(57)【要約】  本発明は、荷電粒子放射システム１と、ビームをいつ生成すべきかとそのビームの必要な特性がいかにあるべきかとを加速度計及びビームラインに指示する制御システム２と、患者位置決め及び検証システムと、標的の運動を追跡することができる、患者に対して実施される超音波心臓撮像システム３と、安全動きマージン、１つ又は複数の動き位相に対する治療計画を決定して記録するコンピュータプログラムと、動き位相に従って正確な照射計画をロードするように制御システム２を調節するコンピュータプログラムとを備え、標的の位置が位置マージンの内側である場合、照射が可能とされ、標的の位置が位置マージンの外側である場合、照射は不可とされる、心臓組織アブレーション装置に関する。
2021503364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所与の組織のアブレーションを実施するために荷電粒子ビームを生成する荷電粒子放射システム（１）と、
照射計画に従って必要な特性を有するビームをいつ生成すべきかを、前記荷電粒子放射システム（１）に指示する制御システム（２）と、
前記アブレーションの標的の動きと関連する心周期及び呼吸周期の位相とを評価するために関連する事前定義された心臓領域を撮像することができる超音波心臓撮像システム（５）と、
を備える心臓不整脈治療装置であって、
前記制御システム（２）が、前記心臓及び呼吸の動き位相の情報に基づいて前記照射計画をロードするように制御されることを特徴とする心臓不整脈治療装置。
【請求項２】
ロボット治療台（４）と固定システムとを備える、患者を位置決めする患者位置決めシステム（３）をさらに備える、請求項１に記載の心臓不整脈治療装置。
【請求項３】
前記患者の位置決めを検証する、二重Ｘ線又はコーンビームコンピュータ断層撮影に基づく撮像システムからなる検証システムをさらに備える、請求項１又は２に記載の心臓不整脈治療装置。
【請求項４】
前記超音波心臓撮像システムの超音波画像を処理して、
計画段階において、前記コンピュータ断層撮影の画像における追跡すべき標的体積の基準を定義し、
治療段階において、前記特定された心臓及び呼吸の動き位相に対して前記関連する照射計画を決定し、
前記取得された超音波画像と計画段階におけるそれらの位置との間の基準位置の差を定量化する、計算ユニットをさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の心臓不整脈治療装置。
【請求項５】
前記計算ユニットが、前記標的位置が、関連する治療計画による確立された安全マージン内にあると判断された場合、前記標的の照射を可能にし、そうでない場合、照射を不可にするように、前記制御システム（２）に指示する、請求項４に記載の心臓不整脈治療装置。
【請求項６】
前記荷電粒子が、陽子、炭素、酸素及びヘリウムイオンを含む群から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の心臓不整脈治療装置。
【請求項７】
前記荷電粒子が陽子である、請求項６に記載の心臓不整脈治療装置。
【請求項８】
前記撮像システム（５）が、心臓及び／又は呼吸運動センサと結合された光学又は磁気マーカを備える少なくとも１つの超音波トランスデューサを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の心臓不整脈治療装置。
【請求項９】
前記超音波心臓撮像システム（５）と組み合わせて作動する心周期モニタ（ＥＣＧ）及び呼吸周期（光学センサ又は他のものを介する腹部動き）モニタをさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の心臓組織アブレーション装置。
【請求項１０】
前記荷電粒子放射システム（１）が、所望の強度、位置、角度及びエネルギーを有するビームを生成するように適合された、加速度計及びビームラインを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の心臓不整脈治療装置。
【請求項１１】
