(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の中の標的部位に放射線を照射するためのシステムであって：
−  前記対象の中に挿入されるための及び前記標的部位に照射されることになる放射線を放射する放射線源を前記対象の中に導入するための細長い導入要素、
−  前記放射線源が前記標的部位の中又は前記標的部位の近くに位置するように前記導入要素の中で前記放射線源を動かすための移動ユニット、
−  前記標的部位を加熱するための加熱ユニット、
−  前記導入要素の長さに沿って温度を決定するための温度決定ユニット、及び
−  決定された前記温度に応じて前記移動ユニットを制御するための制御ユニット、を有する、
システム。
【請求項２】
前記制御ユニットは、決定された前記温度が予め定められた閾値温度より大きい前記対象の中の場所に前記放射線源が動かされるとともに停止されるよう、前記移動ユニットを制御するように適合される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記システムは、前記対象の中の前記標的部位の位置を提供するための標的部位提供ユニットをさらに有し、前記温度決定ユニットは、前記導入要素の長さに沿って決定された前記温度及び提供された前記標的部位に基づいて前記標的部位の中の温度を決定するように適合され、前記制御ユニットは、前記標的部位の中の前記温度が予め定められた閾値温度未満である場合、前記放射線源が前記対象の中に導入されない又は前記対象から引っ込められるよう、前記移動ユニットを制御するように適合される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムは、前記対象の中の前記標的部位の位置を提供するための標的部位提供ユニットをさらに有し、前記温度決定ユニットは、前記導入要素の長さに沿って決定された前記温度及び提供された前記標的部位に基づいて前記標的部位の中の温度を決定するように適合され、前記システムはさらに、前記標的部位の中の前記温度が予め定められた閾値温度未満である場合に、アラームを出力する出力ユニットを有する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記システムは、前記対象の中の前記標的部位の位置を提供する標的部位提供ユニット並びに前記対象の中の前記標的部位の提供された前記位置及び決定された前記温度に基づいて前記対象の中の前記放射線源の滞留位置及び滞留時間を定める計画を生成する計画生成ユニットをさらに有し、前記制御ユニットは、生成された前記計画にしたがって前記移動ユニットを制御するように適合される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記計画生成ユニットは、前記滞留位置を決定された前記温度が予め定められた閾値温度より大きい前記対象の中の場所のみに定めるよう、前記計画を生成するよう適合される、
請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記計画生成ユニットは、前記滞留位置における前記滞留時間が前記滞留位置における前記温度に依存するよう前記計画を生成するように適合される、
請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記導入要素は、前記導入要素の長さに沿った前記温度を示す光学信号を生成するために前記導入要素の長さに沿って配置される光ファイバを有し、前記温度決定ユニットは、生成された前記光学信号に基づいて前記導入要素の長さに沿った前記温度を決定するように適合される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記システムはさらに、前記光学信号に基づいて、前記導入要素の位置を決定する位置決定ユニットを有する、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記システムは、少なくとも前記標的部位を示す前記対象の画像を提供する画像提供ユニットを有し、前記温度決定ユニットは、前記光学信号に基づいて前記導入要素の長さに沿った第１の温度を決定するように、及び画像−温度変換処理を使用することにより、提供された前記画像に基づいて第２の温度を決定するように適合され、前記画像−温度変換処理は、前記第１の温度を使用することによって較正される、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記システムはさらに、前記導入要素の位置を決定する位置決定ユニット、前記対象の中の前記標的部位の位置を提供する標的部位提供ユニット並びに前記対象の中の前記標的部位の提供された前記位置、前記導入要素の決定された前記温度及び決定された前記位置に基づいて前記対象の中の前記放射線源の滞留位置及び滞留時間を定める計画を生成する計画生成ユニットをさらに有し、前記制御ユニットは、生成された前記計画にしたがって前記移動ユニットを制御するように適合される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記システムは、前記導入要素の位置を決定する位置決定ユニット、少なくとも前記標的部位を示す前記対象の画像を提供する画像提供ユニット及び前記導入要素の決定された前記位置に基づいて前記導入要素の表現を重ね合わされた画像を表示するディスプレイを含む出力ユニット、をさらに有する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムは、決定された前記温度に応じて前記加熱ユニットを制御する制御ユニットをさらに有する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
対象の中の標的部位に放射線を照射するためのシステムの作動方法であって、前記システムは、温度決定ユニット及び制御ユニットを有し、前記作動方法は：
− 前記温度決定ユニットが、加熱ユニットにより加熱された前記標的部位に照射されることになる放射線を放射する放射線源を前記対象の中に導入するために前記対象の中に挿入されている細長い導入要素の長さに沿った温度を決定するステップと、
