JPH11290466A - Proton beam radiation direction determination supporting system - Google Patents

Proton beam radiation direction determination supporting system

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JPH11290466A
JPH11290466A JP9919998A JP9919998A JPH11290466A JP H11290466 A JPH11290466 A JP H11290466A JP 9919998 A JP9919998 A JP 9919998A JP 9919998 A JP9919998 A JP 9919998A JP H11290466 A JPH11290466 A JP H11290466A
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proton beam
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千昭 加藤
Junichi Hirota
淳一 廣田
Yoichi Seto
洋一 瀬戸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate determination of a proton beam radiation direction in a treatment plan of radial beam treatment using a proton beam. SOLUTION: An enlarged Bragg peak (SOBP) width, a sticking-out part of a 100% dose region outside a focus, and a water equivalent thickness from the focus to a body surface are computed for plural radiation directions based on specified resolution, and distribution maps 101-103 for respective values are displayed. In addition, the distribution maps 101-103 are interlocked with a three-dimensional display surface 112. In determining a radiation direction, quantitative determination can be performed. In addition, by interlock with three-dimensional display, the radiation direction can be grasped by intuition, while a final radiation direction can be determined interactively.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、正常組織への被曝
を極力抑えつつ、病巣へ線量を効果的に与えるような陽
子線治療を可能にする治療計画に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a treatment plan which enables a proton beam treatment to effectively give a dose to a lesion while minimizing exposure to normal tissues.

【0002】[0002]

【従来の技術】放射線を使って治療を行う放射線治療で
は、正常組織への被曝を極力抑えつつ、癌等の病巣へ十
分な治療効果のある線量を与えなければならない。その
ため、一般に、X線CT装置などの画像診断装置で撮影
した画像データを用いて、治療前にどの方向からどの程
度の強さの放射線を照射すべきかを、線量分布のシミュ
レーション結果などに基づいて判断し決定する治療計画
が必要となる。
2. Description of the Related Art In radiotherapy using radiotherapy, it is necessary to give a sufficient therapeutic dose to lesions such as cancer while minimizing exposure to normal tissues. Therefore, in general, using image data obtained by an image diagnostic apparatus such as an X-ray CT apparatus, it is possible to determine from which direction and how much radiation should be irradiated before treatment based on a simulation result of a dose distribution and the like. A treatment plan to judge and decide is required.

【0003】一方、陽子線治療で使われる陽子線という
放射線には「ブラッグピーク(Bragg Peak)」と呼ばれ
る特性がある。陽子線は、物質に照射すると、表面から
ある深さのところで線量が急激に大きくなって最大値を
持ち、それよりも深いところでは線量が急激に0まで減
少する。この線量が最大値を持つ位置をブラッグピーク
と呼ぶ。このような特性を利用すれば、病巣にだけに高
い線量を与え、病巣の背後にはほとんど線量を与えない
ようにすることが可能になる。なお、このブラッグピー
ク特性を実際の治療に利用するに当たっては、病巣は照
射方向に所定の奥行きを有することから、ブラッグピー
クをそのまま使うのではなく、陽子線照射装置内に設置
されたリッジフィルタによりブラッグピークを拡大し、
ある一定幅だけ平坦な領域を持たせるようにして利用す
る。この一定幅の平坦な領域を拡大ブラッグピーク(S
OBP:Spread Out of Bragg Peak)と呼ぶ。
On the other hand, radiation called proton beam used in proton beam therapy has a characteristic called "Bragg Peak". When a proton beam irradiates a substance, the dose rapidly increases at a certain depth from the surface and has a maximum value, and at a depth deeper, the dose rapidly decreases to zero. The position where this dose has the maximum value is called the Bragg peak. By utilizing such characteristics, it is possible to give a high dose only to a lesion and to give little dose behind the lesion. In using this Bragg peak characteristic in actual treatment, the lesion has a predetermined depth in the irradiation direction, so instead of using the Bragg peak as it is, a ridge filter installed in the proton beam irradiation device Enlarge Bragg Peak,
It is used so as to have a flat area by a certain width. This flat region with a constant width is enlarged by the Bragg peak (S
OBP: Spread Out of Bragg Peak).

【0004】陽子線治療の場合、SOBPの幅と位置を
コントロールすれば、ほぼ病巣の形状に合わせて、そこ
だけに高い線量を与え、病巣の背後にはほとんど線量を
与えないようにすることが可能になる。そのため、陽子
線治療の治療計画では病巣の形状とその周囲の正常組織
と病巣との位置関係をよく把握して照射方向を決定する
ことが重要になる。
[0004] In the case of proton beam therapy, if the width and position of SOBP are controlled, it is possible to apply a high dose only to the shape of the lesion and to give little dose behind the lesion. Will be possible. Therefore, in the treatment plan of proton beam therapy, it is important to determine the irradiation direction by understanding the shape of the lesion and the positional relationship between the normal tissue and the lesion around the lesion.

【0005】このような治療計画は、一般に、コンピュ
ータ・システム上のソフトウエアで実施する。治療計画
ではまず画像データを利用して病巣とその周囲にある注
目すべき正常組織(例えば、陽子線を照射してはならな
い臓器等)について3次元領域を設定して、その座標を
メモリに記憶させる。次に、病巣の大きさに合わせて決
めた照射範囲(照射野と呼ぶ)と、仮に決めた照射方向
と照射強度に基づき、ある物理モデルに従って画像デー
タを用いて人体内部の3次元線量分布を計算する。この
ようにして得られた結果は、各種の評価手段を用いて評
価される。例えば、病巣や各正常組織に対して線量とそ
の線量値を持つ組織体積の関係を表わすグラフであるD
VH(Dose Volume Histogram)、人体断層像に線量分布
を重ね合わせた2次元等線量線図、あるいは、人体組織
に線量分布を3次元データのまま重ね合わせ、半透明で
立体的に表示する3次元表示などである。これらによっ
て、線量分布が望ましいものであると判断されれば、仮
に決めた照射方向と照射強度を治療に採用し、そうでな
ければ、再び照射方向と照射強度を決め直して、線量分
布を計算し、その結果を評価する。治療計画では一般に
このような繰り返しによって治療に採用する照射方向と
照射強度を決定する。
[0005] Such a treatment plan is generally implemented in software on a computer system. In the treatment plan, first, a three-dimensional region is set for a lesion and a notable normal tissue (for example, an organ which should not be irradiated with a proton beam) using the image data, and the coordinates are stored in a memory. Let it. Next, based on the irradiation range (called an irradiation field) determined according to the size of the lesion and the temporarily determined irradiation direction and irradiation intensity, the three-dimensional dose distribution inside the human body is calculated using image data according to a certain physical model. calculate. The results obtained in this way are evaluated using various evaluation means. For example, D is a graph showing the relationship between the dose and the tissue volume having the dose value for the lesion and each normal tissue.
VH (Dose Volume Histogram), 2D iso-dose diagram in which dose distribution is superimposed on a tomographic image of a human body, or 3D in which a dose distribution is superimposed on a human body tissue with 3D data as it is, and translucent and three-dimensionally displayed Display. Based on these, if it is judged that the dose distribution is desirable, the provisionally determined irradiation direction and irradiation intensity are adopted for treatment, otherwise, the irradiation direction and irradiation intensity are determined again and the dose distribution is calculated. And evaluate the results. In the treatment plan, the irradiation direction and the irradiation intensity to be adopted for the treatment are generally determined by such repetition.

【0006】人がこの繰り返し過程によって治療計画を
行うのは、非常に手間のかかる作業となる。そこで、数
理的な処理により照射方向と照射強度を計算する方法が
いくつか提案されている。例えば、A. Brahme, P. Kall
man, B. Lind: "Optimization of the Probability of
Achieving Complication Free Yumor Control Usinga 3
D Pencil Beam Scanning Technique for Protons and H
eavy Ions"(Proceedings from the NIRS internationa
l workshop on heavy charged particle therapy and r
elated subjects. Chiba, Japan, 124/142, 1991)や、
B. Lind, A. Brahme: "Photon Field Quantities and U
nits for Kernel Based Radiation Therapy Planning a
nd Treatment Optimization"(Phys. Med. Biol., Vol.
37, 891/909, 1992)に記載された方法がある。これら
の方法は、最小2乗法に基づいて最適な線量分布を与え
るような照射方向と照射強度を計算するもので、人体内
部の所望の線量分布から照射方向と照射強度を求める、
いわゆる逆問題の形式を採っている。
It is a very time-consuming task for a person to make a treatment plan through this repetitive process. Therefore, several methods for calculating the irradiation direction and the irradiation intensity by mathematical processing have been proposed. For example, A. Brahme, P. Kall
man, B. Lind: "Optimization of the Probability of
Achieving Complication Free Yumor Control Usinga 3
D Pencil Beam Scanning Technique for Protons and H
eavy Ions "(Proceedings from the NIRS internationa
l workshop on heavy charged particle therapy and r
elated subjects. Chiba, Japan, 124/142, 1991)
B. Lind, A. Brahme: "Photon Field Quantities and U
nits for Kernel Based Radiation Therapy Planning a
nd Treatment Optimization "(Phys. Med. Biol., Vol.
37, 891/909, 1992). These methods calculate the irradiation direction and the irradiation intensity so as to give the optimum dose distribution based on the least squares method, and obtain the irradiation direction and the irradiation intensity from a desired dose distribution inside the human body.
It takes the form of a so-called inverse problem.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法を陽子線治療計画に適用した場合、計算が複雑に
なり、計算時間が長くなるという問題があった。また、
人体内部の所望の線量分布を入力として与えることが前
提であるため、3次元の治療計画を扱う場合には、その
入力にかかる手間が膨大になってしまうという問題点も
あった。
However, when these methods are applied to the proton therapy planning, there is a problem that the calculation becomes complicated and the calculation time becomes long. Also,
Since it is premised that a desired dose distribution inside the human body is given as an input, there is also a problem that when handling a three-dimensional treatment plan, the time and effort required for the input becomes enormous.

