医療デバイスの動作を監視するためのシステム及び方法。
可動部分と、該可動部分を制御するコントローラとを含む医療デバイスの動作を監視するためのシステム。本システムは、可動部分に直接結合された運動検証デバイスを含む。本システムは、運動検証デバイス用のデータを求めるように構成されている。1つの動作方法において、本方法は、可動部分を移動させる段階と、運動検証デバイス用の運動データを求める段階と、運動データを監視する段階とを含む。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【0001】
本出願は、2005年7月22日に出願された名称「SYSTEM AND METHOD OF DETERMINING POSITION OF AN OBJECT AND DELIVERING RADIATION THERAPY TREATMENT(被検体の位置の決定及び放射線治療の送達に関するシステム及び方法)」の米国特許仮出願第60/701,588号の利益、並びに2005年7月22日に出願された名称「SYSTEM AND METHOD FOR FEEDBACK GUIDED QUALITY ASSURANCE AND ADAPTATIONS TO RADIATION THERAPY TREATMENT(放射線治療に対するフィードバック誘導品質保証及び適合性のためのシステム及び方法)」の米国特許仮出願第60/701,580号の利点を主張し、これらの両方が引用により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
過去数十年にわたって、コンピュータ及びネットワーク構築、放射線治療計画ソフトウェア、並びに医用イメージングモダリティ(CT、MRI、US、及びPET)における改良が放射線治療の診療に組み込まれてきた。多くの場合、デバイスを用いて、治療の送達に用いられる機器の運動及び位置が追跡される。また、治療中に患者に送達される放射線量は、適切なターゲット治療区域に正確な線量(例えば、放射線量)を送達するために監視される。典型的には、機器及び患者位置情報は、コンピュータを制御するために配線接続された機械センサを介して収集される。
【0003】
【特許文献1】米国特許仮出願第60/701,588号
【特許文献2】米国特許仮出願第60/701,580号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
1つの実施形態では、本発明は、制御、検証、同期を行う位置検知システム(「LPS」)、及び/又はQA放射線治療システム又はイメージングデバイスシステムを提供する。これは、リアルタイムで、又は後処理として行うことができる。本発明の態様は、LPSと他の位置決めシステムとの間のインタフェース、並びに機械制御、同期、及び/又は画像又は治療などの患者手技用のこの情報の使用を含む。別の態様では、LPSは、他の患者監視デバイスと通信して、機械制御、同期、及び/又は患者手技に用いる情報を取得することができる。
【0005】
本発明の別の実施形態は、患者イメージング又は治療と関連して様々なハードウェア構成部品を追跡するための方法を含む。これらの構成部品は、ガントリ、カウチ、コリメータ(ベース及び/又は個々のリーフの両方)又はフィードバックが要求される他の構成部品を含むことができる。本システムのセンサはまた、患者に取り付けることができる。
【0006】
フィードバックを位置決めする1つの方法は、典型的にはコンピュータを制御するようハードワイヤード接続された機械センサを利用する。フィードバックの他の方法は、患者監視に集中しおり、これらは、患者に挿入することができる埋め込み可能RFデバイスを含む。これらのデバイスの一部は、受け取った線量に関するフィードバックを提供するためにMOSFET技術を用いているが、その他は、場所の読み出し情報を提供する。
【0007】
別の実施形態において、本発明は、可動部分と、該可動部分を制御するコントローラとを含む医療デバイスの動作を監視するためのシステムを提供する。本システムは、可動部分に直接結合された運動検証デバイスを備える。本システムは、運動検証デバイス用のデータを求めるように構成されている。
【0008】
別の実施形態において、本発明は、可動部分と、該可動部分を制御するコントローラと、可動部分に直接結合された運動検証デバイスとを有する医療デバイスの動作を監視する方法を提供する。本方法は、可動部分を移動させる動作と、運動検証デバイス用の運動データを求める動作と、運動データを監視する動作とを含む。
【0009】
本発明の他の態様は、詳細な説明及び添付図面を考慮することにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明のあらゆる実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明において記載され又は以下の図面において示された構造の詳細及び構成部品の配置に対する適用に限定されない点を理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、種々の方法で実行又は実施することができる。同様に、本明細書で用いられる表現及び用語は、説明ためのものであり、限定と見なすべきではないことを理解すべきである。本明細書における「含む」、「備える」、又は「有する」及びこれらの変形の使用は、これらの後に挙げられる項目及びその均等物並びに追加の項目を包含することを意味する。別段の定め又は限定の無い限り、用語「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」及び「結合された」並びにこれらの変形は広い意味で用いられており、直接的及び間接的な取付、接続、支持、及び結合を包含する。更に、「接続された」及び「結合された」は、物理的又は機械的接続或いは結合に限定されるものではない。
【0011】
上側、下側、下方、上方、後方、下部、前部、後部、その他などの方向上の参照を図面を説明する際に本明細書で行うことがあるが、これらの参照は、便宜上図面に対して(通常見た通りに)行われる。これらの方向は、あらゆる形態で本発明を文言通りに解釈又は限定することを意図したものではない。加えて、「第1」、「第2」、及び「第3」などの用語は、説明のために本明細書で用いられ、相対的な重要度又は有意性を指示する、又は意味することを意図するものではない。
【0012】
加えて、本発明の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、及び電子構成部品又はモジュールを含み、検討上、これらの構成部品の大半がハードウェア内に単一で実装されているように図示し説明する場合があることを理解する必要がある。しかしながら、当業者であれば、並びにこの詳細な説明の解釈に基づくと、少なくとも1つの実施形態では、本発明の電子的な態様は、ソフトウェア内に実装できることが理解されるであろう。従って、複数のハードウェア及びソフトウェアベースデバイス、並びに複数の様々な構造構成部品を用いて、本発明を実施することができる点に留意されたい。更に、次の段落で説明されるように、図面に示された特定の機械的構成は、本発明の実施形態を例証し、他の代替の機械的構成が可能であることを意図している。
【0013】
図1は、放射線治療を患者14に提供することができる放射線治療システム10を示す。放射線治療は、光子ベース放射線療法、近接照射療法、電子ビーム療法、陽子、中性子、又は粒子線療法、或いは他のタイプの治療法を含むことができる。放射線治療システム10は、ガントリコントローラ20によって制御されるガントリ18を有する放射線治療デバイスを含む。図面に示すガントリ18は、リング型ガントリであり、すなわち、全360°円弧にわたって延びて完全なリング又は円を生成するが、他のタイプの取付構成を採用してもよい。例えば、C型、部分リングガントリ、又はロボットアームを用いることができる。
【0014】
ガントリ18は、放射線源22と、光子放射のビーム30を生成するよう動作可能な線形加速器26とを有する放射線モジュールを支持することができる。放射線モジュールはまた、放射線ビーム30を修正又は変調するよう動作可能な変調デバイス34を含むことができる。変調デバイス34は、放射線ビーム30の変調を可能にし、放射線ビーム30を患者14に配向する。具体的には、放射線ビーム30は、患者の一部分に配向される。概略的に言えば、この部分は全身を含むことができるが、一般的には全身よりも小さく、2次元区域及び/又は3次元ボリュームで定義することができる。放射線を受けるよう要求される部分は、ターゲット又はターゲット領域(46で示される)と呼ぶことができ、関心領域の実施例である。関心領域の別のタイプはリスク領域である。ある部分がリスク領域を含む場合、放射線ビームはリスク領域から逸らされるのが好ましい。患者14は、放射線治療を受ける必要のある1つよりも多いターゲット領域46を有する可能性がある。このような変調は、強度変調放射線治療(「IMRT」)と呼ばれることがある。
【0015】
また、患者14に対する種々の回転及び/又は軸方向位置で放射線モジュールを位置決めすることができる他のフレームワークを採用することもできる。加えて、放射線源22は、ガントリ18の形状に従わない経路を進むことができる。例えば、放射線源24は、図示のガントリ18がほぼ円形であっても非円形の経路を進むことができる。
【0016】
図2に示した1つの構造では、変調デバイス34はコリメーションデバイスを含む。コリメーションデバイスは、顎部39のセットを有する1次コリメータを含む。顎部は、放射線ビーム30が通過することができるアパーチャ40の大きさを定め且つ調節する。顎部39は、アクチュエータ41によって制御される上側顎部及び下側顎部を含む。上側顎部及び下側顎部は、アパーチャ40の大きさを調節するように移動可能である。コリメーションデバイスは更にマルチリーフコリメータ(MLC)38を含み、これは、ポジション間で移動するように動作可能な複数のインターレースリーフ42を含む。リーフ42及び顎部39の移動は、位置決め装置(以下でより詳細に説明される)により追跡することができる。また、リーフ42は最小と最大の開放位置の間のどの位置にも移動することができる点に留意されたい。複数のインターレースリーフ42は、放射線ビーム30が患者14のターゲット46に到達する前に、該放射線ビーム30の強度、大きさ、及び形状を変調する。リーフ42の各々は、該リーフ42が迅速に開閉して、放射線の通過を可能又は阻止できるように、モータ又は空気弁などのアクチュエータ50によって独立して制御される。アクチュエータ50は、MLCコンピュータ及び/又はコントローラ54によって制御することができる。
【0017】
放射線治療システム10(図1)はまた、治療放射線源22から又は別個の放射線源から放射線ビームを受けるように動作可能な検出器58(例えば、キロボルト又はメガボルト検出器)を含むことができる。線形加速器26及び検出器58はまた、コンピュータ断層撮影(「CT」)システムとして動作して、患者14のCT画像を生成することができる。線形加速器26は、放射線ビーム30を患者14のターゲット46に向けて照射することができる。CT画像は、扇状幾何形状、マルチスライス幾何形状、又は円錐ビーム幾何形状を有する放射線ビーム30で取得することができる。加えて、CT画像は、メガボルトエネルギー又はキロボルトエネルギーを送達する線形加速器26を用いて取得することができる。ターゲット46及び周囲組織は、放射線の一部を吸収する。検出器58は、ターゲット46及び周囲組織によって吸収された放射線量を検出又は測定する。検出器58は、線形加速器26が患者14の周囲を回転して患者14に向かって放射線を照射するときに、様々な角度から吸収データを収集する。収集された吸収データは、コンピュータ54に送信されて、吸収データを処理し、患者の体組織及び器官の断面画像又は「スライス」を生成する。画像はまた、骨、軟組織及び血管を示すことができる。
【0018】
放射線治療システム10はまた、患者14を支持するカウチ62(図1に示す)などの患者支持体を含むことができる。カウチ62は、x、y、又はz方向の少なくとも1つの軸に沿って移動する。他の構造では、患者支持体は、患者の身体のあらゆる部分を支持するように適合され、患者の全身を支持する必要があることに限定されないデバイスとすることができる。システム10はまた、カウチ70の位置を操作するように動作可能な駆動システム66を含むことができる。駆動システム66は、カウチコンピュータ及び/又はコントローラ70によって制御することができる。或いは、駆動システム66は、治療システム10の別のコンピュータ及び/又はコントローラを用いて制御することができる。
【0019】
上述のような放射線治療システム10は、所要の線量(例えば、予め設定された放射線量)を患者14に送達するために、ある位置から別の位置まで移動することができる多くの構成部品及び機構(例えば、カウチ62、MLC38、ガントリ18、その他)を含む。例えば、MLC38のリーフ42は、患者14に送達されている放射線の強度を変調するために移動することができる。加えて、カウチ62は、ターゲット46を適切に位置決めするために移動することができる。従って、治療システム10の構成部品の各々の運動は、適切な線量を患者14に送達するように正確に制御することができる。治療システム10の構成部品及び機構の運動(並びに動作)は、複数のコンピュータ及び/又はコントローラ(例えば、ガントリコントローラ20、カウチコントローラ70、MLCコントローラ54、その他)で制御することができる。線量コントローラ75(図3に示す)などの他のコントローラはまた、処置中に適切な線量を患者14に送達するように実装することができる。線量コントローラ75は、患者14に送達されるべき適切な線量を求めるために、複数の位置決め及び線量検証デバイス(以下により詳細に記載されるように)から信号を受け取ることができる。
【0020】
或いは、単一システムコンピュータ(図示せず)を用いて、別個のコントローラ及び/又はコンピュータ全てのプロセス及び動作を組み込む治療システム10全体を制御することができる。
