(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線治療の分割照射の合間に断続的に標的領域から灌流情報を収集するよう構成される撮像装置と、
前記灌流情報に基づき前記標的領域の灌流レベルを決定するよう構成される処理モジュールと、
前記灌流レベルを前記標的領域のための治療アクティビティと相関させることによって前記標的領域のための治療プランを提供するよう構成される立案モジュールと
を有し、
残りの分割照射の治療アクティビティは、前記治療プランに基づき調整され、
前記灌流レベルを前記標的領域のための治療アクティビティと相関させることは、前記治療アクティビティが放射線治療若しくは化学療法との併用であるのかどうか、及び前記灌流レベルが腫瘍又は正常組織のいずれにおける灌流レベルであるのかに基づくものであり、
また前記撮像装置のプローブを、該プローブがアクティブな放射線治療放射線ビームと干渉しないように位置付けるよう構成される位置決めモジュールを更に有するものである、
灌流画像化システム。
【請求項２】
前記治療アクティビティは、腫瘍灌流レベル及び正常組織灌流レベルのうちの少なくとも１つを最適化パラメータとして使用することで調整される、
請求項１に記載の灌流画像化システム。
【請求項３】
前記治療アクティビティは、腫瘍灌流レベル及び正常組織灌流レベルのうちの前記少なくとも１つを１又はそれ以上の生理学的測定と組み合わせて最適化パラメータとして使用することで調整される、
請求項２に記載の灌流画像化システム。
【請求項４】
前記位置決めモジュールは、前記アクティブな放射線治療放射線ビーム、前記プローブの応答の信号対雑音比、リニアック位置の既知の時間パターン、及び前記アクティブな放射線治療放射線ビームの射出経路、のうちの少なくとも１つに基づき前記プローブを位置付けるよう構成される、
請求項１に記載の灌流画像化システム。
【請求項５】
前記位置決めモジュールは、最大視野をモニタリングするために放射線治療立案システムから受け取られた位置に従って前記プローブを位置付けるよう構成される、
請求項１に記載の灌流画像化システム。
【請求項６】
前記撮像装置のプローブへ結合され、該プローブを位置付けるロボットアーム
を更に有する請求項１に記載の灌流画像化システム。
【請求項７】
前記ロボットアームは２又はそれ以上の自由度を含む、
請求項６に記載の灌流画像化システム。
【請求項８】
前記撮像装置は、放射線治療の施術中に灌流情報を収集する、
請求項１に記載の灌流画像化システム。
【請求項９】
前記処理モジュールは、１又はそれ以上の放射線治療回の組の後に灌流レベルを決定するよう構成される、
請求項８に記載の灌流画像化システム。
【請求項１０】
前記処理モジュールは、累積的灌流レベルを決定するよう構成される、
請求項８に記載の灌流画像化システム。
【請求項１１】
前記処理モジュールは、放射線治療の施術中に実時間において灌流レベルを決定するよう構成される、
請求項１に記載の灌流画像化システム。
【請求項１２】
前記撮像装置は、拡散光スペクトロスコピー、拡散光イメージング、拡散相関スペクトロスコピー、光音響コンピュータ断層撮影、光音響マイクロスコピー、レーザードップラー灌流イメージング、偏光感受型光コヒーレンストモグラフィー、高周波超音波のうちの少なくとも１つのモダリティを有する、
請求項１に記載の灌流画像化システム。
【請求項１３】
放射線治療の分割照射の合間に断続的に標的領域から灌流情報を収集するよう構成される撮像装置と、
前記灌流情報に基づき前記標的領域の灌流レベルを決定するよう構成される処理モジュールと、
前記灌流レベルを前記標的領域のための治療アクティビティと相関させることによって前記標的領域のための治療プランを提供するよう構成される立案モジュールと
を有し、
残りの分割照射の治療アクティビティは、腫瘍灌流レベル及び正常組織灌流レベルのうちの少なくとも１つを最適化パラメータとして使用することで、前記治療プランに基づき調整され、
前記灌流レベルを前記標的領域のための治療アクティビティと相関させることは、前記治療アクティビティが放射線治療若しくは化学療法との併用であるのかどうか、及び前記灌流レベルが腫瘍又は正常組織のいずれにおける灌流レベルであるのかに基づくものであり、
また前記撮像装置のプローブを、該プローブがアクティブな放射線治療放射線ビームと干渉しないように位置付けるよう構成される位置決めモジュールを更に有するものである、
灌流画像化システム。
【請求項１４】
撮像装置、メモリ及び該メモリに記憶されているプログラムを実行するプロセッサを有する灌流画像化システムの作動方法であって、
前記撮像装置が、放射線治療の分割照射の合間に断続的に標的領域から灌流情報を収集するステップと、
