(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療標的に放射線ビームを用いて放射線治療を提供する放射線治療システムと、
前記放射線治療中に治療標的及び／又はリスクを有する器官の３Ｄオンライン画像を取得する超音波撮像システムと、
前記３Ｄオンライン画像において、前記治療標的及び／又はリスクを有する器官を表す部分を検出する検出手段と、
前記３Ｄオンライン画像において検出された部分によって表される前記治療標的及び／又はリスクを有する器官を通る観測面を選択する選択手段と、
前記観測面に沿って前記治療標的及び／又はリスクを有する器官の一部の２Ｄ画像を表示するディスプレイであって、前記治療標的及び／又はリスクを有する器官に関する治療マージン及び／又は実際の放射線ビームの輪郭をさらに表示する、ディスプレイと
を含む、超音波誘導放射線治療システム。
【請求項２】
前記選択手段は、前記実際の放射線ビームの実際の方向に基づいて前記観測面を選択する、請求項１に記載の超音波誘導放射線治療システム。
【請求項３】
前記選択手段は、前記実際の放射線ビームの前記実際の方向が前記観測面に実質的に垂直であるように、前記観測面を選択する、請求項２に記載の超音波誘導放射線治療システム。
【請求項４】
前記選択手段は、前記観測面に沿った２Ｄスライスにおいて、前記治療マージンの輪郭が所定の基準によって前記放射線ビームの断面輪郭に最もよく一致するように、前記観測面を選択する、請求項２に記載の超音波誘導放射線治療システム。
【請求項５】
前記選択手段は、前記治療標的及び／又はリスクを有する器官に関する情報に基づいて前記観測面を選択する、請求項１に記載の超音波誘導放射線治療システム。
【請求項６】
前記選択手段は、前記放射線治療の品質保証に最も関連する運動を示す主な運動ベクトルが前記観測面に含まれるように、前記観測面を選択する、請求項５に記載の超音波誘導放射線治療システム。
【請求項７】
前記選択手段は、前記治療標的の質量中心が前記観測面に沿った前記２Ｄスライス内にあるように、前記観測面を選択する、請求項５又は６に記載の超音波誘導放射線治療システム。
【請求項８】
前記選択手段は、前記観測面に沿った前記２Ｄスライスが前記治療標的の３Ｄ端点を含むように、前記観測面を選択し、前記３Ｄ端点は、前記治療マージン又は前記放射線ビームの実際の輪郭によって囲まれたボリュームの内側が前記治療マージン又は前記放射線ビームの前記実際の輪郭に最も近い場合、又は前記治療マージン又は前記放射線ビームの前記実際の輪郭によって囲まれたボリュームの超過部分が前記治療マージン又は前記放射線ビームの前記実際の輪郭から最も遠い場合の、前記治療標的の点である、
請求項２、５、又は６に記載の超音波誘導放射線治療システム。
【請求項９】
前記実際の放射線ビーム内の前記治療標的の一部のみが前記３Ｄ端点を判定するために考慮される、請求項８に記載の超音波誘導放射線治療システム。
【請求項１０】
前記放射線治療システムは、複数のコリメータリーフを含み、前記ディスプレイは、後続の画像を表示し、前記ディスプレイは、前記複数のコリメータリーフの投影をさらに表示し、前記複数のコリメータリーフの向きが前記後続の画像において同一であるように後続の画像を表示する、請求項２、３、４、７、８、又は９に記載の超音波誘導放射線治療システム。
【請求項１１】
前記検出手段は、前記オンライン画像を治療計画画像に位置合わせする、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の超音波誘導放射線治療システム。
【請求項１２】
前記ディスプレイは、さらに、前記３Ｄオンライン画像又は被験者の解剖学的構造の図に対する前記観測面の位置を視覚化する、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の画像誘導放射線治療システム。
【請求項１３】
請求項２に記載の超音波誘導放射線治療システムで使用される選択手段。
【請求項１４】
放射線治療中に治療標的及び／又はリスクを有する器官の照射内運動が予め設定された限界内に留まるかどうかを検証することを支援する超音波誘導放射線治療システムを制御する方法であって、コンピュータが、
