(57)【要約】腎血管系の部分を神経調節するために放射線手術処置を計画するためのデバイス、システム、および方法は、高められた中枢交感神経発動性に付随する症状または疾患のための放射線手術神経調節処置を計画するために用いられ得る。腎神経が位置決めされ得、そして神経節のレベルで、および／または節後位置で、ならびに神経節前位置で標的にされる。標的領域は、腎神経叢、腹腔神経節、上腸間膜神経節、大動脈腎神経節および大動脈神経叢を含む。放射線手術処置の計画は、必要に応じて、これら標的に隣接する血液／組織界面のグラフィカル表示を採用する。
2016503685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者身体の神経機能を改変するための放射線手術方法であって：
神経に隣接する血管から画像データを獲得する工程；
該画像データから、該血管とその中を流れる血液との間の境界を識別することによって三次元モデルを生成する工程；
該三次元モデルの画像を参照して照射標的に関する入力を受ける工程であって、該標的が血液／脈管境界表面からオフセットされている、工程；および
該標的での照射の神経機能改変用量および該血液／脈管境界での照射の安全管腔用量を提供するために照射標的の照射処置を計画する工程、を包含する、方法。
【請求項２】
前記神経が腎神経叢を含み、そして前記照射処置が、前記標的と前記血液／脈管境界との間で減少する用量勾配を提供するために計画される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記血管が大動脈を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記血管が腎動脈を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記標的が、前記血液／脈管境界から、約０．２５ｍｍ〜約６ｍｍまでの範囲内のオフセット距離でオフセットされる、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記オフセット距離が、前記境界に沿って長手軸方向に約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの範囲内で変動する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記血管の壁の動き、呼吸または患者身体のシフトの少なくとも１つに起因する動きを補償するために前記照射のビームのパターンを調節する工程を包含し、そしてビームの該パターンが該患者身体の心拍に応答して調節されない、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
さらに、計画された前記照射処置を二次元画像データの複数のスライス上に出力する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記入力が、ディスプレイ上に受けられ、該ディスプレイが、前記三次元モデル上の位置に対する前記照射標的の入力をスナップすることによって、該入力を容易にする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記三次元モデルが、前記識別された血液／脈管境界の表面から半径方向にオフセットされた表面を含み、そして前記ディスプレイが該三次元モデルの表面上に前記照射標的の入力をスナップすることによって前記入力を容易にする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記照射処置が複数の交差するビームを含み、前記方法がさらに、高血圧を処置するために腎神経活性が低減されるように、前記血液／脈管境界の表面の長手方向軸に沿って交差する照射ビームの前記照射処置を拡大する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、処置パターンに基づく電離放射線処置計画を生成する工程、および該処置計画に基づき前記三次元モデルに用量クラウドを投影する工程を包含し、前記血液／脈管境界に沿った照射の用量が過形成を阻害するに十分に低いと確認する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
損傷パターンが、１つ以上の環状周縁セグメントを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記神経が、腹腔神経節、上腸間膜神経節、大動脈腎神経節、腎小孔領域中の神経、および腎動脈分岐領域中の神経の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
患者身体の除神経のための放射線手術システムであって：
神経に隣接する血管から画像データを獲得するための画像キャプチャーデバイス；
ディスプレイ；ならびに
該画像キャプチャーデバイスを該ディスプレイに連結するプロセッサシステムであって、該プロセッサシステムが：
該画像データから血液と血管との間の三次元境界表面を識別するため、および三次元モデルのデータを、それに応答して該ディスプレイに送信するために構成されたモデリングモジュール；
血液／脈管境界の表面からオフセットされた照射標的を識別するために該三次元モデルに対するユーザ入力データを受けるための入力モジュール；および
該神経内の神経活性を低減するため、および該血液／脈管境界に沿って照射を制限するために該照射標的に応答して電離放射線処置ビームのパターンを計画するように構成された計画モジュールを備えるプロセッサシステムを備える、システム。
【請求項１６】
前記神経が腎神経叢を含み、そして前記計画モジュールが、前記標的と前記血液／脈管境界との間で減少する用量を提供するために照射処置を計画するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記血管が大動脈を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記血管が腎動脈を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記標的が、前記血液／脈管境界から、約０．２５ｍｍ〜約６ｍｍまでの範囲内のオフセット距離でオフセットされる、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記オフセット距離が、前記境界に沿って長手軸方向に約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの範囲内で変動する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記計画モジュールが、隣接する神経の除神経のための電離放射線処置パターンを二次元画像データの複数のスライス上に出力するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
ユーザー入力データが前記ディスプレイ上に受けられ、該ディスプレイが前記三次元モデル上の位置に対して前記照射標的の入力をスナップすることにより、入力を容易にする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２３】
前記三次元モデルのデータが、前記識別された血液／脈管境界の表面から半径方向にオフセットされた表面を含み、そして前記ディスプレイが、該三次元モデルの表面上に前記照射標的の入力をスナップすることにより、入力を容易にする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記計画モジュールがさらに、前記血液／脈管境界の表面の長手方向軸に沿って交差する照射ビームの処置パターンを拡大するように構成され、高血圧を処置するために腎神経活性が低減される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２５】
前記計画モジュールが、ユーザー入力に基づき電離放射線処置計画を生成するように構成され、そしてさらに、処置パターンに基づき前記三次元モデルに用量クラウドを投影するように構成され、前記血液／脈管境界に沿った照射の用量が過形成を阻害するに十分に低いと確認する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２６】
前記標的が、１つ以上の環状周縁セグメントを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記神経が、腹腔神経節、上腸間膜神経節、大動脈腎神経節、腎小孔領域中の神経、および腎動脈分岐領域中の神経の少なくとも１つを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２８】
放射線手術腎臓除神経処置計画を開発するための、コンピュータで実行可能な指令が記憶された非一時的なコンピュータで読み出し可能な媒体であって、
方法が：
