(57)【要約】  制御回路は、患者への治療放射線量を管理する放射線治療計画のリアルタイムの管理を制御する。これは、第１の治療管理モダリティを用いて、適用の設定についての第１の動きを補償することと、第１の治療管理モダリティと異なる第２の治療管理モダリティを用いることによって第２の動きの検出に応答することとを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療放射線量の管理を容易にするための装置であって、
メモリであって、その中に放射線治療計画を格納した、メモリと、
前記メモリに操作可能に連結され、前記放射線治療計画の管理をリアルタイムで制御しながら、
─ 第１の治療管理モダリティを用いて第１の動きを補償し、かつ
─ 前記第１の治療管理モダリティと異なる第２の治療管理モダリティを用いて、第２の動きの検出に応答するように構成される、制御回路と、を備える、装置。
【請求項２】
前記第１の動きは、前記放射線治療計画が考慮に入れる動きを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の動きは、前記治療放射線量を受ける患者に関連する動きを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の治療管理モダリティは、患者支持架台の動きを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の動きは、前記治療放射線量を受ける患者に関連する予測される動きを含み、前記第２の動きは、前記患者に関連する不測の動きを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
第１の治療管理モダリティを用いて第１の動きを補償することは、前記第１の動きのリアルタイムの検出に応答することを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の動きは、無作為の動き、所与の位置からのドリフトを含む動き、移動位相におけるドリフトを含む動き、および周期的な動きを含む動きからなる４つの動きのうちの１つを含み、前記第２の動きは、前記第１の動きと異なる４つの動きのうちの１つを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の動きは、周期的な動きを含み、前記第２の動きは、前記周期的な動きの移動位相におけるドリフトを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２の治療モダリティは、放射線ビームのゲーティングの適用を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の治療管理モダリティは、多葉コリメータの調整を含み、前記第２の治療管理モダリティは、患者支持架台の動きを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
治療放射線量の管理を容易にするための方法であって、
患者への治療放射線量を管理する放射線治療計画のリアルタイムの管理を制御するように構成される制御回路で、
第１の治療管理モダリティを用いて第１の動きを補償することと、
前記第１の治療管理モダリティと異なる第２の治療管理モダリティを用いて第２の動きの検出に応答することと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記第１の動きは、前記放射線治療計画が考慮に入れる動きを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の動きは、前記患者に関連する動きを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の治療管理モダリティは、患者支持架台の動きを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の動きは、前記患者に関連する予測される動きを含み、前記第２の動きは、前記患者に関連する不測の動きを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
第１の治療管理モダリティを用いて第１の動きを補償することは、前記第１の動きのリアルタイムの検出に応答することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の動きは、無作為な動き、所与の位置からのドリフトを含む動き、移動位相におけるドリフトを含む動き、および周期的な動きを含む動きからなる４つの動きのうちの１つを含み、前記第２の動きは、前記第１の動きと異なる４つの動きのうちの１つを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の動きは、周期的な動きを含み、前記第２の動きは、前記周期的な動きの移動位相におけるドリフトを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の治療モダリティは、放射線ビームのゲーティングの適用を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の治療管理モダリティは、多葉コリメータの調整を含み、前記第２の治療管理モダリティは、患者支持架台の動きを含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１１年１１月１日に出願された米国特許出願第１３／２８６，７５４号の継続であり、および利益を主張するものであり、その内容はこの参照により完全に本願に組み込まれる。