照射計画を確立する動き計画ステップ（Ｓ１０１）であって、計画された位相の各々に対して設定された安全な照射に対する動き境界を含む、照射すべき心臓組織の公称標的位置が、１つ又は複数の心周期及び呼吸周期の位相に対して４Ｄ−ＣＴ及び超音波撮像を使用して定義される、ステップと、
患者が、治療室において治療台／椅子に対して患者固定システム及びロボットモーションシステムを介して位置決めされる、患者位置決めステップ（Ｓ１０２）と、
前記患者の位置が、位置検証及び位置再位置合わせプロセスのために、搭載された室内コンピュータ断層撮影（ＣＴ）又は二重Ｘ線撮像を通して検証される、患者位置検証ステップ（Ｓ１０３）と、
心臓及び呼吸運動センサと組み合わされた、照射野外に配置された１つ又は複数の超音波トランスデューサからなる超音波システムを介する非侵襲的撮像ステップと併せて、前記心臓の指示された体積の指示された角度に単一の照射が放射される、照射ステップ（Ｓ１０４）と、
前記撮像の結果に基づき、前記標的位置がリアルタイムで求められ、関連する動き位相が特定され、確立された照射計画が選択され、必要な場合は制御システム（２）によってロードされ、前記標的位置が予期された位置と比較され、前記標的位置が事前に確立された境界の外側である場合、前記ビーム照射が一時停止し、前記位置が前記境界内である場合、照射は可能とされる、判断ステップ（Ｓ１０５）と、
を含み、
複数の角度での照射の場合、１つの角度での照射が完了すると、照射が停止し、ビーム送達システムが新たな所定角度まで移動し、上記ステップが繰り返される、心臓不整脈治療方法。
【請求項１２】
前記動き計画ステップが、
心周期及び呼吸周期における少なくとも数個の点に対して同時に又は順次前記心臓の超音波画像及びＣＴ画像を撮影することと、
１つ又は複数の動き位相に対して、ＣＴ画像における標的領域を決定することと、
前記標的領域及び周囲の健康組織に基づき、前記選択された動き位相の各々に対してビーム照射パラメータを決定することと、
前記選択された動き位相の各々に対して、前記標的領域に対する境界であって、前記境界の外側では安全でないために照射を停止すべきである、境界を決定することと、
超音波画像に対して画像セグメント化を実施することと、
前記超音波画像を、前記標的領域が現れるＭＲＩ画像又はＣＴ画像と相互に位置合わせ／融合することと、
超音波フレームにおける自動的にセグメント化され且つ位置合わせされた参照点／線のうちの１つ又は複数（いわゆる基準）を、隣接する心臓及び呼吸の動き位相に対する前記標的領域に対する相対的位置のそれらの安定性に基づき選択することと、
前記治療計画からの前記ＣＴ画像における動き境界と、前記超音波基準に対する等価な動き境界との相関を求めることと、
を含む、請求項１１に記載の心臓不整脈治療方法。
【請求項１３】
前記判断ステップが、
照射中に超音波画像に対して画像相互位置合わせを実施することと、
セグメント化により前記超音波画像における前記基準の位置を求めることと、
前記基準の位置と、場合により呼吸周期及び心周期情報とに基づき、対応する標的動き位相を求めることと、
前記関連する動き位相及び照射計画に関する情報を制御システム（２）に送信する（前記照射計画が目下ロードされている照射計画とは異なる場合、新たな関連する照射計画がロードされる）ことと、
前記求められた位置を、その特定の照射計画に対する安全な照射の公称位置と比較することと、
前記位置の差が事前に確立されたマージンより小さい場合、照射を可能にするゲート制御信号を前記制御システム（２）に送信することと、又は、
前記位置の差が前記事前に確立されたマージンより大きい場合、前記照射を停止させるゲート制御信号を前記制御システム（２）に送信することと、
を含む、請求項１２に記載の心臓不整脈治療方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不整脈を治療する方法及び装置に関する。より詳細には、本発明は、不整脈を非侵襲的に治療する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓不整脈は、正常な心拍における乱れである。欧州では一般集団の２％を超える人が心臓不整脈を患い、これは、人口の高齢化に従い、今後５０年で少なくとも２倍になると予想される。心臓不整脈の発症は、心臓発作及び脳卒中のリスクと関連性が高い。
