JP7321141B2 - 放射線療法中におけるエネルギー分解スキャッタ画像化方法、装置およびシステム - Google Patents
放射線療法中におけるエネルギー分解スキャッタ画像化方法、装置およびシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7321141B2 JP7321141B2 JP2020501444A JP2020501444A JP7321141B2 JP 7321141 B2 JP7321141 B2 JP 7321141B2 JP 2020501444 A JP2020501444 A JP 2020501444A JP 2020501444 A JP2020501444 A JP 2020501444A JP 7321141 B2 JP7321141 B2 JP 7321141B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- energy
- radiation
- image data
- data set
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 91
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 title claims description 31
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 169
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 43
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 59
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 54
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 45
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 18
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 16
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 12
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 11
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 8
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 8
- 208000037841 lung tumor Diseases 0.000 description 8
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 7
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 7
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 7
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 2
- 238000002603 single-photon emission computed tomography Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012879 PET imaging Methods 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 1
- 238000010336 energy treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000012831 peritoneal equilibrium test Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012636 positron electron tomography Methods 0.000 description 1
- 238000012877 positron emission topography Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000012421 spiking Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 210000005166 vasculature Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/483—Diagnostic techniques involving scattered radiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2907—Angle determination; Directional detectors; Telescopes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/12—Arrangements for detecting or locating foreign bodies
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
- A61B6/4241—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using energy resolving detectors, e.g. photon counting
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/482—Diagnostic techniques involving multiple energy imaging