神経に隣接する血管から画像データを獲得する工程；
該画像データから、該血管とその中を流れる血液との間の境界を識別することによって三次元モデルを生成する工程；
該三次元モデルの画像を参照して照射標的に関する入力を受ける工程であって、該標的が血液／脈管境界表面からオフセットされている、工程；および
該標的での照射の神経機能改変用量および該血液／脈管境界での照射の安全管腔用量を提供するために照射標的の照射処置を計画する工程；
ユーザー入力に基づき、電離放射線処置計画を生成する工程；
該処置計画に基づき、該三次元モデルに用量クラウドを投影する工程；および
計画された損傷パターンに関する情報および該用量クラウドを二次元画像データスライス上に出力する工程、を包含する、媒体。
【請求項２９】
前記神経が、腎神経叢、腹腔神経節、上腸間膜神経節、大動脈腎神経節、腎小孔領域中の神経、および腎動脈分岐領域中の神経の少なくとも１つを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記表面が、上皮細胞層と血管外膜の外側エッジとの間の層である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
さらに、前記用量クラウドを評価する工程を包含し、前記血液／脈管境界での照射の安全管腔用量を確実にする、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（開示の背景）
放射線手術は、頭部、脊柱、腹部、心臓および肺中の腫瘍およびその他の標的の非侵襲的処置を可能にする医療手順である。放射線手術の間、電離放射線の一連のビームが、しばしば、標的領域に収束するように患者の外側から方向付けられる。この放射線ビームは、しばしば、異なる位置および配向から発射されるＭｅＶ  Ｘ線ビームを含む。ビームの軌跡は、中間組織および他の付随的な組織への照射曝露を制限することを支援し、その一方、標的における蓄積照射用量は、組織を変えるか、または処置し得る。ビームの分布は、三次元であり得るか、または二次元であり得、そしてさらに、電離放射線のビームは、単一の手順または複数の手順で標的組織に送達され得る。ＣＹＢＥＲＫＮＩＦＥ  ｒａｄｉｏｓｕｒｇｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ（Ａｃｃｕｒａｙ  Ｉｎｃ．）およびＴＲＩＬＯＧＹ  ｒａｄｉｏｓｕｒｇｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ（Ｖａｒｉａｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）は、２つの公知の放射線手術処置システムである。
【背景技術】
【０００２】
患者の腎血管系の部分の放射線手術処置は、高血圧の処置として提案されている。末期腎臓疾患の患者が腎臓の外科的除去を経験し、そしてその後、血圧および総合的な全身性抵抗の減少を示したとき、高血圧と腎臓機能との間のリンクが発見された。より詳細には、腎動脈を囲む神経の機能亢進が、高血圧、慢性腎臓疾患への進行、および心不全にリンクしていることが発見された。この発見、腎臓除神経が、腎臓への交感神経アウトフローを低減し、尿排出を増加し（ナトリウム排泄増加および利尿）、そしてそれによって、腎臓の他の機能（例えば、糸球体濾過速度および／または腎臓血液流れ）に不利に影響することなくレンニン疾患を低減することが提案された。
【０００３】
伝統的な処置は、交感神経節中の腎神経の起点の切除、薬理学的処置、およびデバイスを基礎にしたアプローチを含む。これらのアプローチは、しかしながら、各々が種々の欠点を有していた。交感神経節中の腎神経の起点の切除は、歴史的に非常に困難であると考えられている。神経機能に対する薬理学的攻撃は、全身性の合併症をともなう。さらに、交感神経である腎神経は、腎動脈の壁全体に樹枝状分岐し、そしてそれへの接近を妨げる。従って、放射線手術処置が、神経、特に腎動脈に近接して位置する腎神経の神経活性を低減するために、腎神経の一部を切除または調節するに十分な電離放射線用量を、腎血管系の標的に置くために提案されている。腎血管系は、神経節のレベルで、および／または神経節後位置、ならびに神経節前位置で位置され、そして標的にされる。
【０００４】
放射線手術除腎神経における前進が提案されているけれども、腎神経調節のための放射線手術処置を計画することはなお困難かつ扱いにくい。腫瘍などの標準的な放射線手術処置においては、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）造影が、一連の平面的Ｘ線走査を提供する。腫瘍に隣接するＸ線には、設計する医師は、標的組織の境界を描き、この境界は、腫瘍を横断する走査上に描かれ、そしてこの境界は腫瘍を囲む（そして、代表的には、安全のために処置される組織の特定のさらなるオフセットまたはマージンを含む）。腫瘍は、代表的には、１つの器官内に含まれている（しかし、それに代わって、隣接する器官まで器官表面を超えて延び得る）ので、計画された処置境界は、組織／組織界面輪郭とは相当に無関係である。これ故、処置計画は、代表的には、腫瘍が見えるＣＴ走査上で腫瘍を囲む一連の円として描かれる。
【０００５】
標準的な放射線手術計画インターフェースを用いて従来の平面的ＣＴ走査上にパターンを形成するために適切な放射線手術腎血管処置計画を描くことは困難である。医師は複数のＣＴ走査を評価しなければならず、そして腎血管系の標的領域の各平面的スライスで処置計画を表す適切な損傷ラインおよび／または円を描かなければならない。医師は、各平面的走査から所望の処置領域を可視化できなければならない。このアプローチは、単に不便であるように見え、本発明と組み合わせた作業は、腎血管系中の可能な標的の位置およびサイズを考慮して、現存する放射線手術処置計画ツールを用いて腎血管処置計画処置を効率的に確立することは驚くべきことに困難であることを示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記を考慮して、本発明者らは、腎血管高血圧を軽減するために放射線手術処置を計画すめための改良されたデバイス、システム、および方法を提供することが所望されるということを決定した。これらの改良が、理想的には、偶発的な造影照射への患者の曝露を顕著に増加することなく、これらの処置を多くの患者に利用不能にするほど多くシステムコストを増加することなく、処置の正確さを不必要に低下することなく、そして／または標的組織に隣接する血管系の内皮組織を含む患者の健常組織への不必要な付随的損傷を引き起こすことなく、現存する放射線手術システムと互換性があれば（そして、その改変によって実行することができれば）、特に有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（開示の要旨）
本発明は、一般に、腎血管性高血圧を軽減するための放射線手術処置を計画するための改良されたデバイス、システム、および方法を提供する。本発明の特定の実施形態は、医師を支援して標的領域をより良好に可視化し得る腎血管標的領域の三次元モデルを提供し得る。腎血管神経に隣接する血管の血液／脈管境界表面の三次元モデルが提供され得る。特定の実施形態は、血液／脈管境界表面の三次元モデルからオフセットされる照射標的を参照して入力を受け得、そして／または腎血管標的に隣接する血管の血液／脈管境界表面から所定距離半径方向にオフセットすることにより、推定された標的位置の三次元モデルを生成し得る。このような実施形態は、必要に応じて、推定された標的位置表面上に照射標的に関する入力を受け得る。所望の照射標的の入力は、上記三次元モデルのグラフィカル表示に対するユーザーの入力に基づく三次元モデル（またはそれからの所望のオフセット）上への入力標的をスナップすること、および拡大することによって容易にされ得る。さらなる実施形態は、血液／脈管境界表面の三次元モデル上の入力標的を受け得、そしてこの入力標的を、血液／脈管境界表面の三次元モデルから所定距離オフセットし得る。いくつかの実施形態は、オフセット標的部位での照射の神経改変用量および血液／組織境界での照射の安全管腔用量を提供する。さらに、いくつかの実施形態は、表面モデルに対して入力された標的を表示することによって、医師が処置面積に亘る全体の所望される照射標的をより良好に可視化することを可能にし得る。特定の実施形態は、三次元モデルに対する用量クラウドを表示し得、医師が、入力された処置計画に従って、標的領域の部分で照射用量をより良好に可視化することを可能にする。
【０００８】
