(57)【要約】本発明は、生体オブジェクトに小線源治療を適用する小線源治療装置（１）に関する。小線源治療装置は、生体オブジェクト内の標的部位の近くにおける１以上の放射線源の設置位置及び設置時間を定義する設置プランを決定する計画ユニット（１４）を有する。設置プランは、設置時間が治療時間窓決定ユニット（１３）によって決定される治療時間窓の範囲内にあるように決定され、治療時間窓の範囲内で、腫れによって引き起こされる生体オブジェクトの空間パラメータの変化は最小限にされる。腫れによる小線源治療装置への悪影響はそれにより最小限にされ、小線源治療の品質が改善される。
2015516256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体オブジェクトに小線源治療を適用する小線源治療装置であって、
放射線を放射する放射線源と、
前記生体オブジェクトに挿入され、前記生体オブジェクトの標的部位の近くに前記放射線源を置いて前記放射された放射線を前記標的部位へ向ける設置ユニットであり、前記生体オブジェクトは、当該設置ユニットが前記生体オブジェクトに挿入される場合に腫れる、設置ユニットと、
時間にわたって前記生体オブジェクトの画像を生成する撮像ユニットと、
前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記生体オブジェクトの空間パラメータを、前記生体オブジェクトの前記生成された画像から決定する空間パラメータ決定ユニットと、
前記生体オブジェクトの前記空間パラメータの変化が最小限である治療時間窓を決定する治療時間窓決定ユニットと、
前記放射線源が置かれるべき前記生体オブジェクト内の設置位置と、いつどれくらいの期間前記放射線源が夫々の設置位置に置かれるべきかを定義する設置時間とを定義する設置プランを、前記生成された画像及び前記決定された治療時間窓に基づき決定する計画ユニットであり、前記設置時間が前記治療時間窓の範囲内にあるように前記設置プランを決定するよう構成される計画ユニットと
を有する小線源治療装置。
【請求項２】
前記治療時間窓決定ユニットは、
前記空間パラメータの実際の変化に基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの推定される将来の変化を定義する所定の腫脹規則を提供し、
前記所定の腫脹規則及び前記生体オブジェクトの前記決定された空間パラメータに基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの将来の変化を推定し、
前記空間パラメータの前記推定された将来の変化に基づき前記治療時間窓を決定する
よう構成される、請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項３】
前記撮像ユニットは、小線源治療プロシージャの間、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され、
前記計画ユニットは、前記設置プランを前記更新された画像に適応させるよう構成される、
請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項４】
前記撮像ユニットは、前記治療時間窓において、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され、
前記計画ユニットは、前記治療時間窓において、前記設置プランを前記更新された画像に適応させるよう構成される、
請求項３に記載の小線源治療装置。
【請求項５】
前記撮像ユニットは、小線源治療プロシージャの間、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され、
前記空間パラメータ決定ユニットは、前記生体オブジェクトの更新された画像に基づき、前記空間パラメータの決定を更新するよう構成され、
前記治療時間窓決定ユニットは、前記更新された空間パラメータに依存して、前記治療時間窓を更新するよう構成され、
前記計画ユニットは、前記設置プランを前記更新された治療時間窓に適応させるよう構成される、
請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項６】
前記生体オブジェクト内の前記設置ユニットの位置を決定する位置決定ユニットを更に有し、
前記計画ユニットは更に、前記生体オブジェクト内の前記設置ユニットの前記決定された位置に依存して前記設置プランを決定するよう構成される、
請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項７】
前記位置決定ユニットは、小線源治療プロシージャの間の異なる時点で前記生体オブジェクト内の前記設置ユニットの位置の決定を更新するよう構成され、
前記計画ユニットは、前記設置ユニットの更新された決定された位置に従って前記設置プランを適応させるよう構成される、
請求項６に記載の小線源治療装置。
【請求項８】
前記設置ユニットは、複数のカテーテルを有し、
前記位置決定ユニットは、前記生体オブジェクト内の前記カテーテルの位置を決定するよう構成され、
前記計画ユニットは、カテーテルどうしの間のカテーテル間間隔を決定し、該決定されたカテーテル間間隔に依存して前記設置プランを決定するよう構成される、
請求項６に記載の小線源治療装置。
【請求項９】
前記計画ユニットは、前記設置ユニットの前記決定された位置と、前記撮像ユニットによって生成される前記生体オブジェクトの画像とに基づき前記設置ユニットと前記生体オブジェクトとの間の空間的関係を決定し、前記設置ユニットと前記生体オブジェクトとの間の前記決定された空間的関係に更に依存して前記設置プランを決定するよう構成される、
請求項６に記載の小線源治療装置。
【請求項１０】
前記計画ユニットは、前記生体オブジェクトの提供される画像に基づき前記生体オブジェクト内の前記標的部位を決定し、該決定された標的部位に基づき前記設置プランを決定するよう構成される、
請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項１１】
前記計画ユニットは、前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記決定された空間パラメータに基づき前記設置プランを決定するよう構成される、
請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項１２】
前記撮像ユニットは、小線源治療プロシージャの間、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され、
前記空間パラメータ決定ユニットは、前記生体オブジェクトの更新された画像に基づき前記空間パラメータの決定を更新するよう構成され、
前記計画ユニットは、前記設置プランを前記更新された空間パラメータに適応させるよう構成される、
請求項１１に記載の小線源治療装置。
【請求項１３】
前記計画ユニットは、
前記空間パラメータの実際の変化に基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの推定される将来の変化を定義する所定の腫脹規則を提供し、
前記所定の腫脹規則及び前記生体オブジェクトの前記決定された空間パラメータに基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの将来の変化を推定し、
前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記決定された空間パラメータに基づき前記設置プランを決定する
よう構成される、請求項１１に記載の小線源治療装置。
【請求項１４】
生体オブジェクトに小線源治療を適用する小線源治療方法であって、
撮像ユニットによって時間にわたって前記生体オブジェクトの画像を生成するステップと、
設置ユニットを前記生体オブジェクトに挿入し、該生体オブジェクトが、前記設置ユニットが当該生体オブジェクトに挿入される場合に腫れる、ステップと、
放射線を放射する放射線源を前記設置ユニットによって前記生体オブジェクトの標的部位の近くに置いて、前記放射される放射線を前記標的部位に向けるステップと、
空間パラメータ決定ユニットによって、前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記生体オブジェクトの空間パラメータを、前記生体オブジェクトの前記生成された画像から決定するステップと、
治療時間窓決定ユニットによって、前記生体オブジェクトの前記空間パラメータの変化が最小限である治療時間窓を決定するステップと、
計画ユニットによって、前記放射線源が置かれるべき前記生体オブジェクト内の設置位置と、いつどれくらいの期間前記放射線源が夫々の設置位置に置かれるべきかを定義する設置時間とを定義する設置プランを、前記生成された画像及び前記決定された治療時間窓に基づき決定するステップと、
前記設置ユニットを用いることによって、前記決定された設置プランに従って前記放射線源を置くステップと
を有し、
前記計画ユニットは、前記設置時間が前記治療時間窓の範囲内にあるように前記設置プランを決定する、小線源治療方法。
【請求項１５】
生体オブジェクトに小線源治療を適用するコンピュータプログラムであって、
