(57)【要約】  本発明は、センサデバイスであって、前記センサデバイスで受けられる放射線の線量を検出するためのセンサデバイスに関し、このセンサデバイスは、デバイスの長さに対して比較的小さい断面を有する可撓性本体と、可撓性本体にあるクラッドであって、前記クラッドが、入ってくる放射線を可視光へと変換する、クラッドと、可撓性本体内に配置されるとともに、可撓性機器の形状を基準に対して決定するように構成される光学的形状検出デバイスであって、前記形状検出デバイスが、処置中にその形態に基づいて情報を収集して腔内構造をマッピングするように構成される、光学的形状検出デバイスとを有する。また、本発明は、そのようなセンサデバイスを含む放射線治療システム、および、そのようなセンサデバイスを含む放射線治療システムを動作させる方法に関する。
2014532505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受けた放射線の線量を検出するセンサデバイスであって、
前記センサデバイスの長さと比較して小さい断面を有する可撓性本体と、
入射する放射線を可視光へと変換する、前記可撓性本体にあるクラッドと、
前記可撓性本体内に配置され、前記センサデバイスの形状を基準に対して決定するように構成された光学的形状検出デバイスであって、処置中にその形態に基づいて情報を収集して腔内構造をマッピングするように構成された、光学的形状検出デバイスと、
を有するセンサデバイス。
【請求項２】
前記クラッドが発光クラッドである請求項１に記載のセンサデバイス。
【請求項３】
クラッドを有する設定可能なボリュームを更に有する請求項１に記載のセンサデバイス。
【請求項４】
前記設定可能なボリュームは、展開可能なバルーン、バスケットデバイス、フィルタデバイス、ヘリックス、または、これらの組み合わせを使用してもたらされる請求項３に記載のセンサデバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の光学的形状検出デバイスを有する放射線治療システムであって、  指定された対象領域または対象ボリュームへと放射線を方向付けて供給する可動放射線源と、
前記センサデバイスに接続され、前記センサデバイスで受けられた放射線の線量を決定するよう前記可視光を検出する検出器と、
予め決定された目標放射線量および放射線の決定された線量に関連して前記可動放射線源を動作させるプロセッサと、
を更に有する、放射線治療システム。
【請求項６】
前記クラッドが発光クラッドである請求項５に記載の放射線治療システム。
【請求項７】
前記センサデバイスは、該検出デバイスの長さに沿って分布したクラッドの複数の領域を有する請求項５に記載の放射線治療システム。
【請求項８】
前記センサデバイスは、クラッドを有する設定可能なボリュームを含む請求項５に記載の放射線治療システム。
【請求項９】
前記設定可能な体積は、展開可能なバルーン、バスケットデバイス、フィルタデバイス、ヘリックス、または、これらの組み合わせを使用してもたらされる請求項８に記載の放射線治療システム。
【請求項１０】
前記光学的形状検出デバイスは、ファイバの歪みを検出するためにファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）および／またはレイリー散乱インタロゲーションセットアップのうちの少なくとも一方を有する光ファイバを含む請求項５に記載の放射線治療システム。
【請求項１１】
前記光学的形状検出デバイスは、光学的歪みセンサを有するより多くの光ファイバを伴う領域を含むことによって、より高い感度の領域を含む請求項５に記載の放射線治療システム。
【請求項１２】
前記光学的形状検出デバイスは、螺旋形状、リング形状、直線または曲線、および／または、ループ形状のうちの１つを含む請求項５に記載の放射線治療システム。
【請求項１３】
放射線治療システムを動作させる方法であって、前記放射線治療システムは、所定の対象領域または対象ボリュームへと放射線を方向付けて供給するための可動放射線源と、受けられた放射線の線量を検出するセンサデバイスを有する長尺な可撓性機器であって、前記センサデバイスが、入ってくる放射線を可視光へと変換するクラッドを含む、長尺な可撓性機器と、前記可撓性機器内に配置されるとともに前記可撓性機器の形状を基準に対して決定するように構成される光学的形状検出デバイスであって、該形状検出デバイスが、処置中にその形態に基づいて情報を収集して腔内構造をマッピングするように構成される、光学的形状検出デバイスと、前記センサデバイスに接続され、前記センサデバイスで受けられる放射線の線量を決定するべく可視光を検出するための検出器と、予め決定された対象の放射線量および放射線の決定された線量に関連して前記可動放射線源を動作させるためのプロセッサとを有する、方法において、
