(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光ファイバを有する形状検知可能な装置、
前記少なくとも１つの光ファイバから光信号を受信し、前記光信号を解読して、前記形状検知可能な装置の運動情報を提供するために構成される線源位置決めモジュールであって、前記運動情報は、治療中いつでも前記形状検知可能な装置内の治療線源の位置並びに前記形状検知可能な装置の形状及び位置を有する、線源位置決めモジュール、及び
総治療時間に累積的に等しい１つ以上の時間ビンを提供するために構成される線量決定モジュール
を有するシステムにおいて、前記線量決定モジュールは、各時間ビンに対し、前記形状検知可能な装置の運動情報を用いて、治療すべき標的領域が受け取る線量を決定する、及び前記線量決定モジュールはさらに、前記１つ以上の時間ビンの各々に対し、前記標的領域が受け取る前記線量を結合して、前記標的領域が受け取る全線量を決定するように構成されている、システム。
【請求項２】
前記線量決定モジュールは、前記治療線源の運動情報を用いて、前記治療線源により送出される線量を決定するために構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記線量決定モジュールは、初期の治療計画を用いて、前記治療線源により送出される線量を決定するために構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記線量決定モジュールはさらに、前記標的領域が受け取る線量を、前記治療線源により送出される線量と決定するために構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記標的領域を撮像することにより、前記標的領域の運動情報を供給するために構成される撮像モジュールをさらに有する、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
少なくとも１つの光ファイバを有する形状検知可能な装置、
組織内にある前記少なくとも１つの光ファイバから光信号を受信し、前記光信号を解読して、前記装置内にある治療線源の運動情報を提供するために構成される線源位置決めモジュール、及び
総治療時間を示している１つ以上の時間ビンを提供するために構成される線量決定モジュール
を有するシステムにおいて、前記線量決定モジュールは、各時間ビンに対し、前記治療線源の運動情報を用いて、治療すべき標的領域が受け取る線量を決定する、及び前記線量決定モジュールはさらに、前記１つ以上の時間ビンの各々に対し、前記標的領域が受け取る前記線量を結合して、前記標的領域が受け取る全線量を決定するように構成されており、
前記線量決定モジュールは、前記治療線源の運動情報を用いて、前記治療線源により送出される線量を決定するために構成され、
前記標的領域を撮像することにより、前記標的領域の運動情報を供給するために構成される撮像モジュールをさらに有し、
前記線量決定モジュールはさらに、前記標的領域の運動情報に基づいて、前記標的領域の各ボクセルの運動パターンの確率分布関数（ＰＤＦ）を作成するように構成される、システム。
【請求項７】
前記線量決定モジュールはさらに、前記標的領域が受け取る前記線量を決定するために、前記治療線源により送出される前記線量を用いて、各ボクセルの前記確率分布関数の畳み込みを行うために構成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記撮像モジュールは、超音波又は磁気共鳴撮像の少なくとも１つを行うために構成される、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記形状検知可能な装置はカテーテルである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記治療線源の運動情報又は前記標的領域の運動情報の少なくとも１つに基づいて、治療計画を修正するために構成される計画モジュールをさらに有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記総治療時間は、単回、複数回又はある期間にわたる回数の少なくとも１つの時間を含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
少なくとも１つの光ファイバを有する形状検知可能な装置、
前記少なくとも１つの光ファイバから光信号を受信し、前記光信号を解読して、前記形状検知可能な装置の運動情報を供給するために構成される線源位置決めモジュールであって、前記運動情報は、治療中いつでも前記形状検知可能な装置内の治療線源の位置並びに前記形状検知可能な装置の形状及び位置を有する、線源位置決めモジュール、
総治療時間に累積的に等しい１つ以上の時間ビンを提供するために構成される線量決定モジュール、及び
ディスプレイ
を有する形状検知システムを有するワークステーションにおいて、前記線量決定モジュールは、各時間ビンに対し、前記形状検知可能な装置の運動情報を用いて、治療すべき標的領域が受け取る線量を決定するように構成され、及び前記線量決定モジュールはさらに、前記１つ以上の時間ビンの各々に対し、前記標的領域が受け取る前記線量を結合し、前記標的領域が受け取る全線量を決定するように構成されている、ワークステーション。
