JP6688548B2 - 磁気共鳴投影イメージング - Google Patents

Description

（優先権の主張）
本特許出願は、２０１４年１２月１０日に出願された「磁気共鳴投影イメージング（ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＮＣＥ ＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮ ＩＭＡＧＩＮＧ）」と題するＬａｃｈａｉｎｅらの米国仮特許出願第６２／０９０，１１５号（代理人整理番号４１８６．００６ＰＲＶ）の優先権の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

放射線治療すなわち「放射線療法」を用いて、哺乳動物（例えば、ヒト及び動物）組織における癌又は他の病気を治療することができる。そのような放射線治療技術のひとつはガンマナイフ（Gamma Knife）と呼ばれるものであり、それによって患者は、標的領域（例えば、腫瘍）において高強度かつ高精度に収束する多数の低強度ガンマ線によって照射される。別の実施形態では、リニア加速器（linac）を用いて放射線療法が提供され、それによって標的領域が高エネルギー粒子（例えば、電子、プロトン、イオン、高エネルギー光子等）によって照射される。放射線ビームの配置及び線量は、標的領域に所定の放射線を提供するように正確に制御される。放射線ビームは、リスク臓器（Organs at risk：ＯＡＲｓ）と呼ばれる周囲の健康な組織への損傷を減少させ又は最小限に抑えるようなに制御される。一般的に医師が腫瘍のような標的領域に加える所定量の放射線を注文するので、放射線は「処方された（described）」と呼ばれる。

一般に、コリメートされたビームの形態の電離放射線は、外部放射線源から患者の方に向けられる。放射ビームの変調は、ひとつ又はそれ以上の減衰器又はコリメータ（例えば、多分割コリメータ（multi-leaf collimator））によって提供される。放射線ビームの強度及び形状は、投影されたビームを標的組織の輪郭に一致させることによって、標的組織に隣接する健康な組織（例えば、リスク臓器：ＯＡＲｓ（Organs at risk））に損傷を与えないように視準することによって調整される。

治療計画手順は、標的領域（例えば、腫瘍）を同定し、腫瘍の近くの重要な器官を同定するために患者の３次元画像を使用することを含む。治療プランの作成は、臨床的に許容される治療計画を生成するために、プランナが、個々の制約の重要性（例えば、重み付け）を考慮して、様々な治療目的又は制約（例えば、投与量ヒストグラム（ＤＶＨ）目標や他の制約）を遵守しようとする時間のかかるプロセスである。リスク臓器（ＯＡＲｓ）の数が増えるにつれて（例えば、頭頸部治療では約１３個）プロセスが複雑となるので、この作業は、様々なリスク臓器（ＯＡＲｓ）によって複雑になる、時間のかかる試行錯誤のプロセスである。腫瘍から遠いリスク臓器（ＯＡＲｓ）は放射線からより容易に逃げることができるが、標的腫瘍に近い又は重複するリスク臓器（ＯＡＲｓ）が治療中の放射線被ばくを防ぐことはより困難である。

一般的に、各患者について、初期治療計画を「オフライン」で生成することができる。治療計画は、ひとつ又はそれ以上の医用イメージング技術を使用する等、放射線療法が提供される前に十分に開発される。イメージング情報は、例えば、Ｘ線、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、核磁気共鳴（ＭＲ）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）、単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、又は超音波からの画像を含み得る。医師のような医療従事者は、患者の解剖学的構造を示す３次元イメージング情報を用いて、ひとつ又はそれ以上の標的腫瘍を腫瘍近くのリスク臓器とともに同定することができる。医療従事者は、手動技術を使用して所定の放射線量を受ける標的腫瘍を描写することができ、医療従事者は、放射線治療による損傷のリスクがある臓器のような近くの組織の輪郭を描くことができる。

標的腫瘍とリスク臓器を同定又は輪郭描写を支援するために、代替的に又は追加的に、自動ツール（例えば、スウェーデンのＥｌｅｋｔａ ＡＢにより提供されるＡＢＡＳ）を使用することができる。そのとき、臨床及び線量測定の目的及び制約（例えば、腫瘍及び重要な器官への放射線の最大、最小及び平均線量）に基づく最適化技術を使用して、放射線療法治療計画（治療計画）を作成することができる。

治療計画手順には、標的領域（例えば、腫瘍）を同定し、腫瘍の近くの重要な器官を同定するために患者の３次元画像を使用することを含み得る。治療計画の作成は、臨床的に許容される治療計画を作成するため、プランナが、個々の重要性（例えば、重み付け）を考慮して、様々な治療目的又は制約（例えば、投与量ヒストグラム（ＤＶＨ）目標）を遵守しようとする時間のかかるプロセスである。リスク臓器（ＯＡＲｓ）の数が増えるにつれて（例えば、頭頸部治療では１３個まで）プロセスが複雑となるので、この作業は、様々なリスク臓器（ＯＡＲｓ）によって複雑になる、時間のかかる試行錯誤のプロセスである。腫瘍から遠いリスク臓器（ＯＡＲｓ）は、放射線から容易に逃げることができ、一方、標的腫瘍に近い又は重複するリスク臓器（ＯＡＲｓ）に危害を加えないようにすることは困難である。

その後、患者を位置決めし、所定の放射線治療を行うことによって、治療計画を実行することができる。放射線療法の治療計画には線量「分画」法を含むことができ、それにより、一連の放射治療供給が、所定の総投与量の特定の割合を含む各治療供給が所定の時間（例えば、４５分画や他の分画数）にわたって提供される。治療中、治療ビームに関連した患者の位置又は標的領域の位置は、標的領域又は健康な組織が照射されているかどうかを部分的に決定するので、重要である。

ひとつのアプローチでは、核磁気共鳴（ＭＲ）イメージングは、放射線療法を適応させるか又は誘導するためのイメージング情報を提供するような放射線療法システムと組み合わせることができる。そのような複合システムの例は、放射線治療のためのエネルギー源としての線形加速器と共に、ＭＲイメージングシステムを含む、一般に「ＭＲＩ−リナック（MRI-linac）」と呼ぶことができる。説明的な例では、指定された放射線療法の画分の送達の開始直前に画像取得を行うことができる。そのようなイメージングは、標的領域の位置を識別するため、又は標的領域の動きを識別するために有用な情報を提供することができる。このような同時イメージングは、一般に「リアルタイム」と呼ばれることがあるが、一般に、画像の取得と放射線療法の送達との間には待ち時間又は時間遅延が存在する。

本発明者らは、とりわけ、３ＤＭＲイメージングを使用して放射線療法を計画又は適応する際に問題が存在することを認識した。例えば、イメージングされた容積領域の画像再構成は、標的領域が呼吸又は他の動きの影響を受ける場合、イメージング期間（「イメージングタイム」）が一般にそのような動きの影響を受けるのに十分長いので悪影響を受ける可能性がある。さらに、標的領域が３ＤＭＲ画像取得とそれ以降の放射線療法の送達との間で著しく変形又は移動している可能性があるため、取得待ち時間又は長い取得時間が問題となる可能性がある。

標的領域運動が周期的であるようなひとつのアプローチでは、放射線治療の前のような４次元ＭＲイメージング技術を使用することができる。例えば、画像取得は、代理情報を感知するなどして、生理学的サイクルに同期させることができる。サロゲート（surrogate）の例は、呼吸ベルト又はＭＲイメージングによって示される１次元（１Ｄ）ナビゲータエコーを使用して感知された信号を含む。取得された撮像スライスなどのＭＲ撮像素子は、生理学的サイクルの位相又は振幅を示す情報又はそのようなサイクルに関連付けられたサロゲートを使用して、ビン（bins）に分類されてもよい。しかしながら、そのようなアプローチには限界があるかもしれない。例えば、一般的に利用可能なスライスベースの４Ｄイメージング技術（非投影ＭＲイメージングなど）は、生理学的サイクルに関して取得された３Ｄ画像を分類又は捨てるために、隔膜位置のような解剖学的ランドマークの使用を含まない。その代わりに、一般的に利用可能な４Ｄ撮像技術は画像を連続的に取得し、取得された画像は解剖学的構造の異なる部分を含み、各画像にわたって共通の解剖学的特徴を欠いている。これに対し、投影イメージングアプローチは、各画像において共通の解剖学的特徴を有する投影画像を選択又は生成することを含むことができ、したがって、共通の特徴を使用してビニング（binning）することを容易にすることができる。特徴（feature）の異なる視点（perspective)（例えば、特徴の異なる視野（view））が投影画像のそれぞれに存在する場合であっても、ビニング（binning）のためのそのような特徴追跡は、投影撮像アプローチで使用することができる。このようにして、一般的に利用可能な４ＤＭＲイメージング技術とは異なり、サロゲート（外部サロゲートなど）は必要とされない。

一般的に使用される４ＤＭＲイメージングプロトコルは、また比較的長い取得時間を含み、各放射線療法の治療部分の前に更新されたイメージングが実行されるような応用においては、時間がかかる可能性がある。また、４ＤＭＲイメージング技術は、放射線治療のその後の送達中にイメージング対象の解剖学的状態を必ずしも表現したり、予測したりするとは限らない。例えば、生理学的サイクルのベースラインドリフト（baseline drift）、変形、周波数又は位相の変化は、４Ｄ ＭＲイメージング情報が取得される時点と、放射線治療の後の時点との間に生じ得る。

別のアプローチでは、標的領域又は撮像対象の他の部分の治療中の動き（intrafractionalmotion）を示す撮像情報は、２次元（２Ｄ）撮像スライスを取得するなど、全容積撮像を必要とすることなく、異なる方向に沿ったターゲット領域を通るように（例えば、直交スライスのシーケンスの取得を含むように）することができる。このようなスライスは、標的領域又は他の解剖学的構造、一般的には放射線療法の送達のための局在化を助けるために使用され得る。そのような定位は、ひとつ又は複数の画像セグメンテーション又は画像登録技術を使用して部分的に補助されてもよい。しかしながら、そのようなアプローチには限界があるかもしれない。例えば、２Ｄスライスを得るために使用されるＭＲイメージングパルスシーケンスは、治療前暫定ボリューム３Ｄ又は４Ｄ「基準（reference）」イメージングを得るために使用されるものとは異なることがある。このような異なるパルスシーケンスは、２Ｄスライスと先に取得されたボリューム基準画像との間の位置合わせを困難にし得る。別の限界は、複数のリスク臓器（ＯＡＲｓ）が存在する例、又は治療中に画像情報を取得することによって遡及的線量計算を行う場合など、アウトオブスライス（out-of-slice）情報が失われることである。２Ｄ撮像スライスを使用するさらに別の限界は、特に動きが呼吸サイクルのような生理学的サイクル間で変化する場合、スライス（slice）を目標運動に整列させることが困難であり得ることである。腫瘍などの小さな標的は、変形してもよく、又は特定の取得されたイメージングスライスから完全に消失してもよい。