放射線ビームを用いて治療標的に放射線治療を提供するための放射線治療システムを制御するステップであって、前記放射線ビームは様々な方向から前記治療標的に提供される、ステップと、
超音波を用いて前記放射線治療中に前記治療標的の３Ｄオンライン画像を取得するステップと、
前記治療標的及び／又はリスクを有する器官を表す前記３Ｄオンライン画像の一部を検出するステップと、
前記検出された治療標的及び／又はリスクを有する器官を通る観測面を選択するステップと、
前記観測面に沿って前記治療標的及び／又はリスクを有する器官の一部の画像を含む２Ｄスライスを表示し、前記治療標的及び／又はリスクを有する器官に関する治療マージン及び／又は実際の放射線ビームの輪郭を表示するステップと
を実行する、方法。
【請求項１５】
コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行される際、請求項１４に記載の方法のステップを実行するために、前記コンピュータが請求項１に記載の超音波誘導放射線治療システムを制御するためのプログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波誘導放射線治療の分野におけるシステム及び装置に関する。本発明はさらに、超音波誘導放射線治療の分野における方法及びコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部放射線治療において、患者は、例えば、線形加速器（‘リニアック’）によって生成される、高エネルギー放射線で治療される。リニアックは、例えば、回転ガントリに取り付けられ得るが、ロボット放射線手術システムにも取り付けられ得る。外部放射線治療は、一般に、複数の日常の治療照射を用いて、送達される。放射線は、ガントリを回転させながら、単一の照射中に連続的に送達され得、これは“強度変調回転照射法” （ＶＭＡＴ）と呼ばれ、又は、ガントリが動いていない間にのみ送達され、ガントリを回転させている間は、止め得る（ステップ・アンド・シュート法）。ＶＭＡＴの場合、処理時間は、典型的に、１照射につき２‐４分の範囲である一方で、ステップ・アンド・シュートの場合、典型的に、１照射につき５‐１５分の範囲である。良好な治療結果を得るために、治療標的に十分な放射線量を与えることと、一方で、リスクを有する隣接する器官を十分に節約することとの間で、バランスを取るべきである。リスクを有する器官に高すぎる放射線量を提供することは、望ましくない副作用をもたらし得る。
【０００３】
ビームの方向、形状及び強度を記載する治療計画は、患者の解剖学的構造及び治療標的（腫瘍の種類、腫瘍の位置、大きさ、浸潤、等）に依存する。この目的のために、治療前に患者のボリューム測定画像が取得される。この画像は、治療計画画像と呼ばれる。治療計画画像の取得のために、患者は治療台上での方法と同一の方法で位置づけされる。計画画像、一般にＣＴ画像は、治療前の時点での患者の解剖学的構造の‘スナップショット’を表す。場合によっては、標的描写（ＭＲ又はＰＥＴ）を改善するためにさらなる画像が取得される。
【０００４】
患者の解剖学的構造のスナップショットに基づく治療計画は、例えば内部器官運動によって、患者内の解剖学的変化を説明し得ない。このような変化は、一般に、照射間及び照射内の変化に分類される。照射間変化の例は、体重減少及び腫瘍収縮／増殖である。照射内変化の例は、呼吸、膀胱充填、筋肉弛緩、麻痺、等である。照射内運動を監視するために、オンライン画像が使用され得、“オンライン”は実際の放射線治療の照射中の撮像を指す。計画画像の後に発生する解剖学的変化に対処するために、標的定義は、一般に、治療マージンによって拡張される。結果として生じる治療標的のボリューム及びこの治療マージンは、計画標的ボリュームと呼ばれる（ＰＴＶ）。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１１／００７５８０７号Ａ１明細書は、放射線治療中の照射内標的運動を監視する適応的な撮像方法を記載する。この方法は、最初の３Ｄ標的位置を判定するために、同時のメガ電圧（ＭＶ）及びキロ電圧（ＫＶ）の撮像を使用することを含む。２Ｄ標的位置は、放射線治療送達中にＭＶ撮像を使用して監視され、標的が３Ｄ閾値距離を超えて移動したかどうかを推定するために配置された、標的運動のオンライン更新された特徴と組み合わされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、放射線治療中の照射内運動の影響を監視することを可能にするシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、この目的は、