−  前記放射線源が決定された前記温度に応じて前記標的部位の中に前記標的部位に隣接して又は前記標的部位を囲んで配置されるように、前記制御ユニットが、前記導入要素の中で前記放射線源を動かすための移動ユニットを制御するステップと、を含む、
作動方法。
【請求項１５】
コンピュータ可読コードが格納される非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ可読記憶媒体は、前記コンピュータ可読記憶媒体がロードされるコンピューティングデバイスが：
−  細長い導入要素を対象の中に挿入し、前記標的部位に照射されることになる放射線を放射する放射線源を前記対象の中に導入する行為；
−  前記放射線源が、前記標的部位の中、前記標的部位に隣接して又は前記標的部位を囲んで配置されるように、前記導入要素の中で前記放射線源を移動ユニットに移動させる行為；
−  加熱ユニットに前記標的部位を加熱させる行為；
−  温度決定ユニットを使用して前記導入要素の長さに沿って温度を決定する行為；及び
−  決定された前記温度に応じて制御ユニットに前記移動ユニットを移動させる行為；
を請求項１に記載のシステムに実行させるように、構成される、
非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象の中の標的部位に放射線を照射するためのシステム、方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
対象の中の標的部位に放射線を照射するためのシステムは、例えば、高線量率（ＨＤＲ）近接照射療法システムである。ＨＤＲ近接照射療法システムは、標的部位の中に導入される近接照射療法カテーテルを有し、近接照射療法カテーテルの中で、放射性放射線源が異なる滞留位置（dwell  positions）に動かされ、この滞留位置に放射性放射線源はそれぞれの滞留時間（dwell  time）の間配置される。標的部位は、それぞれの滞留時間の間、異なる滞留位置で放射性放射線源によって放射される放射線放射によって治療される。
【０００３】
放射線源によって放射される放射線は、例えば、がん組織を、主に、腫瘍ＤＮＡ細胞を攻撃する酸素ラジカルの発生を通して破壊する。破壊されることになる細胞が、比較的低い量の酸素しか含まない可能性があり、この比較的低い量の酸素は、放射線の照射の効果の減少につながる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、対象の中の標的部位に放射線を照射するためのシステム、方法及びコンピュータプログラムを提供することであり、放射線の照射の有効性を向上させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様では、対象の中の標的部位に放射線を照射するためのシステムが提示され、システムは：
−  対象の中に挿入されるための及び標的部位に照射されることになる放射線を放射する放射線源を対象の中に導入するための細長い導入要素、
−  放射線源が標的部位の中又は標的部位の近くに位置するように導入要素の中で放射線源を動かすための移動ユニット、
−  標的部位を加熱するための加熱ユニット、
−  導入要素の長さに沿って温度を決定するための温度決定ユニット、及び
−  決定された温度に応じて移動ユニットを制御するための制御ユニット、を有する。
【０００６】
導入要素の長さに沿ったそれぞれの場所で放射線源によって放射される放射線に対する対象の感受性は、それぞれの場所における温度に依存し得る。例えば、対象が、人又は動物のような生物である場合、照射される放射線は、照射された領域が増加した酸素レベルを有する場合に、より効果的であることができ、加熱がより高い血液循環及び酸素供給を引き起こすので、このような増加した酸素レベルは加熱により達成されることができる。したがって、導入要素の長さに沿って温度を決定すること及び決定された温度に応じて導入要素の中で放射線源の動きを制御することは、放射線の照射の最適化された効果を可能にする。
【０００７】
加熱ユニットは、マイクロ波、高周波及び／又は超音波によって標的部位を加熱するように適合され得る。導入要素は、優先的には、カテーテル又はニードルのような細長い中空導入要素、特に近接照射療法カテーテルである。システムは、優先的には、標的部位が加熱される間に及び／又は標的部位が加熱された後に、ＨＤＲ治療を実行するように適合される。
【０００８】
実施形態では、制御ユニットは、放射線源が対象の中の場所に動かされるとともに対象の中の場所で停止されるように移動ユニットを制御するよう適合され、この場所において決定された温度は予め定められた閾値温度より大きい。決定された温度に応じた導入要素の中の放射線源の動きの制御は、標的部位への放射線の照射のさらに向上した有効性をもたらすことができる。
【０００９】
さらに、システムは、対象の中の標的部位の位置を提供するための標的部位提供ユニットを有することができ、温度決定ユニットは、導入要素の長さに沿って決定された温度及び提供された標的部位に基づいて標的部位の中の温度を決定するように適合され、制御ユニットは、標的部位の中の決定された温度が予め定められた閾値温度未満である場合、放射線源が対象の中に導入されない又は対象から引っ込められる（retracted）よう、移動ユニットを制御するように適合され得る。特に、標的部位が高温（hyperthermia）に無い場合、治療照射（therapy  delivery）は停止され得る。標的部位の中の決定された温度は、例えば、標的部位の中にある導入要素の長さに沿った温度の平均、これらの温度の最小、これらの温度の最大等であり得る。実施形態では、制御ユニットは、標的部位の中にある導入要素の長さに沿った温度の１つ、又は予め定められた量又は全てが、予め定められた閾値温度未満である場合、放射線源が対象の中に導入されない又は対象から引っ込められるよう移動ユニットを制御するように適合され得る。さらに、システムは、標的部位の中の決定された温度が予め定められた閾値温度未満である場合に、アラームを出力する出力ユニットを有し得る、すなわち、例えば、標的部位が高温にない場合、アラームが発生し得る。ユーザは、その結果、対象から放射線源を除去することによって標的部位への放射線の照射を停止することができ、それによって、放射線が非常に効果的である場合にのみ、放射線が対象、特に標的部位に照射されることを確実にする。
