(57)【要約】  放射線療法治療プランを適合させるシステムおよび方法。本方法は、患者に対する治療プランを作成するステップと、患者の画像を取得するステップと、画像のデフォーメーション可能なレジストレーションを実施するステップと、患者へ送達される放射線量に関連するデータを取得するステップと、送達される放射線量と患者効果とを関連付ける生物学的モデルを適用するステップと、デフォーメーション可能なレジストレーションおよび生物学的モデルに基づいて、放射線療法治療プランを適合させるステップとを含む。
2009502252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療プランを適合させる方法であって、
患者に対する治療プランを作成するステップと、
前記患者の画像を取得するステップと、
前記画像のデフォーメーション可能なレジストレーションを実施するステップと、
前記患者へ送達される放射線量に関連するデータを取得するステップと、
送達される前記放射線量と患者効果とを関連付けるために生物学的モデルを適用するステップと、
前記デフォーメーション可能なレジストレーションおよび前記生物学的モデルに基づいて、前記治療プランを適合させるステップと
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記治療プランが放射線療法治療プランである、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記患者に対する前記放射線量の効果に基づいて、前記生物学的モデルを調整するステップを更に備える方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記患者に対する前記放射線量の効果が、患者マーカおよび生物学的トレーサの一つを用いて判定できる、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、ある期間にわたって前記患者効果がどのように前記生物学的モデルに関係するかを追跡するステップを更に備える方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記期間が前記患者の生存期間である、方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法であって、前記関係に基づいて、前記生物学的モデルのパラメータを調整するステップを更に備える方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記患者効果に基づいて前記治療プランを適合させるステップを更に備える方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記患者の関心領域が動いたかどうかを評価するステップを更に備え、前記治療プランを適合させる前記ステップが、前記関心領域の動きに関係する情報を組み込む、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前の治療で前記患者へ送達された前記放射線量の前記患者効果に基づいて、治療のために前記患者を配置するステップを更に備える方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、傾向を求めるために前記患者効果を監視し、前記傾向に基づいて前記治療プランを適合させるステップを更に備える方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記治療プランを適合させる前記ステップが更に、評価のために生物学的モデルを自動的に選択し、前記治療プランを適合させるように前記生物学的モデルを自動的に適用するステップを備える方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、前記生物学的モデルが数学的モデルである、方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、前記生物学的モデルが経験的なモデルである、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、前記生物学的モデルが解剖学的構造の影響に基づく生物学的効果である、方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であって、前記生物学的モデルが患者の測定に基づく、方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法であって、治療される前記患者の病気が再発しやすいものかどうかを識別するために、遺伝子検査を実施するステップを更に備える方法。
【請求項１８】
放射線療法を患者に施す方法であって、
前記患者が第１の位置にある間に、前記患者の少なくとも一部分のオンライン画像を取得するステップと、
前記患者へ送達すべき予測放射線量を計算するステップと、
前記第１の位置にある前記患者に対する前記予測放射線量の生物学的効果を判定するために生物学的モデルを適用するステップと
を備える方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記画像の関心領域の少なくとも一部分の周囲に輪郭を生成するステップを更に備える方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記輪郭内の前記関心領域に前記予測放射線量を送達することによる前記患者に対する前記生物学的効果を判定するステップを更に備える方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、前記輪郭を生成する前記ステップが、２つの画像間でデフォーメーション・マップを生成するステップと、
前記画像の一方で、画定された構造を特定するステップと、
前記一方の画像からの前記画定された構造を他方の画像に関連付けて、デフォーメーション・ベースの画定された構造を作成するように、前記デフォーメーション・マップを適用するステップとを含む、
方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、前記デフォーメーション・ベースの画定された構造を変更するステップと、前記デフォーメーション・ベースの画定された構造を変更するステップに応じて前記デフォーメーション・マップを更新するステップとを更に備える方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であって、前に取得された輪郭および構造に基づいて、前記輪郭中で生物学的な物事を特定するステップを更に備える方法。
【請求項２４】
コンピュータにより実行され得るコンピュータ可読媒体により実施される、治療システムで使用するためのコンピュータ・プログラムであって、
患者に対する治療プランを生成するように動作する治療プラン・モジュールと、
前記患者の少なくとも一部分の画像を取得するように動作する画像取得モジュールと、
少なくとも２つの画像間でデフォーメーション可能なレジストレーションを生成するように動作するデフォーメーション・モジュールと、
前記患者へ送達される放射線量と、前記患者に対する前記放射線量の効果とを関連付けるように、また、前記デフォーメーション可能なレジストレーションおよび生物学的モデルに基づいて、前記治療プランを適合させるように動作するモデリング・モジュールと
