(57)【要約】  患者の治療区域に放射線療法治療計画を送達する方法。治療計画は、患者を支持するための可動式支持台と、支持台に対して動かすことができるガントリーとを含む放射線療法システムを使用して送達される。ガントリーは、放射線源と、或るジョー幅を有するジョーのセットと、治療計画の送達中に放射線を変調するためのマルチリーフコリメーターとを支持している。支持台は、治療区域への治療計画の送達中に動かされ、ジョーの幅は、治療区域への治療計画の送達中に動的に調節される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線療法システムを使用して患者の治療区域に放射線療法治療計画を送達する方法であって、前記患者を支持するための可動式支持台と、前記支持台に対して動かすことができるガントリーとを含み、前記ガントリーは、放射線源と、或るジョー幅を有するジョーのセットと、前記治療計画の送達中に放射線を変調するためのマルチリーフコリメーターとを支持している、前記放射線療法システムを使用して、患者の治療区域に放射線療法治療計画を送達する方法において、
前記治療区域への前記治療計画の送達中、前記支持台を或る軸に沿って動かす段階と、
前記治療区域への前記治療計画の送達中、前記ジョーの前記幅を動的に調節する段階と、から成り、
前記ジョーの前記幅の調節は、前記治療区域への前記治療計画の前記送達全体に沿って起こり得り、前記ジョーの前記幅を調節すると、前記治療計画の送達中の前記放射線が変調される、方法。
【請求項２】
前記支持台は、前記治療計画の前記送達中に変化する速度で動かされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガントリーは、前記治療計画の前記送達中に前記支持台に対して動かされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ガントリーは、前記治療計画の前記送達中に変化する速度で動かされる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ジョーの前記幅を調節する段階は、前記ジョーを或る平面を中心に対称的に調節することを備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記支持台は、前記治療計画の前記送達中に変化する速度で動かすことができ、前記ガントリーは、前記治療計画の送達中に変化する速度で動かすことができ、前記ジョーの幅の動的調節と、前記可動式支持台の前記動きの速度を変えることと、前記ガントリーの前記動きの速度を変えることとの任意の組合せは、前記治療計画の前記送達中に同時に行われ得る、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記支持台は、前記治療計画の前記送達中に一定の速度で動かされる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
放射線療法システムを使用して患者の治療区域に放射線療法治療計画を送達する方法であって、前記患者を支持するための可動式支持台と、前記支持台に対して動かすことができるガントリーとを含み、前記ガントリーは、放射線源と、或るジョー幅を有するジョーのセットと、前記治療計画の送達中に放射線を変調するためのマルチリーフコリメーターとを支持している、前記放射線療法システムを使用して、患者の治療区域に放射線療法治療計画を送達する方法において、
前記治療区域への前記治療計画の送達中、前記支持台を或る軸に沿って変化する速度で動かす段階と、
前記治療計画の前記送達中、前記ガントリーを前記支持台に対して変化する速度で動かす段階と、から成る方法。
【請求項９】
前記治療計画の前記送達中、前記ジョーの幅を動的に調節する段階を更に備えている、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線療法システムを使用して患者の治療区域に放射線療法治療計画を送達する方法に関する。
（関連出願）
本出願は、２００５年７月２３日に出願されている米国仮特許出願第６０／７０１，５８５号「ガントリーとカウチとマルチリーフコリメーターの協調動作を利用した放射線療法の画像化及び送達」に対し優先権を主張している、２００６年７月２１日出願の米国特許出願第１１／４５９，１６１号の一部継続出願であり、同出願に対する優先権を主張する。両出願の全内容を参考文献としてここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放射線療法では、患者は静止した治療カウチの上に寝かされ、静止した治療ガントリーによって治療される。多くの場合、放射線ビームを整形するのに、静止したブロックがビームの中へ挿入される。放射線療法が進歩するにつれ、治療の質を高め、治療をより効果的に送達しようとする動きが持ち込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国仮特許出願第６０／７０１，５８５号
【特許文献２】米国特許出願第１１／４５９，１６１号
【発明の概要】
【０００４】
放射線療法の分野の１つの方法には、患者カウチと放射線源を保持しているガントリーとを静止させたまま、同時にマルチリーフコリメーター（「ＭＬＣ」）のリーフを動かすことが伴う。これは、動的ＭＬＣ又はスライディングウインドウ技法と呼ばれ、一連の固定されたＭＬＣパターンの送達効率を高めることができる。もう１つの方法は、ＭＬＣ動作と並行して弧を描きながらガントリーを回転させるというものである。これは、強度変調振子療法（「ＩＭＡＴ」）と呼ばれている。軸方向放射線療法は、ＭＬＣ動作を、ガントリー回転及び回転と回転の合間のカウチ移動と組み合わせている。更に進歩型のバージョンは、ヘリカル放射線療法として知られているもので、カウチをＭＬＣ動作及びガントリー回転と並行して同時に動かすことが伴う。ガントリー回転と患者の並進が組み合わされる結果、放射線源は、患者周りに螺旋状の軌跡をたどる。
【０００５】
１つの実施形態では、本発明は、患者の画像化と放射線療法治療の両方を、放射線療法構成要素の新規で進歩した動作軌跡を通して行う諸方法を提供している。これらの方法は、同時に起こるカウチとＭＬＣ動作とガントリー回転を使用して治療を送達し且つ画像化をもたらす新規なやり方を含んでいる。
【０００６】
本発明の１つの実施形態は、放射線療法システムを使用して、患者の治療区域に放射線療法治療計画を送達する或る方法を含んでいる。放射線療法システムは、患者を支持するための可動式支持台と、支持台に対して動かすことができるガントリーとを含み、ガントリーは、放射線源と、或るジョー幅を有するジョーのセットと、治療計画の送達中に放射線を変調するためのマルチリーフコリメーターとを支持している。本方法は、治療区域への治療計画の送達中、支持台を軸に沿って動かす段階と、治療区域への治療計画の送達中、ジョーの幅を動的に調節する段階を含んでいる。ジョーの幅の調節は、治療区域への治療計画の送達全体に沿って行うことができる。
【０００７】
もう１つの実施形態では、本発明は、放射線療法システムを使用して、患者の治療区域に放射線療法治療計画を送達する或る方法を提供している。放射線療法システムは、患者を支持するための可動式支持台と、支持台に対して動かすことができるガントリーとを含み、ガントリーは、放射線源と、或るジョー幅を有するジョーのセットと、治療計画の送達中に放射線を変調するためのマルチリーフコリメーターとを支持している。本方法は、治療区域への治療計画の送達中に支持台を或る軸に沿って変化する速度で動かす段階と、治療計画の送達中にガントリーを支持台に対して変化する速度で動かす段階を含んでいる。
【０００８】
本発明の他の態様は、詳細な説明及び添付図面を考察することにより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】放射線療法治療システムの斜視図である。
【図２】図１に示されている放射線療法治療システムで使用することができるマルチリーフコリメーターの斜視図である。
【図３】図１の放射線療法治療システムの概念図である。
【図４】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線図である。
【図５】本発明の１つの実施形態による、患者に放射線療法治療を送達する方法の流れ図である。
【図６】本発明の１つの実施形態による、患者に放射線療法治療を送達する方法の流れ図である。
【図７】本発明の１つの実施形態による、患者に放射線療法治療を送達する方法の流れ図である。
【図８】本発明の１つの実施形態による、患者に放射線療法治療を送達する方法の流れ図である。
【図９】本発明の１つの実施形態による、患者に放射線療法治療を送達する方法の流れ図である。
【図１０】本発明の１つの実施形態による、患者に放射線療法治療を送達する方法の流れ図である。
【図１１】本発明の１つの実施形態による、患者に放射線療法治療を送達する方法の流れ図である。
【図１２】本発明の１つの実施形態による、患者に放射線療法治療を送達する方法の流れ図である。
