(57)【要約】本明細書に説明されるものは、放射線治療のビームステーション送達のための方法であり、患者プラットフォームは、治療計画の間に決定される一連の離散患者プラットフォーム場所またはビームステーションに移動され、放射線源が患者を中心として回転し、放射線ビーム経路と交差する標的領域に放射線を送達する間、これらの場所のそれぞれにおいて停止され、次いで、その場所に関する処方線量の放射線（例えば、計算されたフルエンスマップによる）が患者に送達された後、次の場所に移動する。
2021512775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線療法システムであって、
縦方向軸を中心として回転可能である円形ガントリと、
前記ガントリ上に搭載される療法用放射線源と、
前記縦方向軸に沿った所定の場所における複数のビームステーションに移動可能である患者プラットフォームと、
前記ガントリ、前記放射線源、および前記患者プラットフォームと通信するコントローラであって、前記コントローラは、
第１のビームステーションに前記患者プラットフォームを移動させることと、
前記第１のビームステーションにおいて前記患者プラットフォームを停止させることと、
前記患者プラットフォームが前記第１のビームステーションにある間、放射線フルエンスを放出するように前記療法用放射線源をアクティブ化することと、
前記患者プラットフォームを前記第１のビームステーションから第２のビームステーションに移動させる間、前記療法用放射線源を非アクティブ化することと、
前記第２のビームステーションにおいて前記患者プラットフォームを停止させることと、
前記患者プラットフォームが前記第２のビームステーションにある間、放射線フルエンスを放出するように前記療法用放射線源をアクティブ化することと、
前記患者プラットフォームを前記第２のビームステーションから第３のビームステーションに移動させる間、前記療法用放射線源を非アクティブ化することと
を行うように構成される、コントローラと
を備える、システム。
【請求項２】
前記ガントリは、約６０ＲＰＭの速度において回転するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラと通信し、撮像データを入手するように構成される撮像システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記撮像システムは、応答線（ＬＯＲ）データを検出するように構成される１つ以上のＰＥＴ検出器を備えるＰＥＴ撮像システムである、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記撮像システムは、ＣＴデータを入手するように構成される１つ以上のｋＶ放射線検出器を備えるＣＴ撮像システムである、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記撮像システムは、前記ガントリ上に搭載される、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記撮像システムによって入手される撮像データを使用することによって、前記第１のビームステーションにおいて放出される前記放射線フルエンスを計算するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、前記第１のビームステーションにおいて放出される前記放射線フルエンスを連続的に監視し、前記放出された放射線フルエンスを前記第１のビームステーションに関する計画放射線フルエンスと比較し、残りフルエンスを計算するように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラは、前記残りフルエンスを前記療法用放射線源および前記療法用放射線源のビーム経路内に配置される動的マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）のための命令にセグメント化し、前記患者プラットフォームが前記第１のビームステーションにおいて停止されている間、前記残りフルエンスを放出するように前記療法用放射線源をアクティブ化するように構成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記残りフルエンスが所定の残りフルエンス閾値を下回るかどうかを決定するように構成され、前記残りフルエンスが前記残りフルエンス閾値を下回る場合、前記コントローラは、前記療法用放射線源を非アクティブ化し、前記患者プラットフォームを前記第２のビームステーションに移動させるように構成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記所定の残りフルエンス閾値は、ゼロである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記療法用放射線源が前記第２のビームステーションに移動される前に入手された撮像データを使用して、前記第２のビームステーションにおける放出に関する放射線フルエンスを計算するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２のビームステーションにおける放出に関する前記放射線フルエンスは、前記患者プラットフォームが前記第１のビームステーションに位置していた間に入手された撮像データを使用して計算される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記コントローラはさらに、放射線が前記第２のビームステーションにおいて前記療法用放射線源によって放出される前に、前記第２のビームステーションにおける放出に関する前記放射線フルエンスを前記療法用放射線源および動的マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）のための命令にセグメント化するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第２のビームステーションにおいて放出された前記放射線フルエンスは、前記第２のビームステーションにおける放出に関する前記計算された放射線フルエンスと比較され、前記放出された放射線フルエンスと前記計算された放射線フルエンスとの間の差異が所定の閾値を下回る場合、前記コントローラは、前記患者プラットフォームを前記第２のビームステーションから前記第３のビームステーションに移動させるように構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記患者プラットフォームを前記複数のビームステーションのそれぞれに複数回にわたって連続的に移動させるように構成される、請求項１−１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コントローラは、前記患者プラットフォームを前記縦方向軸に沿った第１の方向において前記複数のビームステーションのそれぞれに連続的に移動させ、前記患者プラットフォームを前記第１の方向と対向する第２の方向において前記複数のビームステーションのそれぞれに連続的に移動させるように構成される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の方向において前記患者プラットフォームを移動させる間に前記複数のビームステーションのそれぞれにおいて放出される放射線フルエンスは、前記第２の方向において前記患者プラットフォームを移動させる間に前記複数のビームステーションのそれぞれにおいて放出される放射線フルエンスと異なる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記療法用放射線源のビーム経路内に配置される動的マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）をさらに備え、前記第２のビームステーションに関する前記ＭＬＣの構成は、前記第２のビームステーションにおける放出に関する前記計算された放射線フルエンスに従って決定される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記療法用放射線源のビーム経路内に配置される動的マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）をさらに備え、前記コントローラは、放射線フルエンス放出の間に前記ガントリ、療法用放射線源、および／または動的ＭＬＣのうちの１つ以上のものの１つ以上の誤動作を検出し、前記１つ以上の検出された誤動作を原因として送達されていない放射線フルエンスの量を計算し、前記送達されていない放射線フルエンスの量を照射のために前記療法用放射線源および前記動的ＭＬＣのための命令にセグメント化し、前記患者プラットフォームが前記第１のビームステーションにおいて停止されている間、前記残りフルエンスを放出するように前記療法用放射線源をアクティブ化するように構成される、請求項１−１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ガントリは、前記患者プラットフォームが前記複数のビームステーションにおける各前記ビームステーションにある間、前記患者プラットフォームの周囲で少なくとも２回回転するように構成される、請求項１−１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
各ガントリ回転は、前記患者プラットフォームの周囲の約３６０°である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記コントローラは、所定の滞留時間にわたって前記複数のビームステーションの各ビームステーションにおいて前記患者プラットフォームを停止させるように構成される、請求項１−１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２４】
前記所定の滞留時間は、約５秒〜約５分である、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記複数のビームステーションにおける各ビームステーションは、約１ｍｍ〜約２ｃｍのステップ距離だけ分離される、請求項１−１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ステップ距離は、約２．１ｍｍである、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記複数のビームステーションの各ビームステーションの間の前記ステップ距離は、同一である、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
ビームステーション放射線送達のためのフルエンスマップを計算するための方法であって、前記方法は、
１つ以上の患者標的領域に基づいて、複数のビームステーションを決定することと、
ビームステーション毎の候補放射線ビームレットのセットを計算することと、
全ての候補放射線ビームレットにわたって前記１つ以上の標的領域に送達される放射線量が、所定の線量制約および治療パラメータを満たすように、前記ビームステーション毎の候補放射線ビームレットのセットに対応するビームレット加重のセットを計算することによって、ビームステーション毎のフルエンスマップを生成することと
を含む、方法。
【請求項２９】
前記複数のビームステーションは、均一に離間される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
各ビームステーションの間のステップ距離は、約２ｍｍである、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ビームステーションのそれぞれの間のステップ距離は、可変である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記ビームステーションのそれぞれの間のステップ距離および前記ビームステーションのセットにおけるビームステーションの数は、ユーザ選択される、請求項２８−３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記候補放射線ビームレットのセットは、前記１つ以上の患者標的領域と交差する放射線ビームレットのセットを定義する前記患者プラットフォームを中心とする放射線発射位置毎のマルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）構成の行列を含む、請求項２８−３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
ビームレット加重のセットを計算することは、前記１つ以上の標的領域に対する各候補ビームレットの寄与を含む線量計算行列を計算することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
ビームレット加重のセットを計算することは、治療計画品質メトリックを表すペナルティ関数を生成し、反復的最適化方法を使用し、前記ペナルティ関数を最小限にする前記ビームレット加重のセットを計算することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記ビームステーション毎のフルエンスマップを量子化し、各ビームレット加重が移動可能療法用放射線源によって送達可能な線量量子の整数値である量子化フルエンスマップを生成することをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
所定の線量制約は、ユーザ定義線量制約、および／またはユーザ定義線量目標、および／または最大線量レベル、および／または線量被覆率メトリックを含む、請求項２８−３１および３４−３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
治療パラメータは、治療持続時間および／またはビームステーション滞留時間を含む、請求項２８−３１および３４−３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
前記ビームステーション毎のフルエンスマップは、ｌ×ｆ行列を含み、ｌは、療法用放射線源のビーム経路内に位置するマルチリーフコリメータのリーフの数であり、ｆは、患者プラットフォームの周囲の療法用放射線源発射位置の数である、請求項２８−３１および３４−３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
前記マルチリーフコリメータは、バイナリマルチリーフコリメータである、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
ｌ＝６４である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
ｆ＝５０である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
ｆ＝１００である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
ビームステーション毎に複数のフルエンスマップを生成することをさらに含む、請求項２８−３１および３４−３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
前記複数のビームステーションは、前記患者プラットフォームの縦方向軸に沿って複数の離散患者プラットフォーム場所を備える、請求項２８−３１および３４−３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４６】
前記ビームステーション毎のフルエンスを療法用放射線源および前記療法用放射線源のビーム経路内に配置される動的マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）のための機械命令にセグメント化し、前記機械命令に基づいて、前記複数のビームステーションのそれぞれに関する滞留時間を計算することをさらに含む、請求項２８−３１および３４−３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
ビームステーション放射線送達のための方法であって、前記方法は、
ビームステーションのセットの第１のビームステーションに患者プラットフォームを移動させることと、
前記プラットフォームが前記第１のビームステーションにおいて定常である間、前記患者プラットフォームを中心として療法用放射線源を移動させることによって、第１のフルエンスマップに従って患者標的領域に放射線を送達することと、
前記送達された放射線を前記第１のフルエンスマップと比較し、フルエンス差を計算することと、
前記フルエンス差が所定の閾値を超えない場合、前記ビームステーションのセットの第２のビームステーションに前記患者プラットフォームを移動させることと、
前記フルエンス差が前記所定の閾値を満たすかまたは超える場合、前記患者プラットフォームを前記第２のビームステーションに移動させる前に、前記患者プラットフォーム中心として前記療法用放射線源を移動させ続けることによって、前記フルエンス差を送達することと
を含む、方法。
【請求項４８】
前記療法用放射線源は、前記患者プラットフォームを中心として連続的に回転可能であるガントリ上に搭載され、前記方法はさらに、前記患者プラットフォームが前記第１のビームステーションに位置している間、前記患者プラットフォームを中心として前記ガントリを複数回旋回するように回転させることを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記旋回の回数は、約５〜約３００回である、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記旋回の回数は、前記ビームステーションのセットにおけるビームステーション毎に変動する、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記旋回の回数は、前記ビームステーションのセットにおけるビームステーション毎に一定である、請求項４８に記載の方法。
【請求項５２】
前記患者プラットフォームは、ビームステーションに関するフルエンスマップのフルエンス値がゼロである前記ビームステーションにおいて定常のままではない、請求項４７−５１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５３】
