JP2001340475A - Method and device for assisting radiotherapy planning and radiotherapy apparatus using the same - Google Patents
Method and device for assisting radiotherapy planning and radiotherapy apparatus using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、放射線治療計画支
援方法及び装置、並びに、これを用いた放射線治療装置
に係り、特に、臨床用陽子線治療システムで、所定の治
療効果基準を満たす照射条件を、予め設定するための治
療計画を作成する際に用いるのに好適な、放射線治療の
治療パラメータ決定作業を支援するための放射線治療計
画支援方法及び装置、並びに、これを用いた放射線治療
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for supporting a radiotherapy plan and a radiotherapy apparatus using the same, and more particularly, to an irradiation condition which satisfies a predetermined therapy effect standard in a clinical proton beam therapy system. The present invention relates to a radiation treatment plan support method and apparatus for supporting a treatment parameter determination operation of radiation treatment suitable for use in creating a treatment plan for setting in advance, and a radiation treatment apparatus using the same. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】粒子加速器により真空中で荷電粒子を高
速、高エネルギに加速し、これによって発生するＸ線、
電子線、中性子線、陽子線、π中間子線、重粒子線等、
又は、コバルト遠隔治療装置からのγ線等を、患者体外
から経皮的に病巣に照射する外部放射線治療は、固形癌
の治療において、外科手術と共に重要な治療法となって
いる。特に、患部周辺の正常組織へのダメージを少なく
できることから、患者のＱＯＬ（Quality Of Life）が
重視される今後の医療現場において、ますます需要が高
まると考えられる。2. Description of the Related Art A charged particle is accelerated at high speed and high energy in a vacuum by a particle accelerator, and X-rays generated by this are accelerated.
Electron beam, neutron beam, proton beam, pion beam, heavy ion beam, etc.
Alternatively, external radiation therapy in which gamma rays or the like from a cobalt teletherapy device are radiated percutaneously from the outside of the patient to the lesion has become an important therapy together with surgery in the treatment of solid cancer. In particular, since damage to normal tissues around the affected area can be reduced, the demand is expected to increase further in future medical practice where the quality of life (QOL) of patients is emphasized.
【０００３】この外部照射による放射線治療では、周辺
正常組織又は重要臓器を避け、患部にできるだけ正確に
患部形状と一致する照射線量分布を与えることが重要で
ある。[0003] In the radiation treatment by external irradiation, it is important to avoid the surrounding normal tissues or important organs and to give the affected part an irradiation dose distribution that matches the shape of the affected part as accurately as possible.
【０００４】そこで、放射線治療に際しては、ある治療
効果基準を満たす照射条件を予め設定する治療計画が行
われている。具体的には、図１に示す如く、まずステッ
プ１００で、患部のＸ線ＣＴ画像を撮影する。[0004] Therefore, in radiation treatment, a treatment plan is set in which irradiation conditions satisfying a certain treatment effect standard are set in advance. Specifically, as shown in FIG. 1, first, in step 100, an X-ray CT image of the affected part is taken.
【０００５】その撮影画像を基に、治療計画段階１１０
で、患者の体輪郭、患部領域、周辺重要臓器を考慮して
治療計画を立てる。詳述すると、まずステップ１１２で
照射条件を検討し、ステップ１１４で照射シミュレーシ
ョンを行って、ステップ１１６で照射条件を評価し、評
価基準を満たすまで再設定を繰り返すことにより、治療
計画を決定する。[0005] Based on the captured image, a treatment planning step 110
Then, a treatment plan is made in consideration of the patient's body contour, affected area, and surrounding vital organs. More specifically, first, the irradiation conditions are examined in step 112, irradiation simulation is performed in step 114, the irradiation conditions are evaluated in step 116, and resetting is repeated until the evaluation criteria are satisfied, thereby determining a treatment plan.
【０００６】この治療計画段階１１０で決定された、照
射門数と方向、放射線強度等に基づいて、ステップ１２
０で、照射する放射線を微調整するための照射関連補助
具の選定、加工が行われる。[0006] On the basis of the number and direction of irradiation portals, radiation intensity, and the like determined in the treatment planning stage 110, step 12 is executed.
At 0, the selection and processing of irradiation-related auxiliary tools for finely adjusting the irradiation radiation are performed.
【０００７】次いで、照射治療段階１３０のステップ１
３２で患者の位置決めを行った後、ステップ１３４で放
射線照射による照射治療が行われる。Next, step 1 of the irradiation treatment step 130
After positioning the patient at 32, irradiation treatment by irradiation is performed at step 134.
【０００８】図２に、放射線治療システムの構成を示
す。この放射線治療システムでは、加速器等の放射線発
生装置１０で作られた放射線が、放射線輸送装置１２を
通って、患者８に放射線を照射するためのガントリノズ
ル１４に導かれる。ガントリノズル１４では、放射線
を、放射線観測・調整機構１６で一様なエネルギ分布に
整えた後、放射線エネルギ形状形成機構１８において、
患部に照射したい任意のエネルギ分布に調整し、これを
患者８の外部から患部に向けて照射する。患者体内にお
ける線量分布は、放射線のエネルギ分布によって決まる
ため、患部形状を考慮して予め計画されている。FIG. 2 shows the configuration of the radiotherapy system. In this radiotherapy system, radiation generated by a radiation generator 10 such as an accelerator passes through a radiation transport device 12 and is guided to a gantry nozzle 14 for irradiating a patient 8 with radiation. In the gantry nozzle 14, the radiation is adjusted to a uniform energy distribution by the radiation observation / adjustment mechanism 16, and then the radiation energy shape forming mechanism 18
The desired energy distribution to be irradiated to the affected part is adjusted, and this is irradiated from outside the patient 8 toward the affected part. Since the dose distribution in the patient is determined by the energy distribution of the radiation, it is planned in advance in consideration of the shape of the affected part.
【０００９】外部放射線治療では、治療計画段階１１０
において、システム構成要素のうち、ガントリ角度、患
者ベッド角度、照射門数、総照射線量、更に各門の照射
回数毎に、各門間の相対的な照射線量比、照射領域、照
射線量分布等が考慮される。治療計画の評価では、これ
らの可変要素からなる照射条件を候補として想定し、実
際に作り出される患部領域における線量分布シミュレー
ションによって治療効果の妥当性を評価、検証する。そ
の主な評価となっている線量分布シミュレーションの結
果で、（１）患部領域において一様な線量分布を生じな
い、（２）周辺重要臓器に規定量以上のダメージを与え
る、等の不都合が生じ、基準となる治療効果が得られな
い場合には、照射パラメータを変えて再計画を行う。In external radiation therapy, a treatment planning stage 110
In the system components, the gantry angle, patient bed angle, number of irradiation gates, total irradiation dose, and the relative irradiation dose ratio between each gate, irradiation area, irradiation dose distribution, etc. Be considered. In the evaluation of the treatment plan, irradiation conditions composed of these variable elements are assumed as candidates, and the validity of the treatment effect is evaluated and verified by a dose distribution simulation in an actually created diseased region. As a result of the dose distribution simulation, which is the main evaluation, inconveniences such as (1) not producing a uniform dose distribution in the affected area and (2) causing damage over a specified amount to peripheral vital organs occur. If the reference treatment effect cannot be obtained, the irradiation parameters are changed and replanning is performed.
【００１０】従来の治療計画の手順の例を図３に示す。
この治療計画では、まずデータ入力段階２００で、Ｘ線
ＣＴ画像（ステップ２１０）、及び、患者データに前処
理が施された３次元体表データ（ステップ２２０）、３
次元患部領域データ（ステップ２３０）、３次元重要臓
器データ（ステップ２４０）を取り込む。FIG. 3 shows an example of a conventional treatment planning procedure.
In this treatment plan, first, in a data input stage 200, an X-ray CT image (step 210) and three-dimensional body surface data (step 220) obtained by pre-processing patient data (step 220).
The dimensional affected area data (step 230) and the three-dimensional important organ data (step 240) are fetched.
