JP2022090410A - Treatment support device and treatment support method - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書及び図面に開示の実施形態は、治療支援装置および治療支援方法に関する。 Embodiments disclosed herein and in the drawings relate to treatment support devices and treatment support methods.
例えば腫瘍の治療方法として、手術と放射線治療とを併用する方法が知られている。この方法では、放射線治療よりも先に手術を実施する治療ケースと、手術よりも先に放射線治療を実施する治療ケースと、が想定される。どちらの治療ケースを選択するかは、医師の判断に委ねられている。 For example, as a method for treating a tumor, a method in which surgery and radiotherapy are used in combination is known. In this method, a treatment case in which surgery is performed before surgery and a treatment case in which radiation therapy is performed before surgery are assumed. Which treatment case to choose is left to the discretion of the doctor.
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、効率的に手術と放射線治療を併用できるようにすることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the challenges to be solved by the embodiments disclosed herein and in the drawings is to enable efficient combination of surgery and radiation therapy. However, the problems to be solved by the embodiments disclosed in the present specification and the drawings are not limited to the above problems. The problem corresponding to each effect by each configuration shown in the embodiment described later can be positioned as another problem.
一実施形態に係る治療支援装置は、データ取得部およびシミュレータを備える。データ取得部は、患部を撮影した画像データを取得する。シミュレータは、画像データを用いて、患部の手術シミュレーションおよび患部の放射線治療シミュレーションを実行する。 The treatment support device according to one embodiment includes a data acquisition unit and a simulator. The data acquisition unit acquires image data obtained by photographing the affected area. The simulator uses the image data to perform a surgical simulation of the affected area and a radiation therapy simulation of the affected area.
以下、図面を参照しながら、本実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行うこととする。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. The present embodiment is not limited to the present invention. In the following description, components having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will be given only when necessary.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る治療支援装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る治療支援装置1は、処理回路10と、シミュレータ20と、表示回路30と、入力回路40と、を備える。図1では、治療支援装置1の各構成要素は、1つの装置内に配置されているが、各構成要素はネットワークを介して互いに接続される複数の装置内に分散して配置されていてもよい。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a treatment support device according to a first embodiment. The
処理回路10は、ハードウェア資源として、Central Processing Unit(CPU)、Micro Processing Unit(MPU)、Graphics Processing Unit(GPU)等のプロセッサと、Read Only Memory(ROM)やRandom Access Memory(RAM)等のメモリとを有する。処理回路10は、ROMに格納されたプログラムに基づいて、データ取得機能11と、シミュレータ制御機能12と、表示制御機能13と、を実行する。
As hardware resources, the
データ取得機能11は、画像診断装置2で患部を撮影した画像データを取得するデータ取得部の一例である。画像診断装置2は、例えばX線CT装置またはMRI装置である。
The
X線CT装置は、例えば、X線管とX線検出器とを保持する回転フレームを高速で回転させながらX線管から患部にX線を照射する。患部を透過したX線は、X線検出器により検出される。X線検出器からの投影データに基づいて、当該X線の透過経路上にある物質のX線減弱係数の空間分布を表現する3次元のCT画像が生成される。画像診断装置2がX線CT装置の場合、データ取得機能11は、このCT画像データを取得する。
The X-ray CT device irradiates the affected area with X-rays from the X-ray tube while rotating the rotating frame holding the X-ray tube and the X-ray detector at high speed, for example. X-rays that have passed through the affected area are detected by an X-ray detector. Based on the projection data from the X-ray detector, a three-dimensional CT image representing the spatial distribution of the X-ray attenuation coefficient of the substance on the transmission path of the X-ray is generated. When the diagnostic imaging apparatus 2 is an X-ray CT apparatus, the
