JP2008099807A - Radiotherapy planning apparatus and radiotherapy planning method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粒子線やX線などの放射線を患部に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及び方法に関する。 The present invention relates to a radiotherapy planning apparatus and method for creating a treatment plan for performing treatment by irradiating an affected area with radiation such as particle beams or X-rays.
放射線治療は、標的となる腫瘍細胞に対して放射線を照射することによって治療を行うが、過度の照射や照射量の不足は、腫瘍以外の正常組織への副作用や腫瘍の再発に結びつく。そのため、腫瘍領域に対しできるだけ正確に指定した線量の放射線を集中して照射することが求められ、実際の照射前に治療計画装置を用いて計画を作成する過程が極めて重要となる。 Radiotherapy is performed by irradiating target tumor cells with radiation. Excessive irradiation or insufficient dose leads to side effects on normal tissues other than tumors and tumor recurrence. Therefore, it is required to concentrate and irradiate a designated dose of radiation as accurately as possible to the tumor region, and the process of creating a plan using a treatment planning apparatus before actual irradiation becomes extremely important.
治療計画装置はCT画像等から得られる情報を基に、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。操作者は治療計画装置の計算結果を参照しながら、照射する方向やビームエネルギー、コリメータ形状等の照射条件を決定する。 The treatment planning apparatus simulates the dose distribution in the patient by numerical calculation based on information obtained from CT images and the like. The operator determines irradiation conditions such as the irradiation direction, beam energy, and collimator shape while referring to the calculation result of the treatment planning apparatus.
IMRT(Intensity Modulated Radiation Therapy)と呼ばれるX線を用いた治療では、コリメータ形状を変化させつつ多方向から照射することで、複雑な形状の標的領域に照射した場合でも、周辺の正常組織へ照射される線量を最小限に止めることができる。粒子線を用いた治療でも、強度を調整した細いビームを多数照射することで、標的領域に一様な線量分布を形成するスキャニング照射と呼ばれる手法も実現されている。 In the treatment using X-rays called IMRT (Intensity Modulated Radiation Therapy), even if a target area with a complicated shape is irradiated by irradiating from multiple directions while changing the shape of the collimator, the surrounding normal tissue is irradiated. Doses can be minimized. Even in treatment using particle beams, a technique called scanning irradiation has been realized in which a uniform dose distribution is formed in a target region by irradiating a number of thin beams with adjusted intensities.
こうした高度な照射方法では複雑な形状の標的領域にも対応できる反面、照射条件に含まれる治療計画装置の決定すべきパラメータの数が増大し、照射条件を決定するまでの過程も複雑となる。 Such an advanced irradiation method can cope with a target region having a complicated shape, but the number of parameters to be determined by the treatment planning apparatus included in the irradiation condition increases, and the process until the irradiation condition is determined becomes complicated.
特許文献1及び2には、それらのパラメータを効率よく決定するための技術が記載されている。 Patent Documents 1 and 2 describe techniques for efficiently determining these parameters.
特許文献1記載の技術は、処方箋に基づき制約条件を入力し、この制約条件に基づいて評価関数を設定し、最適な放射線照射となるように前記評価関数が最小になるように反復計算で照射ビームウェイトを決定し、最適なビームウェイトの解を放射線照射装置に出力する放射線治療用の放射線照射装置の制御装置において、前記制約条件を変更して変更後の制約条件に基づく新たな評価関数を設定し最適な放射線照射となるように照射ビームウェイトを決定する場合に、照射ビームウェイトの初期解として、前記制約条件を変更する前に得た照射ビームウェイトの最適解を用いるものである。 In the technique described in Patent Document 1, a constraint condition is input based on a prescription, an evaluation function is set based on the constraint condition, and irradiation is performed by iterative calculation so that the evaluation function is minimized so as to achieve optimal radiation irradiation. In a control apparatus for a radiation treatment apparatus for radiation therapy that determines a beam weight and outputs an optimal beam weight solution to the radiation irradiation apparatus, a new evaluation function based on the changed restriction condition is changed by changing the restriction condition. When the irradiation beam weight is determined so as to be set and optimal radiation irradiation, the optimal solution of the irradiation beam weight obtained before changing the constraint condition is used as the initial solution of the irradiation beam weight.
特許文献2記載の技術は、画像診断装置から得る人体画像と、操作者の入力値を使用して治療計画を立案し、この治療計画に基づいてガントリー、照射ヘッド、治療寝台の位置や方向及び加速器のエネルギーを制御する放射線治療システムにおいて、線形計画法の目的関数に制約条件を課して線形計画問題を解くことにより放射線源の強度の最適値を決定する際に、制約条件を対話的に変更することにより線形計画問題を繰り返し解き、上記放射線源の強度を最適値に決定するものである。 The technique described in Patent Document 2 makes a treatment plan using a human body image obtained from an image diagnostic apparatus and an input value of an operator, and based on this treatment plan, positions and directions of a gantry, an irradiation head, a treatment bed, and In a radiation therapy system that controls the energy of an accelerator, the constraint is interactively determined when determining the optimal value of the radiation source intensity by imposing a constraint on the objective function of linear programming and solving the linear programming problem. By changing, the linear programming problem is repeatedly solved, and the intensity of the radiation source is determined to an optimum value.
X線治療のIMRTや粒子線治療のスキャニング照射などの高度な照射方法において、照射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(評価関数)を用いる方法が広く採用されている。目的関数は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定義されており、これを最小にするようなパラメータセットを反復計算により探索することで、最適とされる照射条件を算出する。計算内容の具体的な例としては、特許文献1に詳しい。 In advanced irradiation methods such as IMRT for X-ray therapy and scanning irradiation for particle beam therapy, there are a wide range of methods that use objective functions (evaluation functions) that quantify deviations from prescription doses in order to determine irradiation parameters efficiently. It has been adopted. The objective function is defined so that the dose distribution becomes small enough to satisfy the prescription dose, and an optimum irradiation condition is calculated by searching a parameter set that minimizes the dose distribution by iterative calculation. A specific example of the calculation contents is detailed in Patent Document 1.
反復計算を繰り返すことで、徐々に条件を満たす結果に近づいていく。しかしながら、領域の形状が複雑となる計画では、反復計算を十分収束するまで繰り返した後でもすべての条件を満たす結果が得られないことが多い。その場合、計算結果を参照しながら照射条件に手を加えた上で改めて反復計算を行う。照射条件の変更箇所としては、照射方向の変更、あるいは標的領域、重要臓器に課していた処方線量の変更などが挙げられる。 By repeating the iterative calculation, the result gradually approaches the result. However, in a plan in which the shape of the region is complicated, it is often impossible to obtain a result that satisfies all the conditions even after iterative calculation is repeated until it sufficiently converges. In that case, iterative calculation is performed again after modifying the irradiation condition while referring to the calculation result. Examples of the change in the irradiation condition include a change in the irradiation direction or a change in the prescription dose imposed on the target area or the important organ.
これらの変更は反復計算後の計算結果を推測しながら行われるが、決めるべきパラメータが多い場合には必ずしも想定した結果に収束するとは限らない。望ましい結果が得られるまで、条件の変更と反復計算の実行という過程を幾度か繰り返さなければならないことも少なくない。 These changes are made while estimating the calculation results after the iterative calculation. However, when there are many parameters to be determined, the results do not necessarily converge to the assumed results. Often, the process of changing conditions and performing iterative calculations must be repeated several times until the desired result is obtained.
