(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
病変組織内における放射性シードの位置を特定する小線源療法シード位置特定システムであって：
前記病変組織内における前記放射性シードの送達位置の追跡シード分布マップを生成するツール追跡機械と；
前記病変組織内における前記放射性シードの投影位置のシード分布画像を生成する組織撮像機械と；
前記ツール追跡機械及び前記組織撮像機械と通信する小線源療法シード位置特定装置と、
を備え、
前記追跡シード分布マップ及び前記シード分布画像の生成に応答して、前記小線源療法シード位置特定装置は、前記追跡シード分布マップと前記シード分布画像内の少なくとも１つの誤った投影位置を除外した前記シード分布画像との組み合わせから得られる、前記病変組織内における前記放射性シードの推定位置の複合シード分布マップを生成し、
前記ツール追跡機械は、計画シード分布マップに従って前記放射性シードが前記病変組織内に送達されているときに、前記追跡シード分布マップを生成する、小線源療法シード位置特定システム。
【請求項２】
前記複合シード分布マップは、前記追跡シード分布マップと前記シード分布画像との間の距離メトリックの関数として生成される、請求項１に記載の小線源療法シード位置特定システム。
【請求項３】
前記推定位置は、前記追跡シード分布マップと前記シード分布画像との間の前記距離メトリックの関数として、前記送達位置のうち少なくとも１つ及び前記投影位置のうち少なくとも１つを含む、請求項２に記載の小線源療法シード位置特定システム。
【請求項４】
前記推定位置は、前記追跡シード分布マップと前記シード分布画像との間の前記距離メトリックの関数として、前記送達位置のみを含む、請求項２に記載の小線源療法シード位置特定システム。
【請求項５】
前記推定位置は、前記追跡シード分布マップと前記シード分布画像との間の前記距離メトリックの関数として、前記少なくとも１つの誤った投影位置を除外した前記投影位置のみを含む、請求項２に記載の小線源療法シード位置特定システム。
【請求項６】
前記小線源療法シード位置特定装置は：
前記シード分布画像から抽出された投影位置の復元シード分布マップを生成する復元シード分布マップ生成装置を備える、請求項１に記載の小線源療法シード位置特定システム。
【請求項７】
前記小線源療法シード位置特定装置は：
前記追跡シード分布マップと前記復元シード分布マップとの間の距離メトリックの関数として前記複合シード分布マップを生成する複合シード分布マップ生成装置を含む、請求項６に記載の小線源療法シード位置特定システム。
【請求項８】
前記推定位置は、前記追跡シード分布マップと前記復元シード分布マップとの間の前記距離メトリックの関数として、前記送達位置のうち少なくとも１つ及び前記投影位置のうち少なくとも１つを含む、請求項７に記載の小線源療法シード位置特定システム。
【請求項９】
前記推定位置は、前記追跡シード分布マップと前記復元シード分布マップとの間の前記距離メトリックの関数として、前記送達位置のみを含む、請求項７に記載の小線源療法シード位置特定システム。
【請求項１０】
前記推定位置は、前記追跡シード分布マップと前記復元シード分布マップとの間の前記距離メトリックの関数として、前記少なくとも１つの誤った投影位置を除外した前記投影位置のみを含む、請求項７に記載の小線源療法シード位置特定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、病変組織内への放射性シードの挿入のための小線源療法処置（例えば前立腺がんの低線量率（「ＬＤＲ」）小線源療法）に関する。本発明は具体的には、病変組織内の放射性シードの位置特定に関し、これは病変組織内に投影された放射性シードの組織撮像（例えば超音波シード位置特定）の精度と病変組織内の計画位置へのアプリケータ（例えば針）による放射性シードの送達のツール追跡（例えば電磁的シード位置特定）のロバスト性との組み合わせから得られる。
【背景技術】
【０００２】
ＬＤＲ小線源療法においては、放射線治療を病変組織内へと局部的に提供するために、放射性シードが病変組織内に送達される。例えば、図１は、小線源療法計画装置３０と、ツール追跡機械５０（例えば電磁的（「ＥＭ」）追跡機械、光学追跡機械、及び形状感知追跡機械）と、組織撮像機械６０（例えば超音波撮像機械及びＸ線機械）とを使用する小線源療法送達システムを図示している。
【０００３】
一般的に、動作時、小線源療法計画装置３０は、病変組織２０内への放射性シードの送達のために、計画シード分布マップ３１を生成する。より具体的には、臨床的に処方された全体的な放射線量分布を病変組織内において達成するために、計画シード分布マップ３１は、病変組織２０の術前画像（例えば超音波撮像、又は磁気共鳴撮像、又はコンピュータ断層撮影）内の特定の数の放射性シードの位置を含んでおり、それによって、小線源療法の療法士が放射性シードを、ツール追跡機械５０及び組織撮像機械６０によるガイダンスの下で、アプリケータ（例えば針）を介して病変組織２０内の計画位置に届けようと試みる。
【０００４】