【０００２】
本発明は概して放射線治療に関し、より具体的には放射線治療中に動きに対応することに関する。
【背景技術】
【０００３】
病気の治療に放射線を用いることは、先行技術の努力の周知の領域を含む。例えば、放射線療法は、不要な腫瘍を減少させるか、または除去するための多くの治療計画の重要な構成要素を含む。残念ながら、適用された放射線は、不要な構造と、患者の持続生存のために望まれるか、または不可欠ですらある、隣接する組織、臓器、もしくは類似物などを本質的に判別しない。その結果、放射線は通常、少なくとも放射線を所与の目標量に抑制することを試みるような、注意深く管理された手法で適用される。
【０００４】
とは言え、しかしながら、意図した通りに放射線量を管理するには多くの課題が存在する。放射線による治療の適用の設定は、例えば、典型的に物理的に動的な設定を含む。とりわけ、所与の放射線による治療のセッションは、典型的に少なくとも何分間かにわたり、および種々の現場の構成要素はその間に動く場合がある。
【０００５】
これらの動きのうちのいくつかは、少なくともある程度は予測可能である。患者は、例えば、治療コースの間に周期的に息をすることが予想され、これは呼吸とともに種々の臓器および組織が動くことをもたらす場合がある。多くの他の種類の動きもしかしながら発生する場合がある。例えば、予想される周期的な動き（呼吸に基づく動きなど）は、その周期性（およびしたがって移動位相においてドリフトを経験する）および／またはその振幅について不意に変化する場合がある。他の種類の動きは無作為（例えば、患者がいつくしゃみをするかについて）であり、周期的な、または別様に予想される動きに対して認識できる関係はない。
【０００６】
残念ながら、放射線治療の間の動きを補償しようという試みへの既存の取り組みは、すべての適用の設定について完全に満足のいくものではない。
【０００７】
上記の必要性は、以下の詳細な説明において説明される、放射線治療の間の動き補償に関する装置および方法の提供を通して、特に図面とともに検討された場合に、少なくとも部分的に達成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の種々の実施形態に従って構成されるブロック図である。
【図２】本発明の種々の実施形態に従って構成されるフロー図である。
【図３】本発明の種々の実施形態に従って構成されるグラフである。
【０００９】
図の要素は簡素さおよび明瞭さのために図示されており、必ずしも原寸大に描画されていない。例えば、図中の要素のうちのいくつかの寸法および／または相対位置決めは、本発明の種々の実施形態の理解の向上を助けるため、他の要素に対して誇張されていることがある。また、商業的に実現可能な実施形態において有用であるかまたは必要である、一般的であるが十分に理解された要素は、本発明のこれらの種々の実施形態の表示の遮断が少なくなることを容易にするため、しばしば描写されない。ある特定のアクションおよび／またはステップが、特定の発生順序で説明または描写されている場合があるが、一方で、当業者は、そのような順序に関する特殊性が実際には必要とされないことを理解するであろう。本明細書で用いられる用語および表現は、異なる具体的な意味が本明細書で別様に記載されている場合を除き、上述の技術分野における当業者による用語および表現と一致する、通常の技術的な意味を有する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
一般的に、これらの種々の実施形態に従い、制御回路は患者への治療放射線量を管理する放射線治療計画のリアルタイムの管理を制御するように構成される。これは、第１の治療管理モダリティを用いて、適用の設定についての第１の動きを補償することと、第１の治療管理モダリティと異なる第２の治療管理モダリティを用いることによって第２の動きの検出に応答することとを含む。
【００１１】
１つの取り組みにより、上述の第１の動きは、少なくともある程度、放射線治療計画が考慮に入れる、予想される動きを含む。第２の動きは、そして、少なくとも部分的に、不測の動き（例えば、患者に関連する不測の動き）を含むことができる。別の取り組みにより、前述したことの代わりに、またはこれらと組み合わせて、第１の動きは、例えば、周期的な動きを含むことができ、その一方で第２の動きは周期的な動きに対するドリフト（例えば、移動位相において）を含む。
【００１２】
一般的に、これらの教示は広範囲な動きの種類に対応することになる。第１の動きは、例えば、無作為な動き、所与の位置からのドリフトを含む動き、移動位相におけるドリフトを含む動き、または周期的な動きを含む動きのうちのいずれも含むことができる。１つの取り組みにより、これらの動きの種類／構成要素（または動きの種類／構成要素の組み合わせ）がいずれであっても、第２の動きは、第１の動きの種類／構成要素と異なる動きの種類／構成要素を含むことができる。
