JP2021532943A - 治療要求を正確に満たす患者の体の標的領域へのエネルギーの伝送 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2018年8月9日に出願され、出願番号62/716,449である「SCANNEDーBEAM LIGHT THERAPY」と題された米国仮出願の利益を主張する。この出願の全体は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語は、本開示が属する分野の当業者に一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
本開示は、治療ドーズ量の要求及び/又は注入量の要求を正確に満たすために、エネルギーを患者の体の治療領域(任意の形状又はサイズの線、曲線、面積、表面積及び/又は体積)に伝送することを説明する。臨床結果は、通常、ドーズ量と注入量に敏感である(注入量レベルが高すぎると、非常に危険になる可能性があり、注入量レベルが低すぎると、有効性の閾値を下回る可能性があり、このような閾値が存在する場合)。本開示は、臨床医及び他の医療専門家が治療領域全体にわたって(しかし、当該領域が大きいか、又は不規則な形状であってもよい)必要な総ドーズ量及び/又は必要な平均、最小また最大の注入量を正確に達成することを可能にする。有利には、エネルギーは、大きくて高価なエネルギー源を必要とせずに、患者の体の面積又は体積に伝送することができる。本明細書に記載のシステム及び方法は、治療領域自体よりも小さい次元のビームを用いて、治療領域を通る経路でスキャンする。有効性及び安全性に影響を与える他の要素、例えば、ドーズ量分布及び/又は注入量分布、あるいくつかの動的パラメータ、例えばスキャンレート、経路の繰り返しレート、パワー変調レート及び時間変調形状(CW、ステップ関数、鋸歯状の曲線など)、ビームのスペクトル成分、及び治療の深さは、治療領域内に正確に制御可能である。言い換えれば、時間、空間及び波長におけるエネルギー分布を正確に伝送することができる。
図1は、ドーズ量分布及び/又は注入量分布(エネルギーの伝送に対応)を患者の体の標的領域に伝送するシステム20を示す。標的領域は、任意の形状、任意の複雑度及び/又は任意のサイズの線、曲線、面積、表面積又は体積であってもよい。エネルギー伝送では、大きくて高価なエネルギー源を必要とせず、治療ドーズ量/注入量の要求を正確に満たすことができる。治療領域自体の次元よりも小さい投射ビームをスキャンし、ドーズ量及び/又は注入量、並びに有効性及び/又は安全性に影響を与える他の要素(例えば、動的パラメータ、スキャンレート、経路の繰り返しレート、パワー変調レート及び時間変調形状(cw、ステップ関数、鋸歯状の曲線など)、ビームのスペクトル成分、治療深さなど)を正確に制御することにより、治療領域を「塗布」又は「充填」することができる。言い換えれば、時間、空間及び波長におけるエネルギー分布を標的領域に正確に伝送することができる。
本開示の別の態様は、ドーズ量分布及び/又は注入量分布を患者の体の一定の形状又はサイズを有する標的領域に伝送する方法30(図3)を含むことができる。方法30は、(例えば、図1に示され、上記で説明されたシステム20の)ビーム経路決定ユニット22及びエネルギー伝送システム24を用いて実行することができる。
図4には、正規化されたガウスビーム分布が示される。42では、ビームを直接観察した強度分布を示す。44では、強度分布の3D図を示す。46では、ビームの中心を通る2Dの軸方向断面を示し、強度とビームサイズの標準的な測定値(他の標準的な測定値がFWHM、90%パワーでの直径などを含む)を示す。ガウスビームの「ビームサイズ」及び「スポットサイズ」という用語は、ビームサイズの任意の標準的な測定値を指す。非ガウスビーム分布(例えば、フラットトップ分布、バットウィング分布、三角形分布など)は、類似するビームサイズ又はスポットサイズの測定値を有する。本明細書の例の多くには、ガウスビーム分布を使用するが、例示は、非ガウスビームを含むように拡張できると理解されるべきである。
エネルギー伝送のための一部の応用は、主に治療ドーズ量のエネルギーの表面伝送に係る皮膚治療に対することができる。皮膚治療の場合、治療領域は、表面積である。エネルギー伝送のための他の応用は、治療ドーズ量が皮膚表面下の臓器に伝送する必要がある場合があり、このような場合、治療領域は、体積である。エネルギーが皮膚を通って下にある組織に伝送されると、当該エネルギーの一部が、皮膚及び他の中間組織に散乱され、吸収され、そして、一般的に減衰すると理解されるべきである。なお、減衰を補償するためにビームパワーを増加させると、潜在的な皮膚の損傷が、ビームパワーに上限をもたらす。
Claims (21)
- ドーズ量分布及び/又は注入量分布を患者の体の一定の形状又はサイズを有する標的領域に伝送するシステムであって、
ビーム経路決定ユニットと、エネルギー伝送システムと、を含み、
前記ビーム経路決定ユニットは、一定のドーズ量及び/又は注入量のエネルギーを前記患者の体の前記形状及び/又は前記サイズを有する前記標的領域に伝送するために、エネルギービームの経路及び持続時間を定義するように配置され、
前記エネルギー伝送システムは、エネルギー源と案内装置とを含み、前記ビーム経路決定ユニットに結合され、前記エネルギー源が、前記エネルギービームを前記持続時間だけ投射するように配置され、前記案内装置が、前記経路に沿って前記エネルギービームを案内して、前記ドーズ量及び/又は前記注入量を前記患者の体の前記標的領域に伝送して、前記ドーズ量分布及び/又は前記注入量分布を達成するように配置される、ことを特徴とするシステム。 - 前記エネルギービームは、前記ドーズ量分布及び/又は前記注入量分布に基づき、伝送特性で投射され、