この作業に要する労力を軽減させるための工夫として、例えば特許文献1では、反復計算をやり直す場合に前回の収束結果を初期値として計算を開始しており、これにより二回目以降の反復計算において収束までの時間を短縮させることができる。 As a device for reducing the labor required for this work, for example, in Patent Document 1, when the iterative calculation is performed again, the calculation is started with the previous convergence result as an initial value, so that the convergence is performed in the second and subsequent iterations. Can be shortened.
特許文献2では、線形計画法の計算をやり直すために制約条件(制約点)を変更する際に制約条件を対話的に変更できるようにしており、これにより前回の計算の結果得られた線量分布を制約点の位置と重ねて画面上に表示しながら作業が行える。 In Patent Document 2, the constraint condition can be changed interactively when the constraint condition (constraint point) is changed in order to redo the calculation of the linear programming method, and thereby the dose distribution obtained as a result of the previous calculation. The work can be performed while overlapping the position of the restriction point and displaying it on the screen.
しかしながら、特許文献1及び2記載の装置では、装置が二回目以降の反復計算を再実行する前に、操作者が必要な照射条件、処方線量に関する条件の変更及び設定を詳細にかつ短時間に行えるようにするという点で、必ずしも十分とはいえない。例えば、特許文献1では、装置自体が二回目以降の反復計算する際の収束までの時間を短縮させるものであり、装置が二回目以降の反復計算を再実行する前に操作者の条件設定を詳細に行えるようにするものではない。特許文献2では、制約条件を対話的に変更することにより、装置が二回目以降の反復計算を再実行する前に操作者の条件設定をある程度は詳細に行える。しかし、画面に表示される線量分布はCT画像の一スライス分であるため、CT画像全体に対して条件設定を行うためには、操作者は全てのスライス画像に対して条件設定作業を繰り返し行わなくてはならず、多大の時間が必要となる。 However, in the apparatuses described in Patent Documents 1 and 2, before the apparatus re-executes the second and subsequent iterations, the irradiation conditions necessary for the operator and the change and setting of the conditions related to the prescription dose can be changed in detail and in a short time. It is not necessarily sufficient in terms of making it possible. For example, in Patent Document 1, the apparatus itself shortens the time until convergence when performing the second and subsequent iterations, and the condition setting of the operator is performed before the device re-executes the second and subsequent iterations. It is not something that can be done in detail. In Patent Document 2, by changing the constraint condition interactively, the operator can set the condition in some detail before the apparatus re-executes the second and subsequent iterations. However, since the dose distribution displayed on the screen is for one slice of the CT image, in order to set the condition for the entire CT image, the operator repeatedly performs the condition setting work for all the slice images. It must be a lot of time.
本発明の目的は、装置が二回目以降の反復計算を再実行する前に、操作者が必要な照射条件の変更及び設定を詳細にかつ短時間に行うことができ、操作者が望ましい線量分布結果を得るまでの繰り返し作業を効率的に行うことができる放射線治療計画装置及び方法を提供することである。 The object of the present invention is to allow the operator to change and set the necessary irradiation conditions in detail and in a short time before the apparatus re-executes the second and subsequent iterative calculations. It is an object of the present invention to provide a radiotherapy planning apparatus and method capable of efficiently performing repetitive work until results are obtained.
上記目的を達成するために、本発明は、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、入力装置と、表示装置と、記憶装置と、前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、照射される放射線を制御すべき第1領域の3次元の位置情報を前記記憶装置に記憶させる第1手段と、前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、前記第1領域に対する第1照射条件を前記記憶装置に記憶させる第2手段と、前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、自動登録されるべき第2領域の選定基準を前記記憶装置に記憶させる第3手段と、前記第1領域の位置情報、前記1領域に対する第1照射条件に基づいて演算を行って前記第1領域に対する第2照射条件を決定し、前記第1領域に前記第1及び第2照射条件で放射線を照射した場合の線量分布を演算する第4手段と、前記線量分布の演算結果から前記第2領域の選定基準に合致する3次元の位置情報を抽出し、この3次元の位置情報を前記第2領域の位置情報として前記記憶装置に記憶させる第5手段と、前記表示装置に表示された医学的画像情報に前記第1領域と前記線量分布の演算結果を重ねて表示させる第6手段とを備えるものとする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a radiation treatment planning apparatus for creating a treatment plan for performing treatment by irradiating radiation, an input device, a display device, a storage device, and a display on the display device. First means for storing, in the storage device, three-dimensional position information of a first region in which radiation to be irradiated is controlled based on the medical image information that has been performed and the input information from the input device; Based on the displayed medical image information and information input by the input device, second means for storing the first irradiation condition for the first region in the storage device, and medical image information displayed on the display device And a third means for storing in the storage device a selection criterion for the second region to be automatically registered based on the input information from the input device, the first region position information, and the first region relative to the first region. A fourth means for performing a calculation based on the irradiation condition to determine a second irradiation condition for the first region, and calculating a dose distribution when the first region is irradiated with radiation under the first and second irradiation conditions; And extracting three-dimensional position information that matches the second region selection criteria from the calculation result of the dose distribution, and storing the three-dimensional position information in the storage device as position information of the second region. And 5th means and sixth means for displaying the first region and the calculation result of the dose distribution superimposed on the medical image information displayed on the display device.
