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特開2022-40081医用線形加速器のための変調された放射線ビームアライメント
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022040081
(43)【公開日】2022-03-10
(54)【発明の名称】医用線形加速器のための変調された放射線ビームアライメント
(51)【国際特許分類】
A61N 5/10 20060101AFI20220303BHJP
【ＦＩ】
A61N5/10 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021137961
(22)【出願日】2021-08-26
(31)【優先権主張番号】63/070,456
(32)【優先日】2020-08-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/407,629
(32)【優先日】2021-08-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】521023263
【氏名又は名称】アクティナ・コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＡＫＴＩＮＡ ＣＯＲＰ．
【住所又は居所原語表記】３６０ Ｎｏｒｔｈ Ｒｏｕｔｅ ９Ｗ， Ｃｏｎｇｅｒｓ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １０９２０， Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100219542
【弁理士】
【氏名又は名称】大宅 郁治
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】ニコラス・ジー．・ザチャロパウロス
【テーマコード（参考）】
4C082
【Ｆターム（参考）】
4C082AE03
4C082AG12
4C082AG22
4C082AJ07
4C082AN02
4C082AR02
(57)【要約】 （修正有）
【課題】線形加速器（ＬＩＮＡＣ）を使用して放射線ビームを照射するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】Ｎ個のガントリ角度の各々について、最適なビームアライメントパラメータが決定され、記憶される。ビームアライメントパラメータは、ＬＩＮＡＣの１つ又は複数の偏向磁石に供給される電流を調整し、結果として、放射線ビームの角度及び方向を変え得る。ガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータは、放射線透過画像内の放射線ビームの放射線場の中心が、放射線アイソセンタに位置付けされている可能性がある放射線不透過マーカーの影の中心にくるまで、ビームアライメントパラメータを調整することによって決定され得る。Ｎ個のガントリ角度について記憶されたビームアライメントパラメータは、ガントリが任意のガントリ角度に回転する際、ビームステアリング電流を調整するために使用され得る。
【選択図】図５
【解決手段】Ｎ個のガントリ角度の各々について、最適なビームアライメントパラメータが決定され、記憶される。ビームアライメントパラメータは、ＬＩＮＡＣの１つ又は複数の偏向磁石に供給される電流を調整し、結果として、放射線ビームの角度及び方向を変え得る。ガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータは、放射線透過画像内の放射線ビームの放射線場の中心が、放射線アイソセンタに位置付けされている可能性がある放射線不透過マーカーの影の中心にくるまで、ビームアライメントパラメータを調整することによって決定され得る。Ｎ個のガントリ角度について記憶されたビームアライメントパラメータは、ガントリが任意のガントリ角度に回転する際、ビームステアリング電流を調整するために使用され得る。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
線形加速器（ＬＩＮＡＣ）の１つ又は複数の偏向磁石及びコリメータを使用して、放射線ビームを生成することと、
前記ＬＩＮＡＣを使用して、ガントリを第１のガントリ角度に位置決めすることと、
前記ガントリが前記第１のガントリ角度に位置決めされている状態で、放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の前記放射線ビームの放射線場を示す第１の放射線透過画像を取得することと、
前記第１の放射線透過画像を使用して、前記放射線ビームの前記放射線場の中心と、前記放射線ビームの前記放射線場における前記放射線不透過マーカーの影の中心とを決定することと、
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記放射線ビームの前記放射線場の前記中心が前記放射線不透過マーカーの前記影の前記中心にないことを決定することと、
前記放射線ビームの前記放射線場の前記中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定された場合、調整後の放射線ビームの前記放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定されるまで、ビームアライメントパラメータを調整することによって前記放射線ビームを調整し、前記調整後の放射線ビームと前記第１のガントリ角度に位置決めされた前記ガントリとを用いて前記第１の放射線透過画像を取得ステップ及び前記中心を決定するステップを繰り返すことと、ここで、前記ビームアライメントパラメータを調整することは、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することであり、
前記調整後の放射線ビームの前記放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定された場合、前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして前記調整後のビームアライメントパラメータを記憶することと、
前記ＬＩＮＡＣのガントリが前記第１のガントリ角度に回転したとき、前記第１のガントリ角度についての前記最適なビームアライメントパラメータとして記憶されている前記調整後のビームアライメントパラメータを使用して、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと、
を備える方法。
前記ＬＩＮＡＣを使用して、ガントリを第１のガントリ角度に位置決めすることと、
前記ガントリが前記第１のガントリ角度に位置決めされている状態で、放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の前記放射線ビームの放射線場を示す第１の放射線透過画像を取得することと、
前記第１の放射線透過画像を使用して、前記放射線ビームの前記放射線場の中心と、前記放射線ビームの前記放射線場における前記放射線不透過マーカーの影の中心とを決定することと、
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記放射線ビームの前記放射線場の前記中心が前記放射線不透過マーカーの前記影の前記中心にないことを決定することと、
前記放射線ビームの前記放射線場の前記中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定された場合、調整後の放射線ビームの前記放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定されるまで、ビームアライメントパラメータを調整することによって前記放射線ビームを調整し、前記調整後の放射線ビームと前記第１のガントリ角度に位置決めされた前記ガントリとを用いて前記第１の放射線透過画像を取得ステップ及び前記中心を決定するステップを繰り返すことと、ここで、前記ビームアライメントパラメータを調整することは、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することであり、
前記調整後の放射線ビームの前記放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定された場合、前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして前記調整後のビームアライメントパラメータを記憶することと、
前記ＬＩＮＡＣのガントリが前記第１のガントリ角度に回転したとき、前記第１のガントリ角度についての前記最適なビームアライメントパラメータとして記憶されている前記調整後のビームアライメントパラメータを使用して、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと、
を備える方法。
【請求項2】
前記放射線不透過マーカーを位置決めすることを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記放射線不透過マーカーを放射線アイソセンタに位置決めすることを更に備え、前記放射線アイソセンタは、前記ＬＩＮＡＣのガントリが回転したときに、前記ＬＩＮＡＣによって生成された前記放射線ビームが交差する空間内のポイントである、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記放射線アイソセンタを決定することを更に備える、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
