(57)【要約】  放射線療法治療検証及び品質保証方法は、患者の少なくとも一部分の第１の医用画像の少なくとも１つのセットを受け取るステップを含むことができる。この患者の一部分の３次元モデルは、前記第１の医用画像の少なくとも１つのセットに基づいて作成され得る。少なくとも１つの線量計が前記モデルの少なくとも一部分に挿入され得る。この線量計は、放射線への曝露を測定するように構成される。前記モデルには、治療計画システムによって作成された放射線療法治療計画に従って放射線が照射され得る。前記モデルの読み出しは、送達された放射線線量分布を３次元で測定するために実施又は実行され得る。
2016536085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の少なくとも一部分の第１の医用画像の少なくとも１つのセットを受け取るステップと、
前記第１の医用画像の少なくとも１つのセットに基づいて前記患者の前記一部分の３次元モデルを作成するステップと、
線量計を前記３次元モデルの一部分に挿入するステップであって、前記線量計は、放射線への曝露を測定するように構成されている、ステップと、
前記線量計を含む前記３次元モデルの少なくとも一部分に放射線を照射するステップと
を含む方法。
【請求項２】
照射するステップが放射線療法治療計画に従って実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
線量計を含む照射された３次元モデルをスキャンして、少なくとも１つの読み出し画像を提供するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの読み出し画像を、治療計画システムによって計算された少なくとも１つの３次元線量分布と比較するステップ
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
線量計がポリマーゲル線量計である、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
線量計が、点線量計、点線量計の線形配列、点線量計の２次元配列、点線量計の３次元配列、及び少なくとも１つの２次元線量計のうちの少なくとも１つである、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
第１の医用画像の少なくとも１つのセットが、コンピュータ断層撮影、磁気共鳴イメージング、陽電子放射断層撮影のうちの少なくとも１つによって撮影される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
３次元モデルが、少なくとも１つの２次元線量計とともに使用するための平面へと切断される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
２次元線量計がラジオグラフィックフィルム又はラジオクロミックフィルムである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
３次元モデルが、線量計を受け入れるように構成された複数の開口を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
３次元モデルが、セラミック材料、ポリマー材料、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つから構築される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
患者の少なくとも頭部の複数のＣＴスキャン又はＭＲＩスキャンを受け取るステップと、
前記複数のＣＴスキャン又はＭＲＩスキャンのうちの少なくともいくつかを３次元プリンタに入力し、前記患者の前記頭部の少なくとも一部分の３次元モデルを製作するステップと、
ポリマーゲル線量計を前記３次元モデルに挿入するステップと
を含む方法。
【請求項１３】
患者の頭部の少なくとも一部分の３次元モデルの少なくとも一部分に放射線を照射するステップであって、ポリマーゲル線量計が前記３次元モデル内に設置されるステップと、
磁気共鳴イメージングを使用して、前記照射された３次元モデルをスキャンし、前記モデルに送達された放射線線量分布を３次元で測定するステップと
を含む方法。
【請求項１４】
患者の一部分の３次元レプリカと、
前記レプリカ内に設置された少なくとも１つの線量計と
を備えるシステム。
【請求項１５】
レプリカが、５００よりも大きいＣＴ数を有する材料から形成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