【請求項１３】
前記線量決定モジュールは、前記治療線源の運動情報又は初期の治療計画の少なくとも１つを用いて、前記治療線源により送出される線量を決定するために構成される、及び前記線量決定モジュールはさらに、前記標的領域が受け取る前記線量を前記治療線源により送出される前記線量と決定するように構成される、請求項１２に記載のワークステーション。
【請求項１４】
少なくとも１つの光ファイバを有する形状検知可能な装置、
組織内にある前記少なくとも１つの光ファイバから光信号を受信し、前記光信号を解読して、前記装置内にある治療線源の運動情報を供給するために構成される線源位置決めモジュール、
総治療時間を示している１つ以上の時間ビンを提供するために構成される線量決定モジュール、及び
ディスプレイ
を有する形状検知システムを有するワークステーションにおいて、前記線量決定モジュールは、各時間ビンに対し、前記治療線源の運動情報を用いて、治療すべき標的領域が受け取る線量を決定するように構成され、及び前記線量決定モジュールはさらに、前記１つ以上の時間ビンの各々に対し、前記標的領域が受け取る前記線量を結合し、前記標的領域が受け取る全線量を決定するように構成されており、
前記線量決定モジュールは、前記治療線源の運動情報又は初期の治療計画の少なくとも１つを用いて、前記治療線源により送出される線量を決定するために構成される、及び前記線量決定モジュールはさらに、前記標的領域が受け取る前記線量を前記治療線源により送出される前記線量と決定するように構成され、
前記標的領域を撮像することにより、撮像領域の運動情報を供給するように構成される撮像モジュールをさらに有し、前記線量決定モジュールはさらに、前記標的領域の運動情報に基づいて、前記標的領域の各ボクセルの運動パターンの確率分布関数を作成するように構成され、及び前記線量決定モジュールは、前記標的領域が受け取る前記線量を決定するために、前記治療線源により送出される前記線量を用いて、各ボクセルの前記確率分布関数の畳み込みを行うように構成される、ワークステーション。
【請求項１５】
形状検知可能な装置、線源位置決めモジュール、及び線量決定モジュールを有するシステムの作動方法であって、
前記線源位置決めモジュールが、形状検知可能な装置の運動情報を決定するステップであって、前記運動情報は、治療中いつでも前記形状検知可能な装置内の治療線源の位置並びに前記形状検知可能な装置の形状及び位置を有する、ステップ、
前記線量決定モジュールが、総治療時間に累積的に等しい１つ以上の時間ビンを供給するステップ、
前記線量決定モジュールが、前記１つ以上の時間ビンの各々に対し、前記形状検知可能な装置の運動情報を用いて、治療すべき標的領域が受け取る線量を計算するステップ、及び
前記線量決定モジュールは、前記標的領域が受け取る全線量を決定するために、前記１つ以上の時間ビンの各々に対し、前記標的領域が受け取る前記線量を結合するステップ
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、標的領域が受け取る線量を推定すること、及び特に医療応用における動き補償を用いて組織が受け取る線量を推定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
高線量率（ＨＤＲ）の小線源治療は、例えば前立腺のような標的部位の内部に又は標的部位に近接した高放射性線源の一時的な挿入による癌の治療を含む。最初の治療セッションの前に、複数のカテーテルが経会陰的に前記標的部位内に挿入される。これらカテーテルは、経直腸超音波（ＴＲＵＳ）画像上に描かれ、カテーテルの位置情報が治療計画システム内に与えられ、各カテーテル内にあるＨＤＲ線源の最適な位置及び各位置においてＨＤＲ線源が費やす時間を決定する。ＨＤＲの小線源治療計画は次いで、数日のうちに単回(single fraction)又は複数回施行される。幾つかの例において、ＣＴスキャンは、カテーテルの位置を検証するために、各回の前後に行われてもよい。しかしながら、これは、治療中にカテーテルの位置の何らかの幾何学的な検証ができる一方、患者に実際に送出された線量は決められない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の原理に従って、少なくとも１つの光ファイバを持つ形状検知可能な装置を含むシステムが提供される。線源位置決めモジュールは、構造物内にある治療線源の運動情報を提供するために、構造物内にある少なくとも１つの光ファイバから光信号を受信し、この光信号を解読して、この装置内にある治療線源の運動情報を提供するように構成される。線量決定モジュールは、総治療時間を示している１つ以上の時間ビン(temporal bin)を提供するように構成される。各時間ビンに対し、前記線量決定モジュールは、治療線源の運動情報を用いて、治療すべき標的領域が受け取る線量を決定するように構成される。この線量決定モジュールはさらに、前記標的領域が受け取る全線量を決定するために、前記１つ以上の時間ビンの各々に対し前記標的領域が受け取る線量を結合するように構成される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