前記プロセッサが、前記灌流情報に基づき前記標的領域の灌流レベルを決定するステップと、
前記プロセッサが、前記灌流レベルを前記標的領域のための治療アクティビティと相関させることによって前記標的領域のための治療プランを提供するステップと
を有し、
残りの分割照射の治療アクティビティは、前記治療プランに基づき調整され、
前記灌流レベルを前記標的領域のための治療アクティビティと相関させることは、前記治療アクティビティが放射線治療若しくは化学療法との併用であるのかどうか、及び前記灌流レベルが腫瘍又は正常組織のいずれにおける灌流レベルであるのかに基づくものであり、
前記プロセッサが、前記撮像装置のプローブを、該プローブがアクティブな放射線治療放射線ビームと干渉しないように位置付けるステップを更に有するものである、
前記灌流画像化システムの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療機器に係り、特に、放射線治療の施術中の腫瘍灌流画像化に係る。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒａｐｙ，ＲＴ）は、癌の治療のために広く使用されている。従来、ＲＴ治療プランは、それらが分割照射間で何らの変更なしで作成され施行される点で、静的であった。化学療法とともに使用されるＲＴは、腫瘍による化学療法薬の摂取がＲＴの効力を高めるので、癌の治療を強化する。腫瘍による化学療法薬の摂取は、腫瘍における薬剤の濃度レベルによって決定される。つまり、それは腫瘍灌流レベルに依存する。よって、ＲＴ施術中に腫瘍灌流の変化を測定する能力は、残りの分割照射のためのＲＴ治療計画への適応を決定することにおいて、更には、化学療法を施すための適切な投薬パターンを決定することにおいて、有益なフィードバックをもたらすことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ＲＴ施術中に実時間において腫瘍反応を非侵襲的に定量化する方法は、現在のところ存在しない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本原理に従って、画像化システムは、標的領域から灌流情報を収集するよう構成される撮像装置を有する。処理モジュールは、前記灌流情報に基づき前記標的領域の灌流レベルを決定するよう構成される。立案モジュールは、前記灌流レベルを前記標的領域のための治療アクティビティと相関させることによって前記標的領域のための治療プランを提供するよう構成される。前記治療アクティビティは、前記標的領域における前記灌流レベルの特性に基づき調整される。
【０００５】
灌流画像化システムは、標的領域から灌流情報を収集するよう構成される撮像装置を有する。処理モジュールは、前記灌流情報に基づき前記標的領域の灌流レベルを決定するよう構成される。立案モジュールは、前記灌流レベルを前記標的領域のための治療アクティビティと相関させることによって前記標的領域のための治療プランを提供するよう構成される。前記治療アクティビティは、腫瘍灌流レベル及び正常組織灌流レベルのうちの少なくとも１つを最適化パラメータとして使用することで、前記標的領域における前記灌流レベルの特性に基づき調整される。前記治療アクティビティは、放射線治療及び化学療法のうちの少なくとも１つを含む。
【０００６】
灌流画像化方法は、標的領域から灌流情報を収集するステップを有する。前記標的領域の灌流レベルは、前記灌流情報に基づき決定される。前記標的領域のための治療プランは、前記灌流レベルを前記標的領域のための治療アクティビティと相関させることによって提供される。前記治療アクティビティは、前記標的領域における前記灌流レベルの特性に基づき調整される。
【０００７】
本開示のそれら及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面とともに読まれるべきその実例となる実施形態の下記の詳細な説明から明らかになるであろう。
【０００８】
本開示は、以下の図面を参照して好適な実施形態の下記の説明を詳述する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】１つの実例となる実施形態に従う灌流画像化システムを示すブロック／フロー図である。
【図２】１つの実例となる実施形態に従って、腫瘍の灌流レベルをモニタリングするよう適用される灌流画像化システムを示す。
【図３】１つの実例となる実施形態に従って、胸部上で腫瘍を画像化するよう灌流画像化システムを適用されている対象の断面図を示す。
【図４】１つの実例となる実施形態に従う灌流画像化方法を示すブロック／フロー図である。
