JPWO2013024534A1 - 皮膚線量評価支援装置及び治療計画装置 - Google Patents

Abstract

皮膚に対する線量である皮膚線量の評価を視覚的に行うことができなかった問題を解決し、治療計画作成において皮膚線量を正確にかつ直感的に把握できる皮膚線量評価支援装置を得ることを目的とする。皮膚線量評価支援装置（３２０）は、患者に対する放射線治療の治療計画の際に入力される画像データ（３０６）に基づいて、皮膚領域の境界座標を含む皮膚領域情報を作成する皮膚領域輪郭作成部（３０４）と、治療計画装置（１０２）の線量分布計算部（３０３）により計算された線量分布データ（３１１）と皮膚領域情報とに基づいて、皮膚領域における皮膚線量を抽出し、この抽出された皮膚線量を所定の表示形式に表示する表示データ（３０９）を作成する表示計算部（３０５）とを備えた。

Description

本発明は、放射線治療システムの治療計画作成に関し、特に皮膚線量や重要臓器の表面領域線量を評価可能とする皮膚線量評価支援装置に関するものである。

放射線を使って治療を行う放射線治療では、正常組織への被爆を極力抑えつつ、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。

このような治療計画は、一般に、コンピュータシステム上で動作するソフトウェアで実施される。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の３次元領域を設定して、その座標はメモリに記憶される。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、各種の評価手法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との関係を表すグラフであるＤＶＨ(Dose Volume Histogram)や、人体断層像に線量分布を重ね合わせた等線量線図や、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ようにした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、改めて、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、このような作業を繰り返すことによって、治療に採用する照射方向と照射強度を決定する。

特許文献１には、治療計画を視覚的に評価するために、人体組織と計算により求めた線量分布とを重ね合わせた３次元表示を出力する３次元画像処理方法が記載されている。計算により求めた線量分布を人体組織に重ねた３次元表示において、最大線量値を１００％標的線量としたとき、線量分布を１０％標的線量以上の領域で表示したり、線量分布を９５％標的線量以上の領域で表示したりするように、すなわち線量分布の表示条件を変更して表示していた。これにより、例えば、病巣が１０％標的線量以上の領域に包含され、９５％標的線量以上の領域を少しはみ出すことを観察し、病巣に対する線量の評価を行っていた。

特開平１０−２４４０１３号公報（０００７段、図１０）

近年、治療計画作成の際に、ＱＯＬ(Quality of Life)の観点から、放射線照射後の副作用である皮膚の炎症を少しでも軽減できるよう、治療計画作成工程において照射方向と強度を工夫してシミュレーションが行われるようになってきた。皮膚の炎症を少しでも軽減できるように治療計画を作成する場合には、作成された治療計画における皮膚線量を適切に評価できることが重要である。また、治療計画は前述したように望ましい結果が得られるまでシミュレーションが繰り返されるので、適切にシミュレーションの条件を変更するためには、皮膚線量を正確にかつ直感的に把握できることが重要である。

従来の３次元画像処理方法は、病巣に対する線量の評価を視覚的に行うことはできるものの、皮膚に対する線量である皮膚線量の評価を視覚的に行うことはできなかった。

本発明は、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、治療計画作成において皮膚線量を正確にかつ直感的に把握できる皮膚線量評価支援装置を得ることを目的とする。

皮膚線量評価支援装置は、患者に対する放射線治療の治療計画の際に入力される画像データに基づいて、皮膚領域の境界座標を含む皮膚領域情報を作成する皮膚領域輪郭作成部と、治療計画装置の線量分布計算部により計算された線量分布データと皮膚領域情報とに基づいて、皮膚領域における皮膚線量を抽出し、この抽出された皮膚線量を所定の表示形式に表示する表示データを作成する表示計算部とを備えた。

本発明に係る皮膚線量評価支援装置は、治療計画装置の線量分布計算部により計算された線量分布データと皮膚領域輪郭作成部により作成された皮膚領域情報とに基づいて、皮膚領域における皮膚線量を抽出し、この抽出された皮膚線量を所定の表示形式に表示するので、治療計画作成において皮膚線量を正確にかつ直感的に把握できる。

本発明の実施の形態１による皮膚線量評価支援装置及び治療計画装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１による皮膚線量評価支援装置を備えた放射線治療システムを示す図である。 図２の治療計画装置を構成するコンピュータシステムを示す図である。 指定された断面における皮膚線量の線量分布を示す図である。 皮膚線量の線量分布を３次元表示で表した図である。 図５の３次元表示における見る角度を変更した図である。 皮膚領域のＤＶＨを含む複数のＤＶＨを示す図である。 皮膚領域の線量と面積の関係を示す図である。 本発明の実施の形態２による皮膚線量評価支援装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態３による皮膚線量評価支援装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態３による他の皮膚線量評価支援装置の構成を示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による皮膚線量評価支援装置及び治療計画装置の構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態１による皮膚線量評価支援装置を備えた放射線治療システムを示す図である。図３は、図２の治療計画装置を構成するコンピュータシステムを示す図である。図２を用いて、放射線治療システムについて説明する。本発明の放射線治療システムは、ＣＴ装置１０１と、治療計画装置１０２と、治療装置１０４とから構成されている。また、治療装置１０４は、加速器１０６と、ガントリー１０７と、照射ノズル１０８と、治療ベッド１０９とこれらを制御する制御装置１０５から構成されている。

