JP5721614B2

JP5721614B2 - 粒子線治療装置

Info

Publication number: JP5721614B2
Application number: JP2011282433A
Authority: JP
Inventors: 秀和近藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: JP2013132299A

Description

この発明は、粒子線治療装置に関わり、特に、粒子線治療装置から照射される粒子線の評価に関する。

粒子線治療では、腫瘍の大きさや腫瘍の進展範囲を判断したうえで治療計画が作成される。治療計画が作成されると、粒子線治療のシミュレーションがコンピュータ上で繰り返し行われる。シミュレーションの結果を基に、副作用が少なく、効果的な治療法が処方される。

粒子線治療装置では、治療計画システムがＱＡ計画に対するシミュレーションを担当し、粒子線の照射方向、エネルギー、深さを決定する。ＱＡ（Quality Assurance ：品質保証）は、効率と品質に対して保証を与える活動を指す。粒子線は治療計画システムが指定した条件に基づき照射されるが、粒子線の照射野（形状）や深さ方向の飛程までは検証されていないのが現状である。このため治療計画システムでシミュレーションした結果通りの治療結果が得られるか否かを治療前に評価することが望まれている。

特許文献１は荷電粒子ビーム照射装置を開示する。ここでは、治療計画装置が、計算で求めた照射線量の目標値と、照射完了に必要となる周回ビーム電荷量との相関関係を予めシミュレーションしている。線量満了に必要な電荷量は算出されているが、実際の測定結果と治療計画装置でのシミュレーション結果との比較までは行われていない。

特開２０１０−２３８４６３号公報

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、治療計画に沿う粒子線の処方により、期待通りの線量を得ることが可能であるかどうかを高い精度で評価することを目的とする。

本願に関わる粒子線治療装置は、治療計画を作成し、治療計画に基づいて粒子線の照射条件をシミュレーションし、シミュレーションから治療計画に対応するシミュレーション結果を作成する治療計画装置と、治療計画に基づいて治療前に照射される粒子線の線量を測定し、測定から治療計画に対応する測定結果を作成する治療制御装置と、治療計画とシミュレーション結果を、第１の識別子と第２の識別子にそれぞれ対応付けて保存する第１のデータ管理装置と、測定結果を第１の識別子と第３の識別子に対応付けて保存する第２のデータ管理装置と、第１のデータ管理装置に対して治療計画とシミュレーション結果を、第２のデータ管理装置に対して測定結果を、要求する測定評価装置とを備えている。治療計画装置と治療制御装置と第１のデータ管理装置と第２のデータ管理装置と測定評価装置は、互いに独立して設置されていて、しかも相互にネットワークで接続されている。第１のデータ管理装置は、測定評価装置からネットワークを経由して第２の識別子を受信すると第２の識別子に対応するシミュレーション結果を検索して特定し、特定されたシミュレーション結果をネットワークを経由して測定評価装置に送信し、第２のデータ管理装置は、測定評価装置からネットワークを経由して第３の識別子を受信すると第３の識別子に対応する測定結果を検索して特定し、特定された測定結果をネットワークを経由して測定評価装置に送信し、測定評価装置は、特定されたシミュレーション結果と特定された測定結果をそれぞれ第１のデータ管理装置と第２のデータ管理装置からネットワークを経由して受信すると、特定されたシミュレーション結果と特定された測定結果を比較表示する。

測定評価装置が、治療計画に対するシミュレーション結果と、治療計画の指示通りの照射条件で照射した測定結果を比較表示する。その結果、治療計画に準拠した処方により、期待通りの線量を得ることが可能であるか否かを高い精度で評価することが可能になる。

この発明に関わる粒子線治療装置の構成を示す図である。実施の形態１におけるフローを示す図である。実施の形態２におけるフローを示す図である。実施の形態３におけるフローを示す図である。実施の形態４におけるフローを示す図である。実施の形態５におけるフローを示す図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１は粒子線治療装置の全体構成を表している。粒子線治療装置１００は、ＱＡ測定評価装置３、治療計画システム１０、粒子線治療照射制御システム２０および粒子線照射装置３０から構成されている。治療計画システム１０は、治療計画データ管理装置（第１のデータ管理装置）１、治療計画装置４、輪郭作成装置５から構成されている。粒子線治療照射制御システム２０は、照射系データ管理装置（第２のデータ管理装置）２、治療制御装置６、機器制御装置７、位置決め装置８から構成されている。

