JP2017184929A - Radiation therapy planning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は放射線治療計画装置及び治療計画方法に関するものである。 The present invention relates to a radiation therapy planning apparatus and a therapy planning method.
放射線治療では標的となる腫瘍細胞に対して放射線が照射されることによって、腫瘍にダメージを与え治療を行う。治療に用いる放射線では、Ｘ線が最も広く利用されているが、標的への線量集中性が高い陽子線や炭素線に代表される粒子線（荷電粒子ビーム）を利用した治療への需要も高まっている。 In radiation therapy, a tumor is damaged by irradiating a target tumor cell with radiation. X-rays are the most widely used radiation for treatment, but there is an increasing demand for treatments using proton beams and particle beams (charged particle beams) typified by carbon beams that have high dose concentration to the target. ing.
治療効果の向上を実現するためには、照射前に、放射線治療計画装置が治療計画を作成する過程が極めて重要となる。治療計画装置とはＣＴ画像等から得られる患者体内の情報を基に、患者体内での線量分布を数値計算によりシミュレートする機能を有する計算機のことであって、操作者（治療計画を立案する作業者）は、治療計画装置が出力する計算結果を参照しながら、粒子線を照射する方向やビームエネルギー，照射位置，照射量等の照射条件（治療計画とも呼ぶ）を決定する。治療計画作成過程の詳細は特許文献１に詳しく記されている。 In order to improve the treatment effect, the process in which the radiation treatment planning apparatus creates a treatment plan before irradiation is extremely important. The treatment planning device is a computer having a function of simulating a dose distribution in a patient body by numerical calculation based on information in the patient body obtained from a CT image or the like. The operator determines an irradiation condition (also referred to as a treatment plan) such as an irradiation direction of the particle beam, a beam energy, an irradiation position, and an irradiation amount while referring to a calculation result output from the treatment planning apparatus. Details of the treatment planning process are described in detail in Patent Document 1.
治療計画は例えば次のような過程で作成する。操作者が、標的への処方線量やマージン量、危険臓器への線量制約、照射方向等、様々なパラメータを調整・設定した後、治療計画装置が目的関数を定義し、反復計算によって目的関数が最小となる解を探索することで、所望の線量分布を形成する照射条件及び照射量を操作者に提示し、それが適切なものであれば治療計画として決定する。しかしながら、複雑なマージンが設定された場合や、複数の標的が近接している場合においては、反復計算によって算出されたスポット照射量に従って線量分布を算出し線量分布が画面に表示されるまで、操作者が線量分布をイメージすることが困難であるため、操作者は最初からすぐに上記パラメータを最適に設定することができずに、最適なパラメータ設定に基づく治療計画が得られるまで、上記パラメータを調整する都度、計算コストのかかる最適化計算と線量計算を繰り返し実施しなければならず、このことが治療計画の作成を長時間化させる恐れがある。 The treatment plan is created in the following process, for example. After the operator adjusts and sets various parameters such as prescription dose to target, margin amount, dose restriction to dangerous organ, irradiation direction, etc., the treatment planning device defines the objective function, and the objective function is determined by iterative calculation. By searching for the minimum solution, the operator is presented with the irradiation conditions and dose that form the desired dose distribution, and if it is appropriate, the treatment plan is determined. However, when a complicated margin is set or when multiple targets are close to each other, the dose distribution is calculated according to the spot dose calculated by iterative calculation and the operation is performed until the dose distribution is displayed on the screen. Because it is difficult for an operator to imagine the dose distribution, the operator cannot set the parameters optimally from the beginning, and the parameters are not changed until a treatment plan based on the optimal parameter settings is obtained. Each adjustment requires repeated calculation and dose calculations, which are computationally expensive, which can lengthen the creation of a treatment plan.
上記課題は放射線を照射して治療を行うための治療計画を作成する放射線治療計画装置において、少なくとも照射条件若しくは処方線量に関する情報を入力する入力装置と、前記入力された情報を基に、線量分布の目安、若しくは線量評価指標の目安を算出する演算装置と、前記演算装置より算出された線量分布の目安、若しくは線量評価指標の目安を表示する表示装置とを備えることを特徴とする放射線治療計画装置。操作者が標的に設定した「処方線量」及び「照射条件」を基に、標的及び標的周辺部の線量分布の目安、若しくは線量評価指標の目安を算出する目安演算部を有する演算装置と、前記目安演算部より算出された計算結果を表示する表示装置を備え、前記演算装置は、操作者が設定した「処方線量」及び「照射条件」を基に目的関数を計算し、前記目的関数の値が最も小さくなる照射パラメータを算出し、算出した照射パラメータを基に線量分布を算出する本演算部を備えることを特徴とする治療計画装置によって解決できる。 In the radiotherapy planning apparatus for creating a treatment plan for performing treatment by irradiating with radiation, an input device for inputting information on at least irradiation conditions or prescription dose, and a dose distribution based on the input information A radiation treatment plan, comprising: a calculation device that calculates a guideline of dose, or a guideline of dose evaluation index; and a display device that displays a guideline of dose distribution calculated from the calculation device or a guideline of dose evaluation index apparatus. Based on the `` prescription dose '' and `` irradiation conditions '' set by the operator as a target, a calculation device having a standard calculation unit for calculating a standard for the dose distribution around the target and the target, or a standard for the dose evaluation index, A display device that displays the calculation result calculated by the standard calculation unit is provided, and the calculation device calculates the objective function based on the “prescription dose” and the “irradiation condition” set by the operator, and the value of the objective function It is possible to solve the problem by a treatment planning apparatus characterized by including the present calculation unit that calculates an irradiation parameter that minimizes the dose and calculates a dose distribution based on the calculated irradiation parameter.
