(57)【要約】リアルタイムで（例えば、治療セッション中）入手された撮像データから抽出または計算される生物学的および／または生理学的データおよび／または解剖学的データに基づいて、放射線療法治療計画を適合させ、および／または更新するためのシステムおよび方法が、本明細書に開示される。放射線治療時に入手された機能撮像データは、治療計画および／または線量送達命令を修正し、処方線量分布を患者標的領域に提供するために使用される。リアルタイムで入手された撮像データに基づいて、治療計画を評価する方法も、本明細書に開示される。
2020525093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療計画を評価するための有界線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）を計算する方法であって、前記方法は、
入手された患者画像Ｘに基づいて、複数の画像Ｘ’１，２，３，…，ｊを生成することであって、患者標的体積（ＰＴＶ）は、患者の放射線発射域（ＲＦＺ）内のｊ個の異なる位置に位置している、ことと、
線量計算行列Ａを放射線発射行列ＰおよびＸ’ｊで乗算することによって、前記画像Ｘ’１，２，３，…，ｊの各々のための線量Ｄｊ（Ｄｊ＝Ａ・Ｐ・Ｘ’ｊ）を計算することと、
各線量Ｄｊのための線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）曲線をプロットし、ｊ個のＤＶＨ曲線の群を生成することであって、各線量Ｄｊのための前記ＤＶＨ曲線は、各線量値のための体積画分を表す、ことと、
前記ＤＶＨ曲線の群のうちの最小境界曲線（最小ＤＶＨ曲線）と最大境界曲線（最大ＤＶＨ曲線）とを生成することと
を含み、
前記最小ＤＶＨ曲線は、前記ＤＶＨ曲線の群の各線量値のための最小体積画分を表す第１の一連の点を含み、前記最大ＤＶＨ曲線は、各線量値のための最大体積画分を表す第２の一連の点を含む、方法。
【請求項２】
複数の画像Ｘ’ｊを生成することは、前記画像Ｘ’ｊの各々のために、前記ＲＦＺ内でのＰＴＶのｊ個の３次元リジッドシフトをシミュレートすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の画像Ｘ’ｊを生成することは、各画像Ｘ’ｊにおける前記ＰＴＶの強度値を変化させ、標準摂取値（ＳＵＶ）の範囲をシミュレートすることを含む、請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記ＰＴＶの強度値を変化させることは、名目上の前記強度値より２５％大きいように前記ＰＴＶの強度値を増加させることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＰＴＶの強度値を変化させることは、名目上の前記強度値よりを２５％小さいように前記ＰＴＶの強度値を減少させることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記入手された画像Ｘは、ＰＥＴ画像である、請求項１−５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
最小ＤＶＨ曲線を生成することは、前記第１の一連の点を第１の曲線に適合させることを含み、最大ＤＶＨ曲線を生成することは、前記第２の一連の点を第２の曲線に適合させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記線量計算行列Ａおよび前記放射線発射行列Ｐは、治療セッションに先立って、前記入手された患者画像Ｘに基づいて導出される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記患者画像Ｘは、第１の患者画像であり、前記方法は、第２の患者画像Ｙを入手することと、前記線量計算行列Ａを前記放射線発射行列ＰおよびＹで乗算することによって、線量ＤＹ（ＤＹ＝Ａ・Ｐ・Ｙ）を計算することと、第２の患者画像Ｙに対応するＤＶＨ曲線をプロットすることとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の患者画像Ｙの前記ＤＶＨ曲線が前記最小ＤＶＨ曲線と前記最大ＤＶＨ曲線との間に制限されていない場合、通知を生成することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記通知は、視覚的通知および／または聴覚的通知である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の患者画像Ｙに対応する前記ＤＶＨ曲線は、前記ＰＴＶに関する各線量値のための体積画分を表す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の患者画像Ｙに対応するＤＶＨ曲線は、危険臓器（ＯＡＲ）に関する各線量値のための体積画分を表す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記最小ＤＶＨ曲線および前記最大ＤＶＨ曲線をディスプレイ上に表示することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ディスプレイは、放射線療法システムのディスプレイである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
各線量ＤｊのためのＤＶＨ曲線をプロットすることは、前記ＰＴＶに関する各線量値のための体積画分をプロットし、前記ＰＴＶのためのｊ個のＤＶＨ曲線の群を生成することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
危険臓器（ＯＡＲ）に関する各線量値のための体積画分をプロットし、前記ＯＡＲのためのｊ個のＤＶＨ曲線の群を生成することによって、各線量ＤｊのためのＤＶＨ曲線をプロットすることをさらに含み、前記最小ＤＶＨ曲線は、ＯＡＲ最小ＤＶＨ曲線であり、前記最大ＤＶＨ曲線は、ＯＡＲ最大ＤＶＨ曲線である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の画像Ｙに対応する前記ＤＶＨ曲線は、ＯＡＲ  ＤＶＨ曲線であり、前記方法は、前記第２の患者画像Ｙにおける前記ＯＡＲの前記ＤＶＨ曲線が前記ＯＡＲの最大ＤＶＨ曲線を超える場合、通知を生成することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
放射線療法治療計画を評価する方法であって、前記方法は、
患者の撮像データｘを入手することと、
前記入手された撮像データおよび放射線発射行列Ｐに基づいて、放射線量Ｄｘ（Ｄｘ＝Ａ・Ｐ・ｘ）を計算し、線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）をプロットすることと、
前記ＤＶＨが最小ＤＶＨ曲線と最大ＤＶＨ曲線とによって画定される範囲内にない場合、モニタ上に表示される通知を生成することと
を含む、方法。
【請求項２０】
前記放射線量分布Ｄｘが最小線量閾値と最大線量閾値とによって画定される線量分布範囲内にない場合、前記モニタ上に表示される通知を生成することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記撮像データは、ＰＥＴ撮像データである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記入手された撮像データｘに基づいて、計画品質指数（ＰＱＩ）を計算することと、
前記ＰＱＩが最小ＰＱＩ閾値と最大ＰＱＩ閾値とによって画定されるＰＱＩ範囲内にない場合、モニタ上に表示される通知を生成することと
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
放射線療法治療計画を適合させる方法であって、前記方法は、
放射線治療セッション中、１つ以上のＰＥＴ検出器を使用して、患者領域の生物学的活性データを測定することと、
前記測定された生物学的活性データを初期生物学的活性範囲と比較し、前記生物学的活性データにおける変化を計算することと、
前記生物学的活性データにおける前記計算された変化に基づいて、放射線療法治療計画を更新することと
を含む、方法。
【請求項２４】
前記初期生物学的活性範囲は、前記生物学的活性データを測定することに先立って、前記放射線治療セッション中に測定される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記初期生物学的活性範囲は、前の放射線治療セッション中に測定される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記放射線療法治療計画を更新することは、１つ以上の患者標的領域の線量測定目標を変化させることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記放射線療法治療計画を更新することは、１つ以上の患者標的領域および／または線量成形構造の幾何学形状を変化させることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記放射線療法治療計画は、治療セッションの初期数を含み、前記治療計画を更新することは、治療セッションの数を治療セッションの前記初期数から変化させることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記放射線療法治療計画は、初期治療セッション持続時間を含み、前記治療計画を更新することは、治療セッション持続時間を前記初期治療セッション持続時間から変化させることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記放射線療法治療計画を更新することは、複数の治療セッションに関する分画パターンを変化させることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
生物学的活性データを測定することは、前記患者領域のＰＥＴトレーサの標準摂取値（ＳＵＶ）を測定することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
前記ＰＥＴトレーサは、１８Ｆ−ＦＤＧ、１８Ｆ−ＮａＦ、１８ＦＨＸ４、１８ＦＦＡＺＡ、１８ＦＦＭＩＳＯ、１８Ｆで標識された放射性標識５Ｆ７抗ＨＥＲ２ナノボディ、１１Ｃ−パルミチン酸および１４−（Ｒ，Ｓ）−１８Ｆ−フルオロ−６−チアヘプタデカン酸、１５Ｏ−水、１３Ｎ−アンモニア、８２Ｒｂ−ルビジウム、１８Ｆ−フルオロチミジン、６８Ｇａ−ガリウム、６８Ｇｅ−ゲルマニウム、Ｆ１８−フルシクロビン、Ｇａ６８−ＤＯＴＡＴＡＴＥ、Ｃ１１−コリン、Ｇａ６８−ＰＳＭＡ、Ｆ１８−ＰｙＬ（ＰＳＭＡ）、ＰＤ−Ｌ１、１３Ｎ−窒素、１１Ｃ−メチオニン、１８Ｆ−フルオロエリトロニトロイミダゾール、３’−アザ−２’−［１８Ｆ］フルオロ葉酸、Ｎ−スクシンイミジル３−（（４−（４−（１８）Ｆ−フルオロブチル）−１Ｈ−１，２，３−トリアゾル−１−イル）メチル）−５−（グアニジノメチル）安息香酸放射性標識５Ｆ７抗体、１−（２’−デオキシ−２’−［１８Ｆ］フルオロアラビノフラノシル）シトシン（１８Ｆ−ＦＡＣ）から成る群から選択される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
生物学的活性データは、組織代謝データを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３４】
生物学的活性データは、骨形成活性を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
生物学的活性データは、酸素化レベルを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３６】
生物学的活性データは、ヒト増殖因子受容体２型（ＨＥＲ２）遺伝子発現を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３７】
生物学的活性データは、遊離脂肪酸摂取を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３８】
生物学的活性データは、生理学的活性データを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３９】
生理学的活性データは、血流データを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
生理学的活性データは、前記患者領域の血管分布を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
生理学的活性データは、前記患者領域内の腫瘍領域の棘突起形成における形態学的シフトを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
生理学的活性データは、リンパ活性データを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
生物学的活性データを測定することは、前記患者標的領域におけるＰＥＴトレーサ動態を定量的に測定することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４４】
前記放射線療法治療計画は、標的線量分布を含み、前記治療計画を更新することは、前記標的線量分布を変化させることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４５】
前記更新された治療計画は、将来の放射線治療セッションのために使用される、請求項２３に記載の方法。
【請求項４６】
患者標的領域の生物学的活性データを測定することは、磁気共鳴画像診断、レーザ走査蛍光撮像、超音波撮像、磁気粒子撮像、または単一光子放射断層撮影を使用して、前記患者標的領域の機能画像を入手することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４７】
患者領域の生物学的活性データを測定することは、
ＰＥＴトレーサを前記患者に提供することと、
患者標的領域からの陽電子放出データを測定することと
を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４８】
前記ＰＥＴトレーサは、［１８Ｆ］ＨＸ４、［１８Ｆ］ＦＡＺＡ、および［１８Ｆ］ＦＭＩＳＯから成る群から選択される低酸素ＰＥＴトレーサを含み、陽電子放出データを測定することは、前記患者標的領域にわたる低酸素ＰＥＴトレーサ摂取値を測定することを含み、前記放射線療法治療計画を更新することは、閾値を超える低酸素ＰＥＴトレーサ摂取値を伴う患者標的領域への前記放射線療法治療計画の放射線量を増加させることを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記ＰＥＴトレーサは、１８Ｆで標識された５Ｆ７抗ＨＥＲ２ナノボディ（１８Ｆ−ＲＬ−Ｉ−５Ｆ７）および１８Ｆ−ＳＦＢから成る群から選択されるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサを含み、陽電子放出データを測定することは、前記患者標的領域にわたるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を測定することを含み、前記放射線療法治療計画を更新することは、上限閾値を超えるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を伴う患者標的領域への前記放射線療法治療計画の放射線量を増加させることを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記標的領域の外の患者領域のＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を測定することと、
前記上限閾値を超えるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を有する前記標的領域の外の患者領域を識別することと
をさらに含み、
前記放射線療法治療計画を更新することは、前記線量分布を変化させ、放射線量送達のために前記識別された患者領域を含むことを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記ＰＥＴトレーサは、１８Ｆで標識された５Ｆ７抗ＨＥＲ２ナノボディ（１８Ｆ−ＲＬ−Ｉ−５Ｆ７）および１８Ｆ−ＳＦＢから成る群から選択されるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサを含み、陽電子放出データを測定することは、前記患者標的領域にわたるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を測定することを含み、前記放射線療法治療計画を更新することは、上限閾値を超えるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を伴う患者標的領域への前記放射線療法治療計画の放射線量を減少させることを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５２】
前記測定された生物学的活性データに基づいて、前記放射線療法治療計画の計画品質指数（ＰＱＩ）値を計算することと、
前記計算されたＰＱＩ値をＰＱＩ値の所定の範囲と比較することと
をさらに含み、
前記放射線療法治療計画を更新することは、前記計算されたＰＱＩ値が前記ＰＱＩ値の所定の範囲内にない場合、前記放射線療法治療計画を更新することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項５３】
前記放射線療法治療計画は、前記計算されたＰＱＩ値が前記ＰＱＩ値の所定の範囲内にある場合、更新されない、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記計算されたＰＱＩ値が前記ＰＱＩ値の所定の範囲内にない場合、通知を表示することをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記ＰＱＩ値の所定の範囲は、臨床医承認ＰＱＩ値の範囲である、請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
前記放射線療法治療計画を更新することは、前記測定された生物学的活性データが前記初期生物学的活性範囲内にない場合、前記放射線療法治療計画を更新することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項５７】
前記放射線療法治療計画は、前記測定された生物学的活性データが前記初期生物学的活性範囲内にある場合、更新されない、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記測定された生物学的活性データが前記初期生物学的活性範囲内にない場合、通知を表示することをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記初期生物学的活性範囲は、臨床医承認生物学的活性範囲である、請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
前記初期生物学的活性範囲は、前記放射線療法治療計画のための臨床医承認ＰＱＩ値の範囲に基づいて計算される、請求項５６に記載の方法。
【請求項６１】
前記初期生物学的活性範囲は、前記放射線療法治療計画のための臨床医承認有界ＤＶＨに基づいて計算される、請求項５６に記載の方法。
【請求項６２】
前記放射線療法治療計画を更新することは、容認可能計画品質指数（ＰＱＩ）値および／または生物学的活性値の範囲を調節し、更新された治療計画を立てることを含み、前記更新された治療計画は、前記測定された生物学的活性データを含む容認可能ＰＱＩ値の範囲および／または容認可能生物学的活性値の範囲を有する、請求項５６に記載の方法。
【請求項６３】
前記放射線療法治療計画および前記測定された生物学的活性データに基づいて、患者標的領域のための線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）を計算することと、
前記計算されたＤＶＨを所定の有界ＤＶＨと比較することと
をさらに含み、
前記放射線療法治療計画を更新することは、前記計算されたＤＶＨが前記所定の有界ＤＶＨ内にない場合、前記放射線療法治療計画を更新することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項６４】
前記所定の有界ＤＶＨは、１つ以上の前の治療セッションにおいて前記患者標的領域に送達された線量、臨床医承認線量送達不確実性、最大線量レベル、および最小線量レベルのうちの１つ以上のものに基づいて計算される、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
治療のために容認可能な生物学的活性範囲を生成する方法であって、前記方法は、
治療計画のための容認可能計画品質指数（ＰＱＩ）値の範囲を決定することと、
前記ＰＱＩ値の範囲と対応する生物学的活性値の範囲を計算することと
を含む、方法。
【請求項６６】
治療のために容認可能な計画品質指数（ＰＱＩ）範囲を生成する方法であって、前記方法は、
治療計画のための容認可能生物学的活性値の範囲を決定することと、
前記容認可能生物学的活性値の範囲と対応するＰＱＩ値の範囲を計算することと
を含む、方法。
【請求項６７】
前記生物学的活性値の計算された範囲を放射線療法システムに伝送することをさらに含む、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記生物学的活性値の計算された範囲を臨床医に表示することをさらに含む、請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
放射線治療のための方法であって、前記方法は、
請求項６６に記載の方法と、
放射線治療セッション中、１つ以上のＰＥＴ検出器を使用して、患者領域の生物学的活性データを測定することと、
前記測定された生物学的活性データを前記生物学的活性値の計算された範囲と比較し、前記測定された生物学的活性データが前記計算された範囲内にあるかどうかを決定することと、
前記測定された生物学的活性データが前記生物学的活性値の計算された範囲内にある場合、放射線を前記患者領域に印加することと
を含む、方法。
【請求項７０】
前記測定された生物学的活性データが前記生物学的活性の計算された範囲内にない場合、前記測定された生物学的活性データに基づいて、前記放射線療法治療計画を更新する、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
放射線療法治療のための方法であって、前記方法は、
１つ以上のＰＥＴ検出器を使用して、患者領域の生物学的活性データを測定することと、
前記患者領域の測定された生物学的活性データを所定の生物学的活性範囲と比較することと、
前記測定された生物学的活性データが前記所定の生物学的活性範囲内にない場合、治療計画を更新することと、
前記更新された治療計画に基づいて、放射線を前記患者領域に印加することと
を含む、方法。
【請求項７２】
前記所定の生物学的活性範囲は、臨床医承認生物学的活性範囲である、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記患者領域の生物学的活性データを測定することは、前記患者領域にわたる低酸素ＰＥＴトレーサ摂取値を測定することを含み、放射線を印加することは、より高い低酸素ＰＥＴトレーサ摂取値を伴う領域への放射線量がより低い低酸素ＰＥＴトレーサ摂取値を伴う領域への放射線量を上回るように、放射線を印加することを含む、請求項７１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６２／５２３，６９１号（２０１７年６月２２日出願）に対する優先権を主張し、上記出願の開示は、その全体が参照により本明細書に引用される。
【０００２】
（技術分野）
リアルタイムで（例えば、治療時）入手された撮像データから抽出または計算される生物学的および／または生理学的データおよび／または解剖学的データに基づいて、治療セッション中、放射線療法治療計画および／または放射線送達を適合させるための、および／または、更新するためのシステムおよび方法が、本明細書に開示される。リアルタイムで入手された撮像データに基づいて治療計画を評価する方法も、本明細書に開示される。
【背景技術】
【０００３】
放射線療法治療計画は、通常、治療セッションの（例えば、数週間、数日、数時間）前に行われる。したがって、種々のパラメータは、治療計画セッションと治療セッションとの間の期間内に変化していることもあり、これらの変化は、患者に送達される線量に影響を及ぼし得る（すなわち、標的領域への不十分な放射、非標的領域への照射増加等）。
【０００４】
典型的には、治療セッション直前の患者撮像走査は、患者および／または標的領域に対する任意の構造または幾何学的変化についての情報を提供する。例えば、治療当日および治療セッション直前に実施されるＣＴまたはＭＲＩ走査からの解剖学的画像は、患者および／または腫瘍の位置シフトに従って放射線フルエンスをシフトすること、患者および／または腫瘍のサイズ変化に対応するために照射領域のサイズを拡大または収縮させること、および／または、患者および／または腫瘍の形状の変化に対応するために照射領域の輪郭を調節することを行うために使用され得る。直近で入手されたデータに基づいて、治療計画および／または放射線送達を修正することは、より効率的かつ標的化された放射線療法を促進し得る。
【０００５】