前記伝送特性は、ビームスキャンレート、ビーム経路の繰り返し回数、ビームパワー、ビームパワー変調パターン及び/又はレート、ビームサイズ、ビームのコリメート、発散又は収束、ビーム強度分布及びビーム形状のうちの少なくとも1つを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記伝送特性の少なくとも一部は、前記エネルギー伝送システムによって前記経路に沿って変更される、ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
- 前記患者の体の前記標的領域は、面積、表面積及び/又は体積である、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- エネルギー伝送の前に、前記ドーズ量分布及び/又は前記注入量分布が定義される、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記エネルギービームが有効性及び/又は安全性に関連する少なくとも1つの測定可能なパラメータに基づいて前記経路に沿って案内されることに伴って、前記ドーズ量分布及び/又は前記注入量分布が定義される、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記エネルギービームは、焦点距離を含む、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記エネルギービームは、投射形状及び投射サイズを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記エネルギービームは、前記経路の少なくとも一部の複数の繰り返しで前記経路に沿って投射される、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記エネルギー源は、前記エネルギービームのスペクトル調整及び/又はスペクトル変調を許容する、ことを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 前記ビーム経路決定ユニットは、マーキング及び/又はマーカーに基づいて前記経路を定義し、前記マーキング及び/又はマーカーは、患者の皮膚上のもの、前記患者の組織内に埋め込まれたもの、又は前記患者の近くの物体に付加されたものである、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記マーキング及び/又はマーカーは、少なくとも1つの基準マーカー及び/又は描画を含む、ことを特徴とする請求項11に記載のシステム。
- 前記ビーム経路決定ユニットは、患者の内部解剖学的構造の2D画像又は3D画像に基づいて前記経路を定義する、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 正確に成型されたドーズ量分布及び/又は注入量分布を患者の体の一定の形状又はサイズを有する標的領域に伝送するシステムであって、
ビーム経路決定ユニットと、エネルギー伝送システムと、を含み、
前記ビーム経路決定ユニットは、電磁ビームのための1つ又は複数の経路を含む前記標的領域のスキャンパターンを定義し、かつ、前記電磁ビームのパラメータを設定するように配置され、前記パラメータは、ビームパワー、ビームサイズ、スキャンレート、間隔距離及び/又はシーケンシャル経路の重なり、及び経路の繰り返し回数のうちの少なくとも1つを含み、
前記エネルギー伝送システムは、エネルギー源及び案内装置を含み、前記ビーム経路決定ユニットに結合され、前記エネルギー源が、前記パラメータを有する前記電磁ビームを投射するように配置され、前記案内装置が、前記スキャンパターンに沿って前記電磁ビームを案内して、前記標的領域にエネルギーを累積するように配置される、ことを特徴とするシステム。 - 前記スキャンパターンは、少なくとも部分的に外部案内物によって決定され、前記外部案内物は、前記治療領域の上、中又は周囲に配置されたマーキングまたはマーカー、トランスポンダ、前記スキャンのプロセスで取得された画像のうちの少なくとも1つを含み、
前記経路決定ユニットは、1つ又は複数のガイドセンサ及び/又はガイド画像プロセッサを含む、ことを特徴とする請求項14に記載のシステム。 - 前記電磁ビームは、ガウス強度分布を有する、ことを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- スキャンレートがビームパワー変調レートと結合されることによって、パルスエネルギーで任意のサイズ及び形状の治療領域に対応する前記標的領域を照射する、ことを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 方法であって、
一定のドーズ量及び/又は注入量のエネルギーを患者の体の一定の形状及び/又はサイズを有する標的領域に伝送するために、ビーム経路決定ユニットによってエネルギービームの経路及び持続時間を定義することと、
エネルギー伝送システムのエネルギー源によって、前記エネルギービームを前記持続時間だけ投射することと、
前記エネルギー伝送システムの案内装置によって、前記経路に沿って前記エネルギービームを案内して、前記ドーズ量及び/又は前記注入量を前記患者の体の前記標的領域に伝送して、ドーズ量分布及び/又は注入量分布を達成することと、を含むことを特徴とする方法。 - 前記投射の前に前記ドーズ量分布及び/又は前記注入量分布を定義することをさらに含む、ことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記エネルギービームが有効性及び/又は安全性に関連する少なくとも1つの測定可能なパラメータに基づいて前記経路に沿って案内されることに伴って、前記ドーズ量分布及び/又は前記注入量分布を定義する、ことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 患者の内部解剖学的構造の2D画像又は3D画像に基づいて前記ビーム経路を定義する、ことを特徴とする請求項17に記載の方法。
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