JP6842318B2 - Radiation therapy planning device - Google Patents
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Description
本発明は放射線治療計画装置に関するものである。 The present invention relates to a radiotherapy planning apparatus.
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）の需要も高まっている。 In radiation therapy, the target tumor cells are irradiated with radiation to damage the tumor and treat it. X-rays are the most widely used radiation for treatment, but there is also an increasing demand for particle beams (charged particle beams) represented by proton beams and carbon beams, which have high dose concentration on the target.
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。 In radiation therapy, irradiating the tumor area with a specified dose as accurately as possible and as concentrated as possible leads to an improvement in the therapeutic effect.
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、治療装置内の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 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 in the treatment device and guided to an arbitrary position in the plane to irradiate the inside of the tumor so as to fill the inside of the tumor and give a high dose only to the tumor area. Is. The scanning method has the advantage that it basically does not require patient-specific instruments and can form various distributions.
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を用いて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る。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。以下にその一般的な過程を、図１を用いて簡単に説明する。この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 realize this scanning method, the process of creating a treatment plan using a radiotherapy planning device before irradiation is extremely important. The treatment planning device is a computer having a function of simulating the dose distribution in the patient's body by numerical calculation based on the information in the patient's body obtained from CT images and the like. The operator (worker who formulates the treatment plan) refers to the calculation result output by the treatment planning device and irradiates the irradiation conditions (also called the treatment plan) such as the direction of irradiating the particle beam, the beam energy, the irradiation position, and the irradiation amount. ) Is determined. The general process will be briefly described below with reference to FIG. The details of this treatment planning process are described in detail in
操作者は、はじめに放射線を照射すべき標的領域を入力，登録する（ステップＳ１０１）。主としてＣＴ画像を用い、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 and registers the target area to be irradiated (step S101). A CT image is mainly used, and a target region is input to each slice of the image. The input data is registered in the treatment planning device by the operator, and is saved in the memory on the treatment planning device as three-dimensional area data. If necessary, enter and register the positions of important organs that should keep the radiation dose 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Ｓ１０２）。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る。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 the irradiation conditions such as the margin amount of the target and the irradiation direction of the beam (step S102). The margin amount is set to irradiate a slightly wider area (target area) than the area required to cover the target tumor area. By setting the margin, it is possible to guarantee that the portion of the tumor to which a large dose is to be applied is reliably irradiated even if the tumor position or the irradiation position fluctuates slightly.
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Ｓ１０３）。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。 Next, the operator sets the related parameters of the target value (prescription dose) of the dose to be irradiated to each registered area (step S103). The related parameters of the prescribed dose are set for the registered target area (target) and important organs.
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が指定される。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、リスク臓器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。 For example, in the target area, a dose sufficient to kill the tumor is specified. On the other hand, for important organs, the permissible dose is specified as the dose that the organ can withstand. The method for specifying the allowable dose is not only the method for specifying the maximum dose to important organs, but also the dose volume histogram (Dose-Volume Histogram, DVH), which is a dose evaluation index calculated from the volume information and dose distribution of risk organs. There is a method to specify using. Here, a method of 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照射スポットの照射量を探索する最適化計算を行う（ステップＳ１０４）。スポットの照射量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, irradiation conditions that realize a dose distribution that satisfies the prescribed dose are determined. The operator performs an optimization calculation for searching the irradiation amount of the irradiation spot using the treatment planning device until a dose distribution considered to be appropriate is obtained (step S104). In order to efficiently determine the spot irradiation dose, a method of optimizing the spot irradiation dose by iterative calculation using an objective function that quantifies the deviation from the prescribed dose is widely adopted.
治療計画装置は、反復計算により照射スポットの照射量が算出されると、得られたスポットの照射位置と照射量を基に、線量分布を算出し、画面上に表示する（ステップＳ１０５）。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、治療計画の質を評価し、治療に使用する治療計画とするかどうか判定する（ステップＳ１０６）。例えば、処方された線量と大きく異なる線量が与えられた領域が確認され、操作者が作成された治療計画の質が低いと判定した場合には、処理を上述のステップＳ１０２に戻して、照射条件を変更し、再度治療計画を作成し直す。これに対し、治療に使用し得ると判定したときは処理を終了する。 When the irradiation amount of the irradiation spot is calculated by the iterative calculation, the treatment planning apparatus calculates the dose distribution based on the irradiation position and the irradiation amount of the obtained spot and displays it on the screen (step S105). The operator evaluates the quality of the treatment plan by confirming the displayed dose distribution or the dose evaluation index represented by DVH, and determines whether or not the treatment plan is used for the treatment (step S106). For example, if an area given a dose significantly different from the prescribed dose is confirmed and the operator determines that the quality of the prepared treatment plan is low, the process is returned to step S102 above and the irradiation conditions And recreate the treatment plan again. On the other hand, when it is determined that it can be used for treatment, the process is terminated.
処方された線量との乖離が小さい（質の高い）治療計画を作成するためには、ステップＳ１０５での最適化計算時に照射装置内の線量モニタの検出下限値（最小ＭＵ値）を考慮することが重要である、との報告がされている（例えば非特許文献１，２等参照）。
In order to create a treatment plan with a small deviation from the prescribed dose (high quality), the lower limit of detection (minimum MU value) of the dose monitor in the irradiation device should be considered during the optimization calculation in step S105. Is important (see, for example,
上述の非特許文献１，２で言及されているように、最小ＭＵ値を考慮せずにスポット照射量を最適化した場合、最小ＭＵ値以下の照射量を持ったスポットの照射量が「切り上げ」又は「切り捨て」されて照射されるため、線量分布およびＤＶＨの悪化を引き起こすことになる。
As mentioned in
ここで、陽子線治療施設の収益面を考えると、治療のスループットを向上させ、限られた時間内で多くの患者を治療できるように、患者一人当たりの治療時間を短縮させることが望ましい。また、治療時間を低減させることは、患者の負担の低減にもつながる、との利点がある。 Here, considering the profitability of the proton therapy facility, it is desirable to improve the throughput of treatment and shorten the treatment time per patient so that many patients can be treated within a limited time. In addition, reducing the treatment time has the advantage of reducing the burden on the patient.
