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公開番号2025069452
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2025020772,2022501231
出願日2025-02-12,2020-07-02
発明の名称放射線療法のための多標的治療計画および送達および仮想位置照合
出願人リフレクションメディカル, インコーポレイテッド
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類A61N 5/10 20060101AFI20250422BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】放射線療法のための多標的治療計画および送達および仮想位置照合の提供。
【解決手段】本明細書では、単一の治療セッションにおける複数の患者標的領域の照射のための患者セットアップおよび患者標的領域位置照合のための方法が開示される。仮想位置照合は、患者台を使用して患者を物理的に移動させることを必要とせずに患者標的領域を位置合わせするために使用できる方法である。代わりに、計画されたフルエンスは、位置照合画像中の位置照合基準を選択することと、位置照合基準点に基づく位置照合関数を計算することと、位置照合関数をシフト不変射出フィルタと畳み込むことによって送達フルエンスを計算することと、によって、患者標的領域の現在の場所を反映するように更新される。モザイク多標的位置照合は、複数の患者標的領域に対する計画されたフルエンスマップを、個々に位置照合できるサブ領域に分割する。
【選択図】図36B
特許請求の範囲【請求項１】
本明細書に記載の発明。

発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年７月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／８７３，７４２号に対する優先権を主張するものであり、その出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 4,400 文字）【０００２】
（背景技術）
放射線療法は、患者および１つ以上の腫瘍領域の計画画像を取得することと、腫瘍領域に処方線量の放射線を提供する治療計画を設計することと、を含む。放射線療法は、照射される腫瘍領域を識別することに加えて、健康な組織への照射を制限しようとする。これには、放射線感受性領域または放射線回避領域（例えば、リスク臓器またはＯＡＲ）を識別することと、処方されたものを超えてこれらの放射線回避領域に照射しない治療計画を設計することと、が含まれる場合がある。ほとんどの事例では、治療計画は、治療時の１つ以上の腫瘍領域、ＯＡＲ、および健康な組織領域の絶対位置および／または相対位置が、計画画像が取得された時間におけるそれらの絶対位置および／または相対位置に一致する（またはほぼ一致する）。腫瘍領域およびＯＡＲの線量測定目途を満たす治療計画が設計されると、患者がカウチで適度に快適であり、かつ放射線送達に好適な位置にあるように、患者を放射線療法システムの患者台またはカウチ上に整位し得る。カウチ上の患者の１つ以上の位置照合画像（例えば、ファンビームＣＴスキャン、コーンビームＣＴスキャン、および／またはＰＥＴスキャン）が、取得され得る。１つ以上の腫瘍領域、ＯＡＲ、および／または他の解剖学的構造の各々の場所は、位置照合画像、および治療用放射線源に対するそれらの絶対位置を使用して判定され得、かつ／または互いに対するそれらの相対位置は、治療計画画像からのそれらの場所と比較され得る。腫瘍領域および／またはＯＡＲのいずれかが変位した場合、放射線療法システムは、治療計画中に患者がどのように自分の場所に一致するようにシフトすべきかを計算し、可能な限り、そのシフトを実行するようにカウチを調整し得る。
【０００３】
しかしながら、放射線療法システムの座標に関する患者セットアップならびに腫瘍領域および／またはＯＡＲの位置照合は、特に、計画画像の取得時と治療セッションとの間で腫瘍領域および／またはＯＡＲのサイズ、形状、および／または場所が変化し得るため、時間がかかる可能性があり、場合によっては、治療セッション中に変化し続け得る。加えて、患者セットアップおよび位置照合は、典型的には、単一の標的領域の治療に最適化されており、複数の標的領域の治療に容易に対応できない場合がある。例えば、１人の患者セットアップ配置および位置照合は、１つの腫瘍領域に好適であり得るが、別の腫瘍領域のための処方線量の送達を可能にしない場合があり、かつ／またはＯＡＲの不要な照射をもたらす場合がある。複数の標的を同時に治療するように設計された計画に患者を正確に位置合わせすることは、送達時の患者の複数の標的の新しい実際の場所を、治療計画における複数の標的の当初の場所にいかようにかマッピングすることを伴う。腫瘍は相互に変位し得ることから、すべての腫瘍を計画に合わせることができる患者の単一の並進および配向のシフトがない場合がある。すなわち、１つの腫瘍を計画における予想される位置に合わせる患者の調整、シフト、および回転により、残りの腫瘍がずれてしまう場合がある。
【０００４】
複数の患者標的領域に放射線を送達するための１つのアプローチは、一連の特許セットアップおよび位置照合を実施することを伴う。例えば、第１の患者標的領域に対して、カウチは、第１の標的領域への放射線送達に好適であるセットアップ位置に患者を整位するように調整され得、位置照合画像を取得して、第１の標的領域を位置照合し得、次いで、放射線がその第１の標的領域に送達される。次いで、これらのステップが標的領域ごとに反復され、これには時間がかかる場合があり（特に、患者のセットアップが、臨床医または技師がカウチ上の患者の調整に移行し得るようにバンカードアを開けることを伴う場合）、各反復が個別に処理されるため、ＯＡＲおよび／または健康な組織への過剰照射、および／または（例えば、ＯＡＲに過剰照射しないようにと）標的領域への不足照射をもたらし得る。したがって、特に複数の標的領域の照射には、放射線治療計画、患者のセットアップおよび位置合わせ、ならびに位置照合方法の改善が望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書では、単一の治療セッションまたはフラクションにおける複数の患者標的領域の照射のための治療計画、患者セットアップ、位置照合、および放射線送達のための方法が開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
