(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数信号を送信及び／又は受信するための少なくとも１つのアンテナであって、前記アンテナはアンテナ部品を含む、アンテナと、
前記アンテナ部品を包囲するカバーであって、前記カバーは中心部と外縁とを含み、前記カバーの厚さ及び／又は密度は、空気と比較して前記包囲するカバー間の放射線減衰の差を補うために、前記中心部から前記外縁に向かう方向に減少する、カバーと、
を含む、磁気共鳴放射線療法システムと組み合わせて使用され、治療の供給時に前記磁気共鳴放射線療法システム内に配置される、磁気共鳴送信及び／又は受信アンテナシステム。
【請求項２】
前記包囲するカバーは、テーパ状の縁を含む、請求項１に記載の磁気共鳴送信及び／又は受信アンテナシステム。
【請求項３】
前記包囲するカバーの前記厚さ及び／又は密度は、アンテナ部品の近く及びアンテナ部品に向かう方向に増加する、請求項１又は２に記載の磁気共鳴送信及び／又は受信アンテナシステム。
【請求項４】
放射線療法中に設定が使用されると、送達されたフルエンス分布が、所定の範囲内の計画されたフルエンス分布に類似するように、放射線療法システムの当該設定を計算する計画モジュールと、
アンテナシステムの位置、厚さの空間的変動及び／又は密度の空間的変動に関する情報を含む、アンテナシステム情報モジュールと、
を含む、磁気共鳴誘導放射線療法を計画するための、放射線療法計画コンピュータプログラムであって、
前記計画モジュールは、包囲するカバーと空気との放射線減衰の差を補うために、請求項１乃至３の何れか一項に記載の磁気共鳴送信及び／又は受信アンテナシステムの位置、厚さの空間的変動及び／又は密度の空間的変動を考慮し、前記設定を計算する、
放射線療法計画コンピュータプログラム。
【請求項５】
前記磁気共鳴送信及び／又は受信アンテナシステムの前記空間的変動は、放射線ビームの減衰の空間的変動を緩やかにする、請求項４に記載の放射線療法計画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、磁気共鳴画像の分野におけるデバイス及びコンピュータプログラム製品に関する。より詳細には、本発明は、磁気共鳴画像誘導放射線療法においてその応用を見出す。
【背景技術】
【０００２】
従来の放射線療法は、リスク描写の腫瘍及び臓器のため並びに治療ガイダンスのためのＣＴ及びコーンビームＣＴ撮像に基づく。磁気共鳴画像（ＭＲＩ）の優れた軟組織コントラストによって、ＭＲＩベースの放射線療法はますます普及している。腫瘍制御と正常組織合併症との最良のバランスを可能な限り保つためには、放射線量は腫瘍内で高く、正常組織ではできるだけ低くすべきである。更に、十分なＭＲ画像品質を維持すると同時に、放射線量の送達は正確で予測可能である必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、本開示の実施形態は、十分なＭＲ画像品質を尚達成しながら、放射線療法に関する上述の問題の少なくとも１つに対処することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の１つの態様は、磁気共鳴放射療法システムと組み合わせて使用される、磁気共鳴送信及び／又は受信アンテナシステムに関する。アンテナシステムは、無線周波数信号を送信及び／又は受信する少なくとも１つのアンテナを含み、アンテナはアンテナ部品を含む。アンテナシステムは、アンテナ部品を包囲するカバーを更に含み、アンテナ部品及び／又は空気と比較して、包囲するカバー間の放射線減衰の差を補うために、包囲するカバーは、アンテナ部品の隣及び／又は表面の外縁に向かって空間的に変動する厚さ及び／又は密度を有する。
【０００５】
本開示の別の態様は、磁気共鳴誘導放射線療法を計画するための放射線療法治療計画コンピュータプログラム製品に関する。放射線療法中にこれらの設定が使用されると、照射線量の分布が、所定の範囲内の計画されたフルエンス分布に類似するように、コンピュータプログラム製品は、放射線療法システムの当該設定を計算する計画モジュールを含む。更に、コンピュータプログラム製品は、アンテナシステムの位置、厚さの空間的変動及び／又は密度の空間的変動に関する情報を含むアンテナシステム情報モジュールを含む。計画モジュールは、送信又は受信アンテナシステムの、位置、厚さの空間的変動及び／又は密度の空間的変動を考慮し、包囲するカバーと空気又はアンテナ部品の放射係数との間の放射線減衰の差を補うために、設定を計算する。コンピュータプログラム製品は、本明細書に開示された任意のアンテナシステムと組み合わせて使用され得る。
【０００６】