電気泳動表示装置（ＥＰＩＤ）を使用して、前記ＥＰＩＤが受ける放射線に基づいて前記第１の放射線透過画像を生成することを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記放射線不透過マーカーは、球状の放射線不透過マーカーである、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記放射線ビームの前記放射線場は、正方形の放射線ビームである、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記放射線ビームの前記放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定することは、
前記放射線ビームの放射線場の中心と前記放射線不透過マーカーの影の中心との間の距離を決定することと、
前記距離が距離許容閾値よりも大きいと決定することと
を備える、請求項１に記載の方法。
前記放射線ビームの放射線場の中心と前記放射線不透過マーカーの影の中心との間の距離を決定することと、
前記距離が距離許容閾値よりも大きいと決定することと
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記調整後の放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定することは、
前記調整後の放射線ビームの放射線場の中心と前記放射線不透過マーカーの影の中心との間の距離を決定することと、
前記距離が距離許容閾値よりも小さいと決定することと
を備える、請求項１に記載の方法。
前記調整後の放射線ビームの放射線場の中心と前記放射線不透過マーカーの影の中心との間の距離を決定することと、
前記距離が距離許容閾値よりも小さいと決定することと
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記調整後のビームアライメントパラメータは、前記第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとしてルックアップテーブルに記憶される、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記ガントリを第２のガントリ角度に位置決めすることと、
前記ガントリが前記第２のガントリ角度に位置決めされている状態で、前記放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の前記放射線ビームの放射線場を示す第２の放射線透過画像を取得することと、
前記第２の放射線透過画像を使用して、前記放射線ビームの放射線場の中心と、前記放射線ビームの放射線場における前記放射線不透過マーカーの影の中心とを決定することと、
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にないことを決定することと、
前記放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定された場合、調整後の放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定されるまで、ビームアライメントパラメータを調整することによって前記放射線ビームを調整し、前記調整後の放射線ビームと前記第２のガントリ角度に位置決めされた前記ガントリとを用いて前記第２の放射線透過画像を取得するステップ及び前記中心を決定するステップを繰り返すことと、ここで、前記ビームアライメントパラメータを調整することは、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することであり、
前記調整後の放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定された場合、前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記第２のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして前記調整後のビームアライメントパラメータを記憶することと、
前記ＬＩＮＡＣの前記ガントリが前記第２のガントリ角度に回転したとき、前記第２のガントリ角度についての前記最適なビームアライメントパラメータとして記憶されている前記調整後のビームアライメントパラメータを使用して、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと
を更に備える、請求項１に記載の方法。
前記ガントリが前記第２のガントリ角度に位置決めされている状態で、前記放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の前記放射線ビームの放射線場を示す第２の放射線透過画像を取得することと、
前記第２の放射線透過画像を使用して、前記放射線ビームの放射線場の中心と、前記放射線ビームの放射線場における前記放射線不透過マーカーの影の中心とを決定することと、
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にないことを決定することと、
前記放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定された場合、調整後の放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定されるまで、ビームアライメントパラメータを調整することによって前記放射線ビームを調整し、前記調整後の放射線ビームと前記第２のガントリ角度に位置決めされた前記ガントリとを用いて前記第２の放射線透過画像を取得するステップ及び前記中心を決定するステップを繰り返すことと、ここで、前記ビームアライメントパラメータを調整することは、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することであり、
前記調整後の放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定された場合、前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記第２のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして前記調整後のビームアライメントパラメータを記憶することと、
前記ＬＩＮＡＣの前記ガントリが前記第２のガントリ角度に回転したとき、前記第２のガントリ角度についての前記最適なビームアライメントパラメータとして記憶されている前記調整後のビームアライメントパラメータを使用して、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと
を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
Ｎ個のガントリ角度の各々について、
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記ガントリを前記Ｎ個のガントリ角度のうちのガントリ角度に位置決めすることと、
前記Ｎ個のガントリ角度のうちの前記ガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータを決定することと、ここで、前記最適なビームアライメントパラメータは、前記ガントリが前記Ｎ個のガントリ角度のうちの前記ガントリ角度にあるとき、前記放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの中心にくるように、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整するものであり、
前記Ｎ個のガントリ角度のうちの前記ガントリ角度についての前記最適なビームアライメントパラメータを記憶することと
を更に備える、請求項１に記載の方法。
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記ガントリを前記Ｎ個のガントリ角度のうちのガントリ角度に位置決めすることと、
前記Ｎ個のガントリ角度のうちの前記ガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータを決定することと、ここで、前記最適なビームアライメントパラメータは、前記ガントリが前記Ｎ個のガントリ角度のうちの前記ガントリ角度にあるとき、前記放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの中心にくるように、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整するものであり、
前記Ｎ個のガントリ角度のうちの前記ガントリ角度についての前記最適なビームアライメントパラメータを記憶することと
を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項13】
前記ガントリの回転中、前記Ｎ個のガントリ角度について記憶されたＮ個の最適なビームアライメントパラメータを使用して、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することを更に備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記Ｎ個のガントリ角度について記憶されたＮ個の最適なビームアライメントパラメータに基づいてビームアライメントパラメータを決定するための式を決定することと、
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記ガントリが回転する際に、前記式に基づいて、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと
を更に備える、請求項１２に記載の方法。
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記ガントリが回転する際に、前記式に基づいて、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと
を更に備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
