(57)【要約】  体内の組織領域に組織内光線力学療法及び／又は光熱療法を行うための方法及びシステムが開示される。光源の最適化された数、及び組織領域における光源のそれぞれの個々の位置、並びに光源のそれぞれのための個々の制御パラメータが、少なくとも１つの画像モダリティによって取得された組織領域の３Ｄ又は４Ｄ画像データに基づいて決定される。さらに、仮想環境において、体内の組織領域への組織内光線力学療法及び／又は光熱療法のセッションを仮想的に計画するコンピュータベースの方法が提供される。上記の組織中に光源をガイドするためのテンプレートが、上記の仮想計画からの作成データに基づいている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内の組織領域に組織内光線力学療法及び／又は光熱療法を行うためのシステムであって、
前記組織内の前記組織領域に治療用光線を照射するように構成された少なくとも１つの光源であり、光感受性薬剤との相互作用のために、及び／又は前記組織の制御された熱環境を実現するために、前記組織中に組織内的に挿入されるように作られた、光源と、
少なくとも１つの画像モダリティによって取得された前記組織領域の３Ｄ又は４Ｄ画像データに基づいて、前記光源の最適化された数、及び前記組織領域における前記光源のそれぞれの個々の位置、並びに前記光源それぞれのための個々の制御パラメータを決定するためのユニットであって、前記３Ｄ又は４Ｄ画像データが、前記組織領域を含み、少なくとも２つの異なる画像モダリティからの組み合わされた画像データである、ユニットと、
を備えるシステム。
【請求項２】
少なくとも２つの異なる画像モダリティから前記組み合わされた画像データを取得するために、前記３Ｄ又は４Ｄ画像データを重ね合わせるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記決定をコンピュータベースの仮想環境において行うように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記光源における前記組織内光線力学療法の少なくとも１つの光線力学治療パラメータを評価するためのユニットと、
前記光線力学治療パラメータの評価に応じて、前記組織内光線力学療法の前記治療用光線の特性を変更するためのユニットと、
前記光線力学治療パラメータのうちの１つの少なくとも１つの属性に応じて、治療用光線治療の前記照射を少なくとも一時的に制限するように構成された制御ユニットと、
を備える請求項１〜３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記光源が、前記組織領域中に組織内的に挿入されるように構成された光ファイバの遠位端領域である、請求項１〜４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記遠位端領域が光拡散体を備え、前記光ファイバが該遠位端において拡散光を発するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記光源が、埋め込み可能な光源である、請求項１〜４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
体内の組織領域への組織内光線力学療法及び／又は光熱療法のセッションを計画するための複数のコードセグメントを含むコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータプログラムが、
被験者の腫瘍部位の２つの異なる画像モダリティの３Ｄ又は４Ｄ画像の少なくとも２つのセットを評価するための第１のコードセグメントと、
重ね合わされた多次元画像データセットをレンダリングした前記３Ｄ又は４Ｄ画像を統合するための第２のコードセグメントと、
前記重ね合わされた画像データセットに基づいて、前記光源の最適化された数、及び前記組織領域における前記光源のそれぞれの個々の位置、並びに前記光源それぞれのための個々の制御パラメータを決定するための第３のコードセグメントと
を含む、コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項９】
仮想環境において、体内の組織領域への組織内光線力学療法及び／又は光熱療法のセッションを仮想的に計画するコンピュータベースの方法であって、
２つの異なる画像モダリティのような少なくとも１つの撮像モダリティから、注目領域の３Ｄ又は４Ｄデータを提供するステップと、
前記重ね合わされた画像データセットに基づいた前記光源の最適化された数、及び前記組織領域における前記光源のそれぞれの個々の位置、並びに前記光源のそれぞれのための個々の制御パラメータに基づいて、最適化された治療のために、前記組織領域に対する組織内光源の数、及び空間的分布、位置、並びに空間的方向を決定するステップと、
前記組織内光源の前記決定された数、及び空間的分布、位置、並びに空間的方向に基づいて、前記セッションを仮想的に計画するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
仮想テンプレートに基づいて前記注目領域における前記光源の位置決めを仮想的にシミュレートするために、該仮想テンプレートを提供するステップを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
仮想テンプレートを提供する前記ステップが、前記仮想計画に基づいて前記テンプレートのための作成データを提供するサブステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記仮想計画が、前記組織領域に対する前記テンプレートの位置決めを仮想的にシミュレートするステップと、前記光源の前記組織領域中への導入を仮想的にシミュレートするステップと、を含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記３Ｄ又は４Ｄデータが、前記組織領域が位置する治療の領域又は当該治療の領域よりも大きい領域についての画像データを含み、前記仮想計画が、骨組織上のような解剖学的に固定された位置に前記テンプレートを添え付けることを仮想的に計画するステップを含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記仮想的に計画されたテンプレートが、画定された停止ユニットを有するガイドシリンダのような少なくとも１つのガイドユニットを備え、例えば、ガイドシリンダは、定義された方向及び深さが外科用テンプレートから前記治療の領域に与えられるように、シリンジタイプの光ファイバ誘導器の対応する結合カラーに対して設けられた停止カラーを備えることができる、請求項１０〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記光源の位置決めを仮想的に行うステップと、実際の医療処置において治療組織の領域内に前記光源を自動的に又は半自動的に位置決めするためのロボットシステムにデータを提供するステップと、を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
体内の組織領域への組織内光線力学療法及び／又は光熱療法を仮想的に計画するためのシステムであって、
少なくとも２つの撮像モダリティからの注目領域の３Ｄ又は４Ｄデータを処理するためのユニットと、
