JP7104468B2 - 局所照射線量のレベルを測定しおよび表現するための方法 - Google Patents
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Description
- 診断上のおよび/または治療上の侵襲的放射線案内行為(invasive radio-guided acts)、
- 手術中に(per-operatively)電離放射線を用いる外科的手順、
を含む。
- 表面線量積(PDS):投与線量を監視するために必須。注意:それを測定する電離箱は、全ての入射(incidences)を累積する(cumulates)、
- スコピー時間(scopy time)、これもまた必須であるが、皮膚線量に不十分に相関する、
- 画像の数(情報を提供するが、投与された線量を監視するのには不十分)、
- 介入基準点(IRP:interventional reference point)における空気カーマ:設備(installations)は、IRP(多くの場合、アイソセンタの15cm上流、ビーム軸上、すなわち、チューブ焦点から約60cmに位置する)における空気カーマ値(または空間線量(air dose))を表示する。この値は、PDS測定から計算される。これは、患者の皮膚に後方散乱させられおよび患者によって生み出された放射線の寄与、テーブルおよびマットレスの減衰を考慮に入れず、およびビームを、手順を通して固定されているとみなすことによって(異なる入射を考慮に入れないで/入れて)、各暴露(造影法(graphy)およびスコピー(scopy))の値を累積する。
- 任意の媒体(空気、水、壁、器官、等)を通過する電荷を持たない粒子の電離ビーム(ionizing beam)を考えてみよう、
- 質量dmを有する、この環境の小さい素子(small element)を考えてみよう、
- dEtrを、物質のこの小さい素子内においてビームによって失われたエネルギー(この媒体内の荷電粒子に移動される運動エネルギーの形態の、エネルギーの移動)としよう。
電離放射線によってシンチレータ内に堆積される照射線量を決定するための方法の一般的原理を述べる特許文献1は、技術水準として知られている。この方法は、
- 所定の時間にわたってシンチレータを照射する工程と、
- 第1の光検出器(photodetector)を用いてシンチレータ励起の瞬間を検出する工程と、次いで、
- 単一光子計数モードで作動する第2の光検出器を用いてシンチレーション光子の受信の瞬間を検出する工程と、
- 同時発生事象における第1の光検出器による励起時検出および第2の光検出器による受信時検出からなる各シークエンスを識別する(identifying)工程と、
- 同時発生的事象の数を計数する工程と、
- 照射時間の間に堆積される照射線量を、計数される同時発生事象の数および所定の比例定数(proportionality factor)の関数として、取得する工程と、
にある。
(a)前記検査されるべき領域内に配置されおよびそれが放射線学的放射を受けたときに光信号を生成するのに適合する少なくとも1本のファイバを含む、測定用光ファイバの少なくとも第1の束を用いて、検査されるべき領域内の少なくとも1つの点における入射放射を検出するステップと、
(b)測定用光ファイバに沿った伝送(transmission)の後で、検査されるべき領域の外側で、前記光信号を測定するステップと、
(c)前記光信号から前記測定用光ファイバによって受け取られる放射線学的照射線量を決定するステップと、
を含む方法を述べる特許文献2を知っている。
- 検査されるべき領域内の少なくとも1つの点における入射放射を検出するために、前記検査されるべき領域内に配置されおよびそれが放射線学的放射を受けたときに光信号を生成するのに適合する少なくとも1本のファイバを含む、測定用光ファイバの少なくとも第1の束を含む線量計と、
- 測定用光ファイバに沿った伝送の後で、検査されるべき領域の外側で、前記光信号を測定するための手段と、
- 前記光信号から前記測定用光ファイバによって受け取られる放射線学的照射線量を決定するための手段と、
を含む。
先行技術において提案される解決策は、幾つかの欠点を有する。
これらの不利点を是正するために、本発明は、その最も広い意味において、少なくとも2次元で局所照射線量のレベルを測定しおよび表現するための方法に関し、
- 放射線の照射に感受性があるNプローブSiを、知られているテクノロジーにより、局所ゾーン(local zone)Ziに各々対応して、位置決めするステップと、
- 前記プローブの各々によって、検出される照射のレベルISiを取得し、および数値ISi(t)を周期的に記録するステップと、