【0021】
図3は、多重放射線治療システム構成部品及びこれらのそれぞれのコントローラへのリンクを有するLPS100の実施形態を示す。LPS100はまた、患者14及びターゲット46(図4と関連して説明される)の移動を追跡するのに用いることができる。他の実施形態では、LPS100は、他のタイプのイメージング機器(例えば、CT、MRI、PET、その他)において実装することができ、図1に示される放射線治療システム10に限定されない。図3に示す実施形態では、LPS100は、統合コンピュータ105、システム監視モジュール110、及び複数の位置検証デバイス125を含む。
【0022】
更に進める前に、複数の位置検証デバイス125はまた、本明細書では複数の運動検証デバイス125と呼ぶこともできる点を理解すべきである。本明細書で検討するように、位置検証デバイス125を用いて、デバイス125用の速度(又はスピード)、加速度、又は時系列を取得することができる。位置情報、速度情報、加速度情報、及び時系列情報は、本明細書では集合的に運動情報と呼ぶことができ、従って、「位置検証デバイス」に代わるものとして用語「運動検証デバイス」を使用することができる。同様に、本明細書で用いる場合、位置検証デバイス125(又は運動検証デバイス125)は、該位置検証デバイス125に対する放射線を監視するのに用いることができる。
【0023】
図3に示すように、治療システム10のコントローラ(例えば、ガントリコントローラ20、カウチコントローラ70、MLCコントローラ54、線量コントローラ75、その他)の各々は、これらのそれぞれの治療システム構成部品の各々に信号を送信し、これらの運動及び動作を制御するようにすることができる。図3で受け取られ送信されているような信号は、有線及び無線通信構成部品(例えば、銅線、同軸ケーブル、無線周波数(「RF」)、赤外線(「IR」)信号、Wi−Fi信号、その他)で維持することができる点を理解されたい。治療システム構成部品はまた、信号をシステム監視モジュール110に送信する。これらの信号は、構成部品の実際の位置及び動作に対応することができる。システム監視モジュール110はまた、位置検証デバイス125から信号を受け取ることができる。
【0024】
更に図3を参照すると、LPS100の位置検証デバイス125は、治療システム10の種々の構成部品に結合することができる。位置検証デバイス125を用いて、治療システム10の構成部品から相対的及び絶対的位置データを集めることができ、これらは放射線治療の送達を最適化するのに役立つことができる。例えば、位置検証デバイス125は、カウチ62に結合され、カウチ62の位置、スピード、及び/又は垂下を提供することができる。別の実施例として、位置検証デバイス125は、ガントリの位置、スピード、及び垂下、並びにリーフ位置及びスピードを検出するように戦略的に配置することができる。
【0025】
位置検証デバイス125はまた、例えば、ガントリ位置に対するカウチ位置のような他の構成部品との相対的な位置データを供給することができる。同様に、位置検証デバイス125は、他の位置データを提供するために治療システム10の種々の他の構成部品(例えば、MLC38のリーフ42、ガントリ18、線形加速器26、その他)に結合することができる。加えて、幾つかの実施形態では、位置決め装置及びビーコンは、患者14に結合又は埋め込まれ、患者14及びターゲット位置情報(図4に関してより詳細に記載したように)を提供することができる。
【0026】
幾つかの実施形態では、LPS100を用いて、治療システム10の構成部品が移動しているスピードを追跡することもできる。より具体的には、構成部品のスピードは、位置検証デバイス125の信号を用いることによって様々な方法で求めることができる。1つの実施形態では、ドップラー効果を用いて、移動構成部品の各々のスピードが追跡される。別の実施形態では、位置/時間比較計算を完了させ、治療システム10の各構成部品のスピードを求めることができる。例えば、線形加速器26が、ガントリ18の周りをある位置から別の位置まで移動するスピードは、線形加速器に固定された位置検証デバイス125を追跡することによって、ドップラー効果を用いて追跡することができる。
【0027】
検証デバイス125の各々の位置及びスピードを追跡するために、システム監視モジュール110が受け取る信号は、統合コンピュータ105に中継される。幾つかの実施形態では、システム監視モジュール110から統合コンピュータ105に送信される信号は、直接且つ変更なしで中継される。他の実施形態では、システム監視モジュール110から統合コンピュータ105に送信される信号は、送信前に変調又は変更される。或いは、システム監視モジュール110は、直接統合コンピュータ105に組み込むことができる。
【0028】
システム監視モジュール110から信号を受け取ると、統合コンピュータ105は、LPS100によって作成された制御ループを完了し、複数のシステムコントローラ(すなわち、ガントリコントローラ20、カウチコントローラ70、MLCコントローラ54、線量コントローラ75、その他)の各々に信号を返送することができる。次に、統合コンピュータ105からシステムコントローラの各々に送信される信号を用いて、システム構成部品の位置及び動作を変更することができる。従って、統合コンピュータ105は、全治療システム10を効果的に制御することができる。
【0029】
1つの実施形態では、LPS100の統合コンピュータ105を用いて、治療システム構成部品の各々の信号(例えば、位置信号、速度信号、加速度信号、その他などの運動信号)を位置検証デバイス125の信号と比較することができる。例えば、カウチ62に結合される位置検証デバイス125の位置信号は、直接カウチ62から送信されるハードワイヤード位置信号と照合することができる。位置検証デバイス信号が、カウチ62により生成された信号と異なる場合、統合コンピュータ105は、カウチ位置に対する変更を行う必要があるかどうかを判断することができる。次いで、統合コンピュータ105は、カウチ62を適切な位置に移動させるために、カウチコントローラ70に補正信号を送信することができる。
【0030】
別の実施形態では、構成部品のスピードは、統合コンピュータ105を用いてLPSで補正することができる。例えば、位置検証デバイス125で監視されるスピードは、線形加速器26のハードワイヤード構成部品から生成されるスピード信号と比較することができる。位置検証デバイス125で監視されるスピードが、ハードワイヤード接続からのスピードと異なる場合、線形加速器26の運動に対する変更は、統合コンピュータ105を用いて行うことができる。
【0031】
従って、LPS100は、絶対的及び相対的基準点を用いて各構成部品の運動を時間的及び空間的に監視して補正するために、治療システム10の構成部品からの複数の情報を集めるために用いることができる。その際に、位置検証デバイス125によって追跡されている治療システム10の構成部品の各々は、患者14に適切な線量及び治療を送達するために、互いに協調し同期することができる。例えば、カウチ62、線形加速器26、及びMLC42は、全て同期して、これらの運動を統合コンピュータ105によってリアルタイムに検証させて、治療を患者14に送達することができる。治療システム10の構成部品のスピード及び位置の補正は、必要に応じて行うことができる。
【0032】
別の実施形態では、LPS100及び/又は他の被検体位置決めシステムは、治療システム10とインタフェース接続及び/又は通信して、後処理検証動作を行うことができる。患者監視デバイスもまた、治療システム10とインタフェース接続及び/又は通信して後処理検証動作を行うことができる点に留意されたい。処置が完了した後、位置検証デバイス125の信号をレビューすることができる。治療システム10の構成部品の各々のハードワイヤード信号もレビューすることができる。次いで、位置検証デバイス125からの信号は、対応するハードワイヤード信号と比較することができる。比較の結果は、治療システム10の構成部品全てが正しく動作していることを検証する品質保証検査として用いることができる。故障構成部品及び交換する必要のある構成部品は、この比較を用いて識別することができる場合がある。
【0033】
LPS100の位置検証デバイス125(上述した)は、監視機械デバイス及び構成部品(すなわち、ガントリ18、MLC38、カウチ62、その他)に限定されない。同様に、本発明の検証態様は、上述のLPSデバイスに限定されない。別の実施形態では、複数の位置決め監視デバイスは、患者14に結合又は埋め込み、治療中に送達される線量115の監視、検出及び/又は変更を行うようにすることができる。図4は、放射線治療の送達に役立つことができる例示的な位置デバイスのグループ200を示す。位置デバイスは、反射器マーカ205、送信器マーカ210、可変強度シード215、及びトランジスタマーカ220を含むことができる。他のタイプの位置デバイスは、無線周波数シード及び可変周波数シードを含むことができる。グループ200に含まれる位置デバイスの各々は、LPS100内に組み込むことができる。他の実施形態では、位置デバイス205−220は、LPS100に含める必要はなく、別個のスタンドアロン型監視システム内に実装することができる。更に進める前に、用語「マーカ」は、用語「シード」を包含するように本明細書では広く用いられている点を理解すべきである。例えば、可変強度シード215はまた、本明細書では可変強度マーカ215と呼ぶことができる。
【0034】
幾つかの実施形態では、反射器マーカ205は、患者14のターゲット46の近くに埋め込まれ、受動追跡及び位置決めビーコンとして用いられる。反射器マーカ205はまた、患者14に近接する場所(カウチ62など)に位置決めすることができる。反射器マーカ205が、放射線源などのトリガ源によって励起されると、反射器マーカ205の位置を用いて、ターゲット46の位置を「特定する」ことができる。幾つかの実施形態では、反射器マーカは、放射線処置の前又はその間にCT画像と組み合わせて用いられる。反射器マーカ205を用いて得られる位置データは、患者の解剖学的構造に対して患者14及びターゲット46の位置を確認することができる。従って、反射器マーカは、放射線治療をターゲット46に配向するのに役立つことができる。反射器マーカ205はまた、患者14の他の区域に埋め込む(又は近くに位置決めする)ことができる。例えば、マーカ205は、放射線に特に脆弱な区域の露出を回避するために、識別されたリスク領域(「RAR」)の近傍に埋め込むことができる。
【0035】
送信器マーカ210は、別のタイプのローカライザーであり、反射器マーカ205と同様に用いることができる。しかしながら、送信器マーカ210は、起動すべきトリガ源を必要としない。従って、構成に応じて、送信器マーカ210は、治療中常時(患者が放射線にさらされている時だけでなく)配置することができる。送信器マーカ210は、対応する受信器により受け取られる様々な信号(例えば、RF、Bluetooth、Wi−Fi、IEEE802.15.4、及び同様のもの)を送信することができる。
【0036】
別の実施形態では、可変強度シード215を用いて、患者14の位置と患者14に送達される線量の両方を追跡することができる。例えば、RF定位シードは、患者14に送達される予め設定されたある線量に対応する特定の信号を生成するように構成することができる。次いで、構成されたRFシードは、患者14のターゲット46内又はその近傍に埋め込むことができる。RFシードが放射線治療にさらされる度に、シードから送信されるRF信号がより弱くなる可能性がある。予め設定された線量全体が送達された後、シードは信号の送信を停止することになる。
【0037】
多重送達セッションを必要とする放射線治療では、可変強度シード215は、あらゆる治療前に情報について探索することができる。その際に、その送達セッション前に患者に送達されていた放射線量を検証することができる。加えて、シード215が受け取っている放射線量を処理システム10によって送達された放射線量で検証することができる。次いで、これらの数値を比較することができ、治療システム10の動作を検証することができる。他の実施形態では、シード215は、Wi−Fi、IEEE802.15ファミリーに含まれる信号、光ファイバー接続、又は従来型の有線接続などの複数の他の技術(有線及び無線接続を含む)を用いて、これらの可変信号を送信することができる。加えて、シード215は、患者14に送達される線量を求めるために代替の方法で変えることができる。例えば、幾つかの実施形態では、シード215から送信される信号は、受け取られる放射線量に応じて増大又はより強力になることができる。
【0038】
幾つかの実施形態では、可変強度シード215は、ターゲット46の変形(例えば、ターゲット46がどのように放射線治療に反応するか)を判断するのに役立つことができる。例えば、可変強度シード215などのマーカは、変形計算の基準点として用いることができる。変形計算は、最初にCT画像を用いて、或いはターゲット46を1つ又はそれ以上のマーカで追跡することによって行うことができる。変形計算の実施例は、その全内容が引用により本明細書に組み込まれる、2005年7月22日に出願された名称「SYSTEM AND METHOD FOR FEEDBACK GUIDED QUALITY ASSURANCE AND ADAPTATIONS TO RADIATION THERAPY TREATMENT(放射線治療に対するフィードバック誘導品質保証及び適合性のためのシステム及び)」の米国特許仮出願第60/701,580号に記載されている。次に、ターゲット46の変形は、シード215を用いて計算することができる患者14に送達される放射線量と比較することができる。放射線治療ストラテジは、発生した変形量と比較して、受け取られる放射線量に応じて変更することができる。
【0039】