前記第１のフルエンスマップに従って前記患者標的領域に放射線を送達することは、前記第１のフルエンスマップを前記患者プラットフォームを中心とする発射位置毎のマルチリーフコリメータ構成にセグメント化し、前記療法用放射線源のビーム経路内に配置されるマルチリーフコリメータを各発射位置における前記マルチリーフコリメータ構成に調節することを含む、請求項４７−５１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
マルチリーフコリメータ構成および放射線が送達されなかった発射位置をコントローラのメモリ内に記憶し、前記療法用放射線源を前記発射位置に移動させ、放射線を再送達することをさらに含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
調節可能開口部ジョーが、前記療法用放射線源のビーム経路内に配置され、放射線を送達することはさらに、前記フルエンスマップに従って、前記ジョー開口部の幅を調節することを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記ジョー開口部の幅は、前記ビームステーションのセットにおけるビームステーション毎に変動する、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記ジョー開口部の幅は、前記ビームステーションのセットにおけるビームステーション毎に一定である、請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
前記患者標的領域は、前記患者プラットフォームが前記第１のビームステーションに位置している間に移動し、放射線を前記患者標的領域に送達することは、これが所定の治療場所内に位置する場合、前記患者標的領域に放射線を指向し、これが前記所定の治療場所の外側に位置する場合、前記患者標的領域に放射線を指向しないことを含む、請求項４７−５１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５９】
ビームステーション放射線送達のための方法であって、前記方法は、
ビームステーションのセットの第１のビームステーションに患者プラットフォームを移動させることと、
前記プラットフォームが前記第１のビームステーションにおいて定常である間、前記患者プラットフォームを中心として療法用放射線源を移動させることによって、所定の治療パラメータに従って前記患者標的領域に放射線を送達することと、
前記送達された放射線が前記所定の治療パラメータを順守するかどうかを決定することと、
前記送達された放射線が前記所定の治療パラメータを順守する場合、前記ビームステーションのセットの第２のビームステーションに前記患者プラットフォームを移動させることと、
前記送達された放射線が前記所定の治療パラメータを順守しない場合、前記患者プラットフォームを前記第２のビームステーションに移動させる前に、前記患者プラットフォーム中心として前記療法用放射線源を移動させ続けることと
を含む、方法。
【請求項６０】
前記所定の治療パラメータは、１つ以上の線量メトリックを含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記所定の治療パラメータは、１つ以上の放射線送達命令を含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記１つ以上の放射線送達命令は、ビームステーション滞留時間、ジョー開口部幅、前記患者プラットフォームを中心とする療法用放射線源旋回数、療法用放射線パルスパラメータ、および／またはＭＬＣリーフ構成のうちの少なくとも１つを含む、請求項５９−６１のいずれか１項に記載の方法。
【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、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０１８年２月１３日に出願された、米国仮特許出願第６２／６２９，８８１号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
放射線療法は、感放射線性器官および／または構造（例えば、リスク器官またはＯＡＲ）を回避しながら、患者内の標的領域（例えば、腫瘍領域）に処方放射線量を送達する効率的な方法を決定するために、広範な治療計画段階を要求する統制された手技である。治療計画システムは、患者情報（例えば、標的領域およびＯＡＲのサイズ、形状、および場所）を、放射線治療システム機械パラメータ（例えば、療法用放射線源ビーム生成能力および患者に対する運動範囲、ビーム成形コンポーネントの構成、患者プラットフォームの自由度および運動等）とともに統合し、処方線量を標的領域に提供するビームレットのセットを含むフルエンスマップを生成する。フルエンスマップは、次いで、いったん命令のセットが完全に実行されると、処方線量目標が満たされると仮定して、放射線療法システムによって実行される一連の機械命令にセグメント化される。
【０００３】
放射線送達を助長し、治療セッションの持続時間を短縮しようとして、放射線療法システムは、連続的に移動する患者プラットフォームおよび連続的に移動する放射線源を有し得る。例えば、ヘリカルトモセラピーでは、療法用放射線が、患者が療法用ビームの平面を通して連続的に移動している間、患者の周囲で回転する放射線源から患者に送達される。本方式では、患者標的領域は、一時停止することなく治療ビームを通して移動することができる。
【０００４】
しかしながら、患者プラットフォームの連続的運動に起因して、患者プラットフォームは、治療ビーム平面を過ぎて標的領域を移動させており、療法用放射線源に対する標的領域の厳密な場所は、精密に決定することが困難であり得るため、放射線療法システム故障（例えば、コリメータ誤動作、無作為なマグネトロンアーク等）または予期せぬ患者および／または標的領域運動に起因して逸失されるいかなる放射線量も印加することが困難であり得る。これは、不十分な線量をある標的領域に送達させ得る。加えて、増加された線量レベルが処方される標的領域は、その標的領域が治療ビーム平面内にある持続時間に全処方線量を得ることが可能ではない場合がある。故に、放射線送達の改良された方法（および対応する治療計画の方法）が、望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に説明されるものは、放射線治療のビームステーション送達のための方法であり、患者プラットフォームは、治療計画の間に決定される一連の離散患者プラットフォーム場所および／または配向に移動され、放射線源が患者を中心として回転し、放射線ビーム平面または経路と交差する標的領域に放射線を送達する間、これらの場所および／または配向のそれぞれにおいて停止され、次いで、その場所および／または配向に関する処方線量の放射線（例えば、計算されたフルエンスマップによる）が患者に送達された後、次の場所および／または配向に移動する。プラットフォームが停止されている（すなわち、移動していない、静的である）間、療法用放射線が送達される、これらの離散プラットフォーム配向および／または場所またはステップ（例えば、ＩＥＣ−Ｙ軸に沿って）は、ビームステーションと呼ばれ得、治療セッションの前に、治療計画システムによって定義されてもよい。ビームステーションは、ＩＥＣ−Ｘ、−Ｙ、および−Ｚにおける座標によって規定されてもよい、および／または患者プラットフォームの配向（例えば、患者プラットフォームのロール、ヨー、およびピッチ）によって規定されてもよい。いくつかの変形例では、療法用放射線源は、回転可能ガントリ上に搭載されてもよく、これは、治療セッションの間、患者プラットフォームがビームステーションにおいて停止されているときであっても、療法用放射線源を連続的に移動または回転させてもよい。療法用放射線源は、プラットフォームがビームステーションにおいて停止されている間、１回以上の回数、例えば、２回以上の回数にわたって、患者プラットフォームの周囲で回転する、またはそれを中心として移動してもよい。ガントリは、患者プラットフォームを中心として３６０°平面内に位置する発射位置から放射線を送達するために、単一の方向（例えば、時計回りまたは反時計回り方向）に３６０°を通して回転可能であってもよい、または３６０°未満の弧において患者プラットフォームを中心として２つの方向に掃引してもよい（例えば、弧に沿って位置する発射位置から放射線を送達するために、時計回りおよび反時計回り方向の間で交互する）。治療計画システムは、標的領域毎に処方線量の放射線に対応する所望の線量分布プロファイルを生成し、標的領域の幾何学形状および場所に基づいて、一連のビームステーションを定義し、線量最適化方法を使用して、ビームステーションのそれぞれに関する１つ以上のフルエンスマップを生成してもよく、随意に、ビームステーション毎の１つ以上のフルエンスマップを、治療セッションの間の放射線療法システムによる実行のための機械命令（例えば、動的マルチリーフコリメータまたはＭＬＣリーフ構成、療法用放射線源またはリニアックパルスパラメータ等）にセグメント化してもよい。
【０００６】
放射線療法システムは、所定の、または規定された発射位置および／または患者プラットフォーム位置および配向において発射するため、ビームステーション放射線送達は、「デジタル線量送達」を可能にし得る。高速急回転ガントリ（例えば、約１５ＲＰＭ以上、約５０ＲＰＭ以上、約６０ＲＰＭ以上、約７０ＲＰＭ以上において回転する）が、患者プラットフォームがビームステーションにおいて定常である間、療法用放射線源を全ての発射位置に複数回にわたって位置付けてもよい。そのような様式では、放射線フルエンスまたは線量は、複数のガントリ旋回にわたって離散線量量子において送達されてもよい。加えて、患者プラットフォームは、放射線送達の間に定常であるため、線量は、ビームステーション毎に大いに変動し得る（すなわち、線量は、非常に変調される）。例えば、患者プラットフォームが第１のビームステーションにあるとき、療法用放射線源は、単回のガントリ旋回にわたって放射線を送達してもよく（例えば、短い滞留時間および／または複数の旋回のうちの１回の間に放射線を送達する一方、他の旋回の間に放射線を殆どまたは全く送達しない）、第２のビームステーションに移動されると、療法用放射線源は、複数の旋回にわたってはるかに多い量の放射線を送達してもよい（例えば、長い滞留時間および／または複数の旋回の大部分または全ての間に放射線を送達する）。高速急回転ガントリ（例えば、約１５ＲＰＭ以上、約５０ＲＰＭ以上、約６０ＲＰＭ以上、約７０ＲＰＭ以上において回転する）を伴う放射線療法システムは、比較的に短い時間周期において（例えば、治療時間を有意に増加させることなく）、複数のガントリ旋回にわたって放射線を送達することが可能であり得る。プラットフォームの縦方向軸（すなわち、ＩＥＣ−Ｙ軸）に沿った任意の場所におけるプラットフォーム滞留時間は、比較的に一定のままであるため、線量変調の本範囲は、一定の、および／または一貫したプラットフォーム運動を有する殆どの螺旋送達システムにおいて利用可能ではない。プラットフォーム速度の急増または急減は、患者に耳障りであり、不必要な不快感を引き起こし得、患者位置偏移をもたらし得る。ビームステーション送達はまた、プラットフォームが線量送達の間に定常であるため、患者プラットフォーム運動または速度の変動に起因するいかなる線量送達変動も軽減し得る。これは、プラットフォーム運動システムに関する仕様を緩和し（すなわち、公差を増加させる）、線量送達に影響を及ぼす因子としてのプラットフォーム運動を除去することに役立ち得る。ビームステーション放射線送達方法はまた、高速急回転ガントリ（例えば、約１５ＲＰＭ以上、約６０ＲＰＭ以上、約７０ＲＰＭ以上において回転する）および／または外部呼吸センサと併せて大きい回転慣性を伴うガントリを備える放射線療法システムを使用して、ゲート式放射線送達を促進することに役立ち得る。
【０００７】
放射線療法システムの一変形例は、縦方向軸を中心として回転可能である、円形ガントリと、ガントリ上に搭載される、療法用放射線源と、縦方向軸に沿った所定の場所における複数のビームステーションに移動可能である、患者プラットフォームと、ガントリ、放射線源、および患者プラットフォームと通信する、コントローラとを備えてもよい。コントローラは、第１のビームステーションに患者プラットフォームを移動させ、第１のビームステーションにおいて患者プラットフォームを停止させ、患者プラットフォームが第１のビームステーションにある間、放射線フルエンスを放出するように療法用放射線源をアクティブ化し、患者プラットフォームを第１のビームステーションから第２のビームステーションに移動させる間、療法用放射線源を非アクティブ化するように構成されてもよい。コントローラは、第２のビームステーションにおいて患者プラットフォームを停止させ、患者プラットフォームが第２のビームステーションにある間、放射線フルエンスを放出するように療法用放射線源をアクティブ化し、患者プラットフォームを第２のビームステーションから第３のビームステーションに移動させる間、療法用放射線源を非アクティブ化するように構成されてもよい。ガントリは、約６０ＲＰＭの速度において回転するように構成されてもよい。いくつかの変形例はさらに、コントローラと通信し、撮像データを入手するように構成される、撮像システムを備えてもよい。例えば、撮像システムは、応答線（ＬＯＲ）データを検出するように構成される１つ以上のＰＥＴ検出器を備える、ＰＥＴ撮像システムおよび／またはＣＴデータを入手するように構成される１つ以上のｋＶ放射線検出器を備える、ＣＴ撮像システムであってもよい。撮像システムは、ガントリ上に搭載されてもよい。コントローラは、撮像システムによって入手される撮像データを使用することによって、第１のビームステーションにおいて放出される放射線フルエンスを計算するように構成されてもよい。いくつかの変形例では、コントローラは、第１のビームステーションにおいて放出される放射線フルエンスを連続的に監視し、放出された放射線フルエンスを第１のビームステーションに関する計画放射線フルエンスと比較し、残りフルエンスを計算するように構成されてもよい。コントローラは、残りフルエンスを療法用放射線源および療法用放射線源のビーム経路内に配置される動的マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）のための命令にセグメント化し、患者プラットフォームが第１のビームステーションにおいて停止されている間、残りフルエンスを放出するように療法用放射線源をアクティブ化するように構成されてもよい。随意に、コントローラは、残りフルエンスが所定の残りフルエンス閾値を下回るかどうかを決定するように構成されてもよく、残りフルエンスが残りフルエンス閾値を下回る場合、コントローラは、療法用放射線源を非アクティブ化し、患者プラットフォームを第２のビームステーションに移動させるように構成されてもよい。いくつかの変形例では、所定の残りフルエンス閾値は、ゼロである。コントローラは、療法用放射線源が第２のビームステーションに移動される前に入手された撮像データを使用して、第２のビームステーションにおける放出に関する放射線フルエンスを計算するように構成されてもよい。第２のビームステーションにおける放出に関する放射線フルエンスは、患者プラットフォームが第１のビームステーションに位置していた間に入手された撮像データを使用して計算されてもよい。代替として、または加えて、コントローラは、放射線が第２のビームステーションにおいて療法用放射線源によって放出される前に、第２のビームステーションにおける放出に関する放射線フルエンスを療法用放射線源および動的マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）のための命令にセグメント化するように構成されてもよい。第２のビームステーションにおいて放出された放射線フルエンスは、第２のビームステーションにおける放出に関する計算された放射線フルエンスと比較されてもよく、放出された放射線フルエンスと計算された放射線フルエンスとの間の差異が所定の閾値を下回る場合、コントローラは、患者プラットフォームを第２のビームステーションから第３のビームステーションに移動させるように構成される。
【０００８】
いくつかの変形例では、システムコントローラは、患者プラットフォームを複数のビームステーションのそれぞれに複数回にわたって連続的に移動させるように構成されてもよい。例えば、コントローラは、患者プラットフォームを縦方向軸に沿った第１の方向において複数のビームステーションのそれぞれに連続的に移動させ、患者プラットフォームを第１の方向と対向する第２の方向において複数のビームステーションのそれぞれに連続的に移動させるように構成されてもよい。第１の方向において患者プラットフォームを移動させる間に複数のビームステーションのそれぞれにおいて放出される放射線フルエンスは、第２の方向において患者プラットフォームを移動させる間に複数のビームステーションのそれぞれにおいて放出される放射線フルエンスと異なってもよい。いくつかの変形例では、放射線療法システムはさらに、療法用放射線源のビーム経路内に配置される動的マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）を備えてもよく、第２のビームステーションに関するＭＬＣの構成は、第２のビームステーションにおける放出に関する計算された放射線フルエンスに従って決定されてもよい。代替として、または加えて、コントローラは、放射線フルエンス放出の間にガントリ、療法用放射線源、および／または動的ＭＬＣのうちの１つ以上のものの１つ以上の誤動作を検出し、１つ以上の検出された誤動作を原因として送達されていない放射線フルエンスの量を計算し、送達されていない放射線フルエンスの量を照射のために療法用放射線源および動的ＭＬＣのための命令にセグメント化し、患者プラットフォームが第１のビームステーションにおいて停止されている間、残りフルエンスを放出するように療法用放射線源をアクティブ化するように構成されてもよい。ガントリは、患者プラットフォームが複数のビームステーションにおける各ビームステーションにある間、患者プラットフォームの周囲で少なくとも２回回転するように構成されてもよい。いくつかの変形例では、各ガントリ回転は、患者プラットフォームの周囲の約３６０°である。
【０００９】
コントローラは、所定の滞留時間にわたって複数のビームステーションの各ビームステーションにおいて患者プラットフォームを停止させるように構成されてもよい。例えば、所定の滞留時間は、約５秒〜約５分であってもよい。代替として、または加えて、複数のビームステーションにおける各ビームステーションは、約１ｍｍ〜約２ｃｍ（例えば、約２．１ｍｍ）のステップ距離だけ分離されてもよい。複数のビームステーションの各ビームステーションの間のステップ距離は、同一である、または異なってもよい。