【図１３】固定ジョー療法で異なるジョー幅を使用した場合の目標放射線フルエンス分布対送達放射線フルエンス分布の比較のグラフ表示である。
【図１４】ランニングスタート・アンド・ストップ療法で異なるジョー幅を使用した場合の目標放射線フルエンス分布対送達放射線フルエンス分布のグラフ表示である。
【図１５】動的ジョー療法で任意のジョー幅を使用した場合の目標放射線フルエンス分布対送達放射線フルエンス分布のグラフ表示である。
【図１６】動的カウチ治療送達対定速カウチ治療送達の放射線源及びジョー軌跡の比較のグラフ図解である。
【図１７】動的ジョー動的カウチ療法送達の或る特定のパラメータを計算する場合の作業の流れの描写である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態について詳細に説明する前に、本発明は、その適用においては、以下の記述に述べられ又は以下の図面に示されている構造の詳細事項及び構成要素の配列に限定されないものと理解されたい。本発明は、他の実施形態でも実現可能であり、様々なやり方で実践又は実施することができる。更に、ここに使用されている語句及び用語の言い回しは、説明を目的としたものであり、限定を課すものと見なされるべきではないと理解されたい。「含んでいる」、「備えている」、又は「有する」、及びそれらの変形がここで使用されている場合、それらは、その後に掲げられている項目及びそれらの等価物並びに追加の項目を網羅するものとする。別途指定又は限定のない限り、「取り付けられている」、「接続されている」、「支持されている」、及び「連結されている」という用語並びにそれらの変形は、広義に使用されており、直接的と間接的の両方の取り付け、接続、支持、及び連結を網羅する。更に、「接続されている」、及び「連結されている」は、物理的又は機械的な接続又は連結に限定されない。
【００１１】
ここでは図面を記述する際に、上、下、下方、上方、後方、底部、前部、後部などの様な方向に関する言及がなされているが、これらの言及は、便宜上、（垂直に見た）図面に対してなされている。これらの方向は、文字通りに解釈されることも、本発明を何らかの形態に限定することも、意図していない。更に、ここでは説明を目的として「第１」、「第２」、及び「第３」の様な用語が使用されているが、これらには相対的な重要性又は有意性を暗示又は示唆する意図はない。
【００１２】
更に、本発明の実施形態は、ハードウェアとソフトウェアの両方、及び電子構成要素又はモジュールを含んでおり、それらは、考察を目的として、構成要素の大多数があたかも単独でハードウェアに実装されているかの様に示されたり説明されたりすることもあるものと理解されたい。しかしながら、当業者においては、この詳細な説明から読み取られた事柄に基づき、少なくとも１つの実施形態では、本発明の電子ベースの態様をソフトウェアで実装してもよいことが認識されるであろう。よって、本発明を実装するのに、複数のハードウェア及びソフトウェアベースの装置、並びに複数の異なる構造の構成要素が利用されてもよいことに留意されたい。更に、後段に記述している様に、図面に示されている特定の機械的構成は、本発明の実施形態を例示することを意図したものであり、他の代わりの機械的構成も実施可能である。
【００１３】
図１は、患者１４に放射線療法を提供することができる放射線療法治療システム１０を示している。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、光子線又は中性子線又は粒子線療法、又は他の型式の治療方法を含むことができる。放射線療法治療システム１０は、ガントリー１８を含んでいる。ガントリー１８は、放射線モジュール２２を支持することができ、同モジュールは、放射線源２４と、放射線のビーム３０を生成する働きをする線形加速器２６を含むことができる。図面に示されているガントリー１８は、リングガントリー、即ち全３６０°の円弧に亘って広がって完全なリング又は円を作り出しているものであるが、他の型式の取り付け配置構造を採用することもできる。例えば、Ｃ字型、部分リングガントリー、又はロボットアームの様な、非リング形状のガントリーを使用することもできるであろう。放射線モジュール２２を、患者１４に対して様々な回転方向及び軸方向位置に位置決めすることのできる何か他の骨組みを採用してもよい。更に、放射線源２４は、ガントリー１８の形状に沿わない経路を進んでもよい。例えば、図示のガントリー１８が概ね円形の形状であっても、放射線源２４には非円形経路を進ませることができる。
【００１４】
放射線モジュール２２は、更に、放射線ビーム３０を修正又は変調する働きをする変調装置３４を含むことができる。変調装置３４は、放射線ビーム３０の変調を提供し、放射線ビーム３０を患者１４に向けて方向決めする。具体的には、放射線ビーム３０は、患者の一部分に向けて方向決めされる。広義に言うと、当該部分には全身を含めてもよいが、全身よりも小さい場合が一般的であり、二次元的な面積及び／又は三次元的な体積によって定義することができる。放射線を受けさせたい部分、これを標的３８又は標的領域と呼んでもよく、関心領域の一例である。もう１つの種類の関心領域に要注意領域がある。或る部分に要注意領域が含まれている場合は、放射線ビームは当該要注意領域から逸らされるのが望ましい。患者１４は、放射線療法を受ける必要がある標的領域を２つ以上有していることもある。その様な変調は、時に、強度変調放射線療法（「ＩＭＲＴ」）と呼ばれることもある。
【００１５】
変調装置３４は、図２に示されている照準装置４２を含むことができる。照準装置４２は、放射線ビーム３０を通過させる開口５０の寸法を画定及び調節するジョー４６のセットを含んでいる。ジョー４６は、上ジョー５４と下ジョー５８を含んでいる。上ジョー５４と下ジョー５８は、開口５０の寸法を調節するために可動になっている。
【００１６】
図２に示されている１つの実施形態では、変調装置３４は、強度変調を提供するため、次々に位置を移動する働きをする複数のインターレース型リーフ６６を含んでいるマルチリーフコリメーター６２を備えることができる。更に、リーフ６６は、最小開位置と最大開位置の間の何処の位置へも動かせることに留意されたい。複数のインターレース型リーフ６６は、放射線ビーム３０が患者１４の標的３８に到達する前に、放射線ビーム３０の強さ、寸法、及び形状を変調する。リーフ６６のそれぞれは、リーフ６６が素早く開閉して放射線の通過を許可又は阻止できるように、モーター又は空気弁の様なアクチュエータ７０により独立的に制御されている。アクチュエータ７０は、コンピュータ７４及び／又は制御装置によって制御することができる。
【００１７】
放射線療法治療システム１０は、更に、放射線ビーム３０を受ける働きをする検出器７８、例えばキロ電圧又はメガ電圧検出器、を含むことができる。線形加速器２６と検出器７８は、患者１４のＣＴ画像を生成するコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムとして作動することもできる。線形加速器２６は、放射線ビーム３０を、患者１４の標的３８に向けて放射する。標的３８は、放射線の幾らかを吸収する。検出器７８は、標的３８によって吸収された放射線の量を検出又は測定する。検出器７８は、線形加速器２６が患者１４の周りを回転して放射線を患者１４に向けて放射する際の異なる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、吸収データを処理して患者の体組織と臓器の画像を生成するコンピュータ７４に送信される。画像は、骨、軟組織、及び血管も示すことができる。
【００１８】
ＣＴ画像は、扇状幾何学形状、多薄片幾何学形状、又は円錐ビーム幾何学形状を有する放射線ビーム３０を用いて取得することができる。また、ＣＴ画像は、メガボルト級のエネルギー又はキロボルト級のエネルギーを送達する線形加速器２６を用いて取得することもできる。更に、取得されたＣＴ画像は、以前に取得された（放射線療法治療システム１０、又は他のＣＴスキャナ、ＭＲＩシステム、及びＰＥＴシステムの様な他の画像取得装置からの）ＣＴ画像と位置合わせすることもできることに留意されたい。例えば、患者１４の以前に取得されたＣＴ画像が、輪郭付けプロセスを経て同定され得た標的を含んでいることもある。患者１４の新たに取得されたＣＴ画像を以前に取得されたＣＴ画像と位置合わせすれば、新たなＣＴ画像中に標的３８を同定するのに助けとなる。位置合わせプロセスは、堅い又は変形可能な位置合わせツールを使用することができる。
【００１９】
幾つかの実施形態では、放射線療法治療システム１０は、Ｘ線源とＣＴ画像検出器を含むことができる。Ｘ線源とＣＴ画像検出器は、画像データを取得するのに上述の線形加速器２６及び検出器７８と同様の方式で作動する。画像データはコンピュータ７４に送信され、そこで処理されて、患者の体組織及び臓器の画像が生成される。
【００２０】
放射線療法治療システム１０は、更に、患者１４を支持するカウチ８２（図１に図示）の様な患者支持台を含むことができる。カウチ８２は、ｘ、ｙ、又はｚ方向の少なくとも１つの軸８４に沿って動く。本発明の他の実施形態では、患者支持台は、患者の身体の何れかの部分を支持するように適合されている装置であってもよい。患者支持台は、患者の全身を支持しなくてはならないと限定されているわけではない。システム１０は、更に、カウチ８２の位置を操縦する働きをする駆動システム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によって制御することができる。
