放射線治療のための局所的調整デバイス
処置中患者の解剖学的部分を位置決めするクレードルは、複数の膨張可能流体チャンバと、各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取るべく構成された圧力レギュレータとを含む。処置中患者の解剖学的部分を位置決めするシステムは、上記クレードルと、各流体チャンバの圧力を制御するべく構成された制御ユニットとを含む。処置中患者の解剖学的部分を位置決めする方法は、当該解剖学的部分を上記クレードルに配置するステップと、当該解剖学的部分を所望位置に維持するべく各流体チャンバの圧力を調整するステップとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線治療のための局所的調整デバイスに関する。頭頸部放射線治療のための現行手順は、患者の頭部を位置決めするクレードルのモールディングを必要とする。患者は、当該形成されたクレードルに対して頭部を所定位置にクランプするマスクを装着する。特定の患者それぞれに対する専用の鋳型を形成するにはコストがかかり、著しい量の時間が必要となる。さらに、処置の最中に、当該鋳型の再鋳造を必要とする患者の解剖学的構造の変化が生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許第４，０３４，７４８号明細書
【特許文献２】米国特許第４，５４３，９４７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／０１０３５２０（Ａ１）号明細書
【特許文献４】国際公開第１９９３／２１８６７（Ａ１）号パンフレット
【特許文献５】国際公開第１９９８／４１１２６（Ａ１）号パンフレット
【特許文献６】国際公開第１９９８／１７１７７（Ａ１）号パンフレット
【特許文献７】米国特許第６，８４２，５０２号明細書
【特許文献８】米国特許第７，７６０，８４９号明細書
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めする手段を与える。
【０００４】
一実施例において、本発明は、放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めするクレードルを与える。本クレードルは、複数の膨張可能流体チャンバと圧力レギュレータとを含む。各流体チャンバは、当該解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成される。圧力レギュレータは、各流体チャンバの圧力を、他のすべての流体チャンバから独立して調整するべく構成される。当該調整は、各流体チャンバへ流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによって行われる。
【０００５】
他実施例において、本発明は、放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めするシステムを与える。本システムはクレードルと制御ユニットとを含む。本クレードルは、複数の膨張可能流体チャンバと圧力レギュレータとを含む。各流体チャンバは、当該解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成される。当該複数の流体チャンバの少なくとも２つが当該解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加える。これにより、当該解剖学的部分は本クレードルに固定される。圧力レギュレータは、各流体チャンバの圧力を、他のすべての流体チャンバから独立して調整するべく構成される。当該調整は、各流体チャンバへ流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによって行われる。本制御ユニットは、圧力レギュレータに対して各流体チャンバの圧力を調整するよう指令を与え、当該解剖学的部分を所望位置に維持するべく構成される。
【０００６】
さらなる実施例において、本発明は、放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めする方法を与える。本方法は、当該解剖学的部分をクレードルに配置するステップであって、当該クレードルは複数の膨張可能流体チャンバを有し、各流体チャンバは当該解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成され、当該流体チャンバの少なくとも２つが当該解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加え、当該解剖学的部分が固定されたクレードルとなるステップと、各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることにより各流体チャンバの圧力を調整するステップであって、当該解剖学的部分が所望位置に維持されるステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
添付図面において、本要素は必ずしも縮尺どおりに描かれておらず、むしろ本発明の原理を説明する上で強調されている。さらに、図面全体にわたり、同様の参照番号は対応する部品を示す。
【０００８】
【図１】放射線治療システムの一実施例を概略的に示す。本放射線治療システムは、本発明に係る、累積処置線量の自動構成、推定、及び評価のための線量追跡・フィードバックプロセス及び可能なワークフロー、並びに、適応計画最適化のための患者の解剖学的構造及び線量フィードバックを用いる。
【図２ａ】本発明に係る線量追跡・フィードバックを行うべく、図１の放射線治療システムに関して使用されるオンボード撮像システムの一実施例を示す。
【図２ｂ】本発明に係る線量追跡・フィードバックを行うべく、図１の放射線治療システムに関して使用されるオンボード撮像システムの一実施例を示す。
【図２ｃ】本発明に係る線量追跡・フィードバックを行うべく、図１の放射線治療システムに関して使用されるオンボード撮像システムの一実施例を示す。
【図２ｄ】本発明に係る線量追跡・フィードバックを行うべく、図１の放射線治療システムに関して使用されるオンボード撮像システムの一実施例を示す。
【図２ｅ】本発明に係る線量追跡・フィードバックを行うべく、図１の放射線治療システムに関して使用されるオンボード撮像システムの一実施例を示す。
【図３】本発明に係る、処置中に患者の頭部を位置決めするクレードルの斜視図である。
【図４】本発明に係る、処置中に患者の頭部を位置決めするシステムの平面図である。
【図５】図４のシステムの側面図である。
【図６】本発明に係る、処置中に患者の頭部を位置決めするクレードルの他実施例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで図１を参照すると、コーンビームコンピュータ断層撮影（ＣＢＣＴ）画像誘導適応放射線治療（ＩＧＡＲＴ）システム１００のような体積画像誘導適応放射線治療システム、及び一日累積処置線量の自動構成・評価のための対応ワークフローの概略図が示される。図１に示すように、ＣＢＣＴ・ＩＧＡＲＴシステム１００は、以下のいくつかの主要システムを含む。（１）Ｘ線コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００のような３次元体積撮像システム、（２）線形加速器３０２のような放射線治療線源及び撮像装置３０４を含むメガボルト（ＭｅＶ）システム３００、（３）キロボルト（ｋＶ）ポータル撮像装置プロセッサ／ソフトウェアシステム４００、及び（４）処置線量追跡・フィードバックシステム５００である。これらはそれぞれ以下に説明する。
【００１０】
コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００の機械的動作は、従来のコンピュータ断層撮影システムのそれと同様であるが、全体積画像を、線源及び検出器の２回未満の回転（好ましくは１回の回転）を介して取得できる点が異なる。これは、従来のコンピュータ断層撮影で使用された１次元（１Ｄ）検出器とは対照的に、２次元（２Ｄ）検出器の使用により可能となる。
【００１１】
周知のコーンビームコンピュータ断層撮影撮像システムの一例は、特許文献７に記載されており、その全内容は本明細書に参照として組み入れられる。特許文献７は、キロボルトＸ線管と、アモルファスシリコン検出器のアレイを有するフラットパネル撮像装置とを含むコーンビームコンピュータ断層撮影撮像システムの一例を記載する。患者が処置テーブル上に横たわると、Ｘ線管及びフラットパネル撮像装置が、複数画像を取得するべく患者のまわりを調和して回転する。
【００１２】
体積撮像システムが図２ａに示される。具体的には、図２ａは、英国Elekta of CrawleyによりSynergy（登録商標）の商品名で販売されている壁取り付けコーンビームコンピュータ断層撮影システム２００及びＭｅＶポータル撮像システム３００の一実施例を示す。当該システム２００及び３００は、特許文献８に記載されており、その全内容は本明細書に参照として組み入れられる。
【００１３】
コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００は、Ｘ線管２０２のようなＸ線源と、回転コリメータ２０４と、ガントリー２０８に取り付けられたフラットパネル撮像装置／検出器２０６とを含む。図２ａに示すように、ＣＢＣＴシステム２００は、医療線形加速器３０２のガントリー２０８の、平坦で丸い回転可能なドラム２１０の表面に取り付けることができる。ここで、Ｘ線管２０２により生成されるＸ線ビームは、放射線治療線源３０２により生成される処置ビームとほぼ直交する。
【００１４】
なお、検出器２０６は、それぞれがアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）及び薄膜トランジスタからなる複数の半導体センサの２次元アレイからなり得る。各センサからのアナログ信号が統合されてデジタル化される。デジタル値がデータ格納サーバ１０２に転送される。
【００１５】
コリメータ２０４からの扇状ビームが患者Ｐの幅を横切り上述の態様で検出器２０６全体に衝突した後、コンピュータ２３４（図１に示す）はドラム２１０に指令を与え、ドラム２１０を回転させてＸ線源２０２、コリメータ２０４、及び検出器２０６を患者Ｐまわりに他の位置まで回転させる。上述のスキャニングプロセスが繰り返されて他の２次元投影が生成される。Ｘ線源２０２、コリメータ２０４、及び検出器２０６の上記回転は、コーンビームコンピュータ断層撮影画像を形成するべく十分な数の２次元画像が取得されるまで続けられる。この目的のためには、２回転未満の回転が必要となる（３６０°未満の回転から形成される複数の画像も同様に形成される）。各位置からの２次元投影がコンピュータ２３４で結合されて、上述のコーンビームコンピュータ断層撮影システムのものと同様に、ディスプレイ２３８に表示される３次元画像が生成される。
【００１６】
図２ａに示すように、ＭｅＶ撮像システム３００は、回転ドラム２１０に別個に取り付けられる別個の放射線治療線源３０２と検出器／撮像装置３０４とを含む。線源３０２は、Ｘ線管２０２よりも高い出力レベルで動作する。これにより、可動テーブル２１１（コンピュータ２３４を介してｘ、ｙ、及びｚ方向に可動）上に横たわる患者の標的体積の処置が可能となる。線源３０２は、Ｘ線、又は光子、陽子、若しくは電子のような粒子のビームを生成する。これらは、約４ＭｅＶから約２５ＭｅＶの範囲のエネルギーを有する。本明細書では、線源３０２からのビームは、いずれのタイプであっても放射線と称する。
【００１７】
上述のように、線源３０２からの放射線は、患者の、腫瘍のような特定の興味領域を処置するべく使用される。当該興味領域に到達する前に放射線ビームは、マルチリーフ３０７（図２ｂ−ｅ）を調整することにより、一つのマルチリーフコリメータ３０８を介する特定の断面領域３０９を有する形状にされる。断面領域３０９は、ビームが被処置興味領域と相互作用するが患者の健康な領域とは相互作用しないように選択される。興味領域を貫通する放射線が、周知の態様で撮像装置３０４を介して画像化され得る。
【００１８】
図１に示すように、処置線量追跡・フィードバックシステム５００は、ワークステーション又はデータサーバ１１０を含む。ワークステーション又はデータサーバ１１０は、コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００により生成された、サーバ１０２から受け取られた患者の３次元体積画像について、セグメンテーション／レジストレーションプロセスを行う専用のプロセッサを含む。ワークステーション１１０は、各体積画像内にある各体積画像データの識別及びレジストレーションを行うことができる。当該識別及びレジストレーションにより、一の治療セッションと他の治療セッションとの間で同じ体積画像データの位置を追跡することができる。
【００１９】
治療線量追跡・フィードバックシステム５００はさらに、（１）ワークステーション１１０により行われるセグメンテーション／レジストレーションプロセスに基づいて、及び（２）参照プランに応じて被測定患者に衝突する、線源３０２から放出されてサーバ１０２に格納される放射線ビームのパラメータ、例えば角度位置、ビームエネルギー、及び当該ビームの断面形状に基づいて、処置線量構成プロセスを行う専用のプロセッサを含むワークステーション又はデータサーバ１１２を含む。当該パラメータは、ガントリー２０８の角度位置、コリメータ３０８の角度配向、マルチリーフコリメータ３０８のリーフの位置、テーブル２１１の位置、及び放射線ビームのエネルギーの形態であり得る。画像小体積の位置及び形状のデータがひとたびわかると、全く同じ小体積により受け取られた処置線量を、患者に衝突する線源３０２から放出された放射線ビームの上記パラメータに基づいて決定／構成することができる。当該決定は、システム２００により生成された各体積画像についての各画像小体積データに対してなされる。
【００２０】
処置線量追跡・フィードバックシステム５００はさらに、（１）放射線治療処置を、オフライン及びオンライン情報に基づいて実時間の態様の特定の日のために調整すること、又は（２）放射線治療処置プランを、オフライン情報に基づいて非実時間の態様で調整すること、のいずれかが可能な適応プラニングプロセスを行う専用のプロセッサを含むワークステーション又はデータサーバ１１４を含む。当該調整は、ワークステーション１１２により計算された線量が処置プランにより好ましい線量とどれくらい異なるのかに基づいている。なお、用語「実時間」とは、放射線治療線源がアクティブにされて患者の処置をしている時間を称する。用語「オンライン」とは患者が処置テーブル上にいるときを称し、「オフライン」とは患者が処置テーブルから離れているときを称する。
【００２１】
まとめると、処置線量追跡・フィードバックシステム５００は、治療セッション中の実時間態様で測定される体積画像情報及び治療ビームパラメータに基づいて、実時間の処置線量構成及び４Ｄ適応プラニングを行うことができる。システム５００はまた、非実時間態様で適応プラニングをすることもできる。なお、一代替実施例では、ワークステーション１１０、１１２、及び１１４は、ワークステーション１１０、１１２、及び１１４に関連付けられたプロセスが一以上のプロセッサにより行われる一つのワークステーションに結合することができる。なお、ワークステーション１１２により決定された実時間処置線量構成、及びワークステーション１１４により決定された適応プラニングは、品質保証（ＱＡ）評価ステーション１１６のモニタ１１７上に表示することができる。モニタ１１７に表示された情報に基づいて、医療従事者は必要に応じ、計算された４Ｄ適応プランを許容可能なパラメータ内に収まるように変更することができる。すなわち、ＱＡ評価ステーション１１６は、治療セッションに対して生じる将来の実時間変更の信頼を確実にする方法として機能する。このシナリオでは、ＱＡ評価ステーション１１６及び処置線量追跡・フィードバックシステム５００は集合的に、４Ｄプラニング・制御システムとみなすことができる。
