特表 2022-510099 以前の画像を使用して画像を改善するコンピュータ断層撮影システムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-26

(54)【発明の名称】以前の画像を使用して画像を改善するコンピュータ断層撮影システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20220119BHJP

   A61N 5/00 20060101ALI20220119BHJP

【ＦＩ】

A61B6/03 350Z

A61N5/00

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021521836

(86)(22)【出願日】2019-11-25

(85)【翻訳文提出日】2021-06-09

(86)【国際出願番号】 US2019063076

(87)【国際公開番号】W WO2020112675

(87)【国際公開日】2020-06-04

(31)【優先権主張番号】62/773,712

(32)【優先日】2018-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/773,700

(32)【優先日】2018-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/796,831

(32)【優先日】2019-01-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/800,287

(32)【優先日】2019-02-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/801,260

(32)【優先日】2019-02-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/813,335

(32)【優先日】2019-03-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/821,116

(32)【優先日】2019-03-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/836,357

(32)【優先日】2019-04-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/836,352

(32)【優先日】2019-04-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/843,796

(32)【優先日】2019-05-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/878,364

(32)【優先日】2019-07-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ユイ チーツォン

(72)【発明者】

【氏名】ギャニオン ダニエル

【テーマコード（参考）】

4C082

4C093

【Ｆターム（参考）】

4C082AE03

4C093AA22

4C093AA25

4C093BA03

4C093BA10

4C093CA01

4C093EA06

4C093EA07

4C093FD20

4C093FE14

4C093FF11

4C093FF37

(57)【要約】

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムおよび方法を提供する。本ＣＴシステムは、取得されたＣＴ画像を以前の患者画像または以前に取得された患者画像を使用して補完する、または改善することのできる画像改善方法、を実行するために使用され、取得されたＣＴ画像を表す取得された投影データは、スキャンされた対象／患者を正確かつ安定的に復元するには一部欠落している、または不完全／不十分なことがある。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

以前の画像データを使用してスキャン画像の品質を改善する方法であって、前記方法は、
患者の以前の画像に対応する画像データを受信するステップと、
前記患者の投影画像データを取得するステップであって、前記取得された投影画像データが一部欠落している、取得するステップと、
前記患者の前記取得された投影画像データに基づいて患者画像を再構成するステップと、
前記以前の画像を、前記再構成された患者画像にレジストレーションするステップと、
前記レジストレーションされた以前の画像に基づいて、仮想投影データを生成するステップと、
補完された投影画像データセットを再構成して、改善された患者画像を作成するステップであって、前記補完された投影画像データセットが、前記取得された投影画像データおよび前記仮想投影データを含む、再構成して作成するステップと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記患者の前記以前の画像が、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記患者の前記以前の画像が、コーンビームＣＴ画像である、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記患者の前記以前の画像が、磁気共鳴（ＭＲ）画像である、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記患者の前記以前の画像が、前記患者の以前の計画画像である、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

仮想投影データを生成する前記ステップが、前記取得された投影画像データの少なくとも１つのビューを拡張するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

仮想投影データを生成する前記ステップが、前記取得された投影画像データを補完するための追加のビューを生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

仮想投影データを生成する前記ステップが、仮想線源軌道を設定するステップと、前記レジストレーションされた以前の画像の仮想投影を取得するステップを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記取得された投影画像データが、軸方向および横方向に一部欠落している、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記患者の投影画像データを取得する前記ステップが、前記患者の連続ヘリカルファンビームコンピュータ断層撮影スキャンを使用して前記患者の投影画像データを取得するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記以前の画像を前記再構成された患者画像にレジストレーションする前記ステップが、変形可能な画像レジストレーションを実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記以前の画像を前記再構成された患者画像にレジストレーションする前記ステップが、剛体画像レジストレーションを実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記改善された患者画像と、前記取得された投影画像データとの間のデータ整合性を、反復プロセスを使用して強化するステップ、をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記以前の画像の前記レジストレーションを、反復プロセスを使用して、前記改善された患者画像に基づいて精緻化するステップ、をさらに含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

以前の画像データを使用してスキャン画像の品質を改善する撮像装置であって、
撮像放射線用に構成されている第１の放射線源と、
前記第１の放射線源からの放射線を受信するように配置されている放射線検出器と、
プロセッサと、
を備えており、
前記プロセッサが、
患者の以前の画像に対応する画像データを受信するステップと、
前記放射線検出器から前記患者の投影画像データを取得するステップであって、前記取得された投影画像データが一部欠落している、取得するステップと、
前記患者の前記取得された投影画像データに基づいて患者画像を再構成するステップと、
前記以前の画像を、前記再構成された患者画像にレジストレーションするステップと、
前記レジストレーションされた以前の画像に基づいて仮想投影データを生成するステップと、
補完された投影画像データセットを再構成して、改善された患者画像を作成するステップであって、前記補完された投影画像データセットが、前記取得された投影画像データおよび前記仮想投影データを含む、再構成して作成するステップと、
を実行するためのロジック、を備えている、
撮像装置。

【請求項16】

少なくとも部分的に患者支持台の周囲に配置されている回転可能なガントリーシステムをさらに備えており、前記第１の放射線源および前記放射線検出器が前記回転可能なガントリーシステムに取り付けられており、前記患者の投影画像データを取得する前記ステップが、前記患者の連続ヘリカルファンビームコンピュータ断層撮影スキャンを使用して前記患者の投影画像データを取得するステップを含む、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

少なくとも部分的に患者支持台の周囲に配置されているＣアームガントリーシステムまたは少なくとも１つのロボットアームをさらに備えており、前記第１の放射線源および前記放射線検出器が、前記Ｃアームガントリーシステムまたは前記少なくとも１つのロボットアームに取り付けられている、請求項１５に記載の装置。

【請求項18】

治療用放射線用に構成されている第２の放射線源をさらに備えており、前記第１の放射線源が、前記第２の放射線源より低いエネルギレベルを有し、前記プロセッサが、前記改善された患者画像に基づいて前記患者に前記第２の放射線源を介して治療用放射線の線量を送達するためのロジック、をさらに備えている、請求項１５に記載の装置。

【請求項19】

前記第１の放射線源が、キロボルト（ｋＶ）放射線源を備えており、前記第２の放射線源が、メガボルト（ＭＶ）放射線源を備えている、請求項１８に記載の装置。

【請求項20】

放射線治療送達装置であって、
少なくとも部分的に患者支持台の周囲に配置されている回転可能なガントリーシステムと、
前記回転可能なガントリーシステムに結合されている第１の放射線源であって、撮像放射線用に構成されている、前記第１の放射線源と、
前記回転可能なガントリーシステムに結合されている第２の放射線源であって、治療用放射線用に構成されており、前記第１の放射線源が前記第２の放射線源より低いエネルギレベルを有する、前記第２の放射線源と、
前記回転可能なガントリーシステムに結合されており、少なくとも前記第１の放射線源からの放射線を受信するように配置されている放射線検出器と、
データ処理システムであって、
患者の以前の画像に対応する画像データを受信するステップと、
前記放射線検出器から前記患者の投影画像データを取得するステップであって、前記取得された投影画像データが一部欠落している、取得するステップと、
前記患者の前記取得された投影画像データに基づいて患者画像を再構成するステップと、
前記以前の画像を、前記再構成された患者画像にレジストレーションするステップと、
前記レジストレーションされた以前の画像に基づいて仮想投影データを生成するステップと、
補完された投影画像データセットを再構成して、改善された患者画像を作成するステップであって、前記補完された投影画像データセットが、前記取得された投影画像データおよび前記仮想投影データを含む、再構成して作成するステップと、
適応ＩＧＲＴ時に、前記改善された患者画像に基づいて、前記患者に前記第２の放射線源を介して治療放射線の線量を送達するステップと、
を実行するように構成されている、前記データ処理システムと、
を備えている、放射線治療送達装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願］
本出願は、１１個の米国仮特許出願、すなわち、第６２／７７３，７１２号（出願日２０１８年１１月３０日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００１）、第６２／７７３，７００号（出願日２０１８年１１月３０日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００２）、第６２／７９６，８３１号（出願日２０１９年１月２５日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００４）、第６２／８００，２８７号（出願日２０１９年２月１日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００３）、第６２／８０１，２６０号（出願日２０１９年２月５日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００６）、第６２／８１３，３３５号（出願日２０１９年３月４日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００７）、第６２／８２１，１１６号（出願日２０１９年３月２０日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００９）、第６２／８３６，３５７号（出願日２０１９年４月１９日）（代理人整理番号：３８９３５／０４０１６）、第６２／８３６，３５２号（出願日２０１９年４月１９日）（代理人整理番号：３８９３５／０４０１７）、第６２／８４３，７９６号（出願日２０１９年５月６日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００５）、第６２／８７８，３６４号（出願日２０１９年７月２５日）（代理人整理番号：３８９３５／０４００８）、の利益を主張する。さらに本出願は、同じ日に出願された１０個の米国非仮特許出願、すなわち、代理人整理番号38935/04019、タイトル「MULTIMODAL RADIATION APPARATUS AND METHODS」、代理人整理番号38935/04020、タイトル「APPARATUS AND METHODS FOR SCALABLE FIELD OF VIEW IMAGING USING A MULTI-SOURCE SYSTEM」、代理人整理番号38935/04011、タイトル「INTEGRATED HELICAL FAN-BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY IN IMAGE-GUIDED RADIATION TREATMENT DEVICE」、代理人整理番号38935/04013、タイトル「OPTIMIZED SCANNING METHODS AND TOMOGRAPHY SYSTEM USING REGION OF INTEREST DATA」、代理人整理番号38935/04015、タイトル「HELICAL CONE-BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY IMAGING WITH AN OFF-CENTERED DETECTOR」、代理人整理番号38935/04021、タイトル「MULTI-PASS COMPUTED TOMOGRAPHY SCANS FOR IMPROVED WORKFLOW AND PERFORMANCE」、代理人整理番号38935/04012、タイトル「METHOD AND APPARATUS FOR SCATTER ESTIMATION IN CONE-BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY」、代理人整理番号38935/04014、タイトル「ASYMMETRIC SCATTER FITTING FOR OPTIMAL PANEL READOUT IN CONE-BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY」、代理人整理番号38935/04018、タイトル「METHOD AND APPARATUS FOR IMPROVING SCATTER ESTIMATION AND CORRECTION IN IMAGING」、代理人整理番号38935/04022、タイトル「METHOD AND APPARATUS FOR IMAGE RECONSTRUCTION AND CORRECTION USING INTER-FRACTIONAL INFORMATION」、にも関する。上に記載した特許出願および特許の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

