(57)【要約】  放射線治療装置（１００）は関心組織トラッカー（１２４）を含み、該関心組織トラッカーは、関心組織の第１の画像と、関心組織の第２の、後に収集された、スペクトル画像とを受信し、少なくとも第１及び第２の画像に基づいて関心組織のジオメトリ及び／又は位置の変化を追跡し、且つ該変化を指し示す信号を生成する。第２の画像は、第１の所定のエネルギー範囲に関するエネルギー分解式放射線感知検出器アレイの出力に対応する第１のスペクトル信号と、第２の所定のエネルギー範囲に関する上記エネルギー分解式放射線感知検出器アレイの出力に対応する第２のスペクトル信号とに基づいて生成され、第１又は第２の信号に対応するスキャン構造を視覚的に強調しながら、第１又は第２の信号のうちの他方に対応するスキャン構造を視覚的に抑圧する。適応プランナー（１２６）が、上記変化を指し示す上記信号に基づいて、放射線治療計画を更新する。
2015512670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線治療装置であって、
関心組織の第１の画像と、前記関心組織の、第２の、後に収集された、スペクトル画像とを受信し、少なくとも前記第１及び第２の画像に基づいて前記関心組織のジオメトリ及び／又は位置の変化を追跡し、且つ前記変化を指し示す信号を生成する関心組織トラッカーであり、
前記第２の、後に収集された、スペクトル画像は、第１の所定のエネルギー範囲に関する当該放射線治療装置のエネルギー分解式放射線感知検出器アレイの出力に対応する第１のスペクトル信号と、第２の所定のエネルギー範囲に関する当該放射線治療装置の前記エネルギー分解式放射線感知検出器アレイの出力に対応する第２のスペクトル信号とに基づいて生成され、
前記第２の、後に収集された、スペクトル画像は、前記第１又は第２の信号に対応するスキャン構造を視覚的に強調しながら、前記第１又は第２の信号のうちの他方に対応するスキャン構造を視覚的に抑圧する、
関心組織トラッカーと、
前記関心組織トラッカーからの前記変化を指し示す前記信号に基づいて、放射線治療計画を更新する適応プランナーと、
を有する放射線治療装置。
【請求項２】
前記関心組織トラッカーは、前記関心組織のジオメトリ及び／又は位置の前記変化に対応する印を含めて、前記第１の画像と前記第２の画像とを重ね合わせたものを視覚的に提示する、請求項２に記載の放射線治療装置。
【請求項３】
前記適応プランナーは、推奨される更新を視覚的に提示し、且つ該更新のユーザ承認を指し示す信号を受信したことに応答して、該更新を用いて前記放射線治療計画を更新する、請求項１乃至３の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項４】
前記更新することは、治療ビームが実質的に前記関心組織のみに局在化されるように治療ビームの焦点を合わせ直すよう、治療源の位置又は被検体サポートの位置の少なくとも一方を更新することを含む、請求項１乃至３の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項５】
検査領域を横断する電離放射線を放射する少なくとも１つの放射線源と、
前記検査領域を横断した電離放射線を検出して、前記第１及び第２のスペクトル信号を生成する少なくとも１つのエネルギー分解式放射線感知検出器アレイと、
を更に有する請求項１乃至４の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの放射線源はメガボルト源である、請求項５に記載の放射線治療装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの放射線源はキロボルト源である、請求項５に記載の放射線治療装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの放射線源は、メガボルト放射線源とキロボルト放射線源とを含む、請求項５に記載の放射線治療装置。
【請求項９】
前記検出器アレイは、前記第１又は第２のエネルギー範囲のみに対応するスペクトル感度を有した、少なくとも１つの、シンチレータ／フォトダイオード対に基づく検出器を含む、請求項５乃至７の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項１０】
前記検出器アレイは、少なくとも１つの直接変換型フォトン計数検出器と、対応するエネルギー分解回路とを含む、請求項５乃至７の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項１１】
前記第１又は第２のエネルギー範囲の少なくとも一方は、関心あるｋ吸収端エネルギーに対応する、請求項１乃至１０の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項１２】
前記関心あるｋ吸収端エネルギーは、患者の関心組織に結合されるナノ粒子のｋ吸収端エネルギーに相当する、請求項１１に記載の放射線治療装置。
【請求項１３】
注入装置が造影剤を投与することを制御するコンソール、
を更に有する請求項１乃至１２の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項１４】