ＭＲＩ誘導放射線療法中、送信及び／又は受信アンテナシステムは、治療される患者の上又は近くに配置され得る。患者の近くへのアンテナのこの配置は、画質の改善をもたらす。しかし、ＭＲ誘導放射線療法の設定でのそうすることによって、アンテナシステム自体は、放射線ビーム経路内に直接配置され、高い放射線フルエンスにさらされる。放射線ビームの一部は、アンテナシステムを通って移動し得る一方で、放射線ビームの別の部分は、アンテナシステムを通過し得ない。空気とアンテナシステムとの放射線減衰係数の差により、アンテナシステムは周囲の空気よりもビームを減衰させる。したがって、放射線ビーム内にアンテナシステムが存在すると、患者の内部のアンテナシステムの背後で測定された線量プロファイルの突然の変化をもたらし得る。
【０００７】
アンテナシステムは、少なくとも１つのアンテナを含む。アンテナは、導体等のアンテナ部品を含む。アンテナは好ましくはコイルである。アンテナシステムは、アンテナ部品を包囲するカバーを更に含む。また、包囲するカバーとアンテナ及びアンテナ部品との放射線減衰係数、ひいてはその結果生じる放射線減衰は、異なり得る。したがって、アンテナ部品の存在もまた、患者の内部のアンテナシステムの背後で測定された線量プロファイルの突然の変化をもたらし得る。これらの効果は、放射線療法中に送達される線量の精度を低下し得、アンテナシステムの正確な配置に実際の線量をより依存させるようにし得る。これらの効果は、包囲するカバーによって形成される表面の外縁に向かって、包囲するカバーの厚さ及び／又は密度を変化させ、アンテナ部品の隣の包囲するカバーの厚さ及び／又は密度を変化させることによって補償されることができる。
【０００８】
本開示の一実施形態によれば、包囲するカバーの厚さ及び／又は密度は、包囲するカバーの中心部から外縁に向かう方向に減少する。ビームが空気とアンテナシステムの縁との境界を横切る際の減衰の変化は、フルエンスプロファイルに突然の変化をもたらし、結果として望ましくない線量の送達をもたらし得る。中心部から縁に向かう方向における、包囲するカバーの厚さ及び／又は密度の減少は、フルエンスプロファイルの望ましくない突然の変化を減少させる。一実施形態では、包囲するカバーの厚さ及び／又は密度の減少は、好ましくは緩やかである。これにより、照射線量の分布の、アンテナシステムの配置における誤差に対する精度が低くなり、その後、放射線量の分布がより正確で予測可能になる。
【０００９】
本開示の一実施形態によれば、包囲するカバーの厚さ及び／又は密度は、アンテナ部品のかなり近く及びアンテナ部品に向かう方向に増大する。例えばアンテナ部品は、囲っている包囲するカバーよりも高い放射線減衰を持つだろう。従って、導体のようなアンテナ部品の存在は、アンテナシステムにおける突然の密度ピークを生じ、よって、放射線減衰の急な増大となる。アンテナ部品のかなり近く及びアンテナ部品に向かう方向に包囲するカバーの厚さ及び密度を増大することにより、アンテナ部品により生じる突然の密度ピークは補償できる。従って、アンテナシステムにより生じる放射線減衰の突然の強い増大は、より緩やかになることができる。
【００１０】
例えば、アンテナシステムを通過する放射線ビームが、放射線療法治療計画コンピュータプログラムによってコイルの減衰を補うために調整される場合、空気と包囲するカバーとの間の移行は、送達される照射線量の望ましくない挙動を少なくする。中心部から縁に向かう方向に包囲するカバーの厚さ及び／又は密度が減少するアンテナシステムと、でアンテナシステムの減衰を補うための放射線ビームの調整とを組み合わせることは、そのような望ましくない挙動を更に低減し得る。同様に、１つ以上のアンテナ部品の存在によってもたらされる放射線減衰の効果も補償できる。
【００１１】
本開示の追加の目的及び利点は、以下の詳細な説明に部分的に記載され、部分的には説明から明らかになり、又は本開示の実施によって習得され得る。本開示の目的及び利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘された要素及び組合せによって実現され、達成される。
【００１２】
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は例示的及び説明的なものに過ぎず、特許請求された本発明を限定するものではないことを理解されたい。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る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
添付の図面は、本明細書の一部を構成し、いくつかの実施形態を示し、説明と共に、開示された原理を説明する役割を果たす。
【００１４】
【図１】磁気共鳴画像において使用するためのアンテナシステムを図式的に示す。
【図２】放射線療法中に使用される送信及び／又は受信アンテナシステムを図式的に例示的に示す。
【図３Ａ】放射線ビーム内へのアンテナシステムの配置の効果を図式的に示す。
