(57)【要約】  放射線処置の治療を計画するためのシステムは、提供される。光学的なセンサーデバイスは、放射線送出の間における患者内のリスク領域内に又はそれに対する近接近に移植され。センサーデバイスは、放射線送出の間に、光学的に、リスク領域の配向、及びリスク領域によって受け取られた放射線線量、を監視する。その情報は、計画が実施されている一方で実時間における進行中の放射線送出計画を変更するために必要に応じて使用されることがある。【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線送出システムの動作を計画する方法において、
前記放射線送出システムは、患者内の指定されたターゲット領域へ放射線を向けると共に提供するための可動な放射線源を具備すると共に、
前記計画する方法は、
前記患者内の少なくとも一つのリスク領域内において又はそれの近接近において前記患者へと光学的なセンサーデバイスを移植すること、前記光学的なセンサーデバイスが基準の点に対する前記光学的なセンサーデバイスの配向を測定するように構成された少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線の線量を測定するように構成された少なくとも一つの放射線ファイバーコアを具備すること、
前記患者への放射線送出の間における前記光学的なセンサーデバイスに関する配向情報を発生させるために前記少なくとも一つの配向ファイバーコアに光学的に呼びかけること、及び、前記放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスの配向を見積もるために前記配向情報を使用すること、
前記放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスに関する放射線線量情報を発生させるために前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアに光学的に呼びかけること、及び、前記放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線線量を見積もるために前記放射線線量情報を使用すること、並びに、
前記放射線送出の間に見積もられた配向及び見積もられた放射線線量を監視すること
を具備する、方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、
前記光学的な呼びかけのステップは、光学的なフーリエ周波数ドメイン反射率計を使用することで行われる、方法。
【請求項３】
請求項１の方法において、
前記光学的なセンサーデバイスは、前記少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアを支持する基体を具備する、方法。
【請求項４】
請求項３の方法において、
前記基体は、バルーンを具備する、方法。
【請求項５】
請求項３の方法において、
前記光学的なセンサーデバイスは、構成可能な体積を具備する、方法。
【請求項６】
請求項１の方法において、
前記少なくとも一つの配向ファイバーコアは、ブラッグ回折格子のアレイ及びレイリー散乱構造の少なくとも一つを具備する、方法。
【請求項７】
請求項１の方法において、
前記放射線ファイバーコアは、可視光へと入射する放射線を変換するための少なくとも一つのクラッディングを具備する、方法。
【請求項８】
請求項１の方法において、
前記光学的なセンサーデバイスは、前記デバイスの長さ対して比較的小さいものである断面を有する腔内可撓体を具備すると共に、前記配向ファイバーコアは、腔内の構造の配向に関する情報を収集するように構成される、方法。
【請求項９】
請求項１の方法において、
前記見積もられた配向及び前記見積もられた放射線線量の監視に基づいて更新された放射線送出計画を形成するために初期の放射線送出計画を変更することをさらに具備する、方法。
【請求項１０】
請求項１の方法において、
前記患者は、前立腺癌について処置されるものであると共に、
前記少なくとも一つのリスク領域は、直腸の組織を具備すると共に、
前記光学的なセンサーデバイスは、前記放射線送出の間に前記患者の直腸内に移植される直腸のバルーンを具備する、
方法。
【請求項１１】
患者内の指定されたターゲット領域へ放射線を向けると共に提供するための可動な放射線源を具備する放射線送出システムによって実施されるための放射線送出計画を発生させることにおける使用のための放射線治療を計画するシステムであって、
前記計画するシステムは、
前記患者内の少なくとも一つのリスク領域内に又はそれの近接近に移植されるための並びに基準の点に対する前記光学的なセンサーデバイスの配向を測定するように構成された少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線の線量を測定するように構成された少なくとも一つの放射線ファイバーコアを具備する光学的なセンサーデバイス、
前記患者への放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスに関する配向情報を発生させるために前記少なくとも一つの配向ファイバーコアに光学的に呼びかけると共に、前記放射線送出の間における光学的なセンサーデバイスに関する放射線線量情報を発生させるために前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアに光学的に呼びかけるための光学的な呼びかけのコンソール、
前記放射線送出の間に前配向情報に基づいて前記光学的なセンサーデバイスの配向を見積もるための配向再構築器、
前記放射線送出の間に前記放射線情報に基づいて前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線線量を見積もるための放射線線量計算機、並びに、
前記放射線送出の間に見積もられた配向及び見積もられた放射線線量を監視するためのプロセッサー
を具備する、システム。
【請求項１２】
請求項１１のシステムにおいて、
前記光学的な呼びかけのコンソールは、光学的なフーリエ周波数ドメイン反射率計を具備する、システム。
【請求項１３】
請求項１１のシステムにおいて、
前記光学的なセンサーデバイスは、前記少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアを支持する基体を具備する、システム。
【請求項１４】
請求項１３のシステムにおいて、
前記基体は、バルーンを具備する、システム。
【請求項１５】
請求項１３のシステムにおいて、
前記光学的なセンサーデバイスは、構成可能な体積を具備する、システム。
【請求項１６】
請求項１１のシステムにおいて、
前記少なくとも一つの配向ファイバーコアは、ブラッグ回折格子のアレイ及びレイリー散乱構造の少なくとも一つを具備する、システム。
【請求項１７】
請求項１１のシステムにおいて、
前記放射線ファイバーコアは、可視光へと入射する放射線を変換するための少なくとも一つのクラッディングを具備する、システム。
【請求項１８】
請求項１１のシステムにおいて、
前記光学的なセンサーデバイスは、前記デバイスの長さ対して比較的小さいものである断面を有する腔内可撓体を具備すると共に、前記配向ファイバーコアは、腔内の構造の配向に関する情報を収集するように構成される、システム。
【請求項１９】
請求項１１のシステムにおいて、
前記プロセッサーは、前記見積もられた配向及び前記見積もられた放射線線量の監視に基づいて更新された放射線送出計画を形成するために初期の放射線送出計画を変更するようにさらに構成される、システム。
【請求項２０】
請求項１１のシステムにおいて、
前記光学的なセンサーデバイスは、さらに、前記放射線送出の間における前記患者の直腸への挿入のための直腸のバルーンを具備する、システム。
【請求項２１】
請求項１１のシステムにおいて、
前記光学的な呼びかけのコンソールは、波長の関数として各々のファイバーコアについての反射の振幅及び位相の両方の測定の表示をする反射スペクトルデータを発生させる、システム。
【請求項２２】
請求項１１のシステムにおいて、
前記配向再構築器は、前記少なくとも一つの配向ファイバーコアに沿った複数の位置についての局所的なひずみのデータを発生させるために並びに前記配向ファイバーコアに沿った各々の局所的なひずみの関数として局所的な曲率の及びねじれ角のデータを発生させるために並びに各々の局所的な曲率及びねじれ角の関数として前記配向ファイバーコアの三次元の形状を再構築するために前記配向情報を使用する、システム。
【請求項２３】
光学的なセンシングシステムであって、
患者内の少なくとも一つのリスク領域内に又はそれの近接近に移植されるための並びに基準の点に対する前記光学的なセンサーデバイスの配向を測定するように構成された少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線の線量を測定するように構成された少なくとも一つの放射線ファイバーコアを具備する光学的なセンサーデバイス、