本発明によれば、最適化計算及び線量計算実施前に、前記計算実施後に得られる線量分布・線量評価指標の目安を得ることが出来る治療計画装置が実現できる。従って、目標線量分布および目標線量分布及び目標線量分布より求めた線量評価指標を見ながら、治療計画ソフトウエアでの設定パラメータを調整することが可能となる。計算コストの高い最適化計算・線量計算を実施する回数を削減でき、治療計画の作成の効率を向上することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the treatment planning apparatus which can obtain the standard of the dose distribution and the dose evaluation index | exponent obtained after execution of the said calculation before implementation of optimization calculation and dose calculation is realizable. Therefore, it is possible to adjust the setting parameters in the treatment planning software while looking at the target dose distribution and the dose evaluation index obtained from the target dose distribution and the target dose distribution. It is possible to reduce the number of times of performing optimization calculation / dose calculation with high calculation cost, and it is possible to improve the efficiency of creating a treatment plan.
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
放射線治療においては、腫瘍領域に対してできるだけ正確に、できるだけ集中するように指定した線量を照射することが治療効果の向上につながる。粒子線治療においては線量を集中させる方法として、スキャニング法の利用が広がりつつある。これは細い粒子ビームを、二組の走査電磁石により偏向させ、平面内の任意の位置に導くことで、腫瘍内部を塗りつぶすように照射し、腫瘍領域にのみ高い線量を付与するという方法である。スキャニング法では、患者固有の器具が基本的に必要なく、また、様々な分布を形成できるという利点がある。 In radiotherapy, irradiating a dose designated to concentrate as much as possible on the tumor area as much as possible leads to an improvement in the therapeutic effect. In the particle beam therapy, the use of the scanning method is spreading as a method of concentrating the dose. This is a method in which a thin particle beam is deflected by two sets of scanning electromagnets and guided to an arbitrary position in a plane, so that irradiation is performed so as to fill the inside of the tumor, and a high dose is given only to the tumor region. The scanning method does not basically require a patient-specific device, and has an advantage that various distributions can be formed.
スキャニング照射法には、ある照射位置（スポット）に規定量のビームを照射後、一度ビームを停止し、次の照射すべき位置に移動した後に再び照射を開始するスポットスキャニング方式と、照射位置の移動中にもビームを停止しないラスター方式がある。ここでは粒子線によるスポットスキャニング方式を前提として説明する。但し、ラスター方式であっても、照射条件を求める場合には離散的に計算を行うため、適用可能である。 In the scanning irradiation method, after irradiating a certain amount of beam to a certain irradiation position (spot), the beam is stopped once, moved to the next irradiation position, and then started again. There is a raster system that does not stop the beam during movement. Here, the description will be made on the premise of a spot scanning method using particle beams. However, even the raster method can be applied because the calculation is performed discretely when obtaining the irradiation conditions.
このスキャニング法を実現するためには、照射前に、放射線治療計画装置が治療計画を作成する過程が特に重要となる。 In order to realize this scanning method, a process in which a radiation treatment planning apparatus creates a treatment plan before irradiation is particularly important.
図１を用いて、スキャニング照射法の治療計画の作成過程について簡単に説明する。ここで、治療計画に用いるCT画像等の情報は治療計画情報と呼ぶ。 With reference to FIG. 1, the process of creating a treatment plan for the scanning irradiation method will be briefly described. Here, information such as CT images used for the treatment plan is referred to as treatment plan information.
操作者は、はじめに放射線を照射すべき標的領域を入力する（ステップ１０１）。このステップには主としてあらかじめ読み込んだ治療計画情報であるCT画像を用い、CT画像の各スライスに標的となる領域を入力する。入力したデータは、操作者が治療計画装置に登録することで、3次元の領域データとして治療計画装置上のメモリに保存される。必要があれば、放射線の照射量を低く抑えるべき重要臓器の位置も同様に入力し、登録する。 The operator first inputs a target area to be irradiated with radiation (step 101). In this step, a CT image which is treatment plan information read in advance is mainly used, and a target region is input to each slice of the CT image. The input data is stored in the memory on the treatment planning apparatus as three-dimensional area data when the operator registers it in the treatment planning apparatus. If necessary, enter and register the positions of important organs where the radiation dose should be kept low.