【0002】

開示する技術の態様は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像に関し、より詳細には、以前の画像または以前に取得された画像（画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）の一部として取得された画像を含む）からの情報を使用して、画像を改善するＣＴシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0003】

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像は、一般に、患者または患者の一部を放射線源に曝露させ、放射線源からのＸ線放射を受信するように放射線検出器を位置決めすることを含む。放射線源および放射線検出器は、患者の周囲の様々な位置に動き、受信された放射線を使用して患者の画像を生成する。場合によっては、患者または患者の一部分が放射線源によって十分に照射されないことがあり、一部欠落した画像データや不十分な投影が生成されることがある。

【0004】

放射線治療は、ＣＴ撮像が高い頻度で採用される分野である。放射線治療は、多くの場合、（例えばメガボルト範囲のエネルギレベルにおける）高エネルギのＸ線ビームを患者内の腫瘍や他の関心領域の方に導くことによって行われる。この治療の目標は、周囲の組織の被曝を最小限にしながら、高エネルギＸ線ビームを関心領域に集中させることである。いわゆる画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）では、ＣＴ撮像を利用して、画像に基づく送達前ステップ（治療計画を含むことができる）で使用するための患者の画像を収集することができる。またＣＴ画像取得は、治療用放射線ビームが関心領域に正しく導かれて関心領域を治療していることを確認する目的にも使用することができる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態においては、以前の画像データを使用してスキャン画像の品質を改善する方法は、患者の以前の画像に対応する画像データを受信するステップと、患者の投影画像データを取得するステップであって、取得された投影画像データが一部欠落している、取得するステップと、患者の取得された投影画像データに基づいて患者画像を再構成するステップと、以前の画像を、再構成された患者画像にレジストレーションするステップと、レジストレーションされた以前の画像に基づいて、仮想投影データを生成するステップと、補完された投影画像データセットを再構成して、改善された患者画像（Ｕ_１）を作成するステップであって、補完された投影画像データセットが、取得された投影画像データおよび仮想投影データを含む、再構成して作成するステップと、を含む。

【0006】

一実施形態に関連して説明および／または図示した特徴は、１つまたは複数の別の実施形態において同じ方法で、または類似する方法で、および／または、別の実施形態の特徴と組み合わせて、または別の実施形態の特徴の代わりに、使用することができる。

【0007】

本発明の説明は、請求項で使用されている単語、または請求項もしくは本発明の範囲を、限定するものではない。請求項で使用されている単語は、すべての通常の意味を持つ。

【図面の簡単な説明】

【0008】

添付の図面（本明細書に組み込まれており本明細書の一部を構成している）には、本発明の実施形態が図解されており、上に記載した本発明の一般的な説明および以下に記載する詳細な説明と合わせて、本発明の実施形態を例示する役割を果たす。なお図に示した要素の境界（例：長方形、長方形のグループ、またはその他の形状）は、境界の一実施形態を表すことが理解されよう。いくつかの実施形態においては、１つの要素を複数の要素として設計することができる、または複数の要素を１つの要素として設計することができる。いくつかの実施形態においては、別の要素の内部の構成要素として示されている要素は、外部の構成要素として実施することができ、逆も同様である。さらに、要素は正しい縮尺で描かれていないことがある。

【図1】開示する技術の一態様による例示的な放射線治療送達装置の斜視図である。

【図2】開示する技術の一態様による例示的な放射線治療送達装置の概略図である。

【図3】改善または補正された画像を生成する例示的な方法を描いた流れ図である。

【図4】開示する技術の態様に関連付けられる例示的なデータを示しているブロック図である。

【図5】改善または補正された画像を生成する別の例示的な方法を描いた流れ図である。

【図6】データ整合性の強化を伴う、改善または補正された画像を生成する例示的な方法を描いた流れ図である。

【図7】データ整合性の強化および以前の画像の精緻化を伴う、改善または補正された画像を生成する例示的な方法を描いた流れ図である。

【図8】データ整合性の強化を伴う、改善または補正された画像を生成する例示的な方法を描いた流れ図である。

【図9】データ整合性の強化および以前の画像の精緻化を伴う、改善または補正された画像を生成する例示的な方法を描いた流れ図である。

【図10】放射線治療装置を使用するＩＧＲＴの例示的な方法を描いた流れ図である。

【図11】例示的な画像に基づく送達前ステップを描いたブロック図である。

【図12】撮像または画像に基づく送達前ステップ時に利用することのできる例示的なデータを描いたブロック図である。

【0009】

すべての図面は線図であり、正しい縮尺では描かれていないことに留意されたい。これらの図の一部の相対的な寸法および比率は、図面の明確さおよび便宜上の理由で、誇張または縮小されて示されている。同じ参照番号は、一般には、異なる実施形態における対応するかまたは類似する特徴を参照するために使用されている。したがって図面および説明は、本質的に例示を目的としているとみなすべきであり、本発明を制限するようにはみなされないものとする。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下では、本開示全体を通じて使用される例示的な用語を定義しておく。すべての用語の単数形および複数形は、いずれも各用語の意味を持つ。

【0011】

本明細書で使用される「構成要素」は、ハードウェアの一部、ソフトウェアの一部、またはこれらの組合せとして定義することができる。ハードウェアの一部は、少なくともプロセッサおよびメモリの一部を含むことができ、メモリは、実行するための命令を含む。構成要素は装置に関連付けられることがある。

【0012】

本明細書で使用される「ロジック」（「回路」と同義）は、（１つまたは複数の）機能または（１つまたは複数の）動作を実行するためのハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および／またはそれぞれの組合せを含み、ただしこれらに限定されない。例えばロジックは、所望の用途またはニーズに基づいて、ソフトウェアによって制御されるマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのディスクリートロジック、または他のプログラマブルロジックデバイスおよび／またはコントローラを含むことができる。ロジックは、完全にソフトウェアとして実施することもできる。

【0013】

本明細書で使用される「プロセッサ」は、実質的に任意の数のプロセッサシステムまたはスタンドアロンプロセッサ（マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、中央処理装置（ＣＰＵ）、およびデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）など）の１つまたは複数を任意の組合せで含み、ただしこれらに限定されない。プロセッサは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、クロック、デコーダ、メモリコントローラ、または割り込みコントローラなど、プロセッサの動作をサポートする様々な別の回路に関連付けることができる。これらのサポート回路は、プロセッサまたはそれに関連する電子パッケージの内部または外部であってよい。サポート回路は、プロセッサと動作可能に通信する。ブロック図または他の図面において、サポート回路は必ずしもプロセッサとは別に示されていない。

【0014】

本明細書で使用される「信号」は、１つまたは複数の電気信号（アナログ信号またはデジタル信号を含む）、１つまたは複数のコンピュータ命令、ビットまたはビットストリームなどを含み、ただしこれらに限定されない。

【0015】

本明細書で使用される「ソフトウェア」は、コンピュータ、プロセッサ、ロジック、および／または他の電子デバイスに、機能、動作を実行させる、および／または所望の方法で挙動させる、１つまたは複数のコンピュータ可読および／またはコンピュータ実行可能の命令を含み、ただしこれらに限定されない。命令は、ルーチン、アルゴリズム、モジュール、または動的にリンクされるソースまたはライブラリからの個別のアプリケーションまたはコードを含むプログラムなど、さまざまな形式で実施することができる。

【0016】

後からさらに詳しく説明するように、開示する技術の態様は、ＣＴ撮像システムおよび方法に関し、スキャンされた対象／患者を正確に表すには、取得されたＣＴ画像を表す取得された投影データが一部欠落している、または不完全／不十分であるときを含めて、取得されたＣＴ画像を、以前の患者画像または以前に取得された患者画像（例：計画画像）を使用して補完する、または改善することができる。いくつかの実施形態においては、取得された画像を補完するために、以前の画像自体ではなく、以前の画像に関連付けられる特定の属性および／または情報が使用される。

【0017】

本開示では、ＣＴ撮像手順において（例えばファンビームＣＴ撮像手順またはコーンビームＣＴ（ＣＢＣＴ）撮像手順において）取得されるデータが、（例えば解析的再構成法において）十分な品質の画像を再構成するには不十分であることがあり、このため最終的に画像のアーチファクト（例：コーンビームアーチファクト）が生じうることを認識している。一例においては、一般的なＣＢＣＴ放射線源の軌道は円形である。しかしながらこのような軌道から取得されるデータは、円形平面の外側に位置する画素について画像を正確に再構成するには十分ではない。このデータの不十分さの結果としてコーンビームアーチファクトが生じ、アーチファクトは、撮像平面が軌道平面から離れる（または検出器の縦方向のカバー範囲が大きくなる）と悪化することがある。

【0018】

別の一般的なコーンビームデータ取得ジオメトリは、ヘリカルである。このような軌道の場合、投影データが限られるため、良好な画質の関心ボリュームは、縦方向および軸方向においてスキャン長さより一般に短い。ヘリカル軌道の先頭または最後において、画像を良好に再構成するための十分な投影データが存在しないことがある、または再構成された画像に含まれるアーチファクトが多すぎることがある。

【0019】

これらの例では、上に述べた画像アーチファクトは、通常、軸方向において頻度が低い。１つの一般的な解決策は、追加の軌道を使用してさらなるデータを取得することである。円軌道を例にとると、円軌道に結合される追加の線は、拡張される縦方向のボリュームにおいて画像を正確に再構成するための追加のデータを提供する。しかしながら、このような追加のスキャンでは、追加の時間が必要である、患者の線量が増す、および／または、撮像のワークフローが複雑になる可能性がある。

【0020】

本開示では、上に述べた欠落データまたは不十分なデータが、通常では低頻度であることを認識している。例えば画像を再構成する目的には、これらの追加のデータを良好に近似することで十分であり得る。開示する技術の態様では、以前の画像または以前に取得された画像（例：計画ＣＴ画像）と、これらのデータセットに適用される仮想投影器を使用して、画像の再構成を改善するための追加のデータを生成することができる。このような方法は、多くの線源軌道（円軌道およびヘリカル軌道を含む、ただしこれらに限定されない）に適用可能である。後からさらに説明するが、このような方法を、１つまたは複数の反復的な画像再構成手法と組み合わせることができる。