請求項１に記載の小線源治療装置に、当該コンピュータプログラムが前記小線源治療装置を制御するコンピュータで実行される場合に請求項１４に記載の小線源治療方法のステップを実行させるプログラムコードを有する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、生体オブジェクトに小線源治療を適用する小線源治療装置、小線源治療方法、及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２０１１／０８０６０６（Ａ１）号（特許文献１）は、照射されるべき標的部位に隣接する軟組織に埋め込まれるよう構成される少なくとも１つの放射線源又はシード受入チャネルを備えるアプリケータを有する小線源治療装置を開示する。その小線源治療装置は、アプリケータを含む標的部位の高解像度計画画像を生成する手段を更に有し、高解像度計画画像は３次元治療プランを決定するのに使用される。追跡デバイスは、標的部位に対するアプリケータの位置を追跡し、このため、追跡デバイスは、形状検知を介して少なくとも１つの放射線源又はシード受入チャネルの場所及び形状を測定することによって、アプリケータの位置を追跡するよう構成される。
【０００３】
少なくとも１つの放射線源又はシード受入チャネルが軟組織に埋め込まれている最中及びその後に、軟組織は腫れて、標的部位に対する少なくとも１つの放射線源又はシード受入チャネルの位置を変更する。相対位置のこのような変化は、小線源治療の品質を低下させ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０８０６０６（Ａ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、小線源治療の品質が改善され得るところの、生体オブジェクトに小線源治療を適用するための小線源治療装置、小線源治療方法及びコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様において、生体オブジェクトに小線源治療を適用する小線源治療装置であって、
放射線を放射する放射線源と、
前記生体オブジェクトに挿入され、前記生体オブジェクトの標的部位の近くに前記放射線源を置いて前記放射された放射線を前記標的部位へ向ける設置ユニットであり、前記生体オブジェクトは、当該設置ユニットが前記生体オブジェクトに挿入される場合に腫れる、設置ユニットと、
時間にわたって前記生体オブジェクトの画像を生成する撮像ユニットと、
前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記生体オブジェクトの空間パラメータを、前記生体オブジェクトの前記生成された画像から決定する空間パラメータ決定ユニットと、
前記生体オブジェクトの前記空間パラメータの変化が最小限である治療時間窓を決定する治療時間窓決定ユニットと、
前記放射線源が置かれるべき前記生体オブジェクト内の設置位置と、いつどれくらいの期間前記放射線源が夫々の設置位置に置かれるべきかを定義する設置時間とを定義する設置プランを、前記生成された画像及び前記決定された治療時間窓に基づき決定する計画ユニットであり、前記設置時間が前記治療時間窓の範囲内にあるように前記設置プランを決定するよう構成される計画ユニットと
を有する小線源治療装置が提供される。
【０００７】
前記治療時間窓決定ユニットは、生体オブジェクトの腫れによって引き起こされる該生体オブジェクトの空間パラメータの変化が最小限である治療時間窓を決定するので、且つ、前記計画ユニットは、設置時間がその治療時間窓の範囲内にあるように設置プランを決定するので、該設置プランに従って実行される小線源治療は放射線を標的部位へ適用し、一方、生体オブジェクトの腫れによって引き起こされる放射線源と標的部位との相対位置の変更は最小限であり、特に、全く存在しない。従って、放射線源は、標的部位を的確に治療するための所望の位置で確かに標的部位に対して設置されて、小線源治療の品質は改善され得る。
【０００８】
生体オブジェクトは、好適に、臓器、例えば、前立腺のような、人の又は動物の部分である。標的部位は、好適に、人のその部分の腫瘍である。放射線源を標的部位の近くに置くために、それは標的部位に隣接して又はその中に設置され得る。
【０００９】
前記設置ユニットは、好適に、小線源治療を実行するために、生体オブジェクト内の異なる設置位置に１又は複数の放射線源を置くよう構成される。前記計画ユニットは、好適に、それら異なる設置位置と、いつどれくらいの期間夫々の放射線源が夫々の設置位置に存在するかを定義する対応する設置時間とを計画するよう構成される。
【００１０】
前記設置ユニットは、１又は複数の放射線源を標的部位の近くで生体オブジェクト内に挿入するための１又は複数のカテーテルを有することができる。更に、前記設置ユニットは、好適に、放射線源が取り付けられる１又は複数のナビゲーション要素を更に有し、夫々のナビゲーション要素は、夫々のナビゲーション要素に取り付けられている夫々の放射線源を夫々の設置位置に置くよう夫々のカテーテル内で動かされ得る。ナビゲーション要素は、好適に、放射線源が取り付けられるワイヤである。
【００１１】
放射線源は、好適に、Ｉｒ−１９２のような放射能の放射線を発する放射能線源であり、腫れは、一般的に、生体オブジェクトへの前記設置ユニットの挿入によって引き起こされる進行性の浮腫である。
【００１２】
空間パラメータは、例えば、生体オブジェクトのボリューム又は形状である。例えば、前記治療時間窓決定ユニットは、治療時間窓を、それが最低限のボリューム変化を含むように決定するよう構成され得る。特に、前記治療時間窓決定ユニットは、生体オブジェクトのボリュームが治療時間窓において実質的に変化しないように構成され得る。代替的に、又は追加的に、前記治療時間窓決定ユニットは、治療時間窓を、該治療時間窓における形状変化が最低限であるように決定するよう構成され得る。例えば、前記治療時間窓決定ユニットは、生体オブジェクトの形状が治療時間窓において実質的に変化しないように構成され得る。
【００１３】
前記撮像ユニットは、好適に、生体オブジェクトの３次元画像を生成するよう構成される。他の実施形態では、前記撮像ユニットはまた、２次元画像を生成するよう構成され得る。更に、前記撮像ユニットは、好適に、超音波画像又は磁気共鳴画像を生成するよう構成される。
【００１４】
当該小線源治療装置は、決定された設置プランに依存して前記設置ユニットを制御する制御ユニットを有することができる。代替的に、前記設置ユニットは、決定された設置プランに従って手動により設置されてよい。
【００１５】
好適な実施形態において、前記治療時間窓決定ユニットは、ａ）前記空間パラメータの実際の変化に基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの推定される将来の変化を定義する所定の腫脹規則を提供し、ｂ）前記所定の腫脹規則及び前記生体オブジェクトの前記決定された空間パラメータに基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの将来の変化を推定し、且つｃ）前記空間パラメータの前記推定された将来の変化に基づき前記治療時間窓を決定する、よう構成される。従って、治療時間窓は、生体オブジェクトの空間パラメータの最小限の変化が達成される前に決定され、それにより、前記計画ユニットは、設置時間が、あらかじめ空間パラメータの最小限の変化を含む治療時間窓の範囲内にあるように、設置プランを計画することを可能にされ得る。
【００１６】
腫脹規則は、実際に測定される腫脹進行に基づき、すなわち、腫れによって引き起こされる空間パラメータの実際に決定される変化に基づき、如何にして腫れが続き得るかを定義する。腫脹規則は、関数、テーブル、等として実施され得る。それらは、“時間に対する空間パラメータの変化”の関係の推測的な人口統計によって定義され得る。
【００１７】
前記治療時間窓決定ユニットは、従って、実際の腫脹進行及び／又は将来の腫脹進行に基づき治療時間窓を決定するよう構成され得る。更に、前記治療時間窓決定ユニットは、治療時間窓で実行される小線源治療が、例えば、医師によって評価される非常に良好な治療結果を提供するように予め定義され得る所定の閾値よりも治療時間窓内の腫脹進行の導関数が小さいように、治療時間窓を決定するよう構成され得る。すなわち、所定の閾値は、より大きい患者グループから取得される事前の小線源治療データに基づき決定され得る。治療時間窓は、好適に、生体オブジェクトの大きさが治療時間窓内で実質的に変更されないように決定される。
【００１８】
実施形態において、前記撮像ユニットは、小線源治療プロシージャの間、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され、このとき、前記計画ユニットは、前記設置プランを前記更新された画像に適応させるよう構成される。よって、生体オブジェクトの画像は、小線源治療プロシージャの異なる段階の間に、例えば、カテーテルを挿入している間及びカテーテルが挿入された後、特に、１又は複数の放射線源が放射線を標的部位へ適用するために１又はそれ以上のカテーテル内でナビゲートされる治療段階の間に、生成され得る。それらの段階の夫々において、予め決定された設置プラン、特に、最初の設置プランは、生体オブジェクトの実際に生成された画像に従って、特に、実際に決定された治療時間窓に従って、変更され得る。これは、当該小線源治療装置が、生成された画像において示される生体オブジェクトの実際に測定された腫れに実際の小線源治療を適応させることを可能にする。
