(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット及び１又は複数のリスク臓器を含む被検体身体領域の少なくとも一部のベースライン３Ｄ画像及びリアルタイム３Ｄ画像を生成するリアルタイム３Ｄイメージングユニットと、
被検体身体領域の計画画像及び前記ベースライン３Ｄ画像を変形可能に位置合わせし、前記計画画像内の組織の放射線吸収特性を前記ベースライン３Ｄ画像にマップする位置合わせユニットと、
放射線治療処置の間、前記リアルタイム３Ｄ画像に基づいて前記ターゲット及び前記リスク臓器の動きを測定する動きユニットと、
前記ベースライン３Ｄ画像又は前記計画画像から、前記リアルタイム３Ｄ画像にマップされる前記放射線吸収特性に基づいて、前記ターゲット及び前記リスク臓器に供給されたリアルタイム放射線線量を、前記リアルタイム３Ｄ画像の各ボクセルごとに計算するリアルタイム線量計算エンジンと、
を有する放射線治療システム。
【請求項２】
前記動きユニットは、前記マップされた放射線吸収特性をもつ前記ベースライン３Ｄ画像を、前記リアルタイム３Ｄ画像と位置合わせする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ターゲットを横切るように被検体身体領域に放射線ビームを供給する放射線源を更に有し、各放射線ビームは、放射線治療計画に基づくサイズ、形状、方向、強度及び持続時間をもつ、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
被検体身体領域に供給される前記計算されたリアルタイム放射線線量は、前記計画画像の各ボクセルごとに計算された累積線量を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
組織に供給される前記計算されたリアルタイム放射線線量は、前記計画画像の各ボクセルごとに計算された蓄積された線量と、放射線治療処置の残りの部分について放出される計算された累積線量と、を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
放射線供給が、前記計算されたリアルタイム累積線量に基づいて変更される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記リアルタイム３Ｄイメージングユニットが、
リアルタイム３Ｄ超音波画像を生成する超音波手段と、
前記リアルタイム３Ｄ超音波画像を生成するために、超音波を送受信する超音波プローブの位置及び／又は向きを制御するロボットと、
を有する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
放射線吸収特性が組織の密度を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記計算されたリアルタイム累積放射線線量を、前記計画画像上に重ねて表示するディスプレイ装置を更に有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記計算されたリアルタイム累積放射線線量と計画された放射線線量との間の差を、前記計画画像上に重ねて表示するディスプレイ装置を更に有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
線形加速器と、
リアルタイムにロボット制御される超音波イメージングユニットと、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のシステムを作動させる１又は複数のプロセッサと、
を有する放射線治療システム。
【請求項１２】
前記線形加速器が、被検体身体内の少なくとも１つのターゲットに向けられる複数の放射線ビームを生成し、各放射線ビームが、放射線治療計画に基づくサイズ、形状、方向、強度及び持続時間をもつ、請求項１１に記載の放射線治療システム。
【請求項１３】
前記超音波イメージングユニットが、複数の放射線ビームに曝露される少なくとも１つのターゲット及び周囲組織を含む被検体身体の領域の３Ｄ超音波画像を生成する、請求項１１に記載の放射線治療システム。