図5は、可変強度シード215を利用した放射線治療を送達する方法のフローチャートを示す。患者14は、最初に、治療システム10によって登録される(ブロック250)。これを行うために、可変強度シード215は、患者14及びターゲット46に固有の登録信号を送信することができ、これにより正しい治療が送達されていることを保証する助けとすることができる。登録されると、患者14に送達されることになる線量を決定することができる(ブロック255)。シード215から送信されている信号の強度は、求められた線量に応じて調節することができる。線量単位で送達される放射線量は、患者14、ターゲット46、及び該ターゲット46の変形に依存することができる。患者14に送達されることになる線量を求めた後、ターゲット46の位置を決定することができる(ブロック260)。幾つかの実施形態では、シード215から送信されている信号を用いて、ターゲット46の位置を計算することができる。他の実施形態では、マーカ(マーカ205及び210など)を用いて、ターゲット46の場所を決定することができる。加えて、他の区域の位置(例えば、カウチ62上の患者の身体の位置)も上述のように追跡することができる。
【0040】
位置データが収集されると、予め設定された線量を患者14に送達することができる(ブロック265)。送達中、シード215を用いて、患者14が受け取っている線量を計算することができる(ブロック270)。幾つかの実施形態では、シード215から送信されている信号は連続して追跡され、患者が受け取っている放射線量を治療全体にわたって追跡することができるようにされる。他の実施形態では、シード215からの信号は、予め設定された間隔で読み込まれ、又はポーリングされる。正しい線量を患者が受け取っていることを検証するために、送達されている線量をシード215に従って受け取られている線量と比較することができる(ブロック275)。患者14が受け取っている放射線量が、送達されている放射線量と相対的に等しい場合、治療を続けるか否かの判断を行うことができる(ブロック280)。治療は、シード215からの信号がもはや存在しない場合に終了することができる(ブロック285)。しかしながら、追加治療が必要な場合、プロセスは、患者14に送達されることになる適切な線量を求めるために、ブロック255に戻ることができる。
【0041】
再度ブロック275を参照すると、患者14が受け取っている放射線量が、治療システム10によって送達されている放射線量と相対的に等しくない場合、治療を続けるか否かの判断を行うことができる(ブロック290)。幾つかの実施形態では、患者14に送達される放射線量と患者14が受け取る放射線量との差異は、治療システムの動作不良を信号で送ることができる。このような相違はまた、不適切な区域が治療されていることの指標である可能性がある。このような実施形態では、治療を終了することができる(ブロック295)。しかしながら、幾つかの実施形態では、送達される線量を変更し、治療システム10の構成部品の位置を変え、又は患者14の位置を変えるような調節を行うことができる(ブロック300)。このような変更は、送達を続けることができるように治療の送達を補正することができる。必要な構成部品の調節後、プロセスはブロック255に戻り、次の送達のために線量計算を完了することができるようにする。例示的な線量計算はまた、米国特許仮出願第60/701,580号に記載されている。
【0042】
1つの実施形態では、図5に示すプロセスは、LPS100に含まれる線量コントローラ75(図3に示す)を用いて実施することができる。別の実施形態では、図5に示すプロセスは、別個のスタンドアロン型システムを用いて実装することができる。プロセス段階が完了する速度は、計算しいているシステムの能力によって決まる可能性がある。幾つかの実施形態では、プロセスは、線量及び送達に対する治療システム変更を治療中に行うことができるように、事実上常に更新される。
【0043】
図4を再度参照すると、またトランジスタマーカ220を用いて、患者14の位置及び該患者14が受け取る線量を追跡することができる。しかしながら、可変強度シード215と異なり、トランジスタマーカ220の信号は、線量の強度及び患者が受け取っている放射線量を監視するのに用いることができる。より具体的には、トランジスタマーカ220からの強度信号をコンパイルして、患者14が受け取っている線量の指標を提供することができる。
【0044】
1つの実施形態では、米国ノースカロライナ州のモーリスビル所在のSicel Technologies,Inc.からのセンサ又はマーカなどの、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(「MOSFET」)マーカ220は、他のローカライザーマーカ(マーカ205及び210など)と組み合わせて用いて、患者14への線量の最適化送達に役立たせることができる。ローカライザーマーカを用いて、ターゲット46の場所及び変形特徴を求めることができ、MOSFETマーカ220を用いて、患者14が受け取っている線量を監視することができる。次いで、患者14が受け取り且つMOSFETマーカ220によって追跡される線量は、治療システム10から実際に送達される線量と比較することができる。治療後の線量の比較を用いて、治療における定誤差又は確率的誤差を検出し、将来の治療処置又は治療修正に備えることができる。他の実施形態では、線量は、リアルタイムに治療全体にわたってMOSFETマーカ220によって監視することができ、同じ治療中の送達ストラテジに対して変更を行うことができる。
【0045】
図6は、ターゲット46内又はその近傍に埋め込まれたMOSFET型マーカ220からのフィードバックを利用する方法のフローチャートを示す。図6に示す実施形態では、プロセスは、治療が送達される前に完了される日々のCTスキャンとの組み合わせで完了する。しかしながら、他の実施形態では、マーカ220は、治療の前、途中、又は後のいつでも様々な他の治療(MRI、PET、その他)と組み合わせて用いることができる。
【0046】
図6に示すように、最初にマーカ220の場所が求められる(ブロック350)。また、他のビーコン及びシード(例えば、マーカ205−215)を配置して、患者14及びターゲット46用に位置データの完全なセットを提供することができる。マーカ205−220を配置した後、過去の治療のマーカ場所に対するこれらの現在の場所の比較を行うことができる(ブロック355)。その際に、マーカ220の移行(もしあれば)を追跡することができる。マーカ220は、ターゲット46の外部力又は移動に起因して、ある場所から別の場所に移行することがある。いずれの場合においても、次の治療においてマーカが実質的にある位置から別の位置まで移行していた場合、調節が必要となる場合がある。マーカの位置を決定(ブロック355)した後、治療システム10によって送達されている線量を記録することができ、患者14が実際に受け取る予測放射線量を計算することができる(ブロック360)。実際にマーカ200が受け取っている放射線の量及び強度はまた測定することもできる(ブロック365)。
【0047】
予測線量計算(ブロック360)は、マーカ220で監視(ブロック365)された線量と比較して、受け取った線量が送達された線量と等しいか又はそれに近いことを検証するようにすることができる(ブロック370)。患者14に送達された治療が、患者14が受けた治療と等しいかどうかの判断(ブロック370)の後で、ターゲット46の場所を考慮することができる(ブロック375)。放射線治療によって治療されることになるターゲット46の貢献性は、身体全体にわたって変わる可能性がある。従って、幾つかの場合には、治療システム10によって送達される放射線量は、ターゲット46が受け取る線量よりも多い可能性がある。ターゲット46及び過去の治療の事前知識に基づき、特定的な送達に対して患者が受け取る必要がある線量を示すことができるレポートを作成することができる(ブロック380)。発生する可能性が高い変形作用も考慮することができる。マーカ220からの確実なレポート及び線量データの情報を用いると、次の治療が必要かどうかの判定を行うことができる(ブロック385)。このようにしてマーカ220を用いることで、変形計算を改良し、投影された変形マップを妥当性を確認することができる。次の治療が必要ではない場合、プロセスは終了する(390)。別の治療が必要な場合、治療システム10の設定を調節することができ(ブロック395)、プロセスはブロック360に戻ることができる。治療システム10の構成部品の位置と、送達される線量は、治療のタイプ、変形、又は患者位置に基づいて調節することが必要な可能性がある。
【0048】
図4に戻って参照すると、別の実施形態では、グループ200のマーカのセット及びシードは、運動中のターゲット10(例えば、肺、消化管、その他)に治療を送達するために選択して用いることができる。グループ200から選択されるマーカ及びシード205−220の組み合わせは、治療システム10、送達されている治療のタイプ、及び患者14に応じて判断することができる。
【0049】
1つの実施形態では、ターゲット46の運動は、マーカ及びシードの両方のグループ200を用いて並びに他のデバイス(例えば、フルオロスコピー、MVCT、kVCT、及び同様のもの)で追跡することができる。次に、線量の送達中、治療は、ターゲットの位置に応じて適合又は中断させることができる。例えば、患者14の肺を照射する必要があることがある。治療中に患者が呼吸する必要があることに起因して、ターゲット46(すなわち肺)は、比較的一定の運動状態にあることができる。肺の運動を追跡するために、グループ200のマーカ及びシードは、肺内に埋め込み又は肺に近接して位置決めすることができる。肺の運動はまた、上記に挙げたような他のデバイスによって監視することができる。肺の運動を追跡することによって、送達されている治療は、生じている運動のタイプに応じて様々な線量を含むように適合させることができる。より具体的には、患者が息を吸っている時に送達されている線量は、患者が息を吐いている時に送達されている線量とは異なっている可能性がある。加えて、肺の運動及び送達される治療は、グループ200のマーカ及びシードの信号を他のデバイスの信号と比較することによって検証することができる。比較の結果が互いに一致しない場合、治療の誤差又は機器機能不良を識別することができる。肺の一貫性のない動き(例えば、コーチング)はまた、グループ200のマーカ及びシードによって識別することができ、運動がより安定になるまで治療を停止又は中断することができるようにする。
【0050】
別の実施形態では、治療システム10の構成部品並びにシード及びマーカのグループ200を追跡するために用いられるデバイスの集合全体は、患者14に治療を送達するのに用いることができる。1つのこのような実施形態では、治療システム10の構成部品の運動及びターゲット46は、4次元のコンピュータ断層撮影(4D CT)画像を用いて最適化治療を可能にするのに用いられる。4D CT画像は、3D画像ボリュームの集合と呼ぶことができ、各々が呼吸などの運動パターンの「位相」を表す。これらの4D CT画像は、輪郭取りのため、並びにある位相サイクルを予想する治療計画を作成するために用いることができる。しかしながら、患者の運動パターンは、多くの場合、4D CT画像セットによって示された理想的な再現可能パターンから逸脱する可能性がある。グループ200のシード及びマーカを用いて、治療中に患者及び/又はシステム構成部品の運動を監視することによって、ボリュームの各々の線量をより正確に計算することができる。シード及びマーカを用いて追跡される運動は、不規則又は予期されないものとなる可能性があり、滑らかな又は再現可能な軌道に従う必要はない。治療システム10の構成部品の各々の位置はまた、送達中に検証することができる。種々のデバイスによって取得された測定値を用いると、患者の実際の運動パターンにおいて最適線量を再計算することができる。別の実施形態では、患者14、ターゲット46、及び治療システム10の構成部品の運動を用いて、治療中にリアルタイムに4D CTの各位相の線量を再計算することができる。変形監視技術(上述のようなもの)はまた、様々な位相間で線量を計算し変更するためのパラメータとして用いることができる。利用できるデータ源全てを利用して、最適治療を可能にすることができる。
【0051】
従って、本発明は、とりわけ、被検体の位置を求めて、放射線治療を送達する新規の有用なシステム及び方法を提供する。本発明の種々の特徴及び利点は、添付の請求項に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明の1つの実施形態による放射線治療システムの部分斜視図、すなわち部分概略図である。
【図2】図1に示す放射線治療システムに用いることができる、マルチリーフコリメータの部分斜視図、すなわち部分概略図である。
【図3】本発明の1つの実施形態による、図1の放射線治療システムと共に組み込まれた定位位置決めシステムを概略的に示す図である。
【図4】図3の定位位置決めシステムに用いることができる複数のデバイスのブロック図である。
【図5】本発明1つの実施形態による可変強度シードを利用する、放射線治療を送達する方法のフローチャートである。
【図6】本発明1つの実施形態によるターゲット内又はその近傍に埋め込まれた、MOSFET型マーカからのフィードバックを利用する方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【0053】
18 ガントリ
20 ガントリコントローラ
54 MLCコントローラ
62 カウチ
70 カウチコントローラ
75 線量コントローラ
105 統合PC
110 システム監視モジュール
115 線量
125 位置デバイス
【関連出願】
【0001】