前記患者への放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスに関する配向情報を発生させるために前記少なくとも一つの配向ファイバーコアに光学的に呼びかけると共に、前記放射線送出の間における光学的なセンサーデバイスに関する放射線線量情報を発生させるために前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアに光学的に呼びかけるための光学的な呼びかけのコンソール、
前記放射線送出の間に前配向情報に基づいて前記光学的なセンサーデバイスの配向を見積もるための配向再構築器、
前記放射線送出の間に前記放射線情報に基づいて前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線線量を見積もるための放射線線量計算機、並びに、
前記放射線送出の間に見積もられた配向及び見積もられた放射線線量を監視するためのプロセッサー
を具備する、光学的なセンシングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に、放射線の処置の治療のための方法及びシステムに並びに医療のイメージングの技術に関係する。放射線の処置の治療は、訓練された医療の専門家が患者への電離放射線の送出を計画すると共に実行する工程である。非常に一般的にこの治療は、病的な組織を電離することによって癌のような疾患を処置するために使用されるが、それによって病的な組織を破壊する。この状況において、放射線源は、しばしば、制御された様式で人の体の中へ電離放射線を向けるために人の体の外側に配される。このように放射線は、ターゲットにされた病的な組織及び放射線の経路内の健常な組織の両方を電離する。従って、放射線治療の中心の目標は、患者の体内のリスクがある健常な領域への放射線の露出を最小化する一方で患者の体内のターゲットにされた病的な領域への放射線の露出を最大化するために放射線の送出を制御することである。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療は、典型的には、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャンのような、患者の体の診断の三次元のイメージングスキャンで始まる。訓練された医療の専門家は、放射線治療送出計画の数個の特性を指定するために診断のＣＴイメージングデータを使用する。例えば、診断のＣＴイメージングデータを使用を使用することで、医療の専門家は、患者の体内の特定のターゲット及びリスク領域を識別することができる。専門家は、さらに、ターゲット領域へ送出されるための（即ち、病的な組織を破壊するのに十分な）最小の放射線線量及び様々なリスク領域へ送出されるための（即ち、健常な組織に対する損傷を限定するための）最大の放射線線量を指定することができる。放射線処置を計画するソフトウェアは、患者の体内での指定された放射線線量分布に帰着する外部の放射線源ビーム送出角度及び形状の一組を設計する際にそれらの要件及び他の情報を把握するために使用されることがある。
【０００３】
診断のＣＴスキャンは、その後の放射線処置の送出に可能な限り時間的に近く行われる。しかしながら、ソフトウェアを使用するときでさえも、提示された放射線送出計画を発生させるために、しばしば、少なくとも数分かかる。そして、ソフトウェアで計算されたような放射線処置計画は、計画が患者への送出のために公開される前に、品質保証試験を通過するものでなければならない。臨床業務における、これらの、並びに、患者及び医師のスケジューリングの結果のような、他の理由のために、診断のＣＴスキャン及び放射線処置の送出の間で多くの日が、しばしば経過する。
【０００４】
一度放射線処置計画が是認されると、放射線は、患者へ送出される。患者は、先行の診断のＣＴイメージングスキャンの間における患者の位置に可能な限り密接に調和する位置で、放射線治療送出システム内に置かれる。しかしながら、患者の内部の器官の位置及び配向は、放射線処置の治療に関連性のあるものである小さい余裕の内で必ずしも簡単に同様に調和されることができない。しばしば、第二の診断のＣＴイメージングスキャンは、放射線が送出される直前に行われる。第二の診断のスキャンの結果は、放射線送出の前に患者を再位置決めするために、又は、始めから放射線処置を計画する工程を再開するための基礎として、使用されることがある。
【０００５】
現実の放射線処置の送出の間に患者の体内のターゲット領域及びリスク領域の形状及び位置を追跡することは、仮に主として患者の体に付けられた外部のトラッカーに基づいたものであるとしても、臨床業務において伝統的になされてきたことである。そのような外部の追跡をすることは、患者の体内のターゲット領域及びリスク領域の形状及び位置に関して到達される間接的な推断のみを許容する。
【０００６】
しかしながら、放射線処置の送出の間にターゲット領域へ適用された放射線線量を測定するためにファイバー光学形状センシング及び局在化（ＦＯＳＳＬ）追跡技術との組み合わせで放射線線量計を使用することは、提示されてきたことである。２０１１年１１月７日に出願された“Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｈａｐｅ  Ｓｅｎｓｉｎｇ”と題された、発明者Ｍ．Ｇｒａｓｓ、Ｒ．Ｍａｎｚｋｅ及びＲ．Ｃｈａｎへの米国仮特許出願シリアル番号６１／５５６，３１５（以後、“Ｇｒａｓｓ等”）を参照のこと。これにより、特許出願Ｇｒａｓｓ等は、組み合わせられた放射線線量計及びファイバー光学追跡センサーデバイス並びに方法論に関するその開示について、ここに参照によって組み込む。
【０００７】
放射線線量計は、線量計が位置させられるエリアに存在する電離放射線の量、又は、そのような放射線を示すものである何らかの他の関係付けられた量を測定するデバイスである。放射線線量計は、直径が数ミリメートルのような、サイズが非常に小さいものであるが、しかし、まだ高い程度の測定の確度を提供するために製造されることができる。
【０００８】
ＦＯＳＳＬ技術は、対照してみると、光学的なワイヤーの配向を追跡する。ここで特別に定義されたような光学的なワイヤーの“配向”は、指定された基準点に相対的な光学的なワイヤーの形状及び位置を識別することに対応する。これは、例えば、光学的なファイバーの偏向及び屈曲を測定するための光学的なファイバーの長さに沿って置かれた複数のセンサーを介して成し遂げられる。そのようなＦＯＳＳＬ追跡技術は、一般に、例えば、後に続く三個の特許出願、
２０１０年２月９日に出願された米国仮特許出願シリアル番号６０／３０２，５７１への優先権を主張する、２０１１年１月１４日に出願された及び米国を指定する“Ａｐｐａｒａｔｕｓ，Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  Ｕｓｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ”と題された、発明者Ｒ．Ｃｈａｎ、Ｇ．Ｓｈｅｃｈｔｅｒ、Ａ．Ｅ．Ｄｅｓｊａｒｄｉｎｓ、Ｇ．‘Ｔ  Ｈｏｏｆｔ、及びＣ．Ｓ．ＨａｌｌへのＷＯ２０１１／０９８９２６、
２０１０年５月７日に出願された米国仮特許出願シリアル番号６１／３３２，２１２への優先権を主張する、２０１１年３月２９日に出願された及び米国を指定する“Ｍｏｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐａｔｉｅｎｔ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”と題された、発明者Ｊ．Ｗａｎｇ、Ｒ．Ｃｈａｎ、Ｇ．‘Ｔ  Ｈｏｏｆｔ、Ａ．Ｅ．Ｄｅｓｊａｒｄｉｎｓ、及びＣ．Ｓ．ＨａｌｌへのＷＯ２０１１／１３８６９１、並びに、
２０１１年８月３日に出願された“Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｈａｐｅ  Ｓｅｎｓｉｎｇ”と題された、発明者Ｒ．Ｍａｎｚｋｅ、Ｇ．‘Ｔ  Ｈｏｏｆｔ、Ｒ．Ｃｈａｎ、及びＡ．Ｅ．Ｄｅｓｊａｒｄｉｎｓへの米国仮特許出願シリアル番号６１／５１４，５８５、
に記載される。特許出願は、ＦＯＳＳＬ追跡技術及び方法のそれらのそれぞれの開示についてそれらの三つの先行の出願を参照によってここに組み込む。
【０００９】
すでに述べられたように、Ｇｒａｓｓｔ等は、放射線処置の送出の間にターゲット領域に適用された放射線線量を測定するためにファイバー光学追跡技術との組み合わせで放射線線量計を使用することを提示する。Ｇｒａｓｓ等のセンサーデバイスは、ターゲット領域内に又はそれに近接近に置かれると共に、ターゲット領域へ適用されるものである放射線線量及び放射線送出の間の時間にわたるターゲット領域の配向の両方を測定する。この方式で、放射線治療の処置は、ターゲット領域へ適用されると共にターゲット領域の動き又は形状の移り変わりを把握するために放射線送出の間に動的に調節されることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０９８９２６号