- 前記数値ISi(t)を、較正表により、プローブSiに関連するゾーンZの各々に投与される照射線量に対応する値DSi(t)に変換するステップと、
を含み、それは、測定シークエンスの間に、プローブに関連しない少なくとも1つの仮想ゾーンZivの少なくとも1つの推定照射レベル値ISiv(t)の空間補間計算のステップをさらに含むことを特徴とする。
- 共通重心(barycenter)補間関数、
- モデルを持つ畳み込み補間関数、
である。
本発明の特徴および利点は、単に非制限的な例として与えられる以下の説明を、添付図面を参照しつつ読むに際して、明らかになるであろう。
本発明の目的は、より包括的な患者照射データを提供して、各暴露のよりよい分析、可能性のある変動源(possible sources of variation)の識別、ならびに改善されたプロトコルおよび検査を通して治療の質を向上させることである。本発明は、また、放射線発出デバイスの何らかの機能不全またはドリフトをリアルタイムで強調(highlight)することを可能にする。
- 腹部(腸、腎臓、肝臓、胃)、
- 中枢神経系(脳、脊髄)、
- 胸郭(呼吸システム、肺)、
- 心臓血管系(動脈、静脈)、
- 筋骨格系(骨、関節、脊柱)、
- 泌尿生殖器系(生殖器、泌尿器系)。
線量測定機器は、シンチレータ/光ファイバテクノロジーに基づく検出器プローブ11から14の知られているビームを含む。これらのプローブ11から14は、少なくとも1つの光検出器2と、光検出器2によって送達される信号をデジタル情報であってこの情報を処理するためのコンピュータコードを実行するコンピュータ4によって活用されるデジタル情報に活用する電子回路3と、を含む検出システム1に接続される。
プローブ11から14は、放射に感受性がある少なくとも1つの有機または無機シンチレーティング光ファイバ5から構成され、および1つの端6において、非シンチレーティングプラスチックまたはシリカ光ファイバ7の1つの端に接続スリーブ8によって接続される。非シンチレーティング光ファイバ7は、シンチレーティング部内で生成された光を伝送するために使用される。
プローブ11から14は、コネクタ、例えば「クッキー(cookie)」型コネクタ(フランス国立科学研究センター(CNRS)によって無料で開発されたコネクタの構造)または単一チャネルプローブのためのSMA-905型コネクタを介して光増倍管(photomultiplier)2または光検出器に接続される。
- フォトダイオード(SiPM)、アバランシェフォトダイオード(APD)、マルチピクセル光子計数器(MPPC)、
- 電荷結合光検出器(CCDセンサ)、
または、同じ機能を実行する任意の他のデバイス、
から構成され得る。
概して言えば、光増倍管2の出力において、電気信号は、電子回路3によって、最初は、調整可能な閾値によって計数率(counting rate)(時間単位当たりの事象/光子の数)を決定することおよび特に1個の光子、2個の光子、・・・、n個の光子に対応して光検出器内に生成される信号を選択することを可能にする弁別装置によって、処理される。
- それは、ASIC技術に基づき得る。この場合において、例えば、Weeroc社によって開発された検出基板(detection board)MAROC3(商標)を使用することができる。この基板は、Hamamatsu Multianode PM(64チャンネル)の出力においてアナログ信号を並列式に(in parallel)処理することを可能にする。MAROC3基板の主な目的は、電荷を測定することであり、および光子計数ではない。それにもかかわらず、それは、FPGA内部プログラム(internal program)の変更後に光子計数において使用され得る。
- それはまた、別個の電子回路に基づき得る。基板は、我々によって開発されており、およびその構造は、スキャニング専用の製品のために開発されたものに類似しており、それが並列マルチチャンネル処理を可能にするFPGAを一体化する点が異なる。開発された基板は、1個からn個のチャンネル(nは、使用される光増倍管2のチャンネルの数である)を含み、少なくとも1つの光検出器にされ得る。
介入放射線医学は、様々な医療分野(fields of medicine)で使用される。例は、神経放射線医学および介入心臓(interventional cardio)放射線医学を含む。線量測定プローブは、次いで、様々なニーズおよび各ドメインに内在する制約に対応しなければならない。それらの幾何学的形状は、したがって、例えば、それらが神経放射線医学において使用されるか心臓放射線医学において使用されるかによって、異なることとなる。