【請求項１４】
コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）Ｘ線計画画像と、処置前に前記超音波イメージングユニットによって生成されたベースライン３Ｄ超音波画像とを変形可能に位置合わせし、３Ｄ組織密度マップを生成するために、ＣＴ計画画像に基づく組織密度を、ベースライン３Ｄ超音波画像にマップする位置合わせユニットと、
ターゲット及び周囲組織の動きを測定し、前記３Ｄ組織密度マップを、前記超音波イメージングユニットによって生成されるリアルタイム３Ｄ超音波画像と位置合わせする超音波動きユニットと、
前記３Ｄ組織密度マップ、前記リアルタイム３Ｄ超音波画像、及び前記測定された動きに基づいて、前記少なくとも１つのターゲット、リスク臓器及び周囲組織に供給されたリアルタイム放射線線量を、前記リアルタイム３Ｄ超音波画像の各ボクセルごとに計算する線量計算エンジンと、
を更に有する、請求項１１に記載の放射線治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、放射線治療及び医用イメージングに関する。本発明は、放射線治療のリアルタイム線量計算及び３次元リアルタイム超音波イメージングに関して特定の用途を見出し、特にそれに関して記述される。しかしながら、本発明は更に他の使用シナリオにも用途を見出し、上述の用途に必ずしも制限されない。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療（ＲＴ）は、ターゲット領域を囲む及びリスク臓器（ＯＡＲ）を含む正常細胞を守りながら、ターゲット領域の癌細胞を破壊するように放射線を生成し、供給する。ＲＴのための計画プロセスは、細分された線量又は或る時間にわたる線量による放射線供給を計画する。細分された処置は、癌細胞の破壊レートを改善し、正常細胞が回復することを可能にする。計画プロセスは、リスク臓器への照射を最小限にすると共にターゲット領域に最大線量を正確に供給するように放射線ビームのサイズ、形状、方向及び持続時間を決定する詳細なプロセスである。各々の放射線ビームの経路における骨、軟組織及び器官組織のような異なる組織密度は、計画された線量の計算において考慮される。一般に、コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）Ｘ線画像は、さまざまな放射線経路における異なる組織密度を評価（算定）し、減衰情報を提供するために、使用される。ＣＴ画像は、高解像度を提供するとともに、組織密度に対応するコントラストを有することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＲＴ計画を通じて進められる計画は、或る時間間隔の間に選択された形状及びサイズをもつ放射線ビームをさまざまな異なる方向から供給するように、例えば線形加速器（ＬＩＮＡＣ）のような装置を使用してＲＴ処置の間に提供される。ＲＴ供給における最近の改善は、超音波（ＵＳ）を用いて、ＲＴ供給の最中にターゲット領域を識別することを含む。超音波は、リアルタイム画像を提供するために高周波数音波を使用し、高周波数音波は、同時に起こる放射線治療ビームと干渉せず、又は反対に、放射線ビームは、超音波イメージングと干渉しない。音波を送受信する超音波プローブ又はトランスデューサは、ロボットアームによって患者の身体に対し適当な位置に保持される。超音波は、任意の放射線ビームの放出経路に対して、患者身体の内部のターゲットを識別することによって、ターゲット照射を改善する。他の方法は、ターゲット照射を改善するために、前立腺（又は他のターゲット）において、例えば超音波イメージング、蛍光透視又は他のリアルタイム／オンボードイメージングによって可視となるシードのような埋め込まれた基準を使用することを含む。ヘルスケア専門家は、超音波画像又は計画画像上に重ねられる放出経路をモニタし、処置を中止し、又は患者を保持する患者支持体又は寝台を移動させることにより患者位置を調整する。画像は、ＲＴ計画ソフトウェアによって記録され、評価され、ヘルスケア専門家は、次の細分された処置において任意の調整を行う。
【０００４】