【特許文献２】国際公開第２０１１／１３８６９１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示は、Ｇｒａｓｓ等のセンサーデバイスのさらなる使用及び関係付けられた方法論、並びにまたこの技術を使用するための特定の事例の例、に関する。第一の態様において、ファイバー光学追跡技術との組み合わせにおける放射線線量計は、放射線処置の送出の間に（ターゲット領域のみならず）リスク領域を監視するために使用される。
【００１２】
第二の態様において、ファイバー光学追跡技術との組み合わせにおける放射線線量計は、放射線治療で前立腺癌を処置するために使用される。この状況において、リスク領域は、前立腺の組織の付近に配される直腸の壁の部分を含む。従って、直腸のバルーンは、その配向及び直腸の壁へ送出されるものである放射線の量を監視するためのみならず、放射線の送出の間における直腸の形状及び位置を安定化させるための両方に使用されることがある。潜在的に放射線送出の最大限の停止及び／又は計画の変更を含む、放射線送出計画への変化は、監視された情報に基づいて放射線送出の間における実時間において実施されることがある。
【００１３】
本発明を使用することで、放射線処置の治療についての成果は、放射線送出の間における患者内のリスク領域の形態学的な変化を考慮することによって改善することになる。リスク領域は、より有効に保存されると共に、ターゲット領域は、より信頼してそれらの規定された放射線線量を受け取る。リスク領域における放射線線量のオンラインで監視することは、患者の安全を増加させる。それは、また、放射線送出の間における配向トラッカー信号に基づいて放射線ビームの再度焦点を合わせること又はさもなければそれを調節することのような進んだ処置管理を可能とする。例えば、前立腺の処置におけるリスクにある一つの主要な構造は、直腸の壁である。
【００１４】
方法は、患者内の少なくとも一つのリスク領域内に又はそれの近接近に、患者の中へ光学的なセンサーデバイスを移植することを具備する。光学的なセンサーデバイスは、基準の点に相対的な光学的なセンサーデバイスの配向を測定するように構成された配向ファイバーコア及び光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線の線量を測定するように構成された放射線ファーバーコアを有する。両方のファイバーコアは、光学的なセンサーデバイスに関する配向情報及び放射線線量情報を発生させるために放射線送出の間に光学的に呼びかけられる。その情報は、放射線送出の間における、光学的なセンサーデバイスの配向及び光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線線量を見積もるために使用される。そして、それらの見積もりは、放射線送出の間に監視されると共に、計画が実施されている一方で実時間において進行中の放射線送出計画を変更するために必要に応じて使用されることがある。対応する光学的なセンシングシステム及び放射線送出を計画するシステムは、また提供される。
【００１５】
数多くの利点及び利益は、数個の実施形態の後に続く詳細な説明を読む際に、当業者には明らかなものとなることになる。発明は、様々な構成要素及び構成要素の配置に並びに様々な工程の動作及び工程の動作の配置に形態を取ることがある。図面は、多数の実施形態を図示する目的のためのみであると共に発明を限定するものとして解されるためのものであることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、概略的に、光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線線量及びそれの配向を監視する、光学的なセンシングシステム１００を図示する。
【図２】図２は、概略的に、光学的なセンシングシステム１００との連結で使用されることがある光学的なフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）ドメイン反射率計システム２００を図示する。
【図３】図３は、概略的に、放射線送出の間におけるオンラインでの放射線線量測定のためのある数の異なるシンチレーティングクラッディングを組み込む光学的なワイヤーファイバーコア３００を図示する。
【図４】図４は、概略的に、図１の光学的なセンシングシステム１００を組み込む放射線治療システム４００を図示する。
【図５】図５は、概略的に、構成可能な体積を有する光学的なセンサーデバイス５０２を図示する。
【図６Ａ】図６Ａは、概略的に、緩和された状態において構成可能な体積を有する、光学的なセンサーデバイス６０２を図示する。
【図６Ｂ】図６Ｂは、概略的に、ふくらませられた状態において構成可能な体積を備えた図６Ａのデバイス６０２を図示する。
【図７】図７は、概略的に、放射線治療の処置の間に光学的なセンシングシステムを使用するための方法のステップを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、概略的に、光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線線量及びそれの配向を監視する、光学的なセンシングシステム１００を図示すると共に、
図２は、概略的に、光学的なセンシングシステム１００との連結で使用されることがある光学的なフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）ドメイン反射率計システム２００を図示すると共に、
図３は、概略的に、放射線送出の間におけるオンラインでの放射線線量測定のためのある数の異なるシンチレーティングクラッディングを組み込む光学的なワイヤーファイバーコア３００を図示すると共に、
図４は、概略的に、図１の光学的なセンシングシステム１００を組み込む放射線治療システム４００を図示すると共に、
図５は、概略的に、構成可能な体積を有する光学的なセンサーデバイス５０２を図示すると共に、
図６Ａは、概略的に、緩和された状態において構成可能な体積を有する、光学的なセンサーデバイス６０２を図示すると共に、
図６Ｂは、概略的に、ふくらませられた状態において構成可能な体積を備えた図６Ａのデバイス６０２を図示すると共に、
図７は、概略的に、放射線治療の処置の間に光学的なセンシングシステムを使用するための方法のステップを図示する。
【００１８】
本開示は、光学的な形状及び位置を追跡するシステムとの組み合わせで放射線線量計を使用するための方法及びシステムを記載する。方法及びシステムは、放射線治療送出システムとの連結で使用されることがある。それらは、さらに、例えばＸ線に基づいたイメージング、超音波イメージング、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、及び同様のものを含む、様々なイメージングシステムの様相のいずれの一つとも又はより多いものとの連結で使用されることがある。
【００１９】
図１は、概略的に光学的なセンシングシステム１００を図示する。光学的なセンシングシステム１００は、少なくとも一つの光学的なセンサーデバイス１０２へ光学的に接続された並びに三次元の配向再構築器１０３及び放射線線量計算機１０４へ電子的に接続された光学的な呼びかけのコンソール１０１を有する。光学的な呼びかけのコンソール１０１は、光学的なセンサーデバイス１０２を形成するために基体材料１０６内に埋め込まれる又はそれの上にある光学的なワイヤ１０５へ光学的な呼びかけの信号を送る。光学的な信号は、光学的なセンサーデバイス１０２へ外に伝わると共にそして、さらに下に記載される様式で、コンソール１０１へワイヤー１０５を通じて逆戻りに反射させられる。反射させられた光学的な信号は、光学的なセンサーデバイス１０２の何らかの性質を示すものである情報を運ぶ。その情報は、光学的なセンサーデバイス１０２の配向若しくは光学的なセンサーデバイス１０２によって受け取られた放射線の量又はそれらの性質の両方のいずれかを含む。光学的な呼びかけのコンソール１０１は、反射させられた光を測定すると共に、分析のために三次元の配向再構築器１０３及び／又は放射線線量計算機１０４へと電子的に測定値を通過させる。
【００２０】
光学的な呼びかけのコンソール１０１は、光学的なワイヤー１０５へ光を伝達させると共に光学的なワイヤー１０５から逆戻りに反射させられた光を受け取ると共にそれを測定するために構造的に構成されたいずれのデバイス又はシステムでもあることがある。一つの実施形態において、光学的な呼びかけのコンソール１０１は、少なくとも一つの光学的なフーリエ周波数ドメイン反射率計及び当技術において知られたような他の適当な電子機器又はデバイスを用いる。そのような反射率計２００の原理は、図２に図示される。他の適切な光学的な呼びかけのコンソール１０１のセットアップは、知られたものであると共に、光学的なセンシングシステム１００において使用されることができる。
【００２１】
