。例えば、プローブ要素又はアプリケータ要素のそれぞれの端部から離出する、放射線源の前記スペクトルを直接決定する。スペクトルの値は、適切な測定によって発生されることが好ましい。また、その結果は好ましくはファイル又はデータベースに保存される。例えば、いわゆるモンテカルロ計算も考慮される。これは最初からＸ線源の離出特性を計算及び／又はシミュレートする。ファイル又はデータベースは好ましくは保存装置に保存する。本方法を実施する方法又は処理装置は、場合に応じて、保存装置にアクセスし、又はアクセスすることができる。
さらに、本発明方法においては、組織のクオリティデータ、例えば、腫瘍組織及び／又は腫瘍近傍の組織のクオリティデータが決定される。特に、クオリティデータとは、組織の品質及び／又は性質及び／又は構成及び／又は外観及び／又は特性及び／又は組成及び／又は軟度及び／又は形状及び／又はテクスチャー等に関する情報を提供するデータである。例えば、組織のクオリティデータ、例えば、腫瘍組織及び／又は腫瘍近傍の組織のクオリティデータは、画像提供方法の手段によって決定される。例えば、ＣＴ画像、レントゲン写真、Ｘ線画像等の適切な画像を生成することができる。組織、例えば、腫瘍組織又は腫瘍近傍の組織の種類を決定するため、好ましくは自動的に決定するため、前もって撮られる、画像、ＣＴ写真、Ｘ線写真等が用いられる。組織周辺の、例えば、腫瘍近傍の任意の各空間体積、いわゆるボクセルにおいて、該位置での各々の吸収とそれにより組織の種類を、各々のグレー値、好ましくはHounsfield unitから求めることが考えられる。用語ボクセルは、特に、３次元グラフィックにおけるデータ要素を表している。本発明方法では、最初に組織の画像、例えば、腫瘍組織及び／又は腫瘍近傍の組織の画像が例えば画像提供方法の手段によって提供されうる。こうして発生した画像は、次いで分析方法を用いて各々のグレー値等が解析される。次いで、決定されたグレー値から組織の種類が決定され、クオリティデータとして、又はクオリティデータに関連して提供される。グレー値と組織の種類の関係は、例えば、データベースとして、又はデータベース内に存在している。
さらに、本発明方法においては、決定された組織の物理データが、放射線源の 放射線と関連させて決定される。好ましくは、決定された組織の物理データが放射線源の放射線と関連させて決定されると、質量エネルギー吸収係数が決定される。軟放射線、例えば、Ｘ線の範囲でエネルギー[μ／ρ（Ｅ）]｛組織の種類｝に依存する各々の質量エネルギー吸収係数が各種組織の種類に対して既知であるならば、これらの値はインターネットに保存され、又はインターネットからファイル又はデータベースの表として取り出すことが可能であることが好ましい。特定の組織に対し、エネルギー[μ／ρ（Ｅ）]｛組織の種類｝に依存する各々の質量エネルギー吸収係数がまだ知られていないときは、それは、事前の個々の要素[μ／ρ（Ｅ）]｛要素｝の質量エネルギー吸収係数から、組織の軟度を用いて計算することができ、それは該表として保存される。ファイル及び／又はデータベースは好ましくは保存装置に保存され、本方法を実施する基礎となる方法又は処理ユニットは、場合に応じて、該装置にアクセスする又はアクセスしうる。こうして該値は将来のために、特に自動、利用及び／又は計算のために、ファイル又はデータベースに保存される。
次いで、本発明方法においては、組織処理のためのデータ、例えば、腫瘍処理のためのデータを決定したデータから発生し、及び／又は決定したデータは、組織処理、例えば、腫瘍処理のためのデータを発生させるために提供される。これについての好ましいが非限定的な例は本明細書でより詳細に述べる。
本発明方法においては、特に、低エネルギー放射線照射システムで直接に、特に視覚的に、組織のクオリティデータ、例えば、ＣＴ画像又はＸ線画像と関連して、組織治療、例えば、腫瘍治療を計画するための必要なデータを示すこと、又は表示することがそれぞれ可能となる。このように、本発明方法によれば、特に、物理的及び／又は生物学的及び／又は該システムの医学的有効性に関する計算と表示を備えた低エネルギー放射線システムの手段を用いて、組織治療、例えば、腫瘍治療を計画することが可能となる。