【００１０】
実施形態では、システムは、対象の中の標的部位の位置を提供する標的部位提供ユニット並びに対象の中の標的部位の提供された位置及び決定された温度に基づいて対象の中の放射線源の滞留位置及び滞留時間を定める計画を生成する計画生成ユニットを有し、制御ユニットは、生成された計画にしたがって移動ユニットを制御するように適合される。計画の生成はまた、既存の計画の適合（adaptation）も含むことができる。適合は、治療照射中でさえ実行され得る。計画生成ユニットは、計画が、決定された温度が予め定められた閾値温度より大きい対象の中の場所にのみ滞留位置を定めるよう計画を生成するように適合され得る。そのうえ、計画生成ユニットは、滞留位置における滞留時間が滞留位置における温度に依存するよう計画を生成するように適合され得る。例えば、標的部位の中の場所において温度が、増加した酸素レベルが想定され得るように閾値温度より高い場合であるが、温度が依然として比較的低い場合、滞留時間はより大きくなり得る一方、温度がより高い場合、滞留時間はこの場所においてより小さくなり得る。例えば、標的部位の位置に依存するだけでなく、標的部位の中の現在の温度分布にも依存する計画を生成することは、標的部位への放射線の照射の有効性をさらに向上させることができる。
【００１１】
好適な実施形態では、導入要素は、導入要素の長さに沿った温度を示している光学信号を生成するために導入要素の長さに沿って配置される光ファイバを有し、温度決定ユニットは、生成された光学信号に基づいて導入要素の長さに沿った温度を決定するように適合される。光ファイバは、優先的には、光学信号を生成するためのブラッググレーティングを有する。代替的に又は追加で、温度決定ユニットは、他の方法で導入要素に沿った温度を決定するように適合されることができる。例えば、画像ベースの温度測定技法が、導入要素の長さに沿った温度を決定するために使用されることができる。特に、磁気共鳴又は超音波温度測定技法が、カテーテルの長さに沿った温度を決定するために使用され得る。実施形態では、画像における導入要素の位置はセグメント化によって決定され、導入要素の長さに沿った温度は、導入要素の決定された位置における画像値（image  value）に基づいて決定される。システムはさらに、特に光学信号に基づいて、導入要素の位置を決定するための位置決定ユニットを有する。そのうえ、計画生成ユニットは、対象の中の標的部位の提供された位置、決定された温度及び導入要素の決定された位置に基づいて、対象の中の放射線源の滞留位置及び滞留時間を定める計画を生成するように適合されることができ、制御ユニットは、生成された計画にしたがって移動ユニットを制御するように適合され得る。光学信号に基づいて、特に、生成された光学形状検知信号に基づいて、導入要素の位置を決定することは、対象の中の導入要素の位置の非常に正確な決定を可能にし、この非常に正確に決定された位置は、特にリアルタイムで、放射線源の滞留位置及び滞留時間を定める計画を最初に生成する又は適合させるために、使用されることができる。これは、標的部位への放射線の照射のさらに増加した有効性をもたらすことができる。しかし、位置決定ユニットはまた、他の方法で、例えば、電磁トラッキング技法、超音波トラッキング技法等を使用することによって、導入要素の位置を決定するように適合されることもできる。実施形態では、システムは、少なくとも標的部位を示す対象の画像を提供する画像提供ユニット、及び導入要素の決定された位置に基づいて導入要素の表現（representation）を重ね合わされた画像を表示するディスプレイを有する出力ユニットを有する。これは、導入要素が対象の中の所望の位置にあるかどうかをユーザがチェックすることを可能にする。
【００１２】
標的部位提供ユニットは、対象の提供された画像に基づいて標的部位の位置を決定するように適合され得る。例えば、標的部位提供ユニットは、標的部位の位置を決定するために、提供された画像における標的部位をセグメント化するように適合され得る。
【００１３】
出力ユニットは、決定された温度に応じた単一の値を出力するように適合され得る。単一の値は、特に標的部位の中の、最小値、最大値又は平均値であり得る。そのうえ、システムは、対象の中に挿入されるとともに対象の中に放射線源を導入するための幾つかの導入要素を有することができ、温度は、光学信号に基づいて対象の中の３次元温度分布を決定するために、例えば、導入要素の長さに沿って配置された光ファイバを使用することによって、導入要素の長さに沿って決定され得る。
【００１４】
実施形態では、システムは、少なくとも標的部位を示す対象の画像を提供する画像提供ユニットを有し、温度決定ユニットは、光学信号に基づいて導入要素の長さに沿った第１の温度を決定するように及び画像−温度変換処理を使用することによって提供された画像に基づいて第２の温度を決定するように適合され、画像−温度変換処理は、第１の温度を使用することによって較正される。画像提供ユニットは、超音波イメージング装置又は磁気共鳴イメージング装置を含み得る。したがって、例えば、光学信号に基づいて得られる温度は、他の、画像ベースの温度測定手順を較正するために使用されることができ、この較正が実行された後、画像ベースの温度測定手順から得られる温度は、例えば、標的部位の中の温度を決定するために使用されることができる。この追加の温度情報は、例えば、ディスプレイに表示されることができる及び／又は移動ユニットを制御するために制御ユニットによって使用されることができ、標的部位に放射線を照射することのさらに向上した有効性をもたらし得る。特に、導入要素の長さに沿って決定された温度は、移動ユニットを制御するために直接的に使用されることができる、及び／又は、導入要素の長さに沿って決定された温度は、移動ユニットを制御するために間接的に使用されることができ、後者の場合、導入要素の長さに沿った温度は、画像−温度変換を較正するために使用されることができ、例えば、対象の中の温度が、較正された画像−温度変換に基づいて決定されることができる。
