特許 7271426 体積撮像を使用する無視野視野断片間治療ターゲット動作管理

(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】

(24)【登録日】2023-04-28

(45)【発行日】2023-05-11

(54)【発明の名称】体積撮像を使用する無視野視野断片間治療ターゲット動作管理

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20230501BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 M

A61N5/10 F

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2019536824

(86)(22)【出願日】2018-01-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-01-30

(86)【国際出願番号】 US2018012660

(87)【国際公開番号】W WO2018129375

(87)【国際公開日】2018-07-12

【審査請求日】2021-01-04

(31)【優先権主張番号】62/443,583

(32)【優先日】2017-01-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】15/862,449

(32)【優先日】2018-01-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】15/862,461

(32)【優先日】2018-01-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】505172824

【氏名又は名称】アキュレイ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】ジョーダン ペトロ

(72)【発明者】

【氏名】マウラー ジュニア カルヴィン アール

【審査官】永石 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５４４１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５１４３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２３５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０５８６０９（ＷＯ，Ａ２）

(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】

メモリと、
基準画像に基づいて、完全体内ターゲット体積（ＩＴＶ）を定めるターゲットの完全動作範囲を識別し、
動作画像又は前記基準画像内の非ターゲット物体を識別し、
前記ＩＴＶと前記非ターゲット物体との体積位置合わせを行い、
前記体積位置合わせに基づいて非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルを修正し、かつ
前記ターゲットを前記修正された非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルに基づいて追跡するように、非ターゲット物体上の基準点と基準画像によって定められるターゲット中心との間の前記修正された非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルを適用する、前記メモリと作動的に結合された処理デバイスと、
を含むことを特徴とする、解剖学的領域内のターゲットを追跡するためのシステム。

【請求項2】

前記処理デバイスは、更に、前記ＩＴＶに基づいて断片間ベースラインシフト、設定誤差、患者解剖学的構造の変化、又は断片内呼吸動作及びベースラインシフトのうちの少なくとも１つを補償するためのものであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記基準画像は、４次元（４Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像であり、
前記４Ｄ吸入及び吐き出し計画画像は、キロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記基準画像は、３次元（３Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像であり、
前記３Ｄ吸入及び吐き出し計画画像は、キロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記動作画像は、３次元（３Ｄ）断片内画像であり、
前記３Ｄ断片内画像は、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ＭＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記ＩＴＶと前記非ターゲット物体との前記体積位置合わせを行うために、前記処理デバイスは、決定された見当合わせ領域（ＲＯＩ）を使用して又は変形可能な見当合わせによって２つの独立剛体見当合わせを行うためのものであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記基準画像又は前記動作画像は、ヘリカル放射線送出システムの撮像ソースによって又は患者に対する異なる位置での１又は２以上の撮像ソースによって発生されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

解剖学的領域内のターゲットを追跡するためのシステムの処理デバイスに対する命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記処理デバイスによって前記命令が実行された時に、
前記処理デバイスが、
基準画像に基づいて、完全体内ターゲット体積（ＩＴＶ）を定めるターゲットの完全動作範囲を識別し、
動作画像又は前記基準画像内の非ターゲット物体を識別し、
前記ＩＴＶと前記非ターゲット物体との体積位置合わせを行い、
処理デバイスにより、前記体積位置合わせに基づいて非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルを修正し、かつ
前記処理デバイスにより、前記ターゲットを前記修正された非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルに基づいて追跡するように、非ターゲット物体上の基準点と基準画像によって定められるターゲット中心との間の前記修正された非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルを適用する、ようになっていることを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項9】

前記処理デバイスは、更に、前記ＩＴＶに基づいて断片間ベースラインシフト、設定誤差、患者解剖学的構造の変化、又は断片内呼吸動作及びベースラインシフトのうちの少なくとも１つを補償するためのものであることを特徴とする請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項10】

前記基準画像は、４次元（４Ｄ）又は３次元（３Ｄ）の吸入及び吐き出し計画画像であり、
前記４Ｄ吸入及び吐き出し計画画像は、キロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである、
ことを特徴とする請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項11】

前記基準画像は、３次元（３Ｄ）計画画像であり、
前記３Ｄ計画画像は、キロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである、
ことを特徴とする請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項12】

前記動作画像は、３次元（３Ｄ）断片内画像であり、
前記３Ｄ断片内画像は、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ＭＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである、
ことを特徴とする請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項13】

前記ＩＴＶと前記非ターゲット物体との前記体積位置合わせを行うために、前記処理デバイスは、決定された見当合わせ領域（ＲＯＩ）を使用して又は変形可能な見当合わせによって２つの独立剛体見当合わせを行うためのものであることを特徴とする請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項14】

前記非ターゲットは、患者の脊椎であり、
前記修正された非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルに基づいて前記ターゲットを追跡するために、前記処理デバイスは、前記脊椎に対する全体的患者動作を追跡するためのものである、
ことを特徴とする請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項15】

前記動作画像は、３次元（３Ｄ）吸入及び吐き出し断片内画像であることを特徴とする請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項16】

前記動作画像は、４次元（４Ｄ）吸入及び吐き出し断片内画像であることを特徴とする請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

〔関連出願主張への参照〕
この出願は、２０１７年１月６日出願の米国仮特許出願第６２／４４３，５８３号の利益を両方共に主張する２０１８年１月４日出願の米国特許出願第１５／８６２，４６１号及び２０１８年１月４日出願の米国特許出願第１５／８６２，４４９号の利益を主張するものであり、これらの内容全体は、これにより引用によって組み込まれる。

【0002】

本発明の開示は、放射線治療ターゲット動作管理(radiation treatment target motion management) に関する。

【背景技術】

【0003】

治療ターゲット(treatment target) は、放射線治療(radiation treatment)のような画像誘導式治療(image guided treatment)中に移動する場合がある。そのような移動に対処するために、従来の放射線送出システムは、体内ターゲット体積（Internal Target Volume）(ＩＴＶ）、すなわち、呼吸又は他の移動中のターゲットの動作の範囲全体を設定の不正確性、治療中の全体的な患者移動、及び計画と治療間の呼吸パターン又は他の動作パターンの変化を補償する拡張マージンを用いて治療する。しかし、この手法は、特に腫瘍が呼吸中に大きい偏位を被る場合に大きい正常組織体積(large volume of normal tissue) が処方線量(prescription dose) に露出されるという欠点を伴っている。

【0004】

本発明の開示は、以下に与える詳細説明から及び本発明の開示の様々な実施の添付図面からより完全に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1A】本明細書に説明する実施形態に従って使用することができる放射線治療システムの図である。

【図1B】本明細書に説明する実施形態による放射線治療システムの断面図である。

【図2A】本明細書に説明する実施形態による患者内の体内解剖学的構造を含む図１Ｂの撮像システムの簡略図である。

【図2B】本明細書に説明する実施形態により治療中心がＩＴＶの中心を通過するように治療台が再位置決めされた後の図１Ｂの撮像システムの簡略図である。

【図3A】本明細書に説明する実施形態による治療平面内の動作と治療平面に垂直な動作とを示すＩＴＶの拡大図である。

【図3B】本明細書に説明する実施形態により治療平面に垂直な軸線上に動作を投影することによって発生された部分ＩＴＶを示すＩＴＶの別の拡大図である。

【図4A】本明細書に説明する実施形態による患者の呼吸サイクル中の腫瘍の異なる位置を示す図である。

【図4B】本明細書に説明する実施形態による患者の呼吸サイクル中の腫瘍の異なる位置を示す図である。

【図4C】本明細書に説明する実施形態による患者の呼吸サイクル中の腫瘍の異なる位置を示す図である。

【図4D】本明細書に説明する実施形態による患者の呼吸サイクル中の腫瘍の異なる位置を示す図である。

【図4E】本明細書に説明する実施形態による患者の呼吸サイクル中の腫瘍の異なる位置を示す図である。

【図5A】本明細書に説明する実施形態により体積撮像を使用する１－視野断片間治療ターゲット動作管理の第１の方法を示す図である。

【図5B】本明細書に説明する実施形態により体積撮像を使用する１－視野断片間治療ターゲット動作管理の第２の方法を示す図である。

【図6】本明細書に説明する実施形態による放射線治療の実施を発生させるのに使用することができるシステムの図である。

【図7】本明細書に説明する実施形態によるガントリベースの強度変調放射線治療システムの図である。

【図8】本明細書に説明する実施形態よるヘリカル放射線送出システムの図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

本明細書に説明するのは、放射線治療ターゲット動作管理のための方法及び装置の実施形態である。治療ターゲット動作管理は、放射線治療及び放射線手術の重要な態様である。広い意味では、動作管理は、２つのステージ：（１）ターゲットの位置の決定、及び（２）ターゲット位置に基づく治療ビームの送出を伴っている（例えば、動的ターゲット追跡、ゲイティング、治療中断、治療計画適応）。