【0008】本発明は、陽子線を使った放射線治療の治
療計画において、陽子線の照射方向を決定するのを容易
にする手段を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide means for facilitating the determination of the irradiation direction of a proton beam in a treatment plan for radiation therapy using a proton beam.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る陽子線照射
方向決定支援システムは、陽子線の照射方向の決定を支
援するシステムであって、陽子線の照射対象となる病巣
の形状情報を利用して、複数の照射方向について、病巣
を覆うのに必要となる拡大ブラッグピーク幅の値を算出
する算出手段と、算出された値の分布を示す分布図を表
示する表示手段とから構成されることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A proton beam irradiation direction determination support system according to the present invention is a system for supporting the determination of a proton beam irradiation direction, and utilizes shape information of a lesion to be irradiated with a proton beam. Then, for a plurality of irradiation directions, a calculation means for calculating the value of the enlarged Bragg peak width required to cover the lesion, and a display means for displaying a distribution map showing the distribution of the calculated values It is characterized by the following.

【0010】この場合において、更に、前記算出された
拡大ブラッグピーク幅を使って病巣を覆ったときに、病
巣からはみ出す領域の体積を算出し、算出された体積の
値の分布を示す分布図を表示するようにしてもよい。
In this case, when the lesion is covered by using the calculated enlarged Bragg peak width, the volume of the region protruding from the lesion is calculated, and the distribution diagram showing the distribution of the calculated volume value is shown in FIG. It may be displayed.

【0011】また、前記陽子線照射方向決定支援システ
ムは、陽子線の照射対象となる病巣を含む画像データを
入力する入力手段と、前記画像データから病巣の形状情
報を抽出する抽出手段とを更に有するようにしてもよ
い。
Further, the proton beam irradiation direction determination support system further includes an input unit for inputting image data including a lesion to be irradiated with proton beams, and an extracting unit for extracting shape information of the lesion from the image data. You may have it.

【0012】この場合において、更に、病巣から体表ま
での水等価距離を算出し、この算出された水等価距離の
分布を示す分布図を表示するようにしてもよい。
In this case, the water equivalent distance from the lesion to the body surface may be calculated, and a distribution diagram showing the distribution of the calculated water equivalent distance may be displayed.

【0013】また、前記表示手段は、選択された照射方
向に対応する分布図上の位置、および、分布図の値が照
射方向に関して対称性を有する場合は対称関係のある位
置に、マークを表示するようにしてもよい。更に、病巣
及びその周囲の組織並びに陽子線ビームを3次元表示
し、3次元表示された陽子線ビームの方向と前記分布図
上のマークが連動するようにしてもよい。
The display means displays a mark at a position on the distribution map corresponding to the selected irradiation direction, and at a position having a symmetry relationship when the values of the distribution map have symmetry with respect to the irradiation direction. You may make it. Further, the lesion and its surrounding tissue and the proton beam may be three-dimensionally displayed, and the direction of the three-dimensionally displayed proton beam may be linked with the mark on the distribution map.

【0014】また、選択された照射方向の緯度と経度の
値と、その照射方向に対応する拡大ブラッグピーク幅の
値、病巣と拡大ブラッグピーク幅が病巣周囲を覆う領域
との体積差の値、および、病巣中心から体表までの水等
価距離の値を表示するようにしてもよい。
The latitude and longitude values of the selected irradiation direction, the value of the enlarged Bragg peak width corresponding to the irradiation direction, the value of the volume difference between the lesion and the area where the enlarged Bragg peak width covers the periphery of the lesion, Further, the value of the water equivalent distance from the focus center to the body surface may be displayed.

【0015】また、陽子線治療で採択できる拡大ブラッ
グピーク幅が限定されている場合は、前記拡大ブラッグ
ピーク幅に対応する照射方向を各分布図上で特殊表示す
るようにしてもよい。ここでの特殊表示とは、選択可能
な照射方向を明確にするために、例えば、分布図内の他
の点や線と、異なる色や方法で表示することをいう。
If the expanded Bragg peak width that can be adopted in proton beam therapy is limited, the irradiation direction corresponding to the expanded Bragg peak width may be specially displayed on each distribution map. Here, the special display refers to, for example, displaying a different color or method from other points or lines in the distribution map in order to clarify the selectable irradiation direction.

【0016】本発明に係る陽子線照射方向決定支援方法
は、陽子線の照射方向の決定を支援する方法であって、
陽子線の照射対象となる病巣の形状情報を利用して、複
数の照射方向について、病巣を覆うのに必要となる拡大
ブラッグピーク幅の値を算出するステップと、算出され
た値の分布を示す分布図を表示するステップとから構成
されることを特徴とする。
A proton beam irradiation direction determination support method according to the present invention is a method for supporting determination of a proton beam irradiation direction,
Using the shape information of the lesion to be irradiated with the proton beam, for a plurality of irradiation directions, calculating the value of the expanded Bragg peak width required to cover the lesion, and showing the distribution of the calculated values. Displaying a distribution map.

【0017】この場合、前記算出された拡大ブラッグピ
ーク幅を使って病巣を覆ったときに、病巣からはみ出す
領域の体積を複数の照射方向について算出するステップ
と、算出された体積の値の分布を示す分布図を表示する
ステップとを更に有するようにしてもよい。
In this case, when the lesion is covered by using the calculated enlarged Bragg peak width, the step of calculating the volume of the region protruding from the lesion for a plurality of irradiation directions, and the step of calculating the distribution of the calculated volume value And displaying a distribution map as shown.

【0018】また、前記方法において、陽子線の照射対
象となる病巣を含む画像データを入力するステップと、
前記画像データから病巣の形状情報を抽出するステップ
とを更に有するようにしてよい。
Further, in the above method, inputting image data including a lesion to be irradiated with a proton beam;
Extracting shape information of a lesion from the image data.

【0019】また、この場合において、病巣から体表ま
での水等価距離を複数の照射方向について算出するステ
ップと、算出された水等価距離の分布を示す分布図を表
示するステップとを更に有するようにしてもよい。
In this case, the method may further include a step of calculating a water equivalent distance from the lesion to the body surface for a plurality of irradiation directions, and a step of displaying a distribution map showing a distribution of the calculated water equivalent distance. It may be.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0021】まず、本発明の実施形態が利用される陽子
線治療システムについて説明する。図12は、そのよう
な陽子線治療システムを示す。同図に示すように、本シ
ステムは、X線CT装置1201と、治療計画装置12
02と、治療装置1204とから構成されている。ま
た、治療装置1204は、加速器1206、ガントリー
1208、照射ノズル1209、治療ベッド1210と
これらを制御する制御装置1205から構成されてい
る。
First, a proton therapy system to which the embodiment of the present invention is applied will be described. FIG. 12 shows such a proton therapy system. As shown in the figure, the present system includes an X-ray CT apparatus 1201 and a treatment planning apparatus 12.
02 and a treatment device 1204. The treatment device 1204 includes an accelerator 1206, a gantry 1208, an irradiation nozzle 1209, a treatment bed 1210, and a control device 1205 for controlling these.

【0022】X線CT装置1201は、治療対象となる
人体の人体断層像を取得する。X線CT装置1201に
よって取得された人体断層像は、治療計画装置1202
に入力される。治療計画装置1202では、各種パラメ
ータ1203に基づいて線量分布を計算し、結果の評価
・判定を行う。そして、これらのパラメータ1203を
何回か変更して最も適切な照射条件を決定する。決定さ
れた照射条件は、治療装置1204内の制御装置120
5へ入力される。制御装置1205は、その照射条件に
従って、陽子線の最大飛程、陽子線のSOBP、ガント
リー1208の回転角度、照射ノズル1209内に設置
されたリッジフィルタなどの各種機器のパラメータ、治
療ベッド1210の位置や回転角度などを制御する。
The X-ray CT apparatus 1201 acquires a tomographic image of a human body to be treated. The tomographic image of the human body acquired by the X-ray CT apparatus 1201
Is input to The treatment planning device 1202 calculates a dose distribution based on various parameters 1203, and evaluates / determines the result. Then, these parameters 1203 are changed several times to determine the most appropriate irradiation condition. The determined irradiation conditions are stored in the control device 120 in the treatment device 1204.
5 is input. According to the irradiation conditions, the controller 1205 controls the maximum range of the proton beam, the SOBP of the proton beam, the rotation angle of the gantry 1208, the parameters of various devices such as a ridge filter installed in the irradiation nozzle 1209, and the position of the treatment bed 1210. And the rotation angle.

【0023】図13は、治療計画装置1202を実現す
るためのコンピュータ・システムを示す。同図に示すよ
うに、このシステムは、コンピュータ本体1301、画
像データ等のデータやオペレータの指示を入力するため
の入力装置1302、入力されたデータに基づく算出結
果等を表示するための表示装置1303、及び、治療計
画用ソフトウエア自体や出力結果を保存しておくための
記憶装置1304から構成される。
FIG. 13 shows a computer system for realizing the treatment planning device 1202. As shown in the figure, the system includes a computer main body 1301, an input device 1302 for inputting data such as image data and an operator's instruction, and a display device 1303 for displaying a calculation result based on the input data. And a storage device 1304 for storing the treatment planning software itself and output results.

【0024】図2は、陽子線治療システムによる治療の
様子を示す図である。同図に示すように、陽子線203
は、人体201の内部の病巣202に向けて、リッジフ
ィルタ204、ボーラス205、患者コリメータ206
を介して照射される。なお、同図の右側に示したグラフ
は、陽子線203を照射したときの深部線量分布209
を示すグラフであり、横軸D208は、線量を、SOB
P210での線量を100%としたときの相対線量
[%]で表わし、縦軸z207は、陽子線の照射方向の
深さを表す。
FIG. 2 is a diagram showing a state of treatment by the proton beam therapy system. As shown in FIG.
A ridge filter 204, a bolus 205, and a patient collimator 206 toward a lesion 202 inside the human body 201.
Irradiated via The graph shown on the right side of the figure shows the deep dose distribution 209 when the proton beam 203 was irradiated.
The horizontal axis D208 represents the dose, the SOB
The relative dose [%] when the dose at P210 is 100%, and the vertical axis z207 indicates the depth of the proton beam in the irradiation direction.