放射線治療で近年用いられているスキャニング照射法では、同一エネルギーの照射に関しては、２対の走査電磁石を用いてスキャン速度２．０ｍ／ｓ〜８．０ｍ／ｓでビームを高速に照射することが可能である。 In the scanning irradiation method used in radiotherapy in recent years, for irradiation with the same energy, two pairs of scanning electromagnets are used to irradiate a beam at a high speed with a scanning speed of 2.0 m / s to 8.0 m / s. It is possible.
この一方で、エネルギーの変更に関しては、エネルギーを変更する都度ビームを加減速する必要があり、走査電磁石によるスキャンに比べてエネルギーの変更に多くの時間を要している。このエネルギー変更時間が治療を長引かせる要因の一つとなっている。 On the other hand, regarding the change of energy, it is necessary to accelerate or decelerate the beam each time the energy is changed, and it takes more time to change the energy than scanning with a scanning electromagnet. This energy change time is one of the factors that prolong the treatment.
最小ＭＵ値の制約を考慮して照射量を最適化した場合、相対的に照射量が小さくなる低エネルギー側のエネルギーレイヤに於いて、照射スポットが疎に配置されたエネルギーレイヤが増加することが知られている。この浅い側のエネルギーレイヤに対して、効率良くスポットとエネルギーレイヤを選択し照射計画を作成することが出来れば、エネルギーレイヤ数の削減によりエネルギー変更回数が削減され、治療時間が短縮されると予想される。しかしながら、治療計画の質を担保する必要最低限のエネルギーレイヤを決めることは難しかった。 When the irradiation amount is optimized in consideration of the restriction of the minimum MU value, the number of energy layers in which the irradiation spots are sparsely arranged may increase in the energy layer on the low energy side where the irradiation amount is relatively small. Are known. If the spot and energy layer can be efficiently selected and the irradiation plan can be created for this shallow energy layer, it is expected that the number of energy changes will be reduced and the treatment time will be shortened by reducing the number of energy layers. Will be done. However, it was difficult to determine the minimum energy layer needed to ensure the quality of the treatment plan.
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであって、照射エネルギーを適切に選択することができ、照射量を最適化して照射に要する時間を短縮することができる治療計画を作成することができる放射線治療計画装置を提供する。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and creates a treatment plan capable of appropriately selecting irradiation energy, optimizing the irradiation amount, and shortening the time required for irradiation. Provide a radiation therapy planning device capable of.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、照射対象に対して放射線治療を行うための治療計画情報を作成する放射線治療計画装置であって、治療計画情報を作成する演算装置と、前記演算装置によって作成された前記治療計画情報を表示する表示装置と、を備え、前記演算装置は、前記照射対象を複数のエネルギーレイヤに分割し、分割した前記複数のエネルギーレイヤ毎に設定した指標に基づいてエネルギーレイヤの削減候補を少なくとも一つ以上設定し、若しくは操作者の入力に基づきエネルギーレイヤ削減候補を設定し、前記削減候補の照射スポット数又は照射量が選択的に削減されるような目的関数を定義して、定義した前記目的関数を用いてスポット照射量を最適化計算し、前記表示装置は、前記エネルギーレイヤの削減候補を操作者が選択、設定するための選択画面を表示することを特徴とする。
In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
The present invention includes a plurality of means for solving the above problems, and to give an example thereof, it is a radiotherapy planning apparatus that creates treatment plan information for performing radiotherapy on an irradiation target, and is a treatment. The calculation device includes a calculation device for creating plan information and a display device for displaying the treatment plan information created by the calculation device, and the calculation device divides the irradiation target into a plurality of energy layers and divides the irradiation target. At least one reduction candidate of the energy layer is set based on the index set for each of a plurality of energy layers, or the energy layer reduction candidate is set based on the input of the operator, and the number of irradiation spots or the irradiation amount of the reduction candidate is set. Is defined as an objective function that selectively reduces the amount of energy, and the spot irradiation amount is optimized and calculated using the defined objective function. In the display device, the operator selects a reduction candidate for the energy layer. It is characterized by displaying a selection screen for setting.
本発明によれば、照射時間を短縮できる治療計画を作成することができる。 According to the present invention, it is possible to create a treatment plan that can shorten the irradiation time.
本発明の放射線治療計画装置の実施例を、図２乃至図９を用いて説明する。最初に、本実施例の放射線治療計画装置の全体構成について図２を参照して説明する。図２に本実施例の放射線治療計画装置の全体構成を示す。 Examples of the radiation therapy planning apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 9. First, the overall configuration of the radiotherapy planning apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the overall configuration of the radiotherapy planning apparatus of this embodiment.
