特許 6645679 画像誘導放射線治療における動き管理

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6645679

(24)【登録日】2020年1月14日

(45)【発行日】2020年2月14日

(54)【発明の名称】画像誘導放射線治療における動き管理

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20200203BHJP

【ＦＩ】

   A61N5/10 N

   A61N5/10 H

   A61N5/10 F

   A61N5/10 M

【請求項の数】34

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-560263(P2018-560263)

(86)(22)【出願日】2016年10月21日

(65)【公表番号】特表2019-504738(P2019-504738A)

(43)【公表日】2019年2月21日

(86)【国際出願番号】IB2016001613

(87)【国際公開番号】WO2017137795

(87)【国際公開日】20170817

【審査請求日】2018年9月4日

(31)【優先権主張番号】62/292,726

(32)【優先日】2016年2月8日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】518000132

【氏名又は名称】エレクタ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100087479

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 好人

(72)【発明者】

【氏名】ラシェーヌ，マルタン エミール

【審査官】 細川 翔多

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０８０１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５０００５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１７２５２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００２１３００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１２−５３１２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２１２７３７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｎ ５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者の解剖学的関心領域の画像を取得するように構成された画像取得装置と、
解剖学的関心領域の画像に基づいて放射線の線量を解剖学的関心領域に送達するように構成された放射線治療装置と、
前記解剖学的関心領域の動きの主平面を決定し、
前記解剖学的関心領域の動きの主平面の決定に応じて、前記動きの前記主平面に平行な複数の２次元（２Ｄ）スライスを決定し、前記複数の２Ｄスライスは、前記解剖学的関心領域を実質的に包囲する３次元（３Ｄ）ボリュームを画定し、
前記複数の２Ｄスライスに基づいて複数の２Ｄ画像を取得するように画像取得装置を制御し、
前記取得された複数の２Ｄ画像の少なくともサブセットに基づいて、前記解剖学的関心領域の動きを決定し、
前記決定された動きに基づいて放射線送達を制御する
ように構成されたプロセッサ装置と
を有することを特徴とする放射線治療システム。

【請求項2】

請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記画像取得装置は、前記患者の前記解剖学的関心領域の２Ｄ磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像を取得するように構成されている
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項3】

請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記放射線治療装置は、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）を含む
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項4】

請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記解剖学的関心領域は、前記患者の前立腺、子宮頸部、子宮、直腸、膀胱、陰茎球、乳房の腫瘍摘出腔、腫瘍、またはノードである
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項5】

請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記動きの主平面が患者に依存する
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項6】

請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記動きの主平面は、矢状面、冠状面、または横断面を含む
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項7】

請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記複数の２Ｄスライスは、前記解剖学的関心領域に関する複数の空間的位置を画定する
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項8】

請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記プロセッサ装置は、それぞれが前記複数の２Ｄスライスのうちのひとつに対応する一連の２Ｄ画像を取得するように前記画像取得装置を制御するように構成されている
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項9】

請求項８記載の放射線治療システムにおいて、
前記プロセッサ装置は、前記複数の２Ｄスライスにわたって掃引することによって前記一連の２Ｄ画像を取得するように前記画像取得装置を制御するように構成されている
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項10】

請求項９記載の放射線治療システムにおいて、
前記プロセッサ装置は、前記複数の２Ｄスライスを繰り返し掃引することによって前記一連の２Ｄ画像を取得するように前記画像取得装置を制御するように構成されている
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項11】

請求項１０記載の放射線治療システムにおいて、
前記プロセッサ装置は、第１の２Ｄスライスに対応する前記一連の２Ｄ画像内の第１の２Ｄ画像を、前記第１の２Ｄスライスに対応する前記一連の２Ｄ画像内であって前記第１の２Ｄ画像と異なる時間に取得された第２の２Ｄ画像と比較することにより、前記解剖学的関心領域の動きを決定するように構成されている
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項12】

請求項１０記載の放射線治療システムにおいて、
前記プロセッサ装置は、前記一連の２Ｄ画像の少なくともサブセットに基づいて前記３次元（３Ｄ）ボリュームの４次元（４Ｄ）画像を構築するように構成されている
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項13】

請求項１０記載の放射線治療システムにおいて、
前記プロセッサ装置は、
第１の２Ｄスライスに対応する前記一連の２Ｄ画像内の第１の２Ｄ画像を受信し、
前記第１の２Ｄ画像を前記４Ｄ画像の挿入し、
前記第１の２Ｄスライスに対応する前記一連の２Ｄ画像内の第２の２Ｄ画像を受信し、
前記４Ｄ画像の内の前記第１の２Ｄ画像を前記第２の２Ｄ画像に置き換える
ように構成されていることを特徴とする放射線治療システム。

【請求項14】

請求項１２記載の放射線治療システムにおいて、
前記プロセッサ装置は、前記４Ｄ画像の異なる時間の３Ｄスナップショットを比較することにより、前記解剖学的関心領域の動きを決定するように構成されている
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項15】

請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記解剖学的関心領域の動きは、位置変化または変形の少なくとも１つを含む
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項16】

請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記解剖学的関心領域の動きは、変位または回転のうちの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項17】

請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記プロセッサ装置は、前記決定された動きに基づいて、放射線ビームのゲート、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）の変更、または、患者支持システムの動きの少なくともひとつを制御するように構成されている
ことを特徴とする放射線治療システム。

【請求項18】

放射線治療システムのプロセッサ装置によって実行され、画像誘導放射線治療セッション中に患者の解剖学的関心領域の動きを管理する方法であって、
前記方法は、
前記解剖学的関心領域の動きの主平面を決定し、
前記解剖学的関心領域の動きの主平面の決定に応じて、前記動きの前記主平面に平行な複数の２次元（２Ｄ）スライスを決定し、前記複数の２Ｄスライスは、前記解剖学的関心領域を実質的に包囲する３次元（３Ｄ）ボリュームを画定し、
前記複数の２Ｄスライスに基づいて複数の２Ｄ画像を取得するように画像取得装置を制御し、
前記取得された複数の２Ｄ画像の少なくともサブセットに基づいて、前記解剖学的関心領域の動きを決定し、
前記決定された動きに基づいて放射線送達するように放射線治療装置を制御する
ことを含むことを特徴とする方法。

【請求項19】

請求項１８記載の方法において、
前記画像取得装置は、前記患者の前記解剖学的関心領域の２ＤＭＲＩ画像を取得する磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ）を含む
ことを特徴とする方法。

【請求項20】

請求項１８記載の方法において、
前記放射線治療装置は線形加速器（ＬＩＡＣ）を含む。
ことを特徴とする方法。

【請求項21】

請求項１８記載の方法において、
前記解剖学的関心領域は、前記患者の前立腺、子宮頸部、子宮、直腸、膀胱、陰茎球、乳房の腫瘍摘出腔、腫瘍、またはノードである
ことを特徴とする方法。