治療計画装置４はＱＡ計画（治療計画）を作成し、ＱＡ計画を元に線量計算のシミュレーションを行う。治療制御装置６は、粒子線照射装置３０を制御し、照射系データ管理装置２から取得したＱＡ計画の条件の通りに粒子線を照射する。実際に照射された粒子線の線量は治療制御装置６が測定する。測定の結果はＱＡ測定結果として、治療計画データ管理装置１に送信する。治療計画データ管理装置１は、治療計画装置４、輪郭作成装置５が作成したデータの管理を行う。照射系データ管理装置２は、治療制御装置６、機器制御装置７、位置決め装置８が使用するデータ、治療記録、測定記録などを管理している。ＱＡ測定評価装置３は、治療計画データ管理装置１からＱＡ計画とシミュレーション結果、照射系データ管理装置２からＱＡ測定結果をそれぞれ取得し、ＱＡ測定結果とＱＡ計画とシミュレーション結果の関係を比較評価する。ＱＡ計画は計画ＩＤ（Identifier ：識別子）に対応付けられて保存されている。シミュレーション結果はＵＩＤ（User Identifier ：ユーザ識別子）に対応付けられて保存されている。ＱＡ測定結果は測定ＩＤと計画ＩＤに対応付けられて保存されている。

図２は、実施の形態１に関わる動作フローを説明する図である。ユーザ１２は、ＱＡ測定評価装置３において、評価対象となるＱＡ測定の元となったＱＡ計画の計画ＩＤ（第１の識別子）を指定し、治療計画データ管理装置１にＱＡ計画要求を送信する。治療計画データ管理装置１は、ＱＡ測定評価装置３が送信した計画ＩＤからＱＡ計画を検索して特定し、特定されたＱＡ計画をＱＡ測定評価装置３に送信する。治療計画データ管理装置１からＱＡ計画を受信したＱＡ測定評価装置３は、ＱＡ計画を解析し、評価対象となるシミュレーション結果を特定する。ＱＡ測定評価装置３は、さらに治療計画データ管理装置１に対して、特定されたシミュレーション結果のＵＩＤ（第２の識別子）を指定してシミュレーション結果を要求する。治療計画データ管理装置１は、ＱＡ測定評価装置３が指定してきたシミュレーション結果のＵＩＤから、評価対象となるシミュレーション結果を検索して特定し、特定されたシミュレーション結果をＱＡ測定評価装置３に送信する。

次に、ユーザ１２は、ＱＡ測定評価装置３において、取得したＱＡ計画に対応するＱＡ測定結果の測定ＩＤ（第３の識別子）を指定し、照射系データ管理装置２にＱＡ測定結果を要求する。照射系データ管理装置２は、ＱＡ測定評価装置３から指定された測定ＩＤから、ＱＡ測定結果を検索して特定し、特定されたＱＡ測定結果をＱＡ測定評価装置３に送信する。照射系データ管理装置２からＱＡ測定結果を受信したＱＡ測定評価装置３は、ＱＡ測定結果と既に取得したシミュレーション結果とを比較解析する。ＱＡ測定結果が、シミュレーション結果と比べて、ＱＡ測定評価装置３で予め設定しておいた位置ズレ、線量ズレの基準値の範囲内にどの程度収まっているかを３次元的に評価し、その結果をグラフィカルに表示する。

実施の形態１では、ＱＡ測定評価装置３により、治療計画データ管理装置１から取得したＱＡ計画に対応するシミュレーション結果と、照射系データ管理装置２から取得したＱＡ測定結果を比較することで、作成した計画通りの治療により、期待通りの線量を得ることが可能であるかを高い精度で評価することが可能である。

実施の形態２．
実施の形態２に関わる動作フローを図３に示す。実施の形態１では、ＱＡ測定評価装置３からユーザ１２が測定ＩＤを入力していた。実施の形態２では、照射系データ管理装置２が計画ＩＤと測定ＩＤの対応付けをしていることを活用する。ユーザ１２がＱＡ測定評価装置３で入力した計画ＩＤから測定ＩＤを取得することで、操作の簡略化ならびに測定ＩＤの入力ミスを防ぐ。実施の形態１との違いは、測定ＩＤの指定方法である。治療計画データ管理装置１からシミュレーション結果を取得後、照射系データ管理装置２に計画ＩＤを送信することで、測定ＩＤを特定し、その測定ＩＤを指定し、ＱＡ測定結果を取得する。