【００１１】そして、これらの患者データを基に、治療
計画段階３００では、治療計画プログラムにより、照射
門数（ステップ３１０）、空間的なビーム軸とガントリ
回転軸の交点である照射中心（アイソセンタとも称す
る）（ステップ３２０）、照射ガントリ角度（ステップ
３３０）、患者ベッド角度（ステップ３４０）からなる
照射条件の可変要素（照射パラメータ）を、計画者の入
力操作に従って決定する。[0011] Based on these patient data, in the treatment planning stage 300, the treatment planning program uses a treatment planning program to irradiate the number of irradiation gates (step 310) and the irradiation center (inter-center, which is the intersection of the spatial beam axis and the gantry rotation axis). (Step 320), the irradiation condition variable element (irradiation parameter) including the irradiation gantry angle (step 330) and the patient bed angle (step 340) is determined according to the input operation of the planner.
【００１２】照射条件としては、図４に示す如く、通
常、患者８の患部８Ａの領域内に設定されたアイソセン
タ２０を照射中心とするガントリの回転自由度と患者ベ
ッドの回転自由度により照射方向が決定される。そし
て、ベッド角度を固定し、ガントリ角度を変化させた場
合を例示する図５に示す如く、なるべく重要臓器（ここ
では眼球８Ｂや脳８Ｃ）を避け、患部８Ａの領域に十分
な線量分布を与える治療を行うため、複数の方向からの
照射の組合せを考える。この組合せは、照射門数と、そ
の各門に対するガントリ角度、ベッド角度、照射強度、
照射エネルギ分布により表現される。As shown in FIG. 4, the irradiation conditions are usually determined by the degree of freedom of rotation of the gantry and the degree of freedom of rotation of the patient bed centered on the isocenter 20 set within the area of the affected part 8A of the patient 8, as shown in FIG. Is determined. Then, as shown in FIG. 5 exemplifying a case where the bed angle is fixed and the gantry angle is changed, a sufficient dose distribution is given to the area of the diseased part 8A while avoiding an important organ (here, the eyeball 8B or the brain 8C) as much as possible. To perform the treatment, consider a combination of irradiations from multiple directions. This combination is based on the number of irradiation gates, gantry angle, bed angle, irradiation intensity,
It is represented by the irradiation energy distribution.
【００１３】このようにして決定された照射条件に基づ
き、シミュレーション段階４００のステップ４１０で、
実際に作り出される患部領域における線量分布シミュレ
ーションを計算する。これによって得られた結果の治療
効果をステップ４２０で評価し、ステップ４３０で治療
基準を満足しないと判断されたときには、治療計画段階
３００に戻って照射パラメータを再調整し、評価基準を
満足している場合には、ステップ４４０でその照射条件
を放射線照射装置に出力して、実際の照射治療を行う。Based on the irradiation conditions determined in this way, in step 410 of the simulation step 400,
A dose distribution simulation in the actually created affected area is calculated. The treatment effect obtained as a result is evaluated in step 420. If it is determined in step 430 that the treatment criteria are not satisfied, the process returns to the treatment planning step 300, where the irradiation parameters are readjusted to satisfy the evaluation criteria. If yes, in step 440, the irradiation conditions are output to the radiation irradiation device, and the actual irradiation treatment is performed.
【００１４】従来の治療計画システムの構成を図６に示
す。治療計画支援装置４０への入力データは、Ｘ線ＣＴ
画像３０と、該ＣＴ画像３０上における患部領域、重要
臓器、体表の輪郭を表す３次元データ３２の２つであ
る。これらのデータに基づいて、治療計画支援装置４０
は、治療計画プログラムで、ある照射条件に基づいて、
計算実行指令を線量分布シミュレータ５０に逐次出力
し、一定の計算時間の後、線量分布を線量分布ファイル
５２として得る。そして、結果が評価基準を満たさなけ
れば、再計算を行う。結果に評価基準を満たすものがあ
れば、最終的な照射条件として採用し、放射線照射治療
システム６０に出力して治療を行う。FIG. 6 shows the configuration of a conventional treatment planning system. The input data to the treatment plan support device 40 is an X-ray CT
An image 30 and three-dimensional data 32 representing an outline of an affected area, an important organ, and a body surface on the CT image 30. Based on these data, the treatment plan support device 40
Is a treatment planning program, based on certain irradiation conditions,
The calculation execution command is sequentially output to the dose distribution simulator 50, and after a certain calculation time, the dose distribution is obtained as the dose distribution file 52. If the result does not satisfy the evaluation criteria, recalculation is performed. If the result satisfies the evaluation criterion, the result is adopted as the final irradiation condition and output to the radiation irradiation treatment system 60 for treatment.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】このような従来の治療
計画では、計画者の経験とパラメータの単純さによっ
て、試行錯誤により照射条件が決定されていた。しかし
ながら、この従来の方法では、治療効果が計画毎に一定
でなく、又、症例毎に評価基準が異なることから、計画
者の経験に依存する部分が多い。又、１回の候補におけ
る線量計算に少なくともある程度の時間を要することか
ら、計画者は、評価基準を満たす条件を複数のパラメー
タ空間から探索する必要があるので、計画に時間がかか
る。現実には、患者１人当りの治療時間が限られている
ので、時間内で作業を終了させることを優先すれば、例
え評価基準を満たしたとしても、得られた計画が全候補
の中で最良である保証がなく、患者当たりの治療時間の
短縮と、外部照射による放射線治療を生かした治療効果
の向上という点で問題があった。In such a conventional treatment plan, irradiation conditions are determined by trial and error based on the experience of the planner and the simplicity of parameters. However, in this conventional method, the treatment effect is not constant for each plan, and the evaluation criteria are different for each case, so that there are many parts depending on the experience of the planner. In addition, since it takes at least some time to calculate the dose for one candidate, the planner needs to search for a condition that satisfies the evaluation criteria from a plurality of parameter spaces. In reality, the treatment time per patient is limited, so giving priority to ending the work within the time, even if the evaluation criteria are satisfied, the obtained plan is among the candidates. There is no guarantee that the best treatment is possible, and there is a problem in that the treatment time per patient is shortened and the treatment effect is improved by taking advantage of radiation treatment by external irradiation.
【００１６】一方、放射線医学分野での放射線治療計画
における自動最適化に関する研究も数多くなされてい
る。これらの研究では、治療計画問題をそのまま全ての
可変要素を変数として定式化すると、探索空間の次元の
増加により計算量が膨大になり、又、空間の凸性等の最
適化問題における探索空間の理想的な性質も示し難くな
ることから、最適化の際に問題を簡単化するための注目
すべきパラメータの設定、評価関数等の評価基準の選出
に、主にその矛先が向けられており、必ずしも実用に則
した結果は得られていなかった。実用的な観点から言え
ば、問題毎に注目する変数や拘束条件、評価関数が変化
して当然であるし、このシステムにおける作業が、先進
的医学分野における臨床データとなり得る治療行為であ
る以上、計画者である計画者の経験からくる判断基準
が、即座にアルゴリズムに反映されなければならない。
よって、最適化アルゴリズムの枠組みだけでこの問題を
論じることは困難であり、計画者の意思を積極的に盛り
込む何らかの仕組みが必要となる。On the other hand, there have been many studies on automatic optimization in radiotherapy planning in the field of radiology. In these studies, if the treatment planning problem is formulated as variables with all the variables as it is, the computational complexity will increase due to the increase in the dimensions of the search space, and the search space in optimization problems such as convexity of the space will be increased. Because it is difficult to show ideal properties, the focus is mainly on setting notable parameters to simplify the problem during optimization and selecting evaluation criteria such as evaluation functions. The results were not always practical. From a practical point of view, it is natural that the variables, constraints, and evaluation functions of interest for each problem change, and as long as the work in this system is a treatment that can become clinical data in advanced medical fields, Criteria derived from the planner's experience must be immediately reflected in the algorithm.
Therefore, it is difficult to discuss this problem only with the framework of the optimization algorithm, and some mechanism that actively incorporates the intention of the planner is required.