故に、放射線療法治療計画を更新し、患者および／または標的領域の変化を反映するための追加の方法を開発することが望ましくあり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に説明されるのは、治療セッション中に入手された撮像データから抽出または計算される生物学的および／または生理学的データに基づいて、放射線療法治療計画を適合、および／または、更新する方法である。いくつかの変形例では、患者の生物学的活性および／または生理学的データは、トレーサ摂取値（例えば、標準摂取値またはＳＵＶ）、ＰＥＴトレーサ動態、組織代謝データ（例えば、分光撮像データ、磁気共鳴分光撮像データ）、骨形成活性データ、酸素化データ、遺伝子発現データ（例えば、ヒト成長因子受容体２型（ＨＥＲ２）発現）、遊離脂肪酸摂取データ、血流データ、血管分布データ、腫瘍幾何学形状（例えば、棘突起形成）における形態学的シフト、および／またはリンパ活性データ等を含み得る。これらの生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、治療計画を更新または適合させることは、１つ以上の標的領域または他の着目領域（ＲＯＩ）の線量測定目標、１つ以上の標的領域または他の着目領域（ＲＯＩ）の幾何学形状、総治療セッションの数、治療セッションの持続時間、および／または複数の治療セッションに関する分画パターン等を更新または修正することを含み得る。生物学的活性および／または生理学的データは、任意の撮像モダリティ、例えば、ＰＥＴ撮像、ＭＲＩ撮像、単一光子放射断層撮影またはＳＰＥＣＴ撮像、磁気粒子撮像またはＭＰＩ等の機能撮像モダリティを使用して入手され得る。随意に、Ｘ線撮像、ＣＴ撮像、超音波撮像等の構造撮像モダリティも、治療計画を更新するために、または適合させるために使用され得る。代替として、または加えて、治療計画は、前の治療セッションまたは画分からの線量送達データに基づいて、更新され、または適合させられ得る。
【０００７】
リアルタイムで入手された撮像データに基づいて治療計画を評価する方法も、本明細書に開示される。これらの方法は、治療セッション時、患者および／またはシステムパラメータに基づいて、処方治療計画を進めるべきかどうかを決定するために使用され得る。いくつかの変形例では、治療計画を進めるかどうかに関する決定は、１つ以上の患者標的領域の幾何学的変化（例えば、体積および／または形状変化）、１つ以上の放射線に敏感な領域（例えば、危険臓器またはＯＡＲ）の幾何学的変化、標的とＯＡＲとの間の相対的距離の変化、寸法または形状等の患者外部輪郭の変化、標準摂取値（ＳＵＶ）、患者標的領域の組織構造上の特徴の変化（例えば、クラスタシェード、クラスタプロミネンス、細胞均一性）、およびそのような要因が治療時（またはその直前）に処方範囲内にあるかどうか等の種々の臨床パラメータに依存し得る。処方範囲は、診断撮像セッション中、治療計画セッション中、および／または治療セッションの開始時（例えば、患者事前走査中）に入手されたデータに基づいて決定され得、および／または、正常活性の既知もしくは広く承認された範囲であり得る。治療計画を進めるかどうかに関する決定は、治療計画品質（例えば、治療計画指数（ＰＱＩ）値によって定量化され得る）および／または線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）曲線の変化にも依存し得る。いくつかの変形例では、ＰＱＩ値および／または線量−体積ヒストグラムは、治療時（および／または直前）に入手された生物学的活性および／または生理学的データおよび／または解剖学的データに基づいて計算され得る。
【０００８】
生物学的活性データは、生理学的データを含み得る。着目領域の生物学的活性データの例は、酸素化および／または低酸素レベル、血液灌流レベル、ある遺伝子の発現（例えば、細胞タンパク質結合を測定することによって）、免疫応答活性、細胞死および／または壊死、フラクタル寸法シフト（例えば、微小血管浸透性の変化）、腫瘍成長ベクトル、または特定の生物学的機能（例えば、代謝性活性または骨リモデリング）と関係づけられるトレーサの標準摂取値を含み得る。解剖学的データは、着目領域および／または患者の形状、サイズ、場所（例えば、他の解剖学的領域、および／またはマーカもしくは基準、および／または、撮像システムおよび／または放射線治療システム座標に対する絶対場所および／または相対場所）等の構造情報を含み得る。
【０００９】
放射線療法治療計画を適合させる方法の一変形例は、放射線治療セッション中、１つ以上のＰＥＴ検出器を使用して、患者領域の生物学的活性データを測定することと、測定された生物学的活性データを初期生物学的活性範囲と比較し、生物学的活性データにおける変化を計算することと、生物学的活性データにおける計算された変化に基づいて、放射線療法治療計画を更新することとを含み得る。初期生物学的活性範囲は、生物学的活性データを測定することに先立って、放射線治療セッション中に測定され得、および／または前の放射線治療セッション中に測定され得る。放射線療法治療計画を更新することは、１つ以上の患者標的領域の線量測定目標を変化させること、および／または、１つ以上の患者標的領域および／または線量成形構造の幾何学形状を変化させることを含み得る。放射線療法治療計画を更新することは、複数の治療セッションに関する分画パターンを変化させることを含み得る。放射線療法治療計画は、治療セッションの初期数を含み得、治療計画を更新することは、治療セッションの数を治療セッションの初期数から変化させることを含み得る。放射線療法治療計画は、初期治療セッション持続時間を含み得、治療計画を更新することは、治療セッション持続時間を初期治療セッション持続時間から変化させることを含み得る。生物学的活性データを測定することは、患者領域のＰＥＴトレーサの標準摂取値（ＳＵＶ）を測定することを含み得る。
【００１０】
１つ以上のＰＥＴトレーサが、本明細書に説明される方法のいずれかにおいて使用され得る。ＰＥＴトレーサの例は、限定ではないが、１８Ｆ−ＦＤＧ、１８Ｆ−ＮａＦ、１８ＦＨＸ４、１８ＦＦＡＺＡ、１８ＦＦＭＩＳＯ、１８Ｆで標識された放射性標識５Ｆ７抗ＨＥＲ２ナノボディ、１１Ｃ−パルミチン酸および１４−（Ｒ，Ｓ）−１８Ｆ−フルオロ−６−チアヘプタデカン酸、１５Ｏ−水、１３Ｎ−アンモニア、８２Ｒｂ−ルビジウム、１８Ｆ−フルオロチミジン、６８Ｇａ−ガリウム、６８Ｇｅ−ゲルマニウム、Ｆ１８−フルシクロビン、Ｇａ６８−ＤＯＴＡＴＡＴＥ、Ｃ１１−コリン、Ｇａ６８−ＰＳＭＡ、Ｆ１８−ＰｙＬ（ＰＳＭＡ）、ＰＤ−Ｌ１、１３Ｎ−窒素、１１Ｃ−メチオニン、１８Ｆ−フルオロエリトロニトロイミダゾール、３’−アザ−２’−［１８Ｆ］フルオロ葉酸、Ｎ−スクシンイミジル３−（（４−（４−（１８）Ｆ−フルオロブチル）−１Ｈ−１，２，３−トリアゾル−１−イル）メチル）−５−（グアニジノメチル）安息香酸放射性標識５Ｆ７抗体、１−（２’−デオキシ−２’−［１８Ｆ］フルオロアラビノフラノシル）シトシン（１８Ｆ−ＦＡＣ）、およびＦ１８−フルシクロビンを含み得る。
【００１１】
生物学的活性データは、組織代謝データ、および／または骨形成活性、および／または、酸素化レベル、および／またはヒト増殖因子受容体２型（ＨＥＲ２）遺伝子発現、および／または、遊離脂肪酸摂取、および／または生理学的活性データを含み得る。生理学的活性データは、血流データ、および／または患者領域の血管分布、および／または、患者領域内の腫瘍領域の棘突起形成における形態学的シフト、および／またはリンパ活性データを含み得る。生物学的活性データを測定することは、患者標的領域におけるＰＥＴトレーサ動態を定量的に測定することを含み得る。放射線療法治療計画は、標的線量分布を含み得、治療計画を更新することは、標的線量分布を変化させることを含み得る。いくつかの変形例では、更新された治療計画は、将来の放射線治療セッションのために使用され得る。患者標的領域の生物学的活性データを測定することは、磁気共鳴画像診断、レーザ走査蛍光撮像、超音波撮像、磁気粒子撮像、または単一光子放射断層撮影を使用して、患者標的領域の機能画像を入手することをさらに含み得る。患者領域の生物学的活性データを測定することは、ＰＥＴトレーサを患者に提供することと、患者標的領域からの陽電子放出データを測定することとを含み得る。いくつかの変形例では、ＰＥＴトレーサは、［１８Ｆ］ＨＸ４、［１８Ｆ］ＦＡＺＡ、および［１８Ｆ］ＦＭＩＳＯ等の低酸素ＰＥＴトレーサであり得、陽電子放出データを測定することは、患者標的領域にわたる低酸素ＰＥＴトレーサ摂取値を測定することを含み得る。放射線療法治療計画を更新することは、閾値を超える低酸素ＰＥＴトレーサ摂取値を伴う患者標的領域への放射線療法治療計画の放射線量を増加させることを含み得る。
【００１２】
いくつかの変形例では、ＰＥＴトレーサは、１８Ｆで標識された５Ｆ７抗ＨＥＲ２ナノボディ（１８Ｆ−ＲＬ−Ｉ−５Ｆ７）および１８Ｆ−ＳＦＢ等のＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサを含み得、陽電子放出データを測定することは、患者標的領域にわたるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を測定することを含み得る。放射線療法治療計画を更新することは、上限閾値を超えるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を伴う患者標的領域への放射線療法治療計画の放射線量を増加させることを含み得る。方法は、随意に、標的領域の外の患者領域のＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を測定することと、上限閾値を超えるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を有する標的領域の外の患者領域を識別することとを含み得る。放射線療法治療計画を更新することは、線量分布を変化させ、放射線量送達のために識別された患者領域を含めることを含み得る。代替として、または加えて、ＰＥＴトレーサは、１８Ｆで標識された５Ｆ７抗ＨＥＲ２ナノボディ（１８Ｆ−ＲＬ−Ｉ−５Ｆ７）および１８Ｆ−ＳＦＢ等のＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサを含み得、陽電子放出データを測定することは、患者標的領域にわたるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を測定することを含み得る。放射線療法治療計画を更新することは、上限閾値を超えるＨＥＲ２  ＰＥＴトレーサ摂取値を伴う患者標的領域への放射線療法治療計画の放射線量を減少させることを含み得る。
【００１３】
放射線療法治療計画を適合させる方法は、加えて、または代替として、測定された生物学的活性データに基づいて、放射線療法治療計画の計画品質指数（ＰＱＩ）値を計算することと、計算されたＰＱＩ値をＰＱＩ値の所定の範囲と比較することと、計算されたＰＱＩ値がＰＱＩ値の所定の範囲内にない場合、放射線療法治療計画を更新することとを含み得る。放射線療法治療計画は、計算されたＰＱＩ値がＰＱＩ値の所定の範囲内にある場合、更新されないこともある。いくつかの変形例では、方法は、計算されたＰＱＩ値がＰＱＩ値の所定の範囲内にない場合、通知を表示することを含み得る。ＰＱＩ値の所定の範囲は、臨床医承認ＰＱＩ値の範囲であり得る。
【００１４】
いくつかの変形例では、放射線療法治療計画は、測定された生物学的活性データが初期生物学的活性範囲内にない場合、更新される。方法は、測定された生物学的活性データが初期生物学的活性範囲内にない場合、通知を表示することを含み得る。初期生物学的活性範囲は、臨床医承認生物学的活性範囲であり得、および／または初期生物学的活性範囲は、放射線療法治療計画のための臨床医承認ＰＱＩ値の範囲に基づいて計算され得る。いくつかの変形例では、初期生物学的活性範囲は、放射線療法治療計画のための臨床医承認有界ＤＶＨに基づいて計算され得る。放射線療法治療計画を更新することは、容認可能計画品質指数（ＰＱＩ）値および／または生物学的活性値の範囲を調節し、測定された生物学的活性データを含む容認可能ＰＱＩ値および／または容認可能生物学的活性値の範囲を有する更新された治療計画を立てることを含み得る。所定の有界ＤＶＨは、以下、すなわち、１つ以上の前の治療セッションにおいて患者標的領域に送達された線量、臨床医承認線量送達不確実性、最大線量レベル、および／または最小線量レベルのうちの１つ以上のものに基づいて計算され得る。
【００１５】
放射線療法治療計画を適合させる方法のいくつかの変形例は、代替として、または加えて、放射線療法治療計画および測定された生物学的活性データに基づいて、患者標的領域のための線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）を計算することと、計算されたＤＶＨを所定の有界ＤＶＨと比較することと、計算されたＤＶＨが所定の有界ＤＶＨ内にない場合、放射線療法治療計画を更新することとを含み得る。
【００１６】
治療のために容認可能な生物学的活性範囲を生成する方法も、本明細書に開示される。方法の一変形例は、治療計画のための容認可能計画品質指数（ＰＱＩ）値の範囲を決定することと、ＰＱＩ値の範囲と対応する生物学的活性値の範囲を計算することとを含み得る。放射線治療のための方法は、治療計画のための容認可能ＰＱＩ値の範囲を決定することと、放射線治療セッション中、１つ以上のＰＥＴ検出器を使用して、患者領域の生物学的活性データを測定することと、測定された生物学的活性データを生物学的活性値の計算された範囲と比較し、測定された生物学的活性データが計算された範囲内にあるかどうかを決定することと、測定された生物学的活性データが生物学的活性値の計算された範囲内にある場合、放射線を患者領域に印加することとを含み得る。測定された生物学的活性データが生物学的活性の計算された範囲内にない場合、放射線療法治療計画は、測定された生物学的活性データに基づいて更新され得る。
【００１７】
本明細書に開示されるのは、治療のために容認可能な計画品質指数（ＰＱＩ）範囲を生成する方法である。方法の一変形例は、治療計画のための容認可能生物学的活性値の範囲を決定することと、容認可能生物学的活性値の範囲と対応するＰＱＩ値の範囲を計算することとを含み得る。生物学的活性値の計算された範囲は、放射線療法システムに伝送され得、および／または臨床医に表示され得る。
【００１８】
本明細書に説明されるのは、放射線療法治療のための方法である。放射線療法のための方法の一変形例は、１つ以上のＰＥＴ検出器を使用して、患者領域の生物学的活性データを測定することと、患者領域の測定された生物学的活性データと所定の生物学的活性範囲を比較することと、測定された生物学的活性データが所定の生物学的活性範囲内にない場合、治療計画を更新することと、更新された治療計画に基づいて、放射線を患者領域に印加することとを含み得る。所定の生物学的活性範囲は、臨床医承認生物学的活性範囲であり得る。患者領域の生物学的活性データを測定することは、患者領域に関する低酸素ＰＥＴトレーサ摂取値を測定することを含み得、放射線を印加することは、より高い低酸素ＰＥＴトレーサ摂取値を伴う領域への放射線量がより低い低酸素ＰＥＴトレーサ摂取値を伴う領域への放射線量を上回るように、放射線を印加することを含む。
【００１９】
治療計画を評価するための有界線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）を計算する方法も、本明細書に説明される。方法の一例は、入手された患者画像Ｘに基づいて、複数の画像Ｘ’１，２，３，…，ｊを生成することであって、患者標的体積（ＰＴＶ）は、患者の放射線発射域（ＲＦＺ）内のｊ個の異なる位置に位置している、ことと、線量計算行列Ａを放射線発射行列ＰおよびＸ’ｊで乗算することによって、画像Ｘ’１，２，３，…，ｊの各々のための線量Ｄｊ（Ｄｊ＝Ａ・Ｐ・Ｘ’ｊ）を計算することと、各線量Ｄｊのための線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）曲線をプロットし、ｊ個のＤＶＨ曲線の群を生成することであって、各線量ＤｊのためのＤＶＨ曲線は、各線量値のための体積画分を表し得る、ことと、ＤＶＨ曲線の群の最小境界曲線（最小ＤＶＨ曲線）および最大境界曲線（最大ＤＶＨ曲線）を生成することとを含み得る。最小ＤＶＨ曲線は、ＤＶＨ曲線の群の各線量値のための最小体積画分を表す第１の一連の点を含み得、最大ＤＶＨ曲線は、各線量値のための最大体積画分を表す第２の一連の点を含み得る。複数の画像Ｘ’ｊを生成することは、画像Ｘ’ｊの各々のために、ＲＦＺ内でのＰＴＶのｊ個の３次元リジッドシフト（ｒｉｇｉｄ  ｓｈｉｆｔ）をシミュレートすることを含み得る。代替として、または加えて、複数の画像Ｘ’ｊを生成することは、各画像Ｘ’ｊにおけるＰＴＶの強度値を変化させ、標準摂取値（ＳＵＶ）の範囲をシミュレートすることを含み得る。いくつかの変形例では、ＰＴＶの強度値を変化させることは、ＰＴＶの強度値を名目上の強度値より２５％大きいように増加させること、および／または、ＰＴＶの強度値を名目上の強度値よりを２５％小さいように減少させることを含み得る。入手された画像Ｘは、ＰＥＴ画像であるか、またはＣＴ画像であり得る。最小ＤＶＨ曲線を生成することは、第１の一連の点を第１の曲線に適合させることを含み得、最大ＤＶＨ曲線を生成することは、第２の一連の点を第２の曲線に適合させることを含み得る。線量計算行列Ａおよび放射線発射行列Ｐは、治療セッションに先立って、入手された患者画像Ｘに基づいて導出され得る。一変形例では、患者画像Ｘは、第１の患者画像であり得、方法は、第２の患者画像Ｙを入手することと、線量計算行列Ａを放射線発射行列ＰおよびＹで乗算することによって、線量ＤＹ（ＤＹ＝Ａ・Ｐ・Ｙ）を計算することと、第２の患者画像Ｙに対応するＤＶＨ曲線をプロットすることとをさらに含み得る。方法は、第２の患者画像ＹのＤＶＨ曲線が最小ＤＶＨ曲線と最大ＤＶＨ曲線との間に制限されていない場合、通知を生成することをさらに含み得る。通知は、視覚的通知および／または聴覚的通知であり得る。第２の患者画像Ｙに対応するＤＶＨ曲線は、ＰＴＶに関する各線量値のための体積画分を表し得、および／または、第２の患者画像Ｙに対応するＤＶＨ曲線は、危険臓器（ＯＡＲ）に関する各線量値のための体積画分を表し得る。方法は、最小ＤＶＨ曲線および最大ＤＶＨ曲線をディスプレイまたはモニタ／画面上に表示することも含み得る。いくつかの変形例では、ディスプレイは、放射線療法システムのディスプレイであり得る。各線量ＤｊのためのＤＶＨ曲線をプロットすることは、���ＴＶに関する各線量値のための体積画分をプロットし、ＰＴＶのためのｊ個のＤＶＨ曲線の群を生成することを含み得る。代替として、または加えて、いくつかの方法は、危険臓器（ＯＡＲ）に関する各線量値のための体積画分をプロットし、ＯＡＲのためのｊ個のＤＶＨ曲線の群を生成することによって、各線量ＤｊのためのＤＶＨ曲線をプロットすることを含み得、最小ＤＶＨ曲線は、ＯＡＲ最小ＤＶＨ曲線であり得、最大ＤＶＨ曲線は、ＯＡＲ最大ＤＶＨ曲線であり得る。第２の画像Ｙに対応するＤＶＨ曲線は、ＯＡＲ  ＤＶＨ曲線であり得、方法はさらに、第２の患者画像ＹにおけるＯＡＲのＤＶＨ曲線がＯＡＲの最大ＤＶＨ曲線を超える場合、通知を生成することを含み得る。
【００２０】
放射線療法治療計画を評価する方法も、本明細書に説明される。方法の一変形例は、患者の撮像データｘを入手することと、入手された撮像データおよび放射線発射行列Ｐに基づいて、放射線量Ｄｘ（Ｄｘ＝Ａ・Ｐ・ｘ）を計算し、線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）をプロットすることと、ＤＶＨが最小ＤＶＨ曲線と最大ＤＶＨ曲線とによって画定される範囲内にない場合、モニタ上に表示される通知を生成することとを含み得る。随意に、いくつかの方法は、放射線量分布Ｄｘが最小線量閾値と最大線量閾値とによって画定される線量分布範囲内にない場合、モニタ上に表示される通知を生成することを含み得る。撮像データは、ＰＥＴ撮像データおよび／またはＣＴ撮像データであり得る。いくつかの変形例は、入手された撮像データｘに基づいて、計画品質指数（ＰＱＩ）を計算することと、ＰＱＩが最小ＰＱＩ閾値と最大ＰＱＩ閾値とによって画定されるＰＱＩ範囲内にない場合、モニタ上に表示される通知を生成することとを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、適合放射線療法のためのシステムの一変形例を描写する。
【図１Ｂ】図１Ｂは、適合放射線療法のためのシステムの別の変形例を描写する。
【００２２】
【図１Ｃ】図１Ｃ−１Ｄは、適合放射線療法のためのシステムの例を描写する。
【図１Ｄ】図１Ｃ−１Ｄは、適合放射線療法のためのシステムの例を描写する。
【００２３】
【図２Ａ】図２Ａは、適合放射線療法のための方法の一変形例を表すフローチャートを描写する。
【００２４】
【図２Ｂ−１】図２Ｂは、オンライン適合放射線療法のための方法の一変形例を表すフローチャートを描写する。
【図２Ｂ−２】図２Ｂは、オンライン適合放射線療法のための方法の一変形例を表すフローチャートを描写する。
【００２５】
【図２Ｃ−１】図２Ｃは、リアルタイム適合放射線療法のための方法の一変形例を表すフローチャートを描写する。
【図２Ｃ−２】図２Ｃは、リアルタイム適合放射線療法のための方法の一変形例を表すフローチャートを描写する。
【００２６】
【図２Ｄ】図２Ｄは、オフライン適合放射線療法のための方法の一変形例を表すフローチャートを描写する。
【００２７】
【図３Ａ】図３Ａは、種々の着目領域への処方放射線量の例の表を描写する。
【００２８】
【図３Ｂ−１】図３Ｂは、計画品質指数（ＰＱＩ）の例の表を描写する。
【図３Ｂ−２】図３Ｂは、計画品質指数（ＰＱＩ）の例の表を描写する。
【００２９】
【図４Ａ】図４Ａは、例示的ＰＱＩ値、処方ＰＱＩ値、および容認可能ＰＱＩ値の範囲の表を描写する。
【００３０】
【図４Ｂ】図４Ｂは、リアルタイムで入手された撮像データに基づいて計算されるＰＱＩ値を使用して治療計画を評価する方法の一変形例を表すフローチャートを描写する。
【００３１】
【図５Ａ】図５Ａは、治療計画セッション中および治療時に計算される例示的臨床パラメータおよびＰＱＩ値の表を描写する。
【００３２】
【図５Ｂ】図５Ｂは、リアルタイムで入手された撮像データから導出される臨床パラメータを使用して治療計画を評価する方法の一変形例を表すフローチャートを描写する。
【００３３】
【図５Ｃ】図５Ｃは、容認可能臨床パラメータの範囲を計算する方法の一変形例を表すフローチャートを描写する。
【００３４】
【図５Ｄ】図５Ｄは、容認可能臨床パラメータの範囲を計算する方法の一変形例を表すフローチャートを描写する。
【００３５】
【図６Ａ】図６Ａは、ＰＱＩ値の選択された範囲に基づいて容認可能生物学的活性値の範囲を計算する方法の一変形例を表すフローチャートを描写する。
【００３６】
【図６Ｂ】図６Ｂは、選択されたＰＱＩ閾値に基づいて容認可能生物学的活性値の範囲を計算する方法の別の変形例を表すフローチャートを描写する。
【００３７】
【図７Ａ】図７Ａは、線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）および有界ＤＶＨの例を描写する。
【００３８】
【図７Ｂ】図７Ｂは、リアルタイムで入手された撮像データから導出されるＤＶＨを使用して治療計画を評価する方法の別の変形例を表すフローチャートを描写する。
【００３９】
【図８Ａ】図８Ａは、治療時に入手された生物学的および／または生理学的データに基づいて治療計画を評価するために使用され得る有界ＤＶＨ曲線を計算する１つの方法を表すフローチャートを描写する。
【００４０】
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの方法の一部としてＤＶＨ曲線の群を計算するために、放射線発射域（ＲＦＺ）内の患者標的体積（ＰＴＶ）の画像をシフトする略図を描写する。
【００４１】
【図８Ｃ】図８Ｃは、ＰＴＶ、ＲＦＺ、および２つのＯＡＲのためのＤＶＨ曲線を含むＲＦＺ内のＰＴＶの種々のシフトされた画像に対して計算される複数のＤＶＨ曲線の一例を描写する。
【００４２】
【図８Ｄ】図８Ｄは、ＰＴＶ、ＲＦＺ、および１つのＯＡＲのための有界ＤＶＨ曲線の一例を描写する。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
リアルタイムで（例えば、治療セッション中）入手された撮像データから抽出または計算される生物学的および／または生理学的データおよび／または解剖学的データに基づいて、放射線療法治療計画を適合させ、および／または更新するためのシステムおよび方法が、本明細書において開示される。放射線治療時に入手された機能撮像データは、治療計画および／または線量送達命令を修正し、処方線量分布を患者標的領域に提供するために使用される。リアルタイムで入手された撮像データに基づいて、治療計画を評価する方法も、本明細書において開示される。
【００４４】
（（システム））
図１Ａは、適合放射線療法のために使用され得るシステムの一変形例を図式的に描写する。システム１００は、撮像システム１０２と、放射線治療システム１０４と、撮像システムおよび放射線治療システムと通信するコントローラ１０６と、通信インターフェース１０８とを備え得る。撮像システム１０２および放射線治療システム１０４は、患者画像データが撮像システムによって入手された直後に患者が放射線治療システム内に容易に位置付けられ得るように配列され得る。例えば、撮像システム１０２および放射線治療システム１０４は、同一設備または建物および／または同一部屋または観測室内に位置し得、および／または、同一シャーシまたはガントリ上に搭載され得る。いくつかの変形例では、撮像システムおよび放射線治療システムは、撮像システムの患者領域が治療システムの患者領域と整列させられるように配列され得る。図１Ａは、患者領域１３２を伴う撮像システム１３０と、患者領域１３６を伴う治療システム１３４との一例を描写し、患者領域１３２、１３６の患者領域の縦軸Ｌ１、Ｌ２は、整列させられ、または同一直線上にある。代替として、撮像システムおよび放射線治療システムは、撮像システムおよび放射線治療システムの各々の患者領域が、整列させられないが、互いに隣接しているように配列され得る。図１Ｂは、患者領域１４２を伴う撮像システム１４０と、患者領域１４６を伴う治療システム１４４との一例を描写し、患者領域１４２、１４６の縦軸Ｌ３、Ｌ４は、一直線上にはなく、代わりに、互いに平行であるか、または互いにある角度にあり得る。治療時（例えば、放射線治療システムのアクティブ化直前および／または患者への療法用放射線の印加中）に撮像システム１０２によって入手された撮像データは、コントローラ１０６に伝送され得、コントローラプロセッサは、患者の生物学的活性データ（および／または生理学的および／または解剖学的データ）を入手された撮像データから抽出するように構成され得る。コントローラは、最近入手された生物学的活性データに照らして、治療計画の予測される品質および／または有効性を計算するようにも構成され得る。生物学的活性レベルおよび／または生理学的データにおける任意の変化の大きさおよび／または特性に応じて、コントローラは、次いで、患者の放射線治療が、所定の治療計画に基づいて進行または継続すべきかどうか、および／または、治療計画が更新され、および／または、適合させられるべきかどうかを評価し得る。代替として、または加えて、これらの計算された品質は、評価および／または治療計画承認のためにも、通信インターフェース１０８を介して、臨床医に提示され得る。放射線治療システム１０４は、治療時に入手された撮像データのみならず臨床医の評価および／または承認にも基づいて、療法用放射線ビームを患者に適合させるように構成され得る。
