JP2016032506A - 治療計画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構成で、治療時の照射対象に応じた治療計画データを与えることができる治療計画装置を提供することを目的とする。
【解決手段】治療計画時に照射対象を撮像して得た計画時画像データに基づいて、治療時の放射線の照射パラメータを求めて治療計画データを作成する治療計画データ作成部と、治療計画データに含まれる、照射野形成機器の設定値を調整する照射野形成機器設定値調整部とを備え、照射野形成機器設定値調整部は、治療時に照射対象を撮像して得た治療時画像データと、計画時画像データとに基づいて、治療計画データに含まれる照射野形成機器の設定値を調整し、調整後の設定値により治療計画データを更新して治療計画データとして出力するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線や粒子線などを患者の病巣部に照射して治療を行う放射線治療における治療計画を行うための、好適な治療計画装置に関する。

放射線治療では、始めに、Ｘ線のＣＴ（Computed Tomography）装置を用いて患者の患部を撮影した治療計画用３次元ＣＴデータを取得し、このＣＴデータの診断結果に基づいて治療計画を立てる。このとき３次元ＣＴデータに基づいて腫瘍患部の位置や形状を特定し、放射線を照射する方向や照射線量などを決める。次に、決定した治療計画に基づいて放射線治療を行うことになる。しかし、ＣＴ撮影時から放射線治療までの間に時間差があることから、治療時における治療台の患者の位置や体位が治療計画作成時の患者の位置や体位と異なっていることが多い。そのため放射線治療を行う前に、現在の患者位置と治療計画時の患者位置のずれを補正して照射を行うことが行われている。

患者位置のずれを補正するだけでは、照射対象である患部の変形や体位の変化に十分に対応することができない場合がある。このような問題を解決する技術として、特許文献１には、粒子線を移動させて照射野を形成するスキャニング照射法において、照射段階、すなわち治療時に移動や変形した患者のターゲットボリューム（患部）に、照射段階の照射野が適合するように、計画段階の照射野を変換して照射する技術が開示されている。また、特許文献２には、レーザー距離計やＸ線透視画像により、呼吸などにより移動する照射対象を監視し、移動量がある範囲内にあるときにゲート信号を出力し、ゲート信号が出力されている間に一面照射するリペイント回数を決定することで、短時間に一様な照射野を形成する技術が開示されている。

さらに、特許文献３には、治療送達を、患者の解剖学的及び生理学的変化や機械構成の変化のような各種要因を考慮に入れて最適化する技術が開示されている。

特開２００８− ６８０９３号公報 特開２０１０−２５３２５０号公報 特表２０１１−５０２０１０号公報

上記のように、部位によっては呼吸により患部が移動したり変形したりする場合がある。また、治療時に患者の体位が異なると、治療計画時の患部の形状から変形する場合がある。また、患部の部位によっては、例えば腸のガスの状態や膀胱の状態により患部の形状や位置が変化する場合もある。さらに、治療中に患部が治療により小さくなったり、あるいは変形したりする場合もある。

このように、治療時、すなわち照射時には、照射する部位により、治療計画時の患部の形状や位置とは異なる場合がある。特許文献３に記載された先行技術では、変化の各種要因を考慮に入れて、治療計画を最適化しているが、治療計画の最適化は複雑な工程を経るため時間がかかる。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、治療時の照射対象が、治療計画時から変形していたり、位置が移動していたりしても、単純な構成で、治療時の照射対象に応じた治療計画データを与えることができる治療計画装置を提供することを目的とする。

本発明の治療計画装置は、治療計画時に照射対象を撮像して得た計画時画像データに基づいて、治療時の放射線の照射パラメータを求めて治療計画データを作成する治療計画データ作成部と、治療計画データに含まれる、照射野形成機器の設定値を調整する照射野形成機器設定値調整部とを備え、照射野形成機器設定値調整部は、治療時に照射対象を撮像して得た治療時画像データと、計画時画像データとに基づいて、治療計画データに含まれる照射野形成機器の設定値を調整し、調整後の設定値により治療計画データを更新して治療計画データとして出力するようにしたものである。

この発明によれば、治療時の照射対象である患部が、治療計画時から変形していたり、位置が移動していても、照射野形成機器の設定値の調整のみの単純な構成で治療時の照射対象に応じた治療計画データの更新ができる治療計画装置を提供できる。

