JP2004283513A

JP2004283513A - 呼吸同期放射線治療計画装置

Info

Publication number: JP2004283513A
Application number: JP2003082313A
Authority: JP
Inventors: Masaru Shinohara; 大篠原
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】体内における病巣の移動を画像診断装置を用いて把握し、呼吸波形検出デバイスによる呼吸波形との関係を明確にすることにより、呼吸同期間欠照射法の照射精度を向上することができる治療計画装置を提供することにある。
【解決手段】上記課題は、呼吸波形を取得する呼吸波形取得部１０１と、呼吸波形取得部１０１により取得された呼吸波形と、画像計測装置１０３により計測された画像情報を基にして呼吸波形情報を処理する波形情報処理装置１０２によって解決される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被治療者の病巣の画像診断情報を基にして、放射線治療の計画を行う治療計画装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放射線治療では、病巣周辺の正常組織の被曝を抑えつつ、病巣のみに電子線や放射線などの治療ビームを照射することが肝要である。特に被治療者の呼吸に
このような呼吸に伴って移動する臓器にある病巣に対して、病巣の移動が少ない期間に同期して、治療ビームを完結的に照射する、呼吸同期間欠照射法が実施されている。
【０００３】
病巣が静止する期間については、［非特許文献１］に記載されており、呼吸一周期約５秒の内、約２秒の終末呼気時（息を吐き終わった時）においては、病巣が一定位置に存在する。また、病巣が静止する期間に同期させて照射するための制御信号の設定については、［非特許文献２］に記載されており、Ｘ線透視装置による照射野の基準確認システムにより、制御信号が実際の呼吸位相に正しく同調していることを確認しながらその信号の設定を行った後、照射を行う方法が示されている。
【０００４】
【非特許文献１】
「呼吸位相同調放射線照射法に関する研究」（大原潔、他６名：日医放４７−３、４８８−４９６、１９８７）
【非特許文献２】
「呼吸同期照射法の開発とその臨床応用」（辻比呂志、他５名：映像情報Ｍｅｄｉｃａｌ２５−１９、１０７１−１０７７、１９３３）
【０００５】
上記のような呼吸同期照射法を行う為には。呼吸運動に伴って移動する臓器の運動を正確に把握する必要がある。呼吸同期照射法では、呼吸運動を把握するために、胸腹部の運動などを対外から検出可能な、呼吸波形検出デバイスを用いる。呼吸波形の検出には非接触で胸腹部の変異を検出可能なレーザー変異計や、胸腹部にバンドで固定して利用する歪みゲージなどが用いられている。
このような呼吸同期照射法によれば、病巣の移動する範囲を全て含むように照射野を広く設定して照射する一般的な照射法に比べて、理想的な治療を行うことが可能になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、呼吸波形検出デバイスによる呼吸波形は、胸腹部の体表面の移動などをモニターしたものであり、必ずしも体内の病巣の移動を反映したものではない。このため呼吸波形検出デバイスのみでは、病巣が静止する期間を同定することは困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、体内における病巣の移動を画像診断装置を用いて把握し、呼吸波形検出デバイスによる呼吸波形との関係を明確にすることにより、呼吸同期間欠照射法の照射精度を向上することができる治療計画装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、呼吸波形を取得する呼吸波形取得手段と、この呼吸波形取得手段により取得された呼吸波形と、画像計測装置により計測された画像情報を基にして呼吸波形情報を処理する波形情報処理装置とを有することを特徴とする呼吸同期放射線治療計画装置によって達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の呼吸同期治療計画装置のハードウェア構成を示す図である。