また、上記目的を達成するために、本発明は、入力装置と、表示装置と、記憶装置とを有する放射線治療計画装置を用いて、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方法において、前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、照射される放射線を制御すべき第1領域の3次元の位置情報を前記記憶装置に記憶させる第1手順と、前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、前記第1領域に対する第1照射条件を前記記憶装置に記憶させる第2手順と、前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、自動登録されるべき第2領域の選定基準を前記記憶装置に記憶させる第3手順と、前記第1領域の位置情報、前記1領域に対する第1照射条件に基づいて演算を行って前記第1領域に対する第2照射条件を決定し、前記第1領域に前記第1及び第2照射条件で放射線を照射した場合の線量分布を演算する第4手順と、前記線量分布の演算結果から前記第2領域の選定基準に合致する3次元の位置情報を抽出し、この3次元の位置情報を前記第2領域の位置情報として前記記憶装置に記憶させる第5手順と、前記表示装置に表示された医学的画像情報に前記第1領域と前記線量分布の演算結果を重ねて表示させる第6手順とを備えるものとする。 In order to achieve the above object, the present invention creates a treatment plan for performing treatment by irradiating radiation using a radiation treatment planning apparatus having an input device, a display device, and a storage device. In the radiotherapy planning method, based on medical image information displayed on the display device and input information from the input device, three-dimensional position information of a first region in which radiation to be irradiated is to be controlled is stored in the storage device. A first procedure for storing, a second procedure for storing the first irradiation condition for the first region in the storage device based on the medical image information displayed on the display device and the input information by the input device; A third procedure for storing, in the storage device, selection criteria for the second region to be automatically registered based on the medical image information displayed on the display device and information input by the input device; A calculation is performed based on the position information of the region and the first irradiation condition for the first region to determine the second irradiation condition for the first region, and the first region is irradiated with radiation under the first and second irradiation conditions. The fourth procedure for calculating the dose distribution in the case of the above, and extracting the three-dimensional position information that matches the selection criterion of the second area from the calculation result of the dose distribution, and using this three-dimensional position information as the second area And a sixth procedure for displaying the calculation result of the first region and the dose distribution superimposed on the medical image information displayed on the display device. And
更に、上記放射線治療計画方法において、必要な場合は、前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、前記第2領域に対する第3照射条件を前記記憶装置に記憶させる第7手順と、前記第1領域の位置情報、前記1領域に対する第1照射条件、前記第2領域の位置情報及び前記第2領域に対する第3照射条件に基づいて演算を行って、前記第2照射条件を修正し、前記第1領域に前記第1照射条件と前記修正した第2照射条件で放射線を照射した場合の線量分布を再計算する第8手順と、前記再計算した線量分布の演算結果から前記第2領域の選定基準に合致する新たな3次元の位置情報を抽出し、この新たな3次元の位置情報を前記第2領域の再計算後の新たな位置情報として前記記憶装置に記憶させる第9手順と、前記表示装置に表示された医学的画像情報に前記第1領域と前記線量分布の演算結果を重ねて表示させる第10手順とをさらに備える。 Furthermore, in the radiation treatment planning method, if necessary, the third irradiation condition for the second region is stored in the storage device based on medical image information displayed on the display device and information input by the input device. The calculation is performed based on the seventh procedure to be stored, the position information of the first area, the first irradiation condition for the first area, the position information of the second area, and the third irradiation condition for the second area, An eighth procedure for correcting the second irradiation condition, and recalculating the dose distribution when the first region is irradiated with radiation under the first irradiation condition and the corrected second irradiation condition; and the recalculated dose distribution. New three-dimensional position information that matches the selection criterion for the second region is extracted from the result of the calculation, and this new three-dimensional position information is stored as new position information after recalculation of the second region. Remember to device Further comprising a ninth procedure, and a tenth step of causing displayed over the display device the first region in the displayed medical image information and the dose distribution calculation result to.
以上のように構成した本発明の考え方は次のようである。 The concept of the present invention configured as described above is as follows.
目的関数を設定し、反復計算をやり直す場合、最初に登録した標的領域、重要臓器という単位よりもさらに細かく領域を指定して照射条件や処方線量を設定することで結果が改善することがある。例えば、標的領域形状が複雑な部分や、標的領域内で重要臓器と近接している部分など、計算の結果、特に処方線量からはずれやすい領域が存在する。この場合に、特にその領域だけを指定して目的関数の中での重みを大きく付け直してから次の計算を行なうことが考えられる。 When the objective function is set and the iterative calculation is repeated, the result may be improved by specifying the region more finely than the unit of the first registered target region and important organ and setting the irradiation condition and prescription dose. For example, there are regions that are easily deviated from the prescription dose as a result of calculation, such as a portion with a complicated target region shape and a portion close to an important organ in the target region. In this case, it is conceivable that the next calculation is performed after specifying only the region and re-weighting the objective function.
重みの変更だけではなく、特定の領域についてのみ照射条件を変更することでも、線量分布改善の効果が期待できる。例えば、細いビームを多数照射するスキャニング照射法による粒子線治療では、個々のビームに対して照射位置を設定できるため、この照射位置を先に説明したような特定の領域内のみ調整し直すことでよりよい結果が得られる場合もある。 The effect of improving the dose distribution can be expected not only by changing the weight but also by changing the irradiation condition only for a specific region. For example, in particle beam therapy using the scanning irradiation method that irradiates a large number of thin beams, the irradiation position can be set for each beam, so this irradiation position can be adjusted only within a specific area as described above. Better results may be obtained.
しかしながら、こうした作業を従来の装置で行うことは非常に困難であった。通常、線量分布の結果はCT画像と重ねて表示されているので、処方線量で与えられた条件を満たしていない領域を操作者が画面にて確認することは可能である。しかし、ある特定の領域に対してのみ照射条件や処方線量の設定を変更する作業を行おうとすると、スライスごとに画面表示を見ながら、変更すべき領域を特定した上で設定を調整することを繰り返し行わなくてはならない。 However, it has been very difficult to perform such operations with conventional devices. Usually, the result of the dose distribution is displayed superimposed on the CT image, so that the operator can confirm on the screen an area that does not satisfy the condition given by the prescription dose. However, if you try to change the settings of irradiation conditions and prescription doses only for a specific area, you should adjust the settings after identifying the area to be changed while viewing the screen display for each slice. Must be repeated.
本発明は、上記のように第1領域に関して自動登録されるべき第2領域の選定基準を入力し(第3手段)、線量分布の演算結果からその第2領域の選定基準に合致する位置情報を抽出して記憶装置に記憶させるものであり、この機能を用いて、照射される線量が処方線量から大きくずれる領域を第2領域として装置が自動で登録するように設定するしておけば、操作者はその領域に対して照射条件や処方線量を容易に変更することができる。なぜなら、装置により自動で登録された領域(第2領域)は、操作者によって登録された標的領域や重要臓器(第1領域)と同じく、記憶装置から位置情報を読み出すことができるために、他の領域と区別して設定が行えるからである。結果として、反復計算を再実行する前に、操作者が必要な照射条件の変更及び設定を詳細にかつ短時間に行うことができるようになり、操作者が望ましい線量分布結果を得るまでの繰り返し作業を効率的に行うことができる。 In the present invention, as described above, the selection criterion for the second region to be automatically registered with respect to the first region is input (third means), and the positional information that matches the selection criterion for the second region from the calculation result of the dose distribution Is extracted and stored in the storage device, and using this function, if the device is set so that the device automatically registers the second region as a region where the irradiated dose greatly deviates from the prescription dose, The operator can easily change the irradiation condition and prescription dose for the region. This is because the area automatically registered by the device (second area) can be read from the storage device in the same manner as the target area and important organ (first area) registered by the operator. This is because the setting can be made separately from the area. As a result, before the repetitive calculation is performed again, the operator can change and set the necessary irradiation conditions in detail and in a short time until the operator obtains the desired dose distribution result. Work can be performed efficiently.
本発明は、そのような課題に対して、上記のように線量分布の演算結果から第2領域の選定基準に合致する3次元の位置情報を抽出し、この3次元の位置情報を第2領域の位置情報として記憶装置に記憶させる機能(第5手段)を有するものであり、この機能を用いて、照射される線量が処方線量から大きくずれる領域を第2領域として装置が自動で登録するように設定しておけば、操作者はその領域に対して照射条件や処方線量を容易に変更することができる。なぜなら、装置により自動で登録された領域(第2領域)は、操作者によって登録された標的領域や重要臓器(第1領域)と同じく、記憶装置から位置情報を読み出すことができるために、他の領域と区別して設定が行えるからである。結果として、二回目以降の反復計算を再実行する前に、操作者が必要な照射条件の変更及び設定を詳細にかつ短時間に行うことができるようになり、操作者が望ましい線量分布結果を得るまでの繰り返し作業を効率的に行うことができる。 In order to solve such a problem, the present invention extracts the three-dimensional position information that matches the selection criterion of the second area from the calculation result of the dose distribution as described above, and uses the three-dimensional position information as the second area. Having the function (fifth means) to be stored in the storage device as the positional information of the device, and using this function, the device automatically registers the region where the irradiated dose is largely deviated from the prescription dose as the second region. If it is set to, the operator can easily change the irradiation condition and the prescription dose for the region. This is because the area automatically registered by the device (second area) can be read from the storage device in the same manner as the target area and important organ (first area) registered by the operator. This is because the setting can be made separately from the area. As a result, the operator can change and set the necessary irradiation conditions in detail and in a short time before re-running the second and subsequent iterations. It is possible to efficiently perform the repetitive work until it is obtained.