【００１９】
特に、前記撮像ユニットは、前記治療時間窓において、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され得、このとき、前記計画ユニットは、前記治療時間窓において、前記設置プランを前記更新された画像に適応させるよう構成され得る。よって、腫れによって生体オブジェクトのボリュームのような空間パラメータの変化が最小限である治療時間窓の間に、更に計画が実行されてよく、すなわち、例えば、最初の設置プランの適応が実行されてよく、それにより計画に対する腫れの影響を軽減し、更に改善された小線源治療がもたらされ得る。
【００２０】
前記撮像ユニットは、小線源治療プロシージャの間、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され得、このとき、前記空間パラメータ決定ユニットは、前記生体オブジェクトの更新された画像に基づき、前記空間パラメータの決定を更新するよう構成され得、前記治療時間窓決定ユニットは、前記更新された空間パラメータに依存して、前記治療時間窓を更新するよう構成され得、且つ、前記計画ユニットは、前記設置プランを前記更新された治療時間窓に適応させるよう構成され得る。
【００２１】
好適に、当該小線源治療装置は、前記生体オブジェクト内の前記設置ユニットの位置を決定する位置決定ユニットを更に有し、このとき、前記計画ユニットは更に、前記生体オブジェクト内の前記設置ユニットの前記決定された位置に依存して前記設置プランを決定するよう構成される。前記設置ユニットは、好適に、１又は複数のカテーテルを有し、このとき、前記位置決定ユニットは、好適に、前記生体オブジェクト内の前記１又は複数のカテーテルの位置を決定するよう構成され、すなわち、前記位置決定ユニットは、好適に、前記設置ユニットの１又は複数のカテーテルによって形成される前記設置ユニットの部分を決定するよう構成される。
【００２２】
前記位置決定ユニットは、小線源治療プロシージャの間の異なる時点で前記生体オブジェクト内の前記設置ユニットの位置の決定を更新するよう構成され得、このとき、前記計画ユニットは、前記設置ユニットの更新された決定された位置に従って前記設置プランを適応させるよう構成される。特に、前記位置決定ユニットは、前記設置ユニットの複数のカテーテルの位置を、カテーテル挿入プロセスの間及びその後に、同時に追跡するよう構成され得る。例えば、個々のカテーテルの電磁式追跡又は光学式形状検知追跡が、カテーテル埋め込みの間及びその後に、実行されてよく、このとき、設置プランは、カテーテルの実際に測定された位置に適応され得る。更に、電磁式追跡又は光学式形状検知追跡による実時間の連続的なカテーテル追跡及び治療実施中のライブ３次元撮像による標的モニタリングが提供され得る。検出された変化は、潜在的な設置プランの再最適化、適応的な治療の計画及び実施のためのフィードバックループの作成のために、治療計画システム、すなわち、前記計画ユニットへフィードバックされ得る。
【００２３】
好適な実施形態において、前記設置ユニットは、複数のカテーテルを有し、このとき、前記位置決定ユニットは、前記生体オブジェクト内の前記カテーテルの位置を決定するよう構成され、前記計画ユニットは、カテーテルどうしの間のカテーテル間間隔を決定し、該決定されたカテーテル間間隔に依存して前記設置プランを決定するよう構成される。特に、前記位置決定ユニット及び前記計画ユニットは、例えば、電磁式追跡又は光学式形状検知追跡を用いて、カテーテル間の関係の実時間の連続的な又は断続的な推定を提供するよう構成され得る。カテーテル間の間隔をモニタリングし、それらのモニタリングされたカテーテル間の間隔を、設置プランを決定する、特に、適応させるために用いることは、その設置プランに従って実行される小線源治療の品質を更に改善することができる。
【００２４】
前記計画ユニットはまた、前記設置ユニットの前記決定された位置と、前記撮像ユニットによって生成される前記生体オブジェクトの画像とに基づき前記設置ユニットと前記生体オブジェクトとの間の空間的関係を決定し、前記設置ユニットと前記生体オブジェクトとの間の前記決定された空間的関係に更に依存して前記設置プランを決定するよう構成され得る。例えば、前記位置決定ユニット及び前記計画ユニットは、電磁式追跡又は光学式形状検知追跡及び３次元超音波撮像のようなライブ３次元撮像を用いて、カテーテルと生体オブジェクトとの間の関係の実時間の連続的な又は断続的な推定を提供するよう構成され得る。前記設置ユニットと前記生体オブジェクトとの間の空間的関係を決定し、この空間的関係を、設置プランを決定する、特に、適応させる間に考慮することは、その設置プランの品質を、よって、小線源治療を更に改善することができる。
【００２５】
前記位置決定ユニットは、電磁式ポジショニング技術又は光学式形状検知ポジショニング技術を実行するよう構成されることが好ましい。それらの技術は、生体オブジェクト内の設置ユニットの、特に、設置ユニットのカテーテルの位置を正確に決定することを可能にし、それにより、とりわけ、生体オブジェクト内の設置ユニットの位置に基づき決定され得る設置プランの品質を更に改善する。
【００２６】
実施形態において、前記計画ユニットは、前記生体オブジェクトの提供される画像に基づき前記生体オブジェクト内の前記標的部位を決定し、該決定された標的部位に基づき前記設置プランを決定するよう構成される。例えば、生体オブジェクトの３次元画像が提供されてよく、このとき、画像は、好適に、磁気共鳴画像又は超音波画像である。更に、前記計画ユニットは、前記生体オブジェクト内の前記標的部位を線引きするよう構成され得、このとき、セグメンテーションアルゴリズムが、前記標的部位を完全に自動的に又は半自動的に線引きするために前記画像に適用され得る。前記計画ユニットはまた、放射線科医のようなユーザが、前記標的部位を決定するために、前記生体オブジェクト内の前記標的部位を手動により線引きすることを可能にするグラフィカルユーザインターフェースを有することができる。前記計画ユニットは、この実施形態において、前記生体オブジェクトである前立腺内の前記標的部位としての局所腫瘍を線引きするよう構成される。
【００２７】
提供される画像は、前記計画ユニットがその提供された画像において特定される標的部位に基づき最初の設置プランを生成することを可能にするために、前記設置ユニットが生体オブジェクト内に挿入される前に該生体オブジェクト示すことができる初期画像であることができる。提供される画像はまた、生体オブジェクトへの前記設置ユニットの挿入の間又はその後に生成された画像であることもでき、この提供された画像において、標的部位は特定され得、特定された標的部位は、前の設置プラン、特に、最初の設置プランを適応させるために使用され得る。前記設置ユニットが生体オブジェクト内に挿入される前に該生体オブジェクトを示す画像を生成するために、撮像ユニットが使用され得る。この撮像ユニットは、挿入プロシージャの間及びその後に画像を提供する前記撮像ユニットとは異なってよい。挿入プロシージャの前の生体オブジェクトを示す画像並びに挿入プロシージャの間及びその後の生体オブジェクトを示す１又は複数の画像はまた、同じ撮像ユニットによって生成され得る。よって、異なる撮像ユニットは磁気共鳴及び超音波撮像ユニットのように使用されてよく、あるいは、同じ撮像ユニットは異なる画像を生成するのに使用されてよい。
【００２８】
前記計画ユニットは、前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記決定された空間パラメータに更に基づき前記設置プランを決定するよう構成されることが好ましい。好適に、前記撮像ユニットは、小線源治療プロシージャの間、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され、このとき、前記空間パラメータ決定ユニットは、前記生体オブジェクトの更新された画像に基づき前記空間パラメータの決定を更新するよう構成され、前記計画ユニットは、前記設置プランを前記更新された空間パラメータに適応させるよう構成される。特に、前記空間パラメータ決定ユニットは、前記撮像ユニットによって生成された画像から空間パラメータとして生体オブジェクトのボリューム及び／又は形状を決定するよう構成され得、このとき、前記計画ユニットは、生体オブジェクトの実際に決定されたボリューム及び／又は形状に設置プランを適応させるよう構成され得る。例えば、ライブ３次元超音波撮像のようなライブ３次元撮像によるボリューム及び／又は形状の実時間の連続的な又は断続的な推定は、設置プランを適応させるために提供され使用されてよい。実施形態において、前記位置決定ユニット及び前記撮像ユニットは、前記設置ユニットの挿入の間に、同時に、前記設置ユニットの位置を決定し且つ生体オブジェクトの画像を生成するよう構成され、このとき、前記空間パラメータ決定ユニットは、生成された画像から、腫れにより変化する空間パラメータを決定するよう構成され、前記計画ユニットは、実際に決定された空間パラメータ及び前記設置ユニットの実際の位置に基づき、前記設置ユニットが挿入される前に決定されていた最初の設置プランを適応させるよう構成される。よって、前記位置決定ユニット及び前記撮像ユニットは、例えば、カテーテル埋め込みの間に、例えば、超音波を用いることによって、生体オブジェクトの形状及びボリュームのライブ３次元撮像と個々のカテーテルの電磁追跡とを同時に実行するよう構成され得る。このとき、最初の設置プランは、実際の腫脹状況に適応され得る。電磁追跡に対する代替案として、光学式形状検知追跡も実行可能であり、前記設置ユニットの個々のカテーテルは、カテーテル埋め込みの間及び／又はその後に、同時に追跡され得る。
