(57)【要約】  放射線治療システムのためのＩＭＲＴ治療計画を作成する方法を提供する。１つの態様において、本方法は、初期治療パラメータを提供することを含む。これらのパラメータは、同位体ビームの個数、各ビームの送信角度、ターゲットのための処方された線量、及び線量体積ヒストグラム拘束条件を含む。本方法は、１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップを決定することをさらに含む。初期フルエンスマップは、各ビームレットについてフルエンス値を指定する。本方法はさらに、初期フルエンスマップにおけるフルエンス値に係るデリバリーシーケンスを決定することを含む。デリバリーシーケンスは、コリメータのリーフによって形成された１つ又は複数の開口を含む。これらの開口は、同位体ビームが重要な構造物に近いとき、コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有する。関連する装置及びシステムも記述される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係るデリバリーシーケンスを決定することとを含む方法であって、
上記デリバリーシーケンスは、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含み、
上記１つ又は複数の開口は、同位体ビームが重要な構造物に近いとき、上記コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有する方法。
【請求項２】
同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、上記重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記指定サイズは実質的に２センチメートル×２センチメートル以下である請求項１〜２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
上記デリバリーシーケンスはさらに、開口の最大個数を指定するか、又は、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合との間の交互嵌合を禁止する請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
上記決定された初期フルエンスマップ及び上記決定されたデリバリーシーケンスに基づいて治療を開始することをさらに含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係る第１のデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含む第１のデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記第１のデリバリーシーケンスにおける上記１つ又は複数の開口に基づいて１つ又は複数の線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値を、処方された線量と比較することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値と上記処方された線量との間に有意な誤差がある場合、第２のデリバリーシーケンスを決定することとを含む方法。
【請求項７】
同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための上記処方された線量、重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項６記載の方法。
【請求項８】
上記第２のデリバリーシーケンスは、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含み、
上記第２のデリバリーシーケンスにおける上記１つ又は複数の開口は、同位体ビームが重要な構造物に近いとき、上記コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有する請求項６〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
上記第２のデリバリーシーケンスはさらに、開口の最大個数を指定するか、又は、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合との間の交互嵌合を禁止する請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
指定サイズは実質的に２センチメートル×２センチメートル以下である請求項６〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
上記演繹的な線量計算方法は、モンテカルロ法シミュレーション及び離散縦座標法からなるグループから選択される請求項６〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
上記１つ又は複数の計算された線量値と上記処方された線量との間に有意な誤差がない場合、複数の開口からなる最後の集合を用いて治療を開始することをさらに含む請求項６〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
複数の同位体ビームのそれぞれを１つ又は複数のビームレットに分離することと、
１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてコストを計算することと、
上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについて、上記コストがしきい値コストより大きい場合に上記ビームレットを維持し、上記コストが上記しきい値コスト以下である場合に上記ビームレットを放棄することと、
上記維持された１つ又は複数のビームレットに係るデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含むデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係る線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係るビームオン時間値を決定することと、
上記決定されたビームオン時間値に基づいて目的関数の第１の値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれについて、上記決定されたビームオン時間値がビームオン時間しきい値未満である場合に上記開口を放棄することと、
放棄されていない上記１つ又は複数の開口に係る上記ビームオン時間値を調整することと、
上記調整されたビームオン時間値に基づいて上記目的関数の第２の値を計算することと、
上記目的関数の第１の値と上記目的関数の第２の値との間の差に基づいて、上記目的関数が収束したか否かを決定することとを含む方法。
【請求項１４】
同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
上記計算することは、予め計算された影響行列を用いて行われるか、又はモンテカルロ法シミュレーションを実行することによって行われる請求項１３〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
上記しきい値コストは、ゼロ値と、上記１つ又は複数のビームレットの最大コストの予め決められた割合の小部分と、０より大きいコストを有する１つ又は複数のビームレットの平均コストの予め決められた割合の小部分とからなるグループから選択される請求項１３〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
上記演繹的な線量計算方法は、モンテカルロ法シミュレーション及び離散縦座標法からなるグループから選択される請求項１３〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
上記目的関数が収束するまで、上記計算、上記維持、上記ビームレットの放棄、上記デリバリーシーケンスの決定、上記線量値の計算、上記ビームオン時間値の決定、上記目的関数の第１の値の計算、上記開口の放棄、上記ビームオン時間値の調整、及び上記目的関数の第２の値の計算を繰り返すことをさらに含む請求項１３〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
上記目的関数が収束したか否かを決定することは、現在の反復における上記目的関数の第１の値及び上記目的関数の第２の値を、１つ又は複数の以前の反復における上記目的関数の第１の値及び上記目的関数の第２の値と比較することを含む請求項１３〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
上記目的関数が収束した場合、複数の開口からなる最後の集合を用いて治療を開始することをさらに含む請求項１３〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
プロセッサ及びメモリを備えるシステムであって、
上記プロセッサ及び上記メモリは、
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係るデリバリーシーケンスを決定することとを含む動作を実行するように構成され、