この発明の実施の形態１による治療計画装置の構成を示すブロック図である。 この発明の治療計画装置を含む放射線治療システムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による治療計画装置の照射野形成機器設定値調整部が設定値を調整する照射野形成機器を含む照射装置の概要を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による治療計画装置の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図２は、本発明の治療計画装置を含む粒子線治療システムの全体構成を示すブロック図である。本発明の対象である治療計画装置１と画像データ送信装置３と治療計画データ受信装置４が各装置間で通信を行うためのネットワーク２で結ばれている。画像データ送信装置３は、治療計画のための画像データ３１を治療計画装置１に送信する。画像データ送信装置３は、例えば画像データ格納装置３２や画像撮影装置３３を備えている。画像データ３１は、例えばＣＴ・ＭＲ・ＰＥＴなど、治療計画時に撮像した治療対象である患者の患部および患部の周辺を含んだ部位、すなわち放射線を照射する照射対象の画像データである。

治療計画装置１で作成された治療計画データ４１が治療計画装置１の出力データとして治療計画データ受信装置４に送信される。治療計画データ受信装置４は、例えば治療計画データ格納装置４２や治療装置４３などを備えている。治療計画装置１において主要な処理を行うのは治療計画計算機１１である。治療計画装置１には、治療計画計算機１１に指示を行うための入力装置１２や、治療計画計算機１１において処理した情報をユーザーに見せるための表示装置１３などが備えられている。入力装置１２は、キーボード・マウス・ペンタブレットなど、およそ計算機を使用する場合に想定される入力装置であればどのようなものであってもよい。表示装置１３は、液晶ディスプレイやタッチパネル式のタブレット型ディスプレイあるいはプロジェクターなど、およそ計算機を使用する場合に想定される表示装置であればどのようなものであってもよい。

図１は、本発明の実施の形態１による治療計画装置１の治療計画計算機１１の構成を示すブロック図である。画像データ入力部Ｐ１が画像データ３１を治療計画計算機１１に取り込む。治療計画計算機１１に取り込んだ画像データ３１を治療計画計算機１１内の画像データ格納部Ｐ２に保存する。ユーザーは、画像データ選択部Ｐ３で画像データ格納部Ｐ２に保存された画像データを選択する（画像データ選択作業）。治療計画時に選択した画像データを、ここでは計画時画像データと呼ぶ。ユーザーは、輪郭データ作成部Ｐ４により、計画時画像データに重畳するように計画時輪郭データを作成する（輪郭データ作成作業）。計画時輪郭データとしては、治療対象を示すターゲットや、治療において照射をさける必要のある重要臓器や、患者の体の形を示す体輪郭など、およそ治療計画に必要となる輪郭データが含まれる。治療計画では、計画時輪郭データを用いて、例えば、患部に線量を集中させ、重要臓器の線量が低くなるような照射パラメータを決定する。輪郭データ作成部Ｐ４で作成した計画時輪郭データは輪郭データ格納部Ｐ５に保存される。

治療計画データ作成部Ｐ６が、計画時画像データ・計画時輪郭データを使用し治療計画データを作成する。この際、治療計画作成において、ユーザーが入力すべき条件があれば入力する（治療計画データ作成作業）。治療計画データとしては、粒子線の種類など照射するビームの種類、ビームのエネルギー、ガントリ角度などのビームの方向、照射する領域すなわち照射野を決定するための照射野形成機器の設定値、処方する線量・分割回数など、およそ治療計画に必要となる放射線の照射パラメータが含まれる。治療計画データ作成部Ｐ６で作成した治療計画データは治療計画データ格納部Ｐ７に保存される。

線量分布計算部Ｐ１０において、治療計画データを用いて、治療計画データの照射パラメータにより放射線を照射した場合の、当該照射対象に形成される線量分布を計算する。線量分布計算部Ｐ１０で求めた線量分布は、線量分布情報表示部Ｐ１１が指示して表示装置１３に表示する。線量分布情報表示部Ｐ１１が指示する表示としては、一般的に治療計画装置として線量分布を表示するために想定される、線量の強さに応じた色による分布表示、あるいは線量体積ヒストグラム（ＤＶＨ、Dose Volume Histogram）による表示など、およそ治療計画装置として想定される線量分布情報による表示であればどのような表示であってもよい。治療計画データ４１は治療計画データ出力部Ｐ１２から治療計画データ受信装置４に送信される。