実施の形態３．
実施の形態１と実施の形態２では、ＱＡ測定評価装置３からユーザが計画ＩＤを入力していた。実施の形態３では、ユーザ１２がＱＡ測定評価装置３において測定ＩＤを入力し、照射系データ管理装置２から対応する計画ＩＤを取得することで、ＱＡ測定結果の評価を行う。このときの動作フローを図４に示す。実施の形態２との違いは、ユーザ１２が入力する項目である。ＱＡ測定評価装置３において、ユーザ１２は測定ＩＤを入力して、照射系データ管理装置２に対しＱＡ測定結果を要求する。照射系データ管理装置２は要求の有ったＱＡ測定結果を検索して特定し、ＱＡ測定評価装置３に送信する。照射系データ管理装置２からＱＡ測定結果を取得した後、ＱＡ測定評価装置３は照射系データ管理装置２に測定ＩＤを再度送信することで、照射系データ管理装置２は計画ＩＤを検索して特定し、ＱＡ測定評価装置３に送信する。ＱＡ測定評価装置３は治療計画データ管理装置１に対し計画ＩＤを指定して送信し、治療計画データ管理装置１からＱＡ計画を取得する。ＱＡ計画取得後のシミュレーション結果取得方法は、実施の形態１、２と同様である。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では、ＱＡ測定評価装置３において、ユーザが計画ＩＤあるいは測定ＩＤを入力していた。実施の形態４では、ＱＡ測定完了のタイミングで、ＱＡ測定評価装置３に対して、治療制御装置６から測定ＩＤを送信することで、ＱＡ測定結果の評価を行う。これにより、ＱＡ測定評価時のＱＡ測定評価装置３でのユーザ操作を省略することが可能となる。このときの動作フローを図５に示す。実施の形態３との違いは、測定ＩＤの特定方法である。ＱＡ測定完了後、治療制御装置６はＱＡ測定評価装置３に対して、測定ＩＤを送信する。ＱＡ測定評価装置３は、治療制御装置６から測定ＩＤを受信すると、照射系データ管理装置２に測定ＩＤを送信し、ＱＡ測定結果を取得する。以降の処理は、実施の形態３と同様である。

実施の形態５．
実施の形態１〜４では、ＱＡ測定結果がシミュレーション結果に対して、ＱＡ測定評価装置３で予め設定しておいた位置ズレ、線量ズレの基準値の範囲内かどうかを評価していた。実施の形態５は、重要臓器や治療部位などにより許容可能なズレ量を柔軟に変更したいケースに対応する。ズレ量をきめ細かく設定するのは、治療計画システム１０において、ＱＡ計画を作成し、シミュレーションを実施したタイミングである。治療計画装置４は画面から治療部位や線量計算点毎に許容可能な位置ズレ量、線量ズレ量を設定することができる。設定された位置ズレ量と線量ズレ量は、治療計画データ管理装置１にて計画ＩＤ毎に管理される。

ＱＡ測定評価装置３は、ＱＡ測定結果とシミュレーション結果を評価する際、治療計画データ管理装置１から計画ＩＤに対応する位置ズレ、線量ズレの基準値を取得する。取得できた場合には、当該基準値にて評価し、取得できない場合、すなわち基準値が存在しない場合には、ＱＡ測定評価装置３に予め設定されている基準値にて評価する。このときの動作フローを図６に示す。実施の形態４との違いは、評価結果出力前にＱＡ測定評価装置３から計画ＩＤを指定して、治療計画データ管理装置１から評価基準値を取得している点である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１治療計画データ管理装置、２照射系データ管理装置、３ＱＡ測定評価装置、４治療計画装置、６治療制御装置、１０治療計画システム、２０粒子線治療照射制御システム、３０粒子線照射装置、１００粒子線治療装置