【００１５】
温度決定ユニットは、導入要素の全長に沿った又は導入要素の長さの一部に沿った温度を決定するように適合され得る。後者の場合、温度は、標的部位に中に配置される導入要素の長さの一部に沿って決定され得る。
【００１６】
システムはさらに、優先的には、決定された温度に応じて加熱ユニットを制御する制御ユニットを有する。例えば、加熱ユニットは、放射線源を標的部位の中又は標的部位の近くに配置するとき、標的部位が高温条件にあることを確実にするために、標的部位、特に標的部位全体が、予め定められた閾値温度より大きい温度を有するように、制御されることができる。これは、標的部位に放射線を照射することのさらに向上した有効性をもたらすことができる。
【００１７】
本発明のさらなる態様では、対象の中の標的部位に放射線を照射する方法が提示され、方法は：
−  加熱ユニットを使用することによって標的部位を加熱すること、
−  温度決定ユニットによって、標的部位に照射されることになる放射線を放射する放射線源を対象の中に導入するために対象の中に挿入されている細長い導入要素の長さに沿った温度を決定すること、
−  制御ユニットによって、放射線源が、決定された温度に応じて標的部位の中又は標的部位の近くに配置されるように、導入要素の中で放射線源を動かすための移動ユニットを制御すること、を含む。
【００１８】
本発明のさらなる態様では、対象の中の標的部位に放射線を照射するためのコンピュータプログラムが提示され、コンピュータプログラムは、コンピュータプログラムがシステムを制御するコンピュータで実行されるとき、請求項１に定められたシステムに請求項１４に定められた方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を含む。
【００１９】
請求項１のシステム、請求項１４の方法及び請求項１５のコンピュータプログラムは、特に従属請求項に定められるような、同様の及び／又は同一の好適な実施形態を有することが理解されるものとする。
【００２０】
本発明の好適な実施形態はまた、従属請求項又は上記実施形態とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであり得ることが理解されるものとする。
【００２１】
本発明のこれらの及び他の態様は、後述する実施形態から明らかになるとともに同実施形態を参照して説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】対象の中の標的部位に放射線を照射するためのシステムの実施形態を概略的且つ例示的に示す。
【図２】標的部位に放射線を照射するために対象の中に挿入されることになるシステムの導入要素を概略的且つ例示的に示す。
【図３】対象の中に導入された後の導入要素の可能な配置を概略的且つ例示的に示す。
【図４】導入要素の断面図を概略的且つ例示的に示す。
【図５】導入要素に沿った異なる場所で決定された温度の可視化を概略的且つ例示的に示す。
【図６】対象の中の標的部位に放射線を照射する方法の実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、対象の中の標的部位に放射線を照射するためのシステムの実施形態を概略的且つ例示的に示す。この実施形態では、システム１は、台のような支持手段３に寝ている対象２に近接照射療法を適用するための近接照射療法システムである。近接照射療法システム１は、放射線源によって放射される放射線を標的部位に向けるために対象２の中の標的部位の近く又は標的部位の中に放射線源を配置するための配置ユニット５を有する。放射線源１０は優先的には、Ｉｒ−１９２のような放射性放射線を放出する放射性放射線源である。配置ユニット５は、図２により詳細に例示的且つ概略的に示される。
【００２４】
配置ユニット５は、対象２の中に導入されるための先端部２０を持つ、この実施形態ではカテーテルである、幾つかの細長い導入要素１２を有する。配置ユニット５はさらに、そこに放射線源１０が取り付けられる駆動ワイヤ１３を有し、放射線源１０を伴う駆動ワイヤ１３は、放射線源１０を所望の滞留位置に所望の滞留時間の間配置するためにカテーテル１２のそれぞれの中で動かされることができる。配置ユニット５はさらに移動ユニット１４を有し、この移動ユニットはまた、アフタローダ装置（afterloader）であると見なされ得るとともに、この移動ユニットは、放射線源１０を異なるカテーテル１２の中に導入するように及びモータを使用することによって異なるカテーテル１２の中で放射線源１０を動かすように適合される。特に、移動ユニット１４は、放射線源１０を異なるカテーテルと接続するインデクサ（indexer）を通って駆動するように適合され得る。この種の対象の中に放射線源１０を配置することに関する詳細については、J.  Venselaar及びJ.  Perez-Calatayudによって編集された“Practical  Guide  to  Quality  Control  of  Brachytherapy  Equipment”,  European  Society  for  Therapeutic  Radiology  and  Oncology  (2004)、が参照され、これは本明細書に参照により援用される。
【００２５】
配置ユニットは、放射線源を対象２の中の所望の滞留位置に所望の滞留時間配置するのを支援するためのさらなる要素を有することができる。例えば、配置ユニットは、カテーテルを対象２の中により均一な配置で挿入するために使用されることができるテンプレートを有することができる。
【００２６】
この実施形態では、システム１は、前立腺の、優先的には腫瘍部位である、標的部位を治療するように適合される。放射線源は、標的部位の中に及び／又は標的部位の近くに、すなわち、特に標的部位に隣接して配置され得る。図３は、前立腺１１の中の配置ユニット５のカテーテル１２の可能な配置を概略的且つ例示的に示す。