前記重ね合わされた画像データセットに基づいた前記光源の最適化された数、及び前記組織領域における前記光源のそれぞれの個々の位置、並びに前記光源のそれぞれのための個々の制御パラメータに基づいて、最適化された治療のために、前記組織領域に対する組織内光源の数、及び空間的分布、位置、並びに空間的方向を決定するためのユニットと、
前記組織内光源の前記決定された数、及び空間的分布、位置、並びに空間的方向に基づく前記セッションを仮想的に計画するためのユニットと、
を備えるシステム。
【請求項１７】
請求項９〜１５のいずれか一項に記載の仮想的に計画する前記方法からの作成データに基づいてテンプレートを作成する方法。
【請求項１８】
前記テンプレートの前記作成が、ラピッドプロトタイピング方法を含む方法を伴わずに行われる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
請求項９〜１５のいずれか一項に記載の前記仮想計画を含み、前記仮想計画からのデータに基づいて、治療組織の領域において光源を更に位置決めする医療処置。
【請求項２０】
前記治療組織の領域に関して前記仮想計画から出力された作成データから作成されたテンプレートを位置決めするステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、概して、光線力学的光線療法（ＰＤＴ）、並びに、関連するシステム、デバイス、コンピュータプログラム製品、及び方法の分野に関するものである。より詳細には、本発明は、そのようなＰＤＴシステムにおけるパラメータを計画し、制御し、調整することに関している。更により詳細には、本発明は、間質腫瘍ＰＤＴシステムにおける療法に先立った前処置用及びプロセスパラメータの計画用のシステム及び方法に関する。
【発明の背景】
【０００２】
光線力学療法（ＰＤＴ）は、選択性及び有効性の観点において有望な成果を示している癌治療モダリティであり、例えば、Ｄｏｕｇｈｅｒｔｙ  ＴＪら、Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ  ｔｈｅｒａｐｙ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  １９９８；９０：８８９〜９０５を参照されたい。
【０００３】
ＰＤＴは、光感受性薬剤の使用に依存しており、当該薬剤は、酸素の存在化で光によって活性化され、毒性一重項酸素ラジカルの生成をもたらす。これらの毒性一重項酸素ラジカルにより引き起こされるアポトーシス、壊死、及び血管損傷によって、組織の破壊が生じる。
【０００４】
有効な治療を達成するために、全ての腫瘍細胞が十分な放射線量を受けて毒性一重項状態が得られることを確認するために、いくつかのファイバが使用されている。
【０００５】
組織における活性化光線の透過が限られていることは、ＰＤＴの一般的な問題である。厚さ約５ｍｍ未満の腫瘍のみが、表面照射によって治療され得る。より厚い及び／又はより深い位置にある腫瘍を治療するためには、組織内ＰＤＴ（ＩＰＤＴ）が利用され得る。組織内ＰＤＴでは、例えば、内腔にファイバが配置された注射針を使用して、光伝導性光ファイバが腫瘍内に送り込まれる。これについては、例えば、本出願と同じ出願人の国際出願ＰＣＴ／ＳＥ２００６／０５０１２０に説明されており、同国際出願をあらゆる目的のためにその全体を参照によりここに援用する。しかしながら、国際出願ＰＣＴ／ＳＥ２００６／０５０１２０は、複数のそのような光ファイバを、腫瘍組織の領域において効果的に位置決めすることに関する手引きを示していない。
【０００６】
組織内ＰＤＴにおいて、生物学的効果を最大限引き出すためには、正確な線量測定方法が必要であり、被験者の実際の治療に先立つ、具体的に編み出された計画が更に必要である。
【０００７】
ＰＤＴの前処置計画が、本出願と同じ出願人の国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５８４７７に開示されている。ここに同国際出願をあらゆる目的のためにその全体を参照することにより援用する。前立腺組織全体へのＩＰＤＴのための前処置モジュールを構成する方法が開示されている。この方法は、ＩＰＤＴの開始に先立つ、標的形状の再構成、及びこの形状内でのソースファイバの位置の最適化を含んでいる。しかしながら、特に、ＰＤＴの前処置又は計画のために重要なパラメータの決定、並びに特定の患者の状況に対するパラメータの調整に関する情報又は手引きという点において、国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５８４７７の方法は、更に改良することができる。
【０００８】
したがって、生体内又は生体外で、ＰＤＴ前及びＰＤＴ中に、光線療法及び／又は関連するパラメータを初期的に予め設定し、制御し、調整するための、代替的な又は改善された好適な方法及び／又はシステムが必要である。特に、治療の領域に対する光源の治療前の位置決めについては、改善することができる。
【発明の概要】
【０００９】
したがって、本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲に従ったシステム、方法、及びコンピュータプログラムを、単独で、又は任意の組合せにおいて提供することにより、上で特定したような本技術分野における一以上の欠陥、不都合、又は問題を、軽減、緩和、又は排除するように好適に追求するものである。
【００１０】
更により詳細には、本発明は、ＰＤＴ治療前の、組織の初期状態、即ち、治療前状態を判断するための計算方法を組み込んだ、システム、方法、コンピュータプログラム、及び医療用ワークステーションを含む。この計算方法は、腫瘍又は増感剤に関連した少なくとも１つの画像データセットの評価に基づいている。この画像データセットは、ＭＲ及び超音波といった少なくとも２つの異なる画像モダリティからの、組み合わされた、又は重ね合わされた画像データセットである。
【００１１】
また、体内の組織に組織内光線力学療法を行うためのシステムを開示する。このシステムは、異なるモダリティから取得される治療領域の３Ｄ画像を重ね合わせるための機能を備える。統合された３Ｄ画像は、治療領域、例えば、被験者の腫瘍部位に関連する。重ね合わされた多次元画像が、前処置手続及び計画プロセスのための基礎を形成する。例えば空間的な血流分布を考慮するためには、４Ｄ画像が考慮され得る。ここで、４次元目は時間である。４Ｄ画像は、様々な３Ｄパラメータを経時的に計算するために使用され得る。例えば、計算は、３Ｄ温度放出関数、又は増感剤若しくは酸素の３Ｄ洗い出し係数（ウォッシュアウトファクター）、或いは３Ｄ酸素更新パラメータであってもよい。これらの計算に基づいて、対象となる領域における少なくとも１つの光源の位置決めが最適化される。
【００１２】
本発明の一側面によれば、体内の組織領域に組織内光線力学療法及び／又は光熱療法を行うためのシステムが開示される。このシステムは、組織内の組織領域に治療用光線を照射するように構成された少なくとも１つの光源を有し、この光源は、光感受性薬剤との相互作用のために、及び／又は組織の制御された熱環境を実現するために、組織中に組織内的に（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌｌｙ）挿入されるように作られている。さらに、システムは、少なくとも１つの画像モダリティによって取得された、組織領域の３Ｄ又は４Ｄ画像データに基づいて、光源の最適化された数、及び組織領域における光源のそれぞれの個々の位置、並びに光源それぞれの個々の制御パラメータを決定するためのユニットを有する。
