(57)【要約】放射線腫瘍学において、磁気共鳴装置が処置レジメを計画するために使用される。腫瘍学者はスライス幅選択及び深さ選択の特徴を使用し、医学上の悪性病変が患者のどの部分にあるかをより良好に確認する。腫瘍学者のユーザの使用勝手を容易にするために、ＭＲＩ装置に新たなユーザコントロールインターフェース（５０）が付加されるが、このＭＲＩ装置は代表的な線形加速器上に見られる制御手段を含んでいる。変換アルゴリズム（５２）が、悪性病変の画像を形成する磁気共鳴シーケンスのために、ライナック入力を画像形成領域に変換する。ビームの目標合わせとコリメーションの調整のための悪性病変を明瞭に描くように予定された各処置軌道に沿って、放射線及びＭＲ投影画像がスーパーインポーズされる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも医学的悪性腫瘍を含む患者の一部の画像信号を発生する磁気共鳴スキャナと；
磁気共鳴画像の発生と視野を制御する代表的腫瘍学上の線形加速器を含むユーザインターフェースと；
ユーザインターフェースからの入力を磁気共鳴スキャナにより使用可能な形態に変換する座標変換手段と；
画像信号の少なくとも一部を人間が解読できる表示のために適した形態に変換する映像手段とからなる診断用画像形成システム。
【請求項２】
更に、Ｘ線ソースから患者の入射点までの距離を測定するための距離測定手段を含む請求項１に記載された診断用画像形成システム。
【請求項３】
ユーザインターフェースは、更に、スライス選択制御手段と、深さ選択手段を含む請求項１又は請求項２に記載の診断用画像形成システム。
【請求項４】
ユーザインターフェースは、シュミレートされる腫瘍学上の線形加速器の座標の視野の位置を表示する読出し手段を更に含む請求項１、２及び３のいずれかの請求項に記載の診断用画像形成システム。
【請求項５】
シュミレートされる腫瘍学上の線形加速器のレーザビームを模擬する経路を持つ複数のレーザビームを更に含む請求項１乃至４のいずれかの請求項に記載の診断用画像形成システム。
【請求項６】
座標変換手段は、架台角度、テーブル位置、及びコリメータ角度の形式の入力を受ける入力手段と；線形の形式で入力信号を出力する出力手段とを含む請求項１乃至５のいずれかの請求項に記載の診断用画像形成システム。
【請求項７】
Ｘ線ビームを発生する線形加速器と；
Ｘ線投影の表示と磁気共鳴画像とを並行して表示するための映像プロセッサーと接続され、前記線形加速器からの放射線の強度をＸ線投影画像に変換するＸ線ピックアップとを更に含む請求項１乃至６のいずれかの請求項に記載の診断用画像形成システム。
【請求項８】
磁気共鳴スキャナは、少なくとも１つの予定された処置軌道に沿うＭＲ投影画像を発生し；、
予定された処置軌道に沿うＭＲ投影画像とＸ線投影画像を整列させるためのアライメントプロセッサとを更に含む請求項１乃至７のいずれかの請求項に記載の診断用画像形成システム。
【請求項９】
患者を通る候補とされる処置軌道を示す線形加速器制御信号を発生する腫瘍学上の線形加速器の制御手段を使用し；
線形加速器制御信号を磁気共鳴装置の制御信号に変換し；
投影された処置軌道に沿ってＭＲ投影画像を発生するために磁気共鳴装置を制御し；
ＭＲ投影画像を表示する診断用画像形成方法。
【請求項１０】
腫瘍学上の線形加速器から患者の入射点までの候補とされる軌道部分を測定することを更に含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ＭＲ投影画像を発生するステップは、
３次元磁気共鳴画像を発生し、候補とされる処置軌道に沿う３次元磁気共鳴画像を数学的に投影する；及び
候補とされる処置軌道に整列する第３の線形座標を持つ第1及び第２の線形座標に沿ってエンコードされた磁気共鳴データを発生する、
のいずれかを含む請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
患者の内部の腫瘍を特定し、位置を特定し；