前記所定の対象領域および対象ボリュームへ放射線を方向付けて供給するように前記可動放射線源を位置決めするステップと、
前記センサデバイスで受けられる放射線の線量を検出するステップと、
受けられた放射線の検出された線量に応じて前記可動放射線源を動作させるステップと、
を有する方法。
【請求項１４】
前記センサデバイスの位置が光学的レイリー散乱を使用して決定される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記光学的形状検出デバイスを使用して長尺な前記可撓性部材の方向を決定するステップを更に有する請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的形状検出機能を有する可撓性Ｘ線検出器に関する。この本発明は、医用撮像に関し、特に、医療処置中に形状検出と画像との組み合わせを使用して内部ボリュームをマッピングするためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療処置では、高い空間精度をもって３Ｄでリアルタイムに位置を特定できる低侵襲デバイスであって、該デバイスの先端に達する光子の数を測定できる低侵襲デバイスが有益である。例えば４Ｄ放射線治療において、そのようなデバイスは、腫瘍の近傍に位置されてもよく、または更には、腫瘍内へ挿入されてもよい。その後、放射線治療中において、デバイスは、腫瘍に衝突している印加された線量を患者の身体内で正確に測定してもよい。同時に、デバイスは、放射線治療中に、腫瘍の４Ｄ位置を与えてもよい。このようにして、高精度放射線治療を腫瘍に適用することができる。そのようなデバイスから利益を得ることができる他の医療処置または非医療処置もかなり存在し得る。以下では、非常に効率的でコンパクトなデバイスを紹介して説明する。
【０００３】
前述したように、本発明は、一般に、長尺なデバイスの追跡に関し、特に、医療デバイス（例えば、内視鏡、カテーテル、および、ガイドワイヤ）の光学的な追跡に関する。光学的形状検出を伴う可撓性Ｘ線検出器は、三次元（「３Ｄ」）形状再構成のために使用されてもよい。光学的形状検出を伴う可撓性Ｘ線検出器は、長尺デバイス内に埋め込まれる光ファイバを利用する。
【０００４】
マルチコアファイバの形状再構成の技術は、一般に３つのステップを伴う。
【０００５】
第１のステップは、マルチコアファイバが光周波数領域反射測定法を用いてインタロゲートされることを伴い、これは、それぞれのコアごとに波長の関数として反射の振幅および位相の両方の測定値をもたらす。反射は、埋め込まれた周期的な構造（例えば、ファイバブラッグ格子）によってまたは屈折率の非周期的でランダムな変化（例えば、レイリー散乱）によって引き起こされることがある。
【０００６】
第２のステップは、反射スペクトルから、ファイバに沿う複数位置で、各コアの歪みを計算することを伴う。
【０００７】
第３のステップは、様々な歪みデータを組み合わせることによる光ファイバの３Ｄ形状再構成を伴う。特に、歪み測定値が回転角へ変換されてもよく、また、関連する回転行列が、接線ベクトル、法線ベクトル、および、従法線ベクトル（すなわち、ヤコビアン行列の列）を更新するために使用されてもよい。しかしながら、この技術は、ファイバのライン素子がどのように計算されるかまたは歪み測定値を変換するための行列がどのように確立されるかについて対処し損ねている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の発明者は、位置の検出と放射線量との組み合わせのための改良されたデバイスが有効であることを認識し、その結果、本発明を考え出した。
【０００９】
患者の動きを補償できる放射線治療のためのシステムを達成することが有益である。一般に、本発明は、好ましくは、前述した欠点のうちの１つ以上を単独でまたは任意の組み合わせで和らげる、軽減する、または、排除しようとする。特に、従来技術の前述した問題または他の問題を解決する方法を提供することが本発明の目的と見なされてもよい。