【００４５】
撮像システム１０２は、撮像システムが治療セッション中に（すなわち、リアルタイムで）データを入手することが可能な限り、機能的および／または解剖学的撮像モダリティを含む任意の１つ以上の撮像モダリティを使用して、撮像データを入手するように構成され得る。撮像システム１０２は、１つ以上のＰＥＴ検出器、および／またはＸ線検出器（例えば、ｋＶまたはＭＶ検出器）、および／または、ＭＲＩセンサ、超音波検出器等を備え得る。撮像システム１０２からの撮像データは、患者の身体および／または１つ以上の着目領域（ＲＯＩ）もしくは標的領域に関連する生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データを提供し得る。いくつかの撮像システムは、患者の身体における種々のタイプのトレーサの摂取に関連するデータを入手し得る。例えば、患者は、トレーサ（例えば、ＰＥＴトレーサ、Ｘ線造影剤等）を注入され得、撮像システムは、トレーサの蓄積に関するデータを入手し得る（定質的および／または定量的に）。トレーサ蓄積場所、トレーサ蓄積体積のサイズおよび形状のみならずトレーサ動態も、患者における種々の生物学的活性レベルおよび／または生理学的現象の指示を提供し得る。例えば、組織領域内の細胞代謝レベルおよび酸素の存在（または不在）が、撮像データの強度によって示されるようなトレーサ摂取の量および／または率から計算され得る。トレーサでタグ付けされた遺伝子の発現の変化も、画像強度の変化を測定することによって計算され得る。腫瘍領域のサイズおよび形状は、少なくとも部分的に、トレーサ摂取の領域の所定の閾値を超えるサイズおよび形状によって、決定され得る。いくつかの撮像システムは、放射線治療システムのアクティブ化状態にかかわらず（例えば、療法用放射線源がアクティブにされているかどうかにかかわらず）、撮像データを任意の時点で入手するように構成され得るが、他の撮像システムは、放射線治療システムの療法用放射線源がアクティブにされていない（例えば、放射線ビームを発射していない）とき、撮像データを入手するように構成され得る。例えば、１つ以上のＸ線検出器を備えている撮像システムは、療法用放射線ビームパルス間に、および／または療法用放射線源がアクティブにされていないとき、撮像データを入手し得る（高エネルギー放射線源から散乱するＸ線の効果に起因して）。１つ以上のＰＥＴ検出器を備えている撮像システムは、療法用放射線ビームパルス間に、および／または第１の療法用放射線パルス前の治療セッションの開始時、および／または、最後の療法用放射線パルス後の治療セッションの終了時、ＰＥＴデータを入手し得る。対照的に、１つ以上のＭＲＩセンサを備えている撮像システムは、療法用放射線源が、アクティブにされているかどうかにかかわらず、および／または、放射線ビームパルスを印加しているかどうかにかかわらず、撮像データを入手し得る。
【００４６】
放射線治療システム１０４は、撮像システムによって入手された撮像データ（例えば、この撮像データから計算される生物学的活性データおよび／または解剖学的データ）に基づいて、更新され、または適合させられ得る治療計画に従って、放射線を患者に向けるように構成され得る。放射線治療システムは、療法用放射線源（例えば、線形加速器等のＭＶ  Ｘ線放射線源、コバルト−６０源等の放射性同位体源、またはサイクロトロン等の粒子ビーム源）と、療法用放射線ビームをむけるように、または限定するように構成され得る１つ以上のビーム成形構造と、療法用放射線源およびビーム成形構造を患者エリアの周囲の種々の発射位置に迅速に移動させるように構成される運動システムとを備え得る。一変形例では、放射線治療システムは、ＭＶ  Ｘ線放射線源と、放射線源のビーム経路内に配置される動的マルチリーフコリメータとを備え得、両方は、移動可能なガントリを備えている運動システム上に搭載される。ガントリは、円形ガントリまたはＬ型アームもしくはＣ型アームガントリ等の回転可能ガントリであり、および／または、患者エリアの周りに移動可能および／または回転可能な関節運動式ロボットアームであり得る。ガントリは、随意に、持続的に回転するガントリであり得る。運動システムは、約１０秒未満、例えば、約５秒未満、約３秒未満、約２秒未満、約１秒未満、約０．５秒未満、約０．２５秒未満等以内に、放射線源およびビーム成形構造を１つの発射位置から別の発射位置に移動させるように構成され得る。動的マルチリーフコリメータは、複数のリーフを備え得、各リーフは、リーフをコントローラによって指定される場所に移動させるリーフ作動機構に取り付けられる。動的マルチリーフコリメータは、バイナリマルチリーフコリメータまたは２−Ｄマルチリーフコリメータであり得る。他のビーム成形デバイスまたはコリメータ、例えば、円形場を生成する半径方向コリメータも、使用され得る。リーフ作動機構は、放射線源が次のビームパルスを発射する前にリーフを１つの位置から別の位置に迅速に移動させるように構成され得る。例えば、バイナリマルチリーフコリメータでは、リーフ作動機構は、約５秒未満、例えば、約３秒未満、約２秒未満、約１秒未満、約０．５秒未満、約０．７５秒未満、約０．５秒未満、約０．３秒未満、約０．２５秒未満、約０．２秒未満、約０．１秒未満等以内に、リーフを閉鎖位置から開放位置に（その逆も同様である）移行させるように構成され得る。迅速移動運動システムと迅速移行動的マルチリーフコリメータとの組み合わせは、撮像データから抽出される生物学的活性データに基づいて、撮像データの入手と放射線ビームパルスの印加との間の待ち時間を低減させることに役立ち得る。特定の発射場所（例えば、療法用放射線源が放射線ビームを発射するときに位置付けられ得る患者エリアの周囲の場所）におけるリーフの位置は、治療計画に基づいて決定され得る。治療計画は、治療計画セッションにおいて計算され得、治療日に（例えば、リアルタイムで）入手された撮像データから抽出される生物学的活性データおよび／または生理学的データおよび／または解剖学的データに基づいて、治療セッション直前または治療セッショ��中に更新され得る。いくつかの変形例では、コントローラのプロセッサは、放射線ビームが治療計画に準拠する照射形状を有するように、各発射場所における各リーフの移動および位置決めを駆動するマルチリーフコリメータコマンドの組を生成し得る。この算出は、治療計画のセグメント化（および／または治療計画のフルエンスマップを生成する）とも称され、サイノグラムまたは放射線発射行列を生成し得る。サイノグラムは、マルチリーフコリメータの各リーフの位置を各発射位置または角度にマッピングするマルチリーフコリメータコマンドの組を表し得る。いくつかのサイノグラムは、マルチリーフコリメータリーフパターン（例えば、個々のリーフ位置を集約した結果としての累積ビーム形状）を各発射位置または角度にマッピングし得る。治療計画が、撮像システムによって入手された生物学的活性データおよび／または生理学的データおよび／または解剖学的データに基づいて更新され、または適合させられるにつれて、リーフ命令は、生物学的活性レベルおよび／または生理学的現象の任意の変化を考慮するように変化または適合し得る。いくつかの変形例では、動的マルチリーフコリメータは、療法用放射線源が次の発射位置に移動させられている間に１つ以上のリーフの位置を変化させるように構成され得る。同時リーフ移動および放射線源移動は、生物学的活性データの検出と放射線の印加との間の待ち時間を低減させることに役立ち得、それは、放射線治療システムが、腫瘍領域を、それらが実質的に移動する前に照射することに役立ち得る。さらに、マルチリーフコリメータの構成（例えば、種々の発射場所におけるリーフの位置）は、治療計画が治療日（例えば、治療時、治療の間）に入手された撮像データに基づいて更新されるにつれて、更新され得る。
【００４７】
コントローラ１０６は、入手された撮像データが処理され得るように（例えば、生物学的活性データおよび／または生理学的データおよび／または解剖学的データを抽出または計算するため）、および、療法用放射線ビームの送達が入手された撮像データに基づいて調節され得るように、撮像システム１０２および放射線治療システム１０４と通信し得る。コントローラ１０６は、１つ以上のプロセッサ（例えば、中央処理ユニット）と、１つ以上のメモリとを備え得る。コントローラメモリは、１つ以上の治療計画に関連するデータ、治療計画パラメータ（例えば、計画品質指数、線量−体積ヒストグラム等）、以前に収集された撮像データ（例えば、診断撮像セッションから）、リアルタイム撮像データ（例えば、治療セッション日、治療時に入手された）、抽出された生物学的活性および／または解剖学的データ、放射線治療システムコマンドおよび命令、治療計画適合のために使用される動的モデルおよびアルゴリズム、ユーザ実装プログラム等を記憶し得る。コントローラ１０６は、撮像データおよび撮像構成要素フィードバック（例えば、画像検出器またはセンサのステータス、較正データ等）を撮像システム１０２から受信し得、撮像コマンド（例えば、任意のＸ線源のアクティブ化および／または画像検出器またはセンサのアクティブ化、検出器利得および／または感度レベルの調節、患者および／または放射線治療システムに対する撮像システムの位置付け等）を撮像システムに伝送することもし得る。コントローラ１０６は、データを放射線治療システムの種々の構成要素から受信し得、コマンドを放射線治療システムに伝送し得る。例えば、放射線治療システムは、運動システム（例えば、ガントリ）と、運動システム上に搭載される療法用放射線源（例えば、線形加速器）およびビーム成形デバイス（例えば、動的ＭＬＣ）と、運動システム上に搭載される放射線検出器（例えば、ＭＶ検出器）とを備え得る。コントローラ１０６は、運動システムからの位置および／または速度データ、放射線源からの位置および／または放射線ビーム生成データ、ビーム成形デバイスからのリーフ構成データ、および／またはより一般的には、動作ステータス、較正データ、エラーインジケータ等を受信し得る。コントローラ１０６は、ＭＬＣコマンド、ガントリ回転／運動コマンド、線形加速器パルス命令等を伝送し得、これらのコマンドおよび命令は、治療計画、以前に入手された画像、リアルタイムで入手された撮像データ、患者の生物学的活性および／または生理学的データ、および／または、放射線治療システムの状態の組み合わせに基づいて、生成され得る。
【００４８】
コントローラ１０６は、通信インターフェース１０８を介してディスプレイと通信し得、ディスプレイは、治療計画、撮像データ、生物学的活性および／または生理学的データ、撮像データに基づく治療計画に対する潜在的更新、患者識別、患者ステータス、システムステータス、治療セッション進行度、線量送達ステータス等に関する情報をユーザに提供するグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を投影し得る。ＧＵＩは、ユーザ選択のためのコマンドのメニュー、および、ユーザが機械命令およびパラメータの所定の組を打ち込み得るようにプログラミングインターフェースも提供し得る。例えば、ディスプレイは、リアルタイム患者生物学的活性および／または生理学的データ、現在の治療計画の有効性に及ぼすこのデータの影響（例えば、生物学的および／または生理学的活性の現在のレベルを伴って、放射線が現在の治療計画に従って送達される場合の計画品質指数またはＰＱＩ、線量−体積ヒストグラムまたはＤＶＨ）を表す１つ以上の視覚的インジケータを提示し、臨床医が、現在の治療計画を進めるべきか、治療計画を修正すべきか、または治療セッションを一時停止すべきかを決定することを可能にし得る。いくつかの変形例では、ディスプレイ上のＧＵＩは、治療計画中に計算された（例えば、計画ＣＴおよび／またはＰＥＴ画像等の計画画像から導出される生物学的および／または生理学的データに基づいて）、有界ＤＶＨ曲線、ＰＱＩ値、および／または任意の治療計画評価メトリクスを含み得る。これらのＤＶＨ曲線、ＰＱＩ値、および／または任意の治療計画評価メトリクスは、臨床医によって事前に承認されている。ＤＶＨ曲線、ＰＱＩ値、および／または任意の治療計画評価メトリクスは、治療時、リアルタイムで入手された患者生物学的活性および／または生理学的データを使用して生成され、治療計画中に計算された同一メトリクスと同時に表示され得る。例えば、治療時に入手された撮像データから抽出される生物学的および／または生理学的データに基づいて計算される１つ以上のＤＶＨ曲線（例えば、ＰＴＶおよび／またはＯＡＲに対する）が、治療計画システムによって生成された有界ＤＶＨ曲線の上にオーバーレイまたは重ねられ得る。ディスプレイは、本明細書に説明される方法のうちの１つ以上のものに従って、患者の生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、追加の、および／または、代替の治療計画も提示し得る。いくつかの変形例では、ディスプレイ上のＧＵＩは、リアルタイム撮像データに基づいて計算される治療計画メトリクスが事前に承認された範囲内（例えば、合格）および／または事前に承認された範囲外（例えば、不合格）であるかに関する視覚的通知を含み得る。随意に、いくつかの変形例は、例えば、治療計画への準拠の種々の程度を示す追加の通知の階層を含み得る。例えば、いくつかの変形例は、計算された治療計画メトリクスの分散が容認可能許容範囲内にあることを示す通知（例えば、許容範囲内で合格）および／または計算された治療メトリクスの分散が容認可能許容範囲外にあることを示す通知（例えば、一部を除き合格）を含み得る。随意に、リアルタイム撮像データに基づいて計算される治療計画メトリクスが、事前に承認された範囲外にあるとき、治療計画適合推奨が、ＧＵＩに提供され得る。ディスプレイ上に提示される情報は、臨床医が、治療時、患者の状態を所与として、最良の一連の措置を決定することに役立ち得る。代替として、または加えて、通知は、スピーカによって生成された１つ以上の聴覚信号または音を含み得、通知の各タイプまたは階層は、異なる音を有し得る。
【００４９】
図１Ｂは、適合放射線療法のためのシステムの一変形例を描写する。システム１２０は、１つ以上のＰＥＴ検出器１２４を備えている撮像システム１２２と、療法用放射線源１２８（例えば、線形加速器等のＭＶ  Ｘ線源）、動的ＭＬＣまたはＤＭＬＣ１３０、およびＭＶ検出器１３２を備えている放射線治療システム１２６とを備え得る。システム１２０はまた、撮像システムおよび放射線治療システム１２６と通信するコントローラ１３４と、通信インターフェース１３６とを備え得る。放射線放出アセンブリは、回転可能ガントリ等の移動可能なガントリ上に搭載され得る。いくつかの変形例では、回転可能ガントリは、持続的に回転可能な円形ガントリであり得る。随意に、撮像システム１２２も、移動可能なガントリ上に搭載され得る。１つ以上のＰＥＴ検出器１２４によって入手されたＰＥＴデータ（例えば、１つ以上の個々の陽電子消滅放出経路）は、コントローラ１３４に伝送され得、それは、コントローラメモリに記憶され、および／または、本明細書に説明される方法のいずれかに従って処理され得る。コントローラ１３４は、生物学的活性および／または生理学的データをＰＥＴデータから計算および／または抽出し得、それは、随意に、臨床医に提示され得る。放射線治療システム１２６は、コントローラ１３４からのコマンドに従って、療法用放射線源１２８を移動させ、ＤＭＬＣリーフ構成を変化させ、データをＭＶ検出器から入手し得る。いくつかの変形例では、ガントリは、約４０ＲＰＭまたはそれを上回って、例えば、約６０ＲＰＭ、約７０ＲＰＭで回転するように構成され得る。ＤＭＬＣ１３０は、ガントリが放射線放出アセンブリを１つの発射位置から別の発射位置に移動させる時間間隔内にリーフ位置を変化させるリーフ作動機構を備え得る。例えば、ＤＭＬＣ１３０は、約１０ｍｓ未満以内にリーフを完全閉鎖位置から完全開放位置に移動させるように構成されるリーフ作動機構を備え得る。いくつかの変形例では、ｎ個の発射位置を有し、周波数ｆで回転する円形ガントリは、０．７＊（ｆ／ｎ）秒未満のＤＭＬＣ移行時間を有し得る。例えば、ｎ＝１００個の発射位置を有し、約１Ｈｚの周波数ｆで回転する円形ガントリは、約７ｍｓのＤＭＬＣ移行時間を有し得る。ＤＭＬＣは、空気圧シリンダと１つ以上のばねとを備えているリーフ作動機構を備え得、リーフ作動機構は、リーフ位置を発射位置間の時間間隔内で変化させるために十分な原動力を提供し得る。マルチリーフコリメータリーフ作動機構ならびに放射線治療システムの追加の詳細および例は、２０１６年６月１０日に出願された米国特許出願第１５／１７９，８２３号および２０１６年１１月１５日に出願された米国特許出願第６２／４２２，４０４号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に提供される。
【００５０】
（（方法））
（適合放射線療法）
生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、放射線療法を適合させる方法は、撮像データをリアルタイムで（例えば、治療時および／または治療中に）入手することと、生物学的活性および／または生理学的データを撮像データから抽出することと、抽出された生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、以前に生成された治療計画が送達され得るかどうかを決定することと、生物学的活性および／または生理学的データに従って、治療計画を更新または適合させることとを含み得る。撮像データは、完全分解能、高コントラスト、および／または高信号対雑音比（ＳＮＲ）画像に限定されないこともあり、より低い分解能、より低いコントラスト、および／またはより低いＳＮＲを有し得る画像を含み得る。いくつかの変形例では、撮像データは、部分的ＰＥＴ画像、部分的ＭＲＩ画像、および／または部分的ＣＴ画像等を含み得る。例えば、部分的ＰＥＴ画像は、１つ以上の陽電子消滅放出経路（例えば、陽電子消滅事象によって放出される一対の同時発生光子によって画定される応答のライン）を含み得、部分的ＭＲＩ画像は、フーリエドメイン内のｋ−空間の１つ以上の個々のライン（例えば、ｋ−空間におけるサブサンプリング）を含み得、部分的ＣＴ画像は、１つ以上の２−Ｄ投影Ｘ線画像を含み得る。以前に生成された治療計画が、生物学的活性および／または生理学的データに照らして、臨床上適切なまま継続するかどうかを決定することは、それらのデータ値を以前に承認されたデータ値と比較すること（比較は、事前にプログラムされたコントローラまたはプロセッサによって実施され得る）および／または現在のデータ値に基づいて現在の治療計画の有効性を計算することを含み得る。いくつかの変形例では、システムは、抽出された生物学的活性および／または生理学的活性、治療計画品質パラメータ、および／または、関連閾値を臨床医に表示し得る。
【００５１】
いくつかの変形例では、治療時に入手された撮像データから抽出される生物学的および／または生理学的データ（療法用放射線源がアクティブにされる前に入手されたＰＥＴ事前走査から計算されるデータ等）は、治療セッションが現在の治療計画を用いて進められることができるかどうか（すなわち、「続行可」または「続行不可」）を決定するために使用され得る。現在の治療計画が送達のためにもはや適切ではないことが決定される場合、システムは、生物学的および／または生理学的データに従って、計画を適合させ、および／または更新し得る。一例では、ＤＶＨ曲線および／または１つ以上のＰＱＩが、現在の治療計画および現在の（例えば、リアルタイムで入手された）生物学的および／または生理学的データに基づいて、計算され得る。すなわち、システムは、入手された生物学的および／または生理学的データに照らして、治療が現在の治療計画を用いて進められるべき場合、送達される放射線量（例えば、ＤＶＨ曲線および／または１つ以上のＰＱＩメトリクス）を計算し得る。計算されたＤＶＨ曲線および／または１つ以上のＰＱＩ値は、治療計画および治療計画画像（例えば、計画ＣＴおよび／またはＰＥＴ画像）に基づいて計算されるＤＶＨ曲線および／またはＰＱＩ値と比較され得る。放射線療法システムは、計算されたＤＶＨおよび／またはＰＱＩ値と、治療計画ＤＶＨおよび／またはＰＱＩ値との間の類似性のレベルを示す複数のレベルまたは階層の通知を臨床医または技術者に提供するように構成され得る。例えば、臨床医および／または放射線療法システムは、放射線が処方治療計画に従って送達されるために、標的領域被覆率が、放射線の処方中、１％許容範囲を伴って、少なくとも９５％被覆率でなければならない（９４％被覆率は、容認可能であるが、精査を必要とし、臨床医評価および承認を要求することを意味する）ことを規定し得る。治療セッションの開始時（すなわち、療法用放射線源ビームがオンになる前）に入手されたＰＥＴ事前走査からの生物学的および／または生理学的データは、処方治療計画に基づいて、標的領域被覆率を計算するために使用され得る。計算された標的領域被覆率に応じて、放射線療法システムは、処方治療計画に従って放射線を送達することを進めるべきこと（すなわち、「続行可」）、または最新生物学的および／または生理学的データに基づいて治療計画が更新または（再）計算されるまでセッションが終了されるべきこと（すなわち、「続行不可」）の通知（例えば、ディスプレイ上に提示されるＧＵＩを介した視覚的通知および／または聴覚信号）を提供し得る。いくつかの変形例は、下記の表１に要約されるステータスのうちの１つ以上のものを示す通知を生成し得る。
【表１】
2020525093.tif 000003
【００５２】
治療計画送達のために容認可能であると見なされる、ＤＶＨおよび／またはＰＱＩは、臨床医、および／または、医院によって変動し得る。一変形例では、ＤＶＨおよび／またはＰＱＩは、ＯＡＲおよびＢｇＲＯＩの名目上のＤＶＨにおける処方線量の１０％を上回る全てのＤＶＨ点のうちの９５％が、有界ＤＶＨの２つの境界における最小および最大ＤＶＨ点内（±１％許容範囲以内）にある場合、合格／続行可であると見なされる。試験閾値、パーセント合格、および比較許容範囲は、システムの試運転中に調節され得る構成変数であり得る。続行可ステータスに進むための他の基準は、随意に、標的領域内の平均活性（例えば、腫瘍等のＰＥＴ親和性領域）がシステムにおいて構成される最小レベルを上回ることを確実にするためのチェックを含み得る。例えば、標的領域内の平均ＳＵＶがシステムおよび／または臨床医、および／または、治療計画によって規定されるような最小レベルを上回ることのチェックが挙げられる。
【００５３】
いくつかの変形例では、送達される放射線が事前に承認された範囲または境界内にないであろうため、治療計画がもはや送達可能ではないことが決定される場合、放射線療法システムは、治療計画適合のタイプに関する推奨または指針を臨床医および／または技術者に提供し得る。いくつかの変形例は、生物学的適合誘因を含み得、生物学的適合誘因は、１つ以上の治療計画品質および／または送達基準もしくはメトリクスを含み、治療計画によって送達される計算された線量（例えば、リアルタイム撮像データ、生物学的および／または生理学的データに基づいて計算される）がそれらの品質および／または送達基準を満たさない場合、適合の対応するタイプ（または複数のタイプ）を含む。例えば、臨床医または医院は、放射線送達中の１％許容範囲を伴った少なくとも９５％の標的領域被覆率レベルの第１の治療目標（例えば、９４％被覆率が、送達のために容認可能であり得、随意に、臨床医精査および承認を受け得ることを意味する）と、構造全体にわたって２００ｃＧｙ許容範囲を伴った１，５００ｃＧｙ最大平均線量未満の近傍場ＯＡＲに対する最大平均線量（ＭＭＤ）値の第２の治療目標（例えば、１，５００ｃＧｙ〜１，７００ｃＧｙ最大平均線量が、送達のために容認可能であり得、随意に、臨床医精査および承認を受け得ることを意味する）とを設定し得る。治療計画が、治療日に、これらの目的または送達メトリクスのいずれかに満たない場合（すなわち、事前走査からの撮像データに基づいて）、システムは、治療計画のために推奨される適合のタイプの随意の指示、例えば、「推奨を伴う不合格」とともに、送達が「不合格／続行不可」であることを示し得る。
【００５４】
例えば、標的被覆率が、９４％許容範囲点を下回るが、９０％を上回り、近傍場ＯＡＲに対するＭＭＤ値が、目標以内である場合、システムは、「推奨を伴う不合格」を示す通知を生成し得る。推奨は、近傍場ＯＡＲがそのＭＭＤ制約に違反しない限り、被覆率を増加させるための線量上昇を提供するように、治療計画を適合させるためのものであり得る。例えば、標的被覆率が、１，３００ｃＧｙのＯＡＲに対するＭＭＤ値を伴って、９３％である場合、システムは、「推奨を伴う不合格」を示す通知を生成し得る。推奨は、均一線量上昇を標的領域に提供し、９５％および１，４５０ｃＧｙの更新された標的被覆率を達成するように、治療計画を適合させるためのものであり得る。
【００５５】
別の例では、近傍場ＯＡＲに対するＭＭＤ値が、１，７００ｃＧｙ許容範囲レベルを上回り、標的被覆率が、９５％目標を上回る場合、システムは、「推奨を伴う不合格」を示す、通知を生成し得る。推奨は、標的被覆率が９５％目標を上回ったままである限りＭＭＤ被覆率を減少させるために線量低減を提供するように、治療計画を適合させるためのものであり得る。例えば、標的被覆率が、１，９５０ｃＧｙのＯＡＲに対するＭＭＤ値を伴う９９％である場合、システムは、「推奨を伴う不合格」を示す、通知を生成し得る。推奨は、均一線量低減を標的構造に提供し、９５％および１，４５０ｃＧｙの更新された標的被覆率を達成するように、治療計画を適合させるためのものであり得る。代替として、または加えて、他の目標および／または放射線送達メトリクスも、治療計画への更新または適合を誘起し得る。例えば、治療計画は、線量成形の変化、構造修正、所与の位置に関する発射角度の変化、または意図される送達への類似調節に応答して、更新され得る。
【００５６】
図２Ａは、生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、放射線療法を適合させる方法のフローチャート表現を描写する。この例は、ＰＥＴトレーサを使用した状況において説明されるが、任意のタイプのトレーサおよび／または撮像モダリティが、使用され得ることを理解されたい。方法２００は、治療セッションの開始時および／または治療セッション中、患者の撮像データを入手すること２０２と、生物学的活性および／または生理学的データを入手された撮像データから抽出すること２０４とを含み得る。撮像データは、例えば、治療セッションに先立って患者の中に注入されるＰＥＴトレーサから放出される陽電子消滅放出経路を含み得る。生物学的活性および／または生理学的データは、トレーサ摂取値（例えば、標準摂取値またはＳＵＶ）、ＰＥＴトレーサ動態、組織代謝データ、骨形成活性データ、酸素化データ、遺伝子発現データ（例えば、ヒト成長因子受容体２型（ＨＥＲ２）発現）、遊離脂肪酸摂取データ、血流データ、血管分布データ、腫瘍幾何学形状内の形態学的シフト（例えば、棘突起形成）、および／またはリンパ活性データ等を含み得る。画像内の特定の２Ｄまたは３Ｄ領域のＳＵＶが、以下のように、最初の注入（走査入手時）以降の特定の時間における患者体重（典型的には、ｋｇ単位）あたり注入される線量（典型的には、ｍＣｉ単位）によって除算される、既知の組織トレーサ活性（典型的には、ｍＣｉ／ｇ単位）を表すように較正されるその領域内のピクセルまたはボクセルの強度を乗算することによって、撮像データから計算され得る。