【００１７】以上のような観点からまとめると、従来の
放射線治療システムの治療計画においては、治療効率と
いう点で、次のような問題点があった。 （１）治療効果が計画毎に一定でなく、又、計画者に依
存する。 （２）計画に時間がかかり、例え治療基準を満たしたと
しても、必ずしも最適な治療である保証がない。 （３）計画者の経験からくる判断基準が、即座にアルゴ
リズムに反映されない。To summarize from the above viewpoints, the following problems have been encountered in the treatment planning of the conventional radiotherapy system in terms of treatment efficiency. (1) The treatment effect is not constant for each plan and depends on the planner. (2) It takes time to plan, and even if the treatment criteria are met, there is no guarantee that the treatment will be optimal. (3) The criteria based on the experience of the planner are not immediately reflected in the algorithm.
【００１８】なお、特開平１１−２９０４６６には、拡
大ブラッグピーク（ＳＯＢＰ）幅、１００％線量域の病
巣外へのはみ出し部分の体積、および、病巣から体表ま
での水等価厚を、所定の分解能に基づいて、複数の照射
方向について計算し、各値の分布図を表示することによ
り、陽子線の照射方向の決定を容易にすることが記載さ
れ、又、特開平１１−２９９９０６には、病巣とそれを
覆う拡大ブラックピーク領域との差である、高線量域の
病巣外へのはみ出し量に注目し、これを最小にする方向
を求めることで、陽子線の照射方向を自動的に決定する
ことが記載されているが、その決定において計画者の経
験からくる判断基準が反映されていないため、必ずしも
十分な効果をあげることはできなかった。Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-290466 discloses that the width of the enlarged Bragg peak (SOBP), the volume of the portion of the 100% dose region that protrudes outside the lesion, and the water equivalent thickness from the lesion to the body surface are specified. It is described that calculation of a plurality of irradiation directions is performed based on the resolution, and the distribution map of each value is displayed to facilitate determination of the irradiation direction of the proton beam. Focusing on the amount of protrusion outside the lesion in the high dose area, which is the difference between the lesion and the enlarged black peak area, and determining the direction that minimizes this, the irradiation direction of the proton beam is automatically determined. However, the decision did not reflect the criteria based on the experience of the planners, and thus could not always produce a sufficient effect.
【００１９】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、ある条件に基づく最適な照射条件を
対話的に計算する治療計画支援プログラムを用いること
で、計画者の意見を柔軟に反映した条件設定を行い、患
者あたりの治療時間の短縮を図り、外部照射による放射
線治療の特徴である患部領域への集中的治療効果を生か
した照射条件を計画できるようにすることを第１の課題
とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems. By using a treatment planning support program for interactively calculating an optimum irradiation condition based on a certain condition, the opinion of the planner can be flexibly determined. The first is to make it possible to shorten the treatment time per patient, and to plan irradiation conditions that make use of the intensive treatment effect on the affected area, which is a feature of radiation treatment by external irradiation. Subject.
【００２０】本発明は、更に、短い時間で、最良の候補
を選択可能とすることを第２の課題とする。A second object of the present invention is to make it possible to select the best candidate in a short time.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明は、放射線治療に
おける治療計画時において、複数の可変要素からなる照
射パラメータを、ある評価基準に基づく最適化を行って
計画支援を行うアプリケーションを用いることで、前記
の問題を解決したものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an application for optimizing an irradiation parameter composed of a plurality of variable elements based on a certain evaluation criterion to assist in planning during treatment planning in radiation therapy. This is a solution to the above problem.
【００２２】即ち、本発明は、放射線治療の治療パラメ
ータ決定作業を支援するための放射線治療計画支援方法
において、治療計画支援プログラムを用いて、入力され
た画像データ及び患者データに基づいて、選択された任
意の治療パラメータに対して最適化を行って治療計画の
候補計画を立て、該候補計画を用いて、線量分布シミュ
レータにより患部領域での線量分布をシミュレーション
し、該シミュレーションによって得られた結果の治療効
果を評価して表示するようにして、前記第１の課題を解
決したものである。That is, the present invention relates to a radiotherapy planning support method for supporting a treatment parameter determination operation of radiotherapy, wherein a radiotherapy treatment plan is selected based on input image data and patient data using a treatment plan support program. The treatment plan is optimized for any treatment parameter, and a treatment plan candidate plan is created. Using the candidate plan, the dose distribution in the affected area is simulated by the dose distribution simulator, and the result obtained by the simulation is obtained. This is to solve the first problem by evaluating and displaying a therapeutic effect.
【００２３】更に、前記治療効果を評価する要素を、任
意に指定できるようにしたものである。Further, the element for evaluating the therapeutic effect can be arbitrarily designated.
【００２４】又、複数の要素による前記治療効果の評価
値を、重ね合わせて表示するようにして、複数の要素に
よる治療効果の評価が容易に行えるようにしたものであ
る。Also, the evaluation value of the therapeutic effect by a plurality of elements is displayed in a superimposed manner, so that the evaluation of the therapeutic effect by a plurality of elements can be easily performed.
【００２５】本発明は、又、放射線治療の治療パラメー
タ決定作業を支援するための放射線治療計画支援方法に
おいて、照射条件に対する線量分布計算を予めバッチ処
理で行っておき、その計算結果の中から照射条件を決定
することにより、前記第２の課題を解決したものであ
る。According to the present invention, there is also provided a radiotherapy planning support method for supporting a treatment parameter determination operation for radiotherapy, wherein a dose distribution for irradiation conditions is calculated in advance by batch processing, and irradiation is performed from the calculation results. The second problem has been solved by determining conditions.
【００２６】又、前記線量分布計算を、照射条件の可能
な組合せについてのみ行うようにして、不必要な計算を
省略するようにしたものである。Further, the dose distribution calculation is performed only for possible combinations of irradiation conditions, so that unnecessary calculations are omitted.
【００２７】又、前記組合せを、例えばガントリ角度と
患者ベッド角度を座標軸とした２次元マップにより決定
するようにして、画面上で見易くしたものである。Further, the combination is determined on a two-dimensional map using, for example, a gantry angle and a patient bed angle as coordinate axes, so that it is easy to see on a screen.
【００２８】又、前記２次元マップ中の線量分布計算対
象を、患部領域、重要臓器、体表の輪郭を現す３次元デ
ータから評価要素を抽出し、複合評価することで決定す
るようにして、無駄な計算を確実に省略できるようにし
たものである。The dose distribution calculation target in the two-dimensional map is determined by extracting evaluation elements from three-dimensional data representing the outline of the affected area, important organs, and body surface, and performing composite evaluation. This is to ensure that useless calculations can be omitted.
【００２９】本発明は、又、前記の放射線治療計画支援
方法を実施するためのコンピュータプログラムを提供す
るものである。The present invention also provides a computer program for implementing the above-mentioned method for supporting a radiation treatment plan.
【００３０】本発明は、又、該コンピュータプログラム
が記録された、コンピュータ読取可能な記録媒体を提供
するものである。The present invention also provides a computer-readable recording medium on which the computer program is recorded.
【００３１】本発明は、又、放射線治療の治療パラメー
タ決定作業を支援するための放射線治療計画支援装置に
おいて、任意の治療パラメータを選択するための選択手
段と、入力された画像データ及び患者データに基づい
て、選択された任意の治療パラメータに対して最適化を
行って治療計画の候補計画を立てるための治療計画支援
プログラムと、該候補計画を用いて、患部領域での線量
分布をシミュレーションするための線量分布シミュレー
タと、該シミュレーションによって得られた結果の治療
効果を評価して表示するための表示手段とを備えること
により、前記第１の課題を解決したものである。According to the present invention, there is also provided a radiotherapy planning support apparatus for supporting a treatment parameter determination operation of radiotherapy, a selecting means for selecting an arbitrary therapy parameter, and a method for selecting input image data and patient data. A treatment plan support program for optimizing a selected treatment parameter based on the selected treatment parameters to prepare a treatment plan candidate plan, and using the candidate plan to simulate a dose distribution in an affected area. The first problem has been solved by providing a dose distribution simulator of (1) and display means for evaluating and displaying a therapeutic effect of a result obtained by the simulation.