上記デリバリーシーケンスは、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含み、
上記１つ又は複数の開口は、同位体ビームが重要な構造物に近いとき、上記コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有するシステム。
【請求項２２】
上記動作は、同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、上記重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
上記指定サイズは実質的に２センチメートル×２センチメートル以下である請求項２１〜２２のいずれかに記載のシステム。
【請求項２４】
上記デリバリーシーケンスはさらに、開口の最大個数を指定するか、又は、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合との間の交互嵌合を禁止する請求項２１〜２３のいずれかに記載のシステム。
【請求項２５】
上記動作は、上記決定された初期フルエンスマップ及び上記決定されたデリバリーシーケンスに基づいて治療を開始することをさらに含む請求項２１〜２４のいずれかに記載のシステム。
【請求項２６】
プロセッサ及びメモリを備えるシステムであって、
上記プロセッサ及び上記メモリは
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係る第１のデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含む第１のデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記第１のデリバリーシーケンスにおける上記１つ又は複数の開口に基づいて１つ又は複数の線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値を、処方された線量と比較することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値と上記処方された線量との間に有意な誤差がある場合、第２のデリバリーシーケンスを決定することとを含む動作を実行するように構成されるシステム。
【請求項２７】
上記動作は、同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための上記処方された線量、重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
上記第２のデリバリーシーケンスは、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含み、
上記第２のデリバリーシーケンスにおける上記１つ又は複数の開口は、同位体ビームが重要な構造物に近いとき、上記コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有する請求項２６〜２７のいずれかに記載のシステム。
【請求項２９】
上記第２のデリバリーシーケンスはさらに、開口の最大個数を指定するか、又は、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合との間の交互嵌合を禁止する請求項２６〜２８のいずれかに記載のシステム。
【請求項３０】
指定サイズは実質的に２センチメートル×２センチメートル以下である請求項２６〜２９のいずれかに記載のシステム。
【請求項３１】
上記演繹的な線量計算方法は、モンテカルロ法シミュレーション及び離散縦座標法からなるグループから選択される請求項２６〜３０のいずれかに記載のシステム。
【請求項３２】
上記動作は、上記１つ又は複数の計算された線量値と上記処方された線量との間に有意な誤差がない場合、複数の開口からなる最後の集合を用いて治療を開始することをさらに含む請求項２６〜３１のいずれかに記載のシステム。
【請求項３３】
プロセッサ及びメモリを備えたシステムであって、
上記プロセッサ及び上記メモリは、
複数の同位体ビームのそれぞれを１つ又は複数のビームレットに分離することと、
１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてコストを計算することと、
上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについて、上記コストがしきい値コストより大きい場合に上記ビームレットを維持し、上記コストが上記しきい値コスト以下である場合に上記ビームレットを放棄することと、
上記維持された１つ又は複数のビームレットに係るデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含むデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係る線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係るビームオン時間値を決定することと、
上記決定されたビームオン時間値に基づいて目的関数の第１の値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれについて、上記決定されたビームオン時間値がビームオン時間しきい値未満である場合に上記開口を放棄することと、
放棄されていない上記１つ又は複数の開口に係る上記ビームオン時間値を調整することと、
上記調整されたビームオン時間値に基づいて上記目的関数の第２の値を計算することと、
上記目的関数の第１の値と上記目的関数の第２の値との間の差に基づいて、上記目的関数が収束したか否かを決定することとを含む動作を実行するように構成されるシステム。
【請求項３４】
上記動作は、同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項３３記載のシステム。
【請求項３５】
上記計算することは、予め計算された影響行列を用いて行われるか、又はモンテカルロ法シミュレーションを実行することによって行われる請求項３３〜３４のいずれかに記載のシステム。
【請求項３６】
上記しきい値コストは、ゼロ値と、上記１つ又は複数のビームレットの最大コストの予め決められた割合の小部分と、０より大きいコストを有する１つ又は複数のビームレットの平均コストの予め決められた割合の小部分とからなるグループから選択される請求項３３〜３５のいずれかに記載のシステム。
【請求項３７】
上記演繹的な線量計算方法は、モンテカルロ法シミュレーション及び離散縦座標法からなるグループから選択される請求項３３〜３６のいずれかに記載のシステム。
【請求項３８】
上記動作は、上記目的関数が収束するまで、上記計算、上記維持、上記ビームレットの放棄、上記デリバリーシーケンスの決定、上記線量値の計算、上記ビームオン時間値の決定、上記目的関数の第１の値の計算、上記開口の放棄、上記ビームオン時間値の調整、及び上記目的関数の第２の値の計算を繰り返すことをさらに含む請求項３３〜３７のいずれかに記載のシステム。
【請求項３９】
上記目的関数が収束したか否かを決定することは、現在の反復における上記目的関数の第１の値及び上記目的関数の第２の値を、１つ又は複数の以前の反復における上記目的関数の第１の値及び上記目的関数の第２の値と比較することを含む請求項３３〜３８のいずれかに記載のシステム。
【請求項４０】
上記動作は、上記目的関数が収束した場合、複数の開口からなる最後の集合を用いて治療を開始することをさらに含む請求項３３〜３９のいずれかに記載のシステム。
【請求項４１】
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係るデリバリーシーケンスを決定することと
を含む動作を実行するようにプロセッサを構成する命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、
上記デリバリーシーケンスは、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含み、
上記１つ又は複数の開口は、同位体ビームが重要な構造物に近いとき、上記コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有する非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項４２】
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係る第１のデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含む第１のデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記第１のデリバリーシーケンスにおける上記１つ又は複数の開口に基づいて１つ又は複数の線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値を、処方された線量と比較することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値と上記処方された線量との間に有意な誤差がある場合、第２のデリバリーシーケンスを決定することと
を含む動作を実行するようにプロセッサを構成する命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項４３】
複数の同位体ビームのそれぞれを１つ又は複数のビームレットに分離することと、