【数１０】
2020525093.tif 000004
式中、ｃｉｍｇ（ｔ）は、最初の注入以降に経過した時間の関数としての較正された組織トレーサ活性であり、ＩＤは、最初の注入時に注入された線量であり、ＢＷは、最初の注入時の患者の体重である。
【００５７】
種々の代替導出値が、加えて、３Ｄ体積の平均ＳＵＶ、最小値、最大値、標準偏差、多領域ＳＵＶ比率、および／または、全体重（時として、ＳＵＶＢＷとも称される）の代わりに、除脂肪体重（ＳＵＶＬＢＭ）もしくは体表面積（ＳＵＶＢＳＡ）と関係づけられるＳＵＶ等、着目体積に対して計算され得る。ＰＥＴトレーサ動態は、経時的ピクセル強度の変化を監視し、経時的に導出される活性値を計算することによって、計算され得る。すなわち、ＰＥＴトレーサ動態およびＳＵＶ測定（例えば、平均摂取値、ＳＵＶの変化等）から導出される生物学的活性および／または生理学的値は、随意に、時間の関数として計算され得る。異なるタイプのＰＥＴトレーサが、異なるタイプの細胞マーカ（例えば、タンパク質、遺伝子等）を標的化し得、ＰＥＴトレーサ動態を測定することは、トレーサタグ付け細胞マーカの変化の指示を提供し得る。例えば、着目領域の組織代謝の変化、および／または好気性および嫌気性解糖、および／または、グルコース消費または代謝が、１８−Ｆフルオロデオキシグルコース（ＦＤＧ）を注入し、長期治療期間（例えば、３０分）の過程にわたって、所与の画定された標的領域内のトレーサ活性レベル（例えば、ＳＵＶの変化）を測定し、以下の式を用いて、腫瘍の中への進入の正味摂取率を表す傾き値Ｋを計算することによって測定され得る。
【数１１】
2020525093.tif 000005
式中、Ｋ１は、血液から腫瘍組織の中に進入するＰＥＴトレーサ率であり、ｋ３／（ｋ２＋ｋ３）は、もはや画定された標的領域の内外に移動していない腫瘍内のトレーサの割合であり、ｋ３は、もはや移動していないトレーサ活性であり、ｋ２は、移動し続けているトレーサ活性である。いくつかの変形例では、ＦＤＧ  ＰＥＴデータを測定することによって、腫瘍領域の代謝を測定することは、ＳＵＶｍａｘの勾配を使用して、例えば、約３０〜５０％ＳＵＶｍａｘの勾配を使用して、腫瘍組織と非腫瘍組織との間で線を描くことを含み得る。閾値は、勾配に沿った値に設定され得、勾配に沿った値は、上昇ＳＵＶレベルの領域を識別し得、または領域の輪郭を描き得る。代替として、または加えて、正常組織解糖（ＮＴＧ）に対する腫瘍または病変解糖（ＬＧ）の比率が、治療計画を適合させるために使用され得る。ＬＧは、代謝性腫瘍体積（ＭＴＶ）をＭＴＶのＳＵＶ（ＳＵＶｍｅａｎ）の平均によって乗算することによって計算され得、ＮＴＧは、ＯＡＲ体積をＯＡＲ体積のＳＵＶｍｅａｎによって乗算することによって計算され得る。
【００５８】
他のタイプのトレーサも、異なる生物学的機構および／または生理学的および／または生物学的活性レベルを測定するために使用され得る。例えば、１３Ｎ−窒素トレーサが、局所肺機能（ＲＰＦ）および／またはトレーサを含む血液のエアレーションを監視するために、患者内で使用され得る。これは、血液エアレーションが正常または予期される範囲内にあるかどうかと、血液が肺の換気領域を通して流動しているかどうかとの指示を提供し得る。１３Ｎ−窒素トレーサ動態を測定することは、肺の非換気領域への血流（すなわち、換気肺領域からそれた、またはそれから他へ向けられた血液）についての情報も提供し得る。エアレーションされた血液の正味流量は、標的領域のトレーサ動態を計算することによって、計算され得る。例えば、正味トレーサ動態（例えば、正味トレーサ流量）を計算することは、マルチコンパートメントモデルを使用して、エアレーションされたトレーサ（例えば、分散または拡散したエアレーションされた血液内に存在するトレーサ）と短絡トレーサまたはエアレーションされていないトレーサ（例えば、流体で灌流されている肺胞等のエアレーションされていない血液または非換気組織内に存在するトレーサ）の流量間の差異を計算することを含み得る。正味トレーサ流量は、予期されるトレーサ流量データ（例えば、前の診断または治療セッションにおいて収集される）と比較され、治療計画適合が適切であり得るかどうかを決定することに役立ち得る。例えば、ある領域の正味トレーサ流量が、予期されるトレーサ流量（例えば、前の治療セッション中に計算されるような）未満である場合、治療計画は、より高い線量がその領域に送達されることを可能にするように修正され得る。より低い正味トレーサ流量は、改良または堅牢肺機能および／または血流、したがって、標的領域が増加レベルの放射線に耐えることが可能であり得ることを示し得る。より高い正味トレーサ流量は、低下または非効果的肺機能および／または血流、したがって、標的領域が放射線に対して敏感または低耐性であり得る（例えば、肺圧潰をより受けやすく、肺灌流における増加を生じさせる可能性がより高くあり得る）ことを示し得る。
【００５９】
別の例では、治療セッション中のＤＮＡ合成および／または腫瘍細胞増殖率の変化が、１８Ｆ−フルオロチミジントレーサを使用することによって、測定され得る。１１Ｃ−メチオニントレーサも、治療セッション中のタンパク質合成および／または腫瘍細胞増殖率の変化を測定するために使用され得る。腫瘍領域のＳＵＶの差異（例えば、ＳＵＶｄｉｆｆ）が、現在の治療セッションにおける着目領域内のボクセルのＳＵＶを前の治療セッションにおけるボクセルのＳＵＶから減算することによって、測定され得る。腫瘍領域低酸素度の変化が、１８Ｆ−フルオロミソニダゾール（例えば、ＦＭＩＳＯ、ＦＥＴＮＩＭ）および／または１８Ｆ−フルオロアゾマイシンアラビノシドトレーサ（例えば、ＦＥＴＮＩＭ）を使用して、測定され得る。ＳＵＶｍａｘの勾配法が、例えば、約３０〜５０％ＳＵＶｍａｘの勾配を使用して、腫瘍組織と非腫瘍組織との間の線を描くために使用され得る。閾値は、上昇ＳＵＶレベルの領域、したがって、増加低酸素度の領域を識別し、または領域乗り物輪郭を描き得る勾配に沿った値に設定され得る。治療セッション中の葉酸受容体密度の変化が、３’−アザ−２’−［１８Ｆ］フルオロ葉酸トレーサを使用して、測定され得る。卵巣腫瘍領域のＳＵＶの差異（例えば、ＳＵＶｄｉｆｆ）が、現在の治療セッションにおける着目領域内のボクセルのＳＵＶを前の治療セッションにおけるボクセルのＳＵＶから減算することによって、測定され得る。ＨＥＲ２遺伝子発現（ＨＥＲ２ＧＥ）のレベルが、Ｎ−スクシンイミジル３−（（４−（４−（１８）Ｆ−フルオロブチル）−１Ｈ−１，２，３−トリアゾル−１−イル）メチル）−５−（グアニジノメチル）安息香酸放射性標識５Ｆ７抗体を使用して、測定され得る。着目体積（ＶＯＩ）の平均ＳＵＶ（ＳＵＶｍｅａｎ＿ｔｏｔａｌ）によって表され得るＨＥＲ２発現レベルが、ＶＯＩの体積を腫瘍体積のＳＵＶの平均（ＳＵＶｍｅａｎ）によって乗算することによって、計算され得る。代替として、または加えて、治療セッション中のＨＥＲ２発現レベルの変化が、現在の治療セッションにおけるＶＯＩ内のボクセルのＳＵＶを前の治療セッションまたは走査におけるボクセルのＳＵＶから減算することによって計算され得るＶＯＩのＳＵＶの差異（例えば、ＳＵＶｄｉｆｆ）によって表され得る。
【００６０】
随意に、生物学的活性および／または生理学的データは、分光撮像データに基づいて、計算され得る。例えば、分光撮像は、１つ以上の患者領域（例えば、ＯＡＲ、ＰＴＶ等を含む任意の着目領域）内の代謝物濃度の空間分布を計算するために使用され得る。いくつかの変形例では、磁気共鳴（ＭＲ）分光画像データが、各治療セッションにおいて入手され、前の治療セッションおよび／または診断撮像セッションからのＭＲ分光画像データと比較され得る。治療計画および／または放射線送達は、増加レベルの代謝物を有する腫瘍領域がより高いレベルの放射線で照射され得るように修正され得る。逆に言えば、腫瘍領域内の代謝物レベルが減少した場合、治療計画および／または放射線送達は、これらの腫瘍領域に送達される線量が低減させられるように修正され得る。
【００６１】
いくつかの変形例は、解剖学的データ、例えば、任意の標的領域のサイズおよび場所、骨構造、照射回避領域、患者体重等を計算および／または抽出することも含み得る。
【００６２】
方法２００は、現在の治療計画が、抽出された生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、送達可能であるかどうかを決定すること２０６をさらに含み得る。治療計画は、概して、以前に入手された患者データ（例えば、解剖学的、生物学的活性および／または生理学的データ）に基づいて策定され、任意の患者パラメータが初期データ入手セッションおよび治療セッションから変化した場合、治療計画は、臨床治療目標を達成するために、更新または再計算される必要があり得る。治療時、治療計画が送達可能と見なされ得るかどうかを決定することは、新しく入手された撮像データおよび／または抽出された生物学的および／または生理学的データに基づいて、治療計画を評価することと、患者内の１つ以上の標的領域への予期される送達線量を計算することと、予期される送達線量が所定の線量範囲内にあるかどうか、および／または、所望の線量分布に準拠するかどうかを決定することとを含み得る。例えば、治療計画は、照射標的領域への予期される送達線量が下限閾値（例えば、最小境界）を超え、かつ照射回避領域への予期される送達線量が上限閾値（例えば、最大境界）を超えない場合、送達可能と見なされ得る。いくつかの変形例では、コントローラは、臨床医によって事前に承認されているデータ値に基づいて、放射線療法治療計画を進めるかどうかの決定を行ない得る。例えば、ＤＶＨ曲線および／またはＰＱＩのうちの１つ以上のものが、治療計画中、計算され得、これらの範囲（例えば、有界ＤＶＨ曲線、ＰＱＩ値の範囲）は、臨床医によって精査および承認され得る。代替として、または加えて、放射線治療を進めるべきかどうかの決定は、コントローラによって提供される生物学的、生理学的活性レベル、治療計画効率性、線量分布等についての情報を用いて、臨床医によって行われ得る。上で説明されるように、いくつかの変形例では、ディスプレイ（例えば、モニタ）上にレンダリングされるＧＵＩが、現在の治療計画が送達可能であるかどうか（すなわち、現在の治療計画が以前に承認されている範囲内の放射線を送達するであろうかどうか）の視覚的および／または可聴通知を提供し得る。例えば、ＧＵＩは、以下の通知のうちの１つ以上を提供し得る：合格／続行可、および／または不合格／続行不可、および／または、許容範囲内で合格、および／または一部を除き合格、および／または、推奨を伴う不合格。いくつかのシステムは、２つの階層の通知（例えば、合格／続行可、および不合格／続行不可）、３つの階層の通知（例えば、合格／続行可、許容範囲内で合格または一部を除き合格、および不合格／続行不可）、４つの階層の通知（例えば、合格／続行可、許容範囲内で合格、一部を除き合格、および不合格／続行不可）、または上で説明される５つの階層の通知を提供するように構成され得る。臨床医および／または医院は、所望される通知のタイプまたは階層の数を選択し得、生成された通知に従って、またはそれに反して、治療を進めるまたは停止するべきかどうかを決定し得る。
【００６３】
治療セッションが、現在の治療計画を用いて進行し得ることが決定される場合２０８、コントローラは、システム命令／コマンドの組を生成し、患者への放射線送達のために、それらを放射線放出アセンブリに伝送し得る。いくつかの変形例では、それは、治療計画に基づいて、フルエンスマップを生成することと、フルエンスマップをＤＭＬＣリーフパターンまたはサイノグラムにセグメント化することとを含み得る。ステップ２０２−２０６は、治療セッションが完了する（治療計画および／または臨床医コマンド、および／または、患者コマンドによって規定されるように）まで、繰り返され得る。治療セッションが現在の治療計画を進めるべきではないことが決定される場合、方法２００は、治療セッションが終了されるべきかどうかを決定すること２１０を含み得る。例えば、入手された生物学的活性および／または生理学的データは、患者が任意の放射線暴露に耐えることが不可能であること、および／または、着目領域が治療計画セッションから著しく変化したこと、および／または、患者が治療前プロトコルを順守しなかったこと（例えば、治療セッション直前に糖質の多い食品を摂取し、１８−Ｆ  ＦＤＧを使用したとき、患者のＰＥＴ画像を無効にした）、および／または、計画された放射線暴露がもはや適正な治療を提供しないこともあり（例えば、腫瘍が低酸素になり、放射線治療を妨害する）、計画を適合させることが実行不可能であること、および／または、ＰＥＴトレーサ摂取またはＳＵＶが、容認可能品質の線量送達を保証することが不可能であろう（例えば、不良な摂取、非特異的摂取、高レベルの背景雑音等）ことを示し得る。治療セッションを終了させること２１２は、随意に、生物学的活性および／または生理学的データの変化に適合させるように治療計画を更新または再計算することを含み得る。更新され、または適合させられた治療計画は、次いで、将来的治療セッションのために使用され得る。
【００６４】
治療セッションが終了されるべきではないことが決定される場合２１０、方法２００は、随意に、治療計画中に入手された生物学的活性および／または生理学的データと比較した送達時に入手された生物学的活性および／または生理学的データの差異に起因する予期される線量分布の任意の変化を考慮するように、治療計画を更新または再計算する（すなわち、治療計画を再計画する、適合させる）ことを含み得る。更新された治療計画は、臨床医によって設定された臨床目標の（全てではないにしても）大部分を満たしながら、入手された生物学的活性および／または生理学的データによって示されるような患者、および／または、標的領域の現在の状態を考慮し得る。例えば、更新された治療計画は、入手された生物学的活性および／または生理学的データを組み込み、１つ以上の標的領域に送達される線量が所望の線量範囲内にあるように、更新された放射線送達パラメータ（例えば、ＲＦＭ、フルエンスマップ、放射線放出アセンブリ命令等）を計算し得る。
【００６５】
治療計画は、生理学的および／または生物学的活性データにおける変化の許タイプおよび／または大きさに応じて、１つ以上の側面において更新され得る。治療計画は、データが、標的領域がより放射線耐性であることを示す場合、標的領域に送達される線量を増加させるように更新され得、および／または、照射面積は、標的領域の運動または標的領域のサイズの変化に応じて、増加または減少させられ得る。代替として、または加えて、治療計画は、ＯＡＲの照射を減少させるように調節され得る。代謝性腫瘍体積（ＭＴＶ）の変化に起因する治療計画への適合は、ＭＴＶの新しいサイズおよび形状に合うように標的輪郭を調節することを含み得る。代謝率の変化に起因する適合は、低減させられた代謝率のエリアへの線量を低減させ、増加させられた代謝率のエリアへの線量を増加させることを含み得る。低下された代謝率のエリアは、非腫瘍組織と対応し得る一方、上昇された代謝率のエリアは、腫瘍組織と対応し得る。代謝性活性レベルおよび／または代謝物の濃度の変化は、ＳＵＶ、および／または、分光データ（例えば、ＭＲ分光法）の変化に基づいて、計算され得る。ＬＧ対ＮＴＧ比率の増加（周囲ＯＡＲに対して）に起因する計画適合は、それらの領域内において線量勾配を増加させること（例えば、より急峻な線量勾配）を含み得る。計画適合は、ある領域のＬＧレベルの増加が検出される場合、その領域への線量を増加させることを含み得る。より低い正味流量等のＲＰＦの検出された変化に起因する計画適合は、標的領域の近傍のＯＡＲの照射を低減させる（例えば、ＯＡＲ線量除外度を増加させる）ことを含み得、それは、随意に、標的領域に送達される線量を低減させることを含み得る。ＤＮＡ合成および／またはタンパク質合成率の増加に起因する治療計画への適合は、正のＳＵＶｄｉｆｆ値を伴うボクセルへの線量を増加させ、負のＳＵＶｄｉｆｆ値を伴うボクセルへの線量を減少させることを含み得る。標的領域内の低酸素レベルの変化に起因する治療計画への適合は、低酸素レベルが増加する場合、線量を増加させる（例えば、最小線量レベルを増加させる）ことを含み得る。葉酸受容体密度の変化に起因する治療計画への適合は、ＳＵＶｄｉｆｆ体積に関して正の値を伴うボクセルへの線量を増加させ、ＳＵＶｄｉｆｆ体積に関して負の値を伴うボクセルへの線量を減少させることを含み得る。ＨＥＲ２発現の変化に起因する治療計画への適合は、ＳＵＶｍｅａｎ＿ｔｏｔａｌが増加した（例えば、ＨＥＲ２遺伝子発現の増加を示す）場合、着目腫瘍体積と正常組織との間の線量勾配を延長することを含み得る。放射線療法が、ＨＥＲ２標的化免疫療法と併せて事前に規定されている場合、治療計画は、ＳＵＶｄｉｆｆ体積に関して正の値を伴うボクセルへの線量を減少させ、ＳＵＶｄｉｆｆ体積に関して負の値を伴うボクセルへの線量を増加させることによって、調節され得る。
【００６６】
下記の表２は、撮像データに基づいて計算され得る生理学的および／または生物学的活性データのタイプの例、この活性データを撮像データから導出する方法、および対応する治療計画適合の例を要約する。
【表２−１】
2020525093.tif 000006
【表２−２】
2020525093.tif 000007
【表２−３】
2020525093.tif 000008
【表２−４】
2020525093.tif 000009
【００６７】
更新された治療計画を生成後（随意に、臨床医によって精査および承認され得る）、方法２００は、更新された治療計画に従って放射線を患者に送達すること２１６を含み得る。いくつかの変形例では、それは、更新された治療計画に基づいて、フルエンスマップを生成し、フルエンスマップをＤＭＬＣリーフパターンまたはサイノグラムにセグメント化することを含み得る。療法用放射線源が、サイノグラムに基づいて、コントローラからの命令に従ってアクティブにされ得る。方法２００は、治療セッション中、１回またはそれを上回って実施され得る。例えば、方法２００は、治療セッションの開始時に実施され、現在の治療計画を進めるべきかどうか、および／または、現在の治療計画を更新または再計算し、そして、次の治療セッションまで再び実施されない。これは、オンライン適合放射線療法と称され得る。代替として、方法２００は、治療セッション全体を通して、複数回、例えば、治療セッションの開始時、治療セッション全体を通して周期的に（例えば、全ての発射位置、１つおきの発射位置等において）、および／または治療セッションの終了時、実施され得る。これは、治療セッション全体を通して、患者のリアルタイム状態に従って、治療計画を持続的に更新し得る。これは、リアルタイム適合放射線療法と称され得る。随意に、方法２００は、臨床医によってコマンドされるように実施され得る（例えば、ＧＵＩを介して）。治療セッション時に入手された生物学的活性および／または生理学的データが、次の治療セッションのための治療計画を更新または再計算するために、治療セッション後に使用され得る。これは、オフライン適合放射線療法と称され得る。
【００６８】
（オンライン適合放射線療法）
図２Ｂは、生物学的活性および／または生理学的データに基づいたオンライン適合放射線療法のための方法の一変形例を描写する。治療セッションに先立って（ブロック２３１ａ−２３１ｃ）、治療計画が、任意の所望の撮像モダリティ（例えば、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＭＲＩ、ＣＴ、Ｘ線等）を使用して入手された画像または画像データに基づいて、および／または、臨床医の診察に伴って、患者のために生成され得る。いくつかの変形例では、治療計画の予期される線量分布プロファイルを計算および／または推定するために、治療計画シミュレーションが行われ、シミュレーションの成果に応じて、治療計画に対するさらなる変更があり得る。オンライン適合放射線療法は、治療セッションの開始時（例えば、療法用放射線源がオンにされる前）に入手された生物学的および／または生理学的データに基づいて、治療計画を更新または計算することを含み得る。新しく適合せられた、または計算された治療計画は、その治療セッション中、放射線を患者に送達するために使用され得る。例えば、オンライン適合放射線療法方法２３０は、治療送達時、機能撮像走査等の撮像データを入手すること２３２を含み得る。これは、例えば、治療セッションの開始時、最初の放射線ビームが患者に印加される前、任意の撮像モダリティ（例えば、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＭＲＩ、ＣＴ、Ｘ線等）を使用して、撮像データを入手することを含み得る。コントローラは、次いで、撮像データから抽出される生物学的活性および／または生理学的データが、現在の治療計画に対する変更が必要とされることを示すかどうかを評価し得る２３４。生物学的活性および／または生理学的データを評価することは、限定ではないが、標的領域輪郭描写、標的領域アイソセンタ、および／または、ＯＡＲ場所を含む患者および／または標的領域の種々のパラメータを抽出することを含み得る。線量送達率、治療時間、等線量勾配、線量不均一性、線量適合、ビーム特性、および運動管理方略が、生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、適合させられ得る。これは、例えば、患者の標的領域の運動エンベロープが、特定の生物学的機能に起因してサイズが低減させられる（例えば、近傍領域標的の運動エンベロープを低減させる副作用を有し得る低減させられた局所肺機能を検出するためのＰＥＴトレーサ動態を使用すること）とき、線量送達率および寝台速度を増加させることによる、治療時間の短縮を含み得る。代替として、または加えて、それは、例えば、より高い濃度の線量を前の治療計画基準画像に存在しなかった標的領域内の領域（例えば、シミュレーション画像に存在しなかった低酸素領域）に提供するために、所与の標的領域の等線量勾配および線量不均一性を増加させることを含み得る。この適合は、標的領域への増加させられた総送達線量も含み得るが、必須ではない。代替として、または加えて、それは、例えば、運動管理機構が利点より多くの害を生じさせ得ることの生理学的インジケータの結果、治療中に使用されるべき運動管理機構の特定の機構を改変することを含み得る（例えば、以前に検出されていない灌流に起因したより高い腹部内圧の検出により、腹部圧迫ユニットによって加えられる圧力をシフトまたは低減させること、加えて、現時点で増加させられた運動エンベロープに合わせるように治療計画の標的領域サイズを補償すること）。随意に、方法は、放射線療法システムが処方放射線量を送達することが可能であるかどうか、および／または、処方放射線量が計画に従って送達されたかどうかを決定すること２３５を含み得る。患者撮像データに基づいて、治療計画を評価し、現在の治療計画が更新され、または適合させられる必要があるかどうかを決定する方法が、下でさらに説明される。変更が、必要とされない場合、放射線治療システムは、現在の治療計画に従って、治療を送達することに進み得２３６、随意に、生物学的活性および／または生理学的パラメータを示す撮像データ（例えば、ＰＥＴデータ）を入手し得る。
【００６９】
治療計画への変更が、必要とされる場合、抽出された生物学的活性および／または生理学的データが、治療計画を再計算するために、またはそれを適合させるために使用され得る２３８。随意に、機能画像データおよび／または計画画像データ（それぞれ、ブロック２３７ａおよび２３７ｂから）が、治療計画を適合させるために使用され得る。治療計画に対する修正は、各標的領域のための絶対線量値、各標的領域のための、および／または、累積的に患者のための線量限界、生物学的有効線量値、等価線量値、および、治療分画を含み得る。これは、例えば、シミュレーションと治療との間の低酸素領域形成を考慮するために、体積のあるパーセンテージにわたって許容される最大線量を増加させることによって、標的領域のための線量限界を適合させることを含み得る。加えて、または代替として、それは、例えば、現在の画分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）が治療不可能であることをもたらす、標的領域内で検出される実質的に異なる代謝性活性から生じる治療分画（ｆａｒａｃｔｉｎａｔｉｏｎ）の変化に合わせるために、ある領域のための許容される生物学的有効線量制約を増加させることを含み得る。代替として、または加えて、使用されるトレーサのタイプに応じて、治療計画は、上で説明され、表２に要約されるように、適合させられ得る。いくつかの変形例では、治療時に入手された生物学的活性および／または生理学的データを組み込むように、治療計画を再計算することまたは適合させることは、入手された生物学的活性および／または生理学的データを用いて、１つ以上の試験治療計画をシミュレートすることと、臨床目標を満たし、および／または所望の線量分布を提供する１つ以上の試験治療計画から更新された治療計画を選択することとを含み得る。いくつかの変形例では、更新され、または適合させられた治療計画は、規定または承認されたＰＱＩ範囲および／または生物学的活性および／または生理学的データ範囲に準拠し得る。適合放射線療法治療計画プロセスは、通常治療計画と類似方法論に従って、治療計画および関連治療計画アーチファクトを生成し得る。いくつかの変形例では、これらのアーチファクトの多くは、自動的に生成されるか、または動作を実施するために要求される時間量を低減させるように具体的に設計されるツールの使用に伴って生成される。いくつかの変形例では、適合および適合治療計画プロセスは、最初の治療計画と同一ソフトウェア上で実施される。方法２３０は、次いで、更新され、または適合させられた治療計画に従って放射線を送達すること２３６を含み得る。いくつかの変形例では、更新され、または適合させられた治療計画は、作成時および／または放射線が更新された計画に従って送達される前、臨床医によって、精査、評価、および／または承認され得る。更新され、または適合させられた治療計画は、随意に、治療計画データベース内（例えば、コントローラのメモリおよび／または遠隔サーバメモリ内）に記憶され得る。将来的治療セッションまたは画分は、所望に応じて、記憶された治療計画を参照し得る。代替として、または加えて、更新され、または適合させられた治療計画は、患者および／または臨床医による精査および査定のために、患者治療記録内に記憶され得る。将来的治療セッションまたは画分は、所望に応じて、患者記録内に記憶される治療計画を参照し得る。
【００７０】