【００２１】
図２と図３に示されているコンピュータ７４は、様々なソフトウェアプログラム及び／又は通信アプリケーションを実行するためのオペレーテイングシステムを含んでいる。具体的には、コンピュータ７４は、放射線療法治療システム１０と通信する働きをする（単数又は複数の）ソフトウェアプログラム９０を含むことができる。コンピュータ７４は、医療従事者がアクセスできるように適合されている何らかの適した入力／出力装置を含むことができる。コンピュータ７４は、プロセッサ、Ｉ／Ｏインターフェース、及び記憶装置、又はメモリの様な、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、キーボードやマウスの様な入力装置を含むこともできる。コンピュータ７４は、更に、モニターの様な標準的出力装置を含むことができる。加えて、コンピュータ７４は、プリンタやスキャナの様な周辺機器を含むことができる。
【００２２】
コンピュータ７４は、他のコンピュータ７４及び他の放射線療法治療システム１０とネットワーク化させることができる。他のコンピュータ７４は、追加の及び／又は異なるコンピュータプログラム及びソフトウェアを含んでいてもよく、ここに記載されているコンピュータ７４と同じである必要はない。コンピュータ７４と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と放射線療法治療システム１０は、更に（単数又は複数の）データベース９８及び（単数又は複数の）サーバー１０２と通信することができる。（単数又は複数の）ソフトウェアプログラム９０は（単数又は複数の）サーバー１０２上に常駐させることもできることに留意されたい。
【００２３】
ネットワーク９４は、如何なるネットーク化技術又はトポロジー、又は技術とトポロジーの組合せに従って構築することもでき、複数のサブネットワークを含むことができる。図３に示されているコンピュータとシステムの間の接続は、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、ワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、公衆交換電話網（「ＰＳＴＮ」）、無線ネットワーク、イントラネット、インターネット、又はあらゆる他の適したネットワークを通して行うことができる。病院又は保険医療施設では、図３に示されているコンピュータとシステムの間の通信は、ヘルス・レベル・セブン（Health Level Seven）（「ＨＬ７」）プロトコル、又は任意のバージョン及び／又は他の必要なプロトコルを備えた他のプロトコル類を通じて行うことができる。ＨＬ７は、保険医療環境で電子データを交換する場合の、異なる製造供給元による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を定める標準的なプロトコルである。ＨＬ７は、保健医療機関が、異なるアプリケーションシステムからのデータのキーセットを交換できるようにしている。具体的には、ＨＬ７は、交換されるべきデータ、やり取りのタイミング、及びアプリケーションへのエラーの連絡を定義することができる。フォーマットは、一般的に汎用性があり、関連のアプリケーションの必要を満たすように構成することができる。
【００２４】
図３に示されているコンピュータとシステムの間の通信は、任意のバージョン及び／又は他の必要なプロトコルを備えたDigital Imaging and Communications in Medicine（ＤＩＣＯＭ）プロトコルを通じて行うこともできる。ＤＩＣＯＭは、ＮＥＭＡによって開発された国際通信標準であり、異なる医療機器間で医用画像関連データを伝送するのに使用されるフォーマットを定義している。ＤＩＣＯＭ  ＲＴは、放射線療法データに特化された標準を指す。
【００２５】
図３の二方向矢印は、図３に示されているネットワーク９４とコンピュータ７４の何れか及びシステム１０の何れかとの間の二方向通信及び情報伝送を概略的に表現している。しかしながら、一部の医用コンピュータ機器では、一方向の通信及び情報伝送しか必要でないかもしれない。
【００２６】
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果たすべく互いに交信し合う複数のモジュールを含んでいる。様々なモジュールは、放射線療法を患者１４に送達するのに互いに通信し合うように適合されている。
【００２７】
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の治療計画を生成する働きをする治療計画モジュール１０６を含んでいる。データは、患者１４の少なくとも一部分の１つ又はそれ以上の画像（例えば、計画画像及び／又は治療前画像）を含んでいる。治療計画モジュール１０６は、医療従事者による処方入力に基づき、治療を複数のフラクションに分け、それぞれのフラクション又は治療用の放射線線量を確定する。治療計画モジュール１０６は、また、標的３８の周りに描かれた様々な輪郭に基づいて標的３８用の放射線線量も確定する。複数の標的３８が存在していることもあるし、それらが同じ治療計画に含まれていることもある。
【００２８】
ソフトウェアプログラム９０は、更に、患者１４を、ガントリー１８の等角点に対して、又は特定の治療フラクション用の他の基準に対して、位置決め及び整列させる働きをする患者位置決めモジュール１１０を含んでいる。患者１４がカウチ８２に載せられている間に、患者位置決めモジュール１１０は、患者１４の画像を取得し、患者１４の現在位置を計画画像又は以前に取得された画像内の患者の位置と比較する。患者の位置を調節する必要があれば、患者位置決めモジュール１１０が駆動システム８６に命令を与えてカウチ８２を動かすこともできるし、手動で患者１４を新しい位置へ動かすこともできる。
【００２９】
１つの態様では、患者位置決めモジュール１１０は、ガントリー１８の等角点又は他の基準に対する患者の位置データを提供するように治療室に配置されているレーザーから、データを受信することができる。レーザーからのデータに基づき、患者位置決めモジュール１１０は駆動システム８６に命令を与え、駆動システム８６はカウチ８２を動かして、患者１４のガントリー１８又は他の基準に対する正しい整列を実現する。整列プロセスを支援するのに、レーザー以外の装置及びシステムを使用して患者位置決めモジュール１１０にデータを提供することもできることに留意されたい。
【００３０】
ソフトウェアプログラム９０は、更に、患者１４の少なくとも一部分の画像を取得する働きをする画像モジュール１１４を含んでいる。画像モジュール１１４は、ＣＴ画像化装置の様なオンボード画像装置に命令して、所望のプロトコルに従い、治療開始前、治療中、及び治療後の患者１４の画像を取得させることができる。１つの態様では、画像モジュール１１４は、患者１４が実質的に治療位置に在る間に患者１４の画像を取得する。患者１４の治療前画像を取得するのに、他の画像化装置、例えば非定量的なＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、超音波、透過画像化、蛍光透視法、ＲＦベースの局所化など、を使用してもよい。取得された画像は、患者１４の位置合わせのために使用することができる。
【００３１】
ソフトウェアプログラム９０は、治療計画モジュール１０６により生成された治療計画を最適化する働きをする治療最適化モジュール１１８を含むことができる。具体的には、最適化モジュール１１８は、放射線療法治療システム１００が治療計画を最適に送達するのに必要なコマンド又は命令を生成する。最適化モジュール１１８は、患者１４が受けようとしている治療の型式及び／又は放射線療法治療システム１０の作動モードに基づき、放射線療法治療システム１０の作動の様々なパラメータを確定及び選択する働きをする。パラメータの幾つかには、限定するわけではないが、リーフ６６の位置、ガントリー角度と角速度、駆動システム８６の速度、カウチ８２の動作型式、ジョー開口５０の寸法、カウチ動作範囲、及び放射線ビーム強度が含まれる。
【００３２】
最適化モジュール１１８は、技術者又は保健医療専門家が、放射線療法治療システム１０及び放射線療法を支援する関連装置の作動モードを選択できるようにしている。作動モードは、手動モード、半自動モード、自動モード、又はこれらのモードの組合せを含むことができる。代わりに、ソフトウェアプログラム９０及び／又は最適化モジュール１１８は、放射線治療の特定の段階に関係する放射線療法治療システム１０のパラメータを、選択的に調節する働きをするサブモジュールを含むことができる。
【００３３】