ＬＤＲ小線源療法の際、小線源療法計画に従った病変組織２０内への放射性シードの正確な送達は、いくつかの理由により困難である。その最も重大なものは、（１）病変組織に作用する外力と、（２）病変組織内の内力であって（ａ）病変組織の生物学的な働き及び／又は（ｂ）病変組織内での送達アプリケータの移動から発生するものとに起因する、病変組織の術前撮像後の病変組織の変形である。その結果、病変組織内における放射性シードの静置位置は、病変組織内における放射性シードの計画位置とは並進的に及び／又は回転して異なり得る。例えば、図２Ａは計画シード分布マップ３１（図１）の平面図３１Ｐを図示しており、アプリケータ針４１ａ乃至４１ｅによる送達を介した病変組織２０内における放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ２５の計画位置を示す。また、図１Ｂは、矢印によって象徴されるように、病変組織２０内の放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ２５の計画位置に作用し得る水平力及び垂直力の平面図２０Ｐを図示している。
【０００５】
戻って図１を参照すると、当該技術分野において知られている追跡シード位置特定は、病変組織２０にレジストレーションされている基準座標系４２に対する計画位置への放射性シードの送達のためのアプリケータの追跡を伴う。しかしながら、アプリケータの追跡は本来わずかに不正確であり得るため、そして病変組織２０は本明細書において前述したように変形し得るため、放射性シードは、放射性シードの計画位置とは異なる送達位置に落とされ及び／又は放射性シードの計画位置とは異なる静置位置に移動し得る。したがって、追跡シード位置特定の関数としての病変組織２０内における放射線量分布は不正確であり得る。
【０００６】
より具体的には、ツール追跡機械５０は、放射性シードが計画シード分布マップ３１に従って病変組織２０に送達されているときに、病変組織２０内における放射性シードの送達位置の追跡シード分布マップ５１を生成する。理想的には、マップ３１とマップ５１とは同一である。しかしながら、前述したように、放射性シードは、マップ３１の計画位置とは異なるマップ５１の送達位置に落とされるかもしれず、及び／又はマップ３１の計画位置とは異なる静置位置に移動するかもしれない。
【０００７】
例えば、図３Ａは追跡シード分布マップ５１の理想的な平面図５１Ｐを図示するもので、計画シード分布マップ３１に従った病変組織２０内における放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ２５の送達位置を示している。また、図３Ｂは追跡シード分布マップ５１の典型的な平面図５１Ｔを図示するもので、病変組織２０内における放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ２５の実際の送達位置を示している。追跡シード分布マップ５１の平面図５１Ｐと５１Ｔとの差異は、図３Ｂに示される放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ２５の黒い背景によって象徴されるように、病変組織２０の術前撮像後、特に放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ２５の送達後の病変組織２０の変形に主に起因している。このように、病変組織内のすべての送達位置の完全な追跡という点ではロバストである一方、放射性シードの計画位置への送達及び静置についての追跡シード位置特定の精度は限定的である。
【０００８】
再び図１を参照すると、当該技術分野において知られている撮像シード位置特定には、病変組織２０の変形に主に起因する放射性シードの移動を説明するべく、計画シード分布マップ３１に従ったシード送達の後の病変組織２０内における放射性シードの投影位置のシード分布画像６１を生成する組織撮像機械６０が関与する。撮像シード位置特定は、特にかなりの送達後移動を伴う放射性シードについて、本明細書において前述した追跡シード位置特定の精度よりも良好な全体の精度を達成する傾向がある。しかし、撮像シード位置特定の精度は、シード分布画像６１内の１つ以上の放射性シードの視認レベルの悪さ及び／又はシード分布画像６１内の画像アーチファクトに起因する誤った投影位置によって限定され得る。より具体的には、（１）シード分布画像６１内の偽陰性（ｆａｌｓｅ  ｎｅｇａｔｉｖｅ）の投影位置は放射性シードの視認レベルの悪さに由来し、（２）シード分布画像６１内の偽陽性（ｆａｌｓｅ  ｐｏｓｉｔｉｖｅ）の投影位置は画像アーチファクトに由来し、（３）偽陰性及び／又は偽陽性の投影位置はシード分布画像６１による病変組織２０内の放射性シードの静置位置の精度を限定する。したがって、撮像シード位置特定の関数としての病変組織２０内における放射線量分布は不正確であり得る。
【０００９】
例えば、図４Ａはシード組織画像６１の理想的な平面図６１Ｉを図示するもので、図３Ｂに示される放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ２５の投影位置を示しており、偽陰性及び偽陽性の投影位置はない。また、図４Ｂはシード組織画像６１の典型的な平面図６１Ｔを図示するもので、偽陰性の投影位置ＦＮ１乃至ＦＮ４及び偽陽性の投影位置ＦＰ１乃至ＦＰ５を含め、図３Ｂに示される放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ２５の投影位置を示している。偽陰性の投影位置ＦＮ１乃至ＦＮ４は、シード組織画像６１の理想的な平面図６１Ｉに対するシード組織画像６１の典型的な平面図６１Ｔ内の放射性シードＲＳ２，ＲＳ１０，ＲＳ１３及びＲＳ２２の視認レベルの悪さに由来する。また、偽陽性の投影位置ＦＰ１乃至ＦＰ５は、シード組織画像６１の理想的な平面図６１Ｉには存在していない、シード組織画像６１の典型的な平面図６１Ｔ内の画像アーチファクトに由来する。