例えば、いくつかの例示の実施形態では、患者身体の腎機能を改変するための放射線手術方法が提供される。この方法は、神経に隣接する血管から画像データを獲得することを含む。三次元モデルが、この画像データから、血管とその中を流れる血液との間の境界表面を画像データから識別することにより生成される。血液／脈管境界表面からオフセットされる照射標的を識別する入力は、三次元モデルの画像を参照して受けられる。照射標的の照射処置は、次いで、標的での照射の神経機能改変用量および血液／脈管境界での照射の安全管腔用量を提供するために計画され得る。必要に応じて、造影された血管に隣接する神経は、腎神経叢であり得、そして照射処置が標的と血液／脈管境界との間に減少する用量勾配を提供するように構成され得る。画像データは、大動脈または腎動脈からであり得る。照射標的は、約０．２５ｍｍ〜約６ｍｍの範囲にあるオフセット距離で血液／脈管境界表面からオフセットされ得る。さらに、照射標的は、上記境界表面に沿って長手軸方向に変動し得、そして約０．５ｍｍ〜約３．０ｍｍの範囲内で変動し得る。
【０００９】
上記の方法はさらに、血管壁の動きを補償するために照射のビームのパターンを調節することを含み得る。血管壁の動きは、患者の呼吸、心拍または患者の身体のシフトに起因し得る。この方法は、電離放射線処置パターンを複数の二次元画像データのスライス上に出力することを含み得る。いくつかの実施形態では、入力はディスプレイ上に受けられ得る。ディスプレイは、照射標的の入力を三次元モデルに対する位置にスナップすることにより入力を容易にし得る。さらに、実施形態は、識別された血液／脈管境界表面から半径方向にオフセットされる三次元モデル表面を利用し得、そしてディスプレイは、上記モデルの表面上に照射標的の入力をスナップすることによって入力を容易にし得る。
【００１０】
いくつかの実施形態では、上記方法はさらに、血液／脈管境界表面の長手方向軸に沿って交差する照射ビームの処置パターンを拡大することを含み得、その結果、腎神経活性が、腎臓高血圧のような、交感神経腎神経の活動過多に関連する疾患および症状を処置するために低減される。上記方法は、処置パターンに基づき電離放射線処置計画を生成すること、および処置パターンに基づき、三次元モデルに用量クラウドを投影することを含み得、上記血液／脈管境界に沿った照射の用量が過形成を阻害するに十分に低いと確認する。大きな動脈に対する照射の高用量の予期される結果は、脈管壁の厚化であり、そして結果としての脈管の狭窄である。照射標的は、１つ以上の環状周縁セグメントを含み得る。血管に隣接する神経は、腹腔神経節、上腸間膜神経節、大動脈腎神経節、腎小孔領域中の神経、および腎動脈分岐領域中の神経の少なくとも１つであり得る。
【００１１】
他の実施形態では、患者身体の除神経のための放射線手術システムが提供される。このシステムは、神経に隣接する血管から画像データを獲得するための画像キャプチャーデバイスを含む。プロセッサシステムは、この画像キャプチャーデバイスをディスプレイに連結し得る。このプロセッサシステムは、モデリングモジュール、入力モジュールおよび計画モジュールを含み得る。このモデリングモジュールは、上記画像データから血管とその中を流れる血液との間の三次元境界表面を識別するために構成され得る。このモデリングモジュールは、三次元モデルのデータを、上記ディスプレイに送信するために構成され得る。上記入力モジュールは、血液／脈管境界の表面からオフセットされた照射標的を識別するために上記三次元モデルに対するユーザー入力データを受け得る。上記計画モジュールは、上記神経内の神経活性を低減するため、および上記血液／脈管境界に沿って照射を制限するために上記照射標的に応答して電離放射線処置ビームのパターンを計画するために構成され得る。
【００１２】
いくつかの実施形態では、上記画像キャプチャーデバイスは、腎神経叢に隣接する血管から画像データを獲得し得る。特定の実施形態では、上記計画モジュールは、上記標的と上記血液／脈管境界との間で減少する用量を提供するために照射処置を計画するように構成され得る。上記画像キャプチャーデバイスは、大動脈または腎動脈から画像データを獲得し得る。上記入力モジュールは、上記血液／脈管境界表面から、約０．２５ｍｍ〜約６ｍｍまでの範囲内の距離でオフセットされる照射標的のユーザー入力データを受け得る。さらに、上記照射標的のオフセット距離は、上記境界に沿って長手軸方向に約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの範囲内で変動し得る。
【００１３】
上記システムのさらなる実施形態では、上記計画モジュールは、隣接する神経の除神経のための電離放射線処置計画を二次元画像データの複数のスライスに出力するように構成され得る。システムは、ディスプレイ上にユーザー入力を受け得、そしてこのディスプレイが上記三次元モデル上の位置に対して上記電離放射線標的の入力をスナップすることにより、入力を容易にし得る。上記三次元モデルのデータは、識別された血液／脈管境界の表面から半径方向にオフセットされた表面を含み得、そして上記ディスプレイは、上記三次元モデルの表面上に上記照射標的の入力をスナップすることにより、入力を容易にし得る。
【００１４】
上記システムの特定の実施形態では、上記計画モジュールはさらに、上記血液／脈管境界の表面の長手方向軸に沿って交差する照射ビームの処置パターンを拡大するように構成され、高血圧を処置するために腎神経活性が低減される。この計画モジュールは、ユーザー入力に基づき電離放射線処置計画を生成するように構成されても良く、そして処置パターンに基づき上記三次元モデルに用量クラウドを投影し得、上記血液／脈管境界に沿った照射の用量が過形成を阻害するに十分に低いと確認する。上記照射標的は、１つ以上の環状周縁セグメントを含み得る。上記画像キャプチャーデバイスは、腹腔神経節、上腸間膜神経節、大動脈腎神経節、腎小孔領域中の神経、および腎動脈分岐領域中の神経の１つに隣接する血管からの画像データを獲得し得る。
【００１５】
いくつかの実施形態では、放射線手術腎臓除神経処置計画を開発するための、コンピュータで実行可能な指令を含む非一時的なコンピュータで読み出し可能な媒体が提供される。このコンピュータで読み出し可能な媒体は、神経に隣接する血管から画像データを獲得するための指令を含み得る。このコンピュータで読み出し可能な媒体の指令は、上記画像データから、上記血管とその中を流れる血液との間の境界表面を識別することによって三次元モデルを生成し得る。上記三次元モデルの画像を参照して照射標的に関する入力が受けられ得る。この受けられた照射標的入力は、上記血液／脈管境界表面からオフセットされ得る。上記照射標的の照射処置は、上記標的での照射の神経機能改変用量および上記血液／脈管境界での照射の安全管腔用量を提供するために計画され得る。電離放射線処置計画は、必要に応じて、ユーザー入力に基づき生成され得、そして、所望であれば、用量クラウドが、処置計画に基づき、三次元モデル上に投影され得る。いくつかの実施形態では、上記表面は、上皮細胞層と血管外膜の外側エッジとの間の層であり得る。特定の実施形態では、上記用量クラウドは、血液／脈管境界での照射の安全管腔用量を確実にするために評価され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】図１Ａ−Ｂは、本発明の実施形態が適用され得る腎血管構造の部分を示す。
【図１Ｂ】図１Ａ−Ｂは、本発明の実施形態が適用され得る腎血管構造の部分を示す。
【図２】図２は、実施形態に従う放射線手術処置の方法を表すフローチャートである。
【図３】図３は、実施形態とともに利用され得る例示の改変された定位固定放射線手術システムを示す。
【図４】図４は、本発明の実施形態に従う処置計画を広く記載するフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａ−５Ｃは、本発明の例示の実施形態に従う解剖学的構造を参照して例示の処置領域を描写している。
【図５Ｂ】図５Ａ−５Ｃは、本発明の例示の実施形態に従う解剖学的構造を参照して例示の処置領域を描写している。
【図５Ｃ】図５Ａ−５Ｃは、本発明の例示の実施形態に従う解剖学的構造を参照して例示の処置領域を描写している。
【図６】図６は、本明細書中の実施形態とともに利用され得るコンピュータシステムのブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態を実行し得る複数のモジュールを概略的に示す。
【図８】図８は、実施形態に従う目的の表面の三次元モデルを生成する方法を表すフローチャートである。
【図９】図９は、実施形態に従う図８で生成する表面のモデルを利用する処置計画を調製するための方法を表すフローチャートである。
【図１０Ａ】図１０Ａ−Ｂは、入力を受けるための三次元表面の表示を描写している。図１０Ａは、血液／脈管境界表面の表示であり、そして図１０Ｂは、図８に従う推定された標的位置表面である。
【図１０Ｂ】図１０Ａ−Ｂは、入力を受けるための三次元表面の表示を描写している。図１０Ａは、血液／脈管境界表面の表示であり、そして図１０Ｂは、図８に従う推定された標的位置表面である。
【図１１】図１１は、標的神経のために図１０Ａ−１０Ｂの表面が生成された標的神経に隣接する血管の基本的な面の表示であり、図１０Ａ−１０Ｂの処置線のインターセクション点を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａ−１２Ｂは、実施形態に従う図１０Ａ−１０Ｂの中の処置線の容量への拡大の表示である。