【０００３】
より詳細には、心臓不整脈は、心拍数又は心拍リズムの問題である。それは、心臓の拍動が速すぎる、遅すぎる、又は不規則なパターンであることを意味する。正常より速い、すなわち成人で１００拍／分を超える心拍は、頻脈と呼ばれる。遅すぎる、すなわち６０拍／分未満の心拍は、徐脈と呼ばれる。最も一般的なタイプの不整脈は、心房細動であり、これは、不規則且つ速い心拍をもたらす。心臓発作の経験、喫煙、先天性心臓欠陥及びストレス等の多くの要因が、心臓のリズムに影響を与える可能性がある。いくつかの物質又は薬物もまた不整脈をもたらす可能性がある。
【０００４】
治療には、薬物、アブレーション又はペースメーカ若しくは除細動器の植込み等の医療処置、及び外科手術があり得る。頻拍に対する薬物としては、β遮断薬、又はプロカインアミド等、正常な心拍リズムを回復させようとする薬剤を挙げることができる。この後者の群は、特に長期間服用した場合、より著しい副作用がある可能性がある。心拍数低下に対しては、ペースメーカが使用されることが多い。不規則な心拍を伴う心拍数低下は、合併症のリスクを低下させるために抗凝固薬を用いて治療されることが多い。不整脈からの深刻な症状がある人は、カルディオバージョン又は除細動の形態の制御された電気ショックを用いる緊急の治療を受ける場合がある。
【０００５】
さらに、不整脈を治療するためにアブレーションが使用されることが多い。アブレーションは、主に、乱れた電気信号の伝導を停止させるために、カテーテル等の侵襲的器具を用いて所定の心臓組織を焼くことである。これらの侵襲的カテーテルアブレーション処置は、用手的に実施される外科的介入であり、治療効果は、使用される技術及び医師の技能に従って５０％から８０％まで大きく変動する。さらに、処置は、何時間もかかり、組織穿孔、静脈狭窄症、又は血栓の生成のような深刻な合併症のリスクがある。カテーテルアブレーションによって生成される損傷部の質が低いことにより、処置を連続して複数回繰り返さなければならなくなり、医療スタッフにとっての複雑性及び患者に対するリスクが増大する。
【０００６】
したがって、非侵襲的アブレーションを介する心臓不整脈の治療方法が必要とされている。
【０００７】
目下、腫瘍の治療には荷電粒子ビームが使用されており、荷電粒子ビームは、何日間か連続して２０〜３０回のセッションで発生させる。これらの荷電粒子ビームは、その経路の最後の数ミリメートルにそのエネルギーの大部分を付与するという物理的特徴（いわゆるブラッグピーク）を有する。ビームの横方向位置及びエネルギーを調整することにより、周囲の健康組織を残して、任意の標的３Ｄ体積を正確に覆うことができる。
【０００８】
したがって、上記心臓組織を焼灼するために荷電粒子（主に陽子であるが、炭素、酸素及びヘリウムイオンもある）のビームを放射することを含む、心臓組織焼灼装置及び方法をいかに提供するかが研究されてきた。
【０００９】
しかしながら、ブラッグピークの位置は、横切る体内組織の密度によって決まるため、呼吸、心拍、消化等、患者の生理学的な内部運動に起因する任意の動きにより、入射する陽子ビームが遭遇する密度が異なり、したがって、ブラッグピークの位置が異なることになる可能性がある。したがって、荷電粒子ビームによる照射の精度は、標的の動きに強く影響を受けやすい。これは、現行の荷電粒子ビーム治療が、主に、頭部、頸部、腰回り領域、及びよりまれには胴体（膵臓、肝臓及び肺）に限られる理由の１つである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、安全且つ有効な治療を提供するためにリアルタイムで体動に応じて調整することができる、荷電粒子ビームに基づくアブレーションを介する心臓不整脈の治療の非侵襲的装置及び非侵襲的方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題は、本発明によって解決される。
【００１２】
