JP6965261B2 - Mri装置及びmrガイド放射線治療システムに対するmr可視マーカ - Google Patents

Mri装置及びmrガイド放射線治療システムに対するmr可視マーカ Download PDF

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Description

本発明は、MRI(MRI:磁気共鳴撮像)装置、特にMR(MR:磁気共鳴)ガイド放射線治療システムに対する機器に関し、前記機器は、マーカ物質を含むMR撮像マーカを有する。本発明は、更に、対応するMRI装置及びMRガイド放射線治療システムに関する。
MRガイド放射線治療システムの受信コイルは、画質を最大化し、前記MRガイド放射線治療システムが放射線ビームに対する効率的なMRガイドを提供することを可能にするために、治療及び撮像される生体構造の可能な限り近くに配置される。結果として、受信コイルは、放射線ビーム経路に配置され、これは、前記コイルが減衰させる結果となり、治療の実施時に考慮に入れられる必要がありうる放射線治療における非理想性を引き起こすかもしれない。
前記コイルが、前記放射線ビームを減衰させるので、その場所は、放射線量が前記コイルの減衰を補償するように調整されることができるように、正確に知られている必要がある。前記コイルの場所が正確に知られている場合でさえ、及び前記コイルの減衰が、重要ではない又は無視できる可能性があるとしても、最も正確な治療は、累積的な効果を評価することができるために、全ての重要ではない減衰障害物が考慮に入れられることを要求する。MR撮像において、これらのマーカは、通常、MRIスキャンにおいて可視である液体カプセルの形のマーカユニットを有する。これらのマーカは、主として、MR画像において空間的場所を正確に表示するのに使用される。これらのカプセルマーカは、高い放射線減衰を示し、オフに切り替えられることができない(パッシブマーカ)。結果的に、これらは、不所望な画像アーチファクトを作る可能性がある。
文献US2012/0224341A1は、放射線エミッタ及びMRI装置を有するMRガイド放射線治療システムを示し、前記MRI装置は、機器、RFコイル及びMR撮像マーカを含み、前記マーカは、アクティブ又はパッシブマーカであることができる。アクティブマーカは、例えば、マーカユニットを囲むマーカコイルにエネルギを与えることにより作動される場合にのみ可視である。これらのアクティブマーカの使用は、不所望な画像アーチファクトを減少させる。
US2015/0031981A1は、高周波アンテナを記載している。前記高周波アンテナは、少なくとも部分的に撮像材料を含む層を含む。これは、前記高周波アンテナが磁気共鳴測定中にどこであるか正確に位置特定することが可能であることを意味する。前記撮像材料を含む層は、前記高周波アンテナユニットの検出面積の少なくとも50%をカバーする。
US2015/0160310は、介入磁気共鳴検査システムに対するコイルシステムを記載している。前記コイルシステムは、貫通テンプレートと同じ形状を持つ開口を有する。前記コイルは、前記開口に配置されたマーカを持つ。前記磁気共鳴マーカ素子は、前記開口の周辺に沿って、前記開口の周りに配置されるチャネルとして作られる。前記チャネルは、磁気共鳴可視流体を受けるように設計される。
本発明の目的は、更に不所望な画像アーチファクトを減少させるMRI装置に対する機器、MRI装置及びMRガイド放射線治療システムを提供することである。
この目的は、独立請求項のフィーチャにより達成される。従属請求項は、本発明の有利な実施例を詳述する。
本発明の様々な実施例によると、前記MRI装置に対する機器は、少なくとも1つのMR撮像マーカユニットを有し、前記マーカユニットは、前記機器の電気回路ループの少なくとも1つの導電部分を覆う(少なくともわずかに)MR可視のフィルムを有する。換言すると、少なくとも前記ループの前記導電部分の近くにある前記フィルムの部分は、前記フィルムが前記電気回路ループに多かれ少なかれ直接的に取り付けられるので、可視になる。これは、前記導電部分に対する距離が減少すると、前記フィルムからの信号が指数関数的に増加するという原理に依存する。前記MRIマーカユニットは、前記電気回路ループにエネルギを与えることにより作動される場合にのみ可視であるアクティブマーカユニットである。最も単純な場合の1つにおいて、前記機器は、アクティブマーカである。これらの種類のマーカは、いかなる種類の対象にも取り付けられ、基準マーカとして機能することができる。好ましくは、前記ループの前記導電部分の近くにある前記フィルムの小部分のみが、作動される場合に可視になり、前記少なくともわずかにMR可視のフィルムは、「わずかにMR可視の(slightly MR-visible)フィルム」である。