前記ＬＩＮＡＣは、前記式を決定するためにパラメトリック曲線フィッティング又は補間を用いる、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記ＬＩＮＡＣを使用して、前記コリメータを少なくとも第１のコリメータ角度及び第２のコリメータ角度に位置決めすることと、ここで、前記第１の放射線透過画像は、前記ガントリが前記第１のガントリ角度に位置決めされており、前記コリメータが前記第１のコリメータ角度に位置決めされている状態で取得され、前記第２のコリメータ角度は、前記第１のコリメータ角度とは異なるものであり、
前記ガントリが前記第１のガントリ角度に位置決めされており、前記コリメータが前記第２のコリメータ角度に位置決めされている状態で、前記放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の前記放射線ビームの放射線場を示す追加の放射線透過画像を取得することと
を更に備え、
前記第１の放射線透過画像及び前記追加の放射線透過画像は、前記放射線ビームの放射線場の中心を決定するために使用される、
請求項１に記載の方法。
前記ガントリが前記第１のガントリ角度に位置決めされており、前記コリメータが前記第２のコリメータ角度に位置決めされている状態で、前記放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の前記放射線ビームの放射線場を示す追加の放射線透過画像を取得することと
を更に備え、
前記第１の放射線透過画像及び前記追加の放射線透過画像は、前記放射線ビームの放射線場の中心を決定するために使用される、
請求項１に記載の方法。
【請求項17】
前記ＬＩＮＡＣは、前記第１の放射線透過画像内の放射線場の中心と前記追加の放射線透過画像内の放射線場の中心とを平均することによって、前記放射線ビームの放射線場の中心を決定する、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
線形加速器（ＬＩＮＡＣ）であって、
ガントリと、
１つ又は複数の偏向磁石と、
コリメータと、
コントローラと
を備え、前記コントローラは、
前記１つ又は複数の偏向磁石及び前記コリメータを使用して、放射線ビームを生成することと、
前記ガントリを第１のガントリ角度に位置決めすることと、
前記ガントリが前記第１のガントリ角度に位置決めされている状態で、放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の前記放射線ビームの放射線場を示す第１の放射線透過画像を取得することと、
前記第１の放射線透過画像を使用して、前記放射線ビームの放射線場の中心と、前記放射線ビームの放射線場における前記放射線不透過マーカーの影の中心とを決定することと、
前記放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にないことを決定することと、
前記放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定された場合、調整後の放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定されるまで、ビームアライメントパラメータを調整することによって前記放射線ビームを調整し、前記調整後の放射線ビームと前記第１のガントリ角度に位置決めされた前記ガントリとを用いて前記第１の放射線透過画像を取得するステップ及び前記中心を決定するステップを繰り返すことと、ここで、前記ビームアライメントパラメータを調整することは、前記１つ又は複数の偏向磁石に供給される電流を調整することであり、
前記調整後の放射線ビームの前記放射線場の前記中心が前記放射線不透過マーカーの前記影の前記中心にあると決定された場合、前記第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして前記調整後のビームアライメントパラメータを記憶することと、
前記ＬＩＮＡＣのガントリが前記第１のガントリ角度に回転したとき、前記第１のガントリ角度についての前記最適なビームアライメントパラメータとして記憶されている前記調整後のビームアライメントパラメータを使用して、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと
を前記ＬＩＮＡＣに行わせるものである、ＬＩＮＡＣ。
ガントリと、
１つ又は複数の偏向磁石と、
コリメータと、
コントローラと
を備え、前記コントローラは、
前記１つ又は複数の偏向磁石及び前記コリメータを使用して、放射線ビームを生成することと、
前記ガントリを第１のガントリ角度に位置決めすることと、
前記ガントリが前記第１のガントリ角度に位置決めされている状態で、放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の前記放射線ビームの放射線場を示す第１の放射線透過画像を取得することと、
前記第１の放射線透過画像を使用して、前記放射線ビームの放射線場の中心と、前記放射線ビームの放射線場における前記放射線不透過マーカーの影の中心とを決定することと、
前記放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にないことを決定することと、
前記放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定された場合、調整後の放射線ビームの放射線場の中心が前記放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定されるまで、ビームアライメントパラメータを調整することによって前記放射線ビームを調整し、前記調整後の放射線ビームと前記第１のガントリ角度に位置決めされた前記ガントリとを用いて前記第１の放射線透過画像を取得するステップ及び前記中心を決定するステップを繰り返すことと、ここで、前記ビームアライメントパラメータを調整することは、前記１つ又は複数の偏向磁石に供給される電流を調整することであり、
前記調整後の放射線ビームの前記放射線場の前記中心が前記放射線不透過マーカーの前記影の前記中心にあると決定された場合、前記第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして前記調整後のビームアライメントパラメータを記憶することと、
前記ＬＩＮＡＣのガントリが前記第１のガントリ角度に回転したとき、前記第１のガントリ角度についての前記最適なビームアライメントパラメータとして記憶されている前記調整後のビームアライメントパラメータを使用して、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと
を前記ＬＩＮＡＣに行わせるものである、ＬＩＮＡＣ。
【請求項19】
線形加速器（ＬＩＮＡＣ）のガントリの１つ又は複数の偏向磁石及びコリメータを使用して、放射線ビームを生成することと、
前記ガントリをＮ個のガントリ角度の各々に回転させることと、
前記Ｎ個のガントリ角度の各々において、前記ガントリ角度について記憶されたビームアライメントパラメータを使用して、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと、ここで、前記Ｎ個のガントリ角度について記憶された前記ビームアライメントパラメータは、前記ガントリの機械的回転誤差を補正するものである、
を備える、方法。
前記ガントリをＮ個のガントリ角度の各々に回転させることと、
前記Ｎ個のガントリ角度の各々において、前記ガントリ角度について記憶されたビームアライメントパラメータを使用して、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと、ここで、前記Ｎ個のガントリ角度について記憶された前記ビームアライメントパラメータは、前記ガントリの機械的回転誤差を補正するものである、
を備える、方法。
【請求項20】
線形加速器（ＬＩＮＡＣ）であって、
１つ又は複数の偏向磁石とコリメータとを含むガントリと、
コントローラと
を備え、前記コントローラは、
前記ガントリの前記１つ又は複数の偏向磁石及び前記コリメータを使用して、放射線ビームを生成することと、
前記ガントリをＮ個のガントリ角度の各々に回転させることと、
前記Ｎ個のガントリ角度の各々において、前記ガントリ角度について記憶されたビームアライメントパラメータを使用して、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと、ここで、前記Ｎ個のガントリ角度について記憶された前記ビームアライメントパラメータは、前記ガントリの機械的回転誤差を補正する、
を行うように構成されている、ＬＩＮＡＣ。
１つ又は複数の偏向磁石とコリメータとを含むガントリと、
コントローラと
を備え、前記コントローラは、
前記ガントリの前記１つ又は複数の偏向磁石及び前記コリメータを使用して、放射線ビームを生成することと、
前記ガントリをＮ個のガントリ角度の各々に回転させることと、
前記Ｎ個のガントリ角度の各々において、前記ガントリ角度について記憶されたビームアライメントパラメータを使用して、前記１つ又は複数の偏向磁石に前記ＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することと、ここで、前記Ｎ個のガントリ角度について記憶された前記ビームアライメントパラメータは、前記ガントリの機械的回転誤差を補正する、
を行うように構成されている、ＬＩＮＡＣ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願への相互参照】
【0001】
[0001]本願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる、２０２０年８月２６日に出願された米国仮特許出願第６３／０７０，４５６号に対する優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【0002】
[0002]発明の属する技術分野
[0003]本発明は一般に、医用線形加速器（ＬＩＮＡＣ）が放射線ビームを患者内の正確なポイントに照射する放射線治療に関する。