【００１０】
ビームステーション放射線送達のためのフルエンスマップを計算するための一方法は、１つ以上の患者標的領域に基づいて、複数のビームステーションを決定するステップと、ビームステーション毎の候補放射線ビームレットのセットを計算するステップと、全ての候補放射線ビームレットにわたって１つ以上の標的領域に送達される放射線量が、所定の線量制約および治療パラメータを満たすように、ビームステーション毎の候補放射線ビームレットのセットに対応するビームレット加重のセットを計算することによって、ビームステーション毎のフルエンスマップを生成するステップとを含んでもよい。複数のビームステーションは、相互に均一に離間されてもよく、約２ｍｍのビームステーションピッチまたはビームステーションの間のステップ距離を有してもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションのそれぞれの間のステップ距離は、可変であってもよい、またはビームステーションのそれぞれの間のステップ距離およびビームステーションのセットにおけるビームステーションの数は、ユーザ選択されてもよい。候補放射線ビームレットのセットは、１つ以上の患者標的領域と交差する放射線ビームレットのセットを定義する、患者プラットフォームを中心とする放射線発射位置毎のマルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）構成の行列を含んでもよい。ビームレット加重のセットを計算するステップは、１つ以上の標的領域に対する各候補ビームレットの寄与を含む、線量計算行列を計算するステップを含んでもよい。ビームレット加重のセットを計算するステップは、治療計画品質メトリックを表すペナルティ関数を生成し、反復的最適化方法を使用し、ペナルティ関数を最小限にするビームレット加重のセットを計算するステップを含んでもよい。本方法はまた、ビームステーション毎のフルエンスマップを量子化し、各ビームレット加重が移動可能療法用放射線源によって送達可能な線量量子の整数値である、量子化フルエンスマップを生成するステップを含んでもよい。いくつかの変形例では、所定の線量制約は、ユーザ定義線量制約、および／またはユーザ定義線量目標、および／または最大線量レベル、および／または線量被覆率メトリックを含んでもよい。治療パラメータは、治療持続時間および／またはビームステーション滞留時間を含んでもよい。ビームステーション毎のフルエンスマップは、ｌ×ｆ行列を含んでもよく、ｌは、療法用放射線源のビーム経路内のマルチリーフコリメータのリーフの数であり、ｆは、患者プラットフォームの周囲の療法用放射線源発射位置の数である。マルチリーフコリメータは、６４個のリーフを有する（例えば、ｌ＝６４）バイナリマルチリーフコリメータであってもよい。いくつかの変形例では、５０個の発射ステーションが存在してもよい（例えば、ｆ＝５０）、および／または１００個の発射位置が存在してもよい（例えば、ｆ＝１００）。いくつかの変形例では、本方法は、ビームステーション毎に複数のフルエンスマップを生成するステップを含んでもよい。複数のビームステーションは、患者プラットフォームの縦方向軸に沿って（例えば、ＩＥＣ−Ｙに沿って）複数の離散患者プラットフォーム場所を備える。
【００１１】
ビームステーション放射線送達のための方法の一変形例は、ビームステーションのセットの第１のビームステーションに患者プラットフォームを移動させるステップと、プラットフォームが第１のビームステーションにおいて定常である間、患者プラットフォームを中心として療法用放射線源を移動させることによって、第１のフルエンスマップに従って患者標的領域に放射線を送達するステップと、送達された放射線を第１のフルエンスマップと比較し、フルエンス差を計算するステップとを含んでもよい。フルエンス差が所定の閾値を超えない場合、本方法は、ビームステーションのセットの第２のビームステーションに患者プラットフォームを移動させるステップを含んでもよい。フルエンス差が所定の閾値を満たす、または超える場合、本方法は、患者プラットフォームを第２のビームステーションに移動させる前に、患者プラットフォーム中心として療法用放射線源を移動させ続けることによって、フルエンス差を送達するステップを含んでもよい。療法用放射線源は、患者プラットフォームを中心として連続的に回転可能であるガントリ上に搭載されてもよく、本方法はさらに、患者プラットフォームが第１のビームステーションに位置している間、患者プラットフォームを中心としてガントリを複数回旋回するように回転させるステップを含んでもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションのセットにおけるビームステーションあたりの旋回の回数は、約５〜約３００回であってもよく、ビームステーションのセットにおけるビームステーション毎に変動してもよい、またはビームステーションのセットにおけるビームステーション毎に一定であってもよい。患者プラットフォームは、ビームステーションに関するフルエンスマップのフルエンス値がゼロである、ビームステーションにおいて定常のままではなくてもよい。いくつかの変形例では、第１のフルエンスマップに従って患者標的領域に放射線を送達するステップは、第１のフルエンスマップを患者プラットフォームを中心とする発射位置毎のマルチリーフコリメータ構成にセグメント化し、療法用放射線源のビーム経路内に配置されるマルチリーフコリメータを各発射位置におけるマルチリーフコリメータ構成に調節するステップを含む。ビームステーション放射線送達のための方法はさらに、マルチリーフコリメータ構成および放射線が送達されなかった発射位置をコントローラのメモリ内に記憶し、療法用放射線源を発射位置に移動させ、放射線を再送達するステップを含んでもよい。いくつかの変形例では、調節可能開口部ジョーが、療法用放射線源のビーム経路内に配置されてもよく、放射線を送達するステップは、フルエンスマップに従って、ジョー開口部の幅を調節するステップを含んでもよい。ジョー開口部の幅は、ビームステーションのセットにおけるビームステーション毎に変動してもよい、またはビームステーションのセットにおけるビームステーション毎に一定であってもよい。いくつかの変形例では、患者標的領域は、患者プラットフォームが第１のビームステーションに位置している間に移動し得、放射線を患者標的領域に送達するステップは、これが所定の治療場所内に位置する場合、患者標的領域に放射線を指向し、これが所定の治療場所の外側に位置する場合、患者標的領域に放射線を指向しないステップを含んでもよい。
【００１２】
ビームステーション放射線送達のための方法の別の変形例は、ビームステーションのセットの第１のビームステーションに患者プラットフォームを移動させるステップと、プラットフォームが第１のビームステーションにおいて定常である間、患者プラットフォームを中心として療法用放射線源を移動させることによって、所定の治療パラメータに従って患者標的領域に放射線を送達するステップと、送達された放射線が所定の治療パラメータを順守するかどうかを決定するステップとを含んでもよい。送達された放射線が所定の治療パラメータを順守する場合、本方法は、ビームステーションのセットの第２のビームステーションに患者プラットフォームを移動させるステップを含んでもよい。送達された放射線が所定の治療パラメータを順守しない場合、本方法は、患者プラットフォームを第２のビームステーションに移動させる前に、患者プラットフォーム中心として療法用放射線源を移動させ続けるステップを含んでもよい。いくつかの変形例では、所定の治療パラメータは、１つ以上の線量メトリックまたは１つ以上の放射線送達命令を含んでもよい。１つ以上の放射線送達命令の実施例は、ビームステーション滞留時間、ジョー開口部幅、患者プラットフォームを中心とする療法用放射線源旋回数、療法用放射線パルスパラメータ、および／またはＭＬＣリーフ構成のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、放射線療法システムの一変形例の概略表現を描写する。
【００１４】
【図２Ａ】図２Ａは、ビームステーション送達に関する治療計画のための方法の一変形例のフローチャート表現を描写する。
【００１５】
【図２Ｂ】図２Ｂは、ビームステーション滞留時間および治療セッション持続時間を計算するための治療計画方法の一変形例のフローチャート表現を描写する。
【００１６】
【図２Ｃ】図２Ｃは、螺旋放射線送達に関する治療計画をビームステーション送達に関する治療計画に変換するための方法の一変形例のフローチャート表現を描写する。
【００１７】
【図３】図３は、ビームステーション送達のための方法の一変形例のフローチャート表現を描写する。
【００１８】
【図４】図４は、ゲート式ビームステーション放射線送達のための方法の一変形例のフローチャート表現を描写する。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
システム
ビームステーション放射線送達において使用され得る放射線療法システムは、患者治療領域を中心として回転する、回転可能ガントリと、回転可能ガントリ上に搭載される、療法源と、患者治療領域内で、またはそれを通して移動可能である、患者プラットフォームとを備えてもよい。回転可能ガントリは、患者プラットフォームの周囲で０°〜３６０°回転する（例えば、連続的回転可能ガントリ）、および／または患者プラットフォームの周囲で角度のサブセット（例えば、０°〜１８０°、０°〜２７０°等）を掃引する弧区画に沿ってのみ回転する、および／または患者プラットフォームを中心として固定数の角度に移動するように構成されてもよい。例えば、回転可能ガントリは、療法用放射線が放出される間、各発射位置を通して連続的に移動するように構成されてもよい、または放射線源が発射位置において停止されているときのみ、療法用放射線が放出される各発射位置に進むように構成されてもよい。いくつかの変形例では、ガントリは、これが回転するにつれて、離散的な所定の円周発射位置または発射角度に移動するように構成されてもよい。いくつかのシステムは、約５０個の発射位置または角度（例えば、約０°〜約３６０°で、各発射位置は、規則的な角度間隔によって分離される）を有する。いくつかのシステムは、約１００個の発射位置を有してもよい。代替として、または加えて、いくつかのシステムは、患者プラットフォームの周囲の恣意的な角度において（例えば、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°等において）発射位置の離散セットを有するように構成されてもよい。ガントリは、リングまたは円形ガントリ、弓形ガントリ、Ｃアームガントリ、またはロボットアームガントリであってもよい。療法用放射線源の一実施例は、線形加速器（リニアック）である。療法用放射線源の他の実施例は、限定ではないが、高エネルギー光子、放射性同位体（例えば、イリジウムまたはコバルト６０）によって生成される放射線または粒子、高エネルギー電子、陽子ビーム、中性子ビーム、および重イオンビームを含んでもよい。１つ以上のビーム成形要素が、治療平面を画定するために、療法用放射線源のビーム経路内に配置されてもよい。例えば、ビーム成形要素は、ジョーと、動的マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）とを備えてもよい。動的ＭＬＣは、バイナリＭＬＣまたは２−Ｄ  ＭＬＣであってもよい。バイナリＭＬＣは、各リーフが、開放構成または閉鎖構成に移動可能であり、それにおいて保定され得るものであり得る一方、２−Ｄ  ＭＬＣは、各リーフが、完全開放構成と完全閉鎖構成との間の場所の任意のセットに移動可能であり、それにおいて保定され得るものであり得る。ジョーは、療法用放射線源とＭＬＣとの間に位置してもよい、またはＭＬＣの下方に位置してもよい。代替として、ジョーは、ジョーの第１の部分が療法用放射線源とＭＬＣとの間に位置し（すなわち、上側ジョー）、ジョーの第２の部分がＭＬＣの下方に位置し（すなわち、下側ジョー）、両方の部分がともに移動するようにジョーの第１の部分に結合される、分割ジョーであってもよい。それを通して放射線ビームが通過するジョー開口部または開口の幅は、調節可能であってもよく、治療セッションの間、ジョー開口部の幅は、１回以上の回数にわたって調節されてもよい。随意に、ジョーは、ジョーによって画定される治療平面が患者プラットフォームの運動に平行である方向に偏移し得るように、療法用放射線源のビーム内で移動可能であってもよい。放射線療法システムのいくつかの変形例は、療法用放射線源と対向してガントリ上に搭載される放射線検出器を備えてもよい。例えば、いくつかの変形例は、リニアックと対向して位置するＭＶ放射線検出器を備えてもよい。
【００２０】
放射線療法システムの患者プラットフォームは、患者標的領域が療法用放射線ビーム平面を通して連続的に移動されるように、その縦方向軸に沿って（すなわち、ＩＥＣ−Ｙに沿って）患者治療領域内で移動するように構成されてもよい。患者プラットフォームは、放射線送達の間に一定または可変速度において連続的に移動するように構成されてもよい。代替として、または加えて、患者プラットフォームは、離散場所またはビームステーションに移動するように構成されてもよく、放射線送達の間にビームステーションにおいて定常であってもよい。患者プラットフォーム運動の速度および範囲は、治療セッションの前に、および／または治療セッションの開始時に計算されてもよい。例えば、ビームステーションの数および（例えば、システムアイソセンタに対する）ビームステーションの場所は、治療計画システムによって決定されてもよい、および／または患者プラットフォームがビームステーションの間を移動する速度は、臨床医によって（例えば、所望の治療時間および／または患者快適性に基づいて）選択されてもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションの間の距離（例えば、ステップ距離、２つの隣接するビームステーションを含む、２つのビームステーションの間の距離）は、治療セッション全体を通して一定であってもよい、または異なるビームステーションの間で可変であってもよい。例えば、ステップ距離は、約０．５ｍｍ、約１ｍｍ、約１．１ｍｍ、約１．５ｍｍ、約２ｍｍ、約２．１ｍｍ、約２．５ｍｍ、約３ｍｍ、約３．５ｍｍ、約４ｍｍ以上、１０ｍｍ以上、１ｃｍ以上、２ｃｍ以上であってもよく、随意に、いくつかの変形例では、治療計画の間に使用されるＣＴ画像スライスの厚さと対応してもよい。代替として、または加えて、ステップ距離は、治療計画画像の分解能および／または厚さ、および／または治療セッションの間に撮像データを入手するために使用される任意の撮像システム（例えば、ＰＥＴ撮像システム、ＣＴまたはＸ線撮像システム等）の分解能および／または厚さ、および／または療法用放射線ビームの照射野（例えば、放射線ビームの寸法の全幅半値以下である）に基づいて選択されてもよい。ビームステーションステップ距離は、ステップ距離が、患者標的領域への計画／計算されたフルエンスマップのフルエンス勾配がより大きい場所で（例えば、患者標的領域の縁において）より小さく、患者標的領域へのフルエンス勾配がより小さい場所で（例えば、患者標的領域の中間部分において）より大きくあり得るように調節されてもよい。ビームステーションの数およびビームステーションのセットにおける最初のビームステーションと最後のビームステーションとの間の距離は、１つ以上の患者標的領域のサイズおよび場所、および／またはジョー開口部の現在または所望の幅に基づいて、治療計画システムによって決定されてもよい。代替として、または加えて、ビームステーションステップ距離は、各ビームステーションの間で同一であってもよいが、特定のビームステーションに送達されるべきフルエンスがゼロである場合、患者プラットフォームは、そのビームステーションを迂回／スキップし（例えば、そのビームステーションにおいて停止しない、患者プラットフォームがそのビームステーションにあるときに療法用放射線源をアクティブ化しない）、送達されるべきフルエンスが非ゼロ値を有する次のビームステーションにプラットフォームを移動させてもよい。これは、それぞれから異なる距離に位置する（すなわち、ステップ距離値の倍数における）ビームステーションにおける放射線の送達をもたらし得る。連続的に移動する患者プラットフォームに関して、速度は、放射線送達全体を通して一定であってもよい、または患者標的領域への計画／計算されたフルエンスマップのフルエンス勾配に応じて変動してもよい。例えば、患者プラットフォームの速度は、患者標的領域への計画／計算されたフルエンスマップのフルエンス勾配がより大きい場所で（例えば、患者標的領域の縁および／または比較的に多い処方線量を伴う領域において）より低くてもよく、速度は、患者標的領域へのフルエンス勾配がより小さい場所で（例えば、患者標的領域の中間部分および／または比較的に少ない処方線量を伴う領域において）より高くてもよい。患者プラットフォームは、コントローラが、患者プラットフォームが療法用放射線の放出に先立って指定されたビームステーションに位置している、および／または配向されていることを監視および／または確認し得るように、放射線療法システムのコントローラと通信する１つ以上の位置センサ、運動センサ、加速度計、および／またはエンコーダ／デコーダを備えてもよい。例えば、患者プラットフォームのＸ、Ｙ、Ｚ、ピッチ、ヨー、およびロール値は、治療計画によって規定されるビームステーションと比較されてもよく、差異または逸脱が検出される場合、コントローラは、臨床医へのオーディオおよび／または視覚通知を生成するように構成されてもよい。
【００２１】
放射線療法システムはまた、放射線療法システムのコンポーネントの全てと通信するシステムコントローラを備えてもよく、例えば、療法用放射線源、および／またはガントリ、および／またはビーム成形要素、および／または患者プラットフォームへのコマンドを生成してもよい。システムコントローラはまた、プロセッサと、メモリとを備えてもよい。コントローラメモリは、治療計画データ、セグメント化データ、および／または命令、および放射線療法システムの任意のセンサまたは検出器（例えば、ＰＥＴ検出器、ｋＶ検出器、ＭＲセンサ、ＭＶ検出器、位置センサ、運動センサ、加速度計、および／またはエンコーダ／デコーダ）によって入手される任意のデータを記憶してもよい。コントローラプロセッサは、治療計画フルエンスマップ（または治療セッションの開始に続けて生成され得る任意のフルエンスマップ）を機械命令（例えば、特定のビームステーションにおける発射位置毎のＭＬＣリーフ構成、リニアックパルス命令）、療法用放射線源放出性質／特性（例えば、パルスエネルギー、パルス振幅、パルス幅、パルス周波数、デューティサイクル等）にセグメント化する、および／または機械パラメータ（例えば、リニアックパルス周波数、デューティサイクル、エネルギー、線量チャンバ、ＭＬＣリーフ開口部等）に基づいて、送達された線量またはフルエンスを計算するように構成されてもよい。放射線療法システムはまた、１つ以上のディスプレイと、１つ以上のスピーカとを備えてもよい。コントローラプロセッサは、ディスプレイおよび／またはスピーカに伝送され得る視覚および／またはオーディオアラート／通知を生成するように構成されてもよい。