前記機器は、少なくとも1つのMR撮像アンテナ単独で受信する場合に前記MR可視フィルムが可視ではないように、前記マーカユニットに対して所定の距離を持つ前記少なくとも1つのMR撮像アンテナを更に有する。前記MR撮像アンテナは、前記MR可視フィルムから特定の所定の距離に配置され、前記距離は、前記MR可視フィルムと前記電気回路ループとの間の距離より大きく、前記MR撮像アンテナは、前記MR可視フィルムから前記信号を取得せず、少なくとも前記MR可視フィルムが前記MR撮像アンテナにより受信された信号から作成されたMR画像において臨床的に関連するアーチファクトを引き起こす程ではない。このようにして、撮像アーチファクト、特に折り重ね(fold over)アーチファクトは、減少されることができる。前記マーカユニットと前記MR撮像アンテナとの間の距離が、予め決定されているので、前記MR可視フィルムの位置が既知である場合に前記MR撮像ユニットの位置を導出することは、可能である。
本発明の実施例によると、前記機器は、前記MR撮像マーカが前記少なくとも1つのMR撮像アンテナとは独立してオフに切り替えられることができるように構成される。
本発明の好適な実施例によると、前記少なくとも1つのMR撮像マーカユニットは、放射線治療のために前記放射線治療システムにより使用される放射線に対して本質的に透明である、特にX線透明である。
本発明の他の好適な実施例によると、前記機器は、前記マーカユニットに対して所定の距離を持つ少なくとも1つのMR撮像アンテナを更に有する。前記MR撮像アンテナは、(複数の導体ループを持つ)コイル又は少なくとも1つの導体ループを有する。
本発明の更に他の好適な実施例によると、前記マーカユニットは、前記MR撮像アンテナ又は前記MR撮像アンテナのうち少なくとも1つのループの中に配置される。
本発明の更に他の好適な実施例によると、前記機器は、複数のMR撮像マーカユニットを有する。好ましくは、前記MR可視フィルムの各々が、前記電気回路ループの1つの個別の導体部分を覆う。
本発明の他の好適な実施例によると、前記機器は、前記電気回路ループ及び/又は前記わずかにMR可視のフィルムを支持する基体(basic body)を更に有する。好ましくは、前記基体は、前記少なくとも1つのMR撮像アンテナを更に支持する。
本発明の更に他の好適な実施例によると、前記基体は、プリント回路基板である。
本発明の好適な実施例によると、前記電気回路ループ及び前記MR撮像アンテナは、1つの共通のプリアンプに接続するように構成される。
本発明の他の好適な実施例によると、一方の前記電気回路ループ及び他方の前記MR撮像アンテナの前記ループ又は前記MR撮像アンテナの前記ループの少なくとも1つは、互いに導電性相互接続を持つ。
本発明の更に他の好適な実施例によると、前記電気回路ループは、MR撮像アンテナとして使用するように構成される。好ましくは、前記機器は、2つの電気回路ループを有し、各々が、MR撮像アンテナとして使用するように構成される。この場合、一方のループは、MR撮像アンテナとして使用されることができ、他方のループは、前記マーカユニットを形成するように前記わずかにMR可視のフィルムと一緒に使用されることができる。前記マーカユニットは、前記MR撮像アンテナに対する基準マーカとして使用されることができる。
本発明の様々な実施例によると、前記MRI装置は、前述の機器を有する。前記MRI装置は、特に、MRガイド線形加速器のようなMRガイド放射線治療システムに対するMR装置である。
本発明の様々な実施例によると、前記MRガイド放射線治療システムは、放射線エミッタと、前記放射線エミッタの放射線ビームをガイドする前述のMRI装置を有する。