【請求項22】

請求項１８記載の方法において、
前記動きの主平面は患者に依存する
ことを特徴とする方法。

【請求項23】

請求項１８記載の方法において、
前記動きの主平面は、矢状面、冠状面、または横断面を含む
ことを特徴とする方法。

【請求項24】

請求項１８記載の方法において、
前記複数の２Ｄスライスは、前記解剖学的関心領域に対する複数の空間的位置を画定する
ことを特徴とする方法。

【請求項25】

請求項１８記載の方法において、
前記方法は、それぞれが前記複数の２Ｄスライスのうちのひとつに対応する一連の２Ｄ画像を取得するように前記画像取得装置を制御することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項26】

請求項２５記載の方法において、
前記方法は、前記複数の２Ｄスライスを横切って掃引することにより、前記一連の２Ｄ画像を取得するように画像取得装置を制御することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項27】

請求項２６記載の方法において、
前記方法は、前記複数の２Ｄスライスを横切って繰り返し掃引することにより、前記一連の２Ｄ画像を取得するように画像取得装置を制御することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項28】

請求項２７記載の方法において、
前記解剖学的関心領域の動きを決定することは、第１の２Ｄスライスに対応する前記一連の２Ｄ画像内の第１の２Ｄ画像を、前記第１の２Ｄスライスに対応する前記一連の２Ｄ画像内であって前記第１の２Ｄ画像と異なる時間に取得された第２の２Ｄ画像と比較することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項29】

請求項２７記載の方法において、
前記方法は、前記一連の２Ｄ画像の少なくともサブセットに基づいて前記３次元（３Ｄ）ボリュームの４次元（４Ｄ）画像を構築することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項30】

請求項２９記載の方法において、
前記４Ｄ画像を構築することは、
第１の２Ｄスライスに対応する前記一連の２Ｄ画像内の第１の２Ｄ画像を受信し、
前記第１の２Ｄ画像を前記４Ｄ画像の挿入し、
前記第１の２Ｄスライスに対応する前記一連の２Ｄ画像内の第２の２Ｄ画像を受信し、
前記４Ｄ画像の内の前記第１の２Ｄ画像を前記第２の２Ｄ画像に置き換える
ことを含むことを特徴とする方法。

【請求項31】

請求項２９記載の方法において、
前記解剖学的関心領域の動きを決定することは、異なる時間の４Ｄ画像の３Ｄスナップショットを比較することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項32】

請求項１８記載の方法において、
前記解剖学的関心領域の動きは、位置変化または変形の少なくとも１つを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項33】

請求項１８記載の方法において、
前記決定された動きに基づいて放射線を送達するように前記放射線治療装置を制御することは、放射線ビームのゲートを制御すること、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）の変更を制御すること、患者支持システムの動きの制御することの少なくともひとつを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項34】

患者の解剖学的関心領域の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像を取得するように構成された画像取得装置と、
線形加速器（ＬＩＮＡＣ）を含み、前記解剖学的関心領域の前記画像に基づいて前記解剖学的関心領域への放射線容量を送達するように構成された放射線治療装置と、
前記解剖学的関心領域の動きの主平面を決定し、前記動きの主平面は、矢状面、冠状面、または横断面を含み、
前記解剖学的関心領域の動きの主平面の決定に応じて、前記動きの前記主平面に平行な複数の２次元（２Ｄ）スライスを決定し、前記複数の２Ｄスライスは、前記解剖学的関心領域を実質的に包囲する三次元（３Ｄ）ボリュームと、前記解剖学的関心領域に対する複数の空間的位置とを画定し、
複数の２Ｄスライスを横切って繰り返し掃引することにより、一連の２Ｄ画像を取得するように前記画像取得装置を制御し、前記一連の２Ｄ画像内の各２Ｄ画像は前記複数の２Ｄスライスのひとつに対応しており、
前記一連の２Ｄ画像の少なくともサブセットに基づいて前記３Ｄボリュームの４次元（４Ｄ）画像を構築し、
前記４次元画像を構築することは、
第１の２Ｄスライスに対応する前記一連の２Ｄ画像内の第１の２Ｄ画像を受信し、
前記第１の２Ｄ画像を前記４Ｄ画像に挿入し、
前記第１の２Ｄスライスに対応する前記一連の２Ｄ画像内の第２の２Ｄ画像を受信し、
前記４Ｄ画像内の前記第１の２Ｄ画像を前記第２の２Ｄ画像に置き換えることを含み、
放射線治療セッション中の異なる時間における前記４Ｄ画像の３Ｄスナップショット間の比較に基づいて前記解剖学的関心領域の動きを決定し、前記関心領域の前記動きは位置変化または変形の少なくとも１つを含み、
前記決定された動きに基づいて、放射線の送達を制御し、
前記放射線の送達を制御することは、放射ビームのゲートを制御する、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）の修正を制御する、または患者支持システムの動きを制御することの少なくともひとつを含む
ように構成されているプロセッサ装置と
を含むことを特徴とする放射線治療システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願との相互参照）
［００１］
本出願は、２０１６年２月８日に提出された米国仮出願第６２／２９２，７２６号の優先権の利益を主張し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

（技術分野）
［００２］
本開示は、一般に、放射線治療（Radiation Therapy, Radiotherapy）に関する。より詳しくは、本開示は、画像誘導放射線治療における患者の動きを管理するためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0003】

［００３］
放射線治療は、哺乳動物（例えば、ヒトおよび動物）組織における癌および他の病気を治療するために使用される。典型的な放射線治療は、線状加速器（ＬＩＮＡＣ）を用いて提供され、それによって腫瘍に高エネルギー粒子（例えば、電子、プロトン、イオンなど）が照射される。放射線治療の経過中に、放射線場の配置の精度を向上させるために、画像取得装置を用いて腫瘍および周辺組織の画像を取得することができる。例えば、画像によって明らかにされた情報は、治療または患者の動きに起因する腫瘍の変化を補償するために使用することができる。

【0004】

［００４］
治療セッションの前に画像を取得して、セッション間、または治療セッション中に腫瘍の変化を決定して、例えば患者の動きによる腫瘍の変化を決定することができる。その優れた軟部組織のコントラストと高い解像度のおかげで、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）技術を用いてそのような画像を生成することができる。しかしながら、ＭＲＩ画像、特に三次元（３Ｄ）ＭＲＩ画像の取得時間は比較的長い。例えば、３Ｄ（３次元）ＭＲＩ画像は、取得するのに数分かかることがある。そのような長い取得時間は、３Ｄ（３次元）ＭＲＩを、治療セッション中の動きに関連する腫瘍の変化を追跡するのには不適切である。