本発明は、上記放射線治療計画装置において、好ましくは、前記第5手段は、前記第2領域の選定基準に合致する3次元の位置情報を抽出した後、その位置情報に係わる領域のうち、予め設定した閾値よりも大きな体積を持つ領域を抽出し、その領域の位置情報を前記第2領域の位置情報として前記記憶装置に記憶させる。 In the radiotherapy planning apparatus according to the present invention, preferably, the fifth means extracts three-dimensional position information that matches the selection criterion for the second area, and then, in advance, out of the areas related to the position information. An area having a volume larger than the set threshold is extracted, and position information of the area is stored in the storage device as position information of the second area.
この機能により、小さな領域が多数登録されることがなくなり、操作者が領域に対して処方線量等を設定する際の手間を軽減できる。 With this function, a large number of small areas are not registered, and it is possible to reduce the trouble for the operator to set a prescription dose or the like for the area.
また、本発明は、上記放射線治療計画装置において、前記第5手段は、前記第2領域の選定基準に合致する3次元の位置情報を抽出した後、その位置情報に係わる領域を予め設定したマージンの分だけ拡大、或いは縮小し、この拡大或いは縮小した領域の位置情報を前記第2領域の位置情報として前記記憶装置に記憶させてもよい。 In the radiotherapy planning apparatus according to the present invention, after the fifth means extracts three-dimensional position information that matches the selection criterion for the second area, a margin in which an area related to the position information is set in advance is extracted. The position information of the enlarged or reduced area may be stored in the storage device as the position information of the second area.
これによっても拡大或いは縮小した領域が得られることで、複数あった領域を一つにまとめて登録できる。この結果、領域の数を増やすことなく領域を登録することが可能となり、操作者の設定に要する手間を軽減できる。 In this way, an enlarged or reduced area can be obtained, so that a plurality of areas can be registered together. As a result, regions can be registered without increasing the number of regions, and the labor required for operator settings can be reduced.
本発明によれば、装置が二回目以降の反復計算を再実行する前に、操作者が必要な照射条件の変更及び設定を詳細にかつ短時間に行うことができ、操作者が望ましい線量分布結果を得るまでの繰り返し作業を効率的に行うことができる。 According to the present invention, it is possible for the operator to change and set the necessary irradiation conditions in detail and in a short time before the apparatus re-executes the second and subsequent iterations, and the operator can obtain a desired dose distribution. It is possible to efficiently perform the repetitive work until the result is obtained.
以下、本発明の実施の形態を、本発明の放射線治療計画装置を用いて、X線治療におけるIMRTや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場合について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in the case where a treatment plan for particle beam therapy by IMRT or scanning irradiation method in X-ray therapy is made using the radiation therapy planning apparatus of the present invention.
図1は、本発明の一実施の形態による放射線治療計画装置の設備概要を示す図である。本発明の放射線治療計画装置は、表示装置301、入力装置302、演算処理装置303、メモリ304から構成されている。入力装置302は例えばキーボードやマウスである。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of equipment of a radiotherapy planning apparatus according to an embodiment of the present invention. The radiotherapy planning apparatus according to the present invention includes a
図2は本発明の一実施の形態による装置を用いた治療計画立案の流れを表し、図3は、図2の治療計画立案の際に本実施の形態の装置が行う処理機能を示すフローチャートである。 FIG. 2 shows a flow of treatment planning using the apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart showing processing functions performed by the apparatus of the present embodiment at the time of treatment planning in FIG. is there.
表示装置301は領域入力画面を有し、この領域入力画面にはCT画像等の患者の患部部分を撮像した医学的画像情報(断層画像情報)が表示される。その画像情報は例えば治療計画装置のメモリ304に記憶されている。
The
操作者は、始めに、その領域入力画面に医学的画像情報を表示させ、入力装置302のマウス等の機器を用いてCT画像のスライスごとに指定すべき領域(標的領域:第1領域)を入力する(ステップ101)。各スライスでの入力が終わると、操作者は入力した領域を装置に登録するための指示操作を行う(ステップ101)。この指示操作により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304内に保存される(ステップ201)。照射線量を極力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(第1領域)の位置も同様に登録し(ステップ101)、それらの3次元の位置情報もメモリ304に保存される(ステップ201)。
First, the operator displays medical image information on the region input screen, and uses a device such as a mouse of the
図4は、操作者が表示装置301の領域入力画面において、CT画像のあるスライス上で標的領域401と重要臓器402、403を入力し、登録した状態を例として示している。
FIG. 4 shows an example in which the operator inputs and registers the
続いて、操作者は登録された標的領域401に対して照射条件を入力する(ステップ102)。すなわち、標的領域401と重要臓器402,403の位置に基づき、照射門数や照射方向を決めるとともに、コリメータ等の必要な器具形状も決める。全てを操作者が決めるのではなく、コリメータの形状等、装置が自動的に決められるものもある。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、各々の照射位置で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得る。
Subsequently, the operator inputs an irradiation condition for the registered target area 401 (step 102). That is, based on the positions of the
操作者は、これに加えて、登録された各領域401〜403に対して目標とすべき線量値となる処方線量を入力する(ステップ102)。処方線量は標的領域401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も多いが、ここでは標的領域401に照射すべき線量値を一つ指定する。その値を100とする。本実施の形態の内容に影響しないので単位は任意とする。一方、重要臓器402,403に対しては耐えうる最大の線量値として許容線量を設定することが多い。この例では、重要臓器402,403ともに許容線量20を指定する。
In addition to this, the operator inputs a prescription dose serving as a target dose value for each of the registered
照射条件(処方線量を含む)の入力が終了すると、操作者はその入力した照射条件を登録(設定)するための指示操作を行う(ステップ102)。この指示操作により入力した照射条件は治療計画装置のメモリ304に保存される(ステップ202)。
When the input of the irradiation conditions (including the prescription dose) is completed, the operator performs an instruction operation for registering (setting) the input irradiation conditions (step 102). The irradiation conditions input by this instruction operation are stored in the
その後、一般的には、操作者の指示操作により装置は演算処理装置303を用いて体内の線量分布を計算することで、治療計画装置を用いて決定すべき照射条件のパラメータ(ビーム照射量等の残るパラメータ)を決定する。この場合、治療計画装置は、処方線量とのずれを数値化した目的関数を定義し(ステップ104,ステップ204)、これを反復計算により最小化することで残されたパラメータを算出する(ステップ104,ステップ205)。
Thereafter, in general, the apparatus calculates the dose distribution in the body using the
また、処方線量を定めた領域が複数個ある場合、その処方線量からずれた場合の目的関数への相対的な影響の大きさ(相対的な重要度)を、重みとして指定することができる。図4に示した例でも、標的領域401と重要臓器402,403の複数個の領域が設定されているので、操作者は重みを設定することでどの部分の設定を優先するかを指定することができるが、ここでは、一例として、領域401、402、403ともに同じ重みを与える。
Further, when there are a plurality of regions in which the prescription dose is defined, the magnitude of the relative influence (relative importance) on the objective function when deviating from the prescription dose can be designated as the weight. In the example shown in FIG. 4 as well, since a plurality of regions of the
ここで目的関数について具体的に説明する。目的関数は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定義されており、これを最小にするようなパラメータセットを反復計算により探索することで、最適とされる照射条件を算出するものである。 Here, the objective function will be specifically described. The objective function is defined so that the dose distribution becomes small enough to satisfy the prescription dose, and the optimum irradiation condition is calculated by searching the parameter set that minimizes this by iterative calculation. It is.