【００３２】更に、前記治療効果を評価する任意の要素
を指定するための手段を備えたものである。Further, there is provided means for designating an arbitrary element for evaluating the therapeutic effect.
【００３３】又、前記表示手段が、複数の要素による前
記治療効果の評価値を重ね合わせて表示するようにし
て、複数の要素による治療効果の評価が容易に行えるよ
うにしたものである。Further, the display means superimposes and displays the evaluation values of the therapeutic effect by a plurality of elements, so that the therapeutic effect by a plurality of elements can be easily evaluated.
【００３４】本発明は、又、放射線治療の治療パラメー
タ決定作業を支援するための放射線治療計画支援装置に
おいて、照射条件に対する線量分布計算を予めバッチ処
理で行う手段と、その計算結果の中から照射条件を決定
する手段とを備えることにより、前記第２の課題を解決
したものである。According to the present invention, there is also provided a radiation treatment planning support apparatus for supporting a treatment parameter determination operation for radiation treatment. The above-mentioned second problem has been solved by providing means for determining conditions.
【００３５】本発明は、又、放射線治療装置が、前記の
放射線治療計画支援装置と、該放射線治療計画支援装置
を用いて決定された治療パラメータを用いて放射線を照
射するための放射線照射装置とを含むようにして、前記
課題を解決したものである。According to the present invention, there is further provided a radiotherapy apparatus, comprising: the radiotherapy plan support apparatus; and a radiotherapy apparatus for irradiating the radiotherapy using the treatment parameters determined by using the radiotherapy plan support apparatus. Thus, the above problem is solved.
【００３６】[0036]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００３７】本発明の第１実施形態は、図７に示す如
く、従来と同様の線量分布シミュレータ５０と、同じく
放射線照射治療システム６０と、本発明に係る治療計画
支援装置７０と、該治療計画支援装置７０に計画者が対
話的に各種指示を与えるための操作端末９２とから主に
構成されている。In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, a conventional dose distribution simulator 50, a radiation irradiation treatment system 60, a treatment plan support apparatus 70 according to the present invention, and a treatment plan It mainly comprises an operation terminal 92 for the planner to interactively give various instructions to the support device 70.
【００３８】前記治療計画支援装置７０は、治療計画支
援プログラムにより、入力された画像データ（例えばＸ
線ＣＴ画像）３０及び患者データ（例えば、３次元体表
データ、３次元患部領域データ、３次元重要臓器デー
タ）３２を基に治療計画を支援する。このプログラムに
より、放射線照射治療システム６０の照射条件が決定さ
れ、出力される。The treatment plan support apparatus 70 is provided with image data (for example, X) input by a treatment plan support program.
A treatment plan is supported based on a line CT image 30 and patient data (for example, three-dimensional body surface data, three-dimensional affected area data, and three-dimensional important organ data) 32. The irradiation conditions of the radiation irradiation treatment system 60 are determined and output by this program.
【００３９】前記治療計画支援装置７０への入力データ
は、Ｘ線ＣＴ画像３０と、該ＣＴ画像上における患部領
域、重要臓器、体表の輪郭を表わす３次元データ３２の
２種類である。これらのデータに基づいて、治療計画支
援装置７０で治療計画の候補計画を立てる。そして、線
量分布シミュレータ５０に、この候補計画の照射条件を
出力する。その結果の線量分布が評価基準を満たせば、
最終的な照射条件として採用し、放射線照射治療システ
ム６０へ出力する。The input data to the treatment planning support apparatus 70 is an X-ray CT image 30 and three-dimensional data 32 representing the outline of the affected area, important organs and body surface on the CT image. Based on these data, the treatment plan support device 70 makes a treatment plan candidate plan. Then, the irradiation conditions of the candidate plan are output to the dose distribution simulator 50. If the resulting dose distribution meets the criteria,
It is adopted as the final irradiation condition and output to the radiation irradiation treatment system 60.
【００４０】ここで、前記治療計画支援装置７０が、本
実施形態の特徴的な部分である。この治療計画支援装置
７０の治療計画支援プログラムは、放射線治療における
治療計画時に、複数の可変要素からなる照射パラメータ
を、ある評価基準に基づいて、計画者の意思を入れて準
最適化を行う。即ち、このプログラムは、可変要素全て
に対してアルゴリズムのみにより最適化を行うことも可
能であるが、計画者によって選択された一部のパラメー
タに対してのみ最適化を行うことも可能で、任意のパラ
メータを選択することができる。又、計画者が特定のパ
ラメータ、例えばガントリの回転範囲を、治療毎の条件
に応じて固定したり、あるいは、同じ患者に対する過去
の治療実績による結果を直接指定することで、経験を反
映させる等の条件設定の制限を、操作端末９２の治療計
画支援画面上で、対話的に実行していくことができ、結
果として、これら最適化のための探索空間を限定するこ
とになるので、計算量を大幅に減少させることができ
る。Here, the treatment plan support device 70 is a characteristic part of the present embodiment. The treatment plan support program of the treatment plan support device 70 performs a sub-optimization of a radiation parameter composed of a plurality of variable elements based on a certain evaluation criterion with intention of a planner at the time of treatment planning in radiation therapy. In other words, this program can optimize only all of the variable elements using an algorithm, but can also optimize only some of the parameters selected by the planner. Parameter can be selected. In addition, the planner fixes a specific parameter, for example, the rotation range of the gantry according to the condition of each treatment, or reflects the experience by directly designating the result based on the past treatment results for the same patient. Can be interactively executed on the treatment plan support screen of the operation terminal 92, and as a result, the search space for these optimizations is limited. Can be greatly reduced.
【００４１】前記治療計画支援装置７０は、Ｘ線ＣＴ画
像及び患者データを記憶する患者データ記憶メモリ７２
と、該患者データ記憶メモリ７２から入力される患者デ
ータ、及び、前記操作端末９２から計画者によって入力
される、計算すべき評価要素に応じて、ターゲット形状
投影面積、重要臓器の位置関係、ターゲット最大水等価
長、ターゲット深部形状複雑さ、その他の評価要素を計
算する評価要素計算装置７４と、該評価要素計算装置７
４の計算結果を記憶するための評価要素記憶メモリ７６
と、同じく評価要素計算装置７４の計算結果を操作端末
９２に出力して評価要素マップを表示するための評価要
素出力装置７８と、操作端末９２における評価要素マッ
プ表示を見て計画者から入力される評価要素組合せに応
じて、前記評価要素記憶メモリ７６の記憶内容を用いて
複合評価要素を計算する複合評価要素計算装置８０と、
該複合評価要素計算装置８０で計算された複合評価要素
の計算結果を出力するための複合評価要素出力装置８２
と、該複合評価要素出力装置８２により操作端末９２に
表示された複合評価要素を見た計画者により入力される
照射条件及び評価条件、並びに前記評価要素記憶メモリ
７６の記憶内容に応じて、最適条件を計算し、前記線量
分布シミュレータ５０に出力すると共に、該線量分布シ
ミュレータ５０の線量分布計算装置５１から入力される
線量分布が評価条件を満たすか否か判定するための最適
条件計算装置８４と、前記線量分布シミュレータの線量
分布計算装置５１によって計算されたターゲット線量分
布を操作端末９２に表示するべく出力するターゲット線
量分布出力装置８６と、前記最適条件計算装置８４で計
算された照射条件を記憶する照射条件記憶メモリ８８
と、操作端末９２に表示されたターゲット線量分布を見
た計画者が、照射条件を採用する指示を入力した場合に
は、前記照射条件記憶メモリ８８に記憶された照射条件
を前記放射線照射治療システム６０に出力する照射条件
出力装置９０とを含んで構成されている。The treatment planning support device 70 includes a patient data storage memory 72 for storing X-ray CT images and patient data.