反射率計システム２００は、望まれた波長を有するように調整されることがあるコヒーレント光出力２１２を備えた調整可能な光源２１１を有する。光源２１１の光出力２１２は、基準チャネル２１４及びサンプルチャネル２１５へと光信号２１２を分裂させるスプリッター２１３を通じて伝わる。基準チャネル２１４に入る光は、知られた及び一定の光路長を有する基準チャネル２１４に沿ってスプリッター２１３へ逆戻りに反射するためにミラー２１６へ伝わる。サンプルチャネル２１５に入る光は、外部の光学的なワイヤー１０５へ伝わると共に、それは、光学的なセンサーデバイス１０２と相互作用すると共に同じ経路１０５及び２１５に沿ってスプリッター２１３へ逆戻りに反射させられる。サンプルチャネル２１５及び外部の光学的なワイヤー１０５の組み合わせられた光路長は、知られた定数である。
【００２２】
そして、スプリッター２１３へ逆戻りに反射させられた二つの光学的な信号は、スプリッター２１３によって測定値の光学的な信号２１８へと組み合わせられると共に光検出器２１９へ向けられる。光検出器２１９は、測定値の光学的な信号２１８を記録する。知られた及び制御された様式で光出力２１２の性質を変動させると共に光出力２１２が変動させられる際に結果として生じる測定値の光学的な信号２１８を記録することによって、反射率計システム２００は、干渉縞を作り出す。干渉縞は、光学的なセンサーデバイス１０２の配向若しくは光学的なセンサーデバイス１０２によって受け取られた放射線の量又はそれら両方のもののいずれかを示すものである。光学的な呼びかけのコンソール１０１は、干渉縞を測定すると共に、分析のために電子的に三次元の配向再構築器１０３及び／又は放射線線量計算機１０４へ記録された情報を送る。
【００２３】
再度図１を参照することで、光学的なワイヤー１０５は、光学的なセンサーデバイス１０２から及びそれへ光信号を運ぶことに適切ないずれのタイプの可撓性の材料ものであることがある。適切な材料は、例えば、可撓性の及び光学的に透明なガラス又はプラスチック材料を含む。他の適切な材料は、使用されることがある。光学的なワイヤー１０５は、単一の光学的なファイバーコア又は多重の光学的なファイバーコアを含有することがある。
【００２４】
基体１０６は、光学的なワイヤー１０５を埋め込む、それを支える、又はさもなければそれを支持することに適切ないずれのタイプの材料でもあることがある。適当な基体１０６の適切な例は、直腸のバルーンのような展開可能なバルーン、カテーテル、フィルター、バスケット、ヘリックス、内視鏡、及び同様のものを含むが、それらに限定されるものではない。基体１０６及び／又は基体１０６によって支持された光学的なワイヤー１０５は、引き延ばされたまっすぐな形状、湾曲させられた線の形状、渦巻き形状、リング形状、ループ形状、ヘリックス形状、又はいずれの他の形状の一つのもの又はより多いものを具備する形状を形成することがある。基体１０６の材料及び形状は、臨床的な用途に依存することで、例えば、特定の器官又は腫瘍に良好に合うことによって、異なる結果を提供するために変化させられることがある。特定の基体１０６は、また、光学的なセンサーデバイス１０２が患者の中へ挿入されるものである場合に存在する組織のタイプに基づいて選択されることがある。この方式で光学的なワイヤー１０５及び基体１０６は、一緒に、光学的なセンサーデバイス１０２から配向情報及び放射線線量情報を得るために可撓性の及び構成可能な体積を形成する。しかしながら、いくつかの実施形態において、光学的なセンサーデバイス１０２は、いずれの基体１０６も無しに、単独で光学的なワイヤー１０５を具備することがある。
【００２５】
光学的なワイヤー１０５は、上に記載されたようなファイバー光学追跡技術を使用することで光学的なセンサーデバイス１０２に関する配向情報を得るために使用されることができる。これは、光学的に光学的なワイヤー１０５内の一つの又はより多い配向ファイバーコアを呼びかけることによってなされる。第一の実施形態において、例えば、配向ファイバーコアは、各々、当技術において知られたような光学的なワイヤー１０５の長さに沿って統合されたブラッグ（Ｂｒａｇｇ）回折格子のアレイを組み込む。第二の実施形態において、別の例として、配向ファイバーコアは、各々、レイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）散乱に基づいた光学的なファイバーコアのような、当技術において知られたようなワイヤーの長さに沿って起こる光学屈折率における自然の変動を有する。他のファイバー光学配向追跡デバイス又は構造は、代替的に又は追加的に使用されることがある。
【００２６】
光学的なワイヤー１０５の配向ファイバーコアにおけるそのような構造から反射させられた光によって作り出された干渉縞は、光学的な呼びかけのコンソール１０１によって記録されると共に三次元の配向再構築器１０３上へと通過させられる。三次元の配向再構築器１０３は、光学的なセンサーデバイス１０２の三次元の配向へと光学的なワイヤー１０５の配向ファイバーコアから受け取られた測定された反射スペクトルデータを書き換えるために構造的に構成されたいずれのデバイス又はシステムとしてここで広く定義される。例えば、光学的なセンサーデバイス１０２の軸上の反射率プロフィール（Ａ線）は、サンプリングされた信号の離散的フーリエ変換（ＤＴＦ）によって得られることがある。また、いくつかの実施形態において、サンプリングされた信号は、見積もられた配向情報を導くために一つの又はより多い生物物理学的なモデルと組み合わせられることがある。
【００２７】
光学的なワイヤー１０５は、また、ファイバー光学技術を使用することで光学的なセンサーデバイス１０２で受け取られた放射線に関する放射線線量情報を得るために使用されることができる。これは、光学的に光学的なワイヤー１０５内の一つの又はより多い放射線ファイバーコアを呼びかけるによってなされる。第一の実施形態において、例えば、放射線ファイバーコアは、図３に示されたクラッディング構造を有することがある。（図示されたものではない）別の実施形態において、放射線ファイバーコアは、光学的に透明な接着剤のようなもので光学的なワイヤーに貼られる一つの又はより多いシンチレーターの次に配される。他のファイバー光学放射線線量計は、光学的なセンサーデバイス１０２において代替的に又は追加的に用いられることがある。
【００２８】
図３の例示的な放射線ファイバーコア３００は、コア３００の長さに相対的に比較的小さいものである断面を有する可撓性の光学的なファイバーである。放射線ファイバーコア３００は、それの長さに沿った一つの又はより多いクラッディングエリア３２２を含む。放射線ファイバーコア３００は、放射線線量測定のより高い分解能を達成するために、光学的なセンサーデバイス１０２の長さに沿って分布させられたクラッディング３２２の多重のエリアを具備することがある。三つのクラッディングエリア３２２は、図３に図示されるが、他の実施形態において、より多い又はより少ないクラッディングエリア３２２は、提供されることがある。クラッディング３２２は、光学的な呼びかけのコンソール１０１から放射線ファイバーコア３００を通過する呼びかけ光２１２と相互作用することになる可視光へと入射する放射線を変換する。クラッディング３２２は、シンチレーティングクラッディング材料であることがある。クラッディング３２２は、例えば診断のＸ線のエネルギー又は放射線治療に使用される光子エネルギーのような、入射する放射線の異なるエネルギーについて最適化されることがある。クラッディング３２２は、光学的なセンサーデバイス１０２に到達する放射線に関する追加的な方向性をもつ情報を導く為に、部分的なクラッディングのみであることがある、又は、それらは、放射線遮蔽されることがある。
【００２９】
光学的なワイヤー１０５の放射線ファイバーコアにおけるそのような構造から反射させられた光によって作り出された干渉縞は、光学的な呼びかけのコンソール１０１によって記録されると共に放射線線量計算機１０４へと通過させられる。放射線線量計算機１０４は、光学的なセンサーデバイス１０２で受け取られた放射線線量の測定値へと光学的なワイヤー１０５の放射線ファイバーコアから受け取られた測定された反射スペクトルデータを書き換えるために構造的に構成されたいずれのデバイス又はシステムとしてここで広く定義される。いくつかの実施形態において、サンプリングされた信号は、見積もられた放射線情報を導くために一つの又はより多い放射線線量モデルと組み合わせられることがある。
【００３０】
システム１００内の光学的な配向の呼びかけ構成部品及び光学的な放射の呼びかけ構成部品は、相互に全く別個のものであることがある。すなわち、光学的なセンシングシステム１００は、光学的なセンサーデバイス１０２に関する配向情報を得るための単独の使用のための光学的なワイヤー１０５内の配向ファイバーコアに専用の第一の配向反射率計２００を含むことがある。そして、そのシステム１００は、光学的なセンサーデバイス１０２に関する放射線線量情報を得るための単独の使用のための光学的なワイヤー１０５内の放射線ファイバーコアに専用の第二の放射線線量反射率計２００を含むと思われる。
【００３１】