‐  治療標的に放射線ビームを用いて放射線治療を提供する放射線治療システムと、
‐  放射線治療中に治療標的及び／又はリスクを有する器官の３Ｄオンライン画像を取得する超音波撮像システムと、
‐  ３Ｄオンライン画像において、治療標的及び／又はリスクを有する器官を表す部分を検出する検出手段と、
‐  ３Ｄオンライン画像において検出された部分によって表される治療標的及び／又はリスクを有する器官を通る観測面を選択する選択手段と、
‐  観測面に沿って治療標的及び／又はリスクを有する器官の一部の２Ｄ画像を表示するディスプレイであって、治療標的及び／又はリスクを有する器官に関する治療マージン及び／又は実際の放射線ビームの輪郭をさらに表示する、ディスプレイと
を含む、超音波誘導放射線治療システムによって達成される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、この目的は、請求項１４に記載の方法及び請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品によって達成される。この目的はまた、請求項１３に記載の選択手段によっても達成される。
【０００９】
照射内運動に対処する際の主な難しさの１つは、ボリューム測定のリアルタイムの患者の解剖学的構造の包括的な３Ｄ評価が臨床オペレータにとって実現可能でないことであるということが、本発明者らの洞察である。さらに、解剖学的追跡のための自動的な方法は失敗し得、フェイルセーフのフォールバック方法の必要性が生じる。
【００１０】
本発明によるシステム及び方法では、治療標的及び／又はリスクを有する器官を通る２Ｄ観測面形状の自動選択が行われ、治療マージン及び／又は実際の放射線ビームの輪郭と組み合わせて観測面に沿って画像を表示することによって自動選択が行われる。したがって、臨床オペレーターは、一方では、実用的で使い易いサーベイランスを利用し得る一方で、他方では、ＰＴＶの重大な変化が見逃されていないことを確信し得る。
【００１１】
したがって、本発明を用いて、治療標的及び／又はリスクを有する器官についての重要な情報は、患者の解剖学的構造の包括的な３Ｄ評価の必要性なしで取り出され得る。システムは、観測面が放射線ビームの方向と規則的に同期されるように構成され得る。これらの措置は、オペレータが、患者が計画されたように治療されているかどうかをよりよく判定することを可能にする。治療標的及び／又はリスクを有する器官の位置が所定の限界又は治療マージン内にない場合、措置が取られ、例えば、放射線治療が（一時的に）停止され得、患者は治療マージンと再度整合するように再位置づけされ得る。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、選択手段は、実際の放射線ビームの実際の方向に基づいて観測面を選択する。治療標的及び／又はリスクを有する器官の位置及び／又は向きにおける何らかの変化が、送達された線量に強い影響を有するかを、実際の放射線ビームの実際の方向が判定するので、これは有利である。観測面は、それらの関連する変化が捕捉され得るように選択され得る。１つの可能な選択肢は、実際の放射ビームの実際の方向が観測面に対して実質的に垂直になるように、観測面を選択することである。線量の急な勾配は、放射線ビームに垂直な方向で生じやすく、放射線ビームに沿った方向では生じにくいので、放射線ビーム方向に沿った治療標的の動作は、この方向に垂直な動作よりも治療計画からより少ない偏差を引き起こし得る。
【００１３】