線量計がポリマーゲル線量計である、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年９月１１日に出願した「Patient-Specific Radiotherapy Treatment Verification and Quality Assurance Method」という名称の米国仮出願第６１／８７６，２６９号の利益を主張するものであり、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療法又は放射線療法（ＲＴ，radiation therapy or radiotherapy）は、がんを治療するための一般的な治療手技である。放射線療法プロセスの目的は、すべてのがん細胞を根絶するように腫瘍を十分な線量の放射線に曝露することである。放射線量は、多くの場合、正常な体組織の許容レベルに近い。したがって、被照射体のさまざまな部分における線量レベルを高い精度及び精密さで決定することが必要である。
【０００３】
放射線イメージング及び生物学的イメージングにおける近年の進歩により、がんの診断及び治療が改善されている。放射線治療法の場合、これらの進歩によって、腫瘍及び腫瘍内部の放射線抵抗性サブボリュームの輪郭を正確に描くことが可能になる。したがって、複雑で不均一な線量送達が多くの場合に必要とされる。強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ，Intensity Modulated Radiotherapy）、回転型強度変調放射線治療（ＶＭＡＴ，Volumetric Arc Therapy）、定位手術的照射／定位放射線治療（ＳＲＳ／ＳＲＴ，Stereotactic Radiosurgery / Radiotherapy）、及び陽子線治療（ＰＴ，Proton Therapy）などの現代の放射線療法技法は、そのような複雑な線量パターンを実施することを可能にする。
【０００４】
放射線治療法は、かつてないほど、各個の患者に合わせてカスタマイズ可能になっているので、支援的な治療計画システム（ＴＰＳ，treatment planning system）及び線量送達システムの複雑さが増加する。また、これは、システムの性能を検証し、臨床診療において信頼性の高い治療前計画検証（ＰＴＰＶ，pretreatment plan verification）を実施するために使用される品質保証（ＱＡ，quality assurance）方法の改善を必要とする。
【０００５】
したがって、これらの複雑な放射線療法手技は、高度な治療計画立案、放射線照射の最適化、及び患者が放射線療法を受ける前の計画線量の送達の検証を必要とする。臨床的に妥当な寸法の３次元ボリュームにおいて計画された治療照射の効果を高い精度及び感度で測定する機能を有することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
患者治療線量の検証は、一般に、線量測定ファントムを用いて達成される。ファントムは、体組織をシミュレートし、患者に対する治療プロセスが始められる前に放射線線量を測定するために線量計を利用する。しかしながら、従来のファントムは患者固有でない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般に、本開示は、いくつかの実施形態により、患者固有の放射線療法治療計画検証及び品質保証のためのシステム及び方法を提供する。そのような方法及びシステムは、一般に、患者の少なくとも一部分の第１の医用画像の少なくとも１つのセットを受け取るステップと、この少なくとも１つの第１の医用画像に基づいて患者の一部分の３次元モデルを作成するステップと、線量計を３次元モデルの一部分に挿入するステップであって、この線量計は、放射線への曝露を測定するように構成される、挿入するステップと、放射線療法治療計画に従って、線量計を含む３次元モデルの少なくとも一部分に放射線を照射するステップと、線量計を含む放射線が照射された３次元モデルをスキャンして、少なくとも１つの読み出し画像を提供するステップとを含むことができる。スキャンするステップは、医療用イメージングデバイス（例えば、ＭＲＩスキャナ）によって実行され得る。
【０００８】
例示的な一実施形態では、本開示は、現代の放射線療法技法の精度及び効率を増加させる個別化された（患者固有）治療計画検証手順を対象とする。少なくとも１つの実施形態では、この手順は、ＭＲＩベースのポリマーゲル線量測定技法を用いて実行される、空間分解能の高い（例えば、乃至１×１×１ｍｍ３）、全体積に対する（full volumetric）、３次元（「３Ｄ」，three-dimensional）線量測定に基づいてよい。
【０００９】