治療源であり、前記スペクトル画像を用いて当該治療源の少なくとも１つの動作パラメータが決定される治療源、
を更に有する請求項１乃至１３の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項１５】
放射線治療システムに関する撮像方法であって、
前記放射線治療システムのエネルギー分解式放射線感知検出器から撮像データを受信することと、
収集されたデータのエネルギー範囲のうちの部分エネルギー範囲である所定の関心サブエネルギー範囲を取得することと、
前記受信された撮像データのうちの、前記取得された関心サブエネルギー範囲に対応する部分撮像データを選択することと、
前記選択された部分撮像データに基づいてスペクトル画像を生成することと、
を有する撮像方法。
【請求項１６】
前記スペクトル画像を用いて、放射線治療セッションに関する関心組織のジオメトリ及び／又は位置の変化を追跡すること、
を更に有する請求項１５に記載の撮像方法。
【請求項１７】
前記スペクトル画像と前記関心組織の先行収集画像との間で、前記関心組織のジオメトリ及び／又は位置を決定することによって、前記変化を追跡すること、
を更に有する請求項１６に記載の撮像方法。
【請求項１８】
前記スペクトル画像と前記先行収集画像とを結合して合成画像を生成することと、
前記合成画像を視覚的に提示することと、
を更に有する請求項１７に記載の撮像方法。
【請求項１９】
前記関心サブエネルギー範囲は、関心あるｋ吸収端エネルギーに対応する、請求項１５乃至１８の何れかに記載の撮像方法。
【請求項２０】
前記関心あるｋ吸収端エネルギーは、患者の関心組織に結合されるナノ粒子のｋ吸収端エネルギーに相当する、請求項１９に記載の撮像方法。
【請求項２１】
前記スペクトル画像を用いて前記放射線治療システムの治療源の少なくとも１つの動作パラメータを決定すること、
を更に有する請求項１５乃至２０の何れかに記載の撮像方法。
【請求項２２】
関心組織の第１の画像を取得し、
前記関心組織のスペクトル組成を含んだ前記関心組織の第２の画像を取得し、
前記第１の画像と前記第２の画像との間で前記関心組織の変化を決定し、且つ
決定された前記関心組織の前記変化に基づいて治療計画を更新する、
ことを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、概して適応式放射線治療に関し、より具体的には関心組織のスペクトル撮像及び追跡を用いた適応式放射線治療に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療（放射線腫瘍学及び放射線療法とも呼ばれる）は、電離放射線を用いて例えば腫瘍細胞などの関心組織を制御あるいは殺す技術であり、関心組織の細胞のＤＮＡを損傷させることによって作用する。放射線治療では、患者は典型的に、例えば数週間程度といった或る期間にわたって定期的に（例えば、毎日）或る電離放射線量の投与を受ける。治療セッション中、腫瘍に放射線を当てるために使用されるものである放射線治療装置（一般に、線形加速器又はリニアックと呼ばれる）の検査領域内に、患者が位置付けられる。周囲の組織に危害を加えないよう、放射線治療計画は典型的に、吸収線量が関心組織に局在化されることをもたらすような、ビーム形状、及び関心組織と交わる幾つかの暴露角度を定める。治療計画における不確実性を許容するよう、関心組織の周りの組織マージンを定めることができる。
【０００３】
複数の治療セッションの過程で、関心組織のジオメトリ（幾何学構成、例えば、大きさ及び／又は形状）及び／又は患者内での関心組織の位置が、患者内で変化し得る。これは、関心組織の縮小、患者の体重減少、内臓器官の運動（例えば、呼吸）などによって起こり得る。結果として、その放射線治療計画ではもはや、関心組織の治療を最適化しなかったり、周囲組織へのダメージを軽減しなかったりすることがある。これは、放射線治療の計画後の患者内の関心組織の相対的なジオメトリ及び／又は位置の変化が作り出され、治療又は後続治療の前に追跡され、且つ治療セッションの放射線治療計画を更新するために使用されるという、腫瘍追跡・適応式放射線治療プランニングによって補償されてきた。そのような追跡（トラッキング）は、関心組織又はその近傍に埋め込まれた金ビーズの、２平面又はＣＴベースの、キロボルト（ｋＶ）撮像及び／又はメガボルト（ＭＶ）撮像を用いて達成されてきた。
【０００４】
関心組織トラッキングのため、患者がスキャンされ、得られた画像内で金ビーズに対する関心組織の相対的なジオメトリ及び位置が決定される。そして、この情報及び当初の計画に基づいて、再び治療ビームが実質的に関心組織のみに局在化されるよう、放射線治療計画を更新することができる。このような追跡の例が、T.R.Mackie等の“Tomotherapy：a  new  concept  for  the  delivery  of  dynamic  conformal  radiotherapy”、MEDICAL  PHYSICS-LANCASTER  PA、1993年、第20巻、pp.1709-1709、P.J.Keall等の“The  management  of  respiratory  motion  in  radiation  oncology  report  of  AAPM  Task  Group  76”、Medical  physics、2006年、第33巻、p.3874、及びR.D.Wiersma、W.Mao及びL.Xingの“Combined  kV  and  MV  imaging  for  realtime  tracking  of  implanted  fiducial  markers”、Medical  Physics、2008年、第35巻、第4号、p.1191にて議論されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