【００２９】
実施形態において、前記計画ユニットは、ａ）前記空間パラメータの実際の変化に基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの推定される将来の変化を定義する所定の腫脹規則を提供し、ｂ）前記所定の腫脹規則及び前記生体オブジェクトの前記決定された空間パラメータに基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの将来の変化を推定し、且つｃ）前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記決定された空間パラメータに基づき前記設置プランを決定する、よう構成される。例えば、前記設置ユニットが挿入される前に決定された最初の設置プランであってよい実際の設置プランは、推定される将来の変化に基づき、特に、腫れによって引き起こされる生体オブジェクトの推定される将来のボリューム及び／又は形状に基づき、適応され得る。従って、前記設置プランは、実際の空間パラメータに基づくのみならず、推定される将来の空間パラメータにも基づき、決定され得る。例えば、カテーテル位置の最初のプランは、浮腫の測定される進行と、浮腫の予想される進行とに基づき、カテーテル埋め込みプロセスの間、適応されてよい。
【００３０】
本発明の更なる態様において、生体オブジェクトに小線源治療を適用する小線源治療方法であって、
撮像ユニットによって時間にわたって前記生体オブジェクトの画像を生成するステップと、
設置ユニットを前記生体オブジェクトに挿入し、該生体オブジェクトが、前記設置ユニットが当該生体オブジェクトに挿入される場合に腫れる、ステップと、
放射線を放射する放射線源を前記設置ユニットによって前記生体オブジェクトの標的部位の近くに置いて、前記放射される放射線を前記標的部位に向けるステップと、
空間パラメータ決定ユニットによって、前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記生体オブジェクトの空間パラメータを、前記生体オブジェクトの前記生成された画像から決定するステップと、
治療時間窓決定ユニットによって、前記生体オブジェクトの前記空間パラメータの変化が最小限である治療時間窓を決定するステップと、
計画ユニットによって、前記放射線源が置かれるべき前記生体オブジェクト内の設置位置と、いつどれくらいの期間前記放射線源が夫々の設置位置に置かれるべきかを定義する設置時間とを定義する設置プランを、前記生成された画像及び前記決定された治療時間窓に基づき決定するステップと、
前記設置ユニットを用いることによって、前記決定された設置プランに従って前記放射線源を置くステップと
を有し、
前記計画ユニットは、前記設置時間が前記治療時間窓の範囲内にあるように前記設置プランを決定する、小線源治療方法が提供される。
【００３１】
本発明の更なる態様において、生体オブジェクトに小線源治療を適用するコンピュータプログラムであって、請求項１に記載の小線源治療装置に、当該コンピュータプログラムが前記小線源治療装置を制御するコンピュータで実行される場合に請求項１４に記載の小線源治療方法のステップを実行させるプログラムコードを有するコンピュータプログラムが提供される。
【００３２】
請求項に記載の小線源治療装置、請求項１４に記載の小線源治療方法、及び請求項１５に記載のコンピュータプログラムは、特に、従属請求項において定義される、同様の及び／又は同一の好適な実施形態を有することが理解されるべきである。
【００３３】
本発明の好適な実施形態は、夫々の独立請求項と従属請求項との如何なる組み合わせであることもできることが理解されるべきである。
【００３４】
本発明のそれら及び他の態様は、以降で記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】小線源治療を生体オブジェクトに適用する小線源治療装置の実施形態を概略的に例として示す。
【図２】小線源治療装置の設置ユニットの実施形態を概略的に例として示す。
【図３】如何にして設置ユニットのカテーテルが前立腺内に配置され得るのかを概略的に例として示す。
【図４】カテーテルが前立腺に挿入された後の前立腺のボリューム変化を例示する。
【図５】カテーテルの挿入前の前立腺を概略的に例として示す。
【図６】カテーテルが挿入された後の前立腺を概略的に例として示す。
【図７】小線源治療を生体オブジェクトに適用する小線源治療方法の実施形態を例示するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、小線源治療を生体オブジェクトに適用する小線源治療装置の実施形態を概略的に例として示す。小線源治療装置１は、台３の上に横たわる人２の生体オブジェクトに挿入される設置ユニット５を有する。設置ユニット５は、生体オブジェクトに挿入され、放射線源を生体オブジェクトの標的部位の近くに置いて、放射線源によって放射される放射線を標的部位に向けるよう構成される。設置ユニット５は、図２においてより詳細に例として概略的に示される。
【００３７】
設置ユニット５は、生体オブジェクト１１に挿入されるカテーテル先端２０を備える複数のカテーテル１２を有する。設置ユニット５は、放射線源１０が取り付けられるワイヤである複数のナビゲーション要素１３を更に有し、夫々のワイヤ１３は、夫々の放射線源１０を所望の設置位置に置くために夫々のカテーテル１２内を動かされ得る。ワイヤ１３を備えるカテーテル１２は、放射線源１０を所望の設置位置に置くために前後にワイヤ１３を移動する複数のモータを有するモータユニット１２へ取り付けられる。放射線源１０は、好適に、ＩＲ−１９２のような放射能の放射線を発生する放射能線源である。
【００３８】
設置ユニットは、生体オブジェクト内の所望の設置位置に放射線源を置くのを支援する更なる要素を有することができる。例えば、設置ユニットは、より一様な構成においてカテーテルを生体オブジェクトに挿入するのに使用され得るテンプレートを有することができる。
【００３９】
生体オブジェクト１１は、好適に、臓器のような、人の又は動物の部分である。この実施形態において、生体オブジェクト１１は前立腺である。標的部位は、好適に、人の又は動物のその部分の腫瘍部位である。放射線源を標的部位の近くに置くために、それらは標的部位に隣接して又はその中に置かれ得る。図３は、前立腺１１内の設置ユニット５のカテーテル１２の可能な配置を概略的に例として示す。
【００４０】
カテーテル１２が前立腺１１に挿入される場合に、前立腺は腫れる。すなわち、浮腫が進行している。これは、時間にわたって前立腺１１の画像を生成する撮像ユニット４，８によってモニタされ得る。この実施形態において、撮像ユニットは、処理及び制御デバイス７に位置付けられた超音波制御ユニット８によって制御される１又は複数の超音波トランスデューサを有する超音波ユニット４である。撮像ユニット４，８は、前立腺１１の３次元画像を生成するよう構成される。他の実施形態において、撮像ユニットはまた、２次元画像を生成するよう構成され得る。更に、撮像ユニットはまた、磁気共鳴画像のような他の種類の画像を生成するよう構成され得る。
【００４１】
小線源治療装置１は、前立腺１１の腫れにより時間にわたって変化する前立腺１１の空間パラメータを、前立腺１１の生成された画像から決定する空間パラメータ決定ユニット９を更に有する。更に、小線源治療装置１は、前立腺１１の空間パラメータの変化が最小限である治療時間窓を決定する治療時間窓決定ユニット１３と、放射線源１０が設置されるべき設置位置及びいつどれくらいの期間夫々の放射線源１０が夫々の設置位置に設置されるべきかを定義する設置時間を定義する設置プランを、生成された画像及び決定された治療時間窓に基づき決定する計画ユニット１４とを有する。計画ユニット１４は、設置時間が治療時間窓の範囲内にあるように設置プランを決定するよう構成される。よって、設置ユニット５は、小線源治療を実行するために前立腺１１の異なる設置位置に複数の放射線源１０を置くよう構成され、計画ユニット１４は、それらの異なる設置位置と、いつどれくらいの期間夫々の放射線源が夫々の設置位置に存在するのかを定義する対応する設置時間とを計画するよう構成される。
【００４２】
この実施形態において、空間パラメータは、前立腺１１のボリュームであり、治療時間窓決定ユニット１３は、治療時間窓を、それが最小限のボリューム変化を含むように決定するよう構成される。特に、治療時間窓決定ユニット１３は、前立腺１１のボリュームが治療時間窓において実質的に変化しないように構成され得る。
【００４３】