[0003]本発明は一般に、医用線形加速器（ＬＩＮＡＣ）が放射線ビームを患者内の正確なポイントに照射する放射線治療に関する。
【背景技術】
【0003】
[0004]背景についての考察
[0005]１．１ 機械的回転
[0006]放射線療法とは、強烈な高エネルギー放射線ビームのビームを使用してがん細胞を殺すがん治療の一種である。治療中、図１及び図２に示すように、医用線形加速器（ＬＩＮＡＣ）１００のガントリ１０２は、カウチ１０６で支えられている患者内の正確なポイント（図示せず）に放射線ビーム１０４を照射する。治療中、ＬＩＮＡＣ１００のガントリ１０２は、それぞれ図１及び図２に示されているように、例えば、０度及び１８０度を含む異なるガントリ角度に回転する。ＬＩＮＡＣ機械的回転の幾何学的精度は、治療の精度に影響を与える。
[0005]１．１ 機械的回転
[0006]放射線療法とは、強烈な高エネルギー放射線ビームのビームを使用してがん細胞を殺すがん治療の一種である。治療中、図１及び図２に示すように、医用線形加速器（ＬＩＮＡＣ）１００のガントリ１０２は、カウチ１０６で支えられている患者内の正確なポイント（図示せず）に放射線ビーム１０４を照射する。治療中、ＬＩＮＡＣ１００のガントリ１０２は、それぞれ図１及び図２に示されているように、例えば、０度及び１８０度を含む異なるガントリ角度に回転する。ＬＩＮＡＣ機械的回転の幾何学的精度は、治療の精度に影響を与える。
【0004】
[0007]１．２ 放射線アイソセンタ
[0008]放射線アイソセンタは、ガントリが回転したときに放射線ビームが交差する空間内のポイントである。空間内の放射線アイソセンタポイントの適切な決定は、患者の治療の精度を高め得る。腫瘍が放射線アイソセンタに位置するように患者が位置決めされている場合、放射線ビームが、ガントリを通してその腫瘍に固定されることとなる。放射線アイソセンタが不正確に定義された場合、及び／又は、腫瘍がアイソセンタに正確には位置付けされていない場合、高用量の放射線が腫瘍以外に照射されてしまい、望まれない有害な副作用をもたらし得る。
[0008]放射線アイソセンタは、ガントリが回転したときに放射線ビームが交差する空間内のポイントである。空間内の放射線アイソセンタポイントの適切な決定は、患者の治療の精度を高め得る。腫瘍が放射線アイソセンタに位置するように患者が位置決めされている場合、放射線ビームが、ガントリを通してその腫瘍に固定されることとなる。放射線アイソセンタが不正確に定義された場合、及び／又は、腫瘍がアイソセンタに正確には位置付けされていない場合、高用量の放射線が腫瘍以外に照射されてしまい、望まれない有害な副作用をもたらし得る。
【0005】
[0009]１．３ ガントリ回転機械的誤差
[0010]ＬＩＮＡＣ１００のガントリ１０２が回転する際、ガントリ１０２は、それ自体の重みにより並進する傾向がある。多くの場合、ガントリ１０２は、回転の理想的なガントリ平面の内外で並進する傾向がある。この並進の量及び方向は、ガントリ角度とＬＩＮＡＣ機械的設計とに依存する。並進の例は、０度の角度のガントリ１０２が示されたＬＩＮＡＣ１００の側面図と、１８０度の角度のガントリ１０２を重ね合わせた図とを提供する図３に示される。０度及び１８０度の両方の角度のガントリ１０２からの放射線ビーム１０４の軸が破線で示されている。放射線ビーム１０４の２つの軸の隔たりは、ガントリ１０２が回転する際に前方又は後方への並進を引き起こすＬＩＮＡＣガントリのサグによるものである。典型的に、これらの機械的誤差を低減するためにできることは多くはなく、機械的誤差は、現在、患者の治療における不正確性として受け入れられている。
[0010]ＬＩＮＡＣ１００のガントリ１０２が回転する際、ガントリ１０２は、それ自体の重みにより並進する傾向がある。多くの場合、ガントリ１０２は、回転の理想的なガントリ平面の内外で並進する傾向がある。この並進の量及び方向は、ガントリ角度とＬＩＮＡＣ機械的設計とに依存する。並進の例は、０度の角度のガントリ１０２が示されたＬＩＮＡＣ１００の側面図と、１８０度の角度のガントリ１０２を重ね合わせた図とを提供する図３に示される。０度及び１８０度の両方の角度のガントリ１０２からの放射線ビーム１０４の軸が破線で示されている。放射線ビーム１０４の２つの軸の隔たりは、ガントリ１０２が回転する際に前方又は後方への並進を引き起こすＬＩＮＡＣガントリのサグによるものである。典型的に、これらの機械的誤差を低減するためにできることは多くはなく、機械的誤差は、現在、患者の治療における不正確性として受け入れられている。
【発明の概要】
【0006】
[0011]本発明の態様は、変調されたビームアライメントを使用してガントリ誤差を補正し得る。いくつかの態様では、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）は、ビームの中心軸が全てのガントリ角度で空間内の同じロケーションを指すようにビームの方向を変えることによって、ガントリにおける機械的誤差を補償するために、各ガントリ位置においてビーム電磁電流を変調し得る。
【0007】
[0012]本発明の一態様は、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）の１つ又は複数の偏向磁石及びコリメータを使用して、放射線ビームを生成することを含む方法を提供し得る。本方法は、ＬＩＮＡＣを使用して、ガントリを第１のガントリ角度に位置決めすることを含み得る。本方法は、ガントリが第１のガントリ角度に位置決めされている状態で、放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の放射線ビームの放射線場を示す第１の放射線透過画像を取得することを含み得る。本方法は、第１の放射線透過画像を使用して、放射線ビームの放射線場の中心と、放射線ビームの放射線場における放射線不透過マーカーの影の中心とを決定することを含み得る。本方法は、ＬＩＮＡＣを使用して、放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定することを含み得る。本方法は、放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定された場合、調整後の放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定されるまで、ビームアライメントパラメータを調整することによって放射線ビームを調整し、調整後の放射線ビームと第１のガントリ角度に位置決めされたガントリとを用いて放射線透過画像取得ステップ及び中心決定ステップを繰り返すことを含み得、ここにおいて、ビームアライメントパラメータを調整することは、１つ又は複数の偏向磁石にＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整する。本方法は、調整後の放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定された場合、ＬＩＮＡＣを使用して、第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして調整後のビームアライメントパラメータを記憶することを含み得る。本方法は、ＬＩＮＡＣのガントリが第１のガントリ角度に回転したとき、第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして記憶されている調整後のビームアライメントパラメータを使用して、１つ又は複数の偏向磁石にＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することを含み得る。
【0008】
[0013]いくつかの態様では、本方法は、放射線不透過マーカーを位置決めすることを更に含み得る。いくつかの態様では、本方法は、放射線不透過マーカーを放射線アイソセンタに位置決めすることを更に含み得、放射線アイソセンタは、ＬＩＮＡＣのガントリが回転したときに、ＬＩＮＡＣによって生成された放射線ビームが交差する空間内のポイントであり得る。いくつかの態様では、本方法は、放射線アイソセンタを決定することを更に含み得る。
【0009】
[0014]いくつかの態様では、本方法は、電気泳動表示装置（ＥＰＩＤ）を使用して、ＥＰＩＤが受ける放射線に基づいて第１の放射線透過画像を生成することを更に含み得る。いくつかの態様では、放射線不透過マーカーは、球状の放射線不透過マーカーであり得る。いくつかの態様では、放射線ビームの放射線場は、正方形の放射線ビームであり得る。
【0010】
[0015]いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣを使用して、放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定することは、放射線ビームの放射線場の中心と放射線不透過マーカーの影の中心との間の距離を決定することと、距離が距離許容閾値よりも大きいと決定することとを含み得る。いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣを使用して、調整後の放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定することは、調整後の放射線ビームの放射線場の中心と放射線不透過マーカーの影の中心との間の距離を決定することと、距離が距離許容閾値よりも小さいと決定することとを含み得る。
【0011】
[0016]いくつかの態様では、調整後のビームアライメントパラメータは、第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとしてルックアップテーブルに記憶され得る。
【0012】