【００２２】
随意に、いくつかの放射線療法システムは、療法用放射線源と同一の回転可能ガントリ上に、または患者治療領域を中心として回転可能である場合とそうではない場合がある、療法用放射線源と別個の／第２のガントリ上に搭載され得る、１つ以上のＰＥＴ検出器を備えてもよい。いくつかの変形例では、ＰＥＴ検出器および療法用放射線源は、同一平面（すなわち、撮像面が治療ビーム平面と同一平面である）または非同一平面（すなわち、撮像面が治療ビーム平面と同一平面ではない）であってもよい。陽電子消滅事象によって放出される５１１  ｋｅＶ光子の対によって定義される応答線（ＬＯＲ）が、ＰＥＴ検出器によって検出され、システムコントローラに伝送されてもよい。いくつかの変形例では、患者は、治療セッションに先立ってＰＥＴトレーサを注入されてもよく、ＰＥＴトレーサからのＬＯＲが、ＰＥＴ検出器によって検出されてもよい。ＰＥＴトレーサは、腫瘍領域等の高い代謝率を伴う患者領域に蓄積し得る。ＰＥＴ検出器の代替として、またはそれに加えて、いくつかの放射線療法システムは、ＣＴ撮像システム、Ｘ線撮像システム、超音波撮像システム、および／またはＭＲＩ撮像システムを備えてもよい。
【００２３】
放射線療法システムの一変形例が、図１に描写される。図１は、ビームステーション放射線送達において使用され得る放射線療法システムの一変形例を描写する。放射線療法システム（１００）は、患者治療領域（１０４）を中心として回転可能である、ガントリ（１０２）と、ガントリ上に搭載される、１つ以上のＰＥＴ検出器（１０６）と、ガントリ上に搭載される、療法用放射線源（１０８）と、療法用放射線源のビーム経路内に配置される、ビーム成形モジュール（１１０）と、患者治療領域（１０４）内で移動可能である、患者プラットフォーム（１１２）とを備えてもよい。ビーム成形モジュール（１１０）は、移動可能ジョーと、動的マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）とを備えてもよい。ビーム成形モジュールは、システムアイソセンタ（例えば、患者治療領域の中心）において１ｃｍ、２ｃｍ、または３ｃｍの縦方向（例えば、ＩＥＣ−Ｙ）における可変コリメーション幅（例えば、治療ビーム平面の幅）を提供するように配列されてもよい。いくつかの変形例では、隣接するビームステーションに関する治療ビーム平面は、重複してもよい（すなわち、治療ビーム平面幅は、ビームステーションの間の距離と類似する、またはそれよりも広い）。ジョーは、療法用放射線源とＭＬＣとの間に位置してもよい、またはＭＬＣの下方に位置してもよい。代替として、ビーム成形モジュールは、ジョーの第１の部分が療法用放射線源とＭＬＣとの間に位置し、ジョーの第２の部分がＭＬＣの下方に位置し、両方の部分がともに移動するようにジョーの第１の部分に結合される、分割ジョーを備えてもよい。
【００２４】
ガントリ（１０２）は、約１５ＲＰＭ〜約７０ＲＰＭ（例えば、約５０ＲＰＭ以上、約６０ＲＰＭ以上）の速度において回転するように構成されてもよく、バイナリ動的ＭＬＣは、約１５ミリ秒以下（例えば、約１０ミリ秒以下、約８ミリ秒以下）以内にリーフ構成を変更するように構成されてもよく、患者プラットフォーム（１１２）は、約０．５ｍｍ／秒以下の速度において移動するように構成されてもよい。いくつかの変形例では、ガントリは、円形ガントリであってもよい。例えば、高速バイナリマルチリーフコリメータは、上記に説明される時間制約内で開放構成と閉鎖構成との間でＭＬＣリーフを移動させるために十分な原動力を提供するために、空気圧システムと連携して動作し、それに結合されるばねシステムを有する、リーフ作動機構を備えてもよい。ガントリ（１０２）は、これが回転するにつれて、リニアック（１０８）を離散的な所定の円周発射位置に移動させてもよい。いくつかのシステムは、約５０個の発射位置または角度（例えば、約０°〜約３６０°で、各発射位置は、規則的な角度間隔によって分離される）を有する。いくつかのシステムは、約１００個の発射位置を有してもよい。代替として、または加えて、いくつかのシステムは、患者プラットフォームの周囲の恣意的な角度において（例えば、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°等において）発射位置の離散セットを有するように構成されてもよい。
【００２５】
いくつかの変形例では、放射線療法システムは、随意に、ＰＥＴ検出器の第１のアレイ（１０６ａ）および第１のアレイの向かいに配置されるＰＥＴ検出器の第２のアレイ（１０６ｂ）と、線形加速器（１０８）またはリニアックと、ジョーと、動的バイナリＭＬＣとを備えるビーム成形モジュール（１１０）とを備えてもよい。本システムはさらに、ガントリ、ＰＥＴ検出器、リニアック、およびＭＬＣと通信するコントローラを備えてもよく、コントローラは、治療計画、放射線発射行列、フルエンスマップ、システム命令／コマンドを記憶し得る、１つ以上のメモリと、本明細書に説明される計算および方法を実行するように構成される、プロセッサとを有する。患者治療領域（１０４）内の患者プラットフォーム（１１２）上に位置する、または配置される患者は、陽電子を放出するＰＥＴトレーサを注入されている場合があり、ＰＥＴトレーサは、患者の特定の領域（例えば、腫瘍領域等）に蓄積し得る。近傍の電子を伴う陽電子の消滅は、対向する方向に進行する２つの光子の放出をもたらし、ＬＯＲまたは陽電子消滅放出経路を定義し得る。ＰＥＴ検出器は、１つ以上のＬＯＲを検出してもよい。いくつかの変形例では、ＰＥＴ検出器は、陽電子消滅事象の場所を識別することに役立ち得る、飛行時間ＰＥＴ検出器であってもよい。治療計画フルエンスマップは、患者が患者治療領域を通して（例えば、所定の患者プラットフォームビームステーション、または患者治療領域および／または治療平面を通した連続的患者プラットフォーム移動において）移動される際、ＬＯＲデータおよび／またはＰＥＴ撮像データおよび／またはＭＶ検出器データ（例えば、ガントリ上のリニアック（１０８）と対向して位置するＭＶ検出器から）を使用して更新されてもよい。随意に、放射線療法システム（１００）は、療法用放射線源と同一のガントリ上に搭載される、または別個のガントリ上に搭載される、ＣＴ撮像システム（例えば、ｋＶ放射線源およびｋＶ放射線源の向かいに搭載されるｋＶ検出器）を備えてもよく、放射線源と同一平面（すなわち、撮像面が治療ビーム平面と同一平面である）または療法用放射線源と非同一平面（すなわち、撮像面が治療ビーム平面と同一平面ではない）であってもよい。随意に、放射線療法システムは、療法用放射線源と同一のガントリ上に搭載される、光学撮像システム（例えば、１つ以上の光学センサまたはカメラ）を備えてもよく、これは、ガントリが患者プラットフォームを中心として回転する間、患者画像を入手するように構成されてもよい。ＰＥＴベースの放射線療法システムの付加的詳細および実施例が、２０１７年１１月１５日に出願された、米国特許出願第１５／８１４，２２２号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明されている。随意のＰＥＴ検出器、および／またはｋＶ検出器、および／または光学センサからの撮像データは、患者位置および／または運動（例えば、患者身体偏移、呼吸、微動等）を追跡するように構成されてもよく、したがって、放射線送達は、そのような運動を考慮するように調節されてもよい。例えば、放射線送達は、患者標的領域が治療場所の内側に位置するとき、放射線が患者に送達され、患者標的領域が治療場所の外側に位置するとき、放射線が患者に送達されないように、呼吸運動と同期（例えば、ゲーティング）されてもよい。
【００２６】
本明細書に開示される実施例および変形例は、患者プラットフォームを中心として（例えば、３６０°回転）連続的に回転する、および／または発射位置を通して進むように構成される円形ガントリ上に搭載される、療法用放射線源（例えば、リニアック）を有する放射線療法システムの文脈において説明されるが、本明細書に説明される治療計画および放射線送達方法は、連続的に回転する円形ガントリを有していない放射線療法システムと併用され得ることを理解されたい。例えば、本明細書に説明される治療計画および放射線送達方法は、ロボットアームまたは弓形またはＣ形ガントリ上に搭載される療法用放射線源を備える放射線療法システムと併用されてもよい。患者プラットフォームの進行経路は、縦方向軸（例えば、ＩＥＣ−Ｙ）に沿ってであってもよく、アームまたはＣ形ガントリは、患者プラットフォームの進行経路から離れるように位置してもよい（例えば、縦方向軸に沿って位置しない）。例えば、放射線療法システムは、縦方向軸に沿った所定の離散場所（例えば、ビームステーション）に移動し、それにおいて停止するように構成される、患者プラットフォームと、療法用放射線源と、療法用放射線源が搭載され得る、移動可能アームまたはガントリとを備えてもよく、アームまたはガントリ（例えば、Ｃ形ガントリ）は、患者プラットフォームを中心として放射線源を移動させるように構成される。アームまたはガントリは、プラットフォーム運動が妨げられないように、縦方向軸の両側上に位置してもよいが、アームまたはガントリは、放射線が複数の発射位置からプラットフォーム上の患者に印加され得るように、プラットフォームの上方の療法用放射線源を種々の場所（そのうちのいくつかは、縦方向軸に平行であり得る）に移動させてもよい。随意に、そのような放射線療法システムは、療法用放射線源と同一または異なるアームまたはガントリ上に搭載され得る、撮像システム（例えば、ＰＥＴ、ＣＴ、Ｘ線、ＭＲＩ、超音波等）を備えてもよく、また、患者プラットフォームの進行経路にない場所において位置付けられてもよい。図１の放射線療法システムは、開放ボアシステムであるが、本明細書に説明される方法はまた、閉鎖ボアシステムと併用されてもよい。
ビームステーション治療計画方法
【００２７】
治療計画システムは、ビームステーション送達のために好適であるフルエンスマップを生成するように構成されてもよい。治療計画方法は、画像（例えば、ＣＴ画像）のセットおよびユーザ定義輪郭から１つ以上の患者標的領域を識別するステップと、１つ以上の標的領域への所望の線量分布を処方するステップと、送達されると、所望の線量分布に従って放射線を送達するであろう放射線ビームレットのセットを含むフルエンスマップを計算するステップとを含んでもよい。いくつかの治療計画方法は、ビームステーションベースで線量を計算および最適化するステップを含んでもよく、治療計画は、ビームステーション毎に１つ以上のフルエンスマップ（および／または、随意に、線量マップ）を含んでもよい。例えば、いくつかの変形例では、ビームステーションステップ距離は、計画ＣＴ画像のスライス厚さに合致してもよく、治療計画方法は、ビームステーション毎に２Ｄフルエンスマップを計算するステップを含んでもよく、フルエンスマップは、臨床医によって処方されるような線量分布全体を達成するために、特定のビームステーションにおいて送達されるべきフルエンスを表す。各２Ｄフルエンスマップスライスは、ｌ×ｆ行列であってもよく、そのｌは、動的ＭＬＣ（例えば、バイナリＭＬＣ）のリーフの数であり、ｆは、発射位置の数である。ｌ×ｆ行列の各入力は、療法用放射線源が発射位置ｆに位置するときのＭＬＣリーフｌの構成および／または位置を表してもよい。例えば、６４リーフバイナリＭＬＣと、連続的に回転可能なガントリの周囲の５１個の発射位置とを有する放射線療法システムに関する治療計画システムによって生成されるフルエンスマップは、（６４×５１）行列であり、５１個の発射位置のそれぞれにおける６４個のリーフのそれぞれを表し得る。ビームステーション送達に関するいくつかの治療計画は、そのビームステーションにおける処方線量および患者プラットフォームの周囲の単回旋回にわたって放射線療法システムによって送達可能な放射線の量に応じて、ビームステーション毎に１つまたは複数のフルエンスマップを生成してもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションに関するフルエンスマップ計算は、所与のビームステーションにおける全ての発射位置が、放射線ビームレットを送達するために使用され得ると仮定してもよい。例えば、治療計画方法は、５０個の発射位置に基づいて、フルエンスマップを計算してもよいが、送達は、２つの隣接するサブ発射位置にわたって１つの発射位置に関するフルエンスを送達することによって実装されてもよい。本実施例では、治療計画方法はさらに、サブ発射位置のそれぞれに関するサブフルエンスマップを計算し、それによって、１００個のサブ発射位置に関する１００個のサブフルエンスマップを生成してもよい。治療計画方法のいくつかの変形例は、ビームステーションのセット（例えば、患者プラットフォームが療法用放射線の送達の間に停止され得る場所および／または配向、ビームステーションの数、および／またはビームステーションの間のステップ距離）、ビームステーションあたりの滞留時間、ビームステーション毎のフルエンスおよび／または線量マップ、ビームステーション毎のジョー構成（例えば、ジョー幅）、および／または療法用放射線源（例えば、リニアック）パルスパラメータ、および／または各患者標的領域が治療平面（例えば、療法用放射線ビーム平面）を横断または通過する回数を定義するステップを含んでもよい。
【００２８】
本明細書に説明されるように、ビームステーションの数および場所およびビームステーションステップ距離は、治療計画の間に決定されてもよい。いくつかの変形例では、臨床医は、（例えば、ＣＴ計画画像のスライス厚さに合致し得る、および／または約２．１ｍｍ等の絶対ステップ距離またはピッチ値であり得る）所望のビームステーションステップ距離を規定してもよい。例えば、約２．１ｍｍのビームステーションステップ距離またはピッチに関して、治療計画システムは、計画ＣＴ画像において識別される患者標的領域に関する３Ｄ線量最適化を実施し、計画ＣＴグリッドが、全ての患者標的領域に関して２．１ｍｍの固定間隔において再計算されてもよい。ビームステーションの数および場所は、１つ以上の患者標的領域のサイズおよび／または場所およびビームステーションステップ距離によって決定されてもよい。例えば、より大きい患者標的領域または相互に遠く離れて位置する患者標的領域は、より小さい標的領域または相互に近接して位置する標的領域よりも多い数のビームステーションを配分されてもよい。代替として、または加えて、ビームステーションの間の距離は、ジョー開口部設定によって決定されてもよい。例えば、より大きいビームステーションステップ距離が、約１ｃｍ、約２ｃｍ、または約３ｃｍ以上のジョー開口部幅に関して選択されてもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションステップ距離は、ビームステーションのセットを横断して均一であり得る一方、他の変形例では、ビームステーションステップ距離は、ビームステーションのセットを横断して均一ではない場合がある。いくつかの変形例では、隣接するビームステーションに関する治療ビーム平面は、重複してもよい（すなわち、治療ビーム平面幅は、ビームステーションの間の距離と類似する、またはそれよりも広い）。代替として、または加えて、ビームステーションステップ距離は、治療計画画像の分解能および／または厚さ、および／または治療セッションの間に撮像データを入手するために使用される任意の撮像システム（例えば、ＰＥＴ撮像システム、ＣＴまたはＸ線撮像システム等）の分解能および／または厚さ、および／または療法用放射線ビームの照射野（例えば、放射線ビームの寸法の全幅半値以下である）に基づいて選択されてもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションの数および／またはステップ距離は、診療所全体ベースで決定されてもよい、および／または製造の間に、および／またはシステムインストールに応じて設定される放射線療法システムのハードウェア制約またはモードであってもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションの間の距離は、患者標的領域に関するフルエンス勾配に応じて変動してもよい。例えば、高フルエンス勾配の面積（例えば、患者標的領域の縁または境界）に上置するビームステーションでは、ビームステーションステップ距離は、低フルエンス勾配の（またはいかなるフルエンス勾配もない）面積（例えば、患者標的領域の中心部分）に上置するビームステーションに関してよりも小さくてもよい。
【００２９】
前述で説明されるように、ビームステーションは、治療計画の間に決定される任意のプラットフォーム場所および／または配向にあってもよく、プラットフォームは、療法用放射線の放出の間に停止される、または静的である。患者プラットフォームが運動する（例えば、１つのビームステーションから別のものに移動している）間、療法用放射線源は、放射線を患者に放出しない。いくつかの変形例では、治療計画システムによって指定されるビームステーション場所は全て、ＩＥＣ−ＸおよびＩＥＣ−Ｙ軸によって画定される平面上に位置してもよい。すなわち、一連の治療セッションにおける患者プラットフォームの軌道は、単一平面（例えば、垂直運動を殆どまたは全く伴わない水平面）上にあってもよい。例えば、治療計画システムによって選択されるビームステーションのセットは、ＩＥＣ−Ｙ軸に沿った線（例えば、線形軌道）に沿って位置してもよい、および／または平面上の非線形（例えば、１つ以上の曲線および／または共線である場合とそうではない場合がある複数の線分に沿った）軌道上に位置してもよい。治療計画システムは、全てがＩＥＣ−ＸおよびＩＥＣ−Ｙによって画定されるような単一平面上に位置しているわけではないビームステーションを指定してもよい。すなわち、一連の治療セッションにおける患者プラットフォームの軌道は、単一平面に閉じ込められない場合があり、３Ｄ空間内の２つ以上の平面内に位置してもよい。例えば、ビームステーションは、ＩＥＣ−Ｘ、−Ｙ、および−Ｚにおける座標によって規定されてもよい、および／または患者プラットフォームの配向（例えば、患者プラットフォームのロール、ヨー、およびピッチ）によって規定されてもよい。異なるビームステーションが、同一のＸ、Ｙ、および／またはＺ座標を有してもよいが、異なる患者プラットフォーム配向（例えば、異なるロール値、ヨー値、および／またはピッチ値）を有してもよい。代替として、または加えて、異なるビームステーションが、同一の患者プラットフォーム配向（例えば、同一のロール値、ヨー値、および／またはピッチ値）を有するが、異なるＸ、Ｙ、および／またはＺ座標を有してもよい。患者プラットフォームが傾斜される（例えば、非ゼロロール値、ヨー値、および／またはピッチ値を有する）ビームステーションは、ＯＡＲに隣接し得る（例えば、その後方に位置する）標的領域を照射するために、放射線の非同一平面送達を可能にし得る。本明細書に説明される方法の実施例および変形例は、治療セッションの間にＩＥＣ−Ｙに沿った線形軌道を形成するビームステーションを定義するが、類似する方法が、２つ以上の次元における任意の非線形および／または非同一平面軌道を形成するビームステーションと併用され得、ビームステーションは、患者プラットフォーム配向値によって相互に異なり得ることを理解されたい。