【図１２Ｂ】図１２Ａ−１２Ｂは、実施形態に従う図１０Ａ−１０Ｂの中の処置線の容量への拡大の表示である。
【図１３】図１３は、標的神経のために図１０Ａ−１０Ｂの表面が生成された標的神経に隣接する血管の基本的な面の表示であり、図１２Ａ−１２Ｂの容量のインターセクション領域を示す。
【図１４】図１４は、実施形態に従う、腎血管系の一部分上に投影された計画標的容量とともに腎血管系の一部分の軸方向スライスである。
【図１５】図１５は、本明細書の実施形態に従う、腎血管系の部分の三次元モデルの表示であり、処置計画が左の図に追加され、そして用量クラウドが右の図に追加されている。
【図１６】図１６は、実施形態に従う血液／脈管境界表面に対する用量クラウドを評価する方法を表すフローチャートである。
【図１７】図１７は、実施形態に従う処置線とともに生成された表面に対して投影された用量クラウドを示す。
【図１８Ａ】図１８Ａ−１８Ｅは、軸方向スライス上に示された用量クラウドおよび処置線とともに図１５の生成された表面の軸方向スライスである。
【図１８Ｂ】図１８Ａ−１８Ｅは、軸方向スライス上に示された用量クラウドおよび処置線とともに図１５の生成された表面の軸方向スライスである。
【図１８Ｃ】図１８Ａ−１８Ｅは、軸方向スライス上に示された用量クラウドおよび処置線とともに図１５の生成された表面の軸方向スライスである。
【図１８Ｄ】図１８Ａ−１８Ｅは、軸方向スライス上に示された用量クラウドおよび処置線とともに図１５の生成された表面の軸方向スライスである。
【図１８Ｅ】図１８Ａ−１８Ｅは、軸方向スライス上に示された用量クラウドおよび処置線とともに図１５の生成された表面の軸方向スライスである。
【図１９】図１９は、実施形態に従う用量クラウドが受容可能であるか否かを決定する方法を表すフローチャートである。
【図２０】図２０は、実施形態に従う生成された組織表面上の照射投与量適用範囲を示す表面パッチを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（発明の詳細な説明）
本発明は、一般に、腎血管系の一部分を神経調節するための放射線手術処置を計画するための改良されたデバイス、システム、および方法を提供する。本明細書中の実施形態は、腎血管性高血圧、心不全、慢性腎臓疾患、インシュリン抵抗性、糖尿病、メタボリックシンドローム、睡眠時無呼吸症候群、心房細動、および／または呼吸困難を含む、高められた中枢交感神経性動因に付随する症状または疾患のための放射線手術神経調節処置を計画するために用いられ得る。さらに、本明細書中に詳述される本発明の実施形態およびその変形物は、種々の標的領域の放射線手術腎神経調節を計画するために用いられ得る。腎神経は、神経節のレベルで、および／または神経節後位置、ならびに神経節前位置に位置づけられ、かつ標的にされ得る。標的領域は、腎神経叢、腹腔神経節、上腸間膜神経節、大動脈腎神経節および大動脈神経叢を含む。
【００１８】
腎動脈、腎動脈の周りの腎神経、腎臓などにおけるように単数形への参照が、単数形および複数形の両方を包含し、そして逆もまた同様であることが理解されるべきである。さらに、実施形態は、本明細書中では腎神経を参照して記載されているかも知れないが、本明細書中の教示およびその変形物がまた、腎神経節および／または大動脈腎神経節一般に適用され得ることが理解されるべきである。実際、本明細書中の教示およびその変形物は、患者の１つまたは両方の腎臓と患者の中枢神経系との間の神経学的通信を部分的または完全にブロックするために電離放射線を利用する広範な種類のデバイス、システムおよび／または方法に利用可能であり、それによって、ロボット利用放射線手術システム、ガントリー型放射線手術システムなどを含んで、高血圧を低減する。それ故、好ましい実施形態が記載されているけれども、詳細は、本発明から逸脱することなく変更されてもよく、本発明は特許請求の範囲によって規定される。
【００１９】
図１Ａは、腎血管構造２の部分を示している。図１Ａに見られ得るように、腎臓４は、腎動脈８と緊密に関連する腎神経叢（ＲＰ）６によって神経支配されている。腎神経叢６は、腎動脈８を囲む自律神経叢であり、そして腎動脈８の外膜内またはそれに隣接して包埋されている。腎神経叢６は、それが腎臓４の実質に到達するまで、腎動脈８に沿って延びている。腎神経叢６に寄与する線維は、腹腔神経節１０、上腸間膜神経節１２、大動脈腎神経節１４および大動脈神経叢に起因する。腎神経（単数または複数）ともまた呼ばれる腎神経叢６は、主に交感神経構成要素からなる。腎臓４の副交感神経の神経分布はない（または少なくとも非常に少ない）。図１Ｂは、腎動脈８および腎神経６の概念的なスケール通りでない断面図を描写している。腎神経６は、動脈周囲空間１８中に位置する膜１６によって囲まれている。膜の境界２０が概念的に描写されている。本発明の例示の実施形態では、電離放射線処置計画は、腎神経６を部分的に包むことによって、神経活性を低減するに十分な照射用量を少なくとも提供する。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態に従う放射線手術処置のために用いられる方法を表す例示のフローチャート２２を提供する。標的組織は、最初、医療用造影モダリティーによって造影２４され、そして次いで計画２６が、標的部位での組織の処置のために調製され得る。計画２６の終了後、腎神経の放射線手術処置２８が計画２６に従って開始され得る。
【００２１】
内部組織は、目的を計画するために、代表的には、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、超音波造影、Ｘ線造影、光干渉断層撮影、これらの組み合わせ、または他の造影モダリティーのような遠隔造影モダリティーを用いて造影される。照射リモデリングのために実際に標的にされる組織構造は、例えば、十分に対比する代理構造が画像データ中で可視化され標的組織位置を識別するとき、画像中で必ずしも見える必要のないことが注記される。多くの実施形態で用いられる造影は、三次元組織容量の時間系列を含み、この時間系列は、代表的には、１つ以上の（心臓または心拍サイクル、呼吸または呼吸息サイクル、および／または同様のもの）移動サイクルに亘り得る。例示の実施形態では、画像データは、容量性または三次元画像データを提供するように、標的腎神経に隣接する血管を通る一連のＣＴスライスを含む。三次元血管画像の時系列は、好ましくは、心拍サイクル全体に分布される時間で獲得され、その結果、画像計画データは、心臓サイクルの間で血管組織の動きに関する情報を提供する三次元画像データセットの時系列を有効に含む。
【００２２】
造影２４から得られた造影データに基づき、計画２６は、標的部位での組織の処置のために調製され得る。本明細書中の実施形態は、現存または新たに開発された造影２４および処置２８とともに用いられ得る計画２６の開発において援助するシステムおよび方法に関する。本明細書中で規定される計画２６の１つの利点は、それが、上記に記載のＣＴ造影のような現存する造影、およびＭＵＬＴＩＰＬＡＮ計画ツール（Ａｃｃｕｒａｙ，Ｉｎｃ．）のような従来の放射線手術計画ツールとともに用いられ得ることである。造影は、例えば、上記の形式または他の形式をとり得る。例示の実施形態では、腎神経に隣接する血管を通る従来の一連の画像スライス（例えば、ＣＴスライス）が、容量性または三次元画像データを提供するために利用される。処置２８は従来法であり得るか、または改変され得、そして１つの実施形態は、「Ｒｅｎｏｖａｓｃｕｌａｒ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ，Ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒａｄｉｏｓｕｒｇｉｃａｌｌｙ  Ａｌｌｅｖｉａｔｉｎｇ  Ｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｏｎ」（代理人事件番号８８５８７−７８２０６５）と題する、同時に出願された米国特許出願第６１／４８３，９６２号に記載されており、その全体の開示が本明細書中に参考として援用される。
【００２３】
処置計画２６は、代表的には、標的領域および標的領域内を交差する一連の照射ビームを含む。標的組織内の照射用量は、少なくとも所望の損傷または腎神経調節を提供するに十分であるべきである。例えば、この照射用量は、切除またはサブ切除用量の電離放射線を含み得る。この用量は、腎神経の交感神経活性を阻害または低減するに十分である。標的組織外側の照射投与量は、好ましくは、傍系組織への過剰な損傷を阻害するように比較的急峻な勾配で減少し、特定の感受性および／または重要組織構造における照射投与量は、しばしば、所望の最大閾値未満に維持され、有害な副作用を避ける。例えば、処置計画２６は、内皮における照射曝露を最小にするように構成または調節され得る。さらに、血管管腔における照射曝露は、標的神経に隣接する血管内の血管閉塞の機会を最小にするために最小にされ得る。
【００２４】