ＣＴ装置１０１は、治療対象となる人体の人体断層像を取得する。ＣＴ装置１０１によって取得された人体断層像は、治療計画装置１０２に入力される。治療計画装置１０２では、各種パラメータ１０３に基づいて、線量分布を計算し、結果の評価及び判定を行う。そして、これらのパラメータ１０３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１０４内の制御装置１０５へ入力される。

図３を用いて、治療計画装置を構成するコンピュータシステムを説明する。治療計画装置１０２は、コンピュータ本体２０１と、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２０２と、結果を表示するための表示装置２０３と、治療計画用ソフトウェア自体や出力結果を保存しておくための記憶装置２０４とから構成される。

本発明による皮膚線量評価支援装置は、例えば、治療計画装置１０２等において稼動するソフトウェアとして実現され、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の可搬記録媒体やネットワーク等の手段を介して頒布されうる。

図１を用いて、本発明の実施の形態１による皮膚線量評価支援装置及び治療計画装置を説明する。治療計画装置１０２は、組織領域設定部３０２、皮膚領域輪郭作成部３０４、線量分布計算部３０３、表示計算部３０５などの処理部を備え、各処理部は、入出力部３０１を介して、画像データ３０６、抽出データ３０７、パラメータ１０３、照射条件３１０、表示データ３０９、線量分布データ３１１などを、記憶装置２０４や表示装置２０３に対して、入出力する。入出力部３０１、皮膚領域輪郭作成部３０４、表示計算部３０５の各処理部は、皮膚線量評価支援装置３２０を構成する。

次に、治療計画装置１０２による治療計画を行う各処理部の詳細について説明する。以下の処理では、ＣＴ装置１０１などで撮影した画像データ３０６を使用する。ここでの画像データとは、ボクセルからなる３次元配列に画像濃度が格納されているものを指す。

治療計画を行う場合、まず、画像データ３０６を入力する。そして、抽出範囲などをパラメータ１０３で指定して、組織領域設定部３０２によって抽出結果を得て、その結果を抽出データ３０７として記憶装置２０４に保存する。例えば、組織領域設定を実行する場合、病巣は、１つ、重要組織は、複数個設定される。

組織領域設定部３０２は、ボクセルからなる３次元配列に格納された３次元画像である画像データ３０６から、体輪郭４０１、病巣４０３、及び、重要組織４０４、４０５等の３次元座標を得るためのものである。例えば、図４の人体断面図には、体輪郭４０１、病巣４０３、及び、重要組織４０４、４０５が示されている。組織領域設定部３０２は、例えば、画像濃度のしきい値を使う手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、あるいは、表示装置に出力された各スライス像において注目する組織領域を人がなぞっていく領域指定法などによって、組織領域の設定を行う。

皮膚領域輪郭作成部３０４は、ユーザが意識せずに皮膚領域の境界である皮膚領域輪郭４０２を自動的に作成する。また、皮膚領域輪郭作成部３０４は、体輪郭４０１と皮膚領域輪郭４０２とで囲まれた領域を皮膚領域として、皮膚領域情報を作成する。具体的には、ユーザが組織領域設定部３０２を動作させて、体輪郭４０１を生成させた際に、皮膚の内側の輪郭である皮膚領域輪郭４０２が体輪郭４０１の内側（体輪郭よりも数ピクセル内側）に自動的に生成される。皮膚領域情報は、皮膚領域の３次元座標であり、少なくとも皮膚領域輪郭４０２の３次元座標（境界座標）を含むものである。なお、体輪郭４０１より何ピクセル分、内側に皮膚領域輪郭４０２を生成するかについては、パラメータ１０３にて変更可能である。また、皮膚の領域を部分的に厚く或いは薄くしたい場合も、編集モードにて、表示装置２０３に出力された各スライス像において修正すべき皮膚領域輪郭４０２を、ユーザがなぞっていくことで修正可能である。このように編集モードにより、患者によって、あるいは体の部位によって厚さを調整できる。