図２において、治療計画装置（放射線治療計画装置）２０１は、標的領域（照射対象）４０２（図４参照）に対して放射線治療を行うための治療計画情報を作成するための装置である。図２に示すように、治療計画装置２０１は、入力装置２０２、表示装置２０３、メモリ２０４、演算処理装置（演算装置）２０５、通信装置２０６を備えている。
In FIG. 2, the treatment planning device (radiotherapy planning device) 201 is a device for creating treatment plan information for performing radiotherapy on the target region (irradiation target) 402 (see FIG. 4). As shown in FIG. 2, the
入力装置２０２は、治療計画を作成する際に、操作者が標的領域４０２に対する処方線量等の各種情報や各種処理の実行，設定変更，終了を入力するための装置であり、例えばキーボードやマウスである。
The
表示装置２０３は、治療計画を作成する際に必要な各種情報や各種処理の実行，設定変更，終了を入力する際に、操作者に情報などを提供するための表示装置である。
The
特に、本実施例の表示装置２０３では、演算処理装置２０５によって作成された治療計画情報が表示されるとともに、後述するエネルギーレイヤの削減候補を操作者が選択、設定するための選択画面（図８，９参照）を表示する。この表示される選択画面中には、エネルギーレイヤ削減前後のエネルギーレイヤの情報が比較表示される（図８参照）。また、表示装置２０３には、エネルギーレイヤ最適化に使用するパラメータを操作者が入力するための入力画面（図５参照）が表示される。これらの詳細は後述する。
In particular, the
メモリ２０４は、後述する演算処理装置２０５における各種の演算処理の際に用いる情報を一時的に記憶する装置である。
The
演算処理装置２０５は、演算処理を行い、線量分布を入力装置２０２によって入力された処方線量に近づけるように照射条件を決定し、治療計画情報を作成する装置であり、照射スポットの最適化計算を実施する本演算部２０５Ａと、エネルギーレイヤの最適化を実施するエネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂとから構成されている。演算処理装置２０５は、入力装置２０２や表示装置２０３、メモリ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、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
詳しくは後述するが、本実施例の演算処理装置２０５では、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂによって、標的領域４０２を複数のエネルギーレイヤに分割し、分割した複数のエネルギーレイヤから少なくとも一つ以上のエネルギーレイヤを削減するレイヤ最適化処理を行う。
As will be described in detail later, in the
このエネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂにおけるレイヤ最適化処理では、複数のエネルギーレイヤ毎に設定した指標に基づいてエネルギーレイヤの削減候補を設定し、削減候補の照射スポット数又は照射量が選択的に削減されるような目的関数を定義して、定義した目的関数を用いてスポット照射量を最適化計算により算出する。このエネルギーレイヤの削減候補は、各エネルギーレイヤ中における最適化計算前後のスポットの残存率等の予め設定した指標に基づいて自動で決定する。
In the layer optimization process in the energy layer
また、演算処理装置２０５は、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂによって、レイヤ最適化処理による目的関数値の許容変化量を演算し、許容変化量が所定基準を満たしているか否かを判定して、所定基準を満たしていないと判定されたときはエネルギー削減項の重要度を変更して、再度エネルギーレイヤの最適化を実施する。
Further, the
次に、図３乃至図８を参照して、本実施例にかかる放射線治療計画装置を用いたスキャニング照射法による粒子線治療の治療計画の立案の流れについて治療計画装置２０１内の各装置の機能・動作を絡めて説明する。図３は治療計画が立案されるまでの流れを表す図、図４はＣＴデータのスライス内における標的領域および重要臓器の入力を説明する図、図５はエネルギーレイヤ最適化に使用するパラメータを設定する画面の一例を示す図、図６は線量制約項からなる目的関数を用いた照射量最適化計算時における処理の流れを表す図、図７はエネルギーレイヤ最適化時の処理の流れを表す図、図８はエネルギーレイヤの削減効果の確認画面の一例を示す図である。
Next, with reference to FIGS. 3 to 8, regarding the flow of planning the treatment plan for particle beam therapy by the scanning irradiation method using the radiotherapy planning device according to the present embodiment, the functions of each device in the
なお、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に一度ビームを停止し、次の照射すべき照射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の照射を停止しないラスター方式とがある。以下、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に複数の照射位置を設定する必要があるため、本発明の放射線治療計画装置は、ラスター方式を用いる治療の治療計画を作成する場合にも好適に適応可能である。 The scanning irradiation method includes a spot scanning method in which a specified amount of beam is irradiated to a certain irradiation position (spot), the beam is stopped once, and the irradiation is started again after moving to the next irradiation position to be irradiated. There is a raster method that does not stop the beam irradiation even while the position is moving. Hereinafter, the spot scanning method using particle beams will be described as a premise. However, even in the raster method, when obtaining the irradiation conditions, it is necessary to set a plurality of irradiation positions in order to perform discrete calculations. Therefore, the radiation therapy planning apparatus of the present invention uses the raster method for treatment. It is also suitably applicable when creating a treatment plan for.
図３において、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（ステップＳ３０１）。
In FIG. 3, when the treatment plan is started, the operator inputs the area to be specified for each slice of the CT image on the area input screen 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上で標的領域４０２と重要臓器４０３を入力した状態を例として示している。照射線量を抑えるべき重要臓器４０３が標的領域４０２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４０３等の位置も同様に登録する。操作者は、これら入力した標的領域４０２，重要臓器４０３の治療計画装置２０１への登録指示操作を行う。
FIG. 4 shows a state in which the operator inputs the
登録することで、操作者が入力したこれらの領域は治療計画装置２０１に登録され、３次元の位置情報としてメモリ２０４に保存される。
By registering, these areas input by the operator are registered in the
次に、操作者は登録された標的領域に対して照射条件（処方線量や照射角度等）を決定する（ステップＳ３０２）。すなわち、標的領域４０２と重要臓器４０３の位置に基づき、照射門数や照射方向、照射スポット間隔、およびマージン量を設定する。すべての照射条件を操作者が決めるのではなく、治療計画装置２０１が自動的に決める条件もある。
Next, the operator determines irradiation conditions (prescription dose, irradiation angle, etc.) for the registered target region (step S302). That is, the number of irradiation gates, the irradiation direction, the irradiation spot interval, and the margin amount are set based on the positions of the
続いて、操作者はエネルギーレイヤ最適化に使用するパラメータを設定する（ステップＳ３０３）。パラメータ設定の一例として、図５に示すような設定画面を用いてパラメータを設定する場合を説明する。 Subsequently, the operator sets the parameters used for the energy layer optimization (step S303). As an example of parameter setting, a case where parameters are set using a setting screen as shown in FIG. 5 will be described.