残念ながら、患者内の関心組織又はその近くにこのようなビーズを埋め込むことは、侵襲的な手順であり、困難な作業であり得る。少なくとも以上のことに鑑みるに、適応式放射線治療における関心組織トラッキング及びそれに基づく放射線治療計画の更新への１つ以上の他のアプローチに対する未解決のニーズが存在する。
【０００６】
ここに記載される態様は、上述及びその他の問題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様において、放射線治療装置は関心組織トラッカーを含み、該関心組織トラッカーは、関心組織の第１の画像と、関心組織の第２の、後に収集された、スペクトル画像とを受信し、少なくとも第１及び第２の画像に基づいて関心組織のジオメトリ及び／又は位置の変化を追跡し、且つ該変化を指し示す信号を生成する。第２の、後に収集された、スペクトル画像は、第１の所定のエネルギー範囲に関するエネルギー分解式放射線感知検出器アレイの出力に対応する第１のスペクトル信号と、第２の所定のエネルギー範囲に関する上記エネルギー分解式放射線感知検出器アレイの出力に対応する第２のスペクトル信号とに基づいて生成される。第２の、後に収集された、スペクトル画像は、第１又は第２の信号に対応するスキャン構造を視覚的に強調しながら、第１又は第２の信号のうちの他方に対応するスキャン構造を視覚的に抑圧する。適応プランナーが、関心組織トラッカーからの上記変化を指し示す上記信号に基づいて、放射線治療計画を更新する。
【０００８】
他の一態様において、放射線治療システムに関する撮像方法は、放射線治療システムのエネルギー分解式放射線感知検出器から撮像データを受信し、収集されたデータのエネルギー範囲のうちの部分エネルギー範囲である所定の関心サブエネルギー範囲を取得し、受信された撮像データのうちの、取得された関心サブエネルギー範囲に対応する部分撮像データを選択し、且つ選択された部分撮像データに基づいてスペクトル画像を生成することを含む。
【０００９】
他の一態様において、方法は、関心組織の第１の画像を取得し、関心組織のスペクトル組成を含んだ関心組織の第２の画像を取得し、第１の画像と第２の画像との間で関心組織の変化を決定し、且つ決定された関心組織の変化に基づいて治療計画を更新することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明は、様々な構成要素及びその配置、並びに様々なステップ及びその編成の形態を取り得る。図面は、単に好適実施形態を例示するためのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】エネルギー分解式放射線感知検出器を含む放射線治療システム例の側面図を模式的に示す図である。
【図２】図１の放射線治療システム例を直線Ａ−Ａに沿って見た正面図を模式的に示す図である。
【図３】光検出器を背面に搭載したシンチレータ型のエネルギー分解式放射線感知検出器の一例を模式的に示す図である。
【図４】光検出器を側面に搭載したシンチレータ型のエネルギー分解式放射線感知検出器の一例を模式的に示す図である。
【図５】図１の放射線治療システム例の直接変換検出器用の直接変換型エネルギー分解回路を模式的に示す図である。
【図６】図５のエネルギー分解回路の弁別器の比較器例を模式的に示す図である。
【図７】方法例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、関心組織のコントラストエンハンスされたスペクトル画像を生成するように、放射線治療装置のスペクトルｘ線及び／又はスペクトルＣＴ撮像能力が、金及び／又はその他のｋ吸収端（k-edge）材料をドープされたナノ粒子（患者内の関心組織を標的とし、必要に応じて、患者の放射線治療セッション中に関心組織の細胞への局所的な線量を高めるために使用される）を画像化するように構成された、適応式放射線治療手法を説明する。これは、このようなスペクトル撮像能力が存在しない構成に対して、関心組織のコントラストエンハンスメントを向上させることができ、それにより、患者内への介入マーカービーズ埋め込みを用いずに、適応式放射線治療における関心組織の追跡及び標的化を向上させることを可能にし得る。
【００１２】
図１及び２は、スペクトル撮像用のハードウェア及びその能力を含む一例に係る放射線治療装置１００を模式的に示している。図１は、放射線治療装置例１００の側面図を模式的に示し、図２は、図１の直線Ａ−Ａに沿って放射線治療装置例１００を見た正面図を模式的に示している。
【００１３】