一方、MRI装置は、例えば、RFコイルからRFパルスを照射して、静磁場内に載置された患者内に存在する対象原子核を励起させ、当該対象原子核から発生されるMR信号をRFコイルにより収集する。続いて、MRI装置は、RFコイルからのMR信号に基づいて当該対象原子核の空間分布を表現する3次元のMR画像を生成する。画像診断装置2がMRI装置の場合、データ取得機能11は、このMR画像データを取得する。
On the other hand, the MRI apparatus, for example, irradiates an RF pulse from an RF coil to excite a target nucleus existing in a patient placed in a static magnetic field, and an MR signal generated from the target nucleus is transmitted by the RF coil. collect. Subsequently, the MRI apparatus generates a three-dimensional MR image expressing the spatial distribution of the target nucleus based on the MR signal from the RF coil. When the diagnostic imaging apparatus 2 is an MRI apparatus, the
データ取得機能11によって取得された画像データは、シミュレータ制御機能12を通じてシミュレータ20に提供される。シミュレータ制御機能12は、シミュレータ20で実行される手術シミュレーションおよび放射線治療シミュレーションを制御する。
The image data acquired by the
表示制御機能13は、表示回路30の表示動作を制御する。また、表示制御機能13は、表示回路30に表示される画像データを作成する。
The
シミュレータ20は、ハードウェア資源として、CPU、MPU、GPU等のプロセッサと、ROMやRAM等のメモリとを有する。シミュレータ20は、ROMに格納されたプログラムに基づいて、手術シミュレータ機能21および放射線治療シミュレータ機能22を実行する。
The
手術シミュレータ機能21は、画像診断装置2で撮影された画像データを用いて、患部に最短距離で到達し、患部の切除領域を最大化できるルートをシミュレーションする。このとき、手術シミュレータ機能21は、画像データから神経および血管を含むリスク領域を特定し、特定したリスク領域を避けて上記ルートをシミュレーションする。
The
放射線治療シミュレータ機能22は、画像診断装置2で撮影された画像データを用いて患部の臓器と疾患を特定し、患部へ照射される放射線量に基づいて患部が縮小する形状変化をシミュレーションする。このとき、放射線治療シミュレータ機能22は、上記リスク領域へ照射される放射線量が、患部へ照射される放射線量よりも小さくなる線量分布でシミュレーションする。なお、放射線の種類は特に限定されない。X線や電子線、粒子線等の放射線が利用可能である。粒子線は、陽子線と重粒子線の総称である。
The radiation
表示回路30は、手術と放射線治療とを併用する治療の支援に関する種々の画像を表示する表示部の一例である。例えば、表示回路30は、表示制御機能13によって生成された医用画像や、操作者による入力回路40への各種操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)等の画像を表示する。
The
表示回路30は、表示インタフェース回路と表示機器とを有する。表示インタフェース回路は、表示象を表すデータ(表示情報)を映像信号に変換する。表示信号は、表示機器に供給される。表示機器は、表示対象を表す映像信号を表示する。表示機器には、種々の任意の1又は2以上のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。例えば表示機器として、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイや液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro Luminescence Display)、LED(Light Emitting Diode)ディスプレイ又はプラズマディスプレイが適宜利用可能である。
The
入力回路40は、医師等の医療従事者からの各種指令を受け付ける。入力回路40には、キーボード、マウス、タッチパネル等が利用可能である。入力回路40は、受け付けた各種指令に対応する出力信号を、処理回路10に送出する。
The
以下、上述した治療支援装置1の動作について図面を参照して説明する。
Hereinafter, the operation of the
図2は、第1実施形態に係る治療支援装置1の動作手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、まず、処理回路10のデータ取得機能11が、画像診断装置2で撮影された画像データを取得する(ステップS11)。続いて、シミュレータ制御機能12が、画像データとともにシミュレーション実行の指示をシミュレータ20へ送出する。
FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the
シミュレータ20では、手術シミュレータ機能21が、画像データを用いて手術シミュレーションを実行する(ステップS12)。ここで、図3および図4を参照して手術シミュレーションについて説明する。図3は、手術シミュレーション前の表示画像の一例である。また、図4は、手術シミュレーション後の表示画像の一例である。
In the
ステップS12では、図3に示すように、まず、手術シミュレータ機能21が、例えばAI(人工知能:Artificial Intelligence)を用いた計算処理によって、画像101から患部である腫瘍領域111と、神経や重要血管等のリスク領域211~214とを特定する。特定された腫瘍領域111およびリスク領域211~214の範囲は、医師による入力回路40への操作によって拡大または縮小することもできる。また、医師が、表示回路30に表示された画像100を見ながら入力回路40を操作して腫瘍領域111およびリスク領域211~214を指定することもできる。
In step S12, as shown in FIG. 3, first, the
次に、手術シミュレータ機能21は、リスク領域211~214から最大限離れて腫瘍領域111へ最短距離で到達し、腫瘍領域111の切除領域を最大化できるルートをシミュレーションする。シミュレーションが終了すると、図4に示す画像101が、表示回路30に表示される。画像101には、手術シミュレーションで残存した腫瘍領域111が表示される。