目的関数により決定されるパラメータの例として、粒子線スキャニング照射におけるスポットごとの照射量がある。操作者が標的領域401と重要臓器402,403の位置、及びそれらの照射条件(処方線量を含む)を入力した場合、治療計画装置は次のように目的関数を生成(定義)する。
As an example of the parameter determined by the objective function, there is an irradiation amount for each spot in the particle beam scanning irradiation. When the operator inputs the position of the
装置は、標的領域401内、重要臓器402,403内それぞれに線量を計算する点をm個及びn個設定する。これらの点における線量値が、操作者により入力された処方線量をできる限り満たさなければならない。ここでは、標的領域401に対応するm個の点に対して目標とする線量値p、重要臓器402,403に対応するn個の点に対して許容線量値lが設定されたとする。目的関数のパラメータとなる各スポット照射量を要素とするベクトルをx→と書く。x→の次元は全スポット数である。次に標的領域401内のm個の点での線量値を要素とするベクトルをd→(1)で表すと、個々のスポットへの照射量x→との関係は、
d→(1)=Ax→
と表せる。行列Aは各スポットへ照射したビームからの標的領域内の点への寄与を表し、照射方向やCT画像による体内の情報を基に治療計画装置が算出する。同様に、重要臓器402,403内のn個の点での線量値を要素とするベクトルd→(2)をとすると、
d→(2)=Bx→
と表すことができる。治療計画装置はA,Bを算出後、以下のような目的関数を生成する。
The apparatus sets m and n points for calculating doses in the
d → (1) = Ax →
It can be expressed. The matrix A represents the contribution of the beam irradiated to each spot to the points in the target area, and is calculated by the treatment planning apparatus based on the information in the body based on the irradiation direction and CT images. Similarly, when a vector d → (2) having dose values at n points in the
d → (2) = Bx →
It can be expressed as. After calculating A and B, the treatment planning device generates the following objective function.
wi(1),wi(2)はそれぞれの点に対応する重み(ウエイト)であって、処方線量と共に操作者によって入力される値である。第一項は標的領域401に相当する部分となり、m個の点での線量値が目標として設定された処方線量値pに近いほどF(x→)は小さくなる。第二項は重要臓器402,403に関する項であり、許容線量lを越えない線量であればよいので、wi(2)はd→(2)<lの場合は、この項を0とする。装置は(1)式の目的関数を生成後、反復計算を繰り返すことで、F(x→)が最も小さくなるx→を探索する。反復計算の具体的な内容の例としては、特許文献1に詳しい。
wi (1) and wi (2) are weights (weights) corresponding to the respective points, and are values input by the operator together with the prescription dose. The first term is a portion corresponding to the
領域の形状が複雑となる計画では、反復計算を十分収束するまで繰り返した後でも、全ての条件を満たす結果が得られないことが多い。その場合、計算結果を参照しながら照射条件に手を加え、目的関数を再設定した上で改めて反復計算を行う。照射条件の変更箇所としては、照射方向の変更、標的領域401、重要臓器402,403に課していた処方線量の変更、重みの変更などが挙げられる。照射方向を変更することは、(1)式においてはA,Bが変化することに対応し、処方線量を変更することは(1)式のp,lを変更させることに対応し、重みを変更することは(1)式のwi(1),wi(2)を変更させることに対応する。こうして変更された目的関数に基づき、改めてF(x→)を最小とするx→を探索することになる。
In a plan in which the shape of the region is complicated, a result that satisfies all the conditions is often not obtained even after iterative calculation is repeated until it sufficiently converges. In that case, the irradiation condition is changed with reference to the calculation result, the objective function is reset, and the iterative calculation is performed again. Examples of the change of the irradiation condition include a change of the irradiation direction, a change of the prescription dose imposed on the
これらの変更は反復計算後の計算結果を推測しながら行われるが、決めるべきパラメータが多い場合には必ずしも想定した結果に収束するとは限らない。望ましい結果が得られるまで、条件の変更(目的関数の再設定)と反復計算の実行という過程を幾度か繰り返さなければならないことも少なくない。 These changes are made while estimating the calculation results after the iterative calculation. However, when there are many parameters to be determined, the results do not necessarily converge to the assumed results. It is often necessary to repeat the process of changing conditions (resetting the objective function) and performing iterative calculations several times until a desired result is obtained.
本発明の装置では、その作業に要する労力を軽減させるために、目的関数の生成及び反復計算を行う前に、反復計算の結果を受けて自動登録される領域(第2領域)の選定基準を入力し定義しておく(ステップ103)。操作者によって定義された選定基準は、操作者の指示操作により装置内のメモリ304に記憶される(ステップ203)。本実施の形態では、選定基準として、標的領域401内で線量が120を越える領域と、重要臓器402,403内で許容線量20を越える線量が照射されている領域が自動で登録されるように設定する。ここでは、ある線量値を越える領域だけを指定するのではなく、線量が80以下の領域、というように線量が不足している領域を指定することも可能である。
In the apparatus of the present invention, in order to reduce the labor required for the work, before the generation of the objective function and the iterative calculation, the selection criteria for the area (second area) to be automatically registered in response to the result of the iterative calculation are set. Input and define (step 103). The selection criteria defined by the operator is stored in the
次いで、オペレータの指示操作により処理の開始を指示されると、装置は目的関数の生成及び反復計算を行って、装置を用いて決定すべき照射条件のパラメータ(ビーム照射量等の残るパラメータ)を決定し(ステップ104、ステップ204,205)、更に、その照射条件に基づいて線量分布を計算し、その結果をメモリ304に保存する(ステップ206)。 Next, when the start of the process is instructed by the operator's instruction operation, the apparatus generates an objective function and repeats calculation, and sets irradiation condition parameters (remaining parameters such as beam irradiation amount) to be determined using the apparatus. Then, the dose distribution is calculated based on the irradiation condition, and the result is stored in the memory 304 (step 206).