例えば、線量決定モジュールは、治療線源の運動情報を用いて、前記治療線源により送出される線量を決定するように構成され得る。線量決定モジュールは、初期の治療計画を用いて、前記治療線源により送出される線量を決定するように構成されることも可能である。その上、線量決定モジュールはさらに、前記標的領域が受け取る線量を治療線源により送出される線量と決定するように構成され得る。例示的なシステムはさらに、標的領域を撮像することにより、この標的領域の運動情報を提供するように構成される撮像モジュールを有することもできる。線量決定モジュールはさらに、標的領域の運動情報に基づいて、前記標的領域の各ボクセルの運動パターンの確率分布関数（ＰＤＦ）を作成するように構成されることもできる。線量決定モジュールはさらに、標的領域が受け取る線量を決定するために、前記治療線源により送出される線量を用いて、各ボクセルの確率分布関数の畳み込みを行うように構成されることも可能である。形状検知可能な装置はカテーテルとすることができる。撮像モジュールは、超音波及び/又は磁気共鳴撮像を行うように構成されることができる。前記例示的なシステムはさらに、治療線源の運動情報及び/又は標的領域の運動情報に基づいて、治療計画を修正するために構成される計画モジュールを含むことができる。総治療時間は、例えば、単回、複数回及び/又はある期間にわたる回数の時間を含むことができる。
【０００５】
さらに、本発明の原理に従って、少なくとも１つの光ファイバを有する形状検知可能な装置、及び構造物内にある少なくとも１つの光ファイバから光信号を受信し、この光信号を解読して前記装置内にある治療線源の運動情報を提供するために構成される線源位置決めモジュールを有する形状検出システムを含むワークステーンが供給される。線量決定モジュールは、総治療時間を示している１つ以上の時間ビンを供給するように構成される。各時間ビンに対し、線量決定モジュールは、治療線源の運動情報を用いて、治療すべき標的領域が受け取る線量を決定するように構成される。線量決定モジュールはさらに、標的領域が受け取る全線量を決定するために、前記１つ以上の時間ビンの各々に対し標的領域が受け取る線量を結合するように構成される。さらに表示装置が含められ得る。
【０００６】
例えば、線量決定モジュールは、治療線源の運動情報を用いて、治療線源により送出される線量を決定するように構成されることができる。この線量決定モジュールは、初期の治療計画を用いて、治療線源により送出される線量を決定するように構成されることも可能である。その上、前記線量決定モジュールはさらに、標的領域が受け取る線量を治療線源により送出される線量と決定するように構成されることもできる。例示的なワークステーションは、標的領域を撮像することにより、この標的領域の運動情報を提供するように構成される撮像モジュールを含むこともできる。線量決定モジュールは、標的領域の運動情報に基づいて、標的領域の各ボクセルの運動パターンの確率分布関数（ＰＤＦ）を作成するように構成されることもできる。線量決定モジュールはさらに、標的領域が受け取る線量を決定するために、治療線源により送出される線量を用いて、各ボクセルの確率分布関数の畳み込みを行うように構成されることも可能である。形状検知可能な装置はカテーテルとすることもできる。撮像モジュールは、超音波及び/又は磁気共鳴撮像を行うように構成されることができる。例示的なワークステーションは、治療線源の運動情報及び/又は標的領域の運動情報に基づいて、治療計画を修正するために構成される計画モジュールを含むこともできる。総治療時間は、例えば、単回、複数回及び/又はある期間にわたる回数の時間を含むことができる。
【０００７】
さらに、本発明の原理に従って、構造物内に置かれる形状検知可能な装置内にある治療線源の運動情報を決定するステップを含む方法が提供される。総治療時間を示している１つ以上の時間ビンが供給される。これら１つ以上の時間ビンの各々に対し、前記治療線源の運動情報を用いて、治療すべき標的領域が受け取る線量が計算される。前記１つ以上の時間ビンの各々に対し標的領域が受け取る線量が結合され、前記標的領域が受け取る全線量を決定する。
【０００８】
例えば、例示的な方法はさらに、前記時間ビンの各々に対し、前記治療線源の運動情報を用いて、これら治療線源により送出される線量を計算するステップを含むことができる。この例示的な方法は、初期の治療計画を用いて、前記治療線源により送出される線量を計算するステップを含むことも可能である。標的領域が受け取る線量を計算するステップは、この標的領域が受け取る線量を治療線源により送出される線量と決定するステップを含むことができる。前記例示的な方法は、前記標的領域の運動情報を提供するために、標的領域を撮像するステップを含むこともできる。その上、前記例示的な方法は、前記標的領域の運動情報に基づいて、この標的領域の各ボクセルの運動パターンの確率分布関数（ＰＤＦ）を計算するステップを含むこともできる。前記標的領域が受け取る線量を決定するために、前記例示的な方法が前記治療線源により送出される線量を用いて、各ボクセルの確率分布関数の畳み込みを行うステップをさらに含むことも可能である。前記形状検知可能な装置はカテーテルとすることができる。前記標的領域を撮像するステップは、超音波／磁気共鳴撮像を行うステップを含むことができる。さらに他に、前記例示的な方法は、前記治療線源の運動情報及び/又は前記標的領域の運動情報に基づいて、治療計画を修正するステップを含むこともできる。前記総治療時間は、例えば単回、複数回及び/又は全ての回数の時間を含むことができる。