【００１３】
参照された治療管理モダリティは、適用設定によりさまざまである場合がある。例は、多葉コリメータの調整、患者支持架台の調整、放射線ビームのゲーティングの適用などを含むがこれらに限定されない。
【００１４】
このように構成されると、放射線治療の有効性は、動きを補償する際に、単一の治療適用モダリティのみに依存する必要がない。それは、順にこれらの教示が広範囲な適用の設定および状況において有用な結果を生じることを可能にする。例えば、異なる種類（および／または程度）の動きは、異なっている治療適用モダリティによってより良好に対応され得る。１つの取り組みにより、これらの教示は、その点において個別の能力をより良好に活用するために、治療適用モダリティが混合して利用されることを可能にする。
【００１５】
これらの教示はまた、異なる種類の動きが放射線治療の適用の設定において発生する場合があり、また発生するということを認識し、対応することにより、放射線治療の有効性を向上させることを容易にする。これらの異なった種類の動きを認識し対応することにより、これらの教示はさまざまな既存の治療基盤の有用性および有効性を活用することができる。
【００１６】
本明細書に記載の種々の取り組みは、高度に拡張性があり、種々の動きの種類ならびに治療管理モダリティに用いられることができる。多くの場合、これらの教示はまた、所与の適用の設定において採算性のある手法で実施されることができる。
【００１７】
これらの、および他の利点は、以下の詳細な説明を徹底して検討および研究すれば明白となるであろう。これから図面、とりわけ図１を参照し、治療放射線量を管理するための例示的実施の設定を説明する。
【００１８】
この説明のための例では、制御回路１０１はメモリ１０２に操作可能に連結される。かかる制御回路１０１は、固定用途の配線接続プラットフォームを含むことができるか、または部分的または全体的にプログラム可能なプラットフォームを含むことができる。これらの構造上の選択肢は当技術分野でよく知られ、また理解されており、ここではさらなる説明を必要としない。この例を目的として、およびこの点においていかなる限定も意図せず、本説明の残りの部分は、制御回路１０１が少なくとも部分的にプログラム可能であることを仮定する。
【００１９】
メモリ１０２は、例えば、制御回路１０１によって実行されると、制御回路１０１に本明細書に記載の１つ以上のステップ、アクション、または機能を行わせるコンピュータ命令を格納する働きをする。このメモリ１０１はまた、要望に応じて、放射線治療計画を格納する働きもすることができる。かかる計画は当技術分野で知られており、患者への放射線の提供を制御するかまたは別様に影響を与える、１つ以上の構成要素について概して複数の設定を含む。本教示は、広範囲な制御計画および計画制定方法論に対応することになる。
【００２０】
制御回路１０１は、要望に応じて、１つ以上の放射線治療管理構成要素に操作可能に連結する。本例では、これは放射線供給源１０３（これは治療用放射線ビーム１０４を提供する）と、多葉コリメータ１０５とに連結することを含む。制御回路１０１はまた、利用可能である場合、および要望に応じて、任意の数の追加的なビーム成形構成要素１０６に操作可能に連結する。
【００２１】
コリメータは、放射線療法ビームを制限および形成するためにしばしば用いられる。いくつかのコリメータは、固定開口を有する。他のコリメータは、１つ以上の寸法に調整されることができる開口を有する。調整可能な開口は、少なくともある程度まで、放射線療法ビームの横断面を、カスタマイズすることによって所与の目標量の要求により良好に一致させることを試みることを可能にする。上述の多葉コリメータ１０５は、かかる構成要素の例である。多葉コリメータは、選択的にビームを遮断（およびしたがって成形）するために、放射線療法ビーム１０４のパスの内外で独立して動くことができる高原子番号の材料（タングステンなど）で形成される複数の個別の部品（「葉」として知られる）からなる。
【００２２】
この説明のための例では、制御回路１０１はまた、放射線の投与の間に患者１０８の部分または全部を支持する役目を果たす、患者支持架台１０７に連結する。この患者支持架台１０７は、例えば、診療用長椅子を備えることができる。患者支持架台は移動可能であることができる。この動きは、単軸（上下および左右など）に制限され得るか、または多次元であり得る。いくつかの場合には、患者支持架台１０７は、上下、側面から側面、回転、および／または勾配または傾斜に対して選択的に移動可能であり得る。本教示はまた、胴体支持表面に対して別個に移動可能な構成要素（アームレストおよび／またはレッグレストなど）を有する患者支持架台１０７を用いることにも対応する。
【００２３】
このように構成されると、制御回路１０１は、所与の放射線治療の間に、これらの種々の放射線管理構成要素を選択的にかつ別個に制御することができる。これは、例えば、制御回路１０１が、放射線ビーム１０４のエネルギーを増加、減少、または別様にゲート制御することができ、１つ以上のコリメータの開口を開ける、閉じる、または別様に変更することができ、および／または患者の体のすべてもしくは一部分を、治療の過程において要求に応じて動かすことができることを意味する。