【図５】１つの実例となる実施形態に従って、治療を適応させるために灌流レベルを利用する使用ケースを例示するブロック／フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本原理に従って、灌流画像化のためのシステム及び方法が提供される。電離放射線及び化学療法の結果は、照射された組織部位におけるヘモグロビン及び含水量のレベルの変化と、血管拡張の増加に伴う局所灌流パターンの変化とである。灌流画像化技術は、放射線治療の効果の指標として放射線治療中に腫瘍の灌流レベルを取得するよう、ヘモグロビンの組織中濃度、水、酸素飽和度及び流量を測定する。灌流レベルは、放射線治療の分割照射の合間に断続的に又は実時間において取得されてよい。
【００１１】
望ましくは、灌流画像化装置のプローブは、それがアクティブな放射線治療ビームと干渉しないように位置付けられる。一実施形態では、プローブは、該プローブを位置付けるようロボットアームに結合される。プローブは、現在アクティブのＲＴビーム、光信号の信号対雑音比、ＲＴ立案システム及び／又は記録及び検証システムから取得されるリニアック位置の既知の時間パターン、並びに各アクティブビームの射出経路、のうちの１又はそれ以上に基づき位置付けられてよい。代替的に、プローブは、プロシージャの間に最大視野をモニタリングするための最適な静止位置のＲＴ立案システムの出力に基づき、位置付けられてよい。
【００１２】
特に有用な実施形態では、標的領域の灌流レベルは、標的領域のための治療プランを提供するよう治療アクティビティと相関される。望ましくは、治療アクティビティは、標的領域における灌流レベルの特性に基づき調整されてよい。治療アクティビティは放射線治療を含んでよい。例えば、腫瘍灌流レベル及び正常（すなわち、健康な）組織灌流レベルが、放射線治療立案において最適化パラメータとして利用されてよい。治療アクティビティはまた、放射線治療と並行して施される化学療法治療を含んでよい。
【００１３】
有利に、本原理は、安全且つ非侵襲的な様態において腫瘍の灌流レベルを決定する。放射線治療の施術中に腫瘍灌流の変化を測定することで、重要な情報が、放射線治療に対する異なる腫瘍タイプ及び癌ステージの反応に関して、集められ得る。このデータは、放射線治療の治療プラン又は化学療法の治療プランを特定のタイプ及び位置の腫瘍に合わせるために利用されてよい。
【００１４】
本発明は、医療イメージング装置に関して記載されるが、本発明の教示は、よりずっと幅広く、あらゆるイメージング装置に適用可能である点が理解されるべきである。幾つの実施形態では、本原理は、複雑な生物学的又は機械的なシステムを解析し又は扱う際に用いられる。図中に表されている要素は、ハードウェア及びソフトウェアの様々な組み合わせにおいて実施され、単一の要素又は複数の要素において組み合わされ得る機能を提供してよい。
【００１５】
図中に示されている様々な要素の機能は、専用のハードウェア、及び適切なハードウェアに関連してソフトウェアを実行可能なハードウェアの使用を通じて、提供され得る。プロセッサによって提供される場合に、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、又は一部が共有され得る複数の個別プロセッサによって、提供され得る。更に、語「プロセッサ」又は「コントローラ」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアにもっぱら言及していると解釈されるべきではなく、制限なしに、デジタル信号プロセッサ（“ＤＳＰ”）ハードウェア、ソフトウェアを記憶する読出専用メモリ（“ＲＯＭ”）、ランダムアクセスメモリ（“ＲＡＭ”）、不揮発性ストレージ、等を暗に含むことができる。
【００１６】
更に、本発明の原理、態様、及び実施形態並びにそれらの具体例を挙げている本願中の全ての記述は、それらの構造的及び機能的な等価物を包含するよう意図される。加えて、そのような等価物は、現在知られている等価物及び将来開発される等価物（すなわち、構造にかかわらず同じ機能を実行するあらゆる開発された要素）の療法を含むよう意図される。よって、例えば、当業者に明らかなように、本願で与えられるブロック図は、本発明の原理を具現する実例となるシステムコンポーネント及び／又は回路の概念図に相当する。同様に、明らかなように、あらゆるフローチャート、フロー図及び同様のものは、コンピュータ可読記憶媒体において実質的に表現され、故に、コンピュータ又はプロセッサによって、そのようなコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されていようとなかろうと実行され得る様々なプロセスを表す。
【００１７】