しかしながら、患者組織は、処置の間、例えば心臓又は呼吸運動により、処置供給を移動させる。患者は、時々咳をし、くしゃみをし又はおならをし、これは、ターゲット、周囲組織及び／又はリスク臓器の位置を短時間に変えることがあり、ターゲットを放射線ビームの経路の外に移動させ、リスク臓器を放射線ビームの経路に入れることがある。現在の技法は、ＲＴ処置の最中にターゲット領域、周囲組織、リスク臓器に供給される実際の線量をモニタせず又は計算せず、これは、健康組織が過剰に線量を供給されることがあり、ターゲット領域が、細分された処置において不十分な線量を供給されることがあることを意味する。ボリュメトリックデータは、処置供給の間は追跡されない。解析、線量計算又は評価は、細分された処置と処置の間に実施される。
【０００５】
以下は、上述した問題その他に対処するＲＴの新しい改善されたリアルタイムの適応的な線量計算を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの見地によれば、放射線治療システムは、超音波（ＵＳ）イメージングユニット、位置合わせユニット、超音波動きユニット及びリアルタイム線量計算エンジンを有する。超音波（ＵＳ）イメージングユニットは、ターゲット及び１又は複数のリスク臓器（ＯＡＲ）を含む被検体身体領域のベースライン及びリアルタイム超音波画像を生成する。位置合わせユニットは、計画画像及びベースライン超音波（ＵＳ）画像を変形可能に位置合わせし、計画画像における組織の放射線吸収性特性を、ベースライン超音波画像にマップする。超音波動きユニットは、放射線治療処置の最中、リアルタイム超音波画像に基づいて、ターゲットボリューム及びリスク臓器の動きを測定する。リアルタイム線量計算エンジンは、マップされた組織放射線吸収特性及びリアルタイム３Ｄ超音波画像に基づいて、組織に供給されるリアルタイム放射線線量を計算する。
【０００７】
別の見地によれば、放射線治療の方法は、ターゲット及び１又は複数のリスク臓器（ＯＡＲ）を含む被検体身体領域のベースライン及びリアルタイムの超音波（ＵＳ）画像計画を生成することを含む。計画画像及びベースライン３Ｄ超音波画像は、変形可能に位置合わせされる。計画画像における組織の放射線吸収性特性が、ベースライン超音波画像にマップされる。ターゲット及びリスク臓器のリアルタイムの動きが、放射線治療処置の最中、リアルタイム超音波画像に基づいて測定される。組織に供給されるリアルタイム放射線線量は、マップされた組織放射線吸収特性及びリアルタイム３Ｄ超音波画像に基づいて計算される。
【０００８】
別の見地によれば、放射線治療システムは、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）、ロボット制御される超音波（ＵＳ）イメージングユニット、位置合わせユニット、超音波動きユニット、及び線量計算エンジンを有する。線形加速器は、被検体身体の少なくとも１つのターゲットボリュームへの複数の放射線ビームを生成し、各ビームは、放射線治療計画に基づくサイズ、形状、方向、強度及び持続時間をもつ。ロボット制御される超音波（ＵＳ）イメージングユニットは、被検体身体の領域の３次元（３Ｄ）超音波画像を生成し、３次元（３Ｄ）超音波画像は、少なくとも１つのターゲットボリューム及び周囲組織を含み、周囲組織は、同時に供給される複数の放射線ビームに曝露され、３Ｄ超音波画像に対して位置付けられる。位置合わせユニットは、コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）Ｘ線計画画像と、処置の前に超音波ユニットによって生成されたベースライン超音波（ＵＳ）画像を変形可能に位置合わせし、３Ｄ組織密度マップを生成するために、ＣＴ計画画像に基づく組織密度をベースライン３Ｄ超音波画像にマップする。超音波動きユニットは、ターゲットボリューム及び周囲組織の動きを測定し、３Ｄ組織密度マップを、超音波イメージングユニットによって生成されるリアルタイムの３Ｄ超音波画像に位置合わせする。線量計算エンジンは、３Ｄ組織密度マップ、リアルタイム超音波画像及び測定された動きに基づいて、少なくとも１つのターゲットボリューム、リスク臓器及び周囲組織に供給されるリアルタイムの放射線線量を計算する。