本発明の第１態様によれば、したがって、治療システムは、所与の特性（強度、位置、角度及び／又はエネルギー）を有する必要なビームを生成する、加速度計及びビームラインと、加速度計及びビームラインに対して、ビームをいつ生成すべきかとそのビームの必要な特性がいかにあるべきかとを指示する制御システムと、患者を位置決めする、上に患者が固定されるロボット装置を備える患者位置決めシステムと、患者の位置決めを検証する（二重Ｘ線又はコーンビームコンピュータ断層撮影（ＣＴ）に基づく）撮像システムとから構成される。
【００１３】
動物実験により、荷電粒子ビームを使用して心臓組織を焼灼することができることが分かった。しかしながら、安全な、有効な且つ迅速な処置を確実にするために、本発明のシステムは、患者の内部組織の動きをリアルタイムでモニタリングし、治療標的の動きを推測し、その結果、事前に確立された動きモデルに基づいてビーム送達を適合させることができる。動きモデルは、呼吸周期及び心周期の位相の組合せに対応するいくつかの（１つ又は複数の）定義された動き位相に対する許容される標的位置に関して情報を与える。これは、撮像システムによって検出された標的の位置が、その所与の動き位相に対して動きモデルから予測されるようなものではなく、且つそれを照射システムによって補償することができないとき、ビームを「ゲート制御すること」と、特定された動き位相に基づいてビームの横方向及び縦方向の特徴を「追跡すること」、すなわち適合させることとを含むことができる。
【００１４】
有利には、本システムは、ハードウェア及びソフトウェア部から構成される。撮像は、完全に非侵襲的に実施され、すなわち、基準マーカを植え込むことも、体腔内部に撮像システムを挿入することも不要であり、荷電粒子ビームの経路に配置されることもない。
【００１５】
これに関して、腹部又は胸部観察窓から心臓領域を撮像するために、患者の身体の外部に１つ又は複数の超音波撮像システムが配置される。撮像は、心拍より高いフレームレートで２Ｄ又は３Ｄ画像を取得するために、１つ又は複数のリニアアレイ、フェーズドアレイ、マルチプレーンアレイ（Ｔ字型又はＸ平面とも呼ばれる）及びマトリックスアレイの超音波トランスデューサを使用して実施することができる。
【００１６】
これらの装置は、心臓の複数の部分を同時に撮像するために使用される。（たとえば、各撮像装置及び光学カメラの上の光学マーカ又は磁気センサを使用して）治療室内部の各撮像システムの位置を知ることにより、画像における物体の位置を３Ｄ空間におけるその位置に関連付けることができる。場合により呼吸及び心臓運動センサと結合されて、これにより、標的の動きの位相と、計画において定義される公称位置からのその変位とを検出することができる。
【００１７】
計画は、繊細な周囲の健康組織を残す一方で標的に有効に照射するために、呼吸周期及び心周期の１つ又は複数の位相に対して、アブレーションの標的及び必要なビーム特性（角度、エネルギー、位置、強度）を決定するために、４Ｄ−ＣＴ（時間分解コンピュータ断層撮影）スキャン（場合により呼吸及び心臓センサによって）の実施に頼る。呼吸周期及び心周期の間に標的の動きを求めるために、呼吸周期及び心周期の異なる位相に対してＣＴが行われる。この情報に基づいて、臨床的標的体積の周囲の境界が画定され、それらは合わせて「公称」標的位置を構成する。同時に又は別の時点で、超音波撮像システム（及び場合によりＭＲシステム）は、すべての心臓及び呼吸の位相に対して、標的領域自体又は近くの組織のいずれかの画像を記録する。これらは、動きモデルを決定するために使用され、モデルは、主に、超音波画像における一組の点（いわゆる基準）と、各基準に対する、空間におけるそれらの公称位置とである。基準位置は、呼吸及び心臓の位相によって決まり、アブレーション標的の位置に直接一義的に相関させることができる。視覚化を容易にするために、医療オペレータが構造を容易に特定することができるように超音波画像（及び場合によりＭＲ画像）を４Ｄ−ＣＴ画像と融合することができる。
【００１８】