処置２８は、計画２６に従って患者を処置するために公知の照射送達システムを利用し得る。例として、例示の改変ＣＹＢＥＲＫＮＩＦＥ定位固定放射線手術システム３０が図３に示されている。放射線手術システム３０は、ロボットアーム３４にマウントされた軽量リニア加速装置３２を含む。画像ガイダンスシステム３６は、ロボットアーム３４と標的部位との間の見当合わせを増大するために、バイプレイン診断Ｘ線源３８および画像検出器４０を含む。標的領域中の組織は、高コントラストの画像を提示しないかも知れないので、画像ガイダンスシステム３６は、画像処理技法を用いても良く、１つ以上の代理構造の位置を識別し、これら代理物は、代表的には、高コントラストの自然の（骨などのような）組織構造または標的組織と相関して動く人工移植された規準マーカーを含む。標的追跡はまた、特に、腎神経に隣接する血管の脈打つ動きを識別するための１つ以上の表面画像カメラ４２を確保し得る。カメラ４２は、標的神経に対して配置される高コントラスト規準マーカーをモニターし得る。患者サポート４４は、患者（および処置部位）をロボットアーム３４との整列にもたらすことを容易にするために整列アーム４６によって移動可能に支持される。
【００２５】
ここで、図４および５Ａを参照して、図４は、例示の計画フローチャートを記載し、そして図５Ａは、例示の計画プロセスの一部を示す。モデリングモジュールは、他の造影データが用いられ得るけれども、一般に標的神経に隣接する血管のＣＴスライスからの表面６０の三次元モデルを生成する５０。図面で示される例では、表面６０は、腎血管系の一部である。ユーザーインターフェースまたは入力モジュールは、システムユーザーが、モデルを参照して所望の照射処置パターン６２を入力する５２ことを可能にする。所望の照射処置パターン６２は、照射標的に隣接する血管の血液／組織境界からオフセットされた距離にある。このオフセット距離は、照射標的での照射の神経機能改変用量および血液／脈管境界での照射の安全管腔用量を可能にする。
【００２６】
５４で、所望の照射パターン６２によって生成された一連の境界は、個々のＣＴスキャンスライス上に戻して投影され得、これは、次に、従来の放射線手術計画ツールに移され得る。それ故、従来の放射線手術ツールへの入力は、一般に、先行技術の方法における入力と同じである（すなわち、個々のＣＴスキャンスライス上に規定される境界）。しかし、本開示の背景に記載されるように、先行技術の方法は、外科医が各々個々のスライス上で描くことを要求した。対照的に、本明細書における方法およびシステムは、表面６０の三次元モデルに対する所望の処置パターン６２を生成する。
【００２７】
いくつかの実施形態では、以下に記載のように、用量クラウド６４および６６（図５Ｂ〜５Ｃ）の可視化が、表面６０上で表示するために提供され得る。図５Ｂ中の用量クラウド６４は、準三次元的な様式で、２０Ｇｙ用量クラウドの外側境界を描写する。図５Ｃ中の用量クラウド６６は、１０Ｇｙ用量クラウドの外側境界を示す。用量クラウドは、従来の放射線手術ツールによる出力処置指標として受けられ得５６、そして、実施形態に従えば、例えば、表面６０上の等用量輪郭として表示され５８得る。所望の処置パターン６２でのように、用量クラウド６４および６６は、計画２６を生成することまたは認可することの一部として用いられ得る（図２）。
【００２８】
血管の血液／脈管境界表面が標的神経に隣接する場合、表面６０を生成するために、モデリングモジュールが、画像データから血管とその中を流れる血液との間の三次元境界表面を識別するために構成され得る。画像造影剤が、画像獲得ステップ２４の間に導入されても良く、その結果、血管の内側表面が、画像データからより容易に識別され得る。従って、組織と血液との間に明瞭な区分が存在し、血液／脈管境界表面６０のより正確な鮮明度を可能にする。
【００２９】
例えば、標的神経が、腎神経叢を含む場合、モデリングモジュールは、腎動脈と血液との間の境界表面を識別し得る。腎動脈の血液／脈管境界表面のモデルは、次いで、腎神経叢の放射線手術処置を計画するために用いられ得る。この表面は、腎神経叢に隣接する腎動脈の血液／組織界面として記載されているけれども、この例は例示的であり、そして変形物および改変物が可能であることが認識される。例えば、表面６０は、他の腎神経に隣接する他の血管の血液／組織界面であり得る。代替の実施形態は、識別された血液／組織境界から所定距離半径方向にオフセットされた表面を採用し得る。このオフセット距離は、標的神経の推定された位置に対応し得る。例えば、腎神経は、約０．２５ｍｍ〜約６ｍｍの範囲で腎動脈の血液／組織境界からオフセットされ得る。実施形態は、腎神経標的位置の推定として、腎動脈の血液／組織境界から２ｍｍ半径方向にオフセットされた表面を提供し得る。さらに、識別された血液／組織境界表面からのオフセット距離は、境界に沿って長手軸方向で変動し得る。他の神経標的は、オフセット距離で約０．５ｍｍ〜約３．０ｍｍの範囲であり得る。
【００３０】
本明細書中の実施形態は、所望処置パターン５２を示す、三次元表面を生成する５０ためにコンピュータで実行される方法を利用し得、用量クラウド５６を提供し、そして／または本明細書中に記載される方法またはシステムの機能を提供する。この目的のために、図６は、本明細書中に記載される実施形態で利用され得る例示のコンピュータシステム６８の単純化されたブロック図である。このコンピュータシステム６８は、代表的には、バスサブシステム７２によって多くの周辺デバイスと通信する少なくとも１つのプロセッサ７０を含む。これらの周辺デバイスは、メモリサブシステム７６およびファイルストレージサブシステム７８を含むストレージサブシステム７４、ユーザーインターフェース入力デバイス８０、ユーザーインターフェース出力デバイス８２、およびネットワークインターフェースサブシステム８４を含み得る。ネットワークインターフェースサブシステム８４は、他の造影デバイス、データベースなどとの通信のために通信ネットワーク８６へのインターフェースを提供する。
【００３１】
プロセッサ７０は、オペレータからの任意のデータ入力とともにメモリサブシステム７６中に記憶された実行指令を用いてコンピュータシステム６８の作動を実施する。このようなデータは、例えば、グラフィカルユーザーインターフェースのようなユーザーインターフェース入力デバイス８０により入力され得る。従って、プロセッサ７０は、実行指令がメモリからロードされる実行領域を含み得る。これらの実行指令は、次いで、プロセッサ７０に命令をコンピュータシステム６８に送らせる。本開示においては「プロセッサ」として記載されるけれども、プロセッサの機能は、１つのコンピュータまたはいくつかのコンピュータに亘って分散された複数のプロセッサによって実施され得る。
【００３２】
ユーザーインターフェース入力デバイス８０は、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、またはグラフィクスタブレット、スキャナー、フットペダル、ジョイスティック、ディスプレイ中に取り込まれたタッチスクリーンのようなポインティグデバイス、ビデオ認識システム、マイクロフォンのようなオーディオ入力デバイス、および他のタイプの入力デバイスを含み得る。一般に、用語「入力デバイス」の使用は、コンピュータシステム６８中に情報を入力するための種々の従来および所有のデバイスを含むことが意図される。このような入力デバイスは、しばしば、本発明の任意の方法のためのステップを具現化するか、または指令をプログラムするコンピュータネットワークまたは有形のストレージ媒体からコンピュータが実行可能なコードをダウンロードするために用いられ得る。
【００３３】
ユーザーインターフェース出力デバイス８２は、ディスプレイサブシステム、プリンタ、ファックス機械、または音響出力デバイスのような非ビジュアルディスプレイを含み得る。ディスプレイサブシステムは、カソード線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようなフラットパネルデバイス、プロジェクションデバイスなどであり得る。ディスプレイサブシステムはまた、音響出力デバイスによるような、非ビジュアルディスプレイを提供し得る。一般に、用語「出力デバイス」の使用は、コンピュータシステムからユーザーに情報を出力する種々の従来および所有のデバイスを含むことが意図される。
【００３４】
ストレージサブシステム７４は、種々の実施形態の機能性を提供する基礎的プログラミングおよびデータ構築物を記憶している。例えば、本明細書に記載される実施形態の機能を履行するデータベースおよびモジュールは、ストレージサブシステム７４に記憶され得る。これらのソフトウェアモジュールは、一般にプロセッサ７０によって実行される。分散された環境では、このソフトウェアモジュールは、メモリまたは複数のコンピュータシステム中に記憶されても良く、そして複数のコンピュータシステムのプロセッサによって実行され、そして複数のコンピュータシステムのプロセッサによって実行される。ストレージサブシステム７４は、代表的には、メモリサブシステム７６およびファイルストレージサブシステム７８を含む。
【００３５】