[0017]いくつかの態様では、本方法は、ＬＩＮＡＣを使用して、ガントリを第２のガントリ角度に位置決めすることを更に含み得る。いくつかの態様では、本方法は、ガントリが第２のガントリ角度に位置決めされている状態で、放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の放射線ビームの放射線場を示す第２の放射線透過画像を取得することを更に含み得る。いくつかの態様では、本方法は、第２の放射線透過画像を使用して、放射線ビームの放射線場の中心と、放射線ビームの放射線場における放射線不透過マーカーの影の中心とを決定することと、ＬＩＮＡＣを使用して、放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定することとを更に含み得る。いくつかの態様では、本方法は、放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定された場合、調整後の放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定されるまで、ビームアライメントパラメータを調整することによって放射線ビームを調整し、調整後の放射線ビームと第２のガントリ角度に位置決めされたガントリとを用いて放射線透過画像取得ステップ及び中心決定ステップを繰り返すことを更に含み得る。いくつかの態様では、ビームアライメントパラメータを調整することは、１つ又は複数の偏向磁石にＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整し得る。いくつかの態様では、本方法は、調整後の放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定された場合、ＬＩＮＡＣを使用して、第２のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして調整後のビームアライメントパラメータを記憶することを更に含み得る。いくつかの態様では、本方法は、ＬＩＮＡＣのガントリが第２のガントリ角度に回転したとき、第２のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして記憶されている調整後のビームアライメントパラメータを使用して、１つ又は複数の偏向磁石にＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することを更に含み得る。
【0013】
[0018]いくつかの態様では、本方法は、Ｎ個のガントリ角度の各々について、ＬＩＮＡＣを使用して、ガントリをＮ個のガントリ角度のうちのガントリ角度に位置決めすることと、Ｎ個のガントリ角度のうちのガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータを決定することと、ここにおいて、最適なビームアライメントパラメータは、ガントリがＮ個のガントリ角度のうちのガントリ角度にあるとき、放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの中心にくるように、１つ又は複数の偏向磁石にＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整する、Ｎ個のガントリ角度のうちのガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータを記憶することとを更に含み得る。いくつかの態様では、本方法は、ガントリの回転中、Ｎ個のガントリ角度について記憶されたＮ個の最適なビームアライメントパラメータを使用して、１つ又は複数の偏向磁石にＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することを更に含み得る。いくつかの態様では、本方法は、ＬＩＮＡＣを使用して、Ｎ個のガントリ角度について記憶されたＮ個の最適なビームアライメントパラメータに基づいてビームアライメントパラメータを決定するための式を決定することと、ＬＩＮＡＣを使用して、ガントリが回転する際に、式に基づいて、１つ又は複数の偏向磁石にＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することとを更に含み得る。いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣは、式を決定するためにパラメトリック曲線フィッティング又は補間を用い得る。
【0014】
[0019]いくつかの態様では、本方法は、ＬＩＮＡＣを使用して、コリメータを少なくとも第１のコリメータ角度及び第２のコリメータ角度に位置決めすることを更に含み得る。いくつかの態様では、第１の放射線透過画像は、ガントリが第１のガントリ角度に位置決めされており、コリメータが第１のコリメータ角度に位置決めされている状態で取得され得る。いくつかの態様では、第２のコリメータ角度は、第１のコリメータ角度とは異なる。いくつかの態様では、本方法は、ガントリが第１のガントリ角度に位置決めされており、コリメータが第２のコリメータ角度に位置決めされている状態で、放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の放射線ビームの放射線場を示す追加の放射線透過画像を取得することを更に含み得る。いくつかの態様では、第１の放射線透過画像及び追加の放射線透過画像は、放射線ビームの放射線場の中心を決定するために使用され得る。いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣは、第１の放射線透過画像内の放射線場の中心と追加の放射線透過画像内の放射線場の中心とを平均することによって、放射線ビームの放射線場の中心を決定し得る。
【0015】
[0020]本発明の別の態様は、ガントリと、１つ又は複数の偏向磁石と、コリメータと、コントローラとを備える線形加速器（ＬＩＮＡＣ）を提供し得る。コントローラは、１つ又は複数の偏向磁石及びコリメータを使用して、放射線ビームを生成することをＬＩＮＡＣに行わせるように構成され得る。コントローラは、ガントリを第１のガントリ角度に位置決めすることをＬＩＮＡＣに行わせるように構成され得る。コントローラは、ガントリが第１のガントリ角度に位置決めされている状態で、放射線不透過マーカーを通り過ぎた後の放射線ビームの放射線場を示す第１の放射線透過画像を取得することをＬＩＮＡＣに行わせるように構成され得る。コントローラは、第１の放射線透過画像を使用して、放射線ビームの放射線場の中心と、放射線ビームの放射線場における放射線不透過マーカーの影の中心とを決定することをＬＩＮＡＣに行わせるように構成され得る。コントローラは、放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定することをＬＩＮＡＣに行わせるように構成され得る。コントローラは、放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にないと決定された場合、調整後の放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定されるまで、ビームアライメントパラメータを調整することによって放射線ビームを調整し、調整後の放射線ビームと第１のガントリ角度に位置決めされたガントリとを用いて放射線透過画像取得ステップ及び中心決定ステップを繰り返すことをＬＩＮＡＣに行わせるように構成され得、ビームアライメントパラメータを調整することは、１つ又は複数の偏向磁石に供給される電流を調整し得る。コントローラは、調整後の放射線ビームの放射線場の中心が放射線不透過マーカーの影の中心にあると決定された場合、第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして調整後のビームアライメントパラメータを記憶することをＬＩＮＡＣに行わせるように構成され得る。コントローラは、ＬＩＮＡＣのガントリが第１のガントリ角度に回転したとき、第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして記憶されている調整後のビームアライメントパラメータを使用して、１つ又は複数の偏向磁石にＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することをＬＩＮＡＣに行わせるように構成され得る。
【0016】
[0021]本発明の更に別の態様は、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）のガントリの１つ又は複数の偏向磁石及びコリメータを使用して、放射線ビームを生成することを含む方法を提供し得る。本方法は、ガントリをＮ個のガントリ角度の各々に回転させることを含み得る。本方法は、Ｎ個のガントリ角度の各々において、ガントリ角度について記憶されたビームアライメントパラメータを使用して、１つ又は複数の偏向磁石にＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整することを含み得、Ｎ個のガントリ角度について記憶されたビームアライメントパラメータは、ガントリの機械的回転誤差を補正する。
【0017】
[0022]発明の更に別の態様は、ガントリとコントローラとを含む線形加速器（ＬＩＮＡＣ）を提供し得る。ガントリは、１つ又は複数の偏向磁石とコリメータとを含み得る。コントローラは、ガントリの１つ又は複数の偏向磁石及びコリメータを使用して、放射線ビームを生成するように構成され得る。コントローラは、ガントリをＮ個のガントリ角度の各々に回転させるように構成され得る。コントローラは、Ｎ個のガントリ角度の各々において、ガントリ角度について記憶されたビームアライメントパラメータを使用して、１つ又は複数の偏向磁石にＬＩＮＡＣによって供給される電流を調整するように構成され得、Ｎ個のガントリ角度について記憶されたビームアライメントパラメータは、ガントリの機械的回転誤差を補正する。
【0018】
[0023]本発明の更に別の態様は、上に記載した方法のいずれかを実行するように線形加速器（ＬＩＮＡＣ）を適合させるための命令を含むコンピュータプログラムを提供し得る。本発明の更に別の態様は、コンピュータプログラムを含むキャリアを提供し得、キャリアは、電子信号、光信号、無線信号、又はコンピュータ可読記憶媒体のうちの１つであり得る。
【0019】
[0024]本発明の更に別の態様は、処理回路とメモリとを含む線形加速器（ＬＩＮＡＣ）を提供し得る。メモリは、処理回路によって実行可能な命令を含み得、それによって、ＬＩＮＡＣは、上に記載した方法の任意のいずれかを実行するように動作する。