胸部(thorax)におけるまたは腹骨盤領域(abdo-pelvic area)上の手順に関して、3次元の支持体は、図4に示されるようにベルト30の形であり得、およびまた、均一に分布させられた(一定領域間隔の(constant area spacing))、または着目の領域によらない数本のファイバ11を支持することができる。
ソフトウエア部は、患者の皮膚上に堆積される線量を、着目の領域およびセンサの数に依存する空間解像度によって、リアルタイムで(例えば、500ms毎のデータ更新によって1秒未満で)視覚化することを可能にする。
a)明示的な符号化のために、
- ラベル(タグ)、
- 2文字によって符号化される値表現(VR-Value Representation)、
- 値の長さ(value length)、
- 値、
(b)黙示的な符号化のために、
- ラベル(タグ)、
- 値の長さ、
- 値
によって定義され、
ラベルは、
- 2バイトによって符号化されるグループ番号(group number)、
- 2バイトによって符号化される素子数(element number)、
から成る。
- 患者の様々な点における線量のリアル測定を提供することによって、そのようなソフトウエアを最適化すること。
- x個の点において測定された線量のマッピングをより高精度にすること(測定点の補間)。
を可能にする。
設備が、介入手順の間に堆積される線量に関するデータをリアルタイムで入手可能にすることができるとき、コンピュータプログラムは、介入放射線医学手順の前に取られた患者のスキャナー画像から患者の外部境界を抽出することによって、患者の皮膚を最初にモデル化することができる。この外部境界は、次いで、所定の解像度を有する表面メッシュに変換される。コンピュータプログラムは、次いで、介入放射線医学デバイス由来のDICOM SRファイルに記載される各照射事象を(作動に対してリアルタイムでまたは遅延して)患者の外部境界のメッシュの表面上に投影する。コンピュータプログラムは、メッシュ単位当たりの異なる照射事象を累算し(accumulates)、これは、(後方散乱計数タイプの)数学的補正の後に、mGyでの累積的線量の差分マッピング(differential mapping)を有することを可能にする。この第1のマッピングはDICOM SRからの情報に基づくので、それはまた、絶対的な線量マッピングを得るために、プローブ11から14によって様々な着目の点に関して測定された実際の線量情報によって補正されなければならない。介入放射線医学デバイスからのDICOMデータに基づき、測定デバイスによって行われたスポット線量測定によって補充される、この絶対的なマッピングは、視覚化されるために、標準的な3D形式(standard 3D format)(例:vtkタイプ)に変換される。
設備が、介入手順の間に堆積される線量に関するデータをリアルタイムで提供しないとき、共通重心法によって補外された(extrapolated)、プローブ11から14によって様々な着目の点に関して実際に測定された線量の指示マップ(indicative map)は、操作の間に表示され、および検査の終わりに、より高い精度のために上記された技術のうちの1つによって補外されてもよい。
また、設備が、介入手順の間に堆積される線量データをリアルタイムで提供しないとき、線量分布を計算するためのソフトウエアは、gafchromic(登録商標)フィルム、および少なくとも1つのプローブによるgafchromic(登録商標)フィルム上に位置する少なくとも1つの着目の点に関する少なくとも1つの線量測定から、線量分布を決定し、これら2つの測定方法の組み合わせは、フィルムバッチを較正しなければならないことを回避することを可能にする。
上に提案されたような解決策は、線量およびプローブ内に堆積される線量率を測定する。プローブの位置決定によって、これは皮膚線量測定に等しい。例えば、皮膚線量は、心臓手順、子宮塞栓術(uterine embolizations)、腎血管形成(renal angioplasty)、等に関して、背部(the back)または骨盤において測定され得、ならびに皮膚線量測定は、神経放射線医学手順(脳動静脈奇形(arteriovenous cerebral malformations)(AVM)、頭蓋内動脈瘤(intracranial aneurysms)、等の治療)に関して、頭蓋において行われ得る。