メモリサブシステム７６は、代表的には、固定された指令が記憶される読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）８８、およびプログラム実行の間の指令およびデータのストレージのための主要ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む多くのメモリを含む。ファイルストレージサブシステム７８は、プログラムおよびデータファイルのための持続する（不揮発性）ストレージを提供し、そして、付随するリムーバブルメディア、Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＣＤ−ＲＯＭ）ドライブ、光学ドライブ、ＤＶＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷまたはリムーバブルメディアカートリッジまたはディスクとともに、ハードディスクドライブ、フロッピィーディスクドライブを含み得る。１つ以上のドライブは、コンピュータシステムに連結された他のサイトの他の接続されたコンピュータ上の遠隔位置に位置され得る。本発明の機能性を履行するデータベースおよびモジュールはまた、ファイルストレージサブシステム７８によって記憶されても良い。
【００３６】
バスシステム７２は、コンピュータシステムの種々のコンポーネントおよびサブシステムが、意図されるように互いと通信させるための機構を提供する。コンピュータシステムの種々のサブシステムおよびコンポーネントは、同じ物理的位置にある必要はなく、分散されたネットワーク内の種々の位置に分散され得る。バスシステム７２は単一バスとして概略的に示されているけれども、バスサブシステムの代替実施形態は複数のバスを利用し得る。
【００３７】
コンピュータシステム６８自体は、種々のタイプであり得、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータ、ワークステーション、コンピュータ端末、ネットワークコンピュータ、ディスプレイユニット中のモジュール、メインフレーム、または任意の他のデータプロセッシングシテムを含む。コンピュータおよびネットワークの千変万化の性質に起因して、図６に描写されるコンピュータシステム６８の記載は、本発明の１つの実施形態を示す目的のための特定の例としてのみであることが意図される。図６に描写されるコンピュータシステム６８より多くまたは少なく有する、多くの他のコンピュータシステムの構成が可能である。
【００３８】
図７は、本発明の実施形態を実行し得る複数のモジュール９２を概略的に示す。このモジュール９２は、ソフトウェアモジュール、ハードウェアモジュールまたはそれらの組み合わせであり得る。モジュール９２がソフトウェアモジュールである場合、このモジュールは、コンピュータ読み取り可能な媒体上で具現化され、そしてプロセッサ７０によって処理される。
【００３９】
デジタルデータモジュール９４は、ＣＴ容量または他の診断画像を受け、そして既にデジタル化されていない場合、画像のデジタルデータファイルを生成する。３−Ｄモデリングモジュール９６は、デジタルデータファイルから所望の表面の有限要素またはソリッドモデルを構築する。このような３−Ｄモデリングモジュールは公知であり、そして例の履行詳細は、図８の記載とともに以下に提供される。しかし、簡単に記載すると、３−Ｄモデリングモジュール９６は、ＣＴ容量のスライスを所有し、そして表面６０（図５Ａ〜５Ｃ）として投影される目的の表面の有限要素またはソリッドモデルを生成する。参照の容易さのために、この時点から進めて用いられるように、「表面６０」は、目的の表面の３−Ｄモデルをいう。上記で提示されるように、表面６０は、腎血管神経に隣接する血管の血液／組織境界中に存在し得る。さらに、表面６０は、推定される神経標的位置を提供するために血液／組織境界から半径方向に所定距離オフセットされ得る。
【００４０】
表面６０は、例えば、計算デバイス６８のためにディスプレイ上に示されても良く、そして例えば、所望の配向、断面、または他の所望の眺めを見るためにユーザーインターフェース入力デバイス８０を通じてユーザーによって操作され得る。パンニングおよびヨーおよびピッチ運動が同様に提供され得る。
【００４１】
計画モジュール９８は、システムのユーザーが処置計画６２（図５Ａ）を生成することを可能にする。計画モジュール９８はまた、処置計画をＣＴスライス上に戻して投影し得る。
【００４２】
用量クラウドモジュール１００は、用量クラウド６４および６６を受けるか、または生成し得る。用量クラウドモジュール１００の例の履行は、例えば、図１６および１９の論議とともに以下に提示される。
【００４３】
用量クラウドモジュール１００および３−Ｄモデリングモジュール９６は、標準処置計画モジュール１０２とともに利用され得る。このような処置計画モジュールの例は、他の処置モジュールが用いられ得るけれども、ＭＵＬＴＩＰＬＡＮ処置モジュールである。
【００４４】
図８は、目的の表面、例えば、実施形態に従う表面６０を生成する方法を表すフローチャートである。１０４で、ＣＴ容量に関する情報が、例えば、モジュール９４によって入力される。この入力は、例えば、各ＣＴスライスについて提供される組織−血液境界情報を強調するために生成されたＣＴ容量であり得る。本明細書に記載される例では、組織−血液境界は、腎血管神経に隣接する血液と血管の内部表面との間の境界であり、しかも、境界は、例えば、血液に造影剤を添加することにより強調される。ＣＴデータの各スライス中の（添加され造影剤を含む）血液と血管組織との間の境界は、心臓サイクルフェーズに付随する用量データセットの１つ、いくつか、またはすべてにセグメント化される。セグメント化された領域は、一緒にスタックまたはアセンブルされ得、表面６０を形成する。
【００４５】
１０６〜１１２において、表面６０のような３−Ｄ表面を生成するためのスライスの境界間に適用され得る平滑化技法の例が提供される。他の平滑化技法が用いられ得る。平滑化は、例えば、モジュール９６により実施され得る。
【００４６】
１０６で、ボクセル編集が起こり、そこではＣＴ容量が、三次元スペースにあるブロックのグリッドに変換される。１０８で（オプション）、接続性が起こる。１１０で表面生成が、例えば、Ｍａｒｃｈｉｎｇ  Ｃｕｂｅｓコンピュータグラフィックスアルゴリズムを利用して起こり、これは、ボクセルを通じて進行し、一度に８つの隣接位置を取り（それ故、想像上の立方体を形成する）、次いで、この立方体を通過する等表面の部分を表すために必要とされる多角形（単数または複数）を決定する。個々の多角形は、次いで所望の表面に融合される。
【００４７】
１１４で、所望の表面が、例えば、図１０Ａに表面６０として示されるように出力される。本明細書中の例については、表面６０は、腎血管系の神経に隣接する血管の血液／組織境界を表す。図８中の全体プロセスは、セグメント化スキームを用いて自動化され得る。
【００４８】
図９は、図８で生成された表面６０を利用する処置計画を調製するための方法を表すフローチャートである。１１６で始まり、照射標的に対応する所望の処置パターン１３０ａおよび１３０ｂは、表面６０を参照して受けられる。腎神経調節には、照射標的は、血管に隣接する神経を含む。神経は、血管の血液／組織境界から所定距離オフセットされている。それ故、照射標的および所望の処置パターン線１３０ａおよび１３０ｂ（図１０Ａ）は、神経における照射の神経機能改変用量および血液／脈管境界の安全管腔用量を提供するために表面６０から距離１３２オフセットされる。図１０Ａに示されるように、所望の処置パターン線１３０ａは、表面６０から固定された距離１３２ａで距離オフセットされる。しかし、処置パターン線１３０ｂは、表面６０から異なる距離１３２ｂおよび１３２ｃでオフセットされる。それ故、オフセット距離１３２は、所望の処置パターン１３０について変動し得、そして個々の処置パターン１３０についてさえ変動し得、例えば、処置パターン１３０ｂは、オフセット距離１３２ｂおよび１３２ｃから変動する距離でオフセットされる。
【００４９】
図１０Ｂに示される代替の実施形態では、処置計画は、血液／脈管境界表面１３４から距離１３８オフセットされる表面６０を利用して調製され得る。血液／脈管境界表面からのオフセット距離１３８は、隣接する標的神経の位置に対応し得る。それ故、オフセット表面６０は、標的神経の推定される位置に対応し得る。モデリングモジュールは、血液／脈管境界表面１３４を識別し得、そして表面６０は、血液／脈管境界表面１３４から距離１３８オフセットすることにより生成され得る。上記と同様に、このオフセット距離１３８は、血液／脈管境界表面１３４に沿って半径方向および長手軸方向に変動し得る。所望の処置パターン１３６ａおよび１３６ｂは、次いで、表面６０を参照して受けられ得る。処置パターン１３６は、同様に、隣接神経における照射の神経機能改変用量および血液／脈管境界における照射の安全管腔用量を提供するように構成される。
【００５０】