【００２７】
各カテーテル１２は、ブラッググレーティングを持つ光ファイバを有する。特に、図４に概略的且つ例示的に示されるように、各カテーテル１２は、外壁１６の中にブラッググレーティングを持つ３つの光ファイバ１７を有することができ、これらの３つの光ファイバ１７は、角度的に等距離に分散され得る、すなわち、それらは、１２０度の互いに対する角距離を有し得る。システム１はさらに、ブラッググレーティングを持つ光ファイバ１７を使用することにより、対象の中のそれぞれのカテーテル１２に沿った温度及びそれぞれのカテーテル１２の位置を示す、光学信号を生成する光学検知制御ユニット９を有する。
【００２８】
例えば、各光ファイバ１７は、８ｍｍの長さを持つとともにそれぞれの光ファイバ１７に沿って２０ｍｍの距離だけ離されている１０個のブラッググレーティングを有し得る。光ファイバ１７は、広帯域源及び光学検知制御ユニット９の検出器に接続され得る。各ブラッググレーティングに対するピーク反射波長は、ひずみ及び温度の変化に起因して、それぞれのカテーテル１２の形状及びそれぞれのカテーテル１２に沿った温度を再構成するために使用されることができるように、シフトする。特に、それぞれの既知の固定場所に対するそれぞれのカテーテル１２全体の形状が、それぞれのカテーテル１２の各部分又はセクションの位置を決定するために、再構成されることができ、それぞれのカテーテル１２の長さに沿った異なる部分又はセクションにおける温度が決定されることができる。例えば、ひずみε及び温度変化ΔＴに応じたピーク反射波長λＢのシフトΔλＢは、
【数１】
0006568539.tif 000002
によって与えられることができ、ここでｋＳ及びｋＴは定数を示し、これらは較正測定によって決定されることができ、この式は、同じカテーテル１２の３つの光ファイバ１７が、それぞれのカテーテル１２の形状及びそれぞれのカテーテル１２の長さに沿った温度を決定するために、互いに対して１２０度の各距離を有するという知識と共に使用されることができる。温度が決定されている異なる部分又はセクションの間の温度は、補間によって決定され得る。光学信号に基づくそれぞれのカテーテル１２の形状及びしたがって位置並びにそれぞれのカテーテル１２の長さに沿った温度の決定に関する詳細については、例えば、“Fiber  Optic  Sensors”、F.T.S.  Yu及びS.  Yin編集、Marcel  Dekker,  Inc.  (2002)、特にこの本の第４章が参照され、この本は本明細書に参照により援用される。それぞれのカテーテル１２の長さに沿った温度の決定は、温度決定ユニット１３によって実行され、それぞれのカテーテル１２の形状及びしたがって位置は、位置決定ユニットによって決定される。
【００２９】
システム１はさらに、この実施形態では、超音波ユニットであるイメージングユニット４、８を有する。超音波ユニットは、超音波プローブ４及び超音波制御ユニット８を有する。超音波プローブ４は、図１に概略的且つ例示的に示されるように、対象２の外側表面に配置され得る、又は超音波プローブは、対象２の、特に標的部位の、画像を生成するために、対象２の中に配置され得る。例えば、超音波プローブは、経直腸超音波プローブであり得る。生成される画像は、カテーテル１２を対象２の中に導入する間にユーザを案内するために、ディスプレイ４１でユーザに示されることができる。他の実施形態では、イメージングユニットは、磁気共鳴イメージング装置のような他の種類のイメージング装置であることができる。イメージングユニット４、８は標的部位を含む対象２を示す画像を提供するので、イメージングユニット４、８は、画像提供ユニットであると見なされることができる。
【００３０】
実施形態では、位置決定ユニット３５によって決定される対象２の中のカテーテル１２の位置は、カテーテル１２の決定された位置に基づいて画像の中にカテーテル１２の表現をディスプレイ４１が示すことを可能にするために、イメージングユニット４、８によって提供される対象の画像と位置合わせされることができる。さらに、標的部位提供ユニット３２は、例えば、提供される画像の中で標的部位をセグメント化することによって、イメージングユニット４、８により提供される画像に基づいて、対象２の中の標的部位の位置を決定するように適合されることができる。対象２の中の標的部位の決定された位置に基づいて、この標的部位の表現がディスプレイ４１に示され得る。この方法では、ディスプレイ４１は、カテーテル１２を対象２に導入する間に、ユーザを案内することができる。
【００３１】
対象２の現在の画像を生成する代わりに又は対象２の現在の画像を生成することに加えて、イメージングユニットは、介入前の画像を提供するように適合されることができ、この場合でも、対象２の中のカテーテル１２の決定された位置は、ディスプレイ４１が提供された画像と位置合わせされたカテーテル１２の表現を示すことを可能にするために、イメージングユニットによって提供される対象２の画像と位置合わせされることができる。カテーテル１２の決定された位置を提供される画像と位置合わせするために、既知の位置合わせ技法が使用されることができ、この技法は、イメージングユニットによって生成される画像の中で、ブラッググレーティングを持つ光ファイバを備えるカテーテルを検出することに基づき得る一方、カテーテルの位置は、光学信号に基づいて決定される。
【００３２】