【0020】
[0025]本発明の更に別の態様は、上に記載した方法のいずれかに適応した線形加速器（ＬＩＮＡＣ）を提供し得る。
【0021】
[0026]本発明の更に別の態様は、上に記載した態様の任意の組合せを提供し得る。
【0022】
[0027]システム及び方法内に包含される更なる変形例は、以下の本発明の詳細な説明において説明される。
【0023】
[0028]本明細書に組み込まれ本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明の様々な非限定的な実施形態を例示する。図面では、同様の参照番号は、同一の又は機能的に類似した要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
［パーツリスト］
[0041]１００－線形加速器（ＬＩＮＡＣ）１００
[0042]１０２－ガントリ
[0043]１０４－放射線ビーム
[0044]１０６－カウチ
[0045]４０２－導波路
[0046]４０４－１つ又は複数の偏向磁石
[0047]４０６－１つ又は複数の偏向磁石内の放射線ビーム
[0048]４０８－放射線ビームがターゲット上に向けられる角度
[0049]４１０－コリメータ
[0050]４１２－中心ビーム軸
[0051]４１４－上側ビームエッジ
[0052]４１６－下側ビームエッジ
[0053]６００－マーカーアセンブリ
[0054]６０２－放射線不透過マーカー
[0055]６０４－ステム
[0056]６０６－基部
[0057]９０２－放射線場の境界
[0058]９０４－マーカーの境界
[0059]１２００－ＬＩＮＡＣのコントローラ
[0060]１２０２－処理回路（ＰＣ）
[0061]１２０８－ローカル記憶ユニット
[0062]１２１０－ネットワーク
[0063]１２４１－コンピュータプログラム製品（ＣＰＰ）
[0064]１２４２－コンピュータ可読媒体（ＣＲＭ）
[0065]１２４３－コンピュータプログラム（ＣＰ）
[0066]１２４４－コンピュータ可読命令（ＣＲＩ）
[0067]１２４８－ステアリング電流ジェネレータ
[0068]１２５０－ガントリロテータ
[0069]１２５２－コリメータロテータ
[0070]１２５４－放射線ビームジェネレータ
[0071]１２５５－１つ又は複数のプロセッサ（Ｐ）
[0072]１２６５－送信機（Ｔｘ）
[0073]１２６７－受信機（Ｒｘ）１２６７
[0074]１２６８－ネットワークインターフェース
[0075]２．１ 放射線ビームアライメント
[0041]１００－線形加速器（ＬＩＮＡＣ）１００
[0042]１０２－ガントリ
[0043]１０４－放射線ビーム
[0044]１０６－カウチ
[0045]４０２－導波路
[0046]４０４－１つ又は複数の偏向磁石
[0047]４０６－１つ又は複数の偏向磁石内の放射線ビーム
[0048]４０８－放射線ビームがターゲット上に向けられる角度
[0049]４１０－コリメータ
[0050]４１２－中心ビーム軸
[0051]４１４－上側ビームエッジ
[0052]４１６－下側ビームエッジ
[0053]６００－マーカーアセンブリ
[0054]６０２－放射線不透過マーカー
[0055]６０４－ステム
[0056]６０６－基部
[0057]９０２－放射線場の境界
[0058]９０４－マーカーの境界
[0059]１２００－ＬＩＮＡＣのコントローラ
[0060]１２０２－処理回路（ＰＣ）
[0061]１２０８－ローカル記憶ユニット
[0062]１２１０－ネットワーク
[0063]１２４１－コンピュータプログラム製品（ＣＰＰ）
[0064]１２４２－コンピュータ可読媒体（ＣＲＭ）
[0065]１２４３－コンピュータプログラム（ＣＰ）
[0066]１２４４－コンピュータ可読命令（ＣＲＩ）
[0067]１２４８－ステアリング電流ジェネレータ
[0068]１２５０－ガントリロテータ
[0069]１２５２－コリメータロテータ
[0070]１２５４－放射線ビームジェネレータ
[0071]１２５５－１つ又は複数のプロセッサ（Ｐ）
[0072]１２６５－送信機（Ｔｘ）
[0073]１２６７－受信機（Ｒｘ）１２６７
[0074]１２６８－ネットワークインターフェース
[0075]２．１ 放射線ビームアライメント
【0026】
[0076]図４は、いくつかの態様による、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）１００のガントリ１０２及びＬＩＮＡＣ１００によって放出される放射線ビーム１０４の断面図を例示する。いくつかの態様では、図４に示すように、放射線ビーム１０４は、中心ビーム軸４１２と、上側ビームエッジ４１４と、下側ビームエッジ４１６とを含み得る。いくつかの態様では、図４に示すように、放射線ビーム１０４は、導波路４０２内で電子を加速させ、出口窓を通してこれらの電子を下方に曲げることによって、ＬＩＮＡＣ１００内で作り出され得る。いくつかの態様では、電子は、１つ又は複数の偏向磁石４０４（例えば、１つ又は複数の電磁石）を使用して（例えば、下方に）曲げられ得る。いくつかの態様では、１つ又は複数の偏向磁石４０４は、電子ビーム１０４がターゲット上に向けられる角度４０８を変えることを可能にし、これはまた、ＬＩＮＡＣ１００のコリメータ４１０を出るときに放射線ビーム１０４が向かう方向を変える。いくつかの態様では、これらの変化は、治療中に患者の中にビーム１０２が進む際にその方向を効果的に変え得る。いくつかの態様では、放射線ビーム角度の大きさは、１つ又は複数の偏向磁石４０４を通る電流を調整することによって制御され得る。参照番号４０６は、１つ又は複数の偏向磁石４０４内の放射線ビームを表す。
【0027】
[0077]２．２ 変調されたビームアライメントを使用したガントリ誤差の補正
[0078]いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣ１００（例えば、ＬＩＮＡＣのコントローラ）は、中心ビーム軸４１２が各ガントリ角度で空間内の同じロケーションを指すように、放射線ビーム１０４の方向を変えるガントリ１０２内の任意の機械的誤差を補償するために、ガントリ１０２の各位置でビーム電磁石電流を変調し得る。図５は、０度の角のガントリ１０２が示されたＬＩＮＡＣ１００の側面図と、１８０度の角度のガントリ１０２を重ね合わせた図とを提供する。図５に示すように、ガントリ１０２の回転に関する機械的不正確性（例えば、機械的シフト）を補償するためにビームステアリングが用いられる場合、０度の角度のガントリ１０２で放出される放射線ビーム１０４の中心ビーム軸と、１８０度の角度のガントリ１０２で放出される放射線ビーム１０４の中心ビーム軸とを収束させることができる。いくつかの態様では、空間内の単一の固定されたロケーションに放射線ビーム１０４の収束を強制する方向に放射線ビーム１０４をアラインするように０度及び１８０度のガントリ角度に対する偏向磁石電流が選択されたため、放射線ビーム１０２は収束し得る。
[0078]いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣ１００（例えば、ＬＩＮＡＣのコントローラ）は、中心ビーム軸４１２が各ガントリ角度で空間内の同じロケーションを指すように、放射線ビーム１０４の方向を変えるガントリ１０２内の任意の機械的誤差を補償するために、ガントリ１０２の各位置でビーム電磁石電流を変調し得る。図５は、０度の角のガントリ１０２が示されたＬＩＮＡＣ１００の側面図と、１８０度の角度のガントリ１０２を重ね合わせた図とを提供する。図５に示すように、ガントリ１０２の回転に関する機械的不正確性（例えば、機械的シフト）を補償するためにビームステアリングが用いられる場合、０度の角度のガントリ１０２で放出される放射線ビーム１０４の中心ビーム軸と、１８０度の角度のガントリ１０２で放出される放射線ビーム１０４の中心ビーム軸とを収束させることができる。いくつかの態様では、空間内の単一の固定されたロケーションに放射線ビーム１０４の収束を強制する方向に放射線ビーム１０４をアラインするように０度及び１８０度のガントリ角度に対する偏向磁石電流が選択されたため、放射線ビーム１０２は収束し得る。
【0028】
[0079]２．３ アラインされたビームの作成
[0080]図６は、いくつかの態様によるマーカーアセンブリ６００の例を例示する。いくつかの態様では、図６に示すように、マーカーアセンブリ６００は、位置決めのために、（例えば、タングステン製の）球状の高密度マーカー６０２と、（例えば、プラスチック製の）低密度ステム６０４と、基部６０６とを含み得る。いくつかの態様では、マーカー６０２は、放射線不透過マーカーであり得る。
[0080]図６は、いくつかの態様によるマーカーアセンブリ６００の例を例示する。いくつかの態様では、図６に示すように、マーカーアセンブリ６００は、位置決めのために、（例えば、タングステン製の）球状の高密度マーカー６０２と、（例えば、プラスチック製の）低密度ステム６０４と、基部６０６とを含み得る。いくつかの態様では、マーカー６０２は、放射線不透過マーカーであり得る。
【0029】
[0081]いくつかの態様では、放射線ビーム１０４が照準を合わせているターゲットが放射線場の中心内に位置決めされたときに、放射線ビーム１０４はアラインされ得る。図７は、いくつかの態様による、放射線ビーム１０４がアラインされているかどうかを決定するために透過画像（例えば、Ｘ線透過画像）を取得するためのセットアップを例示する。いくつかの態様では、図７に示すように、マーカー６０２は、ターゲットロケーションに位置付けされ得る。いくつかの態様では、電気泳動表示装置（ＥＰＩＤ）７０２を使用して、ＥＰＩＤ７０２が受ける放射線の放射線透過画像を生成し得る。いくつかの態様では、放射線透過画像を使用して、放射線ビーム１０４の放射線場の中心とマーカー６０２の中心とが一致するかどうかを決定することによって、放射線ビーム１０４がアラインされているかどうかを決定し得る。
【0030】