【発明の概要】

【0005】

［００５］
本開示の特定の実施形態は、放射線治療システムに関する。放射線治療システムは、患者の解剖学的関心領域の画像を取得するように構成された画像取得装置を含むことができる。放射線治療システムは、また、対象の解剖学的領域の画像に基づいて、解剖学的関心領域に線量の放射線を送達するように構成された放射線治療装置を含むことができる。放射線治療システムは、プロセッサ装置をさらに含むことができる。プロセッサ装置は、解剖学的関心領域の動きの主要平面を決定するように構成されてもよい。プロセッサ装置は、また、主平面に平行な複数の２Ｄスライスを決定するように構成されてもよい。複数の２Ｄスライスは、解剖学的関心領域を実質的に包囲する３Ｄボリュームを画定することができる。プロセッサ装置は、複数の２Ｄスライスに基づいて複数の２Ｄ画像を取得するように画像取得装置を制御するように構成することもできる。プロセッサ装置は、また、取得された複数の２Ｄ画像の少なくともサブセットに基づいて、解剖学的関心領域の動きを決定するように構成されてもよい。プロセッサ装置は、さらに、決定された動きに基づいて放射線の供給を制御するように構成されてもよい。

【0006】

［００６］
本開示の特定の実施形態は、画像誘導放射線治療セッション中に患者の解剖学的関心領域の動きを管理する方法に関する。本方法は、放射線治療システムのプロセッサ装置によって実施することができる。本方法は、解剖学的関心領域の動きの主平面を決定することを含むことができる。本方法は、また、主平面に平行な複数の２Ｄスライスを決定することを含むことができる。複数の２Ｄスライスは、解剖学的関心領域を実質的に包囲する３次元（３Ｄ）ボリュームを画定することができる。本方法は、また、複数の２Ｄスライスに基づいて複数の２Ｄ画像を取得するように画像取得装置を制御することを含むことができる。本方法は、また、取得された複数の２Ｄ画像の少なくともサブセットに基づいて、解剖学的関心領域の動きを決定するステップを含むことができる。本方法は、さらに、決定された動きに基づいて放射線を送達するように放射線治療装置を制御するステップを含むことができる。

【0007】

［００７］
本開示の特定の実施形態は、放射線治療システムに関する。放射線治療システムは、患者の解剖学的関心領域のＭＲＩ画像を取得するように構成された画像取得装置を含むことができる。放射線治療システムは、また、線形加速器（ＬＩＡＣ）を含み、解剖学的関心領域の画像に基づいて解剖学的関心領域に線量を送達するように構成された放射線治療装置を含むことができる。放射線治療システムは、プロセッサ装置をさらに含むことができる。プロセッサ装置は、解剖学的関心領域の動きの主平面を決定するように構成されてもよい。動きの主平面は、矢状面、冠状面、または横断面を含むことができる。プロセッサ装置は、また、主平面に平行な複数の２Ｄスライスを決定するように構成されてもよい。複数の２Ｄスライスは、解剖学的関心領域を実質的に包囲する３Ｄボリュームを画定することができる。複数の２Ｄスライスは、また、解剖学的関心領域に対して複数の空間的位置を画定することができる。プロセッサ装置は、画像取得装置を制御して、複数の２Ｄスライスを繰り返し掃引することによって一連の２Ｄ画像を取得するように構成することもできる。シリーズ内の各２Ｄ画像は、複数の２Ｄスライスのうちの１つに対応してもよい。プロセッサ装置は、また、一連の２Ｄ画像の少なくともサブセットに基づいて３Ｄボリュームの４次元（４Ｄ）画像を構築するように構成することもできる。プロセッサ装置は、第１の２Ｄスライスに対応するシリーズ内の第１の２Ｄ画像を受信し、４Ｄ画像に第１の２Ｄ画像を挿入し、第１の２Ｄスライスにも対応するシリーズ内の第２の２Ｄ画像を受信し、４Ｄ画像内の第１の２Ｄ画像を第２の２Ｄ画像に置き換えるように構成することもできる。プロセッサ装置は、また、放射線治療セッション中の異なる時間における４Ｄ画像の３Ｄスナップショット間の比較に基づいて、解剖学的関心領域の動きを決定するように構成されてもよい。解剖学的関心領域の動きは、位置変化または変形の少なくとも１つを含むことができる。プロセッサ装置は、さらに、放射ビームのゲーティアを制御する、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）の修正を制御する、または患者支持システムの動きを制御する、のうちの少なくともひとつにより、決定された動きに基づいて放射線の送達を制御するように構成されてもよい。

【0008】

［００８］
本開示のさらなる目的および利点は、以下の詳細な説明に部分的に記載され、部分的には説明から明らかになり、または本開示の実施によって習得され得る。本開示の目的および利点は、添付の特許請求の範囲で特に指摘された要素および組合せによって実現され、達成されるであろう。

【0009】

［００９］
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は例示的で説明的なものに過ぎず、特許請求の範囲に記載された本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

［０１０］
添付の図面は、本明細書の一部を構成し、いくつかの実施形態を示し、説明と共に、開示された原理を説明するためのものである。

【0011】

［０１１］

【図1】図１は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な放射線治療システムを示す。

【0012】

［０１２］

【図2】図２は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な画像誘導放射線治療装置を示す。

【0013】

［０１３］

【図3】図３は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な解剖学的関心領域を示す例示的な画像である。

【0014】

［０１４］

【図4】図４は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な動きの１次元面および例示的な２Ｄスライスを示す。

【0015】

［０１５］

【図5】図５は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な２Ｄスライスの他のセットを示す。

【0016】

［０１６］

【図6A】図６Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、４Ｄ画像を構築する例示的プロセスおよび４Ｄ画像に基づいて動きを決定する例示的プロセスを示す。

【0017】

［０１７］

【図6B】図６Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、「ブリーディング」現象を低減するための例示的な画像取得プロセスを示す。

【0018】

［０１８］

【図7】図７は、本開示のいくつかの実施形態による、２Ｄ画像の比較に基づいて動きを決定する例示的なプロセスを示す。

【0019】

［０１９］

【図8】図８は、本開示のいくつかの実施形態による、画像誘導放射線治療セッション中に患者の解剖学的関心領域の動きを管理する例示的な方法のフローチャートである。

【発明の詳細な説明】

【0020】

［０２０］
例示的な実施形態を、添付の図面を参照して説明する。便宜上、同じ参照番号は、図面全体にわたって同じまたは同様の部分を指すために使用される。開示された原理の例および特徴が本明細書に記載されているが、開示された実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、修正、適応および他の実施が可能である。また、「備える（comprising）」、「有する（having）」、「含む（containing）」、および「含む（including）」という言葉および他の同様の形態は、意味が等価であり、オープンエンドと解釈されることを意図している。これらの単語は、そのような項目または項目の網羅的なリストであることを意味するものではなく、リストされた項目または項目のみに限定されることを意味するものではない。単数形「a」、「an」および「the」には、文脈上他に明確に指示されていない限り、複数の参照を含むことが意図されている。

