JP2019066689A - Individual patient-purpose three-dimensional (3d) print phantom preparation support device, individual patient-purpose three-dimensional (3d) print phantom preparation support program, and phantom as well as individual patient-purpose 3d print phantom preparation/verification support method - Google Patents

Individual patient-purpose three-dimensional (3d) print phantom preparation support device, individual patient-purpose three-dimensional (3d) print phantom preparation support program, and phantom as well as individual patient-purpose 3d print phantom preparation/verification support method Download PDF

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Abstract

To provide an individual patient-purpose three-dimensional (3D) print phantom preparation support device that enables dose verification of a radiation therapy plan using a 3D printer on the basis of a CT image data group, and can obtain a highly-accurate phantom in which a ray attenuation ratio of an outer shape of a human body and an organization in the human body is adjustable.SOLUTION: An individual patient-purpose 3D print phantom preparation support device of the present invention is configured to: reconstruct phantom-purpose image data on the basis of a CT image data group of a patient by image data reconstruction means 5; convert the phantom-purpose image data into 3D print data; use an output material adjusted so as to have a ray attenuation ratio simulating a ray attenuation ratio of each part of the patient on the basis of the 3D print data by a 3D printer 12 to have a body surface and soft organization corresponding to the 3D print data provided; output a phantom 21 equipped with a cavity region and a loading position; fill an equivalent substance simulating the ray attenuation ratio of a bone of the patient in the cavity region of the output phantom; and prepare a finished phantom having a dose verification measurement jig loaded at the loading position.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置、個別患者用3Dプリントファントム作成支援プログラム、ファントム、及び個別患者用3Dプリントファントム作成・検証支援方法に関するものである。   The present invention relates to an individual patient 3D print phantom creation support device, an individual patient 3D print phantom creation support program, a phantom, and an individual patient 3D print phantom creation / verification support method.

従来における放射線治療では、放射線治療計画装置を用いて腫瘍等に、例えば放射線の線量を集中させながら正常組織には極力照射されないように治療計画を作成する必要がある。   In conventional radiation therapy, it is necessary to create a treatment plan so as not to be irradiated as much as possible to a normal tissue while concentrating a radiation dose, for example, on a tumor or the like using a radiation treatment planning device.

但し、この治療計画はコンピュータ上で計算されるため計算した通りに放射線が患者に照射されるかどうかはわからない。   However, since this treatment plan is calculated on a computer, it is not known whether the radiation is irradiated to the patient as calculated.

そこで、患者の治療計画毎にファントムを用いて、その治療計画の精度検証を行っている。   Therefore, a phantom is used for each treatment plan of a patient to verify the accuracy of the treatment plan.

しかし、従来用いられているファントムは、その形状が楕円形状や円柱形状が中心であり、中には人間を模して作成された形をした人形型のファントムも存在するが、その材質もX線の減弱が均質なファントムであり、実際に治療する患者の体型及び患者体内のX線の減弱を正確に反映しておらず、正確な検証ができていないのが実情であり、現状である。   However, conventionally used phantoms have an oval or cylindrical shape in the center, and there is a doll-shaped phantom in the shape created to simulate a human being, but the material is also X The attenuation of the ray is a homogeneous phantom, and does not accurately reflect the patient's body type actually treated and the attenuation of X-rays in the patient's body, and it is a reality that accurate verification has not been achieved. .

本発明に関連する技術として、特許文献1には、円柱形や楕円形のファントムに電離箱線量計を挿入して線量測定するように構成した放射線治療における治療前検証方法が開示され、また、特許文献2にはあらかじめファントム自体に内蔵された検出器を用いて線量測定するように構成したファントムが開示されている。   As a technique related to the present invention, Patent Document 1 discloses a pre-treatment verification method in radiation therapy configured to insert an ionization chamber dosimeter into a cylindrical or elliptical phantom and perform dosimetry. Patent Document 2 discloses a phantom configured to measure a dose using a detector incorporated in advance in the phantom itself.

しかし、これら特許文献1、特許文献2の技術では、患者体型に近いファントムを構築することができるものの、ファントム内部は水等価で均質であり、肺や軟部組織等、代表的な身体臓器を再現することは困難で、既述した場合と同様、患者の体型及び体内の放射線(X線)の減弱率を忠実に再現することができず、正確な放射線治療計画の検証ができないという問題を包含している。   However, although the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 can construct a phantom close to a patient's body type, the inside of the phantom is equivalent to water and homogeneous, and reproduces typical body organs such as lungs and soft tissues. It is difficult to do the same, and as in the case described above, it can not faithfully reproduce the attenuation rate of the patient's body type and radiation (X-rays) in the body, and it includes the problem that accurate radiation treatment planning can not be verified. doing.

特表2007−519426号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-519426 特開2005−148033号公報JP, 2005-148033, A

本発明は、従来における上記事情に鑑み開発されたものであり、治療計画作成時に使用した患者のCT画像データ群を基に、3Dプリンタを使用し、放射線治療計画の線量検証が可能で、人体外形及び人体内組織の線減弱率を調整可能な高精度なファントムを得ることができる個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置を提供するものである。   The present invention has been developed in view of the above-mentioned circumstances in the prior art, and a dose verification of a radiation treatment plan is possible using a 3D printer based on a group of CT image data of a patient used at the time of treatment planning An object of the present invention is to provide an individual patient 3D print phantom creation support apparatus capable of obtaining a high-precision phantom capable of adjusting the outer shape and the linear attenuation rate of tissue in the human body.

本発明は、放射線治療の治療計画の線量検証を患者毎に行うことができるファントムを作成する個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置であって、放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群を記憶する記憶手段と、前記CT画像データ群における各画素のCT値に応じて体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する処理と、前記ファントム用画像データを基に体表面、軟質組織の領域を3Dプリンタ出力時に当該3Dプリンタにおける出力素材で埋めるデータ処理と、前記ファントム用画像データを基に骨の領域を空洞とするデータ処理と、前記ファントム用画像データを基に線量検証測定具の装填位置の設定を行うデータ処理と、を実行する画像データ再構成手段と、前記画像データ再構成手段の処理結果を記憶するファントム用画像データ記憶手段と、前記各データ処理を行いファントム用画像データ記憶手段に記憶されたファントム用画像データを3Dプリント用データに変換する3Dプリント用データ変換手段と、前記3Dプリント用データ変換手段から転送される前記3Dプリント用データを基に患者の前記各部位の線減弱率を模擬した線減弱率を有するように調整した出力素材を用いて、前記3Dプリント用データに対応した体表面、軟質組織を備え、空洞領域及び装填位置を具備するファントムを出力する3Dプリンタと、出力したファントムを完成品とするために、前記空洞領域に充填される患者の骨の線減弱率を模擬した等価物質及び前記装填位置に装填される線量検証測定具と、を有することを最も主要な特徴とする。   The present invention is an individual patient 3D print phantom creation support apparatus for creating a phantom capable of performing dose verification of a treatment plan of radiation treatment for each patient, which is a group of CT image data of a patient imaged for radiation treatment plan Storage means for storing the image data, a process for automatically extracting phantom image data consisting of body surface, bone, soft tissue and air according to the CT value of each pixel in the CT image data group, and the image data for the phantom Data processing for filling the area of the body surface and the soft tissue with the output material of the 3D printer when outputting the 3D printer, data processing for making the bone area hollow based on the image data for the phantom, and the image for the phantom Image data reconstructing means for performing data processing for setting the loading position of the dose verification measuring instrument based on the data, and the image data Phantom image data storage means for storing the processing result of the reconstruction means, 3D print data conversion for performing the respective data processing and converting the phantom image data stored in the phantom image data storage means into 3D print data Means and an output material adjusted to have a linear attenuation rate simulating a linear attenuation rate of each part of the patient based on the 3D printing data transferred from the 3D printing data conversion means, using the output material 3D printer having a body surface corresponding to data for 3D printing, soft tissue, and outputting a phantom having a cavity area and a loading position, and a patient filled in the cavity area to make the outputted phantom a finished product The most important thing is to have an equivalent substance that simulates the rate of linear attenuation of bone and a dose verification tool to be loaded at the loading position. And features.

請求項1、2記載の発明によれば、これまで実現不可能であった実際の患者の組織状態を忠実に再現した状態のファントムの作成支援を行うことが可能であり、また、3Dプリンタによるプリント出力後一体化されてファントムとなる複数のファントム要素を作成して組み立てる構成を採用して実際の患者の組織状態を忠実に再現した状態のファントムの作成支援を行うことが可能な個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置を実現し提供することができる。   According to the inventions of claims 1 and 2, it is possible to support creation of a phantom in a state of faithfully reproducing the tissue condition of an actual patient which could not be realized up to now, and by a 3D printer. For individual patients who can use the configuration to create and assemble multiple phantom elements that are integrated after printing output and become phantoms to support creation of phantoms in a state that faithfully reproduces the actual patient's tissue state A 3D print phantom creation support device can be realized and provided.

請求項3乃至6記載の発明によれば、上記個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置によるファントムの作成支援を実現し、更には、CT画像データ群の各画素のCT値をより的確に反映した高精度のファントムを作成し得るとともに、石膏のような等価物質を流し込めるように骨領域を空洞とする後続のデータ処理、更には等価物質の充填率設定の適正化を実現できる個別患者用3Dプリントファントム作成支援プログラムを実現し提供することができる。   According to the invention of claims 3 to 6, the creation support of the phantom is realized by the 3D print phantom creation support device for individual patients, and further, the CT value of each pixel of the CT image data group is more properly reflected. While being able to create a high-precision phantom, it is possible to realize subsequent data processing in which the bone area is hollowed so that the equivalent substance such as gypsum can be poured, and further optimization of the filling rate setting of the equivalent substance can be realized. A print phantom creation support program can be realized and provided.

請求項7乃至10記載の発明によれば、実際の患者の組織状態を忠実に再現した形態を有し、また、3Dプリンタによるプリント出力後一体化される複数のファントム要素を作成し組み立てることができ、更には、患者のCT画像データ群から抽出した各要素の領域のCT値に応じて体表面、軟質組織に関する3Dプリンタの出力素材の線減弱率、及び骨の領域に充填する等価物質の充填率を調整することで、各要素の各領域の線減弱率を調整可能であるファントムを実現し提供することができる。   According to the invention of claims 7 to 10, it is possible to create and assemble a plurality of phantom elements that have a form that faithfully reproduces the actual patient's tissue condition, and are integrated after print output by the 3D printer. Furthermore, according to the CT value of the area of each element extracted from the patient's CT image data group, the linear attenuation rate of the output material of the 3D printer regarding the body surface, soft tissue, and the equivalent substance to be filled in the bone area By adjusting the filling rate, it is possible to realize and provide a phantom in which the linear attenuation rate of each region of each element can be adjusted.

請求項11、12記載の発明によれば、これまで実現不可能であった実際の患者の組織状態を忠実に再現した状態のファントムの作成支援を行い、又は3Dプリンタによるプリント出力後一体化される複数のファントム要素を作成し組み立てファントムとする作成支援を行い、作成したファントムを使用して当該患者に関する放射線治療計画の精度検証を的確に行うことが可能となり、これまでの既存のファントムでは発見が困難であった放射線治療計画のエラーを検出することができ、この結果、これまで以上により高精度で高品質な放射線治療を実現することが可能な個別患者用3Dプリントファントム作成・検証支援方法を実現し提供することができる。   According to the invention as set forth in claims 11 and 12, the creation support of the phantom in a state of faithfully reproducing the tissue condition of the actual patient which could not be realized so far is performed or integrated after print output by the 3D printer Support the creation of multiple phantom elements to create an assembly phantom, and use the created phantom to accurately verify the accuracy of the radiation treatment plan for the patient. Can detect errors in radiation treatment plans that were difficult to achieve, and as a result, a method for creating and verifying 3D printed phantoms for individual patients that can realize more accurate and higher quality radiation treatment than ever before Can be realized and provided.

図1は本発明の実施例に係る個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置の全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an entire configuration of an individual patient 3D print phantom creation support apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は本実施例に係る個別患者用3Dプリントファントム作成・検証支援方法の一連の工程を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a series of steps of the individual patient 3D print phantom creation / verification support method according to the present embodiment. 図3は本実施例に係る個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置によりデータ処理する患者のCT画像の一例を示す図である。FIG. 3 is a view showing an example of a CT image of a patient to be subjected to data processing by the individual patient 3D print phantom creation support device according to the present embodiment. 図4は本実施例に係る個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置により抽出した体表面、骨、軟質組織、空気の体軸断面(Axial)、横切り断面(Coronal)、縦切断面(Sagital)、体表面の各画像データに基づく各画像の表示例を示す図である。FIG. 4 is a body surface, bone, soft tissue, air axial cross section (Axial), transverse cross section (Coronal), vertical cut surface (Sagital), extracted by the individual patient 3D print phantom creation support device according to the present embodiment. It is a figure which shows the example of a display of each image based on each image data of a body surface. 図5は本実施例に係る個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置により骨の部分を空洞となるように設定した場合におけるサジタル画像の一部の表示例を示す図である。FIG. 5 is a view showing a display example of a part of a sagittal image when the bone portion is set to be hollow by the individual patient 3D print phantom creation support device according to the present embodiment. 図6は本実施例に係る個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置により抽出した体表面、骨、軟質組織、空気の体軸断面(Axial)、横切り断面(Coronal)、縦切断面(Sagital)、体表面の各画像データの各面に対して更に二つに分割できるようにデータ設定した場合の各画像の表示例を示す図である。FIG. 6 is a body surface, bone, soft tissue, body axial cross section (Axial), cross section (Coronal), vertical cut surface (Sagital), body surface, bone and soft tissue extracted by the individual patient 3D print phantom creation support device according to the present embodiment. It is a figure which shows the example of a display of each image at the time of setting data so that it can be divided | segmented into two with respect to each surface of each image data of a body surface. 図7は本実施例に係る個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置により抽出した体表面、骨、軟質組織、空気の体軸断面(Axial)、横切り断面(Coronal)、縦切断面(Sagital)の各画像データの各面に対して更に二つに分割できるようにデータ設定した場合の各画像の表示例を示す図である。FIG. 7 shows the body surface, bone, soft tissue, body axial cross section (Axial), cross section (Coronal), and vertical cut surface (Sagital) of the body surface, bone and soft tissue extracted by the individual patient 3D print phantom creation support device according to the present embodiment. It is a figure which shows the example of a display of each image at the time of setting data so that it can divide into two with respect to each side of each image data. 図8左欄、右欄は本実施例に係る個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置において、3Dプリンタによりプリント出力した2分割一体型のファントムの一例を示す図である。FIG. 8 left column, right column is a view showing an example of a two-part integral type phantom printed out by a 3D printer in the individual patient 3D print phantom creation support device according to the present embodiment.

本発明は、治療計画作成時に使用したCT画像データを基に、3Dプリンタを使用して、放射線治療計画の線量検証が可能で、人体外形及び人体内組織の線減弱率を調整可能な高精度なファントムを得ることができる個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置を実現し提供するという目的を、放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群を記憶する記憶手段と、前記CT画像データ群における各画素のCT値に応じて体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する処理と、前記ファントム用画像データを基に体表面、軟質組織の領域を3Dプリンタ出力時に当該3Dプリンタにおける出力素材で埋めるデータ処理と、前記ファントム用画像データを基に骨の領域を空洞とするデータ処理と、前記ファントム用画像データを基に線量検証測定具の装填位置の設定を行うデータ処理と、を実行する画像データ再構成手段と、前記画像データ再構成手段の処理結果を記憶するファントム用画像データ記憶手段と、前記各データ処理を行いファントム用画像データ記憶手段に記憶されたファントム用画像データを3Dプリント用データに変換する3Dプリント用データ変換手段と、前記3Dプリント用データ変換手段から転送される前記3Dプリント用データを基に患者の前記各部位の線減弱率を模擬した線減弱率を有するように調整した出力素材を用いて、前記3Dプリント用データに対応した体表面、軟質組織を備え、空洞領域及び装填位置を具備するファントムを出力する3Dプリンタと、出力したファントムを完成品とするために、前記空洞領域に充填される患者の骨の線減弱率を模擬した等価物質及び前記装填位置に装填される線量検証測定具と、を有する構成とし、また、3Dプリンタにより、プリント出力後一体化されてファントムとなる複数のファントム要素を出力する構成により実現した。   The present invention is based on CT image data used at the time of treatment planning making, it is possible to do dose verification of radiation treatment planning using a 3D printer, and high precision that can adjust the line attenuation rate of the human body outline and the tissue in the human body. Storage means for storing a group of CT image data of a patient imaged for radiation treatment planning, and a purpose of realizing and providing a 3D printing phantom creation support apparatus for individual patients capable of obtaining a large phantom, and the CT image data group Processing for automatically extracting image data for phantom consisting of body surface, bone, soft tissue and air according to the CT value of each pixel in 3D, and 3D region of body surface and soft tissue based on the image data for phantom Data processing for filling with output material in the 3D printer at the time of printer output, and data processing for making a bone region hollow based on the image data for phantoms, Image data reconstruction means for executing data processing for setting the loading position of the dose verification measurement tool based on the phantom image data, and phantom image data storage for storing the processing result of the image data reconstruction means Means, data conversion means for 3D printing which converts the image data for phantom stored in the image data storage means for phantom into the data for 3D printing by performing each data processing, and transferred from the data conversion means for 3D printing Body surface corresponding to the data for 3D printing, using a soft tissue, using an output material adjusted to have a linear attenuation rate simulating the linear attenuation rate of each part of the patient based on the data for 3D printing , A 3D printer that outputs a phantom having a cavity area and a loading position, and the phantom that is output as a finished product An equivalent material simulating the linear attenuation rate of the patient's bone to be filled in the cavity area and a dose verification measurement tool to be loaded at the loading position, and integrated after printing output by a 3D printer It is realized by the configuration which outputs a plurality of phantom elements which become a phantom.

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置、3Dプリントファントム作成支援プログラム、フアントム、及び3Dプリントファントム作成・検証支援方法について詳細に説明する。   The individual patient 3D print phantom creation support device, 3D print phantom creation support program, phantom, and 3D print phantom creation / verification support method according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

ここに、ファントムとは、患者の人体組織と近似した材料で作成した人体模擬模型と定義して以下の説明を行う。   Here, the phantom is defined as a human-body model created by a material approximate to the human body tissue of a patient, and the following description will be made.

このファントムは、放射線測定器の校正、又は放射線診断や放射線治療の際の患者のための基礎データを求めて、一層正確な線量測定を実現したり、又は診療や治療に役立てたり、装置の性能を検査したりする用途を有するものである。   This phantom can be used to calibrate the radiometer, or to obtain basic data for the patient during radiodiagnosis or radiotherapy, to achieve more accurate dosimetry, or to aid in medical care or treatment, or device performance. Have an application to check

本実施例に係る個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置1、すなわち、換言すると、患者個別検証用とも言うべき3Dプリントファントム作成支援装置1は、図1に示すように、この装置全体の制御を行う制御手段2と、3Dプリントファントム作成支援プログラム(以下単に「プログラム」という)を格納したプログラムメモリ3と、放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群を記憶する記憶手段4と、前記プログラムに基づき、前記CT画像データ群における各画素のCT値に応じて体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する処理、前記ファントム用画像データを基に体表面、軟質組織の領域を3Dプリンタ12の出力時に当該3Dプリンタ11における出力素材で埋めるデータ処理、前記ファントム用画像データを基に骨の領域を空洞とするデータ処理、前記ファントム用画像データを基に線量検証測定具の装填位置の設定を行うデータ処理等を実行し、データ処理したファントム用画像データを生成する画像データ再構成手段5と、前記画像データ再構成手段4の処理結果を記憶するファントム用画像データ記憶手段6と、前記各データ処理を行いファントム用画像データ記憶手段6に記憶されたファントム用画像データを例えばSTL形式の3Dプリントデータに変換する3Dプリントデータ変換手段7と、前記3Dプリントデータを記憶する3Dプリント用データ記憶手段8と、前記STL形式の3Dプリントデータを外部に転送するための転送用インターフェース9と、各種画像等を表示する表示手段10と、データ処理に必要な文字、数字等を入力するための入力手段11と、前記3Dプリントデータ記憶手段8から転送用インターフェース9を介して転送される前記3Dプリントデータを基に患者の前記各部位の線減弱率を模擬した線減弱率を有するように調整した例えばABS樹脂等からなる出力素材を用いて、前記3Dプリントデータに対応した体表面、軟質組織を備え、空洞領域及び装填位置を具備するファントム21を出力する3Dプリンタ12と、出力したファントム21を完成品とするために、前記空洞領域に充填される患者の骨の線減弱率を模擬した図示しない例えば石膏等の等価物質及び前記装填位置に装填される図示しないがチェンバー装置等の線量検証測定具と、を有している。   The individual patient 3D print phantom creation support device 1 according to the present embodiment, that is, the 3D print phantom creation support device 1 to be also referred to as patient individual verification, in other words, controls the entire device as shown in FIG. Control means 2 for performing the program, a program memory 3 storing a 3D print phantom creation support program (hereinafter simply referred to as "program"), storage means 4 for storing CT image data groups of patients imaged for radiation treatment planning, A process of automatically extracting phantom image data consisting of body surface, bone, soft tissue, air according to the CT value of each pixel in the CT image data group based on a program, based on the phantom image data The surface, the area of the soft tissue is filled with the output material in the 3D printer 11 when the 3D printer 12 outputs. Processing, data processing that makes the bone area a cavity based on the image data for phantom, data processing that sets the loading position of the dose verification measurement tool based on the image data for phantom, etc. Image data reconstructing means 5 for generating image data for image, phantom image data storing means 6 for storing the processing result of the image data reconstructing means 4 and image data storing means 6 for phantom data For example, 3D print data conversion means 7 for converting stored phantom image data into 3D print data in STL format, 3D print data storage means 8 for storing 3D print data, and 3D print data in STL format Transfer interface 9 for transfer to the outside, and display means 10 for displaying various images and the like , Input means 11 for inputting characters, numbers, etc. necessary for data processing, and each part of the patient based on the 3D print data transferred from the 3D print data storage means 8 through the transfer interface 9 Using an output material made of, for example, ABS resin etc. adjusted to have a linear attenuation rate that simulates the linear attenuation rate of the body, including a body surface corresponding to the 3D print data, a soft tissue, and equipped with a cavity area and a loading position 3D printer 12 for outputting the phantom 21 and the equivalent material such as gypsum (not shown) simulating the linear attenuation rate of the patient's bone to be filled in the hollow area in order to make the outputted phantom 21 a finished product Although not shown, a dose verification measurement tool such as a chamber apparatus is loaded at the loading position.

次に、上述した本実施例に係る個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置1を使用して実行する個別患者用3Dプリントファントム作成・検証支援方法について、図2、及び図3乃至図8をも参照して説明する。   Next, an individual patient 3D print phantom creation / verification support method executed using the individual patient 3D print phantom creation support device 1 according to the present embodiment described above is also shown in FIGS. 2 and 3 to 8. Refer to the description.

まず、前記画像データ再構成手段5は、オペレータの入力手段11からの入力操作に応じて、制御手段2の制御の基に、前記プログラムに基づき図3に示す表示形態となる患者のT画像データ群における各画素のCT値に応じて体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する処理を行う。   First, the image data reconstruction means 5 receives the T image data of the patient in the display form shown in FIG. 3 based on the program under the control of the control means 2 in accordance with the input operation from the input means 11 of the operator. A process of automatically extracting phantom image data consisting of a body surface, bone, soft tissue and air is performed according to the CT value of each pixel in the group.

抽出したファントム用画像データに対応する体軸断面(Axial)、横切り断面(Coronal)、縦切断面(Sagital)、及び体表面の各画像の表示例を図4に示す。   A display example of each image of a body axial cross section (Axial), a transverse cross section (Coronal), a longitudinal cross section (Sagital), and a body surface corresponding to the extracted image data for phantom is shown in FIG.

次に、前記画像データ再構成手段5は、オペレータの入力手段11からの入力操作に応じて、前記ファントム用画像データを基に体表面、軟質組織の領域を3Dプリンタ12の出力時に当該3Dプリンタ12における出力素材で埋めるデータ設定、前記ファントム用画像データを基に骨の領域を空洞とするデータ設定処理を実行する。   Next, the image data reconstruction means 5 responds to the input operation from the input means 11 of the operator, based on the image data for phantom, the area of the body surface and the soft tissue when the 3D printer 12 outputs the 3D printer 12. Data setting to be filled with the output material at 12 and data setting processing to make the bone region hollow based on the image data for phantom are executed.

上述した体表面、軟質組織の領域を3Dプリンタ12の出力時に当該3Dプリンタ12における出力素材で埋めるデータ設定においては、患者の体表面や軟質組織の領域に関する平均CT値に合わせて出力素材の素材充填率を任意に変更(50〜100%)する設定も行う。   In the data setting in which the area of the body surface and the soft tissue described above is filled with the output material in the 3D printer 12 when the 3D printer 12 outputs, the material of the output material according to the average CT value of the area of the patient's body surface and the soft tissue The setting to change the filling rate arbitrarily (50 to 100%) is also performed.

また、骨の領域を空洞とするデータ設定においては、3Dプリンタ12によるファントム21の出力後に、当該骨の領域に当該骨のX線減弱率と同等のX線減弱率を有するように調整した等価物質である例えば石膏を流し込めるような形状になるようにデータ設定を行うものである。   Further, in the data setting in which the bone area is hollow, after the output of the phantom 21 by the 3D printer 12, the equivalent is adjusted to have the X-ray attenuation rate equivalent to the X-ray attenuation rate of the bone in the bone area. The data setting is performed so that the material, for example, gypsum can be poured.

図5は、骨の領域を空洞とするデータ設定を行ったファントム用画像データに対応するサジタル画像の一部の表示例を示すものである。   FIG. 5 shows a display example of a part of a sagittal image corresponding to phantom image data for which data setting has been performed to make a bone region hollow.

次に、前記画像データ再構成手段5は、オペレータの入力手段11からの入力操作に応じて、前記ファントム用画像データを基に指定した体軸断面(Axial)、横切り断面(Coronal)、縦切断面(Sagital)、及び体表面の各面の画像データに対して、3Dプリンタ12による出力後において断面を境に二つに分離したファントム要素21a、21bとなるようにデータ編集する。   Next, the image data reconstructing means 5 determines the axial cross section (Axial), the transverse cross section (Coronal), and the longitudinal cutting specified based on the image data for the phantom according to the input operation from the input means 11 of the operator. The image data of each surface of the surface (Sagital) and the body surface is edited so as to be phantom elements 21a and 21b separated into two after the output by the 3D printer 12 at the cross section.

この際、断面位置のデータ編集や、図示しないが断面に検証フィルムを装填する位置のデータ編集、図示しないが分離したファントム要素を一体に合体できるような雌雄の結合用ファク形状のデータ編集も併せて行う。   At this time, data editing of the cross-sectional position, data editing of the position where the verification film is loaded on the cross section (not shown), and data editing of male and female coupling shapes so that phantom elements separated (not shown) can be united integrally Do.

図6、図7に指定した体軸断面(Axial)、横切り断面(Coronal)、縦切断面(Sagital)の各面の画像データに対応する画像表示例を示す。   An image display example corresponding to image data of each surface of the body axial cross section (Axial), the transverse cross section (Coronal), and the vertical cross section (Sagital) specified in FIGS. 6 and 7 is shown.

このようにして、上述したような各種のデータ処理を行ったファントム用画像データは、前記ファントム用画像データ記憶手段6に記憶される。   Thus, the phantom image data subjected to the various data processing as described above is stored in the phantom image data storage means 6.

次に、3Dプリントデータ変換手段7は、オペレータの入力手段11からの入力操作に応じて、制御手段2の制御の基に、前記ファントム用画像データ記憶手段6に記憶されているファントム用画像データを例えばSTL形式の3Dプリントデータに変換する。   Next, the 3D print data conversion means 7 receives the image data for phantom stored in the image data storage means for phantom 6 under the control of the control means 2 in accordance with the input operation from the input means 11 of the operator. Are converted to, for example, 3D print data in the STL format.

変換された前記3Dプリントデータは、前記3Dプリント用データ記憶手段8に記憶される。   The converted 3D print data is stored in the 3D print data storage means 8.

オペレータの入力手段11からの入力操作に応じて、3Dプリント用データ記憶手段8に記憶されている前記3Dプリントデータは転送用インターフェース9を経て、3Dプリンタ12に転送する。   The 3D print data stored in the 3D printing data storage unit 8 is transferred to the 3D printer 12 via the transfer interface 9 in response to an input operation from the input unit 11 of the operator.

これにより、前記3Dプリンタ12は、前記3Dプリント用データを基に前記ファントム用画像データに対応したファントム要素21a、21bからなるファントム21を患者の各部位の線減弱率を模擬した線減弱率を有する出力素材を用いて例えば図8に示す形態でプリント出力する。   Thereby, the 3D printer 12 simulates the linear attenuation rate of the phantom 21 composed of phantom elements 21a and 21b corresponding to the image data for phantom based on the data for 3D printing, simulating the linear attenuation rate of each part of the patient. Using the output material that it has, for example, it prints out in the form shown in FIG.

次に、プリント出力したファントム21における空洞領域に患者の骨の線減弱率を模擬した石膏等の等価物質を充填するとともに、出力したファントム21における装填位置にチェンバー装置のような線量検証測定具を装填してファントム21を完成品とする。   Next, the cavity area in the printed phantom 21 is filled with an equivalent substance such as gypsum simulating the line attenuation rate of the patient's bone, and the dose verification measuring instrument such as a chamber device is loaded at the loading position in the phantom 21 output. Load to make the phantom 21 a finished product.

なお、図8左欄、右欄は、2分割からなるファントム要素21a、21bを連結して一体型のファントム21とした例を示すものである。   The left column and the right column in FIG. 8 show an example in which phantom elements 21a and 21b formed by two divisions are connected to form an integral phantom 21.

そして、上述した工程を経て完成したファントム21を用いて当該患者の治療計画に基づく線量検証を実行する。   And the dose verification based on the treatment plan of the said patient is performed using the phantom 21 completed through the process mentioned above.

以上説明した本実施例の個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置1によれば、これまで実現不可能であった実際の患者の組織状態を忠実に再現した状態のファントム21の作成支援を行うことができる。   According to the individual patient 3D print phantom creation support device 1 of the present embodiment described above, the creation support of the phantom 21 in a state of faithfully reproducing the tissue condition of an actual patient which has been impossible until now is performed. Can.

また、本実施例の個別患者用3Dプリントファントム作成・検証支援方法によれば、これまで実現不可能であった実際の患者の組織状態を忠実に再現した状態のファントム21の作成支援を行い、更に作成したファントム21を使用して当該患者に関する放射線治療計画の精度検証を的確に行うことが可能となり、これまでの既存のファントムでは発見が困難であった放射線治療計画のエラーを検出することができ、この結果、これまで以上により高精度で高品質な放射線治療を実現することができるようになる。   Further, according to the individual patient 3D print phantom creation / verification support method of the present embodiment, the creation support of the phantom 21 in a state in which the tissue condition of the actual patient which has not been realized until now is faithfully reproduced Furthermore, it is possible to accurately verify the radiation treatment plan for the patient using the created phantom 21 and to detect errors in the radiation treatment plan that were difficult to detect with existing phantoms so far. As a result, it is possible to realize radiotherapy with higher accuracy and quality than ever before.

従来技術においては、患者の体型に近い形態のファントムを構築する技術は存在するものの、この場合のファントム内部は水等価で均質であり、患者の肺や軟質組織等、代表的な臓器類を高精度で再現することはできなかった。   In the prior art, although there is a technique for constructing a phantom close to the shape of a patient, the inside of the phantom in this case is water equivalent and homogeneous, and representative organs such as the patient's lung and soft tissue are high. It could not be reproduced with accuracy.

しかし、本実施例に係るファントム21によれば、CT画像情報群と3Dプリンタ12の技術を用いることで、当該ファントム21において、患者の体型及び体内の組織に対応してボクセル単位でのX線減弱率を再現することができ、実際の患者に放射線を照射した状態をより忠実に模擬することが可能となる。
ここで、CT画像に含まれる各部位のCT値と3Dプリンタ12の出力素材との関係及び軟部組織の充填率とCT値との関係、及び、石膏について言及すると、軟部組織の平均CT値:患者では12.1±124.5HU、ファントム21では13.0±144.3HU、骨:患者では771.5±405.3HU、ファントム21では439.5±137.0HUとなる例を挙げることができる。
また、軟部組織は、PLAを充填率100%で作成し、骨は水と石膏を2:1で混合して作成する。
軟部組織については、充填率が10%でCT値は−850HU、20%で−750HU、30%で−650HU、40%で−550HU、50%で−450HU、60%で−350HU、70%で−250HU、80%で−150HU、90%で−50HU、100%で−25HUの例を挙げることができる。
さらに、等価物質である石膏については、液体状の石膏を流し込んで固めるものである。
However, according to the phantom 21 according to the present embodiment, by using the CT image information group and the technique of the 3D printer 12, in the phantom 21, X-rays in voxel units corresponding to the patient's body shape and tissue in the body The rate of attenuation can be reproduced, and it is possible to more closely simulate the situation where the actual patient was irradiated.
Here, referring to the relationship between the CT value of each part included in the CT image and the output material of the 3D printer 12, the relationship between the filling ratio of the soft tissue and the CT value, and gypsum, the average CT value of the soft tissue: 12.1 ± 124.5 HU for patients, 13.0 ± 144.3 HU for phantom 21, bone: 771.5 ± 405.3 HU for patients, 439.5 ± 137.0 HU for phantom 21 it can.
In addition, soft tissue is made of PLA at a filling rate of 100%, and bone is made by mixing water and gypsum at a ratio of 2: 1.
For soft tissue, the filling rate is 10% and CT value is -850 HU, 20%-750 HU, 30%-650 HU, 40%-550 HU, 50%-450 HU, 60%-350 HU, 70% Examples are -250 HU, 80%-150 HU, 90%-50 HU, 100%-25 HU.
Furthermore, with regard to gypsum which is an equivalent substance, liquid gypsum is poured and solidified.

すなわち、通常の鋳型を作成してファントムを作成する従来技術ではボクセル単位でのX線減弱率の変更を行うことは不可能であったが、本実施例に係るファントム21によれば、そのような問題を解決することができる。   That is, although it was impossible to change the X-ray attenuation rate in voxel units in the conventional technique of creating a normal mold and creating a phantom, according to the phantom 21 according to the present embodiment, Problem can be solved.

本実施例の個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置1、個別患者用3Dプリントファントム作成・検証支援方法について更に言及すると、CT画像データ群から骨と軟質組織を含む二つ以上の領域を抽出し、骨、軟質組織の領域は3Dプリンタ12で出力させない(空洞とする)モデリングデータを自動作成し、そのデータを3Dプリンタ12に送り、既述したようなファントム21を出力するようにすることもできる。   Further referring to the individual patient 3D print phantom creation support device 1 of this embodiment and the individual patient 3D print phantom creation / verification support method, two or more regions including bone and soft tissue are extracted from the CT image data group The bone and soft tissue areas are not output by the 3D printer 12 (modeling data is automatically created), and the data is sent to the 3D printer 12 to output the phantom 21 as described above. it can.

そして、出力させないことで生じる骨と軟質組織に相当する領域(空洞)に、骨及び軟質組織と同等の線減弱率を有する等価物質を流し込むことにより、患者の体外、及び体内のX縮減弱率をボクセル単位で忠実に再現できるファントム21を作成するようにすることもできる。   Then, by pouring an equivalent substance having a linear attenuation rate equal to that of bone and soft tissue into the area (cavity) corresponding to bone and soft tissue generated by not outputting, the X reduction rate in the patient's external body and in the body It is also possible to create a phantom 21 which can faithfully reproduce V in units of voxels.

この際、骨及び軟部組織の空間に流し込んだ等価物質は外に漏れない構造とすることが肝要となる。   At this time, it is important that the equivalent substance poured into the space of the bone and the soft tissue has a structure which does not leak out.

また、作成したファントム21において、任意の位置にX線の線量を測定するためのチェンバー装置、フィルム、又は任意の構造物を挿入できる構造を任意にモデリングすることができる。   Also, in the created phantom 21, a chamber apparatus for measuring the dose of X-rays at any position, a film, or a structure to which any structure can be inserted can be optionally modeled.

更に、前記3Dプリンタ12によって分割状態の二つのファントム要素21a、21bを互いに接合し一体化したファントム21として完成することが可能な構造として出力できる。   Furthermore, the 3D printer 12 can output as a structure that can be completed as a phantom 21 in which two phantom elements 21a and 21b in a divided state are joined together and integrated.

また、等価物質を流し込む対象領域のうち他の構造要素が接している箇所について、他の材料で穴埋めして外に漏れない構成とすることもできる。   In addition, it is possible to fill in a hole with another material at a portion where another structural element is in contact in the target region into which the equivalent substance is to be poured to prevent leakage to the outside.

更には、骨及び軟部組織と同等の放射線線減弱率を有する物質を流し込む対象領域のうち、体表外又は切断面のいずれにも接さず他の領域に完全に内包される領域を自動的に検知し、体表外、切断面、別の領域のいずれかへの接続部を自動的に生成することで、外部から物質を流し込める構成とすることもできる。   Furthermore, in the target area into which a substance having a radiation attenuation rate equivalent to that of bone and soft tissue is to be poured, an area which is completely in contact with neither the outside of the body surface nor the cut surface and is completely contained in the other area By automatically generating a connection to any of the outside of the body, the cut surface, and another area, it is possible to allow the substance to flow from the outside.

更にまた、作成するファントム21において、任意の位置に電離箱線量計等の各種線量計、フィルム又は任意の構造物を挿入できる構造については3Dプリンタ12に転送するファントム用画像データのデータ設定により容易に実現することができる。   Furthermore, in the phantom 21 to be created, various dosimeters such as an ionization chamber dosimeter, a film or a structure capable of inserting an arbitrary structure at an arbitrary position can be easily set by data setting of image data for phantom transferred to the 3D printer 12 Can be realized.

また、前記プログラムに関しては、前記放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群の各画素のCT値に応じて、体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する処理に、事前に計測された3Dプリンタ12の出力素材のCT値に基づいて、当該出力素材のCT値と異なるCT値を持つ領域を再現するための等価物質の充填率を自動的に算出し、その領域を算出した充填率に基づいた格子状又はハニカム構造状のパターンデータに置き換えるデータ処理を付加することもでき、これにより、3Dプリンタ12によるファントム21用の出力素材を調整してより適切なCT値を持った出力素材によりCT画像データ群の各画素のCT値をより的確に反映した高精度のファントム21を得ることが可能となる。   Further, regarding the program, according to the CT value of each pixel of the CT image data group of the patient imaged for the radiation treatment plan, the image data for phantom consisting of body surface, bone, soft tissue and air is automatically made. In the extraction process, based on the CT value of the output material of the 3D printer 12 measured in advance, the filling rate of the equivalent substance for reproducing a region having a CT value different from the CT value of the output material is automatically made. It is also possible to add data processing to be calculated and to replace the area with grid-like or honeycomb-like pattern data based on the calculated filling factor, thereby adjusting the output material for the phantom 21 by the 3D printer 12 It is possible to obtain a high accuracy phantom 21 that more accurately reflects the CT value of each pixel of the CT image data group by the output material having a more appropriate CT value That.

また、前記プログラムに関しては、前記放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群の各画素のCT値に応じて、体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する処理に、抽出した骨領域の画像から更にCT値の低い内部領域を抽出し、当該内部領域の体積に相当する分を外側から削除することで、前記骨領域の形状を内部に空洞を持たない等価な体積を持つ骨形状のデータに置き換えるデータ処理を付加することもでき、これにより、石膏のような等価物質を流し込めるように骨領域を空洞とする後続のデータ処理、更には等価物質の充填率設定の適正化を実現できる。   Further, regarding the program, according to the CT value of each pixel of the CT image data group of the patient imaged for the radiation treatment plan, the image data for phantom consisting of body surface, bone, soft tissue and air is automatically made. In the process of extraction, an internal region with a low CT value is further extracted from the image of the extracted bone region, and a portion corresponding to the volume of the internal region is eliminated from the outside, thereby hollowing the shape of the bone region inside. It is also possible to add data processing to replace the data of bone shape having equivalent volume which does not have, so that the subsequent data processing to make the bone area hollow so that equivalent material such as gypsum can be poured, and further equivalent It is possible to realize the setting of the filling rate of the substance properly.

本発明によるファントムは、放射線療法における治療計画の作成検証や、放射線発生装置の校正用ファントムとして好適に用いることができる。また、本発明は、X線コンピュータ断層撮影画像の他、磁気共鳴断層画像(MRI断層画像)、陽電子放射断層画像等に基づくファントム作成支援技術として広範に応用可能である。   The phantom according to the present invention can be suitably used as preparation and verification of a treatment plan in radiation therapy and as a calibration phantom of a radiation generating apparatus. Furthermore, the present invention can be widely applied as a phantom creation support technique based on magnetic resonance tomographic images (MRI tomographic images), positron emission tomographic images, etc., in addition to X-ray computed tomography images.

1 個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置
2 制御手段
3 プログラムメモリ
4 記憶手段
5 画像データ再構成手段
6 ファントム用画像データ記憶手段
7 3Dプリントデータ変換手段
8 3Dプリント用データ記憶手段
9 転送インターフェース
10 表示手段
11 入力手段
12 3Dプリンタ
21 ファントム
21a ファントム要素
21b ファントム要素
1 individual patient 3D print phantom creation support device 2 control means 3 program memory 4 storage means 5 image data reconstruction means 6 phantom image data storage means 7 3D print data conversion means 8 3D print data storage means 9 transfer interface 10 display Means 11 Input means 12 3D printer 21 phantom 21a phantom element 21b phantom element

Claims (12)

放射線治療の治療計画の線量検証を患者毎に行うことができるファントムを作成する個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置であって、
放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群を記憶する記憶手段と、
前記CT画像データ群における各画素のCT値に応じて体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する処理と、前記ファントム用画像データを基に体表面、軟質組織の領域を3Dプリンタ出力時に当該3Dプリンタにおける出力素材で埋めるデータ処理と、前記ファントム用画像データを基に骨の領域を空洞とするデータ処理と、前記ファントム用画像データを基に線量検証測定具の装填位置の設定を行うデータ処理と、を実行する画像データ再構成手段と、
前記画像データ再構成手段の処理結果を記憶するファントム用画像データ記憶手段と、
前記各データ処理を行いファントム用画像データ記憶手段に記憶されたファントム用画像データを3Dプリント用データに変換する3Dプリント用データ変換手段と、
前記3Dプリント用データ変換手段から転送される前記3Dプリント用データを基に患者の前記各部位の線減弱率を模擬した線減弱率を有するように調整した出力素材を用いて、前記3Dプリント用データに対応した体表面、軟質組織を備え、空洞領域及び装填位置を具備するファントムを出力する3Dプリンタと、
出力したファントムを完成品とするために、前記空洞領域に充填される患者の骨の線減弱率を模擬した等価物質及び前記装填位置に装填される線量検証測定具と、
を有することを特徴とする個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置。
An individual patient 3D printed phantom creation support apparatus for creating a phantom capable of performing dose verification of a treatment plan of radiation therapy for each patient,
Storage means for storing a group of CT image data of a patient imaged for radiation treatment planning;
A process for automatically extracting phantom image data consisting of body surface, bone, soft tissue and air according to the CT value of each pixel in the CT image data group, body surface based on the phantom image data, soft Data processing that fills the area of the tissue with the output material in the 3D printer when the 3D printer is output, data processing that makes the bone area the cavity based on the image data for phantom, dose verification measurement based on the image data for phantom Image data reconstructing means for executing data processing for setting the loading position of the tool;
Phantom image data storage means for storing processing results of the image data reconstruction means;
3D print data conversion means for performing the respective data processing and converting the phantom image data stored in the phantom image data storage means into 3D print data;
For 3D printing using an output material adjusted to have a linear attenuation rate simulating a linear attenuation rate of each part of the patient based on the 3D printing data transferred from the 3D printing data conversion means A 3D printer that outputs a phantom having a body surface corresponding to data, soft tissue, and a cavity area and a loading position;
An equivalent substance simulating a linear attenuation rate of a patient's bone to be filled in the cavity region and a dose verification measurement tool to be loaded at the loading position, in order to make the output phantom a finished product;
An individual patient 3D printing phantom creation support device characterized by having.
前記画像データ再構成手段におけるファントム用画像データには、体表面、骨、軟質組織、空気の抽出データに加えて、少なくとも骨と軟質組織を含む二つ以上の領域を抽出し更に一つ以上の切断面を設定したデータが含まれ、前記3Dプリンタは、データ設定した切断面に対応して分割され、プリント出力後一体化されてファントムとなる複数のファントム要素を出力することを特徴とする請求項1記載の個別患者用3Dプリントファントム作成支援装置。   In the image data for phantom in the image data reconstruction means, in addition to the extraction data of body surface, bone, soft tissue, air, two or more regions including at least bone and soft tissue are extracted, and one or more further The data includes a set cutting plane, and the 3D printer outputs a plurality of phantom elements that are divided according to the set cutting plane and integrated after printing output to become a phantom. Item 3. The individual patient 3D printing phantom creation support device according to item 1. 放射線治療の治療計画の線量検証を患者毎に行うことができるファントムを作成するための個別患者用3Dプリントファントム作成支援プログラムであって、
放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群の各画素のCT値に応じて、体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する処理と、
前記体表面、軟質組織の領域を3Dプリンタ出力時に当該3Dプリンタにおける出力素材で埋めるようにするデータ処理と、
前記骨の領域を空洞とするデータ処理と、
前記ファントム用画像データを基に線量検証測定具の装填位置の設定を行うデータ処理と、
をコンピュータ実行可能としたことを特徴とする個別患者用3Dプリントファントム作成支援プログラム。
An individual patient 3D printed phantom creation support program for creating a phantom capable of performing dose verification of a treatment plan of radiation therapy for each patient,
A process of automatically extracting image data for a phantom consisting of body surface, bone, soft tissue and air according to the CT value of each pixel of a patient's CT image data group imaged for radiation treatment planning;
Data processing for filling the area of the body surface and the soft tissue with the output material of the 3D printer when the 3D printer is output;
Data processing in which the bone area is hollow;
Data processing for setting the loading position of the dose verification measuring instrument based on the image data for the phantom;
Computer-executable 3D print phantom creation support program for individual patients.
前記放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群の各画素のCT値に応じて、体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する処理には、
少なくとも骨と軟質組織を含む二つ以上の領域を抽出し更に一つ以上の切断面を設定するデータ処理が含まれることを特徴とする請求項3記載の個別患者用3Dプリントファントム作成支援プログラム。
The process for automatically extracting phantom image data consisting of body surface, bone, soft tissue, and air according to the CT value of each pixel of the patient's CT image data group imaged for the radiation treatment plan,
4. The individual patient 3D print phantom creation support program according to claim 3, further comprising data processing for extracting two or more regions including at least bone and soft tissue and setting one or more cut surfaces.
前記放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群の各画素のCT値に応じて、体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する処理には、
事前に計測された3Dプリンタの出力素材のCT値に基づいて、当該出力素材のCT値と異なるCT値を持つ領域を再現するための等価物質の充填率を自動的に算出し、その領域を算出した充填率に基づいた格子状又はハニカム構造状のパターンデータに置き換えるデータ処理を含むことを特徴とする請求項3又は4記載の個別患者用3Dプリントファントム作成支援プログラム。
The process for automatically extracting phantom image data consisting of body surface, bone, soft tissue, and air according to the CT value of each pixel of the patient's CT image data group imaged for the radiation treatment plan,
Based on the CT value of the output material of the 3D printer measured in advance, the filling factor of the equivalent substance for reproducing the area having a CT value different from the CT value of the output material is automatically calculated, and the area is The 3D print phantom creation support program for an individual patient according to claim 3 or 4, further comprising data processing for replacing with grid or honeycomb pattern data based on the calculated filling rate.
前記放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群の各画素のCT値に応じて、体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する処理には、
抽出した骨領域の画像から更にCT値の低い内部領域を抽出し、当該内部領域の体積に相当する分を外側から削除することで、前記骨領域の形状を内部に空洞を持たない等価な体積を持つ骨形状のデータに置き換えるデータ処理を含むことを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の個別患者用3Dプリントファントム作成支援プログラム。
The process for automatically extracting phantom image data consisting of body surface, bone, soft tissue, and air according to the CT value of each pixel of the patient's CT image data group imaged for the radiation treatment plan,
An internal volume with a low CT value is further extracted from the image of the extracted bone area, and an equivalent volume without a cavity inside of the shape of the bone area is deleted by removing from the outside an amount corresponding to the volume of the internal area. The 3D print phantom creation support program for individual patients according to any one of claims 3 to 5, comprising data processing to be replaced with data of bone shape having.
放射線治療の治療計画の線量検証を患者毎に行うことができるファントムであって、
放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群のCT値に応じて、体表面、骨、軟質組織、空気の領域がデータ設定され、体表面、軟質組織の領域を3Dプリンタにおける出力素材で埋めるデータ設定がされ、骨の領域を空洞とするデータ設定がされ、線量検証測定具の装填位置がデータ設定されたファントム用画像データを3Dプリント用データに変換し、患者の前記各部位の線減弱率を模擬した線減弱率を有する出力素材を用いた3Dプリンタにより出力して、体表面、軟質組織を備え、空洞領域及び装填位置を具備するファントムとし、
前記空洞領域に患者の骨の線減弱率を模擬した等価物質を充填し、前記装填位置に線量検証測定具を装填して完成品としたことを特徴とするファントム。
A phantom capable of performing dose verification of treatment plan for radiation therapy for each patient,
The area of body surface, bone, soft tissue, air is set according to the CT value of the CT image data group of the patient imaged for radiation treatment planning, and the area of body surface, soft tissue is output material in 3D printer Image data for phantom is set with data to be filled in, data to be hollowed in the bone area, and data to be loaded in the dose verification measurement tool is converted to data for 3D printing, and the line of each part of the patient A 3D printer using an output material having a linear attenuation rate that simulates an attenuation rate to obtain a phantom comprising a body surface, soft tissue, a cavity area and a loading position,
A phantom characterized in that the hollow area is filled with an equivalent substance simulating a linear attenuation rate of a patient's bone, and a dose verification measurement tool is loaded at the loading position to obtain a finished product.
前記ファントムは、前記3Dプリンタにより、予めデータ設定した切断面に対応して分割されて出力された複数のファントム要素をプリント出力後一体化したものであることを特徴とする請求項7記載のファントム。   8. The phantom according to claim 7, wherein the phantom is an integrated unit of a plurality of phantom elements divided and output corresponding to a cutting plane previously set by the 3D printer after print output. . 前記3Dプリンタの出力素材の線減弱率、及び前記等価物質の充填率を調整することにより、各要素の各領域のボクセル単位での線減弱率を調整可能であることを特徴とする請求項7又は8記載のファントム。   The linear attenuation ratio of each region of each element can be adjusted by adjusting the linear attenuation ratio of the output material of the 3D printer and the filling ratio of the equivalent substance. Or the phantom according to 8. 患者のCT画像データ群から抽出した各要素の領域のCT値に応じて体表面、軟質組織に関する3Dプリンタの出力素材の線減弱率、及び骨の領域に充填する等価物質の充填率を調整することにより、各要素の各領域の線減弱率を調整可能であることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載のファントム。   Adjust the linear attenuation rate of the output material of 3D printer for soft tissue and the filling rate of equivalent substance to be filled in the bone area according to the CT value of the area of each element extracted from the patient's CT image data group The phantom according to any one of claims 7 to 9, wherein the linear attenuation rate of each region of each element is adjustable. 放射線治療の治療計画の線量検証を患者毎に行うことができるファントムを作成し線量検証を行う個別患者用3Dプリントファントム作成・検証支援方法であって、
放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群の各画素のCT値に応じて、体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する工程と、
前記ファントム用画像データを基に体表面、軟質組織の領域を3Dプリンタ出力時に当該3Dプリンタにおける出力素材で埋めるデータ設定を行う工程と、
前記ファントム用画像データを基に骨の領域を空洞とするデータ設定を行う工程と、
前記ファントム用画像データを基に線量検証測定具の装填位置のデータ設定を行う工程と、
上述した各データ設定を行ったファントム用画像データを3Dプリント用データに変換する工程と、
前記3Dプリント用データを基に3Dプリンタにより前記ファントム用画像データに対応したファントムを患者の各部位の線減弱率を模擬した線減弱率を有する出力素材を用いて出力する工程と、
出力したファントムにおける空洞領域に患者の骨の線減弱率を模擬した等価物質を充填するとともに、出力したファントムにおける装填位置に線量検証測定具を装填してファントムを完成品とする工程と、
完成したファントムを用いて当該患者の治療計画に基づく線量検証を行う工程と、
を含むことを特徴とする個別患者用3Dプリントファントム作成・検証支援方法。
An individual patient 3D printed phantom creation / verification support method for creating a phantom capable of performing dose verification of a treatment plan for radiation therapy for each patient and performing dose verification,
Automatically extracting phantom image data consisting of body surface, bone, soft tissue and air according to the CT value of each pixel of the patient's CT image data group imaged for radiation treatment planning;
Performing data setting in which the region of the body surface and the soft tissue is filled with the output material in the 3D printer at the time of the 3D printer output based on the image data for phantoms;
Performing data setting in which a bone region is made hollow based on the image data for phantoms;
Setting data of the loading position of the dose verification measuring instrument based on the image data for the phantom;
Converting the phantom image data for which the above-described data settings have been made into data for 3D printing;
Outputting a phantom corresponding to the image data for a phantom by a 3D printer based on the data for 3D printing using an output material having a linear attenuation rate simulating a linear attenuation rate of each part of the patient;
Filling the cavity region in the output phantom with an equivalent substance simulating the linear attenuation rate of the patient's bone, and loading a dose verification measurement tool at the loading position in the output phantom to make the phantom a finished product;
Performing a dose verification based on the treatment plan of the patient using the completed phantom;
An individual patient 3D printing phantom creation / verification support method characterized by including.
前記放射線治療計画用に撮像した患者のCT画像データ群の各画素のCT値に応じて、体表面、骨、軟質組織、空気からなるファントム用画像データを自動的に抽出する工程には、少なくとも骨と軟質組織を含む二つ以上の領域を抽出し更に一つ以上の切断面をデータ設定する工程が含まれることを特徴とする請求項11記載の個別患者用3Dプリントファントム作成・検証支援方法。   According to the CT value of each pixel of the CT image data group of the patient imaged for the radiation treatment plan, at least the step of automatically extracting the image data for phantom consisting of body surface, bone, soft tissue and air The method according to claim 11, further comprising the steps of extracting two or more regions including bone and soft tissue and further setting one or more cut surfaces as data. .
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