[0082]図８は、いくつかの態様による、ＥＰＩＤ７０２によって生成された未処理の放射線透過画像の例を例示する。いくつかの態様では、放射線透過画像は、Ｘ線透過画像であり得る。いくつかの態様では、暗い正方形領域は、正方形の放射線場によって作り出され得、より明るい円形の内側の形状は、放射線場内に位置決めされる放射線不透過マーカー６０２の影によって作り出され得る。いくつかの態様では、図８に示すように、放射線透過画像において、放射線場の境界及びマーカー６０２によって作り出された円は、明確に視認できるものであり得る。
【0031】
[0083]いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣ１００（例えば、ＬＩＮＡＣ１００のコントローラ）は、自動画像処理技法を使用して、放射線場の境界及びマーカー６０２によって作り出された円を決定し得る。いくつかの態様では、図９に示すように、ＬＩＮＡＣ１００は、放射線場の境界９０２及びマーカー６０２の境界９０４を検出し得る。いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣ１００（例えば、ＬＩＮＡＣ１００のコントローラ）は、放射線場の境界９０２及びマーカー６０２によって作り出された円の境界９０４を使用して、放射線場の中心及び円の中心を計算し得る。いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣ１００は、計算された放射線場の中心及び円の中心を使用して、マーカー誤差ベクトルを決定し得る。いくつかの態様では、図１０に示すように、マーカー誤差ベクトルは、マーカーの中心の位置と放射線場の中心の位置との間の差であり得る。いくつかの態様では、マーカー誤差が０でない大きさである場合、マーカー誤差の大きさが最小になる放射線場の中心にマーカー６０２が位置するまで、（例えば、１つ又は複数の偏向磁石４０４を通る電流を調整することによって）ＬＩＮＡＣビームアライメントを調整して、放射線場に対するマーカー６０２の位置を移動させることができる。
【0032】
[0084]２．４ ガントリ依存ビームアライメント電流の決定
[0085]図１１は、いくつかの態様による、ガントリ依存ビームアライメント電流を決定するためのプロセス１１００を例示する。いくつかの態様では、プロセス１１００のステップのうちの１つ又は複数は、ＬＩＮＡＣ１００（例えば、ＬＩＮＡＣ１００のコントローラ）によって実行され得る。いくつかの態様では、プロセス１１００は、Ｎ個のガントリ角度位置をルックアップテーブル（ＬＵＴ）入力とし、そのガントリ角度に対するビームステアリング電流をＬＵＴ出力とするＬＵＴを作成し得る。いくつかの態様では、プロセス１１００は、ガントリがガントリ角度にあるときに、ガントリ角度に対してビームステアリング電流を印加することを含み得る。いくつかの態様では、プロセス１１００は、追加的又は代替的に、任意のガントリ角度についてのビームステアリング電流を決定するための式を得るために、測定されたＮ個のガントリ角度でのパラメトリックフィットを用いることを含み得る。
[0085]図１１は、いくつかの態様による、ガントリ依存ビームアライメント電流を決定するためのプロセス１１００を例示する。いくつかの態様では、プロセス１１００のステップのうちの１つ又は複数は、ＬＩＮＡＣ１００（例えば、ＬＩＮＡＣ１００のコントローラ）によって実行され得る。いくつかの態様では、プロセス１１００は、Ｎ個のガントリ角度位置をルックアップテーブル（ＬＵＴ）入力とし、そのガントリ角度に対するビームステアリング電流をＬＵＴ出力とするＬＵＴを作成し得る。いくつかの態様では、プロセス１１００は、ガントリがガントリ角度にあるときに、ガントリ角度に対してビームステアリング電流を印加することを含み得る。いくつかの態様では、プロセス１１００は、追加的又は代替的に、任意のガントリ角度についてのビームステアリング電流を決定するための式を得るために、測定されたＮ個のガントリ角度でのパラメトリックフィットを用いることを含み得る。
【0033】
[0086]いくつかの態様では、プロセス１１００は、放射線不透過マーカー６０２（例えば、球状のマーカー）を位置決めするステップ１１０２を含み得る。いくつかの態様では、マーカー６０２は、放射線アイソセンタに位置決めされ得る。いくつかの態様では、放射線アイソセンタは、ＬＩＮＡＣ１００のガントリ１０２が回転したときに放射線ビーム１０４が交差する空間内のポイントであり得る。いくつかの態様では、マーカー６０２は、ルームレーザ、機械的フロントポインタ、及び／又は機械の十字線を使用して放射線アイソセンタに位置決めされ得る。いくつかの態様では、両方とも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０２０年７月２１日に出願された米国特許出願第１６／９３４，５８６号及び／又は２０２０年８月２１日に出願された米国特許出願第１６／９９９，６９３号に記載されている方法で、放射線アイソセンタが決定され得、及び／又はマーカー６０２が、決定された放射線アイソセンタに位置決めされ得る。
【0034】
[0087]いくつかの態様では、プロセス１１００は、ＬＩＮＡＣ１００が放射線ビーム１０４を生成するステップ１１０４を含み得る。いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣは、１つ又は複数の偏向磁石４０４及びコリメータ４１０を使用して放射線ビーム１０４を生成し得る。
【0035】
[0088]いくつかの態様では、プロセス１１００は、ＬＩＮＡＣ１００がガントリ１０２を第１のガントリ角度に位置決めするステップ１１０６を含み得る。
【0036】
[0089]いくつかの態様では、プロセス１１００は、ＬＩＮＡＣ１００がコリメータ４１０を第１のコリメータ角度（例えば、０度）に位置決めするステップ１１０６を含み得る。
【0037】
[0090]いくつかの態様では、プロセス１１００は、ＬＩＮＡＣ１００が、放射線不透過マーカー６０２を通過した後の放射線ビーム１０４の放射線場を示す放射線透過画像を取得するステップ１１０８を含み得る。いくつかの態様では、電気泳動表示装置（ＥＰＩＤ）７０２は、ＥＰＩＤ７０２が受ける放射線に基づいて放射線透過画像を生成し得る。いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣ１００のコリメータ４１０を使用して生成された放射線ビーム１０２は、正方形の断面を有し得、放射線場は、正方形の放射線場であり得る。いくつかの代替的な態様では、ＬＩＮＡＣのコリメータ４１０を使用して生成された放射線ビーム１０２は、円形の断面を有し得、放射線場は、円形の放射線場であり得る。
【0038】
[0091]いくつかの態様では、プロセス１１００は、ＬＩＮＡＣ１００が放射線透過画像を使用して、放射線場の中心及び放射線不透過マーカー６０２によって生成された放射線場における影の中心を決定するステップ１１１０を含み得る。いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣ１００は、画像処理技法を使用して、放射線透過画像内の放射線場の中心と放射線透過画像内の放射線場における影の中心とを決定し得る。
【0039】
[0092]いくつかの態様では、プロセス１１００は、ＬＩＮＡＣ１００が、放射線ビーム１０４の放射線場の中心が放射線不透過マーカー６０２の中心に（例えば、所与の許容範囲内に）あるかどうかを決定するステップ１１１２を含み得る。いくつかの態様では、放射線ビーム１０４の放射線場の中心が放射線不透過マーカー６０２の中心にあるかどうかを決定することは、（ｉ）放射線透過画像内の放射線場の決定された中心と放射線透過画像内の放射線場における影の決定された中心との間の距離を決定することと、（ｉｉ）決定された距離が距離許容閾値よりも小さいかどうかを決定することとを含み得る。いくつかの態様では、距離許容閾値は、行われている治療のタイプに依存し得る。いくつかの態様では、距離許容閾値は、限定ではなく例として、０．１ｍｍ～０．５ｍｍの範囲内の距離であり得る。
【0040】
[0093] いくつかの態様では、放射線ビーム１０４の放射線場の中心が放射線不透過マーカー６０２の中心にないと決定された場合、プロセス１１００は、ステップ１１１２からビームアライメント調整ステップ１１１４に進み得る。いくつかの態様では、ビームアライメント調整ステップ１１１４は、ビームの方向を変えるためにＬＩＮＡＣ１００のビームアライメントパラメータを調整することを含み得る。いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣ１００のビームアライメントパラメータを調整することは、１つ又は複数の偏向磁石４０４に供給される電流を調整することを含み得る。いくつかの態様では、プロセス１１００は、調整されたビームアライメントパラメータに対して調整された放射線ビーム１０４を用いて、放射線透過画像取得ステップ１１０８、中心決定ステップ１１１０、及び中心アライメント決定ステップ１１１２を繰り返すために、ステップ１１１４からステップ１１０８に進み得る。
【0041】
[0094]いくつかの態様では、放射線ビーム１０４の放射線場の中心が放射線不透過マーカー６０２の中心にあると決定された場合、プロセス１１００は、ステップ１１１２からステップ１１１６に進み、ステップ１１１６では、ＬＩＮＡＣ１００は、ステップ１１１２において放射線ビーム１０４の放射線場の中心が放射線不透過マーカー６０２の中心にあると決定されたときに使用されたビームアライメントパラメータを、第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータとして記憶する。いくつかの態様では、第１のガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）に記憶され得る。
【0042】