一実施形態は、少なくとも骨構造に関する患者の外部の解剖学的構造及び内部の解剖学的構造の少なくとも一部分を複製するように設計された少なくとも部分的に中空のモデル又はファントムの３Ｄ印刷技術による製作及び使用を含み、このモデル又はファントムは、本明細書では、患者固有の線量測定ファントムすなわちＰＳＤＰ（Patient-Specific Dosimetry Phantom）と呼ばれる。ＰＳＤＰは、別個の患者ごとに構築され、依然として（ゲル調製の直後など）液体形態にある間、ポリマーゲルで満たされてよい。患者固有の治療計画立案及び放射線の照射手順は、ＰＳＤＰに適用され得る（すなわち、ＰＳＤＰは、実際の患者であるかのように扱われ得る）。次いで、空間分解能の高い３Ｄ線量測定が、放射線が照射されたモデルの磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ，magnetic resonance imaging）によって実行され得る。これらの磁気共鳴画像は、実験的に得られた線量データを含んでよく、次いで、計画標的体積（ＰＴＶ，planning target volume）、リスク臓器（ＯＡＲ，organs at risk）、及び／又は計算された線量パターンを含む実際の患者計画ＣＴ画像と融合又は比較されてよい。次いで、計算された（ＴＰＳ）線量データと実験的に得られた（ポリマーゲル）３Ｄ線量データとの比較が続き、個別化された治療前及び／又は治療後の計画検証の完了に寄与し得る。
【００１０】
放射線腫瘍医及び／又は医学物理学者は、患者の治療前に、（ｉ）患者の解剖学的構造を使用し、試験用線量測定モデルの標準的外形（例えば、臨床診療で現在使用されている立方体又は円筒形）を使用しない、実際の患者に送達される実際の３Ｄ線量パターン及びその対応するＴＰＳの計算された線量パターンとの違い、並びに（ii）線量パターンが患者の外部の解剖学的構造及び内部の解剖学的構造に対して送達され得る又は送達されるべき正確な幾何学的位置を知らされる又は認識し得る。結果（主に、３Ｄ線量比較、及び線量体積ヒストグラム（ＤＶＨ，Dose Volume Histograms）の比較（実験的なもの及び計算されたもの）、及び対応する放射線生物学的指標の比較）に応じて、実際の患者の照射戦略により適した新しい判断がなされ得る。同じときに、ＴＰＳ及び送達システムの性能の連続的な最適化が実施可能である（幾何学的−アイソセンタの精度を改善し、光子小照射フィールド又は陽子照射フィールドの線量測定精度を、したがってＴＰＳ性能を改善する）。本開示はまた、本開示のシステム及び方法を使用した治療後の遡及的な計画検証を企図する。
【００１１】
ＰＳＤＰは、骨構造に関する患者の外部輪郭及び内部の解剖学的構造を複製することができ、再構成されたレプリカモデル（「モデル」）及び実際の患者の画像のフュージョン／レジストレーションを可能にし、個別化された治療の検証及び患者の保証プロセスが得られるので、本開示は、従来技術の放射線方法により生じる問題を解消する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
前述の概要、並びに本発明についての以下の詳細な説明は、添付の図面と併せ読めば、さらによく理解されるであろう。本発明を例示するために、さまざまな例示的な実施形態が図面に示される。しかしながら、本発明は図示の正確な構成及び手段に限定されないことを理解されたい。
【図１】患者の実際の頭部のＣＴスキャンからの医療用画像のセット又は集合である。
【図２Ａ−２Ｃ】それぞれ、図１からのＣＴスキャンの軸方向再構成像、矢状面再構成像、及び冠状面再構成像である。
【図３Ａ−３Ｂ】本開示の実施形態によるＰＳＤＰの上面斜視図である。
【図４Ａ−４Ｂ】本開示の実施形態による、放射線照射のために配置されたＰＳＤＰを示す画像である。
【図５】本開示の実施形態による、放射線が照射されたＰＳＤＰのＭＲＩスキャンからの読み出し画像（スピン−スピン緩和時間（Ｔ２）マップ（軸位断））のセット又は集合である。
【図６Ａ−６Ｃ】それぞれ、図５に示される画像から再構成されたＰＳＤＰの軸位像、矢状像、及び冠状像である。
【図７Ａ−７Ｂ】図１と図５、又は図２Ａ−２Ｃと図６Ａ−６Ｃの画像データセット間のフュージョンレジストレーションを示す図である。背景は実際の患者ＣＴスキャンであり、明るい画像（暗い高線量領域を含む）は、放射線が照射されたＰＳＤＰ  ＭＲ画像である。暗い区域は、実験的な線量測定区域である。
【図８Ａ−８Ｂ】ＴＰＳ理論線量計算が重ね合わされた（色の付いた等線量線）、図７Ａ及び７Ｂのフュージョンレジストレーションを示す図である。
【図９】本開示の一実施形態による、実際の患者ＣＴ画像とモデルＭＲＩ画像のレジストレーション及びフュージョンされた画像である。
【図１０】本開示の一実施形態による方法の流れ図である。
【図１１】本明細書で開示される少なくともいくつかのプロセスを実行するために有用な例示的なコンピューティングデバイスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示は、一般に、患者固有の放射線療法治療計画検証及び品質保証システム、デバイス、及び方法に関する。いくつかの用語は、単に便宜上のために以下の説明で使用され、限定されるものではない。本明細書で特に記載のない限り、「１つの（a、an）」及び「その（the）」という用語は１つの要素に限定されず、代わりに「少なくとも１つの」と読まれるべきである。
【００１４】