【0021】

［０２１］
本開示によるシステムおよび方法は、画像誘導放射線治療または放射線治療（ＩＧＲＴ：Image-Guided Radiation Therapy）に関する。本明細書で使用される場合、用語「放射線治療（Radiation Therapy）」、「放射線治療（Radiotherapy）」および「放射線腫瘍学（Radiation Oncology）」は互換的に使用される。ＩＧＲＴは、頻繁な２Ｄまたは３Ｄイメージングを使用して、放射線処置の過程で放射線治療を指示する技術を指す。ＩＧＲＴ技術は、放射線場の配置の精度を向上させ、放射線治療中に健康な組織の暴露を低減するために使用される。

【0022】

［０２２］
図１は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な放射線治療システム１００を示す。放射線治療システム１００は、ＩＧＲＴシステムであってもよい。図１に示すように、放射線治療システム１００は、制御コンソール１０と、データベース１２０と、放射線治療装置１３０と、画像取得装置１４０とを含むことができる。いくつかの実施形態では、放射線治療装置１３０および画像取得装置１４０は、図１の破線のボックス１５０によって示されるように、単一の画像誘導放射線治療装置１５０に統合されてもよい。いくつかの実施形態では、放射線治療装置１３０および画像取得装置１４０は、別々の装置であってもよい。いくつかの実施形態では、放射線治療装置１３０と画像取得装置１４０は、図１の放射線治療装置１３０と画像取得装置１４０との間に点線で示すように、物理的にまたは通信可能に互いに接続されてもよい。

【0023】

［０２３］
制御コンソール１１０は、放射線治療装置１３０および画像取得装置１４０を制御する、および／または、治療計画、処置実行、画像取得、画像処理、動き追跡、動き管理、または放射線治療のプロセスに関与する他のタスクのような、機能または動作を実行するためのハードウェアコンポーネントおよびソフトウェアコンポーネントを含むことができる。ハードウェアコンポーネントは、１つまたは複数のコンピュータ（例えば、汎用コンピュータ、ワークステーション、サーバ、端末、ポータブル／モバイルデバイスなど）、プロセッサデバイス（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、画像処理装置（ＧＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、専用または特別に設計されたプロセッサなど）、メモリデバイス（例えば、リードオンリー（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ハードドライブ、光ディスク、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）など）、入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、マイク、ボタン、ノブ、トラックボール、レバー、ハンドル、ジョイスティックなど）、出力デバイス（例えば、ディスプレイ、プリンタ、スピーカ、振動デバイスなど）、回路網、プリント回路基板（ＰＣＢ）、または他の適切なハードウェアを含むことができる。ソフトウェアコンポーネントは、オペレーティングシステムソフトウェア、アプリケーションソフトウェアなどを含むことができる。例えば、図１に示すように、制御コンソール１１０は、制御コンソール１１０のメモリ／格納装置に格納することができる治療計画／送達ソフトウェア１１５を含むことができる。ソフトウェア１１５は、コンピュータ可読および実行可能コードまたは命令を含むことができる。制御コンソール１１０のプロセッサ装置は、コードまたは命令にアクセスして実行するためにソフトウェア１１５を格納するメモリ／記憶装置に通信可能に接続することができる。コードまたは命令の実行は、開示された実施形態による１つまたは複数の機能を達成するために、プロセッサデバイスに動作を実行させることができる。

【0024】

［０２４］
制御コンソール１１０は、データにアクセスするためにデータベース１２０に通信可能に接続されることができる。いくつかの実施形態では、データベース１２０は、制御コンソール１１０の近傍にある１つまたは複数のハードドライブ、光ディスク、および／またはサーバなどのローカルハードウェアデバイスを使用して実装することができる。いくつかの実施形態では、データベース１２０は、制御コンソール１１０に関して遠隔に配置されたデータセンターまたはサーバに実装されてもよい。制御コンソール１１０は、有線または無線通信を介してデータベース１２０に格納されたデータにアクセスすることができる。

【0025】

［０２５］
データベース１２０は、患者データ１２２を含むことができる。患者データは、患者に関連する画像データ（例えば、ＭＲＩ、ＣＴ、Ｘ線、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴなど）、解剖学的領域、器官、または関心のあるセグメンテーションデータのボリューム、機能的臓器モデリングデータ（例えば、直列対並列臓器、および適切な用量反応モデル）、放射線量データ（例えば、線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）情報を含む）、ラボデータ（例えば、ヘモグロビン、血小板、コレステロール、トリグリセリド、クレアチニン、ナトリウム、グルコース、カルシウム、体重）、バイタルサイン（血圧、温度、呼吸数など）、ゲノムデータ（例えば、遺伝子プロファイリング）、人口統計学的属性（年齢、性別、民族性など）、患者に影響する他の疾患（例えば、心血管疾患、呼吸器疾患、糖尿病、放射線過敏症症候群など）、薬物および薬物反応、ダイエットおよびライフスタイル（例えば、喫煙、または禁煙）、環境リスク要因、腫瘍の特徴（組織学的タイプ、腫瘍グレード、ホルモンおよび他の受容体の状態、腫瘍の大きさ、血管の細胞のタイプ、癌の病期分類、グリーソンスコアなど）、以前の治療（例えば、外科手術、放射線治療、化学療法、ホルモン療法）、リンパ節および遠隔転移の状態、遺伝子／タンパク質バイオマーカー（例えば、ＭＹＣ、ＧＡＤＤ４５Ａ、ＰＰ１Ｄ、ＢＢＣ３、ＣＤＫＮ１Ａ、ＰＬＫ３、ＸＰＣ、ＡＫＴ１、ＲＥＬＡ、ＢＣＬ２Ｌ１、ＰＴＥＮ、ＣＤＫ１、ＸＩＡＰなど）、一塩基多型（ＳＮＰ）分析（例えば、ＸＲＣＣ１、ＸＲＣＣ３、ＡＰＥＸ１、ＭＤＭ２、ＴＮＦＲ、ＭＴＨＦＲ、ＭＴＲＲ、ＶＥＧＦ、ＴＧＦ、ＴＮＦαなど）、のような情報を含むことができる。

【0026】

［０２６］
データベース１２０は、マシンデータ１２４を含むことができる。マシンデータ１２４は、放射線治療装置１３０、画像取得装置１４０、ＭＲＩパルスシーケンス、または、放射線ビームサイズ、アーク配置、オン／オフ時間、座標系、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）構成、ＭＲＩパルスシーケンスなどのような、放射線治療に関連する他の機械に関連する情報を含むことができる。