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5205—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of raw data to produce diagnostic data
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
- A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/06—Diaphragms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/481—Diagnostic techniques involving the use of contrast agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating thereof
- A61B6/582—Calibration
- A61B6/583—Calibration using calibration phantoms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
- A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
- A61N2005/1054—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using a portal imaging system
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Surgery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Description
光子]によって示されている)は、ファントムを通って追跡されて減衰される。各ボクセルb[
]に到達した数の光子を散乱させる。ピンホールに向かって散乱された光子の個数およびエネルギーを記録する(c[
])。n=1散乱光子の全個数およびこれらの平均スペクトル[
光子、スペクトル
])をステップ2の開始時点として用い、ステップ2では、dの伝搬が畳み込み/重ね合わせアルゴリズムでモデル化される。n-1ラウンドから(nラウンド中に、e[
光子、スペクトル
]中に)散乱した光子の全個数およびスペクトルを用いて漸次ラウンドをシードするために用いられ、他方、ピンホールに向かって散乱された光子のフラクションを記録する(f[
])。最後に、各ボクセルによって散乱された光子の全てをステップ3で合計し(c+f)、そしてピンホールを通って各検出器ピクセル(g[
])に至った光線に沿って追跡することによってかかる光子の全てを減衰させる。
)を用いた(黒点、右の軸線)。エネルギービン幅によって除算されると(光子/ビン→光子/MeV)、解析的源光子分布スペクトルは、所望の6MV FFF スペクトルにマッチする。中心が2.1MeVに位置するエネルギービンは、周りのビンよりも大きい幅―および振幅―を有する。
が与えられる。源光子のスペクトルが図10に示され、このスペクトルは、トゥルービーム(Truebeam)6MV平坦化フィルタなし(FFF)治療X線ビームに関する典型的な出力スペクトルである。各光線(N0,Ωi)によって運ばれる光子の数は、各光線によって表わされる立体角に比例する。完全ビーム中の光子の全個数は、1に標準化される。かくして、最終の散乱画像中のピクセル1個あたりに集められた光子の数は、サイズLx/y×Lzの照射フィールド中の源光子1個あたりに見込まれる数を表わしている。ビーム面積を乗算することにより、源光子フルエンス1つあたりに見込まれる光子の数を与える。rsource(
)から距離Rを置いたところでボクセルkに達する光線iに関する光子フルエンス([光子数/m2])は、N0,Ωi/ΩiR2によって与えられる。各光線がその表示された立体角に比例する光子の数を運ぶので、各光子のフルエンスは、全ビームに関するフルエンス
と同一である。
[m]が計算される17。ボクセルkに達したエネルギーjの源光子は、次に、次式によって与えられる。
(1)
上式において、合計は、光線iが関心のあるピクセルkに達する前に交差するピクセルm(=1,2,……,M)にわたるエネルギーjでの光子の累積減衰度を現している。光線は、その経路に沿って、M個のボクセルと交差し、その後、ボクセルkに達する。μj(rm)は、エネルギーjでのボクセルmに関する減衰係数[m-1](以下において説明する)である。
、およびあらゆる方向中にボクセルkによって散乱された光子の(全てのエネルギーの)全個数であるNn,Ω4π(rk)を計算する。
を記録し、そして各散乱ラウンドn後に累積的に合計し、その結果、画像を最終ステップで発生させることができるようにし、他方、Nn,Ω4π(rk)は、次の散乱波をシードするために用いられる。一次ピンホール散乱光子
は、光線追跡を用いてはっきりと計算される。メモリ要件を軽減するとともにコンピュータ計算速度を高めるため、一般化された等方性近似を用いて多次散乱を計算する。
に対してピンホールによって張られた立体角を計算する。各光線および交差状態のボクセルに関し、コンプトン散乱角度(π-源‐ボクセル‐ピンホール相互間の角度)
を計算する。源光子スペクトル、ボクセルk、および光線i中の各エネルギーjに関し、ピンホール散乱光子エネルギー[MeV]は、次の通りであり、
(2),
ピンホール散乱コンプトン断面積[電子1個あたりm2sr-1]は、次の通りであり、
(3),
を計算し、この場合、伝統的な電子半径r0=2.818×10-15mであり、αj=hvj/511keVである。全ての光線からの各ピクセルkによってピンホールに向かって一次散乱されたエネルギーhv′光子の個数は、エネルギービンjの入射光子の個数(方程式(1))に水(ρe)、水の電子密度(ρw)、コンプトン断面積(方程式(3))、ピンホール立体角度、および光線とボクセルとの相互作用距離を乗算することによって次のように計算される。
(4).