【0025】リッジフィルタ204は、ブラッグピーク
を拡大し、ある一定幅だけ平坦な領域を持つようにする
ためのものである。ボーラス205は、距離補償用フィ
ルタの一種であり、SOBP210の後端を病巣202
の後端に合わせる役目をするものである。ボーラス20
5の形状は、ボーラス205から病巣202の後縁まで
の水等価深さが一定値となるように決める。そうすれ
ば、病巣の形状に応じて、病巣より先には、ほとんど線
量が与えられないようになる。患者コリメータ206
は、病巣202以外の横方向に陽子線が照射されないよ
うに遮蔽をするためのものである。
The ridge filter 204 is for expanding the Bragg peak to have a flat area by a certain width. The bolus 205 is a type of a distance compensation filter, and the rear end of the SOBP 210 is
It serves to adjust to the trailing end. Bolus 20
The shape of No. 5 is determined so that the water equivalent depth from the bolus 205 to the trailing edge of the lesion 202 becomes a constant value. Then, depending on the shape of the lesion, almost no dose is given before the lesion. Patient collimator 206
Is for shielding the horizontal direction other than the lesion 202 so that the proton beam is not irradiated.

【0026】このようにして病巣に陽子線を照射する場
合、SOBPの位置は陽子線の入射エネルギーを調整す
ることでコントロールできる。従って、体表から病巣ま
での水等価深さと、その病巣の深さ方向の水等価厚がわ
かれば、その病巣にSOBPをうまく一致させることが
可能になる。体表から病巣までの水等価深さと、その病
巣の深さ方向の水等価厚はX線CT装置で撮影した画像
データを用いて求めることができる。
When a lesion is irradiated with a proton beam in this way, the position of the SOBP can be controlled by adjusting the incident energy of the proton beam. Therefore, if the water equivalent depth from the body surface to the lesion and the water equivalent thickness in the depth direction of the lesion are known, it is possible to make the SOBP match the lesion well. The water equivalent depth from the body surface to the lesion and the water equivalent thickness in the depth direction of the lesion can be obtained using image data taken by an X-ray CT apparatus.

【0027】ところで、前述したように、SOBP幅は
リッジフィルタ204によって規定されるので、その値
は場所によらず一定となり、病巣の水等価厚の最大値に
あわせて、SOBP幅を定めると、最大値をとらない位
置ではSOBPは病巣の前縁方向にはみ出すことにな
る。つまり、病巣近傍の正常組織のいくらかには100
%の線量が与えられてしまうことになる。このようなは
み出し部分が存在することはある程度はやむを得ない
が、その量は小さい方が望ましい。そこで、次に、この
はみ出し部分について考える。
As described above, since the SOBP width is defined by the ridge filter 204, its value is constant regardless of the location. If the SOBP width is determined in accordance with the maximum value of the water equivalent thickness of the lesion, At the position where the maximum value is not attained, the SOBP protrudes toward the leading edge of the lesion. That is, some normal tissue near the lesion has a 100
% Dose. It is unavoidable that such protruding portions exist to some extent, but it is desirable that the amount is small. Therefore, next, the protruding portion will be considered.

【0028】簡単のため2次元断面における陽子線照射
を考える。図3は、照射方向と病巣の形状とはみ出し部
分の関係を示す図である。図3(a)に示すように照射
方向301を決めたとき、この方向において、病巣をS
OBPで完全に覆うには、SOBP幅を、この方向で病
巣302を見たときの病巣の取りうる最大の長さ(深
さ)303にあわせる必要がある。また、照射方向に垂
直な方向の広がりは、照射方向から見たときの病巣の横
方向の長さ304とする必要がある。SOBP幅303
はリッジフィルタによって規定され、その位置に関係な
く、どこでも一定となるので、結局、線量100%領域
の面積は、病巣の縦方向最大長さ(SOBP幅)303と
横方向長さ304の積に等しい。一方、病巣の面積は画
像データからの抽出処理によって求めることができる。
従って、前者から後者を引けば、それがはみ出し部分3
05の面積になる。また、病巣の面積は一定値であるの
で、結局のところ、はみ出し部分305の面積が最小に
なるのは、ある方向から見た病巣の最大長さ303とそ
れに垂直な横方向長さ304の積が最小になるような方
向に照射方向を選んだときである。これを3次元に拡張
して考えると、はみ出し部分の体積は、ある方向から見
た病巣の最大長さ(SOBP幅)と、その方向の病巣の射
影面積の積に等しく、この積が最小になるような方向に
照射方向を選んだときに、はみ出し部分の体積が最小に
なる。
For the sake of simplicity, consider a proton beam irradiation in a two-dimensional section. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the irradiation direction, the shape of the lesion, and the protruding portion. When the irradiation direction 301 is determined as shown in FIG.
In order to completely cover with OBP, the SOBP width needs to be adjusted to the maximum length (depth) 303 that the lesion can take when the lesion 302 is viewed in this direction. Further, the spread in the direction perpendicular to the irradiation direction needs to be the lateral length 304 of the lesion as viewed from the irradiation direction. SOBP width 303
Is defined by the ridge filter and is constant everywhere, regardless of its position. Therefore, the area of the 100% dose area is ultimately obtained by multiplying the product of the maximum vertical length (SOBP width) 303 and the horizontal length 304 of the lesion. equal. On the other hand, the area of a lesion can be obtained by an extraction process from image data.
Therefore, if the latter is subtracted from the former, it will
05 area. In addition, since the area of the lesion is a constant value, the area of the protruding portion 305 becomes the minimum after all, because the product of the maximum length 303 of the lesion viewed from a certain direction and the horizontal length 304 perpendicular thereto. This is the case when the irradiation direction is selected in a direction that minimizes. When this is extended to three dimensions, the volume of the protruding portion is equal to the product of the maximum length of the lesion (SOBP width) viewed from a certain direction and the projected area of the lesion in that direction, and this product is minimized. When the irradiation direction is selected in such a direction, the volume of the protruding portion is minimized.

【0029】図3は、その他の例として、病巣の形状が
円の場合(b)と、矩形の場合(c)も示している。図
3(b)に示すように、病巣の形状が円の場合、病巣の
縦方向最大長さ307と横方向長さ308は円の直径と
等しく、どんな照射方向を選んでも一定である。したが
って、はみ出し部分309の面積は照射方向に関係なく
一定値となる。一方、図3(c)に示すように、病巣の
形状が矩形の場合、矩形の各辺に垂直な照射方向におい
て、はみ出し部分313は完全に0となる。これから、
一般に病巣が円に近いものほど照射方向を変化させて
も、はみ出し量を小さくしにくく、矩形に近いものほど
照射方向を変化させれば、はみ出し量を小さくしやすい
と考えられる。
FIG. 3 shows, as other examples, a case where the shape of the lesion is a circle (b) and a case where the lesion is a rectangle (c). As shown in FIG. 3B, when the shape of the lesion is a circle, the maximum longitudinal length 307 and the lateral length 308 of the lesion are equal to the diameter of the circle, and are constant regardless of the irradiation direction. Therefore, the area of the protruding portion 309 has a constant value regardless of the irradiation direction. On the other hand, as shown in FIG. 3C, when the shape of the lesion is rectangular, the protruding portion 313 becomes completely zero in the irradiation direction perpendicular to each side of the rectangle. from now on,
In general, it is considered that the protruding amount is hard to be reduced even when the irradiation direction is changed as the lesion is closer to a circle, and the protruding amount is easily reduced when the irradiation direction is changed as the lesion is closer to a rectangle.

【0030】以上のことから、陽子線治療の治療計画に
おいては、はみ出し部分の体積が最小になる照射方向を
最終解として採用することが、まず考えられる。しかし
ながら、そのような照射方向を最終解として採用できな
い場合もありうる。例えば、その方向を選んだときには
それに対応して、病巣を覆うのに必要となるSOBP幅
が一意的に決まる。しかし、実際の治療においては、あ
らかじめ準備されたいくつかのリッジフィルタの中から
選択して使用する場合が多く、必ずしも、必要となるS
OBP幅を実現できるリッジフィルタが用意されている
とは限らない。
From the above, in the treatment planning of the proton beam therapy, it is first conceivable to adopt the irradiation direction in which the volume of the protruding portion is minimized as the final solution. However, there are cases where such an irradiation direction cannot be adopted as the final solution. For example, when the direction is selected, the SOBP width required to cover the lesion is uniquely determined correspondingly. However, in actual treatment, it is often used by selecting from several ridge filters prepared in advance.
Ridge filters that can realize the OBP width are not always provided.

【0031】また、はみ出し部分の体積が最小になる照
射方向を選んでも、その方向では病巣と体表との距離が
長くなって、不必要に多くの正常組織を被曝させること
にもなりかねない。そこで、はみ出し部分の体積、SO
BP幅、および、病巣から体表までの水等価距離の3つ
の情報を勘案しながら、照射方向を決定する方が好まし
い。
In addition, even if the irradiation direction in which the volume of the protruding portion is minimized is selected, the distance between the lesion and the body surface becomes long in that direction, which may unnecessarily expose many normal tissues. . Therefore, the volume of the protruding part, SO
It is preferable to determine the irradiation direction while considering three pieces of information such as the BP width and the water equivalent distance from the lesion to the body surface.

【0032】本発明の実施形態においては、照射方向を
決定するための判断材料として、上記の3つの情報(S
OBP幅、はみ出し部分の体積、および、病巣から体表
までの水等価距離)を採用し、これらの情報を比較検討
するのを容易にするために、以下のような方法を採る。
In the embodiment of the present invention, the above three information (S
The following method is used to adopt the OBP width, the volume of the protruding portion, and the water equivalent distance from the lesion to the body surface) and to facilitate comparison of these pieces of information.

【0033】まず、照射方向を緯度と経度の組で表わ
す。図4は、以下の説明で使用される座標系を示す。同
図に示すように、人体401の内部に病巣402があ
り、その中心に座標原点をとる。照射方向403は、経
度θ404、緯度φ405で指定される。
First, the irradiation direction is represented by a set of latitude and longitude. FIG. 4 shows a coordinate system used in the following description. As shown in the figure, there is a lesion 402 inside a human body 401, and the origin of coordinates is taken at the center. The irradiation direction 403 is specified by a longitude θ404 and a latitude φ405.

【0034】このような座標系のもと、緯度と経度を所
定の分解能(角度刻み)にしたがって変化させ、各照射
方向毎に上記の3つの値を算出し、各々異なる2次元の
地図上にその値の分布を濃淡や等高線などを使って表示
する。
Under such a coordinate system, the latitude and longitude are changed according to a predetermined resolution (in increments of angle), and the above three values are calculated for each irradiation direction. The distribution of the values is displayed using shades and contour lines.