腫瘍を通り、候補とされる複数の軌道に沿ってＭＲ投影画像を発生させることを更に含む請求項９，１０及び１１のいずれかの請求項に記載される方法。
【請求項１３】
候補とされる軌道の１つに沿って腫瘍学上の線形加速器に目標を定めさせ；
候補とされる軌道の1つに沿って低出力Ｘ線画像を発生させ；
候補とされる軌道の1つに沿ってＸ線画像とＭＲ画像を同時に表示する、
ことを更に含む請求項１２に記載される方法。
【請求項１４】
候補とされる軌道の１つに沿ってＸ線及びＭＲ投影画像をスーパーインンポーズすることを更に含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
スーパーインポーズされた画像に従って腫瘍学上線形加速器の少なくともコリメーションを調整し、
腫瘍学上線形加速器からの高出力のＸ線ビームにより候補とされる軌道に沿って腫瘍を処置する、
ことを更に含む請求項１３及び１４のいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項１６】
ＭＲ投影画像の発生は、
候補とされる軌道に平行なスラブ領域の厚さを持つスラブ領域に共鳴を励起させ；
厚み方向に共鳴をエンコードすることなしに、厚み方向及び互いに直交するスラブ領域の２次元に沿って共鳴をエンコードすることを含む請求項１２乃至１５のいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項１７】
選択可能な断面の複数の処置軌道の各々に沿った放射線ビームにより患者の悪性病変を照射するための高出力線形加速機と；
各処置軌道に沿った悪性病変の磁気共鳴投影画像を発生させるための磁気共鳴装置とを有する腫瘍学上処置システム。
【請求項１８】
皮膚からソースまでの距離を測定する距離メータを更に含む請求項１７に記載の腫瘍学上処置システム。
【請求項１９】
線形加速器の制御パネルからの軌道制御信号を磁気共鳴装置の制御信号に変換する変換プロセッサと；
少なくとも磁気共鳴投影画像を観察するためのディスプレイと；
軌道情報を表示するための位置読出し手段とを更に含む請求項１７又は１８に記載の腫瘍学上処置システム。
【請求項２０】
線形加速器からの広い断面積の放射線ビームを電子データに変換するためのＸ線ピックアップと；
前記電子データから処置方向に沿って放射線投影画像を発生するための再構成プロセッサとを更に含む請求項１７，１８及び１９のいずれかの請求項に記載の腫瘍学上処置システム。
【請求項２１】
共通の処置軌道に沿った放射線投影画像と１つの磁気共鳴投影画像をスーパーインポーズする画像整列プロセッサを更に含む請求項２０に記載の腫瘍学上処置システム。
【請求項２２】
各々が腫瘍学上線形加速器のそれぞれに類似する線形加速器の架台と、患者テーブルと、線形加速器コリメータコントロールを含むコントロールパネルと；
架台、テーブル及びコリメータコーディネートシステムにおける前記架台、テーブル、及びコリメータコントロールからの制御データを、磁気共鳴装置の画像形成領域を制御するため、ＭＲＩスラブセンターと方向コーディネートシステムに数学的に変換する変換アルゴリズムを有する、
改良されたＭＲＩハードウエア。
【請求項２３】
線形加速器のソースから患者の入射点までの距離を測定する皮膚−ソース間距離メータを更に含む請求項２２に記載の改良されたＭＲＩハードウエア。
【請求項２４】
スラブ幅選択制御手段と；
深さ選択制御手段を更に含む請求項２２及び２３のいずれかに記載の改良されたＭＲＩハードウエア。
【請求項２５】
架台の変数、テーブルの変数及びコリメータの変数を用いて画面を示すディスプレイを更に含む請求項２４に記載の改良されたＭＲＩハードウエア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明の背景
本発明は診療用画像技術に関する。それは、腫瘍処置への適用のためのＭＲＩスキャナにおける診断画像技術に関連する特定の応用を見出したもので、以下、特定の参照例をもとに説明される。しかしながら、本発明は、また、他の種類の診断用腫瘍画像技術や他の目的の診断腫瘍画像技術に適用できることは理解されるであろう。