【００２２】
念頭にあるオンボード・コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００、メガボルト撮像・放射線治療システム３００、ＱＡ評価ステーション１１６、及び処置線量追跡・フィードバックシステム５００の上記説明により、図１のＣＢＣＴ・ＩＧＡＲＴシステム１００を理解することができる。特に、上述のオンライン体積撮像情報及び実時間治療ビームパラメータは、システム２００、３００、及び４００からキャプチャされてデータ格納サーバ１０８に格納される。体積撮像情報及び治療ビームパラメータはその後、データモニタジョブコントローラ１０４に送られる。データモニタジョブコントローラ１０４は、予め計画された処置スケジュール及びプロトコルに基づいてワークステーション１１０、１１２、及び１１４のそれぞれにタスクを自動的に割り当てて当該タスクの達成を制御する。当該タスクは、臨床的な優先度に基づいて、ワークステーション１１０、１１２、及び１１４のそれぞれにディスパッチされる時間ジョブキュー１２４に格納される。当該臨床的な優先度は、医師評価／決定実行ステーション１０６の処置レビュー及び評価に基づいて、臨床ユーザ要求１２２から再び割り当てることができる。追加的に、ステーション１０６はまた、処置／プラン修正決定に対する指令を与えることができる。修正サーバ１２０は、ステーション１０６から指令を受け取り、システム３００に関する進行中の処置プラン、ビーム、又は患者位置を、適応プラニングワークステーション１１４からもたらされた最適適応プランに基づいて修正する。
【００２３】
図１に示すように、サーバ１０２からの生データもワークステーション１１０に送られる。ワークステーション１１０は、コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００により生成される患者の３次元体積画像について自動セグメンテーション／レジストレーションプロセスを行うべく特化されている。サーバ１０２からの生データもワークステーション１１２及びワークステーション１１４に送られる。ワークステーション１１２は、生データから一日累積処置線量の構成／評価を行う。ワークステーション１１４は、生データから適応プラニングを行う。３つのワークステーション１１０、１１２、及び１１４はそれぞれ、それらのジョブキュー１２６、１２８、及び１３０の順序で、それらのタスクを自動的に行う。
【００２４】
図１に示すように、ワークステーション１１０、１１２、及び１１４からもたらされたセグメンテーション／レジストレーション、処置線量構成、及び適応プラニングの情報はＱＡ評価ステーション１１６に送られる。ＱＡ評価ステーション１１６は臨床ユーザと相互作用を行い、必要に応じて上記ワークステーション１１０、１１２、及び１１４からの結果を検証及び修正する。ＱＡ評価ステーション１１６からの出力はその後、派生データサーバ１０８に格納される。
【００２５】
ＱＡステーション１１６は、ジョブ実行ログサーバ１１８に最新の実行状態を与える。ジョブ実行ログサーバ１１８は、情報処理が現在行われているか否か、処理が完了したか否か、又はエラーが発生したか否かの情報を与える。ワークステーション１１２及び１１４それぞれにより処置線量構成又は適応プラニング修正のタスクが完了するときはいつでも、評価ステーション１１６は、現行処置状態と、以前の処置からの患者及び処置のデータに基づいて推定された完了処置線量・結果パラメータとの双方を含む処置評価情報を与える。ＱＡ評価ステーション１１６におけるユーザはその後、新たな情報の要求又は臨床処置スケジュールの修正のいずれかを目的として、高優先度ジョブ要求サーバ１２２に指令又は新たな臨床スケジュールを与えることができる。追加的に、ユーザはサーバ１２０を介して、新たな適応プランを実行する決定をすることも又は処置／患者位置の修正を行うこともできる。
【００２６】
ＣＢＣＴ・ＩＧＡＲＴシステム１００は、とりわけｋＶポータル撮像プロセッサ／ソフトウェアを介したｋＶポータル撮像プロセス、及び画像誘導放射線治療プロセスを含むいくつかのプロセスを行う。システム１００のさらなる詳細は、２００９年９月９日出願の米国特許出願第１２／５５６，２７０号明細書に見出すことができる。その全内容は本明細書に参照として組み入れられる。
【００２７】
上述のＣＢＣＴ・ＩＧＡＲＴシステム１００を使用して患者の解剖学的部分の撮像及び処置を行う場合、当該解剖学的部分を適切な位置に固定することが重要である。ここで図３を参照すると、本発明の一実施例が、放射線治療の処置中に患者Ｐの解剖学的部分の位置決めをするクレードル１０００を与える。クレードル１０００は、複数の膨張可能流体チャンバ１００８と、一以上の圧力レギュレータ１００４及び１００６とを含む。図３に示す一実施例においてクレードル１０００はさらにカバー１００２を含む。カバー１００２は、流体チャンバ１００８ａからｊと、一以上の圧力レギュレータ１００４及び１００６とを収容する。
【００２８】
複数の流体チャンバ１００８のそれぞれは、解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく膨張するように構成される。これにより、解剖学的部分は処置のための固定位置に維持される。好ましくは、各流体チャンバ１００８は、解剖学的部分の限定された領域に対して力を加える。流体チャンバ１００８が解剖学的部分の表面に対して加える力は力ベクトル１００９によって示す。好ましくは、流体チャンバ１００８は、少なくとも２つの力ベクトル１００９が互いに実質的に対向するように配列される。これにより、解剖学的部分はクレードル１０００に固定される。
【００２９】
クレードル１０００の様々な要素すなわち流体チャンバ１００８及びカバー１００２（該当する場合）は典型的に、Ｘ線又は粒子放射線を減衰させない材料から作られる。流体チャンバ１００８は、流体が供給されると膨張し流体が抜き取られると収縮することができる任意の適切な可撓性、弾性、及び流体密封性の材料又は膜から構成される。流体チャンバ１００８は、流体が供給及び抜き取りされるとすべての方向に膨張及び収縮するべく構成される。または、流体チャンバ１００８は、流体が供給又は抜き取りされると主に一軸（図示せず）方向に膨張又は収縮することができるアコーディオン状構成を有する。好ましくは、各流体チャンバ１００８は一軸方向に膨張及び収縮する。さらに好ましくは、各流体チャンバ１００８は、各力ベクトル１００９に平行な一軸方向に膨張する。
【００３０】
圧力レギュレータ１００４及び１００６は、各流体チャンバ１００８の圧力を、他のすべての流体チャンバ１００８から独立して調整するべく構成される。これは、各流体チャンバに流体を供給し又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによる。圧力レギュレータ１００４及び１００６はそれぞれ、流体チャンバ１００８に流体を供給するポンプ（図示せず）、及び流体チャンバ１００８から流体を抜き取るベント（図示せず）を含む。しかしながら、当業者に周知の他の適切な圧力レギュレータも、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく使用することができる。圧力レギュレータ１００４及び１００６は、管セクション１０１０により流体チャンバ１００８に接続される。しかしながら、他の適切な取り付け配列及び手段を使用してもよい。最後に、図３に示す実施例は２つの圧力レギュレータ１００４及び１００６を含むが、他の適切な任意数の圧力レギュレータを使用してもよい。例えば、一つの圧力レギュレータを使用してもよい。代替的に、各流体チャンバ１００８に対して別個の圧力レギュレータを使用してもよい。
【００３１】
圧力レギュレータ１００４及び１００６は、各流体チャンバ１００８を他のすべての流体チャンバ１００８から独立して調整するべく構成されるので、クレードル１０００によりオペレータは、患者Ｐの解剖学的部分の位置を全６自由度までにおいて調整することができる。具体的には、各流体チャンバ１００８に所定量の流体を供給することによって、又は各流体チャンバ１００８から所定量の流体を抜き取ることによって、解剖学的部分を、縦軸ｘ、横軸ｙ、又は垂直軸ｚの方向に並進させることができる。さらに、解剖学的部分を、縦軸ｘ（矢印αで示す）まわりに、横軸ｙ（矢印βで示す）まわりに、又は垂直軸ｚ（矢印γで示す）まわりに回転することができる。
【００３２】
当業者には理解できることだが、クレードル１０００は、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく流体チャンバ１００８の適切な配列を選択することによって、患者の任意の適切な解剖学的部分を位置決めするべく構成される。例えば、クレードル１０００は、患者の頭部、腕、手、骨盤、脚、又は足を位置決めするべく構成される。図３に示す実施例において、クレードルは患者の頭部を位置決めするべく構成される。さらに、クレードル１０００は、患者が立位、座位、腹臥位、又は背臥位にあるときに患者の解剖学的部分を位置決めするべく構成される。図３に示す実施例において、クレードル１０００は、患者が処置中にカウチ上で背臥位にあるときに患者の頭部を位置決めするべく構成される。
【００３３】
図３に示す実施例において、クレードル１０００は、１０の流体チャンバ１００８ａからｊを含む。具体的には、クレードル１０００の当該実施例は、患者の頸部の後ろに対して第１力を加えるべく構成された２つの第１流体チャンバ１００８ｃ及び１００８ｄと、患者の頭部の後に対して第２力を加えるべく構成された２つの第２流体チャンバ１００８ｅ及び１００８ｆと、患者の頭部の左側に対して第３力を加えるべく構成された２つの第３流体チャンバ１００８ｉ及び１００８ｊと、患者の頭部の右側に対して第４力を加えるべく構成された２つの第４流体チャンバ１００８ｇ及び１００８ｈと、患者の肩の後ろに対して第５力を加えるべく構成された２つの第５流体チャンバ１００８ａ及び１００８ｂとを含む。
【００３４】
第１流体チャンバ１００８ｃ及び１００８ｄは、流体が第１流体チャンバ１００８ｃ及び１００８ｄに供給されると患者の頸部の後ろに対し増大した第１力を加えるべく構成され、並びに流体が第１流体チャンバ１００８ｃ及び１００８ｄから抜き取られると患者の頸部の後ろに対し減少した第１力を加えるべく構成される。第１流体チャンバ１００８ｃ及び１００８ｄは、右頸部流体チャンバ１００８ｃ及び左頸部流体チャンバ１００８ｄを含む。右頸部流体チャンバ１００８ｃは、流体が右頸部流体チャンバ１００８ｃに供給されると患者の頸部の右後側に対し、力ベクトル１００９ｃで示すように増大した力を加えるべく構成され、及び流体が右頸部流体チャンバ１００８ｃから抜き取られると患者の頸部の右後側に対し、減少した力を加えるべく構成される。左頸部流体チャンバ１００８ｄは、流体が左頸部流体チャンバ１００８ｄに供給されると患者の頸部の左後側に対し、力ベクトル１００９ｄで示すように増大した力を加えるべく構成され、及び流体が左頸部流体チャンバ１００８ｄから抜き取られると患者の頸部の左後側に対し減少した力を加えるべく構成される。
【００３５】
第２流体チャンバ１００８ｅ及び１００８ｆは、流体が第２流体チャンバ１００８ｅ及び１００８ｆに供給されると患者の頭部の後ろに対し増大した第２力を加えるべく構成され、並びに流体が第２流体チャンバ１００８ｅ及び１００８ｆから抜き取られると患者の頭部の後ろに対し減少した第２力を加えるべく構成される。第２流体チャンバ１００８ｅ及び１００８ｆは、右頭部流体チャンバ１００８ｅ及び左頭部流体チャンバ１００８ｆを含む。右頭部流体チャンバ１００８ｅは、流体が右頭部流体チャンバ１００８ｅに供給されると患者の頭部の右後側に対し、力ベクトル１００９ｅに示すように増大した力を加えるべく構成され、及び流体が右頭部流体チャンバ１００８ｅから抜き取られると患者の頭部の右後側に対し減少した力を加えるべく構成される。左頭部流体チャンバ１００８ｆは、流体が左頭部流体チャンバ１００８ｆに供給されると、患者の頭部の左後側に対し、力ベクトル１００９ｆに示すように増大した力を加えるべく構成され、及び流体が左頭部流体チャンバ１００８ｆから抜き取られると患者の頭部の左後側に対し減少した力を加えるべく構成される。
【００３６】
第３流体チャンバ１００８ｉ及び１００８ｊは、流体が第３流体チャンバ１００８ｉ及び１００８ｊに供給されると患者の頭部の左側に対し増大した第３力を加えるべく構成され、並びに流体が第３流体チャンバ１００８ｉ及び１００８ｊから抜き取られると患者の頭部の左側に対し減少した第３力を加えるべく構成される。第３流体チャンバ１００８ｉ及び１００８ｊは、左こめかみ流体チャンバ１００８ｉ及び左上頭部流体チャンバ１００８ｊを含む。左こめかみ流体チャンバ１００８ｉは、流体が左こめかみ流体チャンバ１００８ｉに供給されると、患者の頭部の左こめかみに対し、力ベクトル１００９ｉに示すように増大した力を加えるべく構成され、及び流体が左こめかみ流体チャンバ１００８ｉから抜き取られると患者の頭部の左こめかみに対し減少した力を加えるべく構成される。左上頭部流体チャンバ１００８ｊは、流体が左上頭部流体チャンバ１００８ｊに供給されると、力ベクトル１００９ｊに示すように患者の左こめかみ上方にある患者の頭部の左側に対し増大した力を加えるべく構成され、及び流体が左上頭部流体チャンバ１００８ｊから抜き取られると患者の左こめかみ上方にある患者の頭部の左側に対し減少した力を加える。
【００３７】
第４流体チャンバ１００８ｇ及び１００８ｈは、流体が第４流体チャンバ１００８ｇ及び１００８ｈに供給されると患者の頭部の右側に対し増大した第４力を加えるべく構成され、並びに流体が第４流体チャンバ１００８ｇ及び１００８ｈから抜き取られると患者の頭部の右側に対し減少した第４力加えるべく構成される。第４流体チャンバ１００８ｇ及び１００８ｈは、右こめかみ流体チャンバ１００８ｇ及び右上頭部流体チャンバ１００８ｈを含む。右こめかみ流体チャンバ１００８ｇは、流体が右こめかみ流体チャンバ１００８ｇに供給されると、力ベクトル１００９ｇに示すように、患者の頭部の右こめかみに対し増大した力を加えるべく構成され、及び流体が右こめかみ流体チャンバ１００８ｇから抜き取られると患者の頭部の右こめかみに対し減少した力を加えるべく構成される。右上頭部流体チャンバ１００８ｈは、流体が右上頭部流体チャンバ１００８ｈに供給されると、力ベクトル１００９ｈに示すように、患者の右こめかみ上方にある患者の頭部の右側に対し増大した力を加えるべく構成され、及び流体が右上頭部流体チャンバ１００８ｈから抜き取られると患者の右こめかみ上方にある患者の頭部の右側に対し減少した力を加える。
【００３８】
第５流体チャンバ１００８ａ及び１００８ｂは、流体が第５流体チャンバに供給されると患者の肩の後ろに対し増大した第５力を加えるべく構成され、及び流体が第５流体チャンバから抜き取られると患者の肩の後ろに対し減少した第５力を加えるべく構成される。第５流体チャンバ１００８ａ及び１００８ｂは、右肩流体チャンバ１００８ａ及び左肩流体チャンバ１００８ｂを含む。右肩流体チャンバ１００８ａは、流体が右肩流体チャンバ１００８ａに供給されると、力ベクトル１００９ａに示すように患者の右肩の後ろに対し増大した力を加えるべく構成され、及び流体が右肩流体チャンバ１００８ａから抜き取られると患者の右肩の後ろに対し減少した力を加えるべく構成される。左肩流体チャンバ１００８ｂは、流体が左肩流体チャンバ１００８ｂに供給されると、力ベクトル１００９ｂに示すように患者の左肩の後ろに対し増大した力を加えるべく構成され、及び流体が左肩流体チャンバ１００８ｂから抜き取られると患者の左肩の後ろに対し減少した力を加えるべく構成される。
【００３９】
図３に示すクレードル１０００の実施例は１０の流体チャンバ１００８ａからｊを有するが、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなくクレードルが流体チャンバ１００８の適切な任意の数を有することが当業者に理解される。さらに、流体チャンバ１００８は、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく任意の適切な構成に配列してよい。
【００４０】
ここで図４及び５を参照すると、本発明は、放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めするシステムも与える。本システムは、図３を参照して記載されたクレードル１０００と、制御ユニット１０５６とを含む。本制御ユニットは、圧力レギュレータ１００４及び１００６に対して各流体チャンバ１００８の圧力を所望圧力に調整するよう指令を与え、患者の解剖学的部分を所望位置に維持するべく構成される。本システムはさらに、コンジット１０５３を通してバルブ１０４８に流体を供給するべく構成された流体源１０５４を含む。バルブ１０４８は、コンジット１０５２により圧力レギュレータ１００４及び１００６に接続される。
【００４１】
本システムは、当該解剖学的部分を任意の所望位置に維持するべく構成される。いくつかの実施例において、所望位置は所定位置である。例えば、第２処置セッションでの所望位置は、第１セッション中の当該解剖学的部分の第１位置と実質的に同様である。本明細書において使用される用語「第１セッション」とは、何回の処置セッションが先行し又は当該処置セッションが後続するかにかかわらず、任意の処置セッションを称し、事前処置プラニングセッションとも称する。本明細書において使用される用語「第２セッション」とは、第１セッションに続く任意の処置セッションを称する。
【００４２】
上述の独立したクレードル１０００と同様、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく本システムは、クレードル１０００の流体チャンバ１００８の適切な配置を選択することにより患者の任意の適切な解剖学的部分を位置決めするべく構成される。例えば、本システムは、患者の頭部、腕、手、骨盤、脚、又は脚を位置決めするべく構成される。図４及び５に示す実施例において当該クレードルは、患者が放射線治療の処置中にカウチ上で背臥位にあるときに患者の頭部を位置決めするべく構成される。
【００４３】
制御ユニット１０５６は、当業者に周知の任意の手段により、圧力レギュレータ１００４及び１００６と、オプションとしてバルブ１０４８と通信する。例えば、制御ユニット１０５６は、配線１０６２、１０６０、及び１０５８それぞれにより、圧力レギュレータ１００４及び１００６と並びにオプションとしてバルブ１０４８と通信する。代替的に、当該制御ユニットは、無線で圧力レギュレータ１００４及び１００６と並びにオプションとしてバルブ１０４８と通信する。
【００４４】
いくつかの実施例において、制御ユニット１０５６は、オペレータからの手動入力を受け取って流体チャンバ１００８の一以上の圧力を調整し、並びに当該指令を圧力レギュレータ１００４及び１００６に中継するべく構成される。「自動システム」と称する他実施例において、制御ユニット１０５６は、流体チャンバ１００８のそれぞれの所望圧力を自動的な態様で決定するべく構成される。自動システムの制御ユニット１０５６はまた、手動入力を受け取るべく構成することもできる。
【００４５】
自動システムにおいて、当該制御ユニットは、メモリ手段１０６４、マイクロプロセッサ１０６６、及び信号伝達手段１０６８を含む。メモリ手段１０６４は、データ格納に有用な当業者に周知の任意のデバイスである。すなわち、当該メモリ手段は、コンピュータサーバ、コンピュータハードディスク、コンピュータフロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュデバイス、又は任意の適切なデータ格納手段である。マイクロプロセッサ１０６６は、データ操作に有用な当業者に周知の任意のコンピュータプロセッサである。マイクロプロセッサ１０６６は、有線又は無線通信を含む当業者に周知の任意の手段によりメモリ手段１０６４と通信する。信号伝達手段１０６８は、マイクロプロセッサ１０６６から圧力コントローラ１００４及び１００６に並びにオプションとしてバルブ１０４８に指令を送るのに有用な当業者に周知の任意のデバイスである。上述のように、制御ユニット１０５６の信号伝達手段１０６８は、配線１０６２、１０６０、及び１０５８それぞれを介して又は無線通信により、圧力レギュレータ１００４及び１００６と並びにオプションとしてバルブ１０４８と通信する。
【００４６】
自動システムの第１実施例において、本システムは、流体チャンバそれぞれの圧力を所定圧力に調整することにより当該解剖学的部分を所定位置に位置決めするべく構成される。第１セッションにおいて、各流体チャンバの所定圧力は、患者の解剖学的部分を所定位置に配置するべく使用される必須圧力をコンピュータモデリングすることにより決定される。第２処置セッションにおいて、当該所定圧力は、第１セッション中の当該解剖学的部分の第１位置を参照して決定される。この場合、第２処置セッション中の各流体チャンバの所定圧力は、第１セッション中の各流体チャンバの圧力と実質的に同様である。
【００４７】
自動システムの第１実施例において、メモリ手段１０６４は、各流体チャンバ１００８に対する所定膨張データを格納するべく構成される。各流体チャンバ１００８の所定膨張データは、当該解剖学的部分の所定位置に対応する各流体チャンバ１００８の所定圧力を表す。第２処置セッションにおいて、各流体チャンバ１００８の所定圧力は、第１セッション中の各流体チャンバ１００８の圧力と実質的に同様である。
【００４８】
自動システムの第１実施例において、マイクロプロセッサ１０６６は、各流体チャンバのための所定膨張データをメモリ手段１０６４から受け取り、当該流体チャンバのための所定膨張データに基づいて各流体チャンバ１００８の所定圧力を決定するべく構成される。
【００４９】
自動システムの第１実施例において、信号伝達手段１０６８は、各流体チャンバ１００８の所定圧力に関する指令をマイクロプロセッサ１０６６から受け取り、膨張信号を圧力レギュレータ１００４及び１００６に並びにオプションとしてバルブ１０４８に送るべく構成される。当該膨張信号は、圧力レギュレータ１００４及び１００６に対して各流体チャンバ１００８の圧力を所定圧力に調整するよう指令を与える。
【００５０】
図５に最も明確に示される自動システムの第２実施例において、本システムは、実時間患者表面測定等のオンボード撮像を使用して当該解剖学的部分を所定位置に位置決めするべく構成される。本システムは、室内の光学、Ｘ線、ＭＲＩ画像である現行画像により表される当該解剖学的部分の現行位置を、当該解剖学的部分の第１画像により表される当該解剖学的部分の所定位置と対比することにより、当該解剖学的部分を当該所定位置に位置決めする。第１画像は、第１セッション中に取得されている。
【００５１】
自動システムの第２実施例において、本システムは撮像デバイス１０７０を含む。撮像デバイス１０７０は、患者の解剖学的部分の画像を取得するのに適切な当業者に周知の任意のデバイスである。例えば、撮像デバイス１０７０は、ビデオカメラ、コンピュータ断層撮影スキャナ、又はＭＲＩ撮像装置である。好ましくは、撮像デバイス１０７０はビデオカメラである。さらに好ましくは、撮像デバイス１０７０、動画を取得するのに適切なビデオカメラである。撮像デバイス１０７０は、当該解剖学的部分の現行位置を表す現行画像を取得するべく構成される。好ましくは、当該現行画像は、当該解剖学的部分の現行位置の動画である。
【００５２】
自動システムの第２実施例において、メモリ手段１０６４は、当該解剖学的部分の所定位置を表す第１画像を格納するべく構成される。上述のように第１画像は第１セッション中に取得されているので、第１画像に示される当該解剖学的部分の所定位置は、第１セッション中の当該解剖学的部分の第１位置である。第１画像は、ビデオ撮像又はコンピュータ断層撮影撮像を含むがこれらに限られない当業者に周知の任意の手段により取得されている。好ましくは、第１画像は当該解剖学的部分の静止画像である。
【００５３】
自動システムの第２実施例において、マイクロプロセッサ１０６６は、メモリ手段１０６４から第１画像を及び撮像デバイス１０７０から現行画像を受け取るべく構成される。マイクロプロセッサ１０６６はさらに、当該解剖学的部分の現行位置（当該現行画像により表される）を当該解剖学的部分の所定位置（第１画像により表される）と対比することにより各流体チャンバ１００８の有効圧力を決定し、当該解剖学的部分の現行位置を、当該解剖学的部分の現行位置が当該解剖学的部分の所定位置と実質的に同様となるように調整するべく構成される。
【００５４】
当該解剖学的部分の現行位置を当該解剖学的部分の所定位置と対比するとき、マイクロプロセッサ１０６６は当該解剖学的部分の所定の解剖学的標識の現行位置及び所定位置を対比するのが好ましい。本明細書において使用される用語「解剖学的標識」とは、解剖学的部分の特徴であって、例えば、患者の体重増加又は体重減少による変化、患者の水和レベルの変化、又は患者の服装又はヘアスタイルの変化による変化のような当該解剖学的部分の全体形状の予測可能な変化があってもその位置が変化しないものを称する。例えば、当該解剖学的部分が患者の頭部である場合、適切な解剖学的標識は、患者の鼻の先及び患者頭蓋の前頭骨を含む。
【００５５】
自動システムの第２実施例において、信号伝達手段１０６８は、各流体チャンバ１００８の有効圧力に関するマイクロプロセッサ１０６６から指令を受け取るべく構成される。信号伝達手段１０６８はまた、圧力レギュレータ１００４及び１００６に並びにオプションとしてバルブ１０４８に調整信号を送るべく構成される。当該調整信号は、圧力レギュレータ１００４及び１００６に対して各流体チャンバ１００８の圧力を当該有効圧力に調整するよう指令を与える。
【００５６】
ここで図６を参照すると、本発明の原理を使用する他のクレードル２０００が示される。その主な要素としてクレードル２０００は、可撓性カバー２００２、並びに、それぞれが適切な可撓性の材料又は膜で作られた１０の流体チャンバ２００８、２０１０、２０１２、２０１４、２０１６、２０１８、２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６のセットを含む。
【００５７】
流体チャンバ２００８及び２０１０は主に患者の肩領域にサポートを与え、流体チャンバ２０１２及び２０１４は主に患者の頸部領域にサポートを与え、流体チャンバ２０１６及び２０１８は患者の頭部の後ろにサポートを与え、並びに流体チャンバ２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６は患者の頭部のいずれかの側に側方サポートを与える。
【００５８】
カバー２００２にはまた、一対のマイクロプロセッサ２００４及び２００６も取り囲まれる。マイクロプロセッサ２００６は電気接続２００１により制御ユニット２０５６に接続され、及び他方のマイクロプロセッサ２００４は電気接続２００９により制御ユニット２０５６に接続される。いくつかの実装において、マイクロプロセッサ２００４は制御ユニット２０５６に直接接続される。
【００５９】
各流体チャンバ２００８、２０１０、２０１２、２０１４、２０１６、２０１８、２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６は、個別に電気制御される圧力レギュレータ又はポンプとして動作する。したがって、流体チャンバは、一セットの電気接続２００５及び一セットの電気接続２００７それぞれを介してマイクロプロセッサ２００４及び２００６と通信する。具体的には、各流体チャンバ２００８、２０１２、２０１６、２０２０、及び２０２２が、電気接続２００５のセットの各電気接続を介して個別の信号をマイクロプロセッサ２００４から受け取り、各流体チャンバ２０１０、２０１４、２０１８、２０２４、及び２０２６が、電気接続２００７のセットの各電気接続を介して個別の信号をマイクロプロセッサ２００６から受け取る。当該信号は、各空気チャンバに対して所望圧力を達成するように指令を与える。
【００６０】
マイクロプロセッサ２００４及び２００６は、制御ユニット２０５６から信号を受け取り制御ユニット２０５６にフィードバックを与える。所定の実装において、制御ユニット２０５６とマイクロプロセッサ２００４及び２００６との通信は無線である。さらなる他の実装において、制御ユニット２０５６は、一セットの電気接続により又は無線システムにより流体チャンバ２００８、２０１０、２０１２、２０１４、２０１６、２０１８、２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６と直接通信する。制御ユニット２０５６はオペレータから指令を直接受け取り、及び／又は制御ユニット２０５６は上述の制御ユニット１０５６に類似する自動システムを含む。
【００６１】
クレードル２０００の使用時において、流体チャンバ２００８、２０１０、２０１２、２０１４、２０１６、２０１８、２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６は、各空気チャンバが個別に膨張することで患者の頭部を抱え込む。制御ユニット２０５６は、マイクロプロセッサ２００４及び２００６に対して、様々な流体チャンバ２００８、２０１０、２０１２、２０１４、２０１６、２０１８、２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６の圧力を調整するよう指令を与え、患者の頭部の固定及び／又は位置決めを与える。クレードル２０００は患者の処置中においても、その他の身体部分又は解剖学的部分を固定するべく使用することができる。クレードル２０００はまた、例えば患者が位置を変える場合、処置中の患者の移動も可能とする。
【００６２】
クレードル２０００は、１０の流体チャンバを有して示されているが、クレードル２０００のその他の実装によれば、１０よりも少ないチャンバ又は多いチャンバを使用できる。ビデオカメラを使用することにより、患者のレジストレーションが行われる。したがって、ビデオカメラの使用は、いかなる線量被爆も含まない。クレードル２０００の様々な要素は典型的に、放射線を減衰させない材料から作られる。ソフトウェアを制御ユニット２０５６に実装し、必要に応じて患者を位置決め及び再位置決めするべく様々な流体チャンバの圧力を調整することができる。
【００６３】
陽子治療システムにおいては、固定されたビームが大きな加速器によって形成されるのが典型的である。したがって、当該ビームは、治療セッション同士の間又は特定の治療セッション中に再位置決めすることが難しい。さらに、患者の所定の解剖学的特徴は、従来のテーブル又はカウチへの陽子ビームを使用して治療することが難しい。クレードル１０００及び２０００の様々な実装は、当該陽子治療システムにおいて使用するのに適切であって、チェア型システム上の座っている患者に対して適応することができる。
【００６４】
本発明はまた、処置中に患者の解剖学的部分を位置決めする方法を与える。本方法は一般に、（１）患者の解剖学的部分を、例えば図３を参照して上述したクレードルのような、複数の膨張可能流体チャンバを有するクレードルに配置するステップと、（２）各流体チャンバに流体を供給するか又は流体を抜き取ることにより、各流体チャンバの圧力を所望圧力に調整して当該解剖学的部分を所望位置に維持するステップとを含む。本方法で使用されるクレードルの膨張可能流体チャンバは、図３を参照して上述したクレードルのものと同様、当該解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成される。当該複数の流体チャンバの少なくとも２つは、当該解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加える。これにより、当該解剖学的部分は当該クレードルに固定される。
【００６５】
当業者に理解されることだが、本方法は、患者の頭部、腕、手、骨盤、脚、又は足を含む患者の様々な解剖学的部分を位置決めするべく使用される。好ましくは、本方法は患者の頭部を位置決めするべく使用される。しかしながら、本方法が、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく、患者の任意の適切な解剖学的部分を位置決めするべく使用されることがわかる。
【００６６】
さらに、本方法において当該流体チャンバを膨張させる目的で、任意の適切な流体が使用されることもわかる。好ましくは、当該流体は放射線透過性流体であり、例えば空気、窒素、アルゴン等の適切な放射線透過流体である。さらに好ましくは、当該流体は空気、窒素、又はアルゴンである。最も好ましくは、当該流体は空気である。しかしながら、任意の流体が、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく使用されることがわかる。
【００６７】
上述の方法は、第１セッション中又は第２処置セッション中のいずれかにおいて患者の解剖学的部分を位置決めするべく使用される。上述のように、用語「第１セッション」とは、何回の処置セッションが先行し又は当該処置セッションが後続するかにかかわらず、任意の処置セッションを称するものとし、事前処置プラニングセッションとも称する。本明細書において使用される用語「第２セッション」とは、第１セッションに続く任意の処置セッションを称する。
【００６８】
本方法の第１実施例において、第１セッション中に患者の解剖学的部分を位置決めするべく本発明の方法が使用される。当該実施例において、各流体チャンバの圧力は、医療従事者又は技術者により手動で制御される。各流体チャンバの圧力は、個別に各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることにより、当該解剖学的部分の所望位置が達成されるまで所望圧力に調整される。当該実施例において、当該解剖学的部分の所望位置とは、患者が快適であって関連処置を投与するのに適切な任意の位置である。
【００６９】
本方法の第２実施例において、第２処置セッション中に患者の解剖学的部分を位置決めするべく本発明の方法が使用される。第２処置セッション中の当該解剖学的部分の所望位置は、先行する第１セッション中の当該解剖学的部分の第１位置と実質的に同様である。
【００７０】
本方法の第２実施例の第１変形例において、当該所望位置は、各流体チャンバの圧力を、第１セッション中の当該流体チャンバの圧力と実質的に同様となるように調整することによって、第２処置セッション中に達成される。
【００７１】
本方法の第２実施例の第２変形例において、当該所望位置は、第２処置セッション中の当該解剖学的部分の現行位置を、第１セッション中の当該解剖学的部分の第１位置と対比することによって達成される。これは、第１セッション中に取得された当該解剖学的部分の第１画像に具体化される。各流体チャンバの圧力はその後、当該解剖学的部分の現行位置を調整するべく当該流体チャンバに流体を供給するか又は当該流体チャンバから流体を抜き取ることによって、有効圧力に調整される。これにより、当該解剖学的部分の現行位置が当該第１画像に示される当該解剖学的部分の第１位置と整合する。したがって、本方法の第２実施例の変形例は以下のステップを含む。（１）第１セッション中に当該解剖学的部分の第１画像を取得するステップであって、当該第１画像は当該解剖学的部分の第１位置を表すステップ、（２）第２処置セッションの始まりにおいて、患者の解剖学的部分を、例えば図３を参照して上述したクレードルのような、複数の膨張可能流体チャンバを有するクレードルに配置するステップ、（３）当該解剖学的部分の現行位置を当該解剖学的部分の第１位置と対比するステップ、及び（４）当該解剖学的部分の現行位置を調整するべく各流体チャンバの圧力を有効圧力に調整するステップであって、当該解剖学的部分の現行位置が当該解剖学的部分の第１位置と実質的に同様となるステップである。
【００７２】
当該解剖学的部分の現行位置を当該解剖学的部分の第１位置と対比するステップ、及び各流体チャンバの圧力を有効圧力に調整するステップは、手動により、又は図４及び５を参照して上述したシステムのような自動システムにより、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく行うことができる。
【００７３】
当該ステップを手動で行う場合、オペレータは、当該解剖学的部分の現行位置と第１画像に具体化された当該解剖学的部分の第１位置とを視覚的に対比する。オペレータはその後、当該解剖学的部分の現行位置を調整するべく各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによって、各流体チャンバの圧力を手動で調整し、当該解剖学的部分の現行位置は当該解剖学的部分の第１位置と実質的に同様となる。
【００７４】
自動システムを使用するステップを行うには、オペレータは、図４及び５を参照して上述したシステムを使用する。当該自動システムの撮像デバイスは、当該解剖学的部分の現行位置を表す現行画像を取得する。当該自動システムのマイクロプロセッサはその後、当該解剖学的部分の現行位置（現行画像に具体化される）を当該解剖学的部分の第１位置（第１画像に具体化される）と対比する。当該自動システムの信号伝達手段はその後、圧力レギュレータに対して当該解剖学的部分の現行位置を調整するよう指令を与える。これにより、当該解剖学的部分の現行位置は当該解剖学的部分の第１位置と実質的に同様となる。
【００７５】
本発明が所定の好ましい実施例に関して記載されてきたが、本発明は、開示された実施例に限られないことがわかる。当業者は、以下の特許請求の範囲から逸脱することなく様々な修正を行うことができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線治療のための局所的調整デバイスに関する。頭頸部放射線治療のための現行手順は、患者の頭部を位置決めするクレードルのモールディングを必要とする。患者は、当該形成されたクレードルに対して頭部を所定位置にクランプするマスクを装着する。特定の患者それぞれに対する専用の鋳型を形成するにはコストがかかり、著しい量の時間が必要となる。さらに、処置の最中に、当該鋳型の再鋳造を必要とする患者の解剖学的構造の変化が生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許第４，０３４，７４８号明細書
【特許文献２】米国特許第４，５４３，９４７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／０１０３５２０（Ａ１）号明細書
【特許文献４】国際公開第１９９３／２１８６７（Ａ１）号パンフレット
【特許文献５】国際公開第１９９８／４１１２６（Ａ１）号パンフレット
【特許文献６】国際公開第１９９８／１７１７７（Ａ１）号パンフレット
【特許文献７】米国特許第６，８４２，５０２号明細書
【特許文献８】米国特許第７，７６０，８４９号明細書
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めする手段を与える。
【０００４】
一実施例において、本発明は、放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めするクレードルを与える。本クレードルは、複数の膨張可能流体チャンバと圧力レギュレータとを含む。各流体チャンバは、当該解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成される。圧力レギュレータは、各流体チャンバの圧力を、他のすべての流体チャンバから独立して調整するべく構成される。当該調整は、各流体チャンバへ流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによって行われる。
【０００５】
他実施例において、本発明は、放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めするシステムを与える。本システムはクレードルと制御ユニットとを含む。本クレードルは、複数の膨張可能流体チャンバと圧力レギュレータとを含む。各流体チャンバは、当該解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成される。当該複数の流体チャンバの少なくとも２つが当該解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加える。これにより、当該解剖学的部分は本クレードルに固定される。圧力レギュレータは、各流体チャンバの圧力を、他のすべての流体チャンバから独立して調整するべく構成される。当該調整は、各流体チャンバへ流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによって行われる。本制御ユニットは、圧力レギュレータに対して各流体チャンバの圧力を調整するよう指令を与え、当該解剖学的部分を所望位置に維持するべく構成される。
【０００６】
さらなる実施例において、本発明は、放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めする方法を与える。本方法は、当該解剖学的部分をクレードルに配置するステップであって、当該クレードルは複数の膨張可能流体チャンバを有し、各流体チャンバは当該解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成され、当該流体チャンバの少なくとも２つが当該解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加え、当該解剖学的部分が固定されたクレードルとなるステップと、各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることにより各流体チャンバの圧力を調整するステップであって、当該解剖学的部分が所望位置に維持されるステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
添付図面において、本要素は必ずしも縮尺どおりに描かれておらず、むしろ本発明の原理を説明する上で強調されている。さらに、図面全体にわたり、同様の参照番号は対応する部品を示す。
【０００８】
【図１】放射線治療システムの一実施例を概略的に示す。本放射線治療システムは、本発明に係る、累積処置線量の自動構成、推定、及び評価のための線量追跡・フィードバックプロセス及び可能なワークフロー、並びに、適応計画最適化のための患者の解剖学的構造及び線量フィードバックを用いる。
【図２ａ】本発明に係る線量追跡・フィードバックを行うべく、図１の放射線治療システムに関して使用されるオンボード撮像システムの一実施例を示す。
【図２ｂ】本発明に係る線量追跡・フィードバックを行うべく、図１の放射線治療システムに関して使用されるオンボード撮像システムの一実施例を示す。
【図２ｃ】本発明に係る線量追跡・フィードバックを行うべく、図１の放射線治療システムに関して使用されるオンボード撮像システムの一実施例を示す。
【図２ｄ】本発明に係る線量追跡・フィードバックを行うべく、図１の放射線治療システムに関して使用されるオンボード撮像システムの一実施例を示す。
【図２ｅ】本発明に係る線量追跡・フィードバックを行うべく、図１の放射線治療システムに関して使用されるオンボード撮像システムの一実施例を示す。
【図３】本発明に係る、処置中に患者の頭部を位置決めするクレードルの斜視図である。
【図４】本発明に係る、処置中に患者の頭部を位置決めするシステムの平面図である。
【図５】図４のシステムの側面図である。
【図６】本発明に係る、処置中に患者の頭部を位置決めするクレードルの他実施例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで図１を参照すると、コーンビームコンピュータ断層撮影（ＣＢＣＴ）画像誘導適応放射線治療（ＩＧＡＲＴ）システム１００のような体積画像誘導適応放射線治療システム、及び一日累積処置線量の自動構成・評価のための対応ワークフローの概略図が示される。図１に示すように、ＣＢＣＴ・ＩＧＡＲＴシステム１００は、以下のいくつかの主要システムを含む。（１）Ｘ線コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００のような３次元体積撮像システム、（２）線形加速器３０２のような放射線治療線源及び撮像装置３０４を含むメガボルト（ＭｅＶ）システム３００、（３）キロボルト（ｋＶ）ポータル撮像装置プロセッサ／ソフトウェアシステム４００、及び（４）処置線量追跡・フィードバックシステム５００である。これらはそれぞれ以下に説明する。
【００１０】
コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００の機械的動作は、従来のコンピュータ断層撮影システムのそれと同様であるが、全体積画像を、線源及び検出器の２回未満の回転（好ましくは１回の回転）を介して取得できる点が異なる。これは、従来のコンピュータ断層撮影で使用された１次元（１Ｄ）検出器とは対照的に、２次元（２Ｄ）検出器の使用により可能となる。
【００１１】
周知のコーンビームコンピュータ断層撮影撮像システムの一例は、特許文献７に記載されており、その全内容は本明細書に参照として組み入れられる。特許文献７は、キロボルトＸ線管と、アモルファスシリコン検出器のアレイを有するフラットパネル撮像装置とを含むコーンビームコンピュータ断層撮影撮像システムの一例を記載する。患者が処置テーブル上に横たわると、Ｘ線管及びフラットパネル撮像装置が、複数画像を取得するべく患者のまわりを調和して回転する。
【００１２】
体積撮像システムが図２ａに示される。具体的には、図２ａは、英国Elekta of CrawleyによりSynergy（登録商標）の商品名で販売されている壁取り付けコーンビームコンピュータ断層撮影システム２００及びＭｅＶポータル撮像システム３００の一実施例を示す。当該システム２００及び３００は、特許文献８に記載されており、その全内容は本明細書に参照として組み入れられる。
【００１３】
コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００は、Ｘ線管２０２のようなＸ線源と、回転コリメータ２０４と、ガントリー２０８に取り付けられたフラットパネル撮像装置／検出器２０６とを含む。図２ａに示すように、ＣＢＣＴシステム２００は、医療線形加速器３０２のガントリー２０８の、平坦で丸い回転可能なドラム２１０の表面に取り付けることができる。ここで、Ｘ線管２０２により生成されるＸ線ビームは、放射線治療線源３０２により生成される処置ビームとほぼ直交する。
【００１４】
なお、検出器２０６は、それぞれがアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）及び薄膜トランジスタからなる複数の半導体センサの２次元アレイからなり得る。各センサからのアナログ信号が統合されてデジタル化される。デジタル値がデータ格納サーバ１０２に転送される。
【００１５】
コリメータ２０４からの扇状ビームが患者Ｐの幅を横切り上述の態様で検出器２０６全体に衝突した後、コンピュータ２３４（図１に示す）はドラム２１０に指令を与え、ドラム２１０を回転させてＸ線源２０２、コリメータ２０４、及び検出器２０６を患者Ｐまわりに他の位置まで回転させる。上述のスキャニングプロセスが繰り返されて他の２次元投影が生成される。Ｘ線源２０２、コリメータ２０４、及び検出器２０６の上記回転は、コーンビームコンピュータ断層撮影画像を形成するべく十分な数の２次元画像が取得されるまで続けられる。この目的のためには、２回転未満の回転が必要となる（３６０°未満の回転から形成される複数の画像も同様に形成される）。各位置からの２次元投影がコンピュータ２３４で結合されて、上述のコーンビームコンピュータ断層撮影システムのものと同様に、ディスプレイ２３８に表示される３次元画像が生成される。
【００１６】
図２ａに示すように、ＭｅＶ撮像システム３００は、回転ドラム２１０に別個に取り付けられる別個の放射線治療線源３０２と検出器／撮像装置３０４とを含む。線源３０２は、Ｘ線管２０２よりも高い出力レベルで動作する。これにより、可動テーブル２１１（コンピュータ２３４を介してｘ、ｙ、及びｚ方向に可動）上に横たわる患者の標的体積の処置が可能となる。線源３０２は、Ｘ線、又は光子、陽子、若しくは電子のような粒子のビームを生成する。これらは、約４ＭｅＶから約２５ＭｅＶの範囲のエネルギーを有する。本明細書では、線源３０２からのビームは、いずれのタイプであっても放射線と称する。
【００１７】
上述のように、線源３０２からの放射線は、患者の、腫瘍のような特定の興味領域を処置するべく使用される。当該興味領域に到達する前に放射線ビームは、マルチリーフ３０７（図２ｂ−ｅ）を調整することにより、一つのマルチリーフコリメータ３０８を介する特定の断面領域３０９を有する形状にされる。断面領域３０９は、ビームが被処置興味領域と相互作用するが患者の健康な領域とは相互作用しないように選択される。興味領域を貫通する放射線が、周知の態様で撮像装置３０４を介して画像化され得る。
【００１８】
図１に示すように、処置線量追跡・フィードバックシステム５００は、ワークステーション又はデータサーバ１１０を含む。ワークステーション又はデータサーバ１１０は、コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００により生成された、サーバ１０２から受け取られた患者の３次元体積画像について、セグメンテーション／レジストレーションプロセスを行う専用のプロセッサを含む。ワークステーション１１０は、各体積画像内にある各体積画像データの識別及びレジストレーションを行うことができる。当該識別及びレジストレーションにより、一の治療セッションと他の治療セッションとの間で同じ体積画像データの位置を追跡することができる。
【００１９】
治療線量追跡・フィードバックシステム５００はさらに、（１）ワークステーション１１０により行われるセグメンテーション／レジストレーションプロセスに基づいて、及び（２）参照プランに応じて被測定患者に衝突する、線源３０２から放出されてサーバ１０２に格納される放射線ビームのパラメータ、例えば角度位置、ビームエネルギー、及び当該ビームの断面形状に基づいて、処置線量構成プロセスを行う専用のプロセッサを含むワークステーション又はデータサーバ１１２を含む。当該パラメータは、ガントリー２０８の角度位置、コリメータ３０８の角度配向、マルチリーフコリメータ３０８のリーフの位置、テーブル２１１の位置、及び放射線ビームのエネルギーの形態であり得る。画像小体積の位置及び形状のデータがひとたびわかると、全く同じ小体積により受け取られた処置線量を、患者に衝突する線源３０２から放出された放射線ビームの上記パラメータに基づいて決定／構成することができる。当該決定は、システム２００により生成された各体積画像についての各画像小体積データに対してなされる。
【００２０】
処置線量追跡・フィードバックシステム５００はさらに、（１）放射線治療処置を、オフライン及びオンライン情報に基づいて実時間の態様の特定の日のために調整すること、又は（２）放射線治療処置プランを、オフライン情報に基づいて非実時間の態様で調整すること、のいずれかが可能な適応プラニングプロセスを行う専用のプロセッサを含むワークステーション又はデータサーバ１１４を含む。当該調整は、ワークステーション１１２により計算された線量が処置プランにより好ましい線量とどれくらい異なるのかに基づいている。なお、用語「実時間」とは、放射線治療線源がアクティブにされて患者の処置をしている時間を称する。用語「オンライン」とは患者が処置テーブル上にいるときを称し、「オフライン」とは患者が処置テーブルから離れているときを称する。
【００２１】
まとめると、処置線量追跡・フィードバックシステム５００は、治療セッション中の実時間態様で測定される体積画像情報及び治療ビームパラメータに基づいて、実時間の処置線量構成及び４Ｄ適応プラニングを行うことができる。システム５００はまた、非実時間態様で適応プラニングをすることもできる。なお、一代替実施例では、ワークステーション１１０、１１２、及び１１４は、ワークステーション１１０、１１２、及び１１４に関連付けられたプロセスが一以上のプロセッサにより行われる一つのワークステーションに結合することができる。なお、ワークステーション１１２により決定された実時間処置線量構成、及びワークステーション１１４により決定された適応プラニングは、品質保証（ＱＡ）評価ステーション１１６のモニタ１１７上に表示することができる。モニタ１１７に表示された情報に基づいて、医療従事者は必要に応じ、計算された４Ｄ適応プランを許容可能なパラメータ内に収まるように変更することができる。すなわち、ＱＡ評価ステーション１１６は、治療セッションに対して生じる将来の実時間変更の信頼を確実にする方法として機能する。このシナリオでは、ＱＡ評価ステーション１１６及び処置線量追跡・フィードバックシステム５００は集合的に、４Ｄプラニング・制御システムとみなすことができる。
【００２２】
念頭にあるオンボード・コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００、メガボルト撮像・放射線治療システム３００、ＱＡ評価ステーション１１６、及び処置線量追跡・フィードバックシステム５００の上記説明により、図１のＣＢＣＴ・ＩＧＡＲＴシステム１００を理解することができる。特に、上述のオンライン体積撮像情報及び実時間治療ビームパラメータは、システム２００、３００、及び４００からキャプチャされてデータ格納サーバ１０８に格納される。体積撮像情報及び治療ビームパラメータはその後、データモニタジョブコントローラ１０４に送られる。データモニタジョブコントローラ１０４は、予め計画された処置スケジュール及びプロトコルに基づいてワークステーション１１０、１１２、及び１１４のそれぞれにタスクを自動的に割り当てて当該タスクの達成を制御する。当該タスクは、臨床的な優先度に基づいて、ワークステーション１１０、１１２、及び１１４のそれぞれにディスパッチされる時間ジョブキュー１２４に格納される。当該臨床的な優先度は、医師評価／決定実行ステーション１０６の処置レビュー及び評価に基づいて、臨床ユーザ要求１２２から再び割り当てることができる。追加的に、ステーション１０６はまた、処置／プラン修正決定に対する指令を与えることができる。修正サーバ１２０は、ステーション１０６から指令を受け取り、システム３００に関する進行中の処置プラン、ビーム、又は患者位置を、適応プラニングワークステーション１１４からもたらされた最適適応プランに基づいて修正する。
【００２３】
図１に示すように、サーバ１０２からの生データもワークステーション１１０に送られる。ワークステーション１１０は、コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００により生成される患者の３次元体積画像について自動セグメンテーション／レジストレーションプロセスを行うべく特化されている。サーバ１０２からの生データもワークステーション１１２及びワークステーション１１４に送られる。ワークステーション１１２は、生データから一日累積処置線量の構成／評価を行う。ワークステーション１１４は、生データから適応プラニングを行う。３つのワークステーション１１０、１１２、及び１１４はそれぞれ、それらのジョブキュー１２６、１２８、及び１３０の順序で、それらのタスクを自動的に行う。
【００２４】
図１に示すように、ワークステーション１１０、１１２、及び１１４からもたらされたセグメンテーション／レジストレーション、処置線量構成、及び適応プラニングの情報はＱＡ評価ステーション１１６に送られる。ＱＡ評価ステーション１１６は臨床ユーザと相互作用を行い、必要に応じて上記ワークステーション１１０、１１２、及び１１４からの結果を検証及び修正する。ＱＡ評価ステーション１１６からの出力はその後、派生データサーバ１０８に格納される。
【００２５】
ＱＡステーション１１６は、ジョブ実行ログサーバ１１８に最新の実行状態を与える。ジョブ実行ログサーバ１１８は、情報処理が現在行われているか否か、処理が完了したか否か、又はエラーが発生したか否かの情報を与える。ワークステーション１１２及び１１４それぞれにより処置線量構成又は適応プラニング修正のタスクが完了するときはいつでも、評価ステーション１１６は、現行処置状態と、以前の処置からの患者及び処置のデータに基づいて推定された完了処置線量・結果パラメータとの双方を含む処置評価情報を与える。ＱＡ評価ステーション１１６におけるユーザはその後、新たな情報の要求又は臨床処置スケジュールの修正のいずれかを目的として、高優先度ジョブ要求サーバ１２２に指令又は新たな臨床スケジュールを与えることができる。追加的に、ユーザはサーバ１２０を介して、新たな適応プランを実行する決定をすることも又は処置／患者位置の修正を行うこともできる。
【００２６】
ＣＢＣＴ・ＩＧＡＲＴシステム１００は、とりわけｋＶポータル撮像プロセッサ／ソフトウェアを介したｋＶポータル撮像プロセス、及び画像誘導放射線治療プロセスを含むいくつかのプロセスを行う。システム１００のさらなる詳細は、２００９年９月９日出願の米国特許出願第１２／５５６，２７０号明細書に見出すことができる。その全内容は本明細書に参照として組み入れられる。
【００２７】
上述のＣＢＣＴ・ＩＧＡＲＴシステム１００を使用して患者の解剖学的部分の撮像及び処置を行う場合、当該解剖学的部分を適切な位置に固定することが重要である。ここで図３を参照すると、本発明の一実施例が、放射線治療の処置中に患者Ｐの解剖学的部分の位置決めをするクレードル１０００を与える。クレードル１０００は、複数の膨張可能流体チャンバ１００８と、一以上の圧力レギュレータ１００４及び１００６とを含む。図３に示す一実施例においてクレードル１０００はさらにカバー１００２を含む。カバー１００２は、流体チャンバ１００８ａからｊと、一以上の圧力レギュレータ１００４及び１００６とを収容する。
【００２８】
複数の流体チャンバ１００８のそれぞれは、解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく膨張するように構成される。これにより、解剖学的部分は処置のための固定位置に維持される。好ましくは、各流体チャンバ１００８は、解剖学的部分の限定された領域に対して力を加える。流体チャンバ１００８が解剖学的部分の表面に対して加える力は力ベクトル１００９によって示す。好ましくは、流体チャンバ１００８は、少なくとも２つの力ベクトル１００９が互いに実質的に対向するように配列される。これにより、解剖学的部分はクレードル１０００に固定される。
【００２９】
クレードル１０００の様々な要素すなわち流体チャンバ１００８及びカバー１００２（該当する場合）は典型的に、Ｘ線又は粒子放射線を減衰させない材料から作られる。流体チャンバ１００８は、流体が供給されると膨張し流体が抜き取られると収縮することができる任意の適切な可撓性、弾性、及び流体密封性の材料又は膜から構成される。流体チャンバ１００８は、流体が供給及び抜き取りされるとすべての方向に膨張及び収縮するべく構成される。または、流体チャンバ１００８は、流体が供給又は抜き取りされると主に一軸（図示せず）方向に膨張又は収縮することができるアコーディオン状構成を有する。好ましくは、各流体チャンバ１００８は一軸方向に膨張及び収縮する。さらに好ましくは、各流体チャンバ１００８は、各力ベクトル１００９に平行な一軸方向に膨張する。
【００３０】
圧力レギュレータ１００４及び１００６は、各流体チャンバ１００８の圧力を、他のすべての流体チャンバ１００８から独立して調整するべく構成される。これは、各流体チャンバに流体を供給し又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによる。圧力レギュレータ１００４及び１００６はそれぞれ、流体チャンバ１００８に流体を供給するポンプ（図示せず）、及び流体チャンバ１００８から流体を抜き取るベント（図示せず）を含む。しかしながら、当業者に周知の他の適切な圧力レギュレータも、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく使用することができる。圧力レギュレータ１００４及び１００６は、管セクション１０１０により流体チャンバ１００８に接続される。しかしながら、他の適切な取り付け配列及び手段を使用してもよい。最後に、図３に示す実施例は２つの圧力レギュレータ１００４及び１００６を含むが、他の適切な任意数の圧力レギュレータを使用してもよい。例えば、一つの圧力レギュレータを使用してもよい。代替的に、各流体チャンバ１００８に対して別個の圧力レギュレータを使用してもよい。
【００３１】
圧力レギュレータ１００４及び１００６は、各流体チャンバ１００８を他のすべての流体チャンバ１００８から独立して調整するべく構成されるので、クレードル１０００によりオペレータは、患者Ｐの解剖学的部分の位置を全６自由度までにおいて調整することができる。具体的には、各流体チャンバ１００８に所定量の流体を供給することによって、又は各流体チャンバ１００８から所定量の流体を抜き取ることによって、解剖学的部分を、縦軸ｘ、横軸ｙ、又は垂直軸ｚの方向に並進させることができる。さらに、解剖学的部分を、縦軸ｘ（矢印αで示す）まわりに、横軸ｙ（矢印βで示す）まわりに、又は垂直軸ｚ（矢印γで示す）まわりに回転することができる。
【００３２】
当業者には理解できることだが、クレードル１０００は、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく流体チャンバ１００８の適切な配列を選択することによって、患者の任意の適切な解剖学的部分を位置決めするべく構成される。例えば、クレードル１０００は、患者の頭部、腕、手、骨盤、脚、又は足を位置決めするべく構成される。図３に示す実施例において、クレードルは患者の頭部を位置決めするべく構成される。さらに、クレードル１０００は、患者が立位、座位、腹臥位、又は背臥位にあるときに患者の解剖学的部分を位置決めするべく構成される。図３に示す実施例において、クレードル１０００は、患者が処置中にカウチ上で背臥位にあるときに患者の頭部を位置決めするべく構成される。
【００３３】
図３に示す実施例において、クレードル１０００は、１０の流体チャンバ１００８ａからｊを含む。具体的には、クレードル１０００の当該実施例は、患者の頸部の後ろに対して第１力を加えるべく構成された２つの第１流体チャンバ１００８ｃ及び１００８ｄと、患者の頭部の後に対して第２力を加えるべく構成された２つの第２流体チャンバ１００８ｅ及び１００８ｆと、患者の頭部の左側に対して第３力を加えるべく構成された２つの第３流体チャンバ１００８ｉ及び１００８ｊと、患者の頭部の右側に対して第４力を加えるべく構成された２つの第４流体チャンバ１００８ｇ及び１００８ｈと、患者の肩の後ろに対して第５力を加えるべく構成された２つの第５流体チャンバ１００８ａ及び１００８ｂとを含む。
【００３４】
第１流体チャンバ１００８ｃ及び１００８ｄは、流体が第１流体チャンバ１００８ｃ及び１００８ｄに供給されると患者の頸部の後ろに対し増大した第１力を加えるべく構成され、並びに流体が第１流体チャンバ１００８ｃ及び１００８ｄから抜き取られると患者の頸部の後ろに対し減少した第１力を加えるべく構成される。第１流体チャンバ１００８ｃ及び１００８ｄは、右頸部流体チャンバ１００８ｃ及び左頸部流体チャンバ１００８ｄを含む。右頸部流体チャンバ１００８ｃは、流体が右頸部流体チャンバ１００８ｃに供給されると患者の頸部の右後側に対し、力ベクトル１００９ｃで示すように増大した力を加えるべく構成され、及び流体が右頸部流体チャンバ１００８ｃから抜き取られると患者の頸部の右後側に対し、減少した力を加えるべく構成される。左頸部流体チャンバ１００８ｄは、流体が左頸部流体チャンバ１００８ｄに供給されると患者の頸部の左後側に対し、力ベクトル１００９ｄで示すように増大した力を加えるべく構成され、及び流体が左頸部流体チャンバ１００８ｄから抜き取られると患者の頸部の左後側に対し減少した力を加えるべく構成される。
【００３５】
第２流体チャンバ１００８ｅ及び１００８ｆは、流体が第２流体チャンバ１００８ｅ及び１００８ｆに供給されると患者の頭部の後ろに対し増大した第２力を加えるべく構成され、並びに流体が第２流体チャンバ１００８ｅ及び１００８ｆから抜き取られると患者の頭部の後ろに対し減少した第２力を加えるべく構成される。第２流体チャンバ１００８ｅ及び１００８ｆは、右頭部流体チャンバ１００８ｅ及び左頭部流体チャンバ１００８ｆを含む。右頭部流体チャンバ１００８ｅは、流体が右頭部流体チャンバ１００８ｅに供給されると患者の頭部の右後側に対し、力ベクトル１００９ｅに示すように増大した力を加えるべく構成され、及び流体が右頭部流体チャンバ１００８ｅから抜き取られると患者の頭部の右後側に対し減少した力を加えるべく構成される。左頭部流体チャンバ１００８ｆは、流体が左頭部流体チャンバ１００８ｆに供給されると、患者の頭部の左後側に対し、力ベクトル１００９ｆに示すように増大した力を加えるべく構成され、及び流体が左頭部流体チャンバ１００８ｆから抜き取られると患者の頭部の左後側に対し減少した力を加えるべく構成される。
【００３６】
第３流体チャンバ１００８ｉ及び１００８ｊは、流体が第３流体チャンバ１００８ｉ及び１００８ｊに供給されると患者の頭部の左側に対し増大した第３力を加えるべく構成され、並びに流体が第３流体チャンバ１００８ｉ及び１００８ｊから抜き取られると患者の頭部の左側に対し減少した第３力を加えるべく構成される。第３流体チャンバ１００８ｉ及び１００８ｊは、左こめかみ流体チャンバ１００８ｉ及び左上頭部流体チャンバ１００８ｊを含む。左こめかみ流体チャンバ１００８ｉは、流体が左こめかみ流体チャンバ１００８ｉに供給されると、患者の頭部の左こめかみに対し、力ベクトル１００９ｉに示すように増大した力を加えるべく構成され、及び流体が左こめかみ流体チャンバ１００８ｉから抜き取られると患者の頭部の左こめかみに対し減少した力を加えるべく構成される。左上頭部流体チャンバ１００８ｊは、流体が左上頭部流体チャンバ１００８ｊに供給されると、力ベクトル１００９ｊに示すように患者の左こめかみ上方にある患者の頭部の左側に対し増大した力を加えるべく構成され、及び流体が左上頭部流体チャンバ１００８ｊから抜き取られると患者の左こめかみ上方にある患者の頭部の左側に対し減少した力を加える。
【００３７】
第４流体チャンバ１００８ｇ及び１００８ｈは、流体が第４流体チャンバ１００８ｇ及び１００８ｈに供給されると患者の頭部の右側に対し増大した第４力を加えるべく構成され、並びに流体が第４流体チャンバ１００８ｇ及び１００８ｈから抜き取られると患者の頭部の右側に対し減少した第４力加えるべく構成される。第４流体チャンバ１００８ｇ及び１００８ｈは、右こめかみ流体チャンバ１００８ｇ及び右上頭部流体チャンバ１００８ｈを含む。右こめかみ流体チャンバ１００８ｇは、流体が右こめかみ流体チャンバ１００８ｇに供給されると、力ベクトル１００９ｇに示すように、患者の頭部の右こめかみに対し増大した力を加えるべく構成され、及び流体が右こめかみ流体チャンバ１００８ｇから抜き取られると患者の頭部の右こめかみに対し減少した力を加えるべく構成される。右上頭部流体チャンバ１００８ｈは、流体が右上頭部流体チャンバ１００８ｈに供給されると、力ベクトル１００９ｈに示すように、患者の右こめかみ上方にある患者の頭部の右側に対し増大した力を加えるべく構成され、及び流体が右上頭部流体チャンバ１００８ｈから抜き取られると患者の右こめかみ上方にある患者の頭部の右側に対し減少した力を加える。
【００３８】
第５流体チャンバ１００８ａ及び１００８ｂは、流体が第５流体チャンバに供給されると患者の肩の後ろに対し増大した第５力を加えるべく構成され、及び流体が第５流体チャンバから抜き取られると患者の肩の後ろに対し減少した第５力を加えるべく構成される。第５流体チャンバ１００８ａ及び１００８ｂは、右肩流体チャンバ１００８ａ及び左肩流体チャンバ１００８ｂを含む。右肩流体チャンバ１００８ａは、流体が右肩流体チャンバ１００８ａに供給されると、力ベクトル１００９ａに示すように患者の右肩の後ろに対し増大した力を加えるべく構成され、及び流体が右肩流体チャンバ１００８ａから抜き取られると患者の右肩の後ろに対し減少した力を加えるべく構成される。左肩流体チャンバ１００８ｂは、流体が左肩流体チャンバ１００８ｂに供給されると、力ベクトル１００９ｂに示すように患者の左肩の後ろに対し増大した力を加えるべく構成され、及び流体が左肩流体チャンバ１００８ｂから抜き取られると患者の左肩の後ろに対し減少した力を加えるべく構成される。
【００３９】
図３に示すクレードル１０００の実施例は１０の流体チャンバ１００８ａからｊを有するが、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなくクレードルが流体チャンバ１００８の適切な任意の数を有することが当業者に理解される。さらに、流体チャンバ１００８は、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく任意の適切な構成に配列してよい。
【００４０】
ここで図４及び５を参照すると、本発明は、放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めするシステムも与える。本システムは、図３を参照して記載されたクレードル１０００と、制御ユニット１０５６とを含む。本制御ユニットは、圧力レギュレータ１００４及び１００６に対して各流体チャンバ１００８の圧力を所望圧力に調整するよう指令を与え、患者の解剖学的部分を所望位置に維持するべく構成される。本システムはさらに、コンジット１０５３を通してバルブ１０４８に流体を供給するべく構成された流体源１０５４を含む。バルブ１０４８は、コンジット１０５２により圧力レギュレータ１００４及び１００６に接続される。
【００４１】
本システムは、当該解剖学的部分を任意の所望位置に維持するべく構成される。いくつかの実施例において、所望位置は所定位置である。例えば、第２処置セッションでの所望位置は、第１セッション中の当該解剖学的部分の第１位置と実質的に同様である。本明細書において使用される用語「第１セッション」とは、何回の処置セッションが先行し又は当該処置セッションが後続するかにかかわらず、任意の処置セッションを称し、事前処置プラニングセッションとも称する。本明細書において使用される用語「第２セッション」とは、第１セッションに続く任意の処置セッションを称する。
【００４２】
上述の独立したクレードル１０００と同様、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく本システムは、クレードル１０００の流体チャンバ１００８の適切な配置を選択することにより患者の任意の適切な解剖学的部分を位置決めするべく構成される。例えば、本システムは、患者の頭部、腕、手、骨盤、脚、又は脚を位置決めするべく構成される。図４及び５に示す実施例において当該クレードルは、患者が放射線治療の処置中にカウチ上で背臥位にあるときに患者の頭部を位置決めするべく構成される。
【００４３】
制御ユニット１０５６は、当業者に周知の任意の手段により、圧力レギュレータ１００４及び１００６と、オプションとしてバルブ１０４８と通信する。例えば、制御ユニット１０５６は、配線１０６２、１０６０、及び１０５８それぞれにより、圧力レギュレータ１００４及び１００６と並びにオプションとしてバルブ１０４８と通信する。代替的に、当該制御ユニットは、無線で圧力レギュレータ１００４及び１００６と並びにオプションとしてバルブ１０４８と通信する。
【００４４】
いくつかの実施例において、制御ユニット１０５６は、オペレータからの手動入力を受け取って流体チャンバ１００８の一以上の圧力を調整し、並びに当該指令を圧力レギュレータ１００４及び１００６に中継するべく構成される。「自動システム」と称する他実施例において、制御ユニット１０５６は、流体チャンバ１００８のそれぞれの所望圧力を自動的な態様で決定するべく構成される。自動システムの制御ユニット１０５６はまた、手動入力を受け取るべく構成することもできる。
【００４５】
自動システムにおいて、当該制御ユニットは、メモリ手段１０６４、マイクロプロセッサ１０６６、及び信号伝達手段１０６８を含む。メモリ手段１０６４は、データ格納に有用な当業者に周知の任意のデバイスである。すなわち、当該メモリ手段は、コンピュータサーバ、コンピュータハードディスク、コンピュータフロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュデバイス、又は任意の適切なデータ格納手段である。マイクロプロセッサ１０６６は、データ操作に有用な当業者に周知の任意のコンピュータプロセッサである。マイクロプロセッサ１０６６は、有線又は無線通信を含む当業者に周知の任意の手段によりメモリ手段１０６４と通信する。信号伝達手段１０６８は、マイクロプロセッサ１０６６から圧力コントローラ１００４及び１００６に並びにオプションとしてバルブ１０４８に指令を送るのに有用な当業者に周知の任意のデバイスである。上述のように、制御ユニット１０５６の信号伝達手段１０６８は、配線１０６２、１０６０、及び１０５８それぞれを介して又は無線通信により、圧力レギュレータ１００４及び１００６と並びにオプションとしてバルブ１０４８と通信する。
【００４６】
自動システムの第１実施例において、本システムは、流体チャンバそれぞれの圧力を所定圧力に調整することにより当該解剖学的部分を所定位置に位置決めするべく構成される。第１セッションにおいて、各流体チャンバの所定圧力は、患者の解剖学的部分を所定位置に配置するべく使用される必須圧力をコンピュータモデリングすることにより決定される。第２処置セッションにおいて、当該所定圧力は、第１セッション中の当該解剖学的部分の第１位置を参照して決定される。この場合、第２処置セッション中の各流体チャンバの所定圧力は、第１セッション中の各流体チャンバの圧力と実質的に同様である。
【００４７】
自動システムの第１実施例において、メモリ手段１０６４は、各流体チャンバ１００８に対する所定膨張データを格納するべく構成される。各流体チャンバ１００８の所定膨張データは、当該解剖学的部分の所定位置に対応する各流体チャンバ１００８の所定圧力を表す。第２処置セッションにおいて、各流体チャンバ１００８の所定圧力は、第１セッション中の各流体チャンバ１００８の圧力と実質的に同様である。
【００４８】
自動システムの第１実施例において、マイクロプロセッサ１０６６は、各流体チャンバのための所定膨張データをメモリ手段１０６４から受け取り、当該流体チャンバのための所定膨張データに基づいて各流体チャンバ１００８の所定圧力を決定するべく構成される。
【００４９】
自動システムの第１実施例において、信号伝達手段１０６８は、各流体チャンバ１００８の所定圧力に関する指令をマイクロプロセッサ１０６６から受け取り、膨張信号を圧力レギュレータ１００４及び１００６に並びにオプションとしてバルブ１０４８に送るべく構成される。当該膨張信号は、圧力レギュレータ１００４及び１００６に対して各流体チャンバ１００８の圧力を所定圧力に調整するよう指令を与える。
【００５０】
図５に最も明確に示される自動システムの第２実施例において、本システムは、実時間患者表面測定等のオンボード撮像を使用して当該解剖学的部分を所定位置に位置決めするべく構成される。本システムは、室内の光学、Ｘ線、ＭＲＩ画像である現行画像により表される当該解剖学的部分の現行位置を、当該解剖学的部分の第１画像により表される当該解剖学的部分の所定位置と対比することにより、当該解剖学的部分を当該所定位置に位置決めする。第１画像は、第１セッション中に取得されている。
【００５１】
自動システムの第２実施例において、本システムは撮像デバイス１０７０を含む。撮像デバイス１０７０は、患者の解剖学的部分の画像を取得するのに適切な当業者に周知の任意のデバイスである。例えば、撮像デバイス１０７０は、ビデオカメラ、コンピュータ断層撮影スキャナ、又はＭＲＩ撮像装置である。好ましくは、撮像デバイス１０７０はビデオカメラである。さらに好ましくは、撮像デバイス１０７０、動画を取得するのに適切なビデオカメラである。撮像デバイス１０７０は、当該解剖学的部分の現行位置を表す現行画像を取得するべく構成される。好ましくは、当該現行画像は、当該解剖学的部分の現行位置の動画である。
【００５２】
自動システムの第２実施例において、メモリ手段１０６４は、当該解剖学的部分の所定位置を表す第１画像を格納するべく構成される。上述のように第１画像は第１セッション中に取得されているので、第１画像に示される当該解剖学的部分の所定位置は、第１セッション中の当該解剖学的部分の第１位置である。第１画像は、ビデオ撮像又はコンピュータ断層撮影撮像を含むがこれらに限られない当業者に周知の任意の手段により取得されている。好ましくは、第１画像は当該解剖学的部分の静止画像である。
【００５３】
自動システムの第２実施例において、マイクロプロセッサ１０６６は、メモリ手段１０６４から第１画像を及び撮像デバイス１０７０から現行画像を受け取るべく構成される。マイクロプロセッサ１０６６はさらに、当該解剖学的部分の現行位置（当該現行画像により表される）を当該解剖学的部分の所定位置（第１画像により表される）と対比することにより各流体チャンバ１００８の有効圧力を決定し、当該解剖学的部分の現行位置を、当該解剖学的部分の現行位置が当該解剖学的部分の所定位置と実質的に同様となるように調整するべく構成される。
【００５４】
当該解剖学的部分の現行位置を当該解剖学的部分の所定位置と対比するとき、マイクロプロセッサ１０６６は当該解剖学的部分の所定の解剖学的標識の現行位置及び所定位置を対比するのが好ましい。本明細書において使用される用語「解剖学的標識」とは、解剖学的部分の特徴であって、例えば、患者の体重増加又は体重減少による変化、患者の水和レベルの変化、又は患者の服装又はヘアスタイルの変化による変化のような当該解剖学的部分の全体形状の予測可能な変化があってもその位置が変化しないものを称する。例えば、当該解剖学的部分が患者の頭部である場合、適切な解剖学的標識は、患者の鼻の先及び患者頭蓋の前頭骨を含む。
【００５５】
自動システムの第２実施例において、信号伝達手段１０６８は、各流体チャンバ１００８の有効圧力に関するマイクロプロセッサ１０６６から指令を受け取るべく構成される。信号伝達手段１０６８はまた、圧力レギュレータ１００４及び１００６に並びにオプションとしてバルブ１０４８に調整信号を送るべく構成される。当該調整信号は、圧力レギュレータ１００４及び１００６に対して各流体チャンバ１００８の圧力を当該有効圧力に調整するよう指令を与える。
【００５６】
ここで図６を参照すると、本発明の原理を使用する他のクレードル２０００が示される。その主な要素としてクレードル２０００は、可撓性カバー２００２、並びに、それぞれが適切な可撓性の材料又は膜で作られた１０の流体チャンバ２００８、２０１０、２０１２、２０１４、２０１６、２０１８、２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６のセットを含む。
【００５７】
流体チャンバ２００８及び２０１０は主に患者の肩領域にサポートを与え、流体チャンバ２０１２及び２０１４は主に患者の頸部領域にサポートを与え、流体チャンバ２０１６及び２０１８は患者の頭部の後ろにサポートを与え、並びに流体チャンバ２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６は患者の頭部のいずれかの側に側方サポートを与える。
【００５８】
カバー２００２にはまた、一対のマイクロプロセッサ２００４及び２００６も取り囲まれる。マイクロプロセッサ２００６は電気接続２００１により制御ユニット２０５６に接続され、及び他方のマイクロプロセッサ２００４は電気接続２００９により制御ユニット２０５６に接続される。いくつかの実装において、マイクロプロセッサ２００４は制御ユニット２０５６に直接接続される。
【００５９】
各流体チャンバ２００８、２０１０、２０１２、２０１４、２０１６、２０１８、２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６は、個別に電気制御される圧力レギュレータ又はポンプとして動作する。したがって、流体チャンバは、一セットの電気接続２００５及び一セットの電気接続２００７それぞれを介してマイクロプロセッサ２００４及び２００６と通信する。具体的には、各流体チャンバ２００８、２０１２、２０１６、２０２０、及び２０２２が、電気接続２００５のセットの各電気接続を介して個別の信号をマイクロプロセッサ２００４から受け取り、各流体チャンバ２０１０、２０１４、２０１８、２０２４、及び２０２６が、電気接続２００７のセットの各電気接続を介して個別の信号をマイクロプロセッサ２００６から受け取る。当該信号は、各空気チャンバに対して所望圧力を達成するように指令を与える。
【００６０】
マイクロプロセッサ２００４及び２００６は、制御ユニット２０５６から信号を受け取り制御ユニット２０５６にフィードバックを与える。所定の実装において、制御ユニット２０５６とマイクロプロセッサ２００４及び２００６との通信は無線である。さらなる他の実装において、制御ユニット２０５６は、一セットの電気接続により又は無線システムにより流体チャンバ２００８、２０１０、２０１２、２０１４、２０１６、２０１８、２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６と直接通信する。制御ユニット２０５６はオペレータから指令を直接受け取り、及び／又は制御ユニット２０５６は上述の制御ユニット１０５６に類似する自動システムを含む。
【００６１】
クレードル２０００の使用時において、流体チャンバ２００８、２０１０、２０１２、２０１４、２０１６、２０１８、２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６は、各空気チャンバが個別に膨張することで患者の頭部を抱え込む。制御ユニット２０５６は、マイクロプロセッサ２００４及び２００６に対して、様々な流体チャンバ２００８、２０１０、２０１２、２０１４、２０１６、２０１８、２０２０、２０２２、２０２４、及び２０２６の圧力を調整するよう指令を与え、患者の頭部の固定及び／又は位置決めを与える。クレードル２０００は患者の処置中においても、その他の身体部分又は解剖学的部分を固定するべく使用することができる。クレードル２０００はまた、例えば患者が位置を変える場合、処置中の患者の移動も可能とする。
【００６２】
クレードル２０００は、１０の流体チャンバを有して示されているが、クレードル２０００のその他の実装によれば、１０よりも少ないチャンバ又は多いチャンバを使用できる。ビデオカメラを使用することにより、患者のレジストレーションが行われる。したがって、ビデオカメラの使用は、いかなる線量被爆も含まない。クレードル２０００の様々な要素は典型的に、放射線を減衰させない材料から作られる。ソフトウェアを制御ユニット２０５６に実装し、必要に応じて患者を位置決め及び再位置決めするべく様々な流体チャンバの圧力を調整することができる。
【００６３】
陽子治療システムにおいては、固定されたビームが大きな加速器によって形成されるのが典型的である。したがって、当該ビームは、治療セッション同士の間又は特定の治療セッション中に再位置決めすることが難しい。さらに、患者の所定の解剖学的特徴は、従来のテーブル又はカウチへの陽子ビームを使用して治療することが難しい。クレードル１０００及び２０００の様々な実装は、当該陽子治療システムにおいて使用するのに適切であって、チェア型システム上の座っている患者に対して適応することができる。
【００６４】
本発明はまた、処置中に患者の解剖学的部分を位置決めする方法を与える。本方法は一般に、（１）患者の解剖学的部分を、例えば図３を参照して上述したクレードルのような、複数の膨張可能流体チャンバを有するクレードルに配置するステップと、（２）各流体チャンバに流体を供給するか又は流体を抜き取ることにより、各流体チャンバの圧力を所望圧力に調整して当該解剖学的部分を所望位置に維持するステップとを含む。本方法で使用されるクレードルの膨張可能流体チャンバは、図３を参照して上述したクレードルのものと同様、当該解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成される。当該複数の流体チャンバの少なくとも２つは、当該解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加える。これにより、当該解剖学的部分は当該クレードルに固定される。
【００６５】
当業者に理解されることだが、本方法は、患者の頭部、腕、手、骨盤、脚、又は足を含む患者の様々な解剖学的部分を位置決めするべく使用される。好ましくは、本方法は患者の頭部を位置決めするべく使用される。しかしながら、本方法が、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく、患者の任意の適切な解剖学的部分を位置決めするべく使用されることがわかる。
【００６６】
さらに、本方法において当該流体チャンバを膨張させる目的で、任意の適切な流体が使用されることもわかる。好ましくは、当該流体は放射線透過性流体であり、例えば空気、窒素、アルゴン等の適切な放射線透過流体である。さらに好ましくは、当該流体は空気、窒素、又はアルゴンである。最も好ましくは、当該流体は空気である。しかしながら、任意の流体が、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく使用されることがわかる。
【００６７】
上述の方法は、第１セッション中又は第２処置セッション中のいずれかにおいて患者の解剖学的部分を位置決めするべく使用される。上述のように、用語「第１セッション」とは、何回の処置セッションが先行し又は当該処置セッションが後続するかにかかわらず、任意の処置セッションを称するものとし、事前処置プラニングセッションとも称する。本明細書において使用される用語「第２セッション」とは、第１セッションに続く任意の処置セッションを称する。
【００６８】
本方法の第１実施例において、第１セッション中に患者の解剖学的部分を位置決めするべく本発明の方法が使用される。当該実施例において、各流体チャンバの圧力は、医療従事者又は技術者により手動で制御される。各流体チャンバの圧力は、個別に各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることにより、当該解剖学的部分の所望位置が達成されるまで所望圧力に調整される。当該実施例において、当該解剖学的部分の所望位置とは、患者が快適であって関連処置を投与するのに適切な任意の位置である。
【００６９】
本方法の第２実施例において、第２処置セッション中に患者の解剖学的部分を位置決めするべく本発明の方法が使用される。第２処置セッション中の当該解剖学的部分の所望位置は、先行する第１セッション中の当該解剖学的部分の第１位置と実質的に同様である。
【００７０】
本方法の第２実施例の第１変形例において、当該所望位置は、各流体チャンバの圧力を、第１セッション中の当該流体チャンバの圧力と実質的に同様となるように調整することによって、第２処置セッション中に達成される。
【００７１】
本方法の第２実施例の第２変形例において、当該所望位置は、第２処置セッション中の当該解剖学的部分の現行位置を、第１セッション中の当該解剖学的部分の第１位置と対比することによって達成される。これは、第１セッション中に取得された当該解剖学的部分の第１画像に具体化される。各流体チャンバの圧力はその後、当該解剖学的部分の現行位置を調整するべく当該流体チャンバに流体を供給するか又は当該流体チャンバから流体を抜き取ることによって、有効圧力に調整される。これにより、当該解剖学的部分の現行位置が当該第１画像に示される当該解剖学的部分の第１位置と整合する。したがって、本方法の第２実施例の変形例は以下のステップを含む。（１）第１セッション中に当該解剖学的部分の第１画像を取得するステップであって、当該第１画像は当該解剖学的部分の第１位置を表すステップ、（２）第２処置セッションの始まりにおいて、患者の解剖学的部分を、例えば図３を参照して上述したクレードルのような、複数の膨張可能流体チャンバを有するクレードルに配置するステップ、（３）当該解剖学的部分の現行位置を当該解剖学的部分の第１位置と対比するステップ、及び（４）当該解剖学的部分の現行位置を調整するべく各流体チャンバの圧力を有効圧力に調整するステップであって、当該解剖学的部分の現行位置が当該解剖学的部分の第１位置と実質的に同様となるステップである。
【００７２】
当該解剖学的部分の現行位置を当該解剖学的部分の第１位置と対比するステップ、及び各流体チャンバの圧力を有効圧力に調整するステップは、手動により、又は図４及び５を参照して上述したシステムのような自動システムにより、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく行うことができる。
【００７３】
当該ステップを手動で行う場合、オペレータは、当該解剖学的部分の現行位置と第１画像に具体化された当該解剖学的部分の第１位置とを視覚的に対比する。オペレータはその後、当該解剖学的部分の現行位置を調整するべく各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによって、各流体チャンバの圧力を手動で調整し、当該解剖学的部分の現行位置は当該解剖学的部分の第１位置と実質的に同様となる。
【００７４】
自動システムを使用するステップを行うには、オペレータは、図４及び５を参照して上述したシステムを使用する。当該自動システムの撮像デバイスは、当該解剖学的部分の現行位置を表す現行画像を取得する。当該自動システムのマイクロプロセッサはその後、当該解剖学的部分の現行位置（現行画像に具体化される）を当該解剖学的部分の第１位置（第１画像に具体化される）と対比する。当該自動システムの信号伝達手段はその後、圧力レギュレータに対して当該解剖学的部分の現行位置を調整するよう指令を与える。これにより、当該解剖学的部分の現行位置は当該解剖学的部分の第１位置と実質的に同様となる。
【００７５】
本発明が所定の好ましい実施例に関して記載されてきたが、本発明は、開示された実施例に限られないことがわかる。当業者は、以下の特許請求の範囲から逸脱することなく様々な修正を行うことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めするクレードルであって、
複数の膨張可能流体チャンバと、圧力レギュレータとを含み、
各流体チャンバは、前記解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成され、
前記圧力レギュレータは、各流体チャンバの圧力を、各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによって、他のすべての流体チャンバから独立して調整するべく構成されるクレードル。
【請求項２】
前記複数の流体チャンバの少なくとも２つが、前記解剖学的部分を前記クレードルに固定するべく前記解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加える、請求項１に記載のクレードル。
【請求項３】
前記解剖学的部分は患者の頭部である、請求項２に記載のクレードル。
【請求項４】
前記患者は処置中、カウチ上で背臥位にある、請求項３に記載のクレードル。
【請求項５】
前記複数の膨張可能流体チャンバは、
前記患者の頸部の後ろに対して第１力を加えるべく構成された第１流体チャンバと、
前記患者の頭部の後ろに対して第２力を加えるべく構成された第２流体チャンバと、
前記患者の頭部の左側に対して第３力を加えるべく構成された第３流体チャンバと、
前記患者の頭部の右側に対して第４力を加えるべく構成された第４流体チャンバと
を含む、請求項３に記載のクレードル。
【請求項６】
前記第１力は、前記第１流体チャンバに流体が供給されると大きさが増加し、前記第１流体チャンバから流体が抜き取られると大きさが減少する、請求項５に記載のクレードル。
【請求項７】
前記第２力は、前記第２流体チャンバに流体が供給されると大きさが増加し、前記第２流体チャンバから流体が抜き取られると大きさが減少する、請求項５に記載のクレードル。
【請求項８】
前記第３力は、前記第３流体チャンバに流体が供給されると大きさが増加し、前記第３流体チャンバから流体が抜き取られると大きさが減少する、請求項５に記載のクレードル。
【請求項９】
前記第４力は、前記第４流体チャンバに流体が供給されると大きさが増加し、前記第４流体チャンバから流体が抜き取られると大きさが減少する、請求項５に記載のクレードル。
【請求項１０】
放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めするシステムであって、
クレードルと制御ユニットとを含み、
前記クレードルは、
複数の膨張可能流体チャンバと
圧力レギュレータと
を含み、
各流体チャンバは、前記解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成され、前記複数の流体チャンバの少なくとも２つは前記解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加え、前記解剖学的部分は前記クレードルに固定され、
前記圧力レギュレータは、各流体チャンバの圧力を、各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによって、他のすべての流体チャンバから独立して調整するべく構成され、
前記制御ユニットは、前記圧力レギュレータに対して各流体チャンバの圧力を調整するよう指令を与え、当該解剖学的部分を所望位置に維持するべく構成されるシステム。
【請求項１１】
前記所望位置は所定位置である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記制御ユニットは、メモリ手段と、マイクロプロセッサと、信号伝達手段とをさらに含み、
前記メモリ手段は、各流体チャンバのための所定膨張データを格納するべく構成され、前記所定膨張データは、各流体チャンバの所定圧力を表し、前記所定圧力は、前記解剖学的部分の前記所定位置に対応し、
前記マイクロプロセッサは、前記メモリ手段から前記所定膨張データを受け取り、前記所定膨張データに基づいて各流体チャンバの前記所定圧力を決定するべく構成され、
前記信号伝達手段は、前記マイクロプロセッサから各流体チャンバの前記所定圧力に関する指令を受け取り、前記圧力レギュレータに膨張信号を送るべく構成され、前記膨張信号は、前記圧力レギュレータに対して各流体チャンバの圧力を前記所定圧力に調整するよう指令を与える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記解剖学的部分は前記患者の頭部である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
第２処置セッション中の前記解剖学的部分の前記所定位置は、第１セッション中の前記解剖学的部分の第１位置と実質的に同様である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記解剖学的部分の現行位置を表す現行画像を取得するべく構成された撮像デバイスをさらに含み、
前記制御ユニットは、メモリ手段と、マイクロプロセッサと、信号伝達手段とをさらに含み、
前記メモリ手段は、前記第１セッション中に取得された第１画像を格納するべく構成され、前記第１画像は、前記第１セッション中の前記解剖学的部分の第１位置を表し、
前記マイクロプロセッサは、前記メモリ手段から前記第１画像を及び前記撮像デバイスから前記現行画像を受け取り、前記第１画像及び前記現行画像に基づいて、前記解剖学的部分の前記現行位置を、前記解剖学的部分の前記現行位置が前記解剖学的部分の前記第１位置と実質的に同様となるように調整するべく各流体チャンバの有効圧力を決定するように構成され、
前記信号伝達手段は、前記マイクロプロセッサから各流体チャンバの前記有効圧力に関する指令を受け取って前記圧力レギュレータに調整信号を送るべく構成され、前記調整信号は、前記圧力レギュレータに対して各流体チャンバの圧力を前記有効圧力に調整するように指令を与える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記撮像デバイスはビデオカメラであり、前記現行画像は動画である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記解剖学的部分は前記患者の頭部である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めする方法であって、
前記解剖学的部分をクレードルに配置するステップであって、前記クレードルは複数の膨張可能流体チャンバを有し、各流体チャンバは前記解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成され、前記複数の流体チャンバの少なくとも２つが前記解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加え、前記解剖学的部分が固定されたクレードルとなるステップと、
各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることにより、前記解剖学的部分を所望位置に維持するべく各流体チャンバの圧力を調整するステップと
を含む方法。
【請求項１９】
第２処置セッション中の前記解剖学的部分の前記所望位置は、第１セッション中の前記解剖学的部分の第１位置と実質的に同様である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記各流体チャンバの圧力を調整するステップは、各流体チャンバの圧力が第１セッション中の各流体チャンバの圧力と実質的に同様となるように各流体チャンバの圧力を調整することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記解剖学的部分は前記患者の頭部である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
第１セッション中に前記解剖学的部分の第１画像を取得するステップであって、前記第１画像は前記解剖学的部分の前記第１位置を表すステップと、
前記解剖学的部分の現行位置を前記解剖学的部分の前記第１位置と対比するステップと
をさらに含み、
前記各流体チャンバの圧力を調整するステップは、前記解剖学的部分の現行位置を調整するべく各流体チャンバの圧力を有効圧力に調整するステップであって、前記解剖学的部分の現行位置が前記解剖学的部分の前記第１位置と実質的に同様となるステップである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記解剖学的部分は前記患者の頭部である、請求項２２に記載の方法。
【請求項１】
放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めするクレードルであって、
複数の膨張可能流体チャンバと、圧力レギュレータとを含み、
各流体チャンバは、前記解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成され、
前記圧力レギュレータは、各流体チャンバの圧力を、各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによって、他のすべての流体チャンバから独立して調整するべく構成されるクレードル。
【請求項２】
前記複数の流体チャンバの少なくとも２つが、前記解剖学的部分を前記クレードルに固定するべく前記解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加える、請求項１に記載のクレードル。
【請求項３】
前記解剖学的部分は患者の頭部である、請求項２に記載のクレードル。
【請求項４】
前記患者は処置中、カウチ上で背臥位にある、請求項３に記載のクレードル。
【請求項５】
前記複数の膨張可能流体チャンバは、
前記患者の頸部の後ろに対して第１力を加えるべく構成された第１流体チャンバと、
前記患者の頭部の後ろに対して第２力を加えるべく構成された第２流体チャンバと、
前記患者の頭部の左側に対して第３力を加えるべく構成された第３流体チャンバと、
前記患者の頭部の右側に対して第４力を加えるべく構成された第４流体チャンバと
を含む、請求項３に記載のクレードル。
【請求項６】
前記第１力は、前記第１流体チャンバに流体が供給されると大きさが増加し、前記第１流体チャンバから流体が抜き取られると大きさが減少する、請求項５に記載のクレードル。
【請求項７】
前記第２力は、前記第２流体チャンバに流体が供給されると大きさが増加し、前記第２流体チャンバから流体が抜き取られると大きさが減少する、請求項５に記載のクレードル。
【請求項８】
前記第３力は、前記第３流体チャンバに流体が供給されると大きさが増加し、前記第３流体チャンバから流体が抜き取られると大きさが減少する、請求項５に記載のクレードル。
【請求項９】
前記第４力は、前記第４流体チャンバに流体が供給されると大きさが増加し、前記第４流体チャンバから流体が抜き取られると大きさが減少する、請求項５に記載のクレードル。
【請求項１０】
放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めするシステムであって、
クレードルと制御ユニットとを含み、
前記クレードルは、
複数の膨張可能流体チャンバと
圧力レギュレータと
を含み、
各流体チャンバは、前記解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成され、前記複数の流体チャンバの少なくとも２つは前記解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加え、前記解剖学的部分は前記クレードルに固定され、
前記圧力レギュレータは、各流体チャンバの圧力を、各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることによって、他のすべての流体チャンバから独立して調整するべく構成され、
前記制御ユニットは、前記圧力レギュレータに対して各流体チャンバの圧力を調整するよう指令を与え、当該解剖学的部分を所望位置に維持するべく構成されるシステム。
【請求項１１】
前記所望位置は所定位置である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記制御ユニットは、メモリ手段と、マイクロプロセッサと、信号伝達手段とをさらに含み、
前記メモリ手段は、各流体チャンバのための所定膨張データを格納するべく構成され、前記所定膨張データは、各流体チャンバの所定圧力を表し、前記所定圧力は、前記解剖学的部分の前記所定位置に対応し、
前記マイクロプロセッサは、前記メモリ手段から前記所定膨張データを受け取り、前記所定膨張データに基づいて各流体チャンバの前記所定圧力を決定するべく構成され、
前記信号伝達手段は、前記マイクロプロセッサから各流体チャンバの前記所定圧力に関する指令を受け取り、前記圧力レギュレータに膨張信号を送るべく構成され、前記膨張信号は、前記圧力レギュレータに対して各流体チャンバの圧力を前記所定圧力に調整するよう指令を与える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記解剖学的部分は前記患者の頭部である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
第２処置セッション中の前記解剖学的部分の前記所定位置は、第１セッション中の前記解剖学的部分の第１位置と実質的に同様である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記解剖学的部分の現行位置を表す現行画像を取得するべく構成された撮像デバイスをさらに含み、
前記制御ユニットは、メモリ手段と、マイクロプロセッサと、信号伝達手段とをさらに含み、
前記メモリ手段は、前記第１セッション中に取得された第１画像を格納するべく構成され、前記第１画像は、前記第１セッション中の前記解剖学的部分の第１位置を表し、
前記マイクロプロセッサは、前記メモリ手段から前記第１画像を及び前記撮像デバイスから前記現行画像を受け取り、前記第１画像及び前記現行画像に基づいて、前記解剖学的部分の前記現行位置を、前記解剖学的部分の前記現行位置が前記解剖学的部分の前記第１位置と実質的に同様となるように調整するべく各流体チャンバの有効圧力を決定するように構成され、
前記信号伝達手段は、前記マイクロプロセッサから各流体チャンバの前記有効圧力に関する指令を受け取って前記圧力レギュレータに調整信号を送るべく構成され、前記調整信号は、前記圧力レギュレータに対して各流体チャンバの圧力を前記有効圧力に調整するように指令を与える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記撮像デバイスはビデオカメラであり、前記現行画像は動画である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記解剖学的部分は前記患者の頭部である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
放射線治療の処置中に患者の解剖学的部分を位置決めする方法であって、
前記解剖学的部分をクレードルに配置するステップであって、前記クレードルは複数の膨張可能流体チャンバを有し、各流体チャンバは前記解剖学的部分の複数表面の一つに対して力を加えるべく構成され、前記複数の流体チャンバの少なくとも２つが前記解剖学的部分に対して実質的に反対の力を加え、前記解剖学的部分が固定されたクレードルとなるステップと、
各流体チャンバに流体を供給するか又は各流体チャンバから流体を抜き取ることにより、前記解剖学的部分を所望位置に維持するべく各流体チャンバの圧力を調整するステップと
を含む方法。
【請求項１９】
第２処置セッション中の前記解剖学的部分の前記所望位置は、第１セッション中の前記解剖学的部分の第１位置と実質的に同様である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記各流体チャンバの圧力を調整するステップは、各流体チャンバの圧力が第１セッション中の各流体チャンバの圧力と実質的に同様となるように各流体チャンバの圧力を調整することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記解剖学的部分は前記患者の頭部である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
第１セッション中に前記解剖学的部分の第１画像を取得するステップであって、前記第１画像は前記解剖学的部分の前記第１位置を表すステップと、
前記解剖学的部分の現行位置を前記解剖学的部分の前記第１位置と対比するステップと
をさらに含み、
前記各流体チャンバの圧力を調整するステップは、前記解剖学的部分の現行位置を調整するべく各流体チャンバの圧力を有効圧力に調整するステップであって、前記解剖学的部分の現行位置が前記解剖学的部分の前記第１位置と実質的に同様となるステップである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記解剖学的部分は前記患者の頭部である、請求項２２に記載の方法。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１３−５１７９１５（Ｐ２０１３−５１７９１５Ａ）
【公表日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５１３６５（Ｐ２０１２−５５１３６５）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３１４９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９４６７４
【国際公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（５９６０４７６０９）
【氏名又は名称原語表記】ＷＩＬＬＩＡＭ ＢＥＡＵＭＯＮＴ ＨＯＳＰＩＴＡＬ
【住所又は居所原語表記】３６０１ ＷＥＳＴ ＴＨＩＲＴＥＥＮ ＭＩＬＥ ＲＯＡＤ， ＲＯＹＡＬ ＯＡＫ， ＭＩＣＨＩＧＡＮ ４８０７２，ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３１４９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９４６７４
【国際公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（５９６０４７６０９）
【氏名又は名称原語表記】ＷＩＬＬＩＡＭ ＢＥＡＵＭＯＮＴ ＨＯＳＰＩＴＡＬ
【住所又は居所原語表記】３６０１ ＷＥＳＴ ＴＨＩＲＴＥＥＮ ＭＩＬＥ ＲＯＡＤ， ＲＯＹＡＬ ＯＡＫ， ＭＩＣＨＩＧＡＮ ４８０７２，ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ
【Ｆターム（参考）】
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