しかしながら、他の実施形態において、光学的なセンシングシステム１００内の配向及び放射線の光学的なサブシステムは、一つの又はより多い構成部品を共有することがある。このように、単一の反射率計２００は、光学的なセンサーデバイス１０２を監視する為に光学的に別個の配向及び放射線ファイバーコアを呼びかけるために使用されることがある。又は、単一のファイバーは、配向ファイバーとして及び放射線ファイバーとしての両方のもので使用されることがある。そのような実施形態において、当技術において知られたように、二つの光学的な信号の間で区別をする為に二つのサブシステムが光学的な呼びかけの光の異なる波長を使用することは、有用なことであることがある。
【００３２】
三次元の配向再構築器１０３及び放射線線量計算機１０４は両方とも適切な計算を行うためのプロセッサー及びメモリーを含む。図１が、別個の構成部品として配向構築器１０３及び線量計計算機１０４を図示する一方で、それらは、いくつかの実施形態において、共通のメモリーを備えた単一のプロセッサーを具備することがある。このように、ここに記載された機能は、ソフトウェアの論理として行われることができる。ここに使用されたような“論理”は、機能又は作用を行うための及び／又は別の構成部品からの機能又は作用を引き起こすためのハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、及び／又は各々の組み合わせを含むが、それに限定されるものではない。例えば、望まれた用途又は必要性に基づいて、論理は、ソフトウェアで制御されたマイクロプロセッサー、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような離散的な論理、又は他のプログラム化された論理デバイスを含むことがある。論理は、また、ソフトウェアとして最大限に具現化されることがある。
【００３３】
ここに使用されたような“ソフトウェア”は、コンピューター又は他の電子的なデバイスが望まれた様式で機能、作用、及び挙動を行うを引き起こす一つの又はより多いコンピューター読み取り可能な及び／又は実行可能な命令を含むが、それらに限定されるものではない。命令は、ダイナミックにリンクされたライブラリからの別個のアプリケーション又はコードを含むルーチン、アルゴリズム、モジュール、又はプログラムのような様々な形態で具現化されることがある。ソフトウェアは、また、独立型プログラム、関数呼び出し、サーブレット、アプレット、メモリーに記憶された命令、オペレーティングシステムの部分、又は他のタイプの実行可能な命令のような様々な形態で実施されることがある。ソフトウェアの形態が、例えば、望まれた用途、それが走る環境、及び／又は設計者／プログラマーの要望、又は同様のものの要件に依存するものであることは、当業者によって認識されることになる。配向再構築器１０３及び放射線線量計算機１０４の論理は、放射線治療を計画するソフトウェアパッケージの部分として最も簡単に具現化されることがある。
【００３４】
ここに記載された方法及びシステムは、例えば、ネットワーク接続された制御システム及び独立型の制御システムを含む多様なプラットフォームで実施されることができる。追加的に、ここに示された及び記載された論理は、好ましくは、コンピューターで読み取り可能な媒体の中に又はその上に存する。異なるコンピューターで読み取り可能な媒体の例は、フラッシュメモリー、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、プログラム可能なリードオンリーメモリー（ＰＲＯＭ）、電気的にプログラム可能なリードオンリーメモリー（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能なリードオンリーメモリー（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気ディスク又はテープ、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤ−ＲＯＭを含む光学的に読み取り可能な媒体、及び他のものを含む。まださらに、ここに記載された工程及び論理は、一つの大きいの工程の流れへと併合される又は多数のサブ工程の流れへと分割されることができる。工程の流れがここに記載されてきた順序は、重大なものではないものであると共にまだ同じ結果を成し遂げる一方で再配置されることができる。実のところ、ここに記載された工程の流れは、保証された又は望まされたように、それらの実施において再配置される、合併される、及び／又は再組織化されることがある。
【００３５】
図４は、概略的に、患者４３３内の指定されたターゲット領域４３２へ放射線を向けると共にそれを提供するための可動の放射線源４３１を含む放射線治療システム４００を図示する。放射線源４３１は、例えば、Ｘ線源又は放射線治療のための放射線を提供するための何らかの他の適切な源であることがある。放射線源４３１は、可動のアーム４３４に取り付けられることがあるが、それによって指定されたターゲット領域４３２へ放射線を向けると共のそれを提供するための可動の放射線源４３１を提供する。ターゲット領域４３２は、例えば、患者４３３における腫瘍であることがある。
【００３６】
放射線治療システム４００は、さらに、上に記載された光学的なセンシングシステム１００を含む。このように、光学的なワイヤー１０５の一方の末端は、光学的な呼びかけのコンソール１０１へ接続されると共に、他方の遠位の末端は、光学的なセンサーデバイス１０２を組み込む。光学的なワイヤー１０５の遠位の末端及び光学的なセンシングデバイス２００は、放射線治療の送出又は配向並びに患者４３３内のリスク領域及びおそらくまたターゲット領域によって受け取られた放射線線量を監視するための他の手順の間の患者４３３へと挿入される。
【００３７】
放射線治療システム４００は、追加的に放射線源４３１を動かすと共にそれを動作させるために（示されたものではない）一つの又はより多いプロセッサーを有する制御コンソール４３５を含む。制御コンソール４３５のプロセッサーは、それらの及び他の機能を行うために、上に定義されたような、ソフトウェアの論理を含有することがある。三次元の形状再構築器１０３、放射線線量計算機１０４、及びシステム制御コンソール４３５のそれぞれの機能は、一つの単一のプロセッサー又は一緒に作動する多重のプロセッサーによって行われることがある。
【００３８】
図５は、光学的なセンシングシステム１００と関連して使用されることがある構成可能な体積を有する光学的なセンサーデバイス５０２の一つの例示的な形態を図示する。デバイス５０２は、可撓性の二次元のメッシュセンシングアレイ５４３を形成する為に二つの放射線ファイバーコア５４２と混ぜ合わされた一つの配向ファイバーコア５４１を具備する。（示されたおのではない）適当な基体は、可撓性のメッシュの形状５４３において一緒にコア５４１及び５４２を保持する為にデバイス５０２へ追加されることがある。可撓性のメッシュ５４３は、リスク領域の配向及びそれへ適用された放射線線量を監視する為にリスク領域の外部の輪郭のまわりに巻かれることができるセンサーアレイに従う輪郭を形成する。
【００３９】
図６Ａは、光学的なセンシングシステム１００と関連して使用されることがある構成可能な体積を有する光学的なセンサーデバイス６０２の第二の例示的な形態を図示する。デバイス６０２は、（示されたものではない）少なくとも一つの配向ファイバーコア及び少なくとも一つの放射線ファイバーコア６５２を有する光学的なワイヤー６０５を具備する。光学的なワイヤー６０５は、前立腺癌の放射線治療の間に一般的に使用されるような直腸のバルーンのようなバルーン基体６０６まで基体ワイヤーガイド６５３を通じて延びる。バルーン６０６は、図６Ａにおいて緩和された状態で示される。図示されたようなバルーン６０６のサイズは、若干誇張される。現実の使用において、ふくらませられてないバルーン６０６は、より典型的には、動きのための多量の余地無しに光学的なワイヤーへしっかりとくっつくと思われる。配向ファイバーコア及び放射線ファイバーコア６５２は、バルーン６０６の基体の表面の中に又はそれの上に取り付けられる。図６Ａに図示された特定の放射線ファイバーコア６５２は、バルーン６０６の周辺のまわりに配されるクラッディング構造のような四つの放射線線量センサー構造６２２を含有する。光学的なワイヤー６０５のファイバーコアは、測定値の感度を増加させるために及びアレイを安定化させるために交差するセンサーアレイにおけるバルーン６０６に配されることがある。
【００４０】
図６Ｂは、概略的に、ふくらませられた状態におけるバルーン６０６を備えた光学的なセンサーデバイス６０２を図示する。バルーン６０６は、カテーテルバルーン技術において知られたような、不活性ガス又は同様のものでふくらませられることがある。この方式で、光学的なセンサーデバイス６０２は、リスク領域の配向及びそれへ適用された放射線線量を監視する為にリスク領域の内部の輪郭に一致するようにふくらませられることができるセンサーアレイに一致する輪郭を形成する。いくつかの実施形態において、バルーン６０６は、さらにリスク領域へ送出された放射線を低減する為に、不活性ガスの代わりに、放射線を吸収する液体でふくらませられることがある。