随意に、治療セッションの完了時、追加の撮像データが、入手され得る。例えば、１つ以上の最終機能撮像走査が、治療セッションの完了時（例えば、最後の放射線ビームが印加された後）に入手され得る。随意に、治療セッション後（すなわち、患者が放射線治療システムから退出した後）、コントローラは、最終撮像走査から抽出される生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、治療セッション内で送達された治療計画が次の治療セッションのために更新されるべきかどうかを評価し得る２４０。生物学的活性および／または生理学的データが、治療計画への変更が必要とされることを示す場合、コントローラは、次いで、上で説明される適合のうちの任意の１つ以上のものを使用して、将来的治療セッションのために治療計画を再計算し、または適合させ得る２４２。オフライン適合治療計画は、前の治療セッション中に入手された生物学的活性および／または生理学的データを使用した治療セッションの合間の治療計画の計算、および／または、シミュレートを指し得る。随意に、治療セッション中におよび／またはオフラインで生成された治療計画は、治療計画データベースに記憶され得る。データベース内の治療計画は、所望に応じて、将来的治療セッションにおいて使用され得る。
【００７１】
（リアルタイム適合放射線療法）
図２Ｃは、生物学的活性および／または生理学的データに基づいたリアルタイム適合放射線療法のための方法の一変形例を描写する。リアルタイム適合放射線療法では、治療計画は、同一治療セッション中に入手された生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、治療セッション中、複数回、更新され、または適合させられる。例えば、治療セッションの開始時に入手された画像データから抽出される、入手された生物学的活性および／または生理学的データが、前の計画セッションにおいて生成された治療計画が依然として適用可能であることを示す場合、放射線治療システムは、その治療計画に従って、放射線量送達を開始し得る。機能画像データが、治療セッション中に入手されるにつれて、治療計画は、生物学的活性および／または生理学的データ内で検出された任意の変化に従って、更新され、または適合させられ得る。リアルタイム適合放射線療法は、治療セッション全体を通して（例えば、療法用放射線源のアクティブ化の間に）入手された生物学的および／または生理学的データに基づいて、治療計画を更新または計算することを含み得る。新しく適合せられた、または計算された治療計画は、その治療セッション中、かついくつかの変形例では、リアルタイムで、患者に送達され得る。治療セッションの終了時、治療計画の最終反復は、患者生物学的活性および／または生理学が治療の過程において変化し得る状態に応じて、治療セッションの開始からの治療計画と同一ではない場合がある。
【００７２】
ここで図２Ｃに目を向けると、治療セッションに先立って（ブロック２５１ａ−２５１ｃ）、治療計画が、任意の所望の撮像モダリティ（例えば、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＭＲＩ、ＣＴ、Ｘ線等）を使用して入手された画像または画像データに基づいて、および／または臨床医の診察を用いて、患者のために生成され得る。いくつかの変形例では、治療計画の予期される線量分布プロファイルを計算および／または推定するために、治療計画シミュレーションが行われ、シミュレーションの成果に応じて、治療計画へのさらなる変更が行われ得る。オンライン適合放射線療法方法２５０は、治療送達時、機能撮像走査等の撮像データを入手すること２５２を含み得る。これは、例えば、治療セッションの開始時、最初の放射線ビームが患者に印加される前に任意の撮像モダリティ（例えば、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＭＲＩ、ＣＴ、Ｘ線等）を使用して、撮像データを入手することを含み得る。コントローラは、次いで、撮像データから抽出される生物学的活性および／または生理学的データが、現在の治療計画への変更が必要とされることを示すかどうかを評価し得る２５４。生物学的活性および／または生理学的データを評価することは、限定ではないが、標的領域輪郭描写、標的領域アイソセンタ、および／または、ＯＡＲ場所を含む患者および／または標的領域の種々のパラメータを抽出することを含み得る。生物学的活性および／または生理学的データは、線量送達率、治療時間、等線量勾配、線量不均一性、線量適合、ビーム特性、および運動管理方略に関連する情報も提供し得る。これは、例えば、患者の標的領域の運動エンベロープが、特定の生物学的機能に起因してサイズが低減させられる（例えば、近傍領域標的の運動エンベロープを低減させる副作用を有し得る低減させられた局所肺機能を検出するためのＰＥＴトレーサ動態を使用すること）とき、線量送達率および寝台速度を増加させることによる治療時間の短縮を含み得る。代替として、または加えて、例えば、より高い濃度の線量を前の治療計画基準画像に存在しなかった標的領域内の領域（例えば、シミュレーション画像に存在しなかった低酸素領域）に提供するために、所与の標的領域の等線量勾配および線量不均一性を増加させることを含み得る。この適合は、標的領域への増加させられた総送達線量も含み得るが、必須ではない。代替として、または加えて、それは、例えば、運動管理機構が利点より多くの害を生じさせ得ることの生理学的インジケータの結果として、治療中に使用されるべき運動管理機構の特定の機構を改変することを含み得る（例えば、以前に検出されていない灌流に起因したより高い腹部内圧の検出により、腹部圧迫ユニットによって加えられる圧力をシフトまたは低減させること、加えて、現時点で増加させられた運動エンベロープに合わせるように治療計画の標的領域サイズを補償すること）。患者撮像データに基づいて、治療計画を評価し、現在の治療計画が更新され、または適合させられる必要があるかどうかを決定する方法が、下でさらに説明される。
【００７３】
変更が、必要とされない場合、放射線治療システムは、現在の治療計画に従って、治療を送達することに進み得る２５８。治療計画への変更が、必要とされる場合、抽出された生物学的活性および／または生理学的データが、治療計画を再計算するために、または適合させるために使用され得る２６０。治療計画への修正は、図２Ｂを参照して上で説明されるように、各標的領域のための絶対線量値、各標的領域のための、および／または累積的に患者のための線量限界、生物学的有効線量値、等価線量値、およびに治療分画を含み得る。代替として、または加えて、使用されるトレーサのタイプに応じて、治療計画は、上で説明され、表２に要約されるように、適合させられ得る。いくつかの変形例では、治療時に入手された生物学的活性および／または生理学的データを組み込むように、治療計画を再計算することまたは適合させることは、図２Ｂを参照して上で説明されるように、入手された生物学的活性および／または生理学的データを用いて、１つ以上の試験治療計画をシミュレートすることと、臨床目標を満たし、および／または所望の線量分布を提供する１つ以上の試験治療計画から更新された治療計画を選択することとを含み得る。いくつかの変形例では、更新され、または適合させられた治療計画は、規定または承認されたＰＱＩ範囲および／または生物学的活性および／または生理学的データ範囲に準拠し得る。方法２５０は、次いで、更新され、または適合させられた治療計画に従って放射線を送達すること２５８を含み得る。いくつかの変形例では、更新され、または適合させられた治療計画は、作成時および／または放射線が更新された計画に従って送達される前、臨床医によって、精査、評価、および／または承認され得る。
【００７４】
治療セッション中、生物学的活性および／または生理学的データは、治療計画の現在のバージョンまたは反復に従って放射線を印加する間、撮像データを入手することによって、監視され続け得る（例えば、リアルタイムで）。例えば、撮像データは、所定の時間間隔（例えば、約１０Ｈｚ、５Ｈｚ、２Ｈｚ、１Ｈｚ、０．５Ｈｚ等）および／または全ての発射位置もしくは発射位置のある一部において入手され得る。方法２５０は、次いで、治療送達を変調させること、または適合させることを行うべきかどうかを決定すること２６２を含み得る。更新された生物学的活性および／または生理学的データに照らして、治療計画を評価し、現在の治療計画が治療のために好適であるかどうかを決定する方法が、下でさらに説明される。治療送達を変調することまたは適合させること２６４は、例えば、フルエンスマップをシフトまたはスケーリングすること、および／またはある標的領域に関する線量強度を調節すること、および／または、ある標的領域のための線量を増加もしくは減少させること等を含み得る。加えて、または代替として、治療送達は、領域が、元々計画されたものと異なる量の放射線を受け取ることを防止するであろう、またはそれを可能にするであろう変化に合わせるために、治療のデューティサイクルを変化させること、利用可能な発射位置の数を増加または減少させることによって、変調され得る（例えば、心臓灌流が治療途中で悪化する深刻度を検出すること、それは、システムが、その領域を放射線にさらす発射位置の数を低減させるが、全体的治療時間を増加させ、放射線の同じ処方線量に到達することを可能にし得る）。代替として、または加えて、使用されるトレーサのタイプに応じて、治療計画は、上で説明され、表２に要約されるように、適合させられ得る。放射線治療システムは、次いで、上で計算された修正に従って、放射線を患者に送達することに進み得る。
【００７５】
随意に、治療セッションの完了時、追加の撮像データが、入手され得る。例えば、１つ以上の最終機能撮像走査が、治療セッションの完了時（例えば、最後の放射線ビームが印加された後）に入手され得る。随意に、治療セッション後（すなわち、患者が放射線治療システムから退出した後）、コントローラは、最終撮像走査から抽出される生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、治療セッション中に実行される治療パラメータまたは計画のいずれかを更新または適合するかどうかを評価し得る２６６。生物学的活性および／または生理学的データが、治療計画への変更が必要とされることを示す場合、コントローラは、次いで、上で説明される適合のうちの任意の１つ以上のものを使用して、将来的治療セッションのために治療計画を再計算し、または適合させ得る２６８。随意に、治療セッション中におよび／またはオフラインで生成された治療パラメータ、および／または、治療計画は、治療計画データベースに記憶され得る。データベース内の治療計画は、所望に応じて、将来的治療セッションにおいて使用され得る。
【００７６】
（オフライン適合放射線療法）
治療セッション中に入手された撮像データ（機能撮像データ等）が、次の治療セッション時、患者のための治療計画を計算または生成するために使用され得る。オフライン適合放射線療法は、患者が治療システム内に位置していないときの治療セッションの合間に、治療計画を計算または生成することを含み得る。前述のように、撮像データは、治療セッションの開始時、最初の放射線ビームが患者に印加される前、入手され得る。撮像データは、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＭＲＩ、ＣＴ、Ｘ線等の任意の撮像モダリティを使用して入手され得る。コントローラは、次いで、以前に計算された治療計画が、入手された撮像データから抽出される生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、送達可能であり、および／または、臨床目標を満たすかどうかを評価し得る。送達可能でない、および／または、臨床目標を満たさない場合、治療セッションは、終了され、撮像データ、抽出された生物学的活性および／または生理学的データが、次の治療セッションのための治療計画を更新するために、または適合させるために、コントローラメモリに記憶される。以前に計算された治療計画が送達可能であり、および／または、臨床目標を満たす場合、その治療計画に基づく放射線療法が、進行し得る。随意に、撮像データは、治療セッション中および／または治療セッションの終了時に入手され得る。全ての撮像データ、抽出された生物学的活性および／または生理学的データ、および任意の他の算出された品質が、コントローラメモリに記憶され得る。治療セッションの終了後、コントローラは、上で説明される適合のうちの１つ以上のものを使用して、入手された撮像データに基づいて、治療計画を更新し、または適合させ得る（もしくは新しい治療計画を生成する）。前述のように、任意の治療計画および／または治療セッションパラメータは、治療計画データベース、および／または、患者記録データベースに記憶され得る。
【００７７】
図２Ｄは、オフライン適合放射線療法のための方法を描写する。治療セッションに先立って（ブロック２７１ａ−２７１ｃ）、治療計画が、前述のように、任意の所望の撮像モダリティ（例えば、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＭＲＩ、ＣＴ、Ｘ線等）を使用して入手された画像または画像データに基づいて、および／または臨床医の診察を用いて、患者のために生成され得る。放射線が以前に生成された治療計画に基づいて送達される治療セッション中２７３、放射線治療システムは、撮像データを入手し、それから、生物学的活性および／または生理学的データが、抽出され得る。このデータは、コントローラメモリに記憶され得、治療セッションの完了後、治療計画を更新し、または適合させる（もしくは新しい治療計画を生成する）ために使用され得る。オフライン適合放射線療法方法２７０は、前の治療セッション中に入手された撮像データから抽出される生物学的活性および／または生理学的データに基づいて、治療計画を更新すべきかどうかを決定すること２７２を含み得る。生物学的活性および／または生理学的データを評価することは、限定ではないが、標的領域輪郭描写、標的領域アイソセンタ、および／または、ＯＡＲ場所を含む患者および／または標的領域の種々のパラメータを抽出することを含み得る。生物学的活性および／または生理学的データは、線量送達率、治療時間、等線量勾配、線量不均一性、線量適合、ビーム特性、および運動管理方略に関連する情報も提供し得る。これは、例えば、患者の標的領域の運動エンベロープが、特定の生物学的機能に起因してサイズが低減させられる（例えば、近傍領域標的の運動エンベロープを低減させる副作用を有し得る低減させられた局所肺機能を検出するためのＰＥＴトレーサ動態を使用すること）とき、線量送達率および寝台速度を増加させることによる、治療時間の短縮を含み得る。代替として、または加えて、それは、例えば、より高い濃度の線量を前の治療計画基準画像に存在しなかった標的領域内の領域（例えば、シミュレーション画像に存在しなかった低酸素領域）に提供するために、所与の標的領域の等線量勾配および線量不均一性を増加させることを含み得る。この適合は、標的領域への増加させられた総送達線量も含み得るが、必須ではない。代替として、または加えて、例えば、運動管理機構が利点より多くの害を生じさせ得ることの生理学的インジケータの結果として、治療中に使用されるべき運動管理機構の特定の機構を改変することを含み得る（例えば、以前に検出されていない灌流に起因したより高い腹部内圧の検出により、腹部圧迫ユニットによって加えられる圧力をシフトまたは低減させること、加えて、現時点で増加させられた運動エンベロープに合わせるように治療計画の標的領域サイズを補償すること）。代替として、または加えて、使用されるトレーサのタイプに応じて、治療計画は、上で説明され、表２に要約されるように、適合させられ得る。患者撮像データに基づいて、治療計画を評価し、現在の治療計画が更新され、または適合させられる必要があるかどうかを決定する方法が、下でさらに説明される。
【００７８】
変更が、必要とされない場合、治療計画は、次の治療セッションまたは画分のために、放射線を送達するために使用され得る。治療計画への変更が、必要とされ、および／または生物学的活性データ、および／または、生理学的データが、治療計画を更新するための基準を満たす場合、抽出された生物学的活性および／または生理学的データは、治療計画を再計算するために、または適合させるために使用され得る２７４。随意に、機能画像データおよび／または計画画像データ（ブロック２７５ａ）が、治療計画を適合させるために使用され得る。随意に、治療シミュレーションが、治療計画を適合させるために再入手され得る（ブロック２７５ｂ）。治療計画への修正は、図２Ｂを参照して上で説明されるように、各標的領域のための絶対線量値、各標的領域のための、および／または累積的に患者のための線量限界、生物学的有効線量値、等価線量値、および治療分画を含み得る。代替として、または加えて、使用されるトレーサのタイプに応じて、治療計画は、上で説明され、表２に要約されるように、適合させられ得る。いくつかの変形例では、治療時に入手された生物学的活性および／または生理学的データを組み込むように、治療計画を再計算することまたは適合させることは、図２Ｂを参照して上で説明されるように、入手された生物学的活性および／または生理学的データを用いて、１つ以上の試験治療計画をシミュレートすることと、臨床目標を満たし、および／または所望の線量分布を提供する１つ以上の試験治療計画から更新された治療計画を選択することとを含み得る。いくつかの変形例では、更新され、または適合させられた治療計画は、規定または承認されたＰＱＩ範囲および／または生物学的活性および／または生理学的データ範囲に準拠し得る。更新された治療計画は、続く治療セッションまたは画分のために使用され得る。方法２７０は、所望に応じて、各治療セッションまたは治療セッションの選択された組の後、繰り返され得る。いくつかの変形例では、治療計画計算は、放射線治療システムコントローラによって実施され得る。代替として、または加えて、放射線治療システムは、収集された撮像データおよび／または生物学的活性および／または生理学的データを治療計画システムコントローラ等の遠隔コントローラに伝送し得、それは、治療計画計算を実施し、治療計画（更新される場合とそうではない場合がある）を放射線治療システムに返送し得る。
【００７９】
（治療計画を評価する方法）
１つ以上の方法が、治療計画を評価し、治療計画が所望の線量の放射線をＲＯＩまたは標的領域に提供するであろうかどうかを決定するために使用され得る。所望の放射線量は、いくつかの変形例では、放射腫瘍医によって書かれた処方箋であり得、標的領域（例えば、照射標的領域および／または照射回避領域）のための線量−体積（ＤＶ）制約を規定し得る。これらは、腫瘍領域および／または放射線に敏感な領域（例えば、危険臓器）のためのＤＶ制約を含み得る。腫瘍を含む照射標的領域は、肉眼的腫瘍体積と、微視的疾患、腫瘍運動、および患者設定不確実性を考慮するために、肉眼的腫瘍体積を包囲する辺縁とを含み得る。肺定位治療のための放射線量処方箋の例は、図３Ａに描写される。表に説明されるように、臨床医は、患者内の異なるタイプのＲＯＩ、例えば、動静脈系の少なくとも一部を含む１つ以上の計画標的体積（ＰＴＶ；腫瘍塊と、腫瘍塊の周囲の辺縁とを含み得る）、脊髄領域、全体的肺、皮膚領域、肋骨、心臓、食道、肝臓、および特定の血管領域（例えば、大動脈、下大静脈、上大静脈、肺動脈、または肺静脈等の脈管によって占有された領域）を規定し得る。これらのＲＯＩのうちのいくつかは、照射標的領域（例えば、ＰＴＶ）である一方、その他は、照射回避領域（例えば、脊髄、肺、皮膚、血管系）である。ＲＯＩの各々のために、臨床医は、照射されるべきＲＯＩの割合のための閾値、ＲＯＩ全体にわたって印加され得る放射線の最大累積量、およびＲＯＩの一部にわたって印加され得る放射線の最大量を規定し得る。例えば、ＰＴＶ領域等の照射標的領域のために、放射線量処方箋は、約５０Ｇｙの最大累積放射線レベルを伴って、ＰＴＶ領域の少なくとも９５％が照射され、ＰＴＶのいかなる部分も、処方放射線レベルの１０７％を上回って放射線に暴露されてはならない（例えば、１．０７×５０Ｇｙ＝５３．５Ｇｙ）ことを規定し得る。いくつかの変形例では、臨床医は、ＰＴＶの小領域が照射されるべきであることを規定し得る。すなわち、臨床医は、ＰＴＶの腫瘍塊領域のみが照射されるべきであり、および／または、ＰＴＶ体積のある割合（例えば、約１０％、約２０％約２５％、約３５％、約４０％、約５０％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約９０％、約９５％等）が照射されるべきであることを規定し得る。臨床医が照射のために規定し得るＰＴＶ小領域の例は、腫瘍塊領域、腫瘍塊領域の小領域、複数の腫瘍塊領域の一部、１つ以上の低酸素領域、１つ以上のＰＥＴ親和性領域、および／または上記任意の組み合わせを含み得る。理論によって拘束されることを所望するわけではないが、ＰＴＶの一部（ＰＴＶの全体の代わりに）の照射は、患者免疫応答を誘起するために十分なレベルの腫瘍細胞死を生じさせ得る。標的化された放射線送達と併せて患者の免疫系を回復させることは、腫瘍成長の抑制を促進しながら、全体的患者放射線暴露を低減させる（ＰＴＶの全体が照射される治療と比較して）ことに役立ち得る。脊髄領域（および／または肺、および／または、皮膚、および／または血管領域）等の照射回避領域のために、放射線量処方箋は、約２２．５Ｇｙの最大累積放射線レベルを伴って、約０．２５ｃｃ未満が照射され、脊���領域のいかなる部分も、約３０Ｇｙを上回って放射線に暴露されてはならないことを規定し得る。他の放射線量処方箋は、異なるタイプの腫瘍が根絶のために異なるレベルの照射を要求し、異なるタイプの臓器が放射線暴露に対して異なる感度を有し得るので、図３Ａにおける処方箋と異なる閾値を有し得る。いくつかの変形例では、ＰＴＶに印加されるべき放射線の量は、少なくとも部分的に、治療計画セッションの前または間に測定された患者パラメータに基づいて、決定され得る。例えば、低酸素のエリアを伴う腫瘍は、低酸素エリアを有していない腫瘍と比較して、根絶のためにより高いレベルの放射線を要求し得る。治療計画セッションでは、測定された患者パラメータ（例えば、ＰＥＴトレーサＳＵＶ摂取）が、ＰＴＶが１つ以上の低酸素エリアを有することを示す場合、放射線量処方箋は、そのＰＴＶのより大きい割合が、そのＰＴＶが低酸素領域を有していない場合より高いレベルの放射線で照射されることを規定し得る。
【００８０】
治療計画システムは、放射線量処方箋に規定されるように、かつ治療計画セッションの前またはセッション中に測定された患者パラメータに従って、放射線量レベルを患者ＲＯＩまたは標的領域に送達することに照準を当てた治療計画を生成し得る。治療計画と治療セッションとの間の時間における患者パラメータの変化は、治療計画の有効性に影響を及ぼし得る。治療計画の有効性に影響を及ぼし得る患者パラメータ変化の例は、限定ではないが、照射回避領域に対する標的領域の位置および／または距離、標的領域および／または照射回避領域の形状およびサイズ、ならびにトレーサのＳＵＶおよび／またはトレーサ活性（例えば、ＰＥＴトレーサ、腫瘍特有のトレーサ等）等の前述の生物学的活性および／または生理学的パラメータのいずれかを含み得る。
【００８１】
治療計画が処方線量分布を送達するかどうかを評価する方法は、治療日に、但し、治療開始前（例えば、最初の放射線ビームが発射される前）に、撮像データを入手することを含み得る。この撮像データは、事前走査データと称され得、コントローラは、生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データを事前走査データから抽出し得る。抽出された生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データは、治療セッションの開始時、現在の治療計画が適正な線量を標的領域に提供するであろうかどうかを計算するために使用され得る。例えば、コントローラプロセッサは、撮像データ、抽出された生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データ、および現在の治療計画に基づいて、線量分布マップまたは線量値ヒストグラム（ＤＶＨ）をシミュレート／計算し得る。シミュレートされた線量分布マップまたはＤＶＨがある基準または閾値を満たすかどうかに応じて、コントローラおよび／または臨床医は、治療計画が更新されるべきであるかどうかを決定し得る。例えば、シミュレーションの体積の９５％に送達されるべき予期される線量が、線量の容認可能範囲を下回る場合、送達されるべき体積定義または線量のいずれかが、制約を許容範囲内に戻るように改変され得る。代替として、または加えて、方法は、治療セッション中または治療セッション後、リアルタイムで入手された撮像データに照らして、治療計画の有効性を評価するためにも使用され得る。方法のいくつかの変形例は、治療計画セッション中（例えば、治療計画計算時）、容認可能臨床パラメータの範囲を計算することを含み得、事前走査撮像データおよび／または治療セッション撮像データから抽出された生物学的活性、および／または、生理学的および／または解剖学的データは、容認可能臨床パラメータの範囲と比較され得る。容認可能臨床パラメータの範囲は、診断撮像セッション中、治療計画セッション中、および／または治療セッションの開始時（例えば、患者事前走査中）に入手されたデータに基づいて決定され得、および／または既知もしくは広く承認されている正常活性の範囲を含み得る。抽出されたデータが、容認可能臨床パラメータの範囲内である場合、コントローラおよび／または臨床医は、コントローラプロセッサが、治療時、線量分布マップまたはＤＶＨをシミュレートまたは計算することを要求せずに、現在の治療計画を進めることが適切であることを決定し得る。現在の治療計画を進めるべきかどうかを決定するためにかかる時間を低減させることによって、撮像データの入手と療法用放射線の印加との間の待ち時間は、低減させられ得る。治療セッションに先立って容認可能範囲が計算され得る臨床パラメータの例は、ＯＡＲの場所に対する標的領域の位置、標的領域の形状および体積、標的領域のＳＵＶ、標的領域および／またはＯＡＲにおけるＰＥＴトレーサ活性等を含み得る。
【００８２】