【0035】はみ出し部分の体積とSOBP幅の場合、
これらの地図に対称性がある。すなわち、照射方向を単
位球面上の点として考えれば、ある照射方向とその逆方
向で算出される値は等しくなる(点対称)。従って、は
み出し部分の体積とSOBP幅の算出に当たっては、半
球面上の点についてだけ、それらの値を計算すればよい
ことになる。一方、病巣から体表までの水等価距離の場
合には、病巣中心を1点決めて、そこから体表までの水
等価厚を求める。これには一般に他の2つのような対称
性はないので、全方向について算出する必要がある。
In the case of the volume of the protruding portion and the SOBP width,
These maps have symmetry. That is, when the irradiation direction is considered as a point on the unit spherical surface, a value calculated in a certain irradiation direction and the value calculated in the opposite direction are equal (point symmetry). Therefore, in calculating the volume of the protruding portion and the SOBP width, it is sufficient to calculate those values only for points on the hemisphere. On the other hand, in the case of the water equivalent distance from the lesion to the body surface, one center of the lesion is determined, and the water equivalent thickness from that to the body surface is determined. Since this generally has no symmetry like the other two, it needs to be calculated in all directions.

【0036】図5、図6、図7は、それぞれ、SOBP
幅、はみ出し部分の体積、および、病巣から体表までの
水等価距離の各分布地図の概念図を示す。これらは、各
値の分布を等高線で表示した場合の例である。SOBP
幅の分布図501は、図4の極座標系に基づいて、横軸
に経度θ502を、縦軸に緯度φ503をとっている。
同じ値をとる照射方向(分布図上の点)は、等高線50
4等で示される。また値が最も小さくなる最小点505
には、×印が表示される。SOBP幅の場合は、その対
称性から最小点505は2か所あることにある。図6の
はみ出し部分の体積の分布図601と図7の病巣から体
表までの水等価距離の分布図701も、図5とほぼ同様
である。但し、水等価距離には一般に対称性がないため
最小点705は1か所だけとなる。
FIG. 5, FIG. 6, and FIG.
The conceptual diagram of each distribution map of the width, the volume of the protruding part, and the water equivalent distance from the lesion to the body surface is shown. These are examples when the distribution of each value is displayed by contour lines. SOBP
In the width distribution chart 501, the horizontal axis represents the longitude θ502 and the vertical axis represents the latitude φ503 based on the polar coordinate system of FIG.
The irradiation direction (point on the distribution map) having the same value is the contour line 50.
4 and so on. The minimum point 505 at which the value becomes the smallest
Is displayed with a cross. In the case of the SOBP width, there are two minimum points 505 due to its symmetry. The distribution diagram 601 of the volume of the protruding portion in FIG. 6 and the distribution diagram 701 of the water equivalent distance from the lesion to the body surface in FIG. 7 are almost the same as those in FIG. However, since the water equivalent distance generally has no symmetry, there is only one minimum point 705.

【0037】これら3つの地図を同時に表示すれば、相
互に比較検討して、望ましい照射方向を絞り込むことが
容易に行えるようになる。また、各分布地図上で、オペ
レータがマウスのピック操作等によって、照射方向(分
布図上の点)を選択すると、選択された方向は、その分
布図上でマーク表示される。3つの分布地図は相互に連
動しており、ある分布地図上で照射方向が選択される
と、すべての分布地図上のその方向に対応する位置にマ
ークが表示される。このように、3つの分布地図を連動
させることにより、ある照射方向を選択したときの、3
つの情報の判断が容易になり、照射方向の決定が容易に
行えるようになる。
If these three maps are displayed at the same time, it is easy to narrow down the desired irradiation direction by comparing and examining them with each other. When the operator selects an irradiation direction (a point on the distribution map) by a mouse pick operation or the like on each distribution map, the selected direction is marked on the distribution map. The three distribution maps are linked to each other, and when an irradiation direction is selected on a certain distribution map, a mark is displayed at a position corresponding to that direction on all the distribution maps. In this way, by linking the three distribution maps, when a certain irradiation direction is selected,
This makes it easier to determine the two types of information, and makes it easier to determine the irradiation direction.

【0038】なお、各分布地図は、値の分布を、等高線
でなく、濃淡によって表してもよい。また、値の分布を
濃淡で表したものに、等高線を重ねて表示してもよい。
等高線の本数や色は、例えば、オペレータの指示によ
り、任意に設定される。
In each distribution map, the distribution of values may be represented by shading instead of contour lines. Further, the contour of the value distribution may be displayed in such a manner that the distribution of the values is represented by shading.
The number and color of the contour lines are arbitrarily set, for example, according to an instruction from the operator.

【0039】採択できるリッジフィルタの種類に制限が
ある場合は、リッジフィルタに対応して定まるSOBP
幅の値を登録しておき、その値をとる照射方向に対応す
る点(等高線)をSOBP幅の分布図501上で特殊表
示する。特殊表示とは、他の点(等高線)と区別が付く
ように、例えば、他の点(等高線)とは色を変えて表示
することをいう。更に、他の2つの分布図についても、
分布図501で特殊表示された点(曲線)と同じ点(曲
線)を特殊表示する。このようにすることで、既存のリ
ッジフィルタを使う場合に、採用可能な照射方向が明示
されるので、その制約の元で、照射方向を選択すること
が容易になる。なお、既存のリッジフィルタでは実現で
きないSOBP幅を使用する必要がある場合は、採用し
た照射方向でのSOBP幅を実現するフィルタを新たに
製作することになる。
If there are restrictions on the types of ridge filters that can be adopted, SOBP determined according to the ridge filter
A width value is registered, and a point (contour line) corresponding to the irradiation direction having that value is specially displayed on the SOBP width distribution diagram 501. The special display refers to, for example, displaying a different color from the other points (contour lines) so as to be distinguished from the other points (contour lines). Furthermore, for the other two distribution maps,
The same point (curve) as the point (curve) specially displayed in the distribution chart 501 is specially displayed. In this way, when an existing ridge filter is used, the irradiating direction that can be adopted is specified, so that it is easy to select the irradiating direction under the restrictions. If it is necessary to use an SOBP width that cannot be realized by an existing ridge filter, a new filter that realizes the SOBP width in the employed irradiation direction will be manufactured.

【0040】次に、上述したようなSOBP分布図50
1、はみ出し部分体積分布図601、及び、水等価厚分
布図701を表示させる表示処理について説明する。
Next, the SOBP distribution diagram 50 as described above is used.
1. Display processing for displaying the protruding partial volume distribution chart 601 and the water equivalent thickness distribution chart 701 will be described.

【0041】図8は、SOBP分布図及びはみ出し部分
体積分布図の表示処理を説明するフローチャートであ
る。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the display processing of the SOBP distribution chart and the protruding partial volume distribution chart.

【0042】まず、実際の表示処理を行う前の準備段階
として、病巣、注目組織の形状、位置を設定するため、
領域設定処理を行う(S1501)。具体的には、ボク
セルから成る3次元配列に格納された3次元画像データ
から人体組織全体、病巣、および、正常組織の3次元座
標を得る処理を行う。なお、人体の断層像に注目した場
合、断層像内の各点はピクセルと呼ばれ、断層像複数枚
からなる全体に注目した場合、内部の各点はボクセルと
呼ばれる。上記の処理は、3次元画像データから病巣等
の領域内にあるボクセルを識別し、その存在範囲をコン
ピュータ内のメモリに記憶させるものである。
First, as a preparatory step before performing the actual display processing, a lesion and a shape and a position of a target tissue are set.
An area setting process is performed (S1501). More specifically, a process of obtaining three-dimensional coordinates of the entire human body tissue, lesion, and normal tissue from three-dimensional image data stored in a three-dimensional array composed of voxels is performed. When attention is paid to a tomographic image of a human body, each point in the tomographic image is called a pixel, and when attention is paid to the entirety of a plurality of tomographic images, each internal point is called a voxel. The above processing identifies voxels in a region such as a lesion from three-dimensional image data, and stores the existence range in a memory in a computer.

【0043】病巣領域の設定には各種の方法があるが、
ここでは、オペレータが、表示装置に表示された断層像
上で病巣領域を指定する領域指定法について説明する。
治療計画では一般的にX線CT装置で撮影された画像デ
ータを利用するが、これは人体の断層像複数枚から成る
ものである。コンピュータの画面上に断層図を表示し、
まずは、病巣が存在するものを見つける。そして、その
断層像上でマウス等のポインティング・デバイスを使っ
て病巣領域を囲む曲線を描く。このとき、曲線の内部の
各点に対応するメモリ領域に、病巣領域であることを識
別するためのフラグをたてる。これによって、コンピュ
ータは、そこを病巣組織であると判別することができる
ようになる。この処理を病巣が存在する断層像すべてに
わたって行い、病巣領域の3次元的な存在範囲を特定す
る。なお、3次元座標を得る方法としては、これ以外に
も、画像濃度のしきい値を使う方法や組織の連結情報を
使う領域拡張法などの半自動的な抽出方法などがある。
There are various methods for setting a lesion area.
Here, an area specifying method in which an operator specifies a lesion area on a tomographic image displayed on the display device will be described.
The treatment plan generally uses image data captured by an X-ray CT apparatus, which is composed of a plurality of tomographic images of a human body. Display the tomogram on the computer screen,
First, find the one that has the lesion. Then, a curve surrounding the lesion area is drawn on the tomographic image using a pointing device such as a mouse. At this time, a flag is set in a memory area corresponding to each point inside the curve to identify the area as a lesion area. This allows the computer to determine that the tissue is a focus tissue. This processing is performed over all the tomographic images where the lesion exists, and the three-dimensional existence range of the lesion region is specified. In addition, as a method for obtaining three-dimensional coordinates, there are other methods such as a method using a threshold value of image density and a semi-automatic extraction method such as a region expanding method using tissue connection information.

【0044】上記のような方法によって、例えば、病巣
が1つ、正常組織が複数個設定される。そして、設定さ
れた組織についてのデータは、内部メモリや外部記憶装
置に保存される。
By the above method, for example, one lesion and a plurality of normal tissues are set. Then, data on the set organization is stored in an internal memory or an external storage device.