呼吸同期放射治療計画装置は、呼吸波形を取得する呼吸波形取得部１０１と、呼吸波形と画像情報を基にして呼吸波形情報を処理する波形情報処理装置１０２から構成される。
【００１０】
また波形情報処理装置１０２は、呼吸波形取得部１０１で得られた呼吸波形と、画像計測装置１０３で撮影に同期して出力される呼吸同期信号と、画像とを入力可能でかつ呼吸同期間欠照射信号を放射線治療装置１０４に出力可能なインターフェース（Ｉ／Ｆ）１０２ａと、呼吸波形及び画像を一時的に格納するメモリ１０２ｂと、演算処理を行うＣＰＵ１０２ｄと、治療計画に必要な呼吸波形と画像を保存するハードディスク１０２ｃと、これらを操作するキーボードマウスなどの外部入力装置１０２ｅと、画像や波形情報を表示する表示装置１０２ｆとから構成される。
【００１１】
図２は本発明の呼吸同期治療計画装置の波形情報の表示例を示す図である。
この表示例は、画像計測装置１０３で撮影した原画像やその差分画像などの表示する原画像／差分画像表示と、呼吸波形取得部１０１で得られた呼吸波形を表示する呼吸波形表示と、差分画像を元にその変異量をグラフ化した差分波形表示装置を表示装置１０２ｆに行っている。
【００１２】
また、差分波形表示により静止と判定した期間を元に、呼吸波形上で決定される静止開始位相と静止終了位相を表示している。
【００１３】
また、表示装置１０２ｆは表示された画像のウィンドウレベル（ＷＬ）とウィンドウ幅（ＷＷ）を調整する表示用ＷＬ／ＷＷ可変手段と、差分波形を生成に用いるウィンドウレベルを設定する差分波形生成用ＷＬ可変手段とから構成され、これらは外部入力装置により操作が可能である。
【００１４】
図３は呼吸波形と撮影同期信号の関係を示す図である。
呼吸波形取得手段では被治療者の胸腹部の呼吸性運動を捉え、リアルタイムに呼吸波形を生成する。この時、例えばＣＴ装置やＭＲ装置などの画像計測装置で撮影が開始され、ローデータと呼ばれる信号データの取得が開始される。画像計測装置ではこのローデータを基にして画像再構成を行い、断層画像が得られる。このローデータの取得開始に同期して画像計測装置から出力される撮影同期信号をトリガとして、呼吸同期治療計画装置では呼吸波形信号の取り込みを開始する。
このようにして、画像計測装置におけるローデータの取得と同時に呼吸波形データを取得する。
【００１５】
図４は原画像と差分画像の関係、差分画像と差分波形の関係、差分波形と呼吸波形との関係を示す図である。
呼吸波形データと同時に取得したローデータを基にして、画像計測装置では例えばａからｐまでの区間で連続的な原画像が画像再構成により得られる。この原画像はＣＴ装置におけるＤｙｎａｍｉｃ再構成のようにローデータが重複する画像でもよい。また、ＤＲ装置におけるパルス撮影のように離散的に得られる画像でもよい。また、サンプリング間隔が不定の撮影でも対応可能である。
【００１６】
次に上記原画像を基にして差分画像を生成する。ここでは、時間軸上で隣合う２枚の画像間で差分を行った結果、１枚の差分画像生成には２枚の原画像生成に要した時間分のローデータが必要であることを示している。例えば原画像ａと原画像ｂから生成される差分画像ａ−ｂは、原画像ａと原画像ｂの生成に要したローデータの全てを利用している。
【００１７】
また、本発明で利用する差分画像は通常の差分画像とは異なり、２枚の画像間で差分を取った後に画素値の絶対値を取っている。これは、差分画像から最終的に取得したい情報は、時間連続的な画像間における呼吸性運動による変異量であり、変異の方向などを示す画像情報を用いないためである。このように画素値の絶対値を取る差分を行うことを明示するため、図中では、｜ａ−ｂ｜というように表する。
【００１８】
図５は、原画像から生成した差分画像の変化を示す図である。
時間連続的な２枚の原画像ａ、ｂから差分画像｜ａ−ｂ｜を生成する。同様に、原画像ｂ、ｃから差分画像｜ｂ−ｃ｜、原画像ｃ、ｄから｜ｃ−ｄ｜というようにして、差分画像が得られる。ここで得られる差分画像は、前述の通り２枚の画像間で差分を取った後に画素値の絶対値を取っている。これは呼吸性運動による変異量を明示するためである。このため原画像間の変異量が大きい際には、差分画像上の変異した画素が多く表示される。図５では差分画像｜ｂ−ｃ｜がこれに当たる。反対に変異量が小さい際には、差分画像上の変異した画素が少なく表示される。