を備えるコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
この出願は、ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＧＵＩＤＥＤ  ＱＵＡＬＩＴＹ  ＡＳＳＵＲＡＮＣＥ  ＡＮＤ  ＡＤＡＰＴＡＴＩＯＮＳ  ＴＯ  ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＡＰＹ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ（放射線療法治療に対してのフィードバックによりガイドされる品質保証および適応のためのシステムおよび方法）と題する２００５年７月２２日出願の米国特許仮出願第６０／７０１５８０号に対する優先権を主張し、その内容全体を参照により本明細書に組み込む。
【背景技術】
【０００２】
過去数十年にわたり、コンピュータおよびネットワーキング、放射線療法治療プランソフトウェア、および医用画像モダリティ（ＣＴ、ＭＲＩ、ＵＳ、およびＰＥＴ）における改良が、放射線療法行為に組み入れられてきた。これらの改良により、画像ガイド型（画像支援）放射線治療（「ＩＧＲＴ：ｉｍａｇｅ  ｇｕｉｄｅｄ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｔｈｅｒａｐｙ」）の開発に至った。ＩＧＲＴは、健康な器官への放射線照射を低減しつつ、放射線量をより確実に腫瘍に当てるために、患者内部の解剖学的構造の断面画像を用いる放射線療法である。腫瘍へ送達される放射線量は、強度変調放射線治療（「ＩＭＲＴ：ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｔｈｅｒａｐｙ」）を用いて制御され、これは、患者の腫瘍の寸法、形状、および位置に一致するように、放射線ビームの寸法、形状、および強度を変更することを含む。ＩＧＲＴおよびＩＭＲＴは、腫瘍の制御を改善し、同時に、腫瘍を囲む健康な組織を照射することによる激しい副作用が生ずる可能性を低減する。
【０００３】
ＩＭＲＴは、幾つかの国で医療の標準になりつつある。しかし、多くの状況で、ＩＭＲＴは、時間、資源、および請求額の制約により、患者を治療するために使用されない。ＩＭＲＴプランにより生成される高グラジエントが患者治療のための正しい位置にあることを保証するために、患者の日々の画像を使用することができる。更に、これらの画像は、必要な場合、そのプランをオンラインまたはオフラインで適合させるための必要な情報を提供することができる。
【０００４】
患者の治療過程で生じ得る不確定性および変化には多くの発生源があることが、放射線療法の分野で一般に知られている。これらの発生源の幾つかは、毎日の患者のセットアップ位置におけるわずかな差などのような、ランダムなエラーを生じさせる。他の発生源は、療法中に患者の腫瘍が退行したり、患者が体重を減らした場合に生じ得る生理学的変化に起因する。第３の考慮され得るカテゴリは、動きと考えられる。幾つかの動きは、患者の咳込みや放屁などのように更にランダムであり予測不能であり、呼吸動作などのような他の動きは、より規則的になることも時々あるが、動きは、他のカテゴリの何れとも重複し得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放射線療法では、不確定さが、患者治療の品質に影響を与える可能性がある。例えば、ターゲット部位に治療線量を送達する場合、ターゲット回りの高線量「マージン（余裕部分）」部位も治療することが標準の行為である。これは、治療の過程または一つの分割（ｓｉｎｇｌｅ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）において、その位置が変化した場合であっても、ターゲットが所望される線量を確実に受けられるようにする。ターゲット位置が不明確になればなるほど、一般に、使用するのに必要なマージンは大きくなる。
【０００６】
適応放射線療法は、概して、将来の治療を改善するために放射線療法治療の過程でフィードバックを使用する概念を指す。フィードバックは、オフラインの適応療法プロセス、およびオンラインの適応療法プロセスで使用され得る。オフラインの適応療法プロセスは、治療のフラクション（分割）とフラクションの間などのような、患者が治療されていない間に行われる。これの１つのバージョンでは、各フラクション中、患者の新しいＣＴ画像は、各フラクションの前または後で取得される。第１の幾つかの治療フラクションから画像が取得された後、画像は評価されて、複数日にわたるターゲット構造位置の有効なエンベロープ（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）を決定する。次いで、動きの標準的仮定を使用するのではなく、ターゲット構造の動きの範囲をより反映させるようにして、新しいプランを作成することができる。オフラインの適応療法のより複雑なバージョンは、各フラクションの後に、送達された線量を再計算してこれらの線量を蓄積するが、この蓄積中に内部の動きを考慮するように場合によっては変形（デフォーメーション）技法を用いる。蓄積された線量は、次いで、計画された線量と比較され、何らかの不一致が認められた場合、その後のフラクションは、その変化を調整するために変更され得る。
【０００７】
オンライン適応療法プロセスは、一般に、患者が治療室にいる間に行われ、また、必ずしも必要ではないがトリートメント・デリバリ（treatment delivery、治療デリバリ）中に行われることもある。例えば、幾つかの放射線療法治療システムは、オンラインＣＴやＸ線システムなどの撮像システムを備える。これらのシステムは、トリートメント・デリバリ（治療デリバリ）のための患者のセットアップを検証したり調整するために、治療前に使用され得る。撮像システムはまた、実際のトリートメント・デリバリ中に治療を適合させるためにも使用することができる。例えば、撮像システムは、患者の解剖学的構造の変化を反映させるようにトリートメント・デリバリを変更するために、治療と同時に使用することも可能である。
【０００８】
本発明の一態様は、適応療法技法の用途の新しい機会を開示することであり、また更なる諸態様は、適応療法のための新規な方法を提示することである。具体的には、適応療法は、一般に、患者の治療を変更するためのフィードバックに焦点を当ててきたが、本発明は、品質保証に関して使用される適応療法プロセスに焦点を当てている。これは、システム全体を検証する状況において特に当てはまる。
【０００９】
例えば、検出器は、治療ビームがどのくらい患者を貫通したかを示す情報を収集するために使用することができ、それにより、治療出力の大きさ、ならびに送達に使用された放射線パターンを決定することができる。この送達検証プロセスの利点は、不適切なリーフ・パターンやマシン出力などのような、マシンによる送達におけるエラーを操作者が検出できるようになることである。
【００１０】