【図３Ｂ】放射線ビーム内へのアンテナシステムの配置の効果を図式的に示す。
【図４Ａ】様々な状況での、放射線減衰において厚さ及び密度の増加を伴うアンテナシステムの効果を図式的に示す。
【図４Ｂ】様々な状況での、放射線減衰において厚さ及び密度の増加を伴うアンテナシステムの効果を図式的に示す。
【図５Ａ】放射線減衰において厚さ及び密度が増加するアンテナシステムの位置を変化する効果を図式的に示す。
【図５Ｂ】放射線減衰において厚さ及び密度が増加するアンテナシステムの位置を変化する効果を図式的に示す。
【図６】アンテナ部品の近く及びアンテナ部品に向かって包囲するカバーの厚さ及び密度の増加を伴う送信及び／又は受信アンテナシステムを図式的に示す。
【図７】磁気共鳴誘導放射線療法を計画するための放射線療法治療計画コンピュータプログラム製品を図式的に示す。
【図８】図７の放射線療法治療計画コンピュータプログラム製品で使用されるＭＲＩ線形加速器の実施形態を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
例示的な実施形態は、添付の図面を参照して説明される。便宜上、同一又は類似の部分を参照するために図面全体にわたって同じ参照番号が使用される。開示された原理の例及び特徴が本明細書に記載されているが、開示された実施形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく、修正、適合及び他の実施が可能である。また、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｈａｖｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」、及び「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」という文言、並びに他の類似の型は、意味が同等であり、これらの単語の何れか１つに続く１つの項目又は複数の項目は、そのような１つの項目又は複数の項目の網羅的なリストであることを意図するものではなく、掲げられた１つの項目又は複数の項目のみに限定されることを意味する。そして、単数形の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈上他に明確に指示されていない限り、複数の言及を含む。
【００１６】
図１ａは、磁気共鳴画像での使用のためのアンテナシステム１０を図式的に示す。アンテナシステム１０は、アンテナ１２と、アンテナ１２を保護及び／又は支持するための包囲するカバー１４とを含む。アンテナシステム１０は、例えばアンテナシステムに電力を供給するための、電子機器１６及びケーブル１８を更に含む。図１ｂに示す包囲するカバー１４は、中心部１９と４つの外縁１３とを含む。
【００１７】
図２は、放射線療法中に送信及び／又は受信アンテナシステム１０がどのように使用されることができるかを図式的に示す。アンテナシステム１０は、患者（図示せず）の上側又は下側のＭＲＩ放射線療法システムのボア内に配置される。例示的なＭＲＩ放射線療法システムが図８に示される。この場合、放射線療法システム２３は、線形加速器であるが、例えば、他の任意のＸ線又はガンマ線放射システムであることもできる。線形加速器は、Ｘ線４１のビームを生成し、Ｘ線４１は、アンテナシステム１０を通って、位置Ｘにあるアンテナシステム１０の下に位置する患者に移動する。ＭＲＩシステムの受信コイルは、治療され撮像された解剖学的構造の近くに配置され、画質を最大にし、ＭＲＩ放射線療法システムが放射線ビームに対して効果的なＭＲガイダンスを提供することを可能にする。その結果、受信コイルは放射線ビーム経路内に配置され、結果的にコイルがビームを減衰し、また、放射線治療の送達中に考慮されなければならない放射線療法において非理想性をもたらす。
【００１８】
図３は、アンテナシステム１０を放射線ビーム内に配置する効果を図式的に示す。アンテナシステム１０は、図２に示されるように、Ｘ線ビーム４１内に配置される。図３に戻ると、例えば、一定の所望のフルエンスは放射線療法治療計画システム（図７参照）によって望まれ得る。治療計画を作成する際、アンテナシステム１０は、治療の供給中に既知の位置に配置され得ると仮定される。実際には、アンテナが治療の供給時に放射線療法システム２３内に配置される際、治療計画によって仮定される既知の位置から数ミリメートル離れて配置され得る。この位置の変化により、治療計画システムは、正しいレベルの放射線フルエンスを提供するために、治療の供給時にアンテナの「真の」位置を修正することができない。
【００１９】