【００１３】
実施形態では、組織領域を含む３Ｄ又は４Ｄ画像データは、少なくとも２つの異なる画像モダリティから組み合わされた画像データである。実施形態では、システムは、少なくとも２つの異なる画像モダリティから組み合わされた画像データを取得するために、前記３Ｄ又は４Ｄ画像データを重ね合わせるように構成されている。上記の決定はコンピュータベースの仮想環境においてなされ得る。これにより、ユーザフレンドリーな計画、及び信頼でき、改善された医療処置が可能となる。
【００１４】
実施形態では、システムは、光源における組織内光線力学療法の少なくとも１つの光線力学治療パラメータを評価するためのユニットと、光線力学治療パラメータの評価に応じて、組織内光線力学療法の治療用光線の特性を変更するためのユニットと、複数の光線力学治療パラメータのうちの１つの少なくとも１つの属性に応じて、治療用光線治療の上記の照射を少なくとも一時的に制限するように構成された制御ユニットとを有する。
【００１５】
光線力学治療パラメータは、組織の状態、又は組織における光感受性薬剤の状態に関連したパラメータであってもよい。光線力学治療パラメータは、組織の実効減衰係数であってもよい。
【００１６】
光源は、組織領域中に組織内的に挿入されるように構成された光ファイバの遠位端領域であってもよい。遠位端領域は光拡散体を有していてもよく、これにより、光ファイバが遠位端において拡散光を発するように構成される。或いは、光源は、埋め込み可能な光源である。
【００１７】
別の側面では、体内の組織領域への組織内光線力学療法及び／又は光熱療法のセッションを計画するための複数のコードセグメントを含むコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読記憶媒体が提供される。コンピュータプログラムは、被験者の腫瘍部位の２つの異なる画像モダリティの３Ｄ又は４Ｄ画像の少なくとも２つのセットを評価するための第１のコードセグメントと、重ね合わされた多次元画像データセットをレンダリングした３Ｄ又は４Ｄ画像を統合するための第２のコードセグメントと、重ね合わされた画像データセットに基づいて、光源の最適化された数、及び組織領域における光源のそれぞれの個々の位置、並びに光源それぞれのための個々の制御パラメータを決定するための第３のコードセグメントと、を含む。
【００１８】
このシステム、方法、及びコンピュータプログラムは、コンピュータベースの仮想計画環境において適用され得る。仮想計画環境では、光ファイバ端といった光源の位置決めがなされ得る。また、光源の最適化された位置及び数が自動的に決定され得る。或いは、又はそれに加えて、光源の位置及び数は、仮想計画環境において手動で調整されてもよい。
【００１９】
一側面では、仮想環境において、体内の組織領域への組織内光線力学療法及び／又は光熱療法のセッションを仮想的に計画するコンピュータベースの方法が提供される。この方法は、２つの異なる画像モダリティといった少なくとも１つの撮像モダリティから、注目領域の３Ｄ又は４Ｄデータを提供するステップと、重ね合わされた画像データセットに基づいた光源の最適化された数、及び組織領域における光源のそれぞれの個々の位置、並びに光源それぞれのための個々の制御パラメータに基づいて、最適化された治療のために、組織領域に対して組織内光源の数、及び空間的分布、位置、並びに空間的方向を決定するステップと、組織内光源の決定された数、及び空間的分布、位置、並びに空間的方向に基づいて、セッションを仮想的に計画するステップと、を含む。
【００２０】
３Ｄ又は４Ｄデータは、例えば腫瘍を含む治療の領域よりも大きな、又は相当に大きな領域のデータを含むことができる。この場合、仮想計画は、解剖学的に固定された位置、例えば骨組織上に外科用テンプレートを添え付けるという仮想計画を含むことができる。外科用テンプレートは、画定された停止ユニットを有するガイドシリンダといった少なくとも１つのガイドユニットを備える。例えば、ガイドシリンダは、定義された方向及び深さが外科用テンプレートから治療の領域に与えられるように、シリンジタイプの光ファイバ誘導器の対応する結合カラーに対して設けられた停止カラーを備え得る。
【００２１】
或いは、又はそれに加えて、光源を位置決めするためのデータが、治療組織の領域において光源を自動的に又は半自動的に位置決めするロボットシステムに提供されてもよい。
【００２２】
或いは、又はそれに加えて、光源を位置決めするためのデータが、例えば位置決め中に取得される超音波ベースのような画像に基づいて、位置決め中のリアルタイムフィードバックに使用されてもよい。したがって、光源を位置決めする際に、その時の患者の状況に対して調節が行われ得る。これは、例えば、光源の数と光源の位置の仮想計画に先立った３Ｄデータの最初の取得以降、解剖学的位置を変更すべきときに有利である。
【００２３】
したがって、別の側面では、システムは、体内の組織領域に組織内光線力学療法及び／又は光熱療法を行うためのシステムであってもよい。システムは、組織の組織領域に治療用光線を放射するように構成された少なくとも１つの光源であって、光感受性薬剤との相互作用のために、及び／又は組織の制御された熱環境を実現するために、組織中に組織内的に挿入されるように作られた当該光源と、少なくとも１つの画像モダリティによって取得された組織領域の３Ｄ又は４Ｄ画像データに基づいて、光源の最適化された数、及び組織領域における光源のそれぞれの個々の位置、並びに光源それぞれのための個々の制御パラメータを決定するためのユニットと、を有する。
【００２４】
３Ｄ又は４Ｄ画像データは、組織領域を含み、少なくとも２つの異なる画像モダリティから組み合わされた画像データであってもよい。
【００２５】
言及したように、システムは、コンピュータベースの仮想環境において、上記の決定を行うように構成されてもよい。
【００２６】
システムは、光源における組織内光線力学療法の少なくとも１つの光線力学治療パラメータを評価するためのユニットと、光線力学治療パラメータの評価に応じて、組織内光線力学療法の治療用光線の特性を変更するためのユニットと、複数の光線力学治療パラメータのうちの１つの少なくとも１つの属性に応じて、治療用光線治療の上記放射を少なくとも一時的に制限するように構成された制御ユニットと、を備え得る。
【００２７】
光源は、光ファイバの遠位端領域であってもよい。遠位端領域は、光拡散体を備えていてもよい。
【００２８】
光源はまた、光ダイオード、レーザダイオードなどの、埋め込み可能な光源であってもよい。
【００２９】
一側面では、ＰＤＴセッションを仮想的に計画するコンピュータベースの方法は、少なくとも１つの撮像モダリティから、注目領域の３Ｄ又は４Ｄデータを提供するステップと、最適化された治療のために、組織内光源の数及び分布を決定するステップと、を含む。
【００３０】
この方法は、注目領域における光源の位置のためのテンプレートを提供するステップを含んでいてもよい。
【００３１】
テンプレートを提供するステップは、仮想計画から出力された作成データに基づいて、テンプレートを作成することを含み得る。
【００３２】
この仮想計画に基づいて、光源は、治療組織の領域において適宜位置決めされる。
【００３３】