代替として、または加えて、治療計画セッション中、容認可能臨床パラメータの範囲を計算するために、容認可能治療計画品質パラメータの範囲が、計算され得る。治療計画品質パラメータは、特定の治療計画が、所望の放射線量を標的領域に提供しながら、非標的領域（例えば、放射線に敏感な領域および／または正常組織領域）を除外する程度を査定する、任意のメトリクスであり得る。計画品質スコアまたは計画品質指数（ＰＱＩ）の例は、図３Ｂにおける表に描写され、腫瘍線量被覆率を表す線量分布指数またはパラメータ、標的領域またはＲＯＩに関するＤＶ関係、適合性指数、均一性、および線量勾配指数等を含み得る。標的体積またはＴＶは、ＲＯＩの総体積（例えば、計画標的体積ＰＴＶまたは肉眼的腫瘍体積ＧＴＶ）であり得、一部のＰＱＩは、規定された放射線レベルで照射されるべきＴＶの割合および／またはＴＶの絶対体積（例えば、ｃｃ単位）を規定し得る。治療計画のＤｖｖ指数は、その治療計画に従った放射線送達の結果としてのＴＶの一部ｖｖ（例えば、ｃｃ単位の総ＴＶまたは絶対体積のパーセント）の照射の予測される／計算されるレベルを表し得る。例えば、Ｄ９５％＝４５ＧｙのＤｖｖ指数を伴う治療計画は、放射線送達が治療計画に従って進行する場合、ＴＶの９５％が４５Ｇｙで照射されるであろうことを示す。治療計画のＶｄｄ指数は、治療計画に従った放射線送達の結果として、線量ｄｄ（例えば、Ｇｙ単位の総標的線量または絶対線量のパーセント）を受け取ることが予測される／計算されるＴＶの部分（例えば、ｃｃ単位の総ＴＶまたは絶対体積のパーセント）を表し得る。例えば、Ｖ２０Ｇｙ＝４０％のＶｄｄ指数を伴う治療計画は、放射線送達が治療計画に従って進行する場合、ＴＶの４０％が２０Ｇｙで照射されるであろうことを示す。ＰＱＩの別の例は、処方箋等線量によって被覆される体積に対するＰＴＶの体積の比率を表す適合性指数ＣＩを含み得る。ＣＩは、特定の標的がどの程度しっかりと処方箋等線量によって被覆されるかを規定し得る。数値的に、比率が１に近いほど、計画により適合する。理想的場合では、ＰＴＶ体積は、処方箋等線量体積に非常に近似し、その場合、ＣＩ＝１である。臨床医は、ＣＩが、例えば、１〜１．２のある容認可能範囲内にある場合、計画を承認することに積極的であり得る。ＣＩ＞１．２である場合、臨床医は、異なる制約を使用した再計画（すなわち、治療計画の再計算）を要求し得る。ＰＱＩの別の例は、線量勾配指数（ＤＧＩ）＝ＰＴＶに対するＶ５０の比率であり、Ｖ５０は、５０％等線量によって定められる体積である。理想的計画は、標的の周囲の勾配が非常に高く、それは、Ｖ５０が可能な限りＰＴＶに近くあるべきであることを意味する。したがって、ＤＧＩが１に近いほど、勾配がより高く、より高い線量が標的の周囲に集中する結果を伴い、標的から離れると、線量が急低下する。臨床医は、ＤＧＩのための範囲を＜２であるように設定し得る。これは、治療計画を進めるために、Ｖ５０体積がＰＴＶの２倍を上回ってはならないことを意味するであろう。計画品質指数の他の例は、平均線量メトリクス（例えば、ＰＴＶにわたって送達される平均放射線量）、均一性指数（例えば、ＰＴＶに関する線量変動の大きさ）、大域的最大場所（例えば、最高放射線量を受け取る患者領域の場所）等を含み得る。ＰＱＩの別の例は、異なる個々のＰＱＩまたは図３Ｂに列挙されたＰＱＩの形態の関数として構築され得る組み合わせＰＱＩである。この例では、各ＰＱＩは、無単位にされ得、１または１未満の値を与える式によって表され得る。例えば、以下である。
【数１２】
2020525093.tif 000010
式中、ｗｉは、各ｐｉ（ＰＱＩの形態）のためのユーザ定義重みであり、ｐｉは、例えば、以下によって与えられるｉ番目のＰＱＩの形態である。
【数１３】
2020525093.tif 000011
式中、ＣＩは、以下
【数１４】
2020525093.tif 000012
またはある他の適合性指数の表現によって与えられる。他の形態のｐｉは、例えば、以下の不均一性指数ＨＩの変形例である。
【数１５】
2020525093.tif 000013
式中、Ｄｎｏｒｍは、標的処方箋線量または任意の他のユーザ選択線量レベル、例えば、Ｄ５０と等しくあり得る。上記式におけるＤ１およびＤ９９は、それぞれ、Ｄ２およびＤ９、または他のユーザ選択線量レベルと置換され得る。
【００８３】
別のｐｉは、以下の線量勾配指数ＤＧＩを使用し得る。
【数１６】
2020525093.tif 000014
式中、ＤＧＩは、以下の定義を使用し得る。
【数１７】
2020525093.tif 000015
【００８４】
（ＣＩ−１）は、ＣＩが１を上回るか、またはそれ未満であり得るので、ｐ１として使用されるが、理想的シナリオでは、ＣＩ＝１であり、したがって、（ＣＩ−１）２は、理想的場合からの偏差を測定することに留意されたい。組み合わせＰＱＩを画定するために使用される他のＰＱＩおよび異なる数学的形態のＰＱＩ組み合わせが存在し得、例えば、加重平方の和の平方根の代わりに、ＰＱＩの形態の単純加重和が、組み合わせＰＱＩを表すために使用され得る。組み合わせられたＰＱＩの目標は、治療計画の全体的品質を判断することである。
【００８５】
いくつかの変形例では、所望の線量分布が、治療計画システムに関する制約として課され得、ＰＱＩに関する制約によって表され得る。例えば、少なくとも５０Ｇｙの線量を受け取るためのＰＴＶの９８％のための処方箋は、ＰＱＩ制約：ＰＴＶ  Ｄ９８＝５０Ｇｙと称され得る。肺領域に送達され得る最大量の放射線に関する制約は、Ｄ（１０００ｃｃ）＜１３．５Ｇｙとして表され得る。これらの制約は、所望の線量分布および／または臨床目標を満たすように照準を当てる治療計画の生成を促進し得る。
【００８６】
治療計画の有効性は、患者および／または標的領域の特性に応じて変動し得、特性は、治療計画セッションと治療セッションとの間、および／または、治療セッション中にも変化し得る。すなわち、特定の時点における１組の患者または標的領域特性に基づいて、容認可能放射線量または分布を提供し得る治療計画は、異なる時点におけるそれらの特性のいずれかに変化がある場合、容認可能放射線量または分布を提供しないこともある。いくつかの変形例は、治療計画生成時、治療計画が容認可能線量または分布を提供するであろう（すなわち、治療計画がＰＱＩ指数閾値を満たすであろう）、生物学的活性および／または生理学的パラメータの範囲を計算することを含み得る。代替として、または加えて、方法は、治療時に入手されたリアルタイム撮像データに基づいて、ＰＱＩ値を計算することを含み得る。撮像データ、および／または撮像データから抽出される生物学的活性および／または生理学的データ、および／または計算されたＰＱＩ、および／または、容認可能臨床パラメータの範囲および／または治療計画を進めるかどうかに関する任意の推奨が、ディスプレイ上において臨床医に提示され得る。臨床医は、次いで、これらのパラメータおよびデータを検討し、現在の治療計画を用いて治療セッションを開始または継続すべきか、または、患者および／または標的領域の変化を考慮するように治療計画を適合させることまたは更新することを行うべきかを決定し得る。いくつかの変形例では、放射線治療システムは、生物学的活性および／または生理学的データ、および／または、リアルタイムで入手されたデータに基づいて計算される治療計画品質指数が、処方または所定の範囲内にある場合、治療計画に従って、放射線を印加することに進み得る。本明細書に説明される治療計画を評価する方法は、治療セッション前、中、および／または後に使用され、現在の治療計画に従って放射線治療を継続するべきか、または、患者および／または標的領域の変化を考慮するように治療計画を更新すること／適合させること（それは、現在の治療計画を送達不可能、および／または、非効果的にし得る）を行うべきかを決定し得る。
【００８７】
（計画品質指数（ＰＱＩ）を使用して治療計画を評価する）
リアルタイムで入手された撮像データおよび／または撮像データから抽出される生物学的活性および／または生理学的データに基づいて治療計画を評価するための一変形例が、図４Ａ−４Ｂに描写される。方法は、治療時に入手された臨床パラメータ（生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データ等）に基づいて、現在の治療計画のＰＱＩを計算することを含み得る。リアルタイム臨床パラメータに基づいて計算されるＰＱＩは、所定の容認可能ＰＱＩ値の範囲と比較され得、計算されたＰＱＩが範囲内にある場合、治療システムは、臨床医および／または技術者に、放射線治療が現在の治療計画に従って進行し得ることを推奨し得る。容認可能ＰＱＩ値の範囲は、診断撮像セッション中、治療計画セッション中、および／または治療セッションの開始時（例えば、患者事前走査中）に入手されたデータに基づいて決定され得、および／または、既知もしくは広く承認されているＰＱＩ値の範囲を含み得る。計算されたＰＱＩが所定の容認可能ＰＱＩ値の範囲内にない場合、治療システムは、臨床医および／または技術者に、治療計画を更新するように推奨またはアラートし得る。図４Ａは、ＰＱＩの例を提供する表である：医師の処方箋に従い、治療計画セッション中に線量計算によって満たされる処方ＰＱＩ値（「処方ＰＱＩ」列）、および、治療時、治療のために容認可能であろうＰＱＩ  ＭＡＰＯ値（「ＰＱＩ  ＭＡＰＯ」列）。図４Ａにおける範囲は、各患者および／または標的領域および／または治療セッション等に対して変動し得る。例えば、最初の処方箋は、ＰＴＶ（計画治療体積）の少なくとも９９％が処方箋線量の９０％に対応する等線量表面で照射または「被覆」される（Ｖ９０％＝９９％）ことを規定し得る（図４Ａの表の第１行および第２列）。しかしながら、治療時、リアルタイムで入手された撮像データに基づいて、患者臨床パラメータに基づく計算が、９０％等線量表面が標的領域の９６％のみを封入または被覆するであろう（Ｖ９０％＝９６％）ことを決定し得る。このＶ９０％値（９６％）は、最右列に規定されたＭＡＰＯ範囲内にある（すなわち、９５％を上回る）ので、治療システムは、治療が治療計画に従って進行することを推奨し得る。別の例として、図４Ａの表は、医師の処方箋が肺体積の１０％未満が２０Ｇｙまたはそれを上回る放射線量で照射される（すなわち、肺Ｖ２０Ｇｙ＜１０％）ことを要求することを規定し得る。しかしながら、治療時、治療計画が任意の適合を伴わずに送達される場合、肺体積の２３％が２０Ｇｙまたはそれを上回る放射線量を受け取るであろう（Ｖ２０Ｇｙ＝２３％）ことを患者臨床パラメータの測定された変化が、示し得る。２３％までの肺体積照射のこの増加は、例えば、肺内で変化した腫瘍場所の結果であり得る。しかしながら、この２３％のＶ２０Ｇｙ値は、ＭＡＰＯ範囲内にない（すなわち、１５％のＭＡＰＯ値を超える）ので、臨床医は、計画が任意の適合または変更を伴わずに送達される場合、Ｖ２０  ＰＱＩが違反されるであろうことをアラートされ得る。追加のＰＱＩおよび／または治療計画品質パラメータが、図４Ａに描写される表に類似する表内に含まれ、放射線治療システムコントローラに提供され得る。いくつかの変形例では、図４Ａの表に類似する表は、各標的領域および／またはＯＡＲのために生成され得る。随意に、臨床医および／または技術者は、このような表または任意の他のグラフィカル表現においてデータで提示され得る。臨床医は、ＰＱＩ値が、腫瘍被覆、適合性、線量−体積限界の変化を直感的に反映し、放射線療法処方箋と類似フォーマットで表現または提示され得るので、ＰＱＩ値を使用して治療計画を評価することを好み得る。
【００８８】
図４Ｂは、リアルタイムで入手された撮像データおよび現在の治療計画に基づいて計算されるＰＱＩを使用して、治療計画を評価する１つの方法のフローチャート図を描写する。方法４００は、治療時（例えば、治療日、最初の放射線ビームの発射前、および／または放射線ビームの印加中）および／または治療セッション後（すなわち、次の治療セッションのために同じ治療計画を使用するかどうかを決定するため）、放射線治療システムのコントローラによって実施され得る。方法４００は、治療セッションの開始時および／またはセッション中、生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データ（および／または任意の他の患者もしくは標的領域データ）を測定すること４０２を含み得る。本明細書に説明されるように、生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データを測定することは、ＰＥＴデータ、ＳＰＥＣＴデータ、Ｘ線またはＣＴ、データ、ＭＲＩデータ等の撮像データを入手することを含み得る。いくつかの変形例では、生物学的活性データを測定することは、ＣＴまたはＰＥＴ−ＣＴ画像を入手することを含み得る。生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データは、入手された撮像データに基づいて、抽出または計算され得る。方法４００は、次いで、測定されたデータに基づいて、１つ以上のＰＱＩを計算すること４０４と、計算された１つ以上のＰＱＩをそれらの対応する容認可能範囲の値と比較すること４０６とを含み得る。いくつかの変形例では、更新されたＰＱＩ値は、標的領域の任意の改変された幾何学形状、または、送達される線量分布を計算することにおいて使用され得る他の非幾何学的臨床パラメータ（例えば、生物学的活性および／または生理学的データ）の変化に対して線量計算を実施することによって、計算され得る。非幾何学的臨床パラメータの例は、限定ではないが、標的領域のＰＥＴ  ＳＵＶおよび／またはそれらの標的領域のＰＥＴ活性変化を含み得る。ＰＱＩの各々のための容認可能範囲が、例えば、治療計画セッション中、臨床医によって事前決定され得、治療システムに転送され得る。臨床医および／または技術者は、ステップ４０６からの比較に基づいて、治療計画を進めるべきかどうかを決定し得る。
【００８９】
随意に、計算されたＰＱＩが容認可能範囲内にある場合、方法４００は、治療計画に従って放射線を送達すること４０８を含み得る。計算されたＰＱＩが容認可能範囲内にない場合、方法４００は、随意に、治療計画を更新すること４１０と、更新された治療計画に従って放射線を送達すること４１２とを含み得る。代替として、方法４００は、治療セッションを終了することと、将来的セッションのために治療計画を更新することとを含み得る。１つ以上のＰＱＩのうちのいくつかがその対応する所望の範囲内にあり、１つ以上のＰＱＩがそれらの対応する所望の範囲内にない状況では、治療計画を進めるべきかどうかの決定は、臨床医の裁量により得る。代替として、または加えて、方法４００は、異なるＰＱＩを優先順位付けおよび／またはランク付けする規程を含み得る。例えば、治療計画を進めるかどうかに関する推奨は、ＰＱＩの加重和に基づき得、高く重み付けされた（例えば、比較的により重要な）ＰＱＩからの偏差は、より低く重み付けされた（例えば、比較的にあまり重要ではない）ＰＱＩ内の準拠性を相殺し得る。いくつかの変形例では、高く重み付けされたＰＱＩが所望のまたは処方範囲内にある限り、いくつかのより低く重み付けされたＰＱＩが範囲外にある場合でも、コントローラは、放射線送達が治療計画に従って進行すべきことを推奨し得る。
【００９０】
（臨床パラメータを使用して治療計画を評価する）
図５Ａ−５Ｂは、リアルタイムで入手された撮像データおよび／または撮像データから抽出される生物学的活性および／または生理学的データに基づいて治療計画を評価する方法の別の変形例を描写する。方法は、治療セッション前（例えば、治療計画セッション中）に、容認可能臨床パラメータの範囲（例えば、容認可能生物学的活性、生理学的、および／または解剖学的データの範囲）を計算することを含み得る。治療時、リアルタイムで入手された撮像データから抽出される生物学的活性および／または生理学的データは、容認可能臨床パラメータの範囲と比較され得る。容認可能臨床パラメータの範囲は、所望のＰＱＩ値（例えば、最小ＰＱＩ値）の範囲を設定し、対応する容認可能臨床パラメータの範囲を反復的に計算する（例えば、１つ以上の臨床値をインクリメントおよび／またはデクリメントし、計算されたＰＱＩが範囲外になるまで、治療計画品質指数を再計算する）ことによって、計算または導出され得る。代替として、または加えて、臨床医は、容認可能臨床パラメータの範囲を規定し得、その範囲内において、患者は、放射線治療を受け取るために適格である。いくつかの変形例では、容認可能臨床パラメータの範囲は、診断撮像セッション中、治療計画セッション中、および／または治療セッションの開始時（例えば、患者事前走査中）に入手されたデータに基づいて決定され得、および／または、既知もしくは広く承認されている正常活性の範囲を含み得る。
【００９１】
図５Ａは、臨床パラメータおよびそれらの容認可能／所望の値範囲（「臨床パラメータ変化」列）と、容認可能臨床パラメータのその範囲のための容認可能ＰＱＩ（「ＰＱＩ」列）と、治療計画セッション中のＰＱＩ（「シミュレーション日のＰＱＩ」列）と、治療セッション時のＰＱＩ（「最初の治療日のＰＱＩ」列）との例を提供する表である。表は、臨床パラメータの変化をＰＱＩ値の変化にマッピングする。臨床医および／または治療システムコントローラは、ＰＱＩ値の変化が現在の治療計画に従って放射線を送達することを進めるために容認可能であるかどうかを決定し得る。例えば、治療時のＰＴＶの中心と脊髄との間の距離が治療計画セッション中に測定されるような距離より３ｍｍ小さい場合、ＰＱＩは、２９Ｇｙから３１Ｇｙまで増加し得る（すなわち、脊髄は、予期されるものより多くの放射線に暴露されるであろう）ことが計算され得る。臨床医は、治療時、これが治療を進めるために容認可能かどうかを決定し得る。代替として、臨床医は、治療セッションに先立って、治療日のＰＱＩ値が容認可能ＰＱＩ値の範囲内である限り、患者が治療を進め得るように、容認可能ＰＱＩ値の範囲を決定し得る。
【００９２】
図５Ｂは、リアルタイムで入手された撮像データから抽出され、またはそれに基づいて計算される臨床パラメータと提案される／現在の治療計画とを使用して、治療計画を評価する１つの方法のフローチャート図を描写する。方法５００は、治療セッションの開始時および／またはセッション中、生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データ（および／または任意の他の患者もしくは標的領域データ）を測定すること５０２を含み得る。本明細書に説明されるように、生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データを測定することは、ＰＥＴデータ、ＳＰＥＣＴデータ、Ｘ線またはＣＴ、データ、ＭＲＩデータ等の撮像データを入手することを含み得る。いくつかの変形例では、生物学的活性データを測定することは、ＣＴまたはＰＥＴ−ＣＴ画像を入手することを含み得る。生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データは、入手された撮像データに基づいて、抽出または計算され得る。そのようなデータの例は、限定ではないが、標的領域のサイズ、形状、および場所、ならびに標的領域のＰＥＴ  ＳＵＶおよび／またはそれらの標的領域のＰＥＴ活性変化等の任意の非幾何学的臨床パラメータを含み得る。方法５００は、次いで、生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データ（集合的に、臨床パラメータと称され得る）を容認可能値の範囲と比較すること５０４を含み得る。臨床パラメータ毎の容認可能範囲が、例えば、治療計画セッション中、臨床医によって事前決定され得、治療システムに転送され得る。臨床医および／または技術者は、ステップ５０４からの比較に基づいて、治療計画を進めるべきかどうかを決定し得る。随意に、生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データが容認可能範囲内にある場合、方法５００は、治療計画に従って、放射線を送達すること５０６を含み得る。生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データが容認可能範囲内にない場合、方法５００は、随意に、治療計画を更新すること５０８と、更新された治療計画に従って放射線を送達すること５１０とを含み得る。代替として、方法５００は、治療セッションを終了することと、将来的セッションのために治療計画を更新することとを含み得る。生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データのうちのいくつかがそれらの対応する所望の範囲内にあり、その他がその所望の範囲内にない状況において、治療計画を進めるべきかどうかの決定は、臨床医の裁量により得る。代替として、または加えて、方法５００は、異なる生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データを優先順位付けおよび／またはランク付けする規程を含み得る。例えば、治療計画を進めるかどうかに関する推奨は、生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データの加重和に基づき得、高く重み付けされた（例えば、比較的により重要な）生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データからの偏差は、より低く重み付けされた（例えば、比較的にあまり重要ではない）生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データ内の���拠性を相殺し得る。いくつかの変形例では、高く重み付けされた生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データが所望のまたは処方範囲内にある限り、いくつかのより低く重み付けされた生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データが範囲外にある場合でも、コントローラは、放射線送達が治療計画に従って進行すべきことを推奨し得る。臨床パラメータに基づいて治療計画を評価することは、治療セッション中、治療計画のＰＱＩ値を計算し、標的領域を再輪郭決めし、および／または線量分布を計算しないことによって、リアルタイム撮像データの入手と放射線送達との間待ち時間を短縮し得る。これは、患者のための治療セッション時間を低減させることに役立ち得る。
【００９３】
容認可能ＰＱＩ値の組に基づいて、容認可能生物学的活性レベルの組または範囲を計算する方法の一変形例が、図５Ｃに描写される。図５Ｄは、腫瘍サイズ（Ｖ）および腫瘍ＳＵＶ（ＳＵＶ）を含む臨床パラメータの組と、肺Ｖ２０およびＰＴＶ  ＣＩを含むＰＱＩの組とに適用される図５Ｃの方法の例を描写する。臨床医は、対応するＰＱＩ値の組も対応する容認可能範囲内にあるであろうように、治療時に測定された臨床パラメータの組が範囲内にある場合、治療計画が送達のために適切であることを決定し得る。臨床医は、例えば、可能な容認可能臨床パラメータ値の範囲が、計画腫瘍サイズ（Ｖ＿ｐ）から約±２０％および計画腫瘍ＳＵＶ（ＳＵＶ＿ｐ）の約±３０％であり得ることを決定し得る。臨床医は、これらの範囲内の臨床パラメータ値を治療計画システムの中に入力し、容認可能臨床パラメータ値の範囲と対応するであろう肺Ｖ２０およびＰＴＶ  ＣＩのための容認可能ＰＱＩ値の範囲を決定し得る。図５Ｃは、容認可能臨床パラメータ値の範囲を決定するための１つの方法５２０を描写する。方法５２０は、臨床パラメータの組における各臨床パラメータのための計画臨床パラメータ値を選択すること５２２と、各臨床パラメータのための値の試験組を選択すること５２４と、臨床パラメータの組における各臨床パラメータの試験値の各組み合わせのための治療計画を計算すること５２６と、計算された治療計画の各々のためのＰＱＩの組における各ＰＱＩのためのＰＱＩ値を計算すること５２８と、所定の範囲内のＰＱＩ値およびそれらのＰＱＩ値をもたらす臨床パラメータ値の対応する組を識別すること５３０と、所定の範囲内であると識別されたＰＱＩ値に対応する臨床パラメータの組における各臨床パラメータのための容認可能臨床パラメータ値の範囲を画定すること５３２とを含み得る。特定のＰＱＩのための容認可能臨床パラメータ値の範囲を画定することは、所定の範囲内のＰＱＩ値をもたらす最低臨床パラメータ値を識別することと、所定の範囲内のＰＱＩ値をもたらす最高臨床パラメータ値を識別することとを含み得る。臨床パラメータの組における各臨床パラメータのための計算された範囲（例えば、ＰＱＩ値の範囲内の（例えば、それを満たす）Ｖ＿ｐおよびＳＵＶ値の範囲）は、治療時に治療を行うかどうかの決定を行うために使用されるための治療時の容認可能臨床パラメータ値の組であり得る。すなわち、治療時、測定された臨床パラメータがその範囲内にある（すなわち、最低臨床パラメータ値以上であり、最高臨床パラメータ以下である）かどうかである。容認可能臨床パラメータの範囲は、治療セッションに先立って算出されるので、これは、撮像データの入手と治療計画を進めるかどうかの決定との間の待ち時間を低減させることに役立ち得る。いくつかの変形例では、治療システムのコントローラは、抽出された患者データ（例えば、生物学的活性データ、および／または生理学的データ、および／または解剖学的データ）を容認可能臨床パラメータの範囲と比較することによって、治療計画を進めるかどうかを決定し得る。いくつかの変形例では、臨床医は、治療を進めるべきかどうか、および／または、治療計画が更新され、または適合させられるべきかどうかの最終���定が行われるように、１つ以上の抽出された患者データが容認可能臨床パラメータの範囲外であるとき、通知される。
【００９４】
図５Ｄは、肺Ｖ２０および腫瘍ＣＩを含むＰＱＩの組が、容認可能範囲内の値を有するように、腫瘍体積Ｖおよび腫瘍ＳＵＶのための容認可能値の範囲を識別する方法５４０を描写する。方法５４０は、評価のために、臨床パラメータの組およびＰＱＩの組を選択すること５４２を含み得る。治療計画に基づくＶの値は、Ｖ＿ｐであり、治療計画に基づくＳＵＶの値は、ＳＵＶ＿ｐである。方法５４０は、Ｖのための試験値およびＶ＿ｐパラメータに関するＳＵＶを可能なパラメータ値の範囲から選択すること５４４を含む。例えば、Ｖのための試験値は、０．８＊Ｖ＿ｐ、Ｖ＿ｐ、および１．２Ｖ＿ｐを含み得、それは、計画時の体積からの腫瘍体積の約±２０％増減に対応する。ＳＵＶのための試験値は、０．７＊ＳＵＶ＿ｐ、０．８＊ＳＵＶ＿ｐ、ＳＵＶ＿ｐ、１．２＊ＳＵＶ＿ｐ、および１．３ＳＵＶ＿ｐを含み得る。計画は、試験Ｖ値および試験ＳＵＶ値の各組み合わせ（計算される計画の組をもたらす）のために計算され得５４６、計算された計画の各々のための肺Ｖ２０および腫瘍ＣＩの値を計算する５４８。方法は、容認可能範囲内のＰＴＶ  ＣＩおよび肺Ｖ２０値をもたらすＶ＿ｐおよびＳＵＶ値の組み合わせを決定することをさらに含み得る。例えば、方法は、所定の範囲内の肺Ｖ２０および腫瘍ＣＩの値と、容認可能範囲外にあるＰＴＶ  ＣＩおよび肺Ｖ２０値をもたらすＶ＿ｐおよびＳＵＶ値の組み合わせとを識別すること５５０を含み得る。次に、方法は、所定の範囲（例えば、ＰＱＩ値の範囲を満たすＶおよびＳＵＶの範囲）内にあると識別された肺Ｖ２０および腫瘍ＣＩ値と対応する容認可能Ｖ値およびＳＵＶ値の範囲を画定すること５５２を含み得る。ＶおよびＳＵＶの容認可能値の範囲を画定することは、依然として事前に決定された／容認可能範囲内にある肺Ｖ２０および腫瘍ＣＩ値をもたらす最低および最高のＶおよびＳＵＶ値を識別することを含み得る。
【００９５】