続いて、操作者は標的のマージン量およびビームの照射方向等の照射条件を設定する（ステップ１０２）。マージン量は、標的となる腫瘍部分を覆うのに必要な領域よりもわずかに広い範囲（標的領域）に照射を行うために設定され、マージンを設定することで、腫瘍位置や照射位置に小さな変動が生じたとしても、大きな線量を付与したい腫瘍の部分が確実に照射されることを保証することが可能となる。 Subsequently, the operator sets irradiation conditions such as a target margin amount and a beam irradiation direction (step 102). The margin amount is set to irradiate a slightly wider area (target area) than the area necessary to cover the target tumor part. By setting the margin, the tumor position and irradiation position will fluctuate slightly. Even if this occurs, it is possible to ensure that the part of the tumor to which a large dose is to be applied is reliably irradiated.
次に、操作者は、登録した各々の領域に照射する線量の目標値（処方線量）の関連パラメータを設定する（ステップ１０３）。処方線量の関連パラメータの設定は登録された標的領域（標的）、および重要臓器に対して行う。例えば、標的領域であれば腫瘍を死滅させるのに十分な線量が指定される。一方、重要臓器に関しては、臓器が耐えうる線量として許容線量を指定する。許容線量の指定方法には、重要臓器への最大線量を指定する方法だけでなく、重要臓器（リスク臓器ともいう）の体積情報と線量分布から算出される線量評価指標である線量体積ヒストグラム（Dose-Volume Histogram, DVH）を用いて指定する方法がある。ここでは、重要臓器への最大線量を指定する方法を例として説明する。 Next, the operator sets a related parameter of a target value (prescription dose) for irradiating each registered area (step 103). Prescription dose related parameters are set for registered target areas (targets) and important organs. For example, in the target area, a dose sufficient to kill the tumor is specified. On the other hand, for an important organ, an allowable dose is designated as a dose that can be tolerated by the organ. In addition to specifying the maximum dose to an important organ, the allowable dose specification method includes a dose volume histogram (Dose Volume Histogram) that is a dose evaluation index calculated from volume information and dose distribution of an important organ (also called a risk organ). -Volume Histogram (DVH) can be specified. Here, a method for specifying the maximum dose to an important organ will be described as an example.
続いて、処方線量を満足する線量分布を実現する照射条件を決定する。操作者は、妥当と考える線量分布が得られるまで、治療計画装置を用いて決定すべき照射条件に関するパラメータを調整する。これらのパラメータを効率よく決定するために、処方線量からのずれを数値化した目的関数を用いて、反復計算によりスポットの照射量を最適化する方法が広く採用されている。 Subsequently, an irradiation condition for realizing a dose distribution satisfying the prescription dose is determined. The operator adjusts parameters related to irradiation conditions to be determined using the treatment planning apparatus until a dose distribution that is considered to be appropriate is obtained. In order to determine these parameters efficiently, a method of optimizing the spot dose by iterative calculation using an objective function that quantifies the deviation from the prescription dose is widely adopted.
処方線量の設定が完了すると、放射線治療計画装置は目的関数を計算するため、標的領域内及び危険臓器内に線量評価点を配置する。標的領域内にm個、危険臓器内にn個の線量評価点を配置した場合、線量分布が処方線量を満たすほど小さな値となるように次式で定義される。 When the setting of the prescription dose is completed, the radiation therapy planning apparatus places dose evaluation points in the target area and in the dangerous organ in order to calculate the objective function. When m dose evaluation points are arranged in the target area and n in the dangerous organ, the dose distribution is defined by the following equation so that the dose distribution becomes as small as the prescribed dose is satisfied.
ここで、dj、pjは標的領域に設定されたi番目の線量評価点での線量、目標線量（標的領域への処方線量）をそれぞれ表し、dk、lkは危険臓器に設定されたk番目の線量評価点での線量、最大線量をそれぞれ表す。目的関数の第一項は標的若しくは標的領域に相当する部分であり、第二項は重要臓器に関する部分となる。また、σ(dk-lk)は階段関数であり、dk<lkの場合は0、それ以外の場合は1となる。 Here, dj and pj represent the dose at the i-th dose evaluation point set in the target area and the target dose (prescription dose to the target area), respectively, and dk and lk are the k-th set in the dangerous organ. Represents the dose at the dose evaluation point and the maximum dose. The first term of the objective function is a portion corresponding to the target or target area, and the second term is a portion related to the important organ. Also, σ (dk−lk) is a step function, and is 0 when dk <lk, and 1 otherwise.
この目的関数を最小にするスポットの照射量を反復計算により探索し、スポットの照射量を最適化することで、照射スポットを算出する（ステップ１０４）。照射スポットの最適化計算に関しては、非特許文献１が詳しい。 An irradiation spot is calculated by searching for the irradiation amount of the spot that minimizes the objective function by iterative calculation and optimizing the irradiation amount of the spot (step 104). Non-Patent Document 1 is detailed regarding the optimization calculation of the irradiation spot.