上記の実施形態は、観測面の向きを判定する。本発明の一実施形態によれば、観測面の位置は、観測面に沿った２Ｄスライスにおいて、治療マージンの輪郭が所定の基準によって放射ビームの断面輪郭に最もよく一致するように、選択される。これらの位置での治療標的の動作は、治療標的及び／又はリスクを有する器官への計画された線量と送達された線量との間に結果として偏差を生じさせ得る。したがって、この位置で治療標的及び／又はリスクを有する器官を監視することが有利である。この所定の基準は、例えば、ダイス係数であり得るが、３Ｄ端点の存在でもあり得る。３Ｄ端点は、治療標的ボリュームの点である。すべての標的点が治療マージン又は放射線ビームの実際の輪郭によって囲まれる場合に、治療マージン又は放射線ビームの実際の輪郭によって囲まれたボリュームの内側が治療マージン又はビーム輪郭に最も近い１つの点である場合、３Ｄ端点は治療標的の点である。幾つかの標的点が治療マージン又はビーム輪郭を超えている場合、３Ｄ端点はその治療マージンから最も離れた１つの点である。端点の動作は、治療標的への計画された線量と治療標的への送達された線量との間で大きな偏差を引き起こすので、３Ｄ端点を覆うように観測面を位置づけすることは有利である。同様に、これは治療結果に影響を及ぼす。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、選択手段は、治療標的及び／又はリスクを有する器官についての情報に基づいて観測面を選択する。例えば、腫瘍の攻撃性がこの位置でより高く、次いで線量範囲がより重要であるので、治療標的の一部は特別な関心である。また、リスクを有する器官の一部は、他の部分よりも重大な場合がある。本発明の一実施形態によれば、選択手段は、治療標的及び／又はリスクを有する器官の運動の主なベクトルを含むように観測面が選択されるように構成される。ある方向での運動は、他の方向でよりも起こりやすい。例えば、特定の治療標的及び／又はリスクを有する器官の位置は、呼吸又は排便によって大きく影響される。この動作は治療標的及び／又はリスクを有する器官への送達された線量に影響を及ぼすので、この主な運動が観測面に含まれるように観測面を位置づけすることは、有利である。
【００１５】
また、３Ｄ端点は特別な関心であり、３Ｄ端点を含むように観測面が選択され得る。治療標的の他の部分の動作の関連性が少ないので、３Ｄ端点を判定するために放射線ビームの実際の輪郭にある治療標的の一部のみを考慮することは、特に有利である。
【００１６】
上記の方法のうちの１つにおいて観測面を選択することによって、治療計画から大きな偏差を引き起こす標的及び／又はリスクを有する器官の運動が検出される可能性が高められる。
【００１７】
本発明の別の実施形態によれば、放射線治療システムは、複数のコリメータリーフを含み、ディスプレイは、後続の画像を表示し、複数のコリメータリーフの投影をさらに表示し、複数のコリメータリーフの向きが後続の画像において同一であるように後続の画像を表示する。オペレータが後続の画像を評価すること及びコリメータリーフの移動経路を認識することを容易にするので、この実施形態は有利である。
【００１８】
超音波誘導放射線治療システムは、プロセッサ上で実行された際、医用撮像システムによって取得された１つ以上の画像上の治療標的の検出を引き起こす検出手段を含む。この治療標的の検出は、画像位置合わせを用いて達成され得、オンライン画像は、治療標的が既にセグメント化された計画画像に位置合わせされ得る。画像セグメンテーション又は検出のための他の方法は、画像分析の技術分野において既知であり、治療標的及び／又はリスクを有する器官の位置及び／又は向き及び／又は描写を検出するために検出手段によっても使用され得る。１つの可能性は、医用画像処理に関するＩＥＥＥトランザクションＶＯＬ．２７，ＮＯ．９，１１８９‐１２０１ページ、ＣＴ画像における心臓の自動モデルベースのセグメンテーション、Ｅｃａｂｅｒｔらに記載されたものと同様の方法である。
【００１９】
自動治療標的検出及び治療標的位置の限定された時間履歴を有する別の実施形態において、画像誘導放射線治療システムは、２つの様々な時点での治療標的面からの２つの３Ｄ端点が含まれるように、観測面を選択する。画像誘導放射線治療システムは、２つの時点が主な運動ベクトルの先端で選択されるように構成され得る。
【００２０】
超音波誘導放射線治療システムはまた、複数の観測面を選択し得る。治療標的の複数の位置で端点が発生し、それらが観測面に沿って取得された単一の画像によって覆われない場合にも、これは有利である。