好ましくは、放射線照射すべき組織への線量率を決定されたデータから計算、特には自動的に計算することが好ましい。組織内の特定の場所において、処理中に該場所に達する線量率の値が必要又は所望されたときは、本発明方法を用いて容易に計算することができる。特に、射出装置又はアプリケータ装置の表面におけるスペクトルが分かるときは本発明方法を用いて容易に計算することができる。例えば、特定の場所の吸収線量率の計算を、放射線スペクトル及びそのポイントでの組織の種類から実施することができる。
好ましい態様においては、前記計算の過程は、以下のようなものである。放射線射出装置のアイソセンタと放射線照射すべき組織のポイントとの間の結合ベクトルを、線量率を計算するために決定する；放射線射出装置の表面で結合ベクトルの出口のポイントを計算する；該出口のポイントと前記組織のポイントとの間の経路領域（path section）を計算する；前記組織のクオリティデータにおける関連する空間体積を前記計算された経路領域にわたって計算する；前記組織の種類ならびに組織の位置、及び／又は、組織の広がりを、前記計算された経路領域にわたって決定する；前記計算された経路領域にわたって実行された伝達の後に前記組織の位置に見られる前記放射線スペクトルを計算する；放射線照射対象である前記組織の位置における前記線量率を、前記放射線スペクトル、及び、放射線照射対象である前記組織の位置における組織の種類から計算する。
このことは、簡潔な実施形態の手段を実施例として用いて明確にされる。
組織Ｇ内の特定の位置において、治療中に該位置に達する線量率Ｄの値が所望されている場合は、本発明方法を用いた計算の過程は以下のようにすることができる。この例では、射出装置の表面でのスペクトルは既知である必要がある。
最初に、レントゲンシステムＸＲＳのアイソセンタとポイントＧとの間の結合ベクトルを決定する。次いで、射出装置の表面における結合ベクトルの出口ポイントＡを計算する。次いで、ＡからＧへの経路領域及び関連するボクセルを、前もって発生されている画像、例えば、ＣＴ画像におけるこの経路領域にわたって計算する。さらに、決定されたボクセルにおけるＡからＧへの経路領域にわたって、組織の種類及びそれぞれの位置及び／又は広がりを、それぞれ計算又は決定する。さらに、ＡからＧへの経路領域にわたって伝達の後に エンドポイントＧに存在する、放射線スペクトル、例えば、レントゲンスペクトルＳを計算する。Ｇにおける吸収線量率Ｄの計算を、放射線ポイントスペクトルＳ及びこのポイントでの組織の種類から実行する。それによって、物理的有効性がわかるようになる。
さらなる物理データ及び／又は生物学的データ及び／又は医学的データを、生成及び／又は決定及び／又は提供することができ、その場合において、前記さらなる物理データ及び／又は生物学的データ及び／又は医学的データを、前記組織治療、例えば腫瘍治療のためのデータを生成するために使用するか、該組織治療のためのデータを生成するために提供するか、の少なくともいずれか一方が行われることが好ましい。
例えば、所望するならば、組織の任意の各位置において、生物学的数値としてＲＢＥ（生物効果比）及び医学的数値として腫瘍の再発可能性（再発性）を計算することができ、好ましくは、表示すること、例えば、見てとれるようにすることができる。
低エネルギー治療と他の治療又は治療形態、例えば、前述した画像、例えば、ＣＴ写真、Ｘ線画像又はレントゲンの手段による、直線加速装置を用いた放射線照射との比較可能性の問題を解決するため、他の治療形態と比較して低エネルギーシステムにより同等の治療有効性が保証されるそれらの領域又は体積が、前述したHounsfield-scaleの手段により、例えば、付加的に計算することができ、次いで、ユーザーに情報を与えるも目的のため、情報目的の画像に示される。例えば、いわゆる“等価球（sphere of equivalence）”が挙げられる。このことは、例えば、文献“Carsten Herskind,Juergen Griebel, Uta Kraus-Tiefenbacher, Frederik Wenz―Sphere of Equivalence―a novel Target volume concept for intraoperative radiotherapy using low-energy X rays―in Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. Vol.72 No.5, pp 1575-1581 from 2008”に記載されており、この開示は本発明の明細書内に参照として組み込む。この等価球の値は、画像、例えば、ＣＴ画像で表すことが好ましい。