しかし、マシンが適切に機能していることを検証すること自体は、治療プランの適正な送達を保証するものではなく、マシンをプログラムするために使用された外部入力が有効であり、かつ整合性のあることを検証することも必要になる。従って、本発明の一態様は、治療プロセス全体の改善された品質保証のために、適応型フィードバック・ループのより広い概念を含む。この態様では、本発明は、治療のために患者を配置し、画像ガイド型（画像支援型）の方法を用いて患者の位置を決定するステップと、画像ガイダンスに基づいて、治療に必要なように患者を再配置するステップと、治療を開始するステップとを含む。次いで、治療中または治療後に、患者の線量を再計算するステップと、治療前または治療中に収集された患者画像情報を組み込むステップとを含む。これらの諸ステップの完了後、送達が、どの程度プラン通り実施されたかを分析するだけではなく、プランされた送達が、新しく利用可能なデータに即して妥当であるかを検証するために、品質保証データが収集される。この点に関して、フィードバックの概念は、患者や送達の変化に基づいて治療に対する変更を指示するためには、もはや使用されず、元の送達それ自体を検証するために使用される。
【００１１】
一例として、ある患者に対する治療プランを作成できるかもしれないが、プランに使用された画像は、正しくない密度の校正を適用することなどにより、壊れている可能性がある。この場合、治療プランは正しくない情報に基づいており、患者に対して正しい線量を送達しないかもしれない。更に、多くの品質保証技法は、このエラーは検出しない。なぜなら、それらの技法は、マシンに対する命令が正しい入力情報に基づいているかどうかを検査するのではなく、マシンが命令通り動作していることを検証するものであるからである。同様に、幾つかの適応療法技法をこの送達に適用することができるが、この例の校正問題が残存する場合、その適応治療は、同様な欠陥を生ずるはずである。
【００１２】
品質保証の目的のために、フィードバックの使用を拡張するように使用され得る幾つかのプロセスがある。例えば、一実施形態では、このプロセスは、上述の送達検証技法を含むはずである。これらの方法が提供するマシン性能の妥当性検査は、システム全体の品質保証ツール・セットの価値のある構成要素である。更に、送達の妥当性検査プロセスは、一部が欠けた視野を有する画像に基づく送達などのような、他のシステム・エラーを分析するように拡張され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一実施形態では、本発明は治療プランを適合させる方法を提供する。本方法は、患者に対する治療プランを作成するステップと、患者の画像を取得するステップと、画像のデフォーメーション可能なレジストレーション（ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ  ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を実施するステップと、患者へ送達（deliver）される放射線量に関連するデータを取得するステップと、送達される放射線量と患者効果を関連付ける生物学的モデルを適用するステップと、デフォーメーション可能なレジストレーションおよび生物学的モデルに基づいて治療プランを適合させるステップとを含む。
【００１４】
他の実施形態では、本発明は、放射線療法を患者に施す方法を提供する。本方法は、患者が第１の位置にある間に、患者の少なくとも一部分のオンライン画像を取得するステップと、患者へ送達すべき予測放射線量を計算するステップと、第１の位置にある患者に対する予測放射線量の生物学的効果を判定するために生物学的モデルを適用するステップとを含む。
【００１５】
更に他の実施形態では、本発明は、コンピュータにより実行され得るコンピュータ可読媒体により実施される、治療システムで使用するためのコンピュータ・プログラムを提供する。コンピュータ・プログラムは、患者に対する治療プランを生成するように動作可能な治療プランモジュールと、患者の少なくとも一部分の画像を取得するように動作可能な画像取得モジュールと、少なくとも２つの画像間でデフォーメーション可能なレジストレーションを生成するように動作可能なデフォーメーション・モジュールと、患者に送達される放射線量と患者に対する放射線量の効果とを関連付けるように、また、デフォーメーション可能なレジストレーションおよび生物学的モデルに基づいて治療プランを適合させるように動作可能なモデリング・モジュールとを含む。
【００１６】
本発明の他の諸態様は、詳細な説明および添付の図面を検討することにより明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の任意の諸実施形態が詳細に説明される前に、本発明は、その用途において、以下の説明で述べられたまたは以下の図面で例示されたコンポーネントの構成および配置の細部に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の諸実施形態も可能であり、様々な方法で実施され、または実行され得る。更に、本明細書で使用される表現法および用語は説明のためであり、限定するものと見なすべきではないことを理解されたい。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む／備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびその変形物／異体を本明細書で使用する場合は、その後にリストされる項目およびその均等物ならびに追加の項目を包含することを意味する。指定または限定されない限り、用語「設置される／取り付けられる（ｍｏｕｎｔｅｄ）」、「接続される」、「支持される」、「結合される」、ならびにその変形物／異体は、広く使用され、かつ直接的、間接的に、設置／取付け、接続、支持、および結合することを包含する。更に、「接続される」および「結合される」は、物理的や機械的な接続や結合に限定されない。
【００１８】
上側、下側、下方向、上方向、後方向、底部、前方、後方などのような方向の参照は、図面の説明において本明細書で行われ得るが、これらの参照は、便宜上、図面に対して行われる（普通に見たとき）。これらの方向は、本発明を、どのようなな形であれ、文字通り取られることや限定することを意図していない。更に、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は説明のために本明細書で使用されており、相対的な重要性または意義を指示や暗示することを意図していない。
【００１９】
更に、本発明の諸実施形態は、議論のためにコンポーネントの大多数がハードウェア中に単独で実装されるかのように例示され説明されているハードウェアやソフトウェアと、電子コンポーネントやモジュールを含むことを理解されたい。しかし、当業者であれば、この詳細な説明を読むことに基づいて、少なくとも１つの実施形態において、本発明の電子ベースの諸態様がソフトウェアで実装され得ることを理解するはずである。従って、複数のハードウェアおよびソフトウェアベースのデバイス、ならびに複数の異なる構造的コンポーネントが、本発明を実装するために使用され得ることに留意されたい。更に、続く段落で述べるように、図面で示された特定の機械的な構成は、本発明の諸実施形態を例示する事を意図しており、他の代替の機械的な構成も可能である。
【００２０】
図１は、患者１４に放射線療法を提供できる放射線療法治療システム１０を示す。放射線療法治療は、光子ベースの放射線療法、近接照射療法、電子ビーム療法、陽子、中性子、または粒子線療法、あるいは他のタイプの治療療法を含むことができる。放射線療法治療システム１０は、ガントリ１８を含む。ガントリ１８は、放射線のビーム３０を生成するように動作可能な放射線源２４および線形加速器２６を含むことのできる放射線モジュール２２を支持することができる。図面で示されたガントリ１８は、リング・ガントリ、即ち、完全に３６０度まで延びて完全なリングまたは円を生み出すガントリであるが、他のタイプの取付け構成を使用することもできる。例えば、Ｃタイプの部分的なリング・ガントリや、ロボット的なアームを使用することもできる。患者１４に対して、様々な回転位置および／または軸位置で放射線モジュール２２を配置することのできる他の任意のフレームワークをまた使用することができる。更に、放射線源２４は、ガントリ１８の形状に追従しない経路を移動することができる。例えば、放射線源２４は、例示のガントリ１８は概して円形形状であっても、非円形の経路を移動することができる。