線量分布計算部３０３は、各放射線の物理モデルに基づいた線量分布計算方法により線量分布を計算する。陽子線、炭素線等の粒子線の線量分布計算は、例えばブロードビーム法で計算され、Ｘ線の線量分布計算は、例えばＴＰＲ法で計算される。線量分布計算部３０３は、線量分布計算を実行し、線量分布を３次元配列に格納されたボクセルデータとして出力する。なお、複数の照射方向がある場合は、複数の照射方向の各々に対して、線量分布計算を実行し、各照射方向の線量分布を出力する。

線量分布計算をするためには照射条件３１０を入力し、その度に、線量分布計算部３０３による処理を繰り返して行い、その結果を評価することによって、最終的な照射条件３１０と線量分布データ３１１を求め、これを記憶装置２０４に保存する。この過程で表示計算部３０５により、例えば、線量分布の状態を表示データ３０９として表示装置２０３に出力し、表示装置２０３に線量分布の状態を表示する。

表示計算部３０５は、病巣、注目臓器、皮膚領域等に対応した３次元表示、断面等線量線図表示、ＤＶＨ表示等の表示データを作成する。表示計算部３０５は、皮膚領域における皮膚線量を所定の表示形式に表示する場合は、線量分布計算部３０３により計算された線量分布データ３１１と組織領域設定部３０２により作成された皮膚領域情報とに基づいて、皮膚領域における皮膚線量を抽出し、この抽出された皮膚線量を所定の表示形式に表示する表示データを作成する。３次元表示では、従来と同様に３次元の分布データである人体組織と線量分布を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。このような３次元表示をすることにより、人体組織と線量分布の３次元空間における位置関係を直感的に把握することができる。指定された断面における等線量線図を表示する断面等線量線図表示、ＤＶＨを表示するＤＶＨ表示等も、従来と同様に表示する。

本発明における皮膚表面の線量の３次元表示について説明する。図５は、皮膚線量の線量分布を３次元表示で表した図である。図５は、複数の体輪郭を積層して３次元的に表示した人体である体輪郭集合体５０４を斜めから見た鳥瞰図で示した例である。図５に示すように、３次元表示では、３次元の分布データである線量分布を３次元表示された人体画像に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。体輪郭集合体５０４は、複数の断面における輪郭の集合体である。皮膚表面の線量は、等線量線５０５、５０６、５０７で表示される。各等線量線５０５、５０６、５０７は、画像データ３０６の全てのスライス画像における最大線量を１００％として規格化した場合の相対線量が同じ数値となる部分を線で結んだものである。等線量線５０５は皮膚領域における相対線量が０％より大きい値、例えば０．１％を表す線であり、等線量線５０６は皮膚領域における相対線量が６０％を表す線であり、等線量線５０７は皮膚領域における相対線量が７０％を表す線である。

５０１は、線量指標である。図５では線量指標５０１は相対線量の指標を示した。等線量線５０５と等線量線５０６の間の領域は、等線量線５０５上のデータも含めて、相対線量の０％よりも大きく６０％未満の線量域である。等線量線５０６と等線量線５０７の間の領域は、等線量線５０６上のデータも含めて、相対線量の６０％以上７０％未満の線量域である。等線量線５０７で囲まれた領域は、等線量線５０７上のデータも含めて、相対線量の７０％以上８０％未満の線量域である。なお、図５においては、図が複雑になるのを避けるために、相対線量の領域を示す表示パターンは省略した。

図５に示すように３次元表示をすることにより、皮膚と皮膚の線量分布の位置関係を３次元空間において直感的に把握することができる。３次元の人体を複数の断面における輪郭の集合体である体輪郭集合体５０４で表したので、皮膚と線量分布の表示が他の人体組織の表示と混じることがないので、皮膚と皮膚線量分布の位置関係を明確に把握することができる。相対線量がＡ％以上Ｂ％未満の領域のように、数値で区切られた領域を表示することで、皮膚線量の影響評価を定量的に行うことができる。また、各点をポインタ５０２で指定することにより、その点における線量５０３を表示することも可能であり、ポインタ５０２によって表示点が指定された場合に、表示点に対応した皮膚線量の数値を表示装置２０３に表示する。このように、各点の線量を直接的に把握することができる。なお、線量指標５０１の表示は絶対線量表示（ｃＧｙ）としての出力も可能である。また、相対線量の基準としてアイソセンターにおける線量を用いてもよい。

図６は、図５の３次元表示における見る角度を変更した図である。ユーザは、３次元表示において、マウス操作等で見る角度を自由に変えることができる。このように、ユーザは好きな角度から皮膚表面の線量分布を確認できる。

本発明における皮膚領域の断面等線量線図表示について説明する。図４は、指定された断面における皮膚線量の線量分布を示す図である。皮膚領域の線量は、等線量線４１１、４１２、４１３で表示される。各等線量線４１１、４１２、４１３は、図５の説明と同様に画像データ３０６の全てのスライス面における最大線量を１００％として規格化した場合の相対線量が同じ数値となる部分を線で結んだものである。等線量線４１１は皮膚領域における相対線量が０％より大きい値、例えば０．１％を表す線であり、等線量線４１２は皮膚領域における相対線量が６０％を表す線であり、等線量線４１３は皮膚領域における相対線量が７０％を表す線である。