Next, the
次に、放射線治療シミュレータ機能22が、手術シミュレーションの結果、すなわち図4に示す画像101に基づいて放射線治療シミュレーションを実行する(ステップS13)。ここで、図5を参照して参照して放射線治療シミュレーションについて説明する。
Next, the radiation
図5は、放射線治療シミュレーションにおける放射線量の分布を示す画像の一例である。ステップS13では、まず、放射線治療シミュレータ機能22が、手術シミュレーションで残存した腫瘍領域111を特定する。このとき、表示回路30は、手術シミュレーション前の画像100に示された腫瘍領域111と、手術シミュレーション後の画像101に示された腫瘍領域111とを重ね合わせて表示してもよい。この場合、腫瘍領域の111の重なり合った部分が、腫瘍領域111の残存領域に相当する。なお、残存領域の範囲は、医師による入力回路40への操作によって拡大または縮小することもできる。また、医師が、表示回路30に重ね合わせて表示された画像100、101を見ながら入力回路40を操作して腫瘍領域111を指定することもできる。
FIG. 5 is an example of an image showing the distribution of radiation dose in a radiation therapy simulation. In step S13, first, the radiation
次に、放射線治療シミュレータ機能22は、画像102に示すように、照射領域311~照射領域314を設定する。腫瘍領域111は、照射領域311内に含まれる。そのため、放射線量は、照射領域311で最も高く、照射領域312、照射領域313、照射領域314の順番に低くなる。このとき、リスク領域214を含む照射領域313や、リスク領域212、213を含む照射領域314では、放射線量を最小限に設定することが望ましい。
Next, the radiation
次に、放射線治療シミュレータ機能22は、画像102に示す線量分布に基づいて、腫瘍領域111の縮小変化をシミュレーションする。腫瘍領域111の縮小範囲が不十分な場合には、放射線治療シミュレータ機能22は、別の線量分布を設定して再度腫瘍領域111の形状変化をシミュレーションする。
Next, the radiation
上述したステップS12およびステップS13によって、放射線治療よりも手術を先に行うシミュレーションが終了する。続いて、シミュレータ20は、手術よりも放射線治療を先に行うシミュレーションを実行する。
By the above-mentioned steps S12 and S13, the simulation in which the surgery is performed before the radiation therapy is completed. Subsequently, the
このシミュレーションでは、放射線治療シミュレータ機能22が、まず画像診断装置2の画像データを用いて放射線治療シミュレーションを実行する(ステップS14)。この放射線治療シミュレーションでは、上述したステップS13と同様に、放射線治療シミュレータ機能22は、まず、上記画像データから腫瘍領域111およびリスク領域211~214を特定する。続いて、放射線治療シミュレータ機能22は、放射線の線量分布を作成して腫瘍領域111の縮小変化をシミュレーションする。
In this simulation, the radiation
腫瘍領域111が予め設定された許容範囲内に縮小されると、手術シミュレータ機能21が、放射線治療シミュレーションの結果を用いて、手術シミュレーションを実行する(ステップS15)。この手術シミュレーションでは、上述したステップS12と同様に、手術シミュレータ機能21は、まず腫瘍領域111を特定する。続いて、手術シミュレータ機能21は、リスク領域211~214から最大限離れた腫瘍領域111の除去ルートをシミュレーションする。
When the
なお、腫瘍領域111を特定するときには、表示回路30は、放射線治療シミュレーション前の画像に示された腫瘍領域111と、放射線治療シミュレーション後の画像に示された腫瘍領域111とを重ね合わせて表示してもよい。この場合、腫瘍領域の111の重なり合った部分が、腫瘍領域111の残存領域に相当する。なお、残存領域の範囲は、医師による入力回路40への操作によって拡大または縮小することもできる。また、医師が、表示回路30に重ね合わせて表示された上記2つの画像を見ながら入力回路40を操作して腫瘍領域111を指定することもできる。
When specifying the
ステップS15の手術シミュレーションが終了すると、表示回路30は、手術よりも放射線治療を先に行うシミュレーション(ステップS14、S15)と、放射線治療よりも手術を先に行うシミュレーション(ステップS12、S13)との比較結果を表示する(ステップS16)。医師は、この比較結果を参照して、どちらの手順での治療が最適であるかを判断し、判断した手順で治療を実施する。
When the surgical simulation in step S15 is completed, the
以上説明した本実施形態によれば、手術、放射線治療の手順による治療ケースと、放射線治療、手術の手順による治療ケースの両方についてシミュレーションを実行している。そのため、最適な治療ケースを選択できるため、効率的で客観的な併用治療が可能となる。なお、本実施形態では、手術、放射線治療の手順による治療ケースのシミュレーションを先に実行しているが、放射線治療、手術の手順による治療ケースのシミュレーションを策に実行してもよい。この場合も、2つの治療ケースの両方についてシミュレーションするため、手術と放射線治療を効率的かつ客観的に併用することができる。 According to the present embodiment described above, simulation is performed for both the treatment case by the procedure of surgery and radiation therapy and the treatment case by the procedure of radiation therapy and surgery. Therefore, since the optimal treatment case can be selected, efficient and objective combination treatment becomes possible. In the present embodiment, the simulation of the treatment case by the procedure of surgery and radiation therapy is executed first, but the simulation of the treatment case by the procedure of radiation therapy and surgery may be executed as a measure. In this case as well, since both of the two treatment cases are simulated, surgery and radiation therapy can be used together efficiently and objectively.