【0021】

以下では、開示する技術の態様について、以前の画像または以前に取得された画像が以前の計画画像（例：ＩＧＲＴ手順に関連して使用するための治療計画を生成する目的で治療前に取得される画像）である場合に関連して説明するが、開示する技術の態様は、一般的な撮像環境において（例：ＩＧＲＴ用途とは別の標準的なコンピュータ断層撮影撮像環境において）実施できることが理解されよう。

【0022】

例えば、いくつかの実施形態においては、開示する技術は、放射線治療システムとは個別のＣＴシステムに関する。別の実施形態においては、放射線治療送達装置および方法は、ＩＧＲＴと組み合わせて、またはＩＧＲＴの一部として使用するためのＣＴ用の統合された低エネルギ放射線源を利用することができる。特に、例えば、放射線治療送達装置および方法は、ガントリー内で撮像するための低エネルギ放射線源と、治療処置用の高エネルギ放射線源とを組み合わせることができる。一実施形態においては、低エネルギ放射線源は、ＣＴシステムの一部としてのキロボルト（ｋＶ）放射線源であり、治療処置用の高エネルギ放射線源は、メガボルト（ＭＶ）放射線源である。ｋＶ放射線源を言及している以下の実施形態では、別の低エネルギ放射線源を利用してもよい。

【0023】

上に述べたように、画像取得システムは、専用のｋＶ撮像線源を有するＩＧＲＴシステムに関連付けられている必要はない。例えば、関与する画像取得システムは、ＭＶ Ｘ線管およびＭＶ Ｘ線検出器、ｋＶ Ｘ線管およびｋＶ Ｘ線検出器、または両方の組合せを含むことができる。後からさらに詳しく説明するように、これらの撮像線源および検出器は、ＣＴのようなガントリー（例：スリップリングを有する）に、ロボットアームに、２本のロボットアームに、および／または他の取付け装置に、さまざまな組合せで取り付けることができる。

【0024】

一実施形態によれば、本方法は、図１および図２に示した以下に説明するシステムにおいて実行することができる。しかしながら、撮像方法は、開示する技術の範囲から逸脱することなく、異なるコンピュータ断層撮影システム（例：Ｃアームシステムなど、放射線源および／または検出器が１本または複数のロボットアームに動作可能に結合されているＭＶ ＣＴシステムおよび／またはｋＶ ＣＴシステム）において実行できることが理解されよう。

【0025】

図１および図２を参照し、放射線治療装置１０が提供される。放射線治療装置１０は、画像誘導放射線治療または療法（ＩＧＲＴ）を含む（ただしこれに限定されない）様々な用途に使用できることが理解されよう。放射線治療装置１０は、後からさらに詳しく説明する撮像方法を実行するために使用することができる。放射線治療装置１０は、支持ユニットまたはハウジング１４によって支持されている、または収容されている回転可能なガントリーシステム（ガントリー１２と称する）を含む。本明細書におけるガントリーとは、ターゲットの周りを回転するときに１つまたは複数の放射線源および／または関連する検出器を支持することのできる１つまたは複数のガントリー（例：リングまたはＣアーム）を備えたガントリーシステムを指す。例えば、一実施形態においては、第１の放射線源および関連する検出器を、ガントリーシステムの第１のガントリーに取り付けることができ、第２の放射線源および関連する検出器を、ガントリーシステムの第２のガントリーに取り付けることができる。別の実施形態においては、２つ以上の放射線源および関連する（１つまたは複数の）検出器を、ガントリーシステムの同じガントリーに取り付けることができる（例えばガントリーシステムが１つのガントリーのみから構成される場合を含む）。ガントリー、放射線源、および放射線検出器の様々な組合せを、様々なガントリーシステム構成に組み合わせて、同じ装置内で同じボリュームを撮像および／または治療することができる。例えば、ｋＶ放射線源およびＭＶ放射線源を、ガントリーシステムの同じガントリーまたは異なるガントリーに取り付けて、ＩＧＲＴシステムの一部としての撮像および／または治療に、選択的に使用することができる。異なるガントリーに取り付けられる場合、これらの放射線源は独立して回転することができるが、依然として同じ（またはほぼ同じ）ボリュームを同時に撮像することができる。回転可能なリングガントリー１２は、毎分１０回転（ｒｐｍ）以上の能力とすることができる（例：高速スリップリング回転を使用し、例えば最大１０ｒｐｍ、最大２０ｒｐｍ、最大６０ｒｐｍ、またはそれ以上のｒｐｍを含む）。回転可能なガントリー１２は、ガントリーボア１６を画成しており、撮像および／または治療のために患者をこのボアの中に入れて位置決めすることができる。一実施形態によれば、回転可能なガントリー１２は、スリップリングガントリーとして構成されており、撮像用放射線源および関連する放射線検出器の連続的な回転を提供する一方で、検出器によって受信される撮像データの十分な帯域幅を提供する。スリップリングガントリーでは、装置に関連付けられる電力および信号を伝えるケーブルが巻き付く、および巻き付きが解除されるように、ガントリーの回転方向を交互にする必要がない。後からさらに詳しく説明するように、このような構成によって、たとえＩＧＲＴシステムに統合されているときでも、連続的なヘリカル（例：ファンビーム、コーンビームなど）コンピュータ断層撮影を可能にすることができる。上に述べたように、一回転のＣＢＣＴの場合の主たる問題は、中央のスライス（回転を含むスライス）を除くすべてのスライスにおける不十分なサンプリングである。この問題は、ヘリカル軌道のコーンビーム撮像によって克服することができる。

【0026】

患者支持台１８は、回転可能なガントリー１２に隣接して配置されており、回転可能なガントリー１２内に動かす、およびガントリー１２の中で縦方向に動かすことができるように、一般には水平姿勢で患者を支持するように構成されている。患者支持台１８は、例えばガントリー１２の回転面に垂直な方向に（ガントリー１２の回転軸に沿って、または回転軸に平行に）患者を動かすことができる。患者支持台１８は、患者および患者支持台１８の動きを制御する患者支持台コントローラに動作可能に結合することができる。命令された撮像計画および／または治療計画に従って患者の縦方向軸を中心に回転するように、患者支持台コントローラを、回転可能なガントリー１２と、回転するガントリーに取り付けられている放射線源とに同期させることができる。いくつかの実施形態においては、患者支持台がボア１６の中に入った時点で、最適な治療のために患者の位置を調整する目的で、患者支持台を限られた範囲内で上下左右に動かすこともできる。開示する技術の範囲から逸脱することなく、別のバリエーションを採用できることが理解されよう。例えば、回転可能なガントリー１２に対して（一定速度または可変速度で）動くように支持台が制御されるとき、患者支持台の上に支持されている患者の周りを、（上に説明したような連続的な回転ではなく）ガントリー１２が「交互方向に」（例：右回転および左回転の交互に）回転するように、回転可能なガントリー１２および患者支持台を制御することができる。別の実施形態においては、連続的なステップアンドシュート円形スキャン（step-and-shoot circular scans）の場合、所望のボリュームがキャプチャされるまで、縦方向における患者支持台１８の移動（ステップ）と、回転可能なガントリー１２によるスキャン回転とが交互に行われる。装置１０は、ボリュームベースおよび平面ベースの画像取得に対応している。例えば、様々な実施形態においては、装置１０を使用して、ボリューム画像および／または平面画像を取得し、後から説明する関連する処理方法を実行することができる。

【0027】

放射線源および／または患者支持台の様々な別のタイプの動きを利用して、投影データを生成するための、放射線源と患者の相対運動を達成することができる。放射線源および／または患者支持台の不連続な運動、連続的であるが可変／非一定の（線形および非線形を含む）直線運動、速度、および／または軌道など、およびその組合せを使用することができる（上に説明した放射線治療装置１０の様々な実施形態との組合せを含む）。

【0028】

図２に示したように、放射線治療装置１０は、回転可能なガントリー１２に結合されている、またはガントリー１２によって支持されている第１の放射線源２０を含む。一実施形態によれば、第１の放射線源２０は、患者の中の関心領域内の腫瘍の治療に使用される高エネルギ放射線源など、治療用放射線源として構成されている。治療用放射線源は、開示する技術の範囲から逸脱することなく、高エネルギＸ線ビーム（例：メガボルト（ＭＶ）Ｘ線ビーム）、および／または高エネルギ粒子ビーム（例：電子のビーム、光子のビーム、またはより重いイオン（炭素など）のビーム）、または別の適切な形態の高エネルギ放射線とすることができることが理解されよう。一実施形態においては、第１の放射線源２０は、１ＭｅＶ以上のメガ電子ボルトピーク光子エネルギ（ＭｅＶ）を備えている。一実施形態においては、高エネルギＸ線ビームは、０．８ＭｅＶより高い平均エネルギを有する。別の実施形態においては、高エネルギＸ線ビームは、０．２ＭｅＶより高い平均エネルギを有する。別の実施形態においては、高エネルギＸ線ビームは、１５０ｋｅＶより高い平均エネルギを有する。一般的に、第１の放射線源２０は、第２の放射線源３０より高いエネルギレベル（ピークおよび／または平均など）を有する。

【0029】

撮像システム（後から詳しく説明する）は、第２の放射線源３０を備えており、この第２の放射線源３０は、比較的低い強度かつ低エネルギの撮像用放射線を生成する独立したＸ線撮像源とすることができる。一実施形態においては、第２の放射線源３０は、キロボルト（ｋＶ）線源として構成されたＸ線源（例：約２０ｋＶ～約１５０ｋＶの範囲内のエネルギレベルを有する臨床用Ｘ線源）である。いくつかの実施形態においては、ｋＶ放射線源は、最大１５０ｋｅＶのキロ電子ボルトピーク光子エネルギ（ｋｅＶ）を備えている。撮像用放射線源は、撮像に適切な任意のタイプの透過スキャン用線源（transmission source）とすることができる。例えば、撮像用放射線源は、Ｘ線生成源（ＣＴ用を含む）、または十分なエネルギおよびフラックスを有する光子を生成する任意の別の方法（例えばガンマ線源（例：コバルト５７、エネルギピーク１２２ｋｅＶ）、蛍光Ｘ線源（Ｐｂ ｋ線を通じた蛍光源など、２つのピーク約７０ｋｅＶおよび約８２ｋｅＶ）など）とすることができる。本明細書におけるＸ線、Ｘ線撮像、撮像Ｘ線源などの言及は、特定の実施形態において例示的である。さまざまな別の実施形態においては、これらに代えて別の撮像用透過スキャン用線源を使用することができる。