図示した放射線治療装置１００は、概して静止した部分１０２と、概して静止した部分１０２によって回転可能に支持されて検査領域１０６の周りを回転する回転可能部分１０４とを含んでいる。回転可能部分１０４は、例えば、２００°、又は２００°超若しくは２００°未満など、所定の角度範囲又は円弧にわたって回転するように構成される。
【００１４】
放射線治療装置１００は更に、回転可能部分１０４によって支持されてそれとともに回転する例えばメガボルト（ＭＶ）放射線源などの放射線源１０８を含んでいる。この例において、放射線源１０８は、少なくとも、放射線治療装置１００の放射線治療源として構成されている。必要に応じて、放射線源１０８は、必要に応じての２次元（例えば、フラットパネル）検出器アレイ１１０と結び付けられて、撮像源としても構成される。放射線源１０８は、図示のように、検査領域１０６を挟んで、検出器アレイ１１０の反対側に位置付けられる。ソース（源）１０８及び検出器アレイ１１０は、ソース／検出器対１０８／１１０を形成する。
【００１５】
図示した放射線治療装置１００はまた、例えばキロボルト（ｋＶ）源などの放射線源１１２を含んでいる。同様に、放射線源１１２は、回転可能部分１０４によって支持されてそれとともに検査領域１０６の周りを回転する。この例において、放射線源１１２は、２次元（例えば、フラットパネル）検出器アレイ１１４と結び付けられて、撮像源として構成されている。同様に、放射線源１１２は、図示のように、検査領域１０６を挟んで、検出器アレイ１１４の反対側に位置付けられる。ソース１１２及び検出器アレイ１１４は、ソース／検出器対１１２／１１４を形成する。
【００１６】
図示した実施形態において、ソース／検出器対１０８／１１０及びソース／検出器対１１２／１１４は、図２に示されるように、およそ９０°だけ互いに角度的にオフセットされている。しかしながら、他の実施形態において、この角度的なオフセットは異なるものであってもよい。また、図示したソース／検出器対１１２／１１４は、ｘ線のソース／検出器対を含んでいる。しかしながら、他の実施形態において、ソース／検出器対１１２／１１４は、これに代えて、あるいは加えて、円錐ビームコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のソース／検出器対を含む。
【００１７】
概して、放射線治療処置では、ソース１０８が治療ビームを放射し、該治療ビームが、被検体サポート１１６上の患者の関心組織（例えば、腫瘍又はその他の関心組織）に導かれ、それを照射する。被検体サポート１１６は、治療及び／又は撮像に合わせて患者を検査領域１０６内に位置付けるために使用されるものである。ソース１０８は、１つ以上の所定の角度位置へと回転されることができ、且つ／或いは、被検体サポート１１６は、放射線治療計画及び／又はそれに対するユーザ変化に従って治療ビームを導くことを支援するように移動されることができる。
【００１８】
ソース／検出器対１０８／１１０を用いた撮像では、ソース１０８が、１つ又は複数の静止位置にある間に、あるいは円弧に沿って移動しながら、検査領域１０６内の患者を横断する放射線を放射し、検出器アレイ１１０が、検査領域１０６内の患者を横切った放射線を検出して、それを表す画像を生成する。１つの静止位置において、この画像は２次元投影画像である。複数の異なる角度位置で収集された複数の投影画像を用いて、３次元画像を作り出すことができる。
【００１９】
認識されるように、ソース１０８を用いた治療及び撮像は、順次あるいは同時に実行されることができる。
【００２０】
ソース／検出器対１１２／１１４を用いた撮像では、ソース１１２が、１つ又は複数の静止位置にある間に、あるいは円弧に沿って移動しながら、検査領域１０６内の患者を横断する放射線を放射し、検出器アレイ１１４が、検査領域１０６内の患者を横切った放射線を検出して、それを表す画像を生成する。１つの静止位置において、この画像は２次元投影画像である。複数の異なる角度位置で収集された複数の投影画像を用いて、３次元画像を作り出すことができる。
【００２１】
図示した実施形態において、検出器１１０又は１１４のうちの少なくとも一方は、シンチレータに基づくマルチスペクトル検出器及び／又は直接変換検出器画素（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅなど）を含むエネルギー分解検出器画素を含んでいる。図３及び４はそれぞれシンチレータベースのマルチスペクトル検出器の非限定的な例を示し、図５及び６は、直接変換検出器フォトン計数回路の非限定的な例を示している。
【００２２】
しばし図３を参照するに、エネルギー分解検出器３００は、第１のシンチレーション材料層３０２と第２のシンチレーション材料層３０４とを含んでいる。第１の層３０２と第２の層３０４は、検出器の入射放射線を受ける側３０６に第１の層３０２があるようにして結合されている。反対側である検出器３００の第２の側に光検出器３０８が結合されており、光検出器３０８は、層３０２及び３０４に面したフォトダイオード３１０及び３１２を含んでいる。エネルギー吸収は、一般に、その厚さに依存する。従って、この例において、より低いエネルギーのフォトンが第１の層３０２内で吸収され、より高いエネルギーのフォトンが第２の層３０４内で吸収される。