反復計算により照射スポットおよび各スポットの照射量が算出されると、得られた照射位置と各スポットへの目標照射量を基に、線量分布を画面上に表示する（ステップ１０５）。操作者は、表示された線量分布またはDVHに代表される線量評価指標を確認することで、治療に使用する治療計画とするかどうか判断する。条件を満たしていないと操作者が判断した場合、例えば処方された線量と大きく異なる領域が確認される場合には、照射条件を変更し、再度計治療計画を作成しなおす(ステップ１０６)。望ましい結果が得られた時点で、治療計画の立案を終了し、治療計画データを保存する（ステップ１０７）。 When the irradiation spot and the irradiation amount of each spot are calculated by iterative calculation, the dose distribution is displayed on the screen based on the obtained irradiation position and the target irradiation amount to each spot (step 105). The operator determines whether or not a treatment plan to be used for treatment is obtained by confirming the displayed dose distribution or a dose evaluation index represented by DVH. When the operator determines that the condition is not satisfied, for example, when an area greatly different from the prescribed dose is confirmed, the irradiation condition is changed, and the total treatment plan is created again (step 106). When a desired result is obtained, the planning of the treatment plan is terminated and the treatment plan data is stored (step 107).
本実施例の放射線治療計画装置の全体構成を図２に示す。放射線治療計画装置２０１は、入力装置２０２、表示装置２０３、メモリ（記憶装置）２０４、演算処理装置２０５、通信装置２０６を備える。演算処理装置２０５は目安演算部２０５Ａと本演算部２０５Ｂから構成されており、目安演算部２０５Ａは、本演算部２０５Ｂが照射スポットの最適化計算を実施する前に、標的及び標的周辺部の目安、若しくは線量評価指標の目安を計算し、表示装置２０３に目安計算結果を表示する。また、演算処理装置２０５は、入力装置２０２、表示装置２０３、メモリ（記憶装置）２０４、通信装置２０６に接続されており、ネットワークを介してデータサーバ２０７と接続されている。具体的には、放射線治療計画装置２０１の通信装置２０６が、ネットワークを介してデータサーバ２０７に接続されて患者に関するデータのやりとりをする。
The whole structure of the radiotherapy planning apparatus of a present Example is shown in FIG. The radiation
本実施例の放射線治療計画装置を用いて、スキャニング照射法による粒子線治療の治療計画を立案する実施の形態を、図３を用いて説明する
治療計画の立案を開始すると、操作者は、入力装置２０２に相当するマウス等の機器を用いて、領域入力画面でCT画像のスライスごとに標的領域や重要臓器等の指定すべき領域を入力する。各スライスで入力が終わると、操作者は入力した領域を装置に登録する。登録することで、操作者が入力した領域は、3次元の位置情報としてメモリ２０４内に保存される。照射線量を抑えるべき重要臓器が標的領域の近傍に存在するなど、他に評価、制御を必要とする領域がある場合、操作者はそれら重要臓器等の位置も同様に登録する。
When the planning of the treatment plan, which will be described with reference to FIG. 3, is started using the radiation therapy planning apparatus of the present embodiment, the operator inputs the embodiment. Using a device such as a mouse corresponding to the
図４は操作者が表示装置２０３において、CT画像のあるスライス４０１上で標的４０２と重要臓器４０３を入力した状態を例として示している。操作者は、これら入力した領域４０２、４０３の治療計画装置への登録指示操作を行う（ステップ３０１）。この結果、これらの領域は治療計画装置に登録され、メモリ２０４に保存される。
FIG. 4 shows an example in which the operator inputs a
続いて、操作者は登録された標的領域に対して照射条件を決定する（ステップ３０２）。すなわち、標的領域と重要臓器の位置に基づき、照射門数や照射方向、及びマージン量を設定する。すべてを操作者が決めるのではなく、装置が自動的に決められるものもある。本実施例のように粒子線治療でスキャニング照射法を採用した場合は、多数のビームの照射位置を定めなければならず、各々のビームのエネルギーや照射間隔も設定すべき項目となりうる。 Subsequently, the operator determines an irradiation condition for the registered target area (step 302). That is, the number of irradiation gates, the irradiation direction, and the margin amount are set based on the target region and the position of the important organ. In some cases, the device is determined automatically instead of the operator. When the scanning irradiation method is adopted in the particle beam therapy as in the present embodiment, the irradiation positions of a large number of beams must be determined, and the energy and irradiation interval of each beam can also be set.
操作者は、標的もしくはマージンを付加した標的（標的領域）及び重要臓器への処方線量の関連パラメータを定める（ステップ３０３）。処方線量は標的領域であれば、その領域内が受けるべき線量の最小値、最大値を入力することが多い。一方、重要臓器に対しては許容線量を設定することが多い。本実施例では、標的領域が受けるべき線量の最大値、最小値（標的端部線量）、重要臓器４０３の許容線量を指定する。以上のように設定した照射方向や処方線量は治療計画装置のメモリ２０４に保存される。
The operator determines the parameters related to the prescription dose to the target (target region) with the target or the margin (the target region) and the important organ (step 303). If the prescription dose is a target area, the minimum value and maximum value of the dose to be received in the area are often input. On the other hand, an allowable dose is often set for important organs. In this embodiment, the maximum and minimum values (target end dose) of the dose that should be received by the target region and the allowable dose of the
複数の照射方向を設定する場合では、照射方向ごとに処方線量を設定することも、全ての照射方向の合算分布として、処方線量を設定することも可能である。 In the case of setting a plurality of irradiation directions, it is possible to set a prescription dose for each irradiation direction or to set a prescription dose as a combined distribution of all irradiation directions.