(7)
上式において、deσj/dΩφを方程式(2)および方程式(3)中の
を考えられる散乱角度の全範囲で置き換えることによって計算され、すなわち、φ=[0°,180°],Δφ=1°である。前因子は、
=1であるように結果を標準化する。方程式(4)の場合と同様、スペクトルは、その散乱エネルギーhv′に基づいて、エネルギービンj′中に離散化される。方程式(7)は、これがビーム硬化を無視するので近似値である(初期源スペクトル(
)は、各ボクセルに達すると仮定される)。
(8)
を示している。先の括弧で括られた項は、光子がボクセルkに到達するとすれば光子がこのボクセルkのところで散乱する可能性を現している。括弧に入れられた項は、他の全てのボクセルk′からボクセルkに達する光子の数を計算し、Nn-1は、ボクセルk′の全体積にわたって分布した光子の全個数であり、カーネルは、これら光子を伝搬し、線積分の項は、単位ベクトル
に沿うボクセルk′,k相互間の減衰度を現し、スペクトル重み付け減衰係数は、〈μ〉で与えられる。カーネルKは、n-1散乱ボクセルk′とn散乱ボクセルkとの相対位置でのみ決まる。Kは、三次元行列であり、この場合、rk-rk′=0のところでの値は、ゼロ設定される。
(10)
(11)
上式において、最も大きなコンポーネント(左の項)は、あたかも物質が減衰係数
を持つ水であるかのように減衰率の計算に基づいており、修正は、もとのおよび最後のボクセルの密度に基づいている(原子組成は、水と同一であると仮定される)。
および
を置換した後に方程式(7)で計算される。かくして、エネルギービンjの各n- 1光子は、角度依存性微分コンプトン断面積によって与えられた振幅を持つエネルギービンj′光子のスペクトル中に散乱される。
中に変換され、そして光線i′によって定められた格子箇所を含む球面座標上に補間する。長方形ボクセルインデックスkまたはk′を用いるのではなく、球面座標ボクセルは、これらの定義、交差光線i′およびインデックスmで指示されたピンホールからのこれらの距離によって識別される。各光線i′は、M個の球面座標ボクセルの中心を通り、この場合、ボクセルi′,m=Mは、rpinから最も遠くに位置し、ボクセルi′,m=1は、最も近くに位置する。光線i′に沿って連続したボクセル相互間の距離は、一定であるように選択され、そして定義上、これまた球面座標ボクセルi′,mを備えた相互作用長さ光線i′であり、すなわち、
。この球面補間により、各画像化ピクセルに達したエネルギービンj′の光子の個数は、今や、各収集光線に沿う合計および減衰によって計算できる。
(14)
として計算し、ここで、
は、腫瘍か周囲の肺かのいずれかに割り当てられた領域中の平均強度である。上‐下フィールドサイズ(ピンホール軸線に垂直なLzを1cmから10cmに増大させると、コントラスト中に僅かな落下が存在する(MCおよび解析的画像についてそれぞれ0.16および0.10だけ)。コントラスト中の非常に大きな落下(MCおよび解析的画像について0.52および0.55だけ)が漸増中の前‐後フィールドサイズ(ピンホール軸線に沿うLy)について観察される。シミュレートされたフィールドサイズのうちの最も高いコントラスト(MCについて0.71、解析的画像について0.76)が1×3cm2(Ly×Lz)ケースにおいて観察される。解析的シミュレーションは、同様に、フィールドサイズ依存性コントラスト効果を実証している。MV透過画像(図12(m))中の腫瘍‐肺コントラストは、0.24である。
)が増大するとともに散乱光子エネルギーが減少する。かくして、LTCTの前側フェースからの光子は、最も高いエネルギーを有し、これに対し、背部の光子は、最も引くいエネルギーを有する。低エネルギー光子が多重散乱に起因して照射フィールド境界部を越えて画像の頂縁および底縁のところに現れる。
および
がこれらのスペクトルと同様に十分に一致する。入口強度差異(画像の左側ではIMC>Iana)が高次散乱画像(
)の差の結果として生じる。1<n≦3解析的スペクトルは、150keVを超えるMCNPスペクトルよりも低い強度を有する。511keV陽電子消滅ピークがn=1MCNPスペクトル中に存在するが、解析的にシミュレートされておらず、しかも高次MCNPスペクトルには存在しない。ペア生成が解析的にシミュレートされる方法中には含まれておらず、と言うのは、その貢献度は、全収集光子のうちの1%未満だからである。所望ならば、ペア生成を含むことは容易であり、各ボクセルのところで入射した光子は、既知のペア生成断面に基づいて511keV放出光子に変換される。
Claims (13)
- 患者に対する放射線療法中にエネルギー分解スキャッタ画像化を実施するための装置であって、前記装置は、
開口部を備えたコリメータを有し、前記コリメータは、患者の治療領域からの散乱放射線の一部分を前記開口部に通すことができるよう構成され、
前記開口部を通過した散乱放射線の前記部分を検出するよう構成された放射線検出器を有し、前記放射線検出器は、散乱放射線の前記検出部分の光子エネルギーがゼロ~100keVの第1のエネルギー範囲内にあるときに第1の信号をもたらし、前記放射線検出器は、前記散乱放射線の光子エネルギーが100keV~24MeVの第2のエネルギー範囲内にあるときに第2の信号をもたらし、前記第1のエネルギー範囲は、前記第2のエネルギー範囲とは異なっており、
画像制御器を有し、前記画像制御器は、
前記放射線検出器からの前記第1の信号および前記第2の信号を受け取り、
前記第1の信号を第1の画像データセットに変換するとともに前記第2の信号を第2の画像データセットに変換し、
前記第1および前記第2の画像データセットに対して画像操作を実施してエネルギー分解スキャッタ画像データセットを取得し、
前記第1の画像データセットを第1の色チャネル中に割り当て、
前記第2の画像データセットを第2の色チャネル中に割り当て、
前記第1の色チャネル中の前記第1の画像データセットと前記第2の色チャネル中の前記第2の画像データセットを組み合わせて多数の色つきの前記エネルギー分解スキャッタ画像データセットを得るよう構成されている、装置。 - 前記放射線検出器は、散乱放射線の前記検出部分中の光子に対応した検出スパイクの振幅を測定することによって散乱放射線の前記検出部分の光子エネルギーを求めるよう構成されている、請求項1記載の装置。