In accordance with the patient data input from the patient data storage memory 72 and the evaluation element to be calculated, which is input by the planner from the operation terminal 92, the target shape projection area, the positional relationship of the important organ, the target An evaluation element calculation device 74 for calculating the maximum water equivalent length, target deep shape complexity, and other evaluation elements, and the evaluation element calculation device 7
Evaluation element storage memory 76 for storing the calculation result of Step 4
Similarly, an evaluation element output device 78 for outputting a calculation result of the evaluation element calculation device 74 to the operation terminal 92 and displaying an evaluation element map, and an evaluation element map input to the operation terminal 92 and input from the planner. A composite evaluation element calculation device 80 that calculates a composite evaluation element using the storage contents of the evaluation element storage memory 76 in accordance with the evaluation element combination
A composite evaluation element output device 82 for outputting the calculation result of the composite evaluation element calculated by the composite evaluation element calculation device 80
In accordance with the irradiation conditions and evaluation conditions input by the planner who has viewed the composite evaluation element displayed on the operation terminal 92 by the composite evaluation element output device 82, and the contents stored in the evaluation element storage memory 76, An optimum condition calculating device 84 for calculating conditions and outputting the conditions to the dose distribution simulator 50 and determining whether or not the dose distribution input from the dose distribution calculating device 51 of the dose distribution simulator 50 satisfies the evaluation condition; A target dose distribution output device 86 for outputting the target dose distribution calculated by the dose distribution calculation device 51 of the dose distribution simulator to the operation terminal 92, and an irradiation condition calculated by the optimum condition calculation device 84. Irradiation condition storage memory 88
When the planner who views the target dose distribution displayed on the operation terminal 92 inputs an instruction to adopt the irradiation condition, the irradiation condition stored in the irradiation condition storage memory 88 is changed to the radiation irradiation treatment system. And an irradiation condition output device 90 for outputting to 60.
【００４２】前記操作端末９２は、計算する評価要素、
その組合せ、照射条件、評価条件等を治療計画支援装置
７０に入力し、又、該治療計画支援装置７０から出力さ
れる評価要素マップ、複合評価要素マップ及びターゲッ
ト線量分布等を表示する機能を有する。The operation terminal 92 includes an evaluation element to be calculated,
It has a function of inputting the combination, irradiation conditions, evaluation conditions, and the like to the treatment plan support device 70, and displaying an evaluation element map, a composite evaluation element map, a target dose distribution, and the like output from the treatment plan support device 70. .
【００４３】以下、図８を参照して、本実施形態を用い
た放射線治療作業の手順を説明する。Referring to FIG. 8, the procedure of the radiation treatment operation using the present embodiment will be described.
【００４４】まず、図８の左側に示したデータ入力段階
２００、治療計画段階３００及びシミュレーション段階
４００は、図３に示した従来例と同様であるので、同じ
符号を付して、説明は省略する。First, the data input stage 200, treatment planning stage 300, and simulation stage 400 shown on the left side of FIG. 8 are the same as those in the conventional example shown in FIG. I do.
【００４５】このような従来法による手順に対し、本発
明による治療計画支援プログラム５００は、ステップ５
１０で、データ入力段階２００により入力された各デー
タから、計画に必要な患者データを抽出し、操作端末９
２の治療計画支援画面９４にこれを表示する。そして、
ステップ５２０で、計画者がこの画面の情報に基づい
て、パラメータ設定を行う。ここで、計画者の判断で一
部のパラメータに関して、ステップ５３０で準最適化を
実行し、この結果をパラメータ設定に用いることもでき
る。In contrast to such a conventional procedure, the treatment plan support program 500 according to the present invention comprises a step 5
At 10, patient data necessary for planning is extracted from each data input at the data input stage 200,
This is displayed on the second treatment plan support screen 94. And
In step 520, the planner sets parameters based on the information on this screen. Here, sub-optimization may be performed in step 530 for some parameters according to the planner's judgment, and the result may be used for parameter setting.
【００４６】実際の治療計画では、患部の水等価長、患
部の形状の特徴、重要臓器との位置関係等の細かな評価
要素を評価値に換算し、照射中心に対して照射可能な全
角度方向に関してマッピングする。そして、図９のよう
に、これらの各評価要素に対する評価値を示すマップを
１つ以上重ね合わせることで、複数の評価を一度に行う
ことができる。このマップ上で、ガントリ角度やベッド
角度を指示することで、照射方向を指定する。この指定
された照射方向に対して、照射エネルギ量や照射エネル
ギ分布等、残りの可変要素について最適化された照射条
件が計算される。In an actual treatment plan, detailed evaluation factors such as the water equivalent length of the affected part, the characteristics of the shape of the affected part, and the positional relationship with the important organs are converted into evaluation values, and all angles that can be irradiated to the irradiation center are obtained. Map with respect to direction. Then, as shown in FIG. 9, a plurality of evaluations can be performed at once by superimposing one or more maps indicating the evaluation values for these evaluation elements. By specifying a gantry angle and a bed angle on this map, the irradiation direction is specified. For the specified irradiation direction, irradiation conditions optimized for the remaining variable elements, such as the irradiation energy amount and the irradiation energy distribution, are calculated.
【００４７】実際の治療計画支援画面の例を図１０に示
す。FIG. 10 shows an example of the actual treatment plan support screen.
【００４８】この治療計画支援画面を用いた操作は、次
のようにして行われる。まず患者データ指定領域９４Ａ
で患者データを入力すると、ＣＴ画像＋線量計算結果表
示領域９４ＢにＣＴ画像が表示される。この際、例えば
前記患者データ指定領域９４Ａで、どのような評価要素
を計算するかも指定でき、指定された評価要素が、評価
要素指定領域９４Ｃに表示される。評価要素毎の表示画
面の例として、患部の水等価長の場合を図１１に、重要
臓器との干渉の場合を図１２に例示する。The operation using the treatment plan support screen is performed as follows. First, the patient data designation area 94A
When the patient data is input, the CT image is displayed in the CT image + dose calculation result display area 94B. At this time, for example, what kind of evaluation element is to be calculated can be specified in the patient data specification area 94A, and the specified evaluation element is displayed in the evaluation element specification area 94C. As an example of a display screen for each evaluation element, FIG. 11 illustrates the case of the water equivalent length of the affected part, and FIG. 12 illustrates the case of interference with an important organ.
【００４９】又、この評価要素マップは、簡単なグラフ
ィックエディタなどを用いて、直接入力することも可能
である。The evaluation element map can be directly input using a simple graphic editor or the like.
【００５０】該評価要素指定領域９４Ｃに表示された評
価要素の横のチェックボックスをチェックすると、チェ
ックした場所に対応して、複合評価要素指定領域９４Ｄ
に評価要素が重ね合わされて表示される。When the check box next to the evaluation element displayed in the evaluation element specification area 94C is checked, the composite evaluation element specification area 94D
Are superimposed and displayed.
【００５１】この複合評価要素指定領域９４Ｄに表示さ
れた複合評価に基づき、照射条件指定領域９４Ｅから照
射条件（照射方向、門数等）を入力すると、入力された
照射条件の複合評価マップでの評価値が評価値表示領域
９４Ｆに表示される。When the irradiation conditions (irradiation direction, number of gates, etc.) are input from the irradiation condition specification area 94E based on the composite evaluation displayed in the composite evaluation element specification area 94D, the input irradiation conditions are displayed in a composite evaluation map. The evaluation value is displayed in the evaluation value display area 94F.
【００５２】そして、線量計算を実行すれば、図１３に
例示するような線量計算結果画面が、前記ＣＴ画像＋線
量計算結果表示領域９４Ｂに表示され、最終的な計画の
評価を行うことができる。When the dose calculation is executed, a dose calculation result screen as illustrated in FIG. 13 is displayed in the CT image + dose calculation result display area 94B, and the final plan can be evaluated. .