【００２３】
フォトダイオード３１０及び３１２は、それぞれ、層３０２及び３０４のスペクトル感度に合致する放出スペクトルを有している。従って、第１の層３０２によって発せられた光のみがフォトダイオード３１０によって吸収され、第２の層３０４によって発せられた光のみがフォトダイオード３１２によって吸収され、そして、フォトダイオード３１０及び３１２は、それぞれ、第１及び第２の層３０２及び３０４に対応する相異なるエネルギーバンドからの放射線を表す信号を出力する。図４は、入射放射線の向きに対して垂直向きに、シンチレーション層の側面４０２に光検出器アレイ３１０が結合された検出器４００を示している。他の変形例は、より多くのシンチレーション層／光検出器を含んでいてもよく、また、個々のシンチレーション層は、等しい厚さを有していてもよいし（例えば、図３）、異なる厚さ（例えば、図４）を有していてもよい。
【００２４】
図５及び６は、直接変換型のエネルギー分解検出器（及び／又は従来のシンチレータ／光検出器を一体化した検出器）の出力信号を処理するための非限定的な回路５００を模式的に示している。一般に、このような検出器の出力は、検出されたフォトンのエネルギーを指し示すピーク振幅を有する電流信号又は電圧信号を含んでいる。パルス成形器５０２が、この信号を処理して、検出されたフォトンのエネルギーを指し示す例えば電圧パルス又はその他のパルスを生成する。認識されるように、検出器信号は、パルス成形器５０２によって処理される前に、増幅及び／又はその他の処理を施されてもよい。
【００２５】
エネルギー弁別器５０４が、パルスをエネルギー弁別する。図示した例において、エネルギー弁別器５０４は、パルスの振幅を関心ある相異なるエネルギーに対応する２つ以上の異なるエネルギー閾値と比較する比較器５０６を含んでいる。比較器５０６は、この比較に基づいて、フォトンのエネルギーを指し示す出力信号を生成する。これは図６に示されており、図６において、比較器５０６は、Ｎは整数であるとして、Ｎ個の比較器部分（サブ比較器）６０２１，・・・，６０２Ｎを含んでいる。サブ比較器６０２１，・・・，６０２Ｎは各々、パルス成形器５０２の出力を受ける第１の入力と、閾値ＴＨ１，・・・，ＴＨＮを受ける第２の入力とを有しており、比較器５０６は、到来パルスの振幅がこれら対応する閾値を超えているかを指し示す出力信号を生成する。
【００２６】
図５に戻るに、カウンタ５０８が、エネルギー弁別器５０６の出力に基づいて、各閾値のカウント値をインクリメントする。例えば、或る特定の閾値に関する比較器５０６の出力が、パルスの振幅が対応する閾値を超えていることを指し示すとき、その閾値に関するカウント値がインクリメントされる。瓶分け器５１０が、その信号をエネルギービニングし、故に、カウントに基づいてフォトンを２つ以上のエネルギー瓶へとビニングする。１つのエネルギー瓶は、一般に、１つのエネルギーサブレンジ（部分範囲）又はエネルギーウィンドウを含む。例えば、２つの閾値間のエネルギー範囲に対して１つの瓶を定めることができ、これら２つの閾値のうちの低い方の閾値のカウントを生じさせるが高い方の閾値のカウントを生じさせないフォトンが、この瓶に割り振られることになる。
【００２７】
図１及び２に戻るに、汎用コンピュータがオペレータコンソール１１８としての役割を果たす。コンソール１１８は、例えばモニタ又はディスプレイなどの人間が読み取り可能な出力装置と、例えばキーボード及びマウスなどの入力装置とを含む。コンソール１１８に常駐するソフトウェアが、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を介して、あるいはその他の方法で、オペレータがスキャナ１００とインタラクトすることを可能にする。コンソール１１８のプロセッサが、コンソール１１８の例えば物理メモリなどのコンピュータ読み取り可能記憶媒体に格納されたソフトウェアを実行する。加えて、あるいは代えて、ソフトウェアの一部又は全てが、搬送波又は信号のような一時的な媒体に格納されてもよい。
【００２８】
例えば造影撮像手順のために、インジェクタ（注入装置）１２０が造影剤を注入するように構成される。図示したインジェクタ１２０は、コンソール１１８によって制御されている。しかしながら、他の実施形態において、造影剤は手動で投与され、インジェクタ１２０は省略され得る。好適な造影剤は、金、ビスマス、ガドリニウムなど及び／又はその他のｋ吸収端物質をドープされた標的（例えば、腫瘍）特定ナノ粒子を含む。金又はその他の好適材料をドープされ、且つ専用の抗原を用いて特定の癌細胞を標的とするナノ粒子は、R.Popovtzer等の“Targeted  Gold  Nanoparticles  enable  Molecular  CT  Imaging  of  Cancer”、Nano  letters、2008年12月、第8巻、第12号、pp.4593-4596にて議論されている。
【００２９】