図５に示すように、操作者が設定するエネルギーレイヤ最適化のパラメータとしては、エネルギーレイヤ削減項の重要度の初期値５０１、エネルギーレイヤ最適化による目的関数値の許容差異５０２、上記重要度の最大変更回数５０３がある。これらのパラメータの詳細は後述する。ここで設定されたパラメータは、基本的に全ての照射方向に於いて共通のパラメータとして適用される。
As shown in FIG. 5, as the parameters of the energy layer optimization set by the operator, the
次に、操作者は、標的そのものもしくはマージンを付加した標的領域４０２および重要臓器４０３への線量制約を定める（ステップＳ３０４）。線量制約は標的領域４０２であれば、その領域内が受けるべき処方線量、もしくはその処方線量の最小値、最大値を入力することが多い。一方、重要臓器４０３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４０２への処方線量、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。
Next, the operator determines the dose constraint on the target itself or the
説明の都合上、以下では標的領域４０２のみに対して目標線量ｐが処方線量として与えられた場合を仮定して説明する。
For convenience of explanation, the case where the target dose p is given as the prescription dose only to the
処方線量の設定が完了すると、治療計画装置２０１は操作者の指示に従って線量制約項からなる目的関数を用いたスポット照射量の最適化計算を本演算部２０５Ａにより実行する（ステップＳ３０５）。以下、照射量の最適化計算時における治療計画装置２０１の動作の流れを図６を用いて説明する。
When the setting of the prescribed dose is completed, the
図６において、まず、治療計画装置２０１の演算処理装置２０５の本演算部２０５Ａは標的領域に線量を評価する点（以下、線量評価点）および照射スポット候補を配置する（ステップＳ６０１）。
In FIG. 6, first, the
続いて、演算処理装置２０５の本演算部２０５Ａは、各線量評価点の線量の算出に用いる線量行列Ａを算出する（ステップＳ６０２）。線量行列は、各スポットへ照射したビームの線量評価点への寄与を表し、メモリ２０４に記憶されている照射方向やＣＴ画像による体内情報を基に算出される。
Subsequently, the
続いて、演算処理装置２０５の本演算部２０５Ａは各線量評価点での線量値と処方線量の差分（線量制約項）からなる目的関数Ｆｇｅｎｅｒａｌを生成，定義する（ステップＳ６０３）。線量制約項からなる目的関数Ｆｇｅｎｅｒａｌは次式（１）で表される。 Subsequently, the arithmetic unit 205A of the arithmetic processing unit 205 generates and defines an objective function F general consisting of the difference between the dose value and the prescribed dose (dose constraint term) at each dose evaluation point (step S603). The objective function F general consisting of the dose constraint term is expressed by the following equation (1).
ここで、ｄｉは各線量評価点の線量を表わす。 Here, d i represents the dose of each dose evaluation point.
また、ｄｉを要素とするベクトルｄ→（次元は線量評価点数）と、各スポットの照射量を要素とするベクトルｘ→（次元は全スポット数）と線量行列Ａとの関係は、次式（２）で表される。 Also, a vector d → a of d i elements (dimension is dose assessment score), the relationship of the vector x → and the dose of each spot elements (dimension is the total number of spots) and dose matrix A has the formula It is represented by (2).
式（１）で表わされる目的関数Ｆｇｅｎｅｒａｌの値が小さいほど、ｍ個の線量評価点での線量が目標線量ｐに近づいていることを表す。 The smaller the value of the objective function F general represented by the equation (1), the closer the dose at the m dose evaluation points is to the target dose p.
その後、演算処理装置２０５の本演算部２０５Ａは、この目的関数Ｆｇｅｎｅｒａｌ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、照射スポットを算出する（ステップＳ６０４）。
After that, the
照射スポットの探索が終了すると、演算処理装置２０５の本演算部２０５Ａは、算出された照射スポットをメモリ２０４に保存する（ステップＳ６０５）。
When the search for the irradiation spot is completed, the
図３に戻って、続いて、演算処理装置２０５内のエネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂによる、治療に使用するエネルギーレイヤを効率よく選択するためのエネルギーレイヤ数を考慮したスポット照射量の最適化計算のプロセスに遷移する（ステップＳ３０６）。このエネルギーレイヤの最適化プロセスを有することが、本発明の治療計画装置の最大の特徴である。図７を用いて、本実施例におけるエネルギーレイヤの最適化処理のフローを説明する。
Returning to FIG. 3, the energy layer
図７において、エネルギーレイヤの最適化プロセスが開始されると、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂは、まず、ステップＳ６０４で実施された最適化計算の前後におけるエネルギーレイヤ毎のスポット数の変化から、スポット残存率を算出する（ステップＳ７０１）。ｋ番目のエネルギーレイヤのスポット残存率は、エネルギーレイヤｋの最適化計算前の照射スポット候補数Ｎｋと最適化計算後の照射スポット数ｎｋを用いて、次式で定義される。
In FIG. 7, when the energy layer optimization process is started, the energy layer
続いて、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂは、式（３）で計算したスポット残存率に基づいて、エネルギーレイヤの削減候補を設定する（ステップＳ７０２）。本実施例の治療計画装置２０１のエネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂでは、エネルギーレイヤの削減候補は以下の３つの手順で設定される。
１．全エネルギーレイヤの内、スポット残存率が小さい側３０％に含まれているエネルギーレイヤを削減候補として設定する。
２．最高エネルギーのエネルギーレイヤは削減候補から除外する。
３．隣り合ったエネルギーのエネルギーレイヤが削減候補内に存在する場合は、残存率のより大きい側のエネルギーレイヤを削減候補から除外する。
Subsequently, the energy layer
1. 1. Of all the energy layers, the energy layer included in 30% on the side where the spot residual rate is small is set as a reduction candidate.
2. The energy layer with the highest energy is excluded from the reduction candidates.
3. 3. If adjacent energy layers of energy exist in the reduction candidates, the energy layer on the higher survival rate side is excluded from the reduction candidates.