複数の標的領域の照射のための治療計画の方法は、各標的領域に対する計画された位置照合基準点を選択することと、選択された計画された位置照合基準点に基づいて各標的領域に対するシフト不変射出フィルタを計算することと、を含み得る。複数の標的領域に送達される放射フルエンス、ならびにＯＡＲおよび健康な組織への放射線レベルを指定する治療計画フルエンスマップが、シフト不変射出フィルタと各標的領域に対する計画された位置照合基準点とに基づいて計算され得る。
【０００７】
加えてまたは代わりに、シフト不変射出フィルタが、各標的領域の計画された位置照合基準点に基づいて複数の標的領域に送達される放射フルエンスの汎関数シフトおよび配向作用素として表されてもよい。例えば、汎関数シフト作用素は、二次元または三次元マップをシフトで補間する関数を含んでもよい。汎関数配向作用素は、例えば、二次元または三次元空間内の軸に沿った回転を使用して二次元または三次元マップを補間する関数を含んでもよい。例えば、汎関数配向作用素を使用して、治療日の位置照合基準点の場所に基づいて、送達のための二次元（または三次元）フルエンスマップを補間（例えば、変換）してもよい。これは、（ｘ，ｙ）座標におけるフルエンスマップの並進を計算すること、および／または（ｘ，ｙ，ｚ）においてフルエンスマップをスケーリングすること、および／または（θ，φ，ρ）における軸に沿ったフルエンスマップの回転を含んでもよい。いくつかの変形例では、治療計画方法は、治療計画フルエンスマップ中で各患者標的領域の周囲に、低フルエンス値の領域を含む周辺部を定義することを含んでもよい。複数の標的領域の治療計画方法は、各標的領域の個々のフルエンスマップを含む個々の治療計画を計算することと、個々のフルエンスマップを結合して累積治療計画フルエンスマップにすることと、１つ以上の制約（例えば、高フルエンス領域を互いに分離しておくこと、ＯＡＲフルエンス制限を満たすこと、各標的領域の線量目標を満たすことなどの線量制約）に基づいて累積治療計画フルエンスマップを繰り返し修正することと、を含み得る。治療計画方法は、累積治療計画フルエンスマップが所望の制約に従って繰り返し修正された後、治療計画フルエンスマップ中で各患者標的領域の周囲に、低フルエンス値の領域を含む周辺部を定義することを含み得、任意選択で、繰り返し修正された累積治療計画フルエンスマップを、定義された周辺部に沿って各患者標的領域に対する個々のフルエンスマップに分離することを含んでもよい。いくつかの変形例では、治療計画の最適化中に、汎関数シフト作用素および配向作用素のうちの１つ以上を使用して、各標的領域の計画された位置照合基準点に基づくフルエンスマップを計算してもよい。
【０００８】
任意選択で、ポジトロン消滅放出経路データが治療セッション中に取得され、かつ送達フルエンスを計算するために使用される生物学的誘導放射線療法（ＢｇＲＴ）において、治療計画方法は、第１および第２の患者標的領域の所定の範囲の場所変位に対して、第１の患者標的領域を取り囲む第１の関心領域（ＲＯＩ）または放射線射出ゾーンと、第２の患者標的領域を取り囲む第２のＲＯＩまたは放射線射出ゾーンと、を定義することを含んでもよい。本明細書に記載された治療計画方法の出力は、各患者標的領域に送達されるフルエンス、ならびにＯＡＲおよび健康組織の放射線被曝のレベル、ならびに各患者標的領域と関連付けられた計画された各位置照合基準点に対するシフト不変射出フィルタのセット、を定義する治療計画フルエンスマップを含み得る。代わりにまたは加えて、ＢｇＲＴの治療計画において、治療計画方法は、各患者標的領域の周囲に定義されたＲＯＩ（例えば、生物学的射出ゾーン（ＢＦＺ））と関連付けられたシフト不変射出フィルタのセットを出力してもよい。加えてまたは代わりに、シフト不変射出フィルタのセットは、汎関数シフト作用素および／または配向作用素を含んでもよい。任意選択で、治療計画方法の出力は、患者セットアップおよび患者標的領域位置照合の後に放射線療法システムによって実行するための放射線療法機械命令のセットを含んでもよい。
【０００９】
いくつかの変形例では、仮想標的領域の位置照合および放射線送達のための方法は、治療体位にある患者の画像を取得すること、および取得された画像中で患者標的領域を識別することと、取得された画像内の位置照合基準点を選択することであって、基準点が、計画された位置照合基準点に対応する、選択することと、位置照合基準点と計画された位置照合基準点との間の変位に基づいて空間オフセットを計算することと、空間オフセットに基づいて計画された関心領域の境界をシフトさせることであって、計画された関心領域の境界が、患者標的領域を取り囲む、シフトさせることと、シフトされた関心領域によって空間フィルタリングされたイメージングデータを取得することと、射出フィルタのセットを取得されたイメージングデータと畳み込むことによって、治療用放射線源の各射出位置での患者標的領域に送達するためのフルエンスを計算することと、治療用放射線源を使用して、計算されたフルエンスを患者標的領域に放出することと、を含んでもよい。
【００１０】
いくつかの変形例では、計画された関心領域の境界が、空間フィルタを含んでもよい。いくつかの変形例では、計画された関心領域の境界をシフトさせることが、計画された位置照合基準点に対する位置照合基準点の回転並進を表すロール補正係数φによって、計画された関心領域に回転およびシフトを適用することを含んでもよい。送達のためのフルエンスを計算することは、射出フィルタのセットをロール補正係数φと巡回畳み込みすることを含み得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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