【００１０】
本原理は、例えば、患者の生体構造内の放射線治療の場所および進展に関するより良好なフィードバックなどの利点を医師に与えることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの懸案事項のうちの１つ以上をより良く扱うために、本発明の第１の態様では、所定の対象領域または対象ボリュームへと放射線を方向付けて供給するための可動放射線源と、受けられた放射線の線量を検出するセンサデバイスを備える長尺な可撓性機器であって、センサデバイスが、入ってくる放射線を可視光へと変換するクラッドを含む、長尺な可撓性機器と、可撓性機器内に配置されるとともに可撓性機器の形状を基準に対して決定するように構成される光学的形状検出デバイスであって、該形状検出デバイスが、処置中にその形態に基づいて情報を収集して腔内構造をマッピングするように構成される、光学的形状検出デバイスと、センサデバイスに接続され、センサデバイスで受けられる放射線の線量を決定するべく可視光を検出するための検出器と、予め決定された対象の放射線量および放射線の決定された線量に関連して可動放射線源を動作させるためのプロセッサとを備える、放射線治療システムが与えられる。
【００１２】
放射線治療システムは、放射線源、例えば、Ｘ線源、または、放射線治療のための放射線を供給するための他の適した放射線源を備える。放射線源が可動アームに装着されてもよく、それにより、所定の対象領域または対象ボリュームへ放射線を方向付けて供給する、例えば患者の腫瘍へ放射線を方向付けるための可動放射線源が与えられる。
【００１３】
また、長尺な可撓性機器が提供される。長尺な可撓性機器は、患者内へ挿入されて対象の領域またはボリューム内に位置されるように構成されもしくは適合される。長尺な可撓性機器は、センサデバイス、クラッド、および、光学的形状検出デバイスを備えるため、長尺な可撓性機器は、長尺な可撓性機器の位置とその位置で受けられる放射線の量とに関する情報を少なくとも与える。これは、例えば呼吸または他の理由に起因する患者の動きの検出を可能にし、また、これらの動きを検出することにより、放射線を対象領域または対象ボリュームの新たな場所に向けることができる。
【００１４】
光学的形状検出システムは、対象ボリュームまたは対象領域の位置を追跡するために使用される。本システムは、カテーテルまたはスコープの長尺な先端部分の三次元（３Ｄ）体積掃引の迅速な取得も可能にする。これは、３Ｄ体積空間の電子的なマッピングまたは位置決定を与えるとともに、体内で／前処理的に取得されたデータセットの登録および分割を容易にし得る体積点群を与える。
【００１５】
一般に、システムは、急速同調波頂掃引レーザを使用する光周波数領域干渉分光法に基づいて光学的な撮像を行なう。光学コヒーレンストモグラフィーは、生物学的サンプルの低侵襲断面撮像を可能にするとともに、生物学および医学における多くの用途に関して研究されてきた。ほとんどの光学コヒーレンス・トモグラフィー・システムでは、干渉計基準とサンプルアームとの間の光路長差が時間的に直線的に走査される低コヒーレンス干渉分光法によって一次元（深部）測距が行なわれる。
【００１６】
本発明の１つの形態は、長尺な可撓性機器と、長尺な可撓性機器内に埋め込まれる光ファイバであって、該光ファイバが１つ以上のコアを含む、光ファイバと、光学的インタロゲーションコンソールと、３Ｄ形状再構成器とを使用する光学的形状検出システムを含む。動作時、光学的インタロゲーションコンソールは、光ファイバのそれぞれのコアごとに波長の関数として反射の振幅および位相の両方の測定値を示す反射スペクトルデータを発生させ、また、３Ｄ形状再構成器は、光ファイバの３Ｄ形状を再構成する。３Ｄ形状再構成器は、反射スペクトルデータに応じた光ファイバに沿う複数の位置に関する局所歪みデータの生成、ファイバに沿うそれぞれの局所歪みに応じた局所曲率データおよびねじれ角データの生成、および、光ファイバに沿うそれぞれの局所曲率およびねじれ角に応じた光ファイバの３Ｄ形状の再構成を実行する。
【００１７】
好適には、クラッドは発光クラッドである。クラッドは、好ましくは、可撓性機器内の１つ以上の光ファイバ上に位置される。クラッドは、入ってくる放射線の異なるエネルギーに関して、例えば、診断用Ｘ線エネルギーに関して、または、放射線治療で使用される光子エネルギーに関して最適化されてもよい。