【００２１】
本発明の別の実施形態によれば、ディスプレイは、実際の観測面の向きをさらに視覚化し、オペレータは観測面の向きを認識し得る。向きは、例えば３Ｄオンライン画像に対して又は人間の解剖学的構造の視覚化に対して示され得る。
【００２２】
これらの実施形態はすべて、本発明の方法ステップを実行するための実行可能コードを含むコンピュータプログラム製品で実施され得る。
【００２３】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態を参照して明らかになり、説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】超音波撮像システムを図式的に示す。
【図２】本発明による超音波誘導放射線治療システムを示す。
【図３】観測面がどのように選択され得るかの例を示す。
【図４】３Ｄ端点の図を示す。
【図５】３Ｄ端点の別の例を示す。
【図６】放射線治療中に治療標的及び／又はリスクを有する器官の照射内運動が予め設定された限界内に留まるかどうかを検証することを支援する方法を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
最初に図１を参照すると、アレイトランスデューサプローブを有する超音波診断撮像システムがブロック図の形態で示される。図１において、超音波を送信しエコー情報を受信するための超音波プローブ１０にＣＭＵＴトランスデューサアレイ１０’が提供される。トランスデューサアレイ１０’は、ＰＺＴ又はＰＶＤＦ等の材料で形成された圧電トランスデューサ素子を、代替的に含む。トランスデューサアレイ１０’は、３Ｄ撮像のために２Ｄ面で又は三次元で走査可能なトランスデューサ素子の１次元又は２次元アレイである。トランスデューサアレイは、ＣＭＵＴアレイセル又は圧電素子による信号の送信及び受信を制御するプローブ内のマイクロビーム形成器１２に結合される。米国特許第５，９９７，４７９号（Ｓａｖｏｒｄら）、第６，０１３，０３２号（Ｓａｖｏｒｄ）、及び第６，６２３，４３２号（Ｐｏｗｅｒｓら）に記載されるように、マイクロビーム形成器は、トランスデューサ素子のグループ又は“パッチ”によって受信された信号の少なくとも部分的なビーム形成が可能である。マイクロビーム形成器は、プローブケーブルによって送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１６に結合され、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１６は、送信と受信との間を切り替え、マイクロビーム形成器が使用されずトランスデューサアレイが主システムビーム形成器によって直接操作される際に、主ビーム形成器２０を高エネルギ送信信号から保護する。マイクロビーム形成器１２の制御下でのトランスデューサアレイ１０からの超音波ビームの送信は、Ｔ／Ｒスイッチ及び主システムビーム形成器２０によってマイクロビーム形成器に結合されたトランスデューサ制御装置１８によって指示され、ユーザインターフェース又は制御パネル３８のユーザ操作からの入力を受信する。トランスデューサ制御装置によって制御される機能の１つは、ビームが操縦され焦点が合わせられる方向である。ビームは、トランスデューサアレイから直進（直交）するか、又はより広い視界のために様々な角度で操縦される。トランスデューサ制御装置１８は、ＣＭＵＴアレイ用のＤＣバイアス制御装置４５を制御するために結合され得る。ＤＣバイアス制御装置４５は、ＣＭＵＴセルに印加されるＤＣバイアス電圧を設定する。
【００２６】
受信時にマイクロビーム形成器１２によって生成された、部分的にビーム形成された信号は、トランスデューサ素子の個別のパッチから部分的にビーム形成された信号が完全にビーム形成された信号に結合される、主ビーム形成器２０へ結合される。例えば、主ビーム形成器２０は、１２８個のチャネルを有し、その各々は、数十又は数百のＣＭＵＴトランスデューサセル又は圧電素子のパッチから部分的にビーム形成された信号を受信する。このようにして、トランスデューサアレイの数千のトランスデューサ素子によって受信された信号は、単一のビーム形成された信号に効率的に寄与し得る。