この時点で、本発明の装置は、操作者が予め定めた選定基準に従って新たな領域の3次元の位置情報を自動的に抽出し、抽出した領域の位置情報をメモリ304に保存する(ステップ105、ステップ207)。また、その結果は、必要な等線量線とともに表示装置301に表示される(ステップ105、ステップ208)。
At this point, the apparatus of the present invention automatically extracts the three-dimensional position information of the new area according to the selection criteria predetermined by the operator, and stores the position information of the extracted area in the memory 304 (step 105). Step 207). The result is displayed on the
表示例を図5に示す。図5では線量値120及び100に相当する等線量線501及び502と、重要臓器に設定した許容線量値20に対応した等線量線503が、CT画像上の領域401〜403の表示に重ねて描画されている。実際の治療計画装置での線量分布表示は、等線量線表示だけではなく、塗りつぶし表示や3次元表示なども可能であるが、本発明には直接関係がないため省略する。
A display example is shown in FIG. In FIG. 5, the
装置により登録された領域の様子を図6に示す。装置には、標的領域401内の線量120以上の領域601(点線で囲まれた、斜線で塗りつぶされている領域:第2領域)と重要臓器402,403内の許容線量を超えている領域602(第2領域)が登録されている。領域601のように条件を満たす領域が複数個に分かれて存在する場合は、複数個の領域が登録される。また、図6ではあるスライスのみ示しているが、実際はこれらの領域は3次元の位置情報として登録されている。なお、図6に示す登録領域を表示装置301に表示できるようにしてもよい。
The state of the area registered by the apparatus is shown in FIG. The apparatus includes a
ステップ105及びステップ207にて新たに領域が登録された後、操作者はその結果を表示装置301で確認しながらステップ103及びステップ203で設定した選定基準を変更することで、ステップ105及びステップ207で登録された領域を修正することもできる。例えば図6では、線量120以上の領域601が登録され、図5では領域501として表示装置301に表示されているが、操作者がステップ103及びステップ203で設定した線量120以上という選定基準を図6の状態に対して変更することで、領域601(領域501)の形状もそれに追随して変化し、その領域の位置情報がメモリ304に改めて保存されるとともに(ステップ105、ステップ207)、表示装置301に表示される(ステップ105、ステップ208)。
After a new area is registered in step 105 and step 207, the operator changes the selection criteria set in
装置が自動的に登録した領域は名前も自動的に付与され、操作者が結果を一覧で表示することも可能である。装置によって登録された領域は、操作者によって登録された標的領域や重要臓器と同じく位置情報が装置のメモリ304に保存されており、それぞれの領域に対して処方線量等を設定することができる。また、複数の領域に対して同じ設定を施したい場合には、操作者はそれらの領域をグループ化することで一括して設定することもできる。
The area automatically registered by the apparatus is automatically given a name, and the operator can display the result in a list. As for the regions registered by the apparatus, the position information is stored in the
反復計算の結果得られた線量分布が、処方線量として指定した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、操作者の指示操作により装置は反復計算で得られた照射条件(照射パラメータ)を、入力した照射条件とともにメモリ304に保存する。(ステップ107、ステップ209)。反復計算で得られた照射条件(照射パラメータ)は、上記粒子線スキャニング照射の設定例ではスポットごとの照射量であり、目的関数で得られる個々のスポットへの照射量x→である。
If the operator determines that the dose distribution obtained as a result of the iterative calculation satisfies the condition specified as the prescription dose, the condition is confirmed, and the irradiation is obtained by the iterative calculation. The conditions (irradiation parameters) are stored in the
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、計画を立て直す必要がある(ステップ106)。例として図5に示した線量分布結果では、標的領域401内に処方線量100を大きく超える領域があり、また重要臓器402,403にも高い線量が照射されてしまっているので、照射条件を変更した上で反復計算をやり直す必要がある。
When the operator determines that the condition is not satisfied, for example, when an area greatly different from the prescribed dose is confirmed, it is necessary to make a plan again (step 106). In the dose distribution result shown in FIG. 5 as an example, there is a region that greatly exceeds the prescription dose 100 in the
操作者が反復計算をやり直すに当たり、必要があれば本装置によって自動的に登録された領域に対して個別に条件を変更することができる。例えば、目的関数の中での新たに登録された領域601に対する重みを、領域401に対して設定されていた重みに比べて大きくなるように設定し直す(ステップ102、ステップ202)。この結果、先に示した粒子線スキャニング照射の設定例では、治療計画装置により生成される目的関数は、(1)式に加えて、領域601に対応した項が加わったものになる(ステップ104、ステップ204)。具体的には、領域601内のk個の点の線量をdi(3) (i= 1,2,…,k)と表すと、操作者により設定された wi(1)<wi(3)となる重みwi(3)を用いて、
When the operator repeats the iterative calculation, the conditions can be individually changed for the area automatically registered by the apparatus if necessary. For example, the weight for the newly registered
のように目的関数が変更される。他にも、例えば新たに登録された領域において照射位置を変更した場合には、(1)式のパラメータであるx→の要素が変更される必要がある。 The objective function is changed as follows. In addition, for example, when the irradiation position is changed in a newly registered region, it is necessary to change the element of x → that is the parameter of the equation (1).
領域601は標的領域401の内部に存在するため、標的領域401に対してなされていた設定は領域601の部分にも適用されている。領域601に対して設定を変更した場合、この設定はすでにある標的領域401の設定に付け加えられてもよいが、領域601内では新しく施した設定の方が優先されるようにも設定できる。領域602と設定は重要臓器402の設定も同様に、両立する場合もあれば、領域602の設定が優先される場合もある。
Since the
設定終了後、操作者の指示操作により、装置に反復計算を再び実施させることで新たな線量分布結果が得られる(ステップ103、ステップ205,206)。新たな線量分布が得られると、前回の計算結果に基づきメモリ304に自動登録されていた領域601、602は装置によって自動的に削除され、新たな線量分布結果と操作者の設定した選定基準に従って新たな領域の3次元の位置情報が抽出され、これをメモリ304に保存することで、新たな領域の位置情報が自動的に登録される(ステップ105、ステップ207)。また、その結果は、必要な等線量線とともに表示装置301に表示される(ステップ105、ステップ208)。
After the setting is completed, a new dose distribution result is obtained by causing the apparatus to perform the iterative calculation again by an instruction operation by the operator (
操作者は、その結果が不十分であれば、ステップ102に戻り更なる処方線量等の変更を施す。以下この作業の繰り返しが、操作者が妥当な線量分布が得られたと判断するまで続けられる。 If the result is insufficient, the operator returns to step 102 and further changes the prescription dose or the like. This process is repeated until the operator determines that a reasonable dose distribution has been obtained.
以上のように本実施の形態は、照射される線量が処方線量から大きくずれる領域を第2領域601,602として装置が自動で登録するように設定するものであり、この機能を用いて操作者はその第2領域に対して照射条件や処方線量を容易に変更することができ、二回目以降の反復計算を再実行する前に必要な照射条件、処方線量に対する条件の変更及び設定を従来の装置よりも詳細に行うための手段を提供する。結果として、操作者が望ましい線量分布結果を得るまでの繰り返し作業を効率的に行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the area in which the dose to be irradiated is greatly deviated from the prescription dose is set so that the apparatus automatically registers as the
なお、装置が自動的に登録する領域の選定基準は、操作者が反復計算をやり直すたびに変更することも可能である(ステップ103、ステップ203)。また、本実施の形態では、登録基準を各々の領域内での線量値(標的領域内で線量120以上、重要臓器内で線量20以上)を基に決めたが、処方線量を20%以上超えた領域、というように処方線量の比率で設定することもできる。
It should be noted that the selection criteria for the area automatically registered by the apparatus can be changed every time the operator repeats the iterative calculation (
図7は本発明の他の実施の形態に係わる処理機能を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing processing functions according to another embodiment of the present invention.