【００１８】
好適には、センサデバイスは、検出デバイスの長さに沿って分布されるクラッドの複数の領域を備える。クラッドの複数の部位または領域が検出デバイスの一部に沿って分布されることにより、より良好な分解能が得られる。
【００１９】
好適には、センサデバイスは、クラッドを有する設定可能な体積を含む。このとき、設定可能な体積は、処置中にまたは処置後に線量／放射線スペクトル特性の３Ｄ体積マップを得るためにまばらな測定値と適切な生物物理学的／線量モデルとを組み合わせるときに線量／スペクトル特性のより拡張された３Ｄ空間サンプリングを得て再構成することができるような態様で使用されてもよい。好適には、設定可能な体積は、展開可能なバルーン、フィルタデバイス、ヘリックス、または、これらの組み合わせを使用してもたらされてもよい。特定の実施形態は、デバイスが挿入されるようになっている組織のタイプに基づいて選択されてもよい。
【００２０】
好適には、光学的形状検出デバイスは、ファイバの歪みを検出するためにファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）および／またはレイリー散乱インタロゲーションセットアップのうちの少なくとも一方を有する光ファイバを含んでもよい。１または複数の光ファイバの使用は、デバイスを可撓性にすることができる。他の適した材料または構造が想起されてもよい。
【００２１】
好適には、光学的形状検出デバイスは、光学的歪みセンサを有するより多くの光ファイバを伴う領域を含むことによって、より高い感度の領域を含む。例えば、光学的形状検出デバイスは、光学的歪みセンサを有する１つの数の光ファイバが存在する１つの領域を有してもよく、また、他の領域には、光学的歪みセンサを有する他の数の光ファイバが存在し、このように、より高い感度を有する領域がもたらされてもよい。より高い感度は、デバイスの位置の決定に関してより良好な分解能を達成するのに役立ち得る。第１の感度を有する領域を規定する光学的歪みセンサを有する１つの光ファイバを有する領域と、第１の感度よりも高い第２の感度を有する領域を規定する光学的歪みセンサを有する４つの光ファイバを有する他の領域とを有することが有益な場合がある。
【００２２】
好適には、光学的形状検出デバイスは、螺旋形状、リング形状、直線または曲線、および／または、ループ形状のうちの１つ以上を含んでもよい。異なるデバイスは、特定の臓器および／または腫瘍に対して異なる効果、例えば、より良好な適合を与え、また、特定の選択は、意図される臨床用途に依存してもよい。
【００２３】
第２の態様において、本発明は、センサデバイスであって、該センサデバイスで受けられる放射線の線量を検出するためのセンサデバイスを提供する。本発明の教示によれば、センサデバイスは、デバイスの長さに対して比較的小さい断面を有する可撓性本体と、可撓性本体にあるクラッドであって、該クラッドが、入ってくる放射線を可視光へと変換する、クラッドと、可撓性本体内に配置されるとともに、可撓性機器の形状を基準に対して決定するように構成される光学的形状検出デバイスであって、該形状検出デバイスが、処置中にその形態に基づいて情報を収集して腔内構造をマッピングするように構成される、光学的形状検出デバイスとを備えてもよい。
【００２４】
第２の態様に係るセンサデバイスは、第１の態様に関連して言及された特徴のうちのいずれかを含んでもよい。
【００２５】
例えば、好適には、クラッドが発光クラッドであってもよい。また、好適には、センサは、クラッドを有する設定可能な体積を更に備えてもよい。更に好適には、設定可能な体積は、展開可能なバルーン、バスケット、フィルタデバイス、ヘリックス、または、これらの組み合わせを使用してもたらされてもよい。設定可能な体積は、特定の臓器または腫瘍の形状に適合するようにもしくは前記形状に対応する幾何学的形態を有するようになっていてもよい。
【００２６】