本開示のシステム又は方法は、生きている患者の少なくとも一部分（例えば、頭蓋領域及び／又は胸部領域）の放射線療法医用画像の１又は２以上のセットを撮影又は受け取ることを含むことができる。放射線療法医用画像は、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ，computed tomography）画像、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ，positron emission tomography）画像など、又はそれらの任意の組み合わせのうちの１又は２以上を含むことができる。そのような画像は、放射線が照射される領域の決定、並びに放射線から保護されるべき領域の決定のために、治療計画システム（ＴＰＳ）に従って収集され得る。
【００１５】
放射線療法医用画像のセットは、患者の一部分の３次元モデルを作成するために使用されてよく、このモデルは、本明細書では患者固有線量測定ファントムすなわちＰＳＤＰと呼ばれる。ＰＳＤＰの一例が図３に示されている。ＰＳＤＰは、内部の骨構造及び／又は臓器のどちらか又は両方、並びに外面の輪郭を含むことができる。別の言い方をすれば、ＰＳＤＰは、外部輪郭及び骨構造（内部及び外部）に関して、頭部又は頸部又は胸部などの、特定の患者の解剖学的構造を複写又は複製することができる。したがって、各ＰＳＤＰは、各患者に対して特有であり得るか、又は各患者専用に設計され得る。ＰＳＤＰは、３次元（３Ｄ）プリンタを使用したラピッドプロトタイピングによって形成され得る。３Ｄ印刷によって、ほとんどあらゆる形状の安定した物体の製作が可能になる。いくつかの実施形態では、医療用画像は、市販のソフトウェア（例えば、GEOMAGIC）を使用して処理され、市販の３Ｄプリンタ（例えば、3Dsystems-Project 3510 HDPlus）を使用して印刷される。完了したとき、ＰＳＤＰは、少なくとも部分的に中空であってよく、例えば、セラミック材料、ポリマー材料（例えば、エポキシ、プレキシガラス）などの１又は２以上の材料から形成されてよい。いくつかの実施形態では、ＰＳＤＰの少なくとも一部分又は全体を形成するために使用される材料は、電離放射線との相互作用に関して骨に類似した性質（例えば、約５００ＨＵよりも大きい、又は約７００ＨＵよりも大きい、又は約１，０００ＨＵよりも大きい若しくはこれに等しいＣＴ数）を有するように設計される。ＰＳＤＰはまた、ほぼ固体の外周縁を有してよく、及び／又は中空内部への１又は２以上の離隔された開口を含んでよい。加えて、ＰＳＤＰは、例えば、脳、骨、及び室などのさまざまな解剖学的特徴の代用物のための区画を備えることができる。
【００１６】
線量計が、ＰＳＤＰの少なくとも一部分に導入される。線量計は、ＰＳＤＰに含めるのに適した、放射線への曝露を測定するように構成された任意の品目又はデバイスであってよい。線量計などは、ＰＳＤＰの一部分に少なくとも部分的に又は全体的に挿入されてよい。適切な線量計としては、電離放射線との相互作用時に線量計容積内のいくつかの光学的性質が予測どおりに変化する線量計がある。これらの光学的性質は、光散乱度、吸光度、屈折率、及びこれらの組み合わせのようなパラメータに対する感受性を有する。そのうえ、適切な線量計としては、電離放射線との相互作用時に線量計容積内のスピン−スピン緩和時間が予測どおりに変化する線量計がある。適切な線量計の例としては、限定するものではないが、ポリマーゲル線量計、電離箱やダイオードなどの１又は２以上の１次元（１Ｄ，one-dimensional）点線量計、１Ｄ点線量計の１又は２以上の線形配列、ラジオグラフィックフィルム又はラジオクロミックフィルムなどの、点線量計又は２Ｄ線量計の１又は２以上の２次元（２Ｄ，two-dimensional）配列、点線量計の１又は２以上の３Ｄ配列などの、放射線への曝露を測定することが可能な任意のデバイス、装置、又は物質がある。いくつかの実施形態では、線量計は、電離放射線との相互作用に関して軟部組織に類似した性質（例えば、約０ＨＵ又は約４００ＨＵ未満又は約１００ＨＵ未満又は約３０ＨＵ未満又は約０ＨＵ未満のＣＴ数）を有するように設計されたポリマーゲル線量計である。ＰＳＤＰは、線量計の周りで製造されてもよいし、線量計は、製造後にモデルに導入されてもよい。
【００１７】
いくつかの実施形態では、線量計はポリマーゲル線量計である。ポリマーゲル線量計は、空間線量堆積情報を３次元で記録及び保持することができる。ポリマーゲル線量計は、放射線照射時に吸収された放射線量の関数として重合する放射線感受性ポリマーから形成され得る。適切なポリマーゲル線量計としては、ヒドロゲルがある。ヒドロゲルでは、放射線照射によって形成された無水ラジカルがモノマーの重合を誘起し、したがってモノマーがポリマーに変換されるように、選択されたモノマー及び架橋が分解される。生じるポリマーの量は、吸収線量の関数であってよい。ゲルマトリックスの目的は、ポリマー構造を所定の位置に保持し、吸収線量の空間情報を保存することである。そのようなポリマーゲルは、液体として調製され、ポリマーゲルが凝固する患者の部分の３次元モデルに注入されてよい。
【００１８】