Claims

治療計画を作成し、前記治療計画に基づいて粒子線の照射条件をシミュレーションし、前記シミュレーションから前記治療計画に対応するシミュレーション結果を作成する治療計画装置と、
前記治療計画に基づいて治療前に照射される粒子線の線量を測定し、前記測定から前記治療計画に対応する測定結果を作成する治療制御装置と、
前記治療計画を第１の識別子に対応付けて、前記シミュレーション結果を第２の識別子に対応付けてそれぞれ保存する第１のデータ管理装置と、
前記測定結果を前記第１の識別子と第３の識別子に対応付けて保存する第２のデータ管理装置と、
前記第１のデータ管理装置に対して前記治療計画と前記シミュレーション結果を、前記第２のデータ管理装置に対して前記測定結果を、要求する測定評価装置とを備え、
前記治療計画装置と前記治療制御装置と前記第１のデータ管理装置と前記第２のデータ管理装置と前記測定評価装置は、互いに独立して設置されていて、しかも相互にネットワークで接続されており、
前記第１のデータ管理装置は、前記測定評価装置から前記ネットワークを経由して前記第２の識別子を受信すると前記第２の識別子に対応するシミュレーション結果を検索して特定し、前記特定されたシミュレーション結果を前記ネットワークを経由して前記測定評価装置に送信し、
前記第２のデータ管理装置は、前記測定評価装置から前記ネットワークを経由して前記第３の識別子を受信すると前記第３の識別子に対応する測定結果を検索して特定し、前記特定された測定結果を前記ネットワークを経由して前記測定評価装置に送信し、
前記測定評価装置は、前記特定されたシミュレーション結果と前記特定された測定結果をそれぞれ前記第１のデータ管理装置と前記第２のデータ管理装置から前記ネットワークを経由して受信すると、前記特定されたシミュレーション結果と前記特定された測定結果を比較表示することを特徴とする粒子線治療装置。
前記第１のデータ管理装置は、前記測定評価装置から前記第１の識別子を受信すると前記第１の識別子に対応する治療計画を検索して特定し、前記特定された治療計画を前記測定評価装置に送信し、
前記測定評価装置は、前記第１のデータ管理装置から前記特定された治療計画を受信すると前記特定された治療計画に対応するシミュレーション結果を特定し、前記特定されたシミュレーション結果に対応する第２の識別子を前記第１のデータ管理装置に送信することを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療装置。
前記測定評価装置は、前記治療計画の提示を要求する計画要求が入力されると、前記治療計画に対応する第１の識別子を第１のデータ管理装置に送信し、
前記測定結果の提示を要求する測定結果要求が入力されると、前記測定結果に対応する第３の識別子を前記第２のデータ管理装置に送信することを特徴とする請求項２に記載の粒子線治療装置。
治療計画を作成し、前記治療計画に基づいて粒子線の照射条件をシミュレーションし、前記シミュレーションから前記治療計画に対応するシミュレーション結果を作成する治療計画装置と、
前記治療計画に基づいて治療前に照射される粒子線の線量を測定し、前記測定から前記治療計画に対応する測定結果を作成する治療制御装置と、
前記治療計画を第１の識別子に対応付けて、前記シミュレーション結果を第２の識別子に対応付けてそれぞれ保存する第１のデータ管理装置と、
前記測定結果を前記第１の識別子と第３の識別子に対応付けて保存する第２のデータ管理装置と、
前記第１のデータ管理装置に対して前記治療計画と前記シミュレーション結果を、前記第２のデータ管理装置に対して前記測定結果を、要求する測定評価装置とを備え、
前記治療計画装置と前記治療制御装置と前記第１のデータ管理装置と前記第２のデータ管理装置と前記測定評価装置は、互いに独立して設置されていて、しかも相互にネットワークで接続されており、
前記測定評価装置は、前記治療計画の提示を要求する計画要求が入力されると、前記治療計画に対応する第１の識別子を前記ネットワークを経由して前記第１のデータ管理装置に送信し、
前記第１のデータ管理装置は、前記測定評価装置から前記ネットワークを経由して前記第１の識別子を受信すると前記第１の識別子に対応する治療計画を検索して特定し、前記特定された治療計画を前記ネットワークを経由して前記測定評価装置に送信し、
前記測定評価装置は、前記第１のデータ管理装置から前記ネットワークを経由して前記特定された治療計画を受信すると前記特定された治療計画に対応するシミュレーション結果を特定し、前記特定されたシミュレーション結果に対応する第２の識別子を前記ネットワークを経由して前記第１のデータ管理装置に送信し、