図６Ａおよび６Ｂは、上で説明される方法において使用するための容認可能ＰＱＩの範囲を計算する方法を描写する。図６Ａは、所望のＰＱＩ値の範囲にマッピングする生物学的活性レベルまたは値の範囲を生成するための１つの方法６００を描写する。治療時、入手された生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データは、上で説明されるように、この生成された生物学的活性レベルまたは値の範囲と比較され得る。代替として、または加えて、容認可能生物学的活性または値の範囲は、診断撮像セッション中、治療計画セッション中、および／または治療セッションの開始時（例えば、患者事前走査中）に入手されたデータに基づいて決定され得、および／または、既知または広く承認されている正常活性の範囲を含み得る。方法６００は、第１の閾値ＰＱＩ値および第２の閾値ＰＱＩ値を有する１つ以上のＰＱＩの範囲を選択すること６０２と、第１の閾値ＰＱＩ値に対応する第１の生物学的活性値を計算すること６０４と、第２の閾値ＰＱＩ値に対応する第２の生物学的活性値を計算すること６０６とを含み得る。随意に、方法６００は、第１および第２の生物学的活性値閾値（生物学的活性範囲）を治療システムコントローラに伝送すること６０８を含み得る。方法６００は、所望のＰＱＩ値の範囲にマッピングする生理学的データ範囲および／または解剖学的データ範囲を生成するためにも使用され得る。
【００９６】
図６Ｂは、所望のＰＱＩ値と対応する生物学的活性値を反復的に計算する方法６１０の一変形例を描写する。方法６１０は、初期生物学的活性値を選択すること６１２と、選択された生物学的活性値に基づいて、治療計画のＰＱＩを計算すること６１４と、計算されたＰＱＩを所望のＰＱＩ値（所望のＰＱＩ閾値等）と比較すること６１６とを含み得る。計算されたＰＱＩが、所望のＰＱＩ値に合致しない場合、方法６００は、新しい生物学的活性値を選択すること６１８と、ステップ６１４および６１６を繰り返すことを含む。新しい生物学的活性値を選択することは、計算されたＰＱＩが所望のＰＱＩ値を上回るか、下回るかに応じて、現在の生物学的活性値をインクリメントまたはデクリメントすることを含み得る。計算されたＰＱＩが、所望のＰＱＩ値に合致する（または所望のＰＱＩ値の規定または容認可能許容範囲もしくは範囲内にある）場合、コントローラは、次いで、生物学的活性値をコントローラメモリ（例えば、治療計画システムのコントローラおよび／または治療システムのコントローラ）に記憶し得る６２０。方法６１０は、所望のＰＱＩ値にマッピングする生理学的データ値および／または解剖学的データ値を生成するためにも使用され得る。
【００９７】
（有界ＤＶＨを使用して治療計画を評価する）
リアルタイムで入手された生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データに基づいて計算されるＰＱＩ値に基づいて、治療計画を評価することの代替として、またはそれに加えて、治療計画は、線量−体積ヒストグラムまたはＤＶＨにも基づいて、評価され得る。ＤＶＨは、標的体積の領域または部分に送達される線量レベルを描写するプロットである。ＤＶＨプロットの例は、図７Ａ（実線）に示される。理想的システムでは、線量Ｄｔａｒｇｅｔが、任意の「ホットスポット」（すなわち、Ｄｔａｒｇｅｔを上回る線量を受け取る標的体積の領域）および／または線量Ｄｔａｒｇｅｔ未満の線量を受け取る標的体積の領域を伴わずに、標的体積の１００％に送達される。しかしながら、多くの場合、線量Ｄｔａｒｇｅｔは、標的体積の１００％に送達されない（例えば、実際の送達される線量は、Ｄｔａｒｇｅｔを上回るまたは下回り得る）が、送達されるある範囲の線量は、臨床上容認可能であり得る。ＤＶＨプロットは、治療計画セッション中、その時点における患者パラメータおよび治療計画に基づいて、計算され得る。ＤＶＨプロットは、随意に、照射標的領域のうちの１つ以上のもののための所望のＤＶＨプロファイルを有していない治療計画が更新または精緻化され得るように、治療計画を生成することの一部として含まれ得る。所望のＤＶＨプロファイルの範囲は、図７Ａにおける点線によって表される、有界ＤＶＨによって表され得る。有界ＤＶＨは、最小および最大線量分布によって画定され得る。最小線量分布と最大線量分布との間の線量分布をもたらす治療計画は、送達のために容認可能と見なされ得る。治療計画セッション中、有界ＤＶＨ曲線は、各ＲＯＩ（例えば、着目体積）または標的領域のために、計画セッション前または計画セッショ中に入手された生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データに基づいて、生成され得る。治療時、リアルタイムで入手された撮像データは、標的領域のうちの１つ以上のもののための更新されたＤＶＨ曲線を計算するために使用され得る。すなわち、生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データの変化は、１つ以上の標的領域のためのＤＶＨ曲線も改変し得る。更新されたＤＶＨ曲線は、有界ＤＶＨ曲線と比較され得る。範囲内にある場合、治療システムコントローラおよび／または臨床医は、放射線送達が治療計画に従って進行し得ることを決定し得る。範囲内にない場合、治療システムコントローラおよび／または臨床医は、進行前、治療計画を更新することを決定し得る。
【００９８】
治療時、ＤＶＨ曲線は、リアルタイムで入手された撮像データに基づいて、標的領域の全てのために計算され得る。いくつかの変形例では、リアルタイムで入手された撮像データは、ＰＥＴ撮像データ（例えば、ＰＥＴ事前走査）を含み得る。ＰＴＶ、および／または生物学的指針着目領域（ＢｇＲＯＩ）もしくは放射線発射域（ＲＦＺ）、および／またはＯＡＲのための名目上のＤＶＨ曲線が、ＰＥＴ撮像データに基づいて計算され得る。ＰＴＶまたは標的被覆、ＢｇＲＯＩ／ＲＦＺ内の平均活性、ＰＴＶの平均ＳＵＶ等の他の放射線送達メトリクスも、１つ以上の正規化係数とともに、ＰＥＴ撮像データに基づいて計算され得る。いくつかの標的領域のためのＤＶＨ曲線は、それらの領域のための有界ＤＶＨによって画定された範囲内にあり得る一方、他の標的領域のためのＤＶＨ曲線は、有界ＤＶＨ範囲内になくてもよい。治療計画を進めるべきかどうかの決定は、臨床医の裁量により得る。代替として、または加えて、異なる標的領域を優先順位付けおよび／またはランク付けする規程が、治療計画セッション中、生成され、治療計画を進めるべきかどうかを決定するために使用され得る。例えば、治療計画を進めるかどうかに関する推奨は、標的領域の加重和に基づき得、高く重み付けされた（例えば、比較的により重要な）標的領域のための境界外ＤＶＨ曲線は、より低く重み付けされた（例えば、比較的にあまり重要ではない）標的領域のための境界内ＤＶＨ曲線を相殺し得る。いくつかの変形例では、高く重み付けされた標的領域のためのＤＶＨ曲線が所望または処方境界または範囲内にある限り、いくつかのより低く重み付けされた標的領域のためのＤＶＨ曲線が境界外にある場合でも、コントローラは、放射線送達が治療計画に従って進行すべきことを推奨し得る。
【００９９】
図７Ｂは、有界ＤＶＨを使用して治療計画を評価する方法の一変形例を描写する。方法は、単一標的領域のためのＤＶＨを評価するように描写されるが、方法は、複数の標的領域のためのＤＶＨを評価するために使用され得ることを理解されたい。方法は、所望に応じて、上で説明されるように、治療セッションの開始時（例えば、最初の放射線ビームが発射される前）および／または治療セッション中に実施され得る。方法７００は、治療時、生物学的活性データを測定すること７０２を含み得る。生物学的活性データを測定することは、生理学的および／または解剖学的データを測定することを含み得、および／または撮像データを入手することを含み得、それらから、生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データが計算され得る。そのようなデータ入手は、治療セッションの開始時（例えば、最初の放射線ビームが発射される前、事前走査中）および／または治療セッション中（例えば、最初の放射線ビームが発射された後）に生じ得る。方法７００は、次いで、放射線療法治療計画および測定された生物学的活性データに基づいて、標的領域のＤＶＨ曲線を計算すること７０４と、計算されたＤＶＨ曲線をその領域に関する所定の有界ＤＶＨと比較すること７０６とを含み得る。計算されたＤＶＨ曲線が有界ＤＶＨ内にある場合、方法７００は、随意に、治療計画に従って、放射線を送達すること７０８を含み得る。計算されたＤＶＨ曲線が有界ＤＶＨ外にある場合、方法７００は、随意に、治療計画を更新すること７１０と、随意に、更新された治療計画に従って、放射線を送達すること７１２とを含み得る。代替として、方法７００は、治療セッションを終了することと、将来的セッションのために治療計画を更新することとを含み得る。方法７００は、随意に、標的領域の全てのＤＶＨ曲線の偏差を比較することと、標的領域の規程またはランク付けに従って、偏差に重み付けすることとを含み得る。ＤＶＨ曲線偏差の全ての加重和を算出することは、臨床医が、有界ＤＶＨの境界外にある、ある標的領域のためのあるＤＶＨ曲線に照らして、放射線送達を進めるべきかどうかを決定することを補助し得る。
【０１００】
（有界ＤＶＨ曲線を計算する方法）
治療計画中、有界ＤＶＨ曲線が、患者内の各着目領域、すなわち、各照射標的領域および／または各照射回避領域のために計算され得る。例えば、有界ＤＶＨ曲線は、腫瘍領域（すなわち、肉眼的腫瘍体積）、および／またはＰＴＶ（すなわち、辺縁を伴う肉眼的腫瘍体積）、および／または放射線発射域もしくはＲＦＺ（すなわち、潜在的に移動するＰＴＶおよびＲＦＺ内のＰＴＶの可能性のある位置の大部分もしくは全部を含む領域）、および／または１つ以上のＯＡＲのために計算され得る。一変形例では、治療計画は、例えば、１つ以上のＰＥＴ画像Ｘおよび／または患者ＣＴ画像（計画画像と称され得る）に基づいて、放射線発射行列Ｐを計算することを含み得、ＲＦＺ（例えば、標的領域および／またはＰＴＶ）および／またはＯＡＲは、ＰＥＴ画像Ｘおよび／または患者ＣＴ画像（および／または同一座標系における他の補完的患者画像）において識別され、または輪郭決めされ得る。随意に、それらのサイズ、形状、場所、および放射線感度の程度等のＲＦＺおよび／またはＯＡＲのための追加のデータ、最大許容可能放射線暴露、および／または照射標的領域に送達されるべき処方放射線量、および／または、各患者標的領域のために送達される最大および最小線量等の他の線量制約も、放射線発射行列Ｐの計算において使用され得る。計画患者ＣＴ画像は、線量計算、例えば、放射線が放射線発射行列Ｐに従って患者に印加される場合に送達される線量の分布を予測するためにも使用され得る。有界ＤＶＨ曲線の群は、ＲＦＺ内のＰＴＶのＰＥＴ画像Ｘの固定シフトを実施し、その特定のシフトされたＰＴＶ位置のためのＯＡＲ、ＲＦＺ、および／またはＰＴＶに対応する線量を計算することによって、放射線発射行列Ｐに基づいて、各ＯＡＲ、ＲＦＺ、および／またはＰＴＶのために計算され得る。例えば、ＲＦＺ内のＰＴＶおよび１つのＯＡＲを伴う患者のために、ＰＴＶのためのＤＶＨ曲線の群が、ＲＦＺ内のＰＴＶの各シフト位置のために計算され得る。随意に、ＲＦＺのための第２のＤＶＨ曲線の群およびＯＡＲに関する第３のＤＶＨ曲線の群が、ＲＦＺ内のＰＴＶの各シフト位置のために計算され得る。最小ＤＶＨ曲線は、そのＤＶＨ曲線の群の最左点を抽出すること（すなわち、各線量値のために、最低体積画分を伴う点を選択すること、または各体積画分のために、最低線量を伴う点を選択すること）によって、ＤＶＨ曲線の群から導出され得る。最大ＤＶＨ曲線は、そのＤＶＨ曲線の群の最右点を抽出すること（すなわち、各線量値のために、最高体積画分を伴う点を選択すること、または各体積画分のために、最高線量を伴う点を選択すること）によって、ＤＶＨ曲線の群から導出され得る。最小ＤＶＨ曲線、最大ＤＶＨ曲線、および名目上のＤＶＨ曲線（例えば、計画画像に基づいて計算される線量）を含む特定の着目領域（例えば、ＰＴＶ、ＲＦＺ、ＯＡＲ）のための有界ＤＶＨ曲線が、治療計画システムから放射線療法システムに伝送され、更新された撮像データおよび／または生物学的、および／または、生理学的データに基づいて、治療計画を評価するために使用され得る。
【０１０１】
図８Ａは、治療計画中、有界ＤＶＨ曲線を計算する方法の一変形例のフローチャート図である。方法８００は、患者ＣＴ画像を入手する８０２ステップと、線量制約、処方箋、ＰＴＶおよび／またはＲＦＺおよびＯＡＲの輪郭および他のデータを画定すること８０４と、患者ＰＥＴ画像（Ｘ）を入手すること８０６と、線量計算行列（Ａ）を計算すること８０８と、撮像データから、フルエンスマップへの変換を指定する放射線発射行列（Ｐ）を計算すること８１０とを含み得、放射線発射行列（Ｐ）は、治療セッション中に患者に印加されるべきビームレットパターンおよび／またはビームレット強度を含み得る。いくつかの変形例では、患者ＰＥＴ画像８０６を入手することは、線量制約、処方箋、および／または輪郭を画定すること８０４の前に生じ得る。線量制約、処方箋および／または輪郭は、ある患者領域への最小および／または最大線量（例えば、ＯＡＲまたは照射回避領域への最大線量、ＰＴＶまたは照射標的領域への最小線量、異なる患者領域に関するフルエンス平滑度）を規定すること、照射標的領域に送達されるべき総線量（例えば、ＰＴＶあたり１０Ｇｙ）を規定すること、および／または、ＯＡＲおよび／またはＰＴＶを輪郭決めすることを含み得る。追加の線量制約は、下で説明される。方法８００は、ＰＴＶがＲＦＺ内の種々の（ｊ）位置に位置するように、画像データ（Ｘ’ｊ）を総合的に変動させ、ＲＦＺ内のＰＴＶの種々の位置および／または運動をシミュレートし、ＤＶＨ曲線の群を生成することによって８１２、各ＰＴＶおよび／またはＲＦＺおよび／またはＯＡＲのための有界ＤＶＨ曲線を生成することを含み得る（すなわち、各ＤＶＨ曲線は、ＲＦＺ内の特定の位置におけるＰＴＶに送達される線量を表す）。有界ＤＶＨ曲線は、特定のＰＴＶおよび／またはＲＦＺおよび／またはＯＡＲのための最小ＤＶＨ曲線と、名目上のＤＶＨ曲線と、最大ＤＶＨ曲線とを含む。最小ＤＶＨ曲線は、そのＤＶＨ曲線の群の最左点を抽出すること（すなわち、各線量値のために、最低体積画分を伴う点を選択すること）によって、導出され得８１４、最大ＤＶＨ曲線は、そのＤＶＨ曲線の群の最右点を抽出すること（すなわち、各線量値のために、最高体積画分を伴う点を選択すること）によって、導出され得る８１４。随意に、方法８００は、放射線が放射線発射行列Ｐおよび計画患者ＰＥＴ画像Ｘに基づいて、送達された場合の患者への総線量を計算すること８１６を含み得る。
【０１０２】
方法８００の８０８において計算されるような線量計算行列Ａは、ビームレット係数（例えば、フルエンス値）を患者内の事前に選択された領域（すなわち、サンプリング点またはボクセル）の組における線量値にマッピングし得る。サンプリング点は、放射線送達および線量が監視され得る患者領域および／または臨床着目患者領域を含み得る。例えば、サンプリング点は、患者内のＰＴＶ、ＯＡＲ、およびＲＦＺの１つ以上のもの（例えば、全部）内で選択され得る。線量計算行列Ａは、ｎ×ｍ行列であり得、式中、ｎは、患者内のサンプリング点の数に対応し、ｍは、放射線の単位を送達するために利用可能な候補ビームレットの数に対応する。すなわち、線量計算行列Ａの特定の列に沿ったｍ個のエントリは、ｍ個のサンプリング点またはボクセルの各々への１で重み付けされたビームレットからの線量寄与を表し得る。いくつかの変形例では、候補ビームレットによって送達される放射線の単位は、療法用ビーム平面（例えば、ビームステーション）に対する特定の患者プラットフォーム位置における特定の発射位置（例えば、放射線療法システムアイソセンタに対するガントリ角度）での単一ＭＬＣリーフ開放を通して送達される放射線レベルであり得る。線量計算行列Ａは、例えば、ＲＦＺまたは患者体積を通して、経路に沿った各ビームレットの開口（または軌道）をレイトレーシングし、ｎ個のサンプリング点またはボクセルの各々への１で重み付けされたビームレットの寄与を計算することによって、列毎に計算され得る。ビームレット開口は、単一ＭＬＣリーフ開放（すなわち、バイナリＭＬＣまたは２−Ｄ  ＭＬＣの）によって画定されたＭＬＣ開口であり得る。線量計算アルゴリズムの例は、モンテカルロシミュレーション、崩壊円錐畳み込み重畳、ペンシルビーム畳み込み、およびその他を含み得る。
【０１０３】
放射線発射行列Ｐは、撮像データからフルエンスマップへの変換を指定する行列であり得、フルエンスマップは、治療セッション中に患者に印加されるべきビームレットパターンおよび／またはビームレット強度を含み得る。放射線発射行列Ｐは、患者領域への放射線送達のためのフルエンスマップＦと、その患者領域の画像Ｘとの間の関係を表し得る。すなわち、放射線発射行列Ｐは、ｙ＝Ｐ・Ｘであるような任意の行列であり得る。放射線発射行列Ｐは、１つ以上のコスト関数（例えば、上で説明される放射線量制約および目標に基づいて形成される、結果として生じる線量分布およびフルエンスのコスト関数Ｃ（ｙ））を最小化するフルエンスマップを反復的に解法することによって、計算され得る。Ｃは、ペナルティ関数の合計、Ｃ＝ΣＣｉ（ｙ）を含み得る。ペナルティ関数の例は、限定ではないが、標的領域のための最小線量、ＯＡＲのための平均または最大線量、および／または、フルエンス平滑度、総放射出力、総組織線量、治療時間等を含み得る。ペナルティ関数のさらなる例は、フルエンス平滑度を促すペナルティ関数（Ｃｉ＝｜Ｌ（ｙ）｜１、すなわち、フルエンスマップｙのラプラシアンの１−ノルム）、総フルエンスの大きさに対するペナルティ（すなわち、「総ＭＵ」；（Ｃｋ＝Σｙｋ）、種々の体積または着目領域内のサンプリング点における線量値Ｄ＝Ａ・ｙに対するペナルティ（例えば、Ｃｉ＝｜Ａｙ｜１は、患者への全体的最小線量を促すペナルティ関数であり得る）、および／または、危険臓器の最大線量を超えることに関するペナルティ等の処方箋目標および制約（上で説明される制約のいずれか等）に対応する線量値Ｄ＝Ａ・ｙに対するペナルティ（
【数１７−１】
2020525093.tif 000016
であり、式中、Ｖｋは、ＯＡＲ  ｋに対応するサンプリング点の組を与え、ｄｍａｘは、その臓器のための最大線量であり、
【数１７−２】
2020525093.tif 000017
は、片側ノルム演算子である）を含み得る。
【０１０４】
いくつかの変形例では、放射線発射行列Ｐを生成することは、コスト関数Ｃ（ｙ）を最小化するための最適化問題を設定することと、以下の条件が満たされながら、コスト関数Ｃ（ｙ）が最小化されるように、異なるＰの組を通して反復させることとを含み得る。
【数１８】
2020525093.tif 000018
式中、Ｄは、予測される線量分布であり得、Ａは、ステップ８０８において計算される線量計算行列であり得、ｙは、予測される総送達放射線フルエンスであり得、Ｘは、１Ｄベクトルの中に線形化される計画患者ＰＥＴ画像および／または計画患者ＣＴ画像であり得る。患者への総線量分布を計算すること８１６は、線量計算行列Ａと放射線発射行列Ｐおよび計画患者ＣＴ画像および／または計画患者ＰＥＴ画像Ｘを乗算することを含み得る。
【０１０５】
有界ＤＶＨ曲線は、最小ＤＶＨ曲線と、名目上のＤＶＨ曲線と、最大ＤＶＨ曲線とを含み、最小ＤＶＨおよび最大ＤＶＨ曲線は、治療時の種々の要因および／または不確実性に起因した線量分布または治療転帰の可能性のある範囲を表す。治療日に送達される線量に影響を及ぼし得る要因および／または不確実性の例は、設定誤差、ＳＵＶ変動性、患者運動および／またはシフト、および／または、腫瘍（例えば、ＰＴＶ）運動および／またはシフト、および／または、ＯＡＲ運動および／またはシフトを含み得る。名目上のＤＶＨ曲線は、臨床医の処方箋に準拠する線量分布を表し得る。最小ＤＶＨ曲線は、線量分布の下限境界を表し得、最大ＤＶＨ曲線は、線量分布の上側境界を表し得、最小ＤＶＨ曲線および最大ＤＶＨ曲線によって画定された範囲は、治療時の種々の不確実性に起因する送達される線量の変動を表す。最小ＤＶＨおよび最大ＤＶＨ曲線による線量分布または範囲境界は、臨床医によって精査および／または評価され、それらの境界内で送達される線量が、臨床上妥当または治療力があるかどうか、および／または、患者のために望ましいかどうか、および／または、安全であろうかどうかを決定し得る。ＲＦＺ（または任意の着目領域、例えば、ＯＡＲ、ＲＦＺ等）内の特定のＰＴＶのための最小ＤＶＨおよび最大ＤＶＨ曲線を導出するために、治療計画システムは、ＲＦＺ内のＰＴＶのｊ個の位置を表す複数の画像Ｘ’ｊを生成し得る。ｊ個の位置は、例えば、患者移動および／または腫瘍移動に起因する治療日のＲＦＺ内のＰＴＶの可能な場所をシミュレートし得る。図８Ｂは、ＲＦＺ内の場所８２４におけるＲＦＺ８２０およびＰＴＶ８２２の概略２−Ｄ描写であり、場所８２４は、計画患者ＣＴ画像および／または計画患者ＰＥＴ画像Ｘに従ったＰＴＶ８２２の場所である。ＲＦＺ８２０内のＰＴＶ８２２のｊ個の位置を表すＰＴＶ８２２のためのＤＶＨ曲線の群を生成するために、ｊ個の画像Ｘ’１、２、３，…，ｊが、ｊ個の位置へのＰＴＶ８２２（および画像Ｘ内の全ての着目解剖学的構造、例えば、ＰＥＴ親和性構造）の剛体３−Ｄシフトを実施することによって生成され得る。すなわち、第１の画像Ｘ’１は、ＲＦＺ８２０内の場所８２６におけるＰＴＶ８２２を有し得、第２の画像Ｘ’２は、ＲＦＺ８２０内の場所８２８におけるＰＴＶ８２２を有し得、第３の画像Ｘ’３は、ＲＦＺ８２０内の場所８３０におけるＰＴＶ８２２を有し得、第４の画像Ｘ’４は、ＲＦＺ８２０内の場所８３２におけるＰＴＶ８２２を有し得る等。ｊ個のＤＶＨ曲線の群が、Ｄ１，２，３，・・・，ｊ＝Ａ・Ｐ・Ｘ’１，２，３，・・・，ｊを計算し、各線量レベルにおける体積画分をプロットすることによって、画像Ｘ’１、２、３，…，ｊから計算され得る。随意に、ＰＴＶの場所がＲＦＺ内で変動するにつれてＤＶＨ曲線を計算することに加え、いくつかの変形例では、Ｘ’ｊ内のＰＴＶの強度も、変動し得、それは、治療日のＰＥＴトレーサの異なる摂取値（例えば、ＳＵＶ）の影響をシミュレートし得る。例えば、ＰＥＴ画像Ｘ’ｊ内のボクセルの強度は、名目上の値（すなわち、計画ＰＥＴ画像Ｘからの強度）から±２５％変動し得る。例えば、ＲＦＺ内の各ＰＴＶの場所のための３つのＤＶＨ���線、すなわち、名目上のＳＵＶレベルのための第１のＤＶＨ曲線と、名目から−２５％のＳＵＶレベルに関する第２のＤＶＨ曲線と、名目から＋２５％のＳＵＶレベルのための第３のＤＶＨ曲線とが、計算され得る。いくつかの変形例では、重み係数が、ＰＴＶが特定の場所にあるであろう確率／尤度および／またはその場所におけるＰＴＶの予期される滞留時間に基づいて、各画像Ｘ’１、２、３，…，ｊに割り当てられ得る。図８Ｃは、上で説明されるように生成されたＰＴＶ、ＲＦＺ、および２つのＯＡＲのためのＤＶＨ曲線の群の例を描写する。各ＤＶＨ曲線の群は、３つのＤＶＨ曲線〜５０のＤＶＨ曲線またはそれを上回る（例えば、１０、１５、２５、３０、４５、５０、７０、１００、またはそれを上回るＤＶＨ曲線）を有し得る。ＤＶＨ曲線の群８４０は、ＰＴＶのためのものであり得、ＤＶＨ曲線の群８４２は、ＲＦＺ（その中にＰＴＶが位置する）のためのものであり得、ＤＶＨ曲線の群８４４は、第１のＯＡＲのためのものであり得、ＤＶＨ曲線の群８４６は、第２のＯＡＲのためのものであり得る。図８Ｄは、ＰＴＶ、ＲＦＺ、およびＯＡＲのための有界ＤＶＨ曲線（それぞれ、８５０、８５２、８５４）を描写し、各々は、最小ＤＶＨ曲線（それぞれ、８５０ａ、８５２ａ、８５４ａ）と、最大ＤＶＨ曲線（それぞれ、８５０ｂ、８５２ｂ、８５４ｂ）と、名目上のＤＶＨ曲線（それぞれ、８５０ｃ、８５２ｃ、８５４ｃ）とを有する。ＤＶＨ曲線の群８４０からＰＴＶのための最小ＤＶＨ曲線を導出するために、そのＤＶＨ曲線の群の最左点８４１が、抽出され（すなわち、各線量値に対して、最低体積画分を伴う点を選択すること、または各体積画分に対して、最低線量を伴う点を選択すること）、曲線と適合させられ得る。最大ＤＶＨ曲線は、そのＤＶＨ曲線の群の最右点８４３を抽出し（すなわち、各線量値に対して、最高体積画分を伴う点を選択すること、または各体積画分に対して、最高線量を伴う点を選択すること）、それらの点を曲線に適合させることによって、ＤＶＨ曲線の群から導出され得る。代替として、または加えて、順序統計量が、ＤＶＨ曲線から計算され、治療日に治療計画を評価するために使用され得る。順序統計量の例は、限定ではないが、ＤＶＨ曲線の最大および最小値、ＤＶＨ曲線の５％値および９５％値、ＤＶＨ曲線の２％値および９８％値、絶対最小および最大線量値、ならびに均一性指数のための上限および下限閾値、適合性指数のための上限および下限閾値等を含み得る。
【０１０６】
治療日に、ＤＶＨ曲線が、撮像データ（および／または撮像データ、および／または、他の源から抽出される生物学的および／または生理学的データ）に基づいて、計算され得る。ＤＶＨ曲線は、治療セッションの開始時（例えば、療法用放射線源がアクティブにされる前）に、例えば、放射線発射行列Ｐと入手された撮像データ（例えば、ＰＥＴ事前走査画像Ｘ）とを乗算すること、すなわち、Ｄ＝Ｐ・Ｘによって計算され得る。計算されたＤＶＨ曲線が最小ＤＶＨ曲線および最大ＤＶＨ曲線によって画定された範囲内にある場合、治療は、治療計画に従って進行し得る。随意に、１つ以上のＤＶＨ曲線が、リアルタイムで入手された撮像データ、および／または、生物学的および／または生理学的データに基づいて、治療セッション全体を通して計算され得、リアルタイムで生成されたＤＶＨ曲線は、有界ＤＶＨ曲線と比較され、放射線送達が治療計画に従って継続されるべきかどうかを決定し得る。撮像データ（不完全または雑音がある低信号対雑音比画像ｘであり得る）に基づいてＤＶＨ曲線を計算することは、放射線発射行列Ｐと撮像データとを乗算すること、すなわち、Ｄ＝Ｐ・ｘによって、線量Ｄを計算することを含み得る。前述のように、いくつかのシステムは、現在計算されているＤＶＨ曲線を有界ＤＶＨ曲線でオーバーレイし、および／または現在計算されているＤＶＨ曲線が有界ＤＶＨ曲線によって画定された範囲内にあるかどうかの１つ以上の視覚的、および／または、聴覚的通知を提供するディスプレイまたはモニタ上に提示されるＧＵＩを備え得る。治療セッションの開始時および／またはセッション中、放射線送達および治療を再評価することは、治療がさらに患者の変化する条件に対して調整され得るかどうかに関するフィードバックを臨床医に提供することに役立ち得る。
【０１０７】