図３Ａに示されるように、アンテナシステム１０の存在は、所望のフルエンス４３０に影響を及ぼす。アンテナシステム１０の一端は、ライン位置ｉに対応する第１の位置「Ａ」に配置される。アンテナシステム１０が「Ａ」に配置された際の、アンテナシステム１０と患者との間の対応するフルエンスプロファイル（例えば、当技術分野で知られているように、フルエンスは単位時間当たりの単位面積当たりのエネルギー密度である）が、ライン４３ａによって示される。アンテナシステム１０の存在は、ライン４３ａによって示されるように、位置ｉでのフルエンスプロファイルの凹みをもたらす。位置ｉでのフルエンスプロファイルの突然の変化（例えば、減衰プロファイルのステップ（階段））は好ましくない。図３Ｂは、第１の位置「Ａ」（治療計画システムによって仮定される）から第２の位置「Ｂ」（例えば、治療時における実際の位置）へのアンテナシステム１０の動きを示す。アンテナシステム１０の位置の変化は、ライン４３ｂによって示されるように、位置ｉｉでのフルエンスプロファイルの変化をもたらす。アンテナシステム１０の存在は、緩和される必要のある放射線ビーム４１の、望ましくない減衰をもたらす。フルエンスプロファイルは、放射線ビーム経路４１内に配置されたアンテナシステム１０（例えば、受信コイル）の正確な位置に大きく依存する。誤差曲線４４０によって示されるように、提供されるフルエンス内に、アンテナシステム１０の減衰に対応する突然の凹み４４が存在する。減衰は、コイルの「真の」位置（例えば、治療の供給時におけるコイルの位置）が放射線療法計画システムに知られていない際に、放射線フルエンス内に非理想性をもたらす。
【００２０】
図４は、放射線ビーム４１内のアンテナシステム１０の異なる位置において、放射線減衰において厚さ及び密度の増加を伴うアンテナシステム１０の効果を、図式的に示す。図３と同様、図４は、放射線計画システムによって所望されるフルエンスが一定の４３０である一実施形態を例示する。便宜上、図３の誤差曲線４４０が図４に繰り返し示される。アンテナシステムが放射線ビーム４１の誤差の大きさを減少させることが望まれている。
【００２１】
図４Ａは、本開示の一実施形態によるアンテナシステム１０を示し、包囲するカバーの厚さは、中心部１９から外縁３２に向かう方向に徐々に単調に減少する。一実施形態では、包囲するカバーはテーパ状の縁（例えば、テーパリングが内側（底部）、外側（上部）、又はその両方にあり得る）を有する。好ましい実施形態では、テーパは上部（例えば、外側）にあり得る。その結果、コイルの位置においてアンテナシステム１０によってもたらされる減衰が依然として存在する（フルエンスプロファイル４３ｃ参照）。しかし、包囲するカバーの厚さが変化するため、減衰の程度はより緩やかになる。ビーム経路４１内での治療の供給時１０におけるアンテナシステムの実際の位置による望ましくない挙動の最小化は、所望の誤差曲線４４１の深さを望ましくない誤差曲線４４０の深さよりも浅くすることによって達成される。これは、厚さ（又は密度）の変化を有するアンテナシステム１０を利用することによって達成される。
【００２２】
上述のように、アンテナシステム１０は、典型的に、仮定される第１の位置「Ａ」（例えば、治療計画システムによって仮定される位置）から、図４Ｂに示される第２の位置「Ｂ」（例えば、治療の供給時における実際の位置）へのいくらかの移動を有する。したがって、ライン４３ｃ及び４３ｄに示されるように、フルエンスプロファイルは変化する。利点は、所望の誤差曲線４４１によって示されるように、アンテナシステムによってもたらされる任意の減衰が広がり、より浅い深さを示すことである。
【００２３】
図５は、一実施形態において、治療計画システムによって仮定されるアンテナシステム１０のテーパ部の位置が、治療の供給時にアンテナシステムが配置される際に、アンテナシステムのテーパ部と重ならない際の、フルエンスへの効果を、図式的に示す。図３及び図４に先に示され、図５に便宜上示されるように、所望のフルエンス４３０は一定であり、望ましくない誤差４４０はフルエンス内の凹みである。更に、図５Ａは、治療計画システムによって仮定される位置「Ａ」に配置されたアンテナシステム１０を示し、アンテナシステム１０は、中心部１９から外縁３２に向かう方向に徐々に単調に減少する包囲するカバーの厚さを有する。得られたフルエンスは、曲線４３ｅによって示される。曲線４３ｅによって示されるように、フルエンスは、点Ｘから点Ｙに落ちる。このフルエンスの低下は、アンテナシステム１０の減衰に対応する深さを有する。
【００２４】
図５は、一実施形態において、治療計画システムによって仮定されるアンテナシステム１０のテーパ部の位置が、治療の供給時にアンテナシステムが配置される際に、アンテナシステムのテーパ部と重ならない際の、フルエンスへの効果を、図式的に示す。図３及び図４に先に示され、図５に便宜上示されるように、所望のフルエンス４３０は一定であり、望ましくない誤差４４０はフルエンス内の凹みである。更に、図５Ａは、治療計画システムによって仮定される位置「Ａ」に配置されたアンテナシステム１０を示し、アンテナシステム１０は、中心部１９から外縁３２に向かう方向に徐々に単調に減少する包囲するカバーの厚さを有する。得られたフルエンスは、曲線４３ｅによって示される。曲線４３ｅによって示されるように、フルエンスは、点Ｘから点Ｙに落ちる。このフルエンスの低下は、アンテナシステム１０の減衰に対応する深さを有する。