第３の態様において、本発明は放射線治療システムを動作させる方法を提供し、放射線治療システムは、所定の対象領域または対象ボリュームへと放射線を方向付けて供給するための可動放射線源と、受けられた放射線の線量を検出するセンサデバイスを備える長尺な可撓性機器であって、センサデバイスが、入ってくる放射線を可視光へと変換するクラッドを含む、長尺な可撓性機器と、可撓性機器内に配置されるとともに可撓性機器の形状を基準に対して決定するように構成される光学的形状検出デバイスであって、該形状検出デバイスが、処置中にその形態に基づいて情報を収集して腔内構造をマッピングするように構成される、光学的形状検出デバイスと、センサデバイスに接続され、センサデバイスで受けられる放射線の線量を決定するべく可視光を検出するための検出器と、予め決定された対象の放射線量および放射線の決定された線量に関連して可動放射線源を動作させるためのプロセッサとを備える。方法は、所定の対象領域および対象ボリュームへ放射線を方向付けて供給するように可動放射線源を位置決めするステップと、センサデバイスで受けられる放射線の線量を検出するステップと、受けられた放射線の検出された線量に応じて可動放射線源を動作させるステップとを備えてもよい。
【００２７】
方法は、例えば本発明の第１の態様にしたがってシステムの動作を制御するためにコンピュータ実施されてもよい。センサデバイスは、本発明の第２の態様に係るセンサデバイスであることが好ましい。
【００２８】
方法は、例えば前述したように呼吸に起因する患者の動きを考慮に入れつつ放射線治療を行なうことができる可能性を与える。それにより、より効率的な放射線治療が達成され、また、供給される放射線がより効率的となり、患者は放射線にあまり晒されず、これは、放射線が少ない治療セッション、治療中にビームがより良く合焦されるような放射線源のビーム幅の減少、および、対象ボリュームまたは領域内の動作を追跡するという他の有利な効果をもたらし得る。
【００２９】
好適には、方法は、光学的レイリー散乱を使用してセンサデバイスの位置を決定するステップを更に備えてもよい。
【００３０】
好適には、方法は、光学的形状検出デバイスを使用して長尺な可撓性部材の方向を決定するステップを更に備えてもよい。
【００３１】
一般に、本発明の様々な態様は、本発明の範囲内の可能な任意の方法で組み合わされて結合されてもよい。本発明のこれらのおよび他の態様、特徴および／または利点は、後述する実施形態から明らかであり、該実施形態に関連して解明される。
【００３２】
図面を参照して、本発明の実施形態を単なる一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】同調光源および光ファイバ干渉計を使用する光周波数領域反射測定法の一形態を概略的に示す。
【図２】光学的形状検出システムを概略的に示す。
【図３】オンライン放射線測定のためのカテーテルであって、該カテーテルに沿って多くの異なる発光クラッドを有するカテーテルを概略的に示す。
【図４】放射線治療システムのオンライン誘導のためにその先端に放射線測定クラッドを有するカテーテルを概略的に示す。
【図５】形状検出を伴う発光ファイバ線量計アレイ／可撓性光子検出器メッシュを概略的に示す。
【図６】本発明に係る方法のステップを概略的に示す。
【図７】設定可能な体積を有するセンサデバイスを弛緩状態で概略的に示す。
【図８】設定可能な体積を有するセンサデバイスを係合状態で概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本開示は、光学的形状検出ファイバ追跡システムと組み合わせた放射線量検出デバイスのためのシステムおよび方法について記載する。デバイスは、付加的に、放射線治療設備におけるｋＶ  Ｘ線撮像またはＭＶ  Ｘ線撮像を含むがこれらに限定されない一連の異なる方法を使用して撮像できるように作られていてもよく、あるいは、ＣＴ、ＭＲ、Ｘ線、超音波撮像を含むがこれらに限定されない超音波、更にはプレインターベンションの撮像を行なうことができる。本実施形態は、放射線処置を最適化するための３Ｄ撮像データのライブ処理のために形状に基づく三次元輪郭を光検出できる形状再構成能力を使用する。
【００３５】
図１は、同調光源２および光ファイバ干渉計を使用する光周波数領域反射測定法のためのシステム１の一形態の原理を概略的に示す。光源２の出力はスプリッタ３を通過して進み、スプリッタ３は、その信号の一部を基準アーム４へ方向付けるとともに、信号の残りの部分をサンプルアーム５へと方向付け、サンプルアーム５は、光を照射して領域６で反射される光を受ける。
【００３６】
領域６は、以下で説明されるクラッド領域５４に対応する。
【００３７】