金又はその他のｋ吸収端物質をドープされた造影剤は、D.P.Cormode等の“Atherosclerotic  Plaque  Composition：Analysis  with  Multicolor  CT  and  Targeted  Gold  Nanoparticles  1”、Radiology、2010年、第256巻、第3号、pp.774-782、及びPan,D.の“Computed  Tomography  in  Color：NanoK-Enhanced  Spectral  CT  Molecular  imaging”、Angewandte  Chemie、9635-9にて議論されている。このような造影剤をエネルギー分解検出器（検出器１１０及び／又は１１４）とともに用いることは、収集データをエネルギーに基づいてスペクトル的に分離することができ、金ナノ粒子ひいては実質的に関心組織のみの画像を生成することができるので、埋め込まれたビーズなしでの関心組織トラッキングを可能にする。
【００３０】
さらに、金ドープされたナノ粒子はまた、治療される腫瘍への線量の局在化を促進することを可能にし、それにより、放射線治療処置の有効性を向上させ得る。ナノ粒子を利用すること自体は、R.I.Berbeco、W.Ngwa及びG.M.Makrigiorgosの“Localized  Dose  Enhancement  to  Tumor  Blood  Vessel  Endothelial  Cells  via  Megavoltage  X-rays  and  Targeted  Gold  Nanoparticles：New  Potential  for  External  Beam  Radiotherapy”、International  Journal  of  Radiation  Oncology，Biology，Physics、2011年9月、第81巻、第1号、pp.270-276、及びJ.F.Hainfeld、F.A.Dilmanian、D.N.Slatkin及びH.M.Smilowitzの“Radiotherapy  enhancement  with  gold  nanoparticles”、Journal  of  Pharmacy  and  Pharmacology、2008年、第60巻、第8号、pp.977-985にて議論されている。
【００３１】
スペクトルプロセッサ１２２が、エネルギー分解検出器１１０及び／又は１１４からの信号を処理する。スペクトルプロセッサ１２２は、異なるエネルギー範囲のうちの１つ又は異なるエネルギー範囲のうちの２つ以上（全てを含む）に対応するデータを用いて画像を生成することができる。例えば、１つのエネルギー範囲が、関心組織に付着されたナノ粒子にドープされたｋ吸収端物質のｋ吸収端に対応する場合、スペクトルプロセッサ１２２は、このｋ吸収端物質のエネルギー範囲内のエネルギーを有する放射線に対応するデータのみを処理し、それにより、関心組織が視覚的に強調され且つその他の組織が視覚的に抑圧されたスペクトル画像を作り出すことができる。
【００３２】
関心組織（ＴＯＩ）トラッカー１２４が、スペクトルプロセッサ１２２から関心組織のスペクトル画像（及び／又はその他の画像）を受信し、少なくとも関心組織のスペクトル画像と先行して収集された画像とに基づいて、被検体内の関心組織のジオメトリ及び／又は位置を追跡する。例えば、ＴＯＩトラッカー１２４は、関心組織のスペクトル画像を、例えば最初のプランニング画像、１回以上の処置後の画像、検査領域１０６内に被検体を位置付ける前の画像などの先行画像と、重ね合わせること、結合すること、レジストレーションすることなどを行い得る。ＴＯＩトラッカー１２４は、得られたデータをグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）にて視覚的に提示する。
【００３３】
ＴＯＩトラッカー１２４は、ユーザインタラクションなしで自動的に、あるいはユーザインタラクションを用いて、関心組織のジオメトリ及び／又は位置の変化を決定することができる。ＴＯＩトラッカー１２４は、変化を指し示す信号を生成することができる。この信号は、数値、視覚表現（例えば、ＧＵＩにて表示される）、及び／又はその他の情報を含み得る。これは、実時間トラッキング及び／又は部分間（インターフラクショナル）トラッキングで実行されることができる。画像内のジオメトリ及び／又は位置を特定することには、既知及び／又はその他の自動的及び／又はユーザインタラクションベースのセグメンテーション手法を用いることができ、また、ジオメトリ及び／又は位置の変化を測定することには、既知及び／又はその他の自動的及び／又はユーザインタラクションベースの測定ツールを用いることができる。
【００３４】
適応プランナー１２６が、自動的に、且つ／或いはユーザインタラクションを用いて、ＴＯＩトラッカー１２４からの信号に基づいて治療計画を更新する。この更新は、治療ビームが再び実質的に関心組織のみに局在化されるように治療ビームの焦点を合わせ直すよう、治療源１０８及び／又は被検体サポート１１６の位置を更新することを含み得る。ユーザインタラクション更新の場合、適応プランナー１２６は、提案する推奨更新をＧＵＩを介して視覚的に提示し、ユーザがその更新を承認、変更あるいは拒否する。
【００３５】