【0045】次に、そのようにして指定された病巣領域
の体積を算出する(S1502)。画像データではボク
セルの縦、横、高さの各長さが既知であるので、それを
利用して病巣体積を計算し、メモリ内に記憶しておく。
ここでは、水等価距離を使って体積を計算するので、各
ボクセルの密度を重み付けして体積を求める。なお、水
等価距離とは、仮に人体組織の密度が水のそれと等しい
とした場合の2点間の距離である。X線CT装置で得ら
れた画像データに対して、ある値が水の密度1.0に対し
ていくつになるかを計算する変換方法は、例えば、所定
の関数で与えられ、変換後の密度を重みとして2点間の
線績分を行うことで、その水等価距離が計算できる。
Next, the volume of the designated lesion area is calculated (S1502). Since the vertical, horizontal, and height lengths of the voxel are known in the image data, the lesion volume is calculated using the length and stored in the memory.
Here, since the volume is calculated using the water equivalent distance, the volume is obtained by weighting the density of each voxel. The water equivalent distance is a distance between two points when the density of the human body tissue is assumed to be equal to that of water. A conversion method for calculating how many values a given value corresponds to water density of 1.0 with respect to image data obtained by an X-ray CT apparatus is, for example, given by a predetermined function, and weights the converted density. By performing the line segment between two points, the water equivalent distance can be calculated.

【0046】次に、初期照射方向を設定する(S150
3)。つまり、最初の計算に使われる照射方向を規定す
る緯度θと経度φを設定する。
Next, an initial irradiation direction is set (S150).
3). That is, the latitude θ and the longitude φ that define the irradiation direction used for the first calculation are set.

【0047】以上のような準備処理が完了すると、次
に、病巣領域の設定処理(S1501)で得られた病巣
の形状情報に基づいて、各照射方向におけるSOBP幅
及びはみ出し部分の体積を計算して、それらの分布地図
を表示するための処理を行う。
When the above preparation processing is completed, the SOBP width in each irradiation direction and the volume of the protruding portion in each irradiation direction are calculated based on the lesion shape information obtained in the lesion region setting processing (S1501). Then, processing for displaying those distribution maps is performed.

【0048】そのために、まず、設定された照射方向に
基づいて、リサンプリングを行う(S1504)。任意
の照射方向を考えた場合、一般に、上記の断層像間同士
を斜めによぎる方向を対象とすることもある。そのよう
な場合には、その照射方向に沿って格子点を取り直し、
ボクセルを並び替える必要がある。このような処理をリ
サンプリングという。リサンプリングは、病巣を含む限
られた範囲だけで行ってもよいし、画像データ全体で行
ってもよい。リサンプリングによって病巣領域の存在範
囲も新たな格子点上に展開され直すことになる。
For this purpose, resampling is first performed based on the set irradiation direction (S1504). When an arbitrary irradiation direction is considered, in general, a direction that obliquely crosses the above-mentioned tomographic images may be targeted. In such a case, re-take the grid points along the irradiation direction,
Voxels need to be reordered. Such a process is called resampling. Resampling may be performed only in a limited range including a lesion, or may be performed on the entire image data. Due to the resampling, the range of existence of the lesion area is re-developed on a new grid point.

【0049】次に、リサンプリングされた3次元データ
使って、病巣の最大長さの算出を行う(S1505)。
この場合、まず、現時点での照射方向でリサンプリング
されたデータをスキャニングして、病巣の奥行き方向で
幅が最大となるものを探し、その長さを水等価厚で求め
る。そして、求めた最大値を、照射方向と組にしてメモ
リ中に記憶しておく。
Next, the maximum length of the lesion is calculated using the resampled three-dimensional data (S1505).
In this case, first, the data resampled in the irradiation direction at the present time is scanned, the one having the maximum width in the depth direction of the lesion is searched, and the length is obtained as the water equivalent thickness. Then, the obtained maximum value is stored in a memory in combination with the irradiation direction.

【0050】次に、現時点の照射方向に関して、病巣射
影面積の算出を行う(S1506)。すなわち、現時点
の照射方向に垂直な方向での病巣の存在範囲を特定し、
病巣の射影面積を求め、メモリ中に記憶しておく。ここ
でも、水等価距離を使って射影面積を計算する。
Next, the focus projection area is calculated for the current irradiation direction (S1506). That is, the range of the lesion in the direction perpendicular to the current irradiation direction is specified,
The projected area of the lesion is determined and stored in a memory. Again, the projected area is calculated using the water equivalent distance.

【0051】次に、はみ出し部分の体積の算出を行う
(S1507)。すなわち、S1505で求めた病巣縦
方向最大長さとS1506で求めた病巣射影面積の積を
求め、これからS1502で求めた病巣体積を減じて、
はみ出し部分体積を計算する。得られた値は現時点での
照射方向と組にしてメモリ内に記憶しておく。
Next, the volume of the protruding portion is calculated (S1507). That is, the product of the focus vertical length obtained in S1505 and the focus projecting area obtained in S1506 is obtained, and the focus volume obtained in S1502 is subtracted from the product.
Calculate the protruding partial volume. The obtained value is stored in a memory in combination with the current irradiation direction.

【0052】次に、すべての計算すべき方向について、
処理を終了したかどうかを判定する(S1508)。こ
こでの計算すべき方向とは、SOBP幅及びはみ出し部
分の体積は共に、ある照射方向とその正反対の方向でそ
の値が等しくなるので、3次元空間内の全方向の半分で
ある。
Next, for all the directions to be calculated,
It is determined whether the processing has been completed (S1508). The direction to be calculated here is a half of all directions in the three-dimensional space because the SOBP width and the volume of the protruding portion are equal in a certain irradiation direction and the direction opposite thereto.

【0053】判定の結果、まだ、計算していない方向が
有る場合は(S1508:NO)、照射方向の変更を行
う(S1509)。すなわち、設定された分解能に従っ
て、ある角度刻み分だけ現時点の照射方向を表す緯度θ
や経度φを変更し、変更後の方向について、あらためて
SOBP幅及びはみ出し部分の体積を計算する(S15
04〜S1507)。
If the result of the determination is that there is still a direction that has not been calculated (S1508: NO), the irradiation direction is changed (S1509). That is, according to the set resolution, the latitude θ representing the current irradiation direction by a certain angle increment
And the longitude φ are changed, and the SOBP width and the volume of the protruding portion are calculated again in the changed direction (S15).
04 to S1507).

【0054】一方、必要なすべての方向に関して、病巣
縦方向最大長さ及びはみ出し部分体積の算出が終了した
場合は(S1508:YES)、照射方向と対応した形
式でメモリ中に格納された病巣縦方向最大長さ及びはみ
出し部分体積の値をそれぞれ読み出して、図5及び図6
に示したようなSOBP分布図及びはみ出し部分体積の
分布図を表示する(S1510)。
On the other hand, if the calculation of the maximum length in the vertical direction of the lesion and the protruding partial volume has been completed for all the necessary directions (S1508: YES), the focal length stored in the memory in a format corresponding to the irradiation direction is obtained. The values of the maximum length in the direction and the protruding partial volume are read out, and are shown in FIGS.
(S1510). The SOBP distribution map and the distribution map of the protruding partial volume as shown in FIG.

【0055】図9は、水等価厚分布図の表示処理を説明
するフローチャートである。
FIG. 9 is a flow chart for explaining the display processing of the water equivalent thickness distribution map.

【0056】まず、上述したS1501及びS1502
と同様の処理によって、病巣領域の設定処理S1601
及び初期照射方向の設定処理S1602が行われる。
First, the above-mentioned S1501 and S1502
By the same processing as that described above, the lesion area setting processing S1601
Then, an initial irradiation direction setting process S1602 is performed.

【0057】病巣領域の設定処理S1601及び初期照
射方向の設定処理S1602が終了すると、病巣−体表
間の水等価厚の算出を行う(S1603)。すなわち、
現時点の照射方向において、あらかじめ決めておいた病
巣内の1点と体表までの水等価厚を計算する。得られた
値は現時点での照射方向と組にしてメモリ中に記憶して
おく。病巣内の1点は、例えば、病巣に外接する直方体
の中心などが選ばれる。
When the lesion area setting process S1601 and the initial irradiation direction setting process S1602 are completed, the water equivalent thickness between the lesion and the body surface is calculated (S1603). That is,
In the irradiation direction at the present time, the water equivalent thickness up to a predetermined point in the lesion and the body surface is calculated. The obtained value is stored in a memory in combination with the current irradiation direction. As one point in the lesion, for example, the center of a rectangular parallelepiped circumscribing the lesion is selected.

【0058】次に、計算すべき方向をすべて計算したか
どうかを判定する(S1604)。病巣−体表間の水等
価厚は、一般に対称性を有しないので、計算すべき方向
は3次元空間内の全方向とする。判定の結果、まだ、計
算していない方向が有る場合は(S1604:NO)、
照射方向の変更を行う(S1605)。すなわち、設定
された分解能に従って、ある角度刻み分だけ現時点の照
射方向を表す緯度θや経度φを変更し、変更後の方向
で、あらためて病巣から体表までの水等価厚を計算す
る。
Next, it is determined whether all the directions to be calculated have been calculated (S1604). Since the water equivalent thickness between the lesion and the body surface generally has no symmetry, the directions to be calculated are all directions in the three-dimensional space. As a result of the determination, if there is a direction that has not been calculated yet (S1604: NO),
The irradiation direction is changed (S1605). That is, the latitude θ and longitude φ representing the current irradiation direction are changed by a certain angle according to the set resolution, and the water equivalent thickness from the lesion to the body surface is calculated again in the changed direction.

【0059】一方、すべての方向に関して、病巣−体表
間の水等価厚の算出が終了した場合は(S1604:Y
ES)、水等価厚分布図の表示を行う(S1606)。
すなわち、照射方向と対応した形式でメモリ中に格納さ
れた病巣−体表間の水等価厚の値を読み出して、図7に
示したような分布図を表示する。
On the other hand, when the calculation of the water equivalent thickness between the lesion and the body surface has been completed for all directions (S1604: Y
ES), a water equivalent thickness distribution map is displayed (S1606).
That is, the value of the water equivalent thickness between the lesion and the body surface stored in the memory in a format corresponding to the irradiation direction is read, and a distribution diagram as shown in FIG. 7 is displayed.