１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてコストを計算することと、
上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについて、上記コストがしきい値コストより大きい場合に上記ビームレットを維持し、上記コストが上記しきい値コスト以下である場合に上記ビームレットを放棄することと、
上記維持された１つ又は複数のビームレットに係るデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含むデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係る線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係るビームオン時間値を決定することと、
上記決定されたビームオン時間値に基づいて目的関数の第１の値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれについて、上記決定されたビームオン時間値がビームオン時間しきい値未満である場合に上記開口を放棄することと、
放棄されていない上記１つ又は複数の開口に係る上記ビームオン時間値を調整することと、
上記調整されたビームオン時間値に基づいて上記目的関数の第２の値を計算することと、
上記目的関数の第１の値と上記目的関数の第２の値との間の差に基づいて、上記目的関数が収束したか否かを決定することと
を含む動作を実行するようにプロセッサを構成する命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここで説明する要旨は、同位体放射線治療システムとともに用いる治療計画の作成に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願への相互参照
本ＰＣＴ出願は、「Systems and Methods for Isotopic Source External Beam Radiotherapy」という発明の名称を有する、２０１３年３月１４日に出願された米国特許出願シリアル番号第１３／８３０，７９４号への優先権を主張し、その出願日及び全開示内容は参照によってここに完全に組み込まれる。
【０００３】
放射線治療中に、放射線のビームが患者を通過することができる。放射線ビームが癌の腫瘍も殺すとともに健康な組織及び器官を殺す可能性があるので、照射されるターゲット、温存される重要な構造物（critical structures：生命を危険にさらす可能性がある構造物）、及び治療中に使用される放射線ビームの強度を識別するように治療計画を処方することができる。強度変調放射線治療（intensity modulated radiation therapy：ＩＭＲＴ）は、複数の方向から１つ又は複数のビームを患者に照射し、放射線のデリバリーを正確に制御できるようにする治療の一形式である。ＩＭＲＴ治療計画とともに放射性同位体治療装置を使用可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Optimal Multileaf Collimator Leaf Sequencing In IMRT Treatment Planning," by Z. Taskin et al., Operations Research (2010), pp. 1-17
【非特許文献２】A Column Generation Approach To Radiation Therapy Treatment Planning Using Aperture Modulation," by H. Romeijn et al., Society For Industrial And Applied Mathematics, Vol. 15, No. 3 (2005), pp. 838-862
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、同位体源外部ビーム放射線治療のためのシステム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
いくつかの実装で、治療計画の作成のための方法、コンピュータプログラム製品を含む装置、及びシステムが提供される。
【０００７】
１つの態様では、１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップが決定される。初期フルエンスマップは、１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する。初期フルエンスマップにおけるフルエンス値に係るデリバリーシーケンスが決定される。デリバリーシーケンスは、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含む。１つ又は複数の開口は、同位体ビームが重要な構造物に近いとき、コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有する。
【０００８】
いくつかの変形例では、上述の方法、装置、コンピュータプログラム製品、及びシステムにおいて、オプションで、以下のもののうちの１つ又は複数が任意の実現可能な組み合わせで包含されてもよい。
【０００９】
１つ又は複数の初期治療パラメータが提供されてもよい。これらの初期治療パラメータは、同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択されてもよい。
【００１０】
指定サイズは実質的に２センチメートル×２センチメートル以下であってもよい。
【００１１】
デリバリーシーケンスは、開口の最大個数を指定してもよく、又は、１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合との間の交互嵌合を禁止してもよい。
【００１２】
治療は、決定された初期フルエンスマップ及び決定されたデリバリーシーケンスに基づいて開始してもよい。
【００１３】
他の態様では、１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップが決定される。初期フルエンスマップは、１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する。初期フルエンスマップにおけるフルエンス値に係る第１のデリバリーシーケンスが決定される。第１のデリバリーシーケンスは、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含む。演繹的な線量計算方法を用いて、第１のデリバリーシーケンスにおける１つ又は複数の開口に基づいて１つ又は複数の線量値が計算される。１つ又は複数の計算された線量値は、処方された線量と比較される。１つ又は複数の計算された線量値と処方された線量との間に有意な誤差がある場合、第２のデリバリーシーケンスが決定されることと。
【００１４】
いくつかの変形例では、上述の方法、装置、コンピュータプログラム製品、及びシステムにおいて、オプションで、以下のもののうちの１つ又は複数が任意の実現可能な組み合わせで包含されてもよい。
【００１５】
１つ又は複数の初期治療パラメータが提供されてもよい。初期治療パラメータは、同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択されてもよい。
【００１６】
第２のデリバリーシーケンスは、１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含んでもよい。さらに、第２のデリバリーシーケンスにおける１つ又は複数の開口は、同位体ビームが重要な構造物に近いとき、コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有してもよい。
【００１７】
第２のデリバリーシーケンスはさらに、開口の最大個数を指定してもよく、又は、１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合との間の交互嵌合を禁止してもよい。
【００１８】
指定サイズは実質的に２センチメートル×２センチメートル以下であってもよい。
【００１９】
演繹的な線量計算方法は、モンテカルロ法シミュレーション及び離散縦座標法からなるグループから選択されてもよい。
【００２０】
１つ又は複数の計算された線量値と処方された線量との間に有意な誤差がない場合、複数の開口からなる最後の集合を用いて治療が開始されてもよい。
【００２１】
さらに他の態様では、複数の同位体ビームのそれぞれは１つ又は複数のビームレットに分離される。１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてコストが計算される。１つ又は複数のビームレットのそれぞれについて、コストがしきい値コストより大きい場合にビームレットが維持され、コストがしきい値コスト以下である場合にビームレットが放棄される。維持された１つ又は複数のビームレットに係るデリバリーシーケンスが決定される。デリバリーシーケンスは、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含む。演繹的な線量計算方法を用いて、１つ又は複数の開口のそれぞれに係る線量値が計算される。１つ又は複数の開口のそれぞれに係るビームオン時間値が決定される。決定されたビームオン時間値に基づいて目的関数の第１の値が計算される。１つ又は複数の開口のそれぞれについて、決定されたビームオン時間値がビームオン時間しきい値未満である場合に開口が放棄される。放棄されていない１つ又は複数の開口に係る上記ビームオン時間値が調整される。調整されたビームオン時間値に基づいて目的関数の第２の値が計算される。目的関数が収束したか否かが決定される。この決定は、目的関数の第１の値と目的関数の第２の値との間の差に基づく。