好ましい態様においては、前記決定される及び／又は、計算されるデータ、及び／又は、前記組織治療、例えば、腫瘍治療のためのデータが、表示画面上に視覚的に表示される。
とりわけ、放射線源の物理データ、及び／又は、前記放射線源の前記放射線に関連して決定される組織の物理特性データ、及び／又は、前記さらなる物理データ及び／又は生物学的データ及び／又は医学的データは、前記組織、特に腫瘍組織及び／又は腫瘍近傍組織のクオリティデータと共に、視覚的に表示され、特に前記組織、特に腫瘍組織及び／又は腫瘍近傍組織のクオリティデータ内に示されるようにすることができる。
前述した本発明方法を用いて、特に、直接に視覚的に組織治療、特に腫瘍治療を計画するのに必要なデータを、低エネルギー放射線照射システムを用いて表示画面上に、組織、例えば、周辺を含めた腫瘍組織のＣＴ画像、Ｘ線画像又はレントゲンと共に表示すること、又は組織、例えば、周辺を含めた腫瘍組織のＣＴ画像、Ｘ線画像又はレントゲン内に示された表示画面上に表示することが可能となる。
画像内に示されたデータは種々のユーザーに、システム及び／又は治療の物理的／生物学的／医学的有効性に関する重要な情報を提供することができる。そうでなければ、ユーザー自身が面倒であるが計算する必要がある。
画像内に示されたデータは種々のユーザーに、システム及び／又は治療の物理的／生物学的／医学的有効性に関する重要な情報を提供することができる。そうでなければ、ユーザー自身が面倒であるが計算する必要がある。
本発明方法においては、組織内の線量率を計算できるだけではない。このデータは、また、組織の画像内に示すことができる。さらに、さらなる生物学的／医学的データ／情報を計算することもでき、また、画像内に示すこともできる。
本発明方法は、低エネルギー放射線照射システムの放射線、例えば、スペクトルの物理特性、及び低エネルギー放射線照射システムの放射線及び／又は軟Ｘ線に関連して、種々の組織の種類に関する物理特性の知識に基づいている。該物理特性は、最大１００keV、特には最大５０keVのＸ線照射した組織のエネルギー依存性の吸収挙動等を意味している。さらに、本方法は、また、特には、画像のピクチャーピクセルのグレーレベルを例えばHounsfieldスケールに基づいて各組織の種類に関連付けて、冒された組織周辺、例えば、腫瘍近傍の画像、例えば、ＣＴ写真又はレントゲン写真によって得られた知識に基づいている。
３Ｄの計算は必ずしも必須ではない。通例、２Ｄの断面図も十分である。
十分に均質な組織においては、例えば、乳房のみの治療の場合、本方法は、必ずしも非均質な組織を計算する能力をもつ必要はない。その場合、均質な組織の計算は十分である。
さらなる態様においては、コンピュータプログラムを設ける。データ処理装置又はユニット上で実行されるか、又は、該データ処理装置又はユニットにロードされる場合に、該コンピュータプログラムは前記記載の方法が実行されるように、該データ処理装置と相互作用する。
該コンピュータプログラムは、前記システムの物理的及び／又は生物学的及び／又は医学的有効性についての計算及び表示を備えた低エネルギー放射線照射システムのためのものであることが好ましい。
以下に、図面を参照して実施態様の手段により、一層詳細に本発明を説明する。
図１においては、低エネルギー放射線照射装置１０が示されている。これは乳房腫瘍切除の後に、手術中の組織に対する放射線照射のために使用することができる。
低エネルギー放射線照射装置１０は、電子ビームを発生するための装置１１及び隣接するビーム偏向器１２を備えている。また、発生した電子ビームを放射線源１４に案内するためのガイド装置１３が設けられている。金ターゲットを有することができる放射線源１４は低エネルギー軟放射線、例えば、０〜最大放射線エネルギーで１００ｋｅＶ、特に、５０ｋｅＶのスペクトルを有する低エネルギー軟放射線を生成する。放射線源１４により生成した放射線は射出装置を経て放射線照射される組織上に向けることができる。そこから、放射線は予め決定した組織内に標的に向けられるようにして放出されうる。放射線源１４を腫瘍母地又は放射線照射の位置に標的位置決めするため、場合に応じて、アプリケータ機器を設ける。図の例では、バルーンアプリケータである。