本願発明者らは、上記の限界に対する解決策を認識した。このような解決策は、ＭＲ投影イメージング手法を使用することを含む。そのような投影イメージング手法は治療中に使用されてもよい。これに代えて、又はそれに加えて、ＭＲ投影イメージングは、治療計画に対して使用されるシミュレーションイメージング、又は、患者をシフトさせる又は治療前に治療計画に適応させるために治療中に（intrafractionally）実行される前処理（例えば「基準」）イメージングと類似の方法で使用されてもよい。シミュレーションイメージング、前処理基準イメージング、及び後での治療中（intrafractional）イメージングのためのＭＲ投影イメージングの使用は、一貫性及び登録又は他のプロセスの容易さを提供する。ＭＲ投影イメージングは、イメージング中にイメージング対象を電離放射線に曝すことなく、ビームアイビュー（beam-eye-view：ＢＥＶ）ポータルイメージング又はＸ線技術とより密接に相関する方法でイメージング情報を提供することもできる。２Ｄ ＭＲ投影画像を得ることは、フル３Ｄ体積（volumetric）ＭＲイメージングのような他のアプローチと比較して、画像取得遅延（latency）を劇的に減少させることができ、２Ｄ投影画像は、例えば、断層撮影又はフーリエドメイン（ｋ空間）技術を用いる体積イメージング情報を提供するように集めることができる。取得された２ＤＭＲ投影画像からの情報又は２ＤＭＲ投影画像から構築された３Ｄ又は４Ｄ画像からの情報は、標的領域又は解剖学的ランドマークを位置特定するため、又は後の標的領域位置を予測するために、基準撮像情報と比較されることができる。このようにして、標的領域を示す情報は放射線療法を適応させるために用いることができる。

様々な例によれば、本明細書に記載の装置及び技術を使用して、投影イメージング技術を使用して被検体への放射線療法の送達を制御することができる。例えば、放射線治療計画に関して以前に得られた撮像情報を含むような基準撮像を受信することができる。２次元（２Ｄ）投影画像は、核磁気共鳴（ＭＲ）イメージングを介して得られた画像情報を用いて生成することができ、その２次元（２Ｄ）投影画像は、特定の投影方向、すなわち、撮像対象の少なくとも一部を走行する経路を含む特定の投影方向に対応している。生成された２Ｄ投影画像と基準撮像情報との間の変化を決定することができる。放射線療法の送達は、取得された２Ｄ投影画像と基準画像情報との間の決定された変化を使用して、少なくとも部分的に（例えば、適応的に）制御され得る。

本願発明者らはまた、基準撮像情報が、後に取得された投影画像を先に取得された撮像情報と空間的に整合させるのに使用されるような、投影撮像技術を使用して取得され得ることを認識した。様々な例によれば、本明細書に記載される装置及び技術は、例えば、放射線治療前に基準画像を取得する（例えば、基準イメージング）、又は、放射線治療の送達直前又は送達中のような後でのイメージング（例えば、治療中イメージング）のひとつ又はそれ以上の間に、４次元（４Ｄ）又は他のイメージング情報を生成するために使用することができる。４Ｄイメージング情報を生成することは、ステップは、異なる投影角度を表す投影画像を含む２つ又はそれ以上の２次元（２Ｄ）画像を生成することを含み、この２Ｄ画像は核磁気共鳴（ＭＲ）イメージングを介して取得される撮像情報を使用して生成される。特定の２Ｄ画像は、特定の２Ｄ画像に対応する生理学的周期内の時間的位置を示す情報を使用して少なくとも部分的にビン（bins）に割り当てられてもよい。ビニングされた２Ｄ画像を使用して、３次元（３Ｄ）画像を構築することができる。３Ｄ画像のグループは、４Ｄイメージング情報を提供するように集約されてもよい。

この概要は、本特許出願の主題の概要を提供することを意図している。本願発明の排他的又は包括的な説明を提供することは意図されていない。発明の詳細な説明は、本特許出願に関するさらなる情報を提供するために含まれる。

図１Ａは、治療ビームを提供するように構成された放射線治療出力を含む放射線治療システムの一例の概略を示す図である。 図１Ｂは、複合放射線療法システムと核磁気共鳴（ＭＲ）撮像システムのような撮像システムとを含むシステムの一例の部分切取図の概略を示す図である。 図２は、放射線治療ビームの形状を描くこと、又は、コリメートすることのために用いられるコリメータ構成の一例の概略を示す図である。 図３は、放射線治療装置と画像取得装置を含む放射線治療システムの一例の概略を示す図である。 図４は、画像取得、画像分割、標的予測、治療制御、又は治療調整のうちのひとつ又はそれ以上のために用いられるシステムの一例の概略を示す図である。 図５は、撮像入力、放射線治療ジェネレータ、及び放射線治療出力を有する放射線治療コントローラを含むシステムの一例の概略を示す図である。 図６は、ＭＲ撮像を使用して撮像対象の領域を励起し、その領域が撮像スライスを画定し、スライスを通る１次元（１Ｄ）投影線に対応する画素値を取得することを含む方法のような一般的な技術を示す図である。 図７Ａは、２次元（２Ｄ）ＭＲ撮像励起シーケンスを使用して撮像対象の領域を励起することを含む方法のような技術の解釈を示す図である。 図７Ｂは、２次元（２Ｄ）ＭＲ撮像励起シーケンスを使用して撮像対象の領域を励起することを含む方法のような他の技術の解釈を示す図である。 図８Ａは、異なる投影角度を表す２次元（２Ｄ）ＭＲ投影画像を生成し、このような２Ｄ投影画像を使用して３次元（３Ｄ）画像を構築することを含む方法のような技術の解釈を示す図である。 図８Ｂは、異なる投影角度を表す２次元（２Ｄ）ＭＲ投影画像を生成し、このような２Ｄ投影画像を使用して３次元（３Ｄ）画像を構築することを含む方法のような技術の解釈を示す図である。 図９は、ＭＲ撮像を使用して２次元（２Ｄ）投影画像を生成し、生成された２Ｄ投影画像と基準撮像情報との間の変化を決定することを含む方法のような技術の解釈を示す図である。 図１０Ａは、互いに直交配向された２つの投影方向を含むような、ひとつ又は複数の投影方向に関する放射線療法ビーム配向の空間的配置を概略的に示す図である。 図１０Ｂは、放射線療法治療アイソセンタのような指定された領域の周りに円弧又は円にまたがる投影角に対応するＭＲイメージング投影方向の空間的配置の解釈を示す図である。 図１０Ｃは、放射線治療ビーム方向に対して特定の角度に配向されるような、ＭＲ治療投影方向の空間的配置の解釈を示す図である。 図１０Ｄは、立体Ｘ線撮像と同様の方法でＭＲ投影画像を提供するために指定されるような、ＭＲ撮像投影方向の空間配置の解釈を示す図である。

図面は必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、図面において、同様の数字は異なる図で類似の構成要素を示す。異なる文字の接尾辞を有する同様の数字は、同様の構成要素の異なる構成を表す。図面は、本明細書で論じられている様々な実施形態を、一例として、しかし限定することなく、その概略を示す。

発明の詳細な説明

図１Ａに 治療ビーム１０８を提供するように構成された放射線治療出力１０４を含む放射線治療システム１０２の一例の概略を示す。放射線治療出力１０４は、図２の例示的な実施例で説明された多分割コリメータ（multi-leaf collimator：ＭＬＣ）のようなひとつ又はそれ以上の減衰器又はコリメータを含む。図１Ａを参照すると、患者は、放射線療法治療計画に従って所定の放射線療法用量を受けるために、プラットフォーム１１６（例えば、テーブル又はソファー）上のような領域１１２に配置される。

放射線治療出力１０４は、軸（「Ａ」）の周りで治療出力１０４を回転させるように、ガントリ１０６又は他の機械的支持部に配置される。ひとつ又はそれ以上のプラットフォーム１１６又は放射線療法出力１０４は、横断方向（Transverse direction）（「Ｔ」）又は横方向（Lateral direction）（「Ｌ」）に移動可能なような他の位置に移動可能である。横軸（Transverse axis)（「Ｒ」で示される）の周りの回転のような、ひとつ又はそれ以上の他の軸の周りの回転のような他の自由度が可能である。

図１Ａに示された座標系（軸Ａ、Ｔ、Ｌを含む）は、アイソセンタ（治療中心）１１０に位置する原点を有する。アイソセンタは、放射線治療ビーム１０８が座標軸の原点と交差する場所、例えば所定の放射線量を患者上又患者内に送る場所として定義される。例えば、アイソセンタ１１０は、ガントリ１０６によって軸Ａの周りに位置決めされた放射線治療出力１０４の様々な回転位置に対して、放射線治療ビーム１０８が患者と交差する場所として定義される。

一実施例では、検出器１１４は、フラットパネル検出器（例えば、直接検出器又はシンチレーションベース検出器）を含むことができるように、治療ビーム１０８のフィールド内に配置される。検出器１１４は、ガントリ１０６が回転するときに、治療ビーム１０８との整列を維持するように、放射線治療出力１０４とは反対側のガントリ１０６に取り付けられる。このようにして、検出器１１４は治療ビーム１０８をモニタするために使用され、又は、検出器１１４は、領域１１２を通るビーム１０８の投影のポータルイメージングのようなイメージングのために使用される。領域１１２は平面を画定することができ、領域１１２内の治療ビーム１０８の投影は、領域１１２の「ビームアイビュー（Beam Eye View）」と呼ぶことができる。

図示された実施例では、プラットフォーム１１６、治療出力１０４、又はガントリ１０６のうちのひとつ以上が自動的に位置決めされ、治療出力１０４は、特定の治療送達例に対して指定された線量に従って治療ビーム１０８を確立することができる。ガントリ１０６、プラットフォーム１１６、又は治療出力１０４のひとつ又はそれ以上の異なる向き又は位置を使用するような放射線治療計画に従って治療送達のシーケンスが特定される。治療送達は連続的に行うことができるが、治療送達はアイソセンタ１１０のように、患者上又は患者内の所望の標的領域で交差される。これにより、所定の累積線量の放射線療法を標的領域に送達することができ、その一方で、ひとつ又はそれ以上のリスク臓器のような標的領域近傍の組織への損傷が低減又は回避される。