治療計画データの作成は、画像データ選択から開始する。画像データ選択部Ｐ３において、治療計画データを作成する対象の計画時画像データの選択を行う。計画時画像データの選択方法としては、画像データ格納部Ｐ２から特定の患者の画像データリストを取得し、ユーザーに画像データを選ばせたり、あるいは画像撮影装置３３から治療計画装置１に対し画像データ３１を直接送信したりするなど、治療計画作成時に一般的に使用されている方法が採用される。

次に、輪郭データ作成部Ｐ４において、選択された計画時画像データに対し重畳する計画時輪郭データを作成する。計画時輪郭データ作成後、治療計画データ作成部Ｐ６において、この計画時輪郭データに対応する治療計画データを作成する。治療計画データは、計画時画像データに基づいて作成された計画時輪郭データに対応して作成されるので、結局、治療計画データは計画時画像データに基づいて作成されることになる。

線量分布計算部Ｐ１０において、与えられた諸条件（計画時画像データ・計画時輪郭データ・治療計画データなど）を使用し、それぞれの条件における線量分布の計算を行い、結果を線量分布情報表示部Ｐ１１が指示して表示装置１３に表示する。前述のように、線量分布情報表示部Ｐ１１が指示して表示するのは、線量の強さに応じた色による分布表示、あるいはＤＶＨなど、ユーザーが、治療計画データの有効性・妥当性を判断するための線量分布情報である。

治療計画データに従った照射を行った場合の線量分布を計算して、線量分布そのものあるいはＤＶＨといった線量分布情報をユーザーに提示することにより、ユーザーが提示された線量分布情報により線量分布評価を行い、治療計画データの有効性・妥当性を評価する。治療計画データの有効性・妥当性が不十分で再計画が必要とユーザーが判断した場合、治療計画データ作成からやり直すことができる。治療計画データの有効性・妥当性が十分と判断された場合は、治療計画データ受信装置に対し、治療計画データを出力する。以上により、治療計画データの作成手順は終了となる。

治療計画データが作成されると、その治療計画データに基づいて治療、すなわち放射線の照射が行われる。実際の照射は、治療計画とは異なる時点、異なる場所において行われる。放射線が粒子線の場合、通常１日数回の照射が数十回行われる。すなわち、数十日に亘って治療が行われる。このため、治療中に患部が治療により小さくなったり、あるいは他の原因で変形したり、移動したりすることがある。このように、照射対象である患部が治療計画時から変化した場合、治療計画時に作成した治療計画データそのものを用いて照射を行うと、不都合が生じる場合がある。このような状況に対応するため、照射の都度、患部の特定を行って、治療計画を最初からやり直すことが考えられるが、治療計画を最初からやり直すのは、時間がかかり現実的ではない。そこで、本発明では、治療計画データのうち、特に変形や移動に大きく影響する照射野形成機器の設定のみを、患部の変化に対応するように更新することで、簡単に、しかも患部の変化に対応した、アダプティブな治療計画の更新を行うようにした。

粒子線ＰＢを患者２０の患部に照射するための照射装置５の概要を図３に示す。本発明は、いわゆるブロード照射を対象とする。ブロード照射の場合、照射装置５には、ブロード照射の照射野を形成するための照射野形成機器５０として、粒子線のエネルギー幅を調整するリッジフィルタ５１、粒子線のエネルギーそのものを調整するレンジシフタ５２、粒子線の横方向の照射野を調整するマルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）５３が備えられている。照射装置５には、その他、粒子線を広範囲に広げて照射するためのワブラ電磁石５４などの機器が備えられている。粒子線はそのエネルギーにより、深さ方向の飛程が決まる。このため、リッジフィルタ５１によりエネルギー幅を調整することで、患部に与える線量分布の深さ方向の幅を決定できる。また、深さ方向の位置は、レンジシフタ５２により決定できる。さらにＭＬＣ５３により、粒子線の進行方向に垂直な方向の２次元形状を決定できる。この３つの機器により、患者内部に形成する照射野、すなわち３次元の照射領域が決定される。