【0007】

本発明の開示の実施形態は、断片内体積撮像を使用して断片間設定誤差及び断片間ベースラインシフトに起因する動作管理の不決定性を有意に低減する方法に関する。これらのタイプのターゲット位置変動は、肺、膵臓、肝臓、及び他の腹部治療部位における課題である。本発明の開示の実施形態は、立体Ｘ線撮像機能を含むＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）放射線手術システムのような放射線治療送出システムと共に使用することができる。これに代えて、他のタイプの放射線治療送出システム（例えば、ガントリベース、ヘリカルベースなど）を使用することができる。

【0008】

特に肺用途では、ＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）放射線手術システムは、２－視野、１－視野、及び０－視野追跡のための軟組織追跡ソリューションを提供する。２－視野は、病巣と背景間の画像強度差を使用して基準を使用せずに直接的に肺内の腫瘍を追跡する追跡方法である。

【0009】

１－視野は、例えば、治療を中断する又は患者を移動する必要なくビーム送出を呼吸から生じるターゲットの動作と連続的と同期させるＡｃｃｕｒａｙのＳｙｎｃｈｒｏｎｙ（登録商標）呼吸追跡システムと共に使用することができる追跡方法である。それは、ゲイティング又は息止め技術を不要にしながら臨床医が有意にマージンを低減することを可能にする。１－視野は、２つのＸ線投影のうちの一方で腫瘍動作を追跡し、追跡方向に放射線手術マージンを有する正確な線量送出を可能にする。このシナリオの下では、ＩＴＶ拡張が、非追跡Ｘ線投影に適用される。

【0010】

一実施形態では、１－視野追跡に対して、直接ターゲット位置合わせを実行するための３Ｄ走査が治療断片の最初に取得される。この作動は、断片間ベースラインシフトを実質的に除去する。その後のターゲット動作（すなわち、呼吸動作）は、患者の下－上軸線に一致する平面内のターゲット動作が直接的に追跡される１－視野追跡を通じて管理される。動作の直交成分は追跡されない。これに代えて、４Ｄ ＣＴ（又は３Ｄ吸入／吐き出しＣＴ対）から推定されたターゲット動作振幅に基づく部分ＩＴＶが使用される。

【0011】

０－視野追跡は、肺腫瘍がいずれのＸ線投影でも明確に見えない状況で適用される治療方法である。０－視野は、２つのＸ線投影でのＩＴＶ拡張と患者位置を追跡するＸｓｉｇｈｔ脊椎追跡システムとを使用する。０－視野追跡の一実施形態では、治療ターゲットは、直接的に追跡されない。これに代えて、患者の脊椎のようなプロキシ構造（例えば、非ターゲット物体）が、全体的患者動作に対処するためにシステムによって追跡され、一方でターゲットの動作は間接的に管理される。ターゲット位置は、脊椎上の基準点と計画画像によって定められるターゲットの中心との間の変位ベクトルを使用して推定される。治療中に、ターゲットの位置を推定するために各脊椎追跡補正の後で同じ変位ベクトルを適用することができる。この手法は、断片内全体的患者動作を補償することができる。断片間ベースラインシフト、設定誤差、及び断片内呼吸動作及びベースラインシフトは、ＩＴＶによって対処することができ、ＰＴＶ拡張を使用して上述の不決定性の原因に対処することができる。

【0012】

２－視野追跡で治療される患者では、ターゲット動作の断片間及び断片内成分が検出されて完全に補償される。１－視野追跡では、断片間及び断片内ターゲット動作は、アクティブ撮像器に直交する一平面内でのみ直接に追跡される。第３軸線動作は「見えず」、動作の断片間及び断片内成分を推定する別の方法を必要とする。例えば、ＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）放射線手術システムがＬｕｎｇ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（登録商標）（ＬＯＴ）ツールと共に使用される１つの特定の実施形態では、断片内成分は、術前４Ｄ ＣＴ走査（又は他の実施形態では、吸入／吐き出しＣＴ走査対など）から推定することができ、一方、断片間動作は、患者集団全体における予期される変動を網羅するほどに大きい計画ターゲット体積（ＰＴＶ）マージンによって管理される。本発明の実施形態は、単に説明を容易にするために０－視野、１－視野、及び２－視野に関して説明し、本明細書に説明する方法及びシステムは他の追跡方式と共に使用することができることに注意しなければならない。

【0013】

図１Ａに示すような放射線治療送出システム（例えば、ＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）放射線治療システム）を有する体積撮像システム（例えば、ｍｅｄＰｈｏｔｏｎのＩｍａｇｉｎｇＲｉｎｇシステム（ＩＲＳ））の使用により、新しい画像見当合わせ及び画像追跡の機会が与えられる。注意すべきことに、本明細書に使用する用語「追跡」は、治療計画ステージで治療ターゲットを追跡すること（例えば、治療ターゲットの位置を決定すること）と治療中に治療ターゲットを追跡すること（例えば、治療ターゲットを能動的に更新すること）の両方を指す場合がある。体積撮像システム（例えば、１２３９）は優れた解剖学的情報とロバストな患者位置合わせとを提供することができるが、立体Ｘ線撮像システム（例えば、１２１０）は頻繁な断片内撮像及び追跡を可能にする。代替実施形態では、統合室内診断コンピュータ断層撮影（ＣＴ）を有する放射線治療デバイスを使用することができる。室内診断ＣＴでは、患者は室内診断スキャナと放射線治療送出システムとの間で（例えば、ロボット寝台を使用して）物理的に移動される。

【0014】

本明細書に使用する場合に、医療画像の「見当合わせ」（本明細書では「画像見当合わせ」とも呼ぶ）は、それらの医療画像に現れる対応する解剖学的又は他の特徴（例えば、基準）間の数学的関係の決定を指す。一実施形態では、単一方式で又は異なる方式で患者を複数回撮像することができる。画像セットを解釈して比較する時の１つの段階は、複数の画像における異なる点間の対応の確立である。画像見当合わせは、１つの画像空間の座標と別の画像空間の座標の間の写像又は変換を計算する処理である。この変換は、異なる画像セット内の同じ解剖学的点が互いに写像される結果をもたらし、診断及び治療のための複合撮像情報を使用する目的で画像セットを融合するのに使用することができる。

【0015】

画像見当合わせ及び融合は、ＭＲからの軟組織のような相補的な構造情報をＣＴからの骨と組み合わせる時を含む様々な状況で有用である場合がある。画像融合はまた、機能画像化を解釈するために非常に有用である。機能的ＰＥＴ又はｆＭＲ画像が高解像度の解剖学的画像と融合された状態で、機能的特性は、それらが生じる解剖学的構造に関連付けることができる。

【0016】

見当合わせは、以下に限定するものではないが、医療画像の一方又は両方に適用すると対応する解剖学的特徴の重ね合わせをもたらすことになる１又は２以上の空間変換、位置合わせ変換、又は断片内変換の決定を含むことができる。空間変換、位置合わせ変換、又は断片内変換は、剛体変換及び／又は変形可能な変換を含むことができ、医療画像が異なる座標系又は基準フレームからのものである場合に、それらの座標系又は基準フレームの違いに対処することができる。

【0017】

画像見当合わせは、一般的に、計画室内画像内のターゲットの場所と治療室内画像内のターゲットの場所の間の空間変換を決定するために評価される類似度値、又は同等的に差分値（例えば、相互相関、エントロピー、相互情報量、勾配相関、パターン強度、勾配差、画像強度勾配）の計算を伴う場合がある。画像見当合わせの他の方法を利用することもできる。医療画像が同じ撮像システムを使用して取得されず、かつ同時に取得されない場合に、見当合わせ処理は、以下に限定するものではないが、異なる撮像システムの撮像方式、撮像形状、及び／又は基準フレーム間の違いに対処する第１の変換の決定と、取得時間にわたって生じた可能な身体部分における根本的な解剖学的差（例えば、位置決めの違い、全体的な移動、身体部分内の異なる構造間の相対的な移動、全体的な変形、身体部分内の局所的な変形など）に対処する第２の変換の決定とを含むことができる。

【0018】

本明細書に説明する実施形態と共に様々な画像見当合わせ方法を利用することができる。一例では、点ベースの見当合わせを使用することができる。点は、医療画像見当合わせに使用することができる単純な幾何学的特徴である。点ベースの見当合わせは、２つの画像内の対応する点の３Ｄ座標を決定し、これらの点を最も良く位置合わせする変換を計算する段階を伴う。