エネルギーレイヤの削減候補設定後、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂは、エネルギーレイヤ削減（最適化）用の目的関数Ｆを設定する（ステップＳ７０３）。エネルギーレイヤ削減用の目的関数Ｆは次式（４）で定義される。
After setting the energy layer reduction candidates, the energy layer
ここで、第１項はステップＳ６０３で設定された線量制約項（（１）式参照）を表し、第２項はエネルギーレイヤ削減項を表わす。Ｓｋはｋ番目のエネルギーレイヤがステップＳ７０２で選択した削減候補に含まれているかどうかを表わす変数であり、削減候補に含まれている場合はＳｋ＝１となり、含まれていない場合はＳｋ＝０となる。このような定義の変数Ｓｋを導入することで、削減候補に含まれたエネルギーレイヤ内のスポット数が選択的に削減されるよう目的関数Ｆを定義することが可能となる。また、Ｘｋ，ｊはｋ番目のエネルギーレイヤのｊ番目のスポットの照射量を表し、Ｗｅはエネルギーレイヤ削減項の重要度を表わす。
Here, the first term represents the dose constraint term (see equation (1)) set in step S603, and the second term represents the energy layer reduction term. S k is a variable indicating whether the k-th energy layer is included in the reduced candidate selected in step S702,
次いで、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂは、エネルギーレイヤ削減項の変更回数が設定値以下か否かを判定する（ステップＳ７０４）。設定値以下であると判定されたときは処理をステップＳ７０５に進め、設定値より大きいと判定されたときは処理をステップＳ７０９に進める。
Next, the energy layer
次いで、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂは、エネルギーレイヤ削減項の重要度Ｗｅの初期値を読み込むことで設定を行う（ステップＳ７０５）。この重要度Ｗｅに大きな値が設定されるほど、エネルギーレイヤの削減を重視した解が得られる。重要度Ｗｅの初期値は、上述のように、ステップＳ３０３にて、操作者が入力装置２０２を介して治療計画作成前に設定されている。
Then, the energy-layer
次いで、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂは、ステップＳ７０３で定義された目的関数を用いてエネルギーレイヤ数を考慮した最適化計算を実施する（ステップＳ７０６）。
Next, the energy layer
最適化計算終了後、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂは、先のステップＳ７０６におけるエネルギーレイヤ最適化処理によって照射スポット数が残存していないエネルギーレイヤが導出されたか否かを判定する（ステップＳ７０７）。最適化計算の結果、照射スポット数が存在しないエネルギーレイヤが導出されたと判定された場合、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂは、照射スポットが存在しないエネルギーレイヤをステップＳ６０１で設定した照射スポット候補から削除して（ステップＳ７０８）、再度、線量制約項のみからなる目的関数を用いてスポット照射量の最適化計算を実施する（ステップＳ７１０）。
After the optimization calculation is completed, the energy layer
一方、ステップＳ７０７において照射スポットが存在しないエネルギーレイヤが導出されなかったと判定された場合は、ステップＳ６０５で保存された線量制約項のみからなる目的関数によって最適化された照射スポット情報をスポット照射量に設定し（ステップＳ７０９）、スポット照射量の最適化を終了する。 On the other hand, when it is determined in step S707 that the energy layer in which the irradiation spot does not exist has not been derived, the irradiation spot information optimized by the objective function consisting only of the dose constraint terms stored in step S605 is used as the spot irradiation amount. The setting (step S709) is performed, and the optimization of the spot irradiation amount is completed.
エネルギーレイヤが削減されて照射計画が作成された場合、プランの質がエネルギーレイヤの削減前に比べて悪化する可能性がある。これを防ぐため、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂは、ステップＳ７１０における再度の最適化計算後に、作成されたプランの質が許容可能であるかの判定を実施する（ステップＳ７１１）。本ステップＳ７１１では、エネルギーレイヤ削減前後での目的関数値の変化量を用いて、プランの質の許容可否を判定する。判定式を式（５）に示す。
If the energy layer is reduced and the irradiation plan is created, the quality of the plan may be worse than before the energy layer was reduced. In order to prevent this, the energy layer
ここで、Ｆｇｅｎｅｒａｌ，Ｒは、エネルギーレイヤ削減後の照射スポット候補を用いて最適化計算を実施した結果（ステップＳ７０８の結果）得られる（１）式による目的関数の収束値を、Ｆｇｅｎｅｒａｌ，ｂａｓｅはエネルギーレイヤ削減前の照射スポット候補を用いて最適化計算を実施した結果（ステップＳ６０４の結果）得られる（１）式の目的関数の収束値を表す。また、θはエネルギーレイヤ最適化による目的関数値の許容変化量を表す。この許容変化量θは、ステップＳ３０３にて、操作者が入力装置２０２を介して治療計画作成前に設定することが可能である。
Here, F general, R obtains the convergence value of the objective function according to the equation (1) obtained as a result of performing the optimization calculation using the irradiation spot candidates after the energy layer is reduced (result of step S708) . base represents the convergence value of the objective function of Eq. (1) obtained as a result of performing the optimization calculation using the irradiation spot candidates before the energy layer reduction (result of step S604). Further, θ represents the permissible change amount of the objective function value due to the energy layer optimization. This permissible change amount θ can be set by the operator via the
式（５）を満たさず、目的関数の収束値の変化が許容できないと判定された場合は、エネルギーレイヤ最適化演算部２０５Ｂは処理をステップＳ７１２に移行して、エネルギー削減項の重要度Ｗｅの値を減少させ（ステップＳ７１２）、処理をステップＳ７０４に戻して、再度エネルギーレイヤの最適化を実施する（ステップＳ７０４〜ステップＳ７１１）。式（５）を満たすまでステップＳ７０４〜ステップＳ７１１を繰り返して式（５）を満たした場合はスポット照射量の最適化が終了する。
Not satisfy the equation (5), if the change in the convergence value of the objective function is determined to be unacceptable, the energy-layer
もしくは、エネルギー削減項の重要度Ｗｅの変更回数がステップＳ３０３で設定した最大変更回数を超えた場合（ステップＳ７０４においてエネルギーレイヤ削減項の変更回数が設定値より大きいと判定された場合）は、必要以上にエネルギーレイヤ最適化に時間が掛かることを抑制するために、ステップＳ７０７において照射スポットが存在しないエネルギーレイヤが導出されなかったと判定された場合と同様にステップＳ６０５で保存された線量制約項のみからなる目的関数によって最適化された照射スポット情報をスポット照射量に設定し（ステップＳ７０９）、スポット照射量の最適化を終了する。 Or, if the number of changes of importance W e of energy reduction section exceeds the maximum number of changes set in step S303 (if the number of changes in energy layer reduction term is determined to be greater than the set value in step S704), the In order to suppress the time required for energy layer optimization more than necessary, only the dose constraint term saved in step S605 is the same as in the case where it is determined in step S707 that the energy layer in which the irradiation spot does not exist was not derived. The irradiation spot information optimized by the objective function consisting of the above is set in the spot irradiation amount (step S709), and the optimization of the spot irradiation amount is completed.