【００２１】
放射線モジュール２２はまた、放射線ビーム３０を変更や変調するように動作する変調デバイス３４を含むことができる。変調デバイス３４は、放射線ビーム３０の変調を行い、放射線ビーム３０を患者１４の方へ送る。具体的には、放射線ビーム３４は、患者の一部分の方向へ送られる。広く言えば、その部分は体全体を含むことができるが、概して、体全体よりは小さく、２次元面積および／または３次元体積により定義され得る。ターゲット３８またはターゲット部位と呼ばれ得る、放射線を受けることが望ましい部分は、関心領域の一例である。ターゲット３８はまた、ターゲットの周囲、またはその周囲の一部分にマージンを含むことができる。他のタイプの関心領域は、危険を伴う領域（ｒｅｇｉｏｎ  ａｔ  ｒｉｓｋ）である。ある部分が、危険を伴う領域を含む場合、放射線ビームは、危険を伴う領域からそらされることが好ましい。患者１４は、放射線療法を受ける必要のある、１つより多くのターゲット部位を有する可能性がある。このような変調は、時には、強度変調放射線治療（「ＩＭＲＴ」）と呼ばれる。
【００２２】
変調デバイス３４は、図２に示すようにコリメーション・デバイス４２含むことができる。コリメーション・デバイス４２は、放射線ビーム３０が通過できる開口部５０の寸法を画定および調整する１組のジョー（ｊａｗ）４６を含む。ジョー４６は、上側ジョー５４および下側ジョー５８を含む。上側ジョー５４および下側ジョー５８は、開口部５０の寸法を調整するように移動可能である。
【００２３】
一実施形態では、また図２に示すように、変調デバイス３４は、強度変調を提供するために、位置を移動するように動作可能な複数の組み合わされたリーフ６６を含むマルチリーフ・コリメータ６２を備えることができる。リーフ６６は、最小の開放位置と最大の開放位置の間の何れかの位置に移動できることにも留意されたい。複数の組み合わされたリーフ６６は、放射線ビーム３０が患者１４のターゲット３８に達する前に、放射線ビーム３０の強度、寸法、および形状を変調する。各リーフ６６は、放射線が通過するのを許可または妨害するためにリーフ６６を迅速に開閉できるように、モータや空気弁などのアクチュエータ７０により独立して制御される。アクチュエータ７０は、コンピュータ７４および／または制御装置により制御され得る。
【００２４】
放射線療法治療システム１０はまた、放射線ビーム３０を受けるように動作可能な検出器７８、例えば、キロボルトやメガボルトの検出器を含むことができる。線形加速器２６および検出器７８はまた、患者１４のＣＴ画像を生成するためのコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムとして動作することもできる。線形加速器２６は、患者１４のターゲット３８に向けて放射線ビーム３０を放出する。ターゲット３８は、放射線の幾らかを吸収する。検出器７８は、ターゲット３８により吸収された放射線の量を検出または測定する。線形加速器２６が患者１４の周囲を回転して患者１４に向けて放射線を放出すると、検出器７８は、様々な角度からの吸収データを収集する。収集された吸収データは、その吸収データを処理するために、また患者の体組織および器官の画像を生成するために、コンピュータ７４へ送信される。画像はまた、骨、軟組織、および血管を示すこともできる。
【００２５】
ＣＴ画像は、扇形の幾何形状、マルチスライス幾何形状、またはコーン・ビーム幾何形状を有する放射線ビーム３０を用いて取得され得る。更に、ＣＴ画像は、メガボルトのエネルギーやキロボルトのエネルギーを送達する線形加速器２６を用いて取得され得る。取得されたＣＴ画像は、前に取得されたＣＴ画像（放射線療法治療システム１０から、またはＣＴスキャナ、ＭＲＩシステム、およびＰＥＴシステムなどの他の画像取得デバイスからのもの）とともに登録され得ることに更に留意されたい。例えば、患者１４に対する前に取得されたＣＴ画像は、輪郭付けプロセスを介して作成された識別されたターゲット３８を含むことができる。患者１４に対して新たに取得されたＣＴ画像は、新しいＣＴ画像中でターゲット３８を識別することを支援するために、以前に取得されたＣＴ画像とレジストレーション（登録）され得る。レジストレーション・プロセスは、固定された（ｒｉｇｉｄ）またはデフォーメーション可能なレジストレーション・ツールを使用することができる。
【００２６】
幾つかの実施形態では、放射線療法治療システム１０は、Ｘ線源およびＣＴ画像検出器を含むことができる。Ｘ線源およびＣＴ画像検出器は、画像データを取得するための上記で述べられた線形加速器２６および検出器７８と同様な方法で動作する。画像データは、コンピュータ７４に送信され、患者の体組織および器官の画像を生成するために処理される。
【００２７】
放射線療法治療システム１０はまた、患者１４を支持する治療台８２（図１に示された）などのような、患者サポート手段を含むことができる。治療台８２は、ｘ、ｙ、またはｚ方向の少なくとも１軸８４に沿って移動する。本発明の他の諸実施形態では、患者サポートは、患者の体の任意の部分を支持するように適合されたデバイスとすることができる。患者サポートは、患者の体全体を支持する必要のあるものに限定されない。システム１０はまた、治療台８２の位置を操作するように動作可能な駆動システム８６を含むことができる。駆動システム８６は、コンピュータ７４により制御することができる。
【００２８】
図２、図３に示すコンピュータ７４は、様々なソフトウェア・プログラムおよび／または通信アプリケーションを動作させるためのオペレーティング・システムを含む。特に、コンピュータ７４は、放射線療法治療システム１０と通信するように動作するソフトウェア・プログラム（１または複数）９０を含むことができる。ソフトウェア・プログラム（１または複数）９０は、外部のソフトウェア・プログラムおよびハードウェアからデータを受信するように動作可能であり、またデータを、ソフトウェア・プログラム（１または複数）９０へ入力できることにも留意されたい。
【００２９】
コンピュータ７４は、医療従事者によりアクセスされるように適合された任意の適切な入力／出力デバイスを含むことができる。コンピュータ７４は、プロセッサ、入出力インターフェース、および記憶デバイスもしくはメモリなどの典型的なハードウェアを含むことができる。コンピュータ７４はまた、キーボードおよびマウスなどのような入力デバイスを含むことができる。コンピュータ７４は更に、モニタなどの標準の出力デバイスを含むことができる。更に、コンピュータ７４は、プリンタおよびスキャナなどのような周辺装置を含むことができる。
【００３０】
コンピュータ７４は、他のコンピュータ７４および放射線療法治療システム１０とネットワーク化され得る。他のコンピュータ７４は、追加のおよび／または異なるコンピュータ・プログラムおよびソフトウェアを含むことができ、本明細書で述べられたコンピュータ７４と同一である必要はない。コンピュータ７４および放射線療法治療システム１０は、ネットワーク９４と通信することができる。コンピュータ７４および放射線療法治療システム１０はまた、データベース（１または複数）９８およびサーバ（１または複数）１０２と通信することができる。ソフトウェア・プログラム（１または複数）９０はまた、サーバ（１または複数）１０２に常駐できることに留意されたい。