最適化モジュール１１８は、治療計画モジュール１０６と通信して、治療計画に記されている送達されるべき治療の型式に基づき、放射線療法治療システム１０用の設定を確定する。治療計画送達の１つの型式では、放射線療法治療システム１０は、カウチ８２に載せられた患者１４を位置決めし、ガントリー１８が設定された位置又は角度に維持されている間に、少なくとも１回、カウチ８２を少なくとも部分的にガントリー開口部を通して動かすことによって患者１４に放射線を送達するように、構成することができる。これは、時に、トポセラピーと呼ばれることもある。患者１４の全長がガントリー開口部を通過しなくてはならないわけではなく、むしろ患者の何れかの部分がガントリー開口部を通過するか又は開口部内に横たわっていればよいことに留意されたい。カウチ８２は、段階的に、一定の直線動作で、及び／又は両動作型式を組み合わせて、動かすことができることに留意されたい。この態様では、患者１４の１回又はそれ以上の少なくとも部分的なガントリー開口部通過について、所望の（単数又は複数の）ガントリー角度を選択することができる。保健医療専門家は、放射線療法治療システム１０の他のパラメータを指定することもできる。幾つかの態様では、最適化モジュール１１８は、患者１４のガントリー開口部通過毎に、放射線治療療法システム１０のパラメータを自動的に設定することができる。最適化モジュール１１８によって自動的に設定されるパラメータは、限定するわけではないが、患者１４のガントリー１８開口部通過回数、（単数又は複数の）ガントリー角度、駆動システムの速度、カウチの動作範囲、ジョー開口４５の寸法、及び放射線ビーム強度を含むことができる。
【００３４】
最適化モジュール１１８は、更に、画像モジュール１１４に命令を与えて、放射線療法治療システム１０を使用して患者１４のトポグラフィー及び／又は断層撮影画像化を行わせることもできる。最適化モジュール１１８は、患者１４がガントリー開口部を通って進む通過回数、ガントリー角度、駆動システム８６の速度、カウチ動作範囲、ジョー開口５０の寸法、及び放射線ビーム強度を含め、トポグラフィー及び／又は断層撮影画像化のための各種設定を選択することができる。
【００３５】
最適化モジュール１１８は、走査計画治療モードを含むことができる。走査計画治療モードは、放射線療法治療システム１０を使用して中断なしに１回のセッションで、患者１４を走査し、治療計画を生成し、患者１４を治療する一連の段階を含んでいる。放射線療法治療システム１０は、患者１４の位置決めと治療計画立案と計画の送達を単一のシステムに統合している。放射線療法のために患者１４を医療施設の中の多数の部署に搬送する必要はより少なくなる。システムの統合及び一部の状況では輪郭を同定するのに幾何学的形状が使用されることの成果として、患者１４には大凡２０分又はそれより短い時間で治療を施すことができる。例えば、カウチ８２に載せられた患者１４を位置決めするのに約２分、ＣＴ画像を取得するのに約３分から約６分、輪郭を同定するのに約３分、治療計画を生成するのに約２分、そして計画を送達するのに約３分かかるはずである。
【００３６】
幾つかの態様では、最適化モジュール１１８は、１回又はそれ以上のトポグラフィー法での通過のための最適化方法を提供する。これらは、ユーザーが手動で実施することもできるし、システム１０が自動的に実施することもできる。これらの方法は、好適なガントリー角度、ピッチ、ガントリー速度、ジョー開口、カウチ速度、及び／又はカウチ動作範囲を同定する段階及び／又は最適化する段階を含んでいる。
【００３７】
発明のもう１つの実施形態は、標的３８を、より広い面積を含むように引き伸ばす段階を含んでいる。このプロセスは、時に、リーフフラッシングと呼ばれることもあり、治療中の患者１４の動作に応えて放射線ビーム３０の面積を広げることが伴う。例えば、患者１４の一部の臓器は、患者１４が放射線療法治療を受けている際、拡張したり収縮したりする。リーフフラッシングプロセスは、治療前及び／又は治療中の画像を利用して、治療を必要とする可能性がある標的３８周囲の追加の（単数又は複数の）マージンを判定する。例えば、患者１４の胸部区域に在る事前に判定されている標的３８を、リーフフラッシング手法で治療することができる。胸部区域は、患者１４が呼吸すると収縮したり拡張したりする。リーフフラッシング手法は、保健医療専門家が、胸部区域の変化を画像の形態で観察して、放射線療法を、治療全体のうちの少なくとも１フラクション中に標的３８の（単数又は複数の）マージンを網羅するよう調節できるようにする。代わりに、最適化モジュール１１８は、放射線療法治療システム１０に、画像を取得し、患者１４の解剖学的構造の画像及び予想される変化に基づいて治療を調節することにより、リーフフラッシング手法を自動的に行わせるための命令を含むことができる。最適化モジュール１１８を実行しているコンピュータ７４はまた、トポセラピー治療及び断層撮影画像化を、自動的に、又は資格のある使用者の監督の下に、行ってもよい。
【００３８】
治療計画送達のもう１つの型式では、放射線療法治療システム１０は、カウチ８２に載せられた患者１４を位置決めし、ガントリー１８が画定されている経路に沿って回転させられている間に、少なくとも１回、カウチ８２を少なくとも部分的にガントリー開口部を通して動かすことによって患者１４に放射線を送達するように、構成することができる。ガントリー回転の画定されている経路は、短い円弧又は第１位置と第２位置の間であり、第２位置は第１位置と異なっている。画定されている経路は、完全な円に満たない。カウチ８２の動きと組み合わされたこの型式のガントリーの動きは、時に、動的正接と呼ばれることもある。
【００３９】
患者１４は（単数又は複数の）標的３８を同定するのを支援する画像を取得するための画像化手法を受ける。（単数又は複数の）画像及び／又は治療計画に基づき、最適化モジュール１１８は、ガントリー１８を走行させる画定された経路の開始角度と終了角度を同定することができる。最適化モジュール１１８は、カウチ８２の動作範囲、螺旋のスペーシング、ジョー開口５０の寸法、及び駆動システム８６の速度の様な、放射線療法治療システム１０の他のパラメータを確定することができる。最適化モジュール１１８は、放射線療法治療システム１０に命令を与え、カウチ８２が患者１４をガントリー開口部に進入させ通過させてゆく間に、ガントリー１８を第１位置又は開始位置から第２位置又は終了位置まで回転させ、放射線ビーム３０を標的３８に向けて投射させる。
【００４０】
動的正接手法は、患者１４をガントリー開口部から搬出しながら行うこともできる。例えば、患者１４がガントリー開口部を通過して出てゆく際に、ガントリー１８を第２位置又は終了位置から第１位置又は開始位置へ回転させることができる。保健医療専門家は、ガントリー開口部を通過させる都度、開始位置、終了位置、駆動システム８６の速度、及びカウチ動作範囲の様な作動パラメータを視察し、調節することができる。
【００４１】
放射線療法治療システム１０は、キラリティー（即ち、螺旋の自軸に対する回転の方向）が共通か逆の何れかの螺旋又は両者の複合の螺旋を使用して、治療計画を送達することができる。逆のキラリティーは、前回の送達通過後の送達通過について、カウチの移動の方向又はガントリー回転の方向の何れかを逆転させることによって実現される。
【００４２】
本発明の様々な態様では、治療選択肢として、画像化又は治療中のガントリー速度及び／又は方向を変えること、治療中のカウチ速度及び／又は方向を変えること、ガントリーの方向を切り替える前に治療通過全部を完了すること、患者へより高い又はより低い線量の放射線を送達するためにガントリーの方向を変えること、誤差又は患者動作を補正するためにガントリーの方向を変えること、及び／又は誤差又は患者動作を予想し検出／補正プロセスに遅滞があればそれらを補償するために予測ゲーティングを使用すること、を含むことができる。追加的に、前述の動的正接技法の実施形態は何れも、外部装置を使用して、カウチ８２又は患者の同時に起こる離散動作又は連続動作と組み合わせることができる。その様な動作は、離散又は連続の何れでもよく、並進又は移動量を備えている回転の何らかの組合せを用いて、一定又は可変の速度で行うことができる。
【００４３】
更なる実施形態は、患者の呼吸パターンの自動検出及び／又は臨床観察を通しての送達の最適化を含んでいる。これは、呼吸の一時停止を手動で設定する段階、又は患者移動装置に基づいて線形加速器又はＭＬＣを自動的にゲーティングする段階を含むことができる。患者の呼吸が治療計画の送達を妨げる場合、例えば患者の呼吸が不安定になった場合には、当該手法は、患者の呼吸が安定するまで放射なしに（ビームをオフにするか又はリーフを閉じて）継続することができる。この場合、システム１０は、抜かされた治療領域を記録することができる。抜かされた領域は、やり直し手続きへ積み増され、抜かされた放射線の量及び臨床的必要に応じて適宜（日毎、週毎、月毎など）に実行される。
【００４４】