【００２７】
ビーム形成された信号は、信号プロセッサ２２に結合される。信号プロセッサ２２は、帯域通過フィルタリング、デシメーション、Ｉ成分及びＱ成分分離、及び、受信されたエコー信号を、組織及び微小気泡から戻された非線形（基本周波数の高調波）エコー信号の識別を可能にするように、線形及び非線形信号を分離するように作用する、高調波信号分離等、様々なやり方で、受信されたエコー信号を処理し得る。信号プロセッサはまた、スペックル低減、信号合成、及びノイズ除去等、追加の信号エンハンスメントを実行する。信号プロセッサにおけるバンドパスフィルタは、トラッキングフィルタであり得、その通過帯域は、増加する深さからエコー信号が受信されると、より高い周波数帯域からより低い周波数帯域にスライドし、それによって、これらの周波数に解剖学的情報のないより深いところからのより高い周波数のノイズを拒絶する。
【００２８】
処理された信号は、Ｂモードプロセッサ２６及びドップラプロセッサ２８に結合される。Ｂモードプロセッサ２６は、体内の器官及び血管の組織等、体内の構造の撮像のために受信された超音波信号の振幅の検出を使用する。米国特許第６，２８３，９１９号（Ｒｏｕｎｄｈｉｌｌら）及び米国特許第６，４５８，０８３号（Ｊａｇｏら）に記載されるように、身体の構造のＢモード画像は、高調波画像モード又は基本画像モードの何れか、又はその両方の組み合わせで形成される。
【００２９】
Ｂモード及びドップラプロセッサによって生成された構造及び運動信号は、走査変換器３２及び多断面リフォーマッタ４４に結合される。走査変換器は、エコー信号が所望の画像フォーマットで空間的関係から受信されたエコー信号を空間的関係に配置する。例えば、走査変換器は、エコー信号を２次元（２Ｄ）セクタ形状フォーマット又はピラミッド３次元（３Ｄ）画像内に配置する。走査変換器は、画像フィールドの組織及び血流の運動を示すカラードップラ画像を生成するために、Ｂモード構造画像を、それらのドップラ推定速度を有する画像フィールドの点での運動に対応する色で、オーバーレイし得る。米国特許第６，４４３，８９６号（Ｄｅｔｍｅｒら）に記載されるように、多断面リフォーマッタは、身体のボリューム測定領域の共通面の点から受信されたエコーを、その面の超音波画像に変換する。米国特許第６，５３０，８８５号（Ｅｎｔｒｅｋｉｎら）に記載されるように、ボリュームレンダラ４２は、３Ｄデータセットのエコー信号を、所与の基準点から見たように、投影された３Ｄ画像に変換する。２Ｄ又は３Ｄ画像は、画像ディスプレイ４０上に表示するためのさらなるエンハンスメント、バッファリング及び一時的な保存のために、走査変換器３２、多断面リフォーマッタ４４、及びボリュームレンダラ４２から画像プロセッサ３０に結合される。
【００３０】
定量化プロセッサは、測定が行われる画像の解剖学的構造の点等、ユーザ制御パネル３８から入力を受信する。定量化プロセッサからの出力データは、ディスプレイ４０上の画像を有する測定グラフィクス及び値を再生するために、グラフィクスプロセッサ３６に結合される。グラフィクスプロセッサ３６はまた、超音波画像と共に表示するために、グラフィックオーバレイを生成し得る。これらのオーバーレイは、患者の名前、画像の日時、撮像パラメータ等、標準的な識別情報を含み得る。これらの目的のために、グラフィクスプロセッサは、患者の名前等、ユーザインタフェース３８から入力を受信する。ユーザインタフェースはまた、トランスデューサアレイ１０’からの超音波信号の生成、ひいてはトランスデューサアレイ及び超音波システムによって生成された画像を制御するために、トランスデューサ制御装置１８に結合される。ユーザインターフェースはまた、ＭＰＲ画像の画像領域において定量化された措置を実行するために使用される、複数の多断面リフォーマットされた（ＭＰＲ）画像の面の選択及び制御のために、多断面リフォーマッタ４４に結合される。
【００３１】
図２は、本発明による超音波誘導放射線治療システムを示し、超音波撮像システム及び放射線治療システムを含む。
【００３２】