【0030】

第１の放射線源２０は、患者支持台１８の上に支持されている患者内の関心領域（ＲＯＩ）の方に、１本または複数の放射線ビーム（全体を２２によって示してある）を放出できることがさらに理解されよう。第１の放射線源は、治療計画に従って１本または複数の放射線ビームを放出することができる。治療計画は、線源の角度位置、ビームの幾何学形状、ビームの強度、変調、照射線量などに関する詳細なパラメータを含み得ることも理解されたい。

【0031】

一実施形態においては、第１の放射線源２０は、治療用放射線（例：ＭＶ）を生成するＬＩＮＡＣであり、撮像システムは、比較的低い強度かつ低エネルギの撮像用放射線（例：ｋＶ）を生成する独立した第２の放射線源３０を備えている。別の実施形態においては、第１の放射線源２０は、一般に１ＭｅＶを超えるエネルギを有することのできる放射性同位元素（例えばＣｏ－６０など）とすることができる。第１の放射線源２０は、患者支持台１８の上に支持されている患者内の関心領域（ＲＯＩ）の方に、治療計画に従って１本または複数の放射線ビーム（全体を２２によって示してある）を放出することができる。

【0032】

後から詳しく説明するように、放射線源２０，３０は、互いに組み合わせて使用して、より高い画質かつ利用価値の高い画像を生成することができる。別の実施形態においては、回転可能なガントリー１２に少なくとも１つの追加の放射線源を結合して動作させ、放射線源２０，３０のピーク光子エネルギとは異なるピーク光子エネルギにおいて投影データを取得することができる。

【0033】

図１および図２は、リングガントリー１２に取り付けられた放射線源２０を有する放射線治療装置１０を描いているが、別の実施形態は、別のタイプの回転可能な撮像装置（例えば、Ｃアームガントリーおよびロボットアームベースのシステムを含む）を含むことができる。ガントリーベースのシステムでは、ガントリーが、アイソセンタを通る軸を中心に撮像用放射線源３０を回転させる。ガントリーベースのシステムとしてはＣアームガントリーが挙げられ、Ｃアームガントリーでは、撮像用放射線源３０が、片持ち梁に似た方法で取り付けられており、アイソセンタを通る軸を中心に回転する。さらにガントリーベースのシステムとしてリングガントリー（例えばほぼトロイダル形状を有する回転可能なガントリー１２）が挙げられ、リングガントリーでは、患者の身体がリング／トロイドのボアの中に延び、撮像用放射線源３０がリングの周囲に取り付けられており、アイソセンタを通る軸を中心に回転する。いくつかの実施形態においては、ガントリー１２は連続的に回転する。別の実施形態においては、ガントリー１２は、順方向と逆方向とに反復的に回転するケーブルベースのシステムを利用する。

【0034】

第１の検出器２４は、回転可能なガントリー１２に結合する、またはガントリー１２によって支持することができ、第１の放射線源２０からの放射線２２を受信するように配置されている。第１の検出器２４は、減衰されていない放射線量を検出する、または測定することができ、したがって患者または関連する患者のＲＯＩによって実際に減衰されたものを（最初に生成されたものと比較して）推測することができる。第１の検出器２４は、第１の放射線源２０が患者の周囲を回転して患者の方に放射線を放出するときに、様々な角度からの減衰データを検出する、または収集することができる。収集された減衰データを処理して、患者の身体の１つまたは複数の画像に再構成することができる。

【0035】

放射線治療装置１０内に統合されている撮像システムは、放射線送達手順（治療）を設定する（例：位置合わせおよび／またはレジストレーション）、計画する、および／または誘導するために使用される現在の画像を提供することができる。一般的な設定は、現在の（治療中）画像を、治療前画像情報（例：以前の画像情報または以前に取得された画像情報）と比較することによって達成される。治療前画像情報は、例えば、ＣＴデータ、ＣＢＣＴデータ、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）データ、ポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ）データ、または３Ｄ回転血管造影法（３ＤＲＡ）データ、および／または、これらまたは別の画像診断法から得られる任意の情報を含むことができる。いくつかの実施形態においては、撮像システムは、治療中の患者、ターゲット、またはＲＯＩの動きを追跡することができる。

【0036】

従来の治療中画像は、一般に、ＣＢＣＴ画像または２次元画像（一般にはレントゲン写真）を含む。レントゲン写真は、１つまたは複数の異なる視点において取得することができ（例：立体Ｘ線画像）、３次元の治療前画像情報から導かれる２次元のデジタル再構成レントゲン写真（ＤＲＲ：digitally reconstructed radiographs）と比較することができる。ＣＢＣＴは、ターゲットボリュームの２Ｄ投影から３Ｄボリューム画像を直接構築することができる。この技術分野において公知であるように、一実施形態においては、ＣＢＣＴは、ターゲットボリュームの周りのガントリーの一回転から、より等方性の空間分解能を有する３Ｄ画像ボリュームを形成する能力を有する。別の実施形態においては、ＣＢＣＴは、ヘリカルスキャン軌道を利用することができる。しかしながら上で述べたように、散乱、不完全なデータ、および／またはアーチファクトは、ＣＢＣＴシステムの大きな問題となることがあり、画質が制限される。理解できるように、従来の手法を使用するとき、これらおよび他の従来の放射線治療の治療時撮像システムは、画像に基づく送達前ステップ（リアルタイムの治療計画を含む）に適する高画質および／または完全な画像を生成する能力を持たない。

【0037】

図２に示したように、放射線治療装置１０内に統合された撮像システムは、回転可能なガントリー１２に結合されている、またはガントリー１２によって支持されている第２の放射線源３０を含む。上述したように、第２の放射線源３０は、治療用の第１の放射線源２０より低いエネルギレベルを有する、高品質の治療中画像のための撮像用放射線（例：ｋＶ）（全体を３２として示してある）の線源として構成することができる。

【0038】

第２の検出器３４（例：２次元のフラット検出器または湾曲した検出器）は、回転可能なガントリー１２に結合する、またはガントリー１２によって支持することができる。第２の検出器３４は、第２の放射線源３０からの放射線を受信するように配置されている。検出器３４は、減衰されていない放射線量を検出する、または測定することができ、したがって患者または関連する患者のＲＯＩによって実際に減衰されたものを（最初に生成されたものと比較して）推測することができる。検出器３４は、第２の放射線源３０が患者の周囲を回転して患者の方に放射線を放出するときに、異なる角度からの減衰データを検出する、または収集することができる。

【0039】

コリメータまたはビームフォーマアセンブリ（全体を３６として示してある）は、第２の放射線検出器３４のアクティブ領域の一部分または領域を選択的に曝露させるために、第２の放射線源３０によって放出される放射線ビーム３２の形状を選択的に制御および調整する目的で、第２の放射線源３０に対して配置されている。コリメータ３６は、検出器３４上の放射線ビーム３２の配置状態も制御することができる。一実施形態においては、コリメータ３６は、（例えばより薄い、またはより厚いスリットを形成するために）１つの角度／寸法を動かすことができる。別の実施形態においては、コリメータ３６は、（例えば様々なサイズの長方形を形成するために）２つの角度／寸法を動かすことができる。別の実施形態においては、コリメータ３６は、様々な別の動的に制御される形状（例えば平行四辺形を含む）に対応することができる。これらのすべての形状は、スキャン中に動的に調整することができる。いくつかの実施形態においては、コリメータの遮断部分を回転させる、および／または平行移動させることができる。

【0040】

コリメータ／ビームフォーマ３６は、第２の放射線源３０によって放出される放射線ビーム３２の形状を調整することを可能にする様々な方法で構成することができる。例えば、第２の放射線源３０からの放射線ビームがコリメートされた状態で通過できる開口部のサイズを定義および選択的に調整する一連の顎部または他の適切な部材を含むように、コリメータ３６を構成することができる。１つの例示的な構成によれば、第２の放射線源３０からの放射線ビームが通過する開口部のサイズを調整する目的と、撮像を最適化しかつ患者の線量を最小にするために、撮像される患者の部分のみが照射されるように患者に対してビーム３２の位置を調整する目的で、コリメータ３６は上側顎部および下側顎部を含むことができ、上側顎部および下側顎部は異なる方向（例：平行な方向）に可動である。例えば、コリメータは、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ：multi-leaf collimator）として構成することができ、マルチリーフコリメータは、最小限に開いた位置または閉じた位置と、最大限に開いた位置との間の１つまたは複数の位置に動くように動作可能な複数のインターレースリーフ（interlaced leaves）を含むことができる。放射線源によって放出される放射線ビームの望ましい形状が達成されるように、リーフを所望の位置に動かすことができることが理解されよう。一実施形態においては、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）は、ミリメートル以下のターゲティング精度が可能である。

【0041】

一実施形態によれば、第２の放射線源３０からの放射線ビーム３２の形状を、画像の取得中に変化させることができる。言い換えれば、例示的な一実装形態によれば、スキャンの前またはスキャン中に、コリメータ３６のリーフ位置および／または開口部の幅を調整することができる。例えば、一実装形態によれば、放射線ビーム３２が、十分な主領域／影領域を持つ形状を有し、撮像中に関心オブジェクト（例：前立腺）のみが含まれるように調整されるように、第２の放射線源３０の回転中にコリメータ３６を選択的に制御し、動的に調整することができる。第２の放射線源３０によって放出される放射線ビーム３２の形状は、所望の画像取得に応じて、スキャン前、スキャン中、および／またはスキャン後に選択的に制御することができ、所望の画像取得は、後からさらに詳しく説明するように、撮像および／または治療のフィードバックに基づくことができる。

【0042】

第１の放射線源２０は、ビームフォーマまたはコリメータを含む、またはビームフォーマもしくはコリメータに関連付けることができることがさらに理解されよう。第１の放射線源２０に関連付けられるコリメータ／ビームフォーマは、第２の放射線源３０に関連付けられるコリメータ３６と同様に、複数の方法で構成することができる。