システム１はさらに、標的部位を加熱するための加熱ユニット３０を有する。例えば、加熱ユニットは、超音波技術、マイクロ波技術又は高周波技術を使用することによって標的部位を加熱するように適合され得る。特に、加熱ユニットは、経尿道マイクロ波加熱又は高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ）加熱を実行するように適合されることができ、超音波ビームは、湾曲トランスデューサ又はフェイズドアレイを使用することによって、標的部位に位置し得る小さい焦点領域（focal  zone）に集中され得る。ＨＩＦＵ加熱に関する詳細については、例えば、T.  Khokhlova及びJ.  Hwangによる論文“HIFU  for  palliative  treatment  of  pancreatic  cancer”、Journal  of  Gastrointestinal  Oncology  (2011)、第２巻、第３号、ページ１７５−１８４、が参照され、これは本明細書に参照により援用される。実施形態では、超音波画像を生成するための超音波ユニットは、超音波ベースの加熱ユニットと統合され得る。しかし、図１に概略的に示されるように、超音波画像を生成するための超音波ユニット及び超音波ベースの加熱ユニットは、別個のユニットであることもできる。
【００３３】
システム１はさらに、決定された温度に応じて移動ユニット１４を制御するための近接照射療法制御ユニット１５を有する。制御ユニット１５は、優先的にはさらに、標的部位の提供された位置に応じて移動ユニット１４を制御するように適合される。特に、近接照射療法制御ユニット１５は、放射線源１０が、そこで決定された温度が予め定められた閾値温度より大きい標的部位の中の又は同標的部位に近い、すなわち同標的部位に隣接した場所に、動かされるとともに同場所で停止されるよう、移動ユニット１４を制御するように適合される。この閾値温度は、優先的には、放射線を標的部位に照射することの効果を高めるために、標的部位が、標的部位の中又は標的部位の近くの場所で高温状態にあるように、予め定められる。標的部位に近い場所は優先的には、放射線源によって放射される放射線が標的部位を治療することを可能にするのに十分近い隣接した又は周囲の場所である。
【００３４】
近接照射療法制御ユニット１５は、優先的には、標的部位の中で測定された全ての温度の平均温度であるかもしれない標的部位の温度が、予め定められた閾値温度未満である場合に、放射線源１０が、対象２の中に導入されない又は対象２から引っ込められるよう、移動ユニット１４を制御するように適合される。この閾値温度は、標的部位が閾値温度より高い温度を有する場合に、標的部位が高温状態にあるように、予め定められ得る。そのうえ、実施形態では、近接照射療法制御ユニット１５は、温度が測定される標的部位の中のそれぞれの場所において、温度が予め定められた閾値温度未満である場合に、放射線源が対象２の中に導入されないように又は放射線源１０を対象２から引っ込めるように適合され得る。閾値温度として、摂氏４０度又はそれより高い温度が使用され得る。実施形態では、加熱ユニット３０は、標的部位が摂氏４０から４５度の範囲内の温度を有するように制御されることができ、特にこの場合、閾値温度は摂氏４０度であってよい。
【００３５】
さらに、ディスプレイ４１又は音響出力ユニットのような他の出力ユニットは、標的部位の中で決定された温度の中で少なくとも１つの温度が予め定められた閾値温度未満である場合及び／又は標的部位の平均温度が予め定められた閾値温度未満である場合、アラームを出力するように適合され得る。その上、実施形態では、放射線源が、対象２の中の特定の滞留位置に、特に標的部位の近く又は中に位置する場合、及びこの滞留位置における温度が閾値温度より小さい場合、アラームが出力され得る。
【００３６】
近接照射療法制御ユニット１５は、対象２の中の放射線源の滞留位置及び滞留時間を定める計画にしたがって移動ユニットを制御するように適合されることができ、この計画は、計画生成ユニット３１によって生成されていることができる。計画生成ユニット３１は、標的部位の提供された位置、カテーテル１２の長さに沿った決定された温度及びカテーテル１２の決定された位置に基づいて計画を生成するように適合され得る。計画生成ユニット３１は、最初に計画を生成するように及び／又は既存の計画に適合させることによって計画を生成するように適合され得る。特に、計画は、カテーテル１２に沿った現在の温度及び／又はカテーテル１２の現在の位置及び／又は標的部位の現在の位置に基づいてリアルタイムで適合され得る。近接照射療法制御ユニット１５は、最適化された滞留位置及び滞留時間を定めるリアルタイムに適合された計画にしたがって放射線源１０を動かすように適合されることができる。計画生成ユニット３１は、それが、滞留位置を標的部位の中又は標的部位の近くのみに定めるように計画を生成するように適合されることができ、この標的部位では決定された温度は予め定められた閾値温度より高い。そのうえ、計画生成ユニット３１は、滞留位置における滞留時間が滞留位置における温度に依存するよう、計画を生成するように適合されることができる。概して、計画生成ユニット３１は、標的部位の位置、カテーテルの位置及びカテーテルに沿った温度に応じて滞留位置及び滞留時間を定める計画生成ルールを有することができる。
【００３７】
システム１はさらに、決定された温度に応じて加熱ユニット３０を制御するための加熱制御ユニット３４を有する。例えば、制御ユニット３４は、少なくとも計画生成ユニットにより生成された計画によって定められた滞留位置において温度が予め定められた閾値温度より高いように、加熱ユニット３０を制御し得る特に、加熱制御ユニット３４は、標的部位の中にある場所に対して決定されているカテーテル１２に沿って決定された全ての温度が予め定められた閾値温度より高いように加熱ユニット３０を制御するように適合されることができる。
【００３８】
システム１はさらに、ユーザが、例えば、システム１に、近接照射療法手順を開始するための開始指令、近接照射療法手順を停止するための停止指令等のような、指令を入力することを可能にするために、キーボード、コンピュータマウス、タッチパッド等のような入力ユニット４０を有する。入力ユニット４０はまた、滞留位置及び滞留時間のような近接照射療法手順を定めるパラメータを入力するためにも使用され得る。
【００３９】