この位置決めは、仮想計画から出力された作成データから作成された外科用テンプレートを使用して行われてもよい。作成データは、例えば、ＳＴＬ形式において提供されてもよい。作成は、ラピッドプロトタイピング方法を含む、自由形式方法によって実現することができる。
【００３４】
別の側面によれば、コンピュータによって処理するためのコンピュータプログラムが提供される。コンピュータプログラムは、体内の組織に組織内光線力学療法を行うためのシステムにおいて、被験者の光線力学前処置において異なる画像モダリティからの多次元画像を統合し、正確に重ね合わせるためのコードセグメントを含む。コンピュータプログラムは、被験者の腫瘍部位の任意の画像モダリティの少なくとも２つのセットの多次元画像を評価するための第１のコードセグメントと、重ね合わされた多次元をレンダリングした多次元画像を統合するための第２のコードセグメントと、被験者の腫瘍における光ファイバの組織内遠位端の位置を決定するための第３のコードセグメントと、を含む。
【００３５】
本発明の更なる実施形態は、従属請求項において定義され、本発明の第２の及びそれ以降の側面の特徴は、必要に応じて変更して第１の側面に準用する。
【００３６】
治療の領域に対して光源の好適な治療前の位置決めを提供する幾つかの実施形態は、改良し得る。
【００３７】
本発明の幾つかの実施形態は、改善された治療の精度を提供し、それが、例えば患者の過少治療の回避につながる。本発明の幾つかの実施形態はまた、危険にさらされた健康な器官への損傷を回避することによって、患者の安全を高めることを実現する。
【００３８】
本明細書において使用されるとき、用語「備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）は、言及した特徴、整数、ステップ、又は構成要素の存在を特定するために用いられるが、一つ以上の他の特徴、整数、ステップ、構成要素、若しくはその群の存在又は追加を排除するものではないことを強調しておく。
【００３９】
本発明の実施形態が可能にする、これらの、並びに他の態様、特徴、及び効果は、添付の図面への参照がなされる以下の本発明の実施形態の説明より、明らかとなり、解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】組織内ＰＤＴ装置の概略図である。
【図２】リアルタイム線量測定モジュールを構成する、前処置計画並びに治療及びモニタリングシーケンスを示す流れ図である。
【図３】ａ）は前立腺線量測定モデル中に組み込まれた器官の概略図であり、ｂ）は、患者の標的部位の再構成された幾何学的形状を示す３次元グラフである。
【図４】ステップ４１０〜４９０及び５００〜５２０を含む方法４００の実施形態の流れ図である。
【実施形態の説明】
【００４１】
以下、本発明の特定の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書で説明する実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が十分に且つ完全であるよう、且つ当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように提供されている。添付の図面に示す実施形態の詳細な説明において使用される専門用語は、本発明を限定することを意図していない。図面中、同様の番号は、同様の要素を指している。
【００４２】
以下の説明は、ＰＤＴシステム及び方法、特に、前立腺癌の治療の実施形態に関連する組織内ＰＤＴシステム及び方法に適用できる本発明の実施形態に焦点を当てている。しかしながら、本発明はこの応用に限定されず、例えば、肝臓、食道、膵臓、胸部、脳、肺、気管、眼球、尿路、脳幹、脊髄、骨髄、腎臓、胃、腸、膵臓、胆嚢、その他を含む、多くの他の器官に適用されてもよいことが理解されるであろう。
【００４３】
加えて、又は或いは、治療は、光熱治療をも含み得る。
【００４４】
光線力学療法（ＰＤＴ）は、反復治療の実現性や治療誘発性の組織損傷が照射部位に限定されることといった利点に部分的に起因して、様々な器官において特定のタイプの悪性腫瘍を治療するための、臨床的により受け入れられた方法になっている。ＰＤＴの効果は、治療誘発性のアポトーシス及び直接壊死、血管損傷、並びに、場合によっては誘発性の免疫反応の組合せによってもたらされ、組織損傷の範囲は、光線量、組織酸素化、及び増感剤濃度に左右される。ＰＤＴの場合、臨床治療プロトコルは、光線閾値モデルに依存することが多い。この単純化されたモデルは、予め定義された閾値を超える光線量に露光された組織領域のみが損傷するという前提に基づいている。閾値光線量は、組織タイプ、及び使用される光感受性物質に依存する傾向がある。堆積する光線量の観点から、ＰＤＴ治療の前及びＰＤＴ治療の間に、組織の光学的特性をモニタすることが不可欠である。前立腺組織の吸収係数及び散乱係数の、複数の患者間及び１人の患者内での著しい変動が、多くの群によって測定されている。加えて、吸収及び散乱のいかなる治療誘導性の変動も、恐らくは血液含有量及び組織酸素化状態の変化に起因して、治療進行中の光線分布に直接影響を及ぼす。
【００４５】
ＩＰＤＴを適用することにより、様々な変化する状態が発生し得る。これらの状態は、時間に依存することもあり、及び／又は、例えば血管位置及び／又は神経経路の位置の自然な変動に応じて組織内で変動することがある。これにより、深刻で望ましくない影響を伴い得る過剰治療か、又は治療の十分な効果を意味しない過少治療の何れかの状態がもたらされ得る。前立腺の組織構造の初期的な特性をより正確に適応させることによって、そのような患者のばらつきを克服し、治療の適切で望ましい結果を得られる。さらに、一般的な点光源構成に対して、拡散光を発するように構成された、遠位先端を有する光ファイバを構成して使用することによる。光ファイバの遠位端は、光ファイバの端部においてレンズ又はコーンなどの拡散デバイスを備えていてもよい。或いは、ファイバの外側部分の表面が、光を拡散するよう研磨されていてもよい。これを拡散体と称する。光ファイバの遠位端が拡散体を備えていてもよく、埋め込み型の光源が拡散体を備えていてもよい。
【００４６】
拡散体を使用することにより、点源で構成された先端又は光源と比較して、光は、治療形状内においてより均一に分散される。したがって、より時間効率のよいＩＰＤＴ治療の成果が得られる。その理由は、光線量が光ファイバの遠位先端の周りでより一層散乱され、先端に隣接する望まない組織壊死が同量のエネルギーでより少なくなり、したがって光線量をより高いレベルに設定して、結果的に治療時間を短くすることができるからである。また、異なる光分散特性が考慮される前立腺などの治療組織の領域内に、光ファイバの遠位先端を位置決めすることによって、点源と比較して、より少ない数の光ファイバを使用して同じ解剖学的幾何学的形状をカバーして、同じ治療効率を生じることができる。したがって、拡散光を発するように構成された光ファイバを使用すれば、より少ない経皮的切開を行えば済むことになる。このやり方において、本明細書において説明されるような外科用テンプレートは、より少ない構成要素を備え、それにより、製造コストを削減することができる。
【００４７】