【００２２】
いくつかの変形例では、上述の方法、装置、コンピュータプログラム製品、及びシステムにおいて、オプションで、以下のもののうちの１つ又は複数が任意の実現可能な組み合わせで包含されてもよい。
【００２３】
１つ又は複数の初期治療パラメータが提供されてもよい。初期治療パラメータは、同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択されてもよい。
【００２４】
計算することは、予め計算された影響行列を用いて行われるか、又はモンテカルロ法シミュレーションを実行することによって行われる
【００２５】
しきい値コストは、ゼロ値と、１つ又は複数のビームレットの最大コストの予め決められた割合の小部分と、０より大きいコストを有する１つ又は複数のビームレットの平均コストの予め決められた割合の小部分とからなるグループから選択されてもよい。
【００２６】
演繹的な線量計算方法は、モンテカルロ法シミュレーション及び離散縦座標法からなるグループから選択されてもよい。
【００２７】
上記計算、上記維持、上記ビームレットの放棄、上記デリバリーシーケンスの決定、上記線量値の計算、上記ビームオン時間値の決定、上記目的関数の第１の値の計算、上記開口の放棄、上記ビームオン時間値の調整、及び上記目的関数の第２の値の計算は、目的関数が収束するまで繰り返されてもよい。
【００２８】
目的関数が収束したか否かを決定することは、現在の反復における目的関数の第１の値及び目的関数の第２の値を、１つ又は複数の以前の反復における目的関数の第１の値及び目的関数の第２の値と比較することを含んでもよい。
【００２９】
目的関数が収束した場合、複数の開口からなる最後の集合を用いて治療が開始されてもよい。
【００３０】
ここで説明する要旨の１つ又は複数の変形例に係る詳細事項は、添付の図面及び以下の発明の詳細な説明において説明される。ここで説明する要旨の他の特徴及び利点は、発明の詳細な説明及び図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】放射線治療システムを示す。
【図２】マルチリーフコリメータを示す。
【図３】ＩＭＲＴ治療デリバリー計画を作成するための実施例を示す。
【図４】ＩＭＲＴ治療デリバリー計画を作成するためのもう１つの実施例を示す。
【図５】ＩＭＲＴ治療デリバリー計画を作成するためのさらにもう１つの実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
添付の図面は、ここに組み込まれ、本明細書の一部を構成する。添付の図面は、ここに開示する要旨の所定の態様を示し、発明の詳細な説明とともに、ここに開示する要旨に関連付けられた原理のうちの一部についての説明を支援する。
【００３３】
様々な図面における類似の参照記号は類似の構成要素を示す。
【００３４】
ここに開示する要旨は、同位体ビームの周辺部における望ましくないか原因不明の放射線の影響を緩和することができる、放射線治療システムのためのＩＭＲＴ治療デリバリー計画の作成に関する。いくつかの実装において、これらの影響は、放射線量を到達させるために使用される開口を調整することにより低減することができる。
【００３５】
図１は、ＩＭＲＴを行うことができる放射線治療システム１００を示す。ＩＭＲＴは、腫瘍のサイズ、形状、及び場所に従って放射線治療ビーム（コバルト６０ビームなど）を整形するための技術である。放射線治療システム１００は、マルチリーフコリメータ１１３を介して患者１２０へビームを投影する、１つ又は複数の同位体放射線源１１０（コバルト６０放射線源など）を含むことができる。放射線源１１０及びマルチリーフコリメータ１１３は、ガントリー１１５に取り付け可能である。治療中に、ガントリー１１５は、異なる角度からの放射を可能にするように異なる位置に回転することができる。図１の構成は、３組の放射線源とマルチリーフコリメータとのペアを示すが、任意組数の放射線源とマルチリーフコリメータとのペアも使用可能である。
【００３６】
図２は、マルチリーフコリメータ１１３の拡大表示を示す。マルチリーフコリメータ１１３は、１つ又は複数のリーフ２０５からなる左バンクと、１つ又は複数のリーフ２１０からなる右バンクとを含むことができる。これらのリーフは、マルチリーフコリメータ１１３の両側に配置可能であり、変化するサイズの開口２１５を形成するように制御された開口部を有することが可能である。左バンク及び右バンクにおけるリーフの個数は変化してもよい。
【００３７】
マルチリーフコリメータ制御システムは、放射線ビームを阻止するため、かつ、特定形状のフィールドサイズを形成するために、リーフ２０５及び２１０の対向するバンクを制御し、指定された場所に各リーフのエッジを独立に配置することができる。リーフ２０５及び２１０をシフトすることにより形成されたパターンは、放射線源１１０から送信されるビームの部分を阻止することができ、これにより、同位体ビームの整形又はトリミングを行うことができる。いくつかの実装において、リーフ２０５及び２１０をシフトすることにより、リーフ２０５が通過したリーフ２１０と十字形に交差し、及びその逆に交差するように、交互嵌合を生じさせることが可能である。これらのリーフの制御は、概して非特許文献１に述べられている。その内容は、参照によって、すべての目的でここに完全に組み込まれる。
【００３８】
患者１２０が放射線にさらされる前に、ＩＭＲＴ治療計画を作成することができる。治療計画の作成では、患者の個々のターゲット形状及び場所に線量を最も良く適合させるビーム断面強度パターンを見つけ出すために、コンピュータ化された線量計算とともに、３Ｄコンピュータ断層撮影（ＣＴ）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）、及び／又は核磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）によって取得した画像を使用することができる。これらの診断画像は、放射線セッションの前にターゲットの正確な場所を決定することを支援することができる。ターゲットは例えば腫瘍であってもよい。
【００３９】
治療計画の作成処理中に、フルエンスマップ及びデリバリーシーケンスを作成することができる。フルエンスマップは、治療中に使用される同位体ビームの強度プロファイルを指定することができる。マルチリーフコリメータによるフルエンスマップのデリバリーを可能にするために、フルエンスマップを、マルチリーフコリメータ１１３における複数のリーフによって形成可能であるデリバリー可能な複数の開口又はセグメントからなる集合に変換することができる。リーフ２０５及び２１０は、特定のパターンを形成するようにシフトし、これにより、フルエンスマップからの強度プロファイルに従って同位体ビームの部分を阻止することができる。
【００４０】
リーフ２０５及び２１０によって形成されたデリバリー可能な開口又はセグメントのサイズが増大するとき、同位体ビームに関連付けられたビームエッジ又は周辺部のサイズもまた増大する。この影響は、例えば、コバルト６０ビームが使用される場合、この特定のビームに関連付けられた周辺部が例えば線形加速器のビームほど鋭くない可能性があるので、明らかになる。線形加速器のビームにおける周辺部のフィールドサイズも増大するが、その影響はコバルト６０ビームの場合ほど有意ではない。同位体ビームの周辺部における望ましくないか原因不明の放射線は、ターゲットの近くの重要な構造物と、処方された線量の正確なデリバリーとに、不利に影響する可能性がある。図３〜図５に示すフローチャートは、この影響を緩和することができるＩＭＲＴ治療計画の異なる実施例を示す。
【００４１】
図３は、放射線治療システム１００とともに使用可能なＩＭＲＴ治療デリバリー計画作成のフローチャート３００を示す。３０５において、初期治療パラメータを入力することができる。これらのパラメータは、与えられた治療計画のための様々な動作パラメータ及び最適化目標を定義することができる。初期治療パラメータは、例えば、使用されるビームの個数（例えばコバルト６０ビームの個数）、各ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、ターゲットのための最小線量、ターゲットの線量均一性要件、ターゲット及び重要な構造物のための一般化された等価均一線量要件、重要な構造物への最大及び平均線量、様々な生物学的目標（腫瘍制御確率、正常組織障害発生確率、など）、線量体積ヒストグラム拘束条件、など、を含むことができる。線量体積ヒストグラム拘束条件は、様々な重要な構造物を温存することと、要求されたターゲット線量を提供することとの相対的重要性を指定するペナルティ関数を含むことが可能である。これらの初期治療パラメータにビーム角を含むことも可能である。ビーム角は、例えば、（マルチリーフコリメータ又は患者が横たわっている寝台が傾けられる場合）ガントリー又は患者に対するビームの回転角を指定することができる。
【００４２】