図３に戻り、スポット照射量が定まると、治療計画装置２０１は、演算処理装置２０５の本演算部２０５Ａを用いて、最終的に得られたスポット位置と各スポットへの照射量を用いて、線量分布を計算する（ステップＳ３０７）。
Returning to FIG. 3, when the spot irradiation amount is determined, the
次いで、治療計画装置２０１は、演算処理装置２０５の本演算部２０５Ａを用いてＤＶＨの値を計算した上で計算した結果を表示装置２０３に表示する。操作者は、指定した線量が標的領域に過不足なく与えられているのかを表示装置２０３上で確認する（ステップＳ３０８）。標的領域４０２への線量分布の確認には、ＤＶＨ（Ｄｏｓｅ Ｖｏｌｕｍｅ Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ）と呼ばれるヒストグラムも広く利用される。
Next, the
操作者は、表示装置２０３に表示された線量分布やＤＶＨを使って線量分布結果を解析し、線量分布が目標とする条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ３０９）。目標を十分に満たしており、望ましい結果が得られた、と判定されたときは、処理をステップＳ３１０に移行し、得られた照射条件は、ネットワークを通じてデータサーバ３０７に出力，保存されて（ステップＳ３１０）、治療計画の立案は終了する。これに対し、目標を満たしておらず、望ましくない分布になっていたと判定されたときは処理をステップＳ３０２に戻し、照射条件を設定し直す。修正する設定には照射方向やスポット間隔の変更が含まれる。条件を変更した場合は、操作者の指示により治療計画装置２０１がスポットと照射量を算出し（ステップＳ３０３〜Ｓ３０８）、新しい線量分布結果が表示装置２０３に表示され、目標を満たすまで修正を繰り返す。
The operator analyzes the dose distribution result using the dose distribution and DVH displayed on the
上記ステップＳ３０９において、エネルギーレイヤの削減効果を照射方向毎に確認するために、確認画面を表示することも可能である。エネルギーレイヤの削減項の確認画面の例を図８に示す。図８中左側には、エネルギーレイヤ最適化前（ステップＳ６０４で最適化された状態）の情報を、図８中右側に、エネルギーレイヤ最適化後の情報を示す。 In step S309, it is also possible to display a confirmation screen in order to confirm the reduction effect of the energy layer for each irradiation direction. An example of the confirmation screen of the energy layer reduction item is shown in FIG. The left side in FIG. 8 shows the information before the energy layer optimization (the state optimized in step S604), and the right side in FIG. 8 shows the information after the energy layer optimization.
図８において、表示装置２０３に表示される確認画面は、照射方向表示部８０１、エネルギーレイヤ数表示部８０２、エネルギーレイヤ情報表示部８０３の３つの表示部からなる。
In FIG. 8, the confirmation screen displayed on the
最初に、操作者は入力装置２０２を操作して、照射方向表示部８０１で、エネルギーレイヤの削減効果を確認したい照射方向を選択する。エネルギーレイヤ情報表示部８０３では、各エネルギーレイヤの総照射ＭＵ値を表形式で表示している。ここで、照射量ＭＵ値が０となっているエネルギーレイヤに関してはグレーアウトされて項目が表示される。
First, the operator operates the
また、エネルギーレイヤ情報表示部８０３右側の表の最も左側の列は、ステップＳ７０２においてエネルギーレイヤ最適化時に削減候補であったかどうかを示す列であり、候補であったエネルギーレイヤにチェックマークが表示される。本列を見ることで、操作者は削減候補と設定されたエネルギーレイヤの内、どの程度の割合でエネルギーレイヤを削減できたのか確認することが可能である。
Further, the leftmost column of the table on the right side of the energy layer
また、最適化処理前後のエネルギーレイヤ数表示部８０２をそれぞれ参照することで、エネルギーレイヤ最適化処理によってどの程度の数のレイヤが削除されたかを確認することができる。
Further, by referring to the energy layer
ここまで、エネルギーレイヤの削減候補の選択法として最適化計算前後でのスポットの残存率を基に自動で算出する場合を例として説明してきたが、どうしても削減したいエネルギーレイヤや削減したくないエネルギーレイヤが存在する場合に対応するために、エネルギーレイヤの削減候補を操作者が選択的に設定することも可能である。以下図９を参照してその態様について説明する。図９はエネルギーレイヤの削減候補の選択画面の一例を示す図である。 Up to this point, the case of automatically calculating based on the residual rate of spots before and after the optimization calculation has been described as an example of the selection method of energy layer reduction candidates, but the energy layer that you absolutely want to reduce and the energy layer that you do not want to reduce It is also possible for the operator to selectively set reduction candidates for the energy layer in order to deal with the case where is present. The embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing an example of an energy layer reduction candidate selection screen.
治療計画装置２０１の表示装置２０３には、ステップＳ３０５終了後に、図９に示すエネルギーレイヤの削減候補選択画面が表示される。
After the end of step S305, the
操作者は図９を用いてエネルギーレイヤの削減候補を照射方向毎に選択する。まず、初めに照射方向表示部９０１を用いて、エネルギーレイヤの削減候補を設定する照射方向を選択する。照射方向が選択されると、ステップＳ３０５の結果に基づいて、エネルギーレイヤ情報をエネルギーレイヤ情報表示部９０２に表形式で表示する。この表の最も左側の列は図８と同様に、削減候補であるかどうかを表わす列である。操作者がエネルギーレイヤごとに、チェックの有無を入力装置２０２を用いて設定することで、削減候補を任意に設定することが出来る。全ての照射方向に対して、削減候補を選択した後、最適化計算実行ボタン９０３を押下することで、ステップＳ３０６以降の処理が実行され、エネルギーレイヤの最適化が実施される。
The operator uses FIG. 9 to select energy layer reduction candidates for each irradiation direction. First, the irradiation
次に、本実施例の効果について説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described.