更に、本発明の実施形態は、コンピュータ又は何らかの命令実行システムによって又はそれとともに使用されるプログラムコードを提供するコンピュータ利用可能又はコンピュータ読出可能記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムプロダクトの形をとることができる。この記載のために、コンピュータ利用可能又はコンピュータ読出可能記憶媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスによって又はそれとともに使用されるプログラムを包含、記憶、通信、伝播又は輸送することができるあらゆる装置であるができる。媒体は、電子、磁気、光、電磁気、赤外線、又は半導体システム（又は装置又はデバイス）、あるいは、伝播媒体であることができる。コンピュータ読出可能記憶媒体の例には、半導体又はソリッドステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、硬質磁気ディスク及び光ディスクが含まれる。光ディスクの現在の例には、コンパクトディスク−読出専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク−リード／ライト（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、ブルーレイ及びＤＶＤが含まれる。
【００１８】
これより、図面（なお、図面において、同じ参照符号は、同じか又は類似する要素を表す。）、最初に図１を参照すると、灌流画像化のためのシステム１００が一実施形態に従って実例として示されている。電離放射線及び化学療法は、照射された組織部位におけるヘモグロビン及び含水量のレベルと、血管拡張の増加に伴う局所灌流パターンとを変化させる。灌流レベルの増加を伴う組織部位は、より放射線感受性が高い。よって、システム１００は、放射線治療（ＲＴ）に対する異なる腫瘍タイプ及び癌ステージの定量的な反応に関して重要な情報を集めるよう、腫瘍灌流レベルをモニタリングしてよい。
【００１９】
本原理は、望ましくは、ＲＴ施術中の腫瘍灌流の実時間モニタリングのために適用されるが、本原理の技術は、腫瘍灌流のモニタリング又は癌の治療に制限されず、むしろよりずっと幅広く、多数の異なる用途のために様々な分野で適用されてよいことが知られる。例えば、一実施形態では、本原理は、修繕されるべきパイプ内の環流を検出するよう配管工事において適用されてよい。他の用途も本原理の適用範囲で考えられる。
【００２０】
システム１００は、ワークステーション又はコンソール１０２を有してよい。ワークステーション又はコンソール１０２からは、プロシージャ（例えば、ＲＴ及び化学療法）が監督又は管理される。ワークステーション１０２は、望ましくは、１又はそれ以上のプロセッサ１２０と、プログラム及びアプリケーションを記憶するメモリ１０４とを有する。メモリ１０４は、１又はそれ以上の撮像装置１２２及びプローブ１２４から得られた灌流画像のようなデータ１０６を更に記憶してよい。システム１００の機能及び構成要素は１又はそれ以上のワークステーション又はシステムに組み込まれてよいことが理解されるべきである。
【００２１】
ワークステーション１０２は、データ１０６を見るための１又はそれ以上のディスプレイ１１６を有してよい。ディスプレイ１１６はまた、ユーザがワークステーション１０２並びにその構成要素及び機能と相互作用することを可能にしてよい。これは更に、ユーザインターフェース１１８によって助けられる。ユーザインターフェース１１８は、ワークステーション１０２とのユーザインタラクションを可能にするよう、キーボード、マウス、ジョイスティック、又は何らかの他の周辺機器若しくは制御を有してよい。
【００２２】
プローブ１２４及び撮像装置１２２は、灌流パターンの変化に感受性がある何らかの装置を有してよい。ここで使用される語「灌流」は、血流、酸素飽和量、組織の散乱特性、組織における外からの造影剤の取り込み、及び同様の生理学的測定を含む。撮像装置１２２のプローブ１２４は、標的領域から灌流情報を収集してよい。望ましくは、標的領域は、腫瘍及び健康な組織を含む。他の実施形態では、例えば、腫瘍及び健康な組織が１つの標的領域内で評価され得ない場合に、２つの別個の標的領域が評価されてよく、このとき、第１の標的領域は腫瘍を評価し、第２の標的領域は健康な組織を評価する。