【０００９】
１つの利点は、放射線供給の最中にリアルタイム放射線線量が計算されることである。
【００１０】
別の利点は、供給された線量に基づいて、ＲＴ供給の最中になされることができるアクションに存在する。
【００１１】
別の利点は、ターゲット領域、周囲組織及びリスク臓器のリアルタイム放射線線量がボクセルごとに測定されることにある。
【００１２】
別の利点は、異なる組織についてリアルタイム放射線線量が測定されることにある。
【００１３】
別の利点は、ＲＴ計画のリアルタイム調整にある。
【００１４】
更に別の利点は、以下の詳細な説明を読み理解することにより当業者に理解されるであろう。
【００１５】
本発明は、さまざまな構成要素及び構成要素の取り合わせ並びにさまざまなステップ及びステップの取り合わせの形をとりうる。図面は、好適な実施形態を示すことのみを目的としており、本発明を制限するものとして解釈されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】リアルタイムの適応的な線量計算ＲＴシステムの実施形態を概略的に示す図。
【図２】リアルタイムの適応的な線量計算放射線治療の１つの方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を参照して、リアルタイムの適応的な線量計算ＲＴシステム１の実施形態が概略的に示されている。システムは、超音波（ＵＳ）イメージングユニット、蛍光透視イメージング装置等のリアルタイム３次元（３Ｄ）イメージングユニット２を有する。リアルタイム３Ｄ超音波イメージングユニットは、被検体身体４の領域のリアルタイム３Ｄ超音波画像３を生成する。被検体身体領域の超音波画像３は、放射線が線形加速器（ＬＩＮＡＣ）６のような放射線源から放射線が同時に供給される組織を含む。放射線画像３は、メモリに記憶され、メモリは、プロセッサメモリ、コンピュータメモリ、又はディスク記憶媒体のような非一時的メモリを含みうる。被検体が寝台又はベッドのような被検体支持体８に位置する間、放射線に曝露される組織が、放出される放射線ビームに対し測定される。
【００１８】
リアルタイム３Ｄ超音波ユニット２は、１又は複数のプロセッサ１０、ディスプレイ装置１２及び少なくとも１つの入力装置１４を有する。プロセッサ１０、ディスプレイ装置１２、及び入力装置１４が、例えばコンソール、オペレータインタフェース等のワークステーション１６に具体化する。ワークステーションは、単一のデスクトップコンピュータ、ネットワークを通じて接続される複数のデスクトップコンピュータ、サーバコンピュータ、ラップトップ、タブレット、及びそれらの組み合わせ等でありうる。プロセッサは、単一のプロセッサ、又はマルチプロセッサでありうる。各プロセッサは、単一コア又はマルチコアプロセッサでありうる。入力装置は、キーボード、マウス、マイクロフォン等を含みうる。ディスプレイ装置は、コンピュータモニタ、テレビジョンスクリーン、タッチスクリーン、触覚型電子ディスプレイ、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、ベクトルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、真空蛍光表示管（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ、ヘッドマウント式のディスプレイ等を含みうる。
【００１９】
リアルタイム３Ｄ超音波ユニット２は、コンピュータ制御されるロボット制御手段２２によって制御される超音波プローブ２０又はトランスデューサを操作するロボットマニピュレータ１８を有する。リアルタイム３Ｄ超音波ユニット２は、ロボット制御手段２２を通じて超音波プローブ２０を位置付けるためのハプティックインタフェース２４を有することができる。リアルタイム３Ｄ超音波ユニット２は、ロボットマニピュレータ、ＬＩＮＡＣ及び被検体身体の位置を追跡する１又は複数の光学追跡装置２６を有する。追跡装置は、ＬＩＮＡＣのガントリ、ロボットアーム、被検体支持体等の上のレーザ、ビデオ、ＲＦトラッカ又は電気機械式フィードバック装置を有することができる。ロボット制御手段２２は、放射線の供給中、ＬＩＮＡＣ６及びＬＩＮＡＣビームとの衝突を回避するように、マニピュレータ１８又はロボットアームを制御する。ロボット制御手段は、放射線供給と同時に放射線線量を受け取る被検体身体領域のリアルタイム３Ｄ超音波画像を提供するように、超音波プローブを位置付ける。