(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。本実施形態に係る治療支援装置の構成は、上述した第1実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
The second embodiment will be described. Since the configuration of the treatment support device according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment described above, detailed description thereof will be omitted.
まず、実際に患部を手術した後、放射線治療を行う前の動作について図6を参照して説明する。 First, the operation after the actual operation of the affected area and before the radiation therapy will be described with reference to FIG.
図6は、第2実施形態に係る治療支援装置の動作手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、まず、データ取得機能11が画像診断装置2で撮影された第1画像データおよび第2画像データを取得する(ステップS21)。第1画像データは、例えば図3に示す画像100と同様に、腫瘍領域111を実際に手術する前に撮影されたものである。一方、第2画像データは、腫瘍領域111を実際に手術した後に撮影されたものである。データ取得機能11が第1画像データおよび第2画像データを取得すると、シミュレータ制御機能12が、第1画像データおよび第2画像データとともに、放射線治療シミュレーション実行の指示をシミュレータ20に送出する。
FIG. 6 is a flowchart showing an operation procedure of the treatment support device according to the second embodiment. In this flowchart, first, the
シミュレータ20では、放射線治療シミュレータ機能22が、手術で除去できなかった腫瘍領域111の残存領域を特定する(ステップS22)。ステップS22では、表示回路30が、例えば、第1画像データに示された腫瘍領域111と第2画像データに示された腫瘍領域111とを重ね合わせて表示する。この場合、腫瘍領域の111の重なり合った部分が、腫瘍領域111の残存領域に相当する。また、ステップS22では、放射線治療シミュレータ機能22は、上記残存領域に基づいて、放射線治療を行う腫瘍領域111(治療領域)の輪郭を抽出する。これにより、漏れなく効率よく輪郭抽出することができる。
In the
なお、残存領域の範囲は、医師による入力回路40への操作によって拡大または縮小することもできる。また、医師が、表示回路30に重ね合わせて表示された第1画像および第2画像を見ながら入力回路40を操作して腫瘍領域111を指定することもできる。このような医師の操作によっても、放射線治療を行う腫瘍領域111(治療領域)の輪郭を抽出することができる。
The range of the remaining region can be expanded or contracted by an operation on the
次に、放射線治療シミュレータ機能22は、放射線治療シミュレーションを実行する(ステップS23)。ステップS23では、第1実施形態と同様に、放射線治療シミュレータ機能22は、放射線の線量分布に基づいて腫瘍領域111の縮小変化をシミュレーションする。
Next, the radiation
放射線治療シミュレーションが終了すると、表示回路30が、シミュレーション結果を表示する(ステップS24)。その後、このシミュレーション結果を参考にして、実際に腫瘍領域111の残存領域を放射線治療する。
When the radiotherapy simulation is completed, the
次に、実際に患部を放射線治療した後、手術する前の動作について図7を参照して説明する。 Next, the operation after the actual radiation therapy of the affected area and before the operation will be described with reference to FIG. 7.