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照して説明され、明らかになるだろう。
本発明の好適な実施例によるMRガイド放射線治療システムを示す。 MRガイド放射線治療システムのMRI装置に対する機器の一実施例を示す。 MRI装置に対する機器の他の実施例を示す。 MRI装置に対する機器の他の実施例を示す。 MRI装置に対する機器の更に他の実施例を示す。
図1は、本発明によるMRガイド放射線治療システム10の一実施例を示す。MRガイド放射線治療システム10は、LINAC12及び磁気共鳴撮像機器(MRI機器)14を有する。LINAC12は、ガントリ16及びX線源18を有する。ガントリ16は、ガントリ回転軸の周りでX線源18を回転させるものである。X線源18に隣接しているのは、調節可能なコリメータ20である。調節可能なコリメータ20は、例えば、X線源18のビームプロファイルを調節する調節可能な板を持ちうる。調節可能なコリメータ20は、例えば、マルチリーフコリメータであってもよい。磁気共鳴撮像機器14は、磁石22を有する。
永久又は常伝導磁石を使用することも可能である。異なるタイプの磁石の使用も可能であり、例えば、分割円筒(split cylindrical)磁石及びいわゆる開放(open)磁石の両方を使用することも可能である。分割円筒磁石は、前記磁石のイソプレイン(iso-plane)に対するアクセスを可能にするようにクライオスタットが2つのセクションに分割されていることを除いて、標準的な円筒磁石と同様であり、このような磁石は、例えば、荷電粒子ビーム治療と併せて使用されてもよい。開放磁石は、2つの磁石セクションを持ち、一方は、対象を受けるのに十分に大きい間の空間とともに他方の上であり、前記2つのセクションの構成は、ヘルムホルツコイルのものと同様である。開放磁石は、対象が閉じ込められる度合いが低いので、人気である。前記円筒磁石のクライオスタットの中には、超電導コイルの一群が存在する。本実施例に図示される磁石22は、標準的な円筒形超伝導磁石である。磁石22は、中に超電導コイル26を持つクライオスタット24を持つ。磁石22は、ボア28を持つ。円筒磁石22のボア28内には、磁場が磁気共鳴撮像を実行するのに十分に強力かつ一様である撮像ゾーンが存在する。
磁石22のボア28内にあるのは、前記磁石の撮像ゾーン内で磁気スピンを空間符号化する磁気共鳴データの取得に対する磁場勾配コイル30である。磁場勾配コイル30は、磁場勾配コイル電源32に接続される。磁場勾配コイル30は、代表的であると意図され、減衰されることなしに放射線が通過することを可能にするために、これは、通常は、分割コイル設計である。典型的には、磁場勾配コイルは、3つの直交する空間方向において空間符号化するコイルの3つの別々のセットを含む。磁場勾配電源32は、磁場勾配コイル30に電流を供給する。磁場コイル30に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜又はパルス化されてもよい。
送受信器36に接続された機器34が存在し、前記機器は、以下の図に詳細に示される。前記機器は、磁石22の撮像ゾーン38に隣接している。撮像ゾーン38は、磁気共鳴撮像を実行するのに十分である高磁場及び一様性の領域を持つ。機器34は、前記撮像ゾーン内で磁気スピンの向きを操作し、前記撮像ゾーン内でスピンからの無線送信を受信するためのものでありうる。機器34は、アンテナ又はチャネルと称されてもよい。機器34は、専用送信アンテナ及び専用受信アンテナを表すことも意図される。同様に、前記送受信器は、別々の送信器及び受信器を表してもよい。
また、磁石22のボア28内にあるのは、対象42を支持する対象支持台40である。対象支持台40は、機械的位置決めシステム44により位置決めされうる。対象42内に、目標ゾーン46が存在する。ガントリ回転軸48は、この特定の実施例において磁石22の円筒軸と同軸である。対象支持台40は、目標ゾーン46がガントリ回転軸48上にあるように位置決めされている。X線源18は、コリメータ20及び目標ゾーン46を通過する放射線ビーム50を生成するものとして示される。放射線源18が、軸48の周りで回転されると、目標ゾーン46は、常に放射線ビーム50により標的にされている。放射線ビーム50は、前記磁石のクライオスタット24を通過する。磁場勾配コイル30は、磁場勾配コイル30を2つのセクションに分離するギャップ52を持つ。ギャップ52は、磁場勾配コイル30による放射線ビーム50の減衰を減少させた。代替的な実施例において、分割又は開放磁石設計は、磁石22によるX線ビームの減衰を減少させるのに使用される。機器34は、磁石22のボアの内側に取り付けられるとみられることができる(図示されない)。