３１０において、初期治療パラメータに基づいて初期フルエンスマップを決定することができる。初期フルエンスマップは、例えば、フルエンスマップ最適化プログラムを用いて計算可能である。同位体ビームは、１つ又は複数のビームレットによって抽象的に表わされてもよい。初期フルエンスマップは、これらのビームレットについてフルエンス値を含むことが可能である。
【００４３】
３１５において、デリバリーシーケンスは、リーフ順序決定プログラムを用いて決定可能である。リーフ順序決定プログラムは、初期フルエンスマップにおけるフルエンス値に係る複数のデリバリー可能な開口からなる集合を定式化することができる。これらの開口は、例えば組み合わせ最適化モデルを解くことで決定可能である。このモデルは、例えば、合計のビームオン時間（すなわち、患者が照射される時間の長さ）と、合計のデリバリー時間（すなわち、合計のビームオン時間と、マルチリーフコリメータが開口を整形するのにかかる時間の長さと、ガントリーを所望のビーム角度に回転させるのに必要な時間の長さ）とを含む様々な治療基準に基づいてソリューションを最適化することができる。
【００４４】
同位体ビームの周辺部における放射線を低減させるために、リーフ順序決定プログラムによって決定された開口に制限を課すことができる。これらの制限は、例えば、実質的に、マルチリーフコリメータの寸法によって許容される最大口径サイズ未満であるように制約された開口サイズを指定することができる。コリメータのリーフによって形成された開口サイズを制限することにより、同位体ビームをトリミングすることができ、それは次いで、関連付けられた周辺部のサイズを縮小することができる。開口サイズは、例えば、実質的に２ｃｍ×２ｃｍ、実質的に１ｃｍ×１ｃｍ、などの最大面積に制限可能である。いくつかの実施例では、同位体ビームが重要な構造物に近接する場合にのみ、開口サイズに対する拘束条件を適用することができる。このことは、例えば、ビーム周辺部が重要な構造物にぶつかるほど十分に近接している場合に生じる可能性がある。ビーム周辺部及び重要な構造物の間の距離が重複部分がないように十分に大きい場合、開口サイズに対する拘束条件を除去することができる。これらの拘束条件を除去することは、重要な構造物にぶつける恐れなしにターゲットへ大きな放射線量のデリバリーを可能にすることができ、より短時間の治療を可能にすることができる。例えば、デリバリー時間を改善するために開口の最大個数を指定すること、リーフ間の最小距離を指定すること、リーフの交互嵌合を禁止すること、リーフ間のさねはぎ効果を低減させる開口を使用すること、非常に短いビームのデリバリーに関連付けられたいかなる不確実性も低減させるために各開口に最小のビームオン時間を課すこと、などを含む他の制を使用することもできる。これらの制限は、任意の順序及び任意の組み合わせで適用可能である。
【００４５】
３２０において、放射線治療システム１００は、３１０において決定されたフルエンス値と、３１５において決定されたデリバリーシーケンスとに従って、その治療計画を開始することができる。
【００４６】
図４は、放射線治療システム１００とともに使用可能なＩＭＲＴ治療デリバリー計画作成の他の実施例のフローチャート４００を示す。４０５において、初期治療パラメータを入力することができる。これらの初期治療パラメータは、例えば、使用される同位体ビームの個数、各ビームの送信角度、ターゲットのための処方された線量、線量体積ヒストグラム拘束条件、などを含むことができる。４１０において、初期フルエンスマップを決定することができる。処理４０５及び４１０は、処理３０５及び３１０と同じ方法で実施可能である。
【００４７】
４１５において、リーフシーケンサーは、４１０において決定された初期フルエンスマップのためのデリバリーシーケンスを決定することができる。処理４１５は処理３１５と同様の方法で実施可能である。しかしながら、処理３１５と異なり、リーフシーケンサーは、マルチリーフコリメータによって形成された開口に対する任意の制限を課してもよく、又は課さなくてもよい。
【００４８】
４２０において、マルチリーフコリメータによって形成されたビーム形状に関連付けられた線量値を、演繹的な線量計算方法を用いて計算することができる。例えば、モンテカルロ法シミュレーション、離散縦座標方法、などを含む様々な計算技術を使用可能である。これらの技術は、リーフシーケンサーによって決定された開口から生じた同位体ビームの周辺部における放射線を正確に説明することができる。
【００４９】
４２５では、４２０において計算された線量値を、４０５において入力された処方された線量と比較することができる。計算された線量及び処方された線量の間の有意な線量測定の誤差が観測される場合、制御は４３０に進むことができる。
【００５０】
４３０において、リーフシーケンサーは、デリバリー可能な複数の開口からなる新たな集合を決定することができる。４３０において実行されたリーフ順序決定は、処理３１５に関して上述した制限のうちの１つ又は複数を含んでもよい。これらの制限は、任意の順序及び任意の組み合わせで適用可能である。
【００５１】
いったん４３０においてデリバリー可能な複数の開口からなる新たな集合が決定されると、制御は４２０に戻ることができ、新たな開口に関連付けられた線量値を、上述した演繹的な線量計算方法を用いて計算することができる。図４に示したように、計算された線量及び処方された線量の間に有意な線量測定の誤差がなくなるまで、処理４２０〜４３０を繰り返すことができる。そのような誤差がない場合、制御は４３５に進むことができ、放射線治療システム１００は、複数の開口からなる最後の集合を用いて、その治療計画を開始することができる。複数の開口からなる最後の集合は、フローチャート４００の最も最近の反復から決定可能であり、例えば４１５及び４３０のいずれかで決定された開口に対応してもよい。
【００５２】
図５は、放射線治療システム１００とともに使用可能なＩＭＲＴ治療デリバリー計画作成のさらに他の実施例のフローチャート５００を示す。この実施例は、（ビームレット及びそれらに関連付けられた強度ではなく）開口に関する治療計画を定義することができ、非特許文献２で説明されたアプローチに基づく。その内容は、参照によって、すべての目的でここに完全に組み込まれる。
【００５３】
５０５において、３０５及び４０５に関して上述したように初期治療パラメータを入力することができる。さらに、最適化の目標は、目的関数Ｆ（Ｄｉ）に関して定式化可能である。目的関数は、照射される領域の特定のボクセルｉに与えられる線量Ｄｉに依存可能性がある。
【００５４】
５１０において、治療中に使用されるビームを、複数のビームレットからなる集合へ分離することができる。リーフの方向におけるビームレットのサイズは、リーフの幅によって設定可能である。リーフに沿った方向では、一様又は非一様のビームレットサイズを含む任意のビームレットサイズを使用可能である。
【００５５】
５１５において、ビームレットｊに係るコストｃｊは、例えば、予め計算された影響行列ｄｉｊを用いて決定可能である。この行列は、ビームレットｊによってボクセルｉへ与えられる線量をもたらすことができる。コストｃｊは次式により計算可能である。
【００５６】
ｃｊ＝−Σｉ  ｄｉｊ  ∂Ｆ／∂Ｄｉ
【００５７】
代替として、ｃｊは、モンテカルロ法シミュレーションを実行し、∂Ｆ／∂Ｄｉで重みづけられたビームレットｊの面積を通過する粒子から与えられたエネルギーを蓄積することにより計算可能である。項∂Ｆ／∂Ｄｉは、ボクセルｉにおける線量に関する目的関数Ｆ（Ｄｉ）の偏導関数である。
【００５８】
いったんコストｃｊが各ビームレットについて決定されると、所定のしきい値より高いコストを有するビームレットのみを維持できる一方、他のすべてのビームレット（すなわち、しきい値以下のコストを有するビームレット）を放棄することができる。このしきい値は、例えば、ゼロ（すなわち、目的関数を改善するすべてのビームレットが維持される）、すべてのビームレットの最大コストｃｊの予め決められた割合の小部分、コストｃｊ＞０を有するすべてのビームレットの平均コストの予め決められた割合の小部分、などを含む、予め決められた値であってもよい。
【００５９】
５２０において、維持されたビームレットについて、リーフ順序決定プログラムを用いてデリバリーシーケンスを決定することができる。このデリバリーシーケンスは、１つ又は複数の開口を含むことができる。これらの開口は、３１５に関して上述した制限の下で、又はその制限なしで、決定可能である。これらの開口は、新しく作成されたすべての開口を含んでもよく、目的関数に最大の影響を有する単一の開口のみの追加を含んでもよく、又は新しく作成された開口の部分集合の追加を含んでもよい。開口の部分集合は、目的関数に対する各開口の影響に基づいて選択可能である。
【００６０】
５２５において、新しく追加された各開口からの線量は、モンテカルロ法シミュレーション、離散縦座標法、などのような演繹的な線量計算方法を用いて計算することができる。
【００６１】
５３０において、すべての開口（すなわち、予め存在する開口及び新たに追加された開口）に係るウェイト又はビームオン時間値は、最適化プログラムを用いて決定可能である。これらの決定は目的関数を最適化するために実行可能である。目的関数の値は、決定されたビームオン時間値に基づいて計算可能である。
【００６２】
５３５において、所定のしきい値未満のビームオン時間値を有する開口を放棄することができる。しかしながら、すべての開口がそのしきい値以上のビームオン時間値を有し、開口の予め決められた最大個数に到達している場合、目的関数の値に対する影響が最も小さい開口を放棄することができる。残りの開口に係るウェイト又はビームオン時間値は、目的関数を最適化するために調整可能であり、これらの調整されたビームオン時間値に基づいて目的関数の値を計算することができる。
