基準マーカを使用しない、超音波像による軟組織ターゲットの動的な追跡
基準マーカを使用することなく、超音波像を用いて、軟組織ターゲットを動的に追跡する装置及び方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線処置の分野に関し、具体的には、放射線処置中に超音波像を用いたターゲットの追跡に関する。
【背景技術】
【０００２】
腫瘍は、生理的機能には何の役にも立たない細胞の、コントロールされない進行性の増殖の結果生じる、組織の異常成長である。腫瘍は、悪性（癌性）のものと良性のものがある。悪性腫瘍は、癌性細胞を、人体の他の部分に血管又はリンパ系を介して撒き散らす（転移）。良性腫瘍は転移しないが、神経、血管、器官（特に脳）などの重要な人体構造に突き当たると、やはり生命を脅かす可能性がある。
【０００３】
腫瘍処置の非侵襲性の方法が、外部ビーム放射線治療である。外部ビーム放射線治療のあるタイプでは、腫瘍がビームの回転の中心（アイソセンタ）になるように患者が配置された状態で、複数の角度から一連のＸ線ビームを腫瘍部位に向けるために、１つの外部放射線源が使用される。放射線源の角度が変更されると、どのビームも腫瘍部位を通過するが、腫瘍までの途中では健全な組織の異なった領域を通過する。その結果、腫瘍で蓄積する放射線量が高くなるが、健全な組織への平均放射線量は低くなる。放射線治療という用語は、治療ではなく壊死の目的でターゲット領域に適用される手順を示す。放射線治療の処置セッションに利用される放射線量は、一般に、放射線手術のセッションで使用される量と比べるとおよそ１桁小さい。放射線治療は一般に、１回の処置の線量が少ないこと（例えば、１００〜２００センチ・グレイ（ｃＧｙ））、短い処置時間（例えば、１回の処置につき１０〜３０分）と多分割照射（例えば、３０〜４５日の処置）を特徴とする。便宜上、用語「放射線処置」は本明細書において、放射線の大きさによる断りのない限り、放射線手術及び／又は放射線治療を意味するためにも使用される。
【０００４】
外部ビーム放射線処置に見られる１つの問題は、病的組織（例えば、腫瘍）が処置中に動くことがあるということである。これにより、正確なターゲットの位置特定性（すなわち、ターゲットの位置の正確な追跡）が低下する。特に、軟組織ターゲットは、放射線処置の実施セッション中、患者の呼吸と共に動く傾向がある。呼吸器の動きにより、胸部又は腹部にある腫瘍が動く可能性は、例えば３センチメートル（ｃｍ）を上回る。かかる呼吸器の動きがあると、例えば、周囲の健全な組織を回避しながら、ターゲットに放射線量を精密かつ正確に実施するという目標を達成することが困難になる。外部ビーム放射線処置では、処置プランニング段階中に計算された放射線量分布を実現するために、処置中の病的組織に放射線ビームを正確に送るということが重要になる。
【０００５】
呼吸作用による腫瘍の動きの問題に取り組むための１つの従来の解決策は、ゲーティング法を使用することである。ゲーティング法は、放射線ビームを患者に向けている間にビームを動かさないので、呼吸の動きを直接には補償しない。腫瘍がその基準位置から移動したと思われるときに放射線ビームがオフされる。ただし、ゲーティング法を使用することの不利な点は、放射線処置の実施に必要な時間がかなり増大することである。別の不利な点は、かかる手法により、腫瘍位置に行われる仮定のため、腫瘍の処置が不正確になる可能性があるということである。
【０００６】
ターゲットの動きを追跡するための１つ従来の解決策は、患者の外側に（例えば、皮膚の上）に配置された外部マーカ（例えば、赤外線発光素子）を利用する。外部マーカは、光学的な（例えば、赤外線）追跡システムを使用して、自動的に追跡される。しかし、外部マーカは、呼吸動作によって引き起こされる内部変位を十分に反映することができない。患者の大きな外部の動きが、非常に小さな内部の動きと共に生じる可能性がある。例えば、内部ターゲットは、皮膚表面よりもはるかにゆっくりと動く。
【０００７】
他のターゲットの動きを追跡する従来の解決策は、埋め込まれた基準の使用を含む。一般に、放射線不透過性の基準マーカ（例えば、金製のシード又はステンレス鋼ねじ）が、処置前に、ターゲット器官に近接して、又はその中に埋め込まれ、処置実施中に基準点として使用される。立体Ｘ線画像化が、処置中、基準マーカの精密な空間的位置を計算するために（例えば、１０秒毎に１回）使用される。ただし、内部マーカだけでは、正確な追跡に十分ではない可能性がある。他の従来の解決策は、内部基準マーカのＸ線画像化を外部マーカの光学的な追跡と同期させ、内部基準マーカの追跡を外部マーカの追跡と結び付ける。しかし、かかる結合追跡手法もやはり、内部基準マーカの追跡を必要とするという不利な点を有する。
【０００８】
内部基準マーカの追跡では、高い精度は骨に埋め込まれた基準マーカを使用することによって達成される傾向にあるので、患者にとって困難を伴う可能性がある。基準マーカの骨への埋め込みには、困難と痛みを伴う侵襲性の処置を行う必要があるが（特に頸椎の場合）、この処置はしばしば合併症を招く恐れがある。さらに、骨に埋め込まれた基準マーカの追跡もやはり、軟組織ターゲットの動き又は変形のために、正確な結果をもたらさない可能性がある。さらに、基準マーカを骨に埋め込むのであれ、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）による監視のもとに生検針を介してターゲット部位の近傍の軟組織に導入するのであれ、患者は、放射線処置の前に、かかる侵襲性の処置を受けなければならない。
【０００９】
埋め込まれた基準マーカを使用することなく腫瘍の動きを追跡する従来の技法が、Ａ．Ｓｃｈｗｅｉｋａｒｄ、Ｈ Ｓｈｉｏｍｉ、Ｊ．Ａｄｌｅｒによる「Ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｉｎ Ｒａｄｉｏｓｕｒｇｅｒｙ Ｗｉｔｈｏｕｔ Ｆｉｄｕｃｉａｌｓ」（基準を使用しない放射線手術における呼吸作用の追跡）、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｓｕｒｇｅｒｙ、２００５年１月、１９〜２７に記載されている。これに記載されている基準レス追跡技法は、腫瘍位置に関する断続的な情報を取得するために、隣接した骨のランドマーク（ほとんどの場合、腫瘍自体は、Ｘ線像で見えない可能性がある）のデジタル再構成Ｘ線写真（ＤＲＲ：digitally reconstructed radiograph）と内部処置Ｘ線像との位置合わせに結び付けられた、ＣＴデータ・セットについての変形アルゴリズムを使用する。次いで、このターゲット位置情報は、リアルタイム追跡を実現するために、従来の対比技法と結び付けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の従来の方法全てについての１つの不利な点は、外部マーカ追跡を除いて、基準すなわちターゲット位置に関する断続的な情報を取得するために撮られる処置範囲内のＸ線写真による非処置的な放射線に、患者が繰り返し被爆する必要があるということである。
【００１１】
本発明の実施形態は、制限のためではなく例として添付の図面の図に示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の説明では、本発明の実施形態を十分理解することができるように、特定の構成部品、デバイス、方法などの例として、数多くの特定の細部について説明する。ただし、本発明の実施形態の実施に、こういった特定の細部を用いる必要はないことは、当業者には明らかであろう。その他の例では、周知の材料又は方法については、本発明の実施形態を不必要に曖昧にするのを避けるために詳細に説明していない。
【００１３】
本明細書で使用される用語「に結合される」は、直接的に、又は１つ又は複数の中間構成部品を介して間接的に結合されることを意味する。本明細書に記載される様々なバスを介して供給される任意の信号は、他の信号と時間多重化され、１つ又は複数のコモン・バスを介して供給される。さらに、回路部品又はブロックの間の相互接続は、バスとして、又は単一信号ラインとして示すことができる。あるいは、各バスは、１つ又は複数の単一信号ラインであってもよく、あるいは、各信号ラインは、バスであってもよい。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などは、異なる要素同士を区別するためのラベルを意味し、その数字の呼称に従って順序を表す意味を必ずしももたなくてもよい。
【００１４】
超音波画像化における用語「リアルタイム」は、知覚可能な待ち時間又はフリッカのない、例えばおよそ１ヘルツ（Ｈｚ）を上回る速度の、像の同時取得及び表示を表す。用語「準リアルタイム」は、例えばリアルタイムの時間尺度よりもおよそ１桁又は複桁少ない桁数だけ、リアルタイムよりも遅い時間尺度を表す。一例として、Ｘ線像を取得するための時間尺度を（およそ１秒の何分の１から、およそ数秒の範囲に及ぶことがある）、準リアルタイムとみることができる。
【００１５】
以下の説明で明らかに指定しない限り、この説明全体にわたって、「処理する」又は「計算する」又は「算定する」又は「判定する」などの用語を利用する論議は、コンピュータ・システム又はそれと同様の電子計算デバイスの動作や処理を表すことを理解されたい。この電子計算デバイスは、コンピュータ・システムのレジスタやメモリ内で物理的な（電子的な）量として表されるデータを、そのコンピュータ・システムのメモリ又はレジスタ、その他のかかる情報の記憶デバイス、伝達デバイス又は表示デバイス内で、物理的な量として同様に表されるその他のデータに処理し変形する。本明細書に記載の方法の実施形態は、コンピュータ・ソフトウェアを使用して実施することができる。認知された規格に準拠したプログラミング言語で書かれている場合、この方法を実施するように設計された命令のシーケンスは、様々なハードウェア・プラットフォーム上で、又は様々なオペレーティング・システムへのインターフェースのために、実行するようにコンパイルすることができる。なおその上に、本発明の実施形態は、いかなる特定のプログラミング言語についても述べていない。本発明の実施形態を実施するのに、様々なプログラミング言語を使用することができることが理解されよう。
【００１６】
例えば外部ビーム放射線処置などと共に使用できる、基準マーカを患者に埋め込むことなく、軟組織ターゲットの動きを追跡するための、動的な追跡方法及びシステムについて説明する。この方法は、処置実施中に取得される１つ又は複数の超音波（ＵＳ）像を、処置プランニング中に最初の基準像として取得された処置前像（例えば、ＭＲＩ、ＣＴ、又は融合されたＭＲＩ／ＣＴ）に対して位置合わせして、患者セットアップ中に最初の患者の動きを判定し、補正するステップを含む。この方法はまた、処置実施中に取得されたＵＳ像の１つ（例えば、処置実施中に最も新しく撮られたもの）を、実施段階の基準像として使用し、その後に取得される１つ又は複数のＵＳ像を、その実施段階の基準像に対してリアルタイム又は準リアルタイムで位置合わせして、患者への処置実施中に患者の動きを判定し補正するステップを含む。この方法は、２Ｄ又は３Ｄの超音波画像化技法を使用して用いることができる。リアルタイムで超音波画像化してから、ＵＳ像を基準ＵＳ像と準リアルタイムで位置合わせする、本明細書に記載の方法の実施形態により、高速の軟組織追跡が可能になる場合がある。
【００１７】
別の実施形態では、リアルタイムのＵＳ像取得とＵＳ−ＵＳの位置合わせが、患者上に配設された１つ又は複数の外部マーカ（例えば、ＬＥＤ）のリアルタイム監視と結び付けられる、リアルタイムで軟組織を追跡するための動的な追跡方法及びシステムについて説明する。この動的な追跡方法はまた、数学的モデル（例えば、相関モデル）を構築して、監視される外部マーカの動きを、リアルタイムの超音波像と処置実施の基準ＵＳ像との位置合わせから取得された軟組織の位置に関連付けるステップを含む。
【００１８】
図１は、患者を放射線処置するためのワークフローの一実施形態を示す。図１及び２に関して説明する段階及び／又は一段階内のステップのうちの１つ又は複数は、本発明の各実施形態に必ずしも必要ないかもしれないが、本発明の一定の実施形態を論ずるのに、より適した文脈を提供するために記載されていることに留意されたい。さらに、特定の段階内に存在していると例示、説明される１つ又は複数のステップは、その段階の外で行うこともできる。本明細書に記載の実施形態は、放射線処置による使用に関するが、軟組織ターゲットを動的に追跡する必要があるその他の用途でも使用することができることにも留意されたい。図１のワークフロー１００は、図４の処置プランニング・システム４１０と処置実施システム４２０についても説明することができる。
【００１９】
図１に示されているワークフロー１００では、患者の放射線処置は、処置プランニング段階１０、患者セットアップ段階２０、処置実施段階３０を含む。処置プランニング段階１０は、例えば磁気共鳴（ＭＲ）画像化などの第１の画像化モダリティを使用して、軟組織ターゲットを含む患者の関心ボリューム（ＶＯＩ：volume of interest）の処置前像を取得する、ステップ１０１を含むことができる。あるいは、処置前像は、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）、蛍光透視などのその他のタイプの画像化モダリティを使用して取得してもよい。処置プランニング段階１０はまた、処置実施のための動的な追跡プロセス（詳細は後述する）中に軟組織ターゲットの位置を追跡する基準となる、１つ又は複数の基準点を処置前像内に定義する、ステップ１０２を含む。超音波においても第１のモダリティにおいても、この追跡基準点は、１つ又は複数の画像化可能なランドマークにすることができる。ＭＲＩ、ＣＴ、ＵＳの各像では、１つ又は複数の画像化可能なランドマークは、諸器官の輪郭線、形状又は縁部であるか、あるいは腫瘍の像コンテンツである。
【００２０】
この段階１０では、処置プランニングを実行するステップ１０３ａで使用することができる、その他の像（例えば、ＣＴ）を取得することもできる。例えば、ステップ１０３ａでＣＴ像が取得されていると、インバース・プランニング（ステップ１０３ｂ）中にそのＣＴ像を処置前（例えば、ＭＲ）像と融合して、線量計算をさらに容易にすることができる。あるいは、ステップ１０１で取得された処置前（例えば、ＭＲ）像だけを使用して、線量プランニング算定を行ってもよい。処置プランニング段階１０について述べたステップ１０３ａ〜ｃは、後述する本発明の実施形態の実施に必ずしも必要ではないことに留意されたい。このワークフローは、本明細書で時々インバース・プランニングに関して説明されるが、本明細書におけるこの方法は、フォワード・プランニングでも、混合プランニング（処置線量の一部分は、フォワード・プランニングを使用して位置決めされたアイソセンタにより生成され、一部分はインバース・プランニング中に個々のビームにより生成される）でも、使用できることに留意されたい。
【００２１】
このワークフローの次の段階は、患者セットアップ段階２０である。患者セットアップ時に、軟組織部位の超音波像を取得することができる（ステップ１０４）。一実施形態では、位置合わせの品質を評価する品質評価基準を決める。ＵＳ像の品質評価基準には、視覚的な判定を使用することができる。ＵＳ像が、器官輪郭線や縁部などの像特徴の点から、基準像（ＭＲ又はＣＴ）と視覚的に同様になるようにＵＳトランスジューサが調節されたときに、そのＵＳ像の品質は位置合わせに適用可となる。超音波像の品質評価基準は、複数の像パラメータ、例えば、トランスジューサ（例えば、画像化センサ）の操作技術、軟組織やその周囲領域の性質、画像化センサの位置と向き、画像化センサを使用して加えられる圧力の大きさ、送信周波数、受信周波数、ゲイン、深さ依存ゲイン、動的な範囲などに基づいていてもよい。超音波像の品質評価基準は、画像化されている組織と超音波画像化器の間に骨が介在するか、空気が介在するかに依存することもある。あるいは、通常の当業者に周知である、その他の画像化パラメータを、位置合わせのための像の品質評価基準の決定に使用してもよい。ＵＳ像の品質評価基準と品質しきい値は、超音波像の所望の品質を実現するために、超音波画像化システムへのフィードバックとして、画像化パラメータの調節に使用することもできる。一実施形態では、超音波画像化器（例えば、図６の６２０）を、像の最高品質を実現するように再位置決めすることができる。したがって、患者セットアップ段階２０は、取得されたＵＳ像の品質評価基準が、位置合わせのための品質しきい値を満たしているかどうか判定するステップ１０５を含む。ＵＳ像の品質評価基準が品質しきい値を満たしていない場合は、よりよい品質ＵＳ像を取得するためにステップ１０４に戻って、超音波画像化器６２０を調節しても、再位置決めしてもよい（ステップ１０６）。
【００２２】
ステップ１０７では、ステップ１０２で決定した１つ又は複数の基準点に対する軟組織ターゲットの位置又は変位を判定するために、ＵＳ像が処置前像（例えば、ＭＲ）と位置合わせされる。例えばＭａｉｎｔｚ及びＶｉｅｒｇｅｖｅｒｍによる「Ａ Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ（医用像位置合わせの検査）」、Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、１９９８に記載されている、当分野の通常の当業者に周知である技術を使用して、位置合わせを行うことができる。したがって、位置合わせの詳細な説明は行わない。位置合わせの精度と成功は、ステップ１０４で取得された超音波像の品質評価基準に依存する。１つ又は複数の冗長超音波画像化器を使用すると、超音波画像化器のうちの少なくとも１つからの出力と処置前像との位置合わせの見込みが改善できることにも留意されたい。冗長超音波画像化器は、同じトランスジューサ内の、あるいは人体に連結された別個のトランスジューサ内の冗長超音波画像化アレイであってもよい。
【００２３】
一実施形態では、軟組織構造と腫瘍境界の視覚化を補助するために、ＵＳ造影剤を使用して、血管分布過多、又は過少の腫瘍の視覚化を向上させることができる。ＵＳ造影剤は、血管系全体にわたって循環させるために、患者の血液の流れに投与される。ＵＳ造影剤は超音波の反射率を向上させ、それによって周囲の組織に比べて、造影剤の気泡からのエコーの信号とノイズの比を高める。別の実施形態では、ターゲット腫瘍と関連付けられた特定の分子をターゲットとする独特の分子結合特性を備えたＵＳ造影剤を使用することによって、視覚化をさらに改善させることができる。かかる造影剤は、腫瘍内のターゲット分子に結合し、その濃度を増して、ＵＳによる視覚化を良好にすることができる。こういった造影剤は、Ｘ線造影特性も組み込めば、Ｘ線による腫瘍視覚化を改善することもできる。
【００２４】
一実施形態では、ステップ１０８で、位置合わせによって判定された軟組織ターゲットの変位（ステップ１０７）を使用して、処置実施システム４２０の動作範囲内で変位が最小になるように、患者位置を調節することができる。これによって、処置計画によって指定された放射線ビームを送るように、放射線ビーム源を制御することができる。一実施形態では、患者が処置実施システムの動作範囲内に存在しない場合、この方法は、患者の位置を調節するステップ１０９を含むことができる。患者を調節する場合、要求に応じて、超音波画像化器の位置を調節するために、ステップ１０６にワークフローが戻ることができることに留意されたい。
【００２５】
あるいは、患者ステップ段階２０では、処置実施システム４２０の動作範囲内で患者を位置決めするその他の手段（例えば、処置プランニング段階１０中に取得されたＣＴデータ・セットと組み合わせてＸ線／ＤＲＲの位置合わせを使用する）を使用することができる。これらの従来の方法の詳細は、通常の当業者に周知であり、したがって、本明細書には含めない。