特に有用な実施形態では、撮像装置１２２は、例えば、拡散光スペクトロスコピー（Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＤＯＳ）、拡散光イメージング（Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，ＤＯＩ）、拡散相関スペクトロスコピー（Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＤＣＳ）、光音響コンピュータ断層撮影（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＡＴ）、光音響マイクロスコピー（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ＰＡＭ）、レーザードップラー灌流イメージング（Ｌａｓｅｒ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ，ＬＤＰＩ）、偏光感受型光コヒーレンストモグラフィー（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＳＯＣＴ）、高周波超音波（ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＵｌｔｒａＳｏｕｎｄ（ＵＳ））等のうちの１又はそれ以上を実行するよう構成されてよい。撮像装置１２２の上記の機能は実例であり、制限であるよう意図されない。撮像装置１２２の他の機能及び構成も考えられる。一実施形態では、１又はそれ以上のプローブ１２４は、対象１３２（例えば、患者）を評価するよう、ケーブル布線１２６を通じて撮像装置１２２へ結合されている。ケーブル布線１２６は、必要に応じて、電気接続、光ファイバ接続、媒介、等を含んでよい。他の実施形態では、プローブ１２４は、無線リンク（例えば、無線周波数接続、Ｗｉ−Ｆｉ、ブルートゥース、等）を介して撮像装置１２２へ結合されてよい。
【００２３】
実施形態において、撮像装置１２２は、ＤＯＳを実行するよう構成される。ＤＯＳは、吸収及び散乱を定量的に測定するよう近赤外線（Ｎｅａｒ−ＩｎｆｒａＲｅｄ，ＮＩＲ）スペクトル範囲内の光を利用する光学技術である。吸収スペクトルは、酸化及び脱酸素化ヘモグロビン、水及び大量脂質の組織中濃度を計算するために処理モジュール１１０によって使用される。有利に、ＤＯＳは、外からの造影剤を必要とせず、高速な定量的及び機能的情報を提供する（例えば、１０秒ごとのイメージング更新）。ＤＯＳは、広いスペクトル帯域幅を用いるが、低い空間サンプリングレートを有する。
【００２４】
他の実施形態では、撮像装置１２２は、ＤＯＩを実行するよう構成される。ＤＯＩは、大きい空間サンプリングレートを提供するが、低いスペクトル帯域幅を有する補足ツールである。よって、ＤＯＩは、特定の発色団（例えば、ヘモグロビン、水、等）の吸収特性を提供するよう調整されてよい。ＤＯＩを実行するよう構成される撮像装置１２２のプローブ１２４は、照射及び検出のための光ファイバを有してよい。照射のために、光ファイバは、例えば、レーザダイオード源又は発光ダイオード（ＬＥＤ）へ接続されてよい。検出のために、光ファイバは、例えば、増倍型電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラ検出器又は光検出器へ接続されてよい。同時の照射及び検出は、異なる光ファイバを用いて実行されてよい。例えば、プローブ１２４は、腫瘍灌流レベルの実時間２Ｄ画像を生成するために連続波（ＣＷ）光学測定を利用してよい。灌流レベルの他の測定も考えられ、例えば、周波数領域（ＦＤ）測定及び時間領域（ＴＤ）測定がある。ＤＯＩを実行するよう構成される撮像装置１２２は、源−検出器構成を調整することによって、組織において可変な深さ範囲で撮像するよう調整されてよい。
【００２５】
引き続き図１を参照しながら、つかの間図２を参照すると、腫瘍の灌流をモニタリングするよう適用される灌流画像化システム２００が一実施形態に従って実例として表されている。撮像装置１２２のプローブ１２４（図１）は、撮像面２０４内の正常な組織２０６及び部分的な腫瘍ボリューム２１０の灌流レベルを測定する。測定された灌流レベルは、部分的な腫瘍ボリューム２１０が腫瘍２０８の残りの部分とは別なふうにＲＴに反応する場合に特に有用であってよい。
【００２６】
再び図１を参照すると、一実施形態で、システム１００は、プローブ１２４へ結合されるロボットアーム１３０を備えたロボット１２８を有する。望ましくは、ロボットアーム１３０は、アクティブな（例えば、ＲＴ放射線）ビームと干渉しないようにプローブ１２４を位置付けるよう、複数の自由度を有する。引き続き図１を参照しながら、つかの間図３を参照すると、ＲＴ施術中に胸部上で腫瘍の灌流レベルを撮像するよう灌流画像化システムが適用された対象の断面図３００が一実施形態に従って実例として表されている。撮像装置１２２のプローブ１２４は、ＲＴ施術中にアクティブ放射線ビーム３０２の経路と干渉しないようにロボット１２８のロボットアーム１３０を用いて、腫瘍３０６の灌流レベルを撮像するよう位置付けられる。例えば、プローブ１２４は、腫瘍が常に光学的に可視的であるように、現在アクティブな放射線ビーム３０２の射出経路において位置付けられてよい。非アクティブな放射線ビーム３０４がアクティブにされると、プローブ１２４は、位置３０８，３１０を行ったり来たりするよう再配置されてよい。