【００３０】
１つ以上の患者標的領域のサイズおよび／または場所によってビームステーションの数および／または場所を決定することに加えて、またはその代替として、ビームステーションの数および／または場所は、任意の患者位置付けデバイスが療法用放射線の送達の間に使用されるであろうかどうかによって決定されてもよい。例えば、頭部位置付けデバイス（例えば、頭部傾斜デバイスまたは枕）が、特定の様式で（例えば、特定の傾斜で等）患者の頭部を配向させるために治療セッションの間に使用されるべきである場合、治療計画方法は、頭部位置付けデバイスの配向を考慮するために、１つ以上のビームステーションの場所を計算してもよい。代替として、または加えて、患者の少なくとも一部の位置が、特定の配向および／または場所を有するように患者位置付けデバイスによって調節または固着される場合、処方線量分布が、より正確に送達され得ると決定される場合、治療計画方法は、治療の時点で、患者位置付けデバイスが提供され、その特定の配向および／または場所を提供するように構成されるであろうという仮定に基づいて、１つ以上のビームステーションの場所を計算してもよい。
【００３１】
いくつかの変形例では、治療計画方法は、患者標的領域が療法用放射線ビーム平面または治療平面を通過する回数を決定するステップを含んでもよい。例えば、放射線療法システムの患者プラットフォームは、最初に、第１の方向に治療平面を通して患者を移動させ（例えば、ＩＥＣ−Ｙ軸に沿って前方に移動する）、次いで、２回目に、第１の方向と対向する第２の方向に治療平面を通して患者を移動させてもよい（例えば、ＩＥＣ−Ｙ軸に沿って後方に移動する）。各患者プラットフォーム「通過」は、患者標的領域の全てが一度だけ治療平面を横断するように、患者プラットフォームを１つの方向に移動させるステップを含んでもよい。治療計画方法は、処方線量を各患者標的領域に送達するために、通過の回数を決定し、通過毎に患者プラットフォームビームステーションのセットおよび対応するフルエンスマップを決定するステップを含んでもよい。いくつかの変形例では、第１の通過は、ビームステーションの第１のセット（例えば、患者プラットフォーム場所および／または配向）を備えてもよく、第２の通過は、ビームステーションの第２のセットを備えてもよく、第２のセットにおけるビームステーションのうちの１つ以上のものは、第１のセットにおけるビームステーションと同一である、または異なってもよい。例えば、第１の通過に関するビームステーションの第１のセットは、ＩＥＣ−Ｙ座標１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、９ｍｍ、…、９９ｍｍにおける患者プラットフォーム場所を備え得る一方、第２の通過に関するビームステーションの第２のセットは、ＩＥＣ−Ｙ座標２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、…、１００ｍｍにおける患者プラットフォーム場所を備え得る（第１の通過と同一の方向か、または対向する方向のいずれかにおいて横断される）。異なる通過の間でビームステーションを互い違いにする、または交互にすることは、療法用放射線のより粒度の細かい送達および／または療法用放射線源と同一のガントリ上に搭載される撮像システム（例えば、ＰＥＴ検出器、Ｘ線検出器等）による撮像データのスーパーサンプリングを促進し得る。代替として、第１および第２の通過の両方に関するＩＥＣ−Ｙ座標は、同一であってもよい。随意に、ＩＥＣ−Ｙ座標は、第１および第２のセットにおけるビームステーションに関して同一であり得る一方、プラットフォーム配向（例えば、ピッチ、ヨー、ロール値）は、ビームステーションの第１および第２のセットの間で変動し得る。治療計画方法のいくつかの変形例は、通過の回数、患者プラットフォーム通過毎のビームステーションのセット、通過毎のビームステーション毎のフルエンスマップ、および／またはビームステーション毎の滞留時間（および／またはビームステーションあたりの療法用放射線源ガントリ回転または平行移動の回数）を計算するステップを含んでもよい。複数通過送達（例えば、シャトルモード送達）に関する付加的詳細が、２０１８年９月２１日に出願された、米国特許出願第１６／１３８，６３１号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に提供されている。
【００３２】
患者プラットフォームがビームステーションにおいて費やす持続時間は、「滞留時間」と称され得る。連続的に回転する（例えば、３６０°回転）円形ガントリ上に搭載される療法用放射線源を備える放射線療法システムに関して、滞留時間はまた、患者プラットフォームがビームステーションにある間のガントリ回転または旋回の回数（例えば、旋回の回数を旋回の周期で乗算したもの）によって表されてもよい。患者プラットフォームがビームステーションにある間、療法用放射線源は、滞留時間全体にわたって、または滞留時間の一部にわたって放射線を放出してもよい。例えば、ビームステーションに関する滞留時間が１０秒である場合、療法用放射線源は、約０．５秒から最大約１０秒までの任意の持続時間にわたって患者に放射線を放出してもよい（残りの時間にわたって放射線を放出しなくてもよい）。代替として、滞留時間がガントリ回転の回数Ｒによって表される場合、療法用放射線源は、ｒ回転の間に患者に放射線を放出してもよく、ｒ≦Ｒであり、他の（Ｒ−ｒ）回転の間に放射線を放出しなくてもよい。例えば、滞留時間が１０回転である場合、療法用放射線源は、１回転のみ（すなわち、９回転は、いかなる放射線送達も伴わない）、２回転（すなわち、８回転は、いかなる放射線送達も伴わない）等、最大１０回転の間に放射線を送達してもよい。ビームステーションのセットにおけるビームステーション毎の滞留時間は、同一であってもよいが、各ビームステーションにおいて送達される放射線の量は、その間に療法用放射線源が放射線を放出する時間量および／またはガントリ回転の回数に応じて、広く変動し、ビームステーションを横断する高線量変調を可能にし得る。各ビームステーションにおける滞留時間（すなわち、秒または分等の時間単位またはガントリ旋回の回数において表される）は、限定ではないが、ガントリ回転速度、および／またはフルエンスマップを送達するためのガントリ旋回の回数、および／またはフルエンス勾配、および／またはジョー開口部幅設定を含む、１つ以上の因子（単独で、または組み合わせて）によって治療計画の間に決定されてもよい。随意に、これらの因子に加えて、各ビームステーションにおける滞留時間はまた、治療時間全体、計画画像スライス厚さまたは位置（例えば、ＣＴまたはＰＥＴ画像スライス厚さ）への対応、および同等物等の臨床医によって選択される任意の臨床的因子または治療パラメータによって決定されてもよい。滞留時間（またはガントリ旋回の回数）は、ビームステーションによって変動してもよい、または全てのビームステーションを横断して一定であってもよい。例えば、ビームステーションあたりの旋回の回数は、約２〜約３００回（例えば、約２〜約５旋回、約４〜約７旋回、約６〜約１０旋回、約１０〜約１５旋回、約１８〜約２４旋回、約３０〜約４５旋回、約４０〜約５０旋回、約５０〜約１００旋回、約１００〜約１２０旋回、約５〜約１５０旋回、約２〜約２００旋回、約１００〜約２００旋回、約１５０〜約２５０旋回、約２００〜約３００旋回等）であってもよい。ビームステーションにおける滞留時間は、約５秒〜約８分（例えば、約５〜約７秒、約５．５〜約６．５秒、約７〜約１０秒、約６���約１５秒、約５〜約２０秒、約２０秒以上、約２０〜約３０秒、約５〜約６０秒、約２０〜約１２０秒、約６０〜約３００秒、約５〜約４００秒、約３５０秒以上、約５〜約３００秒等）であってもよい。いくつかの放射線療法システムは、約６０ＲＰＭにおいて患者プラットフォームを中心としてリニアックを回転させるように構成される、高速急回転ガントリを有してもよく、ビームステーション毎の滞留時間は、約２０秒未満である、および／または少なくとも２回のガントリ旋回に関して十分な時間（および最大約４８０秒）であり、約２０〜約２５旋回（および最大約３００旋回）であってもよい。いくつかの変形例、例えば、強度変調放射線療法（ＩＭＲＴ）および送達では、ビームステーションあたりの旋回の回数は、一定ではない場合があり、治療セッションの前に治療計画システムによって決定されてもよい。いくつかの変形例では、いくつかのビームステーションに関する滞留時間は、他のビームステーションに関してよりも実質的に長くてもよい。例えば、最初および最後のビームステーションは、中間ビームステーションよりも長い滞留時間（例えば、より多くの旋回）を有してもよい。標的領域の縁／境界における滞留時間は、縁／境界面積の複雑な輪郭に起因して、標的領域の中心面積におけるものを上回ってもよい。複雑または不規則な輪郭は、処方された精密さを伴う放射線を送達するために、複数の旋回にわたって送達される複数のＭＬＣ構成を要求してもよい。いくつかの変形例、例えば、ＰＥＴ撮像データに基づく放射線送達（例えば、生物学的誘導放射線療法またはＢＧＲＴ）では、ビームステーションあたりの旋回の回数（または滞留時間）は、治療計画の間に計算されない場合があり、代わりに、治療セッションの間に（例えば、ビームステーションにおける放射線送達の直前に）放射線療法システムコントローラによって計算されてもよい。代替として、または加えて、全てのビームステーションは、同一の滞留時間（または旋回の回数）を有してもよい。
【００３３】
いくつかの変形例では、滞留時間は、治療計画の間に計算され、治療セッションの間に更新されてもよい。滞留時間を計算するための方法の一変形例は、処方線量を順守するためにビームステーションにおいて送達されるべきフルエンスの量（例えば、ＭＵ単位）を決定するステップと、療法用放射線源のフルエンス放出速度（例えば、単位時間あたりのＭＵ単位、ガントリ回転あたりのＭＵ単位）を決定するステップと、送達されるべきフルエンスの量を療法用放射線源のフルエンス放出速度で除算し、処方線量を送達するために患者プラットフォームがビームステーションに留まるべき時間量または旋回の回数を取得するステップとを含んでもよい。フルエンス放出速度は、例えば、線量率、パルス周波数、パルス幅等に依存し得る。滞留時間を計算するための方法の別の変形例は、ビームステーションに関するフルエンスマップを、ＭＬＣ構成を含む放射線療法システム機械命令のセットにセグメント化するステップと、フルエンスマップを送達するためにガントリ旋回の回数および／またはＭＬＣ構成を決定するステップとを含んでもよい。複雑な標的領域幾何学形状（例えば、標的領域の縁における）は、（例えば、標的領域の中心部分における）あまり複雑ではない幾何学形状を伴う標的領域よりも、その幾何学形状に近似するためのより多くのバイナリＭＬＣ構成を必要とし得る。いくつかの変形例では、治療計画方法は、全てのビームステーションに関する滞留時間を、ビームステーションセットの最も長い滞留時間に設定してもよい。推定治療セッション時間は、最も長い滞留時間をビームステーションの数、随意に、通過の回数で乗算することによって計算されてもよい。代替として、滞留時間は、ビームステーション特有であってもよく、推定治療セッション時間は、全てのビームステーションに関する滞留時間を合計することによって、随意に、合計をプラットフォーム通過の回数で乗算することによって計算されてもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションあたりのガントリ回転の回数（例えば、円形ガントリの３６０°旋回、ガントリの１８０°掃引）は、少なくとも２回以上、例えば、約５０回、約１００回、約２００回、約３００回のガントリ回転等であってもよい。代替として、または加えて、ビームステーションあたりの滞留時間は、約２０秒、約５０秒、約１００秒、約１２０秒、約１５０秒等であってもよい。治療セッションの間の実際の滞留時間は、任意のシステムコンポーネントが治療セッションの間に誤動作したかどうか、および治療の時間における標的領域の場所および／または幾何学形状に応じて、治療計画の間に生成された推定値から変動し得る。
【００３４】
バイナリＭＬＣを伴う放射線療法システムによるビームステーション送達のための治療計画方法の一変形例が、図２Ａに描写される。方法（２００）は、計画画像（例えば、ＣＴ画像）および臨床医が提供する輪郭に基づいて、患者標的領域およびリスク器官（ＯＡＲ）を識別し、計画画像に対するシステムアイソセンタ（すなわち、治療アイソセンタ）を識別するステップ（２０２）と、臨床医が提供する線量処方情報に基づいて、標的領域およびＯＡＲ毎に所望の線量最適化制約を決定するステップ（２０４）とを含んでもよい。線量最適化制約の実施例は、ある構造（例えば、標的領域またはＯＡＲ）に対する最大線量閾値、標的領域またはＯＡＲにわたる平均線量（例えば、腎臓に対する２５Ｇｙの最大平均線量または標的領域に対する５０Ｇｙの最小平均線量）、具体的線量値における組織体積の規定された量、および等効果均一線量（ＥＵＤ）値（例えば、線量の異質な送達を補償するためのＥＵＤ、０．３５αにおける５０Ｇｒの最小ＥＵＤ）を含んでもよい。線量処方情報の実施例は、標的領域またはＯＡＲ体積あたりの放射線量（例えば、５０Ｇｙにおける標的体積の＞９５％被覆率、２０Ｇｙにおける１５ｃｃ以下の肺組織、５０Ｇｙにおける標的体積の少なくとも５０％等）を含んでもよい。線量メトリックの他の実施例は、限定ではないが、重要器官スコアリング指数（ＣＯＳＩ）、適合数（ＣＮ）、適合性指数（ＣＩ）、標的被覆率指数（ＴＣＩ）、処方等線量対標的体積（ＰＩＴＶ）の比、均質性指数（ＨＩ）、修正線量均質性指数（ＭＨＩ）、および／または線質係数（ＱＦ）、および同等物を含んでもよい。いくつかの変形例は、生物学的メトリック、例えば、一般化等効果均一線量（ｇＥＵＤ）、正常組織合併症確率（ＮＴＣＰ）、および／または腫瘍制御確率（ＴＣＰ）等の制約を含んでもよい。方法（２００）は、臨床医またはシステムが提供する整合および間隔に基づいて、治療アイソセンタに対するビームステーション位置を決定し、ビームステーション位置を対応する患者プラットフォーム位置にマッピングするステップ（２０６）を含んでもよい。上記に説明されるように、ビームステーションのセットの数および場所は、ビームステーション毎のプラットフォームＸ、Ｙ、Ｚ座標および配向とともに、患者標的領域の数、場所、サイズ、および形状に基づいて決定されてもよい。例えば、ビームステーションのセットの最初のビームステーションは、最下患者標的領域の最下境界またはその周囲に位置してもよく、ビームステーションのセットの最後のビームステーションは、最上患者標的領域の最上境界またはその周囲に位置してもよい。治療アイソセンタは、ビームステーションと整合されてもよい、またはビームステーションからオフセットされてもよく、ビームステーションの間の距離は、前述で説明されるように選択または計算されてもよい。
【００３５】
ビームステーション位置を決定した後、方法（２００）は、ビームステーション毎に候補放射線ビームレットのセットを計算するステップ（２０８）を含んでもよい。放射線ビームレットは、療法用放射線源からの全放射線ビームの一部であってもよく、ビームレットは、患者面積に対する特定の発射位置におけるマルチリーフコリメータのリーフ開口部によって定義される。すなわち、ビームレットは、療法用放射線源が発射位置ｆに位置し、患者プラットフォームがビームステーションｂにあり、バイナリＭＬＣのリーフｌが開放／閉鎖状態にあるときに患者面積に印加される放射線を表す、（ｌ，ｆ，ｂ）によって指定されてもよい。いくつかの変形例では、ビームレットはさらに、ジョー開口部の幅によって定義されてもよく、これは、（例えば、本明細書に提供される実施例に説明されるように）ビームステーションによって変動してもよい、または全てのビームステーションに関して同一であってもよい。ビームステーションｂに関する候補ビームレットは、プラットフォームがビームステーションｂに位置しているときに患者標的領域と交差するビームレットである。
【００３６】
方法（２００）は、次いで、１のビームレット強度またはビームレット加重を仮定して、全ての患者標的領域およびＯＡＲに対する各候補ビームレットの線量寄与を表す、ビームステーション毎の線量計算行列を計算するステップ（２１０）を含んでもよい。いくつかの変形例では、線量計算行列は、標的領域およびＯＡＲ毎に選択されたサンプリング点またはボクセルのセットに対する各候補ビームレットの線量寄与に基づいて計算されてもよい。標的領域またはＯＡＲのボクセルの全ての代わりにサンプリングボクセルのセットに対して線量行列を計算することは、本および他の治療計画計算および最適化反復のためのコンピュータリソース（例えば、プロセッサ速度およびメモリ使用）を低減させることに役立ち得、これは、ひいては、そのような計算を完了するための算出時間を短縮し得る。
【００３７】