【００２６】
最初の患者セットアップ２０が完了すると、ワークフローは処置実施段階３０に移る。処置実施段階３０では、処置実施中に、最新の超音波像を記録し、その像を以後のＵＳ対ＵＳ位置合わせのための実施基準ＵＳ像として使用する（ステップ１１０）。患者セットアップ段階２０中に患者が良好に位置合わせされている場合は、より高速な位置合わせを実現するために、処置前像で決めたターゲットＶＯＩのうちの小さいほうのＶＯＩをＵＳ像に使用することができる。あるいは、処置前像で定義された同じターゲットＶＯＩを使用してもよい。一実施形態では、ワークフローは自動追跡モードに進む。
【００２７】
自動追跡モードでは、処置実施段階３０の過程中に（すなわち、処置計画が特定のセッションで患者に施されている間）、ＵＳ像が取得されるリアルタイム又は準リアルタイムの画像化速度で、ＵＳ像を連続的に取得することができる（ステップ１１１）。一実施形態では、例えば、ＵＳ画像化速度は、およそ６０Ｈｚより小さくすることができる。次に、ステップ１１２では、１つ又は複数の取得済みのＵＳ像を（例えば、最後に、又はそれより新しく取得されたＵＳ像）、実施基準ＵＳ像（ステップ１１０の像）又は処置プランニングの際に取得された処置前像（ステップ１０１の像）と位置合わせすることができる。この実施形態では、基準像すなわち基準ＵＳ像の基準点に対する軟組織ターゲットの動的な動きを、時間の関数として計算する。この超音波画像化は、十分な計算能力があればリアルタイムに行われるので、このセッションのその後に取得されるＵＳ像と実施基準ＵＳ像の位置合わせも、準リアルタイムで計算することができる。
【００２８】
前述のように、１つ又は複数の冗長超音波画像化器を使用してもよい。一実施形態では、位置合わせ結果を、最高品質評価基準を用いて超音波画像化器から選択することができる。あるいは、例えば多数決法を使用するなど、どの超音波像を使用するべきかを決定するその他の周知の方法を実施してもよい。
【００２９】
一実施形態では、この処置計画による線量実施（ステップ１１４）が完結しない場合、ワークフローは、追加のＵＳ像を取得できるステップ１１１に戻ることができる。
【００３０】
代替実施形態では、最初の患者のセットアップが完了したら、ワークフローは、図２に示されているように、上述のリアルタイムのＵＳ像と実施基準ＵＳ像の位置合わせに基づいた追跡を実行するだけの場合に可能であるかもしれない追跡よりも、高速な軟組織ターゲットの追跡を可能にする、外部動的追跡システムの使用を含む。外部動的追跡システムによる結果は、後述の相関モデルを使用するＵＳ位置合わせ結果と結び付けられる。
【００３１】
この実施形態では、最初の患者セットアップ段階２０が完了したら、患者処置中に、最新の超音波像を記録し、その像を以後のＵＳ対ＵＳの位置合わせのための実施基準ＵＳ像として使用することができる（ステップ２１０）。図２のワークフロー２００の自動追跡モードでは、超音波画像化器は、図１のステップ１１１に関して述べた画像化速度で画像化することができるが、超音波画像化システムから取得される超音波像は、ＵＳ対ＵＳ位置合わせの実行に使用可能な計算能力に対応した速度（例えば、サンプリング速度）で、間に合うようにサブ−サンプリングすることができる（ステップ２１１）。サンプリングされたＵＳ像は、最新の基準ＵＳ像又は処置プランニングの際に取得された処置前像と位置合わせすることができる（ステップ２１２）。
【００３２】
動的追跡システム４０２は、１つ又は複数の外部マーカの位置を追跡するために、患者に結合された１つ又は複数の外部マーカ（例えば、可視の赤色ＬＥＤ又は赤外線ＬＥＤ）と、処置室に取り付けられた追跡デバイスを含む。これらの外部マーカは、例えば、患者の皮膚や患者が着用しているベストなどの、患者の外部に配設することができる。ステップ２１３では、動的な追跡デバイスシステムは、任意の、しかし固定された座標枠における外部マーカの位置を取得する。外部マーカの位置は、ＵＳ画像化器の速度より大きいスキャン速度で取得される。一実施形態では、外部マーカの位置は、リアルタイムで取得される。一実施形態では、例えば、スキャン速度は、およそ１Ｈｚより大きくすることができる。あるいは、その他のスキャン速度を使用してもよい。
【００３３】
外部動的追跡システム４０２からの結果をＵＳ位置合わせ結果と結び付けるために、相関モデルが構築される（ステップ２１４）。外部マーカの動きは、ＵＳ像の座標系に対して任意にとることができる固定された座標系で判定され、対比エンジン（処理デバイス４０１によって実装される）への入力として供給される。また、対比エンジンはステップ２１２からのＵＳ像の位置合わせの結果も、入力として受け取る。超音波像位置合わせからの結果と、動的な追跡デバイスの結果は、数学的モデル（例えば、相関モデル）によって相互に関連付けられて、リアルタイムに測定された外部マーカの動きと、超音波画像化システム６２０によってサンプリング速度で計測された軟組織ターゲットの動きとの間に数学的関係を与える。一実施形態では、相関モデルを計算するために、２つのＵＳ像を、それに対応する１つ又は複数の外部マーカの動きと位置合わせする。したがって、ワークフロー２００はさらに、追加のＵＳ像を取得する画像化速度で、軟組織ターゲットを超音波画像化する、ステップ２１４ａを含む。追加取得されたＵＳ像は、実施基準ＵＳ像又は処置プランニングで取得された処置前像と位置合わせされる（ステップ２１４ｂ）。次いで、ステップ２１４ａ、２１４ｂからのデータに基づいて、相関モデルを更新することができる（ステップ２１４ｃ）。
【００３４】
相関モデルが構築又は更新されると、動的追跡システム４０２からの外部マーカの位置測定値を使用して、相関モデルを用いるスキャン速度で、軟組織ターゲットの対応する位置を計算することができる（ステップ２１５）。軟組織ターゲットの位置の計算が完了すると、この方法は、軟組織の動的な動きを補償するように、処置実施システムの放射線ビーム源の位置を調節するステップ２１６を含む。次いで、処置実施システム６２０は、追跡された軟組織ターゲットに、１回分の放射線量を送る。一実施形態では、この放射線の実施が完結しないと判定されると（ステップ２１７）、処置実施段階３０は、相関モデルを更新するためにステップ２１４ａに戻る。放射線の実施が完了すると、この方法は終了する（ステップ２１８）。別の実施形態では、新しいＵＳ像セットを取得し、最新のＵＳ像及び／又は処置前像（例えば、ＭＲ又はＣＴ像）と位置合わせする度に、相関モデルの精度が確認され又は適合される。一実施形態では、相関モデルの予測がＵＳ像変位値から逸脱し、指定されたしきい値を超えると、逸脱の発生源が判定されてから、その先に進む。かかる実施形態では、一貫性を保つために（例えば、ＵＳ画像化器が人体表面上で滑って、不正な組織変位を導く可能性がある）、連続する前のＵＳ像が比較され、マーカ位置が、それを裏づけるために、相関モデルの予測された位置と比較される。
【００３５】
図１及び２に関して述べたターゲットの変位は、位置合わせされたＵＳ像（２Ｄ又は３Ｄ）全体にわたる、あるいは関心領域（ＲＯＩ）又は直方体形の関心ボリューム（ＶＯＩ）内部で、異なるポイントで決定される可能性があることに留意されたい。この変位値は、位置合わせされたＵＳ像又はＲＯＩ全体にわたってポイントからポイントへ変動することがある。変位値は、軟組織の特定の領域（又は大きさ）内の平均変位を求めるために、指定された領域（又は大きさ）にわたって平均することができ、あるいはＲＯＩ（又はＶＯＩ）内の平均腫瘍変位を判定するために使用することができる。空間的に変動する変位値を使用して、軟組織又は腫瘍の変形や局所的な変位をモデル化してもよい。
【００３６】
図３は、外部マーカの位置と超音波像からの位置合わせ結果を、軟組織ターゲットの動きを判定するための時間の関数として相互に関連付ける一実施形態を示すグラフである。相関グラフ３００は、外部マーカの実際の動き３０１と、軟組織ターゲットのサンプリングされたＵＳ像の位置合わせに基づいた軟組織ターゲットの予測された動き３０３の、時間に対する位置を含む（例えば、位置合わせされた、軟組織ターゲットのサンプリングＵＳ像３０２）。位置合わせされたサンプリングＵＳ像３０２は、サンプリング速度ｒ（ｓ）３０４（例えば、リアルタイム）で間に合うようにサンプリングされ、ｔ１〜ｔ８で示されている、ターゲット関心領域の１つ又は複数の基準点の位置を示す。患者の呼吸動作を示すために、周期的すなわち正弦曲線を描く、外部マーカの動き３０１と、軟組織ターゲットの予測された動き３０３が示されていることに留意されたい。別の実施形態では、この動きは、周期的すなわち正弦曲線でなく、不規則な形状の曲線であってもよい。軟組織ターゲットの予測された動きの精度３０３は、サンプリング速度ｒ（ｓ）３０４に依存することにも留意されたい。サンプリング速度ｒ（ｓ）３０４が速いほど、多くの、位置合わせされた軟組織ターゲットのサンプリングＵＳ像３０２を、外部マーカの実際の動き３０１に対して使用して、軟組織ターゲットの予測される動き３０３を算定することができる。ただし、サンプリング速度ｒ（ｓ）３０４は、上記のようにシステムの計算能力によって制限される。外部マーカの実際の動き３０１は連続的な曲線として示されている。別の実施形態では、外部マーカの検出された動き３０１もまた、軟組織ターゲットの予測される動き３０３を算定するために、ＵＳ像のサンプリング速度より速いスキャン速度でサンプリングされた、離散的な値であってもよい。
【００３７】
図２に記載されている方法の例示的な一実施形態では、時刻ｔ１で、超音波画像化器によって取得中のＵＳ像をサンプリングする。次いで、サンプリングされたリアルタイムＵＳ像は、処置前スキャン（例えば、ＭＲ像）又は最新の実施基準ＵＳ像と位置合わせされる。ＵＳ像の位置合わせ結果は、サンプリング速度より高速の動的追跡システムによって追跡されている、外部マーカのリアルタイムの動きと結び付けることができる。位置合わせされた軟組織ターゲットのサンプリングＵＳ像３０２と、外部マーカの実際の動き３０１を使用して、このシステムでは、軟組織ターゲットを動的に追跡するために、軟組織ターゲットの予測される動き３０３を算定する。
【００３８】
図４は、処置プランニング・システム及び処置実施システムの一実施形態の概略ブロック図を示す。処置プランニング・システム４１０は、処置プランニング段階１０に関して述べたステップ（例えば、処置前像を取得するなど）を実行するために使用することができる。処置プランニング・システム４１０は、処置実施の前に処置プランニング・システムからエクスポートする必要がないように、そのデータベース（例えば、記憶された処置前像）を処置実施システム４２０と共有することができる。処置プランニング・システム４１０はまた、ＤＩＣＯＭインポートをサポートし（したがって、様々なシステムで決められたターゲットと像を融合し、次いで、プランニング及び線量計算のために処置プランニング・システムにインポートできる）、拡張された像融合能力（使用者が処置プランニングを行い、様々な画像化モダリティ（例えば、ＭＲＩ、ＣＴ、ＰＥＴなど）の任意の１つに等線量分布を表示することが可能になる）をサポートするために、ＭＩＲＩＴ（ＭｅｄｉｃａｌＩｍａｇｅＲｅｖｉｅｗａｎｄＩｍｐｏｒｔＴｏｏｌ、医用像レビュー及びインポートツール）を含むことができる。処置プランニング・システムは、当技術分野で周知である。したがって、詳細な説明は行わない。
【００３９】
処置プランニング・システム４１０は、処置（例えば、ＭＲ、ＣＴなど）前像を、超音波画像化器６２０で取得される超音波像との以後の位置合わせのための基準として処置実施システム４２０に提供する。前述のように、処置前像は、放射線処置プランニングのために直接使用することができる。あるいは、処置プランニング機能を行うために、処置前像を、その他の解剖学的像（例えば、ＣＴ）と融合する。処置プランニング・システム４１０は、軟組織ターゲットの動的な動きを以後測定するための基準点を選択するために使用される。基準点の位置は、処置前像と共に、処置実施システム４２０に提供される。
【００４０】
処置実施システム４２０は、処置実施のために、動的追跡システム（ＤＴＳ）４０２を含み、かつ患者を配置するための患者支持システム４０３を含む。処置実施システム４２０はまた、処置計画で定められた空間的な配置を実現し、動的追跡システム４０２によって計算された軟組織ターゲットの動きに動的に適応するための、放射線源４０６も含む。動的追跡システム４０２は、患者に配置された外部マーカの動きを動的に追跡する。処理デバイス４０１は、１つ又は複数の汎用のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサなど）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの特殊目的プロセッサ、又は処理デバイスやフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのその他のタイプのデバイスと、それに付随するコンポーネント（例えば、メモリなど）を表す。このコンポーネントは、システム４２０の１つ又は複数のその他のブロック内に外部的に又は内部的に配置できる。処理デバイス４０１は、本明細書で説明した動作やステップを実行するための命令を実行するように構成することができる。具体的には、処理デバイス４０１を使用して、超音波画像化器６２０で取得された超音波像と処置前像との間で位置合わせを行い、外部マーカの動きを軟組織の動きと関連付ける相関モデルを計算する。処置実施システム４２０は、システムの１つの例だけを示しているが、多くの様々な構成やアーキテクチャを備えることができ、本発明と共に用いることができる。
【００４１】
一実施形態では、処置実施システム４２０は、図５に関して下記に述べるように、フレームレス・ロボットをベースとした線形加速器（ＬＩＮＡＣ）放射線手術システムである（例えば、カリフォルニア州Ａｃｃｕｒａｙ，Ｉｎｃ．社によって開発されたＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）システム）。かかるシステムでは、患者の周りの動作ボリューム（例えば、球体）内でいくつもの角度から実施されるビームにより病的組織を照射するようにＬＩＮＡＣを配置するために、ＬＩＮＡＣは、複数の（例えば、５つ以上）自由度を有するロボット・アームの端部に取り付けられている。この処置は、単一のアイソセンタ、複数のアイソセンタ、又は非アイソセントリック・アプローチ（すなわち、ビームは疾病ターゲット・ボリュームと交差すればよく、必ずしも単一ポイント、すなわちターゲット内部のアイソセンタに集中しない）を使用するビーム経路を用いることができる。処置は、単独のセッション（１回照射）か、処置プランニング中に決定される少数のセッション（少分割照射）で実施することができる。
【００４２】
あるいは、例えばガントリ・ベース（アイソセントリック）の強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）システムなどの、処置実施システム４２０の別のタイプを使用することができる。患者の軸方向スライスに対応するガントリ・ベースのシステムでは、放射線源（例えば、ＬＩＮＡＣ）が、患者の軸方向のスライスに対応する平面で回転するようにガントリに取り付けられる。次いで、放射線が、回転の周回平面上の複数の位置から送られる。ＩＭＲＴでは、放射線ビームの形状は、マルチ・リーフ・コリメータによって決められる。このマルチ・リーフ・コリメータは、ビームの一部分をブロックして、その残りの、患者に入射するビームを、事前に決めた形状になるようにする。ＩＭＲＴプランニングでは、最適化アルゴリズムにより、主ビームのサブ・セットが選択され、そのビームのサブ・セットを露出すべき時間量が、線量拘束値を最も満たすように決定される。
【００４３】
別の実施形態では、例えば、スウェーデンのＥｌｅｋｔａ社から入手可能なガンマ・ナイフ（登録商標）などの定位フレーム・システムなど、その他のタイプの処置実施システム４２０を使用することができる。かかるシステムでは、処置計画の最適化アルゴリズム（球パッキング・アルゴリズムとも呼ばれる）により、アイソセンタを形成するビームの一群の選択と、それに割り当てられる線量重み付けが、線量拘束値を最も満たすように決定される。
【００４４】
図５は、処置実施システムの例示的な一実施形態を示す。この実施形態では、処置実施システム４２０は、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００を含んだフレームレス・ロボット・ベースのＬＩＮＡＣ放射線手術システムである。ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００は、関節式のロボット・アーム５０１と、その関節式ロボット・アーム５０１の遠位端に取り付けられた、処置的放射線を選択的に放射するためのＬＩＮＡＣ５０６（例えば、放射線源４０６）と、Ｘ線画像化源５０７と、検出器５０８と、追跡デバイス５０９と、処理デバイス４０１（図示せず）とを有するロボットを含む。この実施形態では、患者支持システム４０３は、ロボット・ベースの患者支持システム５０３である。ロボット・ベースの患者支持システム５０３は、患者処置寝台５０４に結合されたロボット・アーム５０２であってもよい。ロボット・アーム５０２は、５つの回転自由度と、１つのほぼ垂直な直線自由度を有する。あるいは、ロボット・アーム５０２は、６つの回転自由度と１つのほぼ垂直な直線自由度を有することも、少なくとも４つの回転自由度を有することもできる。ロボット・アーム５０２は、支柱５７０に結合されたトラック５６０に結合されている。あるいは、ロボット・アームを、壁に垂直に取り付けることも、台座又は床に水平に取り付けることもできる。支柱５７０は、床に取り付けても、あるいは天井に取り付けてもよい。図５は、ロボットをベースにしている、患者支持システム４０３の例示的実施形態を明示的に描写しているが、患者支持システム４０３は、カリフォルニア州のＡｃｃｕｒａｙ，Ｉｎｃ．社が開発したＡｘｕｍ（登録商標）処置寝台などの、その他の機械機構に取り付けられた処置台であってもよいことに留意されたい。あるいは、患者支持システム４０３は、スタンドすなわち台座に取り付けられた処置台などの、通常の当業者に周知である、その他の従来の処置台であってもよい。
【００４５】
この実施形態では、処置実施システム４２０の画像化システム４０７は、Ｘ線画像化源５０７と画像化検出器５０８を含む。Ｘ線画像化源５０７は、処置座標系すなわちフレームに、軟組織ターゲットの位置と向きを示す、軟組織ターゲットの像データを生成する。１つ又は複数の検出器５０８は、患者の像情報を生成し、それを処理デバイス４０１に送ることができる。処理デバイス４０１は、画像化計算を全て行って、基準処置位置に対する患者の位置を判定し、様々な自由度について補正を行う。この補正は、患者を自動的に位置合わせするためにロボット・ベースの患者支持システム５０３に自動的に適用され、かつ／又はロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００の放射線源５０６に対する患者の位置を自動的に調節するために処理デバイス４０１に送ることができる。
【００４６】