【００２４】
このように採用されるこれらの種々の構成要素は、異なる治療管理モダリティを含む。自明な例として説明すると、制御回路１０１は患者を放射線ビーム１０４に曝露させることを停止するために、これらのモダリティのいずれを採用することもできる。とりわけ、制御回路１０１は、かかる結果を達成するために、放射線供給源１０３をゲート制御して閉鎖するか、または多葉コリメータ１０５の開口を閉じるか、あるいは患者１０８を放射線ビーム１０４のパスから十分に離れるように動かすように、患者支持架台１０７を動かすことができる。
【００２５】
とは言え、これらの点において、これらの種々の治療管理モダリティは、特定の結果に影響を与えるために必ずしもすべて等しく適しているわけではない。これらのモダリティは、例えば、所与の結果が達成される速度、所与の結果が達成される寸法範囲、および／または対応されることのできる修正の特定の方向または配向について異なる場合がある。上記で提供された単純な例を再び参照して、患者１０８を放射線ビーム１０４に曝露させることを中断することは、患者１０８を患者支持架台１０７を介して動かすことよりも、放射線供給源１０３をゲート制御することにより、さらに素早く達成されることができる可能性がある。本教示は、制御回路１０１が種々の治療管理モダリティを利用して、治療放射線治療を施す間に発生する動きに関連して、具体的な結果を効率的に達成することを可能にする。
【００２６】
かかる取り組みを容易にするため、制御回路１０１はまた１つ以上の動き検出器１０９にも操作可能に連結する。種々の動き検出器が当技術分野で知られている。それらは、例えば、患者の体の絶対的および／または相対的な動きを検出する１つ以上のレーザなどの光学系を含む。他の取り組みは、さまざまな造影の取り組みおよび方法論を含む。本教示はその点についてのいかなる特定の選択にもとりわけ敏感ではないので、かかる点についてのさらなる綿密さは本明細書では提供されない。
【００２７】
図２は、この点についての１つの説明的取り組みを示す。処理２００に関連して、ステップ２０１で、制御回路は（例えば、上述の動き検出器（複数可）１０９を用いて）、（しかし典型的に必ずしもリアルタイム（すなわち、本質的に直ちに）またはほぼリアルタイム（すなわち、例えば、数十ミリ秒内）ではない）第１の動きを検出する。この第１の動きは、例えば、治療放射線治療を受ける患者に関連する動きを含む、これらの教示は、これらの点について非常に広範囲な動きに対応する。
【００２８】
これらの点についての一例として、この第１の動きは、所定の放射線治療計画が考慮に入れる動きを含むことができる。説明のために、患者のある特定の動きは予期されることができ、よって計画されることができる。これは、生体運動（患者が息をするなど）または非生体運動（放射線治療計画により患者支持架台の表面が動いたときなど（およびよって患者が動く））を含む。
【００２９】
これらの点についての別の例として、この第１の動きはカテゴリ型の動きを含むことができる。説明のために、これは、無作為な動き（例えば、患者がくしゃみをしたり四肢を動かしたりした場合）、所与の位置からのドリフトを含む動き（例えば、患者が予測通りに循環的に息をするが、予想した息よりも深く吸い込んだために吸気の最大振幅が予測された振幅からドリフトした場合）、移動位相におけるドリフトを含む動き（例えば、患者が予測通りに循環的に息をするが、呼吸サイクルが予測された時間よりも早くまたは遅くずれる場合）、または周期的な動きを含む動き（例えば、規則的な、循環的な呼吸パターン）を含むことができる。
【００３０】
ステップ２０２に従って、制御回路１０１は第１の治療管理モダリティを用いて、検出された第１の動きを補償する。これは、例えば、この第１の動きに対応するため、多葉コリメータの開口および／または位置／配向を調整することを含むこともある。この点についての１つの説明のための例として、これは、多葉コリメータを調整することにより、患者の規則的な、周期的な呼吸を補償することを含むことができる。１つの取り組みにより、患者の予期される呼吸サイクルを考慮するためのこの多葉コリメータの使用は、放射線治療計画の一部を含むことができる。別の取り組みにより、これは、よりリアルタイムの線量方法論に関連して発生することができる。
【００３１】
ステップ２０３で、この処理２００はまた、第２の動きのための制御回路１０１モニタを有する。１つの取り組みにより（例えば、第１の動きおよび第１の治療管理モダリティが計画される動きに関連する場合）、この第２の動きは、患者に関連する不測の動きを含むことができる。
【００３２】
別の取り組みにより、前述したことの代わりに、またはこれらと組み合わせて、この第２の動きは、第１の動きとまったく異なる種類の動きを含むことができる。１つの説明のための例として、第１の動きは周期的な動きを含むことができ、第２の動きは、周期的な動きに関連するドリフト（振幅および／または位相に対して）、または周期的な動きに関連しない無作為の動きのいずれかを含むことができる。
【００３３】