放射線照射装置１０は、乳房への放射線照射の間、腫瘍の近傍の組織１７に放射線照射する役割を果たす。最初に、腫瘍は外科手術で切除される。次いで、アプリケータ機器１６が放射線照射を行う場所に導入される。次いで、放射線源１４をアプリケータ機器１６に挿入する。その中に、放射線源１４は、アプリケータ機器１６の手段により、正確に配置しうる。
腫瘍の治療のために必要なデータを生成、提供することは、本発明方法によりもたらされる。その流れについては、詳細に後述する。よりよく理解するため、本発明方法の流れに関連する図中の要素は破線で示している。
本発明においては、低エネルギー放射線照射装置１０の手段を用いて腫瘍の治療のためのデータを生成、及び／又は、提供する方法が提供される。処理ユニット２０が該方法を実施するために設けられる。
放射線源１４の物理データは射出装置１５からの離出から直接決定される。この目的のため、例えば、放射線源１４のスペクトルが放射線源１４の物理データとして射出装置１５からの離出から直接決定することができる。該物理データは結合ライン２１によって明確化される。単数又は複数のスペクトルの値は、それぞれ適切な測定手段を用いて生成されることが好ましく、その結果はファイル又はデータベースに保存することが好ましい。ファイル及び／又はデータベースは保存装置２２に保存される。本方法を実施する基礎となる方法又は処理ユニット２０は、場合に応じて、保存装置２２にアクセスし、又はアクセスしうる。
さらに、腫瘍近傍の組織１７のクオリティデータが決定される。例えば、腫瘍近傍の組織１７のクオリティデータは、結合ライン２４によって明確化される画像提供方法を実施するための装置２３の手段を用いて生成することができる。例えば、ＣＴ画像、Ｘ線画像等の適切な画像が装置２３の手段を用いて生成することができる。腫瘍近傍の組織１７の種類を決定、好ましくは自動的に決定するため、予め撮られたＣＴ写真、Ｘ線写真等の画像が例えば使用される。本発明によれば、例えば、最初に、腫瘍近傍の組織１７の画像が画像提供方法の手段を用いて生成することができる。こうして生成した画像は、次いで結合ライン２６によって明確化された処理ユニット２０内の解析装置２５に送られ、解析方法の手段を用いて解析装置２５で個々のグレー値等について解析される。処理ユニット２０においては、次いで組織の種類が、決定したグレー値から決定され、クオリティデータの形態で、又はクオリティデータとして提供される。
さらに、決定対象の組織の物理特性データは、放射線照射源１４の放射線照射に関連して決定される。この目的のため、質量エネルギー吸収係数が決定することが好ましい。
特に、種々の組織の種類に対して、軟放射線、例えば、Ｘ線の範囲でエネルギー[μ／ρ（Ｅ）]｛組織の種類｝に依存する質量エネルギー吸収係数が既知である。例えば、種々の組織の種類に対して、質量エネルギー吸収係数がファイル又はデータベースに保存されることができる。ファイル及び／又はデータベースは
好ましくは保存装置２７に保存され、本方法を実施する基礎となる方法又は処理ユニット２０は、場合に応じて、該装置にアクセスする又はアクセスしうる。
好ましくは保存装置２７に保存され、本方法を実施する基礎となる方法又は処理ユニット２０は、場合に応じて、該装置にアクセスする又はアクセスしうる。
次いで、腫瘍の治療のためのデータ２８が決定されたデータから生成され、及び／又は決定されたデータは腫瘍の治療のためのデータを生成するために提供される。放射線照射する組織の線量率は決定されたデータから計算すること、好ましくは自動的に計算することができる。
決定された及び／又は計算されたデータ及び／又は腫瘍の治療のためのデータは、視覚的に表示画面２９上に示される。特に、放射線源１４の物理データ及び／又は放射線源１４に関連して決定された組織の物理特性データ及び／又はさらなる物理的及び／又は生物学的及び／又は医学的データを視覚的に、腫瘍近傍の組織のクオリティデータと一緒に、特には該クオリティデータ内に示すことができる。
図２においては、低エネルギー放射線照射装置１０が示されている。これは人体の表面組織の放射線照射に対して使用される。