本明細書の他の実施例に関連して述べたように、放射線治療システム１０２は、核磁気共鳴（ＭＲ）イメージング、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングのようなＸ線撮像、又は超音波撮像のうちのひとつ以上を提供するような撮像収集システムを含むか、その撮像収集システムに接続される。一実施例では、ＭＲ撮像情報又は他の撮像情報を用いて、実際のＣＴイメージングを必要とせずに、ＣＴイメージングと同等のイメージング情報又は視覚化を生成することができる。このような撮像は「擬似ＣＴ（pseudo-CT）」イメージングと呼ばれる。

図１Ｂは、複合放射線療法システム１０２と核磁気共鳴（ＭＲ）撮像システム１３０のような撮像システムとを含むシステムの一例の部分切取図の概略を示す。ＭＲ撮像システム１３０は、軸（「Ａ」）の周りに「ボア（ｂｏｒｅ）」を画定するように配置され、放射線治療システムは、軸Ａに沿ったボア内でアイソセンタ１１０に向けられた放射線治療ビーム１０８を提供するような放射線治療出力１０４を含む。放射線治療出力１０４は、ひとつ又はそれ以上の、制御され、成形された放射線治療ビーム１０８のためのコリメータ１２４を含み、ビーム１０８を患者内の標的領域に向ける。患者は、軸方向Ａ、横方向Ｌ、又は横方向Ｔのうちのひとつ以上に沿って配置可能なプラットフォームのようなプラットフォームによって支持される。ひとつ又はそれ以上の放射線治療システム１０２は、放射線療法出力１０４を軸Ａの周りに回転させるように、ガントリ１０６に取り付けられる。

図１Ａ、図１Ｂは、治療出力が中心軸（例えば軸「Ａ」）の周りを回転することができる構成を含む一例の概要を示す。他の放射線療法出力構成を使用することができる。例えば、放射線治療出力を、複数の自由度を有するロボットアーム又はマニピュレータに取り付けることができる。更に他の実施例では、患者から横方向に離れた領域に配置されるように治療出力を固定することができ、患者を支持するプラットフォームを使用して、放射線療法のアイソセンタを患者内の特定の標的領域に整列させることができる。

図２は、放射線治療ビームの強度を、整形する、又はコリメートするために部分的に使用されるようなマルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）構成１３２の一例の概要を示す。図２において、リーフ１３２Ａ〜１３２Ｊは、腫瘍１４０の断面又は投影に近似する開口部を画定するように自動的に位置決めされる。リーフ１３２Ａ〜１３２Ｊは、放射線治療計画に従って、アパーチャ以外の領域で放射線ビームを減衰又は遮断するように指定された材料で作られる。例えば、リーフ１３２Ａ〜１３２Ｊは、タングステンを含むような金属プレートを含み、プレートの長軸がビーム方向に平行に垂直に向けられ、（図２の表示面で示されるように）端部がビーム方向に垂直に配向される。

ＭＬＣ１３２の「状態」は、静的なコリメータ構成を使用することと比較して、又は「オフライン」治療計画技術を用いて排他的に決定されたＭＬＣ１３２の構成を使用することと比較して、腫瘍１４０又は他の標的領域の形状又は位置をよりよく近似する治療ビームを確立するように放射線療法の過程で適応的に調整される。ＭＬＣ１３２を使用して、腫瘍又は腫瘍内の特定の領域への特定の放射線線量分布を生成する放射線療法技術は、強度変調放射線療法（Intensity Modulated Radiation Therapy：ＩＭＲＴ）と呼ばれる。本明細書の他の実施例に関連して説明したように、治療を適応的に誘導するために、放射線治療ビームの視点から標的領域の位置を特定するか、又は標的領域の視点を決定又は予測するために撮像を行うことができる。

図３は、放射線治療装置３３０と画像取得装置を含む放射線治療システム３００の一例の概略を示す。放射線療法システム３００は、訓練モジュール３１２、予測モジュール３１４、訓練データベース３２２、検査データベース３２４、放射線治療装置３３０、画像取得装置３５０を含む。放射線療法システム３００は、患者情報を提供する治療計画システム（Treatment Planning System：ＴＰＳ）３４２と腫瘍情報システム（Oncology Information System：ＯＩＳ）３４４に接続されてもよい。更に、放射線治療システム３００は、表示装置とユーザインターフェースを含んでもよい。

図４は、画像取得、画像分割、標的予測、治療制御、又は治療調整のうちのひとつ又はそれ以上のために用いられるシステム４００の一例の概略を示す。いくつかの実施形態によれば、システム４００は、開示された実施形態と一致する大量のデータを識別、分析、維持、生成、又は提供することができる、ひとつ又はそれ以上の高性能コンピューティングデバイスであってもよい。システム４００は、スタンドアローンでもよく、又は、サブシステムの一部でもよく、サブシステムはより大きなシステムの一部であってもよい。例えば、システム４００は、インターネット等のネットワーク、又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）等の専用ネットワークを介して遠隔地に位置し通信する分散型高性能サーバであってもよい。いくつかの実施形態では、システム４００は、ひとつ又はそれ以上の遠隔配置された高性能計算装置と通信する、組み込みシステム、イメージングスキャナ（例えば、核磁気共鳴（ＭＲ）スキャナ、又はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナ等の他のスキャナ）、及び／又はタッチスクリーンディスプレイデバイスを含んでもよい。

一実施形態では、システム４００は、ひとつ又はそれ以上のプロセッサ４１４、ひとつ又はそれ以上のメモリ４１０、及びひとつ又はそれ以上の通信インターフェース４１５を含んでもよい。プロセッサ４１４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）等のような、ひとつ又はそれ以上の汎用処理装置を含むプロセッサ回路でもよい。より詳細には、プロセッサ４１４は、ＣＩＳＣ（Complex Instruction Set Computing）マイクロプロセッサ、ＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computing）マイクロプロセッサ、ＶＬＩＷ（Very Long Instruction Word）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もよい。

プロセッサ４１４は、また、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（Digital Signal Processor：ＤＳＰ）、システムオンチップ（System-on-Chip：ＳｏＣ）等でもよい。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４１４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４１４は、インテル（Ｉｎｔｅｌ（登録商標））により製造されたＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）又はＸｅｏｎ（登録商標）ファミリーや、ＡＭＤ（登録商標）により製造されたＴｕｒｉｏｎ（登録商標）ファミリーのマイクロプロセッサのような、ひとつ又はそれ以上の既知の処理デバイスや、Ｏｒａｃｌｅ（登録商標）のような他のベンダーにより製造された様々なプロセッサ（例えば、ＳＰＡＲＣ（登録商標）アーキテクチャプロセッサ）を含んでもよい。プロセッサ４１４は、また、ＮＶＩＤＩＡ（登録商標）によって製造されたグラフィック処理ユニットを含んでもよい。開示された実施形態は、あるタイプのプロセッサに限定されるものではなく、大量の撮像データや、開示された実施形態と一致する他のタイプのデータを識別し、分析し、維持し、生成し、及び／又は提供するための演算要求を満たすように構成されているものである。

メモリ４１０は、開示された実施形態に関連する機能を実行するためにプロセッサ４１４によって使用されるコンピュータ実行可能命令を格納するように構成された、ひとつ又はそれ以上の記憶装置を含む。例えば、メモリ４１０は、治療計画ソフトウェア４１１、オペレーティングシステムソフトウェア４１２、及び訓練／予測ソフトウェア４１３のためのコンピュータ実行可能ソフトウェア命令を格納することができる。プロセッサ４１４は、メモリ／記憶装置４１０に通信可能に接続されてもよく、プロセッサ４１４は、開示された実施形態による、ひとつ又はそれ以上の動作を実行するため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もよい。例えば、プロセッサ４１４は、訓練／予測ソフトウェア４１３を実行して、訓練モジュール３１２及び予測モジュール３１４の機能を実装することができる。さらに、プロセッサ装置４１４は、訓練／予測ソフトウェア４１３と接続される治療計画ソフトウェア４１１（例えば、Ｅｌｅｋｔａにより提供されるＭｏｎａｃｏ（登録商標）のような）を実行してもよい。

開示された実施形態は、専用タスクを実行するように構成された別個のプログラム又はコンピュータに限定されない。例えば、メモリ４１０は、システム４００又は複数のプログラム（例えば、治療計画ソフトウェア４１１及び／又は訓練／予測ソフトウェア４１３）の機能を実行する単一のプログラムを含むことができる。更に、プロセッサ４１４は、データベース４２０に格納されたプログラムのような、システム４００から遠隔に位置するひとつ又はそれ以上のプログラムを実行することができ、このような遠隔プログラムは、腫瘍情報システムソフトウェア又は治療計画ソフトウェアを含むことができる。メモリ４１０は、また開示された実施形態と一致する動作を実行するためにシステムが使用することができる任意のフォーマットの画像データ又は任意の他のタイプのデータ／情報を格納することができる。

通信インターフェース４１５は、データがシステム４００によって受信及び／又は送信されるように構成されたひとつ又はそれ以上のデバイスであってもよい。通信インターフェース４１５は、システム４００、データベース４２０、又は病院データベース４３０の遠隔に位置するコンポーネントのような他の機械及びデバイスとシステム４００が通信することを可能にする、ひとつ又はそれ以上のデジタル及び／又はアナログ通信デバイスを含むことができる。例えば、プロセッサ４１４は、通信インターフェース４１５を介してデータベース４２０又は病院データベース４３０に通信可能に接続することができる。例えば、通信インターフェース４１５は、ＬＡＮ又はＷＡＮのような、インターネットなどのコンピュータネットワーク、又は専用ネットワークとすることができる。あるいは、通信インターフェース４１５は、プロセッサ４１４がいずれかのデータベース４２０，４３０との間でデータを送受信することを可能にする衛星通信リンク又は任意の形式のデジタル又はアナログ通信リンクであってもよい。

データベース４２０及び病院データベース４３０は、情報を格納し、システム４００を介してアクセス及び管理されるひとつ又はそれ以上のメモリデバイスを含むことができる。一例として、データベース４２０、病院データベース５３０、又はその両方は、Ｏｒａｃｌｅ（登録商標）データベース、Ｓｙｂａｓｅ（商標）データベース等のようなリレーショナルデータベースを含むことができ、Ｈａｄｏｏｐシーケンスファイル、ＨＢａｓｅ、Ｃａｓｓａｎｄｒａ等のような非リレーショナルデータベースを含めることができる。データベース又は他のファイルは、例えば、基準画像、ＭＲ特徴ベクトル、ＭＲ投影イメージング情報、ＣＴ値、縮小次元特徴ベクトル、疑似ＣＴ値、疑似ＣＴ画像、ＤＩＣＯＭデータ等を訓練又は提供するような、撮像対象に関連するＭＲ走査又はＣＴ走査からのひとつ又はそれ以上の生データを含むことができる。しかしながら、開示された実施形態のシステム及び方法は、別々のデータベースに限定されない。一態様では、システム４００は、データベース４２０又は病院データベース４３０を含むことができる。あるいは、データベース４２０及び／又は病院データベース４３０は、システム４００から離れて位置してもよい。データベース４２０及び病院データベース４３０は、データベース４２０又は病院データベースのメモリデバイスに格納されたデータの要求を受信及び処理し、データベース４３０又は病院データベース４３０からデータを提供するように構成されたコンピューティングコンポーネント（例えば、データベース管理システム、データベースサーバなど）を含んでもよい。