【0060】以上、SOBP分布図、はみ出し部分体積
分布図、及び、水等価厚分布図を表示させる表示処理に
ついて、便宜上、図8の処理と図9の処理とに分けて説
明したが、実装条件に応じて、SOBP分布図、はみ出
し部分体積分布図、及び、水等価厚分布図を、それぞれ
別の処理で表示したり、全部を1つの処理で表示しても
よい。
The display processing for displaying the SOBP distribution map, the protruding partial volume distribution map, and the water equivalent thickness distribution map has been described separately for convenience as the processing in FIG. 8 and the processing in FIG. , The SOBP distribution map, the protruding partial volume distribution map, and the water equivalent thickness distribution map may be displayed by different processes, or all of them may be displayed by one process.

【0061】次に、本発明の別の実施形態について説明
する。本実施形態においては、上述したSOBP幅、は
み出し部分の体積、および、病巣から体表までの水等価
距離の各分布地図に加えて、3次元表示を併用する。3
次元表示とは病巣と共にその周囲にあるいくつかの正常
組織を2次元投影面に立体的に陰影を付けて表示するこ
とをいう。これによって、ある照射方向が実際の人体に
対してどんな方向になるのかを直感的に理解することが
容易になる。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, in addition to the above-described distribution maps of the SOBP width, the volume of the protruding portion, and the water equivalent distance from the lesion to the body surface, three-dimensional display is also used. 3
The dimensional display refers to displaying a lesion and some normal tissues around the lesion in a two-dimensional projection plane with three-dimensional shading. This makes it easy to intuitively understand what direction a certain irradiation direction is with respect to the actual human body.

【0062】本実施形態では、組織と陽子線ビームを3
次元的に重ね合わせて、両者を半透明で2次元投影面に
表示する。そして、ある照射方向を分布地図上で選択し
たとき、選択された照射方向に対応して、その方向を示
す陽子線ビームを人体組織に重ね合わせて3次元表示す
る。これにより、その方向を直感的に把握することが可
能になる。
In this embodiment, the tissue and the proton beam are
Two-dimensionally superimposed, both are displayed translucently on a two-dimensional projection plane. When a certain irradiation direction is selected on the distribution map, a proton beam indicating the selected irradiation direction is superimposed on the human body tissue and three-dimensionally displayed. This makes it possible to intuitively grasp the direction.

【0063】逆に、3次元表示において照射方向を指定
すれば、その方向を上記の分布地図上にマークを付けて
表示するようにしてもよい。こうすれば直感的に把握し
た照射方向について、分布図を使った定量的な判断を行
うことが可能になる。
Conversely, if the irradiation direction is designated in the three-dimensional display, the direction may be displayed with a mark on the distribution map. In this way, it is possible to make a quantitative judgment using the distribution map for the irradiation direction intuitively grasped.

【0064】陽子線ビームは病巣を中心として任意本数
分生成可能で、各ビームを任意方向に設定することがで
きるものとする。なお、病巣中心点は、初期位置とし
て、病巣に外接する直方体の対角線交点がとられ、その
後、その位置が調整できるものとする。
It is assumed that an arbitrary number of proton beams can be generated centering on a lesion and each beam can be set in an arbitrary direction. The focus center point is assumed to be a diagonal intersection point of a rectangular parallelepiped circumscribing the focus as an initial position, and that position can be adjusted thereafter.

【0065】また、3次元表示においては、表示対象を
任意回転させて表示したり、任意断面で切断して内部を
表示したりすることができるようにする。また、領域設
定を行った組織のうち任意組織に対して表示/非表示を
選択できるようにする。
In the three-dimensional display, the object to be displayed can be displayed by rotating it arbitrarily, or can be cut at an arbitrary cross section to display the inside. In addition, display / non-display can be selected for an arbitrary organization among the organizations for which the area has been set.

【0066】図10は、3次元表示の様子を示す図であ
る。同図に示すように、体表801の内部に、脊柱80
2、心臓803、左肺804、右肺805、及び、病巣
806が3次元表示されている。更に、照射方向を示す
矢印807に対応して陽子線ビーム808が体表801
から病巣806まで伸びている。照射方向の確認のため
に観察する場合、これら全体を3次元空間内で回転させ
ることにより、照射の状況が任意方向から観察できるこ
とになる。3次元画像を使って照射方向を決定する場合
は、陽子線ビーム808をマウスカーソルなどでドラッ
グして方向を指定したり変更したりする。照射方向を多
方向設定する場合は、指定本数だけ陽子線ビーム808
が表示され、1つの場合と同様に、各陽子線ビームをマ
ウスなどを使って操作する。
FIG. 10 is a diagram showing a state of three-dimensional display. As shown in FIG.
2. Heart 803, left lung 804, right lung 805, and lesion 806 are three-dimensionally displayed. Further, a proton beam 808 is formed on the body surface 801 corresponding to an arrow 807 indicating the irradiation direction.
To the lesion 806. In the case of observing for confirming the irradiation direction, by rotating them in a three-dimensional space, the state of irradiation can be observed from any direction. When the irradiation direction is determined using the three-dimensional image, the direction is designated or changed by dragging the proton beam 808 with a mouse cursor or the like. If the irradiation direction is set in multiple directions, the specified number of proton beam 808
Is displayed, and each proton beam is operated using a mouse or the like as in the case of one.

【0067】以上、説明したように、分布地図と3次元
表示を併用することにより、分布地図では定量的な情報
を、そして、3次元表示では定性的な情報を提示でき
る。つまり、これら2つの異なる情報を同時に提示する
ことにより、これら性質の異なる情報が相互に補い合っ
て、照射方向を決定することがより容易になる。
As described above, by using the distribution map and the three-dimensional display together, it is possible to present quantitative information in the distribution map and qualitative information in the three-dimensional display. In other words, by presenting these two different pieces of information at the same time, these pieces of information having different properties complement each other, making it easier to determine the irradiation direction.

【0068】図1は、以上説明した本発明による陽子線
照射方向決定支援システムの表示画面の一例を示す。同
図に示すように、この表示画面は、SOBP幅の分布図
101、はみ出し部分の体積の分布図102、病巣から
体表までの水等価厚の分布図103、表示方法選択ボタ
ン104、等高線本数設定用スクロールバー105、等
高線本数初期化ボタン106、等高線色パレット10
7、等高線色設定領域108、等高線色初期化ボタン1
09、数値テーブル110、分解能設定用スクロールバ
ー111、3次元表示画面112、連動ボタン113、
3次元画像緯度回転用スクロールバー115、3次元画
像経度回転用スクロールバー116、3次元画像表示対
象選択ボタン117、発生ボタン118、消去ボタン1
19、選択/移動ボタン120とから構成されている。
オペレータは、この画面上でマウス等のポインティング
・デバイスを使って、操作対象について、ピックやドラ
ッグなどの操作を行う。
FIG. 1 shows an example of a display screen of the proton beam irradiation direction determination support system according to the present invention described above. As shown in the figure, this display screen includes a distribution map 101 of the SOBP width, a distribution map 102 of the volume of the protruding portion, a distribution map 103 of the water equivalent thickness from the lesion to the body surface, a display method selection button 104, and the number of contour lines. Scroll bar 105 for setting, contour line number initialization button 106, contour line color palette 10
7, contour line color setting area 108, contour line color initialization button 1
09, numerical value table 110, resolution setting scroll bar 111, three-dimensional display screen 112, link button 113,
3D image latitude rotation scroll bar 115, 3D image longitude rotation scroll bar 116, 3D image display target selection button 117, generate button 118, delete button 1
19, and a select / move button 120.
The operator performs operations such as picking and dragging on the operation target using a pointing device such as a mouse on this screen.

【0069】表示方法選択ボタン104は、分布図を濃
淡、等高線のどちらで表示するかを設定するトグルボタ
ンである。等高線本数設定用スクロールバー105は、
等高線の本数を設定するためのものである。等高線本数
初期化ボタン106は、設定値を初期化するためのもの
である。オペレータは、等高線色パレット107から色
を選択して、それを等高線色設定領域108へ置くこと
で等高線の色を設定する。等高線色の初期化は等高線色
初期化ボタン109で行う。
The display method selection button 104 is a toggle button for setting whether to display the distribution map in shades or contour lines. The scroll bar 105 for setting the number of contour lines is
This is for setting the number of contour lines. The contour line number initialization button 106 is used to initialize a set value. The operator selects a color from the contour line color palette 107 and places it in the contour line color setting area 108 to set the contour line color. The contour color is initialized by a contour color initialization button 109.

【0070】数値テーブル110は、分布図101〜1
03上や3次元表示画面上でオペレータによって選択さ
れた照射方向に対応して、照射方向の緯度及び経度、S
OBP幅、はみ出し部分の体積、および、病巣と体表の
水等価厚を数値で表示する。それらの数値は各分布図1
01、102、103でマーク付けされたものと整理番
号で対応づけされる。
The numerical value table 110 includes distribution maps 101 to 1
03, and the irradiation direction selected by the operator on the three-dimensional display screen.
The OBP width, the volume of the protruding portion, and the water equivalent thickness of the lesion and the body surface are indicated by numerical values. These values are shown in each distribution chart 1
Those marked with 01, 102 and 103 are associated with reference numbers.

【0071】分解能設定用スクロールバー111は、分
布図101〜103の緯度・経度の角度刻みを変更する
ためのものである。オペレータがこのスクロールバー1
11を使って、分解能を変更すると、変更後の分解能に
したがって、各値が計算され、変更後の分解能で分布図
101〜103が表示される。
The resolution setting scroll bar 111 is used to change the latitude / longitude angle intervals of the distribution diagrams 101 to 103. The operator uses this scroll bar 1
When the resolution is changed by using 11, the respective values are calculated according to the changed resolution, and the distribution diagrams 101 to 103 are displayed at the changed resolution.