基準アームから戻される信号とサンプルアームから戻される信号との間の干渉は、単色源の波長が掃引されて基準アームおよびサンプルアームの経路長が一定に保持される間、二乗検波器７を用いて検出される。サンプリングされた検出器信号の離散型フーリエ変換（ＤＦＴ）によって軸方向反射率プロファイル（Ａ−ライン）が得られる。原理は、後述するシステムで使用される原理と同様である。
【００３８】
図２は、長尺デバイス２０内に埋め込まれる光学的コア１０を使用する光学的形状検出システムを概略的に示す。実際には、光ファイバ１０は、長尺デバイス２０を光学的に追跡するのに適した任意のタイプの光ファイバであってもよい。光ファイバ１０の例としては、ファイバの長さに沿って一体化されるファイバブラッグ格子の配列を組み込む当該技術分野において知られる可撓性のある光透過性ガラスファイバまたはプラスチックファイバ、および、必然的にその光屈折率の変化がファイバの長さに沿って生じる当該技術分野において知られる可撓性のある光透過性ガラスファイバまたはプラスチックファイバ（例えば、レイリー散乱に基づく光ファイバ）が挙げられるが、これらに限定されない。光ファイバ１０は、シングル・コア・ファイバまたは好ましくはマルチコアファイバであってもよい。
【００３９】
実際には、長尺デバイス２０は、該長尺デバイスを光学的に追跡する目的で光ファイバを内部に埋め込むのに適した任意のタイプのデバイスであってもよい。長尺デバイス２０の例としては、任意のタイプの内視鏡、カテーテル、および、ガイドワイヤが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４０】
更に図２を参照すると、システムは、光学的インタロゲーションコンソール３０と、３Ｄ形状再構成器４０とを更に使用する。
【００４１】
実際には、光学的インタロゲーションコンソール３０は、光を光ファイバ１０へ送って光ファイバ１０から反射光を受けるように構造的に構成される任意のデバイスまたはシステムであってもよい。１つの実施形態において、光学的インタロゲーションコンソール３０は、光学的フーリエ領域反射率計と、当該技術分野において知られる他の適した電子機器／デバイスとを使用する。
【００４２】
本発明の目的のため、３Ｄ形状再構成器４０は、本明細書中では、光ファイバ１０の測定された反射スペクトルデータを光ファイバ１０および長尺デバイス２０の３Ｄ形状へと変換するように構造的に構成される任意のデバイスまたはシステムとして広義に定義される。３Ｄ形状再構成器４０は、適切な計算を行なうためのプロセッサを含む。
【００４３】
本発明の一実施形態が図３に示されており、この図３には、そこで受けられる放射線の線量を検出するためのセンサデバイス５０が概略的に示される。センサデバイス５０は、該デバイス５０の長さに対して比較的小さい断面を有する可撓性本体５２を備える。センサデバイス５０は可撓性本体５２にクラッド５４を含み、この実施形態では３つのクラッド領域が示されるが、他の実施形態では、更に多くのまたは更に少ない領域が設けられてもよい。クラッド５４は、入ってくる放射線を可視光へと変換する。センサデバイス５０は、可撓性本体内に配置されるとともに可撓性機器の形状を基準に対して決定するように構成される光学的形状検出デバイスを含み、該形状検出デバイスは、処置中にその形態に基づいて情報を収集して腔内構造をマッピングするように構成される。センサ５０は、図１および／または図２に関して記載される装置、例えば光学的インタロゲーションコンソール３０と関連して用いられてもよい。
【００４４】
図４は、所定の対象領域または対象ボリューム６０へと放射線を方向付けて供給するための可動放射線源１８を備える放射線治療システム５６を概略的に示す。長尺な可撓性機器６２が設けられる。長尺な可撓性機器６２は、図３に関して記載されるタイプを成し、本明細書で与えられる記載に関連して言及される任意の特徴を備える。センサ６２は、前述した光学的インタロゲーションコンソール３０と同様の光学システム６４に接続される。システム６４は、可視光を検出するためのセンサデバイスに接続される検出器６７を備える。このようにすると、検出器は、センサデバイスで受けられる放射線の線量を決定することができる。システム６４は、言及される後述の方法ステップを行なうためのプロセッサ６６を更に備える。