本実施例の放射線治療計画装置２０１は、処方線量の関連パラメータを操作者が登録した後、スポット照射量の最適化計算を実施する前に、操作者が設定した処方線量を基に標的及び標的周辺の目安の線量分布及び線量評価指標を計算し表示する。これが、本実施例の放射線治療計画装置の特徴の一つである。操作者は、たとえば図６のように表示装置２０３である画面に表示された目安線量分布及び線量評価指標を確認し（ステップ３０４）、ステップ３０２及びステップ３０３で設定した照射条件及び処方線量を調整する必要があれば、入力装置２０２で操作することにより調整する（ステップ３０５）。
The
照射条件と処方線量から、目安線量の分布を表示できる程度の簡易計算をし、表示し、操作者が確認・調整できるようにすることで、時間のかかる最適化計算を開始する前に照射条件のパラメータ調整の実施が可能となるため、照射条件のパラメータ調整のための照射量の最適化計算、線量計算の実行回数を低減することが出来る。照射量の最適化計算及び線量計算は計算コストが高いため、実行回数を減らすことで、治療計画の作成を効率化できる。以下で、目安の線量分布及び線量評価指標を算出、表示するまでの本実施例の放射線治療計画装置２０１の動作の流れを、図５を用いて説明する。
From the irradiation condition and prescription dose, simple calculation that can display the distribution of the standard dose, and display it so that the operator can confirm and adjust the irradiation condition before starting the time-consuming optimization calculation. Therefore, it is possible to reduce the number of executions of the irradiation amount optimization calculation and the dose calculation for adjusting the irradiation condition parameters. Since the optimization calculation and dose calculation of the irradiation dose are expensive, the treatment plan can be efficiently created by reducing the number of executions. Hereinafter, the operation flow of the
処方線量の設定が完了すると、放射線治療計画装置２０１の演算装置２０５は標的領域、標的領域周辺（関心領域）に線量評価点を配置する（ステップ５０１）。線量評価点はCT画像や計算用に用意したボクセルの解像度に合わせて配置されることが理想的であるが、線量評価点が多すぎると計算時間の増大を引き起こす。一方で、DVHにより許容線量を指定し、最適化計算を実施するためには、配置された線量評価点での線量が関心領域での線量分布を代表していなければならない。従って、関心領域内に線量評価点を一見ランダムでありながら密度が偏りなく一様になるよう、本実施例では準乱数を用いて線量評価点を配置する。
When the setting of the prescription dose is completed, the
続いて、演算装置２０５の目安線量演算部２０５Ａは配置された線量評価点それぞれに対して目安線量を設定する。標的の処方線量として最大線量と標的端部線量が指定された場合を一例として説明する。本実施例では、ビームを一様照射した場合の線量分布形状が誤差関数形状になることを利用して、標的辺縁からの距離に応じて各評価点への目標線量を変化させ設定する。
Subsequently, the reference
まず、演算装置２０５の目安線量演算部２０５Ａは標的領域の輪郭領域を作成する（ステップ５０２）。標的領域は、ＣＴスライス毎のピクセルデータとしてメモリ２０４に保存されている。演算装置２０５の目安線量演算部２０５Ａはメモリ２０４より標的領域をスライスごとに呼びだし、ラプラシアンフィルタによるエッジ検出処理を実施し、スライス毎に標的輪郭領域を生成し、メモリ２０４に登録する。
First, the reference
続いて、演算処理装置２０５の目安線量演算部２０５Ａは、メモリ２０４より標的輪郭領域を呼び出し、線量評価点ごとに、線量評価点と標的輪郭の各ピクセル中心との距離を算出し、線量評価点と標的輪郭領域との最小距離を算出する（ステップ５０３）。全ての線量評価点に対して、標的輪郭領域と各線量評価点との最小距離を求めた後、各線量評価点に目安線量を設定する（ステップ５０４）。ビームを一様照射した場合の線量分布形状が誤差関数形状になることを利用して、次式により各線量評価点に目安線量を設定する。
Subsequently, the reference
ここで、Piはi番目の線量評価点の目安線量、ri はi番目の線量化点と標的輪郭との最小距離、σは照射候補ビームの最大サイズ、Dmax はステップ３０３で操作者が設定した標的の最大線量を表す。
Where Pi is the reference dose for the i-th dose evaluation point, ri is the minimum distance between the i-th dose point and the target contour, σ is the maximum size of the irradiation candidate beam, and Dmax is set by the operator in
aは誤差関数の急峻さを表すぼやけパラメータであり、操作者が設定しても、放射線治療計画装置が自動的に決めても良い。また、sは次式で定義される。 a is a blurring parameter representing the steepness of the error function, and may be set by the operator or automatically determined by the radiation therapy planning apparatus. S is defined by the following equation.