４０６は、線量指標である。図４では線量指標４０６は相対線量の指標を示した。等線量線４１１と等線量線４１２の間の領域は、等線量線４１１上のデータも含めて、相対線量の０％よりも大きく６０％未満の線量域であり、図４の線量域４０７に該当する。等線量線４１２と等線量線４１３の間の領域は、等線量線４１２上のデータも含めて、相対線量の６０％以上７０％未満の線量域であり、図４の線量域４０８に該当する。等線量線４１３で囲まれた領域は、等線量線４１３上のデータも含めて、相対線量の７０％以上８０％未満の線量域であり、図４の線量域４０９に該当する。

図４に示すように人体の断面において断面等線量線図表示をすることにより、皮膚と皮膚の線量分布の位置関係を直感的に把握することができる。相対線量がＡ％以上Ｂ％未満の領域のように、数値で区切られた領域を表示することで、皮膚線量の影響評価を定量的に行うことができる。また、図５や図６の３次元表示と同様に、各点をポインタで指定することにより、その点における線量を表示することも可能であり、各点の線量を数値により直接的に把握することができる。なお、線量指標５０１の表示は絶対線量表示（ｃＧｙ）としての出力も可能である。また、相対線量の基準としてアイソセンターにおける線量を用いてもよい。なお、相対線量の領域はそれぞれ異なる表示パターンを付した例で示したが、現実的には、表示パターンは異なる色で表示するのが適している。図において色を変えた表示ができないので表示パターンで表現した。

ＤＶＨ表示について説明する。表示計算部３０５は、ＤＶＨ表示を行う際に、図７のように領域設定した病巣、正常組織あるいは、ＣＴ装置１０１で撮影された画像データ３０６の人体組織全体を対象に、横軸に線量、縦軸に体積をとり、各線量値に対してその線量値以上となる組織全体の総和をグラフに表示する。図７は、皮膚領域のＤＶＨを含む複数のＤＶＨを示す図である。ＤＶＨ特性線６０２は、領域設定した病巣に対する特性であり、ＶＤＨの各棒（図示せず）の頂点を結んだ線である。ＤＶＨ特性線６０４は正常組織に対する特性であり、ＤＶＨ特性線６０５は人体組織全体に対する特性である。ＤＶＨ特性線６０２、６０４、６０５は、従来と同様である。本発明では、ＤＶＨ表示において、表示計算部３０５は、定義した皮膚領域のＤＶＨ特性線６０３も表示することができる。

ＤＶＨ表示の場合は、グラフの横軸、縦軸のスケールは独立に変化させることができる。また横軸は、絶対線量だけではなく、アイソセンター、または最大線量を１００％として規格化した場合の相対線量（％）としても表示可能である。

ＤＶＨ表示を使えば、治療対象であり標的組織である病巣ではどのくらいの体積が致死線量以上に照射されるかがわかり、正常組織ではどのくらいの体積が耐容線量以下に照射が抑えられるのかがわかる。人体組織全体のＤＶＨを見れば、どの程度線量が全体に分散されるのかを知ることができる。人体組織全体のＤＶＨにおいて、低線量域にできるだけ多くの体積がある方が望ましい治療計画であると判定できる。ＤＶＨ表示では、計算結果である線量分布の定量的な評価が行える。すなわち、ＤＶＨ表示により数値が読める。図７に示されるように、線量何ｃＧｙが全体積の何％に入るかという情報を得ることができる。各病院施設では、標的組織に何ｃＧｙ以上が入る領域が、全体積の何％以上になること、重要臓器に何ｃＧｙ以上が入る領域が、全体積の何％以下に収まるように、などの独自の治療プロトコルを持っているため、ＤＶＨ表示のように定量化することは重要なことである。

実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０は、上述したようにＤＶＨ表示において、表示計算部３０５により、定義した皮膚領域のＤＶＨ特性線６０３も表示することができる。皮膚線量評価支援装置３２０は、皮膚領域のＤＶＨ特性線６０３が表示できるので、皮膚領域において何ｃＧｙが皮膚領域の全体積の何％に入るかという情報を得ることができ、計算結果である線量分布の定量的な評価が行える。

また、表示計算部３０５は、横軸に線量、縦軸に面積（ｃｍ^２）をとり、皮膚領域において照射された線量値に対してその線量値以上となる面積も表示可能であり、皮膚線量を定量的に評価可能である。図８は、皮膚領域の線量と面積の関係を示す図である。図８に示した皮