ビームステーション毎に線量計算行列を計算した後、方法（２００）は、線量最適化技法を使用して、候補ビームレット強度または加重のセットを計算することによって、ビームステーション毎にフルエンスマップを計算するステップ（２１２）を含んでもよい。ビームレット加重または強度は、恣意的な離散単位における療法用放射線源からの線量の測度であり、例えば、リニアックパルスの数、パルス振幅、パルス幅、リーフ開放時間、および同等物によって表されてもよい。非候補ビームレット（すなわち、標的領域と交差しないビームレット）は、ゼロのビームレット加重を有する。線量最適化技法は、送達されると、具体的線量制約および／または治療パラメータを満たしながら、標的領域への処方線量に合致する、または厳密に近似するビームレット加重のセットを計算する。線量制約および治療パラメータは、臨床医によって規定されてもよく、例えば、治療計画品質メトリック、最大および最小線量レベル、線量分布特性、治療時間、ビームステーションを横断する線量変調、および同等物（限定ではないが、上記に説明される線量最適化および線量処方パラメータおよび制約を含む）を含んでもよい。いくつかの変形例では、線量最適化方法は、制約およびパラメータのうちの１つ以上のものを１つ以上のペナルティ関数に集約するステップを含んでもよく、最適化方法は、処方線量目標を達成しながら、ペナルティ関数の値を低減させることを対象としてもよい。例えば、線量最適化方法は、１つ以上の治療計画品質メトリックを最大限にしながら、１つ以上のペナルティ関数の値を最小限にする候補ビームレット加重のセットを計算してもよい。フルエンスマップは、特定のビームレット（ｌ０，ｆ０，ｂ０）を、療法用放射線源が発射位置ｆ０にあり、患者プラットフォームがビームステーションｂ０にあるときに送達されるべき放射線の量（すなわち、フルエンス）を指定するビームレット加重と対合させる。所与のビームステーションに関して、ビームレットは、ＭＬＣリーフ指数（例えば、リーフ１−６４）および発射位置（１−５０）、すなわち、ｌ×ｆ行列における（ｌ０，ｆ０）によって規定されることができ、ｌは、ＭＬＣリーフの数であり、ｆは、発射位置の数である。
【００３８】
方法（２００）は、次いで、随意に、各ビームレット加重が療法用放射線源（例えば、リニアック）によって送達可能な線量量子の整数倍であるように、ビームステーション毎にフルエンスマップを量子化するステップ（２１４）を含んでもよい。線量量子は、例えば、リニアックパルスのセットおよびセットにおけるリニアックパルスのそれぞれに関するパルス幅に基づいて計算されることができる。例えば、発射位置毎に、リニアックが、２つのリニアックパルスを発射することができ、それらのパルスがそれぞれ、２つのパルス幅のうちの１つであり得る場合、発射位置毎に４つの異なる離散量子が存在する。方法（２００）は、全てのフルエンスマップおよび全てのビームステーションにわたる累積患者線量を計算するステップ（２１６）を含んでもよい。いくつかの変形例では、累積線量分布は、承認のために臨床医に表示されてもよい。随意に、方法（２００）は、ビームステーション毎のフルエンスマップを、放射線療法システムによる実行のための機械命令にセグメント化するステップを含んでもよい。機械命令は、放射線療法システムに提供されてもよい、および／または下記に説明されるように、滞留時間を推定／計算するために使用されてもよい。いくつかの変形例では、ビームステーション毎のフルエンスマップは、放射線療法システムに提供され、放射線療法システムのためのコントローラは、例えば、治療セッションの間に、フルエンスマップを機械命令にセグメント化する。
【００３９】
随意に、方法（２００）は、臨床医が治療セッションの長さを推定し得るように、ビームステーション毎に滞留時間を計算するステップを含んでもよい。ビームステーション（ｂ０）における滞留時間（ＤＷ）は、ガントリの回転速度（例えば、旋回時間またはＲｅｖＴ）、そのビームステーションに関するビームレット加重のセットの最も高いビームレット加重（Ｍａｘ−Ｗｅｉｇｈｔ（ｂ））、および単回通過または旋回において、単一の発射位置において送達可能である線量の最大量（Ｍａｘ−Ｄｏｓｅ−ｆｐ）、例えば、以下に基づいて計算されてもよい。
ＤＷ（ｂ０）＝ＲｅｖＴ×Ｍａｘ−Ｗｅｉｇｈｔ（ｂ０）／Ｍａｘ−Ｄｏｓｅ−ｆｐ
【００４０】
式中、Ｍａｘ−Ｗｅｉｇｈｔ（ｂ０）およびＭａｘ−Ｄｏｓｅ−ｆｐの両方は、線量の単位を有する。全てのビームステーションに関する滞留時間の総計は、全体的治療時間の近似値を提供し得、以下となる。
【化１】
2021512775.tif 000003
【００４１】
式中、Ｂは、ビームステーションの合計数である。
【００４２】
代替として、または加えて、ビームステーション滞留時間は、ビームステーション毎のセグメント化されたフルエンスマップに基づいて計算されてもよい。セグメント化されたフルエンスマップの放射線療法システム命令は、必ずしも治療セッションの間に放射線療法システムによって実行され得るわけではない（いくつかの変形例では、リアルタイムでフルエンスマップをセグメント化し得る）が、そのような「シミュレートされたセグメント化」機械命令は、ビームステーション滞留時間、転じて、治療セッション持続時間のより精密または現実的な推定値を提供することに役立ち得る。ビームステーション滞留時間および治療セッション持続時間を計算するための方法の一変形例が、図２Ｂのフローチャートによって表される。ビームステーション滞留時間および／または治療セッション持続時間を計算するための方法（２２０）は、ビームステーションのセットにおけるビームステーション毎のフルエンスマップを放射線療法システム機械命令にセグメント化するステップ（２２２）と、ビームステーションのリニアック発射位置毎に、そのビームステーションに関するフルエンスマップに従って放射線を送達するために必要とされるＭＬＣ構成の数を計算し、発射位置におけるＭＬＣ構成の最も大きい数を識別するステップ（２２４）と、ＭＬＣ構成の最も大きい数をガントリ回転周期（例えば、ガントリ旋回あたりの時間）で乗算し、患者プラットフォームがそのビームステーションに留まる時間の長さを取得するステップ（２２６）とを含んでもよい。いくつかの変形例では、方法（２２０）は、ビームステーション毎に、そのビームステーションに関するフルエンスマップによって規定されるモニタ単位（ＭＵ）を送達するために必要とされるガントリ旋回の回数を計算するステップを含んでもよく、そのビームステーションに関する滞留時間は、ＭＵ送達に関するガントリ旋回の回数およびＭＬＣ構成の数のうちのより大きいものを決定し、より大きい数をガントリ周期で乗算することによって計算されてもよい。随意に、方法（２２０）は、ビームステーションのセットにおけるビームステーションの全てに関する滞留時間の全てを合算することによって、治療セッション持続時間を計算するステップ（２２８）を含んでもよい。複数の患者プラットフォーム通過が存在する場合、本方法は、滞留時間の合計を通過の回数で乗算するステップを含んでもよい。代替として、治療セッション持続時間を計算するために、方法（２２０）は、ビームステーションのセットにおけるビームステーションの全ての滞留時間の全てを比較するステップ（２３０）と、ビームステーション滞留時間の全ての最も長い滞留時間を選択するステップ（２３２）と、最も長い滞留時間をセットにおけるビームステーションの数で乗算することによってセッション持続時間を計算するステップ（２３４）とを含んでもよい。複数の患者プラットフォーム通過が存在する場合、本方法はさらに、最も長い滞留時間とビームステーションの数との積を通過回数で乗算するステップを含んでもよい。ビームステーションにおける付加的ガントリ回転が、より多い量のフルエンスを送達するために、および／またはフルエンスを複雑な幾何学形状を伴う患者標的領域に（例えば、縁において、その場合、縁輪郭は、複数のバイナリＭＬＣ構成の合計によって最良に近似される）送達するために含まれてもよい。最も長い滞留時間となるように全てのビームステーションに関する滞留時間を設定することは、いくつかのビームステーションにおけるフルエンスが、送達のために滞留時間全体を必要としないため、治療時間全体を不必要に延長させるように考えられ得るが、ビームステーションにおける任意の「余分な」滞留時間が、機械誤動作からもたらされ得る逸失された、および／または残余フルエンスを送達するために使用されてもよい、および／またはいずれかの縦方向患者標的偏移に起因するフルエンス変化を適応させるために使用されてもよく、フルエンスレベルの増加は、治療日の患者の条件によって示される、および／または他のビームステーションにおいて送達可能ではなかった場合があるフルエンスを補償する。
【００４３】
前述で説明されるように、ジョー開口部の幅もまた、ビームステーションベースで変動または調節されてもよい。ジョー開口部幅を拡大することは、各ビームレットの寸法を増加させることによって、例えば、各ビームレットの寸法に比例し得る、ビームレットあたりの最小線量を増加させることによって、線量送達を助長することに役立ち得る。これは、標的領域のより大きい部分が放射線パルスによって照射されるように、標的領域に関するフルエンス勾配が比較的に低い（すなわち、比較的に一定のフルエンスである）場合に特に効率的であり得る。ジョー開口部幅は、治療計画の間に（例えば、線量最適化の間に）変調されてもよい、または臨床医によって選択されてもよい。代替として、または加えて、ジョー開口部幅は、全てのビームステーションに関して固定値であってもよい。いくつかの変形例では、隣接するビームステーションに関する治療ビーム平面は、重複してもよい（すなわち、治療ビーム平面幅は、ビームステーションの間の距離と類似する、またはそれよりも広い）。例えば、ビームステーションの間の距離は、約２．１ｍｍであり得る一方、治療平面の幅は、約１０ｍｍ〜約２０ｍｍであり得る。いくつかの変形例では、治療計画は、ジョー開口部幅が、治療セッションの後期部分においてよりも治療セッションの早期部分において広いことを規定してもよい。例えば、ジョー開口部幅は、第１の患者プラットフォーム通過に関して第１の幅Ｗ１に設定され、次いで、第２の患者プラットフォーム通過に関して第２の幅Ｗ２に設定されてもよく、Ｗ２は、Ｗ１未満である（すなわち、それよりも狭い）。これは、フルエンスをセッションにおける早期により大きい領域（例えば、患者標的領域の中心部分）に送達し、セッションにおける後期により小さい領域（例えば、患者標的領域の縁部分）へのフルエンスの送達を促進することに役立ち得る。これは、大きい患者標的領域への放射線の送達を助長することに役立ち得る。いくつかの治療計画方法は、ジョー開口部幅毎に線量分布を計算し、各検討されるジョー開口部幅におけるビームステーション毎に（および随意に、通過毎に）最適なフルエンスマップを決定するステップを含んでもよい。
【００４４】
螺旋送達のために開発された（すなわち、患者プラットフォームが、療法用照射の間に運動する）治療計画は、ビームステーション送達のための（すなわち、患者プラットフォームが療法用照射の間に規定されたビームステーションにおいて停止される）治療計画に変換されてもよい。「螺旋」という記述語は、連続的に移動する患者プラットフォームに対する（例えば、ＩＥＣ−Ｙ軸に沿った）療法用放射線源の軌道を表す。螺旋治療計画は、患者プラットフォームがＩＥＣ−Ｙに沿った特定の場所にあるとき、ガントリ上の各療法用放射線源発射位置（例えば、円形ガントリ上の発射角度）において放出されるべきフルエンスを規定してもよい。螺旋送達治療計画をビームステーション送達治療計画に変換するための方法の一変形例が、図２Ｃに描写される。方法（２４０）は、螺旋治療計画の累積フルエンスを（サンプル点と称され得る）ＩＥＣ−Ｙに沿った位置毎のフルエンスマップに離散化するステップ（２４２）と、そのＩＥＣ−Ｙ位置に基づいて、各サンプル点をビームステーションのセットのあるビームステーションにマッピングするステップ（２４４）と、各サンプル点のフルエンスマップをその対応するマッピングされたビームステーションに割り当てるステップ（２４６）と、ビームステーション毎に、これに割り当てられたフルエンスマップを組み合わせ、ビームステーションフルエンスマップを導出するステップ（２４８）とを含んでもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションの全てに関するビームステーションフルエンスマップは、放射線療法システム機械命令に量子化および／またはセグメント化されてもよく、これは、放射線療法セッションの間の実行のために放射線療法システムに伝送されてもよい。代替として、ビームステーションの全てに関するビームステーションフルエンスマップは、治療セッションの間に機械命令への量子化および／またはセグメント化のために、組み合わせられ、放射線療法システムに伝送されてもよい。別の場所に説明されるように、いくつかの変形例では、ビームステーションに関するフルエンスマップは、治療セッションの間に入手される撮像データを使用して、更新および／または調節（例えば、正規化）されてもよい。随意に、方法（２４０）はさらに、全てのビームステーションに関するフルエンスマップを組み合わせ、各患者標的領域に送達されるべき線量を計算するステップ（２４８）と、計算された線量を患者標的領域毎の処方線量と比較するステップ（２５２）とを含んでもよく、所望される場合、ビームステーション毎のフルエンスマップは、変換または補正係数によって調節されてもよい。例えば、全てのビームステーションの累積フルエンスマップが、患者に関する処方線量分布に収束しない場合、１つ以上のビームステーションのフルエンスマップは、計算された線量と処方線量との間の差異に基づいて計算される調節または補正係数によって調節（例えば、スケーリング、低減、および／または増加）されてもよい。ＩＥＣ−Ｙ（すなわち、患者プラットフォームの縦方向軸およびそれに沿ってプラットフォームが移動される軸）に沿ったサンプル点の間隔（例えば、ピッチ）は、事前選択されてもよく、ビームステーションパラメータは、螺旋軌道の特性に基づいて選択されてもよい。例えば、ビームステーションの間の距離は、ＩＥＣ−Ｙに沿ったサンプル点の間のピッチと合致または対応してもよい、および／またはサンプル点の間の時間（またはサンプル点の群化）は、ビームステーション滞留時間に対応してもよい、および／またはビームステーションの配向および／または場所は、患者配向および／または場所と対応してもよい。概念的には、螺旋治療計画の累積フルエンスマップを離散化するステップ（２４２）は、累積フルエンスマップをＩＥＣ−Ｙに沿った螺旋セグメントまたは「スライス」に区分する。いくつかの変形例では、フルエンスの「スライス」は、サンプル点の間のピッチに対応する「幅」を横断する療法用放射線源の完全旋回において送達されるフルエンスを表してもよい。各フルエンス「スライス」は、そのＩＥＣ−Ｙ場所に基づいて、ビームステーションにビニングまたはマッピングされてもよい。螺旋治療計画がビームステーション治療計画に変換された後、これは、本明細書の別の場所に説明されるように、量子化され、セグメント化され、送達されてもよい。
ビームステーション放射線送達方法
【００４５】
治療計画システムによって生成されるビームステーション毎のフルエンスマップは、他の放射線送達および線量計算とともに、放射線療法システムコントローラ内に記憶されてもよい。ビームステーション放射線送達は、治療計画の間に規定されたビームステーションのそれぞれに患者プラットフォームを移動させるステップと、そのビームステーションに関するフルエンスマップに従って放射線を患者標的領域に送達するステップとを含んでもよい。フルエンスは、ガントリの単回旋回においてガントリ搭載療法用放射線源（例えば、リニアック）によって送達されてもよい、または複数のガントリ旋回にわたって送達されてもよい。ビームステーションあたりのガントリ旋回の回数は、治療計画の間に決定されてもよい、または治療セッションの間にフルエンスマップのセグメント化に応じて決定されてもよい。代替として、または加えて、アームまたはガントリ弧掃引の回数は、治療計画の間に決定されてもよい、またはフルエンスマップのセグメント化に応じて決定されてもよい。放射線療法システムは、そのビームステーションにおいて送達されるフルエンスが、そのビームステーションに関する治療計画システムによって計算されるフルエンスマップに合致または近似するように、各ビームステーションにおいて送達されるべきビームレットシーケンスを計算してもよい。ＩＭＲＴでは、各ビームステーションにおいて送達されるべきフルエンスは、治療計画の間に決定されてもよく、治療セッションの間に変更されない場合がある。放射線療法システムは、計画されたフルエンスを達成するための各ビームステーションにおける旋回の回数を計算してもよい。放射線療法システムは、随意に、ＩＥＣ−Ｙに沿った（および／または各患者領域が治療ビーム平面を複数回にわたって横断するように全てのビームステーションに沿った）複数の通過を使用し、要求されるフルエンスを送達し、標的に送達される線量に対する運動の影響を低減させてもよい。各「通過」は、１つの方向において（例えば、ＩＥＣ−Ｙ軸に沿って）治療計画の間に決定された全てのビームステーションを通して患者プラットフォームを移動させるステップを含み、連続的通過は、対向する方向において（例えば、逆方向において）全てのビームステーションを通して患者プラットフォームを移動させるステップを含む。ＢＧＲＴ（放射線療法システムが、１つ以上のＰＥＴ検出器を備える）では、各ビームステーションにおけるガントリ旋回の回数は、固定されてもよく、放射線療法システムはまた、各ビームステーションにおける合計送達フルエンスを管理するために、ＩＥＣ−Ｙに沿った複数の通過を使用してもよい。付加的通過が、治療日の患者および／または放射線療法システム変動性に起因して治療セッションの間に（すなわち、治療計画によって元々規定されていた通過に加えて）使用されてもよい。例えば、治療セッションは、患者運動および／または放射線療法システム誤動作に起因して逸失されたフルエンス（例えば、残余フルエンス）を送達するために、付加的通過を含んでもよい。
【００４６】