【0027】

［０２７］
画像取得装置１４０は、患者の医用画像を提供することができる。例えば、画像取得装置１４０は、ＭＲＩ画像（例えば、２Ｄ（２次元）ＭＲＩ、３Ｄ（３次元）ＭＲＩ、２Ｄ（２次元）ストリーミングＭＲＩ、４Ｄ（４次元）容積ＭＲＩ、４Ｄ（４次元）シネＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像、コーンビームＣＴ画像、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）画像、機能的ＭＲＩ画像（例えば、ｆＭＲＩ、ＤＣＥ−ＭＲＩ、拡散ＭＲＩ）、Ｘ線画像、透視画像、超音波画像、放射線治療ポータル画像、シングルフォトエミッションコンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）画像、などの１つ以上を提供することができる。したがって、画像取得装置１４０は、ＭＲＩイメージング装置、ＣＴイメージング装置、ＰＥＴイメージング装置、超音波イメージング装置、蛍光透視装置、ＳＰＥＣＴイメージング装置、または、患者の医用画像を取得する他の医用イメージング装置を含むことができる。

【0028】

［０２８］
放射線治療装置１３０は、制御可能な方法で患者の解剖学的関心領域に放射線を送達することができるレクセルガンマナイフ、ＬＩＮＡＣ、または他の適切な装置を含むことができる。

【0029】

［０２９］
図２は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な画像誘導放射線治療装置１５０を示す。装置１５０は、コーチ２１０と、画像取得装置１４０に対応する画像取得部分と、放射線治療装置１３０に対応する放射線供給部分とを含む。

【0030】

［０３０］
コーチ２１０は、治療セッション中に患者（図示せず）を支持するために使用され、患者支持システムと呼ぶことができる。コーチ２１０は、水平移動軸（「Ｉ」と表示されている）に沿って移動可能であり、それにより、コーチ２１０上に載置された患者は、装置１５０の中におよび／または外に移動することができる。いくつかの実施形態では、コーチ２１０は、並進軸を横切る中心垂直回転軸の周りを回転可能であってもよい。コーチ２１０をモータ駆動することができ、治療計画に従って患者を適切に配置するために、様々な方向に移動し、様々な軸に沿って回転することができる。

【0031】

［０３１］
画像取得装置１４０は、治療セッションの前、治療セッションの最中および／または治療セッションの後に患者の２Ｄまたは３ＤＭＲＩ画像を取得するために使用されるＭＲＩ装置を含むことができる。画像取得装置１４０は、磁気共鳴撮像のための一次磁場を生成するための磁石１４６を含むことができる。磁石１４６の動作によって生成される磁力線は、中心平行移動軸Ｉに実質的に平行であってもよい。磁石１４６は、並進軸Ｉに平行に延びる軸を有する１つ以上のコイルを含むことができる。いくつかの実施形態では、磁石１４６の１つ以上のコイルは、磁石１４６の中央窓１４７がコイルを含まないように間隔を空けて配置されてもよい。他の実施形態では、磁石１４６内のコイルは、放射線治療装置１３０によって生成された波長の放射線に対して実質的に透明であるように、十分に薄いか、または密度が低くてもよい。画像取得装置１４０は、マグネット１４６の外側の磁場を相殺するために、マグネット１４６の外側の磁場とほぼ等しい大きさおよび反対の極性の磁場を発生される、１つまたは複数のアクティブシールドコイルを含むことができる。放射線治療装置１３０の放射線源１３４は、磁場が少なくとも一次元で打ち消される領域に設けられてもよい。

【0032】

［０３２］
画像取得装置１４０は、また主磁場に重畳される勾配磁場を生成することができる２つの勾配コイル１４８、１４９を含むことができる。コイル１４８、１４９は、陽子の位置を決定することができるように、陽子の空間符号化を可能にする合成磁界に勾配を生成することができる。勾配コイル１４８、１４９は、磁石１４６と共通の中心軸の周りに配置され、その中心軸に沿って別の磁石から変位していてもよい。その変位は、コイル１４８とコイル１４９との間にギャップすなわち窓を形成することがある。磁石１４６がコイル間の中央窓１４７を含む実施形態では、２つのウィンドウが互いに位置合わせされてもよい。

【0033】

［０３３］
放射線治療装置１３０は、Ｘ線源または線形加速器などの放射線源１３４と、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）１３２とを含むことができる。放射線治療装置１３０は、シャーシ１３８上に取り付けられてもよい。シャーシ１３８は、１つまたは複数のシャーシモータによって駆動され、治療領域に挿入されるとき、コーチ２１０の周りを連続的に回転可能である。放射線検出器は、シャーシ１３８に取り付けられることが望ましく、放射線源１３４の反対側で、放射線源１３４と検出器との間に配置されたシャーシ１３８の回転軸に取り付けられることが好ましい。放射線治療装置１３０の制御回路は、装置１５０内に一体化されていてもよいし、装置１５０から離れていてもよく、図１の制御コンソール１１０によって機能的に表されている。

【0034】

［０３４］
放射線治療セッション中に、患者は、磁気コイル１４６，１４８，１４９とシャーシ１３８によって画定される治療領域に挿入されるコーチ２１０上に配置される。制御コンソール１１０は、放射線源１３４、ＭＬＣ１３２、およびシャーシモータを制御して、コイル１４８とコイル１４９の間の窓を通して患者に放射線を送達することができる。

【0035】

［０３５］
図３は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な解剖学的関心領域を示す例示的な画像３００である。本明細書で使用される場合、解剖学的関心領域は、器官、臓器を危険にさらす器官（ＯＡＲ）、腫瘍、周囲組織、放射線治療標的、アイソセンタ、または放射線治療に関連する任意の他の解剖学的構造を含み得る。画像３００は、矢状面に平行な患者の下腹部領域の２ＤＭＲＩ画像である。本明細書で使用される場合、矢状面は、矢状縫合と平行な面であり、本体を左右の部分に分割する面であり、冠状面（前頭面としても知られている）は、身体を背側および腹側（後部および前部、または後部および前部）部分に分割する面であり、横断面は、身体を頭蓋骨および尾骨（上および下、または頭および尾）部分に分割する面である。画像３００は、輪郭３０５によって示される、患者の前立腺である解剖学的関心領域の画像を含む。輪郭３０５は、画像位置合わせおよび／またはセグメント化技術を用いて得ることができる。放射線治療セッションの間、前立腺の位置、大きさ、および／または形状が変化し得る。例えば、前立腺は、例えば安静または膀胱充填のために、比較的ゆっくりと動くことがある。前立腺は、例えばガスや咳のために、時には比較的速い動きを経験することがある。前立腺の形状／サイズは、また、癌性細胞の変形または減少のために変化し得る。本明細書で使用されるように、解剖学的関心領域の位置、形状、または大きさの変化は、一般に、解剖学的関心領域の動きと呼ばれる。他の例では、子宮頸部は、前立腺と同様に動き得る。本明細書で開示される撮像技術は、放射線送達セッション中に解剖学的関心領域の１つ以上の動きを正確に捕捉することを可能にする。解剖学的関心領域は、前立腺、子宮頸部、子宮、直腸、膀胱、陰茎球、乳房における腫瘍摘出腔、腫瘍、ノードなどを含み得る。