【0072】連動ボタン113をピックすると、3次元
表示画面112には、各分布図101、102、103
で選択された照射方向に対応して陽子線ビーム114が
表示されるようになる。陽子線ビーム114は、ドラッ
グすることでその方向を変更でき、そのとき各分布図1
01、102、103の対応するマークも移動する。連
動ボタン113を再度ピックすると、それ以降は、連動
表示を行わないようになる。3次元画像緯度回転用スク
ロールバー115、3次元画像経度回転用スクロールバ
ー116を操作すれば、3次元表示画面112内の表示
物全体が回転させることができる。
When the interlock button 113 is picked, the distribution maps 101, 102, and 103 are displayed on the three-dimensional display screen 112.
The proton beam 114 is displayed corresponding to the irradiation direction selected in. The direction of the proton beam 114 can be changed by dragging.
The corresponding marks 01, 102 and 103 also move. When the interlock button 113 is picked again, the interlock display is not performed thereafter. By operating the three-dimensional image latitude rotation scroll bar 115 and the three-dimensional image longitude rotation scroll bar 116, the entire display object in the three-dimensional display screen 112 can be rotated.

【0073】3次元画像表示対象選択ボタン117は、
3次元表示画面112内のどの臓器を表示するかを指定
するためのトグルボタンである。再度、3次元画像表示
対象選択ボタン117をピックすると、その臓器の表示
は消える。
The three-dimensional image display target selection button 117 is
A toggle button for specifying which organ in the three-dimensional display screen 112 is to be displayed. When the user selects the three-dimensional image display target selection button 117 again, the display of the organ disappears.

【0074】発生ボタン118をピックした後に、分布
図101、102、103、あるいは、3次元表示画面
112の上で、マウスカーソルをピックすれば、それに
従ってマーク、あるいは、陽子線ビーム114を発生さ
せることができる。消去ボタン119をピックすれば分
布図101、102、103内で選択されていたマー
ク、あるいは、3次元表示112内で選択されていた陽
子線ビーム114を消去することができる。
After the generation button 118 is picked, if the mouse cursor is picked on the distribution charts 101, 102, 103 or the three-dimensional display screen 112, a mark or a proton beam 114 is generated accordingly. be able to. If the erase button 119 is picked, the mark selected in the distribution charts 101, 102, and 103 or the proton beam 114 selected in the three-dimensional display 112 can be erased.

【0075】選択/移動ボタン119をピックすれば分
布図101、102、103、あるいは、3次元表示画
面112で選択したマーク、あるいは、陽子線ビーム1
14を連動、あるいは、移動させることができる。
When the select / move button 119 is picked, the distribution map 101, 102, 103 or the mark selected on the three-dimensional display screen 112 or the proton beam 1
14 can be linked or moved.

【0076】次に、陽子線照射方向決定支援システムの
操作例について説明する。
Next, an operation example of the proton beam irradiation direction determination support system will be described.

【0077】図11は、オペレータの指示に対応して、
システムが行う処理を説明するフローチャートである。
FIG. 11 is a diagram corresponding to the operator's instruction.
5 is a flowchart illustrating a process performed by the system.

【0078】まず、システムが起動されると、システム
は、図8及び図9を使って説明したような処理によっ
て、SOBP幅、はみ出し部分の体積、および、病巣か
ら体表までの水等価厚を算出し、それぞれの値の分布を
緯度・経度の組で表わした分布図を等高線等を使って表
示する(S1101)。この場合、初めて分布図を表示
するときは、事前に設定された分解能(緯度・経度の角
度刻み)、等高線本数および等高線色を使って算出・表
示を行い、そうでない場合は、直前に設定された値を使
って算出・表示を行う。
First, when the system is started, the system calculates the SOBP width, the volume of the protruding portion, and the water equivalent thickness from the lesion to the body surface by the processing described with reference to FIGS. The distribution map is calculated and the distribution of each value is represented by a set of latitude and longitude, and displayed using contour lines or the like (S1101). In this case, when displaying the distribution map for the first time, calculation and display are performed using the resolution (angle increments of latitude and longitude), the number of contour lines, and the color of the contour lines. Calculate and display using the calculated values.

【0079】次に、オペレータによってパラメータの変
更が指示されたか否かを判断する(S1102)。すな
わち、等高線本数や等高線色の変更が指示されたか否か
を判定する。判定の結果、変更が指示されていた場合
は、続けて、その指示が初期状態への遷移の指示か否
か、すなわち、等高線本数および等高線色を初期状態に
戻す指示がされたか否かを判定する(S1103)。判
定の結果、初期状態に戻す場合は、各種パラメータを初
期値に戻して、初期値にしたがって、各分布図を再描画
する(S1101)。
Next, it is determined whether or not the operator has instructed to change the parameter (S1102). That is, it is determined whether or not a change in the number of contour lines or the contour line color has been instructed. As a result of the determination, if a change has been instructed, subsequently, it is determined whether or not the instruction is an instruction for transition to the initial state, that is, whether or not an instruction to return the number of contour lines and the contour line color to the initial state has been issued. (S1103). As a result of the determination, when returning to the initial state, various parameters are returned to the initial values, and each distribution map is redrawn according to the initial values (S1101).

【0080】一方、初期状態遷移の指示でなかった場合
は、等高線の本数を、指定された本数に変更し(S11
04)、等高線色を選択された色に変更する(S110
5)。そして、変更された値によって、再度、各分布図
を表示する(S1101)。
On the other hand, if the instruction is not an instruction for initial state transition, the number of contour lines is changed to the specified number (S11).
04), changing the contour line color to the selected color (S110)
5). Then, each distribution map is displayed again according to the changed values (S1101).

【0081】上記操作によって、所望の表示を得たオペ
レータは、注目する照射方向を任意位置で任意個数、適
宜指定する(S1106〜S1107)。指定された指
定方向は、システムによって画面上でマーク表示され
る。このとき、ある照射方向が指定されると、システム
は、照射方向の正・逆方向の対称性を考慮に入れて、対
象性がある分布図においては、対応する方向もマーク表
示する。この際、どれとどれが対称関係にある照射方向
かがわかるように、マークの色や形を揃えて表示する。
The operator who obtains the desired display by the above operation appropriately designates the desired irradiation direction at an arbitrary position in an arbitrary number (S1106 to S1107). The designated direction is marked on the screen by the system. At this time, when a certain irradiation direction is designated, the system also displays the corresponding direction in the distribution map having symmetry in consideration of the symmetry of the irradiation direction in the forward and reverse directions. At this time, the colors and shapes of the marks are displayed in such a manner that the irradiation directions having a symmetrical relationship with each other can be understood.

【0082】また、オペレータは、候補として指定され
た照射方向の中から3次元表示と連動させる照射方向を
適宜選択する(S1108〜S1109)。この場合、
複数個選択することも可能である。
Further, the operator appropriately selects an irradiation direction to be linked with the three-dimensional display from the irradiation directions specified as candidates (S1108 to S1109). in this case,
It is also possible to select a plurality.

【0083】次に、各分布図の分解能、すなわち、緯度
・経度の角度刻みの変更がオペレータによって指示され
たか否かを判定する(S1110)。判定の結果、変更
が指示された場合は、システムは、各分布図の緯度・経
度の角度刻みを変更し(S1111)、変更後の分解能
(角度刻み)に基づいて、SOBP幅等を算出し、分布
図の表示を行う(S1101)。
Next, it is determined whether or not the resolution of each distribution map, that is, the change of the latitude / longitude angle increment is instructed by the operator (S1110). As a result of the determination, if the change is instructed, the system changes the angle increment of the latitude and longitude of each distribution map (S1111), and calculates the SOBP width and the like based on the changed resolution (angle increment). , A distribution map is displayed (S1101).

【0084】一方、分解能の変更が指示されなかった場
合、更に、3次元表示との連動をさせるか否かの判定を
行う(S1112)。すなわち、オペレータによって、
選択された照射方向と3次元表示との連動が指示された
か否かを判定する。判定の結果、連動が指示された場合
は、選択された照射方向に連動して3次元表示を行う
(S1113)。3次元表示画面においては、領域設定
処理で設定された組織の表示/非表示を指定することが
できる。また、表示対象物は任意方向に回転させること
ができる。
On the other hand, when the change of the resolution is not instructed, it is further determined whether or not to interlock with the three-dimensional display (S1112). That is, by the operator,
It is determined whether or not the link between the selected irradiation direction and the three-dimensional display has been instructed. If the result of the determination is that linking has been instructed, three-dimensional display is performed in conjunction with the selected irradiation direction (S1113). On the three-dimensional display screen, display / non-display of the tissue set in the area setting process can be designated. The display object can be rotated in any direction.

【0085】オペレータは、上述したような操作を経て
照射方向の候補を比較検討することによって、最適な照
射方向を決定する。照射方向を決定した場合は、次に、
その照射方向におけるSOBP幅を記憶装置に保存する
かどうかを判定する(S1114)。判定の結果、保存
する場合は、SOBP幅を記憶装置に保存する(S11
15)。このようにして保存されたSOBP幅は、実際
の陽子線治療に使用されるリッジフィルタの選択(ま
た、必要であれば、製作)に利用される。
The operator determines the optimum irradiation direction by comparing and examining the irradiation direction candidates through the above-described operation. If you decide the irradiation direction,
It is determined whether the SOBP width in the irradiation direction is stored in the storage device (S1114). As a result of the determination, when saving, the SOBP width is saved in the storage device (S11).
15). The SOBP width stored in this way is used for selection (and fabrication, if necessary) of the ridge filter used in the actual proton beam therapy.

【0086】続けて、決定した照射方向を記憶装置に保
存するかどうかを判定する(S1116)。判定の結
果、保存する場合は、照射方向を記憶装置に保存し(S
1117)、処理を終了する。このようにして保存され
た照射方向に基づいて、実際の陽子線治療が行われる。
一方、保存しない場合は、そのまま処理を終了する。
Subsequently, it is determined whether or not the determined irradiation direction is stored in the storage device (S1116). If the result of determination is that the irradiation direction is to be stored, the irradiation direction is stored in the storage device (S
1117), the process ends. An actual proton beam therapy is performed based on the irradiation direction stored in this manner.
On the other hand, when not saving, the process ends as it is.