一実施形態では、処理デバイス４０１は、患者処置寝台とＬＩＮＡＣ５０６との向きと位置を動的に調整するために、患者処置寝台５０４とロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００とを組み合わせて動的に動くように構成させている。患者処置寝台５０４は、ロボット・アームを使用して、５つの回転自由度と１つのほぼ垂直な直線自由度に沿って動き、ＬＩＮＡＣシステム５００は、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステムのロボット・アームを使用して、少なくとも５つの自由度に沿って動くことができる。患者処置寝台と処置放射線源の間の動きの動的な調整により、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のＬＩＮＡＣ５０６の動作範囲（例えば、追跡範囲）内で患者を位置決めすることができる。
【００４７】
別の実施形態では、処理デバイス４０１を、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のＬＩＮＡＣ５０６の動作範囲（例えば、追跡範囲）内で、患者処置寝台５０４を位置決めするように構成することができる。あるいは、処理デバイス４０１を、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のＬＩＮＡＣ５０６の動作範囲（例えば、追跡範囲）内で、ＬＩＮＡＣ５０６を患者処置寝台５０４上の患者に対して位置決めするように構成することができる。
【００４８】
処理デバイス４０１は、処置プランニングや処置実施ソフトウェアを実行する。このソフトウェアは、処置前スキャン・データ（例えば、ＣＴ、ＭＲＩデータ、ＰＥＴの各データ）や使用者の入力に応答して、固定された処置位置すなわちノードの各セットに関連付けられた線量率と持続期間をそれぞれ有する一連の所望のビーム経路からなる処置計画を生成する。処理デバイス４０１の命令に応答して、この処理デバイスによって方向付けられたＬＩＮＡＣ５０６が必要な線量を送る間に、ロボット・アーム５０１が、そのＬＩＮＡＣ５０６を連続的かつ順次的に動かし、方向付けして、各ノードを次々と通過させる。
【００４９】
処置計画のビームを送る前に、画像化システム４０７によって確立された固定座標系すなわち基準フレーム内部の患者の位置と向きを、処置のプランニングに使用される像を提供した処置前画像化器（例えば、ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴなど）の固定座標系すなわち基準フレーム内部の患者の位置と向きに合致するように、患者処置寝台５０４によって調節可能でなければならない。例示的な一実施形態では、この位置合わせを、ロボット・アーム５０１が補正できる位置範囲内でまで行うことができる。
【００５０】
前述のように、癌性の病変などの軟組織ターゲットは、患者の体の骨格構造に対して固定されないこともある。したがって、軟組織ターゲットの位置は、患者の動き（呼吸動作や、器官動作、その他の周知の人体の動きなど）により、処置中に移動することがある。つまり、軟組織ターゲットは、可動ターゲットの場合がある。前述のように、放射線処置システム４００により、患者にその呼吸を止めることを求めることなく、内部の動きを追跡し、放射線手術を行うことが可能になる、あるいはいくつかの従来のシステムで必要とされるように、呼吸サイクル中、ＬＩＮＡＣ５０６のオフ／オンをゲート制御することが可能になる本明細書に記載の方法は、埋め込まれた基準マーカを使用せずに、軟組織ターゲットを追跡する。一実施形態では、軟組織ターゲットを追跡するためのＤＴＳ４０２を有する治療的放射線処置システム４００は、追跡デバイス５０９と、患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカを含むことができる。前述のように、処置前スキャンやその他の診断画像化は、処置プランニング中に行うことができる。次いで、この診断画像化を使用して、患者が呼吸しているときの軟組織ターゲットの形状と位置の変化をモデル化して、上記のように、これらの変化を、患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きと相互に関連付けてもよい。
【００５１】
一実施形態では、１つ又は複数の外部マーカは、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。ＬＥＤは、可視赤色でも赤外線でもよい。あるいは、外部マーカは、レーザ・ビーコンなど、通常の当業者に周知である、その他のマーカでもよい。一実施形態では、ＤＴＳ４０２の追跡デバイス５０９は、処置室の天井に取り付けることができる。あるいは、追跡デバイス５０９は、処置室の床や壁などの、通常の当業者に周知である、その他の位置に取り付けてもよい。
【００５２】
一実施形態では、セットアップ段階１０中、患者に３つのレーザ・ビーコンを含んだ共形弾性ベストを取り付けることができる。レーザ・ビーコンとそれに対応する光ファイバ・ケーブルは、放射線透過性にすることができ、したがって、画像化すなわち処置プロセスを妨げない。これらのレーザ・ビーコンの位置は、追跡デバイス５０９によって追跡することができる。追跡デバイス５０９は、３２フレーム／秒などのスキャン速度で処置室をスキャンする、１次元の３つのカメラ・アレイであってもよく、得られた像を、固定座標系におけるレーザ・ビーコンの空間的な座標を決定するために処理する。１つ又は複数のマーカのスキャンは、処置プランニング及び／又は処置実施中に行うことができる。追跡デバイス５０９によって追跡される１つ又は複数のマーカの動きは、図１〜３について上記の述べたように、軟組織ターゲットの動きを予測するために、ＵＳ像の位置合わせ結果と結び付けることができる。あるいは、追跡デバイス５０９は、通常の当業者に周知である、その他の周知の追跡デバイスでもよい。
【００５３】
一実施形態では、ＤＴＳ４０２は、図４に詳細に描写されている処理デバイス４０１に結合（すなわち含む）してもよい。処理デバイス４０１は、１つ又は複数のマーカの位置と動きを算定し、図１〜３で上記に説明した、位置合わせ及び対比機能を実行する。この処理デバイスはまた、位置合わせ中に算定された軟組織の変位を、軟組織ターゲットの内部の動きを追跡するためにロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のＬＩＮＡＣ５０６の是正動作を操るロボット・アーム５０１に伝達される位置情報に、変換又は変形することもできる。
【００５４】
図６は、動的追跡システム及び超音波画像化器を含んだ、処置実施システムの一実施形態の機能ブロック図を示す。処置実施システム４２０は、軟組織ターゲットを追跡するためのＤＴＳ４０２と、軟組織ターゲットの超音波像を取得するための超音波画像化器６２０と、処置のために患者を配置するための患者支持システム４０３と、１回分の放射線量を患者の処置ターゲットに送るための放射線源４０６とを含んでいる。ＤＴＳ４０２は、処理デバイス４０１と、追跡デバイス５０９と、外部マーカ７２０とを含んでいる。追跡デバイス５０９は、外部マーカ７２０の動きを動的に追跡する。外部マーカ７２０は、１つ又は複数の外部に配設された可視の赤色又は赤外線のＬＥＤなどである。あるいは、外部マーカ７２０は、通常の当業者に周知であるその他の外部マーカでもよい。
【００５５】
処理デバイス４０１は、位置合わせブロック６３０と、ロボット動作制御ブロック６４０と、動作追跡ブロック７１０とを含む。処置プランニング・システム６１０の位置合わせブロック６３０は、処置プランニング中に取得された、第１のモダリティの処置前スキャンを画像化器６１０から受け取る。同様に、位置合わせブロック６３０は、処置実施中に取得された超音波像を、超音波画像化器６２０から受け取る。超音波画像化器６２０は、上述のように使用する、１つ又は複数の超音波画像化器を表している。１つ又は複数の超音波画像化器を使用すると、対応する画像化器から受け取った像ごとに、位置合わせを行うことができ、その位置合わせ結果を、上述のように、超音波画像化器の１つから選択することができる。
【００５６】
１つ又は複数の超音波画像化器６２０は、最初の患者セットアップ後に手動調節する必要がなく、その結果、人が介入することなく処置実施を行うように取り付けられる。一実施形態では、１つ又は複数の超音波画像化器を、患者にストラップで結び付けられる調節可能なホルダを使用して取り付ける。あるいは、１つ又は複数の超音波画像化器は、患者に固定されるストラップすなわちベルトに内蔵する。この形のセンサにおける最初の調節は、手動で行ってもよい。あるいは、最初の調節は、手動で行うが、動的追跡システム４０２から補助されてもよい。別の実施形態では、ＤＴＳ４０２の処理デバイス４０１は絶えず、取得済みの超音波像と処置前像の間で位置合わせを行い、図１、２について説明したように、その位置合わせのための品質評価基準をフィードバックする。その結果を、可／不可のフィードバックとしてオペレータに提示する。オペレータは、ＤＴＳ４０２の処理デバイス４０１から可のフィードバックを得るまで、１つ又は複数の超音波画像化器を調節する。
【００５７】
処理デバイス４０１の位置合わせブロック６３０は、処置前スキャン像と超音波像の位置合わせを行う。あるいは、位置合わせブロック６３０は、処置実施中に超音波画像化器６２０から受けとった２つの超音波像の位置合わせを行う。動作追跡ブロック７１０は、外部マーカ７２０の位置情報を追跡デバイス５０９から受け取り、その位置情報を、外部マーカ７２０（例えば、１つ又は複数のＬＥＤマーカ）の動きを軟組織ターゲットの位置合わせ結果の動き（位置合わせブロック６３０によって行われる位置合わせ中に判定された結果）と関連付ける数学的モデル（例えば、相関モデル）の計算に、使用する。
【００５８】
前述のように、処理デバイス４０１は、軟組織ターゲット（例えば、腫瘍又は病変）の内部移動を追跡するためにロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のＬＩＮＡＣ５０６の是正動作を操るロボット・アーム５０１に伝達される位置情報に、位置合わせ中に算定された軟組織の変位を変換又は変形する。こういった変換又は変形は、ロボット動作制御ブロック６４０で行う。
【００５９】
一実施形態では、処理デバイス４０１のロボット動作制御ブロック６４０は、受信位置合わせブロック６３０から位置合わせ結果を受け取り、その情報を、放射線源４０６の是正動作に変形する。一実施形態では、ロボット動作制御ブロック６４０は、軟組織ターゲットの動きを追跡するためにＬＩＮＡＣ５０６の位置と向きを操って１回分の放射線量を送るように、又はＬＩＮＡＣ５０６の動作範囲で患者を位置決めするように、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のロボット・アーム５０１に、是正動作情報を送る。ＬＩＮＡＣ５０６は、処置プランニング中に定められた空間的な配置を実現し、処置実施中にＤＴＳ４０２で計算された軟組織ターゲットの動きに合わせて動的に調節されるように、ロボット・アーム５０１に取り付けられる。別の実施形態では、ロボット動作制御ブロック６４０は、軟組織の移動を追跡するために患者処置寝台５０４の位置と向きを操って放射線源４０６の動作範囲で患者を位置決めするように、ロボット・ベースの患者支持システム４０３のロボット・アーム５０２に、是正動作情報を送る。患者処置寝台５０４は、処置プランニング中に定められた空間的な配置を実現し、処置実施中にＤＴＳ４０２で計算された軟組織ターゲットの動きに合わせて動的に調節されるように、ロボット・アーム５０２に取り付けられる。前述のように、ＤＴＳ４０２の処理デバイス４０１は、処理デバイス４０１内に実装される。
【００６０】
図７は、軟組織ターゲットの変位を判定する方法の実施形態を示す。一実施形態では、方法８００のステップは、説明的な例を用いて下記に説明するように、患者セットアップ段階２０で行われるステップを表す。この実施形態では、方法８００は、患者の軟組織ターゲットを有する第１のモダリティの第１の像（例えば、処置プランニング段階１０からのステップ１０１の処置前像）を受け取るステップ８０１と、患者の軟組織ターゲットを有する第１の超音波（ＵＳ）像（例えば、ステップ１０４、１１０又は２１０の超音波画像化器６２０からの実施基準ＵＳ像）を受け取るステップ８０２とを含む。この実施形態では、方法８００はまた、患者の軟組織ターゲットを有する第１の超音波像（例えば、ステップ１０４、１１０又は２１０の超音波画像化器６２０からの実施基準ＵＳ像）を、患者の軟組織ターゲットを有する第１のモダリティの第１の基準像（例えば、処置プランニング段階１０からのステップ１０１の処置前像）に位置合わせするステップ８０３も含む。この実施形態では、この方法はさらに、第１のＵＳ像（例えば、ステップ１０４、１１０又は２１０の超音波画像化器６２０からの実施基準ＵＳ像）と第１の基準像の位置合わせに基づいて、軟組織ターゲットの第１の変位を判定するステップ８０４を含む。この実施形態では、変位を判定するステップ８０４は、患者が処置実施システムの動作範囲内にあるかどうかを判定する（例えば、ステップ１０８）ために行う。
【００６１】
この実施形態では、ステップ８０３の変位が、処置実施システムの動作範囲内で患者の位置を調節するために判定される場合、この方法では、図８に示されているように、外部マーカを動的に追跡し続け、その結果を、処置実施段階３０中に、その後のリアルタイムＵＳ像と結び付ける。かかる方法を実現するために、方法８００はさらに、実施基準超音波像（例えば、ステップ１０４、１１０又は２１０の像の１つ）を取得するステップ８０５を含む。次いで、ステップ８０６で、軟組織ターゲットの第１のＵＳ像が、基準ＵＳ像と位置合わせされる。ステップ８０７では、基準ＵＳ像と第１のＵＳ像の位置合わせに基づいて、軟組織ターゲットの第２の変位が判定される。ステップ８０７はまた、外部マーカの動的な追跡の結果を、超音波位置合わせの結果と結び付けて、軟組織ターゲットのリアルタイムの動的な位置を計算するために、ステップ２１３〜２１５のうちの１つ又は複数を含む。次いで、ステップ８０８で、患者の位置を、第２の変位を使用して、処置実施システム４２０の動作範囲内で調節する。
【００６２】
図７をもう一度参照すると、別の実施形態では、方法８００のステップは、説明的な例を用いて下記に説明するように、処置実施段階３０で行われるステップを表す。この実施形態では、ステップ８０１の第１のモダリティの第１の像は、処置プランニング段階１０で取得された処置前像でも、ステップ１０４、１１０又は２１０の超音波画像化器６２０からの実施基準ＵＳ像でもよい。ステップ８０２の第１の超音波像は、患者実施段階３０のステップ１１１／２１１で取得された、その後の超音波像である。したがって、この実施形態では、ステップ８０３の位置合わせは、軟組織ターゲットの基準ＵＳ像と、その後の（例えば、第２の）軟組織ターゲットのＵＳ像の位置合わせである。外部マーカの動的な追跡の結果を、ステップ８０３（図７には図示せず）の超音波位置合わせの結果と結び付けて、軟組織ターゲットのリアルタイムの動的な位置を計算するための、図２のステップ２１３〜２１５のうちの１つ又は複数もまた、実行する。ステップ８０３の変位は、処置実施中に軟組織ターゲットの動的な動きを補償するようにビーム位置を調節する（ステップ１１３／２１６）ために決定される。
【００６３】
図９は、超音波センサをロボット・アームと共に使用する、軟組織ターゲットの動的な追跡の一実施形態である。この実施形態では、超音波画像化器すなわちセンサは、ロボット・アーム９１０に結合されている。ロボット・アーム９１０は、複数の（例えば、５以上の）自由度を有する。ロボット・アーム９１０は、小さな増分段階で超音波センサ６２０を操作する。各段階ごとに、取得された超音波像を、図１及び２について上記に述べたように、処置前像（例えば、ＭＲ像）と位置合わせし（ステップ１０７）、計算された品質評価基準に位置合わせする。ブロック９５０では、ロボット・アーム９１０によって行われる調節（センサの再位置決め）を計算するのに、超音波センサの位置に対する品質評価基準が最適化されるような周知の最適化技法を使用する。例えば、最急降下法を使用すると、品質評価基準を改善する超音波センサ６２０調節の方向は、２つの連続する測定値からの距離同士の間の勾配の差で決まる。この調節は品質評価基準を改善する方向に行われる。このプロセスを、像位置合わせの適用可能な品質が得られるまで繰り返す。
【００６４】
あるいは、超音波センサ６２０を、手動で配置してもよく、あるいは当技術分野で周知の機械的位置機構に結合させることもできる。一実施形態では、超音波センサ６２０の手動配置とロボット配置の組合せを用いてもよい。超音波センサ６２０の最初の進路調節は、操作者から補助を受けて行われ、続いてロボットと最適化計算を使用して精度が高められる。
【００６５】
図９のロボット・アーム９１０と超音波センサ６２０が、ロボット・ベースの線形加速器（ＬＩＮＡＣ）放射線手術システムと共に示されているが、超音波センサ６２０のロボットによる位置決めはまた、上記の処置実施システム４２０とは別のタイプのものと共に利用することもできることに留意されたい。
【００６６】
上記の明細書では、本発明の実施形態を、本発明の特定の例示的実施形態について説明した。しかし、その実施形態に対して、特許請求の範囲に記載した本発明の実施形態のより広範な趣旨及び範囲から逸脱することなしに、様々な改変及び変更を行ってよいことは明らかである。したがって、本明細書及び図面は、限定ではなく例示とみるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】基準ＭＲ像（基準ＵＳ）とリアルタイムＵＳの位置合わせによって、軟組織ターゲットを準リアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図１ａ】基準ＭＲ像（基準ＵＳ）とリアルタイムＵＳの位置合わせによって、軟組織ターゲットを準リアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図１ｂ】基準ＭＲ像（基準ＵＳ）とリアルタイムＵＳの位置合わせによって、軟組織ターゲットを準リアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】準リアルタイムのＵＳ−ＵＳ位置合わせと、皮膚表面に取り付けられたＬＥＤマーカのリアルタイムの追跡を結び付けることによって、軟組織ターゲットをリアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの他の実施形態を示すフローチャートである。
【図２ａ】準リアルタイムのＵＳ−ＵＳ位置合わせと、皮膚表面に取り付けられたＬＥＤマーカのリアルタイムの追跡を結び付けることによって、軟組織ターゲットをリアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの他の実施形態を示すフローチャートである。
【図２ｂ】準リアルタイムのＵＳ−ＵＳ位置合わせと、皮膚表面に取り付けられたＬＥＤマーカのリアルタイムの追跡を結び付けることによって、軟組織ターゲットをリアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの他の実施形態を示すフローチャートである。
【図３】軟組織ターゲットの動きを判定するための時間の関数として、外部マーカの位置を超音波像からの位置合わせ結果に、相互に関連付ける一実施形態を示すグラフである。
【図４】放射線処置中に軟組織ターゲットの動きを追跡するための動的追跡システムを含む、処置実施システムの一実施形態の概略ブロック図である。
【図５】フレームなし像誘導型ロボット・ベースＬＩＮＡＣシステム及びロボット・ベースの患者支持システムを使用する、放射線処置システムの例示的一実施形態の図である。