【0043】

コリメータアセンブリ３６は、第２の放射線源３０によって放出される放射線ビーム３２の形状を、複数の幾何学形状に調整するように制御することができ、複数の幾何学形状は、ファンビーム、シックファンビーム、または１つの検出器列の幅と同程度に小さいビーム厚さ（幅）を有するコーンビーム、または複数の検出器列（これは検出器のアクティブ領域の一部分のみとすることができる）を含むビーム厚さ（幅）を有するコーンビームを含み、ただしこれらに限定されない。様々な実施形態においては、ビームの厚さは、より大きな検出器のアクティブ領域の数センチメールを曝露させることができる。例えば、５～６センチメートルの検出器のうち（検出器平面において縦方向に測定される）３～４センチメートルを、撮像用放射線３２に選択的に曝露させることができる。しかしながら別の実施形態においては、曝露されるアクティブ領域の別の様々なサイズ、または検出器のアクティブ領域に対する曝露領域の別の様々な比率が、適切でありうる。

【0044】

例示的な一実施形態によれば、上では、放射線治療装置１０を、第１の放射線源２０と、第２の放射線源３０と、第１の放射線源２０からの放射線を受信するように配置されている第１の放射線検出器２４と、第２の放射線源３０からの放射線を受信するように配置されている第２の放射線検出器３４とを含むものとして、説明してきた。しかしながら、開示する技術の範囲から逸脱することなく、放射線治療装置１０は、第１の放射線源２０（例：治療用放射線源）と、第２の放射線源３０（例：ｋＶ放射線源）と、第２の放射線源３０からの放射線を受信するように配置されている放射線検出器３４のみを含むことができることが理解されよう。

【0045】

放射線源２０は、放射線源３０と同じ平面または異なる平面（オフセット）に取り付ける、構成する、および／または動かすことができる。いくつかの実施形態においては、放射線源２０，３０を同時に作動させることに起因する散乱は、放射線の平面をずらすことによって段階的に低減することができる。別の実施形態においては、作動を交互に行うことによって散乱を回避することができる。例えば、同時マルチモーダル撮像では、個別のパルスを同時に発生させることなく、取得を同時に行うことができる。別の実施形態においては、例えばｋＶ検出器におけるＭＶ散乱の問題に対処するために、影ベースの散乱補正（shadow-based scatter correction）を使用することができる。

【0046】

放射線治療装置として統合された装置１０は、放射線送達手順（治療）を設定する（例：位置合わせおよび／またはレジストレーション）、計画する、および／または誘導するために使用される画像を提供することができる。一般的な設定は、現在の（治療中）画像を、治療前画像情報と比較することによって達成される。治療前画像情報は、例えば、ＣＴデータ、ＣＢＣＴデータ、ＭＲＩデータ、ＰＥＴデータ、または３Ｄ回転血管造影法（３ＤＲＡ）データ、および／または、これらまたは別の画像診断法から得られた任意の情報、を含むことができる。いくつかの実施形態においては、装置１０は、治療中の患者、ターゲット、またはＲＯＩの動きを追跡することができる。

【0047】

再構成プロセッサ４０は、第１の検出器２４および／または第２の検出器３４に動作可能に結合することができる。一実装形態においては、再構成プロセッサ４０は、放射線源２０，３０から検出器２４，３４によって受信される放射線に基づいて患者画像を生成するように構成されている。再構成プロセッサ４０は、後からさらに詳しく説明する本方法を実行するために使用されるように構成できることが理解されよう。装置１０は、情報（処理および再構成アルゴリズムおよびソフトウェア、撮像パラメータ、以前の画像または以前に取得された画像（例：計画画像）からの画像データ、治療計画などを含む、ただしこれらに限定されない）を格納するのに適するメモリ４４をさらに含むことができる。

【0048】

放射線治療装置１０は、オペレータ／ユーザインタフェース４８を含むことができ、放射線治療装置１０のオペレータは、放射線治療装置１０と対話する、または制御して、スキャンパラメータまたは撮像パラメータなどに関連する入力を行うことができる。オペレータインタフェース４８は、任意の適切な入力デバイス（キーボード、マウス、音声作動式コントローラなど）を含むことができる。放射線治療装置１０は、放射線治療装置１０のオペレータに出力を提供するためのディスプレイ５２、または人が読むことのできる他の要素も含むことができる。例えば、ディスプレイ５２は、再構成された患者画像および他の情報（放射線治療装置１０の動作に関連する撮像パラメータまたはスキャンパラメータなど）をオペレータが確認することを可能にすることができる。

【0049】

第２の放射線源３０に対して配置されているコリメータアセンブリ３６は、第２の放射線源３０によって放出される放射線ビームを動的にコリメートするように構成できることが理解されよう。

【0050】

実行されている特定の撮像タスクに基づいて、第２の放射線源３０からのビーム３２が第２の検出器３４の大きな部分または小さな部分を覆うように、コリメータアセンブリ３６を制御することができる。例えば、単一検出器列からのファン厚さを有するファンビームを提供するように、コリメータ３６を選択的に制御することができ、単一検出器列はミリメートル以下、最大数センチメートル、例えば３～４センチメートル（検出器平面において縦方向に測定）のビーム厚さを含む。このようなビーム形状は、開示する技術の態様に従って連続的なヘリカルファンビーム撮像モードにおいて使用することができる。別の実施形態においては、円形撮像モード（circular imaging mode）（より大きなファンビーム厚さまたはコーンビーム厚さの場合を含む）を使用することができる。例えば、任意のモードにおいて、約１センチメートルの厚さを有するビームを提供するように、コリメータ３６を選択的に制御することができる。別の例示的な実施形態によれば、１センチメートルを超えるかまたは数センチメートル（例えば約２センチメートル～約４センチメートルの範囲内を含む）の厚さを有するビームを提供するように、コリメータ３６を選択的に制御することができる。別の例示的な実施形態によれば、約１５センチメートル～約３０センチメートルの範囲内の厚さを有するビーム３２を提供するように、コリメータ３６を選択的に制御することができる。別の例示的な実施形態によれば、約３５センチメートル～約４０センチメートルの範囲内の厚さを有するビーム３２を提供するように、コリメータ３６を選択的に制御することができる。一般には、薄い（例：単一列）、厚い（例：複数列）、またはコーン形状であるビームを生成するように、システムおよびビーム形状を制御することができる。

【0051】

一実装形態によれば、第２の放射線源３０からのビーム３２の幾何学形状を、画像の取得中に変化させることができる。言い換えれば、例示的な一実装形態によれば、コリメータ３６のリーフ位置および／または開口部の幅を、スキャン前またはスキャン中に調整することができる。例えば、一実施形態によれば、撮像中にビーム３２が関心オブジェクト（例：前立腺）のみを含む長方形形状を有するように、第２の放射線源３０の回転中にコリメータ３６を選択的に制御して動的に調整することができる。

【0052】

図２に示したように、放射線治療装置１０は、放射線治療システム１０の１つまたは複数の構成要素に動作可能に結合されているコントローラ（全体を６０として示してある）を含む。コントローラ６０は、放射線治療装置１０の全体的な機能および動作を制御する（第１の放射線源２０および／または第２の放射線源３０と、回転可能なガントリー１２の回転速度および位置を制御するガントリーモータコントローラとに、電力およびタイミング信号を提供することを含む）。コントローラ６０は、以下、すなわち、患者支持台コントローラ、ガントリーコントローラ、第１の放射線源２０および／または第２の放射線源３０に結合されているコントローラ、コリメータアセンブリコントローラ、第１の検出器２４および／または第２の検出器３４に結合されているコントローラ、その他、の１つまたは複数を包含し得ることが理解されよう。一実施形態においては、コントローラ６０は、他の構成要素、装置、および／またはコントローラを制御することのできるシステムコントローラである。

【0053】

様々な実施形態においては、再構成プロセッサ４０、オペレータインタフェース４８、ディスプレイ５２、コントローラ６０、および／または他の構成要素を組み合わせて、１つまたは複数の構成要素または装置にすることができる。

【0054】

放射線治療システム１０は、様々な構成要素、ロジック、およびソフトウェアを含むことができる。一実施形態においては、コントローラ６０は、プロセッサ、メモリ、およびソフトウェアを備えている。本発明を制限することのない一例として、放射線治療システム（例えば図１および図２に示した放射線治療システム１０など）は、特定の用途における撮像および／またはＩＧＲＴに関連する１つまたは複数のルーチンまたはステップを実施することのできる様々な他の装置および構成要素（例：特に、ガントリー、放射線源、コリメータ、検出器、コントローラ、電源、患者支持台）を含むことができ、ルーチンは、メモリに格納することのできるそれぞれの装置の設定、構成、および／または位置（例：経路／軌道）を含む、撮像、画像に基づく送達前ステップ、および／または治療送達を含むことができる。別のルーチンは、データおよび画像の処理に関連付けられるプロセスおよび／またはアルゴリズム（例えば後から説明するプロセスを含む）を含む。さらに、（１つまたは複数の）コントローラは、メモリに格納されている１つまたは複数のルーチンまたはプロセスに従って、１つまたは複数の装置および／または構成要素を直接的または間接的に制御することができる。直接的な制御の例は、撮像または治療に関連付けられる様々な放射線源またはコリメータのパラメータ（出力、速度、位置、タイミング、変調など）の設定である。間接的な制御の例は、患者支持台コントローラまたは別の周辺装置に、位置、経路、速度などを伝えることである。放射線治療装置１０に関連付けることのできる様々なコントローラの階層は、適切な命令および／または情報が所望の装置および構成要素に伝えられるように、任意の適切な方法で編成することができる。

【0055】

さらに、本システムおよび本方法を別のコンピュータシステム構成を使用して実施できることが、当業者には理解されるであろう。本発明の図示した態様は、分散コンピューティング環境において実施することができ、分散コンピューティング環境では、特定のタスクは、通信ネットワークを通じてリンクされているローカルまたはリモートの処理装置によって実行される。例えば、一実施形態においては、再構成プロセッサ４０を個別のシステムに関連付けることができる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールを、ローカルのメモリ記憶装置およびリモートのメモリ記憶装置の両方に配置することができる。例えば、リモートデータベース、ローカルデータベース、クラウドコンピューティングプラットフォーム、クラウドデータベース、またはこれらの組合せを、放射線治療装置１０で利用することができる。