更新された計画はコンソール１１８に提供され、コンソール１１８がこの計画を用いて治療源１０８及び／又は被検体サポート１１６を位置決めする。他の例では、ユーザがこの更新計画を用いて治療源１０８及び／又は被検体サポート１１６を位置決めする。治療計画は、システム１００及び／又は例えばＣＴスキャナ、磁気共鳴（ＭＲ）スキャナ、陽電子放出型断層撮影（ＰＥＴ）などのその他のシステムによって収集された画像に基づいて作成されることができる。
【００３６】
バリエーションも企図される。
【００３７】
図示した実施形態において、放射線治療処置１００は、ｘ線源又はＣＴ源１１２を１つだけ含んでいる。他の一実施形態において、放射線治療処置１００は、ｘ／ｙ平面内で互いに対して異なる角度位置に配置された２つ以上のソース１１２及び対応する検出器１１４を含み、それら放射線源１１２のうちの少なくとも２つが、相異なるエネルギースペクトルを有する放射線を発する。上記２つ以上の放射線源のうちの上記少なくとも２つは、同一のスキャン及び複数回の異なるスキャンにおいて同時あるいは個別に使用されることができる。
【００３８】
加えて、あるいは代えて、ソース１０８又は１１２の少なくとも一方が、２つ以上のエミッション電圧間で切り換わるように構成され、例えば、ソース１１２は、２０ｋＶｐと１４０ｋＶｐとの間、及び／又はその他の組み合わせのｋＶｐの間で切り換わるように構成されることができる。ソースコントローラ又はこれに類するものにより、スキャンごとに、積分期間ごとに、積分期間内で、及び／又はその他の方法で、放射線源電圧を切り換えることができる。結果として、異なる平均放射エネルギースペクトルを有する放射線ビームを生成することができる。
【００３９】
他の一実施形態において、検出器１１０又はソース／検出器対１１２／１１４のうちの１つ以上が、放射線治療装置１００から削除される。何れか一方又は双方が削除される場合には、スペクトル撮像のために、放射線治療装置１００とは別個のスペクトル撮像スキャナを使用することができる。
【００４０】
図７は、方法例を示している。
【００４１】
認識されるように、ここに記載される方法における動作の順序は非限定的なものである。従って、その他の順序もここに企図される。さらに、１つ以上の動作が削除されてもよく、且つ／或いは１つ以上の追加の動作が含められてもよい。
【００４２】
ステップ７０２にて、患者に関する放射線治療計画が取得される。この計画は、既知の手法及び／又はその他の手法を用いて作成されることができる。
【００４３】
ステップ７０４にて、放射線治療装置１００の検査領域１０６内に患者が位置付けられる。
【００４４】
ステップ７０６にて、ソース／検出器対１０８／１１０又は１１２／１１４の少なくとも一方を用いて患者がスキャンされる。
【００４５】
ステップ７０８にて、収集されたデータが処理されて、患者の関心組織に付着されたナノ粒子のｋ吸収端物質のスペクトル画像が生成される。このスペクトル画像は、ｋ吸収端物質を当該スペクトル画像内で視覚的に強調する一方で、その他の物質を当該スペクトル画像内で視覚的に抑圧するものである。
【００４６】
ステップ７１０にて、スペクトル画像を用いて、放射線治療計画が更新される。これは、ここに記載したように、患者内の関心組織のジオメトリ及び／又は位置に基づくパラメータを更新することを含む。
【００４７】
例えば、スペクトル画像を先行収集された画像と比較することができ、これら２つの画像間で決定された関心組織のジオメトリ変化及び／又は位置変化を用いて治療計画を更新することができる。
【００４８】
認識されるように、更新された治療計画は、放射線治療装置１００を用いて関心組織を治療するときに使用されることができる。また、上記ナノ粒子は、放射線治療装置１００を用いた関心組織の治療中に、関心組織への線量局在化を高めることを支援し得る。
【００４９】
以上の事項の少なくとも一部は、コンピュータ読み取り可能記憶媒体にエンコードあるいはエンベッドされて、コンピュータプロセッサによって実行されるときに該プロセッサに上述の動作を実行させるコンピュータ読み取り可能命令によって実装される。加えて、あるいは代えて、それらのコンピュータ読み取り可能命令の少なくとも一部は、信号、搬送波、又はその他の一時的な媒体によって実行される。
【００５０】
好適実施形態を参照して本発明を説明した。以上の詳細な説明を読んで理解した者は変更及び変形に想到し得る。本発明は、添付の請求項の範囲又はその均等範囲に入る限り、全てのそのような変更及び変形を含むと解されるものである。
【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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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月21日(2014.10.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線治療装置であって、
検査領域を横断する放射線を放射するメガボルト放射線源、及び該検査領域を横断した前記メガボルト放射線源によって放射された放射線を検出する２次元検出器アレイと、
検査領域を横断する電離放射線を放射するキロボルト源、及び該検査領域を横断した電離放射線を検出する２次元エネルギー分解検出器アレイと、