動的正接治療も、断層撮影及び／又はトポグラフィー画像化と組み合わせることができ、その場合、患者１４に放射線療法治療を受けさせながら、（単数又は複数の）画像を採取する。画像は、動的正接手法を停止させるか又は減速させ、放射線源２４を用いて一画像又は複数画像を取得することにより、取得することができる。一旦、画像が取得されたら、動的正接手法は再開される。幾つかの代替法は、ガントリー１８が第１位置に在るときに画像を取得する段階を含んでいる。他の代替法は、ガントリー１８の第１位置又は開始位置と第２位置又は終了位置の間の或る角度で画像を取得するものである。治療中に採取された画像に基づき、保健医療専門家は、患者１４の次回通過用に放射線療法治療システム１０のパラメータを選択的に調節してもよいし、又はこれらのパラメータは自動的に調節されてもよい。代わりに、最適化モジュール１１８は、第１位置又は開始位置、第２位置又は終了位置、ガントリー速度、カウチ動作範囲、駆動システム８６の速度、ジョー開口５０の寸法、リーフ６６の位置、の様な動的正接パラメータを自動的に設定するための命令を含むことができる。
【００４５】
治療計画送達のもう１つの型式では、ガントリー往復動作がカウチ８２の動きと組み合わされている。治療計画送達のこの型式では、放射線療法治療システム１０は、カウチ８２に載せられた患者１４を位置決めし、ガントリー１８が画定されている経路に沿って往復動作しながら回転している間に、少なくとも１回、カウチ８２を少なくとも部分的にガントリー開口部を通して動かすことによって患者１４に放射線を送達するように、構成することができる。ガントリー回転の画定されている経路は、短い円弧又は第１位置と第２位置の間であり、第２位置は第１位置と異なっている。画定されている経路は、完全な円に満たない。これは、時に、揺動ガントリーと呼ばれることもある。
【００４６】
患者１４は（単数又は複数の）標的３８を同定するのを支援する画像を取得するための画像化手法を受ける。（単数又は複数の）画像及び／又は治療計画に基づき、最適化モジュール１１８は、ガントリー１８を走行させる画定された経路の開始角度と終了角度を同定することができる。最適化モジュール１１８は、カウチ８２の動作範囲、螺旋スペーシング、ジョー開口５０の寸法、及び駆動システム８６の速度の様な、放射線療法治療システム１０の他のパラメータを確定することができる。最適化モジュール１１８は、放射線療法治療システム１０に命令を与え、カウチ８２が患者１４をガントリー開口部に進入させ通過させてゆく間に、ガントリー１８を第１位置又は開始位置と第２位置又は終了位置の間で経路に沿って往復式に回転させ、放射線ビーム３０を標的３８に向けて投射させる。
【００４７】
治療の揺動ガントリー法も、患者１４に放射線治療を受けさせながら、（単数又は複数の）画像を採取する、患者の断層撮影又はトポグラフィー画像化を含むことができる。画像は、ガントリー１８を開始位置と終了位置の間の或る角度で選択的に停止させ、一画像又は複数画像を取得し、そして治療を再開することによって、取得することができる。治療中に採取された画像に基づき、保健医療専門家は、患者１４の次回通過用に放射線療法治療システム１０のパラメータを調節することができる。
【００４８】
揺動ガントリー手法は、患者１４をガントリー開口部から搬出しながら行うこともできる。例えば、患者１４がガントリー開口部を通され出てゆく際に、ガントリー１８を往復式に第２位置又は終了位置から第１位置又は開始位置へ回転させることができる。保健医療専門家は、ガントリー開口部を通過させる都度、開始位置、終了位置、駆動システム８６の速度、及びカウチ動作範囲の様な作動パラメータを視察し、調節することができる。
【００４９】
本発明のもう１つの態様は、複数の同定された標的３８を抱える患者１４に療法を提供するため、放射線療法治療システムのパラメータを調節することを含んでいる。これは、多領域治療と呼ばれ、放射線治療を第１の標的３８に提供したら、次の標的３８に治療を提供することへ自動的に進むことが伴う。これは、離散する標的３８への効率的且つ自動的な治療を提供することができる。標的３８は、揺動ガントリー又は動的正接の様な異なる型式の治療を必要としているかもしれない。多領域治療手法は、治療されるべきそれぞれの標的３８について、ジョー開口５０の寸法、リーフ６６の位置、駆動システム８６の速度、及びカウチ動作範囲の様なパラメータを自動的に調節することにより、様々な治療型式を組み込むことができる。患者１４がガントリー開口部１４を１回通過する際、多領域治療手法は、治療順序の合間に患者１４の位置を自動的に調節することができる。
【００５０】
トポグラフィー画像化を多領域治療手法と併合することもできる。他の治療手法と同様に、放射線療法治療システム１０を所望の場所で停止させるか又は減速させて１つ又はそれ以上のＣＴ画像を取得し、その後治療を継続する、というようにしてＣＴ画像を選択的に取得することができる。治療中に採取されたＣＴ画像に基づき、保健医療専門家は、治療されるそれぞれの標的３８について治療を選択的に調節することができる。代わりに、最適化モジュール１１８は、治療されるべき標的３８の数を自動的に判定し、それらの標的３８の特徴に従ってそれぞれの治療用の放射線療法治療システムのパラメータを調節し、治療と治療の合間に患者１４の位置を変える、ための命令を含むことができる。
【００５１】
本発明のもう１つの態様は、放射線治療におけるカウチ動作との同時発生円錐ビームＣＴ（「ＣＢＣＴ」）画像化を含んでいる。このプロセスは、ガントリー１８の動きと組み合わせることができる。この組合せは、患者１４が定速でガントリーへ進入されてゆく際、放射線源２４が患者１４周りの螺旋状の経路をたどることから、ヘリカル軌跡ＣＢＣＴと呼ばれる。もう１つの態様は、静止したガントリー１８との同時発生カウチ動作である。ＣＢＣＴ画像化の放射線源２４は、患者１４がカウチ８２によって駆動システム８６の作用下に定速で動かされている際、定位置を維持する。もう１つの態様は、ＣＢＣＴ画像化の開始角度と終了角度の間のガントリー回転との同時発生カウチ動作である。ガントリー１８が開始角度から終了角度へ回転し、患者１４がカウチ８２によってガントリー開口部を通過させられている間に、ＣＢＣＴ画像を採取することができる。ガントリー１８はまた、患者１４がカウチ８２によって動かされてゆく際、開始角度と終了角度の間を往復動作で回転することができる。
【００５２】
本発明のもう１つの態様は、限定するわけではないが、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、又はＭＲＩの様な他の画像化システムとカウチ８２の同時発生動作である。代わりに、最適化モジュール１１８は、同時発生ＣＢＣＴ画像化又は他の画像手法用に放射線療法治療システム１０の作動パラメータを自動的に選択することができ、すると所定の条件下でのカウチ８２動作が保健医療専門家によって選択されることになる。
【００５３】
本発明のもう１つの態様は、放射線療法治療システム１０のパラメータを調節して、複数の標的３８のＣＴ画像を生成することを含んでいる。具体的には、保健医療専門家は、放射線療法治療のパラメータを調節して、患者１４がガントリー開口部を１回通過する間に、標的３８のＣＴ画像を取得し、そして次の標的３８に進む。ＣＴ画像を取得するのに、患者１４を１つの領域から次の領域へ搬送することには、駆動システム８６の速度、カウチ８２の動作範囲、及びガントリー角度の様な、放射線療法治療システムのパラメータを調節することが必要になるかもしれない。代わりに、最適化モジュール１１８は、自動的に、関心領域のＣＴ画像を取得するための適切なパラメータを設定し、患者１４の位置を変え、次の領域又は以降の領域でのＣＴ画像化について適切なパラメータを設定することができる。
【００５４】
本発明のもう1つの態様は、治療計画に従った患者１４への治療の送達中に、放射線療法治療システム１０のパラメータを動的に調節することを含んでいる。治療システム１０の或る特定のパラメータ又は構成要素の動的な調節は、マルチリーフコリメーター６２のリーフ６６の調節と同様のやり方で、患者１４（又は、より具体的には標的３８）が受ける放射線の量を変調する機能を果たす。
【００５５】
１つの実施形態では、治療計画は、治療計画の送達中のカウチ８２及び／又はガントリー１８の速度の変調を通せば、マルチリーフコリメーター６２単独の変調を用いて実現でき得るより一層効率良く送達させることができる。一定のカウチ速度を使用した治療送達では、カウチ６２の速度は、治療区域又は標的３８内の（当該区域の放射線減衰が高いせいで）最長の照射時間を要する治療部分によって決まる。
【００５６】
【数１】
2011528977.tif 000003
【００５７】
ガントリー１８の速度は、一定のスレッドピッチが維持されるように、計画されたピッチに従ってカウチ８２と同期するように調節することができる。この送達モードでは、送達線量は、計画された線量と実質的に同じになるはずであるが、
【００５８】
【数２】
2011528977.tif 000004
【００５９】
に縮まる（例えば、２０ｃｍ半径の患者身体で、ＰＴＶが長さ１０ｃｍ、広域変調因数
＝３の場合）。２．５ｃｍのジョー幅では、通常の送達時間は３ｘ３分＝９分間である。      
【００６０】
【数３】
2011528977.tif 000005
【００６１】
ば、総送達時間は（３×０．１＋０．９）×３分＝３．６分間に縮まり、即ち、非変調送達（３分）とほぼ同じである。ガントリー１８の速度の動的調節は、或る特定の角度で変化のあるフルエンス強度を実現するのにも使用することができる。
【００６２】