ここで、Dborderはステップ３０３で操作者が設定した標的の端部線量を表す。
Here, Dborder represents the target end dose set by the operator in
各評価点に設定した目安線量値は、スポット照射量の最適化計算時にも同様の線量評価点を用いる場合では、危険臓器内に設定された評価点を除いて、各線量評価点の処方線量値（目標線量値）として設定される。 The standard dose value set for each evaluation point is the prescription dose for each dose evaluation point, except for the evaluation point set in the dangerous organ, when the same dose evaluation point is used for the optimization calculation of spot dose. Set as a value (target dose value).
以上のように各線量評価点に設定した目安線量を補間することによって、目安線量分布を算出する（ステップ５０５）。目安線量分布算出後、演算処理装置２０５は照射方向ごとの目安線量分布および全照射方向を合算した目安線量分布をＣＴ画像に重ねて表示装置２０２に表示する（ステップ５０６）。
As described above, the standard dose distribution is calculated by interpolating the standard dose set for each dose evaluation point (step 505). After the calculation of the standard dose distribution, the
表示装置２０２での目安線量分布の表示例を、図６に示す。図６では、図４のＣＴデータの中のスライス４０１での線量分布を、等線量線６０１を用いて表わしている。等線量線６０１は、等しい線量の位置を線で結ぶことで得られ、図のように線量ごとに複数の等線量線が引かれる。異なる線量に対応する等線量線は、色分けすることで区別される。操作者は、表示装置２０３に表示された目安線量分布を見ながら照射条件及び処方線量に関するパラメータを入力装置２０２を用いて調整する。
A display example of the reference dose distribution on the
また、図７のように演算処理装置２０５の目安演算部２０５Aは、図５におけるステップ５０１〜５０５と同様の処理を経た後に、目安線量分布と標的及び危険臓器の体積情報を基に、DVH等の線量評価指標の目安を算出し（ステップ５０７）、図８のように表示装置２０３に表示可能である。したがって、操作者は目安線量分布と同様に線量指標の目安値を確認しながら、照射条件及び処方線量に関するパラメータを調整することも可能である。
Further, as shown in FIG. 7, the
また複数の照射方向が設定され、照射方向ごとに処方線量を設定された場合、照射方向ごとの目安線量分布と同時に、全照射方向の目安分布を合算した合算目安線量分布を算出し、表示する。合算線量分布に対して処方線量を設定した場合、照射方向ごとの目安線量分布は表示されないようにすることができる。また、方向ごとの目安線量分布と合算線量分布を切り替えられるように表示することもできる。 In addition, when multiple irradiation directions are set and prescription doses are set for each irradiation direction, a combined reference dose distribution is calculated and displayed together with the reference dose distribution for each irradiation direction and the total distribution for all irradiation directions. . When the prescription dose is set for the total dose distribution, the reference dose distribution for each irradiation direction can be prevented from being displayed. It is also possible to display so that the reference dose distribution and the combined dose distribution for each direction can be switched.
操作者が表示装置２０２に表示された目安線量分布を確認し、照射条件を調整した後、操作者が本計算の実行を指示すると、演算装置２０５の本演算部２０５Ｂは、処方線量とのずれを数値化した目的関数を定義し、反復計算により目的関数を最小化することで、照射スポットの照射量を最適化する（ステップ３０６）。
After the operator confirms the reference dose distribution displayed on the
演算装置２０５の本演算部２０５Ｂは最適化計算の結果、最終的に求められたスポット照射量に基づき線量分布を計算し、その結果を表示装置２０３に表示し、操作者は表示装置２０３に表示された線量分布を確認する（ステップ３０７）。最終的に得られた線量分布が、患者を治療する条件を満たしているか操作者の判断や条件の確定を受け付ける表示が表示装置２０３にされる（ステップ３０８）。満たしていないと操作者が判断した場合、例えば処方された線量と大きく異なる領域が標的内若しくは危険臓器内に確認される場合には、照射条件を変更し（ステップ３０２）、目安線量分布の確認を再度行って治療計画を立て直す。一方、条件を満たしていると操作者が判断すれば、その条件は確定され、操作者の指示により治療計画としてメモリ５０４に保存される（ステップ３０９）。その後、治療計画に基づき放射線治療が行われる。
The
上述の実施例と重複する箇所はその説明を省略する。 The description overlapping with the above embodiment is omitted.