本発明の装置及びシステムは、主に、単一回の又は最悪でも数回の外来患者セッションにおける麻酔なしの２時間未満しかかからない非侵襲的処置からなるため患者にとって便利である。本発明は、内側及び外側両方の心筋組織の深いアブレーションが、現在の技術によって実施されるアブレーション点／線の代わりに連続した３Ｄ体積で行われるため、有効である。最後に、本発明の装置及びシステムは、外科手術による感染のリスクがなく、（通常、腫瘍の治療のためにいわゆる従来の放射線療法で使用される）Ｘ線／ガンマ線／光子ビームによるアブレーションとは対照的に、健康組織に大量の線量を付与しないため、リスクの低下を可能にする。
【００１９】
本発明のさらに特定の利点及び特徴は、添付図面を参照する本発明の少なくとも１つの実施形態の以下の非限定的な記載からより明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好ましい実施形態による心臓不整脈治療装置を表す。
【図２】本発明の好ましい実施形態による心臓不整脈治療方法を概略的に表す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本詳細な説明は、ある実施形態の任意の特徴を異なる実施形態の他の任意の特徴と有利な方法で組み合わせることができるため、本発明を非限定的に例示するように意図されている。
【００２２】
以下の説明では、いくつかの用語は、以下に定義する所定の意味で使用される。
【００２３】
「治療／照射計画」という表現は、必要な治療効果のある放射線量で患者の体内の適切な体積に照射するための治療特性の患者特有のリスト（特に、治療室、患者位置決めシステムのタイプ及び位置、ビーム種、照射角度、ビームサイズ、ビーム位置、ビームエネルギー、ビーム強度、治療セッションの回数）を指す。これらの特性は、計画ＣＴ（静的又は時間分解）に基づいて計算され、そこでは、医療スタッフが、所与の線量を受けるべき臨床的標的と、あり得る最小限の方式で照射されるべきである重大な健康組織と、送達中に患者の位置決め及び動きに関連するあり得る誤差を考慮する臨床的標的の周囲のマージンとを定義している。
【００２４】
「ゲート制御する」という用語は、照射を一時停止させるか又は計画通りに照射を再開させるかいずれかのために、ビーム送達システムに二値信号（特に、光、電気）を送信することを指す。
【００２５】
「追跡する」という用語は、照射標的の記録された動きに一致するために、照射ビーム特性（特に、横方向サイズ、縦方向サイズ、横方向位置、エネルギー、強度）を変更するようにビーム送達システムに信号を送信することを指す。
【００２６】
「参照構造体」という用語は、計画段階において撮影される超音波画像からのセグメント化された要素（点、開いた線、閉じた線、体積）を指し、すべての動き位相におけるそれらの位置が計算され、計画ＣＴ画像における照射標的構造体の位置と（各動き位相に対して）比較される。
【００２７】
「基準」という用語は、「参照構造体」のサブセットを指し、それらの動きが、超音波画像における基準と計画ＣＴ画像における照射標的との位置の差がすべての動き位相に対して一定である場合のように、計画ＣＴ画像における照射標的の動きに一義的に相関させることができるという事実を特徴とする。
【００２８】
「公称位置」という表現は、計画段階において確立された基準の位置を指す。これもまた、計画ＣＴにおける標的の位置に一義的に相関する。
【００２９】
「動き境界」という表現は、許容される動きを考慮する臨床的標的体積の周囲で取られるマージンを指す。これらは、重要な周囲の健康組織と、運動がいかにモデル化され軽減されるかとによって決まる。たとえば、あり得る手法は、大きいゲート制御窓を有するために、呼吸周期及び心周期の１つの位相のみを考慮し、許容される動きに対して大きいマージンを取るというものである。別の手法は、動きを追跡し、臨床的標的を包囲する健康組織の照射を制限するために、呼吸周期及び心周期の多くの位相を考慮し、許容される動きに対して小さいマージンを取るというものである。
【００３０】
「呼吸及び心臓センサ」という表現は、現時点での呼吸周期位相及び心周期位相を推測する任意の（特に、光学、電気的、磁気的、音響的）手段を指す。これはまた、所定の患者に対する確立された規則的パターンに基づいて、いずれが呼吸周期及び心周期の現位相であるかを予測的に決定することができる、単純な時間カウンタも含む。
【００３１】