本出願は、2005年7月22日に出願された名称「SYSTEM AND METHOD OF DETERMINING POSITION OF AN OBJECT AND DELIVERING RADIATION THERAPY TREATMENT(被検体の位置の決定及び放射線治療の送達に関するシステム及び方法)」の米国特許仮出願第60/701,588号の利益、並びに2005年7月22日に出願された名称「SYSTEM AND METHOD FOR FEEDBACK GUIDED QUALITY ASSURANCE AND ADAPTATIONS TO RADIATION THERAPY TREATMENT(放射線治療に対するフィードバック誘導品質保証及び適合性のためのシステム及び方法)」の米国特許仮出願第60/701,580号の利点を主張し、これらの両方が引用により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
過去数十年にわたって、コンピュータ及びネットワーク構築、放射線治療計画ソフトウェア、並びに医用イメージングモダリティ(CT、MRI、US、及びPET)における改良が放射線治療の診療に組み込まれてきた。多くの場合、デバイスを用いて、治療の送達に用いられる機器の運動及び位置が追跡される。また、治療中に患者に送達される放射線量は、適切なターゲット治療区域に正確な線量(例えば、放射線量)を送達するために監視される。典型的には、機器及び患者位置情報は、コンピュータを制御するために配線接続された機械センサを介して収集される。
【0003】
【特許文献1】米国特許仮出願第60/701,588号
【特許文献2】米国特許仮出願第60/701,580号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
1つの実施形態では、本発明は、制御、検証、同期を行う位置検知システム(「LPS」)、及び/又はQA放射線治療システム又はイメージングデバイスシステムを提供する。これは、リアルタイムで、又は後処理として行うことができる。本発明の態様は、LPSと他の位置決めシステムとの間のインタフェース、並びに機械制御、同期、及び/又は画像又は治療などの患者手技用のこの情報の使用を含む。別の態様では、LPSは、他の患者監視デバイスと通信して、機械制御、同期、及び/又は患者手技に用いる情報を取得することができる。
【0005】
本発明の別の実施形態は、患者イメージング又は治療と関連して様々なハードウェア構成部品を追跡するための方法を含む。これらの構成部品は、ガントリ、カウチ、コリメータ(ベース及び/又は個々のリーフの両方)又はフィードバックが要求される他の構成部品を含むことができる。本システムのセンサはまた、患者に取り付けることができる。
【0006】
フィードバックを位置決めする1つの方法は、典型的にはコンピュータを制御するようハードワイヤード接続された機械センサを利用する。フィードバックの他の方法は、患者監視に集中しおり、これらは、患者に挿入することができる埋め込み可能RFデバイスを含む。これらのデバイスの一部は、受け取った線量に関するフィードバックを提供するためにMOSFET技術を用いているが、その他は、場所の読み出し情報を提供する。
【0007】
別の実施形態において、本発明は、可動部分と、該可動部分を制御するコントローラとを含む医療デバイスの動作を監視するためのシステムを提供する。本システムは、可動部分に直接結合された運動検証デバイスを備える。本システムは、運動検証デバイス用のデータを求めるように構成されている。
【0008】
別の実施形態において、本発明は、可動部分と、該可動部分を制御するコントローラと、可動部分に直接結合された運動検証デバイスとを有する医療デバイスの動作を監視する方法を提供する。本方法は、可動部分を移動させる動作と、運動検証デバイス用の運動データを求める動作と、運動データを監視する動作とを含む。
【0009】
本発明の他の態様は、詳細な説明及び添付図面を考慮することにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明のあらゆる実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明において記載され又は以下の図面において示された構造の詳細及び構成部品の配置に対する適用に限定されない点を理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、種々の方法で実行又は実施することができる。同様に、本明細書で用いられる表現及び用語は、説明ためのものであり、限定と見なすべきではないことを理解すべきである。本明細書における「含む」、「備える」、又は「有する」及びこれらの変形の使用は、これらの後に挙げられる項目及びその均等物並びに追加の項目を包含することを意味する。別段の定め又は限定の無い限り、用語「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」及び「結合された」並びにこれらの変形は広い意味で用いられており、直接的及び間接的な取付、接続、支持、及び結合を包含する。更に、「接続された」及び「結合された」は、物理的又は機械的接続或いは結合に限定されるものではない。
【0011】
上側、下側、下方、上方、後方、下部、前部、後部、その他などの方向上の参照を図面を説明する際に本明細書で行うことがあるが、これらの参照は、便宜上図面に対して(通常見た通りに)行われる。これらの方向は、あらゆる形態で本発明を文言通りに解釈又は限定することを意図したものではない。加えて、「第1」、「第2」、及び「第3」などの用語は、説明のために本明細書で用いられ、相対的な重要度又は有意性を指示する、又は意味することを意図するものではない。
【0012】
加えて、本発明の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、及び電子構成部品又はモジュールを含み、検討上、これらの構成部品の大半がハードウェア内に単一で実装されているように図示し説明する場合があることを理解する必要がある。しかしながら、当業者であれば、並びにこの詳細な説明の解釈に基づくと、少なくとも1つの実施形態では、本発明の電子的な態様は、ソフトウェア内に実装できることが理解されるであろう。従って、複数のハードウェア及びソフトウェアベースデバイス、並びに複数の様々な構造構成部品を用いて、本発明を実施することができる点に留意されたい。更に、次の段落で説明されるように、図面に示された特定の機械的構成は、本発明の実施形態を例証し、他の代替の機械的構成が可能であることを意図している。
【0013】
図1は、放射線治療を患者14に提供することができる放射線治療システム10を示す。放射線治療は、光子ベース放射線療法、近接照射療法、電子ビーム療法、陽子、中性子、又は粒子線療法、或いは他のタイプの治療法を含むことができる。放射線治療システム10は、ガントリコントローラ20によって制御されるガントリ18を有する放射線治療デバイスを含む。図面に示すガントリ18は、リング型ガントリであり、すなわち、全360°円弧にわたって延びて完全なリング又は円を生成するが、他のタイプの取付構成を採用してもよい。例えば、C型、部分リングガントリ、又はロボットアームを用いることができる。
【0014】
ガントリ18は、放射線源22と、光子放射のビーム30を生成するよう動作可能な線形加速器26とを有する放射線モジュールを支持することができる。放射線モジュールはまた、放射線ビーム30を修正又は変調するよう動作可能な変調デバイス34を含むことができる。変調デバイス34は、放射線ビーム30の変調を可能にし、放射線ビーム30を患者14に配向する。具体的には、放射線ビーム30は、患者の一部分に配向される。概略的に言えば、この部分は全身を含むことができるが、一般的には全身よりも小さく、2次元区域及び/又は3次元ボリュームで定義することができる。放射線を受けるよう要求される部分は、ターゲット又はターゲット領域(46で示される)と呼ぶことができ、関心領域の実施例である。関心領域の別のタイプはリスク領域である。ある部分がリスク領域を含む場合、放射線ビームはリスク領域から逸らされるのが好ましい。患者14は、放射線治療を受ける必要のある1つよりも多いターゲット領域46を有する可能性がある。このような変調は、強度変調放射線治療(「IMRT」)と呼ばれることがある。
【0015】
また、患者14に対する種々の回転及び/又は軸方向位置で放射線モジュールを位置決めすることができる他のフレームワークを採用することもできる。加えて、放射線源22は、ガントリ18の形状に従わない経路を進むことができる。例えば、放射線源24は、図示のガントリ18がほぼ円形であっても非円形の経路を進むことができる。
【0016】
図2に示した1つの構造では、変調デバイス34はコリメーションデバイスを含む。コリメーションデバイスは、顎部39のセットを有する1次コリメータを含む。顎部は、放射線ビーム30が通過することができるアパーチャ40の大きさを定め且つ調節する。顎部39は、アクチュエータ41によって制御される上側顎部及び下側顎部を含む。上側顎部及び下側顎部は、アパーチャ40の大きさを調節するように移動可能である。コリメーションデバイスは更にマルチリーフコリメータ(MLC)38を含み、これは、ポジション間で移動するように動作可能な複数のインターレースリーフ42を含む。リーフ42及び顎部39の移動は、位置決め装置(以下でより詳細に説明される)により追跡することができる。また、リーフ42は最小と最大の開放位置の間のどの位置にも移動することができる点に留意されたい。複数のインターレースリーフ42は、放射線ビーム30が患者14のターゲット46に到達する前に、該放射線ビーム30の強度、大きさ、及び形状を変調する。リーフ42の各々は、該リーフ42が迅速に開閉して、放射線の通過を可能又は阻止できるように、モータ又は空気弁などのアクチュエータ50によって独立して制御される。アクチュエータ50は、MLCコンピュータ及び/又はコントローラ54によって制御することができる。
【0017】
放射線治療システム10(図1)はまた、治療放射線源22から又は別個の放射線源から放射線ビームを受けるように動作可能な検出器58(例えば、キロボルト又はメガボルト検出器)を含むことができる。線形加速器26及び検出器58はまた、コンピュータ断層撮影(「CT」)システムとして動作して、患者14のCT画像を生成することができる。線形加速器26は、放射線ビーム30を患者14のターゲット46に向けて照射することができる。CT画像は、扇状幾何形状、マルチスライス幾何形状、又は円錐ビーム幾何形状を有する放射線ビーム30で取得することができる。加えて、CT画像は、メガボルトエネルギー又はキロボルトエネルギーを送達する線形加速器26を用いて取得することができる。ターゲット46及び周囲組織は、放射線の一部を吸収する。検出器58は、ターゲット46及び周囲組織によって吸収された放射線量を検出又は測定する。検出器58は、線形加速器26が患者14の周囲を回転して患者14に向かって放射線を照射するときに、様々な角度から吸収データを収集する。収集された吸収データは、コンピュータ54に送信されて、吸収データを処理し、患者の体組織及び器官の断面画像又は「スライス」を生成する。画像はまた、骨、軟組織及び血管を示すことができる。
【0018】
放射線治療システム10はまた、患者14を支持するカウチ62(図1に示す)などの患者支持体を含むことができる。カウチ62は、x、y、又はz方向の少なくとも1つの軸に沿って移動する。他の構造では、患者支持体は、患者の身体のあらゆる部分を支持するように適合され、患者の全身を支持する必要があることに限定されないデバイスとすることができる。システム10はまた、カウチ70の位置を操作するように動作可能な駆動システム66を含むことができる。駆動システム66は、カウチコンピュータ及び/又はコントローラ70によって制御することができる。或いは、駆動システム66は、治療システム10の別のコンピュータ及び/又はコントローラを用いて制御することができる。
【0019】
上述のような放射線治療システム10は、所要の線量(例えば、予め設定された放射線量)を患者14に送達するために、ある位置から別の位置まで移動することができる多くの構成部品及び機構(例えば、カウチ62、MLC38、ガントリ18、その他)を含む。例えば、MLC38のリーフ42は、患者14に送達されている放射線の強度を変調するために移動することができる。加えて、カウチ62は、ターゲット46を適切に位置決めするために移動することができる。従って、治療システム10の構成部品の各々の運動は、適切な線量を患者14に送達するように正確に制御することができる。治療システム10の構成部品及び機構の運動(並びに動作)は、複数のコンピュータ及び/又はコントローラ(例えば、ガントリコントローラ20、カウチコントローラ70、MLCコントローラ54、その他)で制御することができる。線量コントローラ75(図3に示す)などの他のコントローラはまた、処置中に適切な線量を患者14に送達するように実装することができる。線量コントローラ75は、患者14に送達されるべき適切な線量を求めるために、複数の位置決め及び線量検証デバイス(以下により詳細に記載されるように)から信号を受け取ることができる。
【0020】
或いは、単一システムコンピュータ(図示せず)を用いて、別個のコントローラ及び/又はコンピュータ全てのプロセス及び動作を組み込む治療システム10全体を制御することができる。
【0021】
図3は、多重放射線治療システム構成部品及びこれらのそれぞれのコントローラへのリンクを有するLPS100の実施形態を示す。LPS100はまた、患者14及びターゲット46(図4と関連して説明される)の移動を追跡するのに用いることができる。他の実施形態では、LPS100は、他のタイプのイメージング機器(例えば、CT、MRI、PET、その他)において実装することができ、図1に示される放射線治療システム10に限定されない。図3に示す実施形態では、LPS100は、統合コンピュータ105、システム監視モジュール110、及び複数の位置検証デバイス125を含む。
【0022】