図４Ａに示されるような組織画像６１内における放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ２５の投影位置の精度が達成可能である一方で、本来の組織撮像限界は、常にではないが、図４Ｂに例示的に示されるような組織画像６１内の偽陰性の及び／又は偽陽性の投影位置という結果をもたらしがちである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、病変組織の過少治療及び／又は過剰治療をより良好に阻害するため、及び辺縁の健常組織の不注意による治療をより良好に阻害するために、病変組織２０内における放射性シードの所望の線量分布が小線源療法計画に従って達成されるか否かに関する処置中フィードバックの重要性を認識する。そのような処置中フィードバックを提供するべく、本発明は独自に、超音波シード位置特定により達成可能な精度を、超音波シード位置特定及び電磁的シード位置特定の潜在的な個々の欠点を克服する電磁的追跡位置特定のロバスト性と組み合わせる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一形態は、病変組織内における放射性シードの位置を特定するための小線源療法シード位置特定システムである。この目的ため、小線源療法シード位置特定システムは、ツール追跡機械と、組織撮像機械と、小線源療法シード位置特定装置とを使用する。
【００１２】
動作時、ツール追跡機械は、病変組織内の放射性シードの送達位置の追跡シード分布マップを生成する。本発明の目的では、「送達位置の追跡シード分布マップ」という言い回しは、計画シード分布マップに従って追跡されるアプリケータを介して病変組織内に落とされた放射性シードの各記録位置のマップを広く包含する。放射性シードの送達位置は、特に病変組織内への送達後に移動する放射性シードに関して、放射性シードの計画位置ならびに放射性シードの静置位置とは異なり得る。
【００１３】
ツール撮像機械は、１つ以上の誤った投影位置を含み得る、病変組織内における放射性シードの投影位置のシード分布画像を生成する。本発明の目的では、「投影位置のシード分布画像」という言い回しは、病変組織内における放射性シードの静置位置の組織画像投影の画像を広く包含する。組織画像投影に含まれる誤った投影位置は、放射性シードの視認レベルの悪さに由来する１つ以上の偽陰性の投影位置及び／又は画像アーチファクトに由来する１つ以上の偽陽性の投影位置を含む。
【００１４】
追跡シード分布マップ及びシード分布画像の生成に応答して、小線源療法シード位置特定装置は、追跡シード分布マップとシード分布画像内の誤った投影位置を除外したシード分布画像との組み合わせから得られる、病変組織内における放射性シードの推定位置の複合シード分布マップを生成する。本発明の目的では、「推定位置の複合シード分布マップ」という言い回しは、追跡シード分布マップの１つ以上の送達位置及び／又はシード分布画像の１つ以上の投影位置のマップを広く包含する。
【００１５】
また、追跡シード分布マップとシード分布画像との組み合わせは、（１）投影位置のうち１つ以上を確定するため、（２）特定された偽陰性の投影位置をシード分布画像内に回復するため、及び／又は（３）特定された偽陽性の投影位置をシード分布画像から除去するために、追跡シード分布マップとシード分布画像との間の距離メトリックの適用を広く包含し得る。より具体的には、小線源療法シード位置特定装置は、シード分布画像から抽出された投影位置の復元シード分布マップを生成し、その復元シード分布マップと追跡シード分布マップとの間で割り当て可能な放射性シード対間の距離メトリックを適用して、複合シード分布マップを生成し得る。
【００１６】
本発明の上記した形態及び他の形態、ならびに本発明の様々な特徴及び利点は、以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を添付の図面との関連において読むことにより、さらに明らかになるであろう。この詳細な説明及び図面は本発明の単なる例示であって限定的なものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】当該技術分野において知られている小線源療法送達システムの例示的な一実施形態を示す。
【図２Ａ】当該技術分野において知られている小線源療法計画シード分布マップの例示的な２次元図を示す。
【図２Ｂ】図２Ａに示される計画シード分布マップの計画位置に作用する様々な力の例示的な２次元図を示す。
【図３Ａ】当該技術分野において知られている小線源療法追跡シード分布マップの例示的な２次元図を示す。
【図３Ｂ】当該技術分野において知られている小線源療法追跡シード分布マップの例示的な２次元図を示す。
【図４Ａ】当該技術分野において知られている小線源療法シード分布画像の例示的な２次元図を示す。
【図４Ｂ】当該技術分野において知られている小線源療法シード分布画像の例示的な２次元図を示す。
【図５】本発明による小線源療法位置特定システムの例示的な一実施形態を示す。
【図６】本発明による小線源療法複合シード分布マップの例示的な生成を示す。
【図７】図６の例示的な複合シード分布マップを示す。
【図８】本発明による小線源療法位置特定方法の例示的な一実施形態を表すフローチャートを示す。
【図９】図８に示されるフローチャートに従った追跡シード分布マップ及びシード分布画像の例示的な生成を示す。
【図１０】図８に示されるフローチャートに従った復元シード分布マップ及び複合シード分布マップの例示的な生成を示す。
【図１１】図５に示される小線源療法位置特定装置の例示的なモジュラネットワークを示す。