【００２０】
ＬＩＮＡＣ６は、放射線治療に基づいて、被検体身体４に位置する少なくとも１つのターゲットボリュームに放射線ビームを送る。各々の放射線ビームは、予め決められたサイズ、形状、方向又は向き、強度及び持続時間をもち、ＬＩＮＡＣ制御手段２８によって制御される。ＬＩＮＡＣ６は、被検体支持体８に支持される被検体身体の周りを移動される。被検体支持体は、ＬＩＮＡＣとアラインするように移動さされることができる。ＬＩＮＡＣ制御手段は、ワークステーション１６又は別個のワークステーションにおいて具体化されることができ、ＬＩＮＡＣのためのコンソールとして動作することができる。ＬＩＮＡＣ制御手段２８は、放射線ビームに関する軌道、形状、サイズ及び他の情報を、リアルタイム３Ｄ超音波ユニット２に供給する。
【００２１】
システムは、ストレージ管理システム、画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）、放射線検査情報システム（ＲＩＳ）等のメモリから、又は直接スキャナ３４から、例えばＰＥＴ、ＣＴ、ＭＲ又はＳＰＥＣＴ画像又はそれらの組み合わせのような計画画像３２を受け取る画像位置合わせユニット３０を有する。システムは、ターゲットボリューム及び任意のリスク臓器をセグメント化するセグメント化ユニット３５を有する。例えば、前立腺の腫瘍が、ターゲットボリュームとしてセグメント化され、被検体の前立腺、膀胱及び直腸が、リスク臓器としてセグメント化される。セグメント化ユニットは、ディスプレイ装置１２によってリアルタイム超音波画像３又は計画画像の表示に重ねられるセグメント化された構造を識別することができる。例えば、ターゲットボリューム及びリスク臓器を有する画像は、ターゲットボリュームの境界のカラーコントラスト及び／又はリスク臓器の境界の異なるカラーコントラストを有することができる。
【００２２】
画像位置合わせユニット３０は、セグメント化された計画画像３２及び３Ｄ超音波ベースライン画像３６を変形可能に位置合わせする。ベースライン画像３６は、第１の細分された（部分的な）線量の供給前に取得され、細分された線量の供給と供給の間に再び取得され、再び位置合わせされることができる。位置合わせプロセスは、例えば、ハウンズフィールド単位に基づいて計画画像から組織密度を得るために使用される変形ベクトル３８を生成し、変形ベクトルは、組織密度を、３Ｄ組織マップ４０としてメモリに記憶されたベースライン３Ｄ超音波画像にマップする。セグメント化が更に、３Ｄ組織マップにマップされる。一実施形態において、セグメント化された境界は、計画画像から３Ｄ超音波ベースライン画像にマップされる。さまざまなセグメント化された領域は、各々の領域内の組織について公称密度又は他の放射線減衰係数を各々割り当てられることができる。
【００２３】
放射線治療の間、３Ｄ超音波動きユニット４２は、追跡システム２６からの情報と３Ｄ超音波ベースライン画像及び計画画像の直接的な画像比較を使用して、各々のリアルタイム３Ｄ超音波画像を３Ｄ組織マップと位置合わせする。すなわち、３Ｄ組織マップが、ターゲット領域及びリスク臓器の現在の形状及び位置に変換される。測定される動きは、呼吸運動、心臓運動、患者運動、及び例えば咳、くしゃみ、おならのような単一の過渡的イベント等によるものでありうる。
【００２４】