低エネルギー放射線照射装置１０は、電子ビームを発生するための装置１１及び隣接するビーム偏向器１２を備えている。また、発生した電子ビームを放射線源１４に案内するためのガイド装置１３が設けられている。金ターゲットを有することができる放射線源１４は低エネルギー軟放射線、例えば、０〜最大放射線エネルギーで１００ｋｅＶ、特に、５０ｋｅＶのスペクトルを有する低エネルギー軟放射線を生成する。放射線源１４により発生される放射線は、射出装置１５を介して、放射線照射される組織上に向けることができる。射出装置の中で、放射線は予め決定した組織内に標的に向けられるようにして放出される。
さらに図２に示されているように、アプリケータ装置１６が設けられる。これは表面アプリケータであり、組織１７の放射線照射が人体の外側で、腫瘍の手術とは独立して行うこともできるためのものである。図２の態様では、図１と関連して示したように、放射線は手術中には導入されない。放射線は放射線照射する表面に適用される。アプリケータ装置１６を用いて種々の放射線特性を生成することができるように、例えば、放射線照射する組織内に種々の深さで放射線照射することができるようにするため、図２に示されている、本態様のアプリケータ装置１６は、放射線に影響を与える要素１８を有する。放射線に影響を与える要素１８は、放射線特性を変化させるためのレンズとして設けることが好ましい。要素１８は、好ましくは交換可能に、つまり脱着できるように、アプリケータ装置１６上に配置される。放射線は、放射線に影響を与える要素１８を介して、放射線源１４から放射線照射する組織表面１７に適用される。
図２に示した前述した態様は例えば特に皮膚上又は器官の表面上の表面傷害又は腫瘍の放射線照射に対しても好適である。
組織の治療のための必要なデータを生成、提供することが再び本発明方法によって、もたらされる。その過程は詳細に後述される。よりよく理解するために、図２においても、該方法の過程に関係する該図中の要素を、破線を用いて示している。
本発明においては、低エネルギー放射線照射装置１０の手段を用いた腫瘍の治療のためのデータを生成及び／又は提供する方法が提供される。処理ユニット２０は該方法を実施するために設けられる。
放射線源１４の物理データは直接、射出装置１５からの離出から決定される。
この目的のため、例えば、放射線源１４のスペクトルが放射線源１４の物理データとして射出装置１５からの離出から直接決定することができる。該物理データは結合ライン２１によって明確化される。単数又は複数のスペクトルの値は、それぞれ適切な測定手段を用いて生成されることが好ましく、その結果はファイル又はデータベースに保存することが好ましい。ファイル及び／又はデータベースは保存装置２２に保存される。本方法を実施する基礎となる方法又は処理ユニット２０は、場合に応じて、保存装置２２にアクセスし、又はアクセスしうる。
この目的のため、例えば、放射線源１４のスペクトルが放射線源１４の物理データとして射出装置１５からの離出から直接決定することができる。該物理データは結合ライン２１によって明確化される。単数又は複数のスペクトルの値は、それぞれ適切な測定手段を用いて生成されることが好ましく、その結果はファイル又はデータベースに保存することが好ましい。ファイル及び／又はデータベースは保存装置２２に保存される。本方法を実施する基礎となる方法又は処理ユニット２０は、場合に応じて、保存装置２２にアクセスし、又はアクセスしうる。
また、腫瘍近傍の組織１７のクオリティデータが決定される。例えば、腫瘍近傍の組織１７のクオリティデータは、結合ライン２４によって明確化される画像提供方法を実施するための装置２３の手段を用いて生成することができる。例えば、ＣＴ画像、Ｘ線画像等の適切な画像が装置２３の手段を用いて生成することができる。腫瘍近傍の組織１７の種類を決定、好ましくは自動的に決定するため、予め撮られたＣＴ写真、Ｘ線写真等の画像が例えば使用される。本発明によれば、例えば、最初に、腫瘍近傍の組織１７の画像が画像提供方法の手段を用いて生成することができる。こうして生成した画像は、次いで結合ライン２６によって明確化された処理ユニット２０内の解析装置２５に送られ、解析方法の手段を用いて解析装置２５で個々のグレー値等について解析される。処理ユニット２０においては、次いで組織の種類が、決定したグレー値から決定され、クオリティデータの形態で、又はクオリティデータとして提供される。