【０００９】
本開示のこれら及び他の目的、特徴並びに利点は、本開示の説明的な実施例の以下の詳細な説明から明らかとなり、この説明は、付随する図面と組み合わせて読むべきである。
【００１０】
本開示は、以下の図面を参照して好ましい実施例の以下の説明を詳細に示している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ある実施例に従う、受け取る線量を決定ためのシステム／方法を示すブロック／フロー図。
【図２】ある実施例に従う、運動情報を用いて標的領域が受け取る線量を決定するためのシステム／方法を示すブロック／フロー図。
【図３】ある実施例に従う、受け取る線量を決定するためのシステム／方法を示すブロック／フロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本原理に従って、被験者の標的領域が受け取る動き補償された線量分布が提供される。特に、例えば高線量率（ＨＤＲ）小線源治療の治療時間は、１つ以上の時間ビンで表される。各ビンに対する１つ以上のカテーテル内にある放射性線源により送出される３Ｄの線量分布がこれら放射性線源の運動に基づいて決められる。好ましくは、前記カテーテルの形状を決定するために形状検知技術が利用される。カテーテル内にある放射性線源の位置は、アフターローダー装置(afterloader device)にクエリーを行うことにより決められてもよい。前記放射性線源により送出される３Ｄの線量分布は、カテーテル及び放射性線源の運動情報並びに初期の治療計画を用いて決められる。
【００１３】
標的領域が受け取る３Ｄの線量分布は、この標的領域の運動情報に基づいて決められる。この標的領域の運動情報は、例えば超音波撮像を用いて決められてもよい。標的領域の各ボクセルに対する運動パターンの確率分布関数が計算される。各ボクセルに対する確率分布関数は、前記放射性線源により送出される３Ｄの線量分布を用いて畳み込み(convolution)が行われ、その時間ビンの間に標的領域が受け取る３Ｄの線量分布を提供する。標的領域の運動情報が入手できない場合、例えば撮像が行えない場合、標的領域が受け取る３Ｄの線量分布は、放射性線源により送出される３Ｄの線量分布として決定される。標的領域が受け取る全線量は、前記１つ以上の時間ビンの各々に対する前記標的領域が受け取る３Ｄの線量分布を結合させることにより決められてもよい。
【００１４】
有利なことに、標的領域が受け取る線量は、ある実施例に従って、適応する治療計画に使用されてもよい。例えば、標的領域が受け取る線量は、送出中又は治療回の間に前記治療計画を修正するのに使用されてもよい。他の実施例において、標的領域が受け取る線量は、治療実施の品質保証のための回顧的情報を提供するのに使用されてもよい。
【００１５】
当然のことながら、本発明は、医療器具及び処置に関して説明されるが、本発明が教えることは、もっと広範囲にわたり、如何なるインターベンション手術の監視に応用可能である。幾つかの実施例において、本原理は、複雑な生物又は機械システムを解析するのに用いられる。例えば、本原理は一般的に、如何なるインターベンション療法の治療モニタリングに応用可能である。他の実施例において、本原理は、生物システムの内部トラッキング処置、例えば肺、消化管、排泄器官、血管等のような身体の全領域における処置に応用可能である。図示される要素は、ハードウェア及びソフトウェアの様々な組み合わせで実施されてもよく、単一の要素又は複数の要素において結合される機能を提供してもよい。
【００１６】
図示される様々な要素の機能は、専用のハードウェア及び適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行することが可能であるハードウェアを使用することにより提供されることができる。処理器により提供されるとき、前記機能は、単一の専用処理器、単一の共用処理器又は複数の個別処理器により提供されることができ、これら処理器の幾つかが共用されることができる。その上、"処理器"又は"制御器"という用語の明確な使用は、ソフトウェアを実行することが可能であるハードウェアにのみ言及していると解釈されるべきではなく、限定ではないが、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）のハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）不揮発性記憶媒体等も暗黙的に含んでいる。
【００１７】
その上、本発明の原理、態様及び実施例、並びにこれらの具体例を述べている全ての発言は、本発明の構造的及び機能的に同等の物の両方を含むように意図される。加えて、このような同等の物は、現在知られている同等の物及び将来開発される同等の物（すなわち、構造にかかわらず、同じ機能を行う、開発された如何なる要素）の両方を含むことを目的とする。従って、例えば、ここに示されるブロック図が本発明の原理を具現化している説明的なシステムの構成要素及び/又は回路の概念図を表していることを当業者は分かっている。同様に、如何なるフローチャート及びフロー図等は、コンピュータ又は処理器が明確に示されていなくても、コンピュータ読取可能媒体において実質的に示され、コンピュータ又は処理器により実施される様々な処理を表していることが分かる。