ディスプレイ４１は、標的部位全体に対する１つの温度を表示するように適合され得る。例えば、最小温度値、最大温度値又は平均温度値が、標的部位の中である、カテーテル１２に沿った場所に対して決定された全ての温度に基づいて標的部位に対して決定され得るとともに、最小温度値、最大温度値又は平均温度値は、ディスプレイ４１に示され得る。しかし、例えば、カテーテルの長さに沿って温度値を示すチャートが図５に概略的且つ例示的に示されるように表示されることももちろん可能である。図５は、カテーテルに沿った任意単位における異なる位置ｚに対するケルビンでの相対温度Ｔを示す。図５に概略的且つ例示的に示されたｚの場所は、それぞれのカテーテルに沿ったブラッググレーティングの異なる場所に対応する。図５に示された場所の間の場所に対する温度値は、例えば、補間によって決定されることができる。そこにブラッグセンサ、すなわち、ブラッググレーティングが存在する場所に対して決定された温度及び中間の場所に対して補間された温度は、例えば、滞留位置及び滞留時間を定める計画を生成する計画生成ユニット３１によって、使用されることができ、近接照射療法制御ユニット１５は、間接的に、すなわち、計画により、温度に応じて移動ユニット１４を制御するために、計画にしたがって移動ユニット１４を制御し得る及び／又は温度は、カテーテルの長さに沿った温度に応じてカテーテルの中で放射線源を動かすために移動ユニットを制御するために近接照射療法制御ユニット１５によって直接使用され得る及び／又は温度は、カテーテルの長さに沿った温度に応じて加熱ユニット３０を制御するために加熱制御ユニット３４によって使用され得る。二次元又は三次元温度マップもまた、カテーテルの長さに沿った温度に基づいて決定され得る。
【００４０】
温度決定ユニット１３は、イメージングユニット４、８によって生成された画像に適用され得る、画像−温度変換処理を較正するためにカテーテル１２の長さに沿って決定される温度を使用するように適合されることができる。例えば、イメージングユニット４、８は、超音波温度測定を使用するように適合されることができ、超音波画像が温度分布に変換される。この超音波温度測定技術は、超音波温度測定を使用することにより対象の温度を決定することによって較正されることができる一方、温度は、光学信号ベースの温度決定から知られている。他の実施形態では、磁気共鳴画像ベースの温度決定技術のような他の画像ベースの温度決定技術も、光学信号に基づいてカテーテルに沿って決定される温度を使用することによって較正されることができる。較正された画像ベースの温度決定技術によって決定される温度はまたその後ディスプレイ４１に示され得るとともに計画生成ユニット３１、近接照射療法制御ユニット１５及び／又は加熱制御ユニット３４によって使用され得る。以下では、対象の中の標的部位に放射線を照射するための方法の実施形態が、図６のフローチャートを参照して例示的に記載される。
【００４１】
カテーテル１２が標的部位の近く又は標的部位の中にあるようにカテーテル１２が対象２の中に挿入された後且つ放射線源１０が標的部位の近く又は標的部位の中に位置するように放射線源１０を対象２にカテーテル１２を通って導入する前又は導入する間に、ステップ１０１において、標的部位は、加熱ユニット３０を使用することによって加熱される。ステップ１０２では、カテーテル１２の長さに沿った温度を示す光学信号が、カテーテル１２の長さに沿って配置された光ファイバを使用することによって生成され、ステップ１０３では、カテーテル１２の長さに沿った温度が、温度決定ユニット１３によって光学信号に基づいて決定される。ステップ１０４では、移動ユニット１４は、放射線源１０が標的部位の中又は標的部位の近くの場所に動かされるように、決定された温度に応じて近接照射療法制御ユニット１５によって制御される。少なくともステップ１０２乃至１０４は、温度が連続的に測定されるとともにカテーテルの中の放射線源の動きが、カテーテルの長さに沿った、現在存在する温度、すなわち温度分布に応じて制御されるように、ループで実行され得る。
【００４２】
温熱療法（Hyperthermia）は、がん細胞に損傷を与えるとともに殺すために、体の組織が高い温度に、すなわち、例えば、摂氏４０から４５度の範囲内の温度に曝されるがん治療の種類である。温熱療法は、腫瘍領域のような比較的小さい領域に適用されることができ、マイクロ波技術、高周波技術又は超音波技術のような腫瘍領域にエネルギを供給する技術が使用され得る。放射線療法は、他の種類のがん治療法であり、そこでは、電離放射線が悪性細胞を制御する又は殺すために使用される。電離放射線は、体外照射療法（ＥＢＲＴ）、永久挿入線源（permanent  interstitial  sources）（低線量近接照射療法）又は一時挿入線源（temporary  interstitial  sources）（ＨＤＲ近接照射療法）を使用して施されることができる。
【００４３】
温熱療法及び放射線治療法は、相互補完的である。電離放射線は、腫瘍ＤＮＡを攻撃する酸素ラジカルの生成を主に通じてがん組織を破壊する。したがって、不十分な酸素レベルを含む腫瘍細胞は、電離放射線に対して比較的抵抗力がある。放射線療法は、向上した血流、したがって、向上した酸素供給につながる、温熱療法が、放射線療法の効果を向上させるように、よく酸素を含ませた腫瘍においてより効果的である。加えて、温熱療法はまた、細胞核におけるたんぱく質の蓄積ももたらすことができ、それによって、がん細胞ＤＮＡの自己修復を防ぐ。最終的に、電離放射線及び温熱療法は、細胞周期の異なる段階の間の細胞に損傷を与える。合成段階の間、がん細胞は、電離放射線に対して抵抗力があるが、温熱療法の破壊的影響に対して影響を受けやすい。温熱療法及び放射線療法を組み合わせることは、したがって、がん治療を向上させることができる。特に、温熱療法は、放射線治療の非常に効果的な増強剤と見なされることができる。
【００４４】
図１乃至５を参照して上述されたシステムは、放射線療法の間に、標的部位、特に腫瘍組織の温度をモニターするように適合される。ディスプレイに決定された温度を示すこと、すなわち、臨床ユーザにカテーテルに沿って測定された温度を伝えることは、併用治療に対する品質保証を提供する。しかし、モニターされた温度はまた、特に上述のような、温度ベースの適合及び／又は放射線治療計画の生成を提供するためにも使用され得る。特に、温度測定値は、感受性の強い領域のみに対する治療に制限するために及び／又はそれぞれの局所的な温度に基づいて、放射線量、すなわち、滞留時間を適合させるために、放射線治療を計画するための入力として使用され得る。