上記した治療計画では、治療計画時に撮影したＣＴ画像から患部や重要臓器の輪郭を決定し、患部に線量を与え、重要臓器にはできるだけ線量を与えないための、リッジフィルタ５１、レンジシフタ５２、ＭＬＣ５３設定値が決定される。従来は、全治療期間を通じて、この設定値を用いて治療、すなわち照射が行われていた。本発明では、これら照射野形成機器５０の設定を、治療時の患部などの状況に対応して更新する。

本発明による治療計画装置を用いた、治療時における治療計画データの更新の手順を図４のフロー図を用いて説明する。治療開始に際して、まず患者の患部のＣＴ撮影を行い治療時画像データを画像データ入力部Ｐ１から入力し（ステップＳＴ０１）、この時点での照射対象である患部や重要臓器を特定する。ＣＴ撮影により取得した治療時画像データは、治療計画時に撮影して取得した計画時画像データに基づいて作成した、照射対象である患部や照射を避ける必要がある重要臓器などの計画時輪郭データと重畳して表示装置１３に表示する（ステップＳＴ０２）。また、治療計画データを用いて、治療計画通りの照射を行った場合の線量計算を行い、その結果を表示装置１３に表示して提示する（ＳＴ０３）。この線量の分布と治療時画像データとを比較して、ずれが大きい場合は、照射される
線量分布が治療時画像データの患部の領域に近づくよう、照射野形成機器５０であるリッジフィルタ５１、レンジシフタ５２、ＭＬＣ５３のうち、少なくとも一つの設定値を調整する（ステップＳＴ０４）。このとき、重要臓器における線量が大きくならないように調整することも重要である。例えば、患部の深さ方向の幅が、治療計画時よりも小さくなっていれば、エネルギー幅が小さくなるようリッジフィルタ５１を調整する。患部の深さ方向の位置が変化していれば、その位置に対応してレンジシフタ５２を調整する。患部の横方向の領域が変化していればその領域に対応するようＭＬＣ５３を調整する。これらの調整作業は、治療計画計算機１１に設けられた照射野形成機器設定値調整部Ｐ１３において実行される。調整作業は、ユーザが入力装置１２から入力して行ってもよいし、照射野形成機器設定値調整部Ｐ１３において自動的に行ってもよい。

これらリッジフィルタ５１、レンジシフタ５２、ＭＬＣ５３の調整後の設定値に基づいて線量分布計算部Ｐ１０において線量計算を行い、調整後の線量分布を、治療時画像データに重ねて表示して表示装置１３に表示して提示する（ＳＴ０５）。調整後の線量分布が、患部および重要臓器に対する線量を満足していなければステップＳＴ０４の照射野形成機器設定値調整を再度行い、再設定し、患部および重要臓器に対する線量を満足する照射野形成機器設定値が得られたら、その設定値により治療計画データを更新し（ＳＴ０６）、更新された治療計画データ４１を治療計画データ出力部Ｐ１２から出力し、更新された治療計画データに基づいて、治療、すなわち照射を開始する。

以上のように、本発明は、治療計画データのうち、特に照射野の変形や移動に大きく影響する照射野形成機器５０の設定のみを、患部の変化に対応するよう更新するようにしたので、単純な構成で、患部の変化に対応した、アダプティブな治療計画更新を行うことができるという効果を奏する。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ 治療計画装置、３１ 画像データ、４１ 治療計画データ、５０ 照射野形成機器、５１ リッジフィルタ、５２ レンジシフタ、５３ マルチリーフコリメータ

Claims (4)

1. 放射線治療時の放射線の照射に関する計画を作成する治療計画装置であって、
   治療計画時に照射対象を撮像して得た計画時画像データに基づいて、治療時の放射線の照射パラメータを求めて治療計画データを作成する治療計画データ作成部と、
   前記治療計画データに含まれる、照射野形成機器の設定値を調整する照射野形成機器設定値調整部とを備え、
   前記照射野形成機器設定値調整部は、治療時に照射対象を撮像して得た治療時画像データと、前記計画時画像データとに基づいて、前記治療計画データに含まれる照射野形成機器の設定値を調整し、調整後の設定値により前記治療計画データを更新して治療計画データとして出力することを特徴とする治療計画装置。
2. 前記照射野形成機器が、リッジフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の治療計画装置。
3. 前記照射野形成機器が、レンジシフタであることを特徴とする請求項１に記載の治療計画装置。
4. 前記照射野形成機器が、マルチリーフコリメータであることを特徴とする請求項１に記載の治療計画装置。

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