【００１８】
その上、本発明の実施例は、コンピュータ若しくは何らかの命令実施システムにより又はそれらと関係して使用するためのプログラムコードを備えるコンピュータ使用可能又はコンピュータ読取可能な記憶媒体から入手可能であるコンピュータプログラムプロダクトの形式をとることができる。この説明を目的として、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読取可能な記憶媒体は、命令実施システム、機器若しくは装置により又はそれらと関係して使用するためのプログラムを含む、記憶する、通信する、伝搬する又は送信する如何なる機器とすることができる。前記媒体は、電子、磁気、光、電磁、赤外線又は半導体システム（又は機器若しくは装置）又は伝播媒体とすることができる。コンピュータ読取可能媒体の例は、半導体若しくはソリッドステートメモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、硬質磁気ディスク及び光ディスクを含む。光ディスクの現在の例は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ブルーレイ（登録商標）及びＤＶＤを含む。
【００１９】
同様の番号は同じ又は類似の要素を表している図面を参照すると共に、最初は図１を参照すると、受け取る線量を決定するためのシステム１００がある実施例に従って説明的に描かれている。このシステム１００は、ワークステーション又は制御卓１０２を含み、処置（例えばＨＤＲ小線源治療）はそこから監視及び管理される。ワークステーション１０２は好ましくは、１つ以上の処理器１０６、並びにプログラム及びアプリケーションを記憶するためのメモリ１０４を含む。当然のことながら、システム１００の機能及び構成要素が１つ以上のワークステーション又はシステムに一体化されてもよい。
【００２０】
ワークステーション１０２は、視察するための１つ以上のディスプレイ１０８を含んでもよい。このディスプレイ１０８は、ユーザがワークステーション１０２と、並びにその構成要素及び機能と対話することも可能にする。これはユーザインタフェース１１０によってさらに楽になり、このユーザインタフェース１１０は、キーボード、マウス、ジョイスティック又はユーザがワークステーション１０２と対話するのを可能にするための他の如何なる周辺機器若しくは制御装置を含んでもよい。
【００２１】
メモリ１０４は、１つ以上の装置又は器具１１６内にある（例えば放射性）線源の運動を決定するために構成される。装置１１６は好ましくはカテーテルを含んでいるが、ガイドワイヤ、プローブ、内視鏡、ロボット、電極、フィルタ装置、バルーン装置又は他の構成要素の１つ以上を含んでもよい。カテーテル１１６は、例えば高線量率（ＨＤＲ）小線源治療のような治療のために、被験者１１２（例えば患者）内に置かれてもよい。本原理は、他の形式の治療及び処置にも応用可能である。
【００２２】
線源位置決めモジュール１２４は、カテーテル１１６及び/又はその周辺領域に関連する形状及び姿勢を正確に及び連続して追跡するために、形状検知プローブ１２６を含む形状検知システムを用いる。この形状検知システムは、選択された信号を供給する、及び光学応答を受信する光インタロゲータ(optical interrogator)１３６を含む。光源１３８は、インタロゲータ１３６の一部として又は形状検知装置１１４に光信号を供給するための別個のユニットとして設けられてもよい。形状検知装置１１４は、決まったパターンでカテーテル１１６に結合される１つ以上の光ファイバ１１８を含む。光ファイバ１１８は、カテーテル１１６に組み入れられてもよいし、又は形状検知装置１１４に光信号を供給するための別個のユニットとして設けられてもよい。光ファイバ１１８は、ケーブルの施設１３４を介してワークステーション１０２に結合されてもよい。このケーブルの施設は、必要に応じて光ファイバ、電気接続、他の設備を含んでもよい。形状検知モジュール１２６は、形状検知装置又はシステム１１４から光フィードバック信号（及び例えば電磁トラッキングのような他の何らかのフィードバック）を解読するために構成される。カテーテル１１６の形状及び姿勢を追跡する他の方法も考えられる。
【００２３】
ファイバ１１８を備える形状検知１１４は、光ファイバの透過／反射からなる如何なる機構を用いて実施されてもよい。例えば、ファイバ１１８を備える形状検知１１４は、波長分割多重化された分布検知、時間−波長分割多重化された分布検知、干渉計測、振幅ベースの固有の散乱等の１つ以上を用いて実施されている。好ましくは、ファイバ１１８を備える形状検知１１４は、ファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）原理に基づいているが、他の方法、例えばレイリー散乱、ラマン散乱又はブルリアン散乱も考えられる。ファイバ・ブラッグ・グレーティングは、特定の光の波長を反射して、それ以外の全ての波長は透過する光ファイバの短いセグメントである。これは、ファイバのコアにおける屈折率の周期的な変化を加えることにより達成され、これが波長固有の誘電体反射鏡を生成する。ファイバ・ブラッグ・グレーティングは故に、ある波長をブロックするための直列の光ファイバとして、又は波長固有の反射鏡として用いられる。
【００２４】