送受信器36、磁場勾配コイル電源32及び機械的位置決めシステム44は、全て、コンピュータシステム56のハードウェアインタフェース54に接続されるものとして示されている。コンピュータシステム56は、機械実行可能命令を実行し、MRガイド放射線治療システム10の動作及び機能を制御するプロセッサ58を更に有するものとして示される。ハードウェアインタフェース54は、プロセッサ58がMRガイド放射線治療システム10とインタラクトし、制御することを可能にする。プロセッサ58は、ユーザインタフェース60、コンピュータ記憶部62及びコンピュータメモリ64に接続されるものとして更に示される。
コンピュータ記憶部62は、治療計画及び機器34のX線透過モデルを含む。前記X線透過モデルは、機器34の感受性コンポーネントの場所及び機器34のX線透過特性を有してもよい。コンピュータ記憶部62は、パルスシーケンスを更に含む。ここで使用されるパルスシーケンスは、磁気共鳴データを取得するように磁気共鳴撮像機器14の様々なコンポーネントを制御するのに使用されるコマンドのセットである。コンピュータ記憶部62は、磁気共鳴撮像機器14を使用して取得された磁気共鳴データを含む。
コンピュータ記憶部62は、前記磁気共鳴データから再構成された磁気共鳴画像を含むものとして更に示される。コンピュータ記憶部62は、前記磁気共鳴画像の画像位置合わせを含むものとして更に示される。前記画像位置合わせは、磁気共鳴撮像機器14及びLINAC12に対して前記画像の場所を位置合わせする。コンピュータ記憶部62は、目標ゾーン46の場所を含むものとして更に示される。これは、前記磁気共鳴画像において識別された。コンピュータ記憶部62は、制御信号を含むものとして更に示される。前記制御信号は、目標ゾーン46を照射するようにLINAC12を制御するのに使用される制御信号である。
コンピュータメモリ64は、制御モジュールを含むものとして示される。前記制御モジュールは、プロセッサ58が医療装置10の動作及び機能を制御することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。例えば、前記制御モジュールは、前記磁気共鳴データを取得するのに前記パルスシーケンスを使用してもよい。前記制御モジュールは、LINAC12を制御するのに前記制御信号を使用してもよい。コンピュータメモリ64は、治療計画修正モジュールを含むものとして更に示される。前記治療計画修正モジュールは、前記X線透過モデルに含まれる情報を使用して前記治療計画を修正する。コンピュータメモリ64は、画像再構成モジュールを含むものとして更に示される。前記画像再構成モジュールは、プロセッサ58が前記磁気共鳴データから前記磁気共鳴画像を再構成することを可能にするコードを含む。
コンピュータメモリ64は、画像位置合わせモジュールを含むものとして更に示される。前記画像位置合わせモジュールは、プロセッサ58が前記磁気共鳴画像を使用して目標ゾーン46の場所において前記画像位置合わせを生成することを可能にするコードを含む。コンピュータメモリ64は、目標ゾーン場所モジュールを含むものとして更に示される。前記目標ゾーン場所モジュールは、プロセッサ58が前記画像位置合わせを使用して目標ゾーン46の場所を生成することを可能にするコードを含む。コンピュータメモリ64は、制御信号生成モジュールを含むものとして更に示される。前記制御信号生成モジュールは、プロセッサ58が前記目標ゾーンの場所及び前記治療計画から前記制御信号を生成することを可能にするコードを含む。前記X線透過モジュールによって修正された後に、前記治療計画が、使用される。