【0019】

別の実施形態では、面ベースの見当合わせを使用することができる。解剖学的物体又は構造の３Ｄ境界又は面は、医療画像見当合わせに使用することができる幾何学的特徴である。面ベースの画像見当合わせ方法は、２つの画像内の対応する面を決定し、これらの面を最も良く位置合わせする変換を計算する段階を伴う場合がある。点ベースの見当合わせは、一般的に少数の対応する基準点を位置合わせする段階を含むが、面ベースの見当合わせは、点対応情報が利用可能ではない一般的に遥かに多くの点を位置合わせする段階を伴う。

【0020】

別の実施形態では、強度ベースの見当合わせを使用することができる。強度ベースの見当合わせは、画像内のピクセル又はボクセルの値だけに基づく位置合わせの尺度を使用して２つの画像間の変換を計算する段階を伴う場合がある。他の実施形態では、他の画像見当合わせ方法を使用することができる。

【0021】

用語位置合わせ変換（例えば、体積位置合わせ）は、本明細書では第１の座標系（例えばかつ限定ではなく、患者の計画画像座標系）と第２の座標系（治療室内座標系）の間の変換を指し、それにより、位置合わせ変換は、例えばかつ限定ではなく、治療断片の開始前の患者設定時に第１の座標系に対する第２の座標系内のターゲットの場所を決定するものである。

【0022】

用語「断片内変換」は、本明細書では第１の座標系と第２の座標系の間の変換を指し、それにより、処置の開始後に、例えばかつ限定ではなく治療断片中に第２の座標系に対する第１の座標系内のターゲットの場所が決定されるものである。

【0023】

用語「ターゲット」は、治療区域（例えば、腫瘍）の近く（何らかの定められた近傍内）にある１又は２以上の基準を指す場合がある。別の実施形態では、ターゲットは骨構造である場合がある。更に別の実施形態では、ターゲットは患者の軟組織を指す場合がある。本明細書に説明するように、ターゲットは、識別及び追跡することができるあらゆる定められた構造又は区域である場合がある。

【0024】

１又は２以上の画像においてターゲットを位置付ける時の精度及び計算効率を高め、それにより、治療室内基準フレーム及び治療計画画像基準フレーム内のターゲット場所間の空間変換をより正確かつ効率的に決定するために画像見当合わせに改善を加える必要がある。

【0025】

図１Ａは、本明細書に説明する実施形態に従って使用することができる放射線治療システム１２００を示している。図示のように、図１Ａは放射線治療システム１２００の構成を説明している。図示の実施形態では、放射線治療システム１２００は、放射線治療ソースとして機能する線形加速器（ＬＩＮＡＣ）１２０１を含む。ＬＩＮＡＣ１２０１を位置決めして多くの角度から多くの平面に患者周りの手術体積にビームを送出して病的解剖学的構造（例えば、ターゲット１２０）に照射するために、ＬＩＮＡＣ１２０１は、複数（例えば、５又は６以上）の自由度を有するロボットアーム１２３５の端部に取り付けられる。治療は、単一アイソセンター、複数のアイソセンターを有する、又は非アイソセントリックな進入路を有するビーム経路を伴う場合がある。これに代えて、他のタイプの画像誘導式放射線治療（ＩＧＲＴ）システムを使用することができる。一代替実施形態では、ＬＩＮＡＣ１２０１は、後述するようにガントリベースのシステムに取り付けることができる。

【0026】

ＬＩＮＡＣ１２０１は、ロボットアーム１２３５を移動することによって治療中に複数の異なるノード（ＬＩＮＡＣ１２０１が停止して放射線を送出することができる定められた位置）に位置決めすることができる。ノードでは、ＬＩＮＡＣ１２０１は１又は２以上の放射線治療ビームをターゲットに送出することができる。ノードは、患者の周りに略球状の分布に配置することができる。ノードの特定の数及び各ノードで印加される治療ビームの数は、治療する病的な解剖学的構造の場所及びタイプの関数として変えることができる。

【0027】

放射線治療システム１２００は、Ｘ線ソース１２０３Ａ及び１２０３Ｂ（すなわち、撮像ソース）とＸ線検出器１２０４Ａ及び１２０４Ｂとに接続した処理デバイス１２３０を有する撮像システム１２１０を含む。これに代えて、Ｘ線ソース１２０３Ａ、１２０３Ｂ及び／又はＸ線検出器１２０４Ａ、１２０４Ｂは可動式とすることができ、その場合に、それらを再位置決めして、ターゲット１２０との位置合わせを維持し、又は代わりに異なる向きからターゲットを撮像し、又は多くのＸ線画像を取得して３次元（３Ｄ）円錐ビームＣＴを再構成することができる。一実施形態では、当業者には理解されるように、Ｘ線ソースは点ソースではなく、むしろＸ線ソースアレイである。一実施形態では、ＬＩＮＡＣ１２０１は撮像ソースとして機能し、その場合に、ＬＩＮＡＣの電力レベルは撮像に許容可能なレベルまで低下する。

【0028】

撮像システム１２１０は、円錐ビームＣＴ又はヘリカルメガボルト演算式断層撮影（ＭＶＣＴ）のようなコンピュータ断層撮影（ＣＴ）を実行することができ、撮像システム１２１０によって発生された画像は２次元（２Ｄ）又は３次元（３Ｄ）である場合がある。２つのＸ線ソース１２０３Ａ及び１２０３Ｂは、手術室の天井の固定位置に取り付けることができ、２つの異なる角度位置（例えば、９０度離れた）からＸ線撮像ビームを投影して機械アイソセンター（本明細書ではアイソセンターと呼び、治療中に患者を治療台１２０６上に位置決めするための基準点を提供する）で交差するように、及び患者を通過した後にそれぞれの検出器１２０４Ａ及び１２０４Ｂの撮像面を照射するように位置合わせすることができる。一実施形態では、撮像システム１２１０はターゲット及び周囲の当該体積（ＶＯＩ）の立体撮像を提供する。別の実施形態では、撮像システム１２１０は、２よりも多いか又は少ないＸ線ソースと２よりも多いか又は少ない検出器とを含むことができ、検出器のいずれも固定式ではなく可動式である場合がある。更に別の実施形態では、Ｘ線ソース及び検出器の位置は入れ替えることができる。当業者には公知のように、検出器１２０４Ａ及び１２０４Ｂは、Ｘ線を可視光に変換する発光物質（例えば、アモルファスシリコン）と、その光をデジタル画像に変換するＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜シリコン）又はＣＣＤ（電荷結合素子）の撮像セルのアレイとで製造することができ、そのデジタル画像は、デジタル画像の座標系を基準画像の座標系に変換する画像見当合わせ処理中に基準画像と比較することができる。基準画像は、例えば、デジタル再構成放射線画像（ＤＲＲ）とすることができ、ＤＲＲは、ＣＴ画像を通した光線の投射によってＸ線画像形成処理を模擬することに基づいて３次元ＣＴ画像から発生される仮想的なＸ線画像である。

【0029】

ＩＧＲＴ送出システム１２００はまた、２次撮像システム１２３９を含む。撮像システム１２３９は、円錐ビーム演算式断層撮影（ＣＢＣＴ）撮像システム、例えば、ｍｅｄＰｈｏｔｏｎのＩｍａｇｉｎｇＲｉｎｇシステムである。これに代えて、他のタイプの体積撮像システムを使用することができる。２次撮像システム１２３９は、ロボットアーム（図示せず）に取り付けられた回転式ガントリ１２４０（例えば、リング）と、１又は２以上の軸線に沿って（例えば、治療台１２０６の頭部から脚部に延びる軸線に沿って）回転式ガントリ１２４０を移動することができるレールシステムとを含むことができる。撮像ソース１２４５及び検出器１２５０は、回転式ガントリ１２４０に取り付けられる。回転式ガントリ１２４０は、治療台の頭部から脚部まで延びる軸線の周りに３６０度回転することができる。従って、撮像ソース１２４５及び検出器１２５０は、多くの異なる角度に位置決めすることができる。一実施形態では、撮像ソース１２４５はＸ線ソースであり、検出器１２５０はＸ線検出器である。一実施形態では、２次撮像システム１２３９は、別々に回転可能な２つのリングを含む。撮像ソース１２４５は、第１のリングに取り付けることができ、検出器１２５０は、第２のリングに取り付けることができる。一実施形態では、回転式ガントリ１２４０は、ロボットアーム１２０２との衝突を回避するために放射線治療送出中は治療台の脚部に静止する。

【0030】

図１Ａに示すように、画像誘導式放射線治療システム１２００は、更に、治療送出ワークステーション１５０に関連付けることができる。治療送出ワークステーションは、放射線治療システム１２００から離れて、放射線治療システム１２００及び患者が位置する治療室とは異なる部屋に位置することができる。治療送出ワークステーション１５０は、本明細書に説明するように、１又は２以上の画像見当合わせに基づくターゲット動作の検出に基づいて患者１２２５への治療送出を修正する処理デバイス（処理デバイス１２３０又は他の処理デバイスである場合がある）及びメモリを含むことができる。