【０００２】
腫瘍学上の計画においては、腫瘍学者は代表的には複数のＸ線を発生させ、処置される領域の画像を投影する。画像は骨と他の組織を示すが、必ずしも、腫瘍が癌化されていない組織と区別されない。しかしながら、解剖学とカルチノーマの性質の演繹的な知識から、腫瘍学者は癌の中心とそのサイズ（直径）を推測する。
【０００３】
腫瘍学上の手順の一つの優先度は高出力の癌を死滅させるＸ線ビームを正確に内部の癌に照準させることである。もし、選択された軌道が僅かでもずれていると、X線ビームは癌の大部分を処置するかもしれないが、一部が照射されないで、健全な組織に損傷を与えることなる。
【０００４】
腫瘍学者は、隣接の放射線に敏感な組織又は放射線が貫通する骨を避けた癌を貫通する複数の軌道を決定する。一旦、軌道及び患者に入射する点が定まると、腫瘍学者は線形加速器（ライナック）を位置決めし、高エネルギーのＸ線ビームを患者の選択された入射点に合わせ、選択された軌道に従わせる。選択的には、ライナックが位置合わせされた後、操作者はコリーメータを開き、ビームのエネルギーを低減する。Ｘ線検出器がビームを受けて照射された領域の画像を投影するために配置される。もし、陰影像が適切な整列を示していれば、ビームは絞られ、エネルギーが処置のために高められる。理想的には、Ｘ線ビームは照射されるべき癌より若干大きいもつように絞られる。ビームの径を大きくしすぎると、健全な組織を照射し損傷するという点において有害となる。ビームの径を小さくすることは癌化した組織が照射されないままとなる可能性がでてくる。癌のサイズ、形状、位置が正確にわかればわかる程、処置用のビームを狭く絞ることができ、全ての癌細胞の照射を確保すると共に、周囲の組織を照射することを最小にすることができる。
【０００５】
代表的には、この処置のプロセスは複数の異なる軌道について反復されて、周囲の組織の照射を最小にしつつ癌への照射を最大にする。
【０００６】
本発明は、上述の問題、その他を解決する新規で改良された方法と装置を提供するものである。
発明の概要
本発明の一つの態様によれば、診断用画像システムが提供される。磁気共鳴スキャナが医学的悪性病変を含む患者の一部の画像信号を発生する。操作者は、代表的な腫瘍学用線形加速器上で見られる形式の制御手段を持つユーザインターフェースを使用して要求事項を入力する。コーデネートされた対話型アルゴリズムがユーザインターフェースからの要請事項を磁気共鳴スキャナにより使用される形式に変換される。ビデオプロセッサは少なくとも画像信号の一部を人間が読解することのできる表示に変換する。
【０００７】
本発明の他の態様においては、診断用画像形成方法が与えられる。腫瘍学上のライナック制御が患者を経由した処置ルートの候補を示すために使用される。ライナックの制御手段からくる制御信号は磁気共鳴装置の制御信号に変換される。処置ルートに従う投影画像が形成され、表示される。
【０００８】
本発明の他の態様においては、腫瘍学的処置システムが与えられえる。高圧ライナックが、患者の悪性病変を照射するために使用され、磁気共鳴装置が手順を計画するために使用される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、アップグレードされたＭＲＩハードウエアが与えられる。腫瘍学目的に使用される線形加速器の制御手段に類似した制御手段を持つ制御パネルは、架台、テーブル、コリメータコーディネイトシステムからの対話型アルゴリズムにより通常のＭＲスライスセンター、オリエンテーションコーディネイトシステムに翻訳される。
【００１０】
本発明の一つの利点は、柔らかい組織を識別することのできる改良点にある。
【００１１】
本発明の他の利点は、腫瘍学的処置において放射線の照射量を減らすことが容易になることである。
【００１２】
本発明の他の利点は、診断的画像に基づいて患者の外部から患者の内部組織の位置を定めることが容易になる点にある。
【００１３】
本発明の他の利点は、Ｘ線及びＣＴ診断画像化技術に比べ、患者への総照射線量を減らすことができる点にある。