【図１２】本発明による復元シード分布マップ生成方法の例示的な一実施形態を表すフローチャートを示す。
【図１３】本発明による投影位置抽出方法の例示的な一実施形態を表すフローチャートを示す。
【図１４】本発明による複合シード分布マップ生成方法の例示的な一実施形態を表すフローチャートを示す。
【図１５】本発明による投影位置確定方法の例示的な一実施形態を表すフローチャートを示す。
【図１６】本発明による誤った投影位置の除去／回復方法の例示的な一実施形態を表すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の理解を容易にするため、本明細書においては、病変組織２０（例えばがん性前立腺）内での放射性シード位置特定の処置中フィードバックを提供する、図５に示される本発明の小線源療法位置特定装置７０の説明を目的として、本発明の例示的な実施形態が提供される。また、図５乃至１６の説明においては、ツール追跡機械５０及び組織撮像機械６０はそれぞれ電磁的追跡機械５０及び超音波撮像機械６０として具現化されているが、実用においては、ツール追跡機械５０及び組織撮像機械６０は、本発明を実現するのに適した任意の形で具現化され得る。
【００１９】
図５を参照すると、小線源療法位置特定システムは、シード送達システム４０と、小線源療法計画装置３０と、電磁的追跡機械５０と、超音波撮像機械６０と、小線源療法位置特定装置７０とを使用する。
【００２０】
シード送達システム４０は、アプリケータ針４１を介して放射性シードを病変組織２０に送達するために、当該技術分野において知られているように構造的に構成されている。
【００２１】
小線源療法計画装置３０は、病変組織２０内への針４１の刺入を計画するため、及び病変組織２０内で所望の線量分布を達成するべく病変組織２０内における放射性シードの分布を計画するために、当該技術分野において知られているように構造的に構成されている。
【００２２】
電磁的追跡機械５０は、アプリケータ針４１及び超音波撮像機械６０の撮像プローブを三次元基準座標系４２に対して電磁的に追跡するために、当該技術分野において知られているように構造的に構成されている。その結果が、病変組織２０内における放射性シードの送達位置の三次元追跡シード分布マップ５１の生成である。
【００２３】
超音波撮像機械６０は、病変組織２０を三次元基準座標系４２に対して超音波撮像するために、当該技術分野において知られているように構造的に構成されている。その結果が、病変組織２０内における放射性シードの投影位置の三次元シード分布画像６１の生成である。
【００２４】
小線源療法位置特定装置７０は、電磁的追跡機械２０による電磁的シード位置特定と超音波画像機械６０による電磁的シード位置特定との組み合わせから得られる、病変組織２０内における放射性シードの推定位置の複合シード分布マップ７１を計算するために、本発明によって構造的に構成されている。実用においては、小線源療法位置特定装置７０は、（１）スタンドアロンのワークステーション、（２）小線源療法計画装置３０、電磁的追跡機械５０、及び／又は超音波機械６０内に設置されたモジュール、あるいは（３）小線源療法計画装置３０、電磁的追跡機械５０、及び／又は超音波機械６０にわたって分散されたモジュラネットワークであってもよい。また、実用においては、小線源療法位置特定装置７０は、追跡シード分布マップ５１を生成するための電磁的追跡機械５０からの追跡データ及び／又はシード分布画像６１を生成するための超音波撮像機械からの撮像データを入力してもよい。
【００２５】
通常動作時には、小線源療法計画装置３０は、病変組織２０の術前撮像に対して、アプリケータ針４１及び放射性シードの病変組織２０内への刺入を計画するように動作する。
【００２６】
計画シード分布マップの生成及び改良と、アプリケーション針４１の必要な再挿入とが行われると、シード送達システム４０は計画シード分布マップに従って病変組織２０内に放射性シードを送達するように動作し、電磁的追跡機械５０は、病変組織２０内への放射性シードの送達を電磁的に追跡し、それによって病変組織２０内のすべての放射性シードの送達位置の追跡シード分布マップ５１を生成するように動作する。本明細書において前述したように、送達位置は典型的には病変組織２０内の放射性シードの計画位置とは異なるであろう。
【００２７】
好適にはアプリケータ単位での放射性シードの送達後、超音波機械６０は、病変組織２０内における放射性シードの静置位置の超音波画像を生成し、それによって病変組織２０内における放射性シードの投影位置のシード分布画像６１を生成するように動作する。本明細書において前述したように、投影位置は典型的には静置位置とは異なるであろうし、投影位置は偽陰性の投影位置及び／又は偽陽性の投影位置を含み得る。したがって、好適には最小数のアプリケータ（例えば５つのアプリケータ）の配置後にアプリケータ単位で、小線源療法位置特定装置７０は、追跡シード分布マップ５１とシード分布画像６１とを組み合わせ、それによって病変組織２０内における放射性シードの推定位置の複合シード分布マップ７１を計算する。推定位置は、追跡シード分布マップの１つ以上の送達位置及び／又は図６に例示的に示されるシード分布画像６１内の誤った投影位置を除くシード分布画像の１つ以上の投影位置を含む。
【００２８】