放射線治療システム２３２は、ハウジング２３０又は他の支持体、又は被験者の周りを移動又は回転する放射線源を支持する本体を含む。放射線治療システム２３２は、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）４２０（図４）を含む。マルチリーフコリメータの、被験者の周囲の放射線源の運動との組み合わせは、例えば、ＶＭＡＴ又はステップ・アンド・シュート強度変調放射線治療を用いて複雑な線量分布の送達を可能にする。治療標的運動及び／又はリスクを有する器官の運動が、予め設定された限界又は治療マージンを超える場合、放射線治療は、オペレータによって一時停止又は停止され得る。放射線治療システムは、治療計画をロードする。治療照射に先立って、患者２１０は、その位置及び向きが計画段階の位置及び向きと一致するように、放射線治療システムと位置合わせされる。超音波誘導放射線治療システムは、治療計画によって放射線ビームを送達する。
【００３３】
超音波システムは、３Ｄオンライン画像を取得する。超音波システムのトランスデューサマトリックス１０”は、その位置が患者に対して固定されるように位置づけされる。代替的に、超音波システムの位置は、例えば光学的マーカーの使用を用いて追跡され得る。また、超音波画像は、計画ＣＴ画像に位置合わせされ得る。このようにして、超音波撮像システムの位置は、放射線治療システムと一致され得る。
【００３４】
検出手段２１６は、超音波システム２１２によって取得された３Ｄオンライン画像上の治療標的及び／又はリスクを有する器官を検出する。この検出は、例えば、治療標的及びリスクを有する器官が描写された計画画像に３Ｄオンライン画像を位置合わせすることによって達成され得る。検出はまた、他の検出又はセグメント化方法を用いて、例えばアトラスベースの方法を用いて、又は医用画像処理に関するＩＥＥＥトランザクションＶＯＬ．２７，ＮＯ．９，１１８９‐１２０１ページ、ＣＴ画像における心臓の自動モデルベースのセグメンテーション、Ｅｃａｂｅｒｔらに記載されたものと同様の方法によって達成され得る。さらに、オペレータは、治療標的及び／又はリスクを有する器官の第１の描写を提供するように要求され得、次いで、これは後続の画像の標的を検出するために、システムによって使用される。
【００３５】
治療計画に基づいてその位置及び向きを制御し、それによって治療ビームの方向を制御する、放射線治療システム２３２の制御装置２２０は、放射線ビームの実際の方向の情報を選択手段２５４に提供する。観測面に沿った治療標的及び／又はリスクを有する器官の２Ｄ画像は、ディスプレイ２５６上のオペレータに示される。
【００３６】
図３は、観測面がどのように選択され得るかの例を示す。放射線ビーム３１５は、放射線治療システム２３２によって治療標的３２０に送達され、治療標的に加えて所定の治療マージン３１８が照射される。治療マージン３１８は、一般に、照射内運動を十分に補償するように判定される。座標系３３０が定義され得、放射線治療システムとともに回転する。これによって、ｘ軸はビーム方向３２５に平行である。放射線治療システム２３２の位置及び向きは、放射線ビーム３１５の方向を判定する。選択手段２５４は、放射線ビーム３１５の方向３２５に実質的に垂直な観測面３１０を選択するために、放射線治療システム２３２の位置及び向きについての情報を使用する。したがって、観測面と放射線ビームとの間の角度αは、好ましくは８０〜１００度、より好ましくは８５〜９５度である。これによって、観測面の向きが判定される。この向きは、ＹＺ面に実質的に平行である。面のｘ座標については、結果として得られる観測面が治療標的及び／又はリスクを有する器官（の一部）を含む限り、任意の値が選択され得る。次いで、超音波誘導放射線治療システムは、観測面に沿ったオンライン３Ｄ画像から治療標的及び／又はリスクを有する器官の画像をレンダリングし、これは超音波誘導放射線治療システムのディスプレイ２５６上のオペレータに表示され得る。ディスプレイはまた、３Ｄオンライン画像又は患者の解剖学的構造に対する観測面の向きを示す。
【００３７】