- 前記放射線検出器は、第1の検出層および第2の検出層を有する、請求項1記載の装置。
- 散乱放射線の前記検出部分は、第1の部分および第2の部分を有し、前記第1の部分は、前記第2の部分よりも平均で低いエネルギー光子を含み、
前記第1の部分は、前記第1の検出層によって吸収されるとともに検出されるよう構成され、
前記第2の部分は、前記第1の検出層を透過して前記第2の検出層によって吸収されるとともに検出されるよう構成されている、請求項3記載の装置。 - 前記コリメータの前記開口部は、0.1cm~1cmの直径を有する、請求項1記載の装置。
- 前記コリメータの前記開口部は、前記治療領域から第1の距離を隔てたところに設けられ、
前記放射線検出器は、アレイ状に配列された放射線検出センサを含み、前記アレイ状放射線検出センサは、前記コリメータの前記開口部から第2の距離を隔てたところに設けられ、
前記第2の距離と前記第1の距離との間の倍率は、0.5~2である、請求項1記載の装置。 - 放射線ビームと整列した第1の方向と散乱放射線の前記検出部分と整列した第2の方向とのなす散乱角は、30°~150°である、請求項1記載の装置。
- 患者に対する放射線療法中にエネルギー分解スキャッタ画像化を実施するための装置であって、前記装置は、
開口部を備えたコリメータを有し、前記コリメータは、患者の治療領域からの散乱放射線の一部分を前記開口部に通すことができるよう構成され、
前記開口部を通過した散乱放射線の前記部分を検出するよう構成された放射線検出器を有し、前記放射線検出器は、散乱放射線の前記検出部分の光子エネルギーがゼロ~100keVの第1のエネルギー範囲内にあるときに第1の信号をもたらし、前記放射線検出器は、前記散乱放射線の光子エネルギーが100keV~24MeVの第2のエネルギー範囲内にあるときに第2の信号をもたらし、前記第1のエネルギー範囲は、前記第2のエネルギー範囲とは異なっており、
画像制御器を有し、前記画像制御器は、
前記放射線検出器からの前記第1の信号および前記第2の信号を受け取り、
前記第1の信号を第1の画像データセットに変換するとともに前記第2の信号を第2の画像データセットに変換し、
前記第1および前記第2の画像データセットに対して画像操作を実施してエネルギー分解スキャッタ画像データセットを取得し、
前記第1の画像データセットに第1の数因子を乗算して第3の画像データセットを得、
前記第2の画像データセットに第2の数因子を乗算して第4の画像データセットを得、
前記第3の画像データセットを前記第4の画像データセットから減算して前記エネルギー分解スキャッタ画像データセットを得るよう構成されている、装置。 - 患者に対する放射線療法中にエネルギー分解スキャッタ画像化を実施するためのシステムであって、前記システムは、
放射線ビームを治療領域に送り出すよう構成された放射線源を含み、
開口部を有するコリメータを含み、前記コリメータは、患者の治療領域からの散乱放射線の一部分を前記開口部に通すことができるよう構成され、
前記開口部を通過した散乱放射線の前記部分を検出するよう構成された放射線検出器を含み、前記放射線検出器は、散乱放射線の前記検出部分の光子エネルギーがゼロ~100keVの第1のエネルギー範囲内にあるときに第1の信号をもたらし、前記放射線検出器は、前記散乱放射線の光子エネルギーが100keV~24MeVの第2のエネルギー範囲内にあるときに第2の信号をもたらし、前記第1のエネルギー範囲は、前記第2のエネルギー範囲とは異なっており、
画像制御器を有し、前記画像制御器は、
前記放射線検出器からの前記第1の信号および前記第2の信号を受け取り、
前記第1の信号を第1の画像データセットに変換するとともに前記第2の信号を第2の画像データセットに変換し、
前記第1および前記第2の画像データセットに対して画像操作を実施してエネルギー分解スキャッタ画像データセットを取得し、
前記第1の画像データセットを第1の色チャネル中に割り当て、
前記第2の画像データセットを第2の色チャネル中に割り当て、
前記第1の色チャネル中の前記第1の画像データセットと前記第2の色チャネル中の前記第2の画像データセットを組み合わせて多数の色つきの前記エネルギー分解スキャッタ画像データセットを得るよう構成されている、システム。 - 前記放射線検出器は、散乱放射線の前記検出部分中の光子に対応した検出スパイクの振幅を測定することによって散乱放射線の前記検出部分の光子エネルギーを求めるよう構成されている、請求項9記載のシステム。
- 前記放射線検出器は、第1の検出層および第2の検出層を有する、請求項9記載のシステム。
- 散乱放射線の前記検出部分は、第1の部分および第2の部分を有し、前記第1の部分は、前記第2の部分よりも平均で低いエネルギー光子を含み、
前記第1の部分は、前記第1の検出層によって吸収されるとともに検出されるよう構成され、
前記第2の部分は、前記第1の検出層を透過して前記第2の検出層によって吸収されるとともに検出されるよう構成されている、請求項11記載のシステム。 - 患者に対する放射線療法中にエネルギー分解スキャッタ画像化を実施するためのシステムであって、前記システムは、
放射線ビームを治療領域に送り出すよう構成された放射線源を含み、
開口部を有するコリメータを含み、前記コリメータは、患者の治療領域からの散乱放射線の一部分を前記開口部に通すことができるよう構成され、
前記開口部を通過した散乱放射線の前記部分を検出するよう構成された放射線検出器を含み、前記放射線検出器は、散乱放射線の前記検出部分の光子エネルギーがゼロ~100keVの第1のエネルギー範囲内にあるときに第1の信号をもたらし、前記放射線検出器は、前記散乱放射線の光子エネルギーが100keV~24MeVの第2のエネルギー範囲内にあるときに第2の信号をもたらし、前記第1のエネルギー範囲は、前記第2のエネルギー範囲とは異なっており、
画像制御器を有し、前記画像制御器は、
前記放射線検出器からの前記第1の信号および前記第2の信号を受け取り、
前記第1の信号を第1の画像データセットに変換するとともに前記第2の信号を第2の画像データセットに変換し、
前記第1および前記第2の画像データセットに対して画像操作を実施してエネルギー分解スキャッタ画像データセットを取得し、