【００１４】
他の利点は、スライスの厚さと深さの制御の能力にある。
【００１５】
更に、本発明の他の利点は、好ましい実施例を読み、理解することにより当業者にとって明らかとなるであろう。
図面の簡単な説明
本発明は、種々の要素と、要素の配置の形態をとることができ、また、種々のステップとステップの組み合わせをとることができる。図は好ましい実施例を示すだけのためのもので、本発明を限定するように理解されるべきでない。
【００１６】
図１は、本発明の腫瘍処置システムの磁気共鳴を模式的に示すものである。
好ましい実施例の説明
図を参照すると、磁気共鳴診断画像装置は、癌の腫瘍のような医学的悪性病変を含む患者の内部領域の立体的画像を形成する。高フィールド、ボアタイプの画像システムが示されているが、オープンマグネットシステムも、また、考慮に入れることができる。診断画像装置は悪性病変の位置決めと周囲の解剖学的構造に対する位置を記録し、後に、腫瘍学的処置用ライナックにより照射できるようにしている。
【００１７】
図示された実施例の診断画像装置は、管状の、好ましくは超伝導の磁石１０を含む。実際の問題として、現在の垂直フィールドマシンより高磁界を使用するため、水平フィールドマシンが好ましい。高磁界程、より高速で高解像度の画像を容易にする。ライナックコーディネイトシステムによる照準を容易にするため、患者は計画された期間を通じて同じ位置に留まるのが好ましい。磁石１０は穴の軸に沿って画像領域１２を通して水平磁界を発生する。画像領域１２において対称６の関心領域を位置決めするために、患者支持台１４は穴の内外へ移動可能とされている。それに替えて、オープンフィールド磁石は、患者が処置の際にとる向きにおいて患者の位置決めを可能とするオープン画像ボリュームを提供する。
【００１８】
シーケンス制御プロセッサ２０がシーケンスメモリ２２から所望のシーケンスを検索する。シーケンス制御プロセッサ２０は所望のシーケンスを勾配磁界コントローラ２３と無線周波数パルスコントローラ２６に伝達する。コントローラ２４，２６は所望のシーケンスに従ってパルスを生成する。勾配磁界コントローラからのパルスは勾配磁界増幅器２８により増幅され、勾配コイル３０を励起し、勾配磁界コイル３０は主磁界に所望の勾配を付与する。無線周波数パルスコントローラからのパルスは、ＲＦコイル３４を励起するＲＦタンスミッタ３２により伝達される。ＲＦパルスにより誘導され作動する磁気共鳴信号は、ＲＦコイル３４により受信されるか或いは他のローカルコイル３６に受信される。信号は少なくとも一つの受信器３８により再変調され、再変換プロセッサ４０により電子画像信号に再変換される。画像信号は、所望の部分が選択され、ビデオプロセッサ４４によりビデオモニターのような人間が解読可能な表示用に適した形態に変換されるまで、立体画像メモリ４２に記憶される。好ましい実施例においては、可能な限り、リアルタイムに近い形態に再形成されるように画像が表示される。
【００１９】
先ず最初に、処置計画のために立体画像が生成される。一旦、軌道が選択されると、以下により詳細に説明するように、ＭＲ投影画像が各軌道に沿って生成される。
【００２０】
腫瘍学者の使用勝手を容易とするため、ライナックコントローラは線形加速器のように、支持Ｃアーム５４や２次元Ｘ線検出器５６の位置や操作を制御する。インターフェースは腫瘍学上のライナックの代表的なアナログダイアル又は数値制御を有する。しかしながら、伝統的なライナックコントロールパネルとは異なり、ユーザインターフェース５０はＭＲＩシステムのためのスライスの厚さ、スラブ選択制御、深さ選択制御を含んでいる。操作者は、また、骨部分の強調や腫瘍の識別化などのようなシーケンスの種類を選択することもできる。例えば、周囲を取り巻く組織と同じ種類の組織により形成される腫瘍が与えられる場合、癌細胞は正常の細胞よりより急速に分裂するため、異なる点は組織の密度だけとなる。この場合において、操作者は、組織の密度を明瞭に識別できるようなシーケンスを選択することができる。
【００２１】