図１は、本発明が組み込まれた一般的なＩＰＤＴ治療スキームを示している。前立腺ＩＰＤＴ治療に先立って、経直腸的超音波検査が行われて、標的組織の幾何形状、並びに付近のリスク器官（ＯＡＲ）を評価する。前立腺幾何形状、及び近接する組織タイプの複数の断面スライスが取り出される。これらスライスは、組織容量の３次元レンダリングの基礎を形成し、ここで前立腺、尿道、直腸、上部及び下部括約筋、並びに海綿体神経束の範囲が、泌尿器科医によって線で描かれる。更に組織を画定するために、前立腺内及び前立腺周りで、付加的な画像モダリティ、例えば、ＭＲ，ＣＴ、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴが使用され得る。異なる画像モダリティから取り出された画像は、治療すべき幾何形状の統合された３Ｄモデルに対して重ね合わされる。幾何形状の３Ｄモデルに基づいて、ランダム探索アルゴリズムが、光ファイバに位置を提供する。次いで光ファイバは、その仮想計画に基づいて、これらの位置に位置決めされる。
【００４８】
体内の組織に組織内光線力学療法を行うためのシステムが提供され、当該システムは、異なるモダリティから取得される治療領域の３Ｄ画像を重ね合わせるための機能を備える。統合された３Ｄ画像は、治療の領域、例えば、被験者の腫瘍部位に関連づけられる。重ね合わされた多次元画像は、前処置手続及び計画プロセスのための基礎を形成する。例えば、空間的な血流分布を考慮するために、４Ｄ画像が考慮されてもよい。ここで、４次元目は時間である。４Ｄ画像は、様々な３Ｄパラメータを経時的に計算するために使用され得る。例えば、計算は、３Ｄ温度放出関数、又は増感剤若しくは酸素の３Ｄ洗い出し係数、或いは３Ｄ酸素更新パラメータであってもよい。これらの計算に基づいて、対象となる領域における少なくとも１つの光源の位置決めが最適化される。
【００４９】
システム、方法、コンピュータプログラム、及び医療用ワークステーションは、コンピュータベースの仮想計画環境において適用され得る。仮想計画環境では、光ファイバ端のような光源の位置決めがなされ得る。また、光源の最適化された位置及び数が自動的に決定され得る。或いは、又はそれに加えて、光源の位置及び数が、仮想計画環境において手動で調整されてもよい。
【００５０】
３Ｄ又は４Ｄデータは、例えば腫瘍を含む治療の領域よりも大きな、又は相当に大きな領域についてのデータを含んでいてもよい。この場合、仮想計画は、解剖学的に固定された位置、例えば骨組織上に外科用テンプレートを添え付けるという仮想計画を含み得る。外科用テンプレートは、画定された停止ユニットを有するガイドシリンダといった少なくとも１つのガイドユニットを備える。例えば、ガイドシリンダは、定義された方向及び深さが外科用テンプレートから治療の領域に与えられるように、シリンジタイプの光ファイバ誘導器の対応する結合カラーに対して設けられた停止カラーを備え得る。
【００５１】
外科用テンプレートは、器官の３Ｄ構造に適合した３Ｄ構造として提供されてもよい。器官は、治療すべき器官であってもよい。外科用テンプレートは、したがって、治療すべき組織に対して位置決め可能である。
【００５２】
外科用テンプレートは、特定の患者、及び光源／光ファイバの決定された数に基づいている。治療は、このようにして、有利に効率的で、実装しやすく、信頼できるものとなる。
【００５３】
或いは、又はそれに加えて、光源を位置決めするためのデータが、治療組織の領域において光源を自動的に又は半自動的に位置決めするロボットシステムに提供されてもよい。
【００５４】
或いは、又はそれに加えて、光源を位置決めするためのデータが、例えば位置決め中に取得される超音波ベースのような画像に基づいて、位置決め中のリアルタイムフィードバックに使用されてもよい。したがって、光源を位置決めする際に、その時の患者の状況に対して調節が行われ得る。これは、例えば、光源の数と光源の位置の仮想計画に先立った３Ｄデータの最初の取得以降、解剖学的位置を変更すべきときに有利である。
【００５５】
したがって、別の側面では、システムは、体内の組織領域に組織内光線力学療法及び／又は光熱療法を行うためのシステムであってもよい。システムは、組織の組織領域に治療用光線を放射するように構成された少なくとも１つの光源であって、光感受性薬剤との相互作用のために、及び／又は組織の制御された熱環境を実現するために、組織中に組織内的に挿入されるように作られた当該光源と、少なくとも１つの画像モダリティによって取得された組織領域の３Ｄ又は４Ｄ画像データに基づいて、光源の最適化された数、及び組織領域における光源のそれぞれの個々の位置、並びに光源それぞれのための個々の制御パラメータを決定するためのユニットと、を備える。
【００５６】
３Ｄ又は４Ｄ画像データは、組織領域を含み、少なくとも２つの異なる画像モダリティからの組み合わされた画像データであってもよい。
【００５７】
言及したように、システムは、コンピュータベースの仮想環境において、上記の決定を行うように構成されてもよい。
【００５８】
システムは、光源におおける組織内光線力学療法の少なくとも１つの光線力学治療パラメータを評価するためのユニットと、光線力学治療パラメータの評価に応答して、前記組織内光線力学療法の治療用光線の特性を変更するためのユニットと、複数の光線力学治療パラメータのうちの１つの少なくとも１つの属性に応じて、治療用光線治療の上記放射を少なくとも一時的に制限するように構成された制御ユニットと、を備え得る。
【００５９】
光源は、光ファイバの遠位端領域であってもよい。遠位端領域は、光拡散体を備えていてもよい。
【００６０】
光源はまた、光ダイオード、レーザダイオードなどの、埋め込み可能な光源であってもよい。
【００６１】
一側面では、ＰＤＴセッションを仮想的に計画するコンピュータベースの方法は、少なくとも１つの撮像モダリティから、注目領域の３Ｄ又は４Ｄデータを提供するステップと、最適化された治療のために、組織内光源の数及び分布を決定するステップとを含む。
【００６２】
この方法は、注目領域における光源の位置のためのテンプレートを提供するステップを含んでいてもよい。
【００６３】
テンプレートを提供するステップは、仮想計画から出力された作成データに基づいて、前記テンプレートを作成することを含み得る。
【００６４】
この仮想計画に基づいて、光源は、治療組織の領域において適宜位置決めされる。
【００６５】
この位置決めは、仮想計画から出力された作成データから作成された外科用テンプレートを使用して行われてもよい。作成データは、例えば、ＳＴＬ形式において提供されてもよい。作成は、ラピッドプロトタイピング方法を含む、自由形式方法によって実現することができる。
【００６６】
本発明の別の実施形態によれば、コンピュータによって処理するためのコンピュータプログラムが提供される。コンピュータプログラムは、体内の組織に組織内光線力学療法を行うためのシステムにおいて、被験者の光線力学前処置において異なる画像モダリティからの多次元画像を統合し、正確に重ね合わせるためのコードセグメントを含む。コンピュータプログラムは、被験者の腫瘍部位の任意の画像モダリティの少なくとも２つのセットの多次元画像を評価するための第１のコードセグメントと、重ね合わされた多次元をレンダリングした多次元画像を統合するための第２のコードセグメントと、被験者の腫瘍における光ファイバの組織内遠位端の位置を決定するための第３のコードセグメントと、を含む。
【００６７】