図2は、MRガイド放射線治療システム10のMRI装置14の機器34を詳細に示す。機器34は、2つのMR撮像アンテナ66を有し、各MR撮像アンテナが、対応するアンテナループ、電気回路ループ68及び4つのMR撮像マーカユニット72を持ち、各ユニット72が、電気回路ループ68の少なくとも1つの導電部分を覆うわずかにMR可視のフィルム70を有する。換言すると、図示された前記機器は、MR撮像アンテナ66に対する基準マーカとして使用されるアクティブマーカであるMR撮像マーカユニット72を有する。この種の機器34は、アンテナ66及びアクティブ基準マーカを持つMR撮像アンテナ機器である。マーカユニット72は、電気回路ループ68にエネルギを与えることにより作動される場合にのみ可視である。MR撮像アンテナ66及びマーカユニット72は、撮像ゾーン38内に配置される。マーカユニット72の各々は、MR撮像アンテナ66の1つの対応するループの中に配置される。フィルム70は、多かれ少なかれループ68に直接的に取り付けられるので、フィルム70は、可視になる。これは、導体に対する距離が減少すると、フィルム70からの信号が指数関数的に増加するという原理に依存する。
MR撮像マーカユニット72は、放射線治療のために放射線治療システム10により使用される放射線、特にX線に対して本質的に透明である。X線透明マーカユニット72に対するこの実施は、マーカユニット72が放射線ビーム50の低い減衰を持つことを可能にする。更に、マーカユニット72がオフに切り替えられることができる形で実施することが可能である。
マーカ切り替えループ68は、撮像アンテナ66が決して同時に撮像に対して使用されないので、撮像アンテナ66の隣接するループから分離される必要はない。マーカ切り替えループ68の離調ラインは、撮像アンテナ66の通常の受信ループの離調要素75とは独立して制御される。(複数の)フィルム70は、非常に弱いMRI信号を発し、したがって、銅線(copper trace)が前記フィルムの直ちに隣であるループ68のみに可視である。したがって、前記フィルムは、撮像アンテナ66の2つのループで受信する場合に可視ではなく、関心体積に折り込まれない。
この実施例において、前記画像位置合わせモジュールは、前記コンピュータ記憶部に記憶される、アクセサリ場所を生成するように前記磁気共鳴画像においてマーカユニット72の場所を検出するのに使用される。電気回路ループ68及びMR撮像アンテナ66の各々は、対応するプリアンプ74に電気的に接続可能であり/接続され、それぞれのコイル66、68において離調要素75を有する。
図3は、機器34の具体的な実施例を示す。機器34は、MR撮像アンテナ66、電気回路ループ68及びわずかにMR可視のフィルム70を支持する基体76を更に有する。前記基体は、導体トラックとして形成されるMR撮像アンテナ66のループ及び電気回路ループ68を持つプリント回路基板(PCB)として実現される。撮像アンテナ66のループは、マーカ切り替え電気回路ループ68から離れている。
既に論じられたように、フィルム70は、ループ68に取り付けられるので、可視になる。これは、アンテナの導体に対する距離が減少するにつれて、フィルム70からの信号が指数関数的に増加するという原理に依存する。図3において、この効果は、受信コイルのPCBの表面にわたって糊付けされたわずかに可視の接着フィルムとして表示される。明るくされた要素は、図3の右側に示されるように接着フィルム及び前記アンテナの銅伝導体の交点である。
図4は、図2の実施例とはわずかに異なる実施例を示す。図4において、マーカ切り替えループ68の表面積は、撮像アンテナ66のコイルに対する結合、したがって前記コイルにおける離調要素75の必要性を減少させるように最小化される。
マーカループ68が、アンテナ66のコイルから離れているにもかかわらず、撮像アンテナのループとプリアンプ74を共有し、したがって余分なチャネルの使用を防ぐことは可能である。換言すると、電気回路ループ68及びMR撮像アンテナ66は、1つの共通のプリアンプ78に接続される。図5は、2つの電気回路ループ68を持つ機器34の対応する実施例を示す。電気回路ループ68及びMR撮像アンテナ66のループの1つは、互いとの導電性相互接続を持つ。これを詳述すると、前記マーカが切り替え可能である必要性が存在しない場合、テープは、専用ループを持つ代わりに撮像ループと交差するように配置されることができる(図5)。それにもかかわらず、これらのマーカユニット70をオフに切り替えることは、マーカユニット70を画するようにボディコイルで撮像することにより行われることができる。