本実施例は表示装置２０３の画面で図８のような構成を有する。図８において、表示装置２０３の画面は、目安線量分布表示部７０１と、目安線量評価指標表示部７０２と、入力部７０３を有する。目安線量分布表示部７０１にはスライス４０１の画像に目安線量分布の等線量線６０１が表示される。目安線量評価指標表示部７０２にはDVH等の線量評価指標の目安が表示される。入力部７０３は照射条件入力部６０３もしくは処方線量入力部６０４のいずれかひとつ以上があり、図８のように数値で入力する入力欄として表示することもできるし、入力装置２０２に備えられたマウスの操作により変更することができるように表示することもできる。目安線量分布表示部７０１と目安線量評価指標表示部７０２はいずれか片方の情報のみでも、詳細な線量分布計算の前に、照射条件を調節する助けになるため、両方もしくはいずれか一方を表示することでも、治療計画の作成時間短縮の効果が得られる。
In this embodiment, the screen of the
操作者は少なくとも目安線量分布表示部７０１と目安線量評価指標表示部７０２のいずれか一方を確認したうえで、入力部７０３に照射条件や処方線量を調整するパラメータに関する入力を行い、調整後のパラメータに沿って再度計算された目安値に基づき目安線量分布表示部７０１と目安線量評価指標表示部７０２の表示が更新される。
The operator confirms at least one of the standard dose
上述の実施例と重複する箇所はその説明を省略する。 The description overlapping with the above embodiment is omitted.
本実施例について図９を用いて説明する。図９は図１と以下の点で共通する。最初に照射条件と処方線量を入力するステップ３０２、３０３があり、最適化計算後に線量分布を確認するステップ３０６、３０７があり、線量分布が目標を満たしているか判断するステップ３０８があり、もし目標を満たしていない場合は照射条件と処方線量を調節するステップ３１０、３１１を経て、再度最適化計算を行う。
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is common to FIG. 1 in the following points. First, there are
それに加え、目安線量分布を計算するステップ３０４１と、目安線量分布を表示し確認するステップ３０４があり、照射条件と処方線量の変更の必要がないか判定するステップ３０５があり、調節する必要がある場合は照射条件と処方線量を調節するステップ３１２、３１３を経た後に目安線量分布を再度計算する。
In addition, there is a
本実施例においては、まず目安線量を確認する一連のステップのループが、計算負荷が比較的に小さい、細度の低い表示・調整を行うための１つ目の調整モードとしてあり、そこで決定がされた後に、最適化計算後の線量分布を確認する一連のステップのループが、より詳細な表示・調整を行うための２つ目の調整モードある。そして、最適化計算を開始した後は、目安計算には戻らないように治療計画装置２０１のフローが組まれている。これにより、目安線量の確認で大まかな調整をし、最適化計算後の調整で微調整するように分担したフローとすることで作業効率が改善できる。ただし、操作性の向上のために、最適化計算後に目安線量の確認まで戻るか選択することができるようにしてもよい。
In this embodiment, a loop of a series of steps for confirming the reference dose is the first adjustment mode for performing display / adjustment with a relatively small calculation load and a low fineness. Then, a loop of a series of steps for confirming the dose distribution after the optimization calculation is the second adjustment mode for performing more detailed display / adjustment. Then, after the optimization calculation is started, the flow of the
上述の実施例は以上で説明した形態に限定されず、いかような形態をとることもできる。例えば、操作者Ａが処方線量や照射条件をまず入力し、目安線量の確認とパラメータ調整を行った後に一旦保存され、その後、操作者Ｂが別で設けられた治療計画装置で最適化計算とパラメータの微調整を行うようにしてもよい。また、処方線量の入力のみ操作者Ａが行い、目安線量の確認から操作者Ｂが行うようにすることもできる。 The above-described embodiment is not limited to the above-described form, and can take any form. For example, the operator A first inputs the prescription dose and the irradiation condition, and after confirming the reference dose and adjusting the parameters, it is temporarily stored, and then the operator B performs the optimization calculation with the treatment planning apparatus provided separately. You may make it perform fine adjustment of a parameter. It is also possible for the operator A to input only the prescription dose, and for the operator B to check the reference dose.
１０１…領域を入力し、治療計画装置へ登録するステップ
１０２…照射条件を設定するステップ
１０３…処方線量を設定するステップ
１０４…各スポットへの照射量を探索するステップ
１０５…治療計画装置により計算された線量分布を確認するステップ
１０６…線量分布が患者を治療する条件を満たしているかどうか判断するステップ
１０７…治療に用いる治療計画を出力・保存するステップ
２０１…治療計画装置
２０２…治療計画装置の入力装置部分
２０３……治療計画装置の表示装置部分
２０４……治療計画装置のメモリ部分
２０５……治療計画装置の演算処理装置部分
２０５Ａ…目安演算部
２０５Ｂ…主演算部
２０６……治療計画装置の通信装置部分
２０７……治療計画装置のデータサーバ
３０１…領域を入力し、治療計画装置へ登録するステップ
３０２…照射条件を設定するステップ
３０３…処方線量を設定するステップ
３０４…表示された目安線量分布表示を確認するステップ
３０５…ステップ３０２、ステップ３０３で設定した照射条件及び処方線量を変更する必要がないか確認するステップ
３０６…各スポットへの照射量を探索するステップ
３０７…治療計画装置により計算された線量分布を確認するステップ
３０８…線量分布が患者を治療する条件を満たしているかどうか判断するステップ
３０９…治療に用いる治療計画を出力・保存するステップ
４０１…あるスライス位置のCT画像
４０２…入力、登録された標的領域
４０３…入力、登録された重要臓器
５０１…標的領域及び、その周辺に線量評価点を配置するステップ
５０２…標的の輪郭データを生成するステップ
５０３…各線量標的の標的輪郭までの最短距離を算出するステップ
５０４…線量評価点における目安線量値を算出するステップ
５０５…線量評価点の目安線量値を補完し目安線量分布を算出するステップ
５０６…目安線量分布を表示するステップ
６０１…目安線量分布の等高線図
101 ... Input the region and register it in the
Claims (8)
少なくとも照射条件若しくは処方線量に関する情報を入力する入力装置と、
前記入力された情報を基に、線量分布の目安、若しくは線量評価指標の目安を算出する演算装置と、
前記演算装置より算出された線量分布の目安、若しくは線量評価指標の目安を表示する表示装置とを備えることを特徴とする放射線治療計画装置。 In a radiation treatment planning apparatus for creating a treatment plan for performing treatment by irradiating radiation,
An input device for inputting information on at least irradiation conditions or prescription doses;
Based on the input information, a calculation device for calculating a guideline of dose distribution or a guideline of dose evaluation index;
A radiotherapy planning apparatus comprising: a display device that displays a guideline of a dose distribution calculated by the arithmetic device or a guideline of a dose evaluation index.