関心組織の第１の画像と、前記関心組織の、第２の、後に収集された、スペクトル画像とを受信し、少なくとも前記第１及び第２の画像に基づいて前記関心組織のジオメトリ及び／又は位置の変化を追跡し、且つ前記変化を指し示す信号を生成する関心組織トラッカーであり、
前記第２の、後に収集された、スペクトル画像は、第１の所定のエネルギー範囲に関する前記２次元エネルギー分解検出器アレイの出力に対応する第１のスペクトル信号と、第２の所定のエネルギー範囲に関する前記２次元エネルギー分解検出器アレイの出力に対応する第２のスペクトル信号とに基づいて生成され、
前記第２の、後に収集された、スペクトル画像は、前記第１又は第２の信号に対応するスキャン構造を視覚的に強調しながら、前記第１又は第２の信号のうちの他方に対応する他のスキャン構造を視覚的に抑圧する、
関心組織トラッカーと、
前記関心組織トラッカーからの前記変化を指し示す前記信号に基づいて、放射線治療計画を更新する適応プランナーと、
を有する放射線治療装置。
【請求項２】
前記関心組織トラッカーは、前記関心組織のジオメトリ及び／又は位置の前記変化に対応する印を含めて、前記第１の画像と前記第２の画像とを重ね合わせたものを視覚的に提示する、請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項３】
前記適応プランナーは、推奨される更新を視覚的に提示し、且つ該更新のユーザ承認を指し示す信号を受信したことに応答して、該更新を用いて前記放射線治療計画を更新する、請求項１又は２に記載の放射線治療装置。
【請求項４】
前記更新することは、治療ビームが実質的に前記関心組織のみに局在化されるように治療ビームの焦点を合わせ直すよう、治療源の位置又は被検体サポートの位置の少なくとも一方を更新することを含む、請求項１乃至３の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項５】
前記２次元エネルギー分解検出器アレイは、前記第１又は第２のエネルギー範囲のみに対応するスペクトル感度を有した、少なくとも１つの、シンチレータ／フォトダイオード対に基づく検出器を含む、請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項６】
前記２次元エネルギー分解検出器アレイは、少なくとも１つの直接変換型フォトン計数検出器と、対応するエネルギー分解回路とを含む、請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項７】
前記第１又は第２のエネルギー範囲の少なくとも一方は、関心あるｋ吸収端エネルギーに対応する、請求項１乃至６の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項８】
前記関心あるｋ吸収端エネルギーは、患者の関心組織に結合されるナノ粒子のｋ吸収端エネルギーに相当する、請求項７に記載の放射線治療装置。
【請求項９】
注入装置が造影剤を投与することを制御するコンソール、
を更に有する請求項１乃至８の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項１０】
治療源であり、前記スペクトル画像を用いて当該治療源の少なくとも１つの動作パラメータが決定される治療源、
を更に有する請求項１乃至９の何れかに記載の放射線治療装置。
【請求項１１】
放射線治療システムに関する撮像方法であって、
前記放射線治療システムのエネルギー分解式放射線感知検出器から撮像データを受信することと、
収集されたデータのエネルギー範囲のうちの部分エネルギー範囲である所定の関心サブエネルギー範囲を取得することと、
前記受信された撮像データのうちの、前記取得された関心サブエネルギー範囲に対応する部分撮像データを選択することと、
前記選択された部分撮像データに基づいてスペクトル画像を生成することと、
を有する撮像方法。
【請求項１２】
前記スペクトル画像を用いて、放射線治療セッションに関する関心組織のジオメトリ及び／又は位置の変化を追跡することと、
前記スペクトル画像と前記関心組織の先行収集画像との間で、前記関心組織のジオメトリ及び／又は位置を決定することによって、前記変化を追跡することと、
を更に有する請求項１１に記載の撮像方法。
【請求項１３】
前記スペクトル画像と前記先行収集画像とを結合して合成画像を生成することと、
前記合成画像を視覚的に提示することと、
を更に有する請求項１２に記載の撮像方法。
【請求項１４】
前記関心サブエネルギー範囲は、関心あるｋ吸収端エネルギーに対応する、請求項１１乃至１３の何れかに記載の撮像方法。
【請求項１５】
前記関心あるｋ吸収端エネルギーは、患者の関心組織に結合されるナノ粒子のｋ吸収端エネルギーに相当する、請求項１４に記載の撮像方法。
【請求項１６】
前記スペクトル画像を用いて前記放射線治療システムの治療源の少なくとも１つの動作パラメータを決定すること、
を更に有する請求項１１乃至１５の何れかに記載の撮像方法。
【国際調査報告】
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2015512670.tif 000011
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