システム４００は、ネットワーク（図示せず）を介してシステム４００の他の装置及び構成要素と通信することができる。ネットワークは、通信を提供し、情報を交換し、又は情報の交換を容易にし、ネットワーク（図示せず）を介して他のデバイス及び／又はシステム４００のコンポーネント間で情報の送受信を可能にする任意のタイプのネットワーク（インフラストラクチャを含む）であってもよい。他の実施形態では、システム４００のひとつ又はそれ以上のコンポーネントは、システム４００とデータベース４２０及び病院データベース４３０との間のリンク（例えば、有線リンク、無線リンク、衛星リンク、又は他の通信リンク）のような専用通信リンクを介して直接通信することができる。

システム４００の機能構築ブロックの構成及び境界は、説明の便宜のために本明細書で定義されている。指定された機能及びそれらの関係が適切に実行される限り、他の境界を定義することができる。当業者にとって、本明細書に含まれる教示に基づく代替物（本明細書に記載されているものの均等物、拡張物、変形物、偏差（deviation）等は明らかであろう。

図５は、撮像入力５６０、放射線治療ジェネレータ５５６、及び放射線治療出力５０４を有する放射線治療コントローラシステム５５４を含むシステム５００の一例の概略を示す。治療ジェネレータ５５６は、線形加速器のような加速器又は別の放射線源を含むことができ、治療出力５０４は、治療ジェネレータ５５６に結合され、治療ジェネレータ５５６によって提供されるエネルギー光子又は粒子のビームを処理することができる。例えば、治療出力５０４は、出力アクチュエータ５６６を含む又は結合され、治療出力５０４を回転又は平行移動して、所望の標的領域に向けられた放射線治療ビームを提供することができる。治療出力５０４は、図２に関連して上述したマルチリーフコリメータのようなコリメータ５６４を含むことができる。図５に戻ると、治療コントローラシステム５５４は、本明細書の他の実施例に記載された適応放射線治療技術（adaptive radiation treatment technique）を使用して、治療ジェネレータ５５６、治療出力５０４、又は患者位置アクチュエータ５１６（例えば、ソファー又はテーブルを含む可動プラットフォーム等）のうちのひとつ又はそれ以上のものを制御するように構成することができる。

治療コントローラシステム５５４は、センサ入力５６２を用いるような、ひとつ又はそれ以上のセンサに接続されている。例えば、患者センサ５５８は、治療コントローラシステムに、呼吸（例えば、プレチスモグラフセンサ又は呼吸ベルトを使用して）、患者の心臓の機械的又は電気的活動、末梢循環活動、患者の位置、患者の動きのうちひとつ又はそれ以上を示す情報のような生理学的情報を提供することができる。そのような情報は、治療出力５０４によって標的とされるひとつ又はそれ以上の臓器又は他の領域の動きと相関する代理信号を提供することができ、このような情報は治療を制御するために（例えば、治療ゲーティングのために）使用され得る。そのような情報は、治療のゲーティングのような治療を制御するために、又は、センサ５５８から得られる情報によって示されるような生理学的サイクルの決定された位相又は振幅範囲のひとつ又はそれ以上による取得イメージング情報を「ビニング（binning）」で支援するために使用することができる。

撮像入力５６０は、（例示的な実施例として、コンピュータ断層撮影撮像システム、核磁気共鳴（ＭＲ）撮像システムを含むような）撮像システム５５０に接続される。代替的に、又はそれに加えて、治療コントローラシステム５５４は、集中撮像データベース、又はイメージングサーバのような撮像データストア５５２から撮像情報を受信することができる。治療コントローラシステム５５４又は撮像システム５５０のうちのひとつ又はそれ以上のものは、図４に示されたシステム４００に関連して示されるか説明されるエレメントを含むことができる。

一般に入手可能な放射線治療装置は、Ｘ線撮影技術を使用して投影画像を取得するために使用することができる。例えば、線形加速器（リニアック：lianic）システムは、（例えば図１Ａに示されるような）ポータル撮像装置と組み合わされた、ひとつ又はそれ以上のメガボルト（ＭＶ）治療ビームを用いて、又は、ひとつ又はそれ以上の分離したキロボルト（ｋＶ）Ｘ線源を用いて、Ｘ線投影画像を取得することができる。ひとつの例では、キロボルト（ｋＶ）Ｘ線源を、治療ビームの方向に対して９０度の角度で配向されるように、ガントリ上に装着することができる。他の例では、二つの独立したＸ線源／イメージャ（imager）ペアを、Ｘ線画像を提供するように配置することができる。Ｘ線イメージングを用いて取得された投影画像は、「点光源」又は焦点と呼ぶことができる撮像源からの発散Ｘ線経路を表す。

特定の放射線療法治療フラクション（fraction）のような放射線療法の送達の前に、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を取得することができる。例えば、コーンビーム断層撮影法（ＣＢＣＴ）イメージング技術は、撮像対象の周りをガントリに取り付けられたＸ線源の回転中に、様々な投影角度で投影画像を得るために使用することができる。３次元（３Ｄ）画像は、コーンビーム投影から再構成することができる。このような呼吸運動のような有意な動きを示す対象を撮像するためには、各投影は、呼吸周期又は他の生理的サイクル内の異なる時点で患者のスナップショットをキャプチャすることができるので、３ＤのＣＢＣＴ画像は不鮮明であってもよい。動きぼけを低減するために、４次元（４Ｄ）ＣＢＣＴ画像は、投影画像を取得した時刻に対応する生理的周期の位相又は振幅に応じて投影をビニング（binning）する等によって、使用することができる。

本願発明者らは、核磁気共鳴（ＭＲ）イメージング投影が、電離放射線への被写体の露出を減らし、Ｘ線ベースのイメージング方法と比較して軟組織のコントラストを増強するように取得され処理されることを、とりわけ認識している。本願発明者らは、また、ＭＲ投影画像が散乱放射線によって分解されないこと、投影撮像方向が治療ビームに対して９０度で配向されるような物理的な制約によって制限されないことを、とりわけ認識している。ＭＲ投影イメージングは、深さ方向の情報の一部のみをキャプチャする比較的薄い２ＤＭＲイメージングスライスを使用すると比較して、励起された撮像領域の深さ範囲内に含まれる情報の全ての単一の撮像観点（例えば２Ｄ投影画像）を取得するために使用することができる。ＭＲ投影イメージングは、取得した２次元（２Ｄ）投影画像内の情報が投影撮像面に垂直な深さ方向にローカライズされないことや、標的領域を取り囲む構造が部分的にそれを隠すように見えることのような制限を有する。

１次元（１Ｄ）投影線を使用するＭＲ投影イメージング
図６は、撮像対象の領域を励起するＭＲイメージングを用いてステップ６０２に含むことができる方法のような技法６００の概略を示す。例えば、２次元（２Ｄ）励起シーケンスを使用することができる。ステップ６０４において、読み出し勾配を撮像対象に適用することができ、２Ｄ励起領域を介する１次元（１Ｄ）投影線（例えば「光線（ray」）を取得することができる。ステップ６０６では、他の投影線軸が選択されてもよく、２Ｄ領域はステップ６０２で再び励起され、読み出し勾配が、更新された投影線軸に対応するステップ６０４で適用される。ステップ６０６の挿入図を参照すると、投影線は発散的に又は並列的に確立することができる。例えば、発散的な投影線の方向が使用される場合、平面６７０Ａに定義される得られる投影画像は、発散的なＸ線イメージング技術により製造された投影画像に類似する、又は、ポータルイメージング中の放射線治療出力ビームにより製造された投影画像に類似する、投影表現を提供するこのように、ＭＲ投影イメージングは、例えば、コントラストが強調され、望ましくない散乱がすることなく、Ｘ線撮影をシミュレートするために使用することができる。

１次元（１Ｄ）投影線を使用する発散的なＭＲ投影撮像の例では、１次元（１Ｄ）の投影線を、放射線治療線源の位置に対応するように、又は、Ｘ線撮像ソースが存在する位置に対応するように、位置６５０で収束するように指定することができる。面６７０Ａにおいて確立された、得られる２次元（２Ｄ）投影画像で定義された情報の縮尺と空間の解像度は、ソース位置６５０と選択された撮像面６７０Ａの位置との間の距離によって決定される。例えば、第１の投影線方向６６０Ａは投影像面６７０Ａに直交し、対応する取得された１次元（１Ｄ）投影線は、位置６８０Ａの画素値を確立するために使用される。最初の投影線に沿って取得された全ての情報は、一般的に、画素値に組み込まれ、圧縮されて、したがって、深さ選択性が投影線に沿う方向で失われる。

投影撮像面６７０Ａに垂直な線の方向６６０Ａは、他の投影線の向きが平行でなく、発散的な例でさえも、一般に、投影「方向」又は「角度」と呼ぶことができる。第２の投影線の方向６６２Ａは、同様に、位置６８２Ａで第２の画素値を確立することができ、第３の投影線の方向６６４Ａは、位置６８４Ａで第３の画素値を確立することができる。再構成画像では、画素位置６８０Ａ、６８２Ｂ、６８４Ｂは、平面６７０Ａの位置とソースの位置６５０との間の指定された分離によって少なくとも一部が決定される。平面６７０Ａの横方向で高い空間分解能を達成するためには、特定の取得された１次元（１Ｄ）投影が平面６７０Ａでの全２次元（２Ｄ）投影を作成するために集約されているので、多数の別個の１次元（１Ｄ）投影線方向を、全２次元（２Ｄ）投影画像取得時間のコストで取得することができる。

ステップ６０６におけるような並列的１次元（１Ｄ）投影線の例では、第１の投影線方向６６０Ｂは、平面６７０Ｂで定義される得られる投影画像における位置６８０Ｂでの第１の画素値を提供するために確立することができる。他の平行線６６２Ｂと６６４Ｂは、投影画像内の位置６８２Ｂと６８４Ｂとに対応する情報を提供するために使用することができる。実用的に考察としては、排他的に平行な１次元（１Ｄ）投影線が特定の２次元（２Ｄ）投影画像を構築するために使用されている場合、図７Ａ又は図７Ｂの技術は、図６の例と比較して増強された効率を提供する。何故なら、２次元（２Ｄ）投影画像が、スライス選択勾配を抑制することによって、又は、特定の１次元（１Ｄ）投影線の励起と読み出しを必要とせずに（関心領域の深さ範囲に対して）大きなスライス厚を使用することによって直接的に再構成することができるからである。