図４は、最終のカテーテル埋め込みからの時間ｔに依存する前立腺１１のボリュームＶを概略的に例として示す。図４から分かるように、前立腺１１のボリュームＶは、ボリュームＶが飽和値に達するまで、第１の期間Ｔ１において時間ｔとともに増大する。飽和値に達した後、前立腺１１のボリュームＶは、時間期間Ｔｔにおいて略一定のままである。時間期間Ｔ１は、カテーテルを前立腺に埋め込む日における数分又は数時間の範囲をとる。約３０日に及ぶ時間期間Ｔ２において、前立腺１１のボリュームＶは、実質的に指数関数的に減少する。治療時間窓決定ユニット１３は、好適に、前立腺１１の治療が実行されるべき治療時間窓として時間期間Ｔｔを決定するよう構成される。
【００４４】
空間パラメータはまた、生体オブジェクトのほんの一部の、特に、本実施形態では、前立腺の腫瘍部位である標的部位の、空間パラメータであることもできる。更に、空間パラメータはまた、生体オブジェクトの、特に、生体オブジェクトの部分の形状（例えば、生体オブジェクトの腫瘍部位の形状）のような、ボリュームでない他の空間パラメータであることもできる。また、複数の空間パラメータが決定されて、治療時間窓を決定するために使用され得る。例えば、複数の空間パラメータは、異方性ボリューム変化、すなわち、ボリューム及び形状の変化の組み合わせを記述するために使用され得る。このとき、それらの空間パラメータに基づき、治療時間窓は決定され得る。空間パラメータは、例えば、生体オブジェクトの異なる要素の位置を定義することができ、異なる要素のそれらの位置は、時間にわたって変化する生体オブジェクトの表現を形成し、それにより異方性ボリューム変化を定義することができる。
【００４５】
小線源治療装置１は、決定された設置プランに依存して設置ユニット５を制御する制御ユニット１５を更に有する。代替的に、設置ユニット５は、決定された設置プランに従って手動により使用されてよく、ユーザは、決定された設置プランに従って、カテーテル１２内でワイヤ１３を介して放射線源１０を動かしてよい。
【００４６】
治療時間窓決定ユニット１３は、空間パラメータの実際の変化に基づき、腫れによって引き起こされる空間パラメータの推定される将来の変化を定義する所定の腫脹規則を提供し、所定の腫脹規則及び前立腺１１の決定された空間パラメータに基づき、腫れによって引き起こされる空間パラメータの将来の変化を推定し、且つ、空間パラメータの推定された将来の変化に基づき治療時間窓を決定するよう構成される。特に、腫脹規則は、前立腺１１の実際に測定されるボリューム変化に依存して如何にして前立腺１１のボリュームが変化するかを定義することができる。よって、腫脹規則は、好適に、実際に測定される腫脹進行に基づき如何にして腫れが続くであろうかを定義する。腫脹規則は、関数、テーブル、等として実施され得る。それらは、“時間に対する空間パラメータの変化”の関係の推測的な人口統計によって定義され得る。
【００４７】
例えば、データベースが提供されてよく、データベースは、複数の人において、設置ユニットがそれらの人に挿入された後に測定される空間パラメータ変化を有する。測定結果が直接に、又は測定結果から導出された派生パラメータが、腫脹規則として使用され得る。例えば、データベースに格納されているどの測定結果が、時間にわたって変化する実際に測定される空間パラメータとの最良の一致を提供するのかが、決定される。次いで、データベースに格納されている最も良く一致する測定結果の更なる変化が、実際に測定される空間パラメータの将来の変化に対応すると推測され得る。
【００４８】
治療時間窓決定ユニット１３は、従って、将来の腫脹進行に基づき治療時間窓を決定するよう構成される。更に、治療時間窓決定ユニット１３は、治療時間窓内で実行される小線源治療が、例えば、医師によって評価される非常に良好な治療結果を提供するように予め定義され得る所定の閾値よりも治療時間窓内の腫脹進行の導関数、すなわち、治療時間窓内で腫れによって引き起こされる前立腺のボリューム変化の導関数が小さいように、治療時間窓を決定するよう構成され得る。すなわち、所定の閾値は、より大きい患者グループから取得される事前の小線源治療データに基づき決定され得る。好適に、治療時間窓決定ユニット１３は、前立腺１１のボリュームが治療時間窓の範囲内で実質的に変化しないように、治療時間窓を決定するよう構成される。
【００４９】
小線源治療装置１は、前立腺１１内の設置ユニット５の位置を決定する位置決定ユニット６，１６を更に有し、計画ユニット１４は、前立腺１１内の設置ユニット５の決定された位置に更に依存して設置プランを決定するよう構成される。この実施形態において、位置決定ユニット６，１６は、前立腺１１内のカテーテル１２の位置を決定するよう構成され、計画ユニット１４は、前立腺１１内のカテーテル１２の決定された位置に更に依存して設置プランを決定するよう構成される。
【００５０】
位置決定ユニットは、好適に、前立腺１１内の夫々のカテーテル１２の位置を決定するために、夫々のカテーテル１２の先端２０内に配置された電磁走査要素１６と協働する電磁検知ユニット６を有する。他の実施形態において、電磁検知要素はまた、夫々のカテーテルの３次元の形状及び姿勢を決定するために、夫々のカテーテルの長さにわたって平行移動可能である。代替的に、位置決定ユニットは、光学式形状検知によって前立腺１１内のカテーテル１２の位置を決定するよう構成され得る。この場合に、夫々のカテーテル１２は、光学式形状検知によって夫々のカテーテルの位置を決定するために、光学式形状検知ユニットへ接続された形状検知光ファイバを有する。この場合にも、夫々のカテーテルの３次元の形状及び姿勢が決定され得る。
【００５１】
この実施形態において、計画ユニット１４は、カテーテル１２の決定された位置に基づき、隣接するカテーテル１２の間のカテーテル間間隔を決定し、その決定されたカテーテル間間隔に依存して設置プランを決定するよう構成される。更に、計画ユニット１４は、カテーテル１２の決定された位置に基づき、且つ、撮像ユニット５，８によって生成された前立腺１１の画像に基づき、カテーテル１２と前立腺１１との間の空間的関係を決定し、カテーテル１２と前立腺１１との間のその決定された空間的関係に更に依存して、設置プランを決定するよう構成される。例えば、計画ユニット１４は、前立腺１１に対する夫々のカテーテル１２の位置を決定し、それらの決定された位置を用いて設置プランを生成するよう、特に、事前に生成されている設置プランを、前立腺１１内のカテーテル１２の実際に測定される相対位置に適応させるよう、構成され得る。
【００５２】
計画ユニット１４はまた、前立腺１１の提供される画像に基づき前立腺１１内の標的部位（好適に、腫瘍部位である。）を決定し、その決定された標的部位に更に基づき設置プランを決定するよう構成される。例えば、前立腺の３次元画像が提供され、画像は、好適に、磁気共鳴画像又は超音波画像である。更に、計画ユニット１４は、前立腺１１内の標的部位を線引きするよう構成され得、このとき、セグメンテーションアルゴリズムが、標的部位を完全に自動的に又は半自動的に線引きするために画像に適用され得る。計画ユニット１４はまた、放射線科医のようなユーザが、標的部位を決定するために、前立腺１１内の標的部位を手動により線引きすることを可能にするグラフィカルユーザインターフェースを有することができる。実施形態において、計画ユニットは、前立腺１１内の標的部位としての局所腫瘍を線引きするよう構成される。
【００５３】
計画ユニット１４は更に、前立腺１１の腫れにより時間にわたって変化する、この実施形態ではボリュームであり、更には前立腺１１の決定された空間パラメータに基づき、設置プランを決定するよう構成される。計画ユニット１４は、前立腺１１の実際に測定されるボリュームに基づき、且つ、前立腺のボリュームの測定される実際の変化に腫脹規則を適用することで決定され得る前立腺１１のボリュームの推定される将来の変化に基づき、設置プランを決定するよう構成され得る。よって、カテーテル１２が前立腺１１に挿入される前に決定されている初期設置プランであってよい実際の設置プランは、推定される将来の変化、特に、前立腺の推定される将来のボリュームに基づき、適応され得る。従って、設置プランは、実際のボリュームに基づくのみならず、更に、推定される将来のボリュームに基づき、決定され得る。従って、カテーテル位置の初期プランは、浮腫の測定される進行と、浮腫の予想される進行とに基づき、カテーテル埋め込みプロセスの間に適応され得る。
【００５４】