その長さに沿った如何なる空間位置における光ファイバ１１８の形状は、この光ファイバで起こる内部歪みに依存している。ブラッグ波長はこの歪にセンシティブである。形状検知モジュール１２６は、ファイバ群における局所的な曲がりを計算するために、３つ以上のＦＢＧ（３つのファイバ１１８の集合における各ファイバ１１８に１つ）において前記歪みを使用する。従って、ファイバの形状が蓄積される。ファイバに沿ったＦＢＧの位置の先験的な知識は、所望する基準系における前記ファイバの形状及び位置の推定を提供するのに利用されることができる。
【００２５】
線源位置決めモジュール１２４は、例えばアフターローダー装置（図示せず）にクエリーを行うことにより、如何なる所与の時点におけるカテーテル１１６内にある線源の位置を決めることもできる。初期の治療計画は、線源が置かれるカテーテル１１６内の位置である滞在位置、及び各位置での時間である滞在時間を特定する。アフターローダー装置は、カテーテル１１６内にある線源を順次位置決めるのに使用される。線源位置決めモジュール１２４は、カテーテル１１６内にある線源の前記位置決めを、形状検知モジュール１２６により決められるカテーテル１１６の形状情報と組み合わせて、共通の基準系（例えば経直腸超音波の基準系）における線源の運動情報を与える。
【００２６】
コンピュータが実施するプログラム１２２は、被験者１１２の標的領域の形状及び運動を決定するために構成される撮像モジュール１２８も含んでいる。受け取る線量が推定される組織の領域は、前記標的領域に加えリスク臓器（ＯＡＲ）を含むことがある。好ましくは、リアルタイムの３次元（３Ｄ）の経直腸超音波（ＴＲＵＳ）撮像が実施され、標的領域の３Ｄボリューム情報を収集する。ＴＲＵＳ撮像は、経直腸プローブ１２０上に２次元又は１次元マトリックス配列を含んでいる。このプローブ１２０は、機械的又は電子的に操縦される。プローブ１２０は、ケーブルの施設１３４を介してワークステーション１０２に接続してもよい。他の撮像技術、例えばＣＴ、ＭＲＩ等も考えられる。
【００２７】
コンピュータが実施するプログラム１２２は、標的領域が受け取る推定される３Ｄの線量分布を決定するために構成される線量決定モジュール１３０を含む。線量決定モジュール１３０は、標的領域が受け取る及び/又は標的領域に送出される３Ｄの線量分布を推定するために、線源位置決めモジュール１２４及び/又は撮像モジュール１２８により決められる運動情報を、例えばＨＤＲ小線源治療の初期の治療計画と組み合わせてもよい。この初期の治療計画は、被験者１１２に埋め込まれたカテーテル１１６内にある前記線源の滞在位置及び滞在時間を含んでもよい。線量決定モジュール１３０は好ましくは、例えば米国医学物理学会（ＡＡＰＭ）のタスクグループ（ＴＧ）番号４３の線形線源形式に基づく方法を用いて、３Ｄの線量計画を決定する。３Ｄの線量計画を決定する他の方法も考えられる。各線源から結果生じる３Ｄの線量分布が前記３Ｄの線量計画に付加して重畳され、累積的な３Ｄの線量分布を生成する。
【００２８】
より詳細には、線量決定モジュール１３０は、カテーテル１１６内にある線源の運動の情報及び標的領域の運動の情報が入手可能である場合、前記標的領域が受け取る３Ｄの線量の推定を決定する。引き続き図１を参照しつつ、一瞬だけ図２を参照すると、標的領域が受け取る線量の決定を示しているブロック／フロー図２２０は、ある実施例に従って例示的に描かれている。その考えは、小さな時間ビンに対する３Ｄの線量分布を再計算し、それを時間ビンの夫々の時間における標的領域及び/又はリスク臓器（ＯＡＲ）の位置と関連付けることである。
【００２９】
付加して総治療実施時間に等しい複数の時間ビンｎ  ２０２が作られる。この治療実施時間は、単回、複数回、ある時間にわたり行われる回数、行われるべき全ての回数等の時間を含んでもよい。最初に、線源により送出される３Ｄの線量分布が決められる。各ビン２０２に対し、線源位置決めモジュール１２４により決められる線源２０６の運動情報が初期の治療計画２０４と組み合わされ、そのビン２０２の間に線源により送出される３Ｄの線量分布を計算する。好ましくは、送出される３Ｄの線量分布は、例えばＡＡＰＭ  ＴＧ４３を用いて決められる。ある実施例において、送出される３Ｄの線量分布は、各カテーテル１１６の内部にある放射性線源の滞在位置及び滞在時間、並びに各放射性線源の既知の放射性分布パターンを用いることにより計算され、送出される全線量を計算する。他の実施例において、線源の運動と、結果生じる線量に与える影響との間の（数学的）関連性が決定される。従って、送出される線量は、この線量を再計算することなく、線源の運動パターン及び初期の線量分布から決められることができる。送出される３Ｄの線量分布を決定するための他の実施例も考えられる。
【００３０】
各ビン２０２に対し、撮像モジュール１２８により決められる標的領域の運動情報２１０は、この標的領域が受け取る３Ｄの線量分布を決定するのに用いられてもよい。被験者１１２の標的領域の各ボクセルに対して、運動パターンの確率分布関数（ＰＤＦ）２１２が作成される。各ボクセルの確率分布関数は、その空間領域においてボクセルが使用した時間のパーセンテージを表す。各ボクセルのパーセンテージは、１００％になるまで加えられる。各ボクセルの確率分布関数は、最初に標的領域の運動パターンを定量化することにより計算される。運動パターンは、例えば既定の初期位置からの並進及び回転を含んでいる。これら運動パターンは、その確率分布関数を計算するために、各々の標的ボクセルに適用される。