【図６】動的追跡システム及び超音波画像化器を含んだ、処置実施システムの実施形態の機能ブロック図である。
【図７】軟組織ターゲットの変位を判定する方法の一実施形態の図である。
【図８】処置実施時に軟組織ターゲットの変位を判定する方法の別の実施形態の図である。
【図９】超音波センサをロボット・アームと共に使用して、軟組織ターゲットを動的に追跡する一実施形態の図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線処置の分野に関し、具体的には、放射線処置中に超音波像を用いたターゲットの追跡に関する。
【背景技術】
【０００２】
腫瘍は、生理的機能には何の役にも立たない細胞の、コントロールされない進行性の増殖の結果生じる、組織の異常成長である。腫瘍は、悪性（癌性）のものと良性のものがある。悪性腫瘍は、癌性細胞を、人体の他の部分に血管又はリンパ系を介して撒き散らす（転移）。良性腫瘍は転移しないが、神経、血管、器官（特に脳）などの重要な人体構造に突き当たると、やはり生命を脅かす可能性がある。
【０００３】
腫瘍処置の非侵襲性の方法が、外部ビーム放射線治療である。外部ビーム放射線治療のあるタイプでは、腫瘍がビームの回転の中心（アイソセンタ）になるように患者が配置された状態で、複数の角度から一連のＸ線ビームを腫瘍部位に向けるために、１つの外部放射線源が使用される。放射線源の角度が変更されると、どのビームも腫瘍部位を通過するが、腫瘍までの途中では健全な組織の異なった領域を通過する。その結果、腫瘍で蓄積する放射線量が高くなるが、健全な組織への平均放射線量は低くなる。放射線治療という用語は、治療ではなく壊死の目的でターゲット領域に適用される手順を示す。放射線治療の処置セッションに利用される放射線量は、一般に、放射線手術のセッションで使用される量と比べるとおよそ１桁小さい。放射線治療は一般に、１回の処置の線量が少ないこと（例えば、１００〜２００センチ・グレイ（ｃＧｙ））、短い処置時間（例えば、１回の処置につき１０〜３０分）と多分割照射（例えば、３０〜４５日の処置）を特徴とする。便宜上、用語「放射線処置」は本明細書において、放射線の大きさによる断りのない限り、放射線手術及び／又は放射線治療を意味するためにも使用される。
【０００４】
外部ビーム放射線処置に見られる１つの問題は、病的組織（例えば、腫瘍）が処置中に動くことがあるということである。これにより、正確なターゲットの位置特定性（すなわち、ターゲットの位置の正確な追跡）が低下する。特に、軟組織ターゲットは、放射線処置の実施セッション中、患者の呼吸と共に動く傾向がある。呼吸器の動きにより、胸部又は腹部にある腫瘍が動く可能性は、例えば３センチメートル（ｃｍ）を上回る。かかる呼吸器の動きがあると、例えば、周囲の健全な組織を回避しながら、ターゲットに放射線量を精密かつ正確に実施するという目標を達成することが困難になる。外部ビーム放射線処置では、処置プランニング段階中に計算された放射線量分布を実現するために、処置中の病的組織に放射線ビームを正確に送るということが重要になる。
【０００５】
呼吸作用による腫瘍の動きの問題に取り組むための１つの従来の解決策は、ゲーティング法を使用することである。ゲーティング法は、放射線ビームを患者に向けている間にビームを動かさないので、呼吸の動きを直接には補償しない。腫瘍がその基準位置から移動したと思われるときに放射線ビームがオフされる。ただし、ゲーティング法を使用することの不利な点は、放射線処置の実施に必要な時間がかなり増大することである。別の不利な点は、かかる手法により、腫瘍位置に行われる仮定のため、腫瘍の処置が不正確になる可能性があるということである。
【０００６】
ターゲットの動きを追跡するための１つ従来の解決策は、患者の外側に（例えば、皮膚の上）に配置された外部マーカ（例えば、赤外線発光素子）を利用する。外部マーカは、光学的な（例えば、赤外線）追跡システムを使用して、自動的に追跡される。しかし、外部マーカは、呼吸動作によって引き起こされる内部変位を十分に反映することができない。患者の大きな外部の動きが、非常に小さな内部の動きと共に生じる可能性がある。例えば、内部ターゲットは、皮膚表面よりもはるかにゆっくりと動く。
【０００７】
他のターゲットの動きを追跡する従来の解決策は、埋め込まれた基準の使用を含む。一般に、放射線不透過性の基準マーカ（例えば、金製のシード又はステンレス鋼ねじ）が、処置前に、ターゲット器官に近接して、又はその中に埋め込まれ、処置実施中に基準点として使用される。立体Ｘ線画像化が、処置中、基準マーカの精密な空間的位置を計算するために（例えば、１０秒毎に１回）使用される。ただし、内部マーカだけでは、正確な追跡に十分ではない可能性がある。他の従来の解決策は、内部基準マーカのＸ線画像化を外部マーカの光学的な追跡と同期させ、内部基準マーカの追跡を外部マーカの追跡と結び付ける。しかし、かかる結合追跡手法もやはり、内部基準マーカの追跡を必要とするという不利な点を有する。
【０００８】
内部基準マーカの追跡では、高い精度は骨に埋め込まれた基準マーカを使用することによって達成される傾向にあるので、患者にとって困難を伴う可能性がある。基準マーカの骨への埋め込みには、困難と痛みを伴う侵襲性の処置を行う必要があるが（特に頸椎の場合）、この処置はしばしば合併症を招く恐れがある。さらに、骨に埋め込まれた基準マーカの追跡もやはり、軟組織ターゲットの動き又は変形のために、正確な結果をもたらさない可能性がある。さらに、基準マーカを骨に埋め込むのであれ、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）による監視のもとに生検針を介してターゲット部位の近傍の軟組織に導入するのであれ、患者は、放射線処置の前に、かかる侵襲性の処置を受けなければならない。
【０００９】
埋め込まれた基準マーカを使用することなく腫瘍の動きを追跡する従来の技法が、Ａ．Ｓｃｈｗｅｉｋａｒｄ、Ｈ Ｓｈｉｏｍｉ、Ｊ．Ａｄｌｅｒによる「Ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｉｎ Ｒａｄｉｏｓｕｒｇｅｒｙ Ｗｉｔｈｏｕｔ Ｆｉｄｕｃｉａｌｓ」（基準を使用しない放射線手術における呼吸作用の追跡）、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｓｕｒｇｅｒｙ、２００５年１月、１９〜２７に記載されている。これに記載されている基準レス追跡技法は、腫瘍位置に関する断続的な情報を取得するために、隣接した骨のランドマーク（ほとんどの場合、腫瘍自体は、Ｘ線像で見えない可能性がある）のデジタル再構成Ｘ線写真（ＤＲＲ：digitally reconstructed radiograph）と内部処置Ｘ線像との位置合わせに結び付けられた、ＣＴデータ・セットについての変形アルゴリズムを使用する。次いで、このターゲット位置情報は、リアルタイム追跡を実現するために、従来の対比技法と結び付けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の従来の方法全てについての１つの不利な点は、外部マーカ追跡を除いて、基準すなわちターゲット位置に関する断続的な情報を取得するために撮られる処置範囲内のＸ線写真による非処置的な放射線に、患者が繰り返し被爆する必要があるということである。
【００１１】
本発明の実施形態は、制限のためではなく例として添付の図面の図に示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の説明では、本発明の実施形態を十分理解することができるように、特定の構成部品、デバイス、方法などの例として、数多くの特定の細部について説明する。ただし、本発明の実施形態の実施に、こういった特定の細部を用いる必要はないことは、当業者には明らかであろう。その他の例では、周知の材料又は方法については、本発明の実施形態を不必要に曖昧にするのを避けるために詳細に説明していない。
【００１３】
本明細書で使用される用語「に結合される」は、直接的に、又は１つ又は複数の中間構成部品を介して間接的に結合されることを意味する。本明細書に記載される様々なバスを介して供給される任意の信号は、他の信号と時間多重化され、１つ又は複数のコモン・バスを介して供給される。さらに、回路部品又はブロックの間の相互接続は、バスとして、又は単一信号ラインとして示すことができる。あるいは、各バスは、１つ又は複数の単一信号ラインであってもよく、あるいは、各信号ラインは、バスであってもよい。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などは、異なる要素同士を区別するためのラベルを意味し、その数字の呼称に従って順序を表す意味を必ずしももたなくてもよい。
【００１４】
超音波画像化における用語「リアルタイム」は、知覚可能な待ち時間又はフリッカのない、例えばおよそ１ヘルツ（Ｈｚ）を上回る速度の、像の同時取得及び表示を表す。用語「準リアルタイム」は、例えばリアルタイムの時間尺度よりもおよそ１桁又は複桁少ない桁数だけ、リアルタイムよりも遅い時間尺度を表す。一例として、Ｘ線像を取得するための時間尺度を（およそ１秒の何分の１から、およそ数秒の範囲に及ぶことがある）、準リアルタイムとみることができる。
【００１５】
以下の説明で明らかに指定しない限り、この説明全体にわたって、「処理する」又は「計算する」又は「算定する」又は「判定する」などの用語を利用する論議は、コンピュータ・システム又はそれと同様の電子計算デバイスの動作や処理を表すことを理解されたい。この電子計算デバイスは、コンピュータ・システムのレジスタやメモリ内で物理的な（電子的な）量として表されるデータを、そのコンピュータ・システムのメモリ又はレジスタ、その他のかかる情報の記憶デバイス、伝達デバイス又は表示デバイス内で、物理的な量として同様に表されるその他のデータに処理し変形する。本明細書に記載の方法の実施形態は、コンピュータ・ソフトウェアを使用して実施することができる。認知された規格に準拠したプログラミング言語で書かれている場合、この方法を実施するように設計された命令のシーケンスは、様々なハードウェア・プラットフォーム上で、又は様々なオペレーティング・システムへのインターフェースのために、実行するようにコンパイルすることができる。なおその上に、本発明の実施形態は、いかなる特定のプログラミング言語についても述べていない。本発明の実施形態を実施するのに、様々なプログラミング言語を使用することができることが理解されよう。
【００１６】
例えば外部ビーム放射線処置などと共に使用できる、基準マーカを患者に埋め込むことなく、軟組織ターゲットの動きを追跡するための、動的な追跡方法及びシステムについて説明する。この方法は、処置実施中に取得される１つ又は複数の超音波（ＵＳ）像を、処置プランニング中に最初の基準像として取得された処置前像（例えば、ＭＲＩ、ＣＴ、又は融合されたＭＲＩ／ＣＴ）に対して位置合わせして、患者セットアップ中に最初の患者の動きを判定し、補正するステップを含む。この方法はまた、処置実施中に取得されたＵＳ像の１つ（例えば、処置実施中に最も新しく撮られたもの）を、実施段階の基準像として使用し、その後に取得される１つ又は複数のＵＳ像を、その実施段階の基準像に対してリアルタイム又は準リアルタイムで位置合わせして、患者への処置実施中に患者の動きを判定し補正するステップを含む。この方法は、２Ｄ又は３Ｄの超音波画像化技法を使用して用いることができる。リアルタイムで超音波画像化してから、ＵＳ像を基準ＵＳ像と準リアルタイムで位置合わせする、本明細書に記載の方法の実施形態により、高速の軟組織追跡が可能になる場合がある。
【００１７】
別の実施形態では、リアルタイムのＵＳ像取得とＵＳ−ＵＳの位置合わせが、患者上に配設された１つ又は複数の外部マーカ（例えば、ＬＥＤ）のリアルタイム監視と結び付けられる、リアルタイムで軟組織を追跡するための動的な追跡方法及びシステムについて説明する。この動的な追跡方法はまた、数学的モデル（例えば、相関モデル）を構築して、監視される外部マーカの動きを、リアルタイムの超音波像と処置実施の基準ＵＳ像との位置合わせから取得された軟組織の位置に関連付けるステップを含む。
【００１８】
図１は、患者を放射線処置するためのワークフローの一実施形態を示す。図１及び２に関して説明する段階及び／又は一段階内のステップのうちの１つ又は複数は、本発明の各実施形態に必ずしも必要ないかもしれないが、本発明の一定の実施形態を論ずるのに、より適した文脈を提供するために記載されていることに留意されたい。さらに、特定の段階内に存在していると例示、説明される１つ又は複数のステップは、その段階の外で行うこともできる。本明細書に記載の実施形態は、放射線処置による使用に関するが、軟組織ターゲットを動的に追跡する必要があるその他の用途でも使用することができることにも留意されたい。図１のワークフロー１００は、図４の処置プランニング・システム４１０と処置実施システム４２０についても説明することができる。
【００１９】
図１に示されているワークフロー１００では、患者の放射線処置は、処置プランニング段階１０、患者セットアップ段階２０、処置実施段階３０を含む。処置プランニング段階１０は、例えば磁気共鳴（ＭＲ）画像化などの第１の画像化モダリティを使用して、軟組織ターゲットを含む患者の関心ボリューム（ＶＯＩ：volume of interest）の処置前像を取得する、ステップ１０１を含むことができる。あるいは、処置前像は、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）、蛍光透視などのその他のタイプの画像化モダリティを使用して取得してもよい。処置プランニング段階１０はまた、処置実施のための動的な追跡プロセス（詳細は後述する）中に軟組織ターゲットの位置を追跡する基準となる、１つ又は複数の基準点を処置前像内に定義する、ステップ１０２を含む。超音波においても第１のモダリティにおいても、この追跡基準点は、１つ又は複数の画像化可能なランドマークにすることができる。ＭＲＩ、ＣＴ、ＵＳの各像では、１つ又は複数の画像化可能なランドマークは、諸器官の輪郭線、形状又は縁部であるか、あるいは腫瘍の像コンテンツである。
【００２０】
この段階１０では、処置プランニングを実行するステップ１０３ａで使用することができる、その他の像（例えば、ＣＴ）を取得することもできる。例えば、ステップ１０３ａでＣＴ像が取得されていると、インバース・プランニング（ステップ１０３ｂ）中にそのＣＴ像を処置前（例えば、ＭＲ）像と融合して、線量計算をさらに容易にすることができる。あるいは、ステップ１０１で取得された処置前（例えば、ＭＲ）像だけを使用して、線量プランニング算定を行ってもよい。処置プランニング段階１０について述べたステップ１０３ａ〜ｃは、後述する本発明の実施形態の実施に必ずしも必要ではないことに留意されたい。このワークフローは、本明細書で時々インバース・プランニングに関して説明されるが、本明細書におけるこの方法は、フォワード・プランニングでも、混合プランニング（処置線量の一部分は、フォワード・プランニングを使用して位置決めされたアイソセンタにより生成され、一部分はインバース・プランニング中に個々のビームにより生成される）でも、使用できることに留意されたい。
【００２１】
このワークフローの次の段階は、患者セットアップ段階２０である。患者セットアップ時に、軟組織部位の超音波像を取得することができる（ステップ１０４）。一実施形態では、位置合わせの品質を評価する品質評価基準を決める。ＵＳ像の品質評価基準には、視覚的な判定を使用することができる。ＵＳ像が、器官輪郭線や縁部などの像特徴の点から、基準像（ＭＲ又はＣＴ）と視覚的に同様になるようにＵＳトランスジューサが調節されたときに、そのＵＳ像の品質は位置合わせに適用可となる。超音波像の品質評価基準は、複数の像パラメータ、例えば、トランスジューサ（例えば、画像化センサ）の操作技術、軟組織やその周囲領域の性質、画像化センサの位置と向き、画像化センサを使用して加えられる圧力の大きさ、送信周波数、受信周波数、ゲイン、深さ依存ゲイン、動的な範囲などに基づいていてもよい。超音波像の品質評価基準は、画像化されている組織と超音波画像化器の間に骨が介在するか、空気が介在するかに依存することもある。あるいは、通常の当業者に周知である、その他の画像化パラメータを、位置合わせのための像の品質評価基準の決定に使用してもよい。ＵＳ像の品質評価基準と品質しきい値は、超音波像の所望の品質を実現するために、超音波画像化システムへのフィードバックとして、画像化パラメータの調節に使用することもできる。一実施形態では、超音波画像化器（例えば、図６の６２０）を、像の最高品質を実現するように再位置決めすることができる。したがって、患者セットアップ段階２０は、取得されたＵＳ像の品質評価基準が、位置合わせのための品質しきい値を満たしているかどうか判定するステップ１０５を含む。ＵＳ像の品質評価基準が品質しきい値を満たしていない場合は、よりよい品質ＵＳ像を取得するためにステップ１０４に戻って、超音波画像化器６２０を調節しても、再位置決めしてもよい（ステップ１０６）。
【００２２】
ステップ１０７では、ステップ１０２で決定した１つ又は複数の基準点に対する軟組織ターゲットの位置又は変位を判定するために、ＵＳ像が処置前像（例えば、ＭＲ）と位置合わせされる。例えばＭａｉｎｔｚ及びＶｉｅｒｇｅｖｅｒｍによる「Ａ Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ（医用像位置合わせの検査）」、Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、１９９８に記載されている、当分野の通常の当業者に周知である技術を使用して、位置合わせを行うことができる。したがって、位置合わせの詳細な説明は行わない。位置合わせの精度と成功は、ステップ１０４で取得された超音波像の品質評価基準に依存する。１つ又は複数の冗長超音波画像化器を使用すると、超音波画像化器のうちの少なくとも１つからの出力と処置前像との位置合わせの見込みが改善できることにも留意されたい。冗長超音波画像化器は、同じトランスジューサ内の、あるいは人体に連結された別個のトランスジューサ内の冗長超音波画像化アレイであってもよい。
【００２３】
一実施形態では、軟組織構造と腫瘍境界の視覚化を補助するために、ＵＳ造影剤を使用して、血管分布過多、又は過少の腫瘍の視覚化を向上させることができる。ＵＳ造影剤は、血管系全体にわたって循環させるために、患者の血液の流れに投与される。ＵＳ造影剤は超音波の反射率を向上させ、それによって周囲の組織に比べて、造影剤の気泡からのエコーの信号とノイズの比を高める。別の実施形態では、ターゲット腫瘍と関連付けられた特定の分子をターゲットとする独特の分子結合特性を備えたＵＳ造影剤を使用することによって、視覚化をさらに改善させることができる。かかる造影剤は、腫瘍内のターゲット分子に結合し、その濃度を増して、ＵＳによる視覚化を良好にすることができる。こういった造影剤は、Ｘ線造影特性も組み込めば、Ｘ線による腫瘍視覚化を改善することもできる。
【００２４】
一実施形態では、ステップ１０８で、位置合わせによって判定された軟組織ターゲットの変位（ステップ１０７）を使用して、処置実施システム４２０の動作範囲内で変位が最小になるように、患者位置を調節することができる。これによって、処置計画によって指定された放射線ビームを送るように、放射線ビーム源を制御することができる。一実施形態では、患者が処置実施システムの動作範囲内に存在しない場合、この方法は、患者の位置を調節するステップ１０９を含むことができる。患者を調節する場合、要求に応じて、超音波画像化器の位置を調節するために、ステップ１０６にワークフローが戻ることができることに留意されたい。
【００２５】