更に進める前に、複数の位置検証デバイス125はまた、本明細書では複数の運動検証デバイス125と呼ぶこともできる点を理解すべきである。本明細書で検討するように、位置検証デバイス125を用いて、デバイス125用の速度(又はスピード)、加速度、又は時系列を取得することができる。位置情報、速度情報、加速度情報、及び時系列情報は、本明細書では集合的に運動情報と呼ぶことができ、従って、「位置検証デバイス」に代わるものとして用語「運動検証デバイス」を使用することができる。同様に、本明細書で用いる場合、位置検証デバイス125(又は運動検証デバイス125)は、該位置検証デバイス125に対する放射線を監視するのに用いることができる。
【0023】
図3に示すように、治療システム10のコントローラ(例えば、ガントリコントローラ20、カウチコントローラ70、MLCコントローラ54、線量コントローラ75、その他)の各々は、これらのそれぞれの治療システム構成部品の各々に信号を送信し、これらの運動及び動作を制御するようにすることができる。図3で受け取られ送信されているような信号は、有線及び無線通信構成部品(例えば、銅線、同軸ケーブル、無線周波数(「RF」)、赤外線(「IR」)信号、Wi−Fi信号、その他)で維持することができる点を理解されたい。治療システム構成部品はまた、信号をシステム監視モジュール110に送信する。これらの信号は、構成部品の実際の位置及び動作に対応することができる。システム監視モジュール110はまた、位置検証デバイス125から信号を受け取ることができる。
【0024】
更に図3を参照すると、LPS100の位置検証デバイス125は、治療システム10の種々の構成部品に結合することができる。位置検証デバイス125を用いて、治療システム10の構成部品から相対的及び絶対的位置データを集めることができ、これらは放射線治療の送達を最適化するのに役立つことができる。例えば、位置検証デバイス125は、カウチ62に結合され、カウチ62の位置、スピード、及び/又は垂下を提供することができる。別の実施例として、位置検証デバイス125は、ガントリの位置、スピード、及び垂下、並びにリーフ位置及びスピードを検出するように戦略的に配置することができる。
【0025】
位置検証デバイス125はまた、例えば、ガントリ位置に対するカウチ位置のような他の構成部品との相対的な位置データを供給することができる。同様に、位置検証デバイス125は、他の位置データを提供するために治療システム10の種々の他の構成部品(例えば、MLC38のリーフ42、ガントリ18、線形加速器26、その他)に結合することができる。加えて、幾つかの実施形態では、位置決め装置及びビーコンは、患者14に結合又は埋め込まれ、患者14及びターゲット位置情報(図4に関してより詳細に記載したように)を提供することができる。
【0026】
幾つかの実施形態では、LPS100を用いて、治療システム10の構成部品が移動しているスピードを追跡することもできる。より具体的には、構成部品のスピードは、位置検証デバイス125の信号を用いることによって様々な方法で求めることができる。1つの実施形態では、ドップラー効果を用いて、移動構成部品の各々のスピードが追跡される。別の実施形態では、位置/時間比較計算を完了させ、治療システム10の各構成部品のスピードを求めることができる。例えば、線形加速器26が、ガントリ18の周りをある位置から別の位置まで移動するスピードは、線形加速器に固定された位置検証デバイス125を追跡することによって、ドップラー効果を用いて追跡することができる。
【0027】
検証デバイス125の各々の位置及びスピードを追跡するために、システム監視モジュール110が受け取る信号は、統合コンピュータ105に中継される。幾つかの実施形態では、システム監視モジュール110から統合コンピュータ105に送信される信号は、直接且つ変更なしで中継される。他の実施形態では、システム監視モジュール110から統合コンピュータ105に送信される信号は、送信前に変調又は変更される。或いは、システム監視モジュール110は、直接統合コンピュータ105に組み込むことができる。
【0028】
システム監視モジュール110から信号を受け取ると、統合コンピュータ105は、LPS100によって作成された制御ループを完了し、複数のシステムコントローラ(すなわち、ガントリコントローラ20、カウチコントローラ70、MLCコントローラ54、線量コントローラ75、その他)の各々に信号を返送することができる。次に、統合コンピュータ105からシステムコントローラの各々に送信される信号を用いて、システム構成部品の位置及び動作を変更することができる。従って、統合コンピュータ105は、全治療システム10を効果的に制御することができる。
【0029】
1つの実施形態では、LPS100の統合コンピュータ105を用いて、治療システム構成部品の各々の信号(例えば、位置信号、速度信号、加速度信号、その他などの運動信号)を位置検証デバイス125の信号と比較することができる。例えば、カウチ62に結合される位置検証デバイス125の位置信号は、直接カウチ62から送信されるハードワイヤード位置信号と照合することができる。位置検証デバイス信号が、カウチ62により生成された信号と異なる場合、統合コンピュータ105は、カウチ位置に対する変更を行う必要があるかどうかを判断することができる。次いで、統合コンピュータ105は、カウチ62を適切な位置に移動させるために、カウチコントローラ70に補正信号を送信することができる。
【0030】
別の実施形態では、構成部品のスピードは、統合コンピュータ105を用いてLPSで補正することができる。例えば、位置検証デバイス125で監視されるスピードは、線形加速器26のハードワイヤード構成部品から生成されるスピード信号と比較することができる。位置検証デバイス125で監視されるスピードが、ハードワイヤード接続からのスピードと異なる場合、線形加速器26の運動に対する変更は、統合コンピュータ105を用いて行うことができる。
【0031】
従って、LPS100は、絶対的及び相対的基準点を用いて各構成部品の運動を時間的及び空間的に監視して補正するために、治療システム10の構成部品からの複数の情報を集めるために用いることができる。その際に、位置検証デバイス125によって追跡されている治療システム10の構成部品の各々は、患者14に適切な線量及び治療を送達するために、互いに協調し同期することができる。例えば、カウチ62、線形加速器26、及びMLC42は、全て同期して、これらの運動を統合コンピュータ105によってリアルタイムに検証させて、治療を患者14に送達することができる。治療システム10の構成部品のスピード及び位置の補正は、必要に応じて行うことができる。
【0032】
別の実施形態では、LPS100及び/又は他の被検体位置決めシステムは、治療システム10とインタフェース接続及び/又は通信して、後処理検証動作を行うことができる。患者監視デバイスもまた、治療システム10とインタフェース接続及び/又は通信して後処理検証動作を行うことができる点に留意されたい。処置が完了した後、位置検証デバイス125の信号をレビューすることができる。治療システム10の構成部品の各々のハードワイヤード信号もレビューすることができる。次いで、位置検証デバイス125からの信号は、対応するハードワイヤード信号と比較することができる。比較の結果は、治療システム10の構成部品全てが正しく動作していることを検証する品質保証検査として用いることができる。故障構成部品及び交換する必要のある構成部品は、この比較を用いて識別することができる場合がある。
【0033】
LPS100の位置検証デバイス125(上述した)は、監視機械デバイス及び構成部品(すなわち、ガントリ18、MLC38、カウチ62、その他)に限定されない。同様に、本発明の検証態様は、上述のLPSデバイスに限定されない。別の実施形態では、複数の位置決め監視デバイスは、患者14に結合又は埋め込み、治療中に送達される線量115の監視、検出及び/又は変更を行うようにすることができる。図4は、放射線治療の送達に役立つことができる例示的な位置デバイスのグループ200を示す。位置デバイスは、反射器マーカ205、送信器マーカ210、可変強度シード215、及びトランジスタマーカ220を含むことができる。他のタイプの位置デバイスは、無線周波数シード及び可変周波数シードを含むことができる。グループ200に含まれる位置デバイスの各々は、LPS100内に組み込むことができる。他の実施形態では、位置デバイス205−220は、LPS100に含める必要はなく、別個のスタンドアロン型監視システム内に実装することができる。更に進める前に、用語「マーカ」は、用語「シード」を包含するように本明細書では広く用いられている点を理解すべきである。例えば、可変強度シード215はまた、本明細書では可変強度マーカ215と呼ぶことができる。
【0034】
幾つかの実施形態では、反射器マーカ205は、患者14のターゲット46の近くに埋め込まれ、受動追跡及び位置決めビーコンとして用いられる。反射器マーカ205はまた、患者14に近接する場所(カウチ62など)に位置決めすることができる。反射器マーカ205が、放射線源などのトリガ源によって励起されると、反射器マーカ205の位置を用いて、ターゲット46の位置を「特定する」ことができる。幾つかの実施形態では、反射器マーカは、放射線処置の前又はその間にCT画像と組み合わせて用いられる。反射器マーカ205を用いて得られる位置データは、患者の解剖学的構造に対して患者14及びターゲット46の位置を確認することができる。従って、反射器マーカは、放射線治療をターゲット46に配向するのに役立つことができる。反射器マーカ205はまた、患者14の他の区域に埋め込む(又は近くに位置決めする)ことができる。例えば、マーカ205は、放射線に特に脆弱な区域の露出を回避するために、識別されたリスク領域(「RAR」)の近傍に埋め込むことができる。
【0035】
送信器マーカ210は、別のタイプのローカライザーであり、反射器マーカ205と同様に用いることができる。しかしながら、送信器マーカ210は、起動すべきトリガ源を必要としない。従って、構成に応じて、送信器マーカ210は、治療中常時(患者が放射線にさらされている時だけでなく)配置することができる。送信器マーカ210は、対応する受信器により受け取られる様々な信号(例えば、RF、Bluetooth、Wi−Fi、IEEE802.15.4、及び同様のもの)を送信することができる。
【0036】
別の実施形態では、可変強度シード215を用いて、患者14の位置と患者14に送達される線量の両方を追跡することができる。例えば、RF定位シードは、患者14に送達される予め設定されたある線量に対応する特定の信号を生成するように構成することができる。次いで、構成されたRFシードは、患者14のターゲット46内又はその近傍に埋め込むことができる。RFシードが放射線治療にさらされる度に、シードから送信されるRF信号がより弱くなる可能性がある。予め設定された線量全体が送達された後、シードは信号の送信を停止することになる。
【0037】
多重送達セッションを必要とする放射線治療では、可変強度シード215は、あらゆる治療前に情報について探索することができる。その際に、その送達セッション前に患者に送達されていた放射線量を検証することができる。加えて、シード215が受け取っている放射線量を処理システム10によって送達された放射線量で検証することができる。次いで、これらの数値を比較することができ、治療システム10の動作を検証することができる。他の実施形態では、シード215は、Wi−Fi、IEEE802.15ファミリーに含まれる信号、光ファイバー接続、又は従来型の有線接続などの複数の他の技術(有線及び無線接続を含む)を用いて、これらの可変信号を送信することができる。加えて、シード215は、患者14に送達される線量を求めるために代替の方法で変えることができる。例えば、幾つかの実施形態では、シード215から送信される信号は、受け取られる放射線量に応じて増大又はより強力になることができる。
【0038】
幾つかの実施形態では、可変強度シード215は、ターゲット46の変形(例えば、ターゲット46がどのように放射線治療に反応するか)を判断するのに役立つことができる。例えば、可変強度シード215などのマーカは、変形計算の基準点として用いることができる。変形計算は、最初にCT画像を用いて、或いはターゲット46を1つ又はそれ以上のマーカで追跡することによって行うことができる。変形計算の実施例は、その全内容が引用により本明細書に組み込まれる、2005年7月22日に出願された名称「SYSTEM AND METHOD FOR FEEDBACK GUIDED QUALITY ASSURANCE AND ADAPTATIONS TO RADIATION THERAPY TREATMENT(放射線治療に対するフィードバック誘導品質保証及び適合性のためのシステム及び)」の米国特許仮出願第60/701,580号に記載されている。次に、ターゲット46の変形は、シード215を用いて計算することができる患者14に送達される放射線量と比較することができる。放射線治療ストラテジは、発生した変形量と比較して、受け取られる放射線量に応じて変更することができる。
【0039】
図5は、可変強度シード215を利用した放射線治療を送達する方法のフローチャートを示す。患者14は、最初に、治療システム10によって登録される(ブロック250)。これを行うために、可変強度シード215は、患者14及びターゲット46に固有の登録信号を送信することができ、これにより正しい治療が送達されていることを保証する助けとすることができる。登録されると、患者14に送達されることになる線量を決定することができる(ブロック255)。シード215から送信されている信号の強度は、求められた線量に応じて調節することができる。線量単位で送達される放射線量は、患者14、ターゲット46、及び該ターゲット46の変形に依存することができる。患者14に送達されることになる線量を求めた後、ターゲット46の位置を決定することができる(ブロック260)。幾つかの実施形態では、シード215から送信されている信号を用いて、ターゲット46の位置を計算することができる。他の実施形態では、マーカ(マーカ205及び210など)を用いて、ターゲット46の場所を決定することができる。加えて、他の区域の位置(例えば、カウチ62上の患者の身体の位置)も上述のように追跡することができる。
【0040】