【0031】

一部の実施形態では、ヘリカル送出を有するガントリシステムを使用して、撮像システム１２１０を回転させることができる。例えば、ガントリシステムを使用して、異なる角度で２、３、又は４以上の画像（例えば、Ｘ線画像）を取得することができる。放射線治療送出システムはまた、患者の周囲に配置された回転撮像システム１０９を含むことができる。

【0032】

一実施では、システム１２００は、フレームレスロボット放射線手術システム（例えば、ＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）治療送出システム）を含む。別の実施では、システム１２００はガントリベースのＬＩＮＡＣ治療システムに結合され、その場合に、例えば、ＬＩＮＡＣ１２０１がガントリベースのシステムのガントリに結合される。これに代えて、システム１２００は、他のタイプの放射線治療システム、例えば、以下に説明するようなヘリカル送出システムと共に使用することができる。

【0033】

図１Ｂは、画像誘導式放射線治療（ＩＧＲＴ）システム７００の構成を示している。一般的に、ＩＧＲＴシステム７００は、図１Ａの放射線治療システム１２００に対応することができる。

【0034】

図１Ｂに示すように、ＩＧＲＴシステム７００はキロボルト（ｋＶ）撮像ソース７０２Ａ及び７０２Ｂを含むことができ、それらは、手術室の天井７２０の軌道７２２Ａ及び７２２Ｂに取り付けることができ、２つの異なる位置から撮像Ｘ線ビームビーム７０４Ａ及び７０４Ｂを投影してビーム７０４Ａの光線７１２Ａが撮像中心７２６（すなわち、アイソセンター）でビーム７０４Ｂの光線７１２Ｂと交差するように位置合わせすることができ、このアイソセンターは、治療中に治療ビーム７１６Ａ、７１６Ｂ、及び７１６Ｃを発生させるＬＩＮＡＣ７０８と治療台７１４上の患者７１０とを位置決めするための基準点を提供する。患者７１０を通過した後で、撮像Ｘ線ビーム７０４Ａ及び７０４ＢはＸ線検出器７２４Ａ及び７２４Ｂのそれぞれの撮像面を照射することができ、それらのＸ線検出器は、手術室の床７１８又はその近くに取り付けられ、互いに実質的に平行（例えば、５度以内）とすることができる。ｋＶ撮像ソース７０２Ａ及び７０２Ｂは、それらの撮像面が単一撮像面を形成するように実質的に同一平面上にあるものとすることができる。一実施形態では、ｋＶ撮像ソース７０２Ａ及び７０２Ｂは、単一ｋＶ撮像ソースで置換することができる。患者７１０のＸ線画像が発生された状態で、ＬＩＮＡＣ７０８は回転して、異なる角度から治療ビーム７１６を発生させることができる。ＬＩＮＡＣ７０８が異なる角度へ回転する間に、ｋＶ撮像ソース７０２Ａ及び７０２Ｂは軌道７２２Ａ及び７２２Ｂに沿って移動して新しい角度から患者７１０のＸ線画像を発生させることができる。

【0035】

図２Ａは、本明細書に説明する実施形態に従って患者１０８の体内の内部解剖学的構造を含む図１Ｂの撮像システム７００の簡略図２００を示している。図２Ａは、脊椎２０５、腫瘍２１０、及びＩＴＶ２１５を識別するキー２０２を含む。一実施形態では、ＩＴＶは、ターゲットがその完全動作範囲にわたって移動する時にターゲットによって定められる体積である。この実施形態に示すように、患者の脊椎２０５は、アイソセンター（例えば、撮像軸線の交点）に位置合わせされる。これは、患者１０８を保持する治療台７１４を位置決めすることによって実行することができる。システムは両検出器１０４Ａ及び１０４Ｂで脊椎２０５を見る。従って、本発明のシステムは、当業者に理解されるように、検出器１０４Ａ、１０４Ｂによって撮影された立体Ｘ線画像を断片内画像（例えば、３Ｄ動作画像）から発生されたＤＲＲに対して見当合わせすることにより、脊椎２０５を３次元（３Ｄ）空間内で位置合わせする。

【0036】

治療平面２２０は、脊椎２０５と交差して示されている。治療平面２２０は、追跡に使用される検出器（例えば、検出器１０４Ｂ）の撮像面と平行であり、かつアイソセンターを通る平面である。１－視野追跡モードを使用してターゲットを追跡する場合に、システムは、利用可能な１－視野から追跡に使用される検出器（例えば、検出器１０４Ｂ）の撮像面の２次元でのターゲットＶＯＩ位置を決定する。２Ｄ位置データを治療平面の上に投影して、２Ｄ位置データから３Ｄ座標位置を与えることができる。

【0037】

一実施形態では、システムが脊椎（又は別の基準になる非ターゲット構造）をアイソセンターに位置合わせした状態で、システムは、アイソセンターがＩＴＶ２１５の中心を通過するように患者を保持する治療台を再位置決めする。一実施形態では、治療計画によって与えられたように、治療台７１４は、脊椎２０５とＩＴＶ２１５の中心の間の予め決められたオフセットに基づいて移動される。

【0038】

図２Ｂは、本明細書に説明する実施形態に従ってアイソセンターがＩＴＶ２１５の中心を通過するように治療台７１４が再位置決めされた後の図１Ｂの撮像システム７００の簡略図を示している。治療台７１４が予め決められたオフセットに基づいて移動された後で、ユーザ（例えば、医師又は技師）は、治療台７１４の位置を調整して位置合わせ補正をすることができる。一実施形態では、初期オフセット動作の後で、治療台７１４の位置は厳密に制御される。一実施形態では、治療平面２２０から外への位置合わせ動作は許されない。例えば、図２Ｂはｘ軸線とｙ軸線を示している。ユーザは、ｙ軸線だけ又はｘ軸線だけに沿って調整を行うことが許されず、それは、治療平面２２０の外側への動作を生じる可能性があるからである。従って、ｘ軸線でのいずれの調整も、対応するｙ軸線での調整を伴うと考えられる。同様に、ｙ軸線でのいずれの調整も、対応するｘ軸線での調整を伴うと考えられる。それにより、治療平面２２０に垂直な軸線における脊椎２０６とＩＴＶ２１５の中心の間のオフセットが変化しないことが保証される。

【0039】

図３Ａは、本明細書に説明する実施形態による治療平面内の動作３０１と治療平面に垂直な動作３０３とを示すＩＴＶ２１５の拡大図３００である。

【0040】

一実施形態では、１－視野追跡モードでは、治療平面２２０内の動作３０１は追跡されるが、治療平面２２０に垂直な動作３０３は追跡されない。別の実施形態では、０－視野追跡モードでは、治療平面２２０内の動作３０１も治療平面２２０に垂直な動作３０３も追跡されない。

【0041】

図３ＢはＩＴＶ２１５の別の拡大図３５０を示し、本明細書に説明する実施形態による治療平面２２０と垂直な軸線上に動作を投影することによって発生された部分ＩＴＶを示している。これは、例えば、ＩＴＶを３次元ベクトルとして表現し、３次元ベクトルを治療平面に垂直な軸線上に投影することによって実行することができる。これは、治療平面２２０と垂直な軸線に沿った腫瘍２１０の動作成分を与える。腫瘍２１０及び部分ＩＴＶ３０５は、第１の位置（位置Ｉ）及び第５の位置（位置Ｖ）に示されている。図示のように、腫瘍２１０の位置が変化すると、部分ＩＴＶ３０５は治療平面２２０の内部で移動する。しかし、部分ＩＴＶ３０５は、治療平面２２０に垂直な軸線に沿って移動しない。

【0042】

図４Ａ～４Ｅは、本明細書に説明する実施形態による患者の呼吸サイクル中の腫瘍２１０の異なる位置（例えば、位置Ｉ～Ｖ）を示している。治療平面２２０内の腫瘍の移動は、検出器１０４Ｂを使用して追跡することができる。他方の検出器は腫瘍を見ることができないので、治療平面の外側、すなわち、治療平面と垂直な移動は追跡することができない。システムは、部分ＩＴＶ３０５を治療することによって治療平面２２０の外側へのターゲットＶＯＩ動作に対処し、システムは治療平面内の動作を追跡してそれに対処する。