前記第1の画像データセットに第1の数因子を乗算して第3の画像データセットを得、
前記第2の画像データセットに第2の数因子を乗算して第4の画像データセットを得、
前記第3の画像データセットを前記第4の画像データセットから減算して前記エネルギー分解スキャッタ画像データセットを得るよう構成されている、システム。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201762532211P | 2017-07-13 | 2017-07-13 | |
US62/532,211 | 2017-07-13 | ||
PCT/US2018/041824 WO2019014447A1 (en) | 2017-07-13 | 2018-07-12 | METHOD, APPARATUS AND SYSTEM FOR ENERGY-RESOLVED DIFFUSION IMAGING DURING RADIATION THERAPY |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020526344A JP2020526344A (ja) | 2020-08-31 |
JP7321141B2 true JP7321141B2 (ja) | 2023-08-04 |
Family
ID=65002325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020501444A Active JP7321141B2 (ja) | 2017-07-13 | 2018-07-12 | 放射線療法中におけるエネルギー分解スキャッタ画像化方法、装置およびシステム |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11992351B2 (ja) |
EP (1) | EP3651650A4 (ja) |
JP (1) | JP7321141B2 (ja) |
CA (1) | CA3069861A1 (ja) |
WO (1) | WO2019014447A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7185596B2 (ja) * | 2019-06-11 | 2022-12-07 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置および画像処理方法、プログラム |
DE102019210204A1 (de) * | 2019-07-10 | 2021-01-14 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Verfahren zum Korrigieren von Streustrahlung in einem Computertomographen und Computertomograph |
US11918390B2 (en) * | 2019-12-31 | 2024-03-05 | GE Precision Healthcare LLC | Methods and systems for motion detection in positron emission tomography |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007082663A (ja) | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Natl Inst Of Radiological Sciences | 多色x線測定装置及び方法 |
JP2008302211A (ja) | 2007-04-11 | 2008-12-18 | Searete Llc | コンプトン散乱x線深度視覚化、画像化、または情報プロバイダ |
JP2015512670A (ja) | 2012-02-21 | 2015-04-30 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 関心組織のスペクトル撮像及び追跡を用いた適応式放射線治療 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4870667A (en) * | 1985-08-29 | 1989-09-26 | Picker International, Inc. | Radiation detector |
US5532944A (en) * | 1994-07-28 | 1996-07-02 | Sorrento Electronics, Inc. | Multi-channel analysis system and method using digital signal processing |
US5821541A (en) | 1996-02-02 | 1998-10-13 | Tuemer; Tuemay O. | Method and apparatus for radiation detection |
US6087665A (en) * | 1997-11-26 | 2000-07-11 | General Electric Company | Multi-layered scintillators for computed tomograph systems |
US20040021083A1 (en) * | 2000-06-07 | 2004-02-05 | Nelson Robert Sigurd | Device and system for improved Compton scatter imaging in nuclear medicine {and mammography} |
DE102004049677B3 (de) * | 2004-10-12 | 2006-06-14 | Siemens Ag | Detektoranordnung zur Verwendung in einem kombinierten Transmissions- / Emissions-Tomographiegerät |