位置データが収集されると、予め設定された線量を患者14に送達することができる(ブロック265)。送達中、シード215を用いて、患者14が受け取っている線量を計算することができる(ブロック270)。幾つかの実施形態では、シード215から送信されている信号は連続して追跡され、患者が受け取っている放射線量を治療全体にわたって追跡することができるようにされる。他の実施形態では、シード215からの信号は、予め設定された間隔で読み込まれ、又はポーリングされる。正しい線量を患者が受け取っていることを検証するために、送達されている線量をシード215に従って受け取られている線量と比較することができる(ブロック275)。患者14が受け取っている放射線量が、送達されている放射線量と相対的に等しい場合、治療を続けるか否かの判断を行うことができる(ブロック280)。治療は、シード215からの信号がもはや存在しない場合に終了することができる(ブロック285)。しかしながら、追加治療が必要な場合、プロセスは、患者14に送達されることになる適切な線量を求めるために、ブロック255に戻ることができる。
【0041】
再度ブロック275を参照すると、患者14が受け取っている放射線量が、治療システム10によって送達されている放射線量と相対的に等しくない場合、治療を続けるか否かの判断を行うことができる(ブロック290)。幾つかの実施形態では、患者14に送達される放射線量と患者14が受け取る放射線量との差異は、治療システムの動作不良を信号で送ることができる。このような相違はまた、不適切な区域が治療されていることの指標である可能性がある。このような実施形態では、治療を終了することができる(ブロック295)。しかしながら、幾つかの実施形態では、送達される線量を変更し、治療システム10の構成部品の位置を変え、又は患者14の位置を変えるような調節を行うことができる(ブロック300)。このような変更は、送達を続けることができるように治療の送達を補正することができる。必要な構成部品の調節後、プロセスはブロック255に戻り、次の送達のために線量計算を完了することができるようにする。例示的な線量計算はまた、米国特許仮出願第60/701,580号に記載されている。
【0042】
1つの実施形態では、図5に示すプロセスは、LPS100に含まれる線量コントローラ75(図3に示す)を用いて実施することができる。別の実施形態では、図5に示すプロセスは、別個のスタンドアロン型システムを用いて実装することができる。プロセス段階が完了する速度は、計算しいているシステムの能力によって決まる可能性がある。幾つかの実施形態では、プロセスは、線量及び送達に対する治療システム変更を治療中に行うことができるように、事実上常に更新される。
【0043】
図4を再度参照すると、またトランジスタマーカ220を用いて、患者14の位置及び該患者14が受け取る線量を追跡することができる。しかしながら、可変強度シード215と異なり、トランジスタマーカ220の信号は、線量の強度及び患者が受け取っている放射線量を監視するのに用いることができる。より具体的には、トランジスタマーカ220からの強度信号をコンパイルして、患者14が受け取っている線量の指標を提供することができる。
【0044】
1つの実施形態では、米国ノースカロライナ州のモーリスビル所在のSicel Technologies,Inc.からのセンサ又はマーカなどの、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(「MOSFET」)マーカ220は、他のローカライザーマーカ(マーカ205及び210など)と組み合わせて用いて、患者14への線量の最適化送達に役立たせることができる。ローカライザーマーカを用いて、ターゲット46の場所及び変形特徴を求めることができ、MOSFETマーカ220を用いて、患者14が受け取っている線量を監視することができる。次いで、患者14が受け取り且つMOSFETマーカ220によって追跡される線量は、治療システム10から実際に送達される線量と比較することができる。治療後の線量の比較を用いて、治療における定誤差又は確率的誤差を検出し、将来の治療処置又は治療修正に備えることができる。他の実施形態では、線量は、リアルタイムに治療全体にわたってMOSFETマーカ220によって監視することができ、同じ治療中の送達ストラテジに対して変更を行うことができる。
【0045】
図6は、ターゲット46内又はその近傍に埋め込まれたMOSFET型マーカ220からのフィードバックを利用する方法のフローチャートを示す。図6に示す実施形態では、プロセスは、治療が送達される前に完了される日々のCTスキャンとの組み合わせで完了する。しかしながら、他の実施形態では、マーカ220は、治療の前、途中、又は後のいつでも様々な他の治療(MRI、PET、その他)と組み合わせて用いることができる。
【0046】
図6に示すように、最初にマーカ220の場所が求められる(ブロック350)。また、他のビーコン及びシード(例えば、マーカ205−215)を配置して、患者14及びターゲット46用に位置データの完全なセットを提供することができる。マーカ205−220を配置した後、過去の治療のマーカ場所に対するこれらの現在の場所の比較を行うことができる(ブロック355)。その際に、マーカ220の移行(もしあれば)を追跡することができる。マーカ220は、ターゲット46の外部力又は移動に起因して、ある場所から別の場所に移行することがある。いずれの場合においても、次の治療においてマーカが実質的にある位置から別の位置まで移行していた場合、調節が必要となる場合がある。マーカの位置を決定(ブロック355)した後、治療システム10によって送達されている線量を記録することができ、患者14が実際に受け取る予測放射線量を計算することができる(ブロック360)。実際にマーカ200が受け取っている放射線の量及び強度はまた測定することもできる(ブロック365)。
【0047】
予測線量計算(ブロック360)は、マーカ220で監視(ブロック365)された線量と比較して、受け取った線量が送達された線量と等しいか又はそれに近いことを検証するようにすることができる(ブロック370)。患者14に送達された治療が、患者14が受けた治療と等しいかどうかの判断(ブロック370)の後で、ターゲット46の場所を考慮することができる(ブロック375)。放射線治療によって治療されることになるターゲット46の貢献性は、身体全体にわたって変わる可能性がある。従って、幾つかの場合には、治療システム10によって送達される放射線量は、ターゲット46が受け取る線量よりも多い可能性がある。ターゲット46及び過去の治療の事前知識に基づき、特定的な送達に対して患者が受け取る必要がある線量を示すことができるレポートを作成することができる(ブロック380)。発生する可能性が高い変形作用も考慮することができる。マーカ220からの確実なレポート及び線量データの情報を用いると、次の治療が必要かどうかの判定を行うことができる(ブロック385)。このようにしてマーカ220を用いることで、変形計算を改良し、投影された変形マップを妥当性を確認することができる。次の治療が必要ではない場合、プロセスは終了する(390)。別の治療が必要な場合、治療システム10の設定を調節することができ(ブロック395)、プロセスはブロック360に戻ることができる。治療システム10の構成部品の位置と、送達される線量は、治療のタイプ、変形、又は患者位置に基づいて調節することが必要な可能性がある。
【0048】
図4に戻って参照すると、別の実施形態では、グループ200のマーカのセット及びシードは、運動中のターゲット10(例えば、肺、消化管、その他)に治療を送達するために選択して用いることができる。グループ200から選択されるマーカ及びシード205−220の組み合わせは、治療システム10、送達されている治療のタイプ、及び患者14に応じて判断することができる。
【0049】
1つの実施形態では、ターゲット46の運動は、マーカ及びシードの両方のグループ200を用いて並びに他のデバイス(例えば、フルオロスコピー、MVCT、kVCT、及び同様のもの)で追跡することができる。次に、線量の送達中、治療は、ターゲットの位置に応じて適合又は中断させることができる。例えば、患者14の肺を照射する必要があることがある。治療中に患者が呼吸する必要があることに起因して、ターゲット46(すなわち肺)は、比較的一定の運動状態にあることができる。肺の運動を追跡するために、グループ200のマーカ及びシードは、肺内に埋め込み又は肺に近接して位置決めすることができる。肺の運動はまた、上記に挙げたような他のデバイスによって監視することができる。肺の運動を追跡することによって、送達されている治療は、生じている運動のタイプに応じて様々な線量を含むように適合させることができる。より具体的には、患者が息を吸っている時に送達されている線量は、患者が息を吐いている時に送達されている線量とは異なっている可能性がある。加えて、肺の運動及び送達される治療は、グループ200のマーカ及びシードの信号を他のデバイスの信号と比較することによって検証することができる。比較の結果が互いに一致しない場合、治療の誤差又は機器機能不良を識別することができる。肺の一貫性のない動き(例えば、コーチング)はまた、グループ200のマーカ及びシードによって識別することができ、運動がより安定になるまで治療を停止又は中断することができるようにする。
【0050】
別の実施形態では、治療システム10の構成部品並びにシード及びマーカのグループ200を追跡するために用いられるデバイスの集合全体は、患者14に治療を送達するのに用いることができる。1つのこのような実施形態では、治療システム10の構成部品の運動及びターゲット46は、4次元のコンピュータ断層撮影(4D CT)画像を用いて最適化治療を可能にするのに用いられる。4D CT画像は、3D画像ボリュームの集合と呼ぶことができ、各々が呼吸などの運動パターンの「位相」を表す。これらの4D CT画像は、輪郭取りのため、並びにある位相サイクルを予想する治療計画を作成するために用いることができる。しかしながら、患者の運動パターンは、多くの場合、4D CT画像セットによって示された理想的な再現可能パターンから逸脱する可能性がある。グループ200のシード及びマーカを用いて、治療中に患者及び/又はシステム構成部品の運動を監視することによって、ボリュームの各々の線量をより正確に計算することができる。シード及びマーカを用いて追跡される運動は、不規則又は予期されないものとなる可能性があり、滑らかな又は再現可能な軌道に従う必要はない。治療システム10の構成部品の各々の位置はまた、送達中に検証することができる。種々のデバイスによって取得された測定値を用いると、患者の実際の運動パターンにおいて最適線量を再計算することができる。別の実施形態では、患者14、ターゲット46、及び治療システム10の構成部品の運動を用いて、治療中にリアルタイムに4D CTの各位相の線量を再計算することができる。変形監視技術(上述のようなもの)はまた、様々な位相間で線量を計算し変更するためのパラメータとして用いることができる。利用できるデータ源全てを利用して、最適治療を可能にすることができる。
【0051】
従って、本発明は、とりわけ、被検体の位置を求めて、放射線治療を送達する新規の有用なシステム及び方法を提供する。本発明の種々の特徴及び利点は、添付の請求項に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明の1つの実施形態による放射線治療システムの部分斜視図、すなわち部分概略図である。
【図2】図1に示す放射線治療システムに用いることができる、マルチリーフコリメータの部分斜視図、すなわち部分概略図である。
【図3】本発明の1つの実施形態による、図1の放射線治療システムと共に組み込まれた定位位置決めシステムを概略的に示す図である。
【図4】図3の定位位置決めシステムに用いることができる複数のデバイスのブロック図である。
【図5】本発明1つの実施形態による可変強度シードを利用する、放射線治療を送達する方法のフローチャートである。
【図6】本発明1つの実施形態によるターゲット内又はその近傍に埋め込まれた、MOSFET型マーカからのフィードバックを利用する方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【0053】
18 ガントリ
20 ガントリコントローラ
54 MLCコントローラ
62 カウチ
70 カウチコントローラ
75 線量コントローラ
105 統合PC
110 システム監視モジュール
115 線量
125 位置デバイス
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可動部分と該可動部分を制御するコントローラとを含む医療デバイスの動作を監視するためのシステムであって、該システムが前記可動部分に直接結合された運動検証デバイスを備え、前記システムが前記運動検証デバイス用の運動データを求めるように構成されている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項2】
前記可動部分が放射線源を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記医療デバイスが、前記可動部分を有する放射線源を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項4】
前記可動部分が、ガントリ、カウチ、放射線モジュールデバイス、及び検出器のうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項5】
前記運動データが、相対位置データ、絶対位置データ、相対速度データ、絶対速度データ、相対加速度データ、絶対加速度データ、及び時系列データのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項6】
前記コントローラが、前記運動データに少なくとも部分的に基づいて可動装置を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項7】