前記第１のデータ管理装置は、前記測定評価装置から前記ネットワークを経由して前記第２の識別子を受信すると前記第２の識別子に対応するシミュレーション結果を検索して特定し、前記特定されたシミュレーション結果を前記ネットワークを経由して前記測定評価装置に送信し、
前記測定評価装置は、前記第１のデータ管理装置から前記ネットワークを経由して前記第２の識別子から特定されたシミュレーション結果を受信すると、前記第２のデータ管理装置に前記ネットワークを経由して前記第１の識別子を送信し、
前記第２のデータ管理装置は、前記測定評価装置から前記ネットワークを経由して前記第１の識別子を受信すると前記第１の識別子に対応する第３の識別子を検索して特定し、前記特定された第３の識別子を前記ネットワークを経由して前記測定評価装置に送信し、
前記測定評価装置は、前記第２のデータ管理装置から前記ネットワークを経由して前記特定された第３の識別子を受信すると、前記第２のデータ管理装置に前記ネットワークを経由して前記特定された第３の識別子を送信し、
前記第２のデータ管理装置は、前記測定評価装置から前記ネットワークを経由して前記第３の識別子を受信すると前記第３の識別子に対応する測定結果を検索して特定し、前記
特定された測定結果を前記ネットワークを経由して前記測定評価装置に送信し、
前記測定評価装置は、前記特定されたシミュレーション結果と前記特定された測定結果をそれぞれ前記第１のデータ管理装置と前記第２のデータ管理装置から前記ネットワークを経由して受信すると、前記特定されたシミュレーション結果と前記特定された測定結果を比較表示することを特徴とする粒子線治療装置。
前記測定評価装置は、前記測定結果の提示を要求する測定結果要求が入力されると、前記測定結果に対応する第３の識別子を前記第２のデータ管理装置に送信し、前記第２のデータ管理装置から前記第３の識別子から特定された測定結果を受信すると、前記第２のデータ管理装置に前記第３の識別子を再度送信し、
前記第２のデータ管理装置は、前記測定評価装置から前記第３の識別子を再度受信すると前記第３の識別子に対応する第１の識別子を検索して特定し、前記特定された第１の識別子を前記測定評価装置に送信し、
前記測定評価装置は、前記第２のデータ管理装置から前記特定された第１の識別子を受信すると、前記第１のデータ管理装置に前記特定された第１の識別子を送信することを特徴とする請求項２に記載の粒子線治療装置。
前記治療制御装置は、前記測定結果を作成すると、前記測定結果に対応する前記第３の識別子を前記測定評価装置に送信することを特徴とする請求項２に記載の粒子線治療装置。
前記測定評価装置は、前記治療制御装置から前記第３の識別子を受信すると、前記第２のデータ管理装置に前記第３の識別子を送信し、前記第２のデータ管理装置から前記第３の識別子から特定された測定結果を受信すると、前記第２のデータ管理装置に前記第３の識別子を再度送信し、
前記第２のデータ管理装置は、前記測定評価装置から前記第３の識別子を再度受信すると前記第３の識別子に対応する第１の識別子を検索して特定し、前記特定された第１の識別子を前記測定評価装置に送信し、
前記測定評価装置は、前記第２のデータ管理装置から前記特定された第１の識別子を受信すると、前記第１のデータ管理装置に前記特定された第１の識別子を送信することを特徴とする請求項６に記載の粒子線治療装置。
前記第１のデータ管理装置は、前記線量の許容範囲を示す評価基準値を前記第１の識別子に対応付けて保存することを特徴とする請求項７に記載の粒子線治療装置。
前記測定評価装置は、前記第１のデータ管理装置からシミュレーション結果を受信すると、前記シミュレーション結果に対応する第１の識別子を前記第１のデータ管理装置に送信し、
前記第１のデータ管理装置は、前記測定評価装置から前記第１の識別子を受信すると、前記第１の識別子に対応する評価基準値を検索して特定し、前記特定された評価基準値を前記測定評価装置に送信し、
前記測定評価装置は、前記評価基準値を取り入れて前記測定結果と前記シミュレーション結果を比較表示することを特徴とする請求項８に記載の粒子線治療装置。
前記測定評価装置は、前記シミュレーション結果と前記測定結果をグラフィカルに三次元で表示することを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療装置。