US7388208B2 (en) * | 2006-01-11 | 2008-06-17 | Ruvin Deych | Dual energy x-ray detector |
US7834321B2 (en) * | 2006-07-14 | 2010-11-16 | Carestream Health, Inc. | Apparatus for asymmetric dual-screen digital radiography |
US20100104505A1 (en) | 2006-12-11 | 2010-04-29 | O'connor Michael K | System and Method for Quantitative Molecular Breast Imaging |
US8041006B2 (en) * | 2007-04-11 | 2011-10-18 | The Invention Science Fund I Llc | Aspects of compton scattered X-ray visualization, imaging, or information providing |
US8031835B2 (en) * | 2008-08-07 | 2011-10-04 | Xcision Medical Systems Llc | Method and system for translational digital tomosynthesis mammography |
US9662078B2 (en) | 2013-10-09 | 2017-05-30 | Koninklijke Philips N.V. | Method and device for generating an energy-resolved X-ray image with adapted energy threshold |
US20160256713A1 (en) * | 2015-02-11 | 2016-09-08 | Cubresa Inc. | Radiation Therapy Guided Using PET Imaging |
WO2016172312A1 (en) | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Rush University Medical Center | Radiation therapy system and methods of use thereof |
JP6887427B2 (ja) * | 2015-10-21 | 2021-06-16 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 低エネルギー放射線量子及び高エネルギー放射線量子の組み合わされた検出のための放射線検出器 |
-
2018
- 2018-07-12 EP EP18832330.7A patent/EP3651650A4/en active Pending
- 2018-07-12 WO PCT/US2018/041824 patent/WO2019014447A1/en unknown
- 2018-07-12 JP JP2020501444A patent/JP7321141B2/ja active Active
- 2018-07-12 US US16/630,350 patent/US11992351B2/en active Active
- 2018-07-12 CA CA3069861A patent/CA3069861A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007082663A (ja) | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Natl Inst Of Radiological Sciences | 多色x線測定装置及び方法 |
JP2008302211A (ja) | 2007-04-11 | 2008-12-18 | Searete Llc | コンプトン散乱x線深度視覚化、画像化、または情報プロバイダ |
JP2015512670A (ja) | 2012-02-21 | 2015-04-30 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 関心組織のスペクトル撮像及び追跡を用いた適応式放射線治療 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11992351B2 (en) | 2024-05-28 |
EP3651650A1 (en) | 2020-05-20 |
US20200155098A1 (en) | 2020-05-21 |
EP3651650A4 (en) | 2021-03-17 |
WO2019014447A1 (en) | 2019-01-17 |
JP2020526344A (ja) | 2020-08-31 |
CA3069861A1 (en) | 2019-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Draeger et al. | 3D prompt gamma imaging for proton beam range verification | |
US8515011B2 (en) | System and method for dose verification radiotherapy | |
US10674973B2 (en) | Radiation therapy system and methods of use thereof | |
WO2017054316A1 (zh) | 放射治疗中在线剂量监测和验证的方法 | |
Gueth et al. | Machine learning-based patient specific prompt-gamma dose monitoring in proton therapy | |
EP2157548A2 (en) | System to estimate X-ray scatter | |