【0043】

一実施形態では、システムは放射線治療ビームを使用して診断画像を発生させる。この実施形態では、システムは、電子ポータル撮像デバイス（ＥＰＩＤ）と呼ばれるデバイスを含む。ＥＰＩＤは、患者を通過した放射線治療ソースによって発生された放射線ビームを受け入れるように位置決めされる。ＥＰＩＤは放射線治療ビーム自体を使用して、ターゲットＶＯＩの場所を決定するのに使用することができるポータル画像を発生させる。一実施形態では、ＥＰＩＤは２次元区域検出器を含み、それによって撮像面内のターゲットＶＯＩ位置を検出することができる。そのようなＥＰＩＤの場合に、上述の１－視野追跡モードを使用してターゲットＶＯＩ場所を追跡することができる。例えば、システムは、上述のように、ＥＰＩＤ撮像面と垂直な軸線の上にＩＴＶを投影することによって部分ＩＴＶを発生させることができる。

【0044】

一実施形態では、ＥＰＩＤは１次元走査検出器を含む。１次元走査検出器は撮像軸線内のターゲットＶＯＩ位置を検出する。１次元走査検出器を含むＥＰＩＤを使用する場合に、システムは、撮像軸線がそれに対して垂直である平面の上にＩＴＶを投影することによって部分ＩＴＶを発生させることができる。従って、部分ＩＴＶは、撮像軸線外へのターゲットＶＯＩ動作に対処することができる。

【0045】

一実施形態では、システムはゲイティングと呼ぶ（本明細書ではゲート式治療モードとも呼ぶ）技術を実行する。ゲート式治療モードでは、治療ビームは、推定されたターゲット場所が予め定められた範囲にある時に有効にされ、推定されたターゲット場所がこの範囲外にある時に無効にされる。ターゲット場所の推定は、直接測定によって（例えば、ターゲットを１又は２以上のＸ線画像内に位置付けることにより）行うことができ、又は代替測定によって（例えば、患者胸部の外側に取り付けられた光学マーカを追跡することにより）行うことができる。ゲート式治療モードの場合に、部分ＩＴＶによって含まれる動作範囲は、治療ビームがオンにされることになる位置を張ることができる。例えば、腫瘍が完全吐き出し腫瘍位置の５ｍｍ以内にあると推定される間、治療ビームを作動させることができる。部分ＩＴＶは、その５ｍｍ以内の腫瘍の動作範囲を含むことができる。ゲイティングを使用して、呼吸動作又は心臓動作のような循環的な患者の動作を受け入れることができる。一実施形態では、ゲイティングは、１－視野追跡又はＥＰＩＤを使用する追跡と組み合わされる。そのような実施形態では、部分ＩＴＶは、（例えば、患者の呼吸サイクルの特定フェーズ中に）予め決められた治療ゾーン内で発生する非追跡平面又は軸線内でのターゲットＶＯＩの動作を網羅することができる。ゲイティングシステムと併せて部分ＩＴＶを使用し、ゲイティングシステムの許容動作範囲を使用して部分ＩＴＶを定めることの利点は、治療計画段階で表示される線量分布が、治療送出中に放射線に露出される組織の量を正確に反映するということである。

【0046】

図５Ａは、本明細書に説明する実施形態により体積撮像を使用する１－視野断片間治療ターゲット動作管理の第１の方法５００を示している。一般的に、方法５００は、ハードウエア（例えば、処理デバイス、回路、専用論理部、プログラマブル論理部、マイクロコード、デバイスのハードウエアなど）、ソフトウエア（例えば、処理デバイス上で稼働又は実行される命令）、又はその組合せを含むことができる処理論理部によって実行することができる。一部の実施形態では、方法５００は、図１の放射線治療システム１２００の処理論理部によって実行することができる。一実施形態では、方法５００の作動は、１－視野追跡に適用することができる。

【0047】

図５に示すように、方法５００は、基準画像（例えば、３Ｄ計画画像）に基づいてターゲットの完全動作範囲を識別する処理論理部で開始することができる（５０２）。一実施形態では、基準画像は、直接ターゲット位置合わせを実行するために治療断片（例えば、セッション）の最初に取得された３Ｄ走査の結果である。基準画像は、４次元（４Ｄ）計画画像とすることができる。４Ｄ計画画像は、キロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像、又はあらゆる他の４Ｄ画像のうちの１つである場合がある。別の実施形態では、基準画像は３次元（３Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像である。３Ｄ吸入及び吐き出し計画画像は、キロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像、又はあらゆる他の３Ｄ画像のうちの１つである場合がある。この段階は断片間ベースラインシフトを除去することができる。一実施形態では、ターゲットの完全動作範囲が完全ＩＴＶを定める。

【0048】

処理論理部は、ブロック５０４では、動作画像（例えば、３Ｄ断片内画像）に基づいてターゲットの部分動作範囲を決定することができる。一実施形態では、動作画像は３次元（３Ｄ）断片内画像である。３Ｄ断片内画像は、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ＭＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像、又はあらゆる他の３Ｄ画像のうちの１つである場合がある。一実施形態では、基準画像及び動作画像は、本明細書に説明するように、ヘリカル放射線送出システムの撮像ソースによって又は患者に対する異なる位置での１又は２以上の撮像ソースによって発生されるものとすることができる。

【0049】

一実施形態では、部分動作範囲は、ターゲットの完全動作範囲のうちの非追跡部分である。部分動作範囲は、非追跡平面又は非追跡軸線のうちの１つを含むことができる。ブロック５０６では、処理論理部は、処理デバイスにより、ターゲットの部分動作範囲に基づいて部分ＩＴＶを発生させることができる。一実施形態では、部分ＩＴＶは、ターゲットが部分動作範囲を移動する時にターゲットによって掃引される体積である。一実施形態では、部分ＩＴＶは完全ＩＴＶよりも小さい。

【0050】

ブロック５０８では、処理論理部は、ターゲットの追跡を支援するために部分ＩＴＶを提供することができる。具体的には、その後のターゲット動作（すなわち、呼吸動作）を１－視野追跡を通じて管理することができ、そこでは患者の下－上軸線と一致する平面内のターゲット動作が直接的に追跡される。部分ＩＴＶを使用して、非追跡の平面又は軸線を補償することができる。

【0051】

一実施形態では、処理論理部は、ターゲットに関連付けられたベースラインシフト及び設定誤差を低減するために部分ＩＴＶを完全ＩＴＶに体積的に位置合わせすることができる（ブロック５１０）。別の実施形態では、処理論理部は、２次元動作Ｘ線画像を使用してターゲットの動作を追跡することができる。

【0052】

図５Ｂは、本明細書に説明する実施形態により体積撮像を使用する１－視野断片間治療ターゲット動作管理の第２の方法５０１を示している。一般的に、方法５０１は、ハードウエア（例えば、処理デバイス、回路、専用論理部、プログラマブル論理部、マイクロコード、デバイスのハードウエアなど）、ソフトウエア（例えば、処理デバイス上で稼働又は実行される命令）、又はその組合せを含むことができる処理論理部によって実行することができる。一部の実施形態では、方法５０１は、図１の放射線治療システム１２００の処理論理部によって実行することができる。一実施形態では、方法５０１の作動は、０－視野追跡に適用することができる。

【0053】

ブロック５０３では、処理論理部は、基準画像に基づいてターゲットの完全動作範囲を識別することによって開始する。一実施形態では、ターゲットの完全動作範囲は完全ＩＴＶを定める。本明細書に説明するように、基準画像は、直接ターゲット位置合わせを実行するために治療断片（例えば、セッション）の最初に取得された３Ｄ走査の結果である場合がある。基準画像は、４次元（４Ｄ）計画画像とすることができる。４Ｄ計画画像は、キロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像、又はあらゆる他の４Ｄ画像のうちの１つである場合がある。別の実施形態では、基準画像は３次元（３Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像である。３Ｄ吸入及び吐き出し計画画像は、キロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像、又はあらゆる他の３Ｄ画像のうちの１つである場合がある。この段階は、断片間ベースラインシフトを除去することができる。

【0054】

ブロック５０５では、処理論理部は、動作画像及び／又は基準画像内の非ターゲット物体を識別する。本明細書に説明するように、非ターゲット物体は、骨構造、軟組織、又は基準、又は直接追跡されないあらゆる他の物体を含むことができる。一実施形態では、非ターゲット物体は患者の脊椎である。動作画像は、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ＭＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像、又はあらゆる他の３Ｄ画像を含む３次元（３Ｄ）断片内画像とすることができる。

【0055】

ブロック５０７では、処理論理部は、ＩＴＶと非ターゲット物体との体積位置合わせを行う。一実施形態では、体積位置合わせは、ターゲットに関連付けられたベースラインシフト及び設定誤差を低減することができる。一実施形態では、ＩＴＶと非ターゲット物体との体積位置合わせを行う段階は、決定された当該見当合わせ領域（ＲＯＩ）を使用して又は変形可能な見当合わせによって２つの独立剛体見当合わせを行う段階を含む。