前記可動部分に直接結合された第2の運動検証デバイスを更に備え、前記システムが、前記第2の運動検証デバイス用の第2の運動データを求めるように更に構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項8】
前記第2の運動データが、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対位置データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対加速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の時系列データとのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項7に記載のシステム。
【請求項9】
前記第2の運動検証デバイスが前記可動部分に直接結合されている、
ことを特徴とする請求項7に記載のシステム。
【請求項10】
前記医療デバイスが更に第2の可動部分を含み、前記第2の運動検証デバイスが前記第2の可動部分に直接結合されている、
ことを特徴とする請求項7に記載のシステム。
【請求項11】
前記医療デバイスが更に、前記第2の可動部分を制御する第2のコントローラを含み、前記第2のコントローラが、前記第2の運動データに少なくとも部分的に基づいて前記可動装置を制御する、
ことを特徴とする請求項10に記載のシステム。
【請求項12】
前記運動検証デバイスと通信するシステム監視モジュールを更に備え、前記システム監視モジュールが、前記運動検証デバイス用の運動データを求めるように構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項13】
前記システム監視モジュールと前記運動検証デバイスとの間の前記通信が無線通信を含む、
ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項14】
前記システムが更に、前記可動部分に直接結合された第2の運動検証デバイスを含み、前記システム監視モジュールが、前記第2の運動検証デバイス用の第2の運動データを求めるように更に構成されている、
ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項15】
前記医療デバイスが、第2の可動部分と該第2の可動部分を制御する第2のコントローラとを含み、前記システムが更に、前記第2の可動部分に直接結合された第2の運動検証デバイスを含み、前記システム監視モジュールが、前記第2の運動検証デバイス用に第2の運動データを求めるように更に構成されている、
ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項16】
前記第1のコントローラ及び前記第2のコントローラと通信する統合コンピュータを更に備え、前記システム監視モジュールが前記統合コンピュータと通信しており、前記システム監視モジュールが前記運動データを前記統合コンピュータに通信する、
ことを特徴とする請求項15に記載のシステム。
【請求項17】
前記システム監視モジュールが前記コントローラと通信し、前記システム監視モジュールが前記運動データを前記コントローラに通信する、
ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項18】
前記システムが、放射線を受ける患者と関連付けられた第2の運動検証デバイスと通信するように適合されており、前記システムが、前記第2の運動検証デバイス用の運動データを求めるように構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項19】
前記第2の運動データが、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対位置データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対加速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の時系列データとのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項18に記載のシステム。
【請求項20】
前記第2の運動検証デバイスが、反射器マーカ、無線周波数マーカ、送信器マーカ、可変強度マーカ、可変周波数マーカ、及びトランジスタマーカのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項18に記載のシステム。
【請求項21】
前記医療デバイスが、放射線源によって送達された放射線を制御するように構成された第2のコントローラを更に含み、前記第2の運動検証デバイスが、該第2の運動検証デバイスにより受け取られる放射線に関連するパラメータを感知するように更に構成されており、前記システムが、前記放射線パラメータに関連するデータを受け取るように更に構成されている、
ことを特徴とする請求項18に記載のシステム。
【請求項22】
前記第1の運動検証デバイス及び前記第2の運動検証デバイスと通信するシステム監視モジュールを更に備え、該システム監視モジュールが、前記第1の運動検証デバイス用の運動データを求め、前記第2の運動検証デバイス用の運動データを求め、更に前記放射線パラメータに関連するデータを求めるように構成されている、
ことを特徴とする請求項21に記載のシステム。
【請求項23】
前記第1の運動検証デバイスが、該第1の運動検証デバイスにより受け取られる放射線に関連するパラメータを感知するように更に構成され、前記システム監視モジュールが、前記第1の運動検証デバイスにより受け取られる前記放射線パラメータに関連するデータを受け取るように更に構成される、
ことを特徴とする請求項22に記載のシステム。
【請求項24】
前記コントローラに結合され且つ前記運動部分の一部を感知するよう構成されたポジションセンサを更に備える、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項25】
前記運動検証デバイスが、反射器マーカ、無線周波数マーカ、送信器マーカ、可変強度マーカ、可変周波数マーカ、及びトランジスタマーカのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項26】
可動部分と、該可動部分を制御するコントローラと、前記可動部分に直接結合された運動検証デバイスとを有する医療デバイスの動作を監視する方法であって、
前記可動部分を移動させる段階と、
前記運動検証デバイス用の運動データを求める段階と、
前記運動データを監視する段階と、
を含む方法。
【請求項27】
前記運動検証デバイスとは異なる前記可動部分用の運動センサを用いて運動信号を取得する段階と、
前記運動信号に関連するデータを得る段階と、
前記監視された運動データから前記運動検証デバイスに関連するデータを得る段階と、
前記運動信号のデータを前記運動検証デバイスのデータと比較する段階と、
を更に含む、
請求項26に記載の方法。
【請求項28】
前記可動部分が前記比較に基づいて目的とする場所にあるかどうかを判断する段階を更に含む、
請求項27に記載の方法。
【請求項29】
前記運動センサが前記比較に基づいて前記運動検証デバイスと適切に同期されているかどうかを判断する段階を更に含む、
請求項27に記載の方法。
【請求項30】
前記運動センサが前記運動検証デバイスと適切に同期されていない場合、信号を生成する段階を更に含む、
請求項29に記載の方法。
【請求項31】
前記ポジションセンサが前記運動検証デバイスと適切に同期されていない場合、前記運動センサの信号を補正する段階を更に含む、
請求項29に記載の方法。
【請求項32】
前記可動部分が前記監視された運動データに少なくとも部分的に基づいて目的とする場所にあるかどうかを判断する段階を更に含む、
請求項26に記載の方法。
【請求項33】
前記判断動作が、前記運動データを前記目的とする場所と比較する段階を含む、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。
【請求項34】
前記可動部分が前記目的とする場所ではない場合に信号を発生する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。
【請求項35】
前記可動部分が適正な場所でない場合、前記可動部分を更に移動させる段階を更に含む、
請求項32に記載の方法。
【請求項36】
前記運動データが、相対位置データ、絶対位置データ、相対速度データ、絶対速度データ、相対加速度データ、絶対加速度データ、及び時系列データのうちの少なくとも1つを含む、
請求項26に記載の方法。
【請求項37】
前記医療デバイスが更に前記可動部分に直接結合された第2の運動検証デバイスを含み、前記方法が更に、
前記第2の運動検証デバイス用の第2の運動データを求める段階と、
前記第2の運動データを監視する段階と、
を含む、
請求項26に記載の方法。
【請求項38】
前記第2の運動データが、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対位置データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対加速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の時系列データとのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項37に記載の方法。
【請求項39】
前記医療デバイスが更に、第2の可動部分と、該第2の可動部分に直接結合された第2の運動検証デバイスとを含み、前記方法が更に、
前記第2の運動検証デバイス用の第2の運動データを求める段階と、
前記第2の運動データを監視する段階と、
を含む方法。
【請求項40】
前記第2の運動データが、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対位置データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対加速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の時系列データとのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項39に記載の方法。
【請求項41】
前記医療デバイスが、放射線を受ける患者と関連付けられた第2の運動検証デバイスと通信するように適合されており、前記方法が更に、
前記第2の運動検証デバイス用の第2の運動データを求める段階と、
前記第2の運動データを監視する段階と、
を含む方法。
【請求項42】
前記第2の運動データが、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対位置データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対加速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の時系列データとのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項41に記載の方法。
【請求項43】
前記第2の運動検証デバイスが、反射器マーカ、無線周波数マーカ、送信器マーカ、可変強度マーカ、可変周波数マーカ、及びトランジスタマーカのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項41に記載の方法。
【請求項44】
放射線を前記患者に送達する段階と、
前記第2の運動検証デバイス用の放射線関連データを求める段階と、
前記放射線関連データを監視する段階と、
を更に含む請求項41に記載の方法。
【請求項45】
前記第1の運動検証デバイス用の第2の放射線関連データを求める段階と、
前記第2の放射線関連データを監視する段階と、
を更に含む請求項44に記載の方法。
【請求項46】
前記第1の放射線関連データを前記第2の放射線関連データと比較する段階を更に含む請求項45に記載の方法。
【請求項47】
前記運動検証デバイスが、反射器マーカ、無線周波数マーカ、送信器マーカ、可変強度マーカ、可変周波数マーカ、及びトランジスタマーカのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項26に記載のシステム。
【請求項1】
可動部分と該可動部分を制御するコントローラとを含む医療デバイスの動作を監視するためのシステムであって、該システムが前記可動部分に直接結合された運動検証デバイスを備え、前記システムが前記運動検証デバイス用の運動データを求めるように構成されている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項2】
前記可動部分が放射線源を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記医療デバイスが、前記可動部分を有する放射線源を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項4】
前記可動部分が、ガントリ、カウチ、放射線モジュールデバイス、及び検出器のうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項5】
前記運動データが、相対位置データ、絶対位置データ、相対速度データ、絶対速度データ、相対加速度データ、絶対加速度データ、及び時系列データのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項6】
前記コントローラが、前記運動データに少なくとも部分的に基づいて可動装置を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項7】