リアルタイム線量エンジン４６は、リアルタイム超音波画像３にマップされる３Ｄ組織密度に基づいて、組織に供給されるリアルタイム放射線線量を計算する。リアルタイム線量エンジンは、計算において、各々の放射線ビームが通過するマップされた組織密度を含む。より具体的には、線量エンジンは、位置合わせされた３Ｄ組織マップの各ボクセルによって吸収される放射線の量を積分する。３Ｄ動きユニット４４によって識別される動きに基づいて、組織マップのターゲットボリューム及びリスク臓器を現在の位置及び形状に変換することは、放射線ビーム軌道に沿ったボクセルが決定されることを可能にする。リアルタイム３Ｄ超音波画像の各ボクセルごとに蓄積されるリアルタイム放射線線量を計算することは、放射線ビームの初期強度、各ボクセルに至る及び各ボクセルと交差する軌道に沿った減衰、時間中に軌道が交わるボクセルにどれくらいの放射線が堆積されるか、に基づく。処置ビーム、ターゲット領域及びリスク臓器が計画画像内のそれらの公称位置に対して移動するとき、堆積される線量が、処置中に各ボクセルと交わるすべての軌道にわたって積分され、合計される。累積線量マップは、各ボクセルごとに計算された蓄積されたリアルタイム線量に基づく放出された累積線量マップと、ＲＴ処置計画から計画される細分された処置の残りに基づく放出される線量の値と、を任意に含むことができる。累積線量は、計画マップ上にマップされ及び／又は重ねられることができる。
【００２５】
累積線量マップ４６は、処置プロセスを変更するために、システムによって使用されることができる。処置プロセスは、例えば細分された線量の供給中にプロセスを終了することによって変更されることができる。代替として、計画された線量がターゲットボリュームにおいて到達され、及び／又は最大の可能な閾値線量がリスク臓器において到達されるとき、処置プロセスは、細分された処置の最中に１又は複数の計画される放射線ビームを変更することによって、変更されることができる。１又は複数の放射線ビームは、サイズ、形状、方向、強度及び／又は持続時間を変更されることができる。例えば、大動脈腫瘍の位置は、呼吸及び心臓リズムによってシフトし、特定の角度からのビームが、心臓組織への照射を最小限にするために、特定のリズミカルなシーケンスの最中に狭くされ及び／又はゲーティングされることができる。別の例において、患者が咳をするとき、ターゲットボリュームが適当な位置に戻るまで、放射線ビームが一時的にゲーティングされている。両方の例において、ビームの中心にターゲットボリュームを置いたまま周囲組織が動くようなわずかな移動の場合にも、リアルタイム線量が、プロセスの全体にわたって計算される。累積線量は、将来の細分された線量を変更し又は再計算するために使用されることもできる。
【００２６】
累積線量マップ４６は、リアルタイム３Ｄ超音波画像３、ベースライン画像３６及び／又は計画ＣＴ画像３２の上に重ね合せられるディスプレイ装置１２に表示されることができる。累積線量マップは、累積線量又は放出された累積線量として表示されることができる。累積線量マップは、累積線量マップ又は放出された累積線量マップと、ＲＴ処置計画からの計画された線量マップとの間の差として表示されることができる。
【００２７】
さまざまなユニット又は制御手段２、２２、２８、３０、４２、４４、４６が、例えばワークステーション１６の電子プロセッサ又は電子処理デバイス１０のような電子データ処理装置によって、又はネットワークによってワークステーション１６と機能的に接続されるネットワークベースのサーバコンピュータによって、適切に具体化される。更に、開示されたイメージング、位置合わせ、セグメント化、マッピング、制御及び線量計算技法は、開示されたイメージング、位置合わせ、セグメント化、マッピング、制御及び線量計算技法を実施するために、電子データ処理装置によって可読であり電子データ処理装置によって実行可能な命令（例えばソフトウェア）を記憶する非一時的記憶媒体を使用して、適切に実現される。
【００２８】
図２を参照して、リアルタイムの適応的な線量計算ＲＴの１つの方法がフローチャートに示されている。ステップは、ＲＴ計画の一部として概念的に事前に複数のステップに分けられることができ及び／又は被検体への放射線供給の前に実施されることができ、ステップは、ＲＴ処置の最中に又はその一部として実施されることができる。ＲＴ計画は、ステップ５４において、スキャナ３４から１又は複数の３Ｄ計画画像３２の取得から始まって進行する。計画画像は、放射線治療のための１又は複数のターゲットボリュームを含み、一般にリスク臓器を含む。計画画像は、ステップ５６において、セグメント化され解析され、細分された処置を含むＲＴ計画が確立される。各々の細分された処置は、ＬＩＮＡＣ６からの放射線ビームに対する計画された曝露の連続を含む。各々の放射線ビームは、サイズ、形状、軌道、強度、持続時間等について計画される。ＲＴ処置計画は、ステップ５８において検査され記録される。検証は、ＬＩＮＡＣ６及びリアルタイム３Ｄ超音波ユニット２のマニピュレータ又はロボットアーム１８の移動のシミュレーションを含むことができる。計画は、ＬＩＮＡＣ６の加速器制御手段２８及び超音波ユニット２のロボット制御手段２２によって使用される制御情報を含む。