【００５３】前記評価要素としては、例えば単一リッジ
フィルタを使用する時には、ターゲットの水等価長の均
一性を用いることができる。又、円形コリメータ使用時
には、ターゲットの投影形状の円との類似度を用いるこ
とができる。又、単純化コリメータ形状使用時には、タ
ーゲットの投影輪郭形状の複雑さを用いることができ
る。又、照射方向決定時には、ターゲット手前側曲面と
奥側曲面の類似度を用いることができる。又、ボーラス
形状単純化時には、ターゲット奥側、手前側の形状の球
面との類似度を用いることができる。又、ＳＯＢＰの決
定時には、ターゲットの最大最小水等価長を用いること
ができる。その他、ターゲットの投影最大直径、ターゲ
ットと重要臓器との間の距離、緩衝領域の水等価長、重
要臓器の水等価長、通常組織の水等価長等を評価要素と
して用いることができる。For example, when a single ridge filter is used, the uniformity of the water equivalent length of the target can be used as the evaluation factor. When a circular collimator is used, the degree of similarity between the projected shape of the target and the circle can be used. Also, when using a simplified collimator shape, the complexity of the projected contour shape of the target can be used. When determining the irradiation direction, the similarity between the curved surface on the near side of the target and the curved surface on the far side can be used. Also, when simplifying the bolus shape, the similarity between the target back side and the front side spherical shape can be used. When determining the SOBP, the maximum and minimum water equivalent length of the target can be used. In addition, the projection maximum diameter of the target, the distance between the target and the important organ, the water equivalent length of the buffer region, the water equivalent length of the important organ, the water equivalent length of a normal tissue, and the like can be used as evaluation factors.
【００５４】このような計画画面を用いることで、計画
者が積極的に最適化における有効な照射条件を指定する
ことができ、又、同時に、重ね合わせ方により、新たな
評価基準を発見することができる。このようにして、従
来のようなデータベースに基づいた演繹的シミュレーシ
ョンではなく、計画者の幾つかのイメージ的な評価基準
に基づいて最適化された具体的な照射パラメータを対話
的に構成していくことができる。By using such a planning screen, the planner can positively designate effective irradiation conditions in the optimization, and at the same time, discover new evaluation criteria by superposition. Can be. In this way, specific irradiation parameters optimized based on some image-like evaluation criteria of the planner are interactively constructed, instead of the conventional database-based a priori simulation. be able to.
【００５５】前記治療計画支援プログラムは、可変要素
全てに対して最適化を行うことも可能であるが、本実施
形態は、選択された一部のパラメータに対してのみ最適
化を行うことを主に設計されているので、特定のパラメ
ータを治療毎の条件に応じて固定したり、又は、過去の
治療実績による結果を直接指定することで経験を反映さ
せることができ、更に、最適化のための探索空間を限定
することになるので、計算量を大幅に減少させることが
できる。Although the treatment planning support program can optimize all the variable elements, the present embodiment mainly performs optimization only for some selected parameters. Because it is designed to, specific parameters can be fixed according to the condition of each treatment, or experience can be reflected by directly specifying the results from past treatment results, and furthermore, for optimization Since the search space is limited, the amount of calculation can be greatly reduced.
【００５６】次に、本発明の第２実施形態を説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
【００５７】本実施形態は、図１４に示す如く、線量分
布シミュレータ５０と、放射線照射治療システム６０
と、治療計画プログラムを含む治療計画支援装置７０と
を備え、前記治療計画支援装置７０にバッチファイル７
１を作成する支援機能が付加され、前記線量分布シミュ
レータ５０に、前記バッチファイル７１に基づいて自動
計算を行う部分が付加されている点が従来と異なる。In this embodiment, as shown in FIG. 14, a dose distribution simulator 50 and a radiation irradiation treatment system 60
And a treatment plan support device 70 including a treatment plan program.
1 in that a part for performing automatic calculation based on the batch file 71 is added to the dose distribution simulator 50.
【００５８】本実施形態では、治療計画支援装置７０の
治療計画支援プログラムで、治療計画の候補となる照射
条件の取り得る範囲を表した、例えば２次元マップ状の
バッチファイル７１を作成する。そして、自動繰返計算
が行われる線量分布シミュレータ５０に、このバッチフ
ァイル７１を出力する。線量分布シミュレータ５０は、
バッチファイル７１の内容に基づいて、２次元マップで
指定された指定範囲内の条件全てに関する線量分布を自
動的に計算する。In the present embodiment, the treatment plan support program of the treatment plan support device 70 creates a batch file 71, for example, in the form of a two-dimensional map, which represents the range of possible irradiation conditions for treatment plan candidates. Then, the batch file 71 is output to the dose distribution simulator 50 where the automatic repetition calculation is performed. The dose distribution simulator 50
Based on the contents of the batch file 71, the dose distribution for all the conditions within the specified range specified by the two-dimensional map is automatically calculated.
【００５９】この処理を、治療計画段階の前処理として
実行しておけば、従来は計算待ち時間を含んだ線量分布
を得る処理において、計算後はデータ参照のみで良いこ
とになり、治療計画自体の作業時間を短縮することがで
きる。ここで、複数の線量分布の計算結果は、例えば複
数の通し番号を付けた線量分布ファイル５２として、ハ
ードディスク等に保存しておくことができる。If this process is executed as a pre-process in the treatment planning stage, conventionally, in a process of obtaining a dose distribution including a calculation waiting time, it is sufficient to refer only to data after the calculation, and the treatment plan itself is not required. Work time can be reduced. Here, the calculation results of the plurality of dose distributions can be stored in a hard disk or the like as a dose distribution file 52 assigned a plurality of serial numbers, for example.
【００６０】そして、評価基準を満たすものがあれば、
最終的な照射条件として採用し、放射線照射治療システ
ム６０へ出力する。If there is one satisfying the evaluation criteria,
It is adopted as the final irradiation condition and output to the radiation irradiation treatment system 60.
【００６１】ここで、前記治療計画支援装置７０と線量
分布シミュレータ５０の間でやり取りされるバッチファ
イル７１が、本実施形態の特徴的な部分の一つである。
このバッチファイル７１は、例えば、図１５に示すよう
な２次元マップとして作成される。この２次元マップの
縦軸と横軸は、それぞれ患者ベッド角度及びガントリ角
度を表している。Here, the batch file 71 exchanged between the treatment planning support apparatus 70 and the dose distribution simulator 50 is one of the characteristic parts of the present embodiment.
This batch file 71 is created, for example, as a two-dimensional map as shown in FIG. The vertical axis and the horizontal axis of this two-dimensional map represent the patient bed angle and the gantry angle, respectively.
【００６２】図４に示したように、照射は、通常、患者
８の患部領域８Ａ内に設定されたアイソセンタ２０を照
射中心とする、ガントリとベッドの回転自由度により照
射方向が決定される。そして、例えば、図５に示した如
く、なるべく重要臓器８Ｂ、８Ｃを避け、患部領域８Ａ
に十分な線量分布を与える治療を行うため、複数の方向
からの照射の組合せを考える。その組合せは、照射門数
と、その各門に対するガントリ角度、ベッド角度、照射
強度、患部の奥側の形状に合わせた照射エネルギ分布に
より表現される。照射強度、照射エネルギ分布が、ガン
トリ角度とベッド角度の組合せによって自動的に決定さ
れる照射システムの場合は、ガントリ角度とベッド角度
の組合せが一つ決まれば、照射方向が一つ決定される。
従って、図１５に示した２次元マップ上で領域を指定す
ると、その領域内全ての照射条件の組合せを表現でき
る。なお、照射システムに合わせて、ガントリ角度とベ
ッド角度以外の組合せを用いることも可能である。又、
照射門毎でなく、例えばアイソセンタ毎にマップを作成
することも可能である。As shown in FIG. 4, the direction of irradiation is usually determined by the degree of freedom of rotation of the gantry and the bed with the isocenter 20 set in the affected area 8A of the patient 8 as the irradiation center. Then, for example, as shown in FIG. 5, avoid the important organs 8B and 8C as much as possible, and
Consider a combination of irradiation from multiple directions in order to perform a treatment that gives a sufficient dose distribution to the patient. The combination is expressed by the number of irradiation gates, the gantry angle for each gate, the bed angle, the irradiation intensity, and the irradiation energy distribution according to the shape of the back side of the affected part. In the case of an irradiation system in which irradiation intensity and irradiation energy distribution are automatically determined by a combination of a gantry angle and a bed angle, one irradiation direction is determined if one combination of the gantry angle and the bed angle is determined.