[0095]いくつかの態様では、プロセス１１００は、最適なビームアライメントパラメータが決定されていないガントリ角度が（例えば、ＬＵＴ内に）残っているかどうかをＬＩＮＡＣ１００が決定するステップ１１１８を含み得る。いくつかの態様では、任意のガントリ角度が残っている場合、プロセス１１００は、ステップ１１１８から、ＬＩＮＡＣ１００がガントリ１０２を第２の（又は後続の）ガントリ角度に位置決めするステップ１１２０に進み得る。いくつかの態様では、プロセス１１００は、ステップ１１２０からステップ１１０６に進み得る。いくつかの態様では、プロセス１１１０は、最適なビームアライメントパラメータが決定されていないガントリ角度がなくなるまで、ステップ１１０６、１１０８、１１１０、１１１２、１１１４、１１１６、及び１１１８を繰り返し得る。いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣ１００は、Ｎ個のガントリ角度の各々について最適なビームアライメントパラメータを決定し得る。いくつかの態様では、Ｎ個のガントリ角度は、ＬＩＮＡＣ１００がガントリ１０２を位置決めすることができるガントリ角度の数に等しくてもよい（例えば、ガントリ１０２を３６０個のガントリ角度に位置決めすることができるＬＩＮＡＣ１００の場合には、Ｎは、３６０に等しくてもよく、ガントリ１０２を７２０個のガントリ角度に位置決めすることができるＬＩＮＡＣ１００の場合には、Ｎは、７２０に等しくてもよい）。いくつかの代替的な態様では、Ｎ個のガントリ角度は、ＬＩＮＡＣ１００がガントリ１０２を位置決めすることができるガントリ角度の数よりも少なくてもよい（例えば、ガントリ１０２を３６０個のガントリ角度に位置決めすることができるＬＩＮＡＣ１００の場合には、Ｎは、４、８、１６、４５、９０、若しくは１８０に等しくてもよく、ガントリ１０２を７２０個のガントリ角度に位置決めすることができるＬＩＮＡＣ１００の場合には、Ｎは、４、８、１６、４５、９０、若しくは１８０に等しくてもよい）。
【0043】
[0096]いくつかの態様では、ガントリ角度が残っていない場合、プロセス１１００は、ステップ１１１８からステップ１１２２に進み得、ステップ１１２２では、ＬＩＮＡＣ１００は、（例えば、放射線療法治療中）記憶されている最適なビームアライメントパラメータに基づいて各ガントリ角度についてのビームアライメントパラメータを自動的に調整する。いくつかの態様では、放射線透過画像を使用して最適なビームアライメントパラメータが決定されているＮ個のガントリ角度のうちの１つではないガントリ角度の場合、ＬＩＮＡＣ１００は、このガントリ角度に近接するＮ個のガントリ角度のうちの１つ又は複数についての最適なビームアライメントパラメータ（例えば、このガントリ角度に隣接するＮ個のガントリ角度のうちの２つについての最適なビームアライメントパラメータ）のうちの１つ又は複数を使用して、このガントリ角度についての最適なビームアライメントパラメータを計算し得る（例えば、限定ではなく例として、平均化又は線形補間若しくは多項式補間などの数学的プロセスを使用して）。いくつかの態様（例えば、最適なビームアライメントパラメータが決定されていないＮ個のガントリ角度が、ＬＩＮＡＣ１００がガントリ１０２を位置決めすることができるガントリ角度の数よりも少ないいくつかの態様）では、プロセス１１００は、ＬＩＮＡＣ１００が、測定されたＮ個のガントリ角度についてのＮ個の記憶された最適なビームアライメントパラメータを使用して、ＬＩＮＡＣ１００がガントリ１０２を位置決めすることができる任意のガントリ角度についてのビームアライメントパラメータ（例えば、ビームステアリング電流）を決定するための式を決定し、この公式を使用してガントリ角度が変化する際にビームアライメントパラメータを調整することを含み得る。いくつかの態様では、ＬＩＮＡＣ１００は、限定ではなく例として、式を決定するためにパラメトリック曲線フィッティング又は補間などの数学的プロセスを用い得る。
【0044】
[0097]２．５ 較正が不十分なコリメータのための変形例
[0098]いくつかの態様では、放射線ビーム１０４の放射線場を画定するＬＩＮＡＣ１００のコリメーションシステムは、較正が不十分な場合がある。コリメーションシステムの較正が不十分である場合、コリメータ４１０を１８０度回転させると、視野ロケーションが異なることになる。いくつかの態様では、プロセス１１００は、測定されたビームアライメントパラメータの各々について２つ以上の放射線透過画像をキャプチャすることによって、コリメーションシステムの不十分な較正を考慮し得る。いくつかの態様では、２つ以上の放射線透過画像は、異なるコリメータ角度（例えば、１８０度離れたコリメータ角度）を有し得る。いくつかの態様では、ステップ１１１０で決定された放射線場の中心は、２つ以上のコリメータ角度（例えば、０度及び１８０度）で見出された放射線場の中心の平均であり得る。いくつかの態様では、コリメータ４１０が十分に較正された場合、２つ以上の放射線場の中心は同じになり、２つ以上の放射線場の中心の間の平均は、１つの放射線透過画像だけが取得された場合の放射線場の中心と同一になる。
[0098]いくつかの態様では、放射線ビーム１０４の放射線場を画定するＬＩＮＡＣ１００のコリメーションシステムは、較正が不十分な場合がある。コリメーションシステムの較正が不十分である場合、コリメータ４１０を１８０度回転させると、視野ロケーションが異なることになる。いくつかの態様では、プロセス１１００は、測定されたビームアライメントパラメータの各々について２つ以上の放射線透過画像をキャプチャすることによって、コリメーションシステムの不十分な較正を考慮し得る。いくつかの態様では、２つ以上の放射線透過画像は、異なるコリメータ角度（例えば、１８０度離れたコリメータ角度）を有し得る。いくつかの態様では、ステップ１１１０で決定された放射線場の中心は、２つ以上のコリメータ角度（例えば、０度及び１８０度）で見出された放射線場の中心の平均であり得る。いくつかの態様では、コリメータ４１０が十分に較正された場合、２つ以上の放射線場の中心は同じになり、２つ以上の放射線場の中心の間の平均は、１つの放射線透過画像だけが取得された場合の放射線場の中心と同一になる。
【0045】
[0099]図１２は、いくつかの態様による、ＬＩＮＡＣ１００のコントローラ１２００のブロック図である。図１２に示すように、コントローラ１２００は、１つ又は複数のプロセッサ（Ｐ）１２５５（例えば、１つ又は複数の汎用マイクロプロセッサ及び／又は特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの１つ又は複数の他のプロセッサ）を含み得る処理回路（ＰＣ）１２０２と、ここで、これらのプロセッサは、単一のハウジング又は単一のデータセンターにコロケートされ得るか、又は地理的に分散され得る（すなわち、システムは分散型のコンピューティング装置であり得る）、コントローラ１２００が、ネットワークインターフェース１２６８が接続されているネットワーク１２１０（例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク）に接続されている他のノードへのデータの送信及び他のノードからのデータの受信ができるようにするための送信機（Ｔｘ）１２６５及び受信機（Ｒｘ）１２６７を備えるネットワークインターフェース１２６８と、１つ又は複数の偏向磁石４０４のためのビームステアリング電流を供給するように構成されたステアリング電流ジェネレータ１２４８と、ガントリロテータ１２５０と、コリメータ４１０を回転させるように構成されたコリメータロテータ１２５２と、導波路４０２内に電子ビームを生成するように構成された放射線ビームジェネレータ１２５４と、並びに１つ又は複数の不揮発性記憶デバイス及び／又は１つ又は複数の揮発性記憶デバイスを含み得るローカル記憶ユニット（別名「データ記憶システム」）１２０８とを備え得る。ＰＣ１２０２がプログラマブルプロセッサを含む態様では、コンピュータプログラム製品（ＣＰＰ）１２４１が提供され得る。いくつかの態様では、ＣＰＰ１２４１は、コンピュータ可読命令（ＣＲＩ）１２４４を備えるコンピュータプログラム（ＣＰ）１２４３を記憶するコンピュータ可読媒体（ＣＲＭ）１２４２を含み得る。いくつかの態様では、ＣＲＭ１２４２は、磁気媒体（例えば、ハードディスク）、光媒体、メモリデバイス（例えば、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ）などの非一時的コンピュータ可読媒体であり得る。いくつかの態様では、コンピュータプログラム１２４３のＣＲＩ１２４４は、ＰＣ１２０２によって実行されたときに、ＣＲＩが、本明細書で説明するステップ（例えば、本明細書のフローチャートを参照して本明細書で説明した１つ又は複数のステップ）を実行することをＬＩＮＡＣ１００に行わせるように構成され得る。他の態様では、コントローラ１２００は、コードを必要とせずに、本明細書で説明したステップを実行するように構成され得る。すなわち、例えば、ＰＣ１２０２は、１つ又は複数のＡＳＩＣだけで構成され得る。従って、本明細書で説明した態様の特徴は、ハードウェア及び／又はソフトウェアで実装され得る。
【0046】
[00100]本明細書では様々な実施形態が説明されているが、それらは例として提示されているにすぎず限定ではないことは理解されるべきである。従って、本開示の広さ及び範囲は、上で説明した例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。更に、それらの全ての可能な変形例における上で説明した要素の任意の組合せは、本明細書に別途明記されていない限り、又は内容的に明らかに矛盾しない限り、本開示に包含され得る。
【0047】
[00101]追加的に、上で説明され、図面に図示されるプロセスは、一連のステップとして示されているが、これは、例示のためだけに成されたものである。従って、いくつかのステップが追加され得ること、いくつかのステップが省略され得ること、ステップの順序が並び替えられ得ること、及びいくつかのステップが同時に実行され得ることは企図される。
【0048】
[00102]本特許の主題である様々なコンセプト、構造、及び技法を例示する働きをする好ましい実施形態を説明してきたが、これらのコンセプト、構造、及び技法を組み込む他の実施形態が使用され得ることは当業者に明らかになるであろう。従って、本特許の範囲は、説明した実施形態に限定されるべきでなく、以下の特許請求の範囲の趣旨及び範囲によってのみ限定されるべきであることを主張する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【外国語明細書】