並列的投影は、発散的アプローチ、投影画像の画素と「ビームアイビュー（beam eye view）」すなわち複数の投影から容易な断層再構成との間の１対１の対応と比較して、ひとつ又はそれ以上の単純化された幾何学的形状を提供することができる。これに比較して、Ｘ線ベースＣＢＣＴ断層再構成は、一般的に、取得されたコーンビーム投影像の広がりにのみ近似する。発散的又は並列的１次元（１Ｄ）投影線の例のいずれかにおいて、投影線の間隔又は配向は均一である必要はなく、種々の要因に依存して指定することができる。例えば、投影画像の視野内で投影画像面に平行である標的の予測された動きの方向の空間分解能は、予測された動きの方向の投影線の空間周波数を増加させることにより強化することができる。同様に、発散的な投影線のよりまばらなセットを使用することにより、より短い時間で全てを取得することができる。

スライス選択勾配を必要としない２次元（２Ｄ）励起を用いる又は標的の深さを包み込む大きなスライス深さを用いるようなＭＲ投影イメージング
図７Ａは、ステップ７０２で２次元（２Ｄ）ＭＲイメージング励起シーケンスを用いて撮像対象の領域を励起することを含む方法のような技術７００Ａの概略を示す。図７Ｂは、ステップ７０２で２次元（２Ｄ）ＭＲイメージング励起シーケンスを用いて撮像対象の領域を励起することを含む方法のような他の技術７００Ｂの概略を示す。

図７Ａの例では、２ＤＭＲ投影画像を、スライス選択勾配の使用を必要とせずに（例えば、スライス選択勾配パルスシーケンスを抑制又は省略することができる）２Ｄ画像シーケンスを用いて、ステップ０４Ａで得ることができ、その結果、深さ方向（例えば、投影撮像方向であって、得られる投影画像の面に垂直な方向）の情報が励起領域内の全ての深さで取得される。このようなアプローチは、励起と１次元（１Ｄ）投影線の勾配読み出しを必要とせず、従って、並列１次元（１Ｄ）投影線が望まれる場合の１次元（１Ｄ）投影手法と比較して、画像取得時間を低減することができる。

図７Ｂの例では、２ＤＭＲ投影画像を、投影角度に平行な寸法における放射線治療の対象範囲の一部又は全体に対応するような、関心の深さの領域を包含する深さで十分に大きいスライスを定義するスライス選択勾配を用いる、２Ｄ撮像シーケンスを用いてステップ７０４Ｂで得ることができる。スライスの厚さが増加すると、スライスの深さ寸法は、以前フィールド外の深さであった情報のより多くの解剖学的な貢献を含む。そのような深さ情報は、得られる２Ｄ投影画像における単一の点又はピクセル位置に圧縮される。図７Ｂの技術７００Ｂは、１次元（１Ｄ）投影手法と比較して縮小画像の取得期間を提供し、「非常に厚いスライス」投影アプローチと呼ぶことができる。

ＭＲイメージングデータは、撮像空間の空間フーリエ変換に対応する座標空間を表す「ｋ空間」でも得ることができる。例えば、ＭＲイメージングデータは、画像の勾配を変化させることにより、ｋ空間で自然に収集することができ、ｘ、ｙ、ｚ勾配の特定の組み合わせは、一般に、ｋ空間内の単一の点に相当する。順次ｋ空間内の点を充填することにより、逆フーリエ変換を、画像を生成するためにｋ空間表現に適用することができる。ｋ空間における２Ｄ平面は、画像空間における２Ｄ投影に相当する。したがって、２Ｄ投影は、ｋ空間内の平面内にあるｋ空間の点を取得し、画像空間に２Ｄ投影を得るためにｋ空間内の平面（ｋ空間スライス）上の２Ｄ逆フーリエ変換を生成することによって得られる。

生理的サイクルに相関するＭＲ投影撮像を用いる３次元（３Ｄ）及び４次元（４Ｄ）イメージング
図８Ａは、異なる投影角度を表す２次元（２Ｄ）ＭＲ投影画像を生成し、このような２Ｄ投影画像を使用して３次元（３Ｄ）画像を構築することを含む方法のような技術８００Ａの概略を示す。対応する技術８００Ｂは、図８Ｂに概略的に示されている。

ステップ８０２Ａで、ここ以外で述べるひとつ又はそれ以上の技術、例えば、（１Ｄ投影線を集約する）図６に示すような技術、又は、図７Ａ又は図７Ｂに示すような技術を用いるようにして一連の２ＤＭＲ投影画像が生成される。図８Ｂのステップ８０２Ｂを参照し、２Ｄ投影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、．．．、ＰＮは、異なる投影角で取得することができる。例えば、投影角度は、撮像対象の周囲の投影方向を捕捉するように指定することができる。断層再構成は、３Ｄ画像を得るために行われてもよい。投影方向が患者の周りを回転するにつれ、断層再構成技術は、ＣＴ又はＣＢＣＴ再構成を含むＸ線技術と同様に、新たな３Ｄ画像を作成するか、新しい情報で以前の３Ｄ画像を更新するか、いずれかに使用することができる。

しかし、動きは、再構成された３Ｄ画像にぼけを誘導する可能性がある。したがって、図８Ａのステップ８０４Ａで、特定の取得した２次元（２Ｄ）投影画像が、呼吸などの生理的サイクル内の時間的位置を示す情報を使用してビン（bins）に割り当てることができる。そのようなビニング（binning）は、ひとつ又はそれ以上の代用物（surrogate）、外部マーカー、内部マーカー又は特徴から得られる情報を使用して達成することができる。例えば、呼吸周期を示す情報を取得するために、呼吸ベルトは、取得した撮像情報に追跡することができる代用信号又は横隔膜運動を提供するために使用することができる。

図８Ｂのステップ８０４Ｂにおいて、ｆ（ｔ）は、呼吸などの生理的サイクルの部分を表す信号のプロットを表す。位相のビンφ１、φ２、φ３、…、φｎのような様々なビンが、ｆ（ｔ）に沿った部分（例えば、レンジΔｔ）に対応するように、確立される。取得された２次元（２Ｄ）投影画像は、特に取得された画像が属するｆ（ｔ）の部分を決定するように、ビンφ１、φ２、φ３、…、φｎに割り当てられる。位相ベースのビンの使用は単なる例示であり、振幅のビンは、ｆ（ｔ）に沿った振幅範囲（例えば、範囲Δｆ）に対応するように、同様に使用することができる。

図８Ａを参照すると、ステップ８０６Ａで、３Ｄ画像は、異なる投影角に対応する一連のビンされた２次元（２Ｄ）投影画像を用いて構築される。図８Ｂの文脈で、ステップ８０６Ｂでは、３Ｄ画像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、…、Ｉｎは、ビンφ１、φ２、φ３、…、φｎのそれぞれに対応付けられる。図８Ａを参照すると、ステップ８０８Ａでは、４Ｄイメージング情報は、ステップ８０６Ａで構成された３Ｄ画像を集収することにより構築することができる。図８Ｂの文脈で、一連の３Ｄ画像は、生理的サイクルを通して被写体の撮影領域の４Ｄ表現を提供することができる。呼吸のような生理的サイクルによって誘発される動きは、高度の周期的かつ再現性であってもよい。

放射線治療制御のためのＭＲ投影イメージング
図９は、ＭＲ撮像を使用して２次元（２Ｄ）投影画像を生成し、生成された２Ｄ投影画像と基準撮像情報との間の変化を決定することを含む方法のような技術の概略を示す。ステップ９０２では、基準撮像情報を受信することができる。例えば、図８Ａ又は図８Ｂの技術８００Ａ又は図８００Ｂは、処置の前に、基準撮像情報を取得するために使用することができる。他の例では、特定の３Ｄ基準画像を、他の３Ｄ画像や発生や取得された３Ｄ画像を４Ｄ撮像情報に凝集を必要とせずに、生成することができる。例えば、呼吸ゲーティング療法が呼吸サイクルの特定の位相又は振幅間に送達される場合、ひとつ又はそれ以上の３Ｄ画像は、以前の治療計画中又は分数的のいずれかで、関心対象の呼吸サイクルの部分に対応して構築することができる。

ステップ９０４において、２Ｄ投影画像を、本明細書の他で示され記載された技術を用いて（例えば、複数の１次元（１Ｄ）投影線に対応し、取得した情報を集約することによって、大きなスライス選択勾配付きで、又はスライス選択勾配無しで２ＤＭＲイメージングシーケンスを用いて）生成することができる。ステップ９０６において、生成された２Ｄ投影画像と基準画像情報との間の変化を決定することができる。ステップ９０８において、放射線療法の送達は、決定された変化を示す情報を用いて少なくとも部分的に制御することができる。

決定された変化は、例示的な実施例として、対象領域、解剖学的特徴又はランドマークのひとつ又はそれ以上の更新された位置、又は、標的領域、解剖学的特徴、又はランドマークの動きを示す情報を提供することができる。一実施例では、ステップ９０４で生成された２ＤＭＲ投影画像は、放射線療法「ビームアイビュー（beam eye view）」（ＢＥＶ）面の観点からの標的の動きを含む又は関連付けることができる。ＢＥＶ平面内の標的の動きを２ＤＭＲ投影画像から抽出する様々な方法がある。

ひとつのアプローチでは、２Ｄ／３Ｄ登録は、Ｘ線投影画像と基準ＣＴ又はＣＢＣＴ画像間の登録のために使用される技術と同様の方法で、２ＤＭＲ投影画像と３次元ＭＲ画像情報との間で行うことができる。そのようなアプローチは、例えば、２次元（２Ｄ）投影画像とシフトされた３ＤＭＲ撮像情報との間の一致を提供する、ひとつ又はそれ以上の翻訳を識別するために使用され、識別された翻訳は、図９の文脈におけるステップ９０６とステップ９０８での「変化」として使用され、ひとつ又はそれ以上の治療ビーム出力又は患者を再配置することにより、又は、治療ビームアパーチャを変更することにより、送達を制御する。一致の品質は、正規化相互相関又は相互情報量を決定することを含むように、ひとつ又は複数のメトリックを使用するものとして定義することができる。回転及び変形は、単純さのコストと計算効率での登録技術に含まれる。