ＭＲＩ装置はあらゆる方向からの、また、あらゆる角度からの画像をスライスの深さと位置を制御して得ることができる。腫瘍学に使用されるライナックシュミレータは融通のそれほどきくものではない。代表的には、腫瘍学ライナックＸ線シュミレータは３つの入力を持つ：架台、テーブル及びコリメータである。架台入力は、シミュレータと患者の周囲のＣアームの角度的方向、及び患者の長手軸に対するＣアームの面のカントを特定する。腫瘍学ライナックシュミレータのテーブルは、代表的には上下、長手軸方向の前後、患者の長手軸に対するカントの３方向に移動することができる。最後にコリメータ入力はコリメータ５８の角度と開口のサイズを調節する。これは、Ｘ線ビームを、所望の通路と直径に応じて、広くしたり狭くしたりする。
【００２２】
ユーザインターフェース５０はこれらの制御セッティングを対応するＭＲＩ装置セッティングに変換する。ＭＲＩ装置は画像を得るために貫通力のある放射線を使用せず、また同じ座標系を使用しない。変換アルゴリズム５２は、架台、テーブル及びコリメータの関係において入力を得て、スライスセンターと方向の言語に変換する。シーケンスコントローラ２０は、領域の画像を形成するシーケンスメモリ２２から選択された磁気共鳴シーケンスを改変し、画像化されたボリュームを移動及び回転させ、操作者による入力に合致させる。リアルタイムの画像のために、投影画像が形成される。すなわち、データは投影画像をもたらす一次元において位相でエンコードされていない。より特定的には、操作者は腫瘍を強調する画像シーケンスを選択する。好ましくは、腫瘍と骨の両方を強調するシーケンスが選択される。結果は、Ｘ線装置が同じ入力で形成すると同じ領域の磁気共鳴投影画像であるが、Ｘ線装置では区別することのできない組織を含んでいる。すなわち、領域のビームアイビューが形成される。画像が表示されると、Ｇ．Ｔ．Ｃ．（Gantry, Table, Collimator）ディスプレイ５４が、架台、テーブル及びコリメータに関連して現在の位置を与える。
【００２３】
一旦、ビーム軌道が決定されると、投影ＭＲＩ画像は保存される。患者とライナックが、同じ軌道に沿って照射するために位置決めされる。ライナックは低出力で運転されるため、検出器５６Ｘ線投影データを発生する。Ｘ線画像プロセッサ６０はＸ線データを処理し、ビデオプロセッサ４４はＸ線画像信号をモニター４６用に適した形式に変換する。対応するＭＲＩとＸ線投影画像は一つの実施例において並べて表示される。オペレータコントロール６２は、操作者にスーパーインポーズを含む２つの画像を操作することを可能とする。スーパーインポーズすることはＭＲＩによる明瞭に識別化された腫瘍をＸ線画像に配置する。好ましくは、中心及び径のようなＸ線の特性もまた画像にスーパーインポーズされる。選択的に、アライメントプロセッサ６４は対応する解剖学上の特徴、即ち骨構造をＸ線及びＭＲＩ投影画像において対比し、二つを整列させる。
【００２４】
好ましい実施例を示すため、例を順に示す。処置に先立ち数日前に、３次元ＭＲＩ画像が形成され、準備のための計画に使用される。患者がすでに述べたリアルタイムＭＲＩ投影シーケンスにより候補となった処置軌道に沿って写し出される。より特定的には、操作者は架台セッティングとコリメータセッティングを選択する。変換アルゴリズムがその情報を翻訳してＭＲＩ装置に送り、ビームアイプロジェクショビューが操作者が観察できるようにＭＲＩ装置によって形成される。更に進むと、操作者は通常自分が使用するようにテーブルセッティングを調節する。通常は、この動作は患者テーブルを物理的に動かすが、ＭＲＩシュミレータにおいては、患者の移動を模擬する画像を生成するために勾配が調整される。操作者は、この方法で処置軌道が選択されるまで異なる変数を調整する。選択的には、後に続く処置の間の患者の適正な位置決めを検証するための他の質的コントロールチェックとして、ソース（ライナック）から皮膚までの距離も、また、計算される。
【００２５】