【００６３】
５４０において、目的関数が収束したか否かを決定することができる。この決定は、現在の反復中に５３０及び５３５で得られた目的関数値を、前の反復（すなわち制御が５１５〜５４０を介してループするとき）で得られた目的関数値と比較することで実施可能である。例えば、与えられた回数の反復において目的関数値の変化が特定のしきい値未満である場合、目的関数は収束し、また、複数の開口からなる最後の集合を用いて治療計画を５４５で開始することができる。複数の開口からなる最後の集合は、フローチャート５００の最も最近の反復から決定可能であり、処理５３５によって放棄されていない開口に対応してもよい。しかしながら、与えられた回数の反復において目的関数値の変化がしきい値以上である場合、目的関数は未収束であり、また、制御は５１５にループして戻り、上述した複数の開口からなる新たな集合を決定することができる。いくつかの実施例において、すべての入力臨床目標が満たされたとき、制御は５４０から５４５に進むことができる。
【００６４】
図５に関して上述したように、制御が５１５〜５４０を繰り返すとき、初期開口のサイズ（大きくてもよい）は次第に減少する可能性がある。開口を放棄する能力と組み合わされた、開口サイズのこの漸減により、目的関数によって指定される線量分布を改善することができる。
【００６５】
ここで説明した要旨の１つ又は複数の態様又は特徴は、ディジタル電子回路、集積回路、特に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、及び／又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。これらの様々な実施例は、ストレージシステム、少なくとも１つの入力装置（例えば、マウス、タッチスクリーンなど）、及び少なくとも１つの出力装置からデータ及び命令を受信するように、及びそれらにデータ及び命令を送信するように接続された、特定用途又は汎用であってもよい少なくとも１つのプログラミング可能なプロセッサを含むプログラマブルシステム上で実行可能及び／又は解釈可能である、１つ又は複数のコンピュータプログラムの実装を含んでもよい。
【００６６】
これらのコンピュータプログラムは、プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリケーション、構成要素、あるいはコードと呼ばれてもよく、これらのコンピュータプログラムは、プログラミング可能なプロセッサのための機械命令を含み、高水準の手続き型及び／又はオブジェクト指向型のプログラミング言語、及び／又はアセンブリ／機械語で実装可能である。ここで使用されるように、用語「機械可読媒体」は、機械命令及び／又はデータをプログラミング可能なプロセッサへ提供するために使用される、例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラム可能論理回路（ＰＬＤ）のような任意のコンピュータプログラム製品、装置、及び／又は機器を示し、機械命令を機械可読信号として受信する機械可読媒体を含む。用語「機械可読信号」は、機械命令及び／又はデータをプログラミング可能なプロセッサへ提供するために使用される任意の信号を示す。機械可読媒体は、例えば、非一時的なソリッドステートメモリ又は磁気ハードドライブ又は任意の等価な記憶媒体のように、そのような機械命令を非一時的に格納することができる。機械可読媒体は、代替として又は追加として、例えば、１つ又は複数の物理的プロセッサコアに関連付けられたプロセッサキャッシュ又は他のランダムアクセスメモリーのように、そのような機械命令を一時的に格納することができる。
【００６７】
ユーザとの対話を行うために、ここで説明した要旨は、ユーザへ情報を表示するためのディスプレイ装置、例えば陰極線管（ＣＲＴ）又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モニタなどを有し、また、ユーザがコンピュータへ入力するために使用してもよいキーボードとマウス又はトラックボールのようなポインティングデバイスとを有するコンピュータ上で実装可能である。同様にユーザとの対話を行うために、他の種類の装置も使用可能である。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、又は触覚フィードバックのような、任意の形式の知覚フィードバックであってもよく、ユーザからの入力は、音声、スピーチ、又は触覚の入力を含むが、これらに限定されない任意の形式で受信されてもよい。他の可能な入力装置は、一点又は多点の抵抗性又は容量性トラックパッドのようなタッチスクリーン又は他の接触感応装置、音声認識ハードウェア及びソフトウェア、光学スキャナ、光学ポインタ、ディジタル画像取り込み装置及び関連付けられた解釈ソフトウェア、など含むが、これらに限定されない。
【００６８】
ここで説明した要旨は、所望の構成に依存して、システム、装置、方法、及び／又は物として具体化することができる。以上の説明で示した実施例は、ここで説明した要旨に該当するすべての実施例を表すわけではない。代わりに、それらは、説明した要旨に関連する態様に該当するいくつかの例示にすぎない。少数の変形例について詳細に上述したが、他の変更又は追加も可能である。特に、ここに説明されたものに加えて、別の特徴及び／又は変形例も提供することができる。例えば、上述した実施例は、開示された特徴の様々な組み合わせ及び部分的な組み合わせに関してもよく、上に開示されたいくつかの別の特徴の組み合わせ及び部分的な組み合わせに関してもよい。さらに、添付の図面に示され、及び／又はここで説明した、１つ又は複数の論理フローは、望ましい結果を達成するために、図示した特定の順序又は逐次的順序を必ずしも必要としない。他の実施例が、添付の請求項の範囲内にあってもよい。
【００６９】
上述の発明の詳細な説明及び請求項において、「少なくとも１つの」又は「１つ又は複数の」のような語句が、構成要素又は特徴の接続詞によるリストの後に現れることがある。用語「及び／又は」が、２つ以上の構成要素又は特徴のリストに現れることがある。これらの語句は、それを使用した文脈で暗黙的に又は明示的に否定されていない限り、列挙された構成要素又は特徴のうちの任意のものを個別に意味すること、又は、記載した構成要素又は特徴のうちの任意のものを他の記載した構成要素又は特徴のうちの任意のものと組み合わせたものを意味することを意図している。例えば、語句「Ａ及びＢの少なくとも１つ」、「Ａ及びＢの１つ又は複数」、「Ａ及び／又はＢ」は、「Ａのみ、Ｂのみ、又はＡ及びＢの両方」をそれぞれ意味する。３つ以上の物を含むリストについて同様の解釈が意図される。例えば、語句「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、及びＣの１つ又は複数」、及び「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」は、「Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢの両方、Ａ及びＣの両方、Ｂ及びＣの両方、又はＡ及びＢ及びＣのすべて」をそれぞれ意味することを意図する。
【００７０】
上記及び請求項における用語「基づいて」の使用は、記載していない特徴又は構成要素があってもよいように、「少なくとも部分的に基づいて」を意味することを意図する。
【図１】
2016511117.tif 000003
【図２】
2016511117.tif 000004
【図３】
2016511117.tif 000005
【図４】
2016511117.tif 000006
【図５】
2016511117.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月9日(2015.1.9)
【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】
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係るデリバリーシーケンスを決定することとを含む方法であって、
上記デリバリーシーケンスは、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含み、
上記１つ又は複数の開口は、同位体ビームの周辺部が重要な構造物と重複部分を有するとき、上記コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有し、
上記同位体ビームの周辺部と上記重要な構造物とに重複部分がないとき、上記指定サイズは制約されない方法。
【請求項２】
同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、上記重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記指定サイズは実質的に２センチメートル×２センチメートル以下である請求項１〜２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
上記デリバリーシーケンスはさらに、開口の最大個数を指定するか、又は、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合との間の交互嵌合を禁止する請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