【００２７】
再び図１を参照すると、コンピュータ実装プログラム１０８がワークステーション１０２のメモリ１０４に記憶されている。プログラム１０８は、夫々が様々な機能を実行するよう構成される複数のモジュールを有してよい。モジュールはハードウェア及びソフトウェアの様々な組み合わせにおいて実施されてよい点が理解されるべきである。
【００２８】
プログラム１０８は、撮像装置１２２からデータを受け取って灌流情報に基づき標的領域の灌流レベルを決定するよう構成される処理モジュール１１０を有してよい。灌流レベルは、如何なる時点でも腫瘍内のヘモグロビン及び水の量の定量化可能な測定を示してよく、放射線誘発細胞死のその傾向を示してよい。他方で、正常な（すなわち、非癌性の）組織は、癌性組織よりも放射線感受性が低い。従って、ＲＴ施術中に周囲の正常な組織の灌流レベルをモニタリングすることは、正常な組織が受ける入射放射線に起因するその変化する放射線感受性の発展的な情報を提供してよい。
【００２９】
特に有用な実施形態では、処理モジュール１１０は、灌流指数（Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ  Ｉｎｄｅｘ，ＰＩ）を用いて灌流レベルを決定する。ＰＩは、腫瘍又は組織から反射されたＮＩＲ信号のパルス強さの指標である。組織表面に沿って様々な位置で検出される光の振幅は、下層組織の吸収及び散乱に関する情報を提供する。具体的に、酸化及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度は、ＮＩＲ範囲における複数の波長の光を使用することで導出され得る。光を吸収する発色団の濃度は、腫瘍の微小環境の指標として使用可能であり、腫瘍灌流、壊死、及び血管形成のより良い理解を可能にする。灌流レベルの他の指標も考えられる。例えば、外からの造影剤は、灌流が良好な組織を低灌流組織と区別するために、腫瘍部位における細胞死を識別するために、又は腫瘍自体を識別するために、使用されてよい。
【００３０】
処理モジュール１１０は、組織内の空間パターンの２次元（２Ｄ）及び／又は３次元（３Ｄ）画像を出力として生成してよい。一実施形態で、撮像装置１２２が拡散光イメージングを実行するよう構成される場合に、画像は、組織内の光伝播をモデル化するよう放射輸送方程式に基づき再構成されてよい。他の実施形態では、拡散光イメージングの画像は、放射輸送方程式に対する拡散近似を用いて再構成されてよい。拡散画像を生成する他の方法も考えられる。一実施形態で、処理モジュール１１０は、実時間においてＲＴ施術中に腫瘍灌流を測定するよう構成されてよい。他の実施形態では、処理モジュール１１０は、ＲＴの１又はそれ以上の分割照射の組の後に間欠的に腫瘍灌流を測定するよう構成されてよい。処理モジュール１１０は、腫瘍反応及び／又は正常組織反応の指標としての発色団濃度を出力として提供してよい。出力は１又はそれ以上のディスプレイ１１６及びユーザインターフェース１１８を伴ってよい。一実施形態で、１つのディスプレイ１１６は、実時間において更新される腫瘍／正常組織反応の値を示してよく、一方、他のディスプレイ１１６は、ＲＴ施術に対する組織反応の累積的値を示してよい。他の構成も考えられる。
【００３１】
実施形態において、プログラム１０８は、アクティブな放射線ビームの経路と干渉しないようにロボット１２８のロボットアーム１３０を用いてプローブ１２４を位置付ける位置決めモジュール１１２を有してよい。位置決めモジュール１１２は、アクティブなＲＴビームの位置、光信号の信号対雑音比、ＲＴ立案システム及び／又は記録及び検証（Ｒｅｃｏｒｄ  ａｎｄ  Ｖｅｒｉｆｙ，Ｒ＆Ｖ）システムから取得されるリニアック位置の既知の時間パターン、及びアクティブなＲＴビームの射出経路のうちの１又はそれ以上に基づきプローブ１２４の位置を制御してよい。他の実施形態では、位置決めモジュール１１２は、プロシージャの間に最大視野をモニタリングするためのＲＴ立案システムからの最適な静的位置を受け取る。他の位置決め因子も考えられる。
【００３２】
プログラム１０８は立案モジュール１１４を有してよい。一実施形態で、立案モジュール１１４は、灌流レベルを標的領域のための治療アクティビティと相関させることによって標的領域のための治療プランを提供してよい。治療アクティビティは放射線治療、化学療法、等を含んでよい。他の治療アクティビティも考えられる。治療アクティビティは、標的領域における灌流レベルの特性に基づき調整されてよい。例えば、立案モジュール１１４は、ＲＴの線量最適化プロシージャにおける最適化パラメータとして腫瘍反応を組み込んでよい。他の例として、立案モジュール１１４は、ＲＴの線量最適化プロシージャにおける最適化パラメータとして正常組織反応を組み込んでよい。他の実施形態では、最適化パラメータは、例えば、酸素飽和量、組織の散乱特性、組織における外からの造影剤の取り込み、等のような他の生理学的指標と組み合わされ得る正常組織及び／又は腫瘍の灌流レベルを含んでよい。立案モジュール１１４は、更なる最適化パラメータとして腫瘍反応及び／又は正常組織反応を用いて、最適化されたＲＴプランを作成することによってＲＴ施術の残りの分割照射を適応させてよい。