本発明の焼灼装置は、荷電粒子放射システム１から構成され、荷電粒子放射システム１は、好ましくは、所与の強度、位置、角度及びエネルギーを有する必要なビームを生成する、加速度計及びビームラインを備える。
【００３２】
荷電粒子放射システム１は、ビームをいつ生成すべきかとそのビームの必要な特性がいかにあるべきかとを加速度計及びビームラインに指示する制御システム２をさらに備える。
【００３３】
荷電粒子放射システム１はまた、患者位置決めシステム３も備え、それは、患者を位置決めするロボット装置４と、患者の位置決めを検証する撮像システム（二重Ｘ線又はコーンビームＣＴに基づく）とを備える。
【００３４】
これに加えて、標的の動きを追跡することができるように、焼灼装置は、超音波心臓撮像システム５をさらに備え、それは、好ましくは（場合によりＥＣＧ（心電図）及び呼吸モニタリングと組み合わされた）画面とともにハードウェア制御及び信号処理ユニット並びにＣＰＵを備えた可動トレイに接続された、プローブを含む。
【００３５】
そして、制御システム２は、治療中、超音波撮像システム５の結果により調節される。
【００３６】
当然ながら、他の追加のモダリティ、特にＭＲＩ、ＥＣＧＩもあり得る。
【００３７】
アブレーションプロセス
アブレーションプロセスは以下の通りである。
【００３８】
最初に、治療計画が定義される。すなわち、３Ｄ標的体積（約２〜２００ｃｍ3）、標的の動き、治療効果のある線量（約２０〜６０Ｇｙ）、照射角度、並びに重要な組織及びそれらの限界線量を、計算し定義しなければならない。治療計画は、１つ又は複数の呼吸周期及び心周期の位相に対して実施される。これらの各々に対して、治療計画は、臨床的標的の位置と、治療が安全であるとみなすことができるその許容される動き境界とに対する、照射計画を含む。
【００３９】
より詳細には、この計画ステップＳ１０１は、最初に、すべての心周期及び呼吸周期に対して心臓の超音波画像及びＣＴ画像を同時に又は順次撮影することと、１つ又は複数の動き位相に対して（動き位相は、さまざまな呼吸周期及び心臓周期の位相を組み合わせることができる）、医療スタッフによりＣＴ画像における標的領域の輪郭を描くことと、標的領域及び周囲の健康組織に基づき、選択された動き位相の各々に対してビーム照射パラメータを決定することと、選択された動き位相の各々に対して、標的領域に対する境界（その外側では、安全でないため照射を停止するべきである）を決定することとを含む。連続して、計画は、超音波画像に対して画像セグメント化を実施することと、標的領域が現れるＭＲＩ画像又はＣＴ画像と超音波画像を相互に位置合わせ（ｃｏ−ｒｅｇｉｓｔｅｒ）／融合することと、１つ又は複数の基準を（超音波フレームにおける自動的にセグメント化された参照点／線すべてから、すべての定義された動き位相に対する標的領域に対するそれらの相対位置の安定性に基づき）選択することと、超音波画像の他のデータフレームすべてにおいて基準の対応する位置を認識することとを含む。
【００４０】
治療日、患者位置決めステップＳ１０２が実行され、そこでは、治療室において、患者は、治療台／椅子上で固定装置を介して位置決めされる。台／椅子は、所定の位置を保持するために、且つ命令時に空間における並進及び／又は回転を実施するために、ロボット化されている。
【００４１】
そして、患者が位置決めされると、患者位置検証ステップＳ１０３が実行され、そこでは、患者位置は、搭載された室内コンピュータ断層撮影（ＣＴ）又は二重Ｘ線撮像を通して検証される。位置が予期された位置とは異なる場合、ロボット化された台／椅子を使用して患者位置が変更される。患者位置の再検証を実施することができる。
【００４２】
患者位置が、（先行する計画ステップの）ＣＴ撮像が行われたときと同じであることが検証されるまで、先行するステップは反復的に繰り返される。患者位置が検証され正確であると判断されると、照射Ｓ１０４が開始し、すなわち、場合により心周期及び呼吸周期センサと組み合わされた、照射野外に配置された１つ又は複数の超音波トランスデューサからなる超音波システムを介する非侵襲的撮像と併せて、（治療計画中に決定されたような）心臓の指示された体積の指示された角度で、１回の照射が放射される。