【００３１】
ネットワーク９４は、任意のネットワーキング技術もしくはトポロジ、または技術もしくはトポロジの組合せに従って構築することができ、また複数のサブネットワークを含むことができる。図３に示すコンピュータと諸システムとの間の接続は、ローカル・エリア・ネットワーク（「ＬＡＮ」）、広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、公衆電話交換網（「ＰＳＴＮ」）、無線ネットワーク、イントラネット、インターネット、または他の適切な任意のネットワークを介して行うことができる。病院または医療介護施設では、図３に示すコンピュータと諸システムの間の通信は、ヘルス・レベル・セブン（「ＨＬ７：Ｈｅａｌｔｈ  Ｌｅｖｅｌ  Ｓｅｖｅｎ」）プロトコル、または任意のバージョンを有する他のプロトコルおよび／または他の必要なプロトコルを介して行うことができる。ＨＬ７は、健康管理環境において電子データを交換するために異なるベンダからの２つのコンピュータ・アプリケーション（送信側と受信側）の間のインターフェースの実装形態を指定する標準プロトコルである。ＨＬ７により、健康管理施設は、様々なアプリケーション・システムからの重要なデータ・セットを交換できるようになる。具体的には、ＨＬ７は、交換されるデータ、相互に交換するタイミング、およびアプリケーションに対するエラーの通信を定義することができる。そのフォーマットは、概して包括的な性質のものであり、行われるアプリケーションの必要性を満たすように構成することができる。
【００３２】
図３に示すコンピュータと諸システムの間の通信はまた、任意のバージョンを有する医用デジタル・イメージングおよび通信規格（「ＤＩＣＯＭ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ」）プロトコル、および／または他の必要なプロトコルを介して行うことができる。ＤＩＣＯＭは、ＮＥＭＡにより開発された国際的な通信規格であり、様々な医用機器の間で医用画像に関連したデータを転送するのに使用されるフォーマットを定義する。ＤＩＣＯＭ  ＲＴは、放射線療法データに特有の標準を示す。
【００３３】
図３の両方向の矢印は、概して、ネットワーク９４と、図３に示すコンピュータ７４およびシステム１０の何れかとの間の両方向通信および情報転送を表す。しかし、何らかの医療用でコンピュータ化された機器の場合、１方向の通信および情報転送のみが必要であり得る。
【００３４】
図４は、ソフトウェア・プログラム９０の概略図である。ソフトウェア・プログラム９０は、放射線療法治療プロセスの機能を実施するために互いに通信する複数のモジュールを含む。
【００３５】
ソフトウェア・プログラム９０は、医療従事者によるシステム１０へのデータ入力に基づいて、患者１４に対する治療プランを生成するように動作可能な治療プランモジュール１０６を含む。データは、患者１４の少なくとも一部分の１または複数の画像（例えば、計画している画像および／または治療前の画像）を含む。治療プラン・モジュール１０６は、治療を複数のフラクションに分離し、医療従事者により入力された処方に基づいて、各フラクションまたは治療に対する放射線量を決定する。治療プランモジュール１０６はまた、ターゲット３８の周囲に描かれた様々な輪郭に基づいて、ターゲット３８に対する放射線量を決定する。複数のターゲット３８が同じ治療プラン中に存在し、含まれてもよい。
【００３６】
ソフトウェア・プログラム９０はまた、特定の治療フラクションに対して、ガントリ１８の等角点に対して患者１４を配置して、位置合わせするように動作する患者配置モジュール１１０を含む。患者が治療台８２上にあるとき、患者配置モジュール１１０は、患者１４の画像を取得し、患者１４の現在の位置を、計画したまたは前に取得された画像における患者の位置と比較する。患者の位置を調整する必要のある場合、患者配置モジュール１１０は、治療台８２を移動するように駆動システム８６に命令を行うか、または、患者１４を手動で新しい位置に移動することができる。
【００３７】
一態様では、患者配置モジュール１１０は、ガントリ１８の等角点に関する患者位置データを提供するように治療室に配置されたレーザから、データを受け取ることができる。そのレーザからのデータに基づいて、患者配置モジュール１１０は、駆動システム８６に命令を行い、駆動システム８６は、治療台８２を移動し、ガントリ１８に関して患者１４を適正に位置合わせする。レーザ以外のデバイスおよびシステムも、位置合わせプロセスを支援するために、患者配置モジュール１１０にデータを提供するように使用され得ることに留意されたい。
【００３８】
患者配置モジュール１１０はまた、治療中の患者の動きを検出および／またはモニタ（監視）するように動作可能である。患者配置モジュール１１０は、Ｘ線、室内ＣＴ、レーザ配置デバイス、カメラ・システム、肺活量計、超音波、張力測定、胸部バンドなどのような動き検出システム１１４と通信することができ、かつ／または、それを組み込むことができる。患者の動きは、不規則であり予測できない可能性があり、スムーズなまたは再生可能な経路に従う必要はない。
【００３９】
ソフトウェア・プログラム９０はまた、少なくとも患者１４の一部分の画像を取得するように動作可能な画像モジュール１１８を含む。画像モジュール１１８は、所望のプロトコルに従って、治療を開始する前、治療中、および治療後に患者１４の画像を取得するために、ＣＴ撮像デバイスなどのような組み込まれた画像デバイスに命令することができる。一態様では、画像モジュール１１８は、患者１４が実質的に治療位置にある間に、患者１４の画像を取得する。他のオフラインの撮像デバイスまたはシステムは、非定量的なＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、超音波、透過撮像、Ｘ線透視法、高周波ベースの定位（ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）などのような、患者１４の治療前の画像を取得するために使用され得る。取得された治療前の画像（１または複数）は、患者１４のレジストレーションのために、および／または１または複数の計画している画像と、１または複数の治療前、治療中、または治療後の画像との差を識別するためにデフォーメーション・マップ（deformation map）を生成するために、使用され得る。
【００４０】
取得された画像はまた、患者１４のレジストレーションのため、および／または患者１４に送達される放射線量を決定または予測するために使用され得る。取得された画像はまた、患者１４が前の治療中またはフラクション中に受けた放射線量を判定するために使用することもできる。画像モジュール１１８はまた、実時間で患者１４が受けている放射線量を判定するために、患者が治療を受けているときに患者１４の少なくとも一部分の画像を取得するように動作可能である。
【００４１】
ソフトウェア・プログラム９０はまた、画像のデフォーメーション・マップを生成するために、画像モジュール１１８および治療プランモジュール１０６からの画像データ、および治療プランモジュール１０６からの他の患者およびシステム・データなどのようなデータを受け取るように動作可能なデフォーメーション（deformation）・モジュール１２２を含む。デフォーメーション・モジュール１２２は、施された治療のすべてに対して、放射線量の蓄積を判定するためにデフォーメーション技法を使用することができる。