撮像ユニット４，８及び位置決定ユニット６，１６は、好適に、前立腺１１の腫れをモニタするために、及びモニタされた腫れに従って設置プランを適応させるために、小線源治療の１又は複数の段階の間に、前立腺１１の画像を生成し、前立腺１１内のカテーテル１２の位置を決定するよう構成される。特に、小線源治療装置１は、好適に、前立腺１１へのカテーテル１２の挿入の間及びカテーテル１２が前立腺１１に挿入された後、特に、放射線源１０を使用することによる標的部位の治療の間、前立腺１１の画像を生成し、前立腺１１内のカテーテル１２の位置を決定するよう構成され、小線源治療のそれらの異なる段階の間、設置プランは、前立腺の実際に生成される画像及び前立腺内のカテーテルの実際に決定される位置に従って調整され得る。例えば、撮像ユニット４，８は、小線源治療プロシージャの間、前立腺１１の画像を更新することができ、このとき、計画ユニット１４は、更新された画像に設置プランを適応させるよう構成され得る。特に、空間パラメータ決定ユニット９は、前立腺１１の更新された画像に基づき空間パラメータ決定を更新するよう構成され得、治療時間窓決定ユニット１３は、更新された空間パラメータに依存して治療時間窓を更新するよう構成され得、計画ユニット１４は、設置時間が更新された治療時間窓の範囲内にあるように、更新された治療時間窓に設置プランを適応させるよう構成され得る。更に、前立腺１１内のカテーテル１２の実際に測定される位置に基づき、すなわち、前立腺１１内のカテーテル１２の更新された位置に基づき、隣接するカテーテル１２の間の更新されたカテーテル間間隔は決定可能であり、更新された画像及び前立腺１１内のカテーテル１２の更新された位置に基づき、カテーテル１２と前立腺１１と間の更新された空間的関係は決定可能である。この更新された情報は、前立腺１１の更新されたボリューム及び前立腺１１内の更新された標的部位とともに、計画ユニット１４によって、実際に決定される更新された情報に設置プランを適応させるために使用され得る。前立腺１１の画像及び前立腺１１内のカテーテル１２の位置は、前立腺１１のボリューム、カテーテル１２と前立腺１１との間の空間的関係、カテーテル間間隔、治療時間窓及び標的部位のうちの少なくとも１つを更新するために、実時間において連続的に又は断続的に提供され得、このとき、計画ユニット１４は、更新された情報に設置プランを適応させるよう構成され、それによって、適応的な治療の計画及び実施のためのフィードバックループを提供する。
【００５５】
図５及び図６は、カテーテル１２の挿入の前、挿入の間、及び挿入が完了した後に設置プランを決定するのに使用される種々のパラメータを説明する。特に、図５は、カテーテル埋め込みに先だって、前立腺腫瘍２１を伴う前立腺１１を概略的に例として示す。前立腺腫瘍２１は標的部位を定義する。磁気共鳴画像、超音波画像、又は他の撮像モダリティの画像のような画像は、計画ユニット１４が、例えば、既知のセグメンテーションアルゴリズムを用いることによって、カテーテル埋め込みに先立って、前立腺１１の及び標的部位２１の大きさを決定することを可能にするために、計画ユニット１４へ提供され得る。計画ユニット１４は更に、好適に、カテーテル埋め込みに先立って、前立腺１１及び前立腺１１内の標的部位２１の大きさに依存して初期設置プランを決定するよう構成される。
【００５６】
カテーテル埋め込みの間及びその後、前立腺１１は、図６に示されるように腫れる。図６は、最初の前立腺のボリュームよりも大きいボリュームを有する腫脹した前立腺１１を示し、これは、破線２２によって図６において示される。図６において、両矢印２３は、腫れによる前立腺１１のボリューム変化を示し、両矢印２４は、カテーテル１２と前立腺１１との間の空間的関係を示し、これは、例えば、前立腺１１の外側表面までの夫々のカテーテル１２の距離であり、両矢印２５は、隣接するカテーテル１２の間のカテーテル間間隔を示す。
【００５７】
この実施形態において、両矢印２４によって示される夫々のカテーテル−前立腺間関係は、前立腺の外側表面までの夫々のカテーテルの先端の最短距離として定義される。なお、他の実施形態では、カテーテル−前立腺間関係はまた、他のメトリックによって定義され得る。例えば、１又はそれ以上の所与のカテーテルから前立腺の関心のある１又はそれ以上の解剖学的点までの距離がまた、最初に定量化されて、時間にわたって追跡され得る。関心のある１又はそれ以上の解剖学的点は、生成された画像において、例えば、生成された超音波画像、生成された磁気共鳴画像、又は他の撮像モダリティによって生成された画像において、線引きされ得る。両矢印２３によって示されるボリューム変化は、ボリュームの導関数を計算することによって、時間にわたって取得される複数のボリュームから差分を計算することによって、等により定量化され得る。両矢印２５によって示されるカテーテル間間隔は、最も近い隣接するものどうしの間の間隔であることができる。なお、それはまた、いずれか２つのカテーテルの間の間隔としても定義され得る。
【００５８】
設置時間、すなわち、ドウェル時間、及び設置位置、すなわち、ドウェル位置に加えて、設置プランは、カテーテルの数、生体オブジェクトにおける夫々のカテーテルの位置及び角度、皮膚入口点、等を特定することができる。設置プランは、好適に、生体オブジェクトの標的部位が、所与の予め定義された放射線量値に等しいか又はそれよりも大きい放射線量を受けるように、且つ、人にとっての、特に、生体オブジェクト及び好適には更に人の隣接部分にとっての所与の予め定義された線量制約が満足されるように、決定される。線量制約が人の隣接部分についても考慮される場合に、生成される画像は、好適に、それらの部分を更に示し、治療されるべき生体オブジェクトに対する、特に、標的部位に対するそれらの隣接部分の空間的関係が、好適に、設置プランを決定する間に考慮される。線量制約の例は、１００Ｇｙの線量を受けるボリュームを定義するＶ１００値、及びボリュームの２０％が受ける線量を定義するＤ２０値である。計画ユニットは、どの標的部位が所与の予め定義された放射線量を受けるかに従って、及びどの線量制約が満足されるかに従って、３次元の線量マップを生成するために、放射線量ドウェル位置及びドウェル時間が最適化されるように設置プランを決定する最適化アルゴリズムを使用するよう構成され得る。計画ユニットは、線量計算を実行するＡＡＰＭ  ＴＧ−４３フォーマリズムを使用するよう、又は他の最適化アルゴリズムを使用するよう、構成され得る。
【００５９】
小線源治療装置１は、例えば、生成された画像及び決定されたカテーテル位置を、医師のようなユーザに示すディスプレイユニット３０を更に有する。
【００６０】
以下で、小線源治療を生体オブジェクトに適用する小線源治療方法の実施形態が、図７に示されるフローチャートを参照して、例として記載される。
【００６１】
ステップ１０１で、磁気共鳴画像又は超音波画像のような前立腺の初期画像が計画ユニットへ供給され、計画ユニットは、人体内の前立腺の位置を決定し、且つ、前立腺内の標的部位である主張部位の位置を決定することを可能にされる。次いで、計画ユニットは、どれくらいの期間放射線源が標的部位を治療するために前立腺内のどの位置に置かれるべきかを定義する初期設置プランを決定する。
【００６２】
ステップ１０２で、設置ユニットのカテーテルが、初期設置プランに従って、人体内、特に、前立腺内に、挿入される。挿入プロシージャの間、前立腺は腫れ、撮像ユニットは、腫れ上がった前立腺の画像を生成し、位置決定ユニットは、前立腺内のカテーテルの位置を決定する。更に、前立腺の生成された画像及びカテーテルの決定された位置に基づき、計画ユニットは、進行中の浮腫を考慮に入れるために、初期設置プランを適応させる。特に、更新されたカテーテル間間隔、前立腺の更新されたボリューム、標的部位の更新された位置、前立腺とカテーテルとの間の更新された空間的関係、及び治療時間窓が決定され、設置プランを適応させるために使用され得る。また、カテーテルの挿入が完了した後、ステップ１０３で、前立腺の腫れは、前立腺の更なる画像を生成することによって、及び前立腺内のカテーテルの位置を更に決定することによって、更にモニタされ得、カテーテルの挿入後の小線源治療のこの段階においても、設置プランは、実際に生成された画像及び前立腺内のカテーテルの実際に決定される位置に従って更新される更新されたパラメータに適応され得る。ステップ１０４で、放射線源は、標的部位を治療するために、適応された設置プランに従って、決定された治療時間窓内の夫々の設置時間の間、異なる設置位置で、挿入されたカテーテル内で配置される。小線源治療のこの治療段階の間にも、撮像ユニットは前立腺の画像を生成してよく、位置決定ユニットはカテーテルの位置を決定してよく、この実際に測定される情報は、設置プランを更に適応させるために使用され得る更新されたカテーテル間間隔、前立腺の更新されたボリューム等のような、更新されたパラメータを決定するのに使用され得る。前立腺内の放射線源の設置は、適応された設置プランに従って実行され得る。
【００６３】
小線源治療装置は、好適に、標的に直接に又はその近くで数分程度の短時間にわたって照射される高線量のイオン化放射線を利用する癌治療として、高線量率（ＨＤＲ）小線源治療を実行するよう構成される。高線量率により、誤差限界に関わる照射率は最低限であるべきである。従って、小線源治療装置は、正確な治療プラン、すなわち、設置プランを作成し、作成された治療プランに従って放射線を照射するよう構成される。カテーテルが初期設置プランに従って前立腺に挿入された後、カテーテルの実際の現実の位置が決定され、設置プランを更新するために、特に、夫々のカテーテル内の放射線源の設置位置及び設置時間を更新するために使用される。また、設置位置及び設置時間が、前立腺に挿入されたカテーテルの実際の現実の位置に適応された後も、カテーテルの位置は、好適に、カテーテルに対する標的部位の動きを考慮に入れるために、更に追跡される。この追跡は、カテーテルが挿入された後、及び治療実施の前、更には治療実施の間にも実行されてよい。
【００６４】
図３に示される上記の実施形態では、カテーテルの配置は前立腺において経会陰で埋め込まれるが、他の実施形態では、カテーテルの配置はまた、別なふうに前立腺に埋め込まれ得る。更に、他の実施形態において、カテーテルは、前立腺においてではなく、他の臓器のような他の生体オブジェクトにおいて、臓器を治療するために、特に、臓器内の腫瘍を破壊するために埋め込まれてよい。