一例では、組織中での距離の増加における透過光の減衰を記録し、当該透過光の減衰が光伝播のモデルにフィッティングされる方法が、使用される。光源の数及び位置を決定する実施形態は、そのようなモデルに基づいている。使用され得るモデルは、Ａ．Ｊ．Ｗｅｌｃｈ及びＭ．Ｊ．Ｃ．ｖａｎ  Ｇｅｍｅｒｔ：Ｏｐｔｉｃａｌ−Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒ−Ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ  Ｔｉｓｓｕｅ（Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ  １９９５）において説明されているような放射伝達用の輸送方程式であり、より詳細には、拡散光伝播の前提に基づいた近似式、即ち、拡散方程式である。結果として生じるデータは、方程式
【数１】
2012517252.tif 000003
を使用して評価された組織の実効減衰係数、μｅｆｆである。ここで、インデックスｉは、検出器ファイバｉからの測定値を表し、ｒｉは、光源から各検出器ファイバまでの距離であり、ｉは、１以上の整数であって、ＰＤＴシステムにおいて使用されるファイバの数、例えば、６、１２、１８本、又はそれ以上のファイバを表す。さらに、Ｐは、ファイバＩに使用される治療用光源の光出力電力を表し、μａは、吸収係数である。μｅｆｆ及び拡散方程式を使用することによって、このようにして組織におけるフルエンス率が計算され得る。
【００６８】
異なる設定値、即ち初期の設定値及び治療処置中の設定値が、後の計算、及び患者母集団データを含むデータベースの更なる調整のために記憶される。この作業において、ＭＲ、ＣＴ、超音波などの撮像モダリティ、並びに長期的結果などの補足リソースが使用されてもよい。患者母集団データを含むデータベースは、このようにして継続的に更新され、最適な予測を行うために更に改善される。
【００６９】
記録された蛍光測定値に加えて、治療のための組織の３次元幾何形状が、光源及び検出器の位置、並びに組織そのものの光学的特性と同様に計算において考慮される。このデータは、例えば少なくとも部分的には、超音波、ＭＲ、又はＣＴなどの撮像モダリティから提供され得る。
【００７０】
組織内ＰＤＴ（ＩＰＤＴ）は、限局性前立腺癌の治療についての根治的な前立腺切除術、外部放射線、及び化学療法の代替手段と見なされている。例えば、光感受性薬剤Ｔｅｍｏｐｏｒｆｉｎ（ｍＴＨＰＣ、メソ−テトラ（ヒドロキシフェニル）クロリン）は、続発性及び原発性前立腺癌を治療するために使用される。裸端部を有するファイバを利用して、照射された光線量は、１治療部位当たり２０Ｊ〜１００Ｊであり、結果的として著しい治療誘導性壊死が発生し、前立腺特化抗原（ＰＳＡ）レベルが低下した。拡散体を使用することによって、治療時間及びファイバの数が削減され得る。６つの原発性症例のうちの４つの症例で、一過性の刺激性排尿症状を含む非常に軽度にすぎない合併症が現れ、その一方で、より重度の合併症には緊張性失禁が含まれ、一症例は性的機能が悪化した。続発性症例の場合では、ＰＤＴ後の抗アンドロゲン療法が必要な１４人の患者のうち１３人で、最終的にＰＳＡが再び増加し始め、腫瘍が再発した。著者によれば、より詳細な薬剤及び光線量測定により、標的組織と周囲の敏感とのよりよい区別がもたらされ得る。
【００７１】
したがって、前立腺組織へのＰＤＴ、及びより一般的な意味においての双方で、より正確で、個別化されたリアルタイム線量測定の必要性がある。ＰＤＴ効果、例えば光フルエンス率、増感剤分布、及び組織酸素化、並びに血流及び血液容積に関連したパラメータの前立腺生体内分光学的測定に関する多くの報告書が存在する。そのような研究は、前立腺組織へのＰＤＴに関連したプロセスへの理解を深める大きな可能性と、個別化された治療線量測定、及びリアルタイム治療フィードバックもまた組み込むための臨床前立腺ＰＤＴを拡張させる大きな可能性とを有している。
【００７２】
有限要素法（ＦＥＭ）を利用して、一時的に且つ空間的に変化する組織の光学的特性のために、実際的な前立腺モデル内で、光透過信号をシミュレートする。シミュレートされたデータセットに基づいて、前立腺内で実効減衰係数の増加を追跡することができるアルゴリズムの能力が検証される。さらに、Ｂｌｏｃｋ−Ｃｉｍｍｉｎｏアルゴリズム内での組織重要性重み付けを介して、堆積する光線量の点において、標的組織とリスク器官（ＯＡＲ）とを区別する可能性が評価される。最後に、ＩＰＤＴ治療中に照射された光線量の線量体積ヒストグラム（ＤＶＨ）と、シミュレートされた吸収の増加とが、治療フィードバックがある場合と、ない場合とで比較される。このように、組織吸収におけるあらゆる治療誘導性の変化とは無関係に、標的組織内で、ある所定の光線量を確認するＩＰＤＴ線量測定モデルについての実現可能性が判定される。
【００７３】
図２に略図を示すようなＩＰＤＴ治療２００は、最大１８本の光患者ファイバを利用する前述のＩＰＤＴ装置上で実行するように開発された線量測定ソフトウェアを含む。患者ファイバは、例えば、治療用光線を送達するための、裸端部を有する直径４００μｍの光ファイバであってもよい。或いは、又はそれに加えて、拡散体が使用されてもよい。治療用光線は、光感受性物質Ｔｅｍｏｐｏｒｆｉｎの吸収帯域のうちの１つと一致する、およそ６５２ｎｍであってもよい。内部光学ユニットを用いて、機器は、その間すべてのファイバが治療用照射を発する治療モードと、その時点で１本のファイバがアクティブになり、６本の隣接するファイバが透過光を検出する診断測定モードとの間で、切り換えられ得る。検出ユニットは、６３０ｎｍ〜８４０ｎｍの間のスペクトル間隔をカバーする６つの分光計から構成される。
【００７４】
治療セッションは、前処置手続及び治療処置から構成され、治療処置を通して、グラフィカルユーザインタフェースが泌尿器科医をガイドする。
【００７５】
最初に、治療領域を含む第１の３Ｄデータセットが、第１の撮像モダリティから取得される。ステップ（１）で、例えば、前立腺の超音波検査を行って、標的組織の幾何形状並びに付近のＯＡＲを評価する。６枚から１０枚の超音波画像のセット内で、泌尿器科医は、前立腺、尿道、直腸、上部及び下部括約筋、並びに海綿体神経束の範囲を、コンピュータベースの仮想治療計画において線で描くことができる。
【００７６】
さらに、治療領域を含む異なる画像モダリティからの第２の３Ｄデータが、仮想計画を更に向上させるために使用され得る。２つの３Ｄデータセットのマッチングは、例えば、グレースケールベースのマッチング、表面マッチング、オブジェクトマッチング、その他に基づいた、既知の画像処理アルゴリズムによって行われてもよい。組み合わされた３Ｄデータセットは、例えば、異なる解剖学的構造が単一の３Ｄ画像において組合せ可能であるので、仮想計画の向上を促進し得る。例えば、単一の（例えば、ＣＴ及びＭＲ画像モダリティからの）３Ｄ画像において、骨組織及び軟組織が提供されてもよい。
【００７７】
次いで、ステップ（２）で、組織の輪郭が、全ての器官を含む幾何形状の３次元ボクセル表現中にパッチされる。
【００７８】
ステップ（３）で、探索アルゴリズムが、再構成された幾何形状内で、ほぼ最適なソースファイバの位置を計算する。３Ｄモデルにおける光源位置決めの仮想計画は、自動的に又は半自動的に行われ得る。次いで、得られた位置は、患者の治療の準備が出来次第、仮想計画から、実際の外科位置へと転送され得る。本明細書において説明されたような外科用テンプレートを用意することによって、位置決めの精度は向上され得る。
【００７９】