本発明の実施形態によれば、ｘ座標は、観測面が治療標的の質量中心を含むように選択される。代替的に、選択手段は、観測面に沿った２Ｄスライスにおいて、治療マージンの輪郭が所定の基準によって放射ビームの断面輪郭に最もよく一致するように、観測面を選択する。そのような所定の基準の１つの可能な例は、３Ｄ端点の存在であり得る。観測面のｘ座標は、治療標的の１つ以上の端点の位置に基づいて判定される。図４は、端点の説明を示す。端点４１０ａ又は４１０ｂは、所定の治療マージン３１８によって囲まれたボリュームの内側が治療マージンに最も近い場合、又は所定の治療マージン３１８によって囲まれたボリュームの超過部分が治療マージン４１０ｂから最も遠い場合の、治療標的３２０の点である。３Ｄ端点が放射線ビームの実際の輪郭によって判定される場合、３Ｄ端点は、実際の放射線ビームの実際の方向及び／又は形状が変化する際に変化する。対照的に、３Ｄ端点が治療マージンに基づいて判定される場合、実際の放射線ビームの実際の方向及び／又は形状によって影響されない。
【００３８】
図４はまた、本発明の別の実施形態を示す。この実施形態によれば、放射線治療システムは、複数のコリメータリーフを含み、ディスプレイは、後続の画像を表示し、複数のコリメータリーフ４２０の投影をさらに表示し、複数のコリメータリーフの向きが後続の画像において同一になるように、後続の画像を表示する。オペレータが後続の画像を評価することをより容易にするので、この実施形態は有利である。したがって、この実施形態において、ＹＺ面（図３）における回転を記載する面内角度β（図４）は、後続の画像について同一である。
【００３９】
図５は、３Ｄ端点の別の図を示す。この図において、治療標的３２０及びリスクを有する器官５１０が示される。この図において、治療標的３２０の一部のみが放射線ビーム４２０の輪郭によって覆われる。本発明の実施形態によれば、放射ビーム５２０の実際の輪郭内にある治療標的のボリュームのみが、３Ｄ端点を判定するために考慮される。
【００４０】
上記の実施形態の大部分において、位置及び／又は向きは、実際の放射線ビームの方向及び／又は形状によって判定される。他の実施形態によれば、観測面の位置及び／又は方向は、治療標的及び／又はリスクを有する器官についての情報によって判定される。例えば、治療標的の質量中心が観測面内にあるように、観測面が配置され得る。また、例えば、選択手段は、治療標的及び／又はリスクを有する器官の主な運動ベクトルが観測面に含まれるように、観測面を選択し得る。この主な運動ベクトルは、例えば、事前知識に基づいて判定され得、例えば、呼吸の方向又は腸関連運動が知られる。代替的に、超音波誘導放射線治療システムは、治療標的位置の時間履歴（例えば、最後の５秒以上）を記憶し得る。これらの位置から、主な運動ベクトルが抽出される。
【００４１】
図６は、放射線治療中に治療標的及び／又はリスクを有する器官の照射内運動が予め設定された限界内に留まるかどうかを検証することを支援する方法を図式的に示し、方法は、
‐  放射線ビームを用いて治療標的に放射線治療を提供するための放射線治療システムを制御するステップであって、放射線ビームは様々な方向６００から治療標的に提供される、ステップと、
超音波６１０を用いて放射線治療中に治療標的の３Ｄオンライン画像を取得するステップと、
‐  ３Ｄオンライン画像６２０上の治療標的及び／又はリスクを有する器官を検出するステップと、
‐  検出された治療標的及び／又はリスクを有する器官６３０を通る観測面を選択するステップと、
‐  観測面に沿って治療標的及び／又はリスクを有する器官の一部の画像を含む２Ｄスライスを表示し、治療標的及び／又はリスクを有する器官６４０に関する治療マージン及び／又は実際の放射線ビームの輪郭を表示するステップと
を含む。
【００４２】
本発明は、図及び前述の説明において詳細に図示され説明されているが、そのような図示及び説明は、例示的又は代表的であって限定的ではないと考えられるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されず、画像誘導放射線治療の分野における照射内運動監視に使用されることができる。
【図１】
0006657266.tif 000002
【図２】
0006657266.tif 000003
【図３】
0006657266.tif 000004
【図４】
0006657266.tif 000005
【図５】
0006657266.tif 000006
【図６】
0006657266.tif 000007