【0056】

ブロック５０９では、処理論理部は、処理デバイスにより、体積位置合わせに基づいて非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルを修正する。非ターゲット変位ベクトルは、非ターゲット物体上の基準点と基準画像によって定められるターゲット中心との間である場合がある。

【0057】

ブロック５１１では、処理論理部は、処理デバイスにより、修正された非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルに基づいてターゲットを追跡する。治療中に、ターゲットの場所を推定するために、各非ターゲット物体追跡補正の後で同じ非ターゲット変位ベクトルを適用することができる。ブロック５１３では、処理論理部は、ＩＴＶに基づいて、断片間ベースラインシフト、設定誤差、患者解剖学的構造の変化、又は断片内呼吸動作及びベースラインシフトのうちの少なくとも１つを補償することができる。一実施形態では、患者解剖学的構造の変化は、ターゲットに対する定められた近接度閾値未満の物体（例えば、非ターゲット臓器又は他の物体）の変化を含むことができる。一実施形態では、基準画像及び動作画像は、本明細書に説明するように、ヘリカル放射線送出システムの撮像ソースによって又は患者に対する異なる位置での１又は２以上の撮像ソースによって発生されるものとすることができる。

【0058】

本明細書に説明する実施形態は、診断のためのｋＶ－ＣＴ、ＭＲＩ、ｋＶ－ＣＢＣＴ、及びＭＶＣＴを含む様々なタイプの計画画像と共に使用することができることに注意しなければならない。本明細書で説明する方法は、（例えば、ＣＴが治療計画に使用されない又は利用可能でない場合に）ＭＲベースの計画と共に使用することができる。本明細書で説明する実施形態はまた、ｋＶ－ＣＢＣＴ、ＭＶＣＴ、ＭＶＣＢＣＴ、及び室内ヘリカル／診断ｋＶ－ＣＴを含む様々なタイプの断片内３Ｄ画像と共に使用することができる。本明細書で説明する実施形態は、立体Ｘ線対、回転式平面２ＤＸ線撮像器、及びＣアーム術中撮像システム（外科及び介入的誘導用途に使用される）を含む様々なタイプの断片内２Ｄ撮像システムと共に使用することができる。時にロボット手術システムに関連して実施形態を説明するが、別の実施形態では、本明細書で説明する方法は、ヘリカル送出システム及びガントリベースのシステムのような他のタイプの治療送出システムと共に使用することができる。更に、時にｍｅｄＰｈｏｔｏｎのＩｍａｇｉｎｇＲｉｎｇシステム（ＩＲＳ）に関連して実施形態を説明するが、別の実施形態では、本方法は、他のタイプの体積撮像システムと共に使用することができる。

【0059】

図６は、本明細書で議論する方法のうちのいずれか１又は２以上を機械に実行させるための命令セットを実行することができるコンピュータシステム６００の例示的機械を示している。代替実施では、この機械は、ＬＡＮ、イントラネット、エクストラネット、及び／又はインターネットで他の機械に接続（例えば、ネットワーク接続）することができる。この機械は、クライアントサーバネットワーク環境のサーバ又はクライアント機械の機能で、ピアツーピア（又は分散型）ネットワーク環境のピア機械として、又はクラウドコンピュータインフラストラクチャ又は環境のサーバ又はクライアント機械として作動させることができる。

【0060】

機械は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブ機器、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ又はブリッジ、又は機械が行う作動を指定する（順次的な又は別な方法の）命令セットを実行することができるあらゆる機械である場合がある。更に、単一機械を示しているが、用語「機械」はまた、本明細書で議論する方法のうちのいずれか１又は２以上を実行するために１つ（又は複数）の命令セットを個々に又は共同で実行する機械のあらゆる集合を含むものと見なさなければならない。

【0061】

例示的コンピュータシステム６００は、処理デバイス６０２、主メモリ６０４（例えば、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、又はＲａｍｂｕｓＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）といった動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）など）、静的メモリ６０６（例えば、フラッシュメモリ、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、及びデータストレージデバイス６１８を含み、これらはバス６３０を通して互いに通信する。

【0062】

処理デバイス６０２は、マイクロプロセッサ又は中央演算処理装置などのような１又は２以上の汎用処理デバイスを表している。より具体的には、処理デバイスは、複合命令セットコンピュータ（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、又は他の命令セットを実行するプロセッサ、又は命令セットの組合せを実行するプロセッサとすることができる。処理デバイス６０２はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、又はネットワークプロセッサなどのような１又は２以上の専用処理デバイスとすることができる。処理デバイス６０２は、本明細書で説明した作動及び段階を行うための命令６２６を実行するように構成される。

【0063】

コンピュータシステム６００は、ネットワーク６２０を通して通信するためのネットワークインタフェースデバイス６０８を更に含むことができる。コンピュータシステム６００はまた、ビデオ表示ユニット６１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はブラウン管（ＣＲＴ））、英数字入力デバイス６１２（例えば、キーボード）、カーソル制御デバイス６１４（例えば、マウス）、グラフィック処理ユニット６２２、信号発生デバイス６１６（例えば、スピーカ）、グラフィック処理ユニット６２２、ビデオ処理ユニット６２８、及び音声処理ユニット６３２を含むことができる。

【0064】

データストレージデバイス６１８は、本明細書に説明する方法又は機能のうちのいずれか１又は２以上を具現化する１又は２以上の命令セット又はソフトウエア６２６を格納する機械可読ストレージ媒体６２４（コンピュータ可読媒体としても公知）を含むことができる。命令６２６はまた、コンピュータシステム６００によるその実行中に主メモリ６０４内及び／又は処理装置６０２内に完全に又は少なくとも部分的に存在することができ、主メモリ６０４及び処理デバイス６０２も機械可読ストレージ媒体を構成する。

【0065】

一実施では、命令６２６は、本明細書の開示に対応する機能を実施するためのＸ線動作成分６９９を含む。例示的態様では機械可読ストレージ媒体６２４を単一媒体であるように示すが、用語「機械可読ストレージ媒体」は、１又は２以上の命令セットを格納する単一媒体又は複数の媒体（例えば、集中型又は分散型のデータベース、及び／又は関連のキャッシュ及びサーバ）を含むものと見なさなければならない。用語「機械可読ストレージ媒体」はまた、機械による実行のために命令セットを格納又は符号化することができ、かつ本発明の開示の方法のうちのいずれか１又は２以上を機械に実行させるあらゆる媒体を含むものと見なさなければならない。従って、用語「機械可読ストレージ媒体」は、以下に限定するものではないが、半導体メモリ、光学媒体、及び磁気媒体を含むものと見なさなければならない。

【0066】

図７は、本発明の開示の実施によるガントリベースの強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）システム７０９を示している。ガントリベースのシステム７０９では、ヘッドアセンブリ７０１を有する放射線ソース（例えば、ＬＩＮＡＣ１２０１）がガントリ７０３に取り付けられる。一実施形態では、放射線ビーム１６０は、円形の回転面上の（例えば、回転軸線の周りの）いくつかの位置から送出することができる。一実施形態では、システム７０９は、ｋＶ撮像ソース７０５とＸ線検出器７０７とを含むことができる治療撮像システムを含む。ｋＶ撮像ソース７０５を使用して、一連のＸ線ビームをＲＯＩに向けることによって患者のＲＯＩのＸ線画像を発生させることができ、この一連のＸ線ビームは、ｋＶ撮像ソース７０５に対向するＸ線検出器７０７に入射し、設定のために患者を撮像して治療時画像を発生させる。得られるシステムは、アイソセンターで互いに交差する任意形状の放射線ビーム７６０を発生して線量分布をターゲット場所に送出する。一実施では、ガントリベースのシステム７００は、Ｃアームベースのシステムとすることができる。

【0067】

図８は、本発明の開示の実施形態によるヘリカル放射線送出システム８００を示している。ヘリカル放射線送出システム８００は、リングガントリ８２０に取り付けられた線形加速器（ＬＩＮＡＣ）８１０を含むことができる。ＬＩＮＡＣ８１０を使用して、電子ビームをＸ線放出ターゲットに向けることによって細い強度変調ペンシルビーム（すなわち、治療ビーム）を発生させることができる。治療ビームは、ターゲット区域（すなわち、腫瘍）に放射線を送出することができる。リングガントリ８２０は一般的にトロイダル形状を有し、そこでは患者８３０がそのリング／トロイドの穴を通って延び、ＬＩＮＡＣ８１０はリングの周囲に取り付けられ、その中心を通る軸線の周りを回転し、患者周りの１又は２以上の角度から送出されるビームでターゲット区域を照射する。治療中に、治療台８４０上のガントリの穴を通して患者８３０を同時に移動することができる。