本発明は、図面及び先行する記載に詳細に図示及び記載されているが、このような図示及び記載は、説明用又は典型的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、本発明は、開示された実施例に限定されない。開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求された発明を実施する際に当業者により理解及び達成されることができる。請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数を除外しない。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。請求項内の参照符号は、範囲を限定するように解釈されるべきではない。

Claims (14)

  1. MRI装置、特にMRガイド放射線治療システムのMRI装置に対する機器において、
    少なくとも1つのMR撮像マーカユニットであって、前記マーカユニットが、前記機器の電気回路ループの少なくとも1つの導電部分を覆うMR可視フィルムを有し、前記MR可視フィルムが、前記電気回路ループで受信する場合に可視である、当該マーカユニットと、
    前記マーカユニットに対して所定の距離を持つ少なくとも1つのMR撮像アンテナであって、前記MR可視フィルムが、前記少なくとも1つのMR撮像アンテナ単独で受信する場合に可視ではない、当該少なくとも1つのMR撮像アンテナと、
    を有する機器。
  2. 前記MR撮像マーカユニットが、前記少なくとも1つのMR撮像アンテナとは独立してオフに切り替えられることができる、請求項1に記載の機器。
  3. 前記少なくとも1つのMR撮像アンテナが、放射線治療のために放射線治療システムにより使用される放射線に対して透明である、請求項1又は2に記載の機器。
  4. 前記マーカユニットが、前記MR撮像アンテナ又は前記MR撮像アンテナの少なくとも1つのループの中に配置される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の機器。
  5. 複数のMR撮像マーカユニットを有する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の機器。
  6. 前記MR可視フィルムの各々が、前記1つの電気回路ループの1つの個別の導電部分を覆う、請求項5に記載の機器。
  7. 前記電気回路ループ及び/又は前記わずかにMR可視のフィルムを支持する基体を有する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の機器。
  8. 前記基体が、前記少なくとも1つのMR撮像アンテナを支持する、請求項7に記載の機器。
  9. 前記基体が、プリント回路基板である、請求項7又は8に記載の機器。
  10. 前記電気回路ループ及び前記MR撮像アンテナが、1つの共通のプリアンプに接続するように構成される、請求項3乃至9のいずれか一項に記載の機器。
  11. 前記電気回路ループ及び前記MR撮像アンテナのループ又は前記MR撮像アンテナのループの少なくとも1つが、互いとの導電性相互接続を持つ、請求項3乃至10のいずれか一項に記載の機器。
  12. 前記電気回路ループが、MR撮像アンテナとして使用するように構成される、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の機器。
  13. MRI装置、特にMRガイド放射線治療システムに対するMR装置において、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の機器を有する、MRI装置。
  14. 放射線エミッタと、前記放射線エミッタの放射線ビームをガイドする請求項13に記載のMRI装置とを有するMRガイド放射線治療システム。
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