いくつかの変形例では、事前走査画像が、治療セッションの開始時に入手されてもよい。治療計画のパラメータは、事前走査データに基づいて更新または調節されてもよい。例えば、事前走査画像データによって、治療計画フルエンスマップは、正規化される、および／または滞留時間は、調節される、および／またはジョー幅は、調節されてもよい。ビームステーションあたりのガントリ旋回の回数は、治療に先立って（例えば、治療日に）入手されるＰＥＴ事前走査（またはＭＲＩ、ＣＴ、超音波、および／またはＸ線撮像データ等の任意の撮像データ）を使用して決定されてもよい。ＰＥＴ事前走査画像が治療セッションの開始時に入手されるＢＧＲＴの場合では、ＰＥＴデータ（例えば、ＳＵＶ、局在化等）に応じて、放射線療法システムは、治療計画を正規化する、および／または送達のためにフルエンスマップを調節してもよい。いくつかの変形例では、滞留時間（例えば、ガントリ旋回の回数）および／またはジョー開口部幅は、随意に、フルエンスマップ変化に基づいて調節されてもよく、これは、患者標的領域への処方線量の送達を促進し得る。例えば、ＰＥＴ事前走査画像は、治療計画ＰＥＴ画像と比較して、患者標的領域に関する増加された（または減少された）ＳＵＶを示し得る。これは、より多い（またはより少ない）フルエンスが、処方線量をその標的領域に送達するために、特定のビームステーションにおいて放出されるべきであることを示し得る。放射線療法システムのコントローラは、フルエンス放出を増加（または減少）させるために、ジョー開口部幅を広く（または狭く）してもよい。フルエンスマップの変化はまた、標的領域サイズの変化を反映し得、したがって、治療セッションの間のフルエンスマップセグメント化の間、ガントリ旋回の回数は、標的領域幾何学形状がより複雑な（またはあまり複雑ではない）状態になる場合、増加（または減少）してもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションあたりの旋回の回数は、治療時間を短縮するために変動してもよい。例えば、治療の時点で入手されたＬＯＲデータが、以前に非ゼロフルエンス放出値を割り当てられたビームステーションにおいていかなるＰＥＴ取り込みも存在しないことを示す場合、そこでの滞留時間は、短縮されてもよい、および／またはそのビームステーションは、完全にスキップされてもよい。より一般的には、患者標的領域が複数回にわたって治療ビーム平面を横断するように複数の通過において全てのビームステーションを通して患者プラットフォームを移動させることは、先行する通過の間に逸失された任意の放射線量を送達する１つ以上の機会を提供してもよい。
【００４７】
いくつかの変形例では、ビームステーション滞留時間は、ＰＥＴ事前走査に基づいて、治療セッションの開始時に計算されてもよい。代替として、または加えて、滞留時間は、検出されたＬＯＲまたは撮像データおよび／またはシステム機能に基づいて、各ビームステーションにおいて、リアルタイムで計算されてもよい（例えば、いずれかのＭＬＣ、リニアック、ガントリ誤動作が存在した場合、より多くの時間が、意図されるフルエンスが送達されることを確実にするために、ビームステーションにおいて費やされてもよい）。ビームステーションの間のステップ距離は、任意のフルエンスマップ勾配変化を調節するために、事前走査ＰＥＴに基づいて修正されてもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションステップ距離は、事前走査ＰＥＴに基づいて、治療セッションの開始時に、および／またはＬＯＲおよび／または撮像データを使用してリアルタイムで計算されてもよい。急なフルエンス勾配が存在する標的領域では、ビームステーションの間の距離は、より小さいフルエンス勾配が存在する標的領域におけるもの未満であってもよい。いくつかの変形例では、１回の患者プラットフォーム通過における特定のビームステーションに関する滞留時間は、異なる通過における同一のビームステーションに関する滞留時間と異なってもよい。例えば、第１の通過では、あるビームステーションにおける滞留時間は、大量のフルエンスを送達するために第１の持続時間であってもよく、第２の（後の）通過では、そのビームステーションにおける滞留時間は、より少ない量のフルエンス（例えば、場合によっては、リアルタイムセグメント化エラー／推定値からもたらされる残余）を送達するために、第１の持続時間よりも短い第２の持続時間であってもよい。
【００４８】
いくつかの変形例では、全てのビームステーションに関するフルエンスマップは、治療セッションの開始時に機械命令にセグメント化され得る一方、他の変形例では、フルエンスマップは、プラットフォームがビームステーションに移動される際にセグメント化され得る。ＢＧＲＴでは、フルエンスマップは、リアルタイムで入手された撮像データ（例えば、ＰＥＴ撮像データ）に従って更新され得るため、特定のビームステーションに関する更新されたフルエンスマップのセグメント化は、プラットフォームがそのビームステーションに移動する際に起こってもよい。代替として、または加えて、更新されたフルエンスマップのセグメント化は、ガントリが回転する際に発射位置の間で起こる。いくつかの変形例では、ビームステーションに関するフルエンスマップは、複数のガントリ旋回にわたって、および／またはサブ発射位置にわたって送達されるべきサブフルエンスマップに分割されてもよく、サブフルエンスマップは、次いで、送達のための機械命令にセグメント化されてもよい。患者プラットフォームが次のビームステーションに前進される（または現在のビームステーションから移動される）前に、放射線療法システムコントローラは、現在のビームステーションにおいて送達される放射線を計算し、それをビームステーションに関するフルエンスマップと比較し、そのビームステーションに関する所望の量の放射線が送達されたかどうかを決定してもよい。任意のフルエンス差が、そのビームステーションにおける付加的ガントリ旋回において「追い上げ（ｃａｔｃｈ  ｕｐ）」ビームレットとして再送達されてもよい。例えば、放射線療法システムは、マグネトロンアーク、時間通りに開放（または閉鎖）しなかった「粘着的（ｓｔｉｃｋｙ）」ＭＬＣリーフ、および同等物等の逸失された放射線発射をもたらすシステムコンポーネント故障の発生を追跡してもよい。いくつかの変形例では、放射線は、累積した送達された線量が計画された線量分布に合致する（またはより良好に近似する）ように、線量不安定性を補償することに役立つために、付加的ガントリ旋回にわたって送達されてもよい。放射線療法システムコントローラが、放射線が（例えば、臨床医によって規定／承認されるような）許容可能範囲内で送達されたことを確認した後、患者プラットフォームは、次いで、次のビームステーションに前進されてもよい。代替として、または加えて、放射線療法システムコントローラは、患者プラットフォームを現在のビームステーションから次のビームステーションに移動させるかどうかを決定する前に、１つ以上の放射線送達メトリックまたは治療パラメータを評価してもよい。例えば、放射線療法システムコントローラは、１つ以上の線量メトリック（単独で、または複数の線量メトリックと組み合わせて、上記に説明されるいずれか等）に基づいて、患者プラットフォームを次のビームステーションに移動させてもよい。いくつかの変形例では、患者プラットフォームは、滞留時間、および／またはジョー開口部幅、および／または特定のビームステーションにおける旋回の回数、および／または療法用放射線源発射位置毎の放射線パルスパラメータ（例えば、数、幅、デューティサイクル、エ���ルギー、ＭＵ等）および／またはＭＬＣリーフ構成を含み得る、（例えば、治療計画および／または臨床医によって生成される）命令のセットに基づいて、１つのビームステーションから次のものに移動されてもよい。患者変化および／またはいずれかの放射線療法システムコンポーネントエラーまたは故障は、治療計画の時点で推定される滞留時間からビームステーションにおける滞留時間を改変し得る。リアルタイムセグメント化は、治療の時点における機械動作状態および患者条件を反映する放射線送達を可能にする。
【００４９】
例えば、患者プラットフォームが治療セッションの間にビームステーションに留まる時間は、療法用放射線源によって放出されるフルエンスおよび／または放射線療法システムコンポーネント性能に基づいて決定されてもよい。放射線送達システムが患者プラットフォームを１つのビームステーションから次のビームステーションに移動させるかどうか（すなわち、あるビームステーションにおいて放射線送達を停止し、別のビームステーションに患者プラットフォームを前進させるかどうか）を決定する方法は、放出されたフルエンスを測定するステップと、放出されたフルエンスを治療計画の間に規定される（および／または治療セッションの開始時に正規化される）ようなそのビームステーションに関するフルエンスマップと比較するステップと、放出されたフルエンスと治療計画フルエンスマップとの間の差異を計算するステップとを含んでもよい。計算されたフルエンス差がゼロである、および／または所定の閾値を下回る場合、放射線送達は、停止され、患者プラットフォームは、別のビームステーションに前進される。任意のフルエンス差またはフルエンス残余が、放射線療法システムコントローラのメモリ内に記憶されてもよい。代替として、または加えて、患者プラットフォームを１つのビームステーションから移動させるかどうかを決定するための方法は、患者プラットフォームがビームステーションにおいて位置付けられている時間量を測定するステップと、時間方向が所定の閾値（例えば、上限または最大閾値）を超えるかどうかを決定するステップと、その閾値に到達する、またはそれを超える場合、臨床医（例えば、放射線療法システムのオペレータ）へのオーディオ、視覚、および／または触覚通知／アラートを生成するステップとを含んでもよい。閾値は、最大滞留時間、ガントリ回転の最大回数、および／またはリニアックによって放出されるフルエンスの最大量（例えば、ＭＵの数）であってもよい。いくつかの変形例では、放射線療法システムが、閾値に到達した、またはそれを超えたと決定したとき、本方法は、ビームステーションにおいて放出されたフルエンスとそのビームステーションに関する計画されたフルエンスとの間の任意のフルエンス差の視覚表現を生成するステップを含んでもよい。例えば、放射線療法システムは、フルエンス差のグラフ表現をディスプレイモニタまたはスクリーンに表示してもよい、および／または放出および／または計画されたフルエンスまたは線量（例えば、放出されたＭＵ対計画されたＭＵ、ガントリ回転あたりの放出されたＭＵ、ガントリ回転の回数、リニアックパルスの数等）を表す数値（例えば、メトリック）および／または統計値を表示してもよい。臨床医および／または放射線療法システムオペレータは、視覚表現および／またはフルエンスメトリックまたは統計値を精査し、放射線治療セッションを進めるかどうかを決定してもよい。いくつかの変形例では、患者プラットフォームが所定の時間閾値またはガントリ回転の回数にわたってビームステーションにおいて位置付けられた後、放出されたフルエンスが上限閾値（例えば、安全境界）を超える場合、および／または放出されたフルエンスまたは線量プロファイルが特定のビームステーションに関するフルエンスマップに収束しない場合、放射線療法システムは、放射線送達を自動的に停止させ、臨床医および／またはオペレータへの通知を生成するように構成されてもよい。
【００５０】
図３は、ビームステーション放射線送達のための方法の一変形例を描写する。方法（３００）は、治療計画システムからのフルエンスマップおよび線量データを放射線療法システムコントローラのメモリにロードするステップ（３０２）と、フルエンスマップ（例えば、累積計画フルエンスマップおよび／または全てのビームステーションに関するフルエンスマップ）によって規定された全部分または全線量を送達するかどうかを決定するステップ（３０４）とを含んでもよい。臨床医が、全部分が治療セッションにおいて送達されるべきであると決定する場合、方法（３００）は、治療セッションに関する治療通過の合計回数を決定するステップ（３０６）と、第１のビームステーションのために患者プラットフォームを移動させ（３１０）、随意に、所望のジョー幅を設定することによって、第１の通過を開始するステップ（３０８）とを含んでもよい。各通過は、１つの患者プラットフォームＩＥＣ−Ｙ方向における治療領域の１回の完全走査であってもよい。方法（３００）は、第１の通過を開始するステップ（３０８）の前に、各通過において送達されるべきフルエンスマップを計算するステップ（３０７）を含んでもよい。各通過において送達されるべきフルエンスマップは、放射線治療システムコントローラ内に記憶されてもよい。方法（３００）は、次いで、第１のビームステーションに関する計画されたフルエンスマップ（例えば、通過あたりのフルエンスマップ）をビームステーションにおいて送達されるべきビームレットシーケンスにセグメント化するステップ（３１２）を含んでもよい。セグメント化されたフルエンスマップは、具体的ＭＬＣリーフ構成、各発射位置におけるリニアックパルスの数および幅等を含んでもよい。いくつかの変形例では、フルエンスマップセグメント化は、ビームステーションにおける送達の開始時に一度起こってもよい、および／または放射線源が発射位置を通して回転する際に連続的に起こってもよい。例えば、いくつかの方法は、リニアックが新しい発射位置に到着する度に（例えば、１秒あたり約２５〜約１００回以上、約５０回／秒、約１００回／秒）フルエンスマップをセグメント化するステップであって、フルエンスマップをセグメント化するステップは、計画／処方されたフルエンスから放出されたフルエンスを差し引くことによって、ビームステーションにおいて送達されるべきである、残るフルエンスを計算するステップを含む、ステップと、新しい発射位置において送達可能なフルエンスの量を決定するステップと、送達可能なフルエンスの量をＭＬＣリーフ命令および／またはリニアックパルスパラメータにセグメント化するステップとを含んでもよい。患者プラットフォームは、療法用放射線がプラットフォームの周囲で回転し、セグメント化されたフルエンスマップに従って放射線を送達する間、ビームステーションにおいて定常のままである（３１４）。方法（３００）はまた、例えば、全てのシステムコンポーネントが誤動作を伴わずに動作した各事例を記憶することによって、実際の送達されたビームレットを記録するステップ（３１６）を含んでもよい。随意に、本システムは、任意のシステムコンポーネント誤動作（例えば、ＭＬＣリーフ運動遅延、ＭＬＣコンプレッサ制約、リニアック不発、マグネトロンアーク、呼吸センサ等の外部ゲーティングセンサを含む、外部センサ故障等）の時間、コンポーネント故障の時点における発射位置および／またはＭＬＣリーフ構成等を記録してもよい。方法（３００）は、次いで、全ての計画されたビームレットまたはフルエンスマップが現在のビームステーションにおいて送達されたかどうかを決定するステップ（３１８）と、該当する場合、計画されたビームレットまたはフルエンスマップが全てのビームステーションに関して送達されたかどうかを決定するステップ（３２０）とを含んでもよい。代替として、または加えて、方法（３００）は、放射線送達が、治療計画システムおよび／または臨床医および／または放射線療法システムによって事前決定された（例えば、治療セッションにおける早期の時点で事前決定された）処方線量メトリック（例えば、上記に説明されるメトリックのうちのいずれか）および／または所望の治療パラメータ（例えば、ビームステーション滞留時間、ジョー開口部幅、ガントリ旋回の回数、療法用パルスパラメータ、ＭＬＣリーフ構成）に従って実行されたかどうかを決定するステップを含んでもよい。とりわけ、いかなる放射線もビームステーションにおいて送達されるべきではない場合、患者プラットフォームは、そのビームステーションを過ぎて、非ゼロ放射線量が送達されるべきである次のビームステーションに前進されてもよい。全てのビームステーションに関する計画されたビームレットがまだ送達されていない場合、方法（３００）は、プラットフォームを次のビームステーションに移動させ、（３１２）−（３１８）を繰り返すステップを含んでもよい。全てのビームステーションへの全ての送達が完了された場合、方法（３００）は、全ての通過が完了されたかどうかを決定するステップ（３２６）を含んでもよい。該当しない場合、方法（３００）は、逆方向であり得る次の通過（３２８）を開始し、全ての通過が完了されるまで（３１２−３２０）を繰り返してもよい。コントローラが、全ての計画されたビームレットまたはフルエンスマップが現在のビームステーションにおいて送達されたわけではない、すなわち、いくつかのビームレットが、例えば、マグネトロンアーク放電および／または本明細書に説明される機械誤動作のうちのいずれかに起因して逸失されたと決定する場合では、方法（３００）は、全てのそのような逸失された、または「追い上げ」ビームレットが送達される（３２４）まで、現在のビームステーションにおいて逸失されたビームレットを再送達するステップ（３２２）を含んでもよい。ビームレットは、上記に説明されるシステムコンポーネント誤動作のうちのいずれかに起因して逸失されている場合がある。いくつかの変形例では、これは、治療計画において計算されたものを超えてビームステーションにおける滞留時間を延長させてもよい。代替として、これは、滞留時間を延長させない場合があるが、放射線療法システム誤動作後に旋回および／または発射位置の間に放出されるフルエンスを改変してもよい。いったん全てのビームレットが送達されると、放射線療法システムは、該当するいずれかの次のビームステーションまたは次の通過にプラットフォームを前進させるように進行してもよい。
【００５１】
通過に関するフルエンスが、計算されたフルエンスマップに従って送達された場合、方法（３００）は、次の通過において送達されるべきフルエンスを計算するステップを含んでもよい。いくつかの変形例では、各通過において送達されるべきフルエンスは、治療セッションの開始時に（例えば、３０７における第１の通過の前に）計算され、コントローラ部材内に記憶されている場合がある。代替として、または加えて、次の通過に関するフルエンスマップは、累積送達フルエンスと累積計画フルエンスとの間の差異を決定し、残りの通過にわたって残りの送達されていないフルエンスを分割またはパーティション化することによって計算されてもよい。いくつかの変形例では、あるビームステーションおよび／または発射位置に関して、各通過において送達されるフルエンスは、ビームステーション毎のフルエンスマップの量子化に応じて、同一であってもよい、または異なってもよい。例えば、治療セッションは、４回の通過を有し得、したがって、特定のビームステーションに関する特定の発射位置は、治療セッションにおいて少なくとも４回遭遇されてもよい。そのビームステーションに関するその発射位置から送達されるべきフルエンスが、３つのリニアックパルスを必要とする場合、１回の通過が、３回の通過にわたって放出されてもよく、いかなるパルスも、４回目の通過において放出されない。
【００５２】