あるいは、患者ステップ段階２０では、処置実施システム４２０の動作範囲内で患者を位置決めするその他の手段（例えば、処置プランニング段階１０中に取得されたＣＴデータ・セットと組み合わせてＸ線／ＤＲＲの位置合わせを使用する）を使用することができる。これらの従来の方法の詳細は、通常の当業者に周知であり、したがって、本明細書には含めない。
【００２６】
最初の患者セットアップ２０が完了すると、ワークフローは処置実施段階３０に移る。処置実施段階３０では、処置実施中に、最新の超音波像を記録し、その像を以後のＵＳ対ＵＳ位置合わせのための実施基準ＵＳ像として使用する（ステップ１１０）。患者セットアップ段階２０中に患者が良好に位置合わせされている場合は、より高速な位置合わせを実現するために、処置前像で決めたターゲットＶＯＩのうちの小さいほうのＶＯＩをＵＳ像に使用することができる。あるいは、処置前像で定義された同じターゲットＶＯＩを使用してもよい。一実施形態では、ワークフローは自動追跡モードに進む。
【００２７】
自動追跡モードでは、処置実施段階３０の過程中に（すなわち、処置計画が特定のセッションで患者に施されている間）、ＵＳ像が取得されるリアルタイム又は準リアルタイムの画像化速度で、ＵＳ像を連続的に取得することができる（ステップ１１１）。一実施形態では、例えば、ＵＳ画像化速度は、およそ６０Ｈｚより小さくすることができる。次に、ステップ１１２では、１つ又は複数の取得済みのＵＳ像を（例えば、最後に、又はそれより新しく取得されたＵＳ像）、実施基準ＵＳ像（ステップ１１０の像）又は処置プランニングの際に取得された処置前像（ステップ１０１の像）と位置合わせすることができる。この実施形態では、基準像すなわち基準ＵＳ像の基準点に対する軟組織ターゲットの動的な動きを、時間の関数として計算する。この超音波画像化は、十分な計算能力があればリアルタイムに行われるので、このセッションのその後に取得されるＵＳ像と実施基準ＵＳ像の位置合わせも、準リアルタイムで計算することができる。
【００２８】
前述のように、１つ又は複数の冗長超音波画像化器を使用してもよい。一実施形態では、位置合わせ結果を、最高品質評価基準を用いて超音波画像化器から選択することができる。あるいは、例えば多数決法を使用するなど、どの超音波像を使用するべきかを決定するその他の周知の方法を実施してもよい。
【００２９】
一実施形態では、この処置計画による線量実施（ステップ１１４）が完結しない場合、ワークフローは、追加のＵＳ像を取得できるステップ１１１に戻ることができる。
【００３０】
代替実施形態では、最初の患者のセットアップが完了したら、ワークフローは、図２に示されているように、上述のリアルタイムのＵＳ像と実施基準ＵＳ像の位置合わせに基づいた追跡を実行するだけの場合に可能であるかもしれない追跡よりも、高速な軟組織ターゲットの追跡を可能にする、外部動的追跡システムの使用を含む。外部動的追跡システムによる結果は、後述の相関モデルを使用するＵＳ位置合わせ結果と結び付けられる。
【００３１】
この実施形態では、最初の患者セットアップ段階２０が完了したら、患者処置中に、最新の超音波像を記録し、その像を以後のＵＳ対ＵＳの位置合わせのための実施基準ＵＳ像として使用することができる（ステップ２１０）。図２のワークフロー２００の自動追跡モードでは、超音波画像化器は、図１のステップ１１１に関して述べた画像化速度で画像化することができるが、超音波画像化システムから取得される超音波像は、ＵＳ対ＵＳ位置合わせの実行に使用可能な計算能力に対応した速度（例えば、サンプリング速度）で、間に合うようにサブ−サンプリングすることができる（ステップ２１１）。サンプリングされたＵＳ像は、最新の基準ＵＳ像又は処置プランニングの際に取得された処置前像と位置合わせすることができる（ステップ２１２）。
【００３２】
動的追跡システム４０２は、１つ又は複数の外部マーカの位置を追跡するために、患者に結合された１つ又は複数の外部マーカ（例えば、可視の赤色ＬＥＤ又は赤外線ＬＥＤ）と、処置室に取り付けられた追跡デバイスを含む。これらの外部マーカは、例えば、患者の皮膚や患者が着用しているベストなどの、患者の外部に配設することができる。ステップ２１３では、動的な追跡デバイスシステムは、任意の、しかし固定された座標枠における外部マーカの位置を取得する。外部マーカの位置は、ＵＳ画像化器の速度より大きいスキャン速度で取得される。一実施形態では、外部マーカの位置は、リアルタイムで取得される。一実施形態では、例えば、スキャン速度は、およそ１Ｈｚより大きくすることができる。あるいは、その他のスキャン速度を使用してもよい。
【００３３】
外部動的追跡システム４０２からの結果をＵＳ位置合わせ結果と結び付けるために、相関モデルが構築される（ステップ２１４）。外部マーカの動きは、ＵＳ像の座標系に対して任意にとることができる固定された座標系で判定され、対比エンジン（処理デバイス４０１によって実装される）への入力として供給される。また、対比エンジンはステップ２１２からのＵＳ像の位置合わせの結果も、入力として受け取る。超音波像位置合わせからの結果と、動的な追跡デバイスの結果は、数学的モデル（例えば、相関モデル）によって相互に関連付けられて、リアルタイムに測定された外部マーカの動きと、超音波画像化システム６２０によってサンプリング速度で計測された軟組織ターゲットの動きとの間に数学的関係を与える。一実施形態では、相関モデルを計算するために、２つのＵＳ像を、それに対応する１つ又は複数の外部マーカの動きと位置合わせする。したがって、ワークフロー２００はさらに、追加のＵＳ像を取得する画像化速度で、軟組織ターゲットを超音波画像化する、ステップ２１４ａを含む。追加取得されたＵＳ像は、実施基準ＵＳ像又は処置プランニングで取得された処置前像と位置合わせされる（ステップ２１４ｂ）。次いで、ステップ２１４ａ、２１４ｂからのデータに基づいて、相関モデルを更新することができる（ステップ２１４ｃ）。
【００３４】
相関モデルが構築又は更新されると、動的追跡システム４０２からの外部マーカの位置測定値を使用して、相関モデルを用いるスキャン速度で、軟組織ターゲットの対応する位置を計算することができる（ステップ２１５）。軟組織ターゲットの位置の計算が完了すると、この方法は、軟組織の動的な動きを補償するように、処置実施システムの放射線ビーム源の位置を調節するステップ２１６を含む。次いで、処置実施システム６２０は、追跡された軟組織ターゲットに、１回分の放射線量を送る。一実施形態では、この放射線の実施が完結しないと判定されると（ステップ２１７）、処置実施段階３０は、相関モデルを更新するためにステップ２１４ａに戻る。放射線の実施が完了すると、この方法は終了する（ステップ２１８）。別の実施形態では、新しいＵＳ像セットを取得し、最新のＵＳ像及び／又は処置前像（例えば、ＭＲ又はＣＴ像）と位置合わせする度に、相関モデルの精度が確認され又は適合される。一実施形態では、相関モデルの予測がＵＳ像変位値から逸脱し、指定されたしきい値を超えると、逸脱の発生源が判定されてから、その先に進む。かかる実施形態では、一貫性を保つために（例えば、ＵＳ画像化器が人体表面上で滑って、不正な組織変位を導く可能性がある）、連続する前のＵＳ像が比較され、マーカ位置が、それを裏づけるために、相関モデルの予測された位置と比較される。
【００３５】
図１及び２に関して述べたターゲットの変位は、位置合わせされたＵＳ像（２Ｄ又は３Ｄ）全体にわたる、あるいは関心領域（ＲＯＩ）又は直方体形の関心ボリューム（ＶＯＩ）内部で、異なるポイントで決定される可能性があることに留意されたい。この変位値は、位置合わせされたＵＳ像又はＲＯＩ全体にわたってポイントからポイントへ変動することがある。変位値は、軟組織の特定の領域（又は大きさ）内の平均変位を求めるために、指定された領域（又は大きさ）にわたって平均することができ、あるいはＲＯＩ（又はＶＯＩ）内の平均腫瘍変位を判定するために使用することができる。空間的に変動する変位値を使用して、軟組織又は腫瘍の変形や局所的な変位をモデル化してもよい。
【００３６】
図３は、外部マーカの位置と超音波像からの位置合わせ結果を、軟組織ターゲットの動きを判定するための時間の関数として相互に関連付ける一実施形態を示すグラフである。相関グラフ３００は、外部マーカの実際の動き３０１と、軟組織ターゲットのサンプリングされたＵＳ像の位置合わせに基づいた軟組織ターゲットの予測された動き３０３の、時間に対する位置を含む（例えば、位置合わせされた、軟組織ターゲットのサンプリングＵＳ像３０２）。位置合わせされたサンプリングＵＳ像３０２は、サンプリング速度ｒ（ｓ）３０４（例えば、リアルタイム）で間に合うようにサンプリングされ、ｔ１〜ｔ８で示されている、ターゲット関心領域の１つ又は複数の基準点の位置を示す。患者の呼吸動作を示すために、周期的すなわち正弦曲線を描く、外部マーカの動き３０１と、軟組織ターゲットの予測された動き３０３が示されていることに留意されたい。別の実施形態では、この動きは、周期的すなわち正弦曲線でなく、不規則な形状の曲線であってもよい。軟組織ターゲットの予測された動きの精度３０３は、サンプリング速度ｒ（ｓ）３０４に依存することにも留意されたい。サンプリング速度ｒ（ｓ）３０４が速いほど、多くの、位置合わせされた軟組織ターゲットのサンプリングＵＳ像３０２を、外部マーカの実際の動き３０１に対して使用して、軟組織ターゲットの予測される動き３０３を算定することができる。ただし、サンプリング速度ｒ（ｓ）３０４は、上記のようにシステムの計算能力によって制限される。外部マーカの実際の動き３０１は連続的な曲線として示されている。別の実施形態では、外部マーカの検出された動き３０１もまた、軟組織ターゲットの予測される動き３０３を算定するために、ＵＳ像のサンプリング速度より速いスキャン速度でサンプリングされた、離散的な値であってもよい。
【００３７】
図２に記載されている方法の例示的な一実施形態では、時刻ｔ１で、超音波画像化器によって取得中のＵＳ像をサンプリングする。次いで、サンプリングされたリアルタイムＵＳ像は、処置前スキャン（例えば、ＭＲ像）又は最新の実施基準ＵＳ像と位置合わせされる。ＵＳ像の位置合わせ結果は、サンプリング速度より高速の動的追跡システムによって追跡されている、外部マーカのリアルタイムの動きと結び付けることができる。位置合わせされた軟組織ターゲットのサンプリングＵＳ像３０２と、外部マーカの実際の動き３０１を使用して、このシステムでは、軟組織ターゲットを動的に追跡するために、軟組織ターゲットの予測される動き３０３を算定する。
【００３８】
図４は、処置プランニング・システム及び処置実施システムの一実施形態の概略ブロック図を示す。処置プランニング・システム４１０は、処置プランニング段階１０に関して述べたステップ（例えば、処置前像を取得するなど）を実行するために使用することができる。処置プランニング・システム４１０は、処置実施の前に処置プランニング・システムからエクスポートする必要がないように、そのデータベース（例えば、記憶された処置前像）を処置実施システム４２０と共有することができる。処置プランニング・システム４１０はまた、ＤＩＣＯＭインポートをサポートし（したがって、様々なシステムで決められたターゲットと像を融合し、次いで、プランニング及び線量計算のために処置プランニング・システムにインポートできる）、拡張された像融合能力（使用者が処置プランニングを行い、様々な画像化モダリティ（例えば、ＭＲＩ、ＣＴ、ＰＥＴなど）の任意の１つに等線量分布を表示することが可能になる）をサポートするために、ＭＩＲＩＴ（ＭｅｄｉｃａｌＩｍａｇｅＲｅｖｉｅｗａｎｄＩｍｐｏｒｔＴｏｏｌ、医用像レビュー及びインポートツール）を含むことができる。処置プランニング・システムは、当技術分野で周知である。したがって、詳細な説明は行わない。
【００３９】
処置プランニング・システム４１０は、処置（例えば、ＭＲ、ＣＴなど）前像を、超音波画像化器６２０で取得される超音波像との以後の位置合わせのための基準として処置実施システム４２０に提供する。前述のように、処置前像は、放射線処置プランニングのために直接使用することができる。あるいは、処置プランニング機能を行うために、処置前像を、その他の解剖学的像（例えば、ＣＴ）と融合する。処置プランニング・システム４１０は、軟組織ターゲットの動的な動きを以後測定するための基準点を選択するために使用される。基準点の位置は、処置前像と共に、処置実施システム４２０に提供される。
【００４０】
処置実施システム４２０は、処置実施のために、動的追跡システム（ＤＴＳ）４０２を含み、かつ患者を配置するための患者支持システム４０３を含む。処置実施システム４２０はまた、処置計画で定められた空間的な配置を実現し、動的追跡システム４０２によって計算された軟組織ターゲットの動きに動的に適応するための、放射線源４０６も含む。動的追跡システム４０２は、患者に配置された外部マーカの動きを動的に追跡する。処理デバイス４０１は、１つ又は複数の汎用のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサなど）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの特殊目的プロセッサ、又は処理デバイスやフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのその他のタイプのデバイスと、それに付随するコンポーネント（例えば、メモリなど）を表す。このコンポーネントは、システム４２０の１つ又は複数のその他のブロック内に外部的に又は内部的に配置できる。処理デバイス４０１は、本明細書で説明した動作やステップを実行するための命令を実行するように構成することができる。具体的には、処理デバイス４０１を使用して、超音波画像化器６２０で取得された超音波像と処置前像との間で位置合わせを行い、外部マーカの動きを軟組織の動きと関連付ける相関モデルを計算する。処置実施システム４２０は、システムの１つの例だけを示しているが、多くの様々な構成やアーキテクチャを備えることができ、本発明と共に用いることができる。
【００４１】
一実施形態では、処置実施システム４２０は、図５に関して下記に述べるように、フレームレス・ロボットをベースとした線形加速器（ＬＩＮＡＣ）放射線手術システムである（例えば、カリフォルニア州Ａｃｃｕｒａｙ，Ｉｎｃ．社によって開発されたＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）システム）。かかるシステムでは、患者の周りの動作ボリューム（例えば、球体）内でいくつもの角度から実施されるビームにより病的組織を照射するようにＬＩＮＡＣを配置するために、ＬＩＮＡＣは、複数の（例えば、５つ以上）自由度を有するロボット・アームの端部に取り付けられている。この処置は、単一のアイソセンタ、複数のアイソセンタ、又は非アイソセントリック・アプローチ（すなわち、ビームは疾病ターゲット・ボリュームと交差すればよく、必ずしも単一ポイント、すなわちターゲット内部のアイソセンタに集中しない）を使用するビーム経路を用いることができる。処置は、単独のセッション（１回照射）か、処置プランニング中に決定される少数のセッション（少分割照射）で実施することができる。
【００４２】
あるいは、例えばガントリ・ベース（アイソセントリック）の強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）システムなどの、処置実施システム４２０の別のタイプを使用することができる。患者の軸方向スライスに対応するガントリ・ベースのシステムでは、放射線源（例えば、ＬＩＮＡＣ）が、患者の軸方向のスライスに対応する平面で回転するようにガントリに取り付けられる。次いで、放射線が、回転の周回平面上の複数の位置から送られる。ＩＭＲＴでは、放射線ビームの形状は、マルチ・リーフ・コリメータによって決められる。このマルチ・リーフ・コリメータは、ビームの一部分をブロックして、その残りの、患者に入射するビームを、事前に決めた形状になるようにする。ＩＭＲＴプランニングでは、最適化アルゴリズムにより、主ビームのサブ・セットが選択され、そのビームのサブ・セットを露出すべき時間量が、線量拘束値を最も満たすように決定される。
【００４３】
別の実施形態では、例えば、スウェーデンのＥｌｅｋｔａ社から入手可能なガンマ・ナイフ（登録商標）などの定位フレーム・システムなど、その他のタイプの処置実施システム４２０を使用することができる。かかるシステムでは、処置計画の最適化アルゴリズム（球パッキング・アルゴリズムとも呼ばれる）により、アイソセンタを形成するビームの一群の選択と、それに割り当てられる線量重み付けが、線量拘束値を最も満たすように決定される。
【００４４】
図５は、処置実施システムの例示的な一実施形態を示す。この実施形態では、処置実施システム４２０は、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００を含んだフレームレス・ロボット・ベースのＬＩＮＡＣ放射線手術システムである。ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００は、関節式のロボット・アーム５０１と、その関節式ロボット・アーム５０１の遠位端に取り付けられた、処置的放射線を選択的に放射するためのＬＩＮＡＣ５０６（例えば、放射線源４０６）と、Ｘ線画像化源５０７と、検出器５０８と、追跡デバイス５０９と、処理デバイス４０１（図示せず）とを有するロボットを含む。この実施形態では、患者支持システム４０３は、ロボット・ベースの患者支持システム５０３である。ロボット・ベースの患者支持システム５０３は、患者処置寝台５０４に結合されたロボット・アーム５０２であってもよい。ロボット・アーム５０２は、５つの回転自由度と、１つのほぼ垂直な直線自由度を有する。あるいは、ロボット・アーム５０２は、６つの回転自由度と１つのほぼ垂直な直線自由度を有することも、少なくとも４つの回転自由度を有することもできる。ロボット・アーム５０２は、支柱５７０に結合されたトラック５６０に結合されている。あるいは、ロボット・アームを、壁に垂直に取り付けることも、台座又は床に水平に取り付けることもできる。支柱５７０は、床に取り付けても、あるいは天井に取り付けてもよい。図５は、ロボットをベースにしている、患者支持システム４０３の例示的実施形態を明示的に描写しているが、患者支持システム４０３は、カリフォルニア州のＡｃｃｕｒａｙ，Ｉｎｃ．社が開発したＡｘｕｍ（登録商標）処置寝台などの、その他の機械機構に取り付けられた処置台であってもよいことに留意されたい。あるいは、患者支持システム４０３は、スタンドすなわち台座に取り付けられた処置台などの、通常の当業者に周知である、その他の従来の処置台であってもよい。
【００４５】
この実施形態では、処置実施システム４２０の画像化システム４０７は、Ｘ線画像化源５０７と画像化検出器５０８を含む。Ｘ線画像化源５０７は、処置座標系すなわちフレームに、軟組織ターゲットの位置と向きを示す、軟組織ターゲットの像データを生成する。１つ又は複数の検出器５０８は、患者の像情報を生成し、それを処理デバイス４０１に送ることができる。処理デバイス４０１は、画像化計算を全て行って、基準処置位置に対する患者の位置を判定し、様々な自由度について補正を行う。この補正は、患者を自動的に位置合わせするためにロボット・ベースの患者支持システム５０３に自動的に適用され、かつ／又はロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００の放射線源５０６に対する患者の位置を自動的に調節するために処理デバイス４０１に送ることができる。
【００４６】