【００４３】
そして、判断ステップＳ１０５が実行され、そこでは、撮像に基づき、標的位置がリアルタイムに求められ、関連する動き位相が特定され、標的位置がその公称位置及びその動き境界と比較される。
【００４４】
より詳細には、撮像に基づき、場合により心周期モニタリング（ＥＣＧ）及び呼吸周期モニタリング（たとえば、腹部運動のモニタリング）に支援されて、本システムは、４Ｄ−ＣＴの関連する動き位相、したがって、その位相に対する関連する照射計画を認識する。当然ながら、１つの動き位相のみに対して治療計画が行われる場合、こうした場合、単一の計画が利用可能であるために照射計画選択がないため、照射計画のロードは制御システム２においていかなる変化にも対応しない、ということが理解されるべきである。これは、超音波画像における画像セグメント化及び位置合わせを通して、超音波画像における基準（参照点／線）の位置を決定し、したがって、それらから関連する照射計画を導出するように達成される。そして、システムは、この情報を、正確なビームパラメーターで照射するように機械を設定するために制御システム２に送信する。システムはまた、決定された基準位置を、その特定の照射計画に対する安全な照射のための公称位置と比較し、最終的に、位置の差が事前に確立されたマージンより小さい場合、照射を可能にするゲート制御信号を制御システム２に送信し、又は、位置の差が事前に確立されたマージンより大きい場合、照射を一時停止させるゲート制御信号を制御システム２に送信する。
【００４５】
言い換えれば、撮像に基づき、ビーム標的位置がリアルタイムで求められ、治療計画において定義された動きモデルに従って予期された位置と比較される。ビーム標的位置が事前に確立された境界の外側である場合、ビーム照射はゲート制御される（一時停止する）。位置が境界内（たとえば、特定の基準点の公称位置から１ｍｍ半径の球体内）である場合、照射は可能にされ、ビームの特徴は、事前に確立された治療計画の特徴に対応する。運動が所与の境界の外側である場合（たとえば、以前の所与の基準点の動きが公称位置から１ｍｍより大きい場合）照射を停止させる、安全システムが組み込まれる。
【００４６】
上で説明したように、照射システムは、正確な特性（サイズ、強度、エネルギー、位置）の加速された荷電粒子のビームを提供する加速度計及びビームラインを備える。ビームラインは、照射角度を変更するように、回転する機械フレーム（ガントリ）に取り付けることができる。すべてのビーム特性が、オフラインで計画された治療及び動きモデルと、ビーム位置及び強度と標的の動きとの両方のオンラインモニタリングとに基づき、制御システム２によって制御される。
【００４７】
複数の角度での照射の場合、１つのガントリ角度に対する照射が完了すると、照射は停止し、ガントリは、新たな所定の角度まで回転する。必要な場合は、患者位置決め及び位置検証ステップが実施される。そして、この新たな角度に対して照射ステップが実施される。
【００４８】
ここで、撮像システム及びプロセスについてより詳細に説明する。
【００４９】
超音波追跡システム及び方法
本発明の超音波システムは、好ましくは、すべての時間枠に対して（１０〜３０Ｈｚ）、経腹的／経胸腔的に、すなわち肋骨の間で且つ／又は肝臓を通して、心臓を連続的に視覚化する、１つ又は複数の２Ｄ又は３Ｄ超音波トランスデューサから構成される。装置の位置決め及び調整は、オペレータが行うことができるが、保持システムは、遠隔監視及び／又は制御のみにより、長期の連続した取得時間、たとえば約１〜２時間、位置を固定することができるものとする。
【００５０】
トランスデューサ及び／又はその支持システムは、治療／撮像室座標系におけるそれらの位置を特定し（ｇｅｏｌｏｃａｌｉｚｅ）、連続的にモニタリングするとともに、それらの画像をＣＴ画像及びＭＲ画像と融合／相互に位置合わせすることができるように、光学又は磁気マーカを有する。したがって、位置合わせされた基準をＣＴ画像又はＭＲ画像における対応する構造体に関連付けるために、空間におけるトランスデューサ位置を測定し追跡することができる。超音波撮像システムは、放射線曝露（入射する治療ビームからの中性子及びガンマ線の間接的放射）を伴う動作に耐えることができるものである。別法として、治療／撮像室においてデータ処理を行うことができない場合、アナログ又はデジタルデータ伝送ケーブルを介して、近くのエリアに向かってごくわずかな損失で信号を搬送することができる。