【００２９】
ステップ６０において、ベースライン３Ｄ超音波画像３６が、リアルタイム３Ｄ超音波イメージングユニット２によって取得される。ベースライン画像は、第１の細分された処置の前に取得される。ベースライン画像３６は、メモリに記憶される。ベースライン画像は、各々の細分された処置の前に再び取得されることができる。取得された３Ｄ超音波ベースライン画像３６は、ステップ６２において、変形可能画像位置合わせユニット３０によって、セグメント化された計画画像３２と変形可能に位置合わせされる。変形可能な位置合わせプロセスは、変形ベクトル３８を生成する。ベースライン画像が細分された処置の間に再び取得される場合、再び取得されたベースライン画像は、第１の取得された３Ｄ超音波ベースライン画像に、及び／又は３Ｄ ＣＴ計画画像に位置合わせされることができる。ベースライン画像は、放射線ビームが供給されるべき組織を含む。
【００３０】
ステップ６４において、組織密度が、例えばハウンズフィールド単位で、計画画像から、位置合わせされた超音波ベースライン画像に移される。組織密度は、ステップ６６において、変形ベクトルに基づいて、位置合わせされた３Ｄ超音波ベースライン画像にマップされる。３Ｄ組織マップ４０及び変形ベクトル３８が、メモリに記憶される。３Ｄ組織マップ４０は、放射線ビームの減衰の情報を提供する。
【００３１】
放射線は、ステップ６８において、ＲＴ処置計画に基づいて患者の組織に供給され、かかる放射線は、患者支持体８上に支持される患者４に対するサイズ、形状、強度、持続時間及び方向をもつ放射線ビームを含む。ＬＩＮＡＣ６からの放射線ビームは、加速器制御手段２８によって制御される。同時に、ステップ７０において、ロボット制御手段２２によって制御されるリアルタイム３Ｄ超音波イメージングユニットが、放射線ビームの経路における組織の３Ｄリアルタイム超音波画像３を取得する。組織の動きが、ステップ６８において評価される。セグメント化されたターゲットボリューム及びリスク臓器の動きが、３Ｄ動きユニット４４によって測定される。３Ｄ組織マップ４０の各ボクセルが、ステップ７４において、リアルタイムに測定された動きに基づきその現在ロケーションに変更されるようにマップされる。
【００３２】
リアルタイム線量計算エンジン４６は、ステップ７２において、リアルタイム３Ｄ超音波画像３及び動きに関して調整された３Ｄ組織密度マップ４０に基づいて、組織に供給されるリアルタイム放射線線量を計算する。ＬＩＮＡＣ６からの放射線ビームは、リアルタイム３Ｄ超音波画像３に対して追跡され、測定される。リアルタイム放射線線量は、リアルタイム３Ｄ超音波画像の各ボクセルについて計算される。リアルタイム放射線線量は、細分された処置ごとに線量マップ４８に蓄積される。リアルタイム累積放射線線量４８は、細分された処置の残りの部分について放出される線量を含むことができる。リアルタイム累積放射線線量４８は、３Ｄ超音波リアルタイム画像３又は位置合わせされたＣＴ計画画像３２のいずれかに重ねられて、ディスプレイ装置によって表示されることができる。計算されたリアルタイム累積線量４８は、計算されたリアルタイム累積線量４８と放射線治療計画からの計画線量との間の差として、ＣＴ計画画像又は３Ｄ超音波リアルタイム画像上に重ねられて、表示されることができる。
【００３３】