図１３を例として用いると、要求フルエンスレベル又は照射時間は、５ｃｍから１５ｃｍの領域では、１５ｃｍから２５ｃｍの領域より低い。従って、図１６にグラフで示されている様に、カウチ８２は、この領域ではより速く動くことができる。図１６の左の線の組は動的カウチ治療送達を表現しており、右の線の組は、定カウチ速度治療送達を表している。当該領域でのカウチ８２の速度を上げると、ジョー５４、５８の軌道を表している線はより急勾配となり、図１６に示されている様に、カウチ８２の速度が５ｃｍから１５ｃｍの間で上がったとき、全治療時間は短縮する。要求フルエンスレベル／照射時間のその様な変化は、治療区域３８内の患者身体の肉厚の変化によることもあり得る。
【００６３】
上で論じられているその様なトポセラピー送達の様な幾つかの事例では、高効率な送達にはカウチ８２の速度の変調それ自体で十分である。カウチ８２変調のみを有する治療送達の事例では、回転変調が大域変調より小さい因数
【００６４】
【数４】
2011528977.tif 000006
【００６５】
を利用すれば、我々はなお幾らかの効率性を手に入れることができる。このことは、回避構造が或る特定の回転に限って打たれる、全身照射又は放射線手術の事例の様な、非常に長い標的３８の体積にとっては、非常に有益となろう。このモードでは、ガントリー１８は固定速度で回転することができ、一方、それぞれの回転についてのカウチ８２の速度は、
【００６６】
【数５】
2011528977.tif 000007
【００６７】
残りの変調は、マルチリーフコリメーター６２によって行われることになる。この作動モードでは、送達線量はなお計画線量と同じになるが、
【００６８】
【数６】
2011528977.tif 000008
【００６９】
に変化する（例えば、２０ｃｍ半径の患者身体で、ＰＴＶが長さ８０ｃｍ、広域変調因数
【００７０】
【数７】
2011528977.tif 000009
【００７１】
もう１つの実施形態では、ジョー４２の幅（又は別の言い方をすれば、ジョー開口５０の寸法）は、標的３８の治療中、動的に改変される。現在の治療方法は、一般的に、特定の標的３８又は患者１４への治療の送達用に設定されたジョー幅５０の使用を組み込んでいる。現在の治療方法では、一般的に、カウチ８２の速度も一定に保たれる。限定された数の固定ジョー幅を使用して患者１４へ放射線を送達することには、放射線を無駄使いして、送達プロセスの効率を悪化させるという欠点があり、患者１４を有効に治療するのに、より長時間に亘って放射線ビームを活動状態に保つ必要があるせいで、システム１０の或る特定の構成要素（例えばマルチリーフコリメーター６２の諸部分など）に過早廃棄処分となる失陥を来しかねない。更に、ジョー幅５０が固定されていると、標的３８に隣接する正常組織が放射線の立ち上がり線量を受けることになってしまい、それにより、必要より多くの放射線が当該正常組織に送達されてしまう。小さい固定ジョー幅５０（例えば１ｃｍなど）を使用すれば、立ち上がり長さを縮小し、長手方向の線量の整合を改善する助けとなり得るが、より小さいジョー幅５０は、より緩慢（且つより非効率）な送達をもたらす。送達時間を縮めるには、放射線ビームを更に一杯まで利用するために、ジョー４６をできる限り広く開口するのが最適である。図１３は、固定ジョー幅療法で異なるジョー幅５０を用いた場合の目標長手方向フルエンス分布対送達分布の比較のグラフ表示である。
【００７２】
患者１４への治療計画の送達中にジョー幅５０を動的に調節することは、より高い効率とスループットを実現するのみならず、治療送達の所望の長手方向線量整合を維持する。動的ジョー送達法は、異なるビームフルエンス要件に対して様々なジョー幅５０を利用する能力を有している。より少ない強度変調（及びより低い長手方向解像度）で済ませられる領域には、より大きなジョー幅５０を使用して、治療効率を上げることができる。より多くの変調（及びより高い長手方向解像度）が要求される領域には、より詰まったジョー幅５０が使用される。一部の人々にランニングスタート・アンド・ストップ法と呼ばれている１つの代わりの治療方法は、治療区域（例えば標的３８）の始まりと終わりの動的ジョー動作の使用を組み込んでおり、なお且つ、治療の送達中の治療区域３８の中間の時点では、ジョー４６は固定幅に維持される。図１４は、ランニングスタート・アンド・ストップ送達で異なるジョー幅を使用した場合の目標長手方向フルエンス分布対送達分布のグラフ比較である。
【００７３】
しかしながら、治療中のジョー４６の幅を動的に調節することの利点は、ジョーを標的３８の治療区域の全域に沿って動的に調節したときがより一層顕著である。例えば、図１５は、動的ジョー療法のこの型式で任意のジョー幅５０を使用した場合の目標長手方向フルエンス分布と送達分布を比較しているグラフ表示である。
【００７４】
動的ジョー動的カウチ治療送達の或る特定のパラメータを計算するための作業の流れが図１７に示されている。最初のステップは、長手方向位置ｚでの薄片について異なる角度での照射時間を得ることである。その様な情報が、１つ１つの薄片について計算された後、それぞれの薄片の最大照射時間
【００７５】
【数８】
2011528977.tif 000010
【００７６】
等しくなるような放射線源２４及びジョー５４、５８の軌道を計算することができる。
【００７７】
１つの代わりの治療方法では、治療全期間中、カウチ８２の速度を一定に保ったまま、ジョー４６の幅５０が必要に応じて調節される。もう１つの代わりの方法では、カウチ８２の速度も動的に改変され、要求線量率が低いときはより速く、要求線量率が高いときはよりゆっくりと、治療される標的３８の様々な部分に沿って動かされる。更に別の代わりの方法では、ジョー幅５０は、治療の全期間中、ガントリー回転の中心平面に対して対称的に改変される。動的対称的ジョー治療を使用すれば、より遅いカウチ速度を用いて、動的（非対称的）ジョー治療と同じフルエンス分布を実現し、送達を単純化することができる。カウチ８２の速度は、治療送達全体を加速するように変更することもできる。
【００７８】
動的ジョー技法は、一般に、より広いジョー幅設定が、より狭いジョー幅を使用している計画と同等の品質の治療計画を提供できるようにする。動的カウチ速度技法は、カウチが、より小さいフルエンスで済ませられる或る特定の領域ではより速く動き、治療送達全体を加速できるようにする。幾つかの事例では（同等の線量整合の治療計画を送達中の）治療時間の短縮は、非動的送達技法と比較した場合６０％程にもなる。
【００７９】
動的可変ジョー幅を使用した場合、それぞれの投射のビーム強度を見つけることは、マルチリーフコリメーター６２のセグメント化の問題である。最適化モジュール１１８は、この設定での最適化を再公式化する必要がある。
【００８０】
【数９】
2011528977.tif 000011
【００８１】
である。
【００８２】
以下の単純なセグメント化スキームが使えそうである。まず、ＭＬＣリーフ６６を１つに限定して考察してみよう、というのも多リーフへの拡張は直進的だからである。１−Ｄ線量プロファイルを所与として、ビーム強度は第１の強度になるように選定し、ジョー幅５０は、線量プロファイルが落ち込むまでできる限り広く取る。例えば、１−Ｄ線量プロファイルが１４３５２であるとすると、我々の送達戦略は、
【００８３】
【数１０】
2011528977.tif 000012
【００８４】
である。この例では、所与の長さ−５の線量プロファイルは、３つのセグメントに分解される。
【００８５】
ソフトウェアプログラム９０はまた、放射線療法治療システム１０に命令して、治療計画に従って治療計画を患者１４に送達させる働きをする治療送達モジュール１２２も含んでいる。治療送達モジュール１２２は、治療計画によって規定された処方に一致するよう、送達されるべき放射線ビーム３０の適切なパターン、位置、及び強度を計算する。放射線ビーム３０のパターンは、変調装置３４によって、より具体的にはマルチリーフコリメーターの複数のリーフの動きによって、生成される。治療送達モジュール１２２は、正準的な、所定の、又はテンプレート的なリーフパターンを利用して、治療パラメータに基づく放射線ビーム３０用の適切なパターンを生成することができる。治療送達モジュール１２２はまた、アクセスすることができる、典型症例のパターンのライブラリであって、放射線ビーム３０のパターンを確定するのに現患者データを比較するためのライブラリを含んでいる。
【００８６】
図５は、放射線療法を用いて患者１４を治療するための方法の流れ図である。治療計画に基づき、最適化モジュール１１８は、作動パラメータを設定するために放射線療法治療システム１０と通信する。最適化モジュール１１８は（２００で）治療計画モジュール１０６から治療計画を受信する。最適化モジュール１１８は（２０４で）最適化モジュール１１８へ入力された治療計画及びデータを分析する。治療計画と治療方法に基づき、最適化モジュール１１８は（２０８で）放射線療法治療システム１０の作動パラメータを確定する。最適化モジュール１１８は（２１２で）システム１０にガントリー１８の位置又は角度を設定するよう命令する。最適化モジュールはまた（２１６で）システム１０にカウチ８２の動作範囲を設定するよう命令し、（２２０で）システム１０に駆動システム８６の速度を設定するよう命令する。治療が開始された後、駆動システムの速度とカウチ８２の方向は、治療送達中に、当初設定された位置から変わる可能性がある。治療送達モジュール１２２は（２２４で）システム１０に命令し、治療計画に従って放射線療法治療を開始させる。駆動システム８６は（２２８で）患者１４をカウチ８２によって開始位置まで動かす。治療中、駆動システム８６は（２３２で）患者１４をカウチ８２によってガントリー開口部を通して進め、その間、ガントリー１８は固定位置に留まり、放射線源２４は放射線ビーム３０を標的３８に送達する。