また、決定された組織の物理特性データが、放射線源１４の放射線と関連させて決定される。この目的のために、好ましくは、質量エネルギー吸収係数が決定される。特に、軟放射線、例えば、Ｘ線の範囲でエネルギー[μ／ρ（Ｅ）]｛組織の種類｝に依存する各々の質量エネルギー吸収係数が各種組織の種類に対して既知である。例えば、各種組織の種類に対する質量エネルギー吸収係数がそれぞれファイル又はデータベースに保存される。ファイル及び／又はデータベースは好ましくは保存装置２７に保存され、本方法を実施する基礎となる方法又は処理ユニット２０は、場合に応じて、該装置にアクセスする又はアクセスしうる。
次いで、腫瘍の治療のためのデータ２８は決定されたデータから生成され、及び／又は決定されたデータは腫瘍の治療のためのデータを生成するために提供される。放射線照射する組織の線量率は決定されたデータから計算すること、好ましくは自動的に計算することが好ましい。
決定された及び／又は計算されたデータ及び／又は腫瘍の治療のためのデータは、視覚的に表示画面２９上に示される。特に、放射線源１４の物理データ及び／又は放射線源１４に関連して決定された組織の物理特性データ及び／又はさらなる物理的及び／又は生物学的及び／又は医学的データを視覚的に、腫瘍近傍の組織のクオリティデータと一緒に、特には該クオリティデータ内に示すことができる。
図３においては、放射線照射される組織に対する線量率が特定のポイントＧで、どのようにして計算されるかを概略的に示す。組織の特定のポイントＧで、手術中にそのポイントに達する線量率の値が必要とされる又は所望される場合は、本発明方法の手段を用いて容易に計算することができる。
腫瘍組織又は腫瘍周辺の組織に位置しうる組織Ｇ内の特定の位置において、治療中に該位置に達する線量率Ｄの値が所望されている場合は、本発明方法を用いた計算の過程は以下のようにすることができる。この例では、射出装置の表面でのスペクトルは既知である必要がある。
最初に、放射線源１４の先端領域内にあるアイソセンタとポイントＧとの間の結合ベクトルＶを決定する。放射線源１４は、ここではＸ線源であり、アプリケータ装置１６内に位置している。次いで、射出装置、この例ではアプリケータ装置、の表面における結合ベクトルＶの出口ポイントＡを計算する。次いで、ＡからＧへの各種組織の種類１、２、３及び４を通る経路領域及び関連するボクセルを、前もって発生されている画像、例えば、ＣＴ画像におけるこの経路領域にわたって計算する。さらに、決定されたボクセルにおけるＡからＧへの経路領域にわたって、及び／又は決定されたボクセルにおいて、組織の種類１、２、３及び４及びそれぞれの位置及び／又は広がりを、それぞれ計算又は決定する。さらに、ＡからＧへの経路領域にわたって伝達の後に エンドポイントＧに存在する、放射線スペクトル、例えば、レントゲンスペクトルＳを計算する。Ｇにおける吸収線量率Ｄの計算を、放射線ポイントスペクトルＳ及びこのポイントでの組織の種類から実行する。それによって、物理的有効性がわかるようになる。
１０ 低エネルギー放射線照射装置
１１ 電子ビームを発生するための装置
１２ 放射線偏向器
１３ 電子ビームを案内するためのガイド装置
１４ 放射線源
１５ 射出装置
１６ アプリケータ装置
１７ 腫瘍の近傍の組織／放射線照射される組織
１８ 放射線に影響を与える要素
２０ 処理ユニット
２１ 放射線源のスペクトルの決定
２２ 放射線源の物理データを備えた保存装置
２３ 画像提供方法を実施するための装置
２４ 組織のクオリティデータの生成
２５ 解析装置
２６ クオリティデータの伝達
２７ 各種組織の種類の質量エネルギー吸収係数を備えた保存装置
２８ 腫瘍の治療のためのデータ
２９ 表示画面
１１ 電子ビームを発生するための装置
１２ 放射線偏向器
１３ 電子ビームを案内するためのガイド装置
１４ 放射線源
１５ 射出装置
１６ アプリケータ装置
１７ 腫瘍の近傍の組織／放射線照射される組織
１８ 放射線に影響を与える要素
２０ 処理ユニット
２１ 放射線源のスペクトルの決定
２２ 放射線源の物理データを備えた保存装置
２３ 画像提供方法を実施するための装置
２４ 組織のクオリティデータの生成
２５ 解析装置
２６ クオリティデータの伝達
２７ 各種組織の種類の質量エネルギー吸収係数を備えた保存装置
２８ 腫瘍の治療のためのデータ
２９ 表示画面
Claims (9)
- 低エネルギー放射線照射装置（１０）によって、組織治療のためのデータ（２８）が生成、及び／又は、提供される方法であって、前記低エネルギー放射線照射装置（１０）が、軟放射線を生成する放射線照射源（１４）と、放射線照射対象である組織に対して放射線照射を射出する射出装置とを有し、