上述した本実施例の標的領域４０２に対して放射線治療を行うための治療計画情報を作成する治療計画装置２０１は、治療計画情報を作成する演算処理装置２０５と、演算処理装置２０５によって作成された治療計画情報を表示する表示装置２０３と、を備え、演算処理装置２０５は、標的領域４０２を複数のエネルギーレイヤに分割し、分割した複数のエネルギーレイヤ毎に設定した指標に基づいてエネルギーレイヤの削減候補を少なくとも一つ以上設定し、若しくは操作者の入力に基づきエネルギーレイヤ削減候補を設定し、削減候補の照射スポット数又は照射量が選択的に削減されるような目的関数を定義して、定義した目的関数を用いてスポット照射量を最適化計算する（レイヤ最適化処理）ものである。
The
このようなレイヤ最適化処理を行う治療計画装置２０１によれば、エネルギーレイヤ毎に設定した指標若しくは操作者の入力に基づいてエネルギーレイヤの削減候補が設定され、削減候補の照射スポット数又は照射量が選択的に削減されるような目的関数によって最適化計算が行われるため、治療計画の質を担保しつつ可能なエネルギーレイヤが選択的に削減することができ、放射線照射時のエネルギー変更回数を削減した治療計画が作成することが可能となる。このため、照射量を最適化することができ、照射に要する時間を短縮することができるとともに、治療効果を十分に確保することができる。
According to the
また、操作者が標的領域４０２に対する処方線量若しくは照射条件の少なくとも一方を入力する入力装置２０２を有していることにより、操作者の意図をより反映したエネルギーレイヤの削減候補を設定することができる。
Further, since the operator has an
更に、演算処理装置２０５が、操作者が入力した処方線量若しくは照射条件に基づき計算した治療計画情報より、削減候補の照射スポット数または照射量が選択的に削減されるような目的関数を用いた最適化計算の後に計算した治療計画情報の方が、エネルギーレイヤ数が少ないため、放射線照射時のエネルギー変更回数を削減した治療計画が作成することが可能となる。
Further, the
また、表示装置２０３は、エネルギーレイヤの削減候補を操作者が選択、設定するための選択画面を表示することで、治療計画装置２０１の操作者は、エネルギーレイヤの削減効果を照射方向毎に確認することができる。よって、治療計画の質が担保されているか否かをより容易に把握することができ、治療効果の高い照射を短時間で実施することが可能となる。
Further, the
更に、表示装置２０３は、選択画面中にエネルギーレイヤ削減前後のエネルギーレイヤの情報を比較表示することにより、治療計画装置２０１の操作者は、エネルギーレイヤの削減効果を照射方向毎により容易に確認することができる。
Further, the
また、演算処理装置２０５は、エネルギーレイヤの削減候補を、予め設定した指標に基づいて自動で決定することで、治療計画装置２０１の操作者が試行錯誤を繰り返すことなく適切なエネルギーレイヤの削減候補が選択され、治療計画の作成に要する時間の短縮も図ることができる。
Further, the
更に、予め設定した指標は、各エネルギーレイヤ中における最適化計算前後のスポットの残存率であることにより、治療計画の質を担保することが可能なエネルギーレイヤがより効率的に選択され、治療効果の高い照射を短時間で実施することにより大きく寄与することができる。 Furthermore, since the preset index is the residual rate of spots before and after the optimization calculation in each energy layer, the energy layer that can guarantee the quality of the treatment plan is selected more efficiently, and the treatment effect is achieved. It is possible to make a great contribution by carrying out high irradiation in a short time.
また、演算処理装置２０５は、レイヤ最適化処理による目的関数値の許容変化量θを演算し、許容変化量θが所定基準を満たしているか否かを判定して、所定基準を満たしていないと判定されたときはエネルギー削減項の重要度Ｗｅを変更して、再度エネルギーレイヤの最適化を実施することで、より確実に治療計画の質を担保することができる。
Further, the
更に、演算処理装置２０５は、予め設定された、若しくは操作者により設定された、重要度Ｗｅの変更回数の上限に基づき最適化計算を実施することによって、必要以上にエネルギーレイヤ最適化処理がかかることを抑制することができ、治療計画の作成に要する時間の短縮化が可能となる。
Furthermore, the
また、表示装置２０３は、重要度Ｗｅの変更回数の上限、重要度Ｗｅの初期値、許容変化量θを設定する設定画面を表示することで、操作者がより容易に治療計画の質の担保と治療計画の作成に要する時間の短縮化との両立を図ることができる。
The
＜その他＞
なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。
<Others>
The present invention is not limited to the above examples, and various modifications and applications are possible. The above-described examples have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
２０１…治療計画装置
２０２…入力装置
２０３…表示装置
２０４…メモリ
２０５…演算処理装置
２０５Ａ…本演算部
２０５Ｂ…エネルギーレイヤ最適化演算部
２０６…通信装置
２０７…データサーバ
４０１…ＣＴデータのスライス
４０２…標的領域
４０３…重要臓器
５０１…エネルギーレイヤ削減項の重要度の初期値の入力部分
５０２…目的関数変化量の許容値の入力部分
５０３…エネルギーレイヤ削減項の最大変更回数
８０１…エネルギーレイヤ削減効果確認画面の照射方向表示部
８０２…エネルギーレイヤ削減効果確認画面のエネルギーレイヤ数表示部
８０３…エネルギーレイヤ削減効果確認画面のエネルギーレイヤ情報表示部
９０１…エネルギーレイヤの削減候補選択画面の照射方向表示部
９０２…エネルギーレイヤの削減候補選択画面のエネルギーレイヤ情報表示部
９０３…エネルギーレイヤの削減候補選択画面の最適化計算実行ボタン
201 ...