上で説明される治療計画を評価する方法（例えば、図４−７に描写されるように）は、本明細書に説明される適合放射線療法方法（図２Ａ−２Ｄに描写されるように）のいずれかにおいて、別個に採用され得るが、これらの方法のうちの１つ以上のものは、互いに並行して（例えば、同時に）使用され得ることを理解されたい。例えば、放射線治療システムおよび／または臨床医は、治療計画が現在の治療セッションにおいて患者のために適切であるかどうかを決定するとき、更新されたＰＱＩ値および更新された臨床パラメータ（例えば、生物学的活性および／または生理学的および／または解剖学的データ）を同時に精査し得る（例えば、図４−５を参照して描写および説明される方法を組み合わせる）。代替として、治療計画を評価することは、更新された臨床パラメータおよびＤＶＨ曲線を同時に精査することを含み得る（例えば、図５−６を参照して描写および説明される方法を組み合わせる）。代替として、治療計画を評価することは、更新されたＰＱＩ値およびＤＶＨ曲線を同時に精査することを含み得る（例えば、図４および６を参照して描写および説明される方法を組み合わせる）。いくつかの変形例では、リアルタイムで入手された臨床パラメータデータ、ＰＱＩ値、および／またはＤＶＨ曲線が、治療計画が治療セッションにおいて患者のために適切であるかどうかを決定するとき、精査および検討され得る。これは、その特定の時点における患者のための治療計画の適否が複数の基準を使用して評価されることを可能にし得る。例えば、治療時の患者の臨床パラメータが、事前に計算された容認可能臨床パラメータの範囲外にある場合、治療システムは、更新されたＰＱＩ値を計算し、それらの更新されたＰＱＩ値が事前に計算された容認可能ＰＱＩ値の範囲内にあるかどうかを評価し得る。すなわち、患者のある臨床パラメータが、処方範囲内にない場合でさえ、これらのパラメータの変化が、ある相乗作用を有し得ることが可能であり、それによって、最初の臨床パラメータの組に基づいて計算される治療計画が、依然として処方線量分布を提供するであろ。更新されたＰＱＩおよび／または更新されたＤＶＨ曲線を計算することは、そのような相乗作用を明らかにし得、臨床医および／または放射線療法システムは、更新された臨床パラメータ、更新されたＤＶＨ、および／または更新されたＰＱＩ値のうちの１つ以上のものが、容認可能範囲内にある場合、治療を進めるべきことを決定し得る。
【０１０８】
いくつかの変形例では、治療計画は、ＰＱＩ値、臨床パラメータ、および／またはＤＶＨ曲線のうちの１つ以上のものに基づいて、生成され得る。例えば、治療計画システムは、容認可能の範囲ＰＱＩ値に基づいて、治療計画を生成し、治療計画が依然として容認可能の範囲ＰＱＩ値内にあるであろう臨床パラメータの範囲を計算し、次いで、臨床パラメータの計算された範囲が患者のために適切であるかどうかを評価し得る（患者特有のデータおよび／または臨床医を使用して、コントローラによって決定され得る）。臨床パラメータの計算された範囲が患者のために適切ではない場合、治療計画システムは、患者のために適切なコントローラおよび／または臨床医によって選択された臨床パラメータの範囲に関して反復し、新しい治療計画を生成し、新しい治療計画に関するＰＱＩ値を計算し得る。
【０１０９】
（（例示的使用例））
（例示的使用例＃１：腫瘍低酸素の領域のためのオフライン適合）
患者が、診断および治療計画セッションまたはシミュレーション中、低酸素領域を呈していないが、放射線治療セッションに先立って、臨床医は、腫瘍低酸素の１つ以上の領域が存在し得ると疑い得る。治療セッションまたは画分の開始時の設定撮像走査（例えば、事前走査）および／または治療セッション中の撮像データ入手時、腫瘍の領域が、入手された機能撮像データ（例えば、［１８Ｆ］ＨＸ４  ＰＥＴデータ、［１８Ｆ］ＦＡＺＡ  ＰＥＴデータ、［１８Ｆ］ＦＭＩＳＯ  ＰＥＴデータ等）に基づいて、低酸素であると決定される。患者の最初の放射線療法計画が、現在の画分またはセッションのために送達され、最初に計画された線量を患者に提供し得る。
【０１１０】
患者の処置チーム（例えば、臨床医）は、次の放射線療法画分のために、低酸素撮像データに基づいて、治療計画を更新し得る。例えば、処置チームは、治療システムからの低酸素撮像データを治療計画システムに転送し得る。治療計画は、低酸素領域への線量を修正するように更新され得る。例えば、更新された治療計画は、腫瘍低酸素の放射線抵抗性領域に送達される線量を増加させる新しい標的体積内同時ブースト強度変調放射線療法（ＳＩＢ−ＩＭＲＴ）画分を提供し得る。低酸素領域への線量は、最初の治療計画に基づいた領域に関する最大線量に比例する係数によって増大させられる。更新された治療計画は、次の画分における放射線送達のために使用され得る。
【０１１１】
治療の各後続画分後、患者の腫瘍低酸素は、再評価され得、患者の腫瘍低酸素に送達される増大量（絶対線量値および標的増大領域の両方）は、この後続画分および前の画分から入手された低酸素データを使用して適合させられ、患者の治療過程をさらに適合させ得る。
【０１１２】
（例示的使用例＃２：腫瘍低酸素の領域のためのオンラインおよびオフライン適合）
患者が、診断および治療計画セッションおよび／またはシミュレーション中、低酸素領域を呈する。放射線治療セッション（または画分）の開始時の設定撮像走査（例えば、事前走査）および／または治療セッション中の撮像データ入手時、腫瘍の領域が、入手された機能撮像データ（例えば、［１８Ｆ］ＨＸ４  ＰＥＴデータ、［１８Ｆ］ＦＡＺＡ  ＰＥＴデータ、［１８Ｆ］ＦＭＩＳＯ  ＰＥＴデータ等）に基づいて、低酸素であると決定される。
【０１１３】
現在の治療計画は、現在の治療セッションまたは画分中、低酸素領域への線量を修正するように更新され得る。例えば、更新された治療計画は、最初に計画されたものより精密な標的体積内同時ブースト強度変調放射線療法（ＳＩＢ−ＩＭＲＴ）画分を提供し、腫瘍低酸素の放射線抵抗性領域に送達される線量を増加させ得る。低酸素領域への線量は、最初の治療計画に基づいた領域に関する最大線量に比例する係数によって増大させられる。いくつかの変形例では、治療システムは、低酸素撮像データを受信および／または記憶し、現在の治療計画への更新するまたは修正を計算するように構成され得るオンライン治療計画システムを備え得る。修正された治療計画は、次いで、この現在の画分中、患者に送達され得、より臨床利点を患者に提供する、より精密かつ効果的治療を提供し得る。
【０１１４】
治療の各画分後、患者の腫瘍低酸素は、再評価され、患者の腫瘍低酸素に送達される増大量（絶対線量値および標的増大領域の両方）は、次の画分のためのオンライン治療計画プロセスを促すことに役立てるために、前の画分から入手された低酸素データを使用して、再び適合させられる。
【０１１５】
（例示的使用例＃３：腫瘍低酸素の領域のためのリアルタイム適合）
患者が、診断および治療計画セッションおよび／またはシミュレーション中、低酸素領域を呈する。患者は、腫瘍低酸素の予期される領域を画定する機能撮像を使用して作成された治療計画を用いて、放射線治療を受け得る。
【０１１６】
治療セッション中、腫瘍低酸素の正確な領域が、リアルタイムで入手された機能撮像データ（例えば、［１８Ｆ］ＨＸ４  ＰＥＴデータ、［１８Ｆ］ＦＡＺＡ  ＰＥＴデータ、［１８Ｆ］ＦＭＩＳＯ  ＰＥＴデータ等）に基づいて決定され得る。リアルタイムで、検出された正確な低酸素領域への線量が、修正され得、それは、再計画ステップを要求せずに、より多くの線量を腫瘍低酸素の放射線抵抗性領域に送達することに役立ち得る。いくつかの変形例では、現在の治療計画への線量修正および／または任意の他の変調は、治療システムの治療送達ソフトウェアモジュールによって計算され得る。治療セッション中、治療計画への生物学的活性および／または生理学的データフィードバック、および／または、任意の線量変調および／または任意の変調が、患者監視のために、活性治療パラメータとして表示され得る。これは、追加のフィードバックを治療セッション中の患者の処置チーム（例えば、臨床医）に提供することに役立ち得る。
【０１１７】
現在の治療セッションまたは画分の完了時、患者の腫瘍低酸素は、再評価され得る。例えば、患者の腫瘍低酸素に送達される予期される増大量（絶対線量値および標的増大領域の両方）は、次の画分における線量を変調する治療送達ソフトウェアモジュールの能力を改良することに役立てるために、前の画分から入手された低酸素データを使用して、さらに適合させられ得る。
【０１１８】
（例示的使用例＃４：心臓灌流のためのオンライン適合）
患者が、心臓灌流欠陥を呈し（例えば、放射線療法の前の過程から）、現時点で、胸部癌の再発に関する第２の過程を受けている。患者の心臓灌流のための改良された線量除外効果を提供するために、患者の処置チームは、治療時、放射線送達直前に入手された生理学的特性に基づいて、治療計画を適合させる（例えば、オンライン適合を実施する）ことを決定する。例えば、治療セッションの開始時、心臓灌流ＰＥＴ撮像データが、入手され得る（例えば、［１５Ｏ］Ｈ２Ｏ、［１３Ｎ］アンモニア、およびその他は、機能撮像を介した生理学的特性の抽出のために効果的であることが示されている）。
【０１１９】
患者は、患者の心臓灌流欠陥の予期される領域を画定し得る以前に入手された撮像データ（例えば、機能撮像データ）を使用して作成された初期（または現在の）治療計画を用いて、治療を受け得る。撮像データは、画分の初期設定事前走査中に入手され得、心臓灌流欠陥の精密な領域が、撮像データに基づいて決定され得る。心臓灌流欠陥が、検出され、撮像データから抽出される血流特性に基づくシミュレーションと実質的に異なることに着目される場合、患者の処置チームは、心臓灌流欠陥領域がより低いレベルの放射線に暴露され、心臓灌流欠陥領域の近傍の標的の境界が精緻化されるように、現在の治療計画を改訂し、線量送達を修正し得る。例えば、治療計画を更新または適合させることは、欠陥領域および欠陥領域の周囲のエリアに対する絶対線量値および標的領域輪郭描写を修正することを含み得る。概して、更新は、利用可能な発射位置の数を低減させ、ある発射位置において送達される線量を増加させ、欠陥領域の回避を増加させるであろう。治療計画へのこれらの改訂は、心臓灌流欠陥領域に対してより良好な線量勾配、等線量ライン、および線量−体積ヒストグラムを提供することに役立ち得る。いくつかの変形例では、心臓灌流撮像データは、治療計画を更新するための治療システムのオンライン治療計画システムに転送され得る。
【０１２０】
修正された治療計画は、次いで、この現在の画分中、患者に送達され得、それは、殆ど負の副作用を伴わずに、より効果的治療を提供することに役立ち得、より全体的臨床利点を患者に提供するであろう。各治療画分後、患者の心臓灌流欠陥は、再評価され得、患者に送達される具体的線量（絶対線量値および標的／回避領域の両方）は、前の画分の間に入手された生理学的心臓灌流データを使用して、再び適合させられ得る。これは、次の画分のためのオンライン治療計画プロセスを促すことに役立ち得る。
【０１２１】
（例示的使用例＃５：免疫応答のためのオンラインおよびオフライン適合）
患者が、診断および治療計画セッションおよび／またはシミュレーション中、ＨＥＲ２陽性原発腫瘍および侵襲性ＨＥＲ２陽性転移を呈する。放射線治療開始時までに、追加の転移および／またはＨＥＲ２発現の変化が存在し得ると疑われる。撮像データが、画分の初期設定事前走査中および／または治療セッション中、入手され得、ＨＥＲ２発現の精密な領域および量が、この撮像データに基づいて決定され得る。例えば、ＰＥＴ撮像データが、１８Ｆ−ＲＬ−Ｉ−５Ｆ７と称される残留標識を介して、および１８Ｆ−ＳＦＢと称されるタンパク質標識を介して、１８Ｆで放射性標識された５Ｆ７抗ＨＥＲ２ナノボディを使用して入手され得、これらの標識は、ＨＥＲ２遺伝子発現の有効生物学的撮像を提供することが示されている。放射性標識タンパク質は、次いで、ＰＥＴ走査上で検出され、ＨＥＲ２受容体が活性である領域に集中し、濃度および相対的強度の差異が量子化され、ＨＥＲ２遺伝子発現の領域を精密に識別することを可能にするであろう。
【０１２２】
患者の処置チームは、例えば、ＨＥＲ２陽性領域への線量を修正し、より高い線量をＨＥＲ２発現の領域に提供し、さらに、ＨＥＲ２発現を伴う新しく発見された転移性腫瘍に基づいて、新しい標的領域を追加することによって、現在の治療計画を更新し得る。いくつかの変形例では、ＨＥＲ２発現撮像データは、治療計画を更新するための治療システムのオンライン治療計画システムに転送され得る。
【０１２３】
修正された治療計画は、次いで、この現在の画分中、患者に送達され得、それは、患者への増加させられる臨床利点とともに、より精密かつ効果的治療を提供することに役立ち得る。各治療画分後、患者のＨＥＲ２発現データは、再評価され得、患者のＨＥＲ２陽性腫瘍に送達される線量は、前の画分から入手されたＨＥＲ２発現データを使用して、さらに適合させられ得る。全身療法のためのＨＥＲ２活性領域の放射線プライミングを求める場合のために、計画は、それらの領域において作用する全身療法の効果を増幅させるために、ＨＥＲ２発現領域への放射線の量を増加させるように修正され得る。代替として、追加の放射線がＨＥＲ２遺伝子発現と相互作用する免疫療法からの全身治療に干渉し得る場合に関して、計画は、ＨＥＲ２発現領域への放射線の量を減少させ、代わりに、非発現結節に集束させ、遠達効果を利用するように修正され得る。これは、次の画分のためのオンライン治療計画プロセスを促すことに役立ち得る。
【０１２４】
本明細書に説明される放射線治療方法および／またはシステムのいずれかは、単独で、または他の腫瘍療法と併せて、使用され得る。例えば、適合放射線療法は、外科手術および／または化学療法、および／または、免疫療法および／または遺伝子療法と併用され得る。さらに、本明細書における治療方法および／またはシステムは、着目領域または標的（例えば、照射標的領域および／または照射回避領域）を識別することに役立ち得る任意のタイプのトレーサを使用し得る。例えば、以下のＰＥＴトレーサのうちの１つ以上のもの、すなわち、１８Ｆ−ＦＤＧ、１８Ｆ−ＮａＦ、１８ＦＨＸ４、１８ＦＦＡＺＡ、１８ＦＦＭＩＳＯ、１８Ｆで標識された放射性標識５Ｆ７抗ＨＥＲ２ナノボディ、１１Ｃ−パルミチン酸および１４−（Ｒ，Ｓ）−１８Ｆ−フルオロ−６−チアヘプタデカン酸、１５Ｏ−水、１３Ｎ−アンモニア、８２Ｒｂ−ルビジウム、フルオロチミジン、６８Ｇａ−ガリウム、および６８Ｇｅ−ゲルマニウムが、使用され得る。ＰＥＴトレーサは、具体的タンパク質、細胞マーカ、代謝性生成物等に結合する作用物質を含み得る。代替として、または加えて、本明細書に説明されるシステムおよび方法のいずれかは、治療セッション中、ＲＯＩまたは標的領域が追跡および識別されることを可能にする１つ以上の基準マーカ、放射線不透過性マーカ、または任意の他の識別子を使用し得る。
【０１２５】
（システムコントローラ）
本明細書に説明される放射線療法治療計画システムおよび放射線治療システムの各々は、プロセッサと、１つ以上のメモリとを有するコントローラを備え得る。いくつかの変形例では、計画システムおよび治療システムは、所望に応じて、コントローラを共有し得る。コントローラは、１つ以上のプロセッサと、１つ以上のプロセッサと通信する１つ以上の機械読み取り可能なメモリとを備え得る。コントローラは、有線または無線通信チャネルによって、放射線療法システムおよび／または他のシステムに接続され得る。いくつかの変形例では、治療計画システムのコントローラは、患者と同一または異なる部屋内に位置し得る。例えば、コントローラは、患者プラットフォームに結合されるか、もしくは患者および／またはオペレータに隣接する運搬車もしくは医療用カート上に配置され得る。
【０１２６】
コントローラは、多数の汎用または特殊目的コンピューティングシステムもしくは構成に準拠して実装され得る。本明細書に開示されるシステムおよびデバイスとの使用のために好適であり得る種々の例示的コンピューティングシステム、環境、および／または構成は、限定ではないが、パーソナルコンピューティングデバイス、ネットワーク機器、ルーティング／コネクティビティコンポーネント等のサーバまたはサーバコンピューティングデバイス、ポータブル（例えば、ハンドヘルド）またはラップトップデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのシステム、および分散型コンピューティングネットワーク内または上に具現化されるソフトウェアまたは他のコンポーネントを含み得る。
【０１２７】
ポータブルコンピューティングデバイスの例は、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、タブレットＰＣ、ファブレット（スマートフォンより大きいが、タブレットより小さい、パーソナルコンピューティングデバイス）、スマートウォッチの形態をとるウェアラブルコンピュータ、ポータブル音楽デバイス等を含む。
【０１２８】
（プロセッサ）
いくつかの実施形態では、プロセッサは、命令またはコードの組を起動および／または実行するように構成される任意の好適な処理デバイスであり得、１つ以上のデータプロセッサ、画像プロセッサ、グラフィック処理ユニット、物理処理ユニット、デジタル信号プロセッサ、および／または中央処理ユニットを含み得る。プロセッサは、例えば、汎用プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等であり得る。プロセッサは、アプリケーションプロセスおよび／または他のモジュール、システム、および／または、それに関連付けられたネットワークに関連付けられたプロセスおよび／または機能を起動、および／または、実行するように構成され得る。基礎となるデバイス技術は、種々のコンポーネントタイプ、例えば、相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）のような金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）技術、エミッタ結合論理（ＥＣＬ）のようなバイポーラ技術、ポリマー技術（例えば、シリコン共役ポリマーおよび金属共役ポリマー金属構造）、混合アナログおよびデジタル等に提供され得る。
【０１２９】
（メモリ）
いくつかの実施形態では、メモリは、データベースを含み得、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、メモリバッファ、ハードドライブ、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ等であり得る。メモリは、プロセッサに、１つ以上の治療計画、前の治療セッションおよび／または現在の治療セッション（例えば、リアルタイム撮像データ）中に入手された撮像データ、生物学的活性、撮像データから抽出される生理学的および／または解剖学的データ、更新され、または適合させられた治療計画、更新され、または適合させられた線量送達命令、放射線療法システム命令（例えば、ガントリ、療法用放射線源、マルチリーフコリメータ、および／または放射線療法システム、および／または、診断または治療計画システムの任意の他の構成要素の動作を指示し得る）、および処理治療計画および／または送達に関連付けられた画像、および／または、データ処理等のシステムに関連付けられたモジュール、プロセス、および／または機能を実行させるための命令を記憶し得る。
【０１３０】
本明細書に説明されるいくつかの実施形態は、その上に種々のコンピュータ実装動作を実施するための命令またはコンピュータコードを有する非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体（非一過性プロセッサ読み取り可能な媒体とも称され得る）を伴うコンピュータ記憶製品に関する。コンピュータ読み取り可能な媒体（またはプロセッサ読み取り可能な媒体）は、それ自体が一過性伝搬信号（例えば、空間またはケーブル等の伝送媒体上で情報を搬送する伝搬電磁波）を含まないという意味において、非一過性である。媒体およびコンピュータコード（コードまたはアルゴリズムとも称され得る）は、具体的目的または複数の目的のために設計および構築されるものであり得る。非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体の例は、限定ではないが、磁気記憶媒体、例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、および磁気テープ、光学記憶媒体、例えば、コンパクトディスク／デジタルビデオディスク（ＣＤ／ＤＶＤ）、コンパクトディスク−読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、およびホログラフィックデバイス、磁気光学記憶媒体、例えば、光学ディスク、ソリッドステート記憶デバイス、例えば、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）およびソリッドステートハイブリッドドライブ（ＳＳＨＤ）、搬送波信号処理モジュール、ならびにプログラムコードを記憶および実行するように特別に構成されるハードウェアデバイス、例えば、用途特有の集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイスを含む。本明細書に説明される他の実施形態は、例えば、本明細書に開示される命令および／またはコンピュータコードを含み得るコンピュータプログラム製品に関する。
【０１３１】
ユーザインターフェースは、オペレータまたは臨床医と治療計画システムとの間の通信インターフェースとしての役割を果たし得る。ユーザインターフェースは、入力デバイスと、出力デバイス（例えば、タッチスクリーンおよびディスプレイ）とを備え、入力データおよび出力データを支持アーム、外部磁石、センサ、送達デバイス、入力デバイス、出力デバイス、ネットワーク、データベース、およびサーバのうちの１つ以上のものから受信するように構成され得る。１つ以上のセンサからのセンサデータは、ユーザインターフェースによって受信され、視覚的に、聴覚的に、および／または触知フィードバックを通して、１つ以上の出力デバイスによって出力され得る。別の例として、入力デバイスのオペレータ制御（例えば、ジョイスティック、キーボード、タッチスクリーン）は、ユーザによって受信され、次いで、ユーザインターフェースのためのプロセッサおよびメモリによって処理され、制御信号を１つ以上の支持アーム、外部磁石、空洞内デバイス、および送達デバイスに出力し得る。
【０１３２】
フルエンスマップを生成するための治療計画システムのいくつかの変形例は、オペレータが、フルエンスマップ、および／または線量分布、および／または、着目領域および／または着目体積、および／または、患者解剖学的画像、および／または患者データ（例えば、生理学的および／または生物学的）等のグラフィカルおよび／またはテキスト表現を視認することを可能にし得るディスプレイデバイスを備え得る。いくつかの変形例では、出力デバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、電子ペーパー／電子インクディスプレイ、レーザディスプレイ、および／またはホログラフィックディスプレイのうちの少なくとも１つを含むディスプレイデバイスを備え得る。
【０１３３】
（通信）
いくつかの実施形態では、治療計画システムおよび／または放射線治療システムは、例えば、各々が任意のタイプのネットワーク（例えば、有線ネットワーク、無線ネットワーク）であり得る１つ以上のネットワークを介して、他のコンピューティングデバイスと通信し得る。無線ネットワークは、任意の種類のケーブルによって接続されない任意のタイプのデジタルネットワークを指し得る。無線ネットワーク内の無線通信の例は、限定ではないが、セルラー、無線、衛星、およびマイクロ波通信を含む。しかしながら、無線ネットワークは、インターネット、他のキャリア音声およびデータネットワーク、ビジネスネットワーク、およびパーソナルネットワークとインターフェースをとるために、有線ネットワークに接続し得る。有線ネットワークは、典型的には、銅ツイストペア、同軸ケーブル、および／または光ファイバケーブルを経由して搬送される。広域ネットワーク（ＷＡＮ）、都市規模ネットワーク（ＭＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネットエリアネットワーク（ＩＡＮ）、キャンパスエリアネットワーク（ＣＡＮ）、インターネットのようなグローバルエリアネットワーク（ＧＡＮ）、および仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）を含む多くの異なるタイプの有線ネットワークが、存在する。以降、ネットワークは、典型的には、インターネットを通して相互接続され、統一されたネットワーキングおよび情報アクセスシステムを提供する、無線、有線、パブリック、およびプライベートデータネットワークの任意の組み合わせを指す。
【０１３４】
セルラー通信は、ＧＳＭ（登録商標）、ＰＣＳ、ＣＤＭＡまたはＧＰＲＳ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＥＤＧＥまたはＣＤＭＡ２０００、ＬＴＥ、ＷｉＭＡＸ、および５Ｇネットワーキング規格等の技術を包含し得る。いくつかの無線ネットワーク展開は、複数のセルラーネットワークからのネットワークを組み合わせるか、または、セルラー、Ｗｉ−Ｆｉ、および衛星通信の混合を使用する。いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるシステム、装置、および方法は、無線周波数受信機、送信機、および／または光学（例えば、赤外線）受信機ならびに送信機を含み、１つ以上のデバイスおよび／またはネットワークと通信し得る。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ−１】
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【図２Ｂ−２】
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【図２Ｃ−１】
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【図２Ｃ−２】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ−１】
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【図３Ｂ−２】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2020525093.tif 000040
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2020525093.tif 000042
【図８Ｂ】
2020525093.tif 000043
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【国際調査報告】
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2020525093.tif 000047
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