他のアプローチでは、次元の削減は、２Ｄ／３Ｄ登録課題を２Ｄ／２Ｄ登録課題に変換するように行うことができる。ひとつのアプローチでは、基準投影を、Ｘ線ベースの放射線撮影におけるデジタルに再構成された放射線画像（ＤＲＲｓ）と同様に、３Ｄ基準ＭＲイメージング情報から抽出することができる。ひとつ又はそれ以上放射線治療標的又はリスク臓器（ＯＡＲｓ）が投影方向の経路にある構造によりマスクされるけれど、セグメンテーションが、リスク臓器（ＯＡＲｓ）のような標的又は周辺構造を識別するように使用することができる。標的又は他の構造がセグメント化されると、標的又は他の構造体の動きを識別することができる。そのような動きは、標的の将来位置を予測するためにも使用することができる。

チャレンジは、登録するため、さもなければ、後で取得されたＭＲ投影画像を基準３Ｄ又は４ＤＭＲイメージング情報と比較するために、存在している。後で取得されたＭＲ投影画像は、基準画像情報が投影画像を使用せずに取得された場合は特に、基準画像情報とは異なる画像品質を有していてもよい。登録技術は、一般に、同様の画像品質又は特性を有する画像を比較することで、より効果的である。本願発明者らは、（図９のステップ９０２で受信されるような）基準撮像情報が、投影の回転するセットを使用するような、ＭＲ投影イメージングを用いて取得することができることをとりわけ認識している。

図８Ａ及び図８Ｂに関連して述べたように、このようなＭＲ投影は、断層撮影再構成技術を使用するなど、３ＤＭＲ画像を再構成するために使用することができる。このようにして、基準３ＤＭＲ画像は、後に取得されたＭＲ投影画像と同様の画質を有することになる。一例では、後で取得されたＭＲ投影画像は、３Ｄ又は４Ｄ基準撮像情報の使用を必要とせずに取得された基準ＭＲ投影像と直接比較することができる。

上述したように、投影方向が撮像対象の周りを回転している場合、特定の投影は概して撮像対象の解剖学的構造の異なる視点を含むことになるので、４ＤＭＲ基準撮像情報は、４Ｄ−ＣＢＣＴと同様の方法でコンパイルすることができる。そのような解剖学的構造は、放射線によって標的とされる絞り位置又は領域を示すようなランドマークを含むことができる。一般的な解剖学的ランドマークは、独立したサロゲートを使用するよりも、４ＤＭＲＩシーケンスを形成する投影をビン（bin）することに使用できる。

３Ｄ又は４Ｄ撮像情報を取得する取得時間はＭＲ投影イメージング技術を用いて制御することができる。例えば、取得期間は、より限定された数の断層投影を取得し、圧縮センシング又は前画像圧縮センシング（ＰＩＣＣＳ）のようなスパース断層撮影再構成技術を使用することにより、大幅に短縮することができる。取得時間は、ひとつ又はそれ以上の異なる感度プロファイルを有するマルチの送信又は受信コイルを含む並列イメージング戦略を使用することによっても向上させることができる。

本明細書に記載の実施例では、ＭＲ投影は、投影方向に沿って深さ寸法で患者の全体を包含する投影プロファイルを含む必要はない。例えば、特定のＭＲ投影画像は、深さ次元における関心領域の全体を取り囲む有限のスライス厚を使用することができる。奥行き寸法の範囲を減らすことは、減少又は完全な断層再構成を提供する能力を排除又は犠牲にする程度で、深さ寸法が過度の又は低度の解剖による関心領域（例えば、シャドウイング（shadowing））の不明瞭さを減らすために役立つ。

放射線治療ビームの向きに関連するＭＲ投影撮像空間的配置
図１０Ａは、互いに直交配向された２つの投影方向を含むような、ひとつ又は複数の投影方向に関する放射線療法ビーム配向１０９０の空間的配置を概略的に示す。最も単純なアプローチでは、ＭＲ投影画像は、第１の角度位置θＡで治療ビームの方向１０９０に一致する投影線方位１０６０Ａを用いて取得することができる。他の実施例に関連して述べたように、投影像面１０７０Ａは、（例えば、ライン１０６４Ａ、１０６２Ａに対応するような）平行投影を用いて、又は位置１０５０で収束する発散する投影線の向きを用いて収集された情報を含む。ＭＲ投影画像は、治療アイソセンタ１０１０を含むように、関心領域１０１２を包含する投影線に沿って情報を取得することができる。このように、投影像面１０７０Ａは、ビームアイビュー（ＢＥＶ）又はポータル画像に類似するイメージング表現を提供することができる。

図１０Ａに示す構成は静的であり、ビーム方向と投影線の向きは、（ポータルイメージングを提供するガントリに取り付けられた治療ビームの出力の例のように）患者の周りを一緒に回転させることができる。ＢＥＶと整列するＭＲ投影撮像のための配向は、治療ビームの開口部は、投影像面１０７０Ａに平行な面内で指定されたプロファイルを提供するように成形されているため、一般的に有用な方向である。他の方向から撮像することなく、標的又はイメージング機能の動きは、明示的に深さ方向（例えば、Ｙ方向）に決定されなくてもよいが、標的の動きを示す面内の情報が利用可能である場合、このような運動を推定するためのアプローチが存在する。そうでなければ、追加の投影は他の投影方向で取得することができる。

一実施例では、ＢＥＶ平面に対して垂直なひとつ又はそれ以上のＭＲ投影は、様々な異なる時点で取得される。そのような直交画像は、第１の投影線方位１０６０Ａに沿った深さ方向（例えばＹ方向）で欠けている情報を取得することに役立つ。例えば、図１０Ａに示すように、第２の投影線方位１０６０Ｂは、第１の投影像面１０７０Ａに直交する投影像面１０７０Ｂを画定する、直交角度位置θＢで使用することができる。再び、並行的又は発散的投影線は、図１０Ａに示す平行線１０６４Ｂ、１０６２Ｂのように、確立することができる。

ＢＥＶ面に平行と垂直との間の代替的シーケンス又は他のシーケンスは、ＢＥＶに平行な投影の減少された取得頻度を犠牲にして、全ての深さ情報を提供することができる。図１０Ａに示す直交構成は、ガントリに取り付けられたＸ線ベースの立体画像をシミュレートすることができる。例示的な一実施例として、垂直投影はすべてのＢＥＶ投影取得のために交互に取得する必要はない。例えば、正射影の向きは、標的ＢＥＶの動きと奥行き方向の動きの間の相関を確立又は更新するときのみ取得のために使用することができる。

図１０Ｂは、放射線療法治療アイソセンタ１０１０のような指定された領域の周りに円弧又は円にまたがる投影角θＡ、θＢ、θＣに対応するＭＲイメージング投影方向１０６０Ａ、１０６０Ｂ、１０６０Ｃの空間的配置の概略を示す。各投影方向１０６０Ａ、１０６０Ｂ、１０６０Ｃは、特定の投影像面方位１０７０Ａ、１０７０Ｂ、１０７０Ｃを提供する。回転する放射線療法治療配達のため、ＢＥＶは、放射線治療源がガントリ上に装着されたときのように、患者の周りを回転する。取得された投影画像は、ひとつ又はそれ以上の目的を持つことができる。例えば、上述したように、特定のＢＥＶ投影画像は、放射線治療ビーム源の観点から放射線治療の目標位置や形状を示す情報を提供することができる。一連の投影画像が取得される場合には、３次元断層ＭＲ画像を再構成することができる。図１０Ｂに示すＭＲ投影方向は、放射線治療ビーム源を回転させる実施例に限定されるものではない。例えば、ひとつ又はそれ以上の静的治療フィールドを含む放射線療法のため、ＭＲ投影を回転することは、交互に、又は他の指定された撮像シーケンスに従うように、ＢＥＶ投影とは別に取得することができる。

図１０Ｃは、放射線治療ビーム方向に対して特定の角度αに配向されるような、ＭＲ治療投影方向１０６０Ｄの空間的配置の概略を示す。放射線治療ビーム１０９０は、放射線源位置１０５０から発散することができ、平面１０９２はＢＥＶを定義することができる。他の実施例とは対照的に ＭＲ撮像投影方向１０６０Ｄは、現在のＢＥＶからオフセットされた一時的に前進したＢＥＶに対応するイメージング情報を得るように、ＢＥＶ投影とはわずかに異なる画像をキャプチャするように指定されている。そのように一時的に前進したＭＲ投影イメージングは、ひとつ又はそれ以上のＭＲ投影画像取得や、放射線療法配信プロトコルの修正、取得されたＭＲ投影イメージングに応答する放射線療法配信プロトコルの更新、に関連したタイムラグを考慮して指定された角度αを含むことができる。他の実施例のように、平行的又は発散的ＭＲ投影撮像方式を用いることができ、他の実施例のように、投影線方位１０６０Ｄは、放射線療法ビームが患者の周りを回転するような放射線療法ビームの向きに対して回転することができる。

前進の角度αは、例示的な実施例のように、公知の遅れ時間又はビーム位置決めガントリの角速度のひとつ又はそれ以上の情報を用いて決定することができる。予測技術は、治療出力ビーム位置が前進したＢＥＶ面１０７０Ｄの位置合わせに追いつく時間までに起きる最も確からしい標的位置を予測するように、「前進したＢＥＶ面」１０７０Ｄから取得された情報に適用することができる。予測技術の例には、カーネル密度推定、ウェーブレットベース技術、関連ベクトルマシン（ＲＶＭ）技術のひとつ又はそれ以上の技術を含むことができる。投影された動きは、３次元座標空間における標的の動きを予測することよりも、前進したＢＥＶ面１０７０Ｄ視点に閉じ込められるかもしれないので、予測の次元は、３次元から２次元に減少され得る。

図１０Ｄは、立体Ｘ線撮像と同様の方法で投影面１０７０Ｅ、１０７０ＦにおけるＭＲ投影画像を提供するために指定されるような、ＭＲ撮像投影方向１０６０Ｅ、１０６０Ｆの空間配置の概略に示す。図１０Ｄの実施例では、投影画像はＢＥＶ方向で取得される必要はないが、部屋に取り付けられた立体Ｘ線撮影技術をシミュレートするような固定の向きを用いて取得することができる。例示的な例として、前後左右の方向での交互のＭＲ投影は、放射線治療標的又は他の解剖学的特徴を見つけるのを助けるように取得することができる。一実施例では、固定された向きとガントリ位置に対応する回転方向の組合せＭＲ投影方向が使用される。例示的な実施例として、ＢＥＶと一致する配向投影、前後の投影、左右の投影を含む、３つ又はそれ以上の投影を、交互に取得することができる。各投影は、治療アイソセンタ１０１０のような撮像対象の指定された領域を横断するパスを含むように選択することができる。このような投影では、各投影が、同一の撮像レートで取得される必要はない。