図３は、サンプル３次元幾何学的形状モデル３２０を、１ｍｍボクセル辺長で示しており、標的組織３２５即ち前立腺３１１、尿道３１３、直腸３１５、及び正常な周囲組織からなるＯＡＲ、並びにソースファイバの位置３３０を含む。この作業に使用された「試験」幾何形状を表すこの幾何学的形状は、腺の体積がおよそ２７ｃｍ３の患者からの８枚の超音波画像に基づいて作成されたもので、治療ファイバの位置は、セクションＣで説明されるアルゴリズムによって計算された。
【００８０】
ステップ（４）で、中空の鋼製針を利用して、治療ファイバとも呼ばれる光ファイバが、所定の位置に導かれる。これは、外科用テンプレートを使用することによって行われてもよい。ファイバの位置は、ランダム探索最適化アルゴリズムによって計算された一組の位置からわずかに逸脱することがあるために、この第４のステップ内で、最終的なファイバの位置を更新する機会が泌尿器科医に与えられる。ステップ（５）で、幾何形状及び実際のファイバの位置についての情報が、Ｂｌｏｃｋ−Ｃｉｍｍｉｎｏ最適化アルゴリズムの入力として使用されて、全ての源ファイバについての必要な照射時間を予測する。
【００８１】
Ｂ．幾何形状モデル
幾何形状モデルは、ここでは前立腺である標的器官と、リスク器官としての隣接する尿道、直腸、上部及び下部括約筋、並びに海綿体神経束との３次元ボクセル表現である。標的器官の解剖学的に正確な３Ｄモデルのレンダリングにおいて、いくつかの画像モダリティが使用され得る。例えば、超音波画像を、ＭＲＩ若しくはＰＥＴ画像、又はＳＰＥＣＴ画像、或いは任意の他の好適な画像モダリティで重ね合わせることによる。以下の説明では、超音波画像が、本発明を説明するための基準である。３Ｄ患者データセットにおいて手動又は半自動で器官の位置を決定する場合、医師は、６〜１０枚の超音波画像のうちで例えば５〜２０個の点をマークし、その特定の断面に存在している異なる組織タイプの周囲を線で描く。次いで、これらの点が線形補間によって接続されて、接続された器官の輪郭を形成する。超音波検査から、横方向の画像が頭尾的に５ｍｍごとに分けられる。
【００８２】
幾つかの画像モダリティからの３Ｄデータを組み合わせたことにより、精度が改善され得る。
【００８３】
組織の輪郭を超音波断面間の領域に対して線形補間して、３つ全ての寸法が１ｍｍのボクセル辺長を得ることができる。充填技法を適用して、線で描かれた輪郭内のボクセルについての組織タイプを特定する。最初に、３次元マトリックス内の全てのボクセルが、他のあらゆる組織タイプの輪郭を含むボクセルを除いて、正常組織に加えられる。次いで、輪郭点のそれぞれのセットの中心が計算される。組織タイプごとに、以下の手順が実行される。最初に、現在の組織タイプの中心点がバッファ中に置かれる。次いで、バッファ中の第１の点が抽出され、現在の組織タイプと同じ組織タイプに設定される。その後、その６つの接続された隣同士が組織タイプについて試験される。ある点が、現在の輪郭点と同じ組織タイプに属さない場合、且つ輪郭点の別のセットにも属さない場合、その点はバッファ中に置かれる。この手順は、バッファが空になるまで繰り返され、したがって、その中心から外側に向かって、すべての組織タイプを充填する。再構成されたボクセルモデルは、６０〜６５ボクセルの典型的な辺長を有する。
【表１】
2012517252.tif 000004
【００８４】
Ｃ．ファイバの位置
最適なファイバの位置を見出すタスクを、ここでは前立腺である標的器官内の光フルエンス率を最大化し、一方、治療すべき標的器官に隣接するリスク器官（ＯＡＲ）内の光線分布を最小化するように、構築することができる。最適化アルゴリズムは、シミュレーティドアニーリング型のアルゴリズムと同様の反復ランダム探索アルゴリズムである。最適なファイバの位置の探索は、前立腺内でソースの位置のランダム構成を作成することによって初期化される。以下の説明では、点源であるファイバの遠位端に関して実施形態を説明する。拡散光を発するように遠位端を構成することによって、ファイバ先端の位置をレンダリングする基本概念は変わらないものの、アルゴリズムについての基本的な物理学はわずかに変化する。しかしながら、拡散体を使用することにより、治療エネルギー、治療時間、並びに必要となるファイバなどの光源の数は最小限のものとなり得る。
【００８５】
裸端部を有するファイバが等方性点源としてモデル化される。ここで、ボクセルｉにおけるソースによるボクセルｊにおけるフルエンス率φｉｊは、無限の均質媒体内で、拡散方程式に対する解析的な解によって次のように近似される。
【数２】
2012517252.tif 000005
ここで、Ｐは、この例では０．１５Ｗに設定された光源効果を表し、実効減衰係数は、μｅｆｆ＝［３μａ（μａ＋μｓ’）］１／２によって与えられ、ここで、μａ及びμｓ’は、それぞれ０．５及び９．７ｃｍ−１に設定されている。反復ごとに、それぞれのファイバを、限られた長さだけ無作為の方向に移動する。
【００８６】
この移動は、前立腺内のボクセルに限定され、１ボクセル当たり１本のソースファイバのみが許容される。ファイバの移動に続いて、この構成の品質を評価するために適合値が次のように計算される。
【数３】
2012517252.tif 000006
【００８７】
式（２）の第１の和は、最も低いフルエンス率をもつ前立腺ボクセルの２５％を含む。標的組織重み
【数４】
2012517252.tif 000007
は正であり、この特定の領域に光線を放射するときの適合値に建設的に寄与する。これに応じて、公式（２）の第２の和は、最も高いフルエンス率によって特徴づけられる、ＯＡＲ内、即ち尿道、直腸、上部及び下部括約筋、並びに海綿体神経束内のボクセルの２５％を含む。対応する組織重みは上の表１に示されている。ここでは、それぞれ
【数５】
2012517252.tif 000008
であり、それにより、リスク器官内のあらゆるフルエンス率が、全体適合関数値にペナルティを与えるようにする。したがって、式（２）は、標的組織外の最も高いフルエンス率値を最小化しながら、前立腺内における最も低いフルエンス率値を最大化するようになっている。
【００８８】
反復スキームでは、新たなファイバの位置は、ファイバの移動がより大きい適合関数値をもたらす場合のみに受け入れられる。光線分布は、早くても、ファイバ先端から距離ｌ／μｓ’における拡散とみなすことができるため、得られるファイバの位置は、この距離分だけ短くなった深さ座標により提示される。
【００８９】
このタイプのランダム探索アルゴリズムは、全体的な最適条件を見出すことを保証しない。しかしながら、この確率的移動は、探索が、局部的な最適条件から、その道筋を見出すことができる確率を高める。現在の実装では、局部的最適条件を回避する能力を犠牲にするものの、解が最適条件に収斂することを保証するために、最大ステップの大きさは、３つのボクセルから１つのボクセルに徐々に下げられる。典型的な実行時間はおよそ４５〜６０分であったが、代替的な、又は将来的な計算ハードウェアの向上によって、実行時間を最小化することができる。
【００９０】
図４は、上で説明した方法を一連のステップ４００においてさらに示している。しかしながら、本開示を読むときに、当業者には、同じステップが互いに重複して実行されてもよいことが明らかなはずである。この方法は、第１の画像モダリティ４１０から、３Ｄ又は４Ｄ画像データを取得することから始まる。取得された画像データから、解剖学的構造が、医師によって線で描かれる（４２０）。得られるデータは、システムに記憶される。このステップはまた、例えば、画像の複雑さ及び／又は利用可能なコンピュータ容量に応じて、半自動又は全自動であってもよい。続くステップ４３０は、第１の画像モダリティとは異なる第２の画像モダリティから、３Ｄ又は４Ｄ画像データを取得するためのものである。このステップに続いて、データ画像の描写（４４０）が、上の４２０のように行われる。続くステップ４５０及び４６０は、上のものとは異なる追加の画像モダリティが使用されるべき場合に、画像データの取得及び更なる描写を表す。