ポリマーゲル線量計は、市販されているか又は当技術分野で知られており、広い動的範囲にわたって線形線量応答を示すので、線量測定目的に適していることが証明されている。ポリマーゲル線量計は現在、従来の放射線治療法（ＲＴ）デバイスを用いて放射線照射され、その後、ＭＲＩデバイスへ運搬され、ＭＲＩデバイスで撮像されることによって、研究目的及び品質保証目的で用いられる。
【００１９】
線量計を含むＰＳＤＰは、生きている患者のために設計された治療計画に従って放射線照射され得る。ＰＳＤＰは、生きている患者であるかのように配置され、かつ放射線照射され得る（例えば、図４を参照）。その後、ＰＳＤＰは、ＰＳＤＰ内の放射線量分布を決定するために撮像され得る。例えば、線量計がポリマーゲルである場合、ＰＳＤＰは、ＭＲＩでスキャンされ、患者固有の線量測定ファントムへとレンダリングされ得る（例えば、図５及び図６を参照）。そのような線量測定ファントムはまた、ポリマーゲル較正データを使用して放射線量マップに変換され得る。
【００２０】
いくつかの実施形態では、線量測定ファントムは、患者の医療用画像と結合され得る（すなわち、フュージョンレジストレーション）（例えば、図７を参照）。そのようなフュージョンレジストレーションは、ＰＳＤＰが正確な患者固有の解剖学的データを提供するので可能である。このようにして、治療計画システムによって生成された３Ｄ線量計算を有する医療用画像情報は、患者固有の線量測定ファントムから決定された３Ｄ線量分布と比較され得る。この比較は、フュージョンレジストレーションが可能なＴＰＳ又は他の任意の医療用イメージングソフトウェアを使用して実行され得る。そのようなフュージョンレジストレーションは、医療用画像及びＰＳＤＰにおける骨構造及び外部輪郭の対応によって容易にされる。この品質保証ステップは、例えば放射線腫瘍医及び／又は医学物理学者が治療計画の線量測定の制度及び幾何学的精度を調べる助けとなる。この比較は、治療計画を使用して実際に送達された３Ｄ線量に対してＴＰＳによって計算された３Ｄ線量分布、及び／又は送達された線量の特別な幾何学的精度を示すことができる。したがって、本開示のシステム及び方法は、実際に送達された放射線量が、生きている患者に関して所望の幾何学的／空間的な位置に送達されたかどうかを示す。次いで、放射線療法治療の補正又は修正が、本開示のシステム又は方法に基づいて考慮又は実行され得る。
【００２１】
本明細書における説明から明らかであるように、本開示の方法及び／又は製品は、治療前計画検証だけでなく、治療後計画検証にも、すなわち遡及的に、有用である。治療後プロセスは、治療がどのように送達されたかを記録するので、患者の医療記録に有用であり得る。従来技術によれば、患者の医療記録は現在、単なる理論上のものである。しかしながら、本開示によれば、患者の医療記録は、何が特定の患者に対して実際に行われたかを含むことができる。本開示の方法及び／又は製品は、治療がどのように送達されたか及びどの組織が影響を受けたかについての情報を提供するうえで有用である。
【００２２】
治療を送達するために必要とされるデジタル情報（例えば、ＴＰＳ及び各患者に対するがん情報システムデータ）が、治療後長期間にわたって保存される。したがって、患者に送達された同じ治療が、ＰＳＤＰを使用して再現可能である。これは、例えば、治療が、視神経の放射線照射による視力喪失などの副作用の原因であったかどうかを実証するのに有用なことがある。従来技術による方法及びシステムによれば、これは（ＴＰＳがいくつかの仮定に基づいて理論的に計算されるので、ＴＰＳが異なるものを示した場合でも）実証することができない。本開示のシステム及び方法は、同じ患者の解剖学的データ及び同じ治療デジタル情報を使用して何が起きたかを複写する。その結果、全体的な治療がいつでも再現可能である。
【００２３】
本開示の方法及び／又は製品は、監査目的にも有用であり得る。ＲＴ部門の監査は日常的に実行され、本開示の製品及び方法は、そのような目的で使用されてもよい。本開示のシステム及び方法は、選択されたＰＳＤＰを構築するために使用されてよく、ＰＳＤＰにおける治療は送達可能である。実験データと理論（ＴＰＳ）データとの比較は、監査で使用され得る。
【００２４】
ここで図面を詳細に参照すると、同じ数字は全体を通して同じ要素を示し、図１〜１１は、本開示のいくつかの実施形態による、個別化された（患者固有）放射線療法治療検証（ＲＴＶ，Radiotherapy Treatment Verification）及び品質保証（ＱＡ）のためのシステム及び／又は方法を示す。前述のように、本開示のシステム及び方法は、より正確で効率的な放射線療法治療を達成するために各別個の放射線療法患者に適用可能であり、放射線療法を実行するために使用されるすべての放射線療法モダリティ及び全種類の電離放射線に使用可能である。
【００２５】
図１〜２Ｃを参照すると、本開示のシステム又は方法は、患者の少なくとも一部分の放射線療法医療用画像２０の１又は２以上のセットを撮影又は受け取ることを含むことができる。本開示は、特許の一部分が頭蓋骨又は頭部であることを説明し、示す。しかしながら、本明細書で開示されるシステム又は方法は、腹部領域などの、患者の１又は２以上の身体部分のいずれかをより効果的に治療するために使用可能である。放射線療法医療用画像２０は、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像（図１、図２Ａ〜２Ｃ）、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）画像などのうち１又は２以上を含むことができる。