一般に線量分布は図6の601のように複雑な形状となり、線量値を基準に定めた領域が細分化され、小さな領域が多数現れてしまうこともある。しかし、本発明のそもそもの目的は、線量が処方線量からずれる傾向にある領域に個別の設定を施し、分布を改善させることにある。つまり、図6で登録された領域601は、その付近の領域が他の領域に比べて線量が高くなる傾向にあることを示しているのであって、その領域の細かな形状はそれほど重要ではない。そこで線量値で設定した選定基準を満たす領域全てを登録するのではなく、登録すべき領域の体積に対して操作者が閾値を設け、細分化され過ぎた領域を装置により自動的に取り除くこともできる。図7のフローチャートはこの機能の流れを示すものであり、図2のステップ207に対応する部分のフローチャートである。
In general, the dose distribution has a complicated shape as indicated by
操作者は、図2のステップ103において、自動登録されるべき領域の体積の最小値を入力し、メモリ304に保存する。装置は、図2のステップ104及び図3のステップ204,205において目的関数の生成及び反復計算を行い、図3及び図7のステップ206において線量分布を計算した後、特定の領域の3次元の位置情報を抽出し(ステップ802)、各領域の体積を計算する(ステップ803)。次いで、装置は、先に入力した最小値に満たない体積の領域を削除し(ステップ804)、残った領域、すなわち先に設定した最小値以上の体積の領域の位置情報のみをメモリ304に保存する(ステップ805)。
In
図8は本実施の形態の装置により自動登録された領域を示す図である。本実施の形態では、図6に603で表したような微細な領域は閾値とされた体積に満たないため、自動登録の対象から除去され、図8に示す領域701、702、703の3つの領域のみを登録する。この機能により、小さな領域が多数登録されることがなくなり、操作者が領域に対して処方線量等を設定する際の手間を軽減できる。
FIG. 8 is a diagram showing an area automatically registered by the apparatus according to the present embodiment. In this embodiment, since the fine area as represented by 603 in FIG. 6 is less than the threshold volume, it is removed from the target of automatic registration, and three
図9は本発明の更に他の実施の形態に係わる処理機能を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing processing functions according to still another embodiment of the present invention.
図2のステップ103において、操作者が自動登録される領域に対するマージンを入力し、設定しておくことで、反復計算後、線量値が選定基準に合致する領域を、設定されたマージンの大きさに従って装置が自動的に拡大、あるいは縮小してから登録することも可能である。図9のフローチャートはこの機能の流れを示すものであり、図7と同じく、図2のステップ207に対応する部分のみを示す。
In
操作者は、図2のステップ103において、自動登録される領域に対するマージンを入力し、メモリ304に保存する。装置は、図2のステップ104及び図3のステップ204,205において目的関数の生成及び反復計算を行い、図3及び図7のステップ206において線量分布を計算した後、特定の領域の3次元の位置情報を抽出し(ステップ902)、操作者によって設定されたマージンの大きさだけ領域を拡大或いは縮小する(ステップ903)。この領域の拡大によって、近接する領域同士が重複する部分が現れる場合には、それらの複数の領域の和を一つの領域として統合し(ステップ904)、この統合した領域の3次元の位置情報をメモリ304に保存して新たに登録する(ステップ905)。
In
本実施の形態によっても、図8に示した領域701と類似した、拡大した領域701が得られるため、図6の領域601、603といった高線量領域が現れていた部分を一つにまとめて登録できる。この結果、領域の数を増やすことなく指定したい範囲を拡げることが可能となり、操作者の設定に要する手間を軽減できる。
Also according to the present embodiment, an
301…表示装置
302…入力装置
303…演算処理装置
304…メモリ(記憶装置)
401…標的領域(第1領域)
402、403…重要臓器(第1領域)
501…反復計算の結果得られた線量120の等線量線
502…反復計算の結果得られた線量100の等線量線
503…反復計算の結果得られた線量20の等線量線
601…自動登録された標的領域内で照射線量120以上の領域(第2領域)
602…自動登録された重要臓器内で照射線量20以上の領域(第2領域)
603…領域601の一部
701、702…体積の閾値を設けた上で自動登録された標的領域内で照射線量120以上の領域
703…体積の閾値を設けた上で自動登録された重要臓器内で照射線量20以上の領域
301 ...
401... Target area (first area)
402, 403 ... important organ (first region)
501... Dosage 120 isodose line obtained as a result of repeated
602... An area where the irradiation dose is 20 or more in the automatically registered vital organ (second area)
603 ... A
Claims (8)
入力装置と、
表示装置と、
記憶装置と、
前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、照射される放射線を制御すべき第1領域の3次元の位置情報を前記記憶装置に記憶させる第1手段と、
前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、前記第1領域に対する第1照射条件を前記記憶装置に記憶させる第2手段と、
前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、自動登録されるべき第2領域の選定基準を前記記憶装置に記憶させる第3手段と、
前記第1領域の位置情報、前記1領域に対する第1照射条件に基づいて演算を行って前記第1領域に対する第2照射条件を決定し、前記第1領域に前記第1及び第2照射条件で放射線を照射した場合の線量分布を演算する第4手段と、
前記線量分布の演算結果から前記第2領域の選定基準に合致する3次元の位置情報を抽出し、この3次元の位置情報を前記第2領域の位置情報として前記記憶装置に記憶させる第5手段と、
前記表示装置に表示された医学的画像情報に前記第1領域と前記線量分布の演算結果を重ねて表示させる第6手段とを備えることを特徴とする放射線治療計画装置。 In a radiotherapy planning apparatus for creating a treatment plan for performing treatment by irradiating radiation,
An input device;
A display device;
A storage device;
First means for storing, in the storage device, three-dimensional position information of a first region in which radiation to be irradiated is to be controlled based on medical image information displayed on the display device and information input by the input device; ,
Second means for storing the first irradiation condition for the first region in the storage device based on the medical image information displayed on the display device and the input information by the input device;
A third means for storing, in the storage device, selection criteria for the second region to be automatically registered based on the medical image information displayed on the display device and the input information by the input device;
A calculation is performed based on the position information of the first region and the first irradiation condition for the first region to determine a second irradiation condition for the first region, and the first region is subjected to the first and second irradiation conditions. A fourth means for calculating a dose distribution when irradiated with radiation;
Fifth means for extracting three-dimensional position information that matches the selection criterion for the second area from the calculation result of the dose distribution and storing the three-dimensional position information in the storage device as position information for the second area When,
A radiotherapy planning apparatus comprising: sixth means for displaying the first region and the calculation result of the dose distribution superimposed on the medical image information displayed on the display device.
前記第5手段は、前記第2領域の選定基準に合致する3次元の位置情報を抽出した後、その位置情報に係わる領域のうち、予め設定した閾値よりも大きな体積を持つ領域を抽出し、その領域の位置情報を前記第2領域の位置情報として前記記憶装置に記憶させることを特徴とする放射線治療計画装置。 The radiotherapy planning device according to claim 1,
The fifth means, after extracting the three-dimensional position information that matches the selection criteria of the second area, from among the areas related to the position information, extract an area having a volume larger than a preset threshold, The radiation treatment planning apparatus, wherein the storage device stores position information of the area as position information of the second area.