【0036】

［０３６］
いくつかの実施形態では、前立腺などの解剖学的関心領域の動きは、主に、後方向／前方向および上方向／下方向であり、左右方向の動きは重要ではない。そのような場合には、矢状面を動きの主平面と定義することができる。いくつかの実施形態では、例えば、前立腺癌を有する患者を治療する場合、動きの主平面は、異なる患者について同じ、例えば矢状面であると決定され得る。肝臓癌を有する患者を治療する場合のようないくつかの実施形態では、動きの主平面は患者に依存することもあり、個々の患者の解剖学的関心領域の画像に基づいて決定されてもよい。

【0037】

［０３７］
図４は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な動きの主平面４００および例示的な２Ｄスライスを示す。図４を参照すると、動きの主平面４００は、例えば、解剖学的関心領域の種類、治療計画、解剖学的関心領域の医用画像等に基づいて制御コンソール１１０によって決定されてもよい。前立腺癌を治療するために、例えば、矢状面は動きの主平面４００であると決定されてもよい。制御コンソール１１０は、次に、スライス４１２，４１４，４１６、４１８のような、動きの主平面４００に平行な複数の２Ｄスライスを決定することができる。複数の２Ｄスライスは、前立腺などの解剖学的関心領域４２０を実質的に囲む３Ｄボリューム４１０を画定することができる。各２Ｄスライスは有限の厚さＴを有する。隣接する２つのスライス間の距離はＬである。３Ｄボリューム４１０を規定する複数の２Ｄスライスは、ボリューム４１０の前面（例えば、平面４００に垂直な面）上の２Ｄ投影によって表すことができる。２Ｄ投影は、投影４１１として示される。図４に示すように、突起４１１は、厚さＴ、距離Ｌ、および任意の特定のスライスを表すことができる（例えば、４つの小さな矢印によって示されるスライス４１８は、投影４１１において陰影付きブロックによって表されることができる）。

【0038】

［０３８］
複数の２Ｄスライスは、解剖学的関心領域４２０に対して複数の空間的位置を画定することができる。例えば、２Ｄスライスは、放射線治療セッション中に画像取得装置１４０によって取得される複数の２Ｄ画像の空間的位置を示すことができる。スライスの厚さは、動きの主平面に垂直な方向に沿った２Ｄ画像の解像度を示す（例えば、動きの主平面が矢状面である場合、矢状面に垂直な方向は左右方向である）。画像取得の過程で、２Ｄスライスに対応する画像を取得することができる（例えば、スライスによって画定された空間位置で画像を取得することができる）。これらの画像は、放射線治療セッション中に解剖学的関心領域４２０の動きを決定するために使用されてもよい。

【0039】

［０３９］
図４において、隣接する２つのスライスの間の距離Ｌ（例えば、２つのスライスの中心間で測定された距離Ｌ）は、厚さＴと同じであり、それは、２つのスライス（例えば、４１２、４１６）が隙間なしに接していることを示す。この構成は、複数のスライスが３Ｄ容積４１０全体を覆うことができるという利点を有する。しかし、連続掃引と組み合わせたときに隣接するスライス間に隙間が残さないということは、次の隣接スライスでの取得を開始する前に平衡まで緩和するのに十分な時間を有さない「ブリーディング」現象（"bleeding" effect）に導く。したがって、隣接する次のスライスは、前のスライスの不十分な緩和によって影響を受ける可能性がある。ブリーディング現象は、２つの隣接するスライス間に隙間を残すことによって軽減され得る。さらに、隣接する２つのスライスの間にギャップを残すことは、取得速度も向上させる。図５は、５つのスライスの例示的な配置を示す。隣接する２つのスライスＬの間の距離は、各スライスの厚さＴよりも大きい。その結果、隣接するスライス間に小さな隙間が形成される。

【0040】

［０４０］
図６Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、４Ｄ画像を構築する例示的プロセスおよび４Ｄ画像に基づいて動きを決定する例示的プロセスを示す。図６Ａにおいて、左の列は時間をかけて画像取得装置１４０により取得された画像を示し、右の列は、取得した画像に基づいて構築される４Ｄ画像（３Ｄシネ画像とも称する３Ｄプラス時間）を示している。図６Ａに示す実施例は、図４と同じスライス構成を使用するが、簡単のため、スライス４１２、４１４、４１６、４１８を示すために数字１、２、３、４を使用する。画像取得中、制御コンソール１１０は、画像取得装置１４０を制御して、それぞれがスライスの１つに対応する一連の２Ｄ画像を順次取得する（例えば、一度にひとつの画像を取得する）。いくつかの実施形態では、制御コンソール１１０は、画像取得装置１４０を制御して、スライスにわたってスイープする（例えば、続々と、またはひとつずつ取得する）。例えば、図６Ａに示すように、時点Ａ１において、画像取得装置１４０は、左の列の第１行の影付きボックスによって示されるように、スライス１に対応する２Ｄ画像を取得する。
２Ｄ画像がスライス１によって定義される同じ位置での解剖学的構造を示すときに、２Ｄ画像はスライス１に対応する。次に、取得された２Ｄ画像は、４Ｄ画像のスライス１に対応するスロット１に記憶される。

【0041】

［０４１］
時点Ａ２において、制御コンソール１１０は、スライス２に対応する別の２Ｄ画像を取得するように画像取得装置１４０を制御する。次いで、取得された２Ｄ画像は、４Ｄ画像のスライス２に対応するスロット２に格納される。同様に、時点Ａ３および時点Ａ４において、それぞれスライス３およびスライス４に対応する２Ｄ画像を獲得し、スロット３およびスロット４にそれぞれ格納する。

【0042】

［０４２］
４Ｄ画像の全ての４つのスロットが充填された後、４Ｄ画像のスナップショットを得る。本明細書で使用されるように、４Ｄ画像のスナップショットは、特定の時点での複数の２Ｄ画像からなる３Ｄ容積画像を指す。一方、４Ｄ画像は、一連のスナップショットを含む３Ｄ容積画像を展開する時間として見ることができる。３Ｄ容積画像またはスナップショットは、図４に示すスライスのような複数の２Ｄスライスによって定義されてもよい。換言すれば、スナップショットは、スライスと同じ方法で配置され、ボリューム４１０と実質的に同じ３Ｄ空間をカバーする複数のスロットを含むことができる。各スロットは、対応するスライスによって画定された空間位置で画像取得装置１４０によって取得された２Ｄ画像で満たされてもよい。いくつかの実施形態では、２Ｄ画像の取得は、リアルタイムまたはリアルタイムに近いものとすることができる。例えば、２Ｄ画像の取得時間は、２００ミリ秒未満であってもよい。