制御回路１０１は、ステップ２０４で、第１の治療管理モダリティと異なる第２の治療管理モダリティを用いて、この第２の動きの検出に応答する。第１の動きが計画された予想された動きを含み、第１の治療管理モダリティが多葉コリメータの調整を含み、かつ第２の動きが不測の動きを含む場合、第２の治療管理モダリティは、例えば、患者支持架台１０７の動きを含み得る。
【００３４】
多くの他の例はこれらの教示に容易に対応される。例えば、第１の動きは、周期的な動きまたはこの周期的な動きに関連するドリフトを含む場合があり、一方で第２の動きは無作為の動きを含む場合がある。この場合、やはり説明を目的とし、これらの点についていかなる限定も意図せず、第１の治療管理モダリティは、多葉コリメータと患者支援架台の両方の使用を含む場合があり、一方で第２の治療管理モダリティは放射線ビーム１０４のゲート制御による適用（例えば、第２の動きが治まるまで一時的に放射線供給源１０３を遮蔽する）を含む場合がある。
【００３５】
図３は、これらの点についての単純な例を図示する。ここで、一般的な波形３０１は、経時的な患者の呼吸に関連付けられる動きを示す。示されるように、呼吸パターンは経時的に規則的であり、したがって作用された組織に対するこの呼吸の位置効果もまた、予測可能に循環的である。この例では、しかしながら、位置移動の基準値３０２は、例えば、患者による位置のいくつかの小さなずれにより、わずかに（参照番号３０３によって提示されるように）ずれる。かかる場合、制御回路１０１は、多葉コリメータなどの第１の治療管理モダリティを用いることにより、循環的な呼吸に由来する動き３０１に、および患者支持架台１０７などの第２の治療管理モダリティを用いることにより、振幅の動きにおける基準値ドリフト３０３に対応し得る。
【００３６】
すでに述べたように、これらの取り組みはリアルタイムの適用設定に対応することになる（付随するあらかじめ計算された治療計画の有無によらず）。かかる場合、これらの教示は、異なった動きの構成要素について異なる補償ストラテジを採用することを容易にするために、主要な動きの構成要素を分離するための入流動位置情報（例えば、回転時間窓越しの３Ｄ傾向分析の取り組みを用いて）の迅速分析に対応することになる。
【００３７】
１つの取り組みにより、それぞれの動きの傾向は、３Ｄの線量と時間のベクタを有するように推定され得る。かかる場合、制御回路は、例えば、適用の設定がまかなうことのできるすべての（または少なくともいくつかの）自由度の中から、効率的な補償をどのように割り当てるか決定するように構成される（ガントリー位置決め、コリメータ回転または移転、多葉コリメータの葉の位置決め、テーブル移転または回転、線量率など）。これは、１つの種類の運動の特定の付随する補償軸への単純な割り当てに限定される必要はない。その代わり、かつ要望に応じて、これらの教示は、例えば、１つの補償軸を介して扱われることのできる既存の正味の運動の所与の部分（主要な構成要素など）を決定することと、異なる補償軸を用いて補償されることのできる、同一の正味の運動の少なくとも１つの残りの部分を決定することに対応することになる。
【００３８】
さらに、動き補償は、適用の設定自体（機械の動きおよび／または動きの速度に関連する限定など）の限定のみでなく、患者の安全および安心のためになにが最善かという点（患者によりさまざまな理由によって異なり得る）にも基づいて、所与の患者のために計算および解析されることができる。
【００３９】
これらの教示は実地において高度に柔軟性および拡張性があり、広範囲な放射線治療方法論、動きの構成要素の種類、および放射線治療管理モダリティに対応することになる。これらの種々の構成要素を考慮に入れることにより、治療の計画者または管理者は、特定の付随する種類の動きまたは動きの構成要素に合わせ、および効率的に補償するために、特定の治療管理モダリティの利点を適切に活用することができる。
【００４０】
当業者であれば、広範囲な修正、変更、および組み合わせが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく上述の実施形態に対して行われ、かつかかる修正、変更、および組み合わせが、発明的概念の領域内に存在するものと見なされるということを認識するであろう。これらの点についての説明のための一例として、これらの教示は、リアルタイムに対象（放射線治療の対象など）の位置を検出し、次にリアルタイムの位置信号を利用する判定回路を用いて、どの検出された動きが治療計画で考慮に入れられており、どれがそうでないか識別し、計画に考慮に入れられていない動きについては、動きの構成要素をカテゴリ化して、応答可能に行われることができる適正な種類の補償を識別することを容易にするために役立つことができる。
【図１】
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【図２】
2014532516.tif 000003
【図３】
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【国際調査報告】
2014532516.tif 000005
2014532516.tif 000006
2014532516.tif 000007