【００６５】
上記の実施形態では、超音波ユニットは、超音波画像を生成するために人の外皮上に置かれるよう構成されるが、他の実施形態では、撮像ユニットはまた、他の種類に超音波撮像ユニットであることもできる。例えば、撮像ユニットは、超音波画像を生成するための経直腸的超音波プローブを有することができる。撮像ユニットはまた、磁気共鳴撮像モダリティのような他の撮像モダリティであることもできる。
【００６６】
一般に、治療の計画と実施との間の不一致は、様々な理由により起こり得る。その例は、例えば、呼吸、他の生理的過程、人の動作、カテーテルの動き、等による標的の動きである。治療の計画と実施との間に起こり得る他の潜在的な変化は、複数のカテーテルの挿入による生じる浮腫、すなわち、腫れによる標的の、すなわち、治療されるべき生体オブジェクトの形状及びボリュームの変化である。この腫れは、異物の導入に対する組織の自然の反応である。生体オブジェクトの浮腫は、カテーテルと生体オブジェクトとの間の、特に、カテーテルと標的部位との間の相対的な空間的関係に対する変化につながり得る。そのような変化は、一般に、そもそも作成された治療プランの、すなわち、原の治療プランの失効につながり得る。
【００６７】
従って、小線源治療装置は、好適に、最初の治療計画と実施との間の断続的な時間インターバルで、更には任意に治療実施中にリアルタイムで、電磁式追跡、又は光学式形状検知追跡と、３次元撮像、特に、３次元超音波撮像との組み合わせを使用するよう構成される。これは、小線源治療装置が、最初の計画と実施との間の時間において、更には任意に実施中に、進行中の浮腫の時間依存特性を提供することを可能にする。変化する標的の形状及びボリュームの正確な認識を集めるこのような能力は、インテリジェントな且つ適応的な治療計画を可能にし、より高い信頼を治療実施においてもたらし得る。
【００６８】
小線源治療装置は、好適に、インテリジェントな且つ適応的な治療の計画及び実施の目標を実現するために次の技術、すなわち、２次元又は３次元の超音波撮像、代替的に、又は追加的に、３次元磁気共鳴撮像、及び電磁式追跡、代替的に、又は追加的に、光学式形状検知追跡を使用する。そのような撮像及び追跡の技術は、ａ）特に、磁気共鳴撮像によって、線量の上昇を必要とする局所癌部位を、ｂ）測定される浮腫進行及び予想される浮腫進行に基づき、特に、患者固有の測定及び先験的な人口統計に基づき、カテーテル設置の実時間の適応を、ｃ）例えば、ライブ３次元超音波撮像を用いることによって、生体オブジェクトの、特に、標的部位の形状及びボリュームの変化を、ｄ）特に、電磁式追跡又は光学式形状検知追跡を用いることによって、カテーテル間の距離関係を、及びｅ）好適に、電磁式追跡又は光学式形状検知追跡及びライブ３次元超音波撮像を用いることによって、カテーテル−生体オブジェクト間の距離関係、特に、カテーテル−標的部位間の距離関係を決定するために、個別的に及び一緒に利用され得る。
【００６９】
小線源治療装置は、好適に、進行中の浮腫の評価に依存する生体オブジェクトのボリュームの安定化に基づき治療の計画及び実施を行うために、最適な時間窓、すなわち、治療時間窓を決定するよう構成される。従って、小線源治療装置は、インテリジェントな治療計画を提供する。一般に、１日後、カテーテルを埋め込んだ後の浮腫の進行は指数関数的衰えを有する。前立腺は、一般に、埋め込み前のそのサイズと比べて、カテーテルの埋め込み後のその日に３０乃至１００パーセント大きい。腫れは、埋め込み後約一ヶ月で、最初のボリュームよりも約１０パーセント大きいサイズまで小さくなる。しかし、埋め込みのその日における、特に、数分及び数時間の時間規模における浮腫の進行は、一般的に知られていない。従って、小線源治療を使用することによって実行されるワークフローは、ＨＤＲプロシージャにおいて浮腫の進行に関する有益な情報を提供するよう構成され、更には、ＨＤＲ治療の計画及び実施の患者固有の決定を可能にする。
【００７０】
カテーテルを挿入する前に設置プランの最初の計画を実行するために提供され且つ好適には磁気共鳴画像である画像は、初期設置プランにおいて、すなわち、原の治療プランにおいて病巣線量の上昇を組み込むために利用され得る。更に、好適に磁気共鳴画像である提供された以前の画像と、カテーテルの挿入の間及びその後に生成され得る実時間の３次元超音波画像との間の３次元画像融合が、実行され得る。次いで、以前の画像はまた、１又は複数の癌部位、すなわち、１又は複数の標的部位を線引きするために使用され得、生体オブジェクト内の１又は複数の標的部位に関する結果として得られる空間情報は、実際の空間状態への設置プランの適応を更に改善するために使用され得る。従って、３次元画像融合は、病巣線量の上昇の適応的且つ有効な実施を可能にするために、実時間の連続的なカテーテル追跡とともに、特に、治療の実施中に利用され得る。
【００７１】
複数のカテーテルの埋め込みにより生じる組織浮腫は、生体オブジェクトの腫れをもたらす。これは、個々のカテーテルの間の、更には、カテーテルと生体オブジェクトの間の、特に、カテーテルと標的部位との間の空間的関係を変化させる。病巣線量の上昇の場合に、原の治療プランにおいて、すなわち、初期設置プランにおいて線量上昇を提供するようそもそも意図されていたカテーテルは、それらの相対位置が変更されているので、線量上昇を提供する適切なカテーテルではもはやないことがある。従って、線量上昇を必要とする標的部位の近くの１又はそれ以上のカテーテルの連続的な追跡は、そのような場合において有用である。また、全てのカテーテル経路の分散検知が有用であり得る。原の治療プランからのそれら全ての変更は、上記の技術及びワークフローを使用するために追跡され考慮に入れられ得る。
【００７２】
小線源治療装置は、好適に、標的組織のカテーテルによる浮腫を追跡し考慮に入れるために、電磁式追跡又は光学式形状検知追跡及び実時間の撮像を組み合わせて使用するよう構成される。設置プランは、設置プランに従って放射線量を適用することによって、線量ホット又はコールドスポットが生体オブジェクトにおいて生成され、不均質の標的吸収量が適用され、線量上昇が実行され、及び／又は局所治療が実行されるように、決定され得る。
【００７３】
小線源治療装置は、例えば、線量上昇及び局所治療のために、すなわち、例えば、線量上昇及び局所治療のプロシージャが実行されるように、設置プランを適応させ、適応されたプランに実施を合わせるために、治療の計画及び実施の適応同期化を提供するよう構成され得る。
【００７４】
開示されている実施形態に対する他の変形例は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解され成立され得る。
【００７５】
特許請求の範囲において、語“有する（comprising）”は、他の要素又はステップを除外せず、単称（不定冠詞のa又はan）は、複数個を除外しない。
【００７６】
単一のユニット又はデバイスが、特許請求の範囲において挙げられている複数の事項の機能を満たしてよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すわけではない。
【００７７】
計画ユニットによって実行される生体オブジェクト内の標的部位の決定、時間にわたる空間パラメータの決定、カテーテル間間隔の決定、治療時間窓の決定、等のような決定は、何らかの他の幾つのユニット又はデバイスによっても実行され得る。小線源治療方法に従う小線源治療装置の決定及び／又は制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用のハードウェアとして実施され得る。
【００７８】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又はその部分として供給される適切な媒体、例えば、光記憶媒体又は固体状態媒体において記憶／分配されてよいが、他の形態において、例えば、インターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介して、分配されてもよい。
【００７９】
特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を制限すると解釈されるべきではない。
【００８０】
本発明は、小線源治療を生体オブジェクトへ適用する小線源治療装置に関する。小線源治療装置は、生体オブジェクト内の標的部位の近くにおける１以上の放射線源の設置位置及び設置時間を定義する設置プランを決定する計画ユニットを有する。設置プランは、設置時間が治療時間窓決定ユニットによって決定される治療時間窓の範囲内にあるように決定され、治療時間窓の範囲内で、腫れによって引き起こされる生体オブジェクトの空間パラメータの変化は最小限にされる。腫れによる小線源治療装置への悪影響はそれにより最小限にされ、小線源治療の品質が改善される。
【図１】
2015516256.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６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年11月18日(2014.11.18)
【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】