【0043】

［０４３］
いくつかの実施形態では、初期スナップショットが（例えば、時点Ａ４で）取得されると、４Ｄ画像は経過時間を含めて継続することができる。これは、新しいデータが到着すると、２Ｄスライスを繰り返し掃引し、４Ｄ画像の対応するスロットを更新することによって達成される。図６Ａを参照すると、例えば、時点Ｂ１で、画像取得装置１４０は、（例えば、新しいスイープの）スライス１に対応する（交差線影付きボックスで示す）新たな２Ｄ画像を取得する。新しい２Ｄ画像は、以前に取得された２Ｄ画像に置き換えられて、４Ｄ画像のスロット１に格納されるまたは挿入される。同様に、時点Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４において、スライス２，３、４に対応する新しい２Ｄ画像が取得され、スロット２，３，４にそれぞれ挿入され、それぞれの古いデータを置き換える。

【0044】

［０４４］
新しいデータがスロットの古いデータを置き換えると、４Ｄイメージがリフレッシュされる。すべてのスロットが新しいデータで更新されると、４Ｄ画像は完全にリフレッシュされる。リフレッシュ時間とは、４Ｄイメージのリフレッシュに要する時間を指す。シングルスロットリフレッシュの場合、リフレッシュ時間は、２Ｄ画像の取得時間に近い。フルリフレッシュの場合、リフレッシュ時間は、個々の２Ｄ画像の取得時間および４Ｄ画像内に含まれるスロットの数に依存する。

【0045】

［０４５］
図６Ａにおいて、Ｂ４のスナップショットは、完全Ａ４のスナップショットを完全にリフレッシュする。解剖学的関心領域の動きが、Ｂ４からＡ４の期間中に発生した場合、その動きはＢ４のスナップショットによって捕捉される。制御コンソール１１０は、Ｂ４でのスナップショットをＡ４でのスナップショットと比較することによって、（丸で囲まれたＭで示された）動きを決定することができる。比較により、解剖学的関心領域の位置、大きさ、形状に差異が生じる場合、動きが発生したことを示す。様々な方法を使用して、１つまたは複数の解剖学的構造についての３Ｄの剛性または変形可能な登録、３Ｄセグメンテーションを含む、３Ｄスナップショットを比較することができる。

【0046】

［０４６］
一方が完全に他方をリフレッシュする２つのスナップショットの比較は、緩和または膀胱充填による前立腺運動のような比較的遅い動きを捕捉するのに適していると思われる。ガスまたは咳による前立腺運動のようなより速い動きのために、制御コンソール１１０は、一方が部分的に他方をリフレッシュする２つのスナップショットを比較する（例えば、Ｂ２のスナップショットをＡ４のスナップショットと比較する）ようにしてもよい。

【0047】

［０４７］
このように、図６Ａに示す方法のように２Ｄ画像を順次取得すると、前回の隣接するスライスは依然として部分的に励起され、したがって次のスライスにブリーディングするというブリーディング現象に導かれることがある。いくつかの実施形態では、ブリーディング現象は重要ではない可能性があり、連続的な取得を使用することができる。他の実施形態では、非連続的に取得することにより、ブリーディング現象を低減または排除することができる。例えば、図６Ｂは、ブリーディング現象を低減するための例示的な２Ｄ画像取得方法を示す。図６Ｂにおいて、８つのスライスを含むボリュームが取得シーケンスを説明するために使用される。隣接するスライス間のブリーディング現象を低減するために、２Ｄ画像を１スライスおきに取得する。例えば、図６Ｂは、スライス１、３、５、７が順次取得され、その後、スライス２、４、６、８が順次取得された実施例を示している。連続的に取得されたスライスの間には空間的なギャップ（例えば、１つのスライス）が存在するので、ブリーディング現象を低減させることができ、または防止することさえできる。図６Ｂは非順次取得方法のひとつの実施例を示すが、任意の適切なまたは類似の取得方法を用いることができる。例えば、最初に偶数番号を取得し、続いて奇数番号のスライスを取得する代わりに、奇数番号のスライスの前に偶数番号のスライスを取得するようにしてもよい。別の実施例では、連続的に取得されるスライス間のギャップは、１つ、２つ、またはそれ以上のスライスでもよい。いくつかの実施形態は、スライスはランダムな順番で取得されてもよい。本明細書で使用されるように、ボリューム内のすべての２Ｄスライスを順次または非順次に走査することは掃引と呼ばれる。したがって、２Ｄスライスを掃引することには、順次の掃引と非順次の掃引の両方が含まれる。

【0048】

［０４８］
２Ｄ画像が非連続的に取得されると、図６Ａにおいて上述された方法と同様に、それらは４Ｄ画像内に含まれるスロットに対応して挿入される。

【0049】

［０４９］
いくつかのアプリケーションでは、２Ｄ画像を並列ストリームで別々に処理して、高速な動きをキャプチャすることもできる。図７は、そのようなプロセスの例示的な実施例を示す。図７は、図６Ａの一部にバッファリングおよび比較の並列ストリームを加えたものを示す。例えば、時点Ｂ２では、図６Ａと同様に、スライス２に対応する画像が取得され、スロット２の４Ｄ画像に挿入される。さらに、画像は、現在取得された画像を示すバッファＣに格納される。現在取得された画像は、同じスライスに対応する古い２Ｄ画像（例えば、最後に取得された２Ｄ画像）と比較される。例えば、バッファＣに格納された画像は、時点Ｂ１で４Ｄ画像のスロット２に格納された画像と比較される。比較結果は、時点Ｂ１からＢ２までの期間に動きが生じたかどうかを示す。同様に、時点Ｂ３において、現在取得されている画像、スライス３に対応する画像が取得され、バッファＣに格納され、時点Ｂ２で４Ｄ画像のスロット３に格納された画像と比較される。図７に示すプロセスは、部分的にリフレッシュされた４Ｄ画像に基づいて動きを追跡し、速い動きを捕捉するために使用される。いくつかの実施形態では、この方法は、完全にリフレッシュされた４Ｄ画像に基づいて動きを追跡する、図６Ａに示す方法と併せて使用することができる。

【0050】

［０５０］
動きが検出されると、制御コンソール１１０は、動きを補償するために様々な動きを実行することができる。例えば、制御コンソール１１０は、特定の動きが閾値を超えた場合に放射線ビームをゲートするように放射線治療装置１３０を制御することができる。別の実施例では、制御コンソール１１０は、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）の構成を変更してビーム形状を変更することができる。別の実施例では、制御コンソール１１０は、患者支持システム２１０を動かして、解剖学的関心領域を放射線ビーム２３０のアイソセンタと再調整することができる。他の操作または治療パラメータも変更することができる。

【0051】

［０５１］
図８は、本開示のいくつかの実施形態による、画像誘導放射線治療セッション中の患者の解剖学的関心領域の動きを管理する例示的な方法８００のフローチャートである。方法８００は、複数のステップを含み、そのいくつかはオプションであってもよい。

【0052】

［０５２］
ステップ８１０において、制御コンソール１１０は、解剖学的関心領域（例えば、４２０）の動きの主平面（例えば、平面４００）を決定する。いくつかの実施形態では、動きの主平面は、解剖学的関心領域のタイプに基づいて決定される。例えば、前立腺治療の場合、矢状面は、異なる患者の動きの主平面として決定される。いくつかの実施形態では、動きの主平面は患者に依存することがある。例えば、肝臓治療の場合、患者の医用画像の分析に基づいて動きの主平面を決定する。