一実施形態では、処理デバイス４０１は、患者処置寝台とＬＩＮＡＣ５０６との向きと位置を動的に調整するために、患者処置寝台５０４とロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００とを組み合わせて動的に動くように構成させている。患者処置寝台５０４は、ロボット・アームを使用して、５つの回転自由度と１つのほぼ垂直な直線自由度に沿って動き、ＬＩＮＡＣシステム５００は、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステムのロボット・アームを使用して、少なくとも５つの自由度に沿って動くことができる。患者処置寝台と処置放射線源の間の動きの動的な調整により、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のＬＩＮＡＣ５０６の動作範囲（例えば、追跡範囲）内で患者を位置決めすることができる。
【００４７】
別の実施形態では、処理デバイス４０１を、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のＬＩＮＡＣ５０６の動作範囲（例えば、追跡範囲）内で、患者処置寝台５０４を位置決めするように構成することができる。あるいは、処理デバイス４０１を、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のＬＩＮＡＣ５０６の動作範囲（例えば、追跡範囲）内で、ＬＩＮＡＣ５０６を患者処置寝台５０４上の患者に対して位置決めするように構成することができる。
【００４８】
処理デバイス４０１は、処置プランニングや処置実施ソフトウェアを実行する。このソフトウェアは、処置前スキャン・データ（例えば、ＣＴ、ＭＲＩデータ、ＰＥＴの各データ）や使用者の入力に応答して、固定された処置位置すなわちノードの各セットに関連付けられた線量率と持続期間をそれぞれ有する一連の所望のビーム経路からなる処置計画を生成する。処理デバイス４０１の命令に応答して、この処理デバイスによって方向付けられたＬＩＮＡＣ５０６が必要な線量を送る間に、ロボット・アーム５０１が、そのＬＩＮＡＣ５０６を連続的かつ順次的に動かし、方向付けして、各ノードを次々と通過させる。
【００４９】
処置計画のビームを送る前に、画像化システム４０７によって確立された固定座標系すなわち基準フレーム内部の患者の位置と向きを、処置のプランニングに使用される像を提供した処置前画像化器（例えば、ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴなど）の固定座標系すなわち基準フレーム内部の患者の位置と向きに合致するように、患者処置寝台５０４によって調節可能でなければならない。例示的な一実施形態では、この位置合わせを、ロボット・アーム５０１が補正できる位置範囲内でまで行うことができる。
【００５０】
前述のように、癌性の病変などの軟組織ターゲットは、患者の体の骨格構造に対して固定されないこともある。したがって、軟組織ターゲットの位置は、患者の動き（呼吸動作や、器官動作、その他の周知の人体の動きなど）により、処置中に移動することがある。つまり、軟組織ターゲットは、可動ターゲットの場合がある。前述のように、放射線処置システム４００により、患者にその呼吸を止めることを求めることなく、内部の動きを追跡し、放射線手術を行うことが可能になる、あるいはいくつかの従来のシステムで必要とされるように、呼吸サイクル中、ＬＩＮＡＣ５０６のオフ／オンをゲート制御することが可能になる本明細書に記載の方法は、埋め込まれた基準マーカを使用せずに、軟組織ターゲットを追跡する。一実施形態では、軟組織ターゲットを追跡するためのＤＴＳ４０２を有する治療的放射線処置システム４００は、追跡デバイス５０９と、患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカを含むことができる。前述のように、処置前スキャンやその他の診断画像化は、処置プランニング中に行うことができる。次いで、この診断画像化を使用して、患者が呼吸しているときの軟組織ターゲットの形状と位置の変化をモデル化して、上記のように、これらの変化を、患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きと相互に関連付けてもよい。
【００５１】
一実施形態では、１つ又は複数の外部マーカは、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。ＬＥＤは、可視赤色でも赤外線でもよい。あるいは、外部マーカは、レーザ・ビーコンなど、通常の当業者に周知である、その他のマーカでもよい。一実施形態では、ＤＴＳ４０２の追跡デバイス５０９は、処置室の天井に取り付けることができる。あるいは、追跡デバイス５０９は、処置室の床や壁などの、通常の当業者に周知である、その他の位置に取り付けてもよい。
【００５２】
一実施形態では、セットアップ段階１０中、患者に３つのレーザ・ビーコンを含んだ共形弾性ベストを取り付けることができる。レーザ・ビーコンとそれに対応する光ファイバ・ケーブルは、放射線透過性にすることができ、したがって、画像化すなわち処置プロセスを妨げない。これらのレーザ・ビーコンの位置は、追跡デバイス５０９によって追跡することができる。追跡デバイス５０９は、３２フレーム／秒などのスキャン速度で処置室をスキャンする、１次元の３つのカメラ・アレイであってもよく、得られた像を、固定座標系におけるレーザ・ビーコンの空間的な座標を決定するために処理する。１つ又は複数のマーカのスキャンは、処置プランニング及び／又は処置実施中に行うことができる。追跡デバイス５０９によって追跡される１つ又は複数のマーカの動きは、図１〜３について上記の述べたように、軟組織ターゲットの動きを予測するために、ＵＳ像の位置合わせ結果と結び付けることができる。あるいは、追跡デバイス５０９は、通常の当業者に周知である、その他の周知の追跡デバイスでもよい。
【００５３】
一実施形態では、ＤＴＳ４０２は、図４に詳細に描写されている処理デバイス４０１に結合（すなわち含む）してもよい。処理デバイス４０１は、１つ又は複数のマーカの位置と動きを算定し、図１〜３で上記に説明した、位置合わせ及び対比機能を実行する。この処理デバイスはまた、位置合わせ中に算定された軟組織の変位を、軟組織ターゲットの内部の動きを追跡するためにロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のＬＩＮＡＣ５０６の是正動作を操るロボット・アーム５０１に伝達される位置情報に、変換又は変形することもできる。
【００５４】
図６は、動的追跡システム及び超音波画像化器を含んだ、処置実施システムの一実施形態の機能ブロック図を示す。処置実施システム４２０は、軟組織ターゲットを追跡するためのＤＴＳ４０２と、軟組織ターゲットの超音波像を取得するための超音波画像化器６２０と、処置のために患者を配置するための患者支持システム４０３と、１回分の放射線量を患者の処置ターゲットに送るための放射線源４０６とを含んでいる。ＤＴＳ４０２は、処理デバイス４０１と、追跡デバイス５０９と、外部マーカ７２０とを含んでいる。追跡デバイス５０９は、外部マーカ７２０の動きを動的に追跡する。外部マーカ７２０は、１つ又は複数の外部に配設された可視の赤色又は赤外線のＬＥＤなどである。あるいは、外部マーカ７２０は、通常の当業者に周知であるその他の外部マーカでもよい。
【００５５】
処理デバイス４０１は、位置合わせブロック６３０と、ロボット動作制御ブロック６４０と、動作追跡ブロック７１０とを含む。処置プランニング・システム６１０の位置合わせブロック６３０は、処置プランニング中に取得された、第１のモダリティの処置前スキャンを画像化器６１０から受け取る。同様に、位置合わせブロック６３０は、処置実施中に取得された超音波像を、超音波画像化器６２０から受け取る。超音波画像化器６２０は、上述のように使用する、１つ又は複数の超音波画像化器を表している。１つ又は複数の超音波画像化器を使用すると、対応する画像化器から受け取った像ごとに、位置合わせを行うことができ、その位置合わせ結果を、上述のように、超音波画像化器の１つから選択することができる。
【００５６】
１つ又は複数の超音波画像化器６２０は、最初の患者セットアップ後に手動調節する必要がなく、その結果、人が介入することなく処置実施を行うように取り付けられる。一実施形態では、１つ又は複数の超音波画像化器を、患者にストラップで結び付けられる調節可能なホルダを使用して取り付ける。あるいは、１つ又は複数の超音波画像化器は、患者に固定されるストラップすなわちベルトに内蔵する。この形のセンサにおける最初の調節は、手動で行ってもよい。あるいは、最初の調節は、手動で行うが、動的追跡システム４０２から補助されてもよい。別の実施形態では、ＤＴＳ４０２の処理デバイス４０１は絶えず、取得済みの超音波像と処置前像の間で位置合わせを行い、図１、２について説明したように、その位置合わせのための品質評価基準をフィードバックする。その結果を、可／不可のフィードバックとしてオペレータに提示する。オペレータは、ＤＴＳ４０２の処理デバイス４０１から可のフィードバックを得るまで、１つ又は複数の超音波画像化器を調節する。
【００５７】
処理デバイス４０１の位置合わせブロック６３０は、処置前スキャン像と超音波像の位置合わせを行う。あるいは、位置合わせブロック６３０は、処置実施中に超音波画像化器６２０から受けとった２つの超音波像の位置合わせを行う。動作追跡ブロック７１０は、外部マーカ７２０の位置情報を追跡デバイス５０９から受け取り、その位置情報を、外部マーカ７２０（例えば、１つ又は複数のＬＥＤマーカ）の動きを軟組織ターゲットの位置合わせ結果の動き（位置合わせブロック６３０によって行われる位置合わせ中に判定された結果）と関連付ける数学的モデル（例えば、相関モデル）の計算に、使用する。
【００５８】
前述のように、処理デバイス４０１は、軟組織ターゲット（例えば、腫瘍又は病変）の内部移動を追跡するためにロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のＬＩＮＡＣ５０６の是正動作を操るロボット・アーム５０１に伝達される位置情報に、位置合わせ中に算定された軟組織の変位を変換又は変形する。こういった変換又は変形は、ロボット動作制御ブロック６４０で行う。
【００５９】
一実施形態では、処理デバイス４０１のロボット動作制御ブロック６４０は、受信位置合わせブロック６３０から位置合わせ結果を受け取り、その情報を、放射線源４０６の是正動作に変形する。一実施形態では、ロボット動作制御ブロック６４０は、軟組織ターゲットの動きを追跡するためにＬＩＮＡＣ５０６の位置と向きを操って１回分の放射線量を送るように、又はＬＩＮＡＣ５０６の動作範囲で患者を位置決めするように、ロボット・ベースのＬＩＮＡＣシステム５００のロボット・アーム５０１に、是正動作情報を送る。ＬＩＮＡＣ５０６は、処置プランニング中に定められた空間的な配置を実現し、処置実施中にＤＴＳ４０２で計算された軟組織ターゲットの動きに合わせて動的に調節されるように、ロボット・アーム５０１に取り付けられる。別の実施形態では、ロボット動作制御ブロック６４０は、軟組織の移動を追跡するために患者処置寝台５０４の位置と向きを操って放射線源４０６の動作範囲で患者を位置決めするように、ロボット・ベースの患者支持システム４０３のロボット・アーム５０２に、是正動作情報を送る。患者処置寝台５０４は、処置プランニング中に定められた空間的な配置を実現し、処置実施中にＤＴＳ４０２で計算された軟組織ターゲットの動きに合わせて動的に調節されるように、ロボット・アーム５０２に取り付けられる。前述のように、ＤＴＳ４０２の処理デバイス４０１は、処理デバイス４０１内に実装される。
【００６０】
図７は、軟組織ターゲットの変位を判定する方法の実施形態を示す。一実施形態では、方法８００のステップは、説明的な例を用いて下記に説明するように、患者セットアップ段階２０で行われるステップを表す。この実施形態では、方法８００は、患者の軟組織ターゲットを有する第１のモダリティの第１の像（例えば、処置プランニング段階１０からのステップ１０１の処置前像）を受け取るステップ８０１と、患者の軟組織ターゲットを有する第１の超音波（ＵＳ）像（例えば、ステップ１０４、１１０又は２１０の超音波画像化器６２０からの実施基準ＵＳ像）を受け取るステップ８０２とを含む。この実施形態では、方法８００はまた、患者の軟組織ターゲットを有する第１の超音波像（例えば、ステップ１０４、１１０又は２１０の超音波画像化器６２０からの実施基準ＵＳ像）を、患者の軟組織ターゲットを有する第１のモダリティの第１の基準像（例えば、処置プランニング段階１０からのステップ１０１の処置前像）に位置合わせするステップ８０３も含む。この実施形態では、この方法はさらに、第１のＵＳ像（例えば、ステップ１０４、１１０又は２１０の超音波画像化器６２０からの実施基準ＵＳ像）と第１の基準像の位置合わせに基づいて、軟組織ターゲットの第１の変位を判定するステップ８０４を含む。この実施形態では、変位を判定するステップ８０４は、患者が処置実施システムの動作範囲内にあるかどうかを判定する（例えば、ステップ１０８）ために行う。
【００６１】
この実施形態では、ステップ８０３の変位が、処置実施システムの動作範囲内で患者の位置を調節するために判定される場合、この方法では、図８に示されているように、外部マーカを動的に追跡し続け、その結果を、処置実施段階３０中に、その後のリアルタイムＵＳ像と結び付ける。かかる方法を実現するために、方法８００はさらに、実施基準超音波像（例えば、ステップ１０４、１１０又は２１０の像の１つ）を取得するステップ８０５を含む。次いで、ステップ８０６で、軟組織ターゲットの第１のＵＳ像が、基準ＵＳ像と位置合わせされる。ステップ８０７では、基準ＵＳ像と第１のＵＳ像の位置合わせに基づいて、軟組織ターゲットの第２の変位が判定される。ステップ８０７はまた、外部マーカの動的な追跡の結果を、超音波位置合わせの結果と結び付けて、軟組織ターゲットのリアルタイムの動的な位置を計算するために、ステップ２１３〜２１５のうちの１つ又は複数を含む。次いで、ステップ８０８で、患者の位置を、第２の変位を使用して、処置実施システム４２０の動作範囲内で調節する。
【００６２】
図７をもう一度参照すると、別の実施形態では、方法８００のステップは、説明的な例を用いて下記に説明するように、処置実施段階３０で行われるステップを表す。この実施形態では、ステップ８０１の第１のモダリティの第１の像は、処置プランニング段階１０で取得された処置前像でも、ステップ１０４、１１０又は２１０の超音波画像化器６２０からの実施基準ＵＳ像でもよい。ステップ８０２の第１の超音波像は、患者実施段階３０のステップ１１１／２１１で取得された、その後の超音波像である。したがって、この実施形態では、ステップ８０３の位置合わせは、軟組織ターゲットの基準ＵＳ像と、その後の（例えば、第２の）軟組織ターゲットのＵＳ像の位置合わせである。外部マーカの動的な追跡の結果を、ステップ８０３（図７には図示せず）の超音波位置合わせの結果と結び付けて、軟組織ターゲットのリアルタイムの動的な位置を計算するための、図２のステップ２１３〜２１５のうちの１つ又は複数もまた、実行する。ステップ８０３の変位は、処置実施中に軟組織ターゲットの動的な動きを補償するようにビーム位置を調節する（ステップ１１３／２１６）ために決定される。
【００６３】
図９は、超音波センサをロボット・アームと共に使用する、軟組織ターゲットの動的な追跡の一実施形態である。この実施形態では、超音波画像化器すなわちセンサは、ロボット・アーム９１０に結合されている。ロボット・アーム９１０は、複数の（例えば、５以上の）自由度を有する。ロボット・アーム９１０は、小さな増分段階で超音波センサ６２０を操作する。各段階ごとに、取得された超音波像を、図１及び２について上記に述べたように、処置前像（例えば、ＭＲ像）と位置合わせし（ステップ１０７）、計算された品質評価基準に位置合わせする。ブロック９５０では、ロボット・アーム９１０によって行われる調節（センサの再位置決め）を計算するのに、超音波センサの位置に対する品質評価基準が最適化されるような周知の最適化技法を使用する。例えば、最急降下法を使用すると、品質評価基準を改善する超音波センサ６２０調節の方向は、２つの連続する測定値からの距離同士の間の勾配の差で決まる。この調節は品質評価基準を改善する方向に行われる。このプロセスを、像位置合わせの適用可能な品質が得られるまで繰り返す。
【００６４】
あるいは、超音波センサ６２０を、手動で配置してもよく、あるいは当技術分野で周知の機械的位置機構に結合させることもできる。一実施形態では、超音波センサ６２０の手動配置とロボット配置の組合せを用いてもよい。超音波センサ６２０の最初の進路調節は、操作者から補助を受けて行われ、続いてロボットと最適化計算を使用して精度が高められる。
【００６５】
図９のロボット・アーム９１０と超音波センサ６２０が、ロボット・ベースの線形加速器（ＬＩＮＡＣ）放射線手術システムと共に示されているが、超音波センサ６２０のロボットによる位置決めはまた、上記の処置実施システム４２０とは別のタイプのものと共に利用することもできることに留意されたい。
【００６６】
上記の明細書では、本発明の実施形態を、本発明の特定の例示的実施形態について説明した。しかし、その実施形態に対して、特許請求の範囲に記載した本発明の実施形態のより広範な趣旨及び範囲から逸脱することなしに、様々な改変及び変更を行ってよいことは明らかである。したがって、本明細書及び図面は、限定ではなく例示とみるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】基準ＭＲ像（基準ＵＳ）とリアルタイムＵＳの位置合わせによって、軟組織ターゲットを準リアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図１ａ】基準ＭＲ像（基準ＵＳ）とリアルタイムＵＳの位置合わせによって、軟組織ターゲットを準リアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図１ｂ】基準ＭＲ像（基準ＵＳ）とリアルタイムＵＳの位置合わせによって、軟組織ターゲットを準リアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】準リアルタイムのＵＳ−ＵＳ位置合わせと、皮膚表面に取り付けられたＬＥＤマーカのリアルタイムの追跡を結び付けることによって、軟組織ターゲットをリアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの他の実施形態を示すフローチャートである。
【図２ａ】準リアルタイムのＵＳ−ＵＳ位置合わせと、皮膚表面に取り付けられたＬＥＤマーカのリアルタイムの追跡を結び付けることによって、軟組織ターゲットをリアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの他の実施形態を示すフローチャートである。
【図２ｂ】準リアルタイムのＵＳ−ＵＳ位置合わせと、皮膚表面に取り付けられたＬＥＤマーカのリアルタイムの追跡を結び付けることによって、軟組織ターゲットをリアルタイムで追跡するステップを含む、患者を放射線処置するためのワークフローの他の実施形態を示すフローチャートである。
【図３】軟組織ターゲットの動きを判定するための時間の関数として、外部マーカの位置を超音波像からの位置合わせ結果に、相互に関連付ける一実施形態を示すグラフである。
【図４】放射線処置中に軟組織ターゲットの動きを追跡するための動的追跡システムを含む、処置実施システムの一実施形態の概略ブロック図である。
【図５】フレームなし像誘導型ロボット・ベースＬＩＮＡＣシステム及びロボット・ベースの患者支持システムを使用する、放射線処置システムの例示的一実施形態の図である。