【0068】

ヘリカル放射線送出システム８００は、ｋＶ撮像ソース８５０とＸ線検出器８７０とを含むことができる治療撮像システムを含む。ｋＶ撮像ソース８５０を使用して、一連のＸ線ビームをＲＯＩに向けることによって患者８３０の当該区域（ＲＯＩ）のＸ線画像を発生させることができ、この一連のＸ線ビームは、ｋＶ撮像ソース８５０に対向するＸ線検出器８７０に入射し、設定のために患者８３０を撮像して治療時画像を発生させる。治療撮像システムは、コリメータ８６０を更に含むことができる。一実施形態では、コリメータ８６０は可変開口コリメータである場合がある。別の実施形態では、コリメータ８６０はマルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）とすることができる。ＭＬＣは、ＭＬＣの開口を調整して撮像Ｘ線ビームの成形を可能にするために可動である複数のリーフを収容するハウジングを含む。別の実施形態では、可変開口コリメータ８６０は、撮像Ｘ線ビームの成形を可能にする可変サイズの開口を発生させるために、カメラ絞りと同様な方法でフレームに沿って移動する台形ブロックを収容する絞りコリメータである場合がある。ｋＶ撮像ソース８５０及びＸ線検出器８７０は、リングガントリ８２０上にＬＩＮＡＣ８１０に対して直交方向に（例えば、９０度だけ離れて）取り付けることができ、ターゲット区域に撮像Ｘ線ビームを投影するようにかつ患者１３０を通過した後に検出器８７０の撮像面を照射するように位置合わせすることができる。一部の実施形態では、ＬＩＮＡＣ８１０及び／又はｋＶ撮像ソース８５０は、片持ち式の方式でＣアームガントリに取り付けることができ、それにより、アイソセンターを通る軸線の周りにＬＩＮＡＣ８１０及びｋＶ撮像ソース８５０が回転する。本発明の開示の態様は、更に、ガントリベースのＬＩＮＡＣシステム、放射線治療及び放射線手術に関連付けられた静的撮像システム、統合画像誘導を使用する陽子線療法システム、介入的画像診断及び術中Ｘ線撮像システムのような他のシステムに使用することができる。

【0069】

ヘリカル放射線送出システム８００はまた、２次撮像システム８０１を含む。撮像システム８０１はＣＢＣＴ撮像システム、例えば、ｍｅｄＰｈｏｔｏｎのＩｍａｇｉｎｇＲｉｎｇシステムである。これに代えて、他のタイプの体積撮像システムを使用することができる。２次撮像システム８０１はアーム及びレールシステム（図示せず）に取り付けられた回転式ガントリ８０７（例えば、リング）を含み、そのアーム及びレールシステムは、回転式ガントリ８０７を１又は２以上の軸線に沿って（例えば、治療台の頭部から脚部まで延びる軸線に沿って）移動する。撮像ソース８０３及び検出器８０５は、回転式ガントリ８０７に取り付けられる。回転式ガントリ８０７は、治療台の頭部から脚部まで延びる軸線の周りに３６０度回転することができる。従って、撮像ソース８０３及び検出器８０５は、多くの異なる角度に位置決めすることができる。一実施形態では、撮像ソース８０３はＸ線ソースであり、検出器８０５はＸ線検出器である。一実施形態では、２次撮像システム１２３９は、別々に回転可能な２つのリングを含む。撮像ソース８０３は、第１のリングに取り付けることができ、検出器８０５は、第２のリングに取り付けることができる。

【0070】

以上の説明から、本発明の開示の態様は、少なくとも部分的にソフトウエアに具現化することができることは明らかであろう。すなわち、本発明の技術は、処理デバイス６２５、６４０、又は６０２（図６参照）に応答してコンピュータシステム又は他のデータ処理システムで実行することができ、例えば、メモリに収容された命令シーケンスを実行する。様々な実施形態では、ハードウエア回路をソフトウエア命令と共に使用して本発明の開示を実施することができる。従って、本発明の技術は、ハードウエア回路とソフトウエアのいずれかを特定の組合せに限定せず、又はデータ処理システムによって実行される命令のいずれかを特定ソースに限定しない。更に、この説明全体を通して説明を簡単にするために、様々な機能及び作動は、ソフトウエアコードによって実行される又は引き起こされるものとして説明することができる。しかし、そのような表現で示すのはそれらの機能が処理デバイス６２５、６４０、又は６０２によるコードの実行から生じるということであることは当業者は認識するであろう。

【0071】

汎用又は専用データ処理システムによって実行された時にそのシステムに本発明の開示の様々な方法を実行させるソフトウエア及びデータを格納するために機械可読媒体を使用することができる。この実行可能ソフトウエア及びデータは、例えば、システムメモリ及びストレージ又はソフトウエアプログラム又はデータのうちの少なくとも１つを格納することができるあらゆる他のデバイスを含む様々な場所に格納することができる。従って、機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ、ネットワークデバイス、携帯情報端末、製造のためのツール、１又は２以上のプロセッサの組を有するあらゆるデバイスなど）によってアクセス可能な形式で情報を提供する（すなわち、格納する）あらゆる機構を含む。例えば、機械可読媒体は、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスクストレージ媒体、光ストレージ媒体、フラッシュメモリデバイスのような記録可能／記録不能な媒体を含む。機械可読媒体は、非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体である場合がある。

【0072】

特に明記しない限り、以上の説明から明らかであるように、「受け入れる」、「位置決めする」、「放出する」、又は「引き起こす」などのような用語は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理的な（例えば、電子的な）量として表されるデータを操作してコンピュータシステムのメモリ又はレジスタ又は他のそのような情報ストレージ又は表示デバイスのうちの物理量として同様に表される別データに変換するコンピュータシステム又は類似の電子コンピュータデバイスのアクション及び処理を指す場合があることは認められるであろう。本明細書に説明する方法の実施は、コンピュータソフトウエアを使用して実施することができる。公認規格に準拠するプログラミング言語で書かれている場合に、本方法を実施するように設計された命令シーケンスは、様々なハードウエアプラットフォーム上で実行するために及び様々なオペレーティングシステムとのインタフェースのためにコンパイルすることができる。これに加えて、本発明の開示の実施は、いずれかの特定のプログラミング言語に関連して説明されるものではない。様々なプログラミング言語を使用して本発明の開示の実施を実施することができることは認められるであろう。

【0073】

本明細書に説明する方法及び装置は、医療診断撮像及び治療での使用だけに限定されないことに注意しなければならない。代替実施では、本明細書の方法及び装置は、工業用撮像及び材料の非破壊検査のような医療技術分野以外の用途に使用することができる。そのような用途では、例えば、「治療」は、一般的にビーム（例えば、放射線、音響など）の印加のような治療計画システムによって制御される作動の達成を指す場合があり、「ターゲット」は、非解剖学的な物体又は区域を指す場合がある。

【0074】

以上の明細書では、本発明の開示は、その特定の例示的実施に関連して説明した。しかし、特許請求の範囲に説明される本発明の開示のより広範な精神及び範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更をそれらに加えることができることは明らかであろう。従って、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的意味で考えるべきである。