例えば、図６を参照すると、追跡シード分布マップ５１及びシード分布画像６１のそれぞれの対応する平面図５１Ｔ（図３Ｂ）及び６１Ｔ（図４Ｂ）は、（１）シード分布画像６１の平面図６１Ｔに示される放射性シードＲＳ１，ＲＳ３乃至ＲＳ９，ＲＳ１１，ＲＳ１２，ＲＳ１４乃至ＲＳ２１，及びＲＳ２３乃至ＲＳ２５の投影位置を確定し、（２）シード分布画像６１の平面図６１Ｔに示される放射性シードＲＳ２，ＲＳ１０，ＲＳ１３及びＲＳ２２の偽陰性の投影位置ＦＮ１乃至ＦＮ４を回復し、（３）シード分布画像６１の平面図６１Ｔに示される偽陽性の投影位置ＦＰ１乃至ＦＰ５を除去するように組み合わされる。その結果が、図７に示される推定位置の複合シード分布マップ７１の平面図７１Ｐの生成であり、これは（１）放射性シードＲＳ２，ＲＳ１０，ＲＳ１３及びＲＳ２２の偽陰性の投影位置ＦＮ１乃至ＦＮ４を回復するための、追跡シード分布マップ５１の平面図５１Ｔに示されるＲＳ２，ＲＳ１０，ＲＳ１３及びＲＳ２２の送達位置と、（２）放射性シードＲＳ１，ＲＳ３乃至ＲＳ９，ＲＳ１１，ＲＳ１２，ＲＳ１４乃至ＲＳ２１，及びＲＳ２３乃至ＲＳ２５の投影位置であってそのような放射性シードの送達位置によって確定されるものとを含む。
【００２９】
一実施形態においては、追跡シード分布マップとシード分布画像との組み合わせは、（１）シード分布画像６１の投影位置のうち１つ以上を確定するため、（２）シード分布画像６１の特定された偽陰性の投影位置を回復するため、及び／又は（３）特定された偽陽性の投影位置をシード分布画像６１から除去するために、小線源療法シード位置特定装置７０による追跡シード分布マップ５１とシード分布画像６１との間の距離メトリックの適用を伴う。より具体的には、小線源療法シード位置特定装置７０は、シード分布画像６１から抽出された投影位置の復元シード分布マップ７２を生成し、復元シード分布マップと追跡シード分布マップ５１との間で割り当て可能な放射性シード対間の距離メトリックを適用して、複合シード分布マップ７１を生成し得る。
【００３０】
次に、本発明のさらなる理解を容易にするべく、図５の小線源療法位置特定システムによって実行可能な本発明の様々な方法の例示的な実施形態を本明細書において説明する。図２乃至４に示されるマップ／画像の平面図の文脈で様々な方法が説明されるが、当業者には、その様々な方法を、当該技術分野において知られている小線源療法処置、特にＬＤＲ小線源療法にどのように適用するかがわかるであろう。
【００３１】
図８は、ｉｍｉｎが４つのアプリケータ針であるところ、５つのアプリケータ針４１を利用するという文脈で、本発明の小線源療法位置特定方法を表すフローチャート８０を示す。図５及び８を参照すると、フローチャート８０の段階Ｓ８２は、アプリケーション針４１の挿入に先立って、超音波撮像機械６０による病変組織２０のベースライン超音波画像６１Ｂの生成を含む。フローチャート８０の段階Ｓ８４は、小線源療法計画装置３０による病変組織２０内における放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ２５の計画シード分布マップ３１の作成を含む。
【００３２】
フローチャート８０の段階Ｓ８６は、第１のアプリケーション針４１（１）の病変組織２０内への挿入と、シード送達システム４０による計画シード分布マップ３１に従った放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ５の送達とを含む。また、フローチャート８０のＳ８８は、電磁的追跡機械５０による放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ５の各送達位置の電磁的追跡を含み、それによって、電磁的追跡機械５０及び／又は小線源療法位置特定装置７０により、病変組織２０に送達された放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ５の送達シード分布マップ５１（１）が生成される。
【００３３】
フローチャート８０の段階Ｓ９０は、超音波撮像機械６０による、段階Ｓ８６の間にアプリケータ針４０（１）によって送達された放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ５の投影位置のシード分布画像６１（１）の生成を含む。また、フローチャート９０の段階Ｓ９２は、小線源療法位置特定装置７０による、シード分布画像６１（１）から抽出された放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ５の投影位置の復元シード分布マップ７２（１）の生成を含む。
【００３４】
フローチャート８０は段階Ｓ８６に戻り、それによって第２のアプリケーション針４１（２）が病変組織２０内へと挿入されるとともに、シード送達システム４０が追加的な放射性シードＲＳ６乃至ＲＳ１０を計画シード分布マップ３１に従って送達する。その後、段階Ｓ８８は、アプリケータ針４１（２）によって送達された放射性シードＲＳ６乃至ＲＳ１０の各送達位置の電磁的追跡機械５０による電磁的追跡を含み、それによって、電磁的追跡機械５０及び／又は小線源療法位置特定装置７０により、病変組織２０に送達されたすべての放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ１０の追跡シード分布マップ５１（２）が生成される。
【００３５】
段階Ｓ９０は、超音波撮像機械６０による、２回目の段階Ｓ８６の間に送達されたすべての送達済みの放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ１０のシード分布画像６１（２）の生成を含む。段階Ｓ９２は、小線源療法位置特定装置７０による、シード分布画像６１（１）及び６１（２）から抽出されたすべての放射性シードＲＳ１乃至ＲＳ１０の投影位置の復元シード分布マップ７２（２）の生成を含む。
【００３６】