【００３１】
標的領域の各ボクセルに対する確率分布関数は、全標的領域に対する静的に送出される３Ｄの線量分布を用いて畳み込み２１４が行われ、運動が存在しているボクセルが受け取る線量及び故に、各ビン２０２の間に受け取る３Ｄの線量分布を決定する。総治療実施時間にわたり標的領域が受け取る累積する３Ｄの線量分布２２０は、各ビン２０２に対し受け取る３Ｄの線量分布を付加的に結合すること２１８により決められることができる。
【００３２】
技術的な制限又は例えばＴＲＵＳのような撮像技術の使用を妨げる他の困難のせいで、標的領域の運動情報が入手できない場合、システム１００は、この標的領域は静止していると仮定することにより、依然として動作してもよい。従って、各ビン２０２に対し、専用の３Ｄの線量分布は、標的領域が受け取る前記３Ｄの線量分布と同等であると仮定される。総治療実施時間にわたる前記標的領域が受け取る３Ｄの総線量分布は、各ビン２０２の間に受け取った３Ｄの線量分布を付加的に結合することにより決められる。
【００３３】
コンピュータが実施するプログラム１２２は、計画モジュール１３２を含んでもよい。この計画モジュール１３２は、１つ以上のディスプレイ１０８及び/又はユーザインタフェース１１０を含んでいる。ある実施例において、計画モジュール１３２は、治療実施の間、臨床医にリアルタイムのフィードバックを供給する。計画モジュール１３２は、線源及びカテーテル１１６並びに標的領域の更新された運動情報に基づいて、前記治療計画に対する修正又は自動修正の提案を提供してもよい。標的領域が受け取る線量分布が、例えば標的領域の後方部において計画した線量よりも少ないとき、この標的領域の後方部に最も近いカテーテル１１６の放射性線源の滞在位置及び滞在時間は、後方部の減少した被ばく量を補償するために、それに応じて調節される（例えば増大する）ことができる。
【００３４】
他の実施例において、計画モジュール１３２は、適応する治療計画を毎日提供してもよい。この計画モジュール１３２は、全ての送出回の間に前記標的領域に送出される累積的な３Ｄの線量の形式のフィードバックを毎日提供してもよい。計画モジュール１３２は、残りの回の間に前記治療計画の修正又は自動修正の提案を提供してもよい。
【００３５】
さらに他の実施例において、計画モジュール１３２は、品質保証のための回顧的計画及び送出を提供してもよい。計画モジュール１３２は、品質保証を目的として前記標的領域に送出される３Ｄの線量分布の回顧的推定を提供する。線量測定の結果を患者の特徴と関連付けるデータベースが構築されてもよい。これら患者の特徴は、例えば年齢、体重、疾病の種類、病期(disease stage)等を含んでもよい。他の特徴も考えられる。
【００３６】
ここで図３を参照すると、標的領域が受け取る線量を推定するための方法３００を示すフロー図がある実施例に従って説明的に描かれている。ブロック３０２において、総治療時間を累積的に示す１つ以上の時間ビンが作成される。この総治療時間は、例えば単回、複数回、ある時間期間にわたり行われる回数、行われるべき全ての回数等を示してもよい。考えは、標的領域が受け取る３Ｄの線量分布を計算するために、小さな時間ビンに対する送出される３Ｄの線量分布を再計算し、それをその時間における標的領域の位置と関連付けることである。受け取る線量が推定される組織の領域は、前記標的領域に加え、リスク臓器を含んでもよい。
【００３７】
ブロック３０４において、各時間ビンに対し、線源（例えば放射性線源）により送出される３Ｄの線量分布が決定される。この線源は好ましくは、カテーテルのような装置内に位置決められるが、この装置は、ガイドワイヤ、プローブ、内視鏡、ロボット、電極、フィルタ装置、バルーン装置又は他の医療構成要素等の１つ以上を含むことがあることを述べておく。カテーテルは、治療のために被験者（例えば患者）内に位置決められる。ブロック３０６において、前記線源により送出される線量分布を決定するステップは、この線源の運動を決定するステップを含んでいる。好ましい実施例において、カテーテル及び/又はカテーテルの周辺領域の形状及び姿勢を追跡するために形状検知が用いられる。形状検知は、形状検知装置からのフィードバック信号（例えば光、ＥＭ等）を解読するステップを含む。線源の運動を決定する他の方法も考えられる。
【００３８】
形状検知は、１つ以上の光ファイバを含んでいる。これら光ファイバは、カテーテル内に組み入れられてもよいし、個別のユニットとして設けられてもよい。形状検知は、光ファイバの透過／反射からなる如何なる機構を用いて実施されてもよい。例えば、形状検知は、波長分割多重化した分布検知、時間−波長分割多重化した分布検知、干渉計測、振幅ベースの固有散乱等の１つ以上を用いて実施されている。好ましくは、形状検知は、光ファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）原理に基づくが、他の方法、例えばレイリー散乱、ラマン散乱又はブルリアン散乱も考えられる。
【００３９】
その長さに沿った如何なる空間位置における前記ファイバの形状は、このファイバ内で起こる内部歪みに依存している。形状検知は、ファイバ群における局所的な曲がりを計算するために、３つ以上のＦＢＧ（３つのファイバの集合における各ファイバに１つ）における歪みを使用する。従って、ファイバの形状が蓄積される。このファイバに沿ったＦＢＧの位置の先験的な知識は、所望する基準系におけるファイバの形状及び位置の推定を提供するのに利用されることができる。