【００２６】
図３Ａ及び３Ｂを参照すると、例示的な一実施形態では、１又は２以上のＣＴスキャン２０は、３次元（３Ｄ）プリンタに送信又は入力され得る。プリンタは、ＣＴスキャンに示される患者の１又は２以上の部分を複写するように設計された１又は２以上のＰＳＤＰを印刷又は形成するように構成され得る（図１０に示されるステップ５０）。したがって、各ＰＳＤＰ２４は、各患者に対して特有であり得るか、又は各患者専用に設計され得る。完了すると、各ＰＳＤＰ２４は、少なくとも部分的に中空であってよく、外部輪郭及び骨構造（内部及び外部）に関して、頭蓋骨又は頸部などの、特定の患者の解剖学的構造を再現又は複製することができる。ＰＳＤＰ２４はほぼ固体の外周縁を有してよく（図３Ｂ）、及び／又は少なくとも部分的に中空の内部への１又は２以上の離隔された開口を含んでよい。モデル２４は、放射線への曝露を測定することが可能な線量計を受け入れる又は含むように構成される。例えば、液体形態をしたポリマーゲル線量計は、ＰＳＤＰ２４の内部の中空空洞を全体的に満たすためにＰＳＤＰ２４に挿入され得る（図１０のステップ５２を参照）。
【００２７】
例示的な一実施形態では、ＰＳＤＰ２４は、治療計画システム（ＴＰＳ）によって作成された放射線療法治療計画（ＲＴＰ，Radiotherapy Treatment Plan）に従って放射線照射されてよい（図１０のステップ５４を参照）。当業者に知られているように、ＲＴＰは一般に、実際の生きている患者に対して放射線療法照射を実行するために使用される。本出願の少なくとも１つの実施形態では、実際の生きている患者に対してＲＴＰを実行する前に、ＲＴＰは、個別化された放射線療法治療検証及び品質保証のためのＰＳＤＰ２４に対して「検査されて」実行され得る。例えば、ＰＳＤＰ２４が患者の頭部である場合、ＰＳＤＰ２４は、治療室内に配置され、ＰＳＤＰ２４が実際の患者であるかのように正確に放射線照射され得る（図４Ａ及び４Ｂを参照）。
【００２８】
図５及び６を参照すると、例示的な一実施形態では、ＰＳＤＰ２４は、例えば、ＰＳＤＰ２４内の送達された線量分布（図１０のステップ５６を参照）を３次元で測定するためにＭＲＩを使用してスキャンされる。ＰＳＤＰ２４の放射線照射容積のすべての３Ｄ−ＭＲＩスキャンは、空間分解能の高い３Ｄ−Ｔ２パラメータマップ又は標準的な臨床Ｔ２強調画像を得ることができる。図５及び図６の読み出し画像における暗い領域は、高線量区域を表す。動作中、Ｔ２マップによって評価されるＴ２値が低いほど、線量が高い。ポリマーゲル較正データ[D=f(T2)、D:線量]を使用することによって、パラメータＴ２マップは、実際の放射線量マップに変換可能である。
【００２９】
図７Ａ及び７Ｂは、実際の患者ＣＴ画像とＰＳＤＰ２４のＭＲＩ画像との間のフュージョンレジストーション又は比較を示す（図１０のステップ５８を参照）。ＣＴ画像は、ＴＰＳの計算された線量分布を含むことができ、ＭＲＩ画像は、ポリマーゲルで測定された線量分布を含むことができる。したがって、図８及び９に示されるように、ＴＰＳの理論的線量計算（色の付いた等線量線）は、フュージョンレジストーションと重ね合わされ得る。これによって、全体的治療の定性的比較及び／又は定量的比較及び評価が可能になる。例えば、線量パターンから問題（例えば、線量パターンが決定臓器に影響を与える）が明らかになる場合、治療計画は修正されてよい。
【００３０】
上記で説明した技法及び／又は実施形態のうち１又は２以上は、ソフトウェア、例えばコンピューティングデバイス２１０上で実行されるモジュール又はより多くのコンピューティングデバイス２１０を用いて実施されてもよいし、これを必要としてもよい（図１０を参照）。もちろん、本明細書で説明するモジュールは、さまざまな機能を示すものであり、いかなる実施形態の構造又は機能も制限しない。むしろ、さまざまなモジュールの機能は、さまざまな設計上の検討事項により、異なるように分割され、より多い又は少ないモジュールによって実行されてよい。
【００３１】
各コンピューティングデバイス２１０は、非一時的な方法で１又は２以上の記憶デバイス２１３上に記憶された命令、例えばコンピュータ可読命令（すなわち、コード）を処理するように設計された１又は２以上の処理デバイス２１１を含むことができる。命令を処理することによって、処理デバイス２１１は、本明細書で開示されるステップ及び／又は機能のうちの１又は２以上を実行することができる。各処理デバイスは、実物であってもよいし、仮想であってもよい。マルチ処理システムでは、複数の処理ユニットは、処理能力を増加させるためにコンピュータ実行可能命令を実行し得る。記憶デバイス２１３は、任意のタイプの非一時的記憶デバイス（例えば、光学式記憶デバイス、磁気記憶デバイス、ソリッドステート記憶デバイスなど）であってよい。記憶デバイス２１３は、着脱可能であっても着脱不可能であってもよく、記憶デバイス２１３としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ若しくはカセット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、ＢＤ、ＳＳＤ、又は情報を記憶するために使用できる他の任意の媒体があり得る。あるいは、命令は、１又は２以上のリモート記憶デバイス、例えば、ネットワーク又はインターネットを経由してアクセスされる記憶デバイスに記憶されてよい。