これら所望の処置線１３０は、表面６０の外側からオフセット距離１３２でスナップされ、かつ延ばされ得る。あるいは、所望の処置ライン１３６は、直接にスナップされても良く、そして表面６０の外側に沿って延びても良い。例えば、医師は、ユーザーインターフェース入力デバイス８０を利用し得、所望の処置パターンを入力する。１つの例では、医師は、表面に沿ってクリックし得、そして所望の処置パターン線が、これらクリック間の直線として延び得る。１０Ａにおける実施形態では、所望の処置線１３０は、表面から所望のオフセット距離で延びる。１０Ｂにおける実施形態では、所望の処置線１３６は、表面６０の外側に沿って延びる。平滑化が実施可能であり得る。所望であれば、表面６０はスクリーン上で回転し、パニング操作し、およびズームされても良く、またはピッチまたはヨーが改変されても良く、医師が表面の所望の視野にアクセスすることを可能にし、処置線１３０を適正に配向する。このような操作特徴は、現存する３−Ｄモデリングおよびディスプレイソフトウェアでは公知である。
【００５１】
ユーザーインターフェース入力デバイス８０により処置線１３０および１３６を適用することは、計画する医療専門家が、三次元モデル表面６０に対して一連の直線または曲線として適切な処置パターンを入力することを可能にする。処置線１３０および１３６は、非常に細い直線として、またはシステムまたはユーザーによって規定されている厚みとして適用され得る。実施形態に従えば、これら処置線は、処置線の全域で神経活性を低減するに十分である幅で表示される。このような幅を用いることは、直観的視覚フィードバックをシステムのユーザーに提供し、その結果、ユーザーは、損傷パターンの位置と幅のより理想的なアイデアを有し得る。
【００５２】
所望であれば、１１８で、処置線が１つ以上の基本的な面に示されても良い。例として、図１１に示されるように、表面６０が生成された腎動脈８の基本的な面は、インターセクション線１４０を示す。このインターセクション線１４０は、所定の基本的な面での処置線１３０および１３６の断面を表す。見られ得るように、このインターセクション線１４０は、血液／脈管境界表面１３４からオフセット距離１３２にある。さらに、このインターセクション線１４０は、腎神経６の領域内に位置される。他の基本的な面がディスプレイ上に同時に、または表面６０の視野と基本的な面との間を切り替えることによるかのいずれかによって表示され得る。これら基本的な面は、例えば、単一のＣＴスライスからのデータを表し得る。
【００５３】
１２０で、所望の処置線１３０および１３６が、隣接する神経で所望の治療利益を提供するために容量まで拡大され、そしてディスプレイ上に三次元で可視化され得る、図１２Ａ〜１２Ｂ。１１８は１２０の後に生じ得、そして実際、本明細書で別なふうに陳述されなければ、本開示のフローチャートで提示される行為は、それらが提示される順序に制限されない。容量を三次元で可視化するために、処置線１３０および１３６は、処置パターン線１３０および１３６の周りで半径を有するループを生成することにより三次元厚みが与えられ得る。オフセット距離は、血液／脈管境界表面からの距離に対応するので、この半径は、標的での照射の神経機能改変用量および血液／脈管境界での照射の安全管腔用量を提供するためにオフセット距離より少なくあるべきである。この半径は、処置パターン線の周りで適用され得るか、または別個の幅および長さの半径が用いられ得る。例では、容量は、０．５ｍｍの半径を利用して生成され得るが、他の半径が用いられ得る。インターセクション線１４０（図１１）の容量への拡大は、図１３中の基本的な面に描写されている。図１３は、標的神経に隣接する血管の基本的な面を示す。インターセクション線１４０（図１１）の処置容量への拡大は、この基本的な面における処置容量インターセクションの指標であるインターセクション領域１４１を生成する。
【００５４】
実施形態では、これら容量は、血管に隣接する神経の部分を囲み、そして処置計画目的のための計画標的容量（ＰＴＶ）を規定する。このＰＴＶは、処置が起こることが所望される目的の組織の領域を表す。腎動脈の例では、このＰＴＶは、好ましくは、腎神経叢の部分であり、そして１つ以上の環状周縁セグメントを含み得る。このＰＴＶはまた、高血圧を阻害するために血液／脈管境界での照射の安全管腔用量を提供するために血液／脈管境界表面１３４に制限されるべきである。
【００５５】
１２２で、ＰＴＶは、走査転換され、基本的な面の各々で輪郭を生成する。現存する放射線手術照射ビーム計算モジュールが、得られる照射輪郭分布を決定するために使用され得る。照射感受性構造の識別のための現存する放射線手術計画アプローチが履行され得る。このような現存する計算モジュールへの入力は、従来のＣＴスライスのようなスライスを経る入力を要求し得る。それ故、このような計算モジュールが用いられる場合、これらＣＴスライスは、ソリッド容量を生成するために利用され（図８）、計画はソリッド容量上に形成され（図９）、そして次に、各スライスでの計画が計算モジュールに戻って提供され、輪郭を生成する。それ故、出力１２４は、最初のＣＴスライスの各々に対する出力であり得る。輪郭１４２の軸方向スライスの例が、図１４に示される。
【００５６】
あるいは、処置パターン線１３０または１３６は、基本的および／または呼吸ゲート化４ＤＣＴデータセットを用いて規定され得る。経時的に獲得されたＣＴデータのＮ（代表的にはＮ＝１０）の容量があると仮定する。血液／脈管表面（例えば、表面６０）は、各ＣＴ容量から構築され、Ｎのこのような表面を生じる。各表面を用い、処置線のセットがユーザーによって規定され、Ｎのこのような処置線を生じる。この時間変動性処置線および時間変動性ＣＴデータは、次いで、処置計画を生成するために、処置計画ステーション線処置計画モジュール、例えば、ＭＵＬＴＩＰＬＡＮにインポートされる。あるいは、その容量がすべての個々の処置パターン線からの容量を含む１つの処置パターン線セットが生成され得、そして計画のために用いられる。
【００５７】
実施形態に従えば、表面上の処置パターン線の配置は、部分的または完全に自動化され得る。可能な処置パターン線のテンプレートがユーザーに提供されても良く、そしてこのユーザーは、次いで、表面上の適切な位置で選択されたテンプレートをドラッグおよびドロップし得る。ユーザーは、処置線を局所的にそれを表面の周りで動かすことにより改変し得る。厚みもまた変更され得る。
【００５８】
輪郭１４２は、例えば、ＤＩＣＯＭ  ＲＴＳＳ（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒａｐｙ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｓｅｔｓ）ファイルとしてセーブされ得る。それらが出力される計画者は、例えば、ＭＵＬＴＩＰＡＮであり得る。１つの例では、評価はＰＴＶを用いて行われる。ＰＴＶに基づき計画を最適化することが好ましい。なぜなら、焦点は、処置が所望される実際の領域上にあるからである。
【００５９】
別の実施形態では、処置パターン線を、基本的な面における２Ｄ輪郭または傾斜面として計画モジュールに伝達する代わりに、処置パターン線は３Ｄ形状として計画モジュールに伝達され得る。
【００６０】
所望の処置パターン６２を入力するとともに、図５Ａに概略的に示されるように、計画モジュールおよびユーザーインターフェースは、好ましくは血液／脈管表面に対する実際の照射曝露の推定を、好ましくは推定された組織曝露１４４（図１５）の形式で出力する。推定された曝露１４４は、必要に応じて、現存する放射線手術処置計画者からの照射ビームおよび照射用量出力に基づき、壊死閾値を超える照射用量を受ける表面６０に対する組織の部分を表し得る。代替のパターンは、隣接神経の交感神経活性を低減するように治療リモデリングのために十分な照射の用量を受ける組織の推定を表し得る。ユーザーは、計画処置モジュール１０２中への反復入力およびそれからの出力に基づき計画を双方向性で開発し得る。
【００６１】
理想的には、用量クラウドは、処置線に対応すべきである。図１６は、実施形態に従って、生成された表面６０に対する用量クラウドの評価の方法を表すフローチャートである。１４６で、用量クラウドが生成され、そして１４８で、表面６０に対して横たえられる。所望であれば、１５０で、処置線１３０または１３６が表面６０に対して表示される。
【００６２】
図１７に示されるように、処置線１３０および用量クラウド１５４を表面６０に対して表示することは、用量クラウドが医師によって意図される標的をカバーしているか否かの視覚検査を可能にする。この目的のために、１５２で、医師は、用量クラウドが標的をカバーしているか否かを視覚的に評価し得る。図１７に見られ得るように、少なくとも図面中に示される視野について、用量クラウド１５４は、血液／脈管境界での照射の安全照射管腔用量を提供する。表面の回転、パニング、またちズーム、あるいはピッチおよび／またはヨーの調節は、投与量適用範囲の完全な検査のために必要であり得る。
【００６３】