【００８７】
図６は、放射線療法を用いて患者１４を治療する方法の流れ図である。治療計画は、患者１４がガントリー開口部を複数回通過することと放射線ビームの複数軌跡を要求しているかもしれない。この作動態様では、最適化モジュール１１８は（２５０で、治療計画モジュール１０６から治療計画を受信する。最適化モジュール１１８は（２５４で）最適化モジュール１１８に入力された治療計画とデータを分析する。治療計画と治療方法に基づき、最適化モジュール１１８は（２５８で）放射線療法治療システム１０の作動パラメータを確定する。最適化モジュールはまた（２６２で）システム１０にガントリー１８の位置又は角度を設定するよう命令する。最適化モジュール１１８は（２６６で）システム１０にカウチ８２の動作範囲を設定するよう命令し、（２７０で）システム１０に駆動システム８６の速度を設定するよう命令する。治療が開始された後、駆動システムの速度とカウチ８２の方向は、治療送達中に、当初設定された位置から変わる可能性がある。治療送達モジュール１２２は（２７４で）システム１０に命令し、治療計画に従って放射線療法治療を開始させる。駆動システム８６は（２７８で）患者１４をカウチ８２によって開始位置まで動かす。
【００８８】
治療中、駆動システム８６は（２８２で）患者１４をカウチ８２によって第１の方向にガントリー開口部を通して進ませ、その間、ガントリー１８は固定位置に留まり、放射線源２４は放射線ビーム３０を標的３８に送達する。最適化モジュール１１８は（２８６で）システム１０に、ガントリー１８の次の位置と角度を設定するよう命令する。カウチ８２の動作範囲と駆動システム８６の速度は、２回目のガントリー開口部通過用に更新又は修正される。ステップ２７８、２８２、及び２８６は、治療計画で決められている通り繰り返される。放射線療法治療システム１０は、患者１４へ送達された放射線の量、カウチ８２の動作範囲、治療セッション中に用いられたガントリー角度、及びＭＬＣパラメータの様な、治療の明細事項を記憶することができる。治療終了時に記録されている情報を使用し、以降の治療フラクション用のパラメータを設定することができる。
【００８９】
図７は、患者１４へ放射線治療を送達するリーフフラッシング法の流れ図である。治療計画に基づき、最適化モジュール１１８は、作動パラメータを設定するために放射線療法治療システム１０と通信する。最適化モジュール１１８は（３００で）治療計画モジュール１０６から治療計画を受信する。最適化モジュール１１８は（３０４で）最適化モジュール１１８に入力された治療計画とデータを分析する。治療計画と治療方法に基づき、最適化モジュール１１８は（３０８で）放射線療法治療システム１０の作動パラメータを確定する。最適化モジュール１１８は（３１２で）システム１０に、ガントリー１８の位置又は角度を設定するよう命令する。最適化モジュールはまた、（３１６で）システム１０に、カウチ８２の動作範囲を設定するよう命令し、（３２０で）システム１０に、駆動システム８６の速度を設定するよう命令する。治療が開始された後、駆動システムの速度とカウチ８２の方向は、治療送達中に、当初設定された位置から変わる可能性がある。治療送達モジュール１２２は（３２４で）システム１０に命令し、治療計画に従って放射線療法治療を開始させる。駆動システム８６は（３２８で）患者１４をカウチ８２によって開始位置まで動かす。
【００９０】
治療中、駆動システム８６は（３３２で）患者１４をカウチ８２によってガントリー開口部を通して進め、その間、ガントリー１８は固定位置に留まり、放射線源２４は放射線ビーム３０を標的３８に送達する。治療中、カウチ８２が減速されるか停止されるかしている間に、最適化モジュール１１８は（３３６で）画像モジュール１１４に命令して、患者１４の少なくとも一部分の（単数又は複数の）画像を取得させる。患者１４が放射線治療を受けてゆく際、呼吸の様な患者１４の身体機能のせいで、標的３８は変化する可能性がある。画像モジュール１１４は（３４０で）取得された画像データを最適化モジュール１１８に伝達する。最適化モジュール１１８は（３４４で）放射線モジュール２２に命令して、放射線ビーム３０を、画像データに基づく標的３８の変化に対応するように修正させる。往々にして、放射線ビーム３０のパラメータは、患者の解剖学的構造の変化のせいで、より広い標的３８を網羅するように調節される。最適化モジュール１１８は（３４８で）カウチ８２に命令して、規定された速度又は作動を再開させる。治療全体を通して患者の解剖学的構造が変化すると、ステップ３３６、３４０、３４４、及び３４８が、治療計画に従って繰り返される。
【００９１】
図８は、放射線治療を送達するための動的正接法の流れ図である。治療計画に基づき、最適化モジュール１１８は、作動パラメータを設定するため、放射線療法治療システム１０と通信する。最適化モジュール１１８は（４００で）治療計画モジュール１０６から治療計画を受信する。最適化モジュール１１８は（４０４で）最適化モジュール１１８に入力された治療計画とデータを分析する。治療計画と治療方法に基づき、最適化モジュール１１８は（４０８で）放射線療法治療システム１０の作動パラメータを確定する。最適化モジュール１１８は（４１２で）システム１０に、ガントリー１８の走行の経路を画定するためにガントリー１８の第１位置と第２位置を設定するよう命令する。最適化モジュールはまた、（４１６で）システム１０に、カウチ８２の動作範囲を設定するよう命令し、（４２０で）システム１０に、駆動システム８６の速度を設定するよう命令する。治療が開始された後、駆動システムの速度とカウチ８２の方向は、治療送達中に、当初設定された位置から変わる可能性がある。１つの態様では、ガントリー１８の角速度は、カウチ８２がカウチ８２の動作範囲によって画定されている終了位置に到るのと実質的に同時に、ガントリー１８が第２位置に到るように確定されることになる。治療送達モジュール１２２は（４２４で）システム１０に命令し、治療計画に従って放射線療法治療を開始させる。駆動システム８６は（４２８で）患者１４をカウチ８２によって開始位置まで動かす。治療中、駆動システム８６は（４３２で）患者１４をカウチ８２によってガントリー開口部を通して進め、その間、ガントリー１８は第１位置から第２位置へ回転し、放射線源２４は放射線ビーム３０を標的３８に送達する。
【００９２】
上述の様に、患者１４が治療を受けている間、最適化モジュール１１８は、画像モジュール１１４に命令して、患者１４の（単数又は複数の）画像を取得させることができる。画像モジュール１１４は、取得された画像データを最適化モジュール１１８に転送することができる。最適化モジュール１１８は、放射線モジュール２２に命令して、放射線ビーム３０を、画像データに基づく標的３８の変化に対応するように修正させることができる。同じく上述の様に、治療の明細事項は、以降の治療フラクションで使用されるように記録されてもよい。
【００９３】
図９は、患者１４に放射線治療を送達するための揺動ガントリー法の流れ図である。治療計画に基づき、最適化モジュール１１８は、作動パラメータを設定するため、放射線療法治療システム１０と通信する。最適化モジュール１１８は（４５０で）治療計画モジュール１０６から治療計画を受信する。最適化モジュール１１８は（４５４で）最適化モジュール１１８に入力された治療計画とデータを分析する。治療計画と治療方法に基づき、最適化モジュール１１８は（４５８で）放射線療法治療システム１０の作動パラメータを確定する。最適化モジュール１１８は（４６２で）システム１０に、ガントリー１８の走行の経路を画定するためにガントリー１８の第１位置と第２位置を設定するよう命令する。最適化モジュールはまた（４６６で）システム１０にカウチ８２の動作範囲を設定するよう命令し、（４７０で）システム１０に駆動システム８６の速度を設定するよう命令する。治療が開始された後、駆動システムの速度とカウチ８２の方向は、治療送達中に、当初設定された位置から変わる可能性がある。治療送達モジュール１２２は（４７４で）システム１０に命令し、治療計画に従って放射線療法治療を開始させる。駆動システム８６は（４７８で）患者１４をカウチ８２によって開始位置まで動かす。治療中、駆動システム８６は（４８２で）患者１４をカウチ８２によってガントリー開口部を通して進め、その間、ガントリー１８は（４８６で）第１位置と第２位置の間で回転し、放射線源２４は放射線ビーム３０を標的３８に送達する。
【００９４】