前記可動部分に直接結合された第2の運動検証デバイスを更に備え、前記システムが、前記第2の運動検証デバイス用の第2の運動データを求めるように更に構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項8】
前記第2の運動データが、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対位置データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対加速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の時系列データとのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項7に記載のシステム。
【請求項9】
前記第2の運動検証デバイスが前記可動部分に直接結合されている、
ことを特徴とする請求項7に記載のシステム。
【請求項10】
前記医療デバイスが更に第2の可動部分を含み、前記第2の運動検証デバイスが前記第2の可動部分に直接結合されている、
ことを特徴とする請求項7に記載のシステム。
【請求項11】
前記医療デバイスが更に、前記第2の可動部分を制御する第2のコントローラを含み、前記第2のコントローラが、前記第2の運動データに少なくとも部分的に基づいて前記可動装置を制御する、
ことを特徴とする請求項10に記載のシステム。
【請求項12】
前記運動検証デバイスと通信するシステム監視モジュールを更に備え、前記システム監視モジュールが、前記運動検証デバイス用の運動データを求めるように構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項13】
前記システム監視モジュールと前記運動検証デバイスとの間の前記通信が無線通信を含む、
ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項14】
前記システムが更に、前記可動部分に直接結合された第2の運動検証デバイスを含み、前記システム監視モジュールが、前記第2の運動検証デバイス用の第2の運動データを求めるように更に構成されている、
ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項15】
前記医療デバイスが、第2の可動部分と該第2の可動部分を制御する第2のコントローラとを含み、前記システムが更に、前記第2の可動部分に直接結合された第2の運動検証デバイスを含み、前記システム監視モジュールが、前記第2の運動検証デバイス用に第2の運動データを求めるように更に構成されている、
ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項16】
前記第1のコントローラ及び前記第2のコントローラと通信する統合コンピュータを更に備え、前記システム監視モジュールが前記統合コンピュータと通信しており、前記システム監視モジュールが前記運動データを前記統合コンピュータに通信する、
ことを特徴とする請求項15に記載のシステム。
【請求項17】
前記システム監視モジュールが前記コントローラと通信し、前記システム監視モジュールが前記運動データを前記コントローラに通信する、
ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項18】
前記システムが、放射線を受ける患者と関連付けられた第2の運動検証デバイスと通信するように適合されており、前記システムが、前記第2の運動検証デバイス用の運動データを求めるように構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項19】
前記第2の運動データが、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対位置データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対加速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の時系列データとのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項18に記載のシステム。
【請求項20】
前記第2の運動検証デバイスが、反射器マーカ、無線周波数マーカ、送信器マーカ、可変強度マーカ、可変周波数マーカ、及びトランジスタマーカのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項18に記載のシステム。
【請求項21】
前記医療デバイスが、放射線源によって送達された放射線を制御するように構成された第2のコントローラを更に含み、前記第2の運動検証デバイスが、該第2の運動検証デバイスにより受け取られる放射線に関連するパラメータを感知するように更に構成されており、前記システムが、前記放射線パラメータに関連するデータを受け取るように更に構成されている、
ことを特徴とする請求項18に記載のシステム。
【請求項22】
前記第1の運動検証デバイス及び前記第2の運動検証デバイスと通信するシステム監視モジュールを更に備え、該システム監視モジュールが、前記第1の運動検証デバイス用の運動データを求め、前記第2の運動検証デバイス用の運動データを求め、更に前記放射線パラメータに関連するデータを求めるように構成されている、
ことを特徴とする請求項21に記載のシステム。
【請求項23】
前記第1の運動検証デバイスが、該第1の運動検証デバイスにより受け取られる放射線に関連するパラメータを感知するように更に構成され、前記システム監視モジュールが、前記第1の運動検証デバイスにより受け取られる前記放射線パラメータに関連するデータを受け取るように更に構成される、
ことを特徴とする請求項22に記載のシステム。
【請求項24】
前記コントローラに結合され且つ前記運動部分の一部を感知するよう構成されたポジションセンサを更に備える、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項25】
前記運動検証デバイスが、反射器マーカ、無線周波数マーカ、送信器マーカ、可変強度マーカ、可変周波数マーカ、及びトランジスタマーカのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項26】
可動部分と、該可動部分を制御するコントローラと、前記可動部分に直接結合された運動検証デバイスとを有する医療デバイスの動作を監視する方法であって、
前記可動部分を移動させる段階と、
前記運動検証デバイス用の運動データを求める段階と、
前記運動データを監視する段階と、
を含む方法。
【請求項27】
前記運動検証デバイスとは異なる前記可動部分用の運動センサを用いて運動信号を取得する段階と、
前記運動信号に関連するデータを得る段階と、
前記監視された運動データから前記運動検証デバイスに関連するデータを得る段階と、
前記運動信号のデータを前記運動検証デバイスのデータと比較する段階と、
を更に含む、
請求項26に記載の方法。
【請求項28】
前記可動部分が前記比較に基づいて目的とする場所にあるかどうかを判断する段階を更に含む、
請求項27に記載の方法。
【請求項29】
前記運動センサが前記比較に基づいて前記運動検証デバイスと適切に同期されているかどうかを判断する段階を更に含む、
請求項27に記載の方法。
【請求項30】
前記運動センサが前記運動検証デバイスと適切に同期されていない場合、信号を生成する段階を更に含む、
請求項29に記載の方法。
【請求項31】
前記ポジションセンサが前記運動検証デバイスと適切に同期されていない場合、前記運動センサの信号を補正する段階を更に含む、
請求項29に記載の方法。
【請求項32】
前記可動部分が前記監視された運動データに少なくとも部分的に基づいて目的とする場所にあるかどうかを判断する段階を更に含む、
請求項26に記載の方法。
【請求項33】
前記判断動作が、前記運動データを前記目的とする場所と比較する段階を含む、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。
【請求項34】
前記可動部分が前記目的とする場所ではない場合に信号を発生する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。
【請求項35】
前記可動部分が適正な場所でない場合、前記可動部分を更に移動させる段階を更に含む、
請求項32に記載の方法。
【請求項36】
前記運動データが、相対位置データ、絶対位置データ、相対速度データ、絶対速度データ、相対加速度データ、絶対加速度データ、及び時系列データのうちの少なくとも1つを含む、
請求項26に記載の方法。
【請求項37】
前記医療デバイスが更に前記可動部分に直接結合された第2の運動検証デバイスを含み、前記方法が更に、
前記第2の運動検証デバイス用の第2の運動データを求める段階と、
前記第2の運動データを監視する段階と、
を含む、
請求項26に記載の方法。
【請求項38】
前記第2の運動データが、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対位置データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対加速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の時系列データとのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項37に記載の方法。
【請求項39】
前記医療デバイスが更に、第2の可動部分と、該第2の可動部分に直接結合された第2の運動検証デバイスとを含み、前記方法が更に、
前記第2の運動検証デバイス用の第2の運動データを求める段階と、
前記第2の運動データを監視する段階と、
を含む方法。
【請求項40】
前記第2の運動データが、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対位置データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対加速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の時系列データとのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項39に記載の方法。
【請求項41】
前記医療デバイスが、放射線を受ける患者と関連付けられた第2の運動検証デバイスと通信するように適合されており、前記方法が更に、
前記第2の運動検証デバイス用の第2の運動データを求める段階と、
前記第2の運動データを監視する段階と、
を含む方法。
【請求項42】
前記第2の運動データが、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対位置データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の相対加速度データと、前記第2の運動検証デバイスと前記第1の運動検証デバイスとの間の時系列データとのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項41に記載の方法。
【請求項43】
前記第2の運動検証デバイスが、反射器マーカ、無線周波数マーカ、送信器マーカ、可変強度マーカ、可変周波数マーカ、及びトランジスタマーカのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項41に記載の方法。
【請求項44】
放射線を前記患者に送達する段階と、
前記第2の運動検証デバイス用の放射線関連データを求める段階と、
前記放射線関連データを監視する段階と、
を更に含む請求項41に記載の方法。
【請求項45】
前記第1の運動検証デバイス用の第2の放射線関連データを求める段階と、
前記第2の放射線関連データを監視する段階と、
を更に含む請求項44に記載の方法。
【請求項46】
前記第1の放射線関連データを前記第2の放射線関連データと比較する段階を更に含む請求項45に記載の方法。
【請求項47】
前記運動検証デバイスが、反射器マーカ、無線周波数マーカ、送信器マーカ、可変強度マーカ、可変周波数マーカ、及びトランジスタマーカのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項26に記載のシステム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【公表番号】特表2009−502254(P2009−502254A)
【公表日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−523025(P2008−523025)
【出願日】平成18年7月21日(2006.7.21)
【国際出願番号】PCT/US2006/028555
【国際公開番号】WO2007/014107
【国際公開日】平成19年2月1日(2007.2.1)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.Bluetooth
【出願人】(506024320)トモセラピー・インコーポレーテッド (27)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年7月21日(2006.7.21)
【国際出願番号】PCT/US2006/028555
【国際公開番号】WO2007/014107
【国際公開日】平成19年2月1日(2007.2.1)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.Bluetooth
【出願人】(506024320)トモセラピー・インコーポレーテッド (27)
【Fターム(参考)】
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