【図６】動的追跡システム及び超音波画像化器を含んだ、処置実施システムの実施形態の機能ブロック図である。
【図７】軟組織ターゲットの変位を判定する方法の一実施形態の図である。
【図８】処置実施時に軟組織ターゲットの変位を判定する方法の別の実施形態の図である。
【図９】超音波センサをロボット・アームと共に使用して、軟組織ターゲットを動的に追跡する一実施形態の図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の軟組織ターゲットを有する第１の超音波（ＵＳ）像を、前記患者の前記軟組織ターゲットを有する第１のモダリティの第１の基準像と位置合わせするステップと、
前記第１のＵＳ像と前記第１の基準像の前記位置合わせに基づいて、前記軟組織ターゲットの第１の変位を判定するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の基準像が、磁気共鳴（ＭＲ）像、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）像又は陽電子放射グラフ断層撮影（ＰＥＴ）像のうちの１つである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の基準像が処置プランニングのときに取得され、前記第１のＵＳ像が処置実施のときに取得される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記患者の位置を、放射線処置システムの放射線源の動作範囲内で、前記第１の変位を使用して調節するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記軟組織ターゲットの第２のＵＳ像を、前記軟組織ターゲットの前記第１のＵＳ像と位置合わせするステップであって、前記第２のＵＳ像が、前記第１のＵＳ像の後で取得される位置合わせするステップと、
前記第２のＵＳ像と前記第１のＵＳ像の前記位置合わせに基づいて、前記軟組織ターゲットの第２の変位を判定するステップとをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
放射線処置実施システムの放射線源の位置を、前記第２の変位を使用して調節するステップをさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のＵＳ像と前記第１のＵＳ像との位置合わせ及び、前記調節が、処置実施中に行われる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
１つ又は複数のその後のＵＳ像との位置合わせのために、前記第２のＵＳ像を記憶して、前記軟組織ターゲットの処置実施基準位置を確立するステップと、
前記１つ又は複数のその後のＵＳ像を、前記処置実施基準位置と位置合わせして、前記軟組織ターゲットの前記処置実施基準位置に対する、前記軟組織ターゲットの第３の変位を判定するステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第３の変位を使用して、前記放射線源の位置を調節するステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
超音波画像化器を使用して、前記第１のＵＳ像を取得するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
超音波画像化器を使用して、前記１つ又は複数のその後のＵＳ像を取得するステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
１つ又は複数の冗長超音波画像化器を使用して、前記１つ又は複数のその後のＵＳ像を取得するステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のＵＳ像及び前記１つ又は複数のその後の像が、三次元（３Ｄ）像である請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記処置実施基準位置と前記１つ又は複数のその後のＵＳ像の前記位置合わせを使用して、前記軟組織ターゲットの位置を、時間の関数として計算するステップと、
前記軟組織ターゲットの前記計算された位置に基づいて、放射線処置実施システムの放射線源を自動的に調節するステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ又は複数のその後のＵＳ像が第１の速度で取得され、前記第３の変位を判定するステップがさらに、
前記１つ又は複数のマーカを、固定された座標系に対して第２の速度で感知することによって、前記患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの第２の動きを追跡するステップと、
前記１つ又は複数のマーカの前記第２の動きの追跡に基づく相関モデルを使用して、前記軟組織ターゲットの予測された位置を、時間の関数として算定するステップとを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の速度が、約６０Ｈｚよりも小さく、前記第２の速度が、約１Ｈｚよりも大きい請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記固定された座標系における前記第２の動きの追跡に基づいて、前記１つ又は複数のマーカの第２の位置を、時間の関数として判定するステップと、
１つ又は複数のその後のＵＳ像を位置合わせするステップと、
前記位置合わせ結果を、前記１つ又は複数のマーカの前記位置と結び付けて、前記軟組織ターゲットの位置をリアルタイムで計算するステップとを含む、前記軟組織ターゲットの位置を予測する請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
１つ又は複数の外部マーカの位置が遅くならずにＵＳ像に対応するポイントへ補間するか、前記１つ又は複数の外部マーカ位置に対応する新しい像を作成するために、複数のＵＳ像の間で補間するための請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記相関モデルにおける前記軟組織ターゲットの前記予測された位置が、指定されたしきい値を超えて、前記第３の変位から逸脱しているか判定するステップをされに含み、もし逸脱していれば、
一貫性について、前の連続するＵＳ像を比較するステップと、
前記１つ又は複数のマーカの位置を、前記相関モデルの予測された位置と比較して、前記１つ又は複数のマーカの前記位置を確認するステップとを含む請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のモダリティが超音波であり、前記第１の基準像が実施基準超音波像であり、
前記患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きを追跡するステップと、
前記１つ又は複数のマーカの動きと、前記軟組織ターゲットの前記第１の変位の間に、相関モデルを構築するステップと、
前記相関モデルを使用して、前記軟組織ターゲットの位置を算定するステップと、
前記軟組織ターゲットの位置の前記算定に基づいて、放射線処置実施システムにある放射線源を調節するステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
品質しきい値を定義するステップと、
前記第１のＵＳ像の品質評価基準を判定するステップと、
前記第１のＵＳ像の前記品質評価基準を、前記品質しきい値につき合わせて比較するステップと、
前記取得されたＵＳ像の前記品質評価基準が、前記品質しきい値より小さい場合、超音波画像化器の画像化パラメータを調節するステップとをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項２２】
前記画像化パラメータを調節するステップが、前記超音波画像化器に結合されたロボット・アームを使用して前記超音波画像化器を再位置決めするステップを用いることを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記画像化パラメータを調節するステップが、前記超音波画像化器の位置、前記超音波画像化器の向き、前記超音波画像化器によって前記患者に加えられる圧力、送信周波数、受信周波数、ゲイン、深さ依存ゲイン、動的な範囲のうちの、少なくとも１つを調節するステップをさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記放射線源が、ロボット・アームに取り付けられた線形加速器（ＬＩＮＡＣ）である請求項４に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の基準像が基準ＵＳ像であり、前記第１のＵＳ像が前記基準ＵＳ像の後に取得され、前記基準ＵＳ像及び前記第１のＵＳ像を使用して、前記軟組織ターゲットの動きを自動追跡するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記軟組織ターゲットの動きを自動追跡するステップが、
前記軟組織ターゲットの前記第１のＵＳ像を、前記基準ＵＳ像と位置合わせするステップと、
前記前記第１のＵＳ像と前記基準ＵＳ像の前記位置合わせに基づいて、前記軟組織ターゲットの第２の変位を判定するステップと、
前記第２の変位を使用して、放射線処置実施システムの前記放射線源を調節するステップとを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２７】
前記軟組織ターゲットの前記基準ＵＳ像を、前記軟組織ターゲットの処置前スキャンに位置合わせするステップと、
前記基準ＵＳ像と前記処置前スキャンの前記位置合わせに基づいて、前記軟組織ターゲットの第２の変位を判定するステップと、
前記第２の変位を使用して、放射線処置システムにある放射線源の動作範囲内で、前記患者の位置を調節するステップとをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記処置前像が、磁気共鳴（ＭＲ）像、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）像又は陽電子放射グラフ断層撮影（ＰＥＴ）像のうちの１つである請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
超音波画像化器を使用して、前記基準ＵＳ像及び前記第１のＵＳ像を取得するステップをさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１の変位が、前記位置合わせされた第１のＵＳ像全体にわたって、様々なポイントにおいて判定される請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記放射線源が、ロボット・アームに取り付けられた線形加速器（ＬＩＮＡＣ）である請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
超音波画像化器と、
埋め込まれた基準マーカを使用することなく、前記超音波画像化器を使用して、軟組織ターゲットの変位を判定する手段と
を備える装置。
【請求項３３】
１回分の放射線量を前記軟組織ターゲットに送るために、放射線源の位置を調節する手段をさらに備える請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記患者の位置を、放射線処置システムにある放射線源の動作範囲内で、前記変位を使用して調節する手段をさらに備える請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記軟組織ターゲットの動きを自動的に追跡する手段をさらに備える請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
前記自動追跡手段が、前記軟組織ターゲットの第１の超音波像を、前記軟組織ターゲットの処置前像と位置合わせする手段を備える請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記自動追跡手段がさらに、前記軟組織ターゲットのその後の超音波像を、前記第１のＵＳ像と位置合わせして、前記軟組織ターゲットの位置を判定する手段を備える請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記装置がさらに、放射線源を備え、前記自動追跡手段がさらに、
前記患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きを追跡する手段と、
前記１つ又は複数のマーカの前記動きと、前記軟組織ターゲットの前記位置の間に、相関モデルを構築する手段と、
前記相関モデルを使用して前記軟組織ターゲットの予測される位置を算定する手段と、
前記算定に基づいて、放射線のビームを前記軟組織ターゲットに送るために、前記放射線源の位置を調節する手段とを備える請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
軟組織ターゲットを有する第１の超音波像を生成するための超音波画像化器と、
第１の超音波像を受け取るように前記超音波画像化器に結合された処理デバイスとを備える処置実施装置であって、前記処理デバイスが、前記第１の超音波像を第１の基準像と位置合わせし、前記第１の超音波像と前記第１の基準像の位置合わせに基づいて、前記軟組織ターゲットの変位を判定するためのものである装置。
【請求項４０】
前記処理デバイスが、前記変位に基づいて前記放射線源の位置を調節するように、放射線源に結合される請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記第１の基準像が処置前像である装置であって、
患者支持システムをさらに備え、処理デバイスが、処置実施装置の動作範囲内で前記患者を調節するように、前記患者支持システムに結合される請求項３９に記載の装置。
【請求項４２】
前記患者システムの外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きを追跡するように、前記処理デバイスに結合された、動的な追跡デバイスをさらに備える請求項３９に記載の装置。
【請求項４３】
前記１つ又は複数のマーカが、発光ダイオード（ＬＥＤ）である請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記ＬＥＤが可視の赤色である請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記ＬＥＤが赤外線である請求項４３に記載の装置。
【請求項４６】
処理デバイスに結合された放射線源をさらに備え、前記処理デバイスが、前記軟組織ターゲットの前記変位を使用して、前記装置の動作範囲で、前記放射線源の位置を調節するためのものである請求項３９に記載の装置。
【請求項４７】
前記放射線源が、ロボット・アームに取り付けられ、前記処理デバイスが、前記ロボット・アームを使用して、前記放射線源の前記位置を調節するように構成される請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記処理デバイスに結合された、１つ又は複数の追加の超音波像をさらに備える請求項３９に記載の装置。
【請求項４９】
前記超音波画像化器に結合された機械機構をさらに備え、前記処理デバイスが、前記機械機構を使用して、前記超音波像を調節するように構成される請求項３９に記載の装置。
【請求項５０】
放射線源をさらに備え、前記処理デバイスが、前記１つ又は複数のマーカの前記動きと前記軟組織ターゲットの前記第１の変位の間に相関モデルを構築し、前記相関モデルを使用して前記軟組織ターゲットの位置を算定するように構成され、前記処理デバイスが、前記軟組織ターゲットの前記位置の前記算定に基づいて、前記放射線源の位置を調節するように構成される請求項４２に記載の装置。
【請求項５１】
前記超音波画像化器に結合されたロボット・アームをさらに備える請求項３９に記載の装置。
【請求項５２】
前記プロセッサが、前記第１の超音波像の品質評価基準に基づいて、前記超音波画像化器の位置を調節するように、前記ロボット・アームに結合される請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
患者の軟組織ターゲットを含んだ、処置実施基準超音波像を受け取るステップと、
前記軟組織ターゲットを含んだ、１つ又は複数のその後の超音波像を取得するステップと、
前記１つ又は複数のその後の超音波像の少なくとも１つを、前記処置実施基準超音波像と位置合わせして、前記軟組織ターゲットの動きを判定するステップと、
前記軟組織ターゲットの前記動きを補償するように、放射線源の位置を調節するステップとを含む方法。
【請求項５４】
前記軟組織ターゲットを含んだ、処置前像を受け取るステップと、
患者セットアップ段階で、前記軟組織ターゲットを含んだ、第１の超音波像を取得するステップと、
前記第１の超音波像を前記処置前像と位置合わせして、前記軟組織ターゲットの位置を判定するステップと、
処置実施システムの動作範囲内になるように、前記軟組織の前記第１の位置の前記判定に基づいて、前記患者の位置を調節するステップとをさらに含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記処置実施基準超音波像が、前記第１の超音波像である請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記患者の位置が調節された後に、前記軟組織ターゲットを含んだ第２の超音波画像化を取得するステップをさらに含み、前記処置実施基準超音波像が、前記患者セットアップが良好に完了した後の最新の超音波像をさらに含む請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きを追跡するステップと、
前記１つ又は複数のマーカの動きと前記軟組織ターゲットの動きの間に、相関モデルを構築するステップと、
前記相関モデルを使用して、前記軟組織ターゲットの位置を算定するステップとをさらに含み、
前記放射線源の位置が、前記軟組織ターゲットの位置の前記算定に基づいて調節される請求項５３に記載の方法。
【請求項５８】
前記患者の位置が調節された後に、前記軟組織ターゲットを含んだ第２の超音波画像化を取得するステップであって、前記処置実施基準超音波像が、前記第２の超音波像である取得するステップと、
前記患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きを追跡するステップと、
前記１つ又は複数のマーカの動きと前記軟組織ターゲットの動きの間に、相関モデルを構築するステップと、
前記相関モデルを使用して、前記軟組織ターゲットの位置を算定するステップとをさらに含み、
前記放射線源の位置が、前記軟組織ターゲットの位置の前記算定に基づいて調節される請求項５４に記載の方法。
【請求項５９】
前記第１の超音波像が、超音波画像化器で取得され、
前記第１の超音波像と前記処置前像の前記位置合わせの品質に基づいて、前記超音波画像化器の位置を調節するステップをさらに含む請求項５４に記載の方法。
【請求項１】
患者の軟組織ターゲットを有する第１の超音波（ＵＳ）像を、前記患者の前記軟組織ターゲットを有する第１のモダリティの第１の基準像と位置合わせするステップと、