【００４２】
デフォーメーション・モジュール１２２は、１または複数の画像、例えば、計画している画像、治療前画像、治療中画像、および治療後画像の間の差を識別するためのデフォーメーション・マップを生成することができる。例えば、デフォーメーション・マップは、複数の画像を関連付けるために用ることができ、その場合において、１つの画像は、線量計算に有用な計画画像（計画している画像）であり、別の画像は、オンライン画像などであり、質的な値を有するが線量計算に対する直接の有用性が低い。この関係は、次いで、より定量的な画像を、質的な形状のオンラインの又はより低い定量的な画像に「再マップする」ために使用することができる。その結果として得られた再マップ画像は、第１の画像の定量的な利点を有し、第２の画像中に含まれている更新された解剖学的情報も有しているので、線量計算または定量的な用途のためには、他の２つの何れの画像よりも更に適切なはずである。これは、第１の画像（例えば、計画画像）がＣＴ画像であり、第２の画像が定量的な画像の値を欠く場合（例えば、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、超音波、または非定量的ＣＴなどの画像）などのような、様々な場合に有用である。
【００４３】
デフォーメーション・モジュール１２２は、定量的な制限に代えて、またはそれに加えて、幾何形状的な歪み、欠点、および／または不完全性を修正することができる。例えば、解剖学的構造をよく表現しているが幾何的な歪みを含んでいる現在のＭＲＩ画像は、歪みを受けないＣＴ画像に再マップされ得る。あるいは、解剖学的変化を示しつつも、歪みを同時に修正するように、複数の画像を使用することができる。
【００４４】
デフォーメーション・マップは、計画画像の後に取得された患者画像に対する放射線量を計算するために使用され得る。それはまた、複数の送達されたフラクション（分割）に対する線量を蓄積するためにも有用である。線量は、物理的な空間における線量（ドース、dose）の位置に基づいて加えることができるが、他の方法は、構造が位置を変えた場合であっても、線量を受ける構造に基づいて線量を加えるように、デフォーメーション方法をプロセス中に組み込むことである。デフォーメーション・モジュール１２２は、患者１４が前に送達されたフラクションから受け取った放射線の線量を計算することができる。
【００４５】
デフォーメーション・マップは、ターゲット３８の周囲の輪郭を画定するために生成することができる。ソフトウェア・プログラム９０は、１または複数の輪郭を画像上に生成するように動作する輪郭モジュール１２６を含むことができる。概して、医療従事者は、計画画像上のターゲット（１または複数）３８の周囲に手動で輪郭を画定する。このプロセスは時間がかかる。新しく取得された画像（例えば、治療前の画像）は、画定された輪郭（１または複数）を有していない。古い画像に基づいて新しい画像上に輪郭を生成することが望ましい。デフォーメーション・マップは、輪郭付けプロセスを支援するために使用され、品質保証の手段を提供しつつも、医療従事者の時間を節約させることができる。
【００４６】
輪郭は、新しい画像（例えば、治療前の画像）に対して、自動的または半自動的で生成することができる。このプロセスは、初期の輪郭セットを有する計画画像または他のベースライン患者画像で開始する。品質保証または適応療法を実施する場合、輪郭がまだ利用可能ではない新しい画像を有するのが一般的である。医療従事者に手動で新しい画像の輪郭付けをするように要求するのではなく、デフォーメーション可能な画像のレジストレーションを実施し、次いで、そのデフォーメーションの結果を、新しい患者の解剖学的構造に反映させるように元の輪郭セットを変更する基礎として使用することが、より迅速かつ一貫性のあるものとなり得る。手動による輪郭は、再現できないという欠点があり得るが、自動的に生成される輪郭は、初期の輪郭を後の輪郭生成に適用する原理において、潜在的により一貫性のあり得ることが一般に知られている。
【００４７】
前に利用可能であった画像および輪郭の組に基づいて、新しく利用可能な画像に対する輪郭を生成するための、テンプレート・ベースの輪郭付けアルゴリズムの類似のものが開発されてきた。これらのテンプレート・ベースのアルゴリズムは、前の患者画像および輪郭に基づいて、または、場合によっては、標準またはアトラス（ａｔｌａｓ）患者画像および輪郭に基づいて、新しい患者画像を輪郭付けすることができる。これは、自動的に日ごとに輪郭が得られている日々の画像における線量を蓄積する手段として、適応療法に対して実施され得る。デフォーメーション・ベースの輪郭付けまたはテンプレートベースの輪郭付けを、放射線療法品質保証および適応療法に対して適用することが、この発明の一態様である。この態様では、本発明は、これらの技法を、画像支援型の放射線療法中に生ずる特定の豊富な画像データおよび画像タイプに適用する。具体的には、これは、輪郭の組が画像の１つに対してのみ存在し得る、同じ患者の複数の画像のデフォーメーションおよびテンプレートベースの輪郭付けを含む。患者のこれらの複数の画像は、オンラインもしくは室内患者撮像システムの使用から生じ得るものであり、画像は異なる日に撮られた可能性があり、あるいは、これらの画像は、各画像が呼吸フェーズなどの動きのフェーズ（phase、相、時期）を表すＣＴスキャナなどのような「４Ｄ」撮像システムから導出され得る。オンラインまたは室内撮像システムは、基準（参照）画像と同じか、同様か、または異なるモダリティであり得ることにも留意されたい。例えば、参照画像はＣＴ画像とすることができるが、オンライン画像は、ＣＴ画像、コーン・ビームＣＴ画像、メガボルトＣＴ画像、ＭＲＩ画像、超音波画像、または異なるシステムもしくはデバイスにより生成された画像とすることもできる。これらの輪郭付け技法を、品質保証および適応療法の用途に移植することにより、画像の輪郭付けにおいてかなりの時間を節約することが可能になり、この方法は更に、同じ患者の複数の画像（異なる時間に撮られたものや、異なるフェーズを示す）にわたり、輪郭の一貫性を向上させることができる。
【００４８】
このプロセスの他の利点は、生成された輪郭が、デフォーメーション・プロセスの妥当性検査を提供することである。生成された輪郭が、手動で描こうとしたものに近い輪郭を反映している場合、デフォーメーション・プロセスが妥当なものであることをよく示しており、一方、自動的な輪郭との関連性が低い場合、それは、デフォーメーションがおそらく不適切であろうことを医療従事者に示しているが、医療従事者に、誤りまたは不整合性を検査するために手動の輪郭を確認する機会をも提供する。この発明の他の態様は、デフォーメーション・ベースの輪郭を、適応プロセスに対する輪郭の概略（下書き）として使用でき、またオンライン画像のために所望の輪郭を反映するように手動で編集できることである。これを行う場合、デフォーメーション・プロセスを再度動作させ、デフォーメーション・マップを規制して、初期の輪郭を、手動で編集された自動的な輪郭にマッチさせるようにし、これにより、残りの画像を通して直接一貫性のある結果が得られるようになる。
【００４９】