いくつかの変形例では、治療セッションは、以前の中断された治療セッションにおいて逸失された線量を送達するための補完的または「補填」治療セッションであってもよい。そのような場合では、全部分が、送達される必要があるが、代わりに、以前のセッションが停止された時点から送達を継続し得ることが決定されてもよい（３０４）。方法（３００）は、次いで、以前の治療セッションからの記録に基づいて、最後に中断されたビームステーションおよび通過を決定するステップ（３３０）を含んでもよい。放射線療法システムは、プラットフォームを最後に中断されたビームステーションに移動させ（３３２）、（特に、任意のシステムパラメータが、最後の治療セッション以降、変化した場合）そのビームステーションに関するフルエンスマップをセグメント化し（３３４）、（３１２）−（３２８）に従って放射線の送達を継続してもよい。セグメント化（３３４）は、ビームステーションに関するフルエンスマップから発射位置毎のＭＬＣリーフ構成またはパターン、パルスの数、およびパルスのセットを生成するステップを含んでもよい。いくつかの変形例では、フルエンスマップは、任意の新しい、および／または更新された撮像または事前走査データを使用して、更新および／または正規化されている場合がある。上記に説明されるように、放射線療法システムは、任意のシステムコンポーネント誤動作（例えば、ＭＬＣリーフ運動遅延、ＭＬＣコンプレッサ制約、リニアック不発、マグネトロンアーク、呼吸センサ等の外部ゲーティングセンサを含む、外部センサ故障等）の時間、コンポーネント故障の時点における発射位置および／またはＭＬＣリーフ構成等を常に追跡および記録し、これは、（すなわち、部分的な）線量送達を再開するために、同一または異なる治療セッションにおいて後で使用されてもよい。そのようなデータが記録されるため、治療は、中断が起こったときの同一のビームステーションから（但し、必ずしも同一の発射角度においてではない）再開することができる。これは、中断の時点でのプラットフォーム運動（プラットフォーム場所および速度を含み得る）およびガントリ回転の同期が、後の時点で精密に再現することが困難であり得るため、患者プラットフォームが放射線送達の間に常に移動している螺旋送達において送達を再開することよりも精密であり得る。
【００５３】
治療セッションは、放射線療法システムの１つ以上のコンポーネントの誤動作、１つ以上の患者特有因子に起因して、および／または臨床医および／またはオペレータ命令に基づいて中断され得る。セッション中断を誘起し得るコンポーネント誤動作の実施例は、限定ではないが、不十分な原動力および／または他の故障に起因して不活発である、および／または移動することができない「粘着的」ＭＬＣリーフ、マグネトロンアーク放電、ガントリ回転エラー、患者プラットフォームおよび／または療法用放射線源位置および／またはガントリ回転および／またはＭＬＣ動作の間の同期の喪失等を含み得る。セッション中断を誘起し得る患者因子の実施例は、限定ではないが、不快感、安静にすることができないこと、身体的または精神的条件の低下、不良および／または非特異的なＰＥＴトレーサ摂取等を含み得る。臨床医および／またはオペレータは、種々の理由、例えば、臨床医および／またはオペレータが治療計画が治療セッションの時点で送達に適していないと決定する場合、および／または送達されたフルエンスが治療計画によって規定されたフルエンスから逸脱すると考えられる場合、および／または任意の患者安全性懸念事項または問題、および／または任意の医学関連懸念事項または問題から治療セッションを一時中止または終了し得る。いくつかの変形例では、放射線療法システムは、患者および／またはオペレータによってアクティブ化されると、自動的に療法用放射線源からの放射線の放出を停止させる、および／またはＭＬＣリーフを閉鎖する、および／またはジョーを閉鎖する、システムシャットダウン機構を備えてもよい。例えば、シャットダウン機構は、プラットフォーム上に位置付けられる患者にアクセス可能であるボタン、レバー、スイッチ、または任意の他の機械的トリガを備えてもよい。代替として、または加えて、シャットダウン機構は、臨床医および／またはオペレータにアクセス可能であるボタン、レバー、スイッチ、または任意の他の機械的トリガを備えてもよい。シャットダウン機構が、アクティブ化されると、信号が、放射線の放出を停止させるために、療法用放射線源に伝送されてもよく、シャットダウン機構がアクティブ化された時点でのシステム構成データが、システムコントローラメモリ内に記憶される。治療セッションが中断されたときに記憶され得るシステム構成データの実施例は、ビームステーションデータ（例えば、現在のビームステーションデータ、すでに訪問されたビームステーション、まだ訪問されていないビームステーション等）、ガントリ回転構成または旋回、セッション中断の時点でのビームステーションにおける滞留時間、発射位置（または発射角度）指数、ＭＬＣ構成、患者プラットフォーム通過指数等を含んでもよい。中断までの治療セッションの間に送達された累積フルエンスおよび／または中断までの現在のビームステーションにおいて送達されたフルエンスは、システムコントローラメモリ内に記憶されてもよい。システム構成データは、後の時点で療法を再開するために使用されてもよい。
【００５４】
いくつかの変形例では、治療セッションは、新しい患者設定および登録を伴わずに再開され得る（すなわち、患者は、中断および放射線送達が同一のセッションまたは同日に再開した後、プラットフォーム上に留まる）一方、他の変形例では、治療セッションは、新しい患者設定および登録後に再開され得る（すなわち、患者は、中断および放射線送達が、後の時点で、または異なる日に再開した後、プラットフォームから除去される）。放射線送達がＰＥＴ放出（例えば、ＬＯＲ）および／または治療の時間に入手された撮像データ（例えば、ＢＧＲＴにおけるように）に基づく変形例では、異なる時間に治療セッションを再開するステップは、ＰＥＴ事前走査を取得するステップと、ＰＥＴ事前走査データを使用して治療計画を正規化するステップと、患者プラットフォームを以前の治療セッションが中断されたビームステーションに移動させるステップと、以前のセッションが中断された発射位置に療法用放射線源を位置付けるステップと、更新されたＰＥＴ事前走査に正規化された治療計画に従って放射線を送達するステップとを含んでもよい。リアルタイムに入手された撮像データに基づく治療計画正規化に関する付加的詳細が、２０１８年９月２１日に出願された、米国特許出願番号第１６／１３８，６３１号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に見出され得る。代替として、または加えて、中断された治療セッションは、患者プラットフォームを以前の治療セッションが中断されたビームステーションに移動させ、以前のセッションが中断された発射位置に療法用放射線源を位置付け、治療計画に従って（すなわち、リアルタイムに入手された撮像データに基づいて治療計画を正規化することなく）放射線を送達することによって、後の時点で再開されてもよい。例えば、放射線送達が、例えば、治療セッションにおけるビームステーション、発射位置、および／または通過毎にセグメント化されたフルエンスマップを規定する、ｘ個の制御点ｃｐ（１…ｘ）のシーケンスに基づくＩＭＲＴ治療計画では、中断された治療セッション（中断が、制御点ｃｐｉｎｔｅｒｒｕｐｔにおいて起こった）を再開するステップは、中断された治療セッションにおいて設定および登録に従って患者を設定および登録するステップと、患者プラットフォームを中断が起こった制御点ｃｐｉｎｔｅｒｒｕｐｔに移動させる（すなわち、患者プラットフォームを制御点のビームステーションに移動させる）ステップと、放射線が治療計画制御点の全て（例えば、ｃｐ（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ＋１）…ｃｐ（ｘ−２）、ｃｐ（ｘ−１）、ｃｐｘ）に従って患者に送達されるまで、次の制御点ｃｐ（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ＋１）に従って療法用放射線を送達し、以下同様であるステップとを含んでもよい。患者プラットフォームが、ビームステーションにおいて停止されているときのみ患者標的領域に放射線を送達することは、放射線療法システムが、中断後に放射線送達をより精密に再開することに役立ち、さらに、中断が起こった直後に同一のセッションにおいて放射線送達を再開することにも役立ち得る。放射線が送達される際に患者プラットフォームが連続的に移動している（例えば、放射線が連続的に移動している場合がある療法用放射線源から送達される）螺旋送達システムでは、プラットフォームは、中断後に移動した場合がある、および／または患者プラットフォームと療法用放射線源（および随意に、療法用放射線源と関連付けられるＭＬＣ）との間の位置および／または時間同期は、確認または維持することが困難であり得るため、中断の時点における患者プラットフォームの場所および療法用放射線源の場所（例えば、発射位置または角度）を精密に記録することは、困難であり得る。例えば、治療セッションは、ＭＬＣリーフ故障に起因して中断され得る。ビームステーション送達では、放射線療法システムは、欠陥のあるＭＬＣリーフを使用して送達されるはずであったフルエンスを決定し、代替発射位置において、および／または他のＭＬＣリーフを使用して送達されるべき（欠陥のあるリーフに起因して）送達されなかったフルエンスをセグメント化するように構成されてもよい。患者プラットフォームは、中断が起こったビームステーションから移動していないため、逸失したフルエンスは、同一のセッションの間に送達されてもよく、治療は、再開してもよい。または、マグネトロンが、アーク放電する場合、放射線療法システムは、マグネトロンが安定するまで待機し、再送達を試みるために、患者プラットフォームをビームステーションにおいて保ってもよい。しかしながら、患者プラットフォームが一定の運動をする螺旋送達システムでは、ＭＬＣリーフエラーに起因して送達されなかったフルエンスは、リーフエラーが検出され、フルエンスが再セグメント化されるときまでには、プラットフォームがその場所を変化させているであろうため、同一のセッションにおいて送達することが困難であり得る。マグネトロンが放射線送達の間にアーク放電する場合、螺旋放射線治療システムが逸失されたフルエンスを送達することは、マグネトロンが安定化するときまでには、プラットフォームがその位置を変化させているであろうため、困難であり得る。
【００５５】
前述で説明されるように、ジョー開口部幅は、各ビームステーションにおいて変動されてもよい。ジョー開口部幅を変動させることは、ＩＥＣ−Ｙ線量またはフルエンス勾配の制御を促進することに役立ち得る。例えば、約１ｃｍ以下等のより小さいジョー幅は、より高いＩＥＣ−Ｙ線量またはフルエンス勾配が所望されるときに使用されることができ、約２ｃｍ超等のより大きいジョー幅は、より低いＩＥＣ−Ｙ線量またはフルエンス勾配において線量を送達するために使用されることができる。いくつかの変形例では、ジョー開口部幅を拡大することは、１つのビームステーションにおける照射野を、１つ以上の隣接するビームステーションにおける照射野と重複させ得る。比較的に低い線量勾配またはフルエンス勾配が（例えば、ＩＥＣ−Ｙ寸法において約４ｃｍよりも大きい腫瘍のために）処方される状況では、または患者領域への処方線量がゼロである状況では、ビームステーションの間で重複しない照射野が、これが送達効率を高め、治療時間を短縮することに役立ち得るため、望ましくあり得る。ビームステーション送達（ＩＭＲＴまたはＢＧＲＴのいずれかに関して）の間、軸方向平面（ＸＺ）におけるフルエンスは、隣接するビームステーションと重複する照射野を生成するジョー開口部幅を設定することによって、およびビームステーションあたり複数の旋回を実施することによって変調されてもよく、各旋回は、発射位置毎に異なるＭＬＣリーフ構成を有する。より高いレベルの線量またはフルエンス変調が所望されるビームステーションに関して、放射線は、より低いレベルの線量またはフルエンス変調が所望されるビームステーションと比較して、より多くの旋回にわたって送達されてもよい。いくつかの変形例では、ビームステーションを横断していかなる線量またはフルエンス変調も存在しない場合があり、例えば、変調率が１である、非変調治療モードがある。この場合、１つ以上の発射位置に関するＭＬＣリーフ構成は、複数の旋回にわたって変化せず、軸方向平面において発射位置毎に可変強度パターンを生成しない場合があるが、代わりに、各発射位置における腫瘍寸法の周囲のビームの開口を成形するために使用されてもよい。例えば、発射位置毎に、ビーム開口は、Ｘ方向におけるリーフ開口部の幅によって、および各発射位置におけるビーム方向像における患者標的領域境界（例えば、ＰＴＶ境界）に共形化する、ＩＥＣ−Ｙ方向におけるジョー開口部の幅によって画定されることができる。すなわち、放射線療法システムは、プラットフォームがビームステーションにおいて定常のままである間に３Ｄ共形送達を実施してもよい。非変調送達は、最適化が、（ＭＬＣリーフ構成ではなく）ビームステーション滞留時間およびジョー幅に対してのみ行われるため、治療時間を短縮することに役立ち、また、治療計画の複雑性および算出強度を低減させることに役立ち得る。いくつかの変形例では、ビームステーション放射線送達は、患者プラットフォームが治療計画の間に規定されるビームステーションのそれぞれに移動される間、特定の（例えば、第１の）発射位置において療法用放射線源を保持するステップを含んでもよい。プラットフォームが、ビームステーションにおいて定常に保持される間、その（例えば、第１の）発射位置およびビームステーションに関するＭＬＣリーフ構成によって定義される放射線ビームレットが、送達されてもよい。ＭＬＣリーフ構成は、フルエンスマップによって規定されるように、ビームステーション毎に変化してもよい。患者プラットフォームが、各ビームステーションにおいて（例えば、ビームステーション１、２、３、…Ｎから）位置付けられ、規定された放射線ビームレットが特定の（例えば、第１の）発射位置から送達された後、ガントリは、療法用放射線源を次の（例えば、第２の）発射位置に移動させてもよく、患者プラットフォームは、ビームステーションのそれぞれを通して移動されてもよく、ＭＬＣリーフ構成は、各ビームステーションにおいてその発射位置のために調節される。いくつかの変形例では、次の（例えば、第２の）発射位置に関して、患者プラットフォームは、逆の順序で（例えば、ビームステーションＮ、Ｎ−１、Ｎ−２、…、１から）各ビームステーションに移動されてもよく、患者プラットフォーム運動の方向は、療法用放射線源がその発射位置を変化させるにつれて交互する。代替として、または加えて、療法用放射線源は、患者プラットフォームが全てのビームステーションを横断して２回、すなわち、２回の通過にわたって移動する間に単一の発射位置において保持されてもよく、第１の通過は、ビームステーション１、２、…Ｎ−１、Ｎからであり、第２の通過は、ビームステーションＮ、Ｎ−１、…２、１からである。発射位置毎の通過の回数および方向は、所望の、または処方線量が、線量目標に従って送達されたかどうかに応じて変動してもよい。
【００５６】
ビームステーション放射線送達はまた、ゲート式放射線送達を促進するために使用されてもよく、療法用放射線ビームの放出は、標的領域および／または患者の運動に基づいてタイミングをとられる。いくつかの変形例では、リアルタイムに入手される撮像データおよび／または画像（例えば、ＰＥＴ撮像データ）は、患者プラットフォームが所与のビームステーションにおいて位置付けられる（すなわち、定常である）間、標的領域および／または患者の変化する位置を識別するために使用されてもよい。放射線療法システムは、放射線が印加される前に、標的領域が（例えば、治療計画の間）事前決定された治療場所範囲に移動することを「待機」することができる。患者プラットフォームは、標的領域もまた移動している間に常に移動しており、プラットフォームと標的領域との間の相対的運動は、放射線送達のためにトリガをオンにすることが困難であり得るため、本タイプの送達は、螺旋送達では可能ではない。ゲート式ビームステーション放射線送達の方法の一変形例が、図４に描写される。方法（４００）は、患者プラットフォームをビームステーションに移動させ、療法用放射線源がプラットフォームの周囲で連続的に回転している間にビームステーションにおいて停止させるステップ（４０２）と、リアルタイムに入手された撮像データから計算された標的位置および／または運動データに基づいて、標的領域が所定の治療場所に位置する、または治療が示される段階にあるかどうかを決定するするステップ（４０４）とを含んでもよい。標的領域が所定の治療場所に位置していない、および／または標的領域の運動が治療が示されない段階にあることが決定される場合、いかなる放射線も、送達されず、プラットフォームは、ビームステーションに留まる（４０２）。標的領域が所定の治療場所に位置している、および／または標的領域の運動が治療が示される段階にあることが決定される場合、方法（４００）は、現在の発射位置に関する計画されたビームレットまたはフルエンスを送達し、ビームレットまたはフルエンスが送達されたことをシステムコントローラメモリ内に記録するステップ（４０６）を含んでもよい。これは、そのビームステーションに関する全てのビームレットまたはフルエンスが送達されるまで繰り返されてもよく（４０８）（図３もまた参照）、その後、患者プラットフォームは、次のビームステーションに移動されてもよい（４１０）。方法（４００）は、全てのビームステーションに関する全てのビームレットまたはフルエンスが送達されるまで繰り返されてもよい。
【００５７】
種々の発明的変形例が、本明細書に説明および例証されたが、当業者は、機能を実施する、および／または結果および／または本明細書に説明される利点のうちの１つ以上のものを取得するための種々の他の手段および／または構造を容易に想定し、そのような変形例および／または修正はそれぞれ、本明細書に説明される発明的変形例の範囲内であると見なされる。より一般的には、当業者は、本明細書に説明される全てのパラメータ、寸法、材料、および構成が、例示的であることを意味し、実際のパラメータ、寸法、材料、および／または構成は、発明的教示が使用される具体的用途または複数の用途に依存するであろうことを容易に理解するであろう。当業者は、本明細書に説明される具体的発明的変形例の多くの均等物を日常的にすぎない実験を使用して認識する、または確認することが可能であろう。したがって、前述の変形例は、実施例としてのみ提示され、添付される請求項およびその均等物の範囲内で、発明的変形例は、具体的に説明および請求されるものと別様に実践され得ることを理解されたい。本開示の発明的変形例は、本明細書に説明される各個々の特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法を対象とする。加えて、２つ以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法の任意の組み合わせが、そのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法が相互に矛盾しない場合、本開示の発明的範囲内に含まれる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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