Claims (11)
治療計画情報を作成する演算装置と、
前記演算装置によって作成された前記治療計画情報を表示する表示装置と、を備え、
前記演算装置は、前記照射対象を複数のエネルギーレイヤに分割し、分割した前記複数のエネルギーレイヤ毎に設定した指標に基づいてエネルギーレイヤの削減候補を少なくとも一つ以上設定し、若しくは操作者の入力に基づきエネルギーレイヤ削減候補を設定し、前記削減候補の照射スポット数又は照射量が選択的に削減されるような目的関数を定義して、定義した前記目的関数を用いてスポット照射量を最適化計算し、
前記表示装置は、前記エネルギーレイヤの削減候補を操作者が選択、設定するための選択画面を表示する
ことを特徴とする放射線治療計画装置。 It is a radiotherapy planning device that creates treatment plan information for performing radiotherapy on the irradiated target.
An arithmetic unit that creates treatment plan information and
A display device for displaying the treatment plan information created by the arithmetic unit is provided.
The computing device divides the irradiation target into a plurality of energy layers, sets at least one reduction candidate for the energy layer based on the index set for each of the divided energy layers, or inputs the operator. An energy layer reduction candidate is set based on the above, an objective function is defined so that the number of irradiation spots or the irradiation amount of the reduction candidate is selectively reduced, and the spot irradiation amount is optimized using the defined objective function. Calculate and
The display device is a radiotherapy planning device that displays a selection screen for an operator to select and set a reduction candidate for the energy layer.
治療計画情報を作成する演算装置と、
前記演算装置によって作成された前記治療計画情報を表示する表示装置と、を備え、
前記演算装置は、前記照射対象を複数のエネルギーレイヤに分割し、分割した前記複数のエネルギーレイヤ毎に設定した指標に基づいてエネルギーレイヤの削減候補を少なくとも一つ以上設定し、若しくは操作者の入力に基づきエネルギーレイヤ削減候補を設定し、前記削減候補の照射スポット数又は照射量が選択的に削減されるような目的関数を定義して、定義した前記目的関数を用いてスポット照射量を最適化計算し、レイヤ最適化処理による目的関数値の許容変化量を演算し、前記許容変化量が所定基準を満たしているか否かを判定して、所定基準を満たしていないと判定されたときはエネルギー削減項の重要度を変更して、再度エネルギーレイヤの最適化を実施する
ことを特徴とする放射線治療計画装置。 It is a radiotherapy planning device that creates treatment plan information for performing radiotherapy on the irradiated target.
An arithmetic unit that creates treatment plan information and
A display device for displaying the treatment plan information created by the arithmetic unit is provided.
The computing device divides the irradiation target into a plurality of energy layers, sets at least one reduction candidate for the energy layer based on an index set for each of the divided energy layers, or inputs the operator. An energy layer reduction candidate is set based on the above, an objective function is defined so that the number of irradiation spots or the irradiation amount of the reduction candidate is selectively reduced, and the spot irradiation amount is optimized using the defined objective function. Calculation is performed, the allowable change amount of the objective function value by the layer optimization process is calculated, it is determined whether or not the allowable change amount satisfies the predetermined standard, and when it is determined that the predetermined standard is not satisfied, energy is used. A radiation treatment planning device characterized in that the importance of the reduction term is changed and the energy layer is optimized again.
操作者が前記照射対象に対する処方線量若しくは照射条件の少なくとも一方を入力する入力装置を有する
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 or 2.
A radiation therapy planning apparatus, characterized in that an operator has an input device for inputting at least one of a prescribed dose or an irradiation condition for the irradiation target.
前記演算装置が、操作者が入力した処方線量若しくは照射条件に基づき計算した治療計画情報より、前記削減候補の照射スポット数または照射量が選択的に削減されるような目的関数を用いた最適化計算の後に計算した治療計画情報の方が、エネルギーレイヤ数が少ない
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 2.
Optimal the arithmetic unit, from the calculated treatment plan information on the basis of the prescription dose or irradiation conditions the operator has input, the irradiation spot number or irradiation amount of the reduction candidate using an objective function as reducing sugars A radiation therapy planning device characterized in that the number of energy layers is smaller in the treatment plan information calculated after the calculation.
前記表示装置は、前記エネルギーレイヤの削減候補を操作者が選択、設定するための選択画面を表示する
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 2.
The display device is a radiotherapy planning device that displays a selection screen for an operator to select and set a reduction candidate for the energy layer.
前記表示装置は、前記選択画面中にエネルギーレイヤ削減前後のエネルギーレイヤの情報を比較表示する
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 or 5.
The display device is a radiotherapy planning device characterized in that information on energy layers before and after reduction of energy layers is comparatively displayed on the selection screen.
前記演算装置は、前記エネルギーレイヤの削減候補を、予め設定した指標に基づいて自動で決定する
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 or 2.
The arithmetic unit is a radiotherapy planning device characterized in that a reduction candidate of the energy layer is automatically determined based on a preset index.
前記予め設定した指標は、各エネルギーレイヤ中における最適化計算前後のスポットの残存率である
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 7.
The preset index is a radiation therapy planning apparatus characterized by the residual rate of spots before and after the optimization calculation in each energy layer.
前記演算装置は、レイヤ最適化処理による目的関数値の許容変化量を演算し、前記許容変化量が所定基準を満たしているか否かを判定して、所定基準を満たしていないと判定されたときはエネルギー削減項の重要度を変更して、再度エネルギーレイヤの最適化を実施する
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,
When the arithmetic unit calculates the permissible change amount of the objective function value by the layer optimization process, determines whether or not the permissible change amount satisfies the predetermined standard, and determines that the predetermined standard is not satisfied. Is a radiotherapy planning device characterized in that the importance of the energy reduction term is changed and the energy layer is optimized again.
前記演算装置は、予め設定された、若しくは操作者により設定された、前記重要度の変更回数の上限に基づき最適化計算を実施する
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 9.
The arithmetic unit is a radiotherapy planning device that performs an optimization calculation based on an upper limit of the number of changes in importance, which is set in advance or set by an operator.
前記表示装置は、前記重要度の変更回数の上限、前記重要度の初期値、前記許容変化量を設定する設定画面を表示する
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 2 or 9.
The display device is a radiotherapy planning device that displays a setting screen for setting an upper limit of the number of changes in the importance, an initial value of the importance, and an allowable change amount.
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