用量クラウド１５４は、例えば、特定の閾値より大きいすべての用量値、または、代替として、最小と最大の間の範囲に横たわる用量値を表し得る。所望であれば、図１８Ａ〜１８Ｅに示されるように、各基本的な面の軸方向スライスが提供され得、等用量線１５６および最も内側の輪郭１４２がその上に示される。この表示は、医師が各スライスを見ることを許容し、用量が標的を適切にカバーし（例えば、取り囲み）、その一方、血液／脈管境界が、照射の安全管腔用量を受けることを確実にする。最も内側等用量から最も外側の等用量線まで順番に開始して、輪郭が標的１４２に対応した後に、最も内側の等用量１５６ａ上の点は照射の３０Ｇｙの吸収された用量に対応し、そして等用量１５６ａの内側の点は、照射の少なくとも３０Ｇｙの吸収された用量を受ける。次の最も内側の等用量１５６ｂ上の点は、照射の２０Ｇｙの吸収された用量に対応し、そして等用量１５６ｂの内側の点は、照射の少なくとも２０Ｇｙの吸収された用量を受ける。次の最も内側の等用量１５６ｃ上の点は、照射の１０Ｇｙの吸収された用量に対応し、そして等用量１５６ｃの内側の点は、照射の少なくとも１０Ｇｙの吸収された用量を受ける。最も外側の等用量１５６ｄ上の点は、照射の５Ｇｙの吸収された用量に対応し、そして等用量１５６ｄの内側の点は、照射の少なくとも５Ｇｙの吸収された用量を受ける。ボックス１５７内の点は、照射の５Ｇｙ未満を受けることが注記される。しかし、予測される吸収用量が特定されたのとは異なる、所定の等用量／ボックス１５７外側の、および／または所定の等用量／ボックス１５７内側の領域が存在し得ることが注記される。例として、用量フレアを経験する皮膚近傍の領域、および／または用量不足を経験する等用量線の内側の領域が存在し得る。これら図の要素のサイズは、平均的な男性成人の解剖学的構造のスケールに合わせてある。これらの線に沿って、本発明の実施形態が、腎動脈の外側壁の４ｍｍ以内で約１５Ｇｙを超えて送達する不均一照射送達を生じることが見られ得る。図１８Ａ〜１８Ｅに関して片側性処置が描写されているけれども、これら図に関して提示されるデータは、両側性の処置に同様に適用可能であり、そしてこれらの図で描写されるものとは反対側の腎血管構造は、これらの図で描写されるものに実質的に対応し得ることが注記される。
【００６４】
図１９は、代替の実施形態に従う、用量が十分であるか否かを決定する方法を表すフローチャートである。図１９中の方法は、表面１７０（図２０）に対して用量クラウドをクリップすることを含み、そして上記に記載の視覚検査に加え、またはその代わりに用いられても良く、ここでは用量クラウドが輪郭としてより多く表わされている。１５８で、受容可能な用量値に対応する領域が表面１７０に対してクリップされる。この用量値は、等用量方法で表されても良く、異なる用量が異なる方法で、例えば、異なる色として表示される。あるいは、先の実施形態におけるように、所定値を超えるすべての用量または所定範囲に入ることが表示されても良い。
【００６５】
表面に対して用量値をクリップすることにより、用量は、表面１７０上に曲がった表面パッチ１７２ａおよび１７２ｂ（図２０）として提示される。医師は、標的組織に対して表面パッチ１７２ａを視覚的に評価し得、標的組織が照射の神経機能改変用量を受け、その一方、隣接する組織が受容可能な用量の照射１７２ｂに曝されるか否かを決定する。例えば、表面パッチ１７２ａは、それが、処置される組織中の神経活性を低減するに十分に広いか否かを決定するために評価され得る。
【００６６】
さらに、１６０で、医師は、表面パッチ１７２ａが血液／脈管境界表面で照射の安全管腔用量を提供するか否かを決定するために表面パッチ１７２ａを評価し得る。過形成を促し得る血液／組織境界表面での、または血管中の血液を閉塞し得る血管壁内の任意の照射用量がある場合、放射線学的処置によっては高血圧の減少は提供されないかも知れない。この目的のために、１６２で、医師は、表面パッチ１７２ａが、血液／脈管境界表面から十分な距離オフセットされ、その結果、過形成および血液閉塞が阻害され得るかを評価する。そうでない場合、１６４で、ソフトウェアまたはユーザーによる認識のいずれかによって、エラーが生成され得、医師に新たな計画を構築させるか、またはコンピュータシステム６８にエラーメッセージを発生されるか、または別の方法で取り扱われる。表面パッチ１７２ａが、血液／脈管境界表面から十分なオフセット距離にある場合、そのときは、医師は１６８で処置を進行し得る。
【００６７】
医師および／またはコンピュータシステム６８は、表面１７０を回転およびその他で操作し、その結果、医師は表面パッチ１７２ａを完全に検査し得る。代替の実施形態では、ソフトウェアが表面パッチ１７２ａを通って歩き、表面パッチが血液／脈管境界表面から特定のオフセット距離にあることを確認する。この同じソフトウェアまたは視覚検査が、表面パッチ１７２ａが隣接する神経中の神経活性を低減するに十分広いか否かを決定するために使用され得る。例えば、ソフトウェアは、表面１７２ａを這い回り得、そして表面パッチ１７２ａのピクセル幅を評価する。このピクセル幅が閾値未満に入る場合、エラーが発生され得る。
【００６８】
処置の間の可能な誤整列エラー（ｘ、ｙ、ｚ並進移動およびロール、ピッチ、ヨー、回転エラー）の任意の影響は、このシステムで評価され得る。表面１７０またはＣＴデータセットは、用量クラウドに対して並進移動および回転され得、照射用量と血液／脈管境界表面との間の必要なオフセット距離に関する任意の誤整列の影響を理解する。あるいは、用量クラウドが、表面またはＣＴデータセットに関連して並進移動および回転され得る。
【００６９】
輪郭が認可された後、計画２６は終了し、そして履行され得る。神経の放射線手術処置は、例えば、患者を患者サポート４４上に位置決めすることにより開始され得、患者をロボットアーム３４と整列させ、そしてリニア加速装置３２から腎血管系の標的領域に計画された一連の照射ビームを向ける。
【００７０】
他の変形物が本発明の思想内にある。それ故、本発明は種々の改変物および代替構築物を許容するとともに、その特定の例証される実施形態が図面に示され、そして詳細に上記に記載されている。しかし、本発明を、開示される特定の形式（単数または複数）に制限する意図はなく、それとは反対に、意図は、本発明が、添付の特許請求の範囲で規定されるような、本発明の思想および範囲内に入る、すべての改変物、代替構築物、および等価物をカバーすることである。
【００７１】
本発明を記載する文脈における（特に、以下の請求項の文脈において）、用語「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」および類似の指示物の使用は、本明細書中で他であることが示されていなければ、または文脈によって明りょうに相反するのでなければ、単数および複数の両方をカバーすると解釈されるべきである。用語「包含する」、「有する」、「含む」および「含有する」は、他に注記されていなければ、制限のない用語（すなわち、「含むが制限されない」ことを意味する）として解釈されるべきである。用語「接続され」は、たとえ介在するなにかがあったとしても、部分的または完全に中に含まれ、取り付けられ、または一緒につながれるとして解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の記載は、本明細書で他に示されていなければ、この範囲に入る各々別個の値に個々に言及する略記方法として供されることが単に意図され、そして各々別個の値は、あたかもそれが個々に本明細書に記載されているように明細書中に援用される。本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書中で他であることが示されていなければ、または文脈によって明りょうに相反するのでなければ、任意の適切な順序で実施され得る。本明細書で提供される任意およびすべての例、または例示の言語（例えば「のような」）の使用は、単に、本発明の実施形態をより良好に説明することが意図され、そして他に主張されていなければ、本発明の範囲に制限を課さない。明細書中のいずれの言語も、本発明の実施に必須であるとして、請求項に記載されていない任意の要素を示すと解釈されるべきではない。
【００７２】
本発明の好ましい実施形態が、本発明を実施するために本発明者らが知っているベストモードを含んで、本明細書に記載されている。これらの好ましい実施形態の改変物は、先行する記載を読む際に当業者に明らかになり得る。本発明者らは、当業者がこのような改変物を適切であるとして採用することを予期し、そして本発明者らは、本発明が本明細書に詳細に記載されるようなものとは別様に実施され得ることを意図する。従って、本発明は、適用可能な法律によって許容されるように、本明細書に添付された請求項に記載の主題のすべての改変物および等価物を含む。さらに、本明細書中で他であることが示されていなければ、または文脈によって明りょうに相反するのでなければ、上記に記載の要素の任意の組み合わせはそのすべての可能な改変物で、本発明に包含される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ−１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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