上記決定された初期フルエンスマップ及び上記決定されたデリバリーシーケンスに基づいて治療を開始することをさらに含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係る第１のデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含む第１のデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記第１のデリバリーシーケンスにおける上記１つ又は複数の開口に基づいて１つ又は複数の線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値を、処方された線量と比較することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値と上記処方された線量との間に有意な誤差がある場合、第２のデリバリーシーケンスを決定することとを含む方法。
【請求項７】
同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための上記処方された線量、重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項６記載の方法。
【請求項８】
上記第２のデリバリーシーケンスは、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含み、
上記第２のデリバリーシーケンスにおける上記１つ又は複数の開口は、同位体ビームが重要な構造物に近いとき、上記コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有する請求項６〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
上記第２のデリバリーシーケンスはさらに、開口の最大個数を指定するか、又は、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合との間の交互嵌合を禁止する請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
指定サイズは実質的に２センチメートル×２センチメートル以下である請求項６〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
上記演繹的な線量計算方法は、モンテカルロ法シミュレーション及び離散縦座標法からなるグループから選択される請求項６〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
上記１つ又は複数の計算された線量値と上記処方された線量との間に有意な誤差がない場合、複数の開口からなる最後の集合を用いて治療を開始することをさらに含む請求項６〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
複数の同位体ビームのそれぞれを１つ又は複数のビームレットに分離することと、
１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてコストを計算することと、
上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについて、上記コストがしきい値コストより大きい場合に上記ビームレットを維持し、上記コストが上記しきい値コスト以下である場合に上記ビームレットを放棄することと、
上記維持された１つ又は複数のビームレットに係るデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含むデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係る線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係るビームオン時間値を決定することと、
上記決定されたビームオン時間値に基づいて目的関数の第１の値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれについて、上記決定されたビームオン時間値がビームオン時間しきい値未満である場合に上記開口を放棄することと、
放棄されていない上記１つ又は複数の開口に係る上記ビームオン時間値を調整することと、
上記調整されたビームオン時間値に基づいて上記目的関数の第２の値を計算することと、
上記目的関数の第１の値と上記目的関数の第２の値との間の差に基づいて、上記目的関数が収束したか否かを決定することとを含む方法。
【請求項１４】
同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
上記計算することは、予め計算された影響行列を用いて行われるか、又はモンテカルロ法シミュレーションを実行することによって行われる請求項１３〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
上記しきい値コストは、ゼロ値と、上記１つ又は複数のビームレットの最大コストの予め決められた割合の小部分と、０より大きいコストを有する１つ又は複数のビームレットの平均コストの予め決められた割合の小部分とからなるグループから選択される請求項１３〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
上記演繹的な線量計算方法は、モンテカルロ法シミュレーション及び離散縦座標法からなるグループから選択される請求項１３〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
上記目的関数が収束するまで、上記計算、上記維持、上記ビームレットの放棄、上記デリバリーシーケンスの決定、上記線量値の計算、上記ビームオン時間値の決定、上記目的関数の第１の値の計算、上記開口の放棄、上記ビームオン時間値の調整、及び上記目的関数の第２の値の計算を繰り返すことをさらに含む請求項１３〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
上記目的関数が収束したか否かを決定することは、現在の反復における上記目的関数の第１の値及び上記目的関数の第２の値を、１つ又は複数の以前の反復における上記目的関数の第１の値及び上記目的関数の第２の値と比較することを含む請求項１３〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
上記目的関数が収束した場合、複数の開口からなる最後の集合を用いて治療を開始することをさらに含む請求項１３〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
プロセッサ及びメモリを備えるシステムであって、
上記プロセッサ及び上記メモリは、
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係るデリバリーシーケンスを決定することとを含む動作を実行するように構成され、
上記デリバリーシーケンスは、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含み、
上記１つ又は複数の開口は、同位体ビームの周辺部が重要な構造物と重複部分を有するとき、上記コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有し、
上記同位体ビームの周辺部と上記重要な構造物とに重複部分がないとき、上記指定サイズは制約されないシステム。
【請求項２２】
上記動作は、同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、上記重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
上記指定サイズは実質的に２センチメートル×２センチメートル以下である請求項２１〜２２のいずれかに記載のシステム。
【請求項２４】
上記デリバリーシーケンスはさらに、開口の最大個数を指定するか、又は、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合との間の交互嵌合を禁止する請求項２１〜２３のいずれかに記載のシステム。
【請求項２５】
上記動作は、上記決定された初期フルエンスマップ及び上記決定されたデリバリーシーケンスに基づいて治療を開始することをさらに含む請求項２１〜２４のいずれかに記載のシステム。
【請求項２６】
プロセッサ及びメモリを備えるシステムであって、
上記プロセッサ及び上記メモリは
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係る第１のデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含む第１のデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記第１のデリバリーシーケンスにおける上記１つ又は複数の開口に基づいて１つ又は複数の線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値を、処方された線量と比較することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値と上記処方された線量との間に有意な誤差がある場合、第２のデリバリーシーケンスを決定することとを含む動作を実行するように構成されるシステム。