【0075】

条項

【0076】

部分視野
１．基準画像に基づいて完全体内ターゲット体積（ＩＴＶ）を定めるターゲットの完全動作範囲を識別する段階と、動作画像に基づいて非追跡平面又は非追跡軸線のうちの１つを有するターゲットの完全動作範囲のうちの非追跡部分であるターゲットの部分動作範囲を決定する段階と、処理デバイスにより、ターゲットの部分動作範囲に基づいてターゲットが部分動作範囲を移動する時にターゲットによって掃引される体積でありかつ完全ＩＴＶよりも小さい部分ＩＴＶを発生させる段階と、ターゲットの追跡を支援するために部分ＩＴＶを提供する段階とを含む方法。
２．ターゲットに関連付けられたベースラインシフト及び設定誤差を低減するために部分ＩＴＶを完全ＩＴＶに体積的に位置合わせする段階を更に含む請求項１の方法。
３．基準画像が４次元（４Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像であり、４Ｄ吸入及び吐き出し計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１の方法。
４．基準画像が３次元（３Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像であり、３Ｄ吸入及び吐き出し計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１の方法。
５．動作画像が３次元（３Ｄ）断片内画像であり、３Ｄ断片内画像がキロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ＭＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１の方法。
６．２次元動作Ｘ線画像を使用してターゲットの動作を追跡する段階を更に含む請求項１の方法。
７．基準画像又は動作画像がヘリカル放射線送出システムの撮像ソースによって又は患者に対する異なる位置での１又は２以上の撮像ソースによって発生される請求項１の方法。
８．メモリと、基準画像に基づいて完全体内ターゲット体積（ＩＴＶ）を定めるターゲットの完全動作範囲を識別し、動作画像に基づいて非追跡平面又は非追跡軸線のうちの１つを有するターゲットの完全動作範囲のうちの非追跡部分であるターゲットの部分動作範囲を決定し、ターゲットの部分動作範囲に基づいてターゲットが部分動作範囲を移動する時にターゲットによって掃引される体積でありかつ完全ＩＴＶよりも小さい部分ＩＴＶを発生させ、かつターゲットの追跡を支援するために部分ＩＴＶを提供するようにメモリと作動的に結合された処理デバイスとを含むシステム。
９．処理デバイスが、更に、ターゲットに関連付けられたベースラインシフト及び設定誤差を低減するために部分ＩＴＶを完全ＩＴＶに体積的に位置合わせするためのものである請求項８のシステム。
１０．基準画像が４次元（４Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像であり、４Ｄ吸入及び吐き出し計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項８のシステム。
１１．基準画像が３次元（３Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像であり、３Ｄ吸入及び吐き出し計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項８のシステム。
１２．動作画像が３次元（３Ｄ）断片内画像であり、３Ｄ断片内画像がキロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ＭＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項８のシステム。
１３．処理デバイスが、更に、２次元動作Ｘ線画像を使用してターゲットの動作を追跡するためのものである請求項８のシステム。
１４．基準画像又は動作画像がヘリカル放射線送出システムの撮像ソースによって又は患者に対する異なる位置での１又は２以上の撮像ソースによって発生される請求項８のシステム。
１５．処理デバイスによって実行された時に処理デバイスに基準画像に基づいて完全体内ターゲット体積（ＩＴＶ）を定めるターゲットの完全動作範囲を識別させ、動作画像に基づいて非追跡平面又は非追跡軸線のうちの１つを有するターゲットの完全動作範囲のうちの非追跡部分であるターゲットの部分動作範囲を決定させ、処理デバイスによりターゲットの部分動作範囲に基づいてターゲットが部分動作範囲を移動する時にターゲットによって掃引される体積でありかつ部分ＩＴＶは完全ＩＴＶよりも小さい部分ＩＴＶを発生させ、かつターゲットの追跡を支援するために部分ＩＴＶを提供させる命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。
１６．処理デバイスが、更に、ターゲットに関連付けられたベースラインシフト及び設定誤差を低減するために部分ＩＴＶを完全ＩＴＶに体積的に位置合わせするためのものである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
１７．基準画像が４次元（４Ｄ）又は３次元（３Ｄ）の吸入及び吐き出し計画画像であり、４Ｄ吸入及び吐き出し計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
１８．基準画像が３次元（３Ｄ）計画画像であり、３Ｄ計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
１９．動作画像が３次元（３Ｄ）断片内画像であり、３Ｄ断片内画像がキロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ＭＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
２０．処理デバイスが、更に、２次元動作Ｘ線画像を使用してターゲットの動作を追跡するためのものである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
２１．処理デバイスが、部分ＩＴＶを発生させるためにＩＴＶを部分ＩＴＶに投影するためのものである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
２２．動作画像が３次元（３Ｄ）吸入及び吐き出し断片内画像である請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
２２．動作画像が４次元（４Ｄ）吸入及び吐き出し断片内画像である請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。

【0077】

無視野
１．基準画像に基づいて、完全体内ターゲット体積（ＩＴＶ）を定めるターゲットの完全動作範囲を識別する段階と、動作画像又は基準画像内の非ターゲット物体を識別する段階と、ＩＴＶと非ターゲット物体との体積位置合わせを行う段階と、処理デバイスにより、体積位置合わせに基づいて非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルを修正する段階と、処理デバイスにより、修正された非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルに基づいてターゲットを追跡する段階とを含む方法。
２．ＩＴＶに基づいて断片間ベースラインシフト、設定誤差、患者解剖学的構造の変化、又は断片内呼吸動作及びベースラインシフトのうちの少なくとも１つを補償する段階を更に含む請求項１の方法。
３．基準画像が４次元（４Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像であり、４Ｄ吸入及び吐き出し計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１の方法。
４．基準画像が３次元（３Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像であり、３Ｄ吸入及び吐き出し計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１の方法。
５．動作画像が３次元（３Ｄ）断片内画像であり、３Ｄ断片内画像がキロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ＭＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１の方法。
６．ＩＴＶと非ターゲット物体との体積位置合わせを行う段階が、決定された当該見当合わせ領域（ＲＯＩ）を使用して又は変形可能な見当合わせによって２つの独立剛体見当合わせを行う段階を含む請求項１の方法。
７．基準画像又は動作画像がヘリカル放射線送出システムの撮像ソースによって又は患者に対する異なる位置での１又は２以上の撮像ソースによって発生される請求項１の方法。
８．メモリと、基準画像に基づいて完全体内ターゲット体積（ＩＴＶ）を定めるターゲットの完全動作範囲を識別し、動作画像又は基準画像内の非ターゲット物体を識別し、ＩＴＶ及び非ターゲット物体の体積位置合わせを実行し、体積位置合わせに基づいて非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルを修正し、かつ修正された非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルに基づいてターゲットを追跡するようにメモリと作動的に結合された処理デバイスとを含むシステム。
９．処理デバイスが、更に、ＩＴＶに基づいて断片間ベースラインシフト、設定誤差、患者解剖学的構造の変化、又は断片内呼吸動作及びベースラインシフトのうちの少なくとも１つを補償するためのものである請求項８のシステム。
１０．基準画像が４次元（４Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像であり、４Ｄ吸入及び吐き出し計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項８のシステム。
１１．基準画像が３次元（３Ｄ）吸入及び吐き出し計画画像であり、３Ｄ吸入及び吐き出し計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項８のシステム。
１２．動作画像が３次元（３Ｄ）断片内画像であり、３Ｄ断片内画像がキロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ＭＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項８のシステム。
１３．ＩＴＶと非ターゲット物体との体積位置合わせを行うために、処理デバイスが、決定された当該見当合わせ領域（ＲＯＩ）を使用して又は変形可能な見当合わせによって２つの独立剛体見当合わせを行うためのものである請求項８のシステム。
１４．基準画像又は動作画像がヘリカル放射線送出システムの撮像ソースによって又は患者に対する異なる位置での１又は２以上の撮像ソースによって発生される請求項８のシステム。
１５．処理デバイスによって実行された時に処理デバイスに基準画像に基づいて完全体内ターゲット体積（ＩＴＶ）を定めるターゲットの完全動作範囲を識別させ、動作画像又は基準画像内の非ターゲット物体を識別させ、ＩＴＶと非ターゲット物体との体積位置合わせを行わせ、処理デバイスにより、体積位置合わせに基づいて非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルを修正させ、かつ処理デバイスにより、修正された非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルに基づいてターゲットを追跡させる命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。
１６．処理デバイスが、更に、ＩＴＶに基づいて断片間ベースラインシフト、設定誤差、患者解剖学的構造の変化、又は断片内呼吸動作及びベースラインシフトのうちの少なくとも１つを補償するためのものである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
１７．基準画像が４次元（４Ｄ）又は３次元（３Ｄ）の吸入及び吐き出し計画画像であり、４Ｄ吸入及び吐き出し計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
１８．基準画像が３次元（３Ｄ）計画画像であり、３Ｄ計画画像がキロボルトコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＴ）画像、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）画像、キロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
１９．動作画像が３次元（３Ｄ）断片内画像であり、３Ｄ断片内画像がキロボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ｋＶ－ＣＢＣＴ）画像、メガボルト円錐ビームコンピュータ断層撮影（ＭＶ－ＣＢＣＴ）画像、又はメガボルトコンピュータ断層撮影（ＭＶＣＴ）画像のうちの１つである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
２０．ＩＴＶと非ターゲット物体との体積位置合わせを行うために、処理デバイスが、決定された当該見当合わせ領域（ＲＯＩ）を使用して又は変形可能な見当合わせによって２つの独立剛体見当合わせを行うためのものである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
２１．非ターゲットが患者の脊椎であり、処理デバイスが、修正された非ターゲットからターゲットへの変位ベクトルに基づいてターゲットを追跡するために脊椎に関して全体的患者動作を追跡するためのものである請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
２２．動作画像が３次元（３Ｄ）吸入及び吐き出し断片内画像である請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。
２３．動作画像が４次元（４Ｄ）吸入及び吐き出し断片内画像である請求項１５の非一時的コンピュータ可読媒体。

【符号の説明】

【0078】

１０８ 患者
２００ 撮像システム
２０５ 脊椎
２１０ 腫瘍
２２０ 治療平面

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】