ｉｍｉｎが４つのアプリケータ針４１である場合には、段階Ｓ８６乃至Ｓ９２はさらに３回繰り返され、その結果、図９に例示的に示される平面図５１Ｐを有する追跡シード分布マップ５１と、図９に例示的に示される平面図６１Ｐを有するシード分布画像６１と、図１０に例示的に示される平面図７２Ｐを有する復元シード分布マップ７２とがもたらされる。
【００３７】
復元シード分布マップ７２の５回目の生成後、フローチャート９０の段階Ｓ９６は、小線源療法位置特定装置７０による、追跡シード分布マップ５１と復元シード分布マップ７２との組み合わせから得られる病変組織２０内における放射性シードの複合シード分布マップ７２（１）の生成を含む。より具体的には、この組み合わせは、復元シード分布マップ７２内における放射性シードＲＳ１，ＲＳ３乃至ＲＳ９，ＲＳ１１，ＲＳ１２，ＲＳ１４乃至ＲＳ２１及びＲＳ２３乃至Ｒ２５の正確な投影位置を確定する。この組み合わせはさらに、復元シード分布マップ７２内の偽陰性の投影位置ＦＮ１乃至ＦＮ４を特定するとともに、追跡シード分布マップ５１から放射性シードＲＳ２，ＲＳ１０，ＲＳ１３及びＲＳ２２の位置を回復する。この組み合わせはまた、復元シード分布マップ７２内の偽陽性の投影位置ＦＰ１乃至ＦＰ５を特定及び除去する。
【００３８】
フローチャート８０が終了すると、図１０に例示的に示される平面図７１Ｐを有する複合シード分布マップ７１は、段階Ｓ９０及びＳ９２によって実現される超音波シード位置特定により達成可能な精度と段階Ｓ８８によって実現される電磁的追跡位置特定のロバスト性とに基づいて段階Ｓ９６の間に実現される処置中フィードバックを提供する。この処置中フィードバックは、小線源療法計画装置３０及び／又は小線源療法位置特定装置７０によって、当該技術分野において知られている複合シード分布マップの関数として病変組織内における放射性シードの放射線量分布を推定するために利用される。一実施形態においては、推定される放射線量推定は、病変組織の直近の超音波画像へのマーカの重畳ならびに複合シード分布マップ及び／又は推定される放射線量分布の二次元／三次元レンダリングを含むがこれらに限られない任意の適用可能な形態で表示されてもよい。
【００３９】
引き続き図８を参照すると、実用においては、段階Ｓ９４は、段階Ｓ８８とＳ９０との間、段階Ｓ９０とＳ９２との間、又は段階Ｓ９２とＳ９６との間で起こり得る。やはり実用においては、段階Ｓ９２は、図１３の説明との関連で本明細書においてさらに明らかにされるように、復元シード分布マップ７２内のアーチファクトの除去を伴ってもよく、又は伴わなくてもよい。
【００４０】
次に、小線源療法位置特定装置７０ならびにフローチャート８０の段階Ｓ９２及びＳ９６の例示的な実施形態を本明細書において説明する。
【００４１】
図１１は、復元シード分布マップ生成装置７３及び複合シード分布マップ生成装置７４を有する小線源療法位置特定装置７０のソフトウェアモジュラネットワークを図示している。
【００４２】
復元シード分布マップ生成装置７３は、復元シード分布マップ７２を生成する目的で段階Ｓ９２（図８）の間に図１２のフローチャート１００を実行するための、超音波画像微分ルーチン（ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｉｍａｇｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ  ｒｏｕｔｉｎｅ）７３ａ及び投影位置抽出ルーチン７３ｂをプログラムされたソフトウェアモジュールである。
【００４３】
図１２を参照すると、フローチャート１００の段階Ｓ１０２は、病変組織２０の順次生成されたシード分布画像６１をレジストレーションする超音波画像微分ルーチン７３ａを含み、フローチャート１００の段階Ｓ１０４は、現在のレジストレーション済みのシード分布画像６１について正規化された超音波差分画像６２（ｉ）を計算する超音波画像微分ルーチン７３ａを含む。段階Ｓ１０２の１回目の実行によって、超音波画像微分ルーチン７３ａはシード分布画像６１（１）をベースライン超音波画像６１Ｂにレジストレーションする（例えば弾性レジストレーション：デーモンのアルゴリズム（Ｄｅｍｏｎ’ｓ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ））。段階Ｓ１０２の以降の実行は、現在のシード分布画像６１（ｉ）を先行するシード分布画像６１（ｋ）にレジストレーションする超音波画像微分ルーチン７３ａを伴い、ここでｋ＝ｉ−１である。
【００４４】
引き続き図１２を参照すると、フローチャート１００の段階Ｓ１０６は、現在の超音波差分画像６２（ｉ）内で十分に視認できる各放射性シードの投影位置を抽出する投影位置抽出ルーチン７３ｂを含む。段階Ｓ１０６の一実施形態においては、投影位置抽出ルーチン７３ｂが、本発明の投影位置抽出方法を表す図１３のフローチャート１１０を実行する。
【００４５】
図１３を参照すると、フローチャート１１０の段階Ｓ１１２乃至Ｓ１３４は、投影位置抽出ルーチン７３ｂと：
現在の超音波差分画像６２（ｉ）の画素強度Ｖｄを読み取ることと（Ｓ１１２）；
画素強度Ｖｄの勾配Ｖｄｇを計算することと（Ｓ１１４）；
画素強度Ｖｄの平均値及び標準偏差に基づいて画素強度Ｖｄに二値化閾値を適用することと（Ｓ１１６）；
勾配Ｖｄｇの平均値及び標準偏差に基づいて勾配Ｖｄｇを二値閾値化することと（Ｓ１１８）；
画素強度Ｖｄと勾配Ｖｄｇとを組み合わせることと（Ｓ１２０）；
画像クロージングを適用することと（Ｓ１２２）；
黒い領域及び白い領域をラベリングすることと（Ｓ１２４）；
領域特性を計算することと（Ｓ１２６）；