前記第１のＵＳ像と前記第１の基準像の前記位置合わせに基づいて、前記軟組織ターゲットの第１の変位を判定するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の基準像が、磁気共鳴（ＭＲ）像、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）像又は陽電子放射グラフ断層撮影（ＰＥＴ）像のうちの１つである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の基準像が処置プランニングのときに取得され、前記第１のＵＳ像が処置実施のときに取得される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記患者の位置を、放射線処置システムの放射線源の動作範囲内で、前記第１の変位を使用して調節するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記軟組織ターゲットの第２のＵＳ像を、前記軟組織ターゲットの前記第１のＵＳ像と位置合わせするステップであって、前記第２のＵＳ像が、前記第１のＵＳ像の後で取得される位置合わせするステップと、
前記第２のＵＳ像と前記第１のＵＳ像の前記位置合わせに基づいて、前記軟組織ターゲットの第２の変位を判定するステップとをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
放射線処置実施システムの放射線源の位置を、前記第２の変位を使用して調節するステップをさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のＵＳ像と前記第１のＵＳ像との位置合わせ及び、前記調節が、処置実施中に行われる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
１つ又は複数のその後のＵＳ像との位置合わせのために、前記第２のＵＳ像を記憶して、前記軟組織ターゲットの処置実施基準位置を確立するステップと、
前記１つ又は複数のその後のＵＳ像を、前記処置実施基準位置と位置合わせして、前記軟組織ターゲットの前記処置実施基準位置に対する、前記軟組織ターゲットの第３の変位を判定するステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第３の変位を使用して、前記放射線源の位置を調節するステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
超音波画像化器を使用して、前記第１のＵＳ像を取得するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
超音波画像化器を使用して、前記１つ又は複数のその後のＵＳ像を取得するステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
１つ又は複数の冗長超音波画像化器を使用して、前記１つ又は複数のその後のＵＳ像を取得するステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のＵＳ像及び前記１つ又は複数のその後の像が、三次元（３Ｄ）像である請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記処置実施基準位置と前記１つ又は複数のその後のＵＳ像の前記位置合わせを使用して、前記軟組織ターゲットの位置を、時間の関数として計算するステップと、
前記軟組織ターゲットの前記計算された位置に基づいて、放射線処置実施システムの放射線源を自動的に調節するステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ又は複数のその後のＵＳ像が第１の速度で取得され、前記第３の変位を判定するステップがさらに、
前記１つ又は複数のマーカを、固定された座標系に対して第２の速度で感知することによって、前記患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの第２の動きを追跡するステップと、
前記１つ又は複数のマーカの前記第２の動きの追跡に基づく相関モデルを使用して、前記軟組織ターゲットの予測された位置を、時間の関数として算定するステップとを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の速度が、約６０Ｈｚよりも小さく、前記第２の速度が、約１Ｈｚよりも大きい請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記固定された座標系における前記第２の動きの追跡に基づいて、前記１つ又は複数のマーカの第２の位置を、時間の関数として判定するステップと、
１つ又は複数のその後のＵＳ像を位置合わせするステップと、
前記位置合わせ結果を、前記１つ又は複数のマーカの前記位置と結び付けて、前記軟組織ターゲットの位置をリアルタイムで計算するステップとを含む、前記軟組織ターゲットの位置を予測する請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
１つ又は複数の外部マーカの位置が遅くならずにＵＳ像に対応するポイントへ補間するか、前記１つ又は複数の外部マーカ位置に対応する新しい像を作成するために、複数のＵＳ像の間で補間するための請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記相関モデルにおける前記軟組織ターゲットの前記予測された位置が、指定されたしきい値を超えて、前記第３の変位から逸脱しているか判定するステップをされに含み、もし逸脱していれば、
一貫性について、前の連続するＵＳ像を比較するステップと、
前記１つ又は複数のマーカの位置を、前記相関モデルの予測された位置と比較して、前記１つ又は複数のマーカの前記位置を確認するステップとを含む請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のモダリティが超音波であり、前記第１の基準像が実施基準超音波像であり、
前記患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きを追跡するステップと、
前記１つ又は複数のマーカの動きと、前記軟組織ターゲットの前記第１の変位の間に、相関モデルを構築するステップと、
前記相関モデルを使用して、前記軟組織ターゲットの位置を算定するステップと、
前記軟組織ターゲットの位置の前記算定に基づいて、放射線処置実施システムにある放射線源を調節するステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
品質しきい値を定義するステップと、
前記第１のＵＳ像の品質評価基準を判定するステップと、
前記第１のＵＳ像の前記品質評価基準を、前記品質しきい値につき合わせて比較するステップと、
前記取得されたＵＳ像の前記品質評価基準が、前記品質しきい値より小さい場合、超音波画像化器の画像化パラメータを調節するステップとをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項２２】
前記画像化パラメータを調節するステップが、前記超音波画像化器に結合されたロボット・アームを使用して前記超音波画像化器を再位置決めするステップを用いることを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記画像化パラメータを調節するステップが、前記超音波画像化器の位置、前記超音波画像化器の向き、前記超音波画像化器によって前記患者に加えられる圧力、送信周波数、受信周波数、ゲイン、深さ依存ゲイン、動的な範囲のうちの、少なくとも１つを調節するステップをさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記放射線源が、ロボット・アームに取り付けられた線形加速器（ＬＩＮＡＣ）である請求項４に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の基準像が基準ＵＳ像であり、前記第１のＵＳ像が前記基準ＵＳ像の後に取得され、前記基準ＵＳ像及び前記第１のＵＳ像を使用して、前記軟組織ターゲットの動きを自動追跡するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記軟組織ターゲットの動きを自動追跡するステップが、
前記軟組織ターゲットの前記第１のＵＳ像を、前記基準ＵＳ像と位置合わせするステップと、
前記前記第１のＵＳ像と前記基準ＵＳ像の前記位置合わせに基づいて、前記軟組織ターゲットの第２の変位を判定するステップと、
前記第２の変位を使用して、放射線処置実施システムの前記放射線源を調節するステップとを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２７】
前記軟組織ターゲットの前記基準ＵＳ像を、前記軟組織ターゲットの処置前スキャンに位置合わせするステップと、
前記基準ＵＳ像と前記処置前スキャンの前記位置合わせに基づいて、前記軟組織ターゲットの第２の変位を判定するステップと、
前記第２の変位を使用して、放射線処置システムにある放射線源の動作範囲内で、前記患者の位置を調節するステップとをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記処置前像が、磁気共鳴（ＭＲ）像、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）像又は陽電子放射グラフ断層撮影（ＰＥＴ）像のうちの１つである請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
超音波画像化器を使用して、前記基準ＵＳ像及び前記第１のＵＳ像を取得するステップをさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１の変位が、前記位置合わせされた第１のＵＳ像全体にわたって、様々なポイントにおいて判定される請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記放射線源が、ロボット・アームに取り付けられた線形加速器（ＬＩＮＡＣ）である請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
超音波画像化器と、
埋め込まれた基準マーカを使用することなく、前記超音波画像化器を使用して、軟組織ターゲットの変位を判定する手段と
を備える装置。
【請求項３３】
１回分の放射線量を前記軟組織ターゲットに送るために、放射線源の位置を調節する手段をさらに備える請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記患者の位置を、放射線処置システムにある放射線源の動作範囲内で、前記変位を使用して調節する手段をさらに備える請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記軟組織ターゲットの動きを自動的に追跡する手段をさらに備える請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
前記自動追跡手段が、前記軟組織ターゲットの第１の超音波像を、前記軟組織ターゲットの処置前像と位置合わせする手段を備える請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記自動追跡手段がさらに、前記軟組織ターゲットのその後の超音波像を、前記第１のＵＳ像と位置合わせして、前記軟組織ターゲットの位置を判定する手段を備える請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記装置がさらに、放射線源を備え、前記自動追跡手段がさらに、
前記患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きを追跡する手段と、
前記１つ又は複数のマーカの前記動きと、前記軟組織ターゲットの前記位置の間に、相関モデルを構築する手段と、
前記相関モデルを使用して前記軟組織ターゲットの予測される位置を算定する手段と、
前記算定に基づいて、放射線のビームを前記軟組織ターゲットに送るために、前記放射線源の位置を調節する手段とを備える請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
軟組織ターゲットを有する第１の超音波像を生成するための超音波画像化器と、
第１の超音波像を受け取るように前記超音波画像化器に結合された処理デバイスとを備える処置実施装置であって、前記処理デバイスが、前記第１の超音波像を第１の基準像と位置合わせし、前記第１の超音波像と前記第１の基準像の位置合わせに基づいて、前記軟組織ターゲットの変位を判定するためのものである装置。
【請求項４０】
前記処理デバイスが、前記変位に基づいて前記放射線源の位置を調節するように、放射線源に結合される請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記第１の基準像が処置前像である装置であって、
患者支持システムをさらに備え、処理デバイスが、処置実施装置の動作範囲内で前記患者を調節するように、前記患者支持システムに結合される請求項３９に記載の装置。
【請求項４２】
前記患者システムの外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きを追跡するように、前記処理デバイスに結合された、動的な追跡デバイスをさらに備える請求項３９に記載の装置。
【請求項４３】
前記１つ又は複数のマーカが、発光ダイオード（ＬＥＤ）である請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記ＬＥＤが可視の赤色である請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記ＬＥＤが赤外線である請求項４３に記載の装置。
【請求項４６】
処理デバイスに結合された放射線源をさらに備え、前記処理デバイスが、前記軟組織ターゲットの前記変位を使用して、前記装置の動作範囲で、前記放射線源の位置を調節するためのものである請求項３９に記載の装置。
【請求項４７】
前記放射線源が、ロボット・アームに取り付けられ、前記処理デバイスが、前記ロボット・アームを使用して、前記放射線源の前記位置を調節するように構成される請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記処理デバイスに結合された、１つ又は複数の追加の超音波像をさらに備える請求項３９に記載の装置。
【請求項４９】
前記超音波画像化器に結合された機械機構をさらに備え、前記処理デバイスが、前記機械機構を使用して、前記超音波像を調節するように構成される請求項３９に記載の装置。
【請求項５０】
放射線源をさらに備え、前記処理デバイスが、前記１つ又は複数のマーカの前記動きと前記軟組織ターゲットの前記第１の変位の間に相関モデルを構築し、前記相関モデルを使用して前記軟組織ターゲットの位置を算定するように構成され、前記処理デバイスが、前記軟組織ターゲットの前記位置の前記算定に基づいて、前記放射線源の位置を調節するように構成される請求項４２に記載の装置。
【請求項５１】
前記超音波画像化器に結合されたロボット・アームをさらに備える請求項３９に記載の装置。
【請求項５２】
前記プロセッサが、前記第１の超音波像の品質評価基準に基づいて、前記超音波画像化器の位置を調節するように、前記ロボット・アームに結合される請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
患者の軟組織ターゲットを含んだ、処置実施基準超音波像を受け取るステップと、
前記軟組織ターゲットを含んだ、１つ又は複数のその後の超音波像を取得するステップと、
前記１つ又は複数のその後の超音波像の少なくとも１つを、前記処置実施基準超音波像と位置合わせして、前記軟組織ターゲットの動きを判定するステップと、
前記軟組織ターゲットの前記動きを補償するように、放射線源の位置を調節するステップとを含む方法。
【請求項５４】
前記軟組織ターゲットを含んだ、処置前像を受け取るステップと、
患者セットアップ段階で、前記軟組織ターゲットを含んだ、第１の超音波像を取得するステップと、
前記第１の超音波像を前記処置前像と位置合わせして、前記軟組織ターゲットの位置を判定するステップと、
処置実施システムの動作範囲内になるように、前記軟組織の前記第１の位置の前記判定に基づいて、前記患者の位置を調節するステップとをさらに含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記処置実施基準超音波像が、前記第１の超音波像である請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記患者の位置が調節された後に、前記軟組織ターゲットを含んだ第２の超音波画像化を取得するステップをさらに含み、前記処置実施基準超音波像が、前記患者セットアップが良好に完了した後の最新の超音波像をさらに含む請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きを追跡するステップと、
前記１つ又は複数のマーカの動きと前記軟組織ターゲットの動きの間に、相関モデルを構築するステップと、
前記相関モデルを使用して、前記軟組織ターゲットの位置を算定するステップとをさらに含み、
前記放射線源の位置が、前記軟組織ターゲットの位置の前記算定に基づいて調節される請求項５３に記載の方法。
【請求項５８】
前記患者の位置が調節された後に、前記軟組織ターゲットを含んだ第２の超音波画像化を取得するステップであって、前記処置実施基準超音波像が、前記第２の超音波像である取得するステップと、
前記患者の外部に配設された１つ又は複数のマーカの動きを追跡するステップと、
前記１つ又は複数のマーカの動きと前記軟組織ターゲットの動きの間に、相関モデルを構築するステップと、
前記相関モデルを使用して、前記軟組織ターゲットの位置を算定するステップとをさらに含み、
前記放射線源の位置が、前記軟組織ターゲットの位置の前記算定に基づいて調節される請求項５４に記載の方法。
【請求項５９】
前記第１の超音波像が、超音波画像化器で取得され、
前記第１の超音波像と前記処置前像の前記位置合わせの品質に基づいて、前記超音波画像化器の位置を調節するステップをさらに含む請求項５４に記載の方法。
【図１】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００９−５００１１０（Ｐ２００９−５００１１０Ａ）
【公表日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２０３１５（Ｐ２００８−５２０３１５）
【出願日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２５７９３
【国際公開番号】ＷＯ２００７／００２９２６
【国際公開日】平成１９年１月４日（２００７．１．４）
【出願人】（５０５００５６２５）アキュレイ・インコーポレーテッド (11)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２５７９３
【国際公開番号】ＷＯ２００７／００２９２６
【国際公開日】平成１９年１月４日（２００７．１．４）
【出願人】（５０５００５６２５）アキュレイ・インコーポレーテッド (11)
【Ｆターム（参考）】
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