【0053】

［０５３］
ステップ８２０において、制御コンソール１１０は、主平面に平行な複数の２Ｄスライス（例えば、スライス４１２，４１４，４１６，４１８）を決定する。２Ｄスライスは、解剖学的関心領域（例えば、４２０）を実質的に囲む３Ｄボリューム（例えば、４１０）を定義する。２Ｄスライスは、解剖学的関心領域への相対的な複数の空間的位置を定義する。例えば、２Ｄスライスは、放射線治療セッション中に画像取得装置１４０によって取得されるべき画像の位置を画定することができる。

【0054】

［０５４］
ステップ８３０において、制御コンソール１１０は、画像取得装置１４０を制御して、スライスに基づいて複数の２Ｄ画像を取得する。例えば、図６Ａに示すように、画像は、あるスライスから他のスライスまで連続的に順次取得される。別の実施例では、図６Ｂに示すように、画像は、非順次に取得される。全てのスライスが（順次に又は非順次に）掃引された後、画像取得装置１４０は掃引を繰り返してスライス毎に画像を連続的に取得する。いくつかの実施形態では、順次の掃引が使用される場合、掃引は、（全部でＮ個のスライスがある場合）いつもスライス１からスライスＮである。この掃引の仕方は、正方向順次掃引と呼ばれる。いくつかの実施形態では、順次掃引は、スライスＮからスライス１であり、逆方向順次掃引である。いくつかの実施形態では、順次掃引は、後退方向および前進方向であってもよい。（例えば、スライス１からスライスＮまで前進し、次にスライス１まで後退する、等）。非連続掃引（例えば、奇数の次に偶数、偶数の次に奇数、ランダムなど）のような他の掃引マナーを使用することもできる。

【0055】

［０５５］
ステップ８４０において、制御コンソール１１０は、取得された２Ｄ画像の少なくともサブセットに基づいて４Ｄ画像を構築する。例えば、図６Ａに示すように、２Ｄ画像を受け取り、それを対応するスロットに挿入することによって、４Ｄ画像を構築する。古い画像データが特定のスロットに存在する場合、古いデータは新しいデータに置き換えられる。３Ｄ画像は、新しい２Ｄ画像が取得されて挿入されるにつれ、時間の経過と共に進化する。

【0056】

［０５６］
ステップ８５０において、制御コンソール１１０は、異なる時間における４Ｄ画像の３Ｄスナップショット間の比較に基づいて、解剖学的関心領域の動きを決定する。例えば、比較は、完全にリフレッシュされた４Ｄ画像に基づいて実行されてもよい（例えば、図６Ａ）し、部分的にリフレッシュされた４Ｄ画像に基づいて実行されてもよい（例えば、図７）。解剖学的関心領域の動きは、位置、大きさ、または形状の変化を含む。

【0057】

［０５７］
ステップ８６０において、制御コンソール１１０は、決定された動きに基づいて放射線供給を制御する。例えば、放射線ビームのゲート制御、ＭＬＣの修正、患者支持システム２１０の移動など、様々な動作パラメータおよび／または治療パラメータを変更して、動きを補償することができる。

【0058】

［０５８］
様々な動作または機能が、本明細書で説明され、ソフトウェアコードまたは命令として実装または定義されてもよい。そのようなコンテンツは、直接実行可能（「オブジェクト」または「実行可能」形式）、ソースコード、または差分コード（「デルタ」または「パッチ」コード）であってもよい。本明細書に記載の実施形態のソフトウェア実装は、コードまたは命令が格納された製品を介して、または通信インターフェースを介してデータを送信するための通信インターフェースを操作する方法を介して提供されてもよい。機械またはコンピュータ可読記憶媒体は、機械に説明された機能または動作を実行させることができ、記録可能／記録不可能媒体（例えば、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなど）のような、機械（例えば、コンピューティングデバイス、電子システムなど）によってアクセス可能な形式で情報を記憶する任意のメカニズムを含む。通信インタフェースは、メモリバスインタフェース、プロセッサバスインタフェース、インターネット接続、ディスクコントローラ、および他のデバイスのような、ハードワイヤード、ワイヤレス、光学などのいずれかとインタフェースする任意のメカニズムを含む。通信インタフェースは、ソフトウェアインタフェースを記述するデータ信号を提供するために、通信インタフェースを準備するための構成パラメータおよび／または送信信号を提供することによって構成することができる。通信インタフェースは、通信インタフェースに送信される１つまたは複数のコマンドまたは信号を介してアクセスすることができる。

【0059】

［０５９］
本開示はまた本明細書の動作を実行するためのシステムにも関する。このシステムは、必要な目的のために特別に構成することができ、またはコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または再構成された汎用コンピュータを含むことができる。このようなコンピュータプログラムは、限定はしないが、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤＲＯＭ、光磁気ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気または光カード、または電子命令を格納するのに適した任意のタイプの媒体のような、コンピュータ読み出しストレージメディアに格納することができ、それぞれはコンピュータシステムバスに接続される。

【0060】

［０６０］
本明細書に例示され説明される実施形態における動作の実行または実行の順序は、他に特定されない限り必須ではない。すなわち、動作は、特に明記しない限り、任意の順序で実行されてもよく、本実施形態は、本明細書に開示された動作よりも多い、または少ない動作を含むことができる。例えば、別の操作の前に、同時にまたは後に特定の操作を実行または実行することは、本発明の態様の範囲内にあると考えられる。

【0061】

［０６１］
本実施形態は、コンピュータ実行可能命令で実装することができる。コンピュータ実行可能命令は、１つまたは複数のコンピュータ実行可能コンポーネントまたはモジュールに編成することができる。本態様は、そのような構成要素またはモジュールの任意の数および構成で実施することができる。例えば、本開示の態様は、特定のコンピュータ実行可能命令、または図に示され、本明細書で説明される特定のコンポーネントまたはモジュールに限定されない。本開示の他の実施形態は、異なるコンピュータ実行可能命令または本明細書に図示および記載されたものより多いまたは少ない機能を有するコンポーネントを含むことができる。

【0062】

［０６２］
本開示の態様またはその実施形態の要素を導入する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」は、１つ以上の要素が存在することを意味することが意図される。「備える（comprising）」、「含む（including）」、「有する（having）」という用語は、包括的であり、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味することが意図される。

【0063】

［０６３］
本開示の態様を詳細に記載してきたが、添付の特許請求の範囲に定義される本開示の態様の範囲から逸脱することなく、修正および変更が可能であることは明らかであろう。本開示の態様の範囲から逸脱することなく、上記の構造、製品、および方法において様々な変更を行うことができるので、上記の説明に含まれ、添付図面に示された全ての事項は、限定的な意味ではなく例示として解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】