【００３３】
腫瘍における灌流レベルは、ＲＴの最初の数回の分割照射の間は理想的に高いはずであり、これは、腫瘍が放射線感受性であり続けることを意味する。腫瘍における細胞死の割合がＲＴの以後の分割照射に向かって増大するにつれて、それらの部位における灌流は皆無かそれに近くなるはずである。他方で、正常な組織では、より高い灌流レベルは放射線感受性の高まりを示し、これは、ＲＴプランにおいてそれらの部位を回避する必要性の高まりを指し示す。他の実施形態は、灌流レベルの積極的な測定を通じて分割照射間の発射を変更し、それらの場所への照射量を局所的に変更することを含んでよい。そのような特徴は、ＲＴプロシージャ後に生理的機能を維持することが重要である敏感な構造（例えば、脊髄）の近くに腫瘍が位置する場合に特に有用であってよい。そのような特徴はまた、主要の部分が腫瘍の残りの部位とは別なふうに治療に反応する場合に有用であってよい。
【００３４】
他の実施形態では、立案モジュール１１４は、併用療法に関してインテリジェントな立案ストラテジのために腫瘍灌流レベルを利用してよい。例えば、化学療法がＲＴとともに利用される場合に、腫瘍による化学療法薬の摂取はまた、腫瘍の放射線感受性をより高める働きをする。測定された腫瘍灌流レベルを治療の間の全ての段階で利用して治療過程の残りの部分を引き続き適応させることが重要であってよい。この適応は、ＲＴ及び化学療法の両方の治療パターンに適用可能であってよい。
【００３５】
これより図４を参照すると、灌流画像化方法４００を示すフロー図が一実施形態に従って実例として表されている。ブロック４０２で、灌流情報が標的領域から収集される。好適な実施形態では、標的領域は腫瘍及び健康な組織の両方を含む。他の実施形態では、例えば、腫瘍及び健康な組織の両方が１つの標的領域内で評価され得ない場合に、２つの別個の標的領域が評価されてよく、第１の標的領域は腫瘍を評価し、第２の標的領域は健康な組織を評価する。灌流情報を収集することは、局所的な灌流パターンの変化を識別するよう何らかの方法を適用することを含む。ここ使用される語「灌流」は、血流、酸素飽和量、組織の散乱特性、組織における外からの造影剤の取り込み、及び同様の生理学的測定を含むよう意図される。幾つかの有用な実施形態では、灌流情報を収集することは、例えば、拡散光スペクトロスコピー、拡散光イメージング、拡散相関スペクトロスコピー、光音響コンピュータ断層撮影、光音響マイクロスコピー、レーザードップラー灌流イメージング、偏光感受型光コヒーレンストモグラフィー、高周波超音波のうちの１又はそれ以上を実行することを含む。灌流情報を収集する他の方法も考えられる。
【００３６】
ブロック４０４で、灌流情報を収集することは、放射線治療の処置の間に実行されてよい。ブロック４０６で、灌流情報を収集するよう構成される撮像装置のプローブは、プローブがアクティブな放射線治療ビームと干渉しないように位置付けられる。プローブは、現在アクティブのＲＴビーム、光信号の信号対雑音比、ＲＴ立案システム及び／又は記録及び検証システムから取得されるリニアック位置の既知の時間パターン、並びに各アクティブビームの射出経路、のうちの少なくとも１つに基づき位置付けられてよい。代替的に、プローブは、プロシージャの間に最大視野をモニタリングするための最適な静止位置のＲＴ立案システムの出力に基づき、位置付けられてよい。灌流撮像装置のプローブを位置付ける他の方法も考えられる。特に有用な実施形態では、プローブは、プローブを位置付けるようロボットアームによってロボットへ結合される。望ましくは、ロボットアームは複数の自由度を有する。
【００３７】
ブロック４０８で、標的領域の灌流レベルが灌流情報を用いて決定される。灌流レベルを決定することは、組織の標的領域の空間パターンの２Ｄ及び／又は３Ｄ画像を生成することを含んでよい。一実施形態で、灌流レベルはまた、ＲＴの１又はそれ以上の分割照射の組の後に間欠的に提供されてよい。他の実施形態では、灌流レベルは更に、ＲＴ施術に対する組織反応の累積的な値として提供されてよい。更なる他の実施形態では、灌流レベルは、酸素飽和量、組織の散乱特性、組織における外からの造影剤の取り込み、等のような、撮像を通じて取得され得る他の生理学的測定とともに提供されてよい。
【００３８】