前記方法は処理ユニット（２０）により実施される方法において、
前記放射線照射源（１４）の物理データが、前記射出装置（１５）からの離出に直接基づいて決定されるステップと、
前記組織（１７）の組織種類が画像提供方法によって決定されるステップと、
決定対象の組織の物理特性データが、前記放射線照射源（１４）の前記放射線照射に関して決定されるステップと、
前記組織治療のためのデータ（２８）が、前記決定される前記放射線照射源（１４）の物理データ及び前記決定対象の組織の物理特性データから生成されるか、該決定されるデータが、前記組織治療のためのデータを生成するために提供されるかの少なくともどちらか一方が行われるステップとを含み、
前記物理データは、前記放射線照射源のスペクトルであり、
前記組織が、腫瘍組織又は腫瘍近傍の組織であり、
前記画像提供方法は、前記組織の画像を生成し、該組織の該画像は、分析方法を用いて処理ユニット（２０）内の解析装置（２５）で解析され、前記組織種類が自動的に決定され、
前記物理特性データが、質量エネルギー吸収係数であり、
前記組織治療のためのデータが、前記放射線照射すべき組織への線量率であり、該線量率は、前記物理データ、前記組織種類、及び前記物理特性データを用いて計算することにより決定されること、
を特徴とする方法。 - 軟放射線が、０〜最大放射線エネルギーで１００ｋｅＶのスペクトルを有する放射線である請求項１に記載の方法。
- 軟放射線が、０〜最大放射線エネルギーで５０ｋｅＶのスペクトルを有する放射線である請求項１に記載の方法。
- 前記線量率を計算するために、前記放射線射出装置（１５）のアイソセンタと、放射線照射対象である前記組織の位置との間の結合ベクトルが、決定されることと、
前記放射線射出装置の表面における、前記結合ベクトルの出口ポイントが、計算されることと、
前記出口ポイントと、放射線照射対象である前記組織の位置との間の経路領域が、計算されることと、
前記組織（１７）の前記組織種類における関連する空間体積が、前記計算された経路領域にわたって計算されることと、
前記組織種類ならびに組織の位置、及び／又は、組織の広がりが、前記計算された経路領域にわたって決定されることと、
前記計算された経路領域にわたって伝達の後に放射線照射対象である前記組織の位置に見られる前記放射線スペクトルが、計算されることと、
放射線照射対象である前記組織の位置における前記線量率が、前記放射線スペクトル、及び、放射線照射対象である前記組織の位置における前記組織種類から計算されることと
を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。 - さらなる物理データ及び／又は生物学的データ及び／又は医学的データを、生成及び／又は決定及び／又は提供することができることと、前記さらなる物理データ及び／又は生物学的データ及び／又は医学的データが、前記組織治療のためのデータ（２８）を生成するために使用されるか、該組織治療のためのデータを生成するために提供されるか、の少なくともいずれか一方が行われることとを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
- 組織治療が、腫瘍治療である請求項５に記載の方法。
- 前記決定されるデータ、及び／又は、前記組織治療のためのデータ（２８）が、表示画面（２９）上に視覚的に表示されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
- 前記放射線源（１４）の前記物理データ、及び／又は、前記放射線源（１４）の前記放射線に関連して決定される前記組織の前記物理特性、及び／又は、前記組織の前記組織種類と共に、前記さらなる物理データ及び／又は生物学的データ及び／又は医学的データが、視覚的に表示されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
- 前記組織の画像が、個々のグレー値について解析されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
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