【0056】

放射線治療装置１０は、本発明の様々な態様を実施するために、コンピュータを含む例示的な環境を利用することができ、コンピュータは、コントローラ６０（例：プロセッサおよびメモリ（メモリ４４とすることができる）を含む）およびシステムバスを含む。システムバスは、システムの構成要素（メモリを含む、ただしこれに限定されない）をプロセッサに結合することができ、他のシステム、コントローラ、構成要素、装置、およびプロセッサと通信することができる。メモリは、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、フラッシュドライブ、および任意の他の形式のコンピュータ可読媒体を含むことができる。メモリは、ルーチンおよびパラメータを含む様々なソフトウェアおよびデータ（例えば治療計画を含みうる）を格納することができる。

【0057】

第１の放射線源２０および／または第２の放射線源３０は、第１の放射線源２０および第２の放射線源３０の相対的な動作を制御するように構成されているコントローラ６０に結合することができる。例えば、第２の放射線源３０を、第１の放射線源２０と同時に制御および動作させることができる。これに加えて、またはこれに代えて、実施されている特定の治療計画および撮像計画に応じて、第２の放射線源３０を、第１の放射線源２０と順次に制御および動作させることができる。

【0058】

第２の検出器３４は、開示する技術の範囲から逸脱することなく、複数の構造をとり得ることが理解されよう。図２に示したように、第２の検出器３４を、フラットパネル検出器（例：複数列フラットパネル検出器）として構成することができる。別の例示的な実施形態によれば、第２の検出器３４を、湾曲した検出器として構成することができる。

【0059】

第２の放射線源３０に対して配置されている、または第２の放射線源３０に関連付けられるコリメータアセンブリ３６は、第２の検出器３４の構造または形状にかかわらず、第２の放射線検出器３４の一部または全体が選択的に曝露されるように、第２の放射線源３０によって放出される放射線ビーム３２の形状を制御するように、選択的に制御できることが理解されよう。例えば例示的な一実施形態によれば、撮像用放射線のファンビームまたはコーンビームが提供されるように、第２の放射線源からのビームをコリメートする、または制御することができる。ビームのサイズおよび形状は、特定の所望の撮像用途に基づいて制御できることが理解されよう。開示する技術の一例によれば、第２の放射線源によって放出される放射線ビーム３２が、約１センチメートルより大きい、および約１センチメートルのファンビーム厚さを有するファンビームであるように、コリメータアセンブリ３６を選択的に制御することができる。上述したように、第２の放射線源によって放出される放射線ビーム３２の形状は、所望の画像取得（撮像および／または治療のフィードバックに基づくことができる）に応じて、スキャン中またはスキャン後に変化させることができる。

【0060】

第２の放射線源３０と、第２の放射線源３０からの放射線を受信するように配置されている第２の検出器３４は、撮像スキャン中に患者の周りを連続的に回転するように構成できることが理解されよう。さらに、第２の放射線源３０の動きおよび照射を、患者支持台の縦方向の動きと同期させることによって、処置中に患者の画像をヘリカルファンビームによって連続的に取得することができる。

【0061】

続く流れ図およびブロック図は、上述したシステムによる、ＣＴおよび／またはＩＧＲＴに関連付けられる例示的な構成および方法を示している。例示的な方法は、ロジック、ソフトウェア、ハードウェア、またはこれらの組合せにおいて実行することができる。さらに、これらの手順および方法は、ある順序で提示されているが、ブロックを異なる順序（連続的および／または並行を含む）で実行することができる。特に、例えば、第１の放射線源２０および第２の放射線源３０を、順次、および／または同時に作動させることができる。したがって、後から説明するステップ（撮像、画像処理、画像に基づく送達前ステップ、治療送達を含む）は、順次示してあるが、同時に実行することができる（リアルタイムでの実行を含む）。さらには、追加のステップを使用する、またはより少ないステップを使用することができる。

【0062】

図３は、改善または補正された画像を生成する例示的な方法３００の流れ図である。この方法３００は、画像レジストレーションおよび解析的再構成アルゴリズムを利用する画像補正方式を含む。図４は、方法３００に関連付けられる例示的なデータを示すブロック図４００である。引き続き図３および図４を参照し、ステップ３１０において、入力されるデータは、利用可能な線源軌道から取得される一次データ

【数1】

および以前の画像

【数2】

（例：以前に取得された計画ＣＴ画像）を含む（ただしこれらに限定されない）。方法３００の説明を目的として、このような線源軌道は、関心ボリュームにおける正確または十分な画像再構成のための十分なデータを提供しないことがあることを理解されたい。追加の入力は、データ取得パラメータを含みうることが理解されよう。いくつかの実施形態においては、

【数3】

および

【数4】

は、横方向に一部欠落していない、またはこれらの横方向の一部欠落を良好に補正することができる。別の実施形態においては、横方向に一部欠落している投影データに基づく補正または画像改善に、本明細書に記載されている方法を適用できることが理解されよう。

【0063】

ステップ３２０においては、一次データ

【数5】

を使用しての最初の画像再構成を実行することができる（例：近似アルゴリズムを使用する）。便宜上、このような画像を

【数6】

と表す。この画像

【数7】

は、データの不完全性に起因して画像アーチファクト（例：コーンビームアーチファクト）を含み得ることが理解されよう。例えば円軌道の場合、この最初の画像

【数8】

は、任意の適切な３次元ボリューム再構成手法（Feldkamp-Davis-Kress（ＦＤＫ）アルゴリズムなど）によって取得することができる。ヘリカル軌道の場合、１つの可能な再構成アルゴリズムは、重み付きフィルタ補正逆投影（weighted filtered-back-projection）である。

【0064】

ステップ３３０においては、最初の再構成

【数9】

と以前の画像／計画画像

【数10】

との間で画像レジストレーションを実行する。この説明を目的として、レジストレーションされた以前の画像／計画画像をＩ_１と表す。

【0065】

ステップ３４０は、ターゲットの関心ボリュームの画像再構成を改善する目的で、欠落データを提供する線源軌道の追加部分を設計する、または生成することを含む。次に、この追加の線源軌道に沿って、Ｉ_１に仮想順投影器を適用して新しい投影データのセット（Ｐ_１と表す）を生成する。このような順投影器は、開示する技術の範囲から逸脱することなく、１つまたは複数の適切な方法（例：Ｓｉｄｄｏｎの方法またはＪｏｓｅｐｈの方法）を利用することができる。一実施形態においては、このような順投影法では、

【数11】

とＰ_１の整合性が確保されるように、一次データのデータ取得設定と同じデータ取得設定を使用することができる。

【0066】

しかしながら、追加の軌道部分のための検出器構成では、異なる次元および検出器画素サイズが可能であることが理解されよう。円形線源軌道を例にとると、線源軌道のこのような追加の部分は、円軌道に結合される線または円弧とすることができ、投影器は、管電位、管電流、スペクトルなどを含むことができる。ヘリカル軌道の場合、追加の線源軌道を、最初の線源軌道から縦方向に延ばすことができ、例えば螺旋、線、および円弧の形状とすることができる。

【0067】

ステップ３５０においては、

【数12】

およびＰ_１の両方を使用して、改善された画像再構成を実行する。説明を目的として、再構成された画像をＵ_１と表す。次に、この再構成された画像Ｕ_１を、基本補正方式の出力とみなす（全体を３６０として示してある）。円形線源軌道を例にとると、仮想的な線または円弧からの追加の投影データのセットＰ_１の助けを借りて、Ｋａｔｓｅｖｉｃｈタイプの再構成アルゴリズムを使用し、再構成３５０を実行してＵ_１を生成することができる。ヘリカル軌道の場合、最初の再構成に使用される再構成アルゴリズムと同じ再構成アルゴリズムを、軌道の追加部分に対して使用することができる。軌道の追加部分が異なるタイプである場合、関心ボリュームの拡張部分に対してＫａｔｓｅｖｉｃｈタイプの再構成アルゴリズムを使用することができる。

【0068】

次に図５を参照し、例示的な画像処理／生成方法５００の流れ図を提供する。画像生成方法５００は、治療手順の前および／または治療手順中に患者画像をキャプチャすることのできるＩＧＲＴ手順と組み合わせての撮像方法（例：ＣＴ）を含むことができることが理解されよう。一実施形態においては、方法５００は、上述した放射線治療装置１０に関連付けることができる。このような例示的な場合には、以前の画像または以前に取得された画像は、治療前画像または計画画像とすることができる。これに代えて、図５に関連して説明されている撮像方法５００は、ＩＧＲＴ用途とは独立して実施することができる。

【0069】

方法５００はステップ５１０から始まり、ステップ５１０では、患者の以前の画像または以前に取得された画像に対応する画像データを受信する。一実施形態によれば、受信される画像データは、以前のＣＴ画像（例：計画画像）とすることができる。これに代えて、受信される画像は、別の画像診断法からの画像（例：磁気共鳴（ＭＲ）画像）とすることができる。一実装形態によれば、受信される画像データは、ＩＧＲＴ手順で使用する目的でＩＧＲＴ手順に関連して収集された以前の計画画像からのＣＴ画像データとすることができる。

【0070】

ステップ５２０においては、（例：例えば装置１０を使用してのｋＶ撮像動作やＭＶ撮像動作などのＣＴ撮像動作を通じて）患者の投影画像データを取得することができる。一実施形態によれば、取得される投影画像データは、少なくとも軸方向に一部欠落していることがある。別の実施形態によれば、取得される投影画像データは、軸方向のみならず横方向に一部欠落していることがある。さらに別の実施形態においては、投影画像データは、一部欠落したデータではなく、または一部欠落したデータに加えて、アーチファクトを含むことがある。いくつかの実施形態においては、一部欠落したデータ、および／または、アーチファクトを有するデータを使用することができれば、スキャン時間を短縮することができ、これにより画像放射線量も低減できる。例えば、いくつかの実施形態においては、一部欠落したデータ、および／または、アーチファクトを有するデータを補正する、または改善することができれば、ヘリカルピッチを大きくすることが可能になり、結果として欠陥が含まれるが、スキャン時間が短縮される。

【0071】

ステップ５３０においては、取得された患者の投影画像データに基づいて画像再構成を実行して、患者画像を生成または取得することができる。開示する技術の範囲から逸脱することなく、複数の再構成手法／アルゴリズムのうちの任意の１つを採用できることが理解されよう。例えば、円形画像取得軌道と組み合わせてＦＤＫアルゴリズムを採用することができ、ヘリカル画像取得軌道と組み合わせて重み付きフィルタ補正逆投影を採用することができる。