【0087】[0087]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よる陽子線照射方向決定支援システムでは、病巣を覆う
のに必要なSOBP幅、SOBPで病巣を覆ったときの
はみ出し部分の体積、病巣と体表までの水等価距離の分
布図を表示するので、使用できるリッジフィルタ、ある
いは、どのようなリッジフィルタを製作すればよいかを
念頭に置きながら、各分布図を比較することにより、照
射方向を決定するにあたって、定量的な判断を行うこと
ができる。更に、三次元表示と連動させることで、照射
方向を直感的に把握しつつ、最終的な照射方向を対話的
に絞り込んでいくことが可能になる。
As described above in detail, in the proton beam irradiation direction determination support system according to the present invention, the SOBP width required to cover the lesion, the volume of the protruding portion when the lesion is covered with SOBP, and the lesion And the distribution map of the water equivalent distance to the body surface are displayed.By comparing each distribution map while keeping in mind which ridge filters can be used or what kind of ridge filter should be manufactured, irradiation can be performed. In determining the direction, a quantitative judgment can be made. Further, by linking with the three-dimensional display, it is possible to interactively narrow down the final irradiation direction while intuitively grasping the irradiation direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明による陽子線照射方向決定支援システ
ムの表示画面の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a display screen of a proton beam irradiation direction determination support system according to the present invention.

【図2】 陽子線治療システムによる治療の様子を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state of treatment by a proton beam treatment system.

【図3】 照射方向と病巣の形状とはみ出し部分の関係
を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an irradiation direction, a shape of a lesion, and a protruding portion.

【図4】 本発明の実施形態で使用される座標系を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a coordinate system used in an embodiment of the present invention.

【図5】 SOBP幅分布図の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a SOBP width distribution diagram.

【図6】 はみ出し部分体積分布図の例を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a protruding partial volume distribution diagram.

【図7】 病巣から体表までの水等価厚分布図の例を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a water equivalent thickness distribution map from a lesion to a body surface.

【図8】 SOBP分布図及びはみ出し部分体積分布図
の表示処理を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a display process of an SOBP distribution map and a protruding partial volume distribution map.

【図9】 水等価厚分布図の表示処理を示すフローチャ
ートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a display process of a water equivalent thickness distribution map.

【図10】 3次元表示の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of three-dimensional display.

【図11】 オペレータの指示に応じたシステムの動作
を説明するフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation of the system according to an instruction of an operator.

【図12】 本発明の実施形態が利用される陽子線治療
システムを示す図である。
FIG. 12 illustrates a proton therapy system in which an embodiment of the present invention is utilized.

【図13】 本発明によるシステムを実現するコンピュ
ータシステムを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a computer system for realizing the system according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 SOBP分布図 102 はみ出し部分体積分布図 103 水等価厚分布図 104 表示方法選択ボタン 105 等高線本数設定用スクロールバー 106 等高線本数初期化ボタン 107 等高線色パレット 108 等高線色設定領域 109 等高線色初期化ボタン 110 数値テーブル 111 分解能設定用スクロールバー 112 3次元表示画面 113 連動ボタン 114 陽子線ビーム 115 3次元画像緯度回転用スクロールバー 116 3次元画像経度回転用スクロールバー 117 3次元画像表示対象選択ボタン 118 発生ボタン 119 消去ボタン 120 選択/移動ボタン 101 SOBP distribution map 102 Overhanging partial volume distribution map 103 Water equivalent thickness distribution map 104 Display method selection button 105 Scroll bar for setting the number of contour lines 106 Contour line number initialization button 107 Contour line color palette 108 Contour line color setting area 109 Contour line color initialization button 110 Numerical table 111 Resolution setting scroll bar 112 Three-dimensional display screen 113 Interlocking button 114 Proton beam 115 Three-dimensional image latitude rotation scroll bar 116 Three-dimensional image longitude rotation scroll bar 117 Three-dimensional image display target selection button 118 Generate button 119 Delete button 120 Select / Move button

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 陽子線の照射方向の決定を支援するシス
テムであって、 陽子線の照射対象となる病巣の形状情報を利用して、複
数の照射方向について、病巣を覆うのに必要となる拡大
ブラッグピーク幅の値を算出する算出手段と、 算出された値の分布を示す分布図を表示する表示手段と
から構成されることを特徴とする陽子線照射方向決定支
援システム。
1. A system for supporting the determination of a proton beam irradiation direction, which is required to cover a plurality of irradiation directions by using shape information of a lesion to be irradiated with proton beams. A proton beam irradiation direction determination support system, comprising: a calculating unit that calculates a value of an enlarged Bragg peak width; and a display unit that displays a distribution map showing a distribution of the calculated values.
【請求項2】 前記算出手段は、更に、 前記算出された拡大ブラッグピーク幅を使って病巣を覆
ったときに、病巣からはみ出す領域の体積を算出し、 前記表示手段は、更に、算出された体積の値の分布を示
す分布図を表示することを特徴とする請求項1に記載の
陽子線照射方向決定支援システム。
2. The calculating means further calculates a volume of an area which protrudes from the lesion when the lesion is covered using the calculated enlarged Bragg peak width, and the display means further calculates the volume. 2. The proton beam irradiation direction determination support system according to claim 1, wherein a distribution diagram showing a distribution of volume values is displayed.
【請求項3】 陽子線の照射対象となる病巣を含む画像
データを入力する入力手段と、 前記画像データから病巣の形状情報を抽出する抽出手段
とを更に有することを特徴とする請求項1又は請求項2
に記載の陽子線照射方向決定支援システム。
3. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: input means for inputting image data including a lesion to be irradiated with proton beams; and extracting means for extracting shape information of the lesion from the image data. Claim 2
4. The proton beam irradiation direction determination support system according to 4.
【請求項4】 前記算出手段は、更に、病巣から体表ま
での水等価距離を算出し、 前記表示手段は、更に、算出された水等価距離の分布を
示す分布図を表示することを特徴とする請求項3に記載
の陽子線照射方向決定支援システム。
4. The calculation means further calculates a water equivalent distance from a lesion to a body surface, and the display means further displays a distribution map showing a distribution of the calculated water equivalent distance. The proton beam irradiation direction determination support system according to claim 3.
【請求項5】 前記表示手段は、選択された照射方向に
対応する分布図上の位置、および、分布図の値が照射方
向に関して対称性を有する場合は対称関係にある位置
に、マークを表示することを特徴とする請求項1〜請求
項4のいずれか一項に記載の陽子線照射方向決定支援シ
ステム。
5. The display means displays a mark at a position on the distribution map corresponding to the selected irradiation direction, and at a position having a symmetrical relationship when the values of the distribution map have symmetry with respect to the irradiation direction. The proton beam irradiation direction determination support system according to any one of claims 1 to 4, wherein:
【請求項6】 前記表示手段は、更に、 病巣及びその周囲の組織並びに陽子線ビームを3次元表
示し、 3次元表示された陽子線ビームの方向と前記分布図上の
マークが連動することを特徴とする請求項5に記載の陽
子線照射方向決定支援システム。
6. The display means further displays a lesion and its surrounding tissue and a proton beam three-dimensionally, and indicates that the direction of the three-dimensionally displayed proton beam and the mark on the distribution map are linked. The proton beam irradiation direction determination support system according to claim 5.
【請求項7】 前記表示手段は、更に、選択された照射
方向の緯度と経度の値と、その照射方向に対応する拡大
ブラッグピーク幅の値、病巣と拡大ブラッグピーク幅が
病巣周囲を覆う領域との体積差の値、および、病巣中心
から体表までの水等価距離の値を表示することを特徴と
する請求項4に記載の陽子線照射方向決定支援システ
ム。
7. The display means further includes a latitude and longitude value of the selected irradiation direction, a value of an enlarged Bragg peak width corresponding to the irradiation direction, and a region where the lesion and the enlarged Bragg peak width cover the periphery of the lesion. 5. The proton beam irradiation direction determination support system according to claim 4, wherein a value of a volume difference from the target and a value of a water equivalent distance from a lesion center to a body surface are displayed. 6.
【請求項8】 陽子線治療で採択できる拡大ブラッグピ
ーク幅が限定されている場合、 前記表示手段は、前記拡大ブラッグピーク幅に対応する
照射方向を分布図上で特殊表示することを特徴とする請
求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の陽子線照射方
向決定支援システム。
8. When the enlarged Bragg peak width that can be adopted in proton beam therapy is limited, the display unit specially displays an irradiation direction corresponding to the enlarged Bragg peak width on a distribution map. The proton beam irradiation direction determination support system according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】 陽子線の照射方向の決定を支援する方法
であって、 陽子線の照射対象となる病巣の形状情報を利用して、複
数の照射方向について、病巣を覆うのに必要となる拡大
ブラッグピーク幅の値を算出するステップと、 算出された値の分布を示す分布図を表示するステップと
から構成されることを特徴とする陽子線照射方向決定支
援方法。
9. A method for supporting determination of a proton beam irradiation direction, which is required to cover a lesion in a plurality of irradiation directions by using shape information of a lesion to be irradiated with a proton beam. A method for determining a direction of proton beam irradiation, comprising: calculating a value of an enlarged Bragg peak width; and displaying a distribution map showing a distribution of the calculated values.
【請求項10】 前記算出された拡大ブラッグピーク幅
を使って病巣を覆ったときに、病巣からはみ出す領域の
体積を複数の照射方向について算出するステップと、 算出された体積の値の分布を示す分布図を表示するステ
ップとを更に有することを特徴とする請求項9に記載の
陽子線照射方向決定支援方法。
10. A step of calculating, for a plurality of irradiation directions, a volume of a region protruding from the lesion when the lesion is covered using the calculated enlarged Bragg peak width, and showing a distribution of the calculated volume value. The method according to claim 9, further comprising the step of displaying a distribution map.
【請求項11】 陽子線の照射対象となる病巣を含む画
像データを入力するステップと、 前記画像データから病巣の形状情報を抽出するステップ
とを更に有することを特徴とする請求項9又は請求項1
0に記載の陽子線照射方向決定支援方法。
11. The method according to claim 9, further comprising: inputting image data including a lesion to be irradiated with proton beams; and extracting shape information of the lesion from the image data. 1
0. The method for supporting the determination of the irradiation direction of proton beams according to 0.
【請求項12】 病巣から体表までの水等価距離を複数
の照射方向について算出するステップと、 算出された水等価距離の分布を示す分布図を表示するス
テップとを更に有することを特徴とする請求項11に記
載の陽子線照射方向決定支援方法。
12. The method further comprises: calculating a water equivalent distance from a lesion to a body surface for a plurality of irradiation directions; and displaying a distribution map showing a distribution of the calculated water equivalent distance. The method for determining the direction of irradiation of proton beams according to claim 11.
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