プロセッサ６６は、予め決定された対象の放射線量および放射線の決定された線量に関連して可動放射線源１８を動作させるように構成されるかまたは適合される。プロセッサは、本発明に係る方法のステップを実施するソフトウェアプロダクトを介して構成されるかまたは適合されてもよい。幾つかの実施形態では、プロセッサが幾つかのプロセッサによって構成されてもよく、その場合、１つのプロセッサは、放射線治療の役割を担うように構成されるかまたは適合され、他のプロセッサは測定を行なうように適合される。また、プロセッサ６６は、患者が動くときに、例えば呼吸する際に、放射線を所定の対象領域またはボリューム６０へと方向付けるために使用される。これは、他の場所に記載されるように、ファイバの位置決定に応じて行なわれる。
【００４５】
一般に、光学的形状検出は、カテーテルまたはデバイスに組み込まれて患者の体外の解析ユニットに接続される特別な光ファイバを利用する。ファイバの位置および形状は、デバイスの一端に取り付けられる解析ユニットに対する光学的なレイリー散乱のモデリングおよび解析を使用してリアルタイムで測定される。この光学的な形状検出と放射線測定ユニットとを組み合わせるために、例えば図３に示されるデバイスに沿ってある距離または幾らかの距離を隔てて発光クラッドを有する１つ以上の更なる光ファイバが加えられる。
【００４６】
発光クラッドは、入ってくる放射線の異なるエネルギーに関して、例えば、診断用Ｘ線エネルギーに関して、または、放射線治療で使用される光子エネルギーに関して最適化されてもよい。発光クラッドは、入ってくる光子を可視光へと変換し、したがって、発光クラッドは、カテーテルまたはその先端の異なる領域に達する放射線の定量化を可能にする。
【００４７】
前述したシナリオにおいて、デバイス、すなわち、長尺な可撓性機器は、好適には以下のように使用されてもよい。
【００４８】
放射線治療では、デバイスが腫瘍付近に位置されるかまたは腫瘍内へ挿入される。デバイスは、３Ｄ位置を連続的に測定するかまたは決定するために使用され、これにより、呼吸動作、心臓動作、蠕動運動、または、患者により引き起こされる他の動きがある場合であっても放射線治療ユニットの放射線ビームを案内する。また、ビームは、組み込まれた放射線センサを介したリアルタイムな測定により腫瘍に加えられる線量を定量化することによってデバイスにより制御される。センサが放射線を測定しないまたは少ない放射線を測定する場合には、もはや放射線ビームがセンサ付近で腫瘍と衝突していないため、放射線ビームの強度が調節されてもよく、あるいは、放射線ビームが中断されてもよい。システムの再較正／再標的化は、この線量検出フィードバック制御ループによって引き起こされてもよい。デバイスの先端で測定された線量がセッション限度に達する場合には、放射線が停止される。
【００４９】
放射線量測定の測定値を用いた形状／局在性の合同測定は、線量検出形状分布が設定可能なボリューム／空間的な広がりにわたって延在する新規な成形機器内で活用できる（例えば、展開可能なバルーン、フィルタデバイス、または、ヘリックスを介して）。そのよう方法では、処置中に線量／放射線スペクトル特性の３Ｄ体積マップを得るためにまばらな測定値と適切な生物物理学的／線量モデルとを組み合わせるときに、線量／スペクトル特性のより拡張された３Ｄ空間サンプリングを得て再構成することができる。これらの測定値は、放射線治療によって引き起こされる機能的な変化および形態学的変化を得るために、他の生物物理学的パラメータ測定値、例えば流量、温度などと組み合わせることもできる。
【００５０】
放射線治療効果の動的に漸進する体積マップを得るために、センサ測定値の連続的な記録と時間的に合わせて放射線プローブセンサが掃引されてもよい。
【００５１】
長尺な可撓性線量センサの異なるセグメントにおける放射線量の測定値は、治療ビーム特性または他の撮像／治療システム機能の調節を自動的に引き起こすために、放射線治療付与の計算モデルにおいて使用できる。
【００５２】
利点および用途は以下の通りである。
【００５３】
核医学誘導インターベンションとの組み合わせにおいて更なるシナリオが生じ得る。
【００５４】
カテーテル／デバイスに達している放射線に関する更なる方向情報を得るために、カテーテル／デバイスに接続されるクラッドは、単なる部分的なクラッドであってもよく、あるいは、放射線遮蔽されてもよい。
【００５５】