様々な付記と実施例
実施例１は、主題（装置、方法、動作を実行する手段、又は、装置読取り可能な記録媒体であって、装置により実行されたとき装置に次の動作を実行させる命令の主題）を含む又は使用するものであり、例えば、被験者の生理学的周期を表す４次元イメージング情報を生成する方法であって、異なる投影角度を代表する投影画像と、核磁気共鳴イメージングを介して取得した撮像情報を用いて生成された前記２次元画像とを有する、ふたつ又はそれ以上の２次元画像を生成するステップと、前記特定の２次元画像に対応する前記生理的サイクル内の時間的位置を示す情報を少なくとも部分的に用いてビンに前記特定の２次元画像を割り当てるステップと、ビンされた前記２次元画像を用いて３次元画像を構築するステップと、前記３次元画像の集約を含む、前記４次元イメージング情報を構成するステップとを有することを特徴とする方法である。

実施例２では、実施例１の主題に、任意に、前記生理学的周期は、呼吸サイクルを含み、前記ふたつ又はそれ以上の２次元画像を生成するステップは、複数の呼吸サイクルにまたがる期間にわたって異なる投影角度を代表する２次元画像を得るステップを含むことを含む。

実施例３では、実施例１−２のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記ふたつ又はそれ以上の２次元画像を生成するステップは、取得した１次元投影線を特定の２次元画像に集約するステップであって、前記取得した１次元投影線は空間的に互いに並列的に配向されているステップを含むことを含む。

実施例４では、実施例１−３のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記ふたつ又はそれ以上の２次元画像を生成するステップは、取得した１次元投影線を特定の２次元画像に集約するステップであって、前記取得した１次元投影線は空間的に互いに発散的に配向されているステップを含むことを含む。

実施例５では、実施例１−４のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記ふたつ又はそれ以上の２次元画像を生成するステップは、スライス選択勾配を必要とすることなく投影角度に対して垂直な２次元核磁気共鳴画像スライスを取得するステップを含むことを含む。

実施例６では、実施例１−５のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記ふたつ又はそれ以上の２次元画像を生成するステップは、前記投影角度に平行な寸法で放射線治療対象範囲の全体を包含するように深さが十分に大きいスライスを定義するスライス選択勾配を用いた投影角度に直交する２次元核磁気共鳴画像スライスを取得するステップを含むことを含む。

実施例７では、実施例１−６のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記投影角度が、指定された中心軸を中心に回転する円弧に跨っていることを含む。

実施例８では、実施例１−７のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、特定の２次元画像に対応する前記生理的サイクルの一部の位相を決定するステップと、前記決定された位相を示す情報を用いて前記特定の２Ｄ画像をビンに割り当てるステップを有することを含む。

実施例９では、実施例１−８のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、特定の２次元画像に対応する前記生理的サイクルの一部の振幅を決定するステップと、前記決定された振幅を示す情報を用いて前記特定の２Ｄ画像をビンに割り当てるステップを更に有することを含む。

実施例１０では、実施例１−９のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、特定の２次元画像に対応する前記生理的サイクルの一部の位相又は振幅のひとつ又はそれ以上は、前記特定の２Ｄ画像から抽出された特徴を用いて決定されることを含む。

実施例１１では、実施例１０の主題に、任意に、前記抽出された特徴は、被験者の横隔膜に対応していることを含む。

実施例１２では、実施例１−１１のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、ビンに前記特定の２次元画像を割り当てるステップは、取得した撮像情報の次元削減を用いるステップを含むことを含む。

実施例１３では、実施例１−１２のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、ビンに前記特定の２次元画像を割り当てるステップは、前記特定の２次元画像のフーリエ変換を用いるステップを含むことを含む。

実施例１４では、実施例１−１３のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、取得した２次元投影画像から３次元画像を構築するステップは、断層画像再構成技術を使用するステップを含むことを含む。

実施例１５では、実施例１−１４のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、取得した２次元投影画像から３次元画像を構築するステップは、フーリエ空間で表現される変形撮像情報を用いて前記３Ｄ画像の構築を行うステップを含むことを含む。

実施例１６では、実施例１−１５のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、取得した２次元投影画像から３次元画像を構築するステップは、フィルタされた逆投影技術を用いて前記３Ｄ画像の構築を行うステップを含むことを含む。

実施例１７では、実施例１−１６のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、取得した２次元投影画像から３次元画像を構築するステップは、圧縮センシング技術を用いて前記３Ｄ画像の構築を行うステップを含むことを含む。

実施例１８では、実施例１−１７のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、取得した２次元投影画像から３次元画像を構築するステップは、フェルドマン−デービス−クレス構造を用いて前記３Ｄ画像の構築を行うステップを含むことを含む。

実施例１９では、実施例１−１８のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、取得した２次元投影画像から３次元画像を構築するステップは、反復アプローチを用いて前記３Ｄ画像の構築を行うステップを含むことを含む。

実施例２０では、実施例１−１９のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、放射線療法治療計画を生成又は適応において使用する前記４次元イメージング情報を提供するステップを有することを含む。

実施例２１では、実施例１−２０のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、放射線療法治療フラクションの送達前に、前記患者の位置を割り当てる又は決定するために前記４次元イメージング情報を用いるステップを有することを含む。

実施例２２は、実施例１−２１のひとつ又は任意の組合せの主題を含み、又は、任意に組み合され、主題（行為を実行する装置、方法、手段、又は、装置により実行されたとき装置に行為を実行させる命令を含む機械読取り可能な媒体）を含み、投射イメージングを用いて対象への放射線療法の送達を制御する方法を含み、前記方法は、基準イメージング情報を受信するステップと、核磁気共鳴イメージングを介して得られたイメージング情報を用いて２次元投影画像を生成するステップであって、前記２次元投影画像は特定の投影方向に対応し、前記特定の投影方向は撮像対象を少なくとも一部を横切る経路を含むステップと、前記生成された２次元投影画像と前記基準イメージング情報との間の変化を決定するステップと、前記得られた２次元投影画像と前記基準イメージング情報との間の前記決定された変化を用いて前記放射線療法の少なとも一部の送達を制御するステップとを有する。

実施例２３では、実施例２２の主題に、任意に、前記２次元画像を生成するステップは取得した１次元投影線を集約するステップを含むことを含む。

実施例２４では、実施例２３の主題に、任意に、前記特定の投影方向は、放射線療法治療アイソセンタを横切る各経路によって画定される１次元投影線を提供することで少なくとも一部が特定されることを含む。

実施例２５では、実施例２３−２４のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記１次元投影線は、互いに空間的に発散するように配向されていることを含む。

実施例２６では、実施例２３−２５のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、特定の１次元投影線に対応する方向は、放射線療法ビーム出力の利用可能な位置に対応する位置に収束することを含む。

実施例２７では、実施例２２−２６のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記２次元画像を生成するステップは、スライス選択勾配を必要とすることなく投影角度に対して垂直な２次元核磁気共鳴画像スライスを取得するステップを含むことを含む。

実施例２８では、実施例２２−２７のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記２次元画像を生成するステップは、前記投影角度に平行な寸法で放射線治療対象範囲の全体を包含するように深さが十分に大きいスライスを定義するスライス選択勾配を用いた投影角度に直交する２次元核磁気共鳴画像スライスを取得するステップを含むことを含む。

実施例２９では、実施例２２−２８のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記特定の投影方向は、現在又は将来の放射線療法ビーム方向に対応していることを含む。

実施例３０では、実施例２２−２９のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記特定の投影方向は、現在又は将来の放射線療法ビーム方向に直交していることを含む。

実施例３１では、実施例２２−３０のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記特定の投影方向は、放射線療法ビーム方向を必要とすることなく確立されることを含む。

実施例３２では、実施例２２−３１のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記基準画像は、先に取得した画像情報を用いて生成された第２の２次元投影画像を含むことを含む。

実施例３３では、実施例３２の主題に、任意に、前記第２の２次元投影画像は、先に取得したイメージング情報から組み立てられた４次元イメージング情報を用いて生成されることを含む。

実施例３４では、実施例２２−３３のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記基準画像は、先に取得したイメージング情報に対応する３次元イメージング情報を含むことを含む。

実施例３５では、実施例２２−３４のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記基準画像は、先に取得したイメージング情報から組み立てられた４次元イメージング情報を含むことを含む。

実施例３６では、実施例２２−３５のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記基準画像は、４次元イメージング情報の一部から抽出された３次元画像を含み、前記４次元イメージング情報は先に取得したイメージング情報から組み立てられていることを含む。

実施例３７では、実施例３６の主題に、任意に、前記４次元イメージング情報の選択された部分が、生理的サイクルの指定された部分を含むことを含む。

実施例３８では、実施例２２−３７のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記変化を決定するステップは、核磁気共鳴イメージングを介して取得したイメージング情報を用いて生成されたふたつ又はそれ以上の一連の２次元投影画像を用いるステップを含むことを含む。

実施例３９では、実施例２２−３８のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記変化を決定するステップは、前記基準画像と共に前記２次元投影画像の少なとも一部を登録するステップを含むことを含む。

実施例４０では、実施例２２−３９のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記変化を決定するステップは、前記２次元投影画像から特徴を抽出するステップを含むことを含む。

実施例４１では、実施例２２−３９のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記変化を決定するステップは、前記２次元投影画像の一部を分割するステップを含むことを含む。

実施例４２では、実施例４１の主題に、任意に、前記２次元投影画像の前記分割された部分は、放射線治療療法の視点を含むことを含む。

実施例４３では、実施例２２−４２のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記変化を決定するステップは、ふたつ又はそれ以上の２次元投影画像から分割された放射線療法の前記決定された視点間を三角測量するステップを含むことを含む。

実施例４４では、実施例２２−４３のいずれかひとつ又はそれ以上の主題に、任意に、前記決定された変化と予測モデルを用いて放射線療法の標的の位置を予測するステップを有することを含む。

実施例４５では、実施例４４の主題に、任意に、前記予測モデルは、一連の取得された２次元投影画像と、少なくともひとつの２次元投影画像と前記基準画像との間の前記決定された変化とから抽出された前記放射線療法の標的の視点を用いて少なくとも一部が確立された標的の動きを示す情報を用いることを含む。