上述の様に、患者１４が治療を受けている間、最適化モジュール１１８は、画像モジュール１１４に命令して、患者１４の（単数又は複数の）画像を取得させることができる。画像モジュール１１４は、取得された画像データを最適化モジュール１１８に転送することができる。最適化モジュール１１８は、放射線モジュール２２に命令して、放射線ビーム３０を、画像データに基づく標的３８の変化に対応するように修正させることができる。同じく上述の様に、治療の明細事項は、以降の治療フラクションで使用されるように記録されてもよい。
【００９５】
図１０は、２つ以上の放射線療法送達法を組み込むこともできる、多領域治療方法の流れ図である。治療計画に基づき、最適化モジュール１１８は、作動パラメータを設定するため、放射線療法治療システム１０と通信する。最適化モジュール１１８は（５００で）治療計画モジュール１０６から治療計画を受信する。最適化モジュール１１８は（５０４で）最適化モジュール１１８に入力された治療計画とデータを分析する。治療計画と治療方法に基づき、最適化モジュール１１８は（５０８で）治療されるべき標的３８のそれぞれについて放射線療法治療システム１０の作動パラメータを確定する。治療されるべき第１の標的３８に基づき、最適化モジュール１１８は（５１２で）システム１０に、ガントリー１８の走行の経路を画定するためにガントリー１８の第１位置と第２位置を設定するよう命令する。最適化モジュールはまた、（５１６で）システム１０に、カウチ８２の動作範囲を設定するよう命令し、（５２０で）システム１０に、駆動システム８６の速度を設定するよう命令する。
【００９６】
治療が開始された後、駆動システムの速度とカウチ８２の方向は、治療送達中に、当初設定された位置から変わる可能性がある。治療送達モジュール１２２は（５２４で）システム１０に命令し、治療計画に従って放射線療法治療を開始させる。駆動システム８６は（５２８で）患者１４をカウチ８２によって開始位置まで動かす。治療中、駆動システム８６は（５３２で）患者１４をカウチ８２によってガントリー開口部を通して進め、その間、ガントリー１８は（５３６で）第１位置と第２位置の間を回転し、放射線源２４は放射線ビーム３０を標的３８に送達する。第１の標的３８が治療された後、カウチ８２を減速させるか停止させるかし、第２の標的３８についてステップ５１２−５３６が繰り返される。第２の標的３８は、上述の異なる治療方法（例えば、トポセラピー、動的正接、揺動ガントリーなど）に基づく治療を受けることができる。
【００９７】
図１１は、放射線療法を用いて患者１４を治療する動的ジョー法の流れ図である。治療計画に基づき、最適化モジュール１１８は、作動パラメータを設定するため、放射線療法治療システム１０と通信する。最適化モジュール１１８は（６００で）治療計画モジュール１０６から治療計画を受信する。治療計画は、上述の方法に従って事前に最適化されていてもよい。最適化モジュール１１８は（６０４で）最適化モジュール１１８に入力された治療計画とデータを分析する。治療計画と治療方法に基づき、最適化モジュール１１８は（６０８で）放射線療法治療システム１０の作動パラメータを確定する。最適化モジュール１１８は（６１２で）システム１０に、ガントリー１８の開始位置又は角度を設定するよう命令し、（６１４で）システム１０に、ジョー４６の開始幅を設定するよう命令する。最適化モジュールはまた、（６１６で）システム１０に、カウチ８２の動作範囲を設定するよう命令し、（６２０で）システム１０に、駆動システム８６の開始速度を設定するよう命令する。治療が開始された後、駆動システムの速度とカウチ８２の方向及び／又はジョー４６の幅は、治療送達中に、最適化モジュール１１８からの情報に基づいて、当初設定された位置から変わる可能性がある。治療送達モジュール１２２は（６２４で）システム１０に命令し、治療計画に従って放射線療法治療を開始させる。駆動システム８６は（６２８で）患者１４をカウチ８２によって開始位置まで動かす。治療中、駆動システム８６は（６３２で）患者１４をカウチ８２によってガントリー開口部を通して進め、その間、ガントリー１８は固定位置に留まり、放射線源２４は放射線ビーム３０を標的３８に送達する。
【００９８】
図１２は、移動ガントリーを利用して患者１４に放射線治療を送達するための動的ジョー法の流れ図である。治療計画に基づき、最適化モジュール１１８は、作動パラメータを設定するため、放射線療法治療システム１０と通信する。最適化モジュール１１８は（６５０で）治療計画モジュール１０６から治療計画を受信する。最適化モジュール１１８は（６５４で）最適化モジュール１１８に入力された治療計画とデータを分析する。治療計画と治療方法に基づき、最適化モジュール１１８は（６５８で）放射線療法治療システム１０の作動パラメータを確定する。最適化モジュール１１８は（６６２で）システム１０に、ガントリー１８の走行の経路を画定するガントリー１８の第１位置と第２位置を設定するよう命令する。最適化モジュールはまた、（６６６で）システム１０に、カウチ８２の動作範囲を設定するよう命令し、（６７０で）システム１０に、駆動システム８６の開始速度を設定するよう命令する。治療が開始された後、駆動システムの速度とカウチ８２の方向に加え、ジョー４６の幅及び／又はガントリー１８の速度は、治療送達中に、当初設定された位置から変わる可能性がある。治療送達モジュール１２２は（６７４で）システム１０に命令し、治療計画に従って放射線療法治療を開始させる。駆動システム８６は（６７８で）患者１４をカウチ８２によって開始位置まで動かす。治療中、駆動システム８６は（６８２で）患者１４をカウチ８２によってガントリー開口部を通して進め、その間、ガントリー１８は（６８６で）回転し、放射線源２４は放射線ビーム３０を標的３８に送達する。
【００９９】
上述の様に、患者１４が治療を受けている間、最適化モジュール１１８は、画像モジュール１１４に命令して、患者１４の（単数又は複数の）画像を取得させることができる。画像モジュール１１４は、取得された画像データを最適化モジュール１１８に転送することができる。最適化モジュール１１８は、放射線モジュール２２に命令して、放射線ビーム３０を、画像データに基づく標的３８の変化に対応するように修正させることができる。同じく上述の様に、治療の明細事項は、以降の治療フラクションで使用されるように記録されてもよい。
【０１００】
患者の１回目の治療後、同じ治療計画を今後の治療に使用することができる。治療計画の以降のフラクションを修正又は最適化することができる。例えば、治療計画は、解剖学的構造変化を加味して、及びプロセスの誤差を是正するように、修正されることがある。また、治療計画の以降のフラクションは（単数又は複数の）標的３８に送達された累積線量を加味して修正されることもある。治療計画のフラクションは、変形及び生物学的情報の効果を組み込んで修正されることもある。治療計画のフラクションは、初期に取得されたＣＴ画像に基づき、又は以降に取得されたＣＴ画像に基づき、更に修正されることもある。幾つかの実施形態では、システム１０は、画像取得フェーズを放射線療法治療計画内へ散在させることができる。これは、ヘリカル又はトポグラフィー治療中にカウチを停止させて画像を収集（そして同時に、患者への放射線をゲーティング、停止、又は遮断）することにより、多回通過治療の通過と通過の間に画像化することにより、ステップアンドシュート型送達のガントリー角度と角度の間又はポータルとポータルの間に画像化することにより、又はＩＭＡＴ送達の円弧と円弧の間に画像化することにより、行われる。システム１０はまた、治療の検証を、治療計画の送達と並行して行われる線量計算を通して、検出器出口データを組み入れた線量再構築を通して、治療中の患者動作の測定値に基づく４Ｄ画像での線量の再計算を通して、リアルタイムでの、又は４Ｄ線量計算及び／又は４Ｄ線量計算の計画された送達に対する比較に基づき遡及的に行われる、治療計画の修正を通して、提供することができる。出口データの使用を通した線量再構築の場合は、出口データは、例えば、単列気体イオン化検出器（例えば、キセノン）、多列気体イオン化検出器、結晶検出器、固体検出器、フラットパネル検出器（例えば、アモルファスシリコン又はセレニウム）、又は他の適した検出装置からもたらされ得る。
【０１０１】
本発明の様々な特徴は以下の特許請求の範囲に示されている。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  放射線療法治療システム
１４  患者
１８  ガントリー
２２  放射線モジュール
２４  放射線源
２６  線形加速器
３０  放射線のビーム
３４  変調装置
３８  標的
４２  照準装置
４６  ジョー
５０  ジョー開口
５４  上ジョー
５８  下ジョー
６２  マルチリーフコリメーター
６６  インターレース型リーフ
７０  アクチュエータ
７４  コンピュータ
７８  検出器
８２  カウチ
８４  軸
８６  駆動システム
９０  ソフトウェアプログラム
９４  ネットワーク
９８  データベース
１０２  サーバー
１０６  治療計画モジュール
１１０  患者位置決めモジュール
１１４  画像モジュール
１１８  治療最適化モジュール
１２２  治療送達モジュール
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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