【００５１】
超音波システムは、心周期のためのモニタリングシステム（ＥＣＧ）及び呼吸周期のためのモニタリングシステム（たとえば、光学的腹部動きモニタリング）によって相互に補助する（ｃｏ−ａｄｊｕｖａｔｅ）ことができる。
【００５２】
心房細動の場合、アブレーションの標的領域は、典型的には、肺静脈の左心房との交差部における肺静脈の周囲にある。したがって、超音波ベースの追跡システムは、左心房及び肺静脈を視覚化することを目的とすることができる。心房壁を使用して、肺静脈の動きを定量化することができ、且つ／又は、ドップラ超音波撮像を使用して、血流を画像化し、したがって、静脈の位置を間接的に求めることができる。心室頻拍の場合、アブレーションの標的領域は、ガドリニウム遅延造影ＭＲＩ、並びに／又はマッピングカテーテル及び／若しくは心電図イメージング（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ）（ＥＣＧＩ）を使用する電気生理学的マッピングにより、求めることができる。したがって、超音波ベースの追跡システムは、たとえば、心室外壁及び／又は心室中隔を視覚化することを目的とする。
【００５３】
第１の、すなわちオフラインのコンピュータプログラムは、アブレーション治療の前に実行し、超音波画像を自動的にセグメント化し、ユーザによって与えられた基準に基づいて、「参照」構造体のみを残していくつかの構造体を破棄し、治療計画に使用される呼吸及び心臓の動き位相のうちの１つに対して、参照構造体をＣＴ画像と相互に位置合わせ／融合することができる。そして、コンピュータプログラムは、他の動き位相のすべてに対して画像セグメント化及び位置合わせを実施して参照構造体の新たな位置を確立し、同じ動き位相に対してその構造体の位置をＣＴ画像と相互に位置合わせ／融合する。そして、コンピュータは、ＣＴ画像における照射標的領域に対する位置がすべての動き位相に対して最も安定している構造体を決定する。したがって、これらが、標的動きに対する「基準」である。オペレータは、ＣＴにおいて臨床的標的領域の周囲の動き境界を画定又はロードし、コンピュータは、超音波画像において基準に対する対応する位置マージンを計算する。治療計画に使用される心臓及び呼吸の位相すべてに対して、同じプロセスが繰り返される。
【００５４】
第２の、すなわちオンラインのコンピュータプログラムは、アブレーション治療中に、且つ第１のコンピュータプログラムからの入力に基づいて実行し、自動画像セグメント化及び位置合わせを介して、実際の超音波画像における基準の位置を探索する。この情報、及び、場合により心臓及び呼吸運動センサからの情報にも基づき、コンピュータは、いずれの心周期及び呼吸周期の位相が関連するかを判断し、その情報を制御システム２に送信し、制御システム２は、対応する照射計画を、それがまだロードされていない場合、ロードする。そして、コンピュータは、基準の位置を、標的領域及び安全な動き境界が与えられている照射計画における位置と、相互に位置合わせ／融合する。標的領域と比較された位置が安全マージンの内側にある場合、システムは、照射を可能にするコマンドを制御システム２に送信する。一方、標的領域と比較された位置が安全マージンより大きい場合、コンピュータプログラムは、「照射停止」を制御システム２に送信する。
【００５５】
実施形態を、複数の実施形態とともに説明したが、多くの代替形態、変更形態及び変形形態があり、又は当業者には明らかであることが明白である。したがって、本開示は、本開示の範囲内にあるすべてのこうした代替形態、変更形態、均等物及び変形形態を包含するように意図されている。これは、たとえば特に、使用することができる他の装置に関連する場合。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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