Therefore, when an area is specified on the two-dimensional map shown in FIG. 15, all combinations of irradiation conditions in the area can be expressed. It is also possible to use a combination other than the gantry angle and the bed angle according to the irradiation system. or,
It is also possible to create a map for each isocenter, for example, instead of for each irradiation gate.
【００６３】本実施形態のもう一つの特徴は、この２次
元マップを作成する手順であり、これは、図８に示した
第１実施形態の治療計画支援プログラムによって行われ
る。ここでは、図１６に示す如く、患部領域、重要臓
器、体表の輪郭を表す３次元データから、例えば、患部
の水等価長、患部の形状の特徴、重要臓器との位置関係
等の評価要素を抽出し、複合評価することで、例えば、
照射時に重要臓器が必ず干渉する照射方向は、予め線量
分布自動計算の候補から外す、というような照射条件の
組合せの絞込み作業を行う。図１５のｆｆが計算点（例
えば合計２００〜数百点）、００が計算不要点である。Another feature of the present embodiment is the procedure for creating this two-dimensional map, which is performed by the treatment plan support program of the first embodiment shown in FIG. Here, as shown in FIG. 16, from three-dimensional data representing the outline of the affected area, the important organ, and the body surface, for example, evaluation factors such as the water equivalent length of the affected area, the characteristics of the shape of the affected area, the positional relationship with the important organ, etc. By extracting and performing composite evaluation, for example,
Narrowing down the combination of irradiation conditions, such as excluding the irradiation direction in which an important organ always interferes during irradiation from the candidates for automatic dose distribution calculation, is performed. 15 is a calculation point (for example, 200 to several hundred points in total), and 00 is a calculation unnecessary point.
【００６４】図１７に、本実施形態における治療計画作
業の流れを示す。FIG. 17 shows the flow of the treatment planning work in this embodiment.
【００６５】本実施形態においては、実線Ａで囲んだ領
域が、図３に示した従来の治療計画作業の流れと異な
る。即ち、本実施形態では、治療計画を２つの手順に分
割する。最初の手順では、従来と同様のステップ２１０
〜２４０で入力された各データより、計画に必要な患者
データの抽出をステップ６００で行い、治療計画支援装
置７０の画面に表示する。そして、計画者が、この画面
の情報に基づいて、ステップ６０２で、線量分布計算領
域設定を行い、バッチファイル（２次元マップ）７１を
作成する。ここで、２次元マップを用いた治療計画支援
プログラムを用いることで、この計算領域を簡単に決定
できる。In this embodiment, the area surrounded by the solid line A is different from the flow of the conventional treatment planning work shown in FIG. That is, in the present embodiment, the treatment plan is divided into two procedures. In the first procedure, the conventional step 210 is performed.
Extraction of patient data necessary for planning is performed in step 600 from the data input in steps 240 to 240, and displayed on the screen of the treatment planning support device 70. Then, based on the information on this screen, the planner sets the dose distribution calculation area in step 602, and creates a batch file (two-dimensional map) 71. Here, by using a treatment plan support program using a two-dimensional map, the calculation region can be easily determined.
【００６６】そして、ステップ６０２で設定された線量
分布計算領域を基に、ステップ６０４の線量分布シミュ
レーションを、ステップ６０６及びステップ６０８でベ
ッド角度とガントリ角度を変えながら、繰返し実行し、
線量分布データベース５４に保存しておく。Then, based on the dose distribution calculation area set in step 602, the dose distribution simulation in step 604 is repeatedly executed while changing the bed angle and the gantry angle in steps 606 and 608.
It is stored in the dose distribution database 54.
【００６７】そして、実際の治療計画時に、設定条件毎
に実行される線量分布シミュレーション（図３のステッ
プ４１０）の代わりに、ステップ４１０´で、この線量
分布データベース５４を参照する。Then, instead of the dose distribution simulation (step 410 in FIG. 3) executed for each set condition at the time of actual treatment planning, this dose distribution database 54 is referred to in step 410 '.
【００６８】これにより、治療計画時の線量分布シミュ
レーションにかかっていた計算時間が、データアクセス
時間のみに短縮される。なお、全体の手順において、繰
返し計算のための時間が発生するが、これは、夜間等の
治療が行われないアイドル時間帯にバッチ処理で実行し
ておけばよい。Thus, the calculation time required for the dose distribution simulation at the time of treatment planning is reduced to only the data access time. In the whole procedure, a time for the repetitive calculation occurs, but this may be performed in a batch process during an idle time period during which no treatment is performed, such as at night.
【００６９】なお、前記実施形態においては、本発明
が、陽子線治療システムに適用されていたが、本発明の
適用対象はこれに限定されず、陽子線以外の放射線治療
システムにも、同様に適用できることは明らかである。
更に、プラントや射出成形機等の計算時間が問題となる
運転パラメータ決定支援システムにも、同様に適用でき
る。In the above embodiment, the present invention is applied to the proton therapy system. However, the application of the present invention is not limited to this. Clearly applicable.
Further, the present invention can be similarly applied to an operation parameter determination support system of a plant, an injection molding machine, or the like where calculation time is a problem.
【００７０】[0070]
【発明の効果】本発明によれば、柔軟な拘束条件に基づ
いた準最適化照射条件を求めることができ、より高い治
療効果が期待できる。又、従来の演繹的シミュレーショ
ン評価に比べ、治療計画にかかる最適化作業での計算量
を減少させることができる。更に、計画者が治療計画演
算プログラムと対話的にやり取りを行うので、計画者の
判断基準が即座に最適化アルゴリズムに反映され、又、
計画者が、この過程において新たな評価基準を発見する
ことが可能である。According to the present invention, a quasi-optimized irradiation condition based on a flexible constraint condition can be obtained, and a higher therapeutic effect can be expected. Further, the amount of calculation in the optimization work for the treatment plan can be reduced as compared with the conventional deductive simulation evaluation. Furthermore, since the planner interacts with the treatment plan calculation program interactively, the criterion of the planner is immediately reflected in the optimization algorithm, and
Planners can discover new criteria in this process.
【００７１】特に、放射線治療における治療計画時等に
おいて、計算時間を要する線量計算を予めバッチ処理に
より自動繰返し計算しておくようにした場合には、治療
計画時に線量分布シミュレーションにかかっていた計算
時間が、データアクセス時間のみに短縮される。又、予
め計算しておいた結果の中から任意に条件を選択できる
ので、短い時間で最良の照射条件を選択することが可能
となり、計画の局所最適性を保証できる。In particular, when a dose calculation requiring a calculation time is automatically and repeatedly calculated in advance by batch processing at the time of treatment planning in radiotherapy or the like, the calculation time required for the dose distribution simulation at the time of treatment planning is calculated. However, only the data access time is reduced. In addition, since the condition can be arbitrarily selected from the results calculated in advance, the best irradiation condition can be selected in a short time, and the local optimality of the plan can be guaranteed.
【００７２】更に、繰返し計算のバッチファイルに２次
元マップを用いた場合には、２次元マップを用いた治療
計画支援プログラムを有効に活用できる。Further, when a two-dimensional map is used for the batch file for the repetitive calculation, a treatment planning support program using the two-dimensional map can be effectively used.
【図１】一般的な放射線治療作業の手順を示す流れ図FIG. 1 is a flowchart showing the procedure of a general radiotherapy operation.
【図２】同じく放射線治療システムの一例を示すブロッ
ク図FIG. 2 is a block diagram showing an example of the radiotherapy system.
【図３】従来の治療計画手順の例を示す流れ図FIG. 3 is a flowchart showing an example of a conventional treatment planning procedure.
【図４】照射条件を説明する線図FIG. 4 is a diagram illustrating irradiation conditions.
【図５】ベッド角度を固定し、ガントリ角度を変化させ
た場合の照射条件を説明する線図FIG. 5 is a diagram illustrating irradiation conditions when the bed angle is fixed and the gantry angle is changed.
【図６】従来の治療計画システムの構成を示すブロック
図FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional treatment planning system.