【００３２】
加えて、各コンピューティングデバイス２１０は、メモリ２１２と、１若しくは２以上の入力制御装置２１６と、１若しくは２以上の出力制御装置２１５と、及び／又は１若しくは２以上の通信接続２４０とを有してよい。メモリ２１２は、揮発性メモリ（例えば、レジスタ、キャッシュ、ＲＡＭなど）であってもよいし、不揮発性メモリ（例えば、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなど）であってもよいし、それらの何らかの組み合わせであってもよい。少なくとも１つの実施形態では、メモリ２１２は、説明した技法を実装するソフトウェアを記憶することができる。
【００３３】
バス、コントローラ、又はネットワークなどの相互接続機構２１４は、プロセッサ２１１、メモリ２１２、記憶デバイス２１３、入力制御装置２１６、出力制御装置２１５、通信接続２４０、及び他の任意のデバイス（例えば、ネットワーク制御装置、サウンドコントローラなど）を含むコンピューティングデバイス２１０の構成要素を動作可能に接続することができる。出力制御装置２１５は、出力制御装置２１５がディスプレイデバイス２２０上での表示を（例えば、実行されるモジュールに応答して）変換できるようなやり方で、１又は２以上の出力デバイス２２０（例えば、モニタ、テレビ、モバイルデバイスの画面、タッチディスプレイ、プリンタ、スピーカなど）に（例えば、有線接続又は無線接続を介して）動作可能に接続されてよい。入力制御装置２１６は、入力が使用者から受け取られ得るようなやり方で、入力デバイス２３０（例えば、マウス、キーボード、タッチパッド、スクロールボール、タッチディスプレイ、ペン、ゲームコントローラ、音声入力デバイス、スキャンデバイス、デジタルカメラなど）に（例えば、有線接続又は無線接続を介して）動作可能に接続され得る。
【００３４】
通信接続２４０は、別のコンピューティングエンティティへの通信媒体を経由した通信を可能にし得る。通信媒体は、コンピュータ実行可能命令、音声情報若しくはビデオ情報、又は変調データ信号中の他のデータなどの情報を運ぶ。変調されたデータ信号は、その特徴の１又は２以上が信号内の情報を符号化するように設定又は変化されている信号である。限定ではなく、例として、通信媒体としては、電気キャリア、光学キャリア、ＲＦキャリア、赤外線キャリア、音響キャリア、又は他のキャリアを用いて実施される有線技法又はワイヤレス技法がある。
【００３５】
図１１は、識別しやすくするだけのために、コンピューティングデバイス２１０、出力デバイス２２０、及び入力デバイス２３０を別個のデバイスとして示す。しかしながら、コンピューティングデバイス２１０、ディスプレイデバイス２２０、及び／又は入力デバイス２３０は、別個のデバイス（例えば、モニタ及びマウスに有線によって接続されたパーソナルコンピュータ）であってもよいし、単一のデバイス（例えば、スマートフォン又はタブレットなどの、タッチディスプレイを有するモバイルデバイス）に統合されてもよいし、デバイスの任意の組み合わせ（例えば、タッチスクリーンディスプレイデバイスに動作可能に接続されたコンピューティングデバイス、単一の表示デバイス及び入力デバイスに取り付けられた複数のコンピューティングデバイスなど）であってもよい。コンピューティングデバイス２１０は、１又は２以上のサーバ、例えばネットワークサーバのファーム、クラスタサーバ環境、又はリモートコンピューティングデバイス上で実行されるクラウドサービスであってよい。
【００３６】
したがって、本発明は、言及された目的及び利点並びにその中に内包される目的及び利点を達成するように十分に適合される。多数の変更が当業者によってなされ得るが、そのような変更は、添付の特許請求の範囲によって部分的に示される本発明の趣旨に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年5月11日(2016.5.11)
【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】
患者の少なくとも一部分の第１の医用画像の少なくとも１つのセットを受け取るステップと、
前記第１の医用画像の少なくとも１つのセットに基づいて前記患者の前記一部分の患者固有３次元モデルを作成するステップと、
線量計を前記患者固有３次元モデルの一部分に挿入するステップであって、前記線量計は、放射線への曝露を測定するように構成されている、ステップと、