【００２５】
アンテナシステム１０（例えば、３〜５ｃｍ）の機械的配置に関する任意の不正確性の効果は、厚さ又は密度（例えば、又はテーパリング）の変化を伴うアンテナシステムを利用することによって、最小化され得る。一実施形態では、テーパ部が長いほど、誤差曲線４４１の深さが浅くなる。
【００２６】
図６は、アンテナ部品の近く及びアンテナ部品に向かって、厚さ及び密度の増加を伴う、送信及び／又は受信アンテナシステムを図式的に示す。図５Ａは、ＰＣＢトレース５１の形態に高密度導体材料を含むアンテナシステムを示し、図５Ｂは、ワイヤ５２の形態に高密度導体材料を含むアンテナシステムを示す。両方のアンテナ部品（例えば、ＰＣＢトレース５１及び高密度ワイヤ５２）が包囲するカバー１４と比較してより高い放射線減衰係数を有するために、送達されたフルエンスと治療計画システムによって計画された所望のフルエンスとの差が、治療の供給時におけるアンテナ部品の位置が治療計画システムが仮定したものと異なるという事実により、生じる。効果を最小化することは、実質的にアンテナ部品の近く及びアンテナ部品に向かう方向への包囲するカバーの厚さ５３の増加、又は、実質的にアンテナ部品の近く及びアンテナ部品に向かう方向への包囲するカバーの密度５４の増加のいずれかによって、実行されることができる。
【００２７】
図７は、磁気共鳴誘導放射線療法を計画する放射線療法計画コンピュータプログラム製品を図式的に示す。放射線療法計画コンピュータプログラム製品６０は、放射線療法システムの設定を計算する計画モジュール６１を含み、放射線療法中にこれらの設定が使用されると、送達されたフルエンス分布が、所定の範囲内の計画されたフルエンス分布に類似する。計画モジュール６１は、アンテナシステムの位置、厚さの空間的変動及び／又は密度の空間的変動に関する情報を、アンテナシステム情報モジュール６２から受信する。計画モジュール６１は、アンテナシステムの位置、厚さの空間的変動及び／又は密度の空間的変動を考慮し、包囲するカバーと空気及び／又はアンテナ部品との放射線減衰の差を補うように設定を計算する（例えば、空気とコイルの縁との境界において、調和しないフルエンス送達をもたらす、減衰の突然の段差がある）。例えば、計算された設定は、治療中にアンテナシステムの外縁の近くにフルエンス勾配が配置されるようなものであり得る。
【００２８】
図８は、図７の放射線療法計画コンピュータプログラム製品と共に動作するＭＲＩ線形加速器（ＭＲＩ８５）である、放射線療法デバイス２３の実施形態を示す。線形加速器８１を使用する実施形態において、治療計画によって決定された放射線フルエンスを受けるために、患者は患者テーブル８２上に配置され得る。線形加速器は、放射線ビームを生成する放射線ヘッド８４を含み得る。放射線ヘッド全体は、水平軸を中心に回転可能であり得る。放射線ヘッドによって生成される軸とビーム中心との交差点は、通常、「アイソセンタ」と呼ばれる。患者テーブル８２は、患者がアイソセンタに又はアイソセンタに近接して腫瘍部位と共に配置されることができるように、電動化され得る。放射線ヘッド８４は、回転ガントリ８３に取り付けられ得、治療計画に従って複数の様々な線量を患者に提供する。
【００２９】
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きたが、そのような図示及び説明は、説明的又は例示的であって、制限的でないとみなされるべきである。更に、本開示の明細書及び実施につき、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、開示されたシステム、製品及び方法に対して様々な修正及び変更が可能であることを考慮することは、当業者には明らかであろう。したがって、本明細書及び実施例は、例示的なものに過ぎず、本開示の真の範囲は、特許請求の範囲及びそれらの等価物によって示される。
【図１ａ】
0006644771.tif 000002
【図１ｂ】
0006644771.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
0006644771.tif 000008
【図６Ｂ】
0006644771.tif 000009
【図７】
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【図８】
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