ブロック４１０で、標的領域のための治療プランは、灌流レベルを標的領域のための治療アクティビティと相関させることによって提供される。治療アクティビティは、例えば、放射線治療、化学療法、等を含んでよい。他の治療アクティビティも考えられる。望ましくは、治療アクティビティは、標的領域における灌流レベルの特性に基づき調整されてよい。ブロック４１２で、治療アクティビティを調整することは、放射線治療を調整することを含む。ＲＴの残りの分割照射は、ＲＴ立案における更なる最適なパラメータとして腫瘍灌流レベル及び／又は正常組織灌流レベルを用いて適応されてよい。腫瘍灌流レベル及び正常組織灌流レベルは、単独で、又は互いと、若しくは酸素飽和量、組織の散乱特性、組織における外からの造影剤の取り込み、等のような他の生理学的測定と組み合わせて、ＲＴ立案において最適化パラメータとして適用されてよい。例えば、ＲＴの初回において、腫瘍における灌流レベルは高いはずである。これは、腫瘍が放射線感受性であり続けることを意味する。細胞死の割合がＲＴの以後の分割照射に向かって増大するにつれて、それらの部位における灌流は皆無かそれに近くなるはずである。正常な組織では、より高い灌流レベルは放射線感受性の高まりを示し、これは、ＲＴ立案においてそれらの部位を回避する必要性の高まりを指し示す。他の実施形態は、分割照射間の発射は、灌流レベルの積極的な測定と、それらの場所への照射量を局所的に変更することとを通じて変更されてよい。ＲＴ処置を適応させることは、ＲＴプロシージャ後に生理的機能を維持することが重要である敏感な構造（例えば、脊髄）の近くに腫瘍が位置する場合に特に有用であってよい。
【００３９】
ブロック４１４で、治療アクティビティを調整することは、化学療法の処置を調整することを含む。例えば、化学療法は、ＲＴと並行して適用されてよい。腫瘍による化学療法薬の摂取は、腫瘍の放射線感受性をより高める。そのような状況では、測定された腫瘍灌流レベルを治療の全ての段階で利用して治療の残りの部分を引き続き適応させることが重要である。適応は、ＲＴ及び／又は化学療法の治療パターンに適用可能であってよい。
【００４０】
つかの間図５を参照すると、治療を適応させるよう灌流レベルを利用する使用ケースの実例となるフロー図５００が実例として表されている。ブロック５０２で、放射線治療の施術が、望ましくは腫瘍及び健康な組織を含む標的領域に対して実行される。ブロック５０４で、灌流画像化が実行される。灌流画像化は、分割照射内又は分割照射間で実行されてよい。灌流画像化は、例えば、ＤＯＳ、ＤＯＩ、等を含んでよい。ブロック５０６で、腫瘍における灌流レベルの低下が存在する場合は、これは、ブロック５０８において、腫瘍細胞死の増大を示してよい。ブロック５１０で、放射線治療の治療プランは、腫瘍のそれらの部位への照射量を低減するよう適応されてよい。ブロック５１２で、正常な組織における灌流レベルの増大が存在する場合は、これは、ブロック５１４において、照射を受けた正常な組織の放射線感受性が高くなっていることを示してよい。ブロック５１６で、放射線治療の治療プランは、危険にさらされている正常な組織又は臓器への照射量を低減するよう適応されてよい。ブロック５１８で、化学療法による灌流レベルの増大が存在する場合は、ブロック５２０で、放射線治療の治療プランは、危険にさらされている正常な組織又は臓器の所望の許容範囲に基づき適応されてよい（例えば、線量、分割、等）。
【００４１】
添付の特許請求の範囲を解釈する際に、次の点が理解されるべきである：
ａ）語「有する」は、所与のクレームにおいて挙げられている以外の他の要素又は動作の存在を除外しない；
ｂ）要素を単称形で呼ぶことは、そのような要素の複数個の存在を除外しない；
ｃ）特許請求の範囲における如何なる参照符号もそれらの適用範囲を制限しない；
ｄ）複数の“手段”は、同じく項目又はハードウェア若しくはソフトウェアにより実施される構造又は機能によって表されてよい；
ｅ）動作の具体的な順序は、具体的に示されない限りは必要とされるよう意図されない。
【００４２】
放射線治療の施術中の実時間の腫瘍灌流画像化のための好適な実施形態（実例であって制限でないと意図される。）を記載してきたが、改良及び変形が上記の教示に照らして当業者によって為され得ることが知られる。従って、変更が、開示されている特定の実施形態において為されてよいことが理解されるべきであり、そのような変更は、添付の特許請求の範囲によって概要を示されているここで開示されている実施形態の適用範囲内にある。特許法によって求められる詳細な記述及び詳細な事項をこのように記載してきたが、請求され、特許権によって保護されることを望むものは、添付の特許請求の範囲において示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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