図５に概略的に示される一実施形態では、織り交ぜられる形状検出ファイバまたは発光形状検出ファイバを有する発光ファイバ線量計アレイ６８を形成することができる。このセットアップは、臓器変形と外部ビーム放射線治療のために局所的に印加される線量とを追跡できるベルト型デバイスまたは同様の身体／臓器輪郭適合マトリクス／可撓性センサアレイを可能にする。
【００５６】
図６は、放射線治療システムを動作させる方法７０の一実施形態のステップを概略的に示し、放射線治療システムは、所定の対象領域または対象ボリュームへと放射線を方向付けて供給するための可動放射線源と、受けられた放射線の線量を検出するセンサデバイスを備える長尺な可撓性機器であって、センサデバイスが、入ってくる放射線を可視光へと変換するクラッドを含む、長尺な可撓性機器と、可撓性機器内に配置されるとともに可撓性機器の形状を基準に対して決定するように構成される光学的形状検出デバイスであって、該形状検出デバイスが、処置中にその形態に基づいて情報を収集して腔内構造をマッピングするように構成される、光学的形状検出デバイスと、センサデバイスに接続され、センサデバイスで受けられる放射線の線量を決定するべく可視光を検出するための検出器と、予め決定された対象の放射線量および放射線の決定された線量に関連して可動放射線源を動作させるためのプロセッサとを備え、方法は、所定の対象領域および対象ボリュームへ放射線を方向付けて供給するように可動放射線源を位置決めするステップ７２と、センサデバイスで受けられる放射線の線量を検出するステップ７４と、受けられた放射線の検出された線量に応じて可動放射線源を動作させるステップ７６とを備える。方法は、図４に描かれるシステムを制御して動作させるために使用されるのが好ましい。
【００５７】
方法は、コンピュータ実施されるのが好ましく、また、図１または図２に関連して記載されるシステムの任意の機能を働かせるステップ、および／または、図３または図５に関連して記載されるデバイスを使用するステップを含んでもよい。
【００５８】
図７は、ここではバルーン８２の形態を成す設定可能な体積を有するセンサデバイス８０を弛緩状態で概略的に示す。バルーン８２は、患者の身体に挿通されるときにカテーテル内へ詰め込まれ、その後、図７に示される状態へと展開されてもよい。バルーン８２内、または、バルーンの表面上には、多くの線量センサ８４が装着される。
【００５９】
図８は、設定可能な体積、すなわち、バルーン８２を有するセンサデバイス８０を係合状態で概略的に示す。設定可能な体積は、不活性ガスまたは同様のものの使用によって係合されてもよい。
【００６０】
図面および先の説明において本発明を図示して詳しく記載してきたが、そのような例図および説明は例示であるかまたは典型的なものであって限定的なものではないと見なされるべきであり、本発明は開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示、および、添付の特許請求の範囲の検討から、当業者が特許請求の範囲に記載される発明を実施する際に理解して行なうことができる。特許請求の範囲において、用語「備える」は他の要素またはステップを排除せず、また、不定冠詞「ａ（１つの）」または「ａｎ（１つの）」は複数を排除しない。単一のプロセッサまたは他のユニットが特許請求の範囲に列挙される幾つかの項目の機能を果たしてもよい。ある手段が互いに異なる従属請求項に挙げられるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示唆するものではない。コンピュータプログラムが、他のハードウェアと共にまたは他のハードウェアの一部として供給される光学式記憶媒体または固体媒体などの適切な媒体に記憶され／配信されてもよく、または、他の形態で、例えばインターネットまたは他の有線通信システムまたは無線通信システムを介して配信されてもよい。特許請求の範囲中の任意の参照符号は、範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【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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【国際調査報告】
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