【００４１】
このように、放射線治療の処置の間に光学的なセンシングシステム１００を使用するための方法は、提供される。例示的なそのような方法７００は、図７に図示される。第一のステップ７６１において、光学的なセンサーデバイス１０２は、放射線で処置されるための少なくとも一つのリスク領域の内にか又はそれに対して近接近にかのいずれかで患者の中へと移植される。他の光学的なセンサーデバイス１０２は、また、患者の体内の追加的なリスク領域又は一つの若しくはより多いターゲット領域の内に又はそれに対して近接近に埋め込まれることがある。患者は、上に議論された例示的なシステム４００のような放射線治療システム内に置かれる。そして、放射線治療システムは、患者へ放射線を送出することを始める７６２。
【００４２】
放射線送出手順の間に、光学的なセンシングシステム１００は、患者内のリスク領域の配向及びリスク領域によって受け取られた放射線の量を監視する７６３ために利用される。より具体的には、光学的なワイヤー１０５における配向ファイバーは、放射線送出の間にリスク領域配向情報７６５を得るために光学的な呼びかけのコンソール１０１によって呼びかけられる７６４。リスク領域配向情報７６５は、呼びかけの光の性質の関数として光学的なセンサーデバイス１０２から戻る光信号を測定することを具備する。光学的なワイヤー１０５が、多重の配向ファイバーコアを含有するとすれば、この情報７６５は、各々のコアについて別個に記録されることがある。光学的なセンサーデバイス１０２内の光の反射は、例えば、光学的なワイヤー１０５（例．ファイバーブラッグ回折格子）内の埋め込まれた周期的な構造によって、又は、光学的なワイヤー１０５の屈折率における非周期的なランダムな変動（例．レイリー散乱）によって、もたらされることがある。
【００４３】
光学的なワイヤー１０５における放射線ファイバーは、放射線送出の間における放射線線量情報７６７を得るために類似して呼びかけられる７６６。これらのそれぞれの呼びかけ７６４及び７６６は、必要に応じてリスク領域に関する十分な測定値情報７６５及び７６７を得るために、同時に又は順次に及び相互のものに関していずれの数又は順序においても行われることがある。さらに、一つよりも多いリスク領域又はターゲット領域が、また監視されるとすれば、そのときそれらの領域に配された光学的なセンサーデバイスの類似の呼びかけは、なされる。
【００４４】
配向情報７６５は、患者の体内のリスク領域の配向７６９を見積もる７６８ために配向情報を使用する三次元の配向再構築器１０３へ提供される。三次元の形状再構築器１０３は、例えば、光学的なワイヤー１０５の配向ファイバーコアに沿った多重の位置でひずみの値を発生させるために反射スペクトル７６５を処理することがある。ひずみセンサーは、ファイバーブラック回折格子（ＦＢＧ）及びレイリー散乱呼びかけの少なくとも一つのものを具備することがある。
【００４５】
光学的なワイヤー１０５は、いくつかの実施形態において、都合よくは、光学的なひずみセンサーを有するより高い数の光学的なファイバーを備えたエリアを含むことによってより高い感度のエリアを含むことがある。例えば、光学的なワイヤー１０５は、光学的なひずみセンサーを有する第一の数の光学的なファイバーが存在する第一のエリア及び光学的なひずみセンサーを有する第二の数の光学的なファイバーが存在する第二のエリアを有することがある。この方式で第二のエリアは、第一のエリアよりも高い感度を有することになる。より高い感度は、光学的なワイヤー１０５の配向に関するより良好な分解能を達成することを助けることがある。一つの例として、第一のエリアは、一つの光学的なファイバー及び第一の感度を有することがあると共に、第二のエリアは、四つの光学的なファイバー及び第一の感度よりも高いものである第二の感度を有することがある。三次元の形状再構築器１０３は、光学的なワイヤー１０５の形状及び位置の三次元の再構築を発生させるためにひずみの値を組み合わせる。例えば、ひずみの測定値は、回転角度へ変換されることがあると共に、関連させられた回転行列は、接ベクトル、法線ベクトル、及び従法線ベクトル（即ち、アコビアン（Ｊａｃｏｂｉａｎ）行列の列）を更新するために使用されることがある。
【００４６】
放射線線量情報７６７は、類似して、患者内のリスク領域によって受け取られた放射線７７１の線量を見積もる７７０ために放射線情報を使用する放射線線量計算機１０４へ提供される。類似の放射線線量の計算は、他の監視されたリスク領域又はターゲット領域に関してなされる。
【００４７】
リスク領域の配向及び放射線線量の見積もり７６９及び７７１は、放射線送出の間に放射線治療を計画するシステムのプロセッサーへ提供される。放射線治療を計画するシステムは、放射線送出システムの座標系と共に見積もり７６９及び７７１の座標系を登録する。そして、それは、放射線送出の間における患者の動きに対する応答において放射線送出計画を変更するかどうか及びそうだとすれば、どのようにそれをするかを決定する７７２ために見積もられた情報を使用する。そのような動きは、例えば、呼吸運動、心臓の運動、ぜん動運動、又は他の患者によって誘発させられた動きを具備することがある。放射線送出計画の変更は、例えば、リスク領域が予め設定された最大の放射線線量を受け取ってしまったとすれば放射線送出を停止することを含むことがある。リスク領域が放射線送出の間に配向における顕著な変化を受けてしまった他の事例においては、放射線送出は、連続させられることがあるが、計画は、リスク領域を保護する為に形態学的な変化を把握するために変更させられることがある。
【００４８】
なおも追加的な実施形態において、放射線治療を計画するシステムは、見積もりに関するシステムのユーザーへの通知を提供するためにリスク領域の配向及び放射線線量の見積もりを使用することがある。ユーザーの通知は、多数の形態をとることがある。一つの実施形態において、システムは、リスク領域によって受け取られた放射線線量が予め決定された最大の値の定まった百分率を達成してしまったことをユーザーに単純に通知することがある。別の実施形態において、システムは、放射線送出の間におけるリスク領域の配向における変化を把握する為に、追加的にユーザーに放射線送出計画の提示された変更を与えることがある。
【００４９】
結局、放射線送出計画は、それの経過をたどることになる。計画は、監視７６３の結果として変更されてしまったものである７７２又はそうでないことがある。どちらにしても、放射線送出は、計画がそれの経過をたどってしまったとき、停止させられる７７３。いくつかの状況において、放射線送出は、細分される、すなわち、単一の送出セッションというよりもむしろ多重の送出セッションの間で分配させられる、ことがある。その場合には、より早い送出セッションからの見積もり７６９及び７７１は、その後の送出セッションの計画をすること及び変更において使用されることがある。
【００５０】
一つの例示的な実施形態において、光学的なセンシングシステム１００は、前立腺癌を処置するための放射線の処置の治療の間に使用される。この状況において、ターゲット領域は、患者の前立腺の腺内の癌性の組織又は周囲の組織である。リスク領域は、前立腺の腺の付近に配される直腸の壁及び患者の膀胱の部分を含む。例えば、前立腺癌の放射線の処置の間に癌性の前立腺の組織というよりもむしろ健常な直腸の組織へ誤って向けられた放射線線量に帰すべき直腸の癌を含む苛酷な副作用は、観察されてきたものである。類似のリスクは、また、近くの膀胱の組織へ与えられる。
【００５１】
そのような副作用を低減するために、前立腺癌の放射線処置の間における放射線への過度の露出から直腸の組織及び膀胱の組織を保護するための標準的なプロトコルは、開発されてきた。直腸の組織に関しては、前立腺の放射線処置の送出の間に患者の直腸の組織のサイズ及び位置を安定化させるために患者の直腸内で一つの又はより多いバルーンを展開することは、習慣的なことである。膀胱の組織に関しては、例えば患者に放射線送出の前の適切な時間に一瓶の水を飲むことを求めることによって、前立腺の放射線処置の送出の間に制御された膀胱を満たす状態を義務付けることは、習慣的なことである。しかしながら、そのような用心をとるときでさえ、患者の直腸、膀胱、及び前立腺のサイズ及び相対的な位置は、放射線治療に関連性のある小さい余裕の内で良好に制御されるものではないことがある。これは、呼吸のための運動に帰すべき位置の変化について、しかしまた、直腸のガス及びそれの動きと同様の生理学的な効果についても、特に真実である。このように、現実の送出された放射線線量のオンラインでの追跡及び計画されたリスク領域の線量との比較は、処置を最適化するためには高度に有益なことである。
【００５２】