【請求項２７】
上記動作は、同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための上記処方された線量、重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
上記第２のデリバリーシーケンスは、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含み、
上記第２のデリバリーシーケンスにおける上記１つ又は複数の開口は、同位体ビームが重要な構造物に近いとき、上記コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有する請求項２６〜２７のいずれかに記載のシステム。
【請求項２９】
上記第２のデリバリーシーケンスはさらに、開口の最大個数を指定するか、又は、上記１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と上記１つ又は複数のリーフからなる第２の集合との間の交互嵌合を禁止する請求項２６〜２８のいずれかに記載のシステム。
【請求項３０】
指定サイズは実質的に２センチメートル×２センチメートル以下である請求項２６〜２９のいずれかに記載のシステム。
【請求項３１】
上記演繹的な線量計算方法は、モンテカルロ法シミュレーション及び離散縦座標法からなるグループから選択される請求項２６〜３０のいずれかに記載のシステム。
【請求項３２】
上記動作は、上記１つ又は複数の計算された線量値と上記処方された線量との間に有意な誤差がない場合、複数の開口からなる最後の集合を用いて治療を開始することをさらに含む請求項２６〜３１のいずれかに記載のシステム。
【請求項３３】
プロセッサ及びメモリを備えたシステムであって、
上記プロセッサ及び上記メモリは、
複数の同位体ビームのそれぞれを１つ又は複数のビームレットに分離することと、
１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてコストを計算することと、
上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについて、上記コストがしきい値コストより大きい場合に上記ビームレットを維持し、上記コストが上記しきい値コスト以下である場合に上記ビームレットを放棄することと、
上記維持された１つ又は複数のビームレットに係るデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含むデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係る線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係るビームオン時間値を決定することと、
上記決定されたビームオン時間値に基づいて目的関数の第１の値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれについて、上記決定されたビームオン時間値がビームオン時間しきい値未満である場合に上記開口を放棄することと、
放棄されていない上記１つ又は複数の開口に係る上記ビームオン時間値を調整することと、
上記調整されたビームオン時間値に基づいて上記目的関数の第２の値を計算することと、
上記目的関数の第１の値と上記目的関数の第２の値との間の差に基づいて、上記目的関数が収束したか否かを決定することとを含む動作を実行するように構成されるシステム。
【請求項３４】
上記動作は、同位体ビームの個数、各同位体ビームのアイソセンター、ターゲットのための処方された線量、重要な構造物のための最大線量、及び１つ又は複数の線量体積ヒストグラム拘束条件からなるグループから選択された、１つ又は複数の初期治療パラメータを提供することをさらに含む請求項３３記載のシステム。
【請求項３５】
上記計算することは、予め計算された影響行列を用いて行われるか、又はモンテカルロ法シミュレーションを実行することによって行われる請求項３３〜３４のいずれかに記載のシステム。
【請求項３６】
上記しきい値コストは、ゼロ値と、上記１つ又は複数のビームレットの最大コストの予め決められた割合の小部分と、０より大きいコストを有する１つ又は複数のビームレットの平均コストの予め決められた割合の小部分とからなるグループから選択される請求項３３〜３５のいずれかに記載のシステム。
【請求項３７】
上記演繹的な線量計算方法は、モンテカルロ法シミュレーション及び離散縦座標法からなるグループから選択される請求項３３〜３６のいずれかに記載のシステム。
【請求項３８】
上記動作は、上記目的関数が収束するまで、上記計算、上記維持、上記ビームレットの放棄、上記デリバリーシーケンスの決定、上記線量値の計算、上記ビームオン時間値の決定、上記目的関数の第１の値の計算、上記開口の放棄、上記ビームオン時間値の調整、及び上記目的関数の第２の値の計算を繰り返すことをさらに含む請求項３３〜３７のいずれかに記載のシステム。
【請求項３９】
上記目的関数が収束したか否かを決定することは、現在の反復における上記目的関数の第１の値及び上記目的関数の第２の値を、１つ又は複数の以前の反復における上記目的関数の第１の値及び上記目的関数の第２の値と比較することを含む請求項３３〜３８のいずれかに記載のシステム。
【請求項４０】
上記動作は、上記目的関数が収束した場合、複数の開口からなる最後の集合を用いて治療を開始することをさらに含む請求項３３〜３９のいずれかに記載のシステム。
【請求項４１】
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係るデリバリーシーケンスを決定することと
を含む動作を実行するようにプロセッサを構成する命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、
上記デリバリーシーケンスは、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含み、
上記１つ又は複数の開口は、同位体ビームの周辺部が重要な構造物と重複部分を有するとき、上記コリメータに関連付けられた最大サイズ未満に実質的に制約された指定サイズを有し、
上記同位体ビームの周辺部と上記重要な構造物とに重複部分がないとき、上記指定サイズは制約されない非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項４２】
１つ又は複数のビームレットを含む初期フルエンスマップであって、上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてフルエンス値を指定する初期フルエンスマップを決定することと、
上記初期フルエンスマップにおける上記フルエンス値に係る第１のデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含む第１のデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記第１のデリバリーシーケンスにおける上記１つ又は複数の開口に基づいて１つ又は複数の線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値を、処方された線量と比較することと、
上記１つ又は複数の計算された線量値と上記処方された線量との間に有意な誤差がある場合、第２のデリバリーシーケンスを決定することと
を含む動作を実行するようにプロセッサを構成する命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項４３】
複数の同位体ビームのそれぞれを１つ又は複数のビームレットに分離することと、
１つ又は複数のビームレットのそれぞれについてコストを計算することと、
上記１つ又は複数のビームレットのそれぞれについて、上記コストがしきい値コストより大きい場合に上記ビームレットを維持し、上記コストが上記しきい値コスト以下である場合に上記ビームレットを放棄することと、
上記維持された１つ又は複数のビームレットに係るデリバリーシーケンスであって、コリメータにおける１つ又は複数のリーフからなる第１の集合と１つ又は複数のリーフからなる第２の集合とによって形成された１つ又は複数の開口を含むデリバリーシーケンスを決定することと、
演繹的な線量計算方法を用いて、上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係る線量値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれに係るビームオン時間値を決定することと、
上記決定されたビームオン時間値に基づいて目的関数の第１の値を計算することと、
上記１つ又は複数の開口のそれぞれについて、上記決定されたビームオン時間値がビームオン時間しきい値未満である場合に上記開口を放棄することと、
放棄されていない上記１つ又は複数の開口に係る上記ビームオン時間値を調整することと、
上記調整されたビームオン時間値に基づいて上記目的関数の第２の値を計算することと、
上記目的関数の第１の値と上記目的関数の第２の値との間の差に基づいて、上記目的関数が収束したか否かを決定することと
を含む動作を実行するようにプロセッサを構成する命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。
【国際調査報告】
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