【００４０】
ある実施例において、線源により送出される３Ｄの線量分布を決定するステップは、カテーテル内にある線源の位置を決定するステップを含む。アフターローダー装置は、如何なる時間の滞在位置を決定するためにクエリーが行われる。（例えば形状検知を使用いる）カテーテルの形状及び線源の位置は、線源により送出される線量分布を提供するために組み合わされる、好ましくは、送出される３Ｄの線量分布は、例えばＡＡＰＭ  ＴＧ  ４３を用いて決定される。ある実施例において、前記送出される３Ｄの線量分布は、送出される全線量を計算するために、各カテーテルの内部にある放射性線源の滞在位置及び滞在時間、並びに各線源の既知の放射性分布パターンを使用することにより計算される。他の実施例において、線源の運動と、結果生じる線量に与える影響との間の（例えば数学的）関係が決定されることができる。故に、送出される線量は、この線量を再計算することなく、線源の運動パターン及び初期の線量分布から決定されることができる。３Ｄの線量分布を決定する他の実施例も考えられる。
【００４１】
ブック３０８において、各時間ビンに対し、標的領域が受け取る３Ｄの線量分布が決定される。ブロック３１０において、標的領域の運動情報が入手可能であるか判断される。この運動情報は好ましくは、ブロック３１２において標的領域を撮像することにより得られる。この標的領域を撮像することは好ましくは、リアルタイムの３Ｄの経直腸超音波（ＴＲＵＳ）を含んでいる。ＴＲＵＳ撮像は、経直腸プローブ上に２次元又は１次元マトリックス配列を含む。このプローブは、機械的又は電子的に操縦される。他の撮像技術、例えばＣＴ、ＭＲＩ等も考えられる。
【００４２】
ブロック３１４において、標的領域の運動情報が入手可能である場合、この標的領域の各ボクセルに対する運動パターンのＰＤＦが計算される。ブロック３１６において、その時間ビン中に受け取る３Ｄの線量分布は、各ボクセルに対するＰＤＦを線源により送出される線量分布を用いて畳み込みを行うことにより決定される。ブロック３１８において、標的領域の運動情報が入手できない場合、その時間ビン中に標的領域が受け取る３Ｄの線量分布は、その時間ビン中に送出される３Ｄの線量分布であると決定される。運動情報は、例えば技術的な限界又は前記撮像の使用を妨げる他の困難により入手できないことがある。ブロック３２０において、標的領域が受け取る全線量分布は、前記１つ以上の時間ビンの各々の間で受け取る線量分布を結合することにより決定される。
【００４３】
ブロック３２２において、標的領域が受け取る全線量分布に基づいて治療が適応される。ある実施例において、オンザフライ(on the fly)でのリアルタイムのフィードバックが治療実施中に臨床医に提供される。治療計画の修正又は自動修正の提案は、前記線源及び/又は標的領域の更新した運動情報に基づいて提供される。例えば、標的領域が受け取る線量分布が標的領域の後方部において計画した線量よりも少ないとき、この標的領域の後方部に最も近いカテーテルの放射性線源の滞在位置及び滞在時間は、後方部の減少した被ばく量を補償するために、それに応じて調整される（例えば増大する）ことができる。
【００４４】
他の実施例において、適応する治療計画が毎日提供されてもよい。例えば全ての送出回の間に標的領域に送出される累積的な３Ｄの線量分布が提供されてもよい。残りの回の間に治療計画の修正又は自動修正の提案が提供される。さらに他の実施例において、品質保証を目的として、線源により送出顧的な３Ｄの線量分布、及び任意で組織が受け取る回顧的な３Ｄの線量分布が提供されてもよい。線量測定の結果を患者の特徴と関連付けるデータベースが構築されてもよい。患者の特徴は、例えば年齢、体重、疾病の種類、病期等を含んでもよい。
【００４５】
付随する特許請求の範囲を解釈する際、
ａ）"有する"という言葉は、所与の請求項に挙げられる要素又は動作以外の要素又は動作の存在を排除するものではない、
ｂ）要素が複数あることを述べていなくても、その要素が複数あることを排除するものではない、
ｃ）請求項における如何なる参照符号もその請求項を制限しない、
ｄ）幾つかの"手段"が同じアイテム、又はハードウェア若しくはソフトウェアが実施する構造或いは機能により示されてもよい、並びに
ｅ）特段に述べない限り、特別な動作のシーケンスが必要とされることを意図しない
ことが理解されるべきである。
【００４６】
（説明であり、限定ではないと意図される）高線量率の小線源治療において組織が受け取る動き補償される線量の好ましい実施例が説明されている場合、上記の教えを考慮して、当業者が修正及び変形を行うことができることを述べる。従って、付随する特許請求の範囲が説明するように、ここに開示される実施例の範囲内である、前記説明した開示の特定の実施例において変更が行われてもよいと理解すべきである。詳細を説明した及び特許法により特に要求された場合、特許証により主張される及び望ましくは保護されることは添付の特許請求の範囲に述べられている。
【図１】
0006437434.tif 000002
【図２】
0006437434.tif 000003
【図３】
0006437434.tif 000004