前記線量計を含む前記患者固有３次元モデルをスキャンして、前記患者固有モデルを表す少なくとも１つの読み出し画像を提供するステップと
を含む方法。
【請求項２】
患者固有の放射線療法治療計画に従って、線量計を含む３次元モデルの少なくとも一部分に放射線を照射するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
線量計を含む放射線が照射された患者固有３次元モデルをスキャンして、前記モデル内の放射線線量分布を表す少なくとも１つの読み出し画像を提供するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
（ａ）モデル内の放射線線量分布を表す少なくとも１つの読み出し画像と、（ｂ）患者固有モデルを表す少なくとも１つの読み出し画像とのフュージョンレジストレーションをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
（ａ）モデル内の放射線線量分布を表す少なくとも１つの読み出し画像と、（ｂ）患者固有モデルを表す少なくとも１つの読み出し画像と、（ｃ）放射線療法治療計画によって計算された少なくとも１つの３次元の線量分布とのフュージョンレジストレーションをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
（ａ）モデル内の放射線線量分布を表す少なくとも１つの読み出し画像と、（ｂ）患者固有モデルを表す少なくとも１つの読み出し画像と、（ｃ）放射線療法治療計画によって計算された少なくとも１つの３次元の線量分布と、（ｄ）患者の少なくとも一部分の第１の医用画像の少なくとも１つのセットとのフュージョンレジストレーションをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
線量計がポリマーゲル線量計である、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
線量計が、点線量計、点線量計の線形配列、点線量計の２次元配列、点線量計の３次元配列、及び少なくとも１つの２次元線量計のうちの少なくとも１つである、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
第１の医用画像の少なくとも１つのセットが、コンピュータ断層撮影、磁気共鳴イメージング、陽電子放射断層撮影のうちの少なくとも１つによって撮影される、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
患者の少なくとも一部分の第１の医用画像の少なくとも１つのセットを受け取るステップと、
第１の医用画像の少なくとも１つのセットに基づいて前記患者の前記一部分の患者固有３次元モデルを作成するステップと、
線量計を前記患者固有３次元モデルの一部分に挿入するステップであって、前記線量計は、放射線への曝露を測定するように構成されている、ステップと、
患者固有の放射線療法治療計画に従って、前記線量計を含む前記患者固有３次元モデルの少なくとも一部分に放射線を照射するステップと
を含む方法。
【請求項１１】
線量計を含む照射された患者固有３次元モデルをスキャンして、前記モデル内の放射線線量分布を表す少なくとも１つの読み出し画像を提供するステップ
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
（ａ）モデル内の放射線線量分布を表す少なくとも１つの読み出し画像と、（ｂ）患者の少なくとも一部分の第１の医用画像の少なくとも１つのセットとのフュージョンレジストレーションをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
（ａ）モデル内の放射線線量分布を表す少なくとも１つの読み出し画像と、（ｂ）患者の少なくとも一部分の第１の医用画像の少なくとも１つのセットと、（ｃ）放射線療法治療計画によって計算された少なくとも１つの３次元の線量分布とのフュージョンレジストレーションをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
線量計がポリマーゲル線量計である、請求項１０〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
線量計が、点線量計、点線量計の線形配列、点線量計の２次元配列、点線量計の３次元配列、及び少なくとも１つの２次元線量計のうちの少なくとも１つである、請求項１０〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
第１の医用画像の少なくとも１つのセットが、コンピュータ断層撮影、磁気共鳴イメージング、陽電子放射断層撮影のうちの少なくとも１つによって撮影される、請求項１０〜１３のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
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