【００９１】
次いで、３Ｄ又は４Ｄデータセットのマッチングが実行される（４７０）。このマッチングは、例えば、グレースケールベースのマッチング、表面マッチング、オブジェクトマッチング、その他に基づいた、既知の画像処理アルゴリズムにより行われてもよい。組み合わされた３Ｄ又は４Ｄデータセットにより、例えば、異なる解剖学的構造が単一の３Ｄ又は４Ｄ画像において組合せ可能となるので、仮想計画の向上を促進することができる。次いで、ステップ４８０で、組織の輪郭が、全ての器官を含んだ幾何形状の３次元ボクセル表現中にパッチされる。この段階で、この前処置方法は、ＯＡＲを考慮に入れて、組織内で適用されるべき細胞内光源の分布及び数を決定する（４９０）。組織内光源の位置及び数をもって、テンプレートを処理することができる（５００）。しかしながら、或いは、又はそれに加えて、光源を位置決めするためのデータは、治療組織の領域において光源を自動的に又は半自動的に位置決めするロボットシステムに提供されてもよい。
【００９２】
ここで前処置は完了し、それまでのステップにおいて決定された初期値に基づいて、治療セッションを始めることができる（５１０）。治療セッションの間、標的組織内である所定の光線量を確認するための中間フィードバックが、組織吸収におけるいかなる治療誘導性の変化にも関わらず、実行される（５２０）。本開示を読むとき、当業者には、組織における治療誘導性の変化に応じて、ステップ５２０が、初期値をわずかに変化させることがあることが明らかなはずである。新たな値が、本治療を最適化するために、治療設定に提供される。
【００９３】
治療セッションの間に達成された療法の効果を評価するための治癒期間又は診断の後に、新たな治療セッションを開始することができる。
【００９４】
結論として、全前立腺組織における実施形態において、ＩＰＤＴのための初期の前処置手続及び／又は計画プロセス線量測定モジュールを構成する方法及びシステムが提供される。１８本のファイバのＩＰＤＴ装置上で実装されるのは、光ファイバの個々の遠位先端の位置決めを含む線量測定ソフトウェアである。光線量の照射は、幾つかの画像モダリティからの重ね合わされた画像により患者固有の解剖学的構造を考慮に入れて、ＰＤＴ治療パラメータを最初に正確に事前設定することができる。実際的な前立腺モデル内でＦＥＭによってシミュレートされた光分散についてのデータを利用することは、光減衰の増加するレベルを追跡することができることを示している。他の実施形態では、異なる数の光ファイバが使用されてもよい。
【００９５】
当業者には理解されるように、本発明を、デバイス、システム、方法、又はコンピュータプログラム製品として、最終的には、医療用ワークステーション、又は少なくとも医療用ワークステーションに含まれる一部として、具現化することができる。したがって、本発明は、完全なハードウェア実施形態、ソフトウェア実施形態、又はソフトウェア態様及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態を取ることができ、これらすべてを概して、本明細書においては「回路」又は「モジュール」と呼ぶ。さらに、本発明は、コンピュータ使用可能プログラムコードが具体化されたコンピュータ使用可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態を取ることもできる。ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光学記憶デバイス、インターネット又はイントラネットをサポートする媒体などの伝送媒体、或いは磁気記憶デバイスを含む、任意の好適なコンピュータ可読媒体を利用することができる。
【００９６】
本発明の実施形態は、本明細書において、流れ図及び／又はブロック図を参照して説明される。図に示されるブロックのうちの幾つか又は全てが、コンピュータプログラム命令によって実装されてもよいことが理解されるであろう。コンピュータのプロセッサ、又は他のプログラマブルデータ処理装置を介して実行する命令が、流れ図及び／又はブロック図の、１つ又は複数のブロック中に明記された機能／作用を実装するための手段を作成するように、これらのコンピュータプログラム命令を、汎用コンピュータや特殊目的コンピュータのプロセッサ、又は他のプログラマブルデータ処理装置に提供して、マシンを製造することができる。
【００９７】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読メモリに記憶された命令が、流れ図及び／又はブロック図の一以上のブロック中に明記された機能／動作を実装する命令手段を含む製造物品を製造するように、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置を特定の方法で機能するように導くことができるコンピュータ可読メモリに記憶されてもよい。コンピュータプログラム命令を、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置上にロードして、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行される命令が、流れ図及び／又はブロック図の、一以上のブロック中に明記された機能／動作を実装するためのステップを提供するように、コンピュータ実装プロセスを生成するための一連の動作ステップを、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行させることもまたできる。
【００９８】
図に記した機能／動作は、動作説明の中で記した順序以外の順序で行われてもよいことを理解されたい。例えば、連続して示される２つのブロックを、実際には、実質的に同時に実行することができ、或いは関係する機能性／作用に応じて、これらのブロックを時には逆の順序で実行することも可能である。図のうちの幾つかには、通信の主方向を示すために、通信経路上に矢印が含まれているが、図に示される矢印とは反対方向の通信が生じることがあることを理解されたい。
【００９９】
本発明を、特定の実施形態を参照して以上で説明してきた。しかしながら、上で説明した以外の実施形態も本発明の範囲内で同様に可能である。ハードウェア又はソフトウェアにより方法を実行する、上で説明した方法ステップとは異なる方法ステップを、本発明の範囲内で提供することができる。本発明の異なる特徴及びステップを、説明した以外の組合せで組み合わせることもできる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
2012517252.tif 000009
【図２】
2012517252.tif 000010
【図３】
2012517252.tif 000011
【図４】
2012517252.tif 000012
【国際調査報告】
2012517252.tif 000013
2012517252.tif 000014
2012517252.tif 000015