【００１９】
図５では差分画像｜ｅ−ｆ｜〜｜ｈ−ｉ｜がこれに当たる。このようにして時間連続的な原画像間の変異量は、差分画像上の画素数をカウントすることにより把握することができる。
【００２０】
このようにしてカウントした差分画像上の画素数を、差分画像生成に要したローデータ取得時間の中間値上にプロットすると、図４の差分波形が得られる。この差分波形において画素数の少ない期間は、呼吸性運動による変異量が少ない範囲である。
【００２１】
差分波形上で呼吸性運動による変異量が少ない位相を特定し、差分波形と取り込み呼吸波形信号とを対応付け、取り込み呼吸波形上で静止開始位相と静止終了位相を特定することができる。このようにして取り込み呼吸波形信号のみでは静止開始及び終了位相の特定が難しい場合にも、呼吸波形に同期して時間連続的に取得したローデータから得た原画像、その原画像から作成した差分画像、その差分画像から生成した差分波形により特定することが可能になる。
【００２２】
図１に示す放射線治療装置１０４により呼吸同期間欠照射を行なう際には、寝台上の被治療者の呼吸運動を呼吸波形取得部１０１を用いて観測し、表示装置に呼吸波形をリアルタイムに表示する。この呼吸波形に対し、呼吸差分波形から特定した呼吸波形信号の静止開始及び終了位相に基づいて、呼吸同期間欠照射信号を出力することにより、呼吸性運動による変異量が少ない位相のみで間欠的に放射線の照射を行うことができ、正常部位の被曝を抑えた放射線治療が可能になる。
【００２３】
図４の差分波形は差分画像上の画素数をカウントすることにより生成したものであるが、画素数のカウントには、図２に示す差分波形生成用ＷＬ可変手段を用いる。差分波形生成用ＷＬ可変手段により、カウントする画素数の閾値を設定することができる。
【００２４】
また、図６は、原画像から生成した差分画像において注目する部位に関心領域を設定した図である。
【００２５】
時間連続的な２枚の原画像から差分画像を生成し、差分画像上の画素数をカウントすることにより、時間連続的な原画像間の変異量を把握することは前述の通りであるが、ここでは注目する部位に関心領域を設定することにより、その関心領域内のみの差分画像上の画素数をカウントすることができる。このようにしてカウントした差分画像上の画素数を、差分画像生成に要したローデータ取得時間の中間値上にプロットすると、関心領域の変異量の変化祖を示す差分波形が得られる。
【００２６】
上記実施形態によれば、呼吸同期放射治療計画装置は、呼吸波形信号の静止開始及び終了位相を特定し、この位相に基づいて呼吸同期間欠照射信号を出力することにより、呼吸性運動による変異量が少ない位相のみで間欠的に放射線の照射を行うことができ、正常部位の被曝を抑えた放射線治療が可能になる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、体内における病巣の移動を画像診断装置を用いて把握し、呼吸波形検出デバイスによる呼吸波形との関係を明確にすることにより、呼吸同期間欠照射法の照射精度を向上することができる治療計画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】呼吸同期治療計画装置のハードウェア構成を示す図。
【図２】呼吸同期治療計画装置の画面構成を示す図。
【図３】呼吸波形と撮影同期信号の関係を示す図。
【図４】原画像と差分画像の関係、差分画像と差分波形の関係、差分波形と呼吸波形との関係を示す図。
【図５】原画像から生成した差分画像の変化を示す図。
【図６】原画像から生成した差分画像において注目する部位に関心領域を設定した図。
【符号の説明】
１０１呼吸波形取得部、１０２波形情報処理装置

Claims

呼吸波形を取得する呼吸波形取得手段と、この呼吸波形取得手段により取得された呼吸波形と、画像計測装置により計測された画像情報を基にして呼吸波形情報を処理する波形情報処理装置とを有することを特徴とする呼吸同期放射線治療計画装置。