好ましい実施例においては、操作者は変数を操作して悪性病変に至る複数の異なる経路を得る。これらの経路は記録され、後に続く悪性病変の処置のために複製される。更に、操作者は磁気共鳴理学療法の新しい可能性を使用して悪性病変の深さを認識し、したがって、ライナックソースと悪性病変の中心までの距離を推測することができる。この距離は以後の照射計画に有用となる。また、ＭＲＩ投影画像は、ユーザが特定する厚さ、又は腫瘍を含む観察方向に対して直交するスラブを通して投影するのが好ましい。
【００２６】
更に、ビームの経路に曝される全体の領域を示す追加の画像データが収集される。ビームに平行なスラブが、皮膚から腫瘍までの深さを示し、均一性補正なしに悪性病変を囲む健全な組織への照射量を計算するのに役立つ。ビームの入射及び出射サイト含むのに十分の大きさを持つ視野を選択することは、ビーム軌道を正確にセットすることを可能とする。また、このデータは、後の処理において発散門脈画像等価（シムフィルム）を生成するために使用され、ライナック内の患者の位置決めの際の検証手順を助ける。患者がライナックシステム内に配置され、ビームが整列されると、あたかもＸ線画像のように、低い線量の画像が集められる。この方法により集められたＸ線投影画像が整列されて、シュミレータ上のＭＲＩ投影画像と比較されて患者の適正な整列が検証される。好ましくは、骨を明瞭に示すシーケンスを使用してＸ線スキャンを模擬するために、ＭＲＩ画像データが収集される。
【００２７】
付加的な質のチェックとして、各軌道が確立した後、腫瘍学者はＸ線源から患者の皮膚までの距離（ソース−スキン距離（ＳＳＤ））を各軌道について測定する。同様な測定システムがライナックにも配置されており、患者がライナック内に置かれたとき各起動のＳＳＤが確認される。
【００２８】
一つの可能な距離測定技術は、皮膚表面と腫瘍体積を含む十分に大きな視野を持つ所望のＸ線ビームの軌道に平行なＭＲ画像を集めることである。選択的には、出射点もまた見ることが可能である。入射点の位置も参照としてＭＲシュミレータ上で見出すことができ、Ｘ線シュミレータとの関係を知ることにより、ＳＳＤがわかる。
【００２９】
磁気共鳴装置とライナックの両方における患者の位置を整合させることを容易にするために、他の位置決めシステム７０が考慮される。複数のレーザマップが患者の表面上を指示し、それはライナック内の同様なレーザアレイにより重複する。それとは別に、一つの離れたレーザが光学的ファイバーにより或いは複数のソースに分割されて同様な目的を果たす。音波ロケータのような他の位置決め装置を考慮することができる。他の位置決めシステムは当業者であれば明らかであろう。
【００３０】
本発明の実施例の３つの異なる変形が考慮できる。図示された第1の変形は現在のＸ線シュミレータシステムに最も似ている。制御機構はX線腫瘍学シュミレータと同じである。患者を通るビームアイ経路を擬似する３次元無限スラブが集められる。この変形は腫瘍学シュミレータに最も近く、腫瘍学者に最も知られている。
【００３１】
この第２の変形は、スライスと深さの選択が付加されて第1の特徴を全て含む。
【００３２】
第３の変形では、一旦、悪性病変の位置がわかると、容量の高解像度の画像が得られる。この画像は、記憶され、次に、患者が物理的に存在することなく、患者を通る処置経路の計画に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の腫瘍処置システムの磁気共鳴を模式的に示す図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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2004525710.tif 000019
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【国際調査報告】
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2004525710.tif 000022
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