前記第5手段は、前記第2領域の選定基準に合致する3次元の位置情報を抽出した後、その位置情報に係わる領域を予め設定したマージンの分だけ拡大、或いは縮小し、この拡大或いは縮小した領域の位置情報を前記第2領域の位置情報として前記記憶装置に記憶させることを特徴とする放射線治療計画装置。 The radiotherapy planning device according to claim 1,
The fifth means extracts the three-dimensional position information that matches the selection criteria for the second area, and then enlarges or reduces the area related to the position information by a preset margin, and enlarges or reduces the area. The radiation treatment planning apparatus, wherein the storage device stores the position information of the region thus obtained as the position information of the second region.
前記第4手段は、前記第1領域の3次元の位置情報、前記1領域に対する第1照射条件に基づいて、前記第1照射条件からのずれを数値化した目的関数を生成し、この目的関数を用いて反復計算を行うことで前記第1照射条件からのずれを最小化する照射パラメータを求め、前記第2照射条件を決定することを特徴とする放射線治療計画装置。 The radiotherapy planning device according to claim 1,
The fourth means generates an objective function in which the deviation from the first irradiation condition is quantified based on the three-dimensional position information of the first area and the first irradiation condition for the first area. A radiation treatment planning apparatus for obtaining an irradiation parameter that minimizes a deviation from the first irradiation condition by performing an iterative calculation using the method, and determining the second irradiation condition.
前記第1手段が記憶させる前記第1領域の3次元の位置情報は、標的領域の位置情報と重要臓器の位置情報を含み、前記第2手段が記憶させる前記第1領域に対する第1照射条件は、前記標的領域が受けるべき線量値と前記重要臓器に対する許容線量と、前記標的領域と前記重要臓器の優先度合いを示す重みを含み、前記第3手段が記憶させる第2領域の選定基準は、前記標的領域に照射すべき線量値に対して過大或いは過小となる線量値と、前記重要臓器の許容線量を超える最大線量値とを含むことを特徴とする放射線治療計画装置。 In the radiotherapy planning device according to any one of claims 1 to 4,
The three-dimensional position information of the first area stored by the first means includes position information of the target area and position information of an important organ, and the first irradiation condition for the first area stored by the second means is , Including a dose value to be received by the target area, an allowable dose for the important organ, and a weight indicating a priority level of the target area and the important organ, and a selection criterion for the second area to be stored by the third means includes: A radiotherapy planning apparatus, comprising: a dose value that is excessive or small with respect to a dose value to be irradiated to a target region; and a maximum dose value that exceeds an allowable dose of the important organ.
前記治療計画は粒子線スキャニング照射によるものであり、
前記第2手段が記憶させる前記第1領域に対する第1照射条件は、前記前記第1領域が受けるべき線量値とスポット位置情報を含み、
前記第4手段が決定する第2照射条件はスポット位置ごとの照射パラメターを含むことを特徴とする放射線治療計画装置。 In the radiotherapy planning device according to any one of claims 1 to 4,
The treatment plan is based on particle beam scanning irradiation,
The first irradiation condition for the first region stored by the second means includes a dose value and spot position information to be received by the first region,
The second irradiation condition determined by the fourth means includes an irradiation parameter for each spot position.
前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、照射される放射線を制御すべき第1領域の3次元の位置情報を前記記憶装置に記憶させる第1手順と、
前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、前記第1領域に対する第1照射条件を前記記憶装置に記憶させる第2手順と、
前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、自動登録されるべき第2領域の選定基準を前記記憶装置に記憶させる第3手順と、
前記第1領域の位置情報、前記1領域に対する第1照射条件に基づいて演算を行って前記第1領域に対する第2照射条件を決定し、前記第1領域に前記第1及び第2照射条件で放射線を照射した場合の線量分布を演算する第4手順と、
前記線量分布の演算結果から前記第2領域の選定基準に合致する3次元の位置情報を抽出し、この3次元の位置情報を前記第2領域の位置情報として前記記憶装置に記憶させる第5手順と、
前記表示装置に表示された医学的画像情報に前記第1領域と前記線量分布の演算結果を重ねて表示させる第6手順とを備えることを特徴とする放射線治療計画方法。 In a radiation treatment planning method for creating a treatment plan for performing treatment by irradiating radiation using a radiation treatment planning device having an input device, a display device, and a storage device,
A first procedure for storing, in the storage device, three-dimensional position information of a first region in which radiation to be irradiated is to be controlled based on medical image information displayed on the display device and information input by the input device; ,
A second procedure for storing the first irradiation condition for the first region in the storage device based on the medical image information displayed on the display device and the input information by the input device;
A third procedure for storing, in the storage device, selection criteria for the second region to be automatically registered based on the medical image information displayed on the display device and the input information by the input device;
A calculation is performed based on the position information of the first region and the first irradiation condition for the first region to determine a second irradiation condition for the first region, and the first region is subjected to the first and second irradiation conditions. A fourth procedure for calculating a dose distribution when irradiated with radiation;
Fifth procedure for extracting three-dimensional position information that matches the selection criteria for the second region from the calculation result of the dose distribution and storing the three-dimensional position information in the storage device as the position information of the second region When,
A radiotherapy planning method comprising: a sixth procedure for displaying the first region and the calculation result of the dose distribution superimposed on the medical image information displayed on the display device.
前記表示装置に表示された医学的画像情報と前記入力装置による入力情報に基づいて、前記第2領域に対する第3照射条件を前記記憶装置に記憶させる第7手順と、
前記第1領域の位置情報、前記1領域に対する第1照射条件、前記第2領域の位置情報及び前記第2領域に対する第3照射条件に基づいて演算を行って、前記第2照射条件を修正し、前記第1領域に前記第1照射条件と前記修正した第2照射条件で放射線を照射した場合の線量分布を再計算する第8手順と、
前記再計算した線量分布の演算結果から前記第2領域の選定基準に合致する新たな3次元の位置情報を抽出し、この新たな3次元の位置情報を前記第2領域の再計算後の新たな位置情報として前記記憶装置に記憶させる第9手順と、
前記表示装置に表示された医学的画像情報に前記第1領域と前記線量分布の演算結果を重ねて表示させる第10手順とをさらに備えることを特徴とする放射線治療計画方法。 The radiotherapy planning method according to claim 7,
A seventh procedure for storing the third irradiation condition for the second region in the storage device based on the medical image information displayed on the display device and the input information by the input device;
The second irradiation condition is corrected by performing calculations based on the position information of the first area, the first irradiation condition for the first area, the position information of the second area, and the third irradiation condition for the second area. An eighth procedure for recalculating a dose distribution when the first region is irradiated with radiation under the first irradiation condition and the modified second irradiation condition;
New three-dimensional position information that matches the selection criteria for the second region is extracted from the recalculated calculation result of the dose distribution, and the new three-dimensional position information is extracted after the recalculation of the second region. A ninth procedure to be stored in the storage device as correct position information;
A radiotherapy planning method, further comprising: a tenth procedure for displaying the first region and the calculation result of the dose distribution superimposed on the medical image information displayed on the display device.
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