実施例４６は、実施例１−４５のひとつ又は任意の組合せの主題を含み、又は、任意に組み合され、主題（行為を実行する装置、方法、手段、又は、装置により実行されたとき装置に行為を実行させる命令を含む機械読取り可能な媒体）を含み、少なくともひとつのプロセッサ回路とプロセッサ読取り可能な記録媒体とを有し、前記プロセッサ読取り可能な記録媒体は、前記プロセッサ回路により実行されたとき、前記プロセッサ回路に、被験者の生理学的周期を表す４次元イメージング情報を生成することを実行させる複数の命令を含むイメージングシステムであって、前記複数の命令は、異なる投影角度を代表する投影画像と、核磁気共鳴イメージングを介して取得した撮像情報を用いて生成された前記２次元画像とを有する、ふたつ又はそれ以上の２次元画像を生成するステップと、前記特定の２次元画像に対応する前記生理的サイクル内の時間的位置を示す情報を少なくとも部分的に用いてビンに前記特定の２次元画像を割り当てるステップと、ビンされた前記２次元画像を用いて３次元画像を構築するステップと、前記３次元画像の集約を含む、前記４次元イメージング情報を構成するステップとを実行させるイメージングシステムを含む。

実施例４７は、実施例１−４６のひとつ又は任意の組合せの主題を含み、又は、任意に組み合され、主題（行為を実行する装置、方法、手段、又は、装置により実行されたとき装置に行為を実行させる命令を含む機械読取り可能な媒体）を含み、放射線療法生成器と、放射線療法出力と、前記放射線療法生成器と前記放射線療法出力に接続された放射線療法コントローラとを有する放射線療法治療システムであって、前記放射線療法コントローラはイメージング入力を有し、前記イメージング入力は基準イメージング情報を受信するように構成され、前記放射線療法コントローラは、核磁気共鳴イメージングを介して得られたイメージング情報を用いて２次元投影画像を生成するステップであって、前記２次元投影画像は特定の投影方向に対応し、前記特定の投影方向は撮像対象を少なくとも一部を横切る経路を含むステップと、前記生成された２次元投影画像と前記基準イメージング情報との間の変化を決定するステップと、前記得られた２次元投影画像と前記基準イメージング情報との間の前記決定された変化を用いて前記放射線療法の少なとも一部の送達を制御するステップとを実行するように構成されている放射線療法治療システムを含む。

この文書に記載されている非限定的な例のそれぞれは、それ自体で成立することができ、又はひとつ又はそれ以上の他の例との様々な順列又は組み合わせで組み合わせることができる。

上記の詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付の図面の参照を含む。図面は、例示として、本発明を実施することができる特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、本明細書では「実施例」とも呼ばれる。そのような例は、図示又は説明された要素に加えて要素を含むことができる。しかしながら、本発明者らは、図示又は記載された要素のみが提供される実施例も熟考する。さらに、本願発明者らは、特定の例（又はそのひとつ又はそれ以上の態様）に関して、又は表示された又は記載された要素（又はそのひとつ又はそれ以上の態様）の任意の組合せ又は置換を使用する例（又はそのひとつ又はそれ以上の態様）を示す。

本明細書と参考として組み込まれている文書との間に一貫性のない使用（usage）があった場合は、本明細書の慣用が優先する。

本明細書では、「少なくともひとつ」又は「ひとつ又はそれ以上」の他の例（instance）又は使用（usage）とは独立して、ひとつ又はそれ以上のものを含み、特許文書で一般的であるように、用語「ａ」又は「ａｎ」が使用される。本明細書において、「又は」という用語は、特に断らない限り、「Ａ又はＢ」には「ＡであってＢでない」、「ＢであってＡでない」、「Ａ及びＢ」を含むように非排他的である。本明細書では、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」及び「ｉｎ ｗｈｉｃｈ」は、それぞれ、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」「ｗｈｅｒｅｉｎ」の平易な英語の等価物として使用される。また、以下の特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、オープンエンドであり、すなわち、そのような用語の後に列挙された要素に、ある要素を含むシステム、装置、品物、組成、動作、プロセスを要素として加えたクレームは依然としてそのクレームの範囲内にあるとみなされる。さらに、添付の特許請求の範囲において、「第１の」、「第２の」、「第３の」などの用語は、単にラベルとして使用されており、それらに数値的な要件を課すことを意図しない。

本明細書に記載の方法例は、少なくとも部分的に機械的に又はコンピュータで実施することができる。いくつかの実施例は、上記の実施例で説明した方法を実行するように電子デバイスを構成するように動作可能な命令でコード化されたコンピュータ可読媒体又は機械可読媒体を含むことができる。そのような方法の実装には、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高水準言語コードなどのコードを含めることができる。そのようなコードは、様々な方法を実行するためのコンピュータ可読命令を含むことができる。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を形成してもよい。さらに、一例では、コードは、実行中又は他の時などに、ひとつ又はそれ以上の揮発性、非一時的、又は不揮発性の有形のコンピュータ可読媒体に有形に格納することができる。これらの具体的なコンピュータ可読媒体の例は、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク、取り外し可能な光ディスク（例えば、コンパクトディスク、デジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカード、メモリスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などを含む。

上記の説明は例示的なものであり、限定的なものではない。例えば、上記の例（又はそのひとつ又はそれ以上の態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。上記の説明を検討することにより、当業者によって、他の実施形態を使用することができる。要約は、読者が技術的開示の性質を迅速に確認できるように提供される。クレームの範囲又は意味を解釈又は制限するために使用されないことを理解して提出されている。また、上記の詳細な説明では、開示を合理化するために様々な特徴をグループ化することができる。これは、クレームされていない開示された特徴がクレームに不可欠であることを意図していると解釈されるべきではない。むしろ、本発明の主題は、開示された特定の実施形態のすべての特徴よりも少なくてもよい。したがって、添付の特許請求の範囲は、実施形態又は実施形態としての詳細な説明に組み込まれ、各請求項は別個の実施形態として独立して立証され、そのような実施形態は、様々な組み合わせ又は順列で互いに組み合わせることができる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる等価物の全範囲と共に決定されるべきである。

Claims (10)

1. 放射線ビーム送達システムを制御する、コンピュータが実行する方法であって、
   前記コンピュータが、基準イメージング情報を受信するステップと、
   前記コンピュータが、核磁気共鳴投影イメージングを介して取得されたイメージング情報を用いて２次元投影画像を生成するステップであって、前記２次元投影画像は特定の投影方向に対応し、前記特定の投影方向は撮像対象の少なくとも一部を横切る経路を含むステップと、
   前記コンピュータが、前記生成された２次元投影画像と前記基準イメージング情報との間の変化を決定するステップと、
   前記コンピュータが、前記生成された２次元投影画像と前記基準イメージング情報との間の前記決定された変化を用いて前記放射線ビームの少なくとも一部の送達に対する更新された放射線ビームを生成するステップと
   を有することを特徴とするコンピュータが実行する方法。
2. 請求項１記載のコンピュータが実行する方法において、
   前記コンピュータが前記２次元投影画像を生成するステップは、前記コンピュータが、前記核磁気共鳴投影イメージングから取得された１次元投影線を集約するステップを含み、前記一次元投影線中の所与の１次元投影線に沿った深さ情報は、前記所与の１次元投影線に関連する単一のピクセル値に圧縮されている
   ことを特徴とするコンピュータが実行する方法。
3. 請求項１記載のコンピュータが実行する方法において、
   前記コンピュータが、前記２次元投影画像を生成するステップは、前記コンピュータが、スライス選択勾配を必要とすることなく前記特定の投影方向に対して垂直な２次元核磁気共鳴画像スライスを取得するステップを含む
   ことを特徴とするコンピュータが実行する方法。
4. 請求項１記載のコンピュータが実行する方法において、
   前記コンピュータが、前記２次元投影画像を生成するステップは、前記コンピュータが、前記特定の投影方向に平行な寸法で放射線ビームの標的の範囲の全体を包含するように深さが十分に大きいスライスを定義するスライス選択勾配を用いた前記特定の投影方向に直交する２次元核磁気共鳴画像スライスを取得するステップを含む
   ことを特徴とするコンピュータが実行する方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコンピュータが実行する方法において、
   前記基準イメージング情報は、４次元イメージング情報の一部から抽出された３次元画像を含み、前記４次元イメージング情報は先に取得したイメージング情報から組み立てられている
   ことを特徴とするコンピュータが実行する方法。
6. 請求項５記載のコンピュータが実行する方法において、
   前記４次元イメージング情報は生理的サイクルを代表し、
   前記コンピュータが、異なる投影方向を代表するふたつ又はそれ以上の投影画像を生成するステップであって、前記２次元投影画像は核磁気共鳴イメージングを介して取得されたイメージング情報を用いて生成されるステップと、
   前記コンピュータが、前記特定の投影方向に対応する特定の２次元投影画像に対応する前記生理的サイクル内の時間的位置を示す情報を少なくとも部分的に用いてビンに前記特定の投影方向に対応する前記特定の２次元投影画像を割り当てるステップと、
   前記コンピュータが、前記割り当てられた前記２次元投影画像を用いて３次元画像を構築するステップと、
   前記コンピュータが、前記３次元画像の集約を含む、前記４次元イメージング情報を構成するステップと
   を含む前記４次元イメージング情報を生成するステップを有する
   ことを特徴とするコンピュータが実行する方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコンピュータが実行する方法において、
   前記コンピュータが、前記変化を決定するステップは、前記コンピュータが、核磁気共鳴イメージングを介して取得されたイメージング情報を用いて生成されたふたつ又はそれ以上の一連の２次元投影画像を用いるステップを含む
   ことを特徴とするコンピュータが実行する方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のコンピュータが実行する方法において、
   前記コンピュータが、前記決定された変化と予測モデルを用いて放射線ビームの標的の位置を予測するステップを有する
   ことを特徴とするコンピュータが実行する方法。
9. 請求項８記載のコンピュータが実行する方法において、
   前記予測モデルは、一連の取得された２次元投影画像と、少なくともひとつの２次元投影画像と前記基準イメージング情報との間の前記決定された変化とから抽出された前記放射線ビームの標的の視点を用いて少なくとも一部が確立された標的の動きを示す情報を用いる
   ことを特徴とするコンピュータが実行する方法。
10. 放射線ビーム生成器と、放射線ビーム出力と、前記放射線ビーム生成器と前記放射線ビーム出力に接続された放射線ビームコントローラとを有する放射線ビーム送達システムであって、
    前記放射線ビームコントローラはイメージング入力を有し、前記イメージング入力は基準イメージング情報を受信するように構成され、
    前記放射線ビームコントローラは、
    核磁気共鳴投影イメージングを介して取得されたイメージング情報を用いて２次元投影画像を生成するステップであって、前記２次元投影画像は特定の投影方向に対応し、前記特定の投影方向は撮像対象を少なくとも一部を横切る経路を含むステップと、
    前記生成された２次元投影画像と前記基準イメージング情報との間の変化を決定するステップと、
    前記取得された２次元投影画像と前記基準イメージング情報との間の前記決定された変化を用いて前記放射線ビームの少なくとも一部の送達を制御するステップと
    を実行するように構成されている
    ことを特徴とする放射線ビーム送達システム。

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