【図７】本発明に係る放射線治療装置の第１実施形態の
全体構成を示すブロック図FIG. 7 is a block diagram showing the overall configuration of the first embodiment of the radiotherapy apparatus according to the present invention;
【図８】第１実施形態の処理手順を示す流れ図FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure according to the first embodiment;
【図９】第１実施形態における複合評価要素からの照射
方向決定の様子を示す斜視図FIG. 9 is a perspective view showing a state of determining an irradiation direction from a composite evaluation element in the first embodiment.
【図１０】同じく治療計画支援画面の表示例を示す線図FIG. 10 is a diagram showing a display example of a treatment plan support screen.
【図１１】同じく患部の水等価長の表示例を示す線図FIG. 11 is a diagram showing a display example of the water equivalent length of the affected part.
【図１２】同じく重要臓器との干渉の表示例を示す線図FIG. 12 is a diagram showing a display example of interference with important organs.
【図１３】同じく線量分布評価の表示例を示す線図FIG. 13 is a diagram showing a display example of dose distribution evaluation in the same manner.
【図１４】本発明にかかる放射線治療装置の第２実施形
態の全体構成を示すブロック図FIG. 14 is a block diagram showing the overall configuration of a second embodiment of the radiation therapy apparatus according to the present invention;
【図１５】第２実施形態で用いられている２次元マップ
の例を示す線図FIG. 15 is a diagram showing an example of a two-dimensional map used in the second embodiment;
【図１６】前記２次元マップを用いた治療計画支援プロ
グラムの概要を示す線図FIG. 16 is a diagram showing an outline of a treatment planning support program using the two-dimensional map;
【図１７】第２実施形態における治療計画作業の手順を
示す流れ図FIG. 17 is a flowchart showing the procedure of treatment planning work in the second embodiment.
８…患者 ８Ａ…患部 ８Ｂ…眼球（重要臓器） ８Ｃ…脳（重要臓器） ２０…アイソセンタ ３０…Ｘ線ＣＴ画像 ３２…３次元データ ５０…線量分布シミュレータ ５１…線量分布ファイル ５２…線量分布計算装置 ５４…線量分布データシステム ６０…放射線照射治療システム ７０…治療計画支援装置 ７１…バッチファイル（２次元マップ） ９２…操作端末 ２００…データ入力段階 ３００…治療計画段階 ４００…シミュレーション段階 ５００…治療計画支援段階（プログラム） 8 ... Patient 8A ... Affected part 8B ... Eyeball (important organ) 8C ... Brain (important organ) 20 ... Isocenter 30 ... X-ray CT image 32 ... Three-dimensional data 50 ... Dose distribution simulator 51 ... Dose distribution file 52 ... Dose distribution calculator 54: Dose distribution data system 60: Irradiation therapy system 70: Treatment planning support device 71: Batch file (two-dimensional map) 92: Operation terminal 200: Data input stage 300: Treatment planning stage 400: Simulation stage 500: Treatment planning support Stage (program)
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 5/40 Ｇ０６Ｔ 5/40 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) G06T 5/40 G06T 5/40
Claims (14)
援するための放射線治療計画支援方法において、 治療計画支援プログラムを用いて、入力された画像デー
タ及び患者データに基づいて、選択された任意の治療パ
ラメータに対して最適化を行って治療計画の候補計画を
立て、 該候補計画を用いて、線量分布シミュレータにより患部
領域での線量分布をシミュレーションし、 該シミュレーションによって得られた結果の治療効果を
評価して表示することを特徴とする放射線治療計画支援
方法。1. A radiation treatment planning support method for supporting a treatment parameter determination operation of radiation treatment, comprising the steps of: selecting an arbitrary treatment selected based on input image data and patient data using a treatment planning support program; By optimizing parameters, a candidate plan of a treatment plan is made, a dose distribution simulator is used to simulate a dose distribution in an affected area using the candidate plan, and a treatment effect of a result obtained by the simulation is evaluated. A method for supporting a radiation treatment plan, characterized by displaying the information.
定されたものであることを特徴とする請求項１に記載の
放射線治療計画支援方法。2. The method according to claim 1, wherein the element for evaluating the treatment effect is arbitrarily designated.
を、重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１又
は２に記載の放射線治療計画支援方法。3. The radiation treatment planning support method according to claim 1, wherein the evaluation values of the therapeutic effect by a plurality of elements are displayed in a superimposed manner.
援するための放射線治療計画支援方法において、 照射条件に対する線量分布計算を予めバッチ処理で行っ
ておき、 その計算結果の中から照射条件を決定することを特徴と
する放射線治療計画支援方法。4. A radiation treatment planning support method for supporting a treatment parameter determination operation of radiation treatment, wherein a dose distribution calculation for irradiation conditions is performed in advance in a batch process, and the irradiation conditions are determined from the calculation results. A method for supporting a radiation treatment plan, comprising:
合せについてのみ行うことを特徴とする請求項４に記載
の放射線治療計画支援方法。5. The method according to claim 4, wherein the dose distribution calculation is performed only for possible combinations of irradiation conditions.
ることを特徴とする請求項５に記載の放射線治療計画支
援方法。6. The method according to claim 5, wherein the combination is determined by a two-dimensional map.
を、患部領域、重要臓器、体表の輪郭を表す３次元デー
タから評価要素を抽出し、複合評価することで決定する
ことを特徴とする請求項６に記載の放射線治療計画支援
方法。7. A dose distribution calculation target in the two-dimensional map is determined by extracting evaluation elements from three-dimensional data representing an affected area, an important organ, and a contour of a body surface, and performing composite evaluation. The method of supporting a radiation treatment plan according to claim 6.
治療計画支援方法を実施するためのコンピュータプログ
ラム。8. A computer program for implementing the radiotherapy planning support method according to claim 1.
が記録された、コンピュータ読取可能な記録媒体。9. A computer-readable recording medium on which the computer program according to claim 8 is recorded.
支援するための放射線治療計画支援装置において、 任意の治療パラメータを選択するための選択手段と、 入力された画像データ及び患者データに基づいて、選択
された任意の治療パラメータに対して最適化を行って治
療計画の候補計画を立てるための治療計画支援プログラ
ムと、 該候補計画を用いて、患部領域での線量分布をシミュレ
ーションするための線量分布シミュレータと、 該シミュレーションによって得られた結果の治療効果を
評価して表示するための表示手段と、 を備えたことを特徴とする放射線治療計画支援装置。10. A radiotherapy planning support apparatus for supporting a radiotherapy treatment parameter determination operation, comprising: a selection unit for selecting an arbitrary treatment parameter; and a selection unit based on input image data and patient data. A treatment plan support program for optimizing a given treatment parameter to make a treatment plan candidate plan, and a dose distribution simulator for simulating a dose distribution in an affected area using the candidate plan And a display unit for evaluating and displaying a therapeutic effect of a result obtained by the simulation, and a radiation treatment planning support apparatus.
定するための手段を更に備えたことを特徴とする請求項
１０に記載の放射線治療計画支援装置。11. The radiation treatment planning support apparatus according to claim 10, further comprising means for designating an arbitrary element for evaluating the treatment effect.
治療効果の評価値を重ね合わせて表示するようにされて
いることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の放射
線治療計画支援装置。12. The radiation treatment planning support apparatus according to claim 10, wherein said display means displays an evaluation value of said therapeutic effect by a plurality of elements in a superimposed manner.
支援するための放射線治療計画支援装置において、 照射条件に対する線量分布計算を予めバッチ処理で行う
手段と、 その計算結果の中から照射条件を決定する手段と、 を備えたことを特徴とする放射線治療計画支援装置。13. A radiotherapy planning support apparatus for supporting a treatment parameter determination operation of radiotherapy, means for performing a dose distribution calculation for irradiation conditions in advance by batch processing, and determining irradiation conditions from the calculation results. Means, and a radiation treatment planning support apparatus, comprising:
放射線治療計画支援装置と、 該放射線治療計画支援装置を用いて決定された治療パラ
メータを用いて放射線を照射するための放射線照射装置
と、 を含むことを特徴とする放射線治療装置。14. A radiation treatment plan support apparatus according to claim 10, wherein: a radiation irradiation apparatus for irradiating radiation using a treatment parameter determined using the radiation treatment plan support apparatus. A radiation therapy apparatus comprising:
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