前立腺癌の処置との連結で光学的なセンシングシステム１００を使用するために、第一の光学的なセンサーデバイス１０２は、直腸のバルーンの中へと組み込まれることがある。そのようなデバイスの代表的な例６０２は、図６Ａ及び６Ｂに図示される。この第一の光学的なセンサーデバイスは、前立腺の放射線処置の送出の間に直腸のリスク領域の配向及びそれによって受け取られた放射線線量を監視するために呼びかけられることができる。バルーンは、都合よくは、前立腺の組織から最も遠く離れて直腸の壁の裏側に到達する放射線を低減するために液体金属のような放射線を吸収する流体で満たされることがある。
【００５３】
追加で、第二の光学的なセンサーデバイスは、また、膀胱に対して近接近に置かれることがある。そのようなデバイスの代表的な例５０２は、図５に図示される。この第二の光学的なセンサーデバイスは、前立腺の放射線処置の送出の間に膀胱のリスク領域の配向及びそれによって受け取られた放射線線量を監視するために呼びかけられることができる。
【００５４】
発明は、数個の実施形態を参照して記載されてきた。明らかに、他のものへの変更及び変形は、前述の詳細な説明を読むと共にそれを理解する際に起こることになる。例えば、光学的なセンシングシステム１００は、核医学でガイドされた介入との連結で使用されることがある。発明が、それらが添付されたクレーム又はそれの均等物の範囲内にくる限りでは、全てのそのような変更及び変形を含むものと解されることは、意図されることである。発明は、様々な構成物、構成部品、及び配置、並びに開示された実施形態の要素のコンビネーション及びサブコンビネーションにおける形態をとることがある。
【００５５】
クレーム
このように数個の実施形態を記載してきたが、発明は、今、以下のものであるように請求される。
【００５６】
１．  放射線送出システム（４００）の動作を計画する方法において、
前記放射線送出システムは、患者（４３３）内の指定されたターゲット領域（４３２）へ放射線を向けると共に提供するための可動な放射線源（４３１）を具備すると共に、
前記計画する方法は、
前記患者内の少なくとも一つのリスク領域内において又はそれの近接近において前記患者へと光学的なセンサーデバイス（１０２）を移植すること（７６１）、前記光学的なセンサーデバイスが基準の点に対する前記光学的なセンサーデバイスの配向を測定するように構成された少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線の線量を測定するように構成された少なくとも一つの放射線ファイバーコアを具備すること、
前記患者への放射線送出の間における前記光学的なセンサーデバイスに関する配向情報（７６５）を発生させるために前記少なくとも一つの配向ファイバーコアに光学的に呼びかけること（７６４）、及び、前記放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスの配向を見積もる（７６８）ために前記配向情報を使用すること、
前記放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスに関する放射線線量情報（７６７）を発生させるために前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアに光学的に呼びかけること（７６６）、及び、前記放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線線量を見積もる（７７０）ために前記放射線線量情報を使用すること、並びに、
前記放射線送出の間に見積もられた配向及び見積もられた放射線線量を監視すること
を具備する、方法。
【００５７】
２．  クレーム１の方法において、
前記光学的な呼びかけのステップは、光学的なフーリエ周波数ドメイン反射率計（２００）を使用することで行われる、方法。
【００５８】
３．  クレーム１の方法において、
前記光学的なセンサーデバイス（１０２）は、前記少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアを支持する基体（１０６）を具備する、方法。
【００５９】
４．  クレーム３の方法において、
前記基体（１０６）は、バルーン（６０６）を具備する、方法。
【００６０】
５．  クレーム３の方法において、
前記光学的なセンサーデバイス（１０２）は、構成可能な体積を具備する、方法。
【００６１】
６．  クレーム１の方法において、
前記少なくとも一つの配向ファイバーコアは、ブラッグ回折格子のアレイ及びレイリー散乱構造の少なくとも一つを具備する、方法。
【００６２】
７．  クレーム１の方法において、
前記放射線ファイバーコア（３００）は、可視光へと入射する放射線を変換するための少なくとも一つのクラッディング（３２２）を具備する、方法。
【００６３】
８．  クレーム１の方法において、
前記光学的なセンサーデバイス（１０２）は、前記デバイスの長さ対して比較的小さいものである断面を有する腔内可撓体を具備すると共に、前記配向ファイバーコアは、腔内の構造の配向に関する情報を収集するように構成される、方法。
【００６４】
９．  クレーム１の方法において、
前記見積もられた配向及び前記見積もられた放射線線量の監視に基づいて更新された放射線送出計画を形成するために初期の放射線送出計画を変更することをさらに具備する、方法。
【００６５】
１０．  クレーム１の方法において、
前記患者（４３３）は、前立腺癌について処置されるものであると共に、
前記少なくとも一つのリスク領域は、直腸の組織を具備すると共に、
前記光学的なセンサーデバイスは、前記放射線送出の間に前記患者の直腸内に移植される直腸のバルーンを具備する、
方法。
【００６６】
１１．  患者（４３３）内の指定されたターゲット領域（４３２）へ放射線を向けると共に提供するための可動な放射線源（４３１）を具備する放射線送出システムによって実施されるための放射線送出計画を発生させることにおける使用のための放射線治療を計画するシステムであって、
前記計画するシステムは、
前記患者内の少なくとも一つのリスク領域内に又はそれの近接近に移植されるための並びに基準の点に対する前記光学的なセンサーデバイスの配向を測定するように構成された少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線の線量を測定するように構成された少なくとも一つの放射線ファイバーコアを具備する光学的なセンサーデバイス（１０２）、
前記患者への放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスに関する配向情報（７６５）を発生させるために前記少なくとも一つの配向ファイバーコアに光学的に呼びかける（７６４）と共に、前記放射線送出の間における光学的なセンサーデバイスに関する放射線線量情報（７６７）を発生させるために前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアに光学的に呼びかける（７６６）ための光学的な呼びかけのコンソール（１０１）、
前記放射線送出の間に前配向情報に基づいて前記光学的なセンサーデバイスの配向を見積もるための配向再構築器（１０３）、
前記放射線送出の間に前記放射線情報に基づいて前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線線量を見積もるための放射線線量計算機（１０４）、並びに、
前記放射線送出の間に見積もられた配向及び見積もられた放射線線量を監視するためのプロセッサー（４３５）
を具備する、システム。
【００６７】
１２．  クレーム１１のシステムにおいて、
前記光学的な呼びかけのコンソール（１０１）は、光学的なフーリエ周波数ドメイン反射率計（２００）を具備する、システム。
【００６８】
１３．  クレーム１１のシステムにおいて、
前記光学的なセンサーデバイス（１０２）は、前記少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアを支持する基体（１０６）を具備する、システム。
【００６９】
１４．  クレーム１３のシステムにおいて、
前記基体（１０６）は、バルーン（６０６）を具備する、システム。
【００７０】
１５．  クレーム１３のシステムにおいて、
前記光学的なセンサーデバイス（１０２）は、構成可能な体積を具備する、システム。
【００７１】
１６．  クレーム１１のシステムにおいて、
前記少なくとも一つの配向ファイバーコアは、ブラッグ回折格子のアレイ及びレイリー散乱構造の少なくとも一つを具備する、システム。
【００７２】
１７．  クレーム１１のシステムにおいて、
前記放射線ファイバーコア（３００）は、可視光へと入射する放射線を変換するための少なくとも一つのクラッディング（３２２）を具備する、システム。
【００７３】
１８．  クレーム１１のシステムにおいて、
前記光学的なセンサーデバイス（１０２）は、前記デバイスの長さ対して比較的小さいものである断面を有する腔内可撓体を具備すると共に、前記配向ファイバーコアは、腔内の構造の配向に関する情報を収集するように構成される、システム。
【００７４】
１９．  クレーム１１のシステムにおいて、
前記プロセッサー（４３５）は、前記見積もられた配向及び前記見積もられた放射線線量の監視に基づいて更新された放射線送出計画を形成するために初期の放射線送出計画を変更するようにさらに構成される、システム。