上記のデフォーメーション・プロセスは、或る画像を別の画像にレジストレーションする状況で述べられているが、デフォーメーション・プロセスは、２つ以上の画像を含む組を、１つまたは複数の画像を含む他の組に、デフォーメーション可能にレジストレーションするように動作することもできる。例えば、１つのＭＲＩ画像および１つのＣＴ画像を含む対が２対ある場合には、デフォーメーション・マップは、ＭＲＩがより多くの情報を有する部位で２つのＭＲＩ画像を共にレジストレーションし、またＣＴがより多くの情報を有する部位でＣＴ画像を共にレジストレーションすることができる。次いで、これらのデフォーメーションは合成され得る。あるいは、ＭＲＩ画像およびデフォーメーションにおける幾何的な歪み、欠点、および／または不完全性を修正するためにＣＴデフォーメーション・マップを使用し、次いで、軟組織の動きを更によく分析するためにＭＲＩデフォーメーション・マップを用いてその歪み、欠点、および／または不完全さを修正するためなどのように、画像間のデフォーメーション・マップを共に使用することもできる。このプロセスは、一般的な意味で、デフォーメーションにより撮像を改善することができる。なぜなら、解剖学的構造の寸法、形状、および内容物などの情報を示すデフォーメーション技法を適用することにより、不十分な画像が、よく理解できるようになり、改善されるからである。この情報は、画像の再構成、変更、または強調プロセスに組み込むことができる。
【００５０】
ソフトウェア・プログラム９０はまた、特定の治療に対する生物学的効果を推定するための生物学的モデルを生成および適用するように動作可能なモデリング・モジュール１３０を含む。生物学的モデルは、組織、腫瘍、および器官に対する放射線の影響を記述する、また、処方されたまたは送達された線量に関する知識を用いる測定およびモデルに基づくことができる。モデリング・モジュール１３０は、患者の効果と、また、処方された放射線量の送達に対しての患者の位置および／または動きが与えた影響とを判定するために、生物学的モデルを適用することができる。生物学的効果に基づいて、医療従事者は、患者１４やシステム設定を調整し、また、治療プランにおける他の調整を行うことができる。生物学的情報は、好ましい生物学的効果が得られる送達線量となる、患者１４に対する好適な位置を特定するために、患者レジストレーション・プロセスに組み込まれ得る。
【００５１】
モデリング・モジュール１３０は、患者に実際に送達された放射線量、および送達された放射線量の生物学的効果に関連するデータを用いて、生物学的モデルを適用して、患者に送達された放射線量と、対応する患者効果とを関連付けることができる。放射線量と患者効果を関連付けることは、生物学的モデルにおける単純な比較または積極的な制約を意味する。送達された正味の放射線量（デフォーメーション技法を用いて蓄積）は、治療を継続することにより得られるはずの生物学的効果を推定するために使用することができ、そして、同様に、好ましい生物学的効果に関して、治療を適応させるための可能な代替案が評価されるであろう。結果として得られるフラクション化スケジュール、線量配分、およびプランは、この情報の極致を反映することができる。
【００５２】
患者または生物学的効果は、患者１４の物理的な観察により、および／または生物学的なトレーサを用いて、長期間追跡され得、また、判定され得る。例えば、生物学的なトレーサは、患者１４により吸入され得るおよび／または患者１４へ注入され得る患者マーカおよび放射性物質を含むことができる。
【００５３】
本発明の一態様は、生物学的モデルを、デフォーメーションおよび適応療法の両方の組合せとともに用いることである。特に、適応療法の一態様として放射線量を蓄積する場合、デフォーメーション技法を使用することが好ましく、なぜなら、デフォーメーション技法は、実際に受ける線量を、物理的な空間ではなく特定の組織に関連付ける助けとなるからである。この場合、受けた線量を、純粋に線量の物理的な量に基づくよりも、生じさせた生物学的効果に基づいて分析することが、望ましい。
【００５４】
生物学的およびデフォーメーション・ベースの線量蓄積の特定の拡張形態が、４Ｄ画像および４Ｄ線量計算の場合に適用される。「４Ｄ」画像とは、呼吸などような動きパターンの「フェーズ」をそれぞれが表す３Ｄ画像ボリュームの集合体である。４Ｄ  ＣＴ（または４Ｄ  ＭＲＩなど）画像の適切な部分に対する患者の動きおよび線量計算は、動き依存の線量配分に基づいて、動きに依存する生物学的効果を評価するための生物学的推定装置を用いることにより、増強され得る。モデリング・モジュール１３０は、３Ｄボリュームの１つに対して、より正確に線量を再計算することができる。
【００５５】
モデリング・モジュール１３０は、患者データ（実時間および履歴）、患者画像（例えば、計画画像および／または治療前の画像）、患者位置データ、解剖学的構造の位置データ、およびシステムもしくはマシン・データを受け取るように動作可能である。モデリング・モジュール１３０は、動き検出システム１１４からのデータを用いて、任意の所与の時間に患者が存在したフェーズを特定し、患者の瞬間的な位置に最もマッチする４Ｄ  ＣＴ画像のフェーズにおける各時間に対する放射線量を再計算して、患者１４へ送達された放射線量を決定することができる。患者が実際に受けている放射線量の更なる理解に基づいて、医療従事者は、治療プラン、治療中の患者の位置／レジストレーション、線量、線量配分、ならびに他のパラメータおよびシステム設定に対して調整を加えることができる。また、線量計算は、更新された４Ｄ  ＣＴ画像に対して、ならびに治療前または治療中に取得された４Ｄ  ＰＥＴ  や４Ｄ  ＭＲＩなどのような他のタイプの４Ｄ画像に対して実施することもできる。
【００５６】
生物学的モデルを適用するプロセスは、何らかの不一致を検出でき、場合によっては修正できるように、治療の終了時におよび／または治療の過程で、実施することができる。一実装形態では、送達された合計の放射線量（デフォーメーションを用いて蓄積）は、治療を継続した結果として得られ得る患者１４に対する生物学的効果を推定するために使用され、また同様に、好ましい生物学的効果に対して、治療を適合させる可能な代替案が評価されるであろう。結果として得られるフラクション化スケジュール、線量配分、およびプランは、この情報の極致を反映させるように変更することができる。組み込まれ得る更なる情報は、治療を通して見られる又は標準の患者のスタディからの、動きの範囲、大きさ、および配分である。治療プランの最適化または適合化は、この動きの生物学的影響を説明するために実施することができ、またプランは、影響を最もよく説明するように変更され得る。同様に、生物学に基づく適応療法は、物理的な線量情報に依存する必要はなく、化学療法エージェント送達の知識を用い、特に、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、または他の核医療機器を用いて撮像することが可能なタグ付けされたエージェントを用いることができる。目標とする線量は、送達される他のエージェントや、それらの位置に基づいて、または放射線免疫治療の送達やフィードバックに基づいて、規定や変更がなされ得る。
【００５７】
このプロセスは、治療の期間の間だけではなく、患者の生存期間にわたり、患者の線量および生物学的効果を追跡する手段となるように、拡張することができる。モデリング・モジュール１３０は、患者の生存期間にわたり受ける放射線量のモデルを生成することができ、また、線量履歴、予期される生物学的修復、生物学的効果、および他のパラメータを組み込むことができる。この履歴の知識は、患者１４に対する新しい放射線療法治療プランおよび他の医療プランを設計する場合に用いることができる。
【００５８】