前記演算装置は、前記入力された情報に基づきそれぞれ目安線量が算出された、ＣＴ画像上の複数の評価点の間を補間することで、少なくとも目安線量分布若しくは目安線量評価指標を算出する目安演算部を有し、
前記表示装置が前記目安線量分布若しくは前記目安線量評価指標を表示することを特徴とする放射線治療計画装置。 In the radiotherapy planning apparatus according to claim 1,
The calculation device calculates a reference dose distribution or a reference dose evaluation index by interpolating between a plurality of evaluation points on a CT image in which a reference dose is calculated based on the input information. Part
The radiotherapy planning apparatus, wherein the display device displays the guide dose distribution or the guide dose evaluation index.
前記表示装置は、前記表示装置に線量分布の目安、若しくは線量評価指標の目安が表示された後に、少なくとも照射条件若しくは処方線量に関する情報の入力を前記入力装置で受け入れるための表示をすることを特徴とする放射線治療計画装置。 In the radiotherapy planning apparatus according to claim 1,
The display device displays at least an input of information related to irradiation conditions or prescription dose by the input device after a guideline of dose distribution or a guideline of dose evaluation index is displayed on the display device. Radiation therapy planning device.
前記演算装置は、操作者が設定した処方線量及び照射条件を基に目的関数を計算し、前記目的関数の値が最も小さくなる照射パラメータを算出し、算出した照射パラメータを基に線量分布を算出する本演算部を備えることを特徴とする治療計画装置。 In the radiotherapy planning apparatus according to claim 1,
The arithmetic unit calculates an objective function based on a prescription dose and irradiation conditions set by an operator, calculates an irradiation parameter that minimizes the value of the objective function, and calculates a dose distribution based on the calculated irradiation parameter. A treatment planning apparatus comprising the present calculation unit.
前記目安線量分布は照射標的領域が受けるべき線量の最大値、最小値に基づき算出されることを特徴とする放射線治療計画装置。 In the radiotherapy planning apparatus according to claim 1,
The reference dose distribution is calculated based on a maximum value and a minimum value of a dose to be received by an irradiation target region.
前記目安線量分布は誤差関数を用いて算出されることを特徴とする放射線治療計画装置。 In the radiotherapy planning apparatus according to claim 1,
The radiotherapy planning apparatus, wherein the reference dose distribution is calculated using an error function.
少なくとも照射条件若しくは処方線量に関する情報を入力する入力装置と、
前記照射条件に基づく線量分布を演算する演算装置と、
前期線量分布を表示する表示装置とを有し、
前記表示装置は、治療計画立案過程において前記演算装置が最適化計算を行う前に線量分布若しくは線量評価指標を表示することを特徴とする放射線治療計画装置 In a radiation treatment planning apparatus for creating a treatment plan for performing treatment by irradiating radiation,
An input device for inputting information on at least irradiation conditions or prescription doses;
A computing device for computing a dose distribution based on the irradiation conditions;
A display device for displaying the dose distribution in the previous period,
The display device displays a dose distribution or a dose evaluation index before the calculation device performs an optimization calculation in a treatment planning process.
少なくとも照射条件若しくは処方線量に関する情報を入力する入力装置と、
前記照射条件に基づく線量分布を演算する演算装置とを有し、
前記演算装置で演算された線量分布を確認しながら照射条件を修正するモードが２つ以上あることを特徴とする放射線治療装置。 In a radiation treatment planning apparatus for creating a treatment plan for performing treatment by irradiating radiation,
An input device for inputting information on at least irradiation conditions or prescription doses;
An arithmetic unit that calculates a dose distribution based on the irradiation condition;
A radiotherapy apparatus comprising two or more modes for correcting irradiation conditions while confirming a dose distribution calculated by the calculation apparatus.
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