各検出点Siに関して、一連の測定ISi(t)、tはデータ取得の時間を示す、は、プローブ11から14によって提供されるデータから得られ、および回路3およびコンピュータ4によって処理される。そのようなデータは、較正表により、プローブSiに関連するゾーンZの各々に投与される照射線量に対応する値DSi(t)に変換される。これらの変数は、リアルタイムで処理を施して、プローブ11から14によって取得されていない点における線量を計算し、およびしたがって、患者によって受け取られる線量の高解像度地図表現を画定するために、データベースに記録される。
Claims (8)
- リアルタイムで局所照射線量のレベルを少なくとも2次元で測定した上で表現するリアルタイム測定機器の作動方法であって、
前記リアルタイム測定機器は、照射されるべき標的の3次元的な形態に適合可能な支持体上に所定のトポロジーに従って配置された複数の放射線感受性プローブSiと、コンピュータコードによって制御されるコンピュータと、を含み、
前記コンピュータコードは、
- 前記コンピュータに、前記プローブSiが局所ゾーンZiに各々対応するように前記支持体によって位置決めされた前記プローブSiの各々によって検出される照射のレベルISiを取得させ、および数値ISi(t)を周期的に記録させるステップと、
- 前記コンピュータに、前記数値ISi(t)を、較正表により、前記プローブSiに関連するゾーンZの各々に投与される照射線量に対応する値DSi(t)に変換させるステップと、
- 前記コンピュータに、リアルタイム測定のシークエンスの間に、前記プローブSiに関連しない少なくとも1つの仮想ゾーンZivの少なくとも1つの推定照射レベル値ISiv(t)の空間補間計算を行わせる空間補間ステップであって、前記照射されるべき標的の3次元的な形態を考慮に入れた計算処理を施すことによって行われる空間補間ステップと、
を含むことを特徴とするリアルタイム測定機器の作動方法。 - 前記コンピュータコードは、前記コンピュータに、前記 少なくとも1つの推定照射レベル値ISiv(t)を時間補間関数として計算させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のリアルタイム測定機器の作動方法。
- 前記空間補間ステップは、前記プローブに対するおよび/または患者に対する源の相対位置P(t)[テーブルの位置X,Y,Z情報および/またはチューブの角度位置、またはテレメータ、またはビデオカメラおよび3つの三角点によって知られる]を考慮に入れた計算処理を施すことによって行われることを特徴とする請求項1に記載のリアルタイム測定機器の作動方法。
- 前記空間補間ステップは、照射線量を投与する設備の特性C(t)を考慮に入れた計算処理を施すことによって行われることを特徴とする請求項1に記載のリアルタイム測定機器の作動方法。
- 前記空間補間ステップは、患者によって受け取られる線量を1次元または多次元で推定するために臨床ルーチンにおいて使用される他の検出器または患者線量評価システムを用いて得られる結果を考慮に入れた計算処理を施すことによって行われることを特徴とする請求項1に記載のリアルタイム測定機器の作動方法。
- リアルタイムで局所照射線量を少なくとも2次元で測定した上で表現するためのリアルタイム測定機器であって、前記リアルタイム測定機器は、照射されるべき標的の3次元的な形態に適合可能な支持体上に所定のトポロジーに従って配置された複数の放射線感受性プローブSiと、コンピュータコードによって制御されるコンピュータと、を含み、
前記コンピュータコードは、
- 前記コンピュータに、前記プローブSiが局所ゾーンZiに各々対応して位置決めされた前記プローブSiの各々によって検出される照射のレベルISiを取得させ、および数値ISi(t)を周期的に記録させるステップと、
- 前記コンピュータに、前記数値ISi(t)を、較正表により、前記プローブSiに関連するゾーンZの各々に投与される照射線量に対応する値DSi(t)に変換させるステップと、
- 前記コンピュータに、前記リアルタイム測定のシークエンスの間に、前記プローブSiに関連しない少なくとも1つの仮想ゾーンZivの少なくとも1つの推定照射レベル値ISiv(t)の空間補間計算を行わせる空間補完ステップであって、前記照射されるべき標的の3次元的な形態を考慮に入れた計算処理を施すことによって行われる空間補間ステップと、
を含むことを特徴とするリアルタイム測定機器。 - 前記プローブSiの少なくとも一部は、放射線不透過性マーカーに関連することを特徴とする請求項6に記載のリアルタイム測定機器。
- 前記放射線不透過性マーカーの各々は、特有の識別子を有することを特徴とする請求項7に記載のリアルタイム測定機器。
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