【００４５】
優先的には高放射線源であるとともにＨＤＲ近接照射療法を実行するために優先的に使用される放射線源は、電離放射線を照射するために、標的部位の中及び／又は標的部位の周りに位置するカテーテルを通過する。専用温度検知ニードル又はカテーテルが、標的部位からあまりに遠くに位置する及び／又は治療照射カテーテルのための潜在的な場所を妨げるかいずれかであった。温度検知機能は、したがって、優先的には、カテーテルに統合される。さらに、カテーテルで検知する温度は、優先的には、例えば、上述のような光学形状検知技術を使用することによって、トラッキング／ナビゲーション技術と組み合わされる。
【００４６】
システムは、標的部位がもはや高温でない場合に、警報を出すように適合されることができ、警報は、可視アラーム、可聴アラーム、触覚アラーム等であり得る。そのうえ、システムは、標的部位がもはや高温でない場合に、治療照射を停止するように適合されることができる。さらに、標的部位において測定された温度に基づいて、システムは治療照射を修正し得る。例えば、アフタローダ装置と見なされ得る、移動ユニットは、測定された温度に基づいて特定の滞留位置における滞留時間を短くする又は長くするように近接照射療法制御ユニットによって指示されることができる。治療照射のこの適合は、自動的な手順であることができる。そのうえ、ユーザが標的部位における温度について知らされるインタラクティブな手順もまた、提供されることができ、ユーザは、標的部位における温度に関する情報に基づいて、治療照射、特に滞留位置及び滞留時間を定める放射線治療計画を修正し得る。例えば、標的部位の温度に基づいて、ユーザは、治療、すなわち、標的部位の加熱の継続及び／又は法的部位の中又は近くへの放射線源の導入を決めることを可能にされることができる。これは、例えば、温度上昇によって、引き起こされ得る不必要な痛みを防ぎ得る。
【００４７】
上述の実施形態では、カテーテルの光ファイバは、離散ブラッググレーティングを有し、これは光学信号を生成するために使用され、そしてこの光学信号は、それぞれのカテーテルの形状そしてしたがって位置を再構成するために、及びそれぞれのカテーテルの長さに沿った温度を決定するために使用されているが、他の実施形態では、離散ブラッググレーティングを持つ光ファイバを使用する替わりに、連続グレーティングの使用のような代替光ファイバアプローチが使用され得る。
【００４８】
上述の実施形態では、導入要素はカテーテルであるが、他の実施形態では、導入要素は、対象の中に導入される他の要素であることもできる。さらに、上述の実施形態では、幾つかの導入要素が対象の中に挿入されているが、他の実施形態では、単一の導入要素のみが対象の中に挿入され得る。開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載された発明を実施する際に、図面、開示及び添付の請求項の検討から、当業者によって理解されるとともにもたらされることができる。
【００４９】
請求項において、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の語は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ある（“ａ”、“ａｎ”）」は複数を除外するものではない。
【００５０】
単一のユニット又は装置は、請求項に列挙された幾つかの項目の機能を満たし得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。
【００５１】
特定の数のユニット又は装置によって実行されると記載されている、導入要素に沿った温度の決定、導入要素の位置の決定、対象の中の標的部位の決定、滞留位置及び滞留時間を規定する計画の生成等及び／又は対象内の標的部位に放射線を照射するためのシステムの制御のような動作は、任意の他の数のユニット又は装置によって実行されることができる。例えば、導入要素に沿った温度の決定、対象内の導入要素の位置の決定、対象の中の標的部位の位置の決定、滞留位置及び滞留時間を規定する計画の生成並びに他の手順は、単一の処理ユニットによって実行されることができる。対象内の標的部位に放射線を照射する方法に従う対象内の標的部位に放射線を照射するためのシステムのこれらの動作及び／又は制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用ハードウェアとして実装されることができる。
【００５２】
コンピュータプログラムは、光記憶媒体又は他のハードウェアと一緒に若しくは該ハードウェアの一部として供給される固体媒体等の適切な媒体により記憶及び／又は分配されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等の他の形態で分配されることもできる。
【００５３】
請求項における如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００５４】
本発明は、対象内の標的部位に放射線を照射するためのシステムに関する。近接照射療法カテーテルのような導入要素が、対象内に挿入され、放射線源が、標的部位の中又は近くに位置するように、導入要素内で動かされる。標的部位は加熱され、導入要素内の放射線源の動きは、導入要素に沿った温度に応じて制御される。導入要素の長さに沿ったそれぞれの場所において放射線源によって放射される放射線に関する対象の感受性は、それぞれの場所における温度に依存し得るので、導入要素の長さに沿った温度に応じて放射線源の動きを制御することによって、放射線の照射が最適化され得る。
【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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【図６】
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