生体オブジェクトに小線源治療を適用する小線源治療装置であって、
放射線を放射する放射線源と、
前記生体オブジェクトに挿入され、前記生体オブジェクトの標的部位の近くに前記放射線源を置いて前記放射された放射線を前記標的部位へ向ける設置ユニットであり、前記生体オブジェクトは、当該設置ユニットが前記生体オブジェクトに挿入される場合に腫れる、設置ユニットと、
時間にわたって前記生体オブジェクトの画像を生成する撮像ユニットと、
前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記生体オブジェクトの空間パラメータを、前記生体オブジェクトの前記生成された画像から決定する空間パラメータ決定ユニットと、
前記生体オブジェクトの前記空間パラメータの変化が最小限である治療時間窓を決定する治療時間窓決定ユニットと、
前記放射線源が置かれるべき前記生体オブジェクト内の設置位置と、いつどれくらいの期間前記放射線源が夫々の設置位置に置かれるべきかを定義する設置時間とを定義する設置プランを、前記生成された画像及び前記決定された治療時間窓に基づき決定する計画ユニットであり、前記設置時間が前記治療時間窓の範囲内にあるように前記設置プランを決定するよう構成される計画ユニットと
を有する小線源治療装置。
【請求項２】
前記治療時間窓決定ユニットは、
前記空間パラメータの実際の変化に基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの推定される将来の変化を定義する所定の腫脹規則を提供し、
前記所定の腫脹規則及び前記生体オブジェクトの前記決定された空間パラメータに基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの将来の変化を推定し、
前記空間パラメータの前記推定された将来の変化に基づき前記治療時間窓を決定する
よう構成される、請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項３】
前記撮像ユニットは、小線源治療プロシージャの間、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され、
前記計画ユニットは、前記設置プランを前記更新された画像に適応させるよう構成される、
請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項４】
前記撮像ユニットは、前記治療時間窓において、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され、
前記計画ユニットは、前記治療時間窓において、前記設置プランを前記更新された画像に適応させるよう構成される、
請求項３に記載の小線源治療装置。
【請求項５】
前記撮像ユニットは、小線源治療プロシージャの間、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され、
前記空間パラメータ決定ユニットは、前記生体オブジェクトの更新された画像に基づき、前記空間パラメータの決定を更新するよう構成され、
前記治療時間窓決定ユニットは、前記更新された空間パラメータに依存して、前記治療時間窓を更新するよう構成され、
前記計画ユニットは、前記設置プランを前記更新された治療時間窓に適応させるよう構成される、
請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項６】
前記生体オブジェクト内の前記設置ユニットの位置を決定する位置決定ユニットを更に有し、
前記計画ユニットは更に、前記生体オブジェクト内の前記設置ユニットの前記決定された位置に依存して前記設置プランを決定するよう構成される、
請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項７】
前記位置決定ユニットは、小線源治療プロシージャの間の異なる時点で前記生体オブジェクト内の前記設置ユニットの位置の決定を更新するよう構成され、
前記計画ユニットは、前記設置ユニットの更新された決定された位置に従って前記設置プランを適応させるよう構成される、
請求項６に記載の小線源治療装置。
【請求項８】
前記設置ユニットは、複数のカテーテルを有し、
前記位置決定ユニットは、前記生体オブジェクト内の前記カテーテルの位置を決定するよう構成され、
前記計画ユニットは、カテーテルどうしの間のカテーテル間間隔を決定し、該決定されたカテーテル間間隔に依存して前記設置プランを決定するよう構成される、
請求項６に記載の小線源治療装置。
【請求項９】
前記計画ユニットは、前記設置ユニットの前記決定された位置と、前記撮像ユニットによって生成される前記生体オブジェクトの画像とに基づき前記設置ユニットと前記生体オブジェクトとの間の空間的関係を決定し、前記設置ユニットと前記生体オブジェクトとの間の前記決定された空間的関係に更に依存して前記設置プランを決定するよう構成される、
請求項６に記載の小線源治療装置。
【請求項１０】
前記計画ユニットは、前記生体オブジェクトの提供される画像に基づき前記生体オブジェクト内の前記標的部位を決定し、該決定された標的部位に基づき前記設置プランを決定するよう構成される、
請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項１１】
前記計画ユニットは、前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記決定された空間パラメータに基づき前記設置プランを決定するよう構成される、
請求項１に記載の小線源治療装置。
【請求項１２】
前記撮像ユニットは、小線源治療プロシージャの間、前記生体オブジェクトの前記画像を更新するよう構成され、
前記空間パラメータ決定ユニットは、前記生体オブジェクトの更新された画像に基づき前記空間パラメータの決定を更新するよう構成され、
前記計画ユニットは、前記設置プランを前記更新された空間パラメータに適応させるよう構成される、
請求項１１に記載の小線源治療装置。
【請求項１３】
前記計画ユニットは、
前記空間パラメータの実際の変化に基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの推定される将来の変化を定義する所定の腫脹規則を提供し、
前記所定の腫脹規則及び前記生体オブジェクトの前記決定された空間パラメータに基づき、腫れによって引き起こされる前記空間パラメータの将来の変化を推定し、
前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記決定された空間パラメータに基づき前記設置プランを決定する
よう構成される、請求項１１に記載の小線源治療装置。
【請求項１４】
生体オブジェクトに小線源治療を適用する小線源治療方法であって、
撮像ユニットによって時間にわたって前記生体オブジェクトの画像を生成するステップと、
設置ユニットを前記生体オブジェクトに挿入し、該生体オブジェクトが、前記設置ユニットが当該生体オブジェクトに挿入される場合に腫れる、ステップと、
放射線を放射する放射線源を前記設置ユニットによって前記生体オブジェクトの標的部位の近くに置いて、前記放射される放射線を前記標的部位に向けるステップと、
空間パラメータ決定ユニットによって、前記生体オブジェクトの腫れにより時間にわたって変化する前記生体オブジェクトの空間パラメータを、前記生体オブジェクトの前記生成された画像から決定するステップと、
治療時間窓決定ユニットによって、前記生体オブジェクトの前記空間パラメータの変化が最小限である治療時間窓を決定するステップと、
計画ユニットによって、前記放射線源が置かれるべき前記生体オブジェクト内の設置位置と、いつどれくらいの期間前記放射線源が夫々の設置位置に置かれるべきかを定義する設置時間とを定義する設置プランを、前記生成された画像及び前記決定された治療時間窓に基づき決定するステップと、
前記設置ユニットを用いることによって、前記決定された設置プランに従って前記放射線源を置くステップと
を有し、
前記計画ユニットは、前記設置時間が前記治療時間窓の範囲内にあるように前記設置プランを決定する、小線源治療方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、生体オブジェクトに小線源治療を適用する小線源治療装置及び小線源治療方法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の目的は、小線源治療の品質が改善され得るところの、生体オブジェクトに小線源治療を適用するための小線源治療装置及び小線源治療方法を提供することである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
請求項に記載の小線源治療装置、及び請求項１４に記載の小線源治療方法は、特に、従属請求項において定義される、同様の及び／又は同一の好適な実施形態を有することが理解されるべきである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2015516256.tif 000010
2015516256.tif 000011
2015516256.tif 000012