領域特性に基づいてアーチファクトを除去することと（Ｓ１２８）；
個々のシードを小さな領域内で位置特定することと（Ｓ１３０）；
針跡の拡張された影を計算することと（Ｓ１３２）；
ピークを検出することと（Ｓ１３４）、
を含む。
【００４６】
当業者には、Ｓ１１２乃至Ｓ１３４の実行をどうやって実現するかがわかるであろう。
【００４７】
戻って図１２を参照すると、フローチャート１００は、復元シード分布マップ７２から個々の針単位で偽陽性の投影位置を除去する任意選択的な段階Ｓ１０８を含む。段階Ｓ１０８の一実施形態においては、復元シード分布マップ７２内の偽陽性の投影位置は、シードの電磁的追跡送達位置とそのニードルのみについての超音波画像投影位置との比較を伴う当該技術分野において知られているハンガリアンアルゴリズム（Ｈｕｎｇａｒｉａｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を実行することによって、特定及び除去される。フローチャート１１０が終了すると、復元シード分布マップ７２は、病変組織２０内における放射性シードの抽出された投影位置を含むことになり、図１０の平面図７２Ｐに例示的に示される誤った投影位置を含み得る。
【００４８】
戻って図１１を参照すると、複合シード分布マップ生成装置７４は、複合シード分布マップ７１を生成する目的で段階Ｓ９６（図８）の間に図１４のフローチャート１４０を実行するための、投影位置確定ルーチン７４ａ及び投影位置修正ルーチン７４ｂをプログラムされたソフトウェアモジュールである。
【００４９】
図１４を参照すると、フローチャート１４０の段階Ｓ１４２は、現在の追跡シード分布マップ５１（ｉ）を現在の復元シード分布マップ７２（ｉ）にレジストレーションする投影位置確定ルーチン７４ａを含み、フローチャート１４０の段階Ｓ１４４は、現在の追跡シード分布マップ５１（ｉ）内における放射性シードの送達された各位置を復元シード分布マップ７２（ｉ）内の対応する投影位置に割り当てる投影位置確定ルーチン７４ａを含む。例えば、図９及び１０の各平面図５１Ｐ及び７２Ｐを参照すると、追跡シード分布マップ５１の放射性シードＲＳ１，ＲＳ３乃至ＲＳ９，ＲＳ１１，ＲＳ１２，ＲＳ１４乃至ＲＳ２１及びＲＳ２３乃至ＲＳ２５は、復元シード分布マップ７２の各放射性シードＲＳ１，ＲＳ３乃至ＲＳ９，ＲＳ１１，ＲＳ１２，ＲＳ１４乃至ＲＳ２１及びＲＳ２３乃至ＲＳ２５に割り当てられるであろう。
【００５０】
フローチャート１４０の段階Ｓ１４６は、現在の追跡シード分布マップ５１（ｉ）及び復元シード分布マップ７２（ｉ）のそれぞれの複製として一時的な追跡シード分布マップ５１ｔ及び一時的な復元シード分布マップ７２ｔを生成する投影位置確定ルーチン７４ａを含む。
【００５１】
フローチャート１４０の段階Ｓ１４８は、現在の復元シード分布マップ７２（ｉ）内において先に特定された放射性シードの１つ以上の投影位置の投影位置確定ルーチン７４ａを含む。段階Ｓ１４８の一実施形態においては、投影位置確定ルーチン７４ａが、本発明の投影位置確定方法を表す図１５のフローチャート１６０を実現する。
【００５２】
図１５を参照すると、段階Ｓ１６２乃至Ｓ１７０が、総数ｎの送達された放射性シードについて、各放射性シードの投影位置確定ルーチン７４ａによって実行される。段階Ｓ１６２は、一時的な追跡シード分布マップ５１ｔ内の特定の放射性シード５１ｔ（ｎ）が一時的な復元シード分布マップ７２ｔ内の放射性シード７２ｔ（ｎ）に割り当てられていないかどうかを判定する投影位置確定ルーチン７４ａを含む。Ｙｅｓの場合には、その特定の放射性シード５１ｔ（ｎ）は、段階Ｓ１６４の間に、一時的な追跡シード分布マップ５１ｔから除去される。そうではなくＮｏの場合には、段階Ｓ１６６は、放射性シード５１ｔ（ｎ）が間違ったアプリケータ針４１に割り当てられているかどうかを判定する投影位置確定ルーチン７４ａを含む。Ｙｅｓの場合には、その特定の放射性シード５１ｔ（ｎ）及び割り当てられた放射性シード７２ｔ（ｎ）は、段階Ｓ１６８の間に、一時的な追跡シード分布マップ５１ｔ及び一時的な復元シード分布マップ７２ｔから除去される。そうでない場合には、その特定の放射性シード５１ｔ（ｎ）は、一時的な復元シード分布マップ７２ｔ内における割り当てられた放射性シード７２ｔ（ｎ）の位置を確定し、段階Ｓ１６２乃至Ｓ１７０が残りの放射性シードｎについてこの通りに繰り返される。
【００５３】
一例として、フローチャート１６０を全部実行すると、図９に平面図５１Ｐで例示的に示されている追跡シード分布マップ５１の一時的なバージョンからの放射性シードＲＳ２，ＲＳ１０，ＲＳ１３及びＲＳ２２の除去と、図１０に平面図７２Ｐで示される復元シード分布マップ７２の一時的なバージョン内の放射性シードＲＳ１，ＲＳ３乃至ＲＳ９，ＲＳ１１，ＲＳ１２，ＲＳ１４乃至ＲＳ２１及びＲＳ２３乃至ＲＳ２５の投影位置の確定とがもたらされるであろう。
【００５４】
戻って図１４を参照すると、フローチャート１４０の段階Ｓ１５０は、
【数１】
0006684784.tif 000002
により一組の三次元空間距離値Ｄを、及びＴ＝平均（Ｄ）＋αＳＴＤ（Ｄ）により距離閾値Ｔを計算する投影位置確定ルーチン７４ａを含み、ここでαは調整可能な係数（例えば３）であって、復元シード分布マップ７２ｔの投影位置のうちより多く（例えば＞３）、又は追跡シード分布マップ５１ｔの送達位置のうちより多く（すなわち＜３）を利用するためのものである。
【００５５】
フローチャート１４０の段階Ｓ１５２は、現在の復元シード分布マップ７２（ｉ）内における誤った投影位置の特定を含む。段階Ｓ１５２の一実施形態においては、投影位置修正ルーチン７４ｂが、本発明の誤った投影位置の除去／回復方法を表す図１６のフローチャート１８０を実現する。