【0072】

ステップ５４０においては、患者の以前の画像を、取得された（再構成された）患者画像にレジストレーションすることができる（例：幾何学変換および／または局所変位を適用してそれぞれの画像を位置合わせする任意の適切なプロセスを使用する）。開示する技術の範囲から逸脱することなく、画像レジストレーションの任意の適切な方法を採用できることが理解されよう。例えば、適切な剛体画像レジストレーションプロセス（例：変換の後にすべての画素間の関係が同じであるように画素が均一に移動および／または回転する）を使用して、患者の以前の画像を、取得された患者画像にレジストレーションすることができる。別の例によれば、適切な変形可能な画像レジストレーションプロセス（例：画素間の関係が変化する）を使用して、患者の以前の画像を、取得された患者画像にレジストレーションすることができる。

【0073】

ステップ５５０においては、以前の画像または以前に取得された画像（例：計画画像）に基づいて仮想投影データを生成し、補完された投影画像データセット（患者の取得された投影画像データおよび仮想投影データを含む）を提供することができる。このステップは、ターゲットの関心ボリュームの画像再構成を改善する目的で、欠落データを理論的に提供する線源軌道の追加部分を設計する、または採用するステップを含むことができることが理解されよう。次に、この追加の線源軌道に沿って、仮想順投影器を、レジストレーションされた以前の画像または以前に取得された画像に適用して、新しい投影データのセットを生成することができる。このような順投影器は、開示する技術の範囲から逸脱することなく、１つまたは複数の適切な方法（例：Ｓｉｄｄｏｎの方法またはＪｏｓｅｐｈの方法）を利用することができる。このような順投影法では、画像データセットの整合性が確保されるように、取得された投影画像データのデータ取得設定と同じデータ取得設定を使用するべきである。

【0074】

しかしながら、追加の線源部分のための検出器構成では、異なる次元および検出器画素サイズを可能であることが理解されよう。円形線源軌道を例にとると、線源軌道のこのような追加の部分は、円形軌道に結合される線または円弧とすることができ、投影器は、管電位、管電流、スペクトルなどを含むことができる。ヘリカル軌道の場合、追加の線源軌道を、最初の線源軌道から縦方向に延ばすことができ、例えば螺旋、線、および円弧の形状とすることができる。

【0075】

ステップ５６０においては、補完された投影画像データセットを再構成することができる。この場合にも、開示する技術の範囲から逸脱することなく、任意の数の再構成アルゴリズムまたは方法を採用できることが理解されよう。ステップ５７０においては、改善された、または補完された患者画像を、複数の診断用途および／または治療用途で使用できるように、出力することができる。改善された、または補完された患者画像は、補完された投影画像データに基づく。このように、改善された、または補完された患者画像は、投影画像データ取得時にキャプチャされていない画像データに基づく。

【0076】

図６は、改善または補正された画像を生成する別の例示的な方法６００の流れ図である。この方法６００は、画像レジストレーション、解析的再構成、および反復再構成アルゴリズムを利用する画像補正方式を含む。方法６００は、データの整合性が強化されるように方法３００を拡張することができる。説明を目的として、患者の解剖学的構造は２つの異なる時刻の間で同じではない可能性が高いため、投影データと以前の画像／計画画像は、通常では整合性がないことが理解されよう。したがって、例えば図３に関連して上述した画像改善／補正方法の場合、Ｐ_１を使用して再構成される画像に新たなアーチファクトが生じる可能性がある。このような問題は、反復プロセスを使用して、再構成と一次投影データ

【数13】

との間のデータの整合性を高めることによって、克服することができる。

【0077】

図６の方法６００は、例えば上述した図３のステップ３１０～ステップ３５０（ステップ６１０として示した）からの補正または改善された画像を利用することができる。特に、６２０における入力は、図３のステップ３６０に示した、方法３００の出力Ｕ_１を含むことができる。ステップ６２０において、ｋは１に等しく設定され、

【数14】

はＵ_１に等しく設定される。

【0078】

説明を目的として、ＦＰは順投影を意味し、Ｒｅｃｏｎは解析的再構成アルゴリズムを意味し、このアルゴリズムは、図３に関連して上述した最初の再構成に使用されるアルゴリズムと同じかまたは異なるアルゴリズムとすることができる。

【0079】

ステップ６３０においては、例えば一次投影データ

【数15】

に使用されたデータ取得設定と同じデータ取得設定を使用して、入力画像

【数16】

を順投影する。この説明を目的として、新しい投影データを

【数17】

と表す。

【0080】

ステップ６４０においては、新しい投影データ

【数18】

と一次投影データ

【数19】

との間の差を計算し、それを再構成して差分画像とする。説明を目的として、差分画像を

【数20】

と表す。このステップでは、開示する技術の範囲から逸脱することなく、様々な再構成アルゴリズムを使用できることが理解されよう。さらに、使用される再構成アルゴリズムは、図３の方法のステップ３２０において最初の画像再構成のために使用された再構成アルゴリズムと同じである、または同じでなくてもよいことが理解されよう。

【0081】

ステップ６５０においては、現在の画像

【数21】

から差分画像

【数22】

を差し引く。差し引かれる値の大きさは、βとして表されるパラメータによって制御または重み付けることができる。更新の反復特性に影響を及ぼす目的に、任意の適切なβの値を使用することができる。更新された画像を

【数23】

と表す。

【0082】

ステップ６６０において、このプロセスを停止するかを、特定の基準に基づいて決定する（６７０において

【数24】

を出力する）。このような基準を停止基準と呼ぶことができ、例えば、規定された反復回数とすることができる、または

【数25】

の大きさが、規定されたしきい値より小さい。ステップ６６０において停止するための基準が満たされない場合、ｋをｋ＋１にインクリメントし、方法６００はステップ６３０に進んでさらなる処理を行う。さらなる処理は、基準に従って任意の回数だけ実行することができる。

【0083】

図７は、改善または補正された画像を生成する別の例示的な方法７００の流れ図である。この方法７００は、画像レジストレーション、解析的再構成、および反復再構成アルゴリズムを利用する画像補正方式を含む。方法７００は、方法６００を拡張することができ、補正方式および整合性の強化に反復プロセスを追加的に適用する。図７に示した方法７００は、以前の画像の精緻化方法を含むことが理解されよう。例えば、図６の方法６００によって生成される画像

【数26】

は、最初の再構成

【数27】

（図３で言及されている）よりも良好である可能性が高く、したがって、図３の方法および図６の方法の両方の結果を改善するためのレジストレーションに再利用することができる。このようなプロセスは、画像改善／補正方法（例えば図３の方法３００（図７では全体を３００’として示してある））と、データ整合性強化方法（例えば図６の方法６００（図７では全体を６００’として示してある））との間に反復プロセスを追加することによって、達成することができる。上で述べたように、図７の方法７００は、以前の画像の精緻化方法を含む。この外側ループの反復回数（ｊ）は、特定の基準に基づいて規定することができる。このような基準は停止基準と呼ぶことができ、例えば、規定された反復回数とすることができる、またはステップ７４０（後述する）における変化の大きさが、規定されるしきい値より小さい。この回数が１に設定される場合、図７の方法は図６の方法になることが理解されよう。

【0084】

この実施形態においては、方法７００は、ステップ７１０においてステップ３１０を実行し、ｊは１に等しく設定される。次のステップ７２０は、ステップ３２０～ステップ３５０を実行する（反復ｊに基づいて画像を補正し、以前の画像を精緻化することを含む）。ステップ７３０において、方法７００はステップ６２０を実行する（反復ｊに基づくことを含む）。次のステップ７４０は、ステップ６３０～ステップ６６０を実行する（ｋ番目のループ、および反復ｊに基づいて整合性を強化することを含む）。ステップ７５０において、方法７００は、レジストレーションループを停止するかを判定する。ステップ７６０において、停止の基準が満たされていない場合、ｊをｊ＋１にインクリメントして

【数28】

をＵ_ｊに設定し、方法７００は（ステップ７２０の）中間ステップ３３０に進んでさらなる処理を行う。ステップ７５０において停止の基準が満たされている場合、ステップ７７０において現在の画像を出力する。

【0085】

出力される患者画像をさらに改善する目的で、方法６００および／または方法７００を方法５００と組み合わせることもできる。例えば、図８は、例示的な画像処理／生成方法８００の流れ図である。この方法８００は、方法５００のステップ５１０～ステップ５６０と、ステップ８１０（このステップによって上述した方法６００が組み込まれる／組み合わされる）を含み、８２０において、改善された患者画像を出力する。図９は、別の例示的な画像処理／生成方法９００の流れ図である。この方法９００は、方法５００のステップ５１０～ステップ５６０と、ステップ９１０（このステップによって上述した方法６００が組み込まれる／組み合わされる）と、ステップ９２０（このステップによって上述した方法７００が組み込まれる／組み合わされる）を含み、９３０において、改善された患者画像を出力する。

【0086】

図１０は、放射線治療装置（例：放射線治療装置１０）を使用するＩＧＲＴの例示的な方法１０００を描いた流れ図である。患者の以前の画像データ１００５が使用可能である（例：以前の画像

【数29】

は、上述したように、以前に取得した計画画像（以前のＣＴ画像を含む）とすることができる）。以前のデータ１００５は、治療計画、ファントム情報、モデル、事前情報などを含むこともできる。いくつかの実施形態においては、以前の画像データ１００５は、同じ放射線治療装置によって、ただしより早い時間に、生成される。ステップ１０１０においては、低エネルギ放射線（例：第２の放射線源３０からのｋＶ放射線）の線源を使用して、患者の撮像を実行する。ステップ１０１０は、（１つまたは複数の）画像または撮像データ１０１５（例：上述したように、利用可能な線源軌道から取得される一次データ

【数30】

を含む入力データ）を生成することができる。いくつかの実施形態においては、画質／解像度と線量との間のバランスを最適化するために、画質を調整することができる。言い換えれば、すべての画像が最高品質である必要はない、または、画質／解像度と画像取得時間との間のバランスを最適化するかまたはトレードオフする目的で、画質を調整することができる。撮像ステップ１０１０は、（例：上述した方法に従って）撮像データに基づいて患者の画像を生成するための画像処理をさらに含むことができる。画像処理ステップ１０２０は、撮像ステップ１０１０の一部として示してあるが、いくつかの実施形態においては、画像処理ステップ１０２０は個別のステップである（画像処理が個別の装置によって実行される場合を含む）。