ＲＴ供給は、リアルタイム累積線量マップ４８に基づいて、細分された処置の最中に変更されることができる。ＲＴ供給は、測定された動きに基づいて変更されることができる。ＲＴ供給は、サイズ、形状、軌道、強度、持続時間等をリアルタイムに修正するために、ＬＩＮＡＣ制御２８を使用して変更されることができる。例えば、放射線ビームパラメータは、例えば心臓及び／又は呼吸運動のような反復的な動きに基づいて変更されることができる。例えば、放射線ビームパラメータは、ターゲットと一緒に移動するように、ターゲットが移動して規定されたレンジに入り又はそこから出るときに一時的にビームをオン／オフにするように、ターゲットボリュームがリスク臓器によって隠されなくなるときビームのサイズ及び／又は形状を変えるように、放射線ビームのパラメータを変えることによって、反復的な動きに適応するように変更されることができる。ビームパラメータは、例えば咳、くしゃみ又はおならのようなイベントによる動きと共に変更されることができる。例えば、ターゲットボリューム及び／又はリスク臓器が適当な位置に戻るまで、放射線ビームは一時的に中止されることができ、狭められることができ、及び／又はターゲット領域の移動と共に移動されることができる。放射線ビームパラメータの変更は、受け取られるターゲット及び／又はリスク臓器の位置及びＬＩＮＡＣの再位置付けスピードのような線量測定情報に対する応答、及び／又は放射線ビームの適切な方向を提供するように患者支持体の制御された動きのような患者移動を含むことができる。閾値線量が１又は複数のターゲットボリューム及び／又は任意のリスク臓器において到達されると、ＲＴ供給が終了するように変更されることができる。
【００３４】
リアルタイム累積線量マップ４８は、ステップ５６の適応的な放射線治療計画を用いて計画される次の細分された処置への入力のために、元の計画画像にマップされることができる。
【００３５】
ここに示される特定の実施形態に関連して、特定の構造的及び／又は機能的なフィーチャが、規定された構成要素及び／又はコンポーネントに組み込まれるものとして記述されることが理解されるべきである。しかしながら、これらのフィーチャが、同じ又は同様の利点で、必要に応じて他の構成要素及び／又はコンポーネントにも組み込まれることができることが企図される。更に、例示の実施形態の異なる見地が、所望のアプリケーションに適した他の代替の実施形態を達成するために必要に応じて選択的に用いられることができ、それにより、他の代替の実施形態は、それに組み込まれる見地の個々の利点を実現することが理解されるべきである。
【００３６】
更に、ここに記述される特定の構成要素又はコンポーネントは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はその組み合わせにより適切に実現されるそれらの機能を有することができることが理解されるべきである。更に、一緒に組み込まれるものとしてここに記述される特定の構成要素は、適切な環境の下でスタンドアロンの構成要素でありえ、又は他のやり方で分けられることができることが理解されるべきである。同様に、１つの特定要素によって実施されるものとして記述される複数の特定の機能は、個別の機能を実行するように独立して動作する複数の個別の構成要素によって実施されることができ、又は特定の個別の機能は、分離されて、協力して動作する複数の個別の構成要素によって実施されることができる。代替として、互いに個別のものとして記述され及び／又は図示される幾つかの構成要素又はコンポーネントは、必要に応じて、物理的に又は機能的に組み合わせられることができる。
【００３７】
要するに、本願明細書は、好適な実施形態に関して記述されている。明らかに、当業者であれば、本願明細書を読み理解することにより変形例及び変更例が思いつくであろう。このような変形例及び変更例が添付の請求項又はそれと等価なものの範囲内にある限り、本発明は、それらすべての変形例及び変更例を含むものとして理解されることが意図される。すなわち、さまざまな上述の及び他のフィーチャ、機能、又はそれらの代替物は、多くの他の異なるシステム又はアプリケーションをもたらすように組み合わせられることができ、更に、さまざまな予想しない又は予期しない代替例、変形例、変更例又はそれらの改良が、当業者によって行われることができ、それらは、添付の請求項によって同様に含まれることが意図されることができる。
【図１】
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【図２】
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