【００７５】
２０．  クレーム１１のシステムにおいて、
前記光学的なセンサーデバイス（１０２）は、さらに、前記放射線送出の間における前記患者の直腸への挿入のための直腸のバルーンを具備する、システム。
【００７６】
２１．  クレーム１１のシステムにおいて、
前記光学的な呼びかけのコンソール（１０１）は、波長の関数として各々のファイバーコアについての反射の振幅及び位相の両方の測定の表示をする反射スペクトルデータを発生させる、システム。
【００７７】
２２．  クレーム１１のシステムにおいて、
前記配向再構築器（１０３）は、前記少なくとも一つの配向ファイバーコアに沿った複数の位置についての局所的なひずみのデータを発生させるために並びに前記配向ファイバーコアに沿った各々の局所的なひずみの関数として局所的な曲率の及びねじれ角のデータを発生させるために並びに各々の局所的な曲率及びねじれ角の関数として前記配向ファイバーコアの三次元の形状を再構築するために前記配向情報を使用する、システム。
【００７８】
２３．  光学的なセンシングシステム（１００）であって、
患者内の少なくとも一つのリスク領域内に又はそれの近接近に移植されるための並びに基準の点に対する前記光学的なセンサーデバイスの配向を測定するように構成された少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線の線量を測定するように構成された少なくとも一つの放射線ファイバーコアを具備する光学的なセンサーデバイス（１０２）、
前記患者への放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスに関する配向情報（７６５）を発生させるために前記少なくとも一つの配向ファイバーコアに光学的に呼びかける（７６４）と共に、前記放射線送出の間における光学的なセンサーデバイスに関する放射線線量情報（７６７）を発生させるために前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアに光学的に呼びかける（７６６）ための光学的な呼びかけのコンソール（１０１）、
前記放射線送出の間に前配向情報に基づいて前記光学的なセンサーデバイスの配向を見積もるための配向再構築器（１０３）、
前記放射線送出の間に前記放射線情報に基づいて前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線線量を見積もるための放射線線量計算機（１０４）、並びに、
前記放射線送出の間に見積もられた配向及び見積もられた放射線線量を監視するためのプロセッサー（４３５）
を具備する、光学的なセンシングシステム。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年9月30日(2014.9.30)
【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】
放射線送出システムの動作を計画する方法において、
前記放射線送出システムは、患者内の指定されたターゲット領域へ放射線を向けると共に提供するための可動な放射線源を具備すると共に、
前記計画する方法は、
前記患者内の少なくとも一つのリスク領域内において又はそれの近接近において前記患者へと光学的なセンサーデバイスを移植すること、前記光学的なセンサーデバイスが基準の点に対する前記光学的なセンサーデバイスの配向を測定するように構成された少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線の線量を測定するように構成された少なくとも一つの放射線ファイバーコアを具備すること、
前記患者への放射線送出の間における前記光学的なセンサーデバイスに関する配向情報を発生させるために前記少なくとも一つの配向ファイバーコアに光学的に呼びかけること、及び、前記放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスの配向を見積もるために前記配向情報を使用すること、
前記放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスに関する放射線線量情報を発生させるために前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアに光学的に呼びかけること、及び、前記放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線線量を見積もるために前記放射線線量情報を使用すること、並びに、
前記放射線送出の間に見積もられた配向及び見積もられた放射線線量を監視すること
を具備する、方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、
前記光学的な呼びかけのステップは、光学的なフーリエ周波数ドメイン反射率計を使用することで行われる、方法。
【請求項３】
請求項１の方法において、
前記光学的なセンサーデバイスは、前記少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアを支持する基体を具備する、方法。
【請求項４】
請求項３の方法において、
前記基体は、バルーンを具備する、方法。
【請求項５】
請求項１の方法において、
前記少なくとも一つの配向ファイバーコアは、ブラッグ回折格子のアレイ及びレイリー散乱構造の少なくとも一つを具備する、方法。
【請求項６】
請求項１の方法において、
前記放射線ファイバーコアは、可視光へと入射する放射線を変換するための少なくとも一つのクラッディングを具備する、方法。
【請求項７】
請求項１の方法において、
前記見積もられた配向及び前記見積もられた放射線線量の監視に基づいて更新された放射線送出計画を形成するために初期の放射線送出計画を変更することをさらに具備する、方法。
【請求項８】
患者内の指定されたターゲット領域へ放射線を向けると共に提供するための可動な放射線源を具備する放射線送出システムによって実施されるための放射線送出計画を発生させることにおける使用のための放射線治療を計画するシステムであって、
前記計画するシステムは、
前記患者内の少なくとも一つのリスク領域内に又はそれの近接近に移植されるための並びに基準の点に対する前記光学的なセンサーデバイスの配向を測定するように構成された少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線の線量を測定するように構成された少なくとも一つの放射線ファイバーコアを具備する光学的なセンサーデバイス、
前記患者への放射線送出の間に前記光学的なセンサーデバイスに関する配向情報を発生させるために前記少なくとも一つの配向ファイバーコアに光学的に呼びかけると共に、前記放射線送出の間における光学的なセンサーデバイスに関する放射線線量情報を発生させるために前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアに光学的に呼びかけるための光学的な呼びかけのコンソール、
前記放射線送出の間に前配向情報に基づいて前記光学的なセンサーデバイスの配向を見積もるための配向再構築器、
前記放射線送出の間に前記放射線情報に基づいて前記光学的なセンサーデバイスによって受け取られた放射線線量を見積もるための放射線線量計算機、並びに、
前記放射線送出の間に見積もられた配向及び見積もられた放射線線量を監視するためのプロセッサー
を具備する、システム。
【請求項９】
請求項８のシステムにおいて、
前記光学的な呼びかけのコンソールは、光学的なフーリエ周波数ドメイン反射率計を具備する、システム。
【請求項１０】
請求項８のシステムにおいて、
前記光学的なセンサーデバイスは、前記少なくとも一つの配向ファイバーコア及び前記少なくとも一つの放射線ファイバーコアを支持する基体を具備する、システム。
【請求項１１】
請求項１０のシステムにおいて、
前記基体は、バルーンを具備する、システム。
【請求項１２】
請求項８のシステムにおいて、
前記少なくとも一つの配向ファイバーコアは、ブラッグ回折格子のアレイ及びレイリー散乱構造の少なくとも一つを具備する、システム。
【請求項１３】
請求項８のシステムにおいて、
前記放射線ファイバーコアは、可視光へと入射する放射線を変換するための少なくとも一つのクラッディングを具備する、システム。
【請求項１４】
請求項８のシステムにおいて、
前記プロセッサーは、前記見積もられた配向及び前記見積もられた放射線線量の監視に基づいて更新された放射線送出計画を形成するために初期の放射線送出計画を変更するようにさらに構成される、システム。
【請求項１５】
請求項８のシステムにおいて、
前記光学的なセンサーデバイスは、さらに、前記放射線送出の間における前記患者の直腸への挿入のための直腸のバルーンを具備する、システム。
【国際調査報告】
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