生物学的情報もまた、患者レジストレーションの目的で組み込むことができる。この方法は、画像コンテンツ、計画された線量配分、計画された輪郭などに基づいて患者を位置合わせするためにオンライン画像を使用する現在のレジストレーション方法を、改善する。一実施形態では、この方法は、オンライン画像を収集し、それを自動で輪郭付けし（おそらく、上述のようにデフォーメーション・ベースの技法を使用）、予測線量計算を実施し、所与の患者位置に対する生物学的効果を推定するものとなろう。このモデルを用いれば、最適または好ましい生物学的効果が得られる送達線量となる画像位置を見出すことに基づいて、レジストレーションが実施され得る。
【００５９】
この発明の他の態様は、生物学的な推定のために構造をよりよく又は更に容易に特定するために、利用可能な先験的な知識を使用することである。例えば、異なるタイプの構造は、放射線量に対して異なる形で反応し得るので、生物学的モデルは、典型的には、画像中の組織のタイプや構造の定義を必要とする。患者の品質保証および適応療法に即して生物学的分析を実施することにより、一般に、計画画像および初期の輪郭が存在するものと仮定される。従って、新しいオンライン画像が収集されたとき、この画像における構造は、生の画像情報に基づいてだけではなく、先験的な画像に関してこの画像を処理することに基づいて、特定の生物学的構造として自動的に識別され得る。
【００６０】
生物学的モデリング方法はまた、送達された線量および／または修復機構に反応したエージェントの生物学的な吸収の変化を監視することにより、線量の再構成に対してより直接的に適用することができる。例えば、ＦＬＴを生物学的線量再構成に対して使用することができ、これは、生物学的モデルを用いて、物理的な線量再構成と比較することができる。
【００６１】
適応生物学的療法はまた、遺伝子検査と共に使用することができ、遺伝子検査は、他の撮像モダリティではまだ検出できない細胞レベルで転移が発生している患者を識別できる可能性がある。適応療法をこれらの患者に適用することができ、臨床履歴および線量測定評価に基づいて、線量を受けた場所や、どの部位に転移の可能性があるかを評価し、次いで、その可能性のある転移部位に対して線量を送達する治療プランを決定する。
【００６２】
この発明の他の態様は、適応療法が、受けた放射線量のみに基づくだけではなく、患者の治療、臨床結果、マシンの変化、および／または生物学的なマーカにおける予測トレンドに基づいて、適用され得ることである。例えば、腫瘍が収縮しつつある、または正常な組織構造が徐々に移動しつつある、というようなトレンド（傾向）が検出された場合、適応プラン・プロセスは、患者の現在の状態および今まで送達された線量を説明するだけではなく、予期される更なる解剖学的構造の変化を反映するプランを生成することもできる。同様に、治療の過程での累積する線量情報を分析する場合、医療従事者はまた、臨床的な発見や利用可能な生物学的マーカや検査に基づいて、患者が経験する臨床的影響および副作用のレベルも考慮することができる。副作用が僅かである場合、更に積極的な療法治療を追求してもよく、一方、更なる合併症が検出される場合、影響を受けた部位を適切に回避するために、療法を変更することもできる。更に、プランは、出力、エネルギー、校正の変動などのようなマシンで検出された変化に対して補償するように、適合され得る。
【００６３】
この態様のバリエーションは、放射線生検（ｒａｄｉｏｂｉｏｐｓｙ）を実施することである。治療の早期に、または放射線治療を完全に開始する前に、患者１４は、局所化された部位に対して、高い線量を有するフラクションを、または局所化された部位に対して、場合によっては、１回の線量を受けることができる。この部位に対する生物学的な効果が監視されて、それが腫瘍状であるか、また、何れのタイプかなどのような、その部位の性質を判定することができる。これらの結果に基づいて、治療の適切な過程を決定することができ、既に送達された線量がプラン・プロセスに組み込まれる。
【００６４】
ソフトウェア・プログラム９０はまた、治療プランに従って患者１４に放射線療法を施すように、放射線療法治療システム１０に命令するように動作するトリートメント・デリバリ・モジュール１３４を含む。トリートメント・デリバリ・モジュール１３４は、患者１４へ放射線を送達するために命令を生成して、それをガントリ１８、線形加速器２６、変調デバイス３４、および治療台駆動システム８６へ送信することができる。命令は、治療プランに指定された適正な量で適正なターゲットへ放射線ビーム３０を送達するように、ガントリ１８、変調デバイス３４、および治療台駆動システム８６の必要な動作を調整する。
【００６５】
トリートメント・デリバリ・モジュール１３４はまた、治療プランによって指定された処方に一致するように、送達すべき放射線ビーム３０の適切なパターン、位置、および強度を計算する。放射線ビーム３０のパターンは、変調デバイス３４により生成されるものであり、更に具体的には、マルチリーフ・コリメータの複数のリーフの移動により生成される。トリートメント・デリバリ・モジュール１３４は、治療パラメータに基づいて、放射線ビーム３０に対する適切なパターンを生成するために、標準、所定、またはテンプレートのリーフ・パターンを用いることができる。トリートメント・デリバリ・モジュール１３４はまた、アクセス可能な、典型的な症例に対するパターンのライブラリを含むことができ、それと現在の患者データと比較して、放射線ビーム３０のパターンを決定する。
【００６６】
図５は、本発明の一実施形態による放射線療法治療プランを適合させる方法の流れ図である。医療従事者は、患者データ、画像、または他の情報に基づいて、患者１４に対する治療プランを生成する（２００）。患者１４を治療する用意ができたとき、医療従事者は、治療を施す前に、患者配置モジュール１１０の助けを借りて、治療台８２に患者１４を配置する（２０４）。医療従事者は、患者が治療台８２上にある間に、患者１４の１または複数の画像の取得を開始する（２０８）。患者１４が適正に配置された後、医療従事者は、治療プランの送達を開始する（２１２）。治療プランの送達の前、送達中、および／または送達の後、デフォーメーション・モジュール１１８は、患者１４の１または複数の画像のデフォーメーション可能なレジストレーションを行う（２１６）。モデリング・モジュール１３０は、患者へ送達される放射線量に関連するデータを取得する（２２０）。モデリング・モジュール１３０は、送達される放射線量および患者効果に関連する生物学的モデルを適用する（２２４）。モデリング・モジュール１３０はまた、デフォーメーション可能なレジストレーションおよび生物学的モデルに基づいて、放射線療法治療プランを適合／変更する（２２８）。
【００６７】
本発明の様々な特徴および利点は特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、放射線療法治療システムの斜視図である。
【図２】図２は、図１で示された放射線療法治療システムで使用され得るマルチリーフ・コリメータの斜視図である。
【図３】図３は、図１の放射線療法治療システムの概略図である。
【図４】図４は、放射線療法治療システムで使用されるソフトウェア・プログラムの概略図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態による、患者に送達される放射線量を評価する方法の流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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