【００５６】
図１６を参照すると、段階Ｓ１８２乃至Ｓ１８６が、総数ｎの送達された放射性シードについて、各放射性シードの投影位置修正ルーチン７４ｂによって実行される。段階Ｓ１８２は、現在の追跡シード分布マップ５１（ｉ）内の特定の放射性シード５１ｓ（ｎ）が復元シード分布マップ７２（ｉ）内の放射性シード７２ｓ（ｎ）に割り当てられていないかどうかを判定する投影位置修正ルーチン７４ｂを含む。Ｙｅｓの場合には、投影位置修正ルーチン７４ｂは、段階Ｓ１８４の間に、その特定の放射性シード５１ｓ（ｎ）を電磁的（「ＥＭ」）リストに追加する。そうではなくＮｏの場合には、段階Ｓ１８６は、放射性シード５１ｓ（ｎ）が間違ったアプリケータ針４１に割り当てられているかどうかを判定する投影位置修正ルーチン７４ｂを含む。Ｙｅｓの場合には、投影位置修正ルーチン７４ｂはその特定の放射性シード５１ｓ（ｎ）をＥＭリストに追加し、割り当てられた放射性シード７２ｓ（ｎ）は現在の復元シード分布マップ７２（ｉ）から除去される。
【００５７】
そうでない場合には、段階Ｓ１９０は、放射性シード５１ｓ（ｎ）と放射性シード７２ｓ（ｎ）との間のシード距離ｄを計算する投影位置修正ルーチン７４ｂと、シード距離ｄと先に計算された段階Ｓ１５０の閾値Ｔ（図１３）との比較とを含む。シード距離ｄが閾値Ｔ未満である場合には、段階Ｓ１９２は、放射性シード５１ｓ（ｎ）を超音波（「ＵＳ」）リストに追加する投影位置修正ルーチン７４ｂを含む。そうではなくシード距離ｄが閾値Ｔ以上である場合には、段階Ｓ１９４は、放射性シード５１ｓ（ｎ）をＥＭリストに追加する投影位置修正ルーチン７４ｂを含む。段階Ｓ１８２乃至Ｓ１９４は残りの放射性シードｎについてこの通りに繰り返される。
【００５８】
フローチャート１８０が完了すると、ＥＭリストは追跡シード分布マップ５１（ｉ）の送達位置に基づいて推定されるべきシード位置を特定し、ＵＳリストは復元シード分布マップ７２（ｉ）の投影位置を用いて推定されるべきシード位置（すなわち、放射性シードの偽陽性の投影位置を除去した後の「放射性シードの正しい投影位置」）を特定する。なお、各放射性シードｎは、ＥＭリスト又はＵＳリストのいずれでも見つけることができる。
【００５９】
戻って図１４を参照すると、フローチャート１４０の段階Ｓ１６４は、投影位置修正ルーチン７４ｂによる、累積的な復元シード分布マップ７２（ｉ）について特定されたすべての偽陰性の投影位置の回復を含むとともに、投影位置修正ルーチン７４ｂによる、累積的な復元シード分布マップ７２（ｉ）内の特定されたすべての偽陽性の投影位置の除去を含む。その結果が、例えば図１０に示される複合シード分布マップ７１の平面図７１Ｐのような、複合シード分布マップ７１（ｊ）である。
【００６０】
フローチャート１８０（図１６）の段階Ｓ１６４のＥＭリスト及びＵＳリストに関する一実施形態においては、ＵＳリスト上に挙げられているすべてのシード（すなわち正しい投影位置）について、対応する送達シード位置が投影シード位置にレジストレーションされ、その結果、レジストレーション変換Ｔがもたらされる。その後、同じ変換ＴがＥＭリスト上のすべてのシードの送達位置に適用され、その結果、超音波空間内にマッピングされた送達位置推定がもたらされる。最終的には、ＵＳリスト上の放射性シードの投影位置を、ＥＭリストの放射性シードに関して超音波空間内にマッピングされた送達位置と組み合わせることによって、組み合わせシード分布マップ７１（ｊ）が創出される。結果はやはり、例えば図１０に示される複合シード分布マップ７１の平面図７１Ｐのような、複合シード分布マップ７１（ｊ）である。
【００６１】
図５乃至１６を参照すれば、当業者には、超音波シード位置特定によって達成可能な精度と電磁的追跡位置特定のロバスト性とを組み合わせることに基づく小線源療法処置の処置中フィードバックを含むがこれに限られない、本発明の多大な利益がわかるであろう。
【００６２】
本発明の様々な実施形態を図示し説明したが、本明細書において説明された本発明の実施形態は、例示的なものであり、様々な変更及び変形がなされ得るとともに、その要素は本発明の真の範囲を逸脱することなく均等物と置換され得ることが、当業者には理解されるであろう。また、本発明の教示を適応させるために、その中心的な範囲を逸脱することなく、多くの変形が行われ得る。したがって、本発明は、本発明を実行するために企図されたベストモードとして開示された特定の実施形態に限定されることを意図されてはおらず、本発明が添付の特許請求の範囲内に該当するすべての実施形態を含むことを意図されている。
【図１】
0006684784.tif 000003
【図２Ａ】
0006684784.tif 000004
【図２Ｂ】
0006684784.tif 000005
【図３Ａ】
0006684784.tif 000006
【図３Ｂ】
0006684784.tif 000007
【図４Ａ】
0006684784.tif 000008
【図４Ｂ】
0006684784.tif 000009
【図５】
0006684784.tif 000010
【図６】
0006684784.tif 000011
【図７】
0006684784.tif 000012
【図８】
0006684784.tif 000013
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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