JP7321141B2 (ja) | 放射線療法中におけるエネルギー分解スキャッタ画像化方法、装置およびシステム | |
Redler et al. | Compton scatter imaging: A promising modality for image guidance in lung stereotactic body radiation therapy | |
Jones et al. | Characterization of Compton-scatter imaging with an analytical simulation method | |
Spies et al. | Direct measurement and analytical modeling of scatter in portal imaging | |
Kohlhase et al. | Capability of MLEM and OE to detect range shifts with a Compton camera in particle therapy | |
CN111569279B (zh) | 质子治疗的参数监测装置及系统 | |
Rosenfeld et al. | Medipix detectors in radiation therapy for advanced quality-assurance | |
Lojacono et al. | Low Statistics Reconstruction of the Compton Camera Point Spread Function in 3D Prompt-$\gamma $ Imaging of Ion Beam Therapy | |
Jan et al. | GATE Simulation of $^{12}{\rm C} $ Hadrontherapy Treatment Combined With a PET Imaging System for Dose Monitoring: A Feasibility Study | |
Sikora | Virtual source modelling of photon beams for Monte Carlo based radiation therapy treatment planning | |
Luo et al. | Analysis of image quality for real‐time target tracking using simultaneous kV‐MV imaging | |
US11383104B2 (en) | Systems and methods for dose measurement in radiation therapy | |
CN111679311A (zh) | 放射治疗中剂量测量的系统和方法 | |
JP6770866B2 (ja) | スペクトルを修正するための方法 | |
Wang et al. | An on-board spectral-CT/CBCT/SPECT imaging configuration for small-animal radiation therapy platform: a Monte Carlo study | |
Ljungberg | Monte Carlo simulations for therapy imaging | |
Gilland et al. | Computer simulated cardiac SPECT data for use in evaluating reconstruction algorithms | |
Huang et al. | Accuracy of using high-energy prompt gamma to verify proton beam range with a Compton camera: A Monte Carlo simulation study | |
Lee et al. | Monitoring the dose distribution of therapeutic photons on Korean Typical Man-2 phantom (KTMAN-2) by using multiple-scattering Compton camera |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210712 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220425 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220722 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20221130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230329 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20230329 |
|
C11 | Written invitation by the commissioner to file amendments |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C11 Effective date: 20230413 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20230531 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230626 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230725 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7321141 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |