立体画像誘導による適応放射線療法のための実時間オンライン及びオフライン治療線量追跡並びにフィードバックプロセス
被検体の関心領域の立体画像データを生成する段階と、基準計画に従って被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出する段階とを含む、放射線を用いて被検体を治療する方法。本方法は、立体画像データ及び治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータを評価して、基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行う段階を更に含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願人は、米国特許法１１９条（ｅ）に基づいて、１）２００６年５月２５日に出願された米国特許出願第６０／８０８，３４３号の前記出願日、及び２）２００７年１月１８日に出願された米国特許出願第６０／８８１，０９２号の前記出願日に対する優先権を主張し、これらの各々の全内容は引用により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に、画像誘導放射線療法に関し、詳細には、本発明は、立体画像誘導適応放射線療法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（関連技術の考察）
現在、オンライン治療線量構成及び推定は、従来の線形加速器に治療線量を再構成するポータル射出線量（ｅｘ−ｄｏｓｅ）再構成を含む。詳細には、ＭＶポータル撮像装置を用いて射出線量を測定し、患者の治療線量を推定する。しかしながら、この線量を再構成する方法は、治療中の患者の解剖的情報が乏しく、散乱射出線量を適切に較正することが困難であるため、患者治療線量構成には用いられていない。
【０００４】
従来、放射線療法の患者治療計画を設計するのに単一の治療前コンピュータ断層撮影法走査を用いてきた。このような単一の治療前走査を用いると、治療セッションの開始から治療セッションの終了までに起こる可能性がある臓器の移動、収縮及び変形のような患者の変動に起因して計画標的マージンが大きくなり、標準の組織線量が不確実になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国仮特許出願番号第６０／８０８，３４３号公報
【特許文献２】米国仮特許出願番号第６０／８８１，０９２号公報
【特許文献３】米国特許第６，８４２，５０２号公報
【特許文献４】米国特許出願番号第１１／７８６，７８１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｌｉａｎｇ Ｊ．他、「Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ ｉｎ Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ Ｉｍａｇｅ Ｂａｓｅｄ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｏｒｇａｎ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ（立体画像に基づく変形可能臓器位置合わせの不確実性の減少）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ 第３０巻第８号２００３年、２１１６〜２１２２頁
【非特許文献２】Ｃｈｉ Ｙ．他、「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｏｒｇａｎ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｌｉｎｅａｒ Ｂｉｏｍｅｃｈｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌｓ（線形生物医学（Ｂｉｏｍｅｃｈｉｃａｌ）モデルを用いる変形可能臓器位置合わせの正確性に関する感受性試験）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ第３３巻（２００６年）４２１〜３３頁
【非特許文献３】Ｚｈａｎｇ Ｔ．他、「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｎｌｉｎｅ Ｈｅａｄ ａｎｄ Ｎｅｃｋ ＣＴ Ｉｍａｇｅｓ： Ｔｏｗａｒｄｓ Ｏｎｌｉｎｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（オンライン頭部及び頸部ＣＴ画像の自動描写：オンライン適応放射線療法に向かって）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第６８巻第２号（２００７年）５２２〜３０頁
【非特許文献４】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａ Ｍｏｄｅｌ ｔｏ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄ Ｄｏｓｅ ｉｎ ａ Ｄｅｆｏｒｍｉｎｇ Ｏｒｇａｎ（変形臓器での累積分割線量のモデル）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第４４巻第３号（１９９９年）６６５〜６７５頁
【非特許文献５】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｏｒｇａｎ／Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｂｅａｍ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔ（外部ビーム放射線療法の臓器／患者幾何学的形状の変動及びその効果）」Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２８巻第４号（２００１年）５９３〜６０２頁
【非特許文献６】Ｌｏｃｋｍａｎ Ｄ．他、「Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｏｓｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｗｉｔｈ Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ（患者の幾何学的形状の変動を明示的に考慮した関心のある容積の線量変動の推定）」Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２７巻（２０００年）２１００〜２１０８頁
【非特許文献７】Ｓｏｈｎ Ｍ．他、「Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｏｍｉｎａｎｔ Ｅｉｇｅｎｍｏｄｅｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ： Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ（臓器変形の優位固有モードに基づく個々の幾何学的形状の変動のモデル化：実行及び評価）」、Ｐｈｙｓ Ｍｅｄ Ｂｉｏｌ第５０巻（２００５年）５８９３〜９０８頁
【非特許文献８】Ｙａｎ Ｄ．、「Ｉｍａｇｅ−Ｇｕｉｄｅｄ／ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（画像誘導適応放射線療法）」、Ｍｅｄｉｃａｌ Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ−Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｗ．Ｓｃｈｌｅｇｅｌ、Ｔ．Ｂｏｒｔｆｅｌｄ、ＡＬ Ｇｒｏｓｕ編、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ ベルリン、ハイデルベルク、ニューヨーク、香港、（２００５年）ＩＳＢＮ ３−５４０−００３２１−５
【非特許文献９】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａ Ｎｅｗ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ’Ａｃｃｅｐｔ Ｏｒ Ｒｅｊｅｃｔ’ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｉｎ Ｏｎ−Ｌｉｎｅ ａｎｄ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ（オンライン及びオフライン治療評価での「許容又は拒絶」戦略のための新しいモデル）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第３１巻第４号（１９９５年）９４３〜９５２頁
【非特許文献１０】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａｎ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ａ Ｐａｔｉｅｎｔ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｖｏｌｕｍｅ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｇｕｉｄｅｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ｏｆ Ｐｒｏｓｔａｔｅ Ｃａｎｃｅｒ（前立腺癌の画像誘導適応放射線療法のための患者特異的計画標的容積を構築するオフライン戦略）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ 第４８巻第１号（２０００年）２８９〜３０２頁
【非特許文献１１】Ｂｉｒｋｎｅｒ Ｍ．他、「Ａｄａｐｔｉｎｇ Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ｔｏ Ｐａｔｉｅｎｔ ａｎｄ Ｏｒｇａｎ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ： Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ（患者及び臓器の幾何学的形状の変動に対する逆方向計画の適応：アルゴリズム及び実行）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ第３０巻第１０号（２００３年）２８２２〜２８３１頁
【非特許文献１２】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｄｏｓｅ Ｐｅｒ Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ（分割設計による線量のためのオンライン適応戦略）」、第１３回放射線療法でのコンピュータの利用に関する国際学会紀要、ドイツハイデルベルク（２０００年）５１８〜５２０頁
【非特許文献１３】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ ａｎｄ Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ｉｍａｇｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（オフライン及びオンライン画像フィードバック適応放射線療法のための戦略）」、ＢＫ Ｐａｌｉｗａｌ、ＤＥ Ｈｅｒｂｅｒｔ、ＪＦ Ｆｏｗｌｅｒ、ＭＰ Ｍｅｈｔａ編、Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂａｓｉｓ ｏｆ ＩＭＲＴ ＆ Ｔｏｍｏｔｈｅｒａｐｙ、ＡＡＰＭシンポジウム紀要第１２号２００２年１３９〜５０頁
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様は、被検体の関心領域の立体画像データを生成する撮像システムと、基準計画に従って被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出する放射線源とを含む放射線療法のためのシステムに関する。放射線療法のためのシステムは、立体画像データ及び治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータを受け取って評価し、基準計画の実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行う処理システムを更に含む。
【０００８】
本発明の第２の態様は、被検体の関心領域の立体画像データを生成する段階と、基準計画に従って治療放射線ビームを被検体の関心領域に向けて放出する段階とを含む放射線を用いて被検体を治療する方法に関する。本方法は、立体画像データ及び治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータを評価して、基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行う段階を更に含む。
【０００９】
本発明の第３の態様は、被検体の関心領域の立体画像及び基準計画に従って被検体の関心領域に向けて配向される治療放射線ビームのパラメータを取り込み且つ評価し、基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行うようにするシステムに関する。本システムは更に、立体画像及び治療放射線ビームの取り込まれたパラメータの１つ又はそれ以上に基づいて情報を表示する監視装置を含む。
【００１０】
本発明の第４の態様は、放射線療法セッションを計画し制御する方法に関し、本方法は、被検体の関心領域の立体画像及び基準計画に従って被検体の関心領域に向けて配向される治療放射線ビームのパラメータを取り込み且つ評価し、基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行うようにする段階を含む。本方法は更に、立体画像及び治療放射線ビームの取り込まれたパラメータの１つ又はそれ以上に基づいて情報を表示する段階を含む。
【００１１】
本発明の第５の態様は、被検体がオンラインである実時間時間期間の間に基準計画に従って被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出するようにプログラムされた放射線源を含む、放射線療法のためのシステムに関する。本システムは、被検体がオンラインである実時間時間期間の間に被検体の関心領域のオンライン立体画像データと、非実時間のオフライン時間期間の間に被検体の関心領域のオフライン立体画像データとを生成する撮像システムを更に含む。本システムは更に、オンライン及びオフライン立体画像データの１つ又はそれ以上を受け取って処理し、基準計画を変更する処理システムを含む。
【００１２】
本発明の第６の態様は、被検体がオンラインである実時間時間期間の間に基準計画に従って被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出することを計画する段階を含む放射線を用いて被検体を治療する方法に関する。本方法は、被検体がオンラインである実時間時間期間の間に被検体の関心領域のオンライン立体画像データと、非実時間オフライン時間期間の間に被検体の関心領域のオフライン立体画像データとを生成する段階を含む。本方法は、オンライン及びオフライン立体画像データの１つ又はそれ以上に基づいて基準計画を変更する段階を更に含む。
【００１３】
本発明の第７の態様は、ポータル画像を形成する方法に関し、本方法は、関心のある被検体の二次元画像を形成する段階と、二次元画像上にコリメータ要素の画像を重ね合わせる段階とを含む。画像は、放射線療法ビームが関心のある被検体に向けて配向されたときのコリメータ要素の位置を表す。
【００１４】
本発明の１つ又はそれ以上の態様は、オンライン及びオフライン治療線量の再構成を可能にする利点をもたらし、更に、実時間でオンライン及びオフライン治療評価及び基準計画のオンライン又はオフライン修正を行う治療判断ツールを提供する。
本発明の更なる目的、利点並びに特徴は、添付図面とあわせて解釈すると以下の説明及び添付の請求項から明らかになると考える。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による線量追跡及びフィードバックプロセスを用いる放射線療法システムと、累積治療線量の自動構成、推定及び評価、及び適応計画最適化のための患者の解剖学的形状及び線量フィードバックのための実施可能なワークフローの実施形態の概略図である。
【図２ａ】線量追跡及びフィードバックを行うために図１の放射線療法システムと共に用いられるオンボード撮像システム及び／又は放射線療法システムの種々の実施形態を示す図である。
【図２ｂ】線量追跡及びフィードバックを行うために図１の放射線療法システムと共に用いられるオンボード撮像システム及び／又は放射線療法システムの種々の実施形態を示す図である。
【図２ｃ】線量追跡及びフィードバックを行うために図１の放射線療法システムと共に用いられるオンボード撮像システム及び／又は放射線療法システムの種々の実施形態を示す図である。
【図３ａ】ｋＶポータル画像を形成する実施可能なプロセスの視覚表示である。
【図３ｂ】ｋＶポータル画像を形成する実施可能なプロセスの視覚表示である。
【図４】図４ａは、関心のある臓器のビームアイビューを伴う基準画像であり、図４ｂは、関心のある臓器のビームアイビューを伴うｋＶポータル画像である。
【図５】品質保証ワークステーション上に、１日ｋＶポータル画像の位置／容積追跡図表と共にｋＶポータル画像を示す可能性のある画像を示す図である。
【図６】図３〜図５のｋＶポータル画像の何れかを形成するための１連のステップのフロー図である。
【図７】図１〜図２のシステムと共に用いる放射線療法プロセスの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明によれば、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療法（ＩＧＡＲＴ）システム１００のような立体画像誘導適応放射線療法システム、及び１日累積治療線量の自動構成及び評価用の対応するワークフローシーケンスが図１〜図７に示されており、図中、同じ要素は同じ数字で表わされる。図１に示すように、ＣＢＣＴ ＩＧＡＲＴシステム１００は、多数の主要システム、すなわち、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次元立体撮像システム、２）線形加速器３０２のような放射線療法線源と撮像装置３０４とを含む超高圧撮像システム３００、３）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）治療線量追跡及びフィードバックシステム６００を含み、これらの各々を以下で論ずる。
【００１７】
３次元立体撮像システム
コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００の機械的操作は、従来のコンピュータ断層撮影システムと同様であるが、但し、線源及び検出器を２回未満（好ましくは１回）回転させることによって全立体画像が取得されることを除く。これは、従来のコンピュータ断層撮影法で用いられる１次元（１−Ｄ）検出器とは対照的に、２次元（２−Ｄ）検出器を使用することにより可能となる。
【００１８】
公知のコーンビームコンピュータ断層撮影法撮像システムの実施例は、米国特許第６，８４２，５０２号に記載されており、この内容全体は引用により本明細書に組み込まれる。この特許は、キロボルトｘ線管と、非晶質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実施形態を記載している。患者が治療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機は一体となって患者の周りを回転し、上述のように複数の画像を撮影するようにする。
【００１９】
図２ａ〜図２ｃには、本発明で用いられる種々の立体撮像システムが示されている。以下の考察では、図２ａのコーンビームコンピュータ断層撮影システム２００及び超高圧ポータル撮像システム３００について説明しているが、この考察は、図２ｂ〜図２ｃの走査スロットコーンビームコンピュータ断層撮影法及び超高圧ポータル撮像システムにも等しく適用することができる。図２ａは、壁取り付け式コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００及び超高圧ポータル撮像システム３００の実施形態を示し、英国Ｃｒａｗｌｅｙ所在のＥｌｅｋｔａにより商品名Ｓｙｎｅｒｇｙで販売されているコーンビームコンピュータ断層撮影法及び超高圧ポータル撮像システムと共に用いるように適合可能である。このようなシステム２００及び３００は、２００７年４月１２日に出願された「Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｓｌｏｔ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｆｏｃｕｓ Ｓｐｏｔ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（走査スロットコーンビームコンピュータ断層撮影法及び走査焦点スポットコーンビームコンピュータ断層撮影法）」という名称の係属中の米国特許出願第１１／７８６，７８１号に記載されており、その全内容は、引用により本明細書に組み込まれる。
【００２０】
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のような線源と、ロータリーコリメータ２０４と、ガントリ２０８上に装着さ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、フラットパネル撮像装置２０６は、医療用線形加速器３０２のガントリ２０８の平坦で円形の回転可能ドラム２１０の面に装着することができ、ここではｘ線管２０２により生成されるｘ線ビーム２１２は、放射線療法線源３０２により生成される治療ビーム３０６とほぼ直交する。ｘ線管及び撮像装置を回転可能ドラムに装着する実施例は、米国特許第６，８４２，５０２号に記載されており、その全内容は、引用により本明細書に組み込まれることに留意されたい。
【００２１】
検出器２０６は、各々非晶質シリコン（α−Ｓｉ：Ｈ）及び薄膜トランジスタで作ることができる半導体センサの２次元アレイで構成することができる点に留意されたい。各センサからのアナログ信号は、統合されてデジタル化される。このデジタル値は、データ記憶サーバ１０２に送信される。
【００２２】
コリメータ２０４からの扇形ビームが、上述のように患者Ｐの幅を横断して検出器２０６全体に衝突した後、コンピュータ２３４は、ドラム２１０に対し回転するように命令し、ｘ線源２０２、コリメータ２０４及び検出器２０６が患者Ｐの周りを別の位置まで回転して上述の走査プロセスを繰り返すことができるようにし、別の２次元投影が生成されるようにする。ｘ線源２０２、コリメータ２０４及び検出器２０６の上記の回転は、コーンビームコンピュータ断層撮影法画像を形成するのに十分な数の２次元画像が得られるまで継続する。この目的のためには、２回未満回転することが必要である（３６０°未満の回転により生じる画像を形成することも想定することができる）。各位置からの２次元投影がコンピュータ２３４で組み合わされて、上記に記載したコーンビームコンピュータ断層撮影システムと同様にディスプレイ２３６上に示される３次元画像を生成する。
【００２３】
コリメータ２０８についての上述の実施形態は回転式であるが、２００７年４月１２日に出願された「Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｓｌｏｔ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｆｏｃｕｓ Ｓｐｏｔ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（走査スロットコーンビームコンピュータ断層撮影法及び走査焦点スポットコーンビームコンピュータ断層撮影法）」という名称の係属中の米国特許出願第１１／７８６，７８１号に記載されるように、線形移動コリメータを代わりに用いることもでき、その全内容は引用により本明細書に組み込まれる。
【００２４】
放射線療法線源及び撮像装置
図２ａに示すように、システム３００は、線形線源３０２のような別個の放射線療法ｘ線源と、回転ドラム２１０に別々に装着された検出器／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し、可動テーブル２１０（コンピュータ２３４を介してｘ、ｙ及びｚ方向に移動可能）上に横たわる患者の標的容積を治療可能にする。線形線源３０２は、４ＭｅＶ〜２５ＭｅＶの範囲のエネルギーを有するｘ線、或いは光子、陽子又は電子のような粒子のビームを生成する。
【００２５】
上述のように、粒子は、腫瘍のような患者の特定の関心領域を治療するのに用いられる。粒子のビームは、関心領域に到達する前に、マルチリーフコリメータ３０８を介して特定の断面積を有するような形状にされる。断面積は、粒子のビームが治療すべき関心領域と相互作用し、健康な患者の領域とは相互作用しないように選択される。関心領域を透過する放射線は、公知の方法で撮像装置３０４を介して撮像することができる。
【００２６】
立体撮像システム及び放射線源及び撮像装置の別の実施形態
図２ｂには、コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００ａ及び超高圧ポータル撮像システム３００ａの別の実施形態が示されている。この実施形態では、システム２００ａ及び３００ａは、カリフォルニア州Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ所在のＶａｒｉａｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓにより商標名Ｔｒｉｌｏｇｙで販売されているコーンビームコンピュータ断層撮影法及び超高圧ポータル撮像システムと共に用いるように適合させることができる。システム２００ａは、図２ａの実施形態で使用されたものと同様のｘ線管２０２、ロータリーコリメータ２０４、及びフラットパネル撮像装置／検出器２０６を含む。ドラム上に装着された図２ａのシステム２００とは異なり、ｘ線管２０２及びコリメータ２０４は、システム３００ａの支持部３０８に枢動可能に装着されたアーム２１４上に装着される。同様に、フラットパネル撮像装置２０６は、支持部３０８に装着されたアーム２１６上に装着される。
【００２７】
図２ａの実施形態と同様に、図２ｂのｘ線管２０２により生成されるｘ線ビーム２１２は、放射線療法線源３０２により生成される治療ビーム３０４にほぼ直交する。図２ｂに示すように、システム３００は、図２ａに関して上述されたものと同様の線形線源３０２及び検出器３０６を含む。従って、線形線源３０２は、ｘ線或いは光子又は電子のような粒子のビームを生成し、これらは、可動テーブル２１０（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容積の治療を可能にするような４ＭｅＶ〜２５ＭｅＶの範囲のエネルギーを有する。ドラム上に装着された図２ａのシステム３００とは異なり、線形線源３０２及び検出器３０６は、支持部３０８と接続される。
【００２８】
走査スロットコーンビームコンピュータ断層撮影システム２００の別の実施形態が図２ｃに示される。この実施形態では、システム２００ｃは、図２ａの実施形態に用いられるものと同様のキロボルト数ｘ線管２０２、ロータリーコリメータ２０４、及びフラットパネル撮像装置／検出器２０６を含む。ドラムに装着された図２ａのシステム２００とは異なり、ｘ線管２０２及びコリメータ２０４は、Ｃアーム２１８の一方の端部に装着され、フラットパネル撮像装置２０６は、Ｃアーム２１８の他方の端部に装着される。Ｃアーム２１８は、図２ｃに示す軸線Ａ及びＢの周りを枢動することができるように可動ベース２２０に装着される。
【００２９】
治療線量追跡及びフィードバックシステム
図１に示すように、治療線量追跡及びフィードバックシステム６００は、ワークステーション又はデータサーバ１１０を含み、該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、サーバ１０２から受け取った患者の３次元立体画像に対して領域分割／位置合わせプロセスを実施するのに専用のプロセッサを含む。ワークステーション１１０は、各立体画像内の画像データの各容積を識別し位置合わせすることができる。このような識別及び位置合わせにより、同じ容積の画像データの位置を１つの療法セッションから別の療法セッションまで追跡することが可能になる。
【００３０】
治療線量追跡及びフィードバックシステム６００は、ワークステーション又はデータサーバ１１２を更に含み、これらは、１）ワークステーション１１０により実施される領域分割／位置合わせプロセスと、２）基準計画５０２に従って測定されてサーバ１０２内に記憶される角度位置、ビームエネルギー、及びビームの断面形状など、患者に衝突したときに線源３０２から放出される放射線のビームのパラメータとに基づいて治療線量構成プロセスを実行するのに専用のプロセッサを含む。このようなパラメータは、ガントリ２０８の角度位置、コリメータ３０８の角度方向、マルチリーフコリメータ３０８のリーフの位置、テーブル２１０の位置及び放射線ビームのエネルギーの形式とすることができる。画像データの部分容積の位置及び形状が既知になると、この全く同じ部分容積が受ける治療線量は、放射線のビームが患者に衝突したときに線源３０２から放出される放射線のビームの上述のパラメータに基づいて決定／構成することができる。このような決定は、システム２００により生成される立体画像の各々に対する画像データの部分容積の各々に対してなされる。
【００３１】
治療線量追跡及びフィードバックシステム６００は、ワークステーション又はデータサーバ１１４を更に含み、これらは、１）オフライン及びオンライン情報に基づき実時間で特定の日における放射線療法治療を調整するか、又は２）オフライン情報に基づき非実時間で放射線療法治療計画を調整するかの何れかを行うことができる適応計画プロセスを実施するのに専用のプロセッサを含む。調整は、ワークステーション１１２により計算された線量が、治療計画で好ましいとされる線量とどのように異なるかに基づいている。用語「実時間」とは、放射線療法線源が起動されて患者を治療しているときの時間期間を意味する点に留意されたい。用語「オンライン」とは、患者が治療テーブルにいるときに関し、「オフライン」とは、患者が治療テーブルにいないときをいう。
【００３２】
要約すると、治療線量追跡及びフィードバックシステム６００は、療法セッション中に実時間で測定される立体画像情報及び療法ビームパラメータに基づいて、実時間治療線量構成及び４Ｄ適応計画を実施することができる。また、システム６００は、非実時間でも同様に適応計画を実施することができる。このような実時間及び非実時間プロセスは、図７に概略的に示されるプロセスに関して更に詳細に論じることにする。別の実施形態では、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に関連するプロセスが１つ又はそれ以上のプロセッサにより行われる単一のワークステーションに結合することができる点に留意されたい。ワークステーション１１２により決定された実時間治療線量構成、及びワークステーション１１４により決定された４Ｄ適応計画は、品質保証（ＱＡ）評価ステーション１１６の監視装置１１７に表示することができる点に留意されたい。監視装置１１７に表示された情報に基づいて、医療関係者は、必要であれば、計算した４Ｄ適応計画を許容可能なパラメータに含めるように変更することができる。従って、ＱＡ評価ステーション１１６は、将来、療法セッションにおいて実時間の変更が確実に行われるように機能する。このケースでは、ＱＡ評価ステーション１１６及び治療線量追跡及びフィードバックシステム６００は、集合的に４Ｄ計画及び制御システムであるとみなすことができる。
【００３３】
上述の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、超高圧撮像及び放射線療法システム３００、ＱＡ評価ステーション１１６及び治療線量追跡及びフィードバックシステム６００を考慮すると、図１のＣＢＣＴ ＩＧＡＲＴシステム１００の運転を理解することができる。詳細には、上述されたオンライン立体撮像情報及び実時間療法ビームパラメータは、システム２００、３００及び４００から取り込まれ、データ記憶サーバ１０２内に記憶される。次に、立体撮像情報及び療法ビームパラメータは、データ監視ジョブ制御装置１０４に送られ、これが、予め設計された治療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の各々に自動的にタスクを割り当て、このようなタスクの達成を制御する。タスクは、一時的ジョブ待ち行列１１８に記憶され、臨床上の優先事項に基づいてワークステーション１１０、１１２及び１１４の各々にディスパッチする。臨床上の優先事項は、医師評価／決定ステーション１２２での治療レビュー及び評価に基づいて、ユーザの臨床上の要求１２０から再割り当てすることができる。加えて、ステーション１２２はまた、治療／計画修正決定の指令も与える。修正サーバ１２４は、ステーション１２２からの指令を受け取り、適応計画ワークステーション１１４で生成された最適化適応計画に基づいて、進行中の治療計画、システム３００上のビーム又は患者位置を修正する。
【００３４】
図１に示すように、サーバ１０２からの生データはまた、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次元の立体画像に対して自動領域分割／位置合わせプロセスを専用に行う。また、サーバ１０２からの生データは、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１日及び累積治療線量構成／評価を行う。ワークステーション１１４は、生データから適応計画を実施する。これらの３つのワークステーション１１０、１１２及び１１４は、ジョブ待ち行列１２６、１２８及び１３０それぞれの命令でそのタスクを自動的に実施する。上述の領域分割／位置合わせ、治療線量構成／評価、及び適応計画は、図７に概略的に示すプロセスに関して以下で説明する。
【００３５】
図１に示すように、ワークステーション１１０、１１２及び１１４から生成される領域分割／位置合わせ、治療線量構成及び適応計画情報は、ＱＡ評価ステーション１１６に送られ、これが臨床ユーザと対話し、必要であれば、上記の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。次に、ＱＡ評価ステーション１１６からの出力は、派生データサーバ１０２内に記憶される。
【００３６】
ＱＡステーション１１６は、更新実行ステータスをジョブ実行ログサーバ１３２に提供し、これが、情報の処理が現在行われているかどうか、処理が完了したかどうか、又はエラーが発生したかどうかについての情報を供給する。ワークステーション１１２及び１１４それぞれにより治療線量構成又は適応計画修正のタスクが完了すると常に、評価ステーション１１６は、現在の治療ステータス及び完了した治療線量の両方を含む治療評価情報、並びに、患者及び以前の治療からの治療データに基づいて推定される結果パラメータを提供する。次いで、ＱＡ評価ステーション１１６にいるユーザは、指令又は新しい臨床スケジュールを優先度の高いジョブ要求サーバ１２０に送り、新しい情報を要求するか臨床治療スケジュールを修正するかの何れかを行うことができる。加えて、ユーザは、サーバ１２４を通して新しい適応計画を実行するか又は治療／患者位置補正を行うかの判断を行うことができる。
【００３７】
ＣＢＣＴ ＩＧＡＲＴシステム１００は、ｋＶポータル撮像プロセッサ／ソフトウェア４００を介したｋＶポータル撮像プロセス及び画像誘導適応放射線療法プロセス５００を含む多くのプロセスを実施するが、これらの両方を図３〜図７に関して以下で説明する。
【００３８】
治療前プロセス
放射線療法プロセスがどのように進行するかに関する実施例として、診療所で以前に放射線療法セッションを受けた患者に、別のセッションが特定の日に予定されていると仮定する。患者は、予定日に診療所に到着し、図３ａに示すものと同様の療法室に進む。療法室は、図２ａに関して上述されたコーンビームコンピュータ断層撮影システム２００及び超高圧ポータル撮像システム３００を含む。患者は、テーブル１１０の上に横たわり、医療従事者によるオンライン療法セッションの準備をする（「オンライン」とは、患者が放射線療法治療テーブル１１０上に位置決めされたときに実施される事象及びプロセスと定義される）。
【００３９】
この時点で、治療放射線を患者に照射する基準治療計画は、以前の放射線療法セッションに基づいて患者について事前に決定されている。基準治療計画は、治療される関心領域の最も可能性の高い計画立体画像に基づき治療送達の前に設計される。基準治療計画は、患者配置位置、療法機械パラメータ及び患者の種々の領域に照射されることになる期待１日及び累積線量を含む。このような基準計画は、放射線に暴露される患者の領域、及び単一のセッションの間に放射線源から受け取ることになる領域の線量を指定する。従って、基準計画は、マルチリーフコリメータ３０８により形成されるビームのビーム角度／ガントリ位置、ビームエネルギー、及び断面積に関する情報を含むことになる。基準計画に基づいて、患者は、基準計画により患者内の関心領域に放射線を照射するのに最適な特定の位置（患者の側面など）に移動するように指示される。特定の位置にいる間、放射線療法セッションの前にｋＶプロセッサ／ソフトウェア４００を用いる治療前ｋＶポータル撮像プロセスが行われる。治療前ｋＶポータル撮像プロセスは、図３〜図６に概略的に示される。詳細には、このプロセスは、治療の前に患者のコーンビームコンピュータ断層画像４０４から２次元投影／放射線撮影画像を形成する段階を含み、ここで画像４０４は、プロセスの段階４０６によりテーブル２１０上の特定の位置に患者がいる間の関心領域を含む。基準計画によれば、放射線源３０２は、患者が特定の位置にいる間に各位置で放射線を照射するように１つ又はそれ以上の位置に移動されることになる。放射線源３０２の各位置では、マルチリーフコリメータ３０８のリーフは、放射線ビームを特定の断面形状に形成するのに望ましい輪郭を形成するように移動されることになる。段階４０８で、放射線源の各位置でのリーフの位置は、図３ａ〜図３ｂのマルチリーフ輪郭４１０で概略的に表わされるように決定される。
【００４０】
次に、患者がリーフ／輪郭４１０の特定の位置及び複数の位置にいる間の関心領域のコーンビームコンピュータ断層画像４０４は、図３ｂ及び図４〜図６に示すようにワークステーション１１０のプロセッサにおいて記憶され処理される。このような処理には、段階４１２で、コーンビーム画像４０４に基づき２次元投影／放射線撮影画像上に各輪郭４１０を重ね合わせ、図３ｂ及び図４ｂに示すような治療ビームアイビュー（ＢＥＶ）ｋＶポータル画像を形成する段階を含む。ｋＶポータル画像は、静的患者解剖学的検証のためのｋＶデジタル再構成放射線撮影（ＤＲＲ）画像として、又は呼吸運動のような動的患者解剖学的構造運動を検証するためのデジタル再構成蛍光透視（ＤＲＦ）画像として形成することができる点に留意されたい。何れの場合も、対応する輪郭４１０を備えた各ｋＶポータル画像（例えば図４ｂ）は、実行される実時間放射線療法計画に従って生成される治療基準放射線撮影画像（例えば図４ａ）と比較される。ｋＶポータル画像の腫瘍又は臓器のような、１つ又はそれ以上の関心領域が、基準画像の対応する関心領域の位置に対して少なくとも予め設定した量だけ変位する場合には、１日の治療セッションに対する実時間放射線療法計画を調整する段階を行う。この変位が予め設定した量を下回る場合には、実時間放射線計画は調整されない。
【００４１】
治療線量に加え、ｋＶポータル画像は、図３ａ〜図３ｂに示すように、治療を記録し検証するように構成することもできる。更に、ＣＢＣＴ画像上に顕在された関心のある臓器は、自動領域分割されて治療前ＣＴ画像に位置合わせされる。従って、関心のある各臓器の１日及び累積線量−容積関係を生成することができる。実施の幾つかでは、数値フィルタを用いて、患者の解剖学的変動の定常及び非定常ランダムプロセスの両方に対してパラメータ評価を行うことにより関心のある各臓器の最終的な治療線量を推定する。最小二乗推定、主成分分析（ＰＣＡ）に基づく推定、及び特異値分解（ＳＶＤ）推定のような試料推定方法を実施することができる。
次に、この推定を用いて、治療評価及び計画修正決定に対する情報を提供し、適応計画修正エンジンを起動するタイミングを判断する。
【００４２】
オンライン、オフライン画像誘導適応放射線療法計画
ｋＶ撮像プロセスが完了し、初期放射線療法計画が修正又は維持される結果となった後、患者は、修正／元の基準計画に従って放射線療法を受けるように再位置決めされ、図７に概略的に示すように画像誘導適応放射線療法プロセス５００が実行される。詳細には、基準計画５０２は、プロセス５０４により線形線源３０２に適用され、線源３０２を基準計画５０２で指定された位置まで移動させ、基準計画５０２に従って角度位置、ビームエネルギー及びビームの断面形状など、線源ｘ３０２から放出される放射線のビームが患者に衝突するときの該ビームのパラメータをフォーマットするようにする。このようなオンライン及び実時間パラメータは、ガントリ２０８の角度位置、コリメータ３０８の角度方向、マルチリーフコリメータ３０８のリーフの位置、テーブル２１０の位置及び放射線ビームのエネルギーの形態とすることができる。また、プロセス５０４は、基準計画５０２によりマルチリーフコリメータ３０４の個々のリーフを望ましい位置に移動し、線形線源３０２により生成される放射線療法ビームが基準計画５０２により患者の特定の形状の領域に放射するようにコリメートされるようになる段階を含むことができる。
【００４３】
プロセス５０４により基準計画５０２が実施されると、基準計画５０２は、放射線療法セッションの間に起こる種々の因子を考慮するように変更することができる。例えば、プロセス５００は、システム１００が実時間で線形線源３０２のオンライン機械治療パラメータを監視し、プロセス５０６によりその放射線をオンラインで出力させることを含むことができる。プロセス５０６は、ビーム角度、ビームエネルギー及びビームの断面形状のような治療パラメータを監視させることを含む。このようなパラメータは、ガントリの位置、コリメータ３０８の角度位置、マルチリーフコリメータ３０８のリーフの位置、テーブル２１０の位置、ビームのエネルギーを必然的に伴うことができる。
上述の監視プロセス５０６により得られる実時間のオンライン情報は、図１のワークステーション１１２に供給され、オンライン及びオフラインでの１日及び累積線量構成プロセス５０８の何れかの間に用いることができるようにする。
【００４４】
プロセス５０４により放射線療法ビームが患者に照射される間、治療されることになる関心領域は、コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００により撮像される。３次元立体画像を用いて、関心のある様々な個々の容積を実時間及びオンライン方式で位置合わせして追跡する。位置合わせ及び追跡する前に、プロセス５１０によりサーバ１０２が補正パラメータを決定し、立体画像に適用されるようにする必要がある。補正パラメータは、テーブル２１０上の患者の位置及びコリメータの角度位置のような幾つかの因子に起因して、立体画像の剛体要素が好ましい方式で配向されないことが多いという事実に関連付けられる。これらの因子の測定値に基づいて、プロセス５１０により、３次元画像に適用したときに画像が好ましい位置に再配向される補正パラメータが求められる。再配向３次元画像は、図１のワークステーション１０２で記憶される。ワークステーション１０２は、患者の関心のある１つ又はそれ以上の領域の記憶された３次元画像のライブラリを含む。
【００４５】
補正パラメータが求められると、プロセス５１２を介して、領域分割−変形可能臓器位置合わせワークステーション１１０が、システム２００より生成される立体画像及び補正パラメータをサーバ１０２から受け取る。ワークステーション１１０は、立体画像上に顕在化される患者の解剖学的要素が、基準計画に関連する基準計画立体画像のものと一致するようにプロセス５１２を実行する。画像位置合わせの結果を用いて、一般に医師により描写される計画立体画像上の治療前臓器外形を治療立体画像の対応する点に自動的にマップする。このプロセスに適用される位置合わせ方法は、有限要素法及び画像類似性最大化法のように極めて標準的である。しかしながら、以下の公表物；
１）Ｌｉａｎｇ Ｊ．他、「Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ ｉｎ Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ Ｉｍａｇｅ Ｂａｓｅｄ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｏｒｇａｎ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ（立体画像に基づく変形可能臓器位置合わせの不確実性の減少）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ 第３０巻第８号２００３年、２１１６〜２１２２頁、
２）Ｃｈｉ Ｙ．他、「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｏｒｇａｎ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｌｉｎｅａｒ Ｂｉｏｍｅｃｈｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌｓ（線形生物医学（Ｂｉｏｍｅｃｈｉｃａｌ）モデルを用いる変形可能臓器位置合わせの正確性に関する感受性試験）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ第３３巻（２００６年）４２１〜３３頁、
３）Ｚｈａｎｇ Ｔ．他、「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｎｌｉｎｅ Ｈｅａｄ ａｎｄ Ｎｅｃｋ ＣＴ Ｉｍａｇｅｓ： Ｔｏｗａｒｄｓ Ｏｎｌｉｎｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（オンライン頭部及び頸部ＣＴ画像の自動描写：オンライン適応放射線療法に向かって）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第６８巻第２号（２００７年）５２２〜３０頁、及び、
４）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａ Ｍｏｄｅｌ ｔｏ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄ Ｄｏｓｅ ｉｎ ａ Ｄｅｆｏｒｍｉｎｇ Ｏｒｇａｎ（変形臓器での累積分割線量のモデル）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第４４巻第３号（１９９９年）６６５〜６７５頁、
などに記載されるような、放射線療法における関心のあるＣＢＣＴ画像及び臓器の特定の適用に対してこれらの方法を最適化するために行われる幾つかの修正点が存在しており、これらの公表物の各々の内容全体は、引用により本明細書に組み込まれる。
【００４６】
立体画像の各点が追跡されると、プロセス５０６により、情報がパラメータと共に受け取るワークステーション１１２に送られる。ワークステーション１１２では、オンライン１日及び累積線量構成プロセス５０８が行われる。１日線量構成プロセスは、実時間治療に対して、プロセス５１２により追跡される立体画像内の画像データの各容積が受け取る線量を計算／構成する段階を伴う。１日の治療セッションが完了した後、画像データの各容積に対する１日線量はサーバ１０２内に記憶される。画像データの各容積に対する１日線量は、前の療法セッションから計算／構成される画像データの同じ容積に対する１日線量と組み合わされ、画像データの各容積に対する経時的な累積線量がプロセス５０８により決定され、サーバ１０２内に記憶できるようにする。１日及び累積治療線量の構成の更なる詳細は、以下の公表物；
１）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａ Ｍｏｄｅｌ ｔｏ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄ Ｄｏｓｅ ｉｎ ａ Ｄｅｆｏｒｍｉｎｇ Ｏｒｇａｎ（変形臓器中の累積分割線量のモデル）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ，Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第４４巻第３号（１９９９年）６６５〜６７５頁、
２）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｏｒｇａｎ／Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｂｅａｍ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔ（外部ビーム放射線療法の臓器／患者幾何学的形状の変動及びその効果）」Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２８巻第４号（２００１年）５９３〜６０２頁、及び、
３）Ｌｏｃｋｍａｎ Ｄ．他、「Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｏｓｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｗｉｔｈ Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ（患者の幾何学的形状の変動を明示的に考慮した関心のある容積の線量変動の推定）」Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２７巻（２０００年）２１００〜２１０８頁、
において論じられており、この各々に内容全体は、引用により本明細書に組み込まれる。
【００４７】
図７に示すように、治療評価５１４は、患者臓器位置合わせ及び治療線量構成プロセス５１２及び５０８それぞれの後にワークステーション１１４により行われる。治療評価には、（ａ）現在の治療送達が治療品質保証のために以前に計画されたものと同じであるかどうかを判断すること、及び（ｂ）治療結果を最適化するためにこれまでに観察され定量された患者の解剖学的構造／線量変動を含むことによって進行中の治療計画を修正することの２つの目的がある。このような治療評価５１４は、実時間でオンライン及びオフラインで行うことができる。
【００４８】
最終的な治療線量及び結果の推定を用いて治療評価及び計画修正決定についての情報を提供し、図７のプロセス５１４により適応計画修正エンジンを起動するタイミングを判断する。数値フィルタを用いて、患者の解剖学的変動の静的及び非静的ランダムプロセスの両方に対してパラメータ評価を行うことによって関心のある各臓器の最終的な治療線量を推定する。最小二乗法推定（ＬＳＥ）、主成分分析（ＰＣＡ）に基づく推定及び特異値分解（ＳＶＤ）推定のような試料推定方法を実施する。異なる治療部位の臓器の幾何学的形状及び線量推定のためにこれらのフィルタを用いる詳細な考察は、以下の文献、
１）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｏｒｇａｎ／Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｂｅａｍ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔ（外部ビーム放射線療法の臓器／患者の幾何学的形状の変動及びその効果）」、Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２８巻第４号（２００１年）５９３〜６０２頁、
２）Ｌｏｃｋｍａｎ Ｄ．他、「Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｏｓｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｗｉｔｈ Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ（患者の幾何学的形状の変動を明示的に考慮した関心のある容積の線量変動の推定）」Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２７巻（２０００年）２１００〜２１０８頁、
３）Ｓｏｈｎ Ｍ．他、「Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｏｍｉｎａｎｔ Ｅｉｇｅｎｍｏｄｅｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ： Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ（臓器変形の優位固有モードに基づく個々の幾何学的形状の変動のモデル化：実行及び評価）」、Ｐｈｙｓ Ｍｅｄ Ｂｉｏｌ第５０巻（２００５年）５８９３〜９０８頁、及び
４）Ｙａｎ Ｄ．、「Ｉｍａｇｅ−Ｇｕｉｄｅｄ／ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（画像誘導適応放射線療法）」、Ｍｅｄｉｃａｌ Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ−Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｗ．Ｓｃｈｌｅｇｅｌ、Ｔ．Ｂｏｒｔｆｅｌｄ、ＡＬ Ｇｒｏｓｕ編、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ ベルリン、ハイデルベルク、ニューヨーク、香港、（２００５年）ＩＳＢＮ ３−５４０−００３２１−５、
に論じられており、これらの内容全体は引用により本明細書に組み込まれる。
【００４９】
治療推定の第１のタスクは、プロセス５１４によりワークステーション１１２で行われる治療送達及び計画比較に関する。この比較は、画像の特定の部分容積についての１日又は累積治療線量及び対応する部分容積についての対応する１日又は累積計画線量が、特定の許容範囲（Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａ Ｎｅｗ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ’Ａｃｃｅｐｔ Ｏｒ Ｒｅｊｅｃｔ’ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｉｎ Ｏｎ−Ｌｉｎｅ ａｎｄ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ（オンライン及びオフライン治療評価での「許容又は拒絶」戦略のための新しいモデル）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第３１巻第４号（１９９５年）９４３〜９５２頁参照。この内容全体は引用により本明細書に組み込まれる）の外にあることが示される場合には、これは、現在実行されている基準計画を現在の療法セッションの間に改正する必要があることを意味する。関心のある部分容積の上述の１日及び累積線量は、図５の下側に示す図表と同様にして図７の監視装置１１７上などで時間的に追跡／表示することができる点に留意されたい。
【００５０】
線量の比較に加えて、図６の上述のプロセスによりｋＶポータル画像を形成することにより治療ビームに関して治療される領域の位置決めが試験される。実時間ｋＶポータル画像を基準ポータル画像と比較し、実時間ｋＶポータル画像の関心のある部分容積が、基準ポータル画像の対応する部分容積位置に関する特定の許容範囲を超えて位置が変位しているか又は形状が変形していることが分かった場合、マルチリーフコリメータのリーフを調整するような基準計画は、この場合でも同様に変更することが必要となる。関心のある部分容積の上述の位置は、図５の下側の図表に示すように時間的に追跡／表示することができ、ここでは、特定の部分容積のｘ、ｙ及びｚの位置は、１つの１日治療セッションから別の１日治療セッションまで追跡される点に留意されたい。
【００５１】
上述の比較の何れかが対応する許容範囲の外にある場合には、オンライン又はオフライン適応計画最適化プロセス５１６において基準療法治療計画の改正を行う。適応計画最適化は、治療前コンピュータ断層画像データのみを用いる従来の放射線療法計画とは異なる。その代わりに、適応計画は、フィードバックとして患者の解剖学的構造／線量追跡からの個々の治療履歴を用いて、治療制御パラメータを最適化することを目的とする。適応計画最適化技術の実施例は、以下の公表物：
１）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａｎ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ａ Ｐａｔｉｅｎｔ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｖｏｌｕｍｅ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｇｕｉｄｅｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ｏｆ Ｐｒｏｓｔａｔｅ Ｃａｎｃｅｒ（前立腺癌の画像誘導適応放射線療法のための患者特異的計画標的容積を構築するオフライン戦略）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ 第４８巻第１号（２０００年）２８９〜３０２頁、
２）Ｂｉｒｋｎｅｒ Ｍ．他、「Ａｄａｐｔｉｎｇ Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ｔｏ Ｐａｔｉｅｎｔ ａｎｄ Ｏｒｇａｎ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ： Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ（患者及び臓器の幾何学的形状の変動に対する逆方向計画の適応：アルゴリズム及び実行）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ第３０巻第１０号（２００３年）２８２２〜２８３１頁、
３）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｄｏｓｅ Ｐｅｒ Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ（分割設計による線量のためのオンライン適応戦略）」、第１３回放射線療法でのコンピュータの利用に関する国際学会紀要、ドイツハイデルベルク（２０００年）５１８〜５２０頁、及び、
４）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ ａｎｄ Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ｉｍａｇｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（オフライン及びオンライン画像フィードバック適応放射線療法のための戦略）」、ＢＫ Ｐａｌｉｗａｌ、ＤＥ Ｈｅｒｂｅｒｔ、ＪＦ Ｆｏｗｌｅｒ、ＭＰ Ｍｅｈｔａ編、Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂａｓｉｓ ｏｆ ＩＭＲＴ ＆ Ｔｏｍｏｔｈｅｒａｐｙ、ＡＡＰＭシンポジウム紀要第１２号２００２年１３９〜５０頁、
に記載されている。
【００５２】
図７に関する上述のプロセスは、システム２００からのデータ立体画像データ、及び療法ビームが生成されている間の療法ビームパラメータ情報を取り込むことにより実時間データ／情報を含むことができる点に留意されたい。このような実時間情報は、プロセス５０６、５０８、５１０、５１２により処理し、プロセス５１４において用いて、療法計画を「実時間」で改正する必要があるかどうかを判断することができる。改正が望ましいと判断された場合には、実時間データ／情報を以前の療法セッション（オフライン情報）から求められた関心のある容積の以前の線量情報及び位置／形状情報と合わせて用いて、療法計画を作ることができる。
【００５３】
上記の説明は、図７のプロセスを介して療法計画を改正するために「実時間」データ／情報をどのように用いることができるかを実際に示しているが、この説明は、非実時間適応療法にも等しく適用可能である。この場合には、プロセス５０６、５０８、５１０及び５１２が、以前の治療セッションからのオフライン情報を使用し、プロセス５１４が、「実時間」で将来用いることになる療法計画を改正する必要があるかどうかを判断する。
【００５４】
要約すると、システム１００及びプロセス５００は、立体画像誘導適応放射線療法を提供し、これは、治療線量構成及びフィードバックのために実時間でオンライン及びオフラインで行うことができる。従って、これらは、画像誘導実時間オンライン及びオフライン放射線療法のための全ての可能性のあるフィードバック情報を提供する。従って、システム１００及びプロセス５００は、主に、以前の治療で送達された患者の線量、現在の治療の患者の解剖学的構造、及び残りの治療送達において推定される患者の解剖学的構造を含む個人の治療情報を完全に用いることができる。
【００５５】
以上の考察は、単に本発明の例示的な実施形態を開示し説明しているに過ぎない。当業者には、添付の請求の範囲で定義される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変更、修正、及び変形を実施できることは、このような考察、及び添付図面並びに請求の範囲から容易に理解されるであろう。
【符号の説明】
【００５６】
１００ 画像誘導適応放射線療法（ＩＧＡＲＴ）システム
１０２ 生データ
１０２ 派生データ（外形、変位、計画、線量、‥）
１０４ データ監視ジョブコントローラ
１１７ ＱＡ評価ステーション
１１８ ジョブ待ち行列及び目標とするサーバへのディスパッチ
１２０ 指定（優先）ジョブ要求
１２２ ユーザレビュー評価
１２４ 治療／計画変更
１２６ ジョブ１
１３２ ジョブ実行ログ
２００ コーンビームＣＴ
３００ 超高圧撮像システム
３０２ 線形加速器
３０４ 撮像装置
４００ ＫＶ撮像装置 ソフトウェア プロセッサ
領域分割／位置合わせ
６００ 治療線量追跡及びフィードバックシステム
【技術分野】
【０００１】
本出願人は、米国特許法１１９条（ｅ）に基づいて、１）２００６年５月２５日に出願された米国特許出願第６０／８０８，３４３号の前記出願日、及び２）２００７年１月１８日に出願された米国特許出願第６０／８８１，０９２号の前記出願日に対する優先権を主張し、これらの各々の全内容は引用により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に、画像誘導放射線療法に関し、詳細には、本発明は、立体画像誘導適応放射線療法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（関連技術の考察）
現在、オンライン治療線量構成及び推定は、従来の線形加速器に治療線量を再構成するポータル射出線量（ｅｘ−ｄｏｓｅ）再構成を含む。詳細には、ＭＶポータル撮像装置を用いて射出線量を測定し、患者の治療線量を推定する。しかしながら、この線量を再構成する方法は、治療中の患者の解剖的情報が乏しく、散乱射出線量を適切に較正することが困難であるため、患者治療線量構成には用いられていない。
【０００４】
従来、放射線療法の患者治療計画を設計するのに単一の治療前コンピュータ断層撮影法走査を用いてきた。このような単一の治療前走査を用いると、治療セッションの開始から治療セッションの終了までに起こる可能性がある臓器の移動、収縮及び変形のような患者の変動に起因して計画標的マージンが大きくなり、標準の組織線量が不確実になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国仮特許出願番号第６０／８０８，３４３号公報
【特許文献２】米国仮特許出願番号第６０／８８１，０９２号公報
【特許文献３】米国特許第６，８４２，５０２号公報
【特許文献４】米国特許出願番号第１１／７８６，７８１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｌｉａｎｇ Ｊ．他、「Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ ｉｎ Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ Ｉｍａｇｅ Ｂａｓｅｄ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｏｒｇａｎ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ（立体画像に基づく変形可能臓器位置合わせの不確実性の減少）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ 第３０巻第８号２００３年、２１１６〜２１２２頁
【非特許文献２】Ｃｈｉ Ｙ．他、「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｏｒｇａｎ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｌｉｎｅａｒ Ｂｉｏｍｅｃｈｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌｓ（線形生物医学（Ｂｉｏｍｅｃｈｉｃａｌ）モデルを用いる変形可能臓器位置合わせの正確性に関する感受性試験）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ第３３巻（２００６年）４２１〜３３頁
【非特許文献３】Ｚｈａｎｇ Ｔ．他、「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｎｌｉｎｅ Ｈｅａｄ ａｎｄ Ｎｅｃｋ ＣＴ Ｉｍａｇｅｓ： Ｔｏｗａｒｄｓ Ｏｎｌｉｎｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（オンライン頭部及び頸部ＣＴ画像の自動描写：オンライン適応放射線療法に向かって）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第６８巻第２号（２００７年）５２２〜３０頁
【非特許文献４】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａ Ｍｏｄｅｌ ｔｏ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄ Ｄｏｓｅ ｉｎ ａ Ｄｅｆｏｒｍｉｎｇ Ｏｒｇａｎ（変形臓器での累積分割線量のモデル）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第４４巻第３号（１９９９年）６６５〜６７５頁
【非特許文献５】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｏｒｇａｎ／Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｂｅａｍ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔ（外部ビーム放射線療法の臓器／患者幾何学的形状の変動及びその効果）」Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２８巻第４号（２００１年）５９３〜６０２頁
【非特許文献６】Ｌｏｃｋｍａｎ Ｄ．他、「Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｏｓｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｗｉｔｈ Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ（患者の幾何学的形状の変動を明示的に考慮した関心のある容積の線量変動の推定）」Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２７巻（２０００年）２１００〜２１０８頁
【非特許文献７】Ｓｏｈｎ Ｍ．他、「Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｏｍｉｎａｎｔ Ｅｉｇｅｎｍｏｄｅｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ： Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ（臓器変形の優位固有モードに基づく個々の幾何学的形状の変動のモデル化：実行及び評価）」、Ｐｈｙｓ Ｍｅｄ Ｂｉｏｌ第５０巻（２００５年）５８９３〜９０８頁
【非特許文献８】Ｙａｎ Ｄ．、「Ｉｍａｇｅ−Ｇｕｉｄｅｄ／ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（画像誘導適応放射線療法）」、Ｍｅｄｉｃａｌ Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ−Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｗ．Ｓｃｈｌｅｇｅｌ、Ｔ．Ｂｏｒｔｆｅｌｄ、ＡＬ Ｇｒｏｓｕ編、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ ベルリン、ハイデルベルク、ニューヨーク、香港、（２００５年）ＩＳＢＮ ３−５４０−００３２１−５
【非特許文献９】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａ Ｎｅｗ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ’Ａｃｃｅｐｔ Ｏｒ Ｒｅｊｅｃｔ’ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｉｎ Ｏｎ−Ｌｉｎｅ ａｎｄ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ（オンライン及びオフライン治療評価での「許容又は拒絶」戦略のための新しいモデル）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第３１巻第４号（１９９５年）９４３〜９５２頁
【非特許文献１０】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａｎ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ａ Ｐａｔｉｅｎｔ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｖｏｌｕｍｅ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｇｕｉｄｅｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ｏｆ Ｐｒｏｓｔａｔｅ Ｃａｎｃｅｒ（前立腺癌の画像誘導適応放射線療法のための患者特異的計画標的容積を構築するオフライン戦略）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ 第４８巻第１号（２０００年）２８９〜３０２頁
【非特許文献１１】Ｂｉｒｋｎｅｒ Ｍ．他、「Ａｄａｐｔｉｎｇ Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ｔｏ Ｐａｔｉｅｎｔ ａｎｄ Ｏｒｇａｎ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ： Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ（患者及び臓器の幾何学的形状の変動に対する逆方向計画の適応：アルゴリズム及び実行）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ第３０巻第１０号（２００３年）２８２２〜２８３１頁
【非特許文献１２】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｄｏｓｅ Ｐｅｒ Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ（分割設計による線量のためのオンライン適応戦略）」、第１３回放射線療法でのコンピュータの利用に関する国際学会紀要、ドイツハイデルベルク（２０００年）５１８〜５２０頁
【非特許文献１３】Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ ａｎｄ Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ｉｍａｇｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（オフライン及びオンライン画像フィードバック適応放射線療法のための戦略）」、ＢＫ Ｐａｌｉｗａｌ、ＤＥ Ｈｅｒｂｅｒｔ、ＪＦ Ｆｏｗｌｅｒ、ＭＰ Ｍｅｈｔａ編、Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂａｓｉｓ ｏｆ ＩＭＲＴ ＆ Ｔｏｍｏｔｈｅｒａｐｙ、ＡＡＰＭシンポジウム紀要第１２号２００２年１３９〜５０頁
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様は、被検体の関心領域の立体画像データを生成する撮像システムと、基準計画に従って被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出する放射線源とを含む放射線療法のためのシステムに関する。放射線療法のためのシステムは、立体画像データ及び治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータを受け取って評価し、基準計画の実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行う処理システムを更に含む。
【０００８】
本発明の第２の態様は、被検体の関心領域の立体画像データを生成する段階と、基準計画に従って治療放射線ビームを被検体の関心領域に向けて放出する段階とを含む放射線を用いて被検体を治療する方法に関する。本方法は、立体画像データ及び治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータを評価して、基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行う段階を更に含む。
【０００９】
本発明の第３の態様は、被検体の関心領域の立体画像及び基準計画に従って被検体の関心領域に向けて配向される治療放射線ビームのパラメータを取り込み且つ評価し、基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行うようにするシステムに関する。本システムは更に、立体画像及び治療放射線ビームの取り込まれたパラメータの１つ又はそれ以上に基づいて情報を表示する監視装置を含む。
【００１０】
本発明の第４の態様は、放射線療法セッションを計画し制御する方法に関し、本方法は、被検体の関心領域の立体画像及び基準計画に従って被検体の関心領域に向けて配向される治療放射線ビームのパラメータを取り込み且つ評価し、基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行うようにする段階を含む。本方法は更に、立体画像及び治療放射線ビームの取り込まれたパラメータの１つ又はそれ以上に基づいて情報を表示する段階を含む。
【００１１】
本発明の第５の態様は、被検体がオンラインである実時間時間期間の間に基準計画に従って被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出するようにプログラムされた放射線源を含む、放射線療法のためのシステムに関する。本システムは、被検体がオンラインである実時間時間期間の間に被検体の関心領域のオンライン立体画像データと、非実時間のオフライン時間期間の間に被検体の関心領域のオフライン立体画像データとを生成する撮像システムを更に含む。本システムは更に、オンライン及びオフライン立体画像データの１つ又はそれ以上を受け取って処理し、基準計画を変更する処理システムを含む。
【００１２】
本発明の第６の態様は、被検体がオンラインである実時間時間期間の間に基準計画に従って被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出することを計画する段階を含む放射線を用いて被検体を治療する方法に関する。本方法は、被検体がオンラインである実時間時間期間の間に被検体の関心領域のオンライン立体画像データと、非実時間オフライン時間期間の間に被検体の関心領域のオフライン立体画像データとを生成する段階を含む。本方法は、オンライン及びオフライン立体画像データの１つ又はそれ以上に基づいて基準計画を変更する段階を更に含む。
【００１３】
本発明の第７の態様は、ポータル画像を形成する方法に関し、本方法は、関心のある被検体の二次元画像を形成する段階と、二次元画像上にコリメータ要素の画像を重ね合わせる段階とを含む。画像は、放射線療法ビームが関心のある被検体に向けて配向されたときのコリメータ要素の位置を表す。
【００１４】
本発明の１つ又はそれ以上の態様は、オンライン及びオフライン治療線量の再構成を可能にする利点をもたらし、更に、実時間でオンライン及びオフライン治療評価及び基準計画のオンライン又はオフライン修正を行う治療判断ツールを提供する。
本発明の更なる目的、利点並びに特徴は、添付図面とあわせて解釈すると以下の説明及び添付の請求項から明らかになると考える。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による線量追跡及びフィードバックプロセスを用いる放射線療法システムと、累積治療線量の自動構成、推定及び評価、及び適応計画最適化のための患者の解剖学的形状及び線量フィードバックのための実施可能なワークフローの実施形態の概略図である。
【図２ａ】線量追跡及びフィードバックを行うために図１の放射線療法システムと共に用いられるオンボード撮像システム及び／又は放射線療法システムの種々の実施形態を示す図である。
【図２ｂ】線量追跡及びフィードバックを行うために図１の放射線療法システムと共に用いられるオンボード撮像システム及び／又は放射線療法システムの種々の実施形態を示す図である。
【図２ｃ】線量追跡及びフィードバックを行うために図１の放射線療法システムと共に用いられるオンボード撮像システム及び／又は放射線療法システムの種々の実施形態を示す図である。
【図３ａ】ｋＶポータル画像を形成する実施可能なプロセスの視覚表示である。
【図３ｂ】ｋＶポータル画像を形成する実施可能なプロセスの視覚表示である。
【図４】図４ａは、関心のある臓器のビームアイビューを伴う基準画像であり、図４ｂは、関心のある臓器のビームアイビューを伴うｋＶポータル画像である。
【図５】品質保証ワークステーション上に、１日ｋＶポータル画像の位置／容積追跡図表と共にｋＶポータル画像を示す可能性のある画像を示す図である。
【図６】図３〜図５のｋＶポータル画像の何れかを形成するための１連のステップのフロー図である。
【図７】図１〜図２のシステムと共に用いる放射線療法プロセスの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明によれば、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療法（ＩＧＡＲＴ）システム１００のような立体画像誘導適応放射線療法システム、及び１日累積治療線量の自動構成及び評価用の対応するワークフローシーケンスが図１〜図７に示されており、図中、同じ要素は同じ数字で表わされる。図１に示すように、ＣＢＣＴ ＩＧＡＲＴシステム１００は、多数の主要システム、すなわち、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次元立体撮像システム、２）線形加速器３０２のような放射線療法線源と撮像装置３０４とを含む超高圧撮像システム３００、３）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）治療線量追跡及びフィードバックシステム６００を含み、これらの各々を以下で論ずる。
【００１７】
３次元立体撮像システム
コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００の機械的操作は、従来のコンピュータ断層撮影システムと同様であるが、但し、線源及び検出器を２回未満（好ましくは１回）回転させることによって全立体画像が取得されることを除く。これは、従来のコンピュータ断層撮影法で用いられる１次元（１−Ｄ）検出器とは対照的に、２次元（２−Ｄ）検出器を使用することにより可能となる。
【００１８】
公知のコーンビームコンピュータ断層撮影法撮像システムの実施例は、米国特許第６，８４２，５０２号に記載されており、この内容全体は引用により本明細書に組み込まれる。この特許は、キロボルトｘ線管と、非晶質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実施形態を記載している。患者が治療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機は一体となって患者の周りを回転し、上述のように複数の画像を撮影するようにする。
【００１９】
図２ａ〜図２ｃには、本発明で用いられる種々の立体撮像システムが示されている。以下の考察では、図２ａのコーンビームコンピュータ断層撮影システム２００及び超高圧ポータル撮像システム３００について説明しているが、この考察は、図２ｂ〜図２ｃの走査スロットコーンビームコンピュータ断層撮影法及び超高圧ポータル撮像システムにも等しく適用することができる。図２ａは、壁取り付け式コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００及び超高圧ポータル撮像システム３００の実施形態を示し、英国Ｃｒａｗｌｅｙ所在のＥｌｅｋｔａにより商品名Ｓｙｎｅｒｇｙで販売されているコーンビームコンピュータ断層撮影法及び超高圧ポータル撮像システムと共に用いるように適合可能である。このようなシステム２００及び３００は、２００７年４月１２日に出願された「Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｓｌｏｔ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｆｏｃｕｓ Ｓｐｏｔ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（走査スロットコーンビームコンピュータ断層撮影法及び走査焦点スポットコーンビームコンピュータ断層撮影法）」という名称の係属中の米国特許出願第１１／７８６，７８１号に記載されており、その全内容は、引用により本明細書に組み込まれる。
【００２０】
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のような線源と、ロータリーコリメータ２０４と、ガントリ２０８上に装着さ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、フラットパネル撮像装置２０６は、医療用線形加速器３０２のガントリ２０８の平坦で円形の回転可能ドラム２１０の面に装着することができ、ここではｘ線管２０２により生成されるｘ線ビーム２１２は、放射線療法線源３０２により生成される治療ビーム３０６とほぼ直交する。ｘ線管及び撮像装置を回転可能ドラムに装着する実施例は、米国特許第６，８４２，５０２号に記載されており、その全内容は、引用により本明細書に組み込まれることに留意されたい。
【００２１】
検出器２０６は、各々非晶質シリコン（α−Ｓｉ：Ｈ）及び薄膜トランジスタで作ることができる半導体センサの２次元アレイで構成することができる点に留意されたい。各センサからのアナログ信号は、統合されてデジタル化される。このデジタル値は、データ記憶サーバ１０２に送信される。
【００２２】
コリメータ２０４からの扇形ビームが、上述のように患者Ｐの幅を横断して検出器２０６全体に衝突した後、コンピュータ２３４は、ドラム２１０に対し回転するように命令し、ｘ線源２０２、コリメータ２０４及び検出器２０６が患者Ｐの周りを別の位置まで回転して上述の走査プロセスを繰り返すことができるようにし、別の２次元投影が生成されるようにする。ｘ線源２０２、コリメータ２０４及び検出器２０６の上記の回転は、コーンビームコンピュータ断層撮影法画像を形成するのに十分な数の２次元画像が得られるまで継続する。この目的のためには、２回未満回転することが必要である（３６０°未満の回転により生じる画像を形成することも想定することができる）。各位置からの２次元投影がコンピュータ２３４で組み合わされて、上記に記載したコーンビームコンピュータ断層撮影システムと同様にディスプレイ２３６上に示される３次元画像を生成する。
【００２３】
コリメータ２０８についての上述の実施形態は回転式であるが、２００７年４月１２日に出願された「Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｓｌｏｔ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｆｏｃｕｓ Ｓｐｏｔ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（走査スロットコーンビームコンピュータ断層撮影法及び走査焦点スポットコーンビームコンピュータ断層撮影法）」という名称の係属中の米国特許出願第１１／７８６，７８１号に記載されるように、線形移動コリメータを代わりに用いることもでき、その全内容は引用により本明細書に組み込まれる。
【００２４】
放射線療法線源及び撮像装置
図２ａに示すように、システム３００は、線形線源３０２のような別個の放射線療法ｘ線源と、回転ドラム２１０に別々に装着された検出器／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し、可動テーブル２１０（コンピュータ２３４を介してｘ、ｙ及びｚ方向に移動可能）上に横たわる患者の標的容積を治療可能にする。線形線源３０２は、４ＭｅＶ〜２５ＭｅＶの範囲のエネルギーを有するｘ線、或いは光子、陽子又は電子のような粒子のビームを生成する。
【００２５】
上述のように、粒子は、腫瘍のような患者の特定の関心領域を治療するのに用いられる。粒子のビームは、関心領域に到達する前に、マルチリーフコリメータ３０８を介して特定の断面積を有するような形状にされる。断面積は、粒子のビームが治療すべき関心領域と相互作用し、健康な患者の領域とは相互作用しないように選択される。関心領域を透過する放射線は、公知の方法で撮像装置３０４を介して撮像することができる。
【００２６】
立体撮像システム及び放射線源及び撮像装置の別の実施形態
図２ｂには、コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００ａ及び超高圧ポータル撮像システム３００ａの別の実施形態が示されている。この実施形態では、システム２００ａ及び３００ａは、カリフォルニア州Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ所在のＶａｒｉａｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓにより商標名Ｔｒｉｌｏｇｙで販売されているコーンビームコンピュータ断層撮影法及び超高圧ポータル撮像システムと共に用いるように適合させることができる。システム２００ａは、図２ａの実施形態で使用されたものと同様のｘ線管２０２、ロータリーコリメータ２０４、及びフラットパネル撮像装置／検出器２０６を含む。ドラム上に装着された図２ａのシステム２００とは異なり、ｘ線管２０２及びコリメータ２０４は、システム３００ａの支持部３０８に枢動可能に装着されたアーム２１４上に装着される。同様に、フラットパネル撮像装置２０６は、支持部３０８に装着されたアーム２１６上に装着される。
【００２７】
図２ａの実施形態と同様に、図２ｂのｘ線管２０２により生成されるｘ線ビーム２１２は、放射線療法線源３０２により生成される治療ビーム３０４にほぼ直交する。図２ｂに示すように、システム３００は、図２ａに関して上述されたものと同様の線形線源３０２及び検出器３０６を含む。従って、線形線源３０２は、ｘ線或いは光子又は電子のような粒子のビームを生成し、これらは、可動テーブル２１０（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容積の治療を可能にするような４ＭｅＶ〜２５ＭｅＶの範囲のエネルギーを有する。ドラム上に装着された図２ａのシステム３００とは異なり、線形線源３０２及び検出器３０６は、支持部３０８と接続される。
【００２８】
走査スロットコーンビームコンピュータ断層撮影システム２００の別の実施形態が図２ｃに示される。この実施形態では、システム２００ｃは、図２ａの実施形態に用いられるものと同様のキロボルト数ｘ線管２０２、ロータリーコリメータ２０４、及びフラットパネル撮像装置／検出器２０６を含む。ドラムに装着された図２ａのシステム２００とは異なり、ｘ線管２０２及びコリメータ２０４は、Ｃアーム２１８の一方の端部に装着され、フラットパネル撮像装置２０６は、Ｃアーム２１８の他方の端部に装着される。Ｃアーム２１８は、図２ｃに示す軸線Ａ及びＢの周りを枢動することができるように可動ベース２２０に装着される。
【００２９】
治療線量追跡及びフィードバックシステム
図１に示すように、治療線量追跡及びフィードバックシステム６００は、ワークステーション又はデータサーバ１１０を含み、該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、サーバ１０２から受け取った患者の３次元立体画像に対して領域分割／位置合わせプロセスを実施するのに専用のプロセッサを含む。ワークステーション１１０は、各立体画像内の画像データの各容積を識別し位置合わせすることができる。このような識別及び位置合わせにより、同じ容積の画像データの位置を１つの療法セッションから別の療法セッションまで追跡することが可能になる。
【００３０】
治療線量追跡及びフィードバックシステム６００は、ワークステーション又はデータサーバ１１２を更に含み、これらは、１）ワークステーション１１０により実施される領域分割／位置合わせプロセスと、２）基準計画５０２に従って測定されてサーバ１０２内に記憶される角度位置、ビームエネルギー、及びビームの断面形状など、患者に衝突したときに線源３０２から放出される放射線のビームのパラメータとに基づいて治療線量構成プロセスを実行するのに専用のプロセッサを含む。このようなパラメータは、ガントリ２０８の角度位置、コリメータ３０８の角度方向、マルチリーフコリメータ３０８のリーフの位置、テーブル２１０の位置及び放射線ビームのエネルギーの形式とすることができる。画像データの部分容積の位置及び形状が既知になると、この全く同じ部分容積が受ける治療線量は、放射線のビームが患者に衝突したときに線源３０２から放出される放射線のビームの上述のパラメータに基づいて決定／構成することができる。このような決定は、システム２００により生成される立体画像の各々に対する画像データの部分容積の各々に対してなされる。
【００３１】
治療線量追跡及びフィードバックシステム６００は、ワークステーション又はデータサーバ１１４を更に含み、これらは、１）オフライン及びオンライン情報に基づき実時間で特定の日における放射線療法治療を調整するか、又は２）オフライン情報に基づき非実時間で放射線療法治療計画を調整するかの何れかを行うことができる適応計画プロセスを実施するのに専用のプロセッサを含む。調整は、ワークステーション１１２により計算された線量が、治療計画で好ましいとされる線量とどのように異なるかに基づいている。用語「実時間」とは、放射線療法線源が起動されて患者を治療しているときの時間期間を意味する点に留意されたい。用語「オンライン」とは、患者が治療テーブルにいるときに関し、「オフライン」とは、患者が治療テーブルにいないときをいう。
【００３２】
要約すると、治療線量追跡及びフィードバックシステム６００は、療法セッション中に実時間で測定される立体画像情報及び療法ビームパラメータに基づいて、実時間治療線量構成及び４Ｄ適応計画を実施することができる。また、システム６００は、非実時間でも同様に適応計画を実施することができる。このような実時間及び非実時間プロセスは、図７に概略的に示されるプロセスに関して更に詳細に論じることにする。別の実施形態では、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に関連するプロセスが１つ又はそれ以上のプロセッサにより行われる単一のワークステーションに結合することができる点に留意されたい。ワークステーション１１２により決定された実時間治療線量構成、及びワークステーション１１４により決定された４Ｄ適応計画は、品質保証（ＱＡ）評価ステーション１１６の監視装置１１７に表示することができる点に留意されたい。監視装置１１７に表示された情報に基づいて、医療関係者は、必要であれば、計算した４Ｄ適応計画を許容可能なパラメータに含めるように変更することができる。従って、ＱＡ評価ステーション１１６は、将来、療法セッションにおいて実時間の変更が確実に行われるように機能する。このケースでは、ＱＡ評価ステーション１１６及び治療線量追跡及びフィードバックシステム６００は、集合的に４Ｄ計画及び制御システムであるとみなすことができる。
【００３３】
上述の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、超高圧撮像及び放射線療法システム３００、ＱＡ評価ステーション１１６及び治療線量追跡及びフィードバックシステム６００を考慮すると、図１のＣＢＣＴ ＩＧＡＲＴシステム１００の運転を理解することができる。詳細には、上述されたオンライン立体撮像情報及び実時間療法ビームパラメータは、システム２００、３００及び４００から取り込まれ、データ記憶サーバ１０２内に記憶される。次に、立体撮像情報及び療法ビームパラメータは、データ監視ジョブ制御装置１０４に送られ、これが、予め設計された治療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の各々に自動的にタスクを割り当て、このようなタスクの達成を制御する。タスクは、一時的ジョブ待ち行列１１８に記憶され、臨床上の優先事項に基づいてワークステーション１１０、１１２及び１１４の各々にディスパッチする。臨床上の優先事項は、医師評価／決定ステーション１２２での治療レビュー及び評価に基づいて、ユーザの臨床上の要求１２０から再割り当てすることができる。加えて、ステーション１２２はまた、治療／計画修正決定の指令も与える。修正サーバ１２４は、ステーション１２２からの指令を受け取り、適応計画ワークステーション１１４で生成された最適化適応計画に基づいて、進行中の治療計画、システム３００上のビーム又は患者位置を修正する。
【００３４】
図１に示すように、サーバ１０２からの生データはまた、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次元の立体画像に対して自動領域分割／位置合わせプロセスを専用に行う。また、サーバ１０２からの生データは、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１日及び累積治療線量構成／評価を行う。ワークステーション１１４は、生データから適応計画を実施する。これらの３つのワークステーション１１０、１１２及び１１４は、ジョブ待ち行列１２６、１２８及び１３０それぞれの命令でそのタスクを自動的に実施する。上述の領域分割／位置合わせ、治療線量構成／評価、及び適応計画は、図７に概略的に示すプロセスに関して以下で説明する。
【００３５】
図１に示すように、ワークステーション１１０、１１２及び１１４から生成される領域分割／位置合わせ、治療線量構成及び適応計画情報は、ＱＡ評価ステーション１１６に送られ、これが臨床ユーザと対話し、必要であれば、上記の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。次に、ＱＡ評価ステーション１１６からの出力は、派生データサーバ１０２内に記憶される。
【００３６】
ＱＡステーション１１６は、更新実行ステータスをジョブ実行ログサーバ１３２に提供し、これが、情報の処理が現在行われているかどうか、処理が完了したかどうか、又はエラーが発生したかどうかについての情報を供給する。ワークステーション１１２及び１１４それぞれにより治療線量構成又は適応計画修正のタスクが完了すると常に、評価ステーション１１６は、現在の治療ステータス及び完了した治療線量の両方を含む治療評価情報、並びに、患者及び以前の治療からの治療データに基づいて推定される結果パラメータを提供する。次いで、ＱＡ評価ステーション１１６にいるユーザは、指令又は新しい臨床スケジュールを優先度の高いジョブ要求サーバ１２０に送り、新しい情報を要求するか臨床治療スケジュールを修正するかの何れかを行うことができる。加えて、ユーザは、サーバ１２４を通して新しい適応計画を実行するか又は治療／患者位置補正を行うかの判断を行うことができる。
【００３７】
ＣＢＣＴ ＩＧＡＲＴシステム１００は、ｋＶポータル撮像プロセッサ／ソフトウェア４００を介したｋＶポータル撮像プロセス及び画像誘導適応放射線療法プロセス５００を含む多くのプロセスを実施するが、これらの両方を図３〜図７に関して以下で説明する。
【００３８】
治療前プロセス
放射線療法プロセスがどのように進行するかに関する実施例として、診療所で以前に放射線療法セッションを受けた患者に、別のセッションが特定の日に予定されていると仮定する。患者は、予定日に診療所に到着し、図３ａに示すものと同様の療法室に進む。療法室は、図２ａに関して上述されたコーンビームコンピュータ断層撮影システム２００及び超高圧ポータル撮像システム３００を含む。患者は、テーブル１１０の上に横たわり、医療従事者によるオンライン療法セッションの準備をする（「オンライン」とは、患者が放射線療法治療テーブル１１０上に位置決めされたときに実施される事象及びプロセスと定義される）。
【００３９】
この時点で、治療放射線を患者に照射する基準治療計画は、以前の放射線療法セッションに基づいて患者について事前に決定されている。基準治療計画は、治療される関心領域の最も可能性の高い計画立体画像に基づき治療送達の前に設計される。基準治療計画は、患者配置位置、療法機械パラメータ及び患者の種々の領域に照射されることになる期待１日及び累積線量を含む。このような基準計画は、放射線に暴露される患者の領域、及び単一のセッションの間に放射線源から受け取ることになる領域の線量を指定する。従って、基準計画は、マルチリーフコリメータ３０８により形成されるビームのビーム角度／ガントリ位置、ビームエネルギー、及び断面積に関する情報を含むことになる。基準計画に基づいて、患者は、基準計画により患者内の関心領域に放射線を照射するのに最適な特定の位置（患者の側面など）に移動するように指示される。特定の位置にいる間、放射線療法セッションの前にｋＶプロセッサ／ソフトウェア４００を用いる治療前ｋＶポータル撮像プロセスが行われる。治療前ｋＶポータル撮像プロセスは、図３〜図６に概略的に示される。詳細には、このプロセスは、治療の前に患者のコーンビームコンピュータ断層画像４０４から２次元投影／放射線撮影画像を形成する段階を含み、ここで画像４０４は、プロセスの段階４０６によりテーブル２１０上の特定の位置に患者がいる間の関心領域を含む。基準計画によれば、放射線源３０２は、患者が特定の位置にいる間に各位置で放射線を照射するように１つ又はそれ以上の位置に移動されることになる。放射線源３０２の各位置では、マルチリーフコリメータ３０８のリーフは、放射線ビームを特定の断面形状に形成するのに望ましい輪郭を形成するように移動されることになる。段階４０８で、放射線源の各位置でのリーフの位置は、図３ａ〜図３ｂのマルチリーフ輪郭４１０で概略的に表わされるように決定される。
【００４０】
次に、患者がリーフ／輪郭４１０の特定の位置及び複数の位置にいる間の関心領域のコーンビームコンピュータ断層画像４０４は、図３ｂ及び図４〜図６に示すようにワークステーション１１０のプロセッサにおいて記憶され処理される。このような処理には、段階４１２で、コーンビーム画像４０４に基づき２次元投影／放射線撮影画像上に各輪郭４１０を重ね合わせ、図３ｂ及び図４ｂに示すような治療ビームアイビュー（ＢＥＶ）ｋＶポータル画像を形成する段階を含む。ｋＶポータル画像は、静的患者解剖学的検証のためのｋＶデジタル再構成放射線撮影（ＤＲＲ）画像として、又は呼吸運動のような動的患者解剖学的構造運動を検証するためのデジタル再構成蛍光透視（ＤＲＦ）画像として形成することができる点に留意されたい。何れの場合も、対応する輪郭４１０を備えた各ｋＶポータル画像（例えば図４ｂ）は、実行される実時間放射線療法計画に従って生成される治療基準放射線撮影画像（例えば図４ａ）と比較される。ｋＶポータル画像の腫瘍又は臓器のような、１つ又はそれ以上の関心領域が、基準画像の対応する関心領域の位置に対して少なくとも予め設定した量だけ変位する場合には、１日の治療セッションに対する実時間放射線療法計画を調整する段階を行う。この変位が予め設定した量を下回る場合には、実時間放射線計画は調整されない。
【００４１】
治療線量に加え、ｋＶポータル画像は、図３ａ〜図３ｂに示すように、治療を記録し検証するように構成することもできる。更に、ＣＢＣＴ画像上に顕在された関心のある臓器は、自動領域分割されて治療前ＣＴ画像に位置合わせされる。従って、関心のある各臓器の１日及び累積線量−容積関係を生成することができる。実施の幾つかでは、数値フィルタを用いて、患者の解剖学的変動の定常及び非定常ランダムプロセスの両方に対してパラメータ評価を行うことにより関心のある各臓器の最終的な治療線量を推定する。最小二乗推定、主成分分析（ＰＣＡ）に基づく推定、及び特異値分解（ＳＶＤ）推定のような試料推定方法を実施することができる。
次に、この推定を用いて、治療評価及び計画修正決定に対する情報を提供し、適応計画修正エンジンを起動するタイミングを判断する。
【００４２】
オンライン、オフライン画像誘導適応放射線療法計画
ｋＶ撮像プロセスが完了し、初期放射線療法計画が修正又は維持される結果となった後、患者は、修正／元の基準計画に従って放射線療法を受けるように再位置決めされ、図７に概略的に示すように画像誘導適応放射線療法プロセス５００が実行される。詳細には、基準計画５０２は、プロセス５０４により線形線源３０２に適用され、線源３０２を基準計画５０２で指定された位置まで移動させ、基準計画５０２に従って角度位置、ビームエネルギー及びビームの断面形状など、線源ｘ３０２から放出される放射線のビームが患者に衝突するときの該ビームのパラメータをフォーマットするようにする。このようなオンライン及び実時間パラメータは、ガントリ２０８の角度位置、コリメータ３０８の角度方向、マルチリーフコリメータ３０８のリーフの位置、テーブル２１０の位置及び放射線ビームのエネルギーの形態とすることができる。また、プロセス５０４は、基準計画５０２によりマルチリーフコリメータ３０４の個々のリーフを望ましい位置に移動し、線形線源３０２により生成される放射線療法ビームが基準計画５０２により患者の特定の形状の領域に放射するようにコリメートされるようになる段階を含むことができる。
【００４３】
プロセス５０４により基準計画５０２が実施されると、基準計画５０２は、放射線療法セッションの間に起こる種々の因子を考慮するように変更することができる。例えば、プロセス５００は、システム１００が実時間で線形線源３０２のオンライン機械治療パラメータを監視し、プロセス５０６によりその放射線をオンラインで出力させることを含むことができる。プロセス５０６は、ビーム角度、ビームエネルギー及びビームの断面形状のような治療パラメータを監視させることを含む。このようなパラメータは、ガントリの位置、コリメータ３０８の角度位置、マルチリーフコリメータ３０８のリーフの位置、テーブル２１０の位置、ビームのエネルギーを必然的に伴うことができる。
上述の監視プロセス５０６により得られる実時間のオンライン情報は、図１のワークステーション１１２に供給され、オンライン及びオフラインでの１日及び累積線量構成プロセス５０８の何れかの間に用いることができるようにする。
【００４４】
プロセス５０４により放射線療法ビームが患者に照射される間、治療されることになる関心領域は、コーンビームコンピュータ断層撮影システム２００により撮像される。３次元立体画像を用いて、関心のある様々な個々の容積を実時間及びオンライン方式で位置合わせして追跡する。位置合わせ及び追跡する前に、プロセス５１０によりサーバ１０２が補正パラメータを決定し、立体画像に適用されるようにする必要がある。補正パラメータは、テーブル２１０上の患者の位置及びコリメータの角度位置のような幾つかの因子に起因して、立体画像の剛体要素が好ましい方式で配向されないことが多いという事実に関連付けられる。これらの因子の測定値に基づいて、プロセス５１０により、３次元画像に適用したときに画像が好ましい位置に再配向される補正パラメータが求められる。再配向３次元画像は、図１のワークステーション１０２で記憶される。ワークステーション１０２は、患者の関心のある１つ又はそれ以上の領域の記憶された３次元画像のライブラリを含む。
【００４５】
補正パラメータが求められると、プロセス５１２を介して、領域分割−変形可能臓器位置合わせワークステーション１１０が、システム２００より生成される立体画像及び補正パラメータをサーバ１０２から受け取る。ワークステーション１１０は、立体画像上に顕在化される患者の解剖学的要素が、基準計画に関連する基準計画立体画像のものと一致するようにプロセス５１２を実行する。画像位置合わせの結果を用いて、一般に医師により描写される計画立体画像上の治療前臓器外形を治療立体画像の対応する点に自動的にマップする。このプロセスに適用される位置合わせ方法は、有限要素法及び画像類似性最大化法のように極めて標準的である。しかしながら、以下の公表物；
１）Ｌｉａｎｇ Ｊ．他、「Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ ｉｎ Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ Ｉｍａｇｅ Ｂａｓｅｄ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｏｒｇａｎ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ（立体画像に基づく変形可能臓器位置合わせの不確実性の減少）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ 第３０巻第８号２００３年、２１１６〜２１２２頁、
２）Ｃｈｉ Ｙ．他、「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｏｒｇａｎ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｌｉｎｅａｒ Ｂｉｏｍｅｃｈｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌｓ（線形生物医学（Ｂｉｏｍｅｃｈｉｃａｌ）モデルを用いる変形可能臓器位置合わせの正確性に関する感受性試験）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ第３３巻（２００６年）４２１〜３３頁、
３）Ｚｈａｎｇ Ｔ．他、「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｎｌｉｎｅ Ｈｅａｄ ａｎｄ Ｎｅｃｋ ＣＴ Ｉｍａｇｅｓ： Ｔｏｗａｒｄｓ Ｏｎｌｉｎｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（オンライン頭部及び頸部ＣＴ画像の自動描写：オンライン適応放射線療法に向かって）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第６８巻第２号（２００７年）５２２〜３０頁、及び、
４）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａ Ｍｏｄｅｌ ｔｏ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄ Ｄｏｓｅ ｉｎ ａ Ｄｅｆｏｒｍｉｎｇ Ｏｒｇａｎ（変形臓器での累積分割線量のモデル）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第４４巻第３号（１９９９年）６６５〜６７５頁、
などに記載されるような、放射線療法における関心のあるＣＢＣＴ画像及び臓器の特定の適用に対してこれらの方法を最適化するために行われる幾つかの修正点が存在しており、これらの公表物の各々の内容全体は、引用により本明細書に組み込まれる。
【００４６】
立体画像の各点が追跡されると、プロセス５０６により、情報がパラメータと共に受け取るワークステーション１１２に送られる。ワークステーション１１２では、オンライン１日及び累積線量構成プロセス５０８が行われる。１日線量構成プロセスは、実時間治療に対して、プロセス５１２により追跡される立体画像内の画像データの各容積が受け取る線量を計算／構成する段階を伴う。１日の治療セッションが完了した後、画像データの各容積に対する１日線量はサーバ１０２内に記憶される。画像データの各容積に対する１日線量は、前の療法セッションから計算／構成される画像データの同じ容積に対する１日線量と組み合わされ、画像データの各容積に対する経時的な累積線量がプロセス５０８により決定され、サーバ１０２内に記憶できるようにする。１日及び累積治療線量の構成の更なる詳細は、以下の公表物；
１）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａ Ｍｏｄｅｌ ｔｏ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄ Ｄｏｓｅ ｉｎ ａ Ｄｅｆｏｒｍｉｎｇ Ｏｒｇａｎ（変形臓器中の累積分割線量のモデル）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ，Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第４４巻第３号（１９９９年）６６５〜６７５頁、
２）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｏｒｇａｎ／Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｂｅａｍ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔ（外部ビーム放射線療法の臓器／患者幾何学的形状の変動及びその効果）」Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２８巻第４号（２００１年）５９３〜６０２頁、及び、
３）Ｌｏｃｋｍａｎ Ｄ．他、「Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｏｓｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｗｉｔｈ Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ（患者の幾何学的形状の変動を明示的に考慮した関心のある容積の線量変動の推定）」Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２７巻（２０００年）２１００〜２１０８頁、
において論じられており、この各々に内容全体は、引用により本明細書に組み込まれる。
【００４７】
図７に示すように、治療評価５１４は、患者臓器位置合わせ及び治療線量構成プロセス５１２及び５０８それぞれの後にワークステーション１１４により行われる。治療評価には、（ａ）現在の治療送達が治療品質保証のために以前に計画されたものと同じであるかどうかを判断すること、及び（ｂ）治療結果を最適化するためにこれまでに観察され定量された患者の解剖学的構造／線量変動を含むことによって進行中の治療計画を修正することの２つの目的がある。このような治療評価５１４は、実時間でオンライン及びオフラインで行うことができる。
【００４８】
最終的な治療線量及び結果の推定を用いて治療評価及び計画修正決定についての情報を提供し、図７のプロセス５１４により適応計画修正エンジンを起動するタイミングを判断する。数値フィルタを用いて、患者の解剖学的変動の静的及び非静的ランダムプロセスの両方に対してパラメータ評価を行うことによって関心のある各臓器の最終的な治療線量を推定する。最小二乗法推定（ＬＳＥ）、主成分分析（ＰＣＡ）に基づく推定及び特異値分解（ＳＶＤ）推定のような試料推定方法を実施する。異なる治療部位の臓器の幾何学的形状及び線量推定のためにこれらのフィルタを用いる詳細な考察は、以下の文献、
１）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｏｒｇａｎ／Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｂｅａｍ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔ（外部ビーム放射線療法の臓器／患者の幾何学的形状の変動及びその効果）」、Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２８巻第４号（２００１年）５９３〜６０２頁、
２）Ｌｏｃｋｍａｎ Ｄ．他、「Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｏｓｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｗｉｔｈ Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｔｉｅｎｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ（患者の幾何学的形状の変動を明示的に考慮した関心のある容積の線量変動の推定）」Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２７巻（２０００年）２１００〜２１０８頁、
３）Ｓｏｈｎ Ｍ．他、「Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｏｍｉｎａｎｔ Ｅｉｇｅｎｍｏｄｅｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ： Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ（臓器変形の優位固有モードに基づく個々の幾何学的形状の変動のモデル化：実行及び評価）」、Ｐｈｙｓ Ｍｅｄ Ｂｉｏｌ第５０巻（２００５年）５８９３〜９０８頁、及び
４）Ｙａｎ Ｄ．、「Ｉｍａｇｅ−Ｇｕｉｄｅｄ／ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（画像誘導適応放射線療法）」、Ｍｅｄｉｃａｌ Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ−Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｗ．Ｓｃｈｌｅｇｅｌ、Ｔ．Ｂｏｒｔｆｅｌｄ、ＡＬ Ｇｒｏｓｕ編、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ ベルリン、ハイデルベルク、ニューヨーク、香港、（２００５年）ＩＳＢＮ ３−５４０−００３２１−５、
に論じられており、これらの内容全体は引用により本明細書に組み込まれる。
【００４９】
治療推定の第１のタスクは、プロセス５１４によりワークステーション１１２で行われる治療送達及び計画比較に関する。この比較は、画像の特定の部分容積についての１日又は累積治療線量及び対応する部分容積についての対応する１日又は累積計画線量が、特定の許容範囲（Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａ Ｎｅｗ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ’Ａｃｃｅｐｔ Ｏｒ Ｒｅｊｅｃｔ’ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｉｎ Ｏｎ−Ｌｉｎｅ ａｎｄ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ（オンライン及びオフライン治療評価での「許容又は拒絶」戦略のための新しいモデル）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ第３１巻第４号（１９９５年）９４３〜９５２頁参照。この内容全体は引用により本明細書に組み込まれる）の外にあることが示される場合には、これは、現在実行されている基準計画を現在の療法セッションの間に改正する必要があることを意味する。関心のある部分容積の上述の１日及び累積線量は、図５の下側に示す図表と同様にして図７の監視装置１１７上などで時間的に追跡／表示することができる点に留意されたい。
【００５０】
線量の比較に加えて、図６の上述のプロセスによりｋＶポータル画像を形成することにより治療ビームに関して治療される領域の位置決めが試験される。実時間ｋＶポータル画像を基準ポータル画像と比較し、実時間ｋＶポータル画像の関心のある部分容積が、基準ポータル画像の対応する部分容積位置に関する特定の許容範囲を超えて位置が変位しているか又は形状が変形していることが分かった場合、マルチリーフコリメータのリーフを調整するような基準計画は、この場合でも同様に変更することが必要となる。関心のある部分容積の上述の位置は、図５の下側の図表に示すように時間的に追跡／表示することができ、ここでは、特定の部分容積のｘ、ｙ及びｚの位置は、１つの１日治療セッションから別の１日治療セッションまで追跡される点に留意されたい。
【００５１】
上述の比較の何れかが対応する許容範囲の外にある場合には、オンライン又はオフライン適応計画最適化プロセス５１６において基準療法治療計画の改正を行う。適応計画最適化は、治療前コンピュータ断層画像データのみを用いる従来の放射線療法計画とは異なる。その代わりに、適応計画は、フィードバックとして患者の解剖学的構造／線量追跡からの個々の治療履歴を用いて、治療制御パラメータを最適化することを目的とする。適応計画最適化技術の実施例は、以下の公表物：
１）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ａｎ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ａ Ｐａｔｉｅｎｔ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｖｏｌｕｍｅ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｇｕｉｄｅｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ｏｆ Ｐｒｏｓｔａｔｅ Ｃａｎｃｅｒ（前立腺癌の画像誘導適応放射線療法のための患者特異的計画標的容積を構築するオフライン戦略）」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ 第４８巻第１号（２０００年）２８９〜３０２頁、
２）Ｂｉｒｋｎｅｒ Ｍ．他、「Ａｄａｐｔｉｎｇ Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ｔｏ Ｐａｔｉｅｎｔ ａｎｄ Ｏｒｇａｎ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ： Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ（患者及び臓器の幾何学的形状の変動に対する逆方向計画の適応：アルゴリズム及び実行）」、Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ第３０巻第１０号（２００３年）２８２２〜２８３１頁、
３）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｄｏｓｅ Ｐｅｒ Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ（分割設計による線量のためのオンライン適応戦略）」、第１３回放射線療法でのコンピュータの利用に関する国際学会紀要、ドイツハイデルベルク（２０００年）５１８〜５２０頁、及び、
４）Ｙａｎ Ｄ．他、「Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｏｆｆ−Ｌｉｎｅ ａｎｄ Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ｉｍａｇｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ（オフライン及びオンライン画像フィードバック適応放射線療法のための戦略）」、ＢＫ Ｐａｌｉｗａｌ、ＤＥ Ｈｅｒｂｅｒｔ、ＪＦ Ｆｏｗｌｅｒ、ＭＰ Ｍｅｈｔａ編、Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂａｓｉｓ ｏｆ ＩＭＲＴ ＆ Ｔｏｍｏｔｈｅｒａｐｙ、ＡＡＰＭシンポジウム紀要第１２号２００２年１３９〜５０頁、
に記載されている。
【００５２】
図７に関する上述のプロセスは、システム２００からのデータ立体画像データ、及び療法ビームが生成されている間の療法ビームパラメータ情報を取り込むことにより実時間データ／情報を含むことができる点に留意されたい。このような実時間情報は、プロセス５０６、５０８、５１０、５１２により処理し、プロセス５１４において用いて、療法計画を「実時間」で改正する必要があるかどうかを判断することができる。改正が望ましいと判断された場合には、実時間データ／情報を以前の療法セッション（オフライン情報）から求められた関心のある容積の以前の線量情報及び位置／形状情報と合わせて用いて、療法計画を作ることができる。
【００５３】
上記の説明は、図７のプロセスを介して療法計画を改正するために「実時間」データ／情報をどのように用いることができるかを実際に示しているが、この説明は、非実時間適応療法にも等しく適用可能である。この場合には、プロセス５０６、５０８、５１０及び５１２が、以前の治療セッションからのオフライン情報を使用し、プロセス５１４が、「実時間」で将来用いることになる療法計画を改正する必要があるかどうかを判断する。
【００５４】
要約すると、システム１００及びプロセス５００は、立体画像誘導適応放射線療法を提供し、これは、治療線量構成及びフィードバックのために実時間でオンライン及びオフラインで行うことができる。従って、これらは、画像誘導実時間オンライン及びオフライン放射線療法のための全ての可能性のあるフィードバック情報を提供する。従って、システム１００及びプロセス５００は、主に、以前の治療で送達された患者の線量、現在の治療の患者の解剖学的構造、及び残りの治療送達において推定される患者の解剖学的構造を含む個人の治療情報を完全に用いることができる。
【００５５】
以上の考察は、単に本発明の例示的な実施形態を開示し説明しているに過ぎない。当業者には、添付の請求の範囲で定義される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変更、修正、及び変形を実施できることは、このような考察、及び添付図面並びに請求の範囲から容易に理解されるであろう。
【符号の説明】
【００５６】
１００ 画像誘導適応放射線療法（ＩＧＡＲＴ）システム
１０２ 生データ
１０２ 派生データ（外形、変位、計画、線量、‥）
１０４ データ監視ジョブコントローラ
１１７ ＱＡ評価ステーション
１１８ ジョブ待ち行列及び目標とするサーバへのディスパッチ
１２０ 指定（優先）ジョブ要求
１２２ ユーザレビュー評価
１２４ 治療／計画変更
１２６ ジョブ１
１３２ ジョブ実行ログ
２００ コーンビームＣＴ
３００ 超高圧撮像システム
３０２ 線形加速器
３０４ 撮像装置
４００ ＫＶ撮像装置 ソフトウェア プロセッサ
領域分割／位置合わせ
６００ 治療線量追跡及びフィードバックシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線療法のためのシステムであって、
被検体の関心領域の立体画像データを生成する撮像システムと、
基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出する放射線源と、
前記立体画像データ及び前記治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータを受け取って評価し、前記基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行う処理システムと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記撮像システムが、
前記被検体に向かってｘ線を放出するｘ線線源と、
前記被検体の関心領域を透過するｘ線を受け取り、前記被検体の関心領域の前記立体画像データを生成するための信号を生成するようにする検出器と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記撮像システムは、
前記検出器が前記被検体の関心領域を通過した後の扇形のｘ線を受け取って、該受け取った扇形のｘ線の各々に対して撮像信号を生成するようにする、コーンビームコンピュータ断層撮影システムと、
前記受け取った扇形のｘ線の各々に対する前記撮像信号を受け取るように前記検出器に接続されたコンピュータと、
を含み、
前記ｘ線線源、前記スロット、及び前記検出器が前記被検体の周りを回転して、前記コンピュータにより複数の撮像信号が再構成されて３次元コーンビームコンピュータ断層撮影法画像を生成するようにする、
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ｘ線線源が、ｋＶ ｘ線線源を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記治療放射線が、４ＭｅＶ〜２５ＭｅＶの範囲のエネルギーを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記基準計画が、単一の治療セッションの間に、前記治療放射線ビームに暴露されることになる前記被検体の領域と前記放射線源から前記領域が受け取ることになる線量とを指定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータが、前記治療放射線ビームの角度、前記治療放射線ビームのエネルギー、及び前記治療放射線ビームの断面形状からなる群から選択される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記処理システムが、前記立体画像データに対し領域分割／位置合わせプロセスを実行するワークステーションを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記立体画像データを以前の立体画像から取った記憶立体画像と比較して、前記立体画像の各部分容積の動き及び形状の変化を前記記憶立体画像の対応する部分容積に対して追跡するようにするワークステーションを更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記立体画像データを前記記憶立体画像と比較するワークステーションにより追跡された各部分容積に対して受け取られる治療線量を構成するワークステーションを更に含む、
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記構成された治療線量を前記基準計画により指定される好ましい治療線量と比較するワークステーションを更に含む、
ことを特徴とする請求項１０のシステム。
【請求項１２】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲内にある場合には、前記基準計画が維持される、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲の外にある場合には、前記基準計画が変更される、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記基準計画が、前記基準計画の実時間評価に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記関心領域の各部分容積において受け取られる治療線量を構成するワークステーションを更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記構成された治療線量を前記基準計画により指定される好ましい治療線量と比較するワークステーションを更に含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲内にある場合には、前記基準計画が維持される、
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲の外にある場合には、前記基準計画が変更される、
ことを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項２１】
前記基準計画が、前記基準計画の実時間評価に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
放射線を用いて被検体を治療する方法であって、
被検体の関心領域の立体画像データを生成する段階と、
基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出する段階と、
前記立体画像データと前記治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータとを評価して、前記基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオンライン修正を行う段階と、
を含む方法。
【請求項２５】
前記立体画像データを生成する段階が、
前記被検体に向かってｘ線を放出する段階と、
前記被検体の関心領域を透過するｘ線を検出し、前記被検体の関心領域の前記立体画像データを生成するための信号を生成する段階と、
を含む、
請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記基準計画が、単一の治療セッションの間に、前記治療放射線ビームに暴露されることになる前記被検体の領域と前記領域が前記放射線源から受け取ることになる線量とを指定する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータが、前記治療放射線ビームの角度、前記治療放射線ビームのエネルギー、及び前記治療放射線ビームの断面形状からなる群から選択される、
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記評価段階が、前記立体画像データに対し領域分割／位置合わせプロセスを実行する段階を含む、
請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記立体画像データを以前の立体画像から取った記憶立体画像と比較して、前記立体画像データの各部分容積の動き及び形状の変化を前記記憶立体画像の対応する部分容積に対して追跡するようにする段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
追跡される各部分容積に対して受け取られる治療線量を構成する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記構成された治療線量を前記基準計画により指定される好ましい治療線量と比較する段階を更に含む、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲に含まれる場合には、前記基準計画が維持される、
ことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲の外にある場合には、前記基準計画が変更される、
請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記基準計画が、前記基準計画の実時間評価に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
放射線療法用の計画及び制御システムであって、
被検体の関心領域の立体画像及び基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて配向される治療放射線ビームのパラメータを取り込み且つ評価し、前記基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行うようにするシステムと、
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの取り込まれたパラメータの１つ又はそれ以上に基づいて情報を表示する監視装置と、
を含むことを特徴とする計画及び制御システム。
【請求項３８】
画像データの各部分容積を前記立体画像内で識別し位置合わせするプロセッサを更に含む、
ことを特徴とする請求項３７に記載の計画及び制御システム。
【請求項３９】
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの前記取り込まれたパラメータに基づいて治療線量を構成するプロセッサを更に含む、
ことを特徴とする請求項３７に記載の計画及び制御システム。
【請求項４０】
前記治療線量が、１日治療線量である、
ことを特徴とする請求項３９に記載の計画及び制御システム。
【請求項４１】
前記治療線量が、累積治療線量である、
ことを特徴とする請求項３９に記載の計画及び制御システム。
【請求項４２】
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの前記取り込まれたパラメータに基づいて、前記画像データの各々の容積に対する治療線量を構成する第２のプロセッサを更に含む、
ことを特徴とする請求項３８に記載の計画及び制御システム。
【請求項４３】
前記治療線量が、１日治療線量である、
ことを特徴とする請求項４２に記載の計画及び制御システム。
【請求項４４】
前記治療線量が、累積治療線量である、
ことを特徴とする請求項４２に記載の計画及び制御システム。
【請求項４５】
前記実時間評価に基づき実時間で特定の日の放射線療法治療を調整する４Ｄ適応計画プロセスを実行するプロセッサを更に含む、
ことを特徴とする請求項３７に記載の計画及び制御システム。
【請求項４６】
前記プロセッサが、前記関心領域内の被検体の実時間位置又は形状と前記被検体の計画位置又は形状との比較に基づいて前記療法治療を調整する、
ことを特徴とする請求項３７に記載の計画及び制御システム。
【請求項４７】
前記プロセッサが、前記関心領域内の被検体の実時間治療線量と前記被検体の計画治療線量との比較に基づいて前記療法治療を調整する、
ことを特徴とする請求項３７に記載の計画及び制御システム。
【請求項４８】
前記実時間評価に基づいて、実時間方式で特定の日の放射線療法治療を調整する４Ｄ適応計画プロセスを実行する第３のプロセッサを含む、
ことを特徴とする請求項４２に記載の計画及び制御システム。
【請求項４９】
前記第３のプロセッサが、前記画像データの部分容積の実時間位置又は形状と画像データの対応する部分容積の計画位置又は形状との比較に基づいて、前記療法治療を調整する、
ことを特徴とする請求項４８に記載の計画及び制御システム。
【請求項５０】
前記第３のプロセッサが、前記治療線量と計画治療線量との比較に基づいて前記療法治療を調整する、
ことを特徴とする請求項４８に記載の計画及び制御システム。
【請求項５１】
放射線療法セッションを計画し制御する方法であって、
被検体の関心領域の立体画像及び基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて配向される治療放射線ビームのパラメータを取り込み且つ評価し、前記基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行うようにする段階と、
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの取り込まれたパラメータの１つ又はそれ以上に基づいて情報を表示する段階と、
を含む方法。
【請求項５２】
前記実時間評価に基づいて、放射線療法セッションを計画し制御する段階を更に含む、
請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記立体画像内の画像データの各部分容積を識別して位置合わせする段階を更に含む、
請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの前記取り込まれたパラメータに基づいて、治療線量を構成する段階を更に含む、
請求項５１に記載の方法。
【請求項５５】
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの前記取り込まれたパラメータに基づいて、前記識別されて位置合わせされた画像データの部分容積に対して治療線量を構成する段階を更に含む、
請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記実時間評価に基づいて、実時間方式で特定の日に対する放射線療法治療を調整する４Ｄ適応計画プロセスを実行する段階を更に含む、
請求項５１に記載の方法。
【請求項５７】
前記実行段階が、前記関心領域内の被検体の実時間位置又は形状と前記被検体の計画位置又は形状との比較に基づいて、前記療法治療を調整する段階を含む、
請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記実行段階が、前記関心領域内の被検体の実時間治療線量と前記被検体の計画治療線量との比較に基づいて、前記療法治療を調整する段階を含む、
請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
請求項５１に記載の方法。
【請求項６０】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
請求項５６に記載の方法。
【請求項６１】
放射線療法のためのシステムであって、
被検体がオンラインである実時間時間期間の間に基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出するようにプログラムされた放射線源と、
前記被検体がオンラインである前記実時間時間期間の間に前記被検体の関心領域のオンライン立体画像データと、非実時間オフライン時間期間の間に前記被検体の関心領域のオフライン立体画像データとを生成する撮像システムと、
前記基準計画を変更するために前記オンライン及びオフライン立体画像データの１つ又はそれ以上を受け取って処理する処理システムと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項６２】
前記処理システムが、前記オンライン立体画像データを処理して前記基準計画を変更する、
ことを特徴とする請求項６１に記載のシステム。
【請求項６３】
前記処理システムが、前記オフライン立体画像データを処理して前記基準計画を変更する、
ことを特徴とする請求項６１に記載のシステム。
【請求項６４】
前記処理システムが、前記オフライン立体画像データを処理して前記基準計画を変更する、
ことを特徴とする請求項６２に記載のシステム。
【請求項６５】
放射線を用いて被検体を治療する方法であって、
被検体がオンラインである実時間時間期間の間に基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出することを計画する段階と、
前記被検体がオンラインである前記実時間時間期間の間に前記被検体の関心領域のオンライン立体画像データと、非実時間オフライン時間期間の間に前記被検体の関心領域のオフライン立体画像データとを生成する段階と、
前記オンライン及びオフライン立体画像データの１つ又はそれ以上に基づいて前記基準計画を変更する段階と、
を含む方法。
【請求項６６】
前記変更段階が、前記オンライン立体画像データに基づく、
請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記変更段階が、前記オフライン立体画像データに基づく、
請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
前記変更段階が、前記オフライン立体画像データに基づく、
請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
ポータル画像を形成する方法であって、
関心のある被検体の二次元画像を形成する段階と、
前記二次元画像上にコリメータ要素の画像を重ね、該画像が、前記関心のある被検体に向けて放射線療法ビームを配向したときの前記コリメータ要素の位置を表すようにする段階と、
を含む方法。
【請求項７０】
前記二次元画像が、立体画像から形成される、
請求項６９に記載する方法。
【請求項７１】
前記関心のある被検体に向けて前記放射線療法ビームを配向したときの前記コリメータ要素の位置を決定する段階を更に含む、
請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
前記関心のある被検体が療法セッションの間に実質的に位置及び形状を変化させ、前記二次元画像が蛍光透視画像である、
ことを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７３】
前記関心のある被検体が療法セッションの間に実質的に位置及び形状を変化せず、前記二次元画像が放射線撮影画像である、
ことを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項１】
放射線療法のためのシステムであって、
被検体の関心領域の立体画像データを生成する撮像システムと、
基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出する放射線源と、
前記立体画像データ及び前記治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータを受け取って評価し、前記基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行う処理システムと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記撮像システムが、
前記被検体に向かってｘ線を放出するｘ線線源と、
前記被検体の関心領域を透過するｘ線を受け取り、前記被検体の関心領域の前記立体画像データを生成するための信号を生成するようにする検出器と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記撮像システムは、
前記検出器が前記被検体の関心領域を通過した後の扇形のｘ線を受け取って、該受け取った扇形のｘ線の各々に対して撮像信号を生成するようにする、コーンビームコンピュータ断層撮影システムと、
前記受け取った扇形のｘ線の各々に対する前記撮像信号を受け取るように前記検出器に接続されたコンピュータと、
を含み、
前記ｘ線線源、前記スロット、及び前記検出器が前記被検体の周りを回転して、前記コンピュータにより複数の撮像信号が再構成されて３次元コーンビームコンピュータ断層撮影法画像を生成するようにする、
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ｘ線線源が、ｋＶ ｘ線線源を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記治療放射線が、４ＭｅＶ〜２５ＭｅＶの範囲のエネルギーを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記基準計画が、単一の治療セッションの間に、前記治療放射線ビームに暴露されることになる前記被検体の領域と前記放射線源から前記領域が受け取ることになる線量とを指定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータが、前記治療放射線ビームの角度、前記治療放射線ビームのエネルギー、及び前記治療放射線ビームの断面形状からなる群から選択される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記処理システムが、前記立体画像データに対し領域分割／位置合わせプロセスを実行するワークステーションを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記立体画像データを以前の立体画像から取った記憶立体画像と比較して、前記立体画像の各部分容積の動き及び形状の変化を前記記憶立体画像の対応する部分容積に対して追跡するようにするワークステーションを更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記立体画像データを前記記憶立体画像と比較するワークステーションにより追跡された各部分容積に対して受け取られる治療線量を構成するワークステーションを更に含む、
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記構成された治療線量を前記基準計画により指定される好ましい治療線量と比較するワークステーションを更に含む、
ことを特徴とする請求項１０のシステム。
【請求項１２】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲内にある場合には、前記基準計画が維持される、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲の外にある場合には、前記基準計画が変更される、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記基準計画が、前記基準計画の実時間評価に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記関心領域の各部分容積において受け取られる治療線量を構成するワークステーションを更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記構成された治療線量を前記基準計画により指定される好ましい治療線量と比較するワークステーションを更に含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲内にある場合には、前記基準計画が維持される、
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲の外にある場合には、前記基準計画が変更される、
ことを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項２１】
前記基準計画が、前記基準計画の実時間評価に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
放射線を用いて被検体を治療する方法であって、
被検体の関心領域の立体画像データを生成する段階と、
基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出する段階と、
前記立体画像データと前記治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータとを評価して、前記基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオンライン修正を行う段階と、
を含む方法。
【請求項２５】
前記立体画像データを生成する段階が、
前記被検体に向かってｘ線を放出する段階と、
前記被検体の関心領域を透過するｘ線を検出し、前記被検体の関心領域の前記立体画像データを生成するための信号を生成する段階と、
を含む、
請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記基準計画が、単一の治療セッションの間に、前記治療放射線ビームに暴露されることになる前記被検体の領域と前記領域が前記放射線源から受け取ることになる線量とを指定する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記治療放射線ビームの少なくとも１つのパラメータが、前記治療放射線ビームの角度、前記治療放射線ビームのエネルギー、及び前記治療放射線ビームの断面形状からなる群から選択される、
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記評価段階が、前記立体画像データに対し領域分割／位置合わせプロセスを実行する段階を含む、
請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記立体画像データを以前の立体画像から取った記憶立体画像と比較して、前記立体画像データの各部分容積の動き及び形状の変化を前記記憶立体画像の対応する部分容積に対して追跡するようにする段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
追跡される各部分容積に対して受け取られる治療線量を構成する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記構成された治療線量を前記基準計画により指定される好ましい治療線量と比較する段階を更に含む、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲に含まれる場合には、前記基準計画が維持される、
ことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記構成された治療線量及び前記好ましい治療線量が特定の許容範囲の外にある場合には、前記基準計画が変更される、
請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記基準計画が、前記基準計画の実時間評価に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
放射線療法用の計画及び制御システムであって、
被検体の関心領域の立体画像及び基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて配向される治療放射線ビームのパラメータを取り込み且つ評価し、前記基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行うようにするシステムと、
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの取り込まれたパラメータの１つ又はそれ以上に基づいて情報を表示する監視装置と、
を含むことを特徴とする計画及び制御システム。
【請求項３８】
画像データの各部分容積を前記立体画像内で識別し位置合わせするプロセッサを更に含む、
ことを特徴とする請求項３７に記載の計画及び制御システム。
【請求項３９】
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの前記取り込まれたパラメータに基づいて治療線量を構成するプロセッサを更に含む、
ことを特徴とする請求項３７に記載の計画及び制御システム。
【請求項４０】
前記治療線量が、１日治療線量である、
ことを特徴とする請求項３９に記載の計画及び制御システム。
【請求項４１】
前記治療線量が、累積治療線量である、
ことを特徴とする請求項３９に記載の計画及び制御システム。
【請求項４２】
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの前記取り込まれたパラメータに基づいて、前記画像データの各々の容積に対する治療線量を構成する第２のプロセッサを更に含む、
ことを特徴とする請求項３８に記載の計画及び制御システム。
【請求項４３】
前記治療線量が、１日治療線量である、
ことを特徴とする請求項４２に記載の計画及び制御システム。
【請求項４４】
前記治療線量が、累積治療線量である、
ことを特徴とする請求項４２に記載の計画及び制御システム。
【請求項４５】
前記実時間評価に基づき実時間で特定の日の放射線療法治療を調整する４Ｄ適応計画プロセスを実行するプロセッサを更に含む、
ことを特徴とする請求項３７に記載の計画及び制御システム。
【請求項４６】
前記プロセッサが、前記関心領域内の被検体の実時間位置又は形状と前記被検体の計画位置又は形状との比較に基づいて前記療法治療を調整する、
ことを特徴とする請求項３７に記載の計画及び制御システム。
【請求項４７】
前記プロセッサが、前記関心領域内の被検体の実時間治療線量と前記被検体の計画治療線量との比較に基づいて前記療法治療を調整する、
ことを特徴とする請求項３７に記載の計画及び制御システム。
【請求項４８】
前記実時間評価に基づいて、実時間方式で特定の日の放射線療法治療を調整する４Ｄ適応計画プロセスを実行する第３のプロセッサを含む、
ことを特徴とする請求項４２に記載の計画及び制御システム。
【請求項４９】
前記第３のプロセッサが、前記画像データの部分容積の実時間位置又は形状と画像データの対応する部分容積の計画位置又は形状との比較に基づいて、前記療法治療を調整する、
ことを特徴とする請求項４８に記載の計画及び制御システム。
【請求項５０】
前記第３のプロセッサが、前記治療線量と計画治療線量との比較に基づいて前記療法治療を調整する、
ことを特徴とする請求項４８に記載の計画及び制御システム。
【請求項５１】
放射線療法セッションを計画し制御する方法であって、
被検体の関心領域の立体画像及び基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて配向される治療放射線ビームのパラメータを取り込み且つ評価し、前記基準計画を実時間でオンライン又はオフライン評価及びオンライン又はオフライン修正を行うようにする段階と、
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの取り込まれたパラメータの１つ又はそれ以上に基づいて情報を表示する段階と、
を含む方法。
【請求項５２】
前記実時間評価に基づいて、放射線療法セッションを計画し制御する段階を更に含む、
請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記立体画像内の画像データの各部分容積を識別して位置合わせする段階を更に含む、
請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの前記取り込まれたパラメータに基づいて、治療線量を構成する段階を更に含む、
請求項５１に記載の方法。
【請求項５５】
前記立体画像及び前記治療放射線ビームの前記取り込まれたパラメータに基づいて、前記識別されて位置合わせされた画像データの部分容積に対して治療線量を構成する段階を更に含む、
請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記実時間評価に基づいて、実時間方式で特定の日に対する放射線療法治療を調整する４Ｄ適応計画プロセスを実行する段階を更に含む、
請求項５１に記載の方法。
【請求項５７】
前記実行段階が、前記関心領域内の被検体の実時間位置又は形状と前記被検体の計画位置又は形状との比較に基づいて、前記療法治療を調整する段階を含む、
請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記実行段階が、前記関心領域内の被検体の実時間治療線量と前記被検体の計画治療線量との比較に基づいて、前記療法治療を調整する段階を含む、
請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
請求項５１に記載の方法。
【請求項６０】
前記基準計画が、オフライン情報に基づいて変更される、
請求項５６に記載の方法。
【請求項６１】
放射線療法のためのシステムであって、
被検体がオンラインである実時間時間期間の間に基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出するようにプログラムされた放射線源と、
前記被検体がオンラインである前記実時間時間期間の間に前記被検体の関心領域のオンライン立体画像データと、非実時間オフライン時間期間の間に前記被検体の関心領域のオフライン立体画像データとを生成する撮像システムと、
前記基準計画を変更するために前記オンライン及びオフライン立体画像データの１つ又はそれ以上を受け取って処理する処理システムと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項６２】
前記処理システムが、前記オンライン立体画像データを処理して前記基準計画を変更する、
ことを特徴とする請求項６１に記載のシステム。
【請求項６３】
前記処理システムが、前記オフライン立体画像データを処理して前記基準計画を変更する、
ことを特徴とする請求項６１に記載のシステム。
【請求項６４】
前記処理システムが、前記オフライン立体画像データを処理して前記基準計画を変更する、
ことを特徴とする請求項６２に記載のシステム。
【請求項６５】
放射線を用いて被検体を治療する方法であって、
被検体がオンラインである実時間時間期間の間に基準計画に従って前記被検体の関心領域に向けて治療放射線ビームを放出することを計画する段階と、
前記被検体がオンラインである前記実時間時間期間の間に前記被検体の関心領域のオンライン立体画像データと、非実時間オフライン時間期間の間に前記被検体の関心領域のオフライン立体画像データとを生成する段階と、
前記オンライン及びオフライン立体画像データの１つ又はそれ以上に基づいて前記基準計画を変更する段階と、
を含む方法。
【請求項６６】
前記変更段階が、前記オンライン立体画像データに基づく、
請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記変更段階が、前記オフライン立体画像データに基づく、
請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
前記変更段階が、前記オフライン立体画像データに基づく、
請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
ポータル画像を形成する方法であって、
関心のある被検体の二次元画像を形成する段階と、
前記二次元画像上にコリメータ要素の画像を重ね、該画像が、前記関心のある被検体に向けて放射線療法ビームを配向したときの前記コリメータ要素の位置を表すようにする段階と、
を含む方法。
【請求項７０】
前記二次元画像が、立体画像から形成される、
請求項６９に記載する方法。
【請求項７１】
前記関心のある被検体に向けて前記放射線療法ビームを配向したときの前記コリメータ要素の位置を決定する段階を更に含む、
請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
前記関心のある被検体が療法セッションの間に実質的に位置及び形状を変化させ、前記二次元画像が蛍光透視画像である、
ことを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７３】
前記関心のある被検体が療法セッションの間に実質的に位置及び形状を変化せず、前記二次元画像が放射線撮影画像である、
ことを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００９−５３８１９５（Ｐ２００９−５３８１９５Ａ）
【公表日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１２１７９（Ｐ２００９−５１２１７９）
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１２６０７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０１３５９８
【国際公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【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２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１２６０７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０１３５９８
【国際公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【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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