【0087】

次にステップ１０３０において、１つまたは複数の、画像に基づく送達前ステップ（後から説明する）を、ステップ１０１０からの撮像データ１０１５に少なくとも部分的に基づいて実行する。後からさらに詳しく説明するように、ステップ１０３０は、治療処置および（次の）撮像計画に関連付けられる様々なパラメータを決定するステップを含むことができる。いくつかの実施形態においては、画像に基づく送達前ステップ（１０３０）では、治療送達（１０４０）前に、より多くの撮像（１０１０）を必要とすることがある。ステップ１０３０は、適応放射線治療ルーチン（adaptive radiotherapy routine）の一部として、撮像データ１０１５に基づいて治療計画を適応させるステップを含むことができる。いくつかの実施形態においては、画像に基づく送達前ステップ１０３０は、リアルタイムの治療計画を含むことができる。実施形態は、撮像用放射線源および治療用放射線源を同時に作動させる、一部が重なるように作動させる、および／または交互に作動させることを含むこともできる。リアルタイムの治療計画は、撮像用放射線および治療用放射線のこれらのタイプの作動方法（同時、重なり、および／または交互）のいずれかまたはすべてを含むことができる。

【0088】

次にステップ１０４０において、高エネルギ放射線（例：第１の放射線源２０からのＭＶ放射線）を使用して治療処置送達を実行する。ステップ１０４０では、治療計画に従って患者に治療線量１０４５を送達する。いくつかの実施形態においては、ＩＧＲＴ方法１０００は、様々な間隔での追加の撮像のためにステップ１０１０に戻るステップを含むことができ、その後に必要に応じて、画像に基づく送達前ステップ（１０３０）および／または治療送達（１０４０）を行うことができる。このようにして、適応治療が可能な１台の放射線治療装置１０を使用して、撮像データ１０１５を生成してＩＧＲＴ時に利用することができる。上に述べたように、ステップ１０１０、ステップ１０２０、ステップ１０３０、および／またはステップ１０４０は、同時に、一部が重なるように、および／または交互に、実行することができる。

【0089】

ＩＧＲＴは、少なくとも２つの一般的な目標、すなわち（ｉ）高いレベルで適合する線量分布をターゲットボリュームに送達すること、および（ｉｉ）すべての治療フラクションの全体を通じて高い精度で治療ビームを送達すること、を含むことができる。第３の目標は、上記２つの一般的な目標を、フラクションあたりできる限り短い時間で達成すること、とすることができる。治療用ビームを正確に送達するには、高品質の画像を使用して、ターゲットボリュームのイントラフラクション（intrafraction）の位置を識別および／または追跡する能力が要求される。送達速度を高めるには、治療計画に従って放射線源を高い精度で迅速に動かす能力が要求される。

【0090】

図１１は、上のステップ１０３０に関連付けることのできる例示的な画像に基づく送達前ステップ／オプションを描いたブロック図１１００である。上述した放射線治療装置（例：放射線治療装置１０）は、本発明の範囲から逸脱することなく、画像に基づく送達前ステップ（１０３０）を含めて様々に使用することのできるｋＶ画像を生成できることが理解されよう。例えば、放射線治療装置によって生成される画像１０１５を使用して、治療（１１１０）の前に患者を位置合わせすることができる。患者の位置合わせは、現在の撮像データ１０１５を、より早い時点での治療前のスキャンおよび／または計画（治療計画を含む）に関連する撮像データに関連付ける、またはレジストレーションするステップを含むことができる。さらに患者の位置合わせは、患者が送達システムの範囲内に物理的に位置しているかを確認する目的で、放射線源に対する患者の物理的位置に関するフィードバックを含むことができる。必要な場合、フィードバックに応じて患者を調整することができる。いくつかの実施形態においては、線量を最小限にし、ただし十分な位置合わせ情報が提供されるように、患者位置合わせ用の撮像を意図的に低い画質で行うことができる。

【0091】

放射線治療装置によって生成される画像は、治療計画または再計画（１１２０）にも使用することができる。様々な実施形態においては、ステップ１１２０は、治療計画を確認するステップ、治療計画を修正するステップ、新しい治療計画を生成するステップ、および／または、治療計画のセットから治療計画（場合によっては「本日の計画」とも称される）を選択するステップ、を含むことができる。例えば、ターゲットボリュームまたはＲＯＩが、治療計画が作成されたときと同じであることを撮像データ１０１５が示している場合、その治療計画を確認することができる。しかしながらターゲットボリュームまたはＲＯＩが同じではない場合、治療処置の再計画が必要でありうる。再計画の場合、（ステップ１０１０において放射線治療装置１０によって生成された）撮像データ１０１５の品質が高いため、この撮像データ１０１５を治療の計画または再計画に使用することができる（例：新しい治療計画または修正された治療計画を生成する）。このようにして、異なる装置による治療前のＣＴ撮像が必要ない。いくつかの実施形態においては、確認および／または再計画は、様々な治療の前および／または後に行われる手順とすることができる。

【0092】

別の例示的な使用例によれば、放射線治療装置１０によって生成される画像を使用して、撮像線量を計算する（１１３０）ことができ、この撮像線量は、患者への総線量の進行中の決定、および／またはその後の撮像計画において、使用することができる。例えば画質と線量のバランスをとる目的で、その後の撮像の品質を、治療計画の一部として決定することもできる。別の例示的な使用例によれば、放射線治療装置１０によって生成される画像を使用して、治療線量を計算する（１１４０）ことができ、この治療線量は、患者への総線量の進行中の決定に使用することができる、および／または、治療の計画または再計画の一部として含めることができる。

【0093】

別の例示的な使用例によれば、放射線治療装置１０によって生成される画像を、別の撮像（１１５０）の計画または調整に関連して、および／または、別の治療（１１６０）のパラメータまたは計画に関連して、使用することができる（例えば適応治療および／または治療計画の生成の一部として使用することを含む）。別の例示的な使用例によれば、放射線治療装置１０によって生成される画像は、適応治療モニタリング（１１７０）に関連して使用することができ、適応治療モニタリング（１１７０）は、治療送達のモニタリングおよび必要に応じた適合化を含むことができる。

【0094】

画像に基づく送達前ステップ（１０３０）は、互いに排他的ではないことを理解されたい。例えば、様々な実施形態において、治療線量の計算（１１４０）を、それ自体を１ステップとすることができる、および／または、適応治療モニタリング（１１７０）もしくは治療計画（１１２０）またはその両方の一部とすることができる。様々な実施形態においては、画像に基づく送達前ステップ（１０３０）は、自動的に実行する、および／または人の関与を伴って手動で実行することができる。

【0095】

図１２は、撮像（１０１０）時に、および／またはその後の画像に基づく送達前ステップ（１０３０）（治療計画１１２０を含む）時に、以前のデータ１００５に加えて利用することのできる例示的なデータ源を描いたブロック図１２００である。検出器データ１２１０は、画像放射線検出器３４によって受信されるデータを表す。投影データ１２２０は、コリメートされたビーム領域（主領域と称されることがある）に入射した放射線によって生成されるデータである。半影データ１２３０は、半影領域に入射した放射線によって生成されるデータである。散乱データ１２４０は、周辺領域または散乱（のみ）領域に入射した放射線によって生成されるデータである。

【0096】

半影データ１２３０および／または散乱データ１２４０は、撮像ステップ１０１０によって生成される画像の品質を改善するために利用することができる。いくつかの実施形態においては、半影データ１２３０および／または散乱データ１２４０を投影データ１２２０と組み合わせることができる、および／または、適用可能な撮像設定１２５０と、治療設定１２６０（例：撮像用放射線および治療用放射線が同時の場合）と、撮像検出器３４におけるデータ収集の時点で放射線治療装置１０に関連付けられる任意の他のデータ１２７０とを考慮して、半影データ１２３０および／または散乱データ１２４０を分析することができる。別の実施形態においては、データを治療計画ステップ１１２０において使用することができる。

【0097】

上述したように、開示する技術の態様は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像システムおよび方法であって、取得されたＣＴ画像を、以前の画像または以前に取得された患者画像（例：計画画像）を使用して補完する、または改善することができ、正確かつ安定的な画像再構成のために、スキャンされた対象／患者を正確に復元するには、取得されるＣＴ画像を表す取得された投影データが一部欠落している、または不完全／不十分でありうる、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像システムおよび方法、に関する。開示する方法では、１つまたは複数の追加の軌道を使用してデータを取得するための追加のスキャンが回避され、したがって患者の線量が増すことが回避され、撮像のワークフローが複雑になることが回避される。

【0098】

開示する技術を、特定の態様、一実施形態、または複数の実施形態に関連して図示および説明してきたが、当業者には、本明細書を添付の図面と併せて読み進めて理解した時点で、同等の変更および修正が明らかであろう。特に、上述した要素（構成要素、アセンブリ、装置、部材、合成物など）によって実行される様々な機能に関して、そのような要素を説明するために使用されている用語（「手段」の言及を含む）は、特に明記されていない限り、説明されている要素の指定された機能を実行する（すなわち機能的に同等である）任意の要素に対応するように意図されており、このことは、たとえ開示する技術の本明細書に示した例示的な態様、一実施形態、または複数の実施形態においてこれらの機能を実行する開示されている構造に構造的に同等でない場合にも、あてはまる。さらに、開示する技術の特定の特徴が、いくつかの図示した態様または実施形態のうちの１つまたは複数のみに関連して上に説明されているが、このような特徴は、任意の所与の用途または特定の用途において望ましく有利であるとき、別の実施形態の１つまたは複数の別の特徴と組み合わせることができる。

【0099】

本明細書で説明した実施形態は、上述したシステムおよび方法に関連しているが、これらの実施形態は例示を目的としており、これらの実施形態の適用性を本明細書に記載されている説明のみに制限するようには意図していない。本発明はその実施形態の説明によって示されており、これらの実施形態はある程度詳細に説明されているが、本出願人は、添付される請求項の範囲をそのような細部に制限する、またはいかようにも限定するようには意図していない。当業者には、さらなる利点および修正がただちに明らかであろう。したがって、より広い態様における本発明は、特定の細部、代表的な装置および方法、ならびに図示および説明されている例示的な例に制限されない。したがって、出願人の一般的な発明概念の趣旨または範囲から逸脱することなく、そのような細部の修正・変更を行うことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【国際調査報告】