図7は、第2実施形態に係る治療支援装置の別の動作手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、まず、データ取得機能11が画像診断装置2で撮影された第3画像データおよび第4画像データを取得する(ステップS31)。第3画像データは、例えば図3に示す画像100と同様に、腫瘍領域111を実際に放射線治療する前に撮影されたものである。一方、第4画像データは、腫瘍領域111を実際に放射線治療した後に撮影されたものである。データ取得機能11が第3画像データおよび第4画像データを取得すると、シミュレータ制御機能12が、第3画像データおよび第4画像データとともに、手術シミュレーション実行の指示をシミュレータ20に送出する。
FIG. 7 is a flowchart showing another operation procedure of the treatment support device according to the second embodiment. In this flowchart, first, the
シミュレータ20では、手術シミュレータ機能21が、放射線治療で除去できなかった腫瘍領域111の残存領域を特定する(ステップS32)。ステップS32では、表示回路30が、例えば、第3画像データに示された腫瘍領域111と第4画像データに示された腫瘍領域111とを重ね合わせて表示する。この場合、腫瘍領域の111の重なり合った部分が、腫瘍領域111の残存領域に相当する。
In the
なお、残存領域の範囲は、医師による入力回路40への操作によって拡大または縮小することもできる。また、医師が、表示回路30に重ね合わせて表示された第3画像および第4画像を見ながら入力回路40を操作して腫瘍領域111を指定することもできる。
The range of the remaining region can be expanded or contracted by an operation on the
次に、手術シミュレータ機能21は、手術シミュレーションを実行する(ステップS33)。ステップS33では、第1実施形態と同様に、手術シミュレータ機能21は、腫瘍領域111の除去ルートをシミュレーションする。
Next, the
手術シミュレーションが終了すると、表示回路30が、シミュレーション結果を表示する(ステップS34)。その後、このシミュレーション結果を参考にして、実際に腫瘍領域111の残存領域を手術する。
When the surgical simulation is completed, the
以上説明した本実施形態によれば、例えば、実際の手術または放射線治療の後に腫瘍形状が複雑になっても、腫瘍の残像領域、すなわち治療対象箇所を容易に特定することができる。そのため、手術と放射線治療を効率的に併用することができる。 According to the present embodiment described above, for example, even if the tumor shape becomes complicated after actual surgery or radiotherapy, the afterimage region of the tumor, that is, the treatment target site can be easily specified. Therefore, surgery and radiation therapy can be efficiently used together.
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, changes, and combinations of embodiments can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.
1:治療支援装置
11:データ取得機能
20:シミュレータ
30:表示回路
1: Treatment support device 11: Data acquisition function 20: Simulator 30: Display circuit
Claims (10)
前記画像データを用いて、前記患部の手術シミュレーションおよび前記患部の放射線治療シミュレーションを実行するシミュレータと、
を備える治療支援装置。 A data acquisition unit that acquires image data of the affected area,
A simulator that executes a surgical simulation of the affected area and a radiotherapy simulation of the affected area using the image data.
A treatment support device equipped with.
前記画像データを用いて前記手術シミュレーションを実行した場合、当該手術シミュレーションの結果を用いて前記放射線治療シミュレーションを実行し、
前記画像データを用いて前記放射線治療シミュレーションを実行した場合、当該放射線治療シミュレーションの結果を用いて前記手術シミュレーションを実行する、請求項1に記載の治療支援装置。 The simulator is
When the surgical simulation is executed using the image data, the radiotherapy simulation is executed using the result of the surgical simulation.
The treatment support device according to claim 1, wherein when the radiotherapy simulation is executed using the image data, the surgery simulation is executed using the result of the radiotherapy simulation.
前記患部を実際に手術する前に撮影された第1画像データと、前記患部を実際に手術した後に撮影された第2画像データとを比較して前記患部の第1残存領域を特定して、放射線治療を行う治療領域の輪郭を抽出し、前記治療領域に対して前記放射線治療シミュレーションを実行し、
前記患部を実際に放射線治療する前に撮影された第3画像データと、前記患部を実際に放射線治療した後に撮影された第4画像データとを比較して前記患部の第2残像領域を特定し、前記第2残存領域に対して前記手術シミュレーションを実行する、請求項1に記載の治療支援装置。 The simulator is
The first residual region of the affected area is specified by comparing the first image data taken before the affected area is actually operated with the second image data taken after the affected area is actually operated. The contour of the treatment area to be treated with radiation is extracted, and the radiation therapy simulation is executed for the treatment area.
The second afterimage region of the affected area is specified by comparing the third image data taken before the affected area is actually treated with radiation and the fourth image data taken after the affected area is actually treated with radiation. The treatment support device according to claim 1, wherein the surgical simulation is performed on the second residual region.
前記画像データを用いて、前記患部の手術シミュレーションおよび前記患部の放射線治療シミュレーションを実行する、
治療支援方法。 Acquire the image data of the affected area and
Using the image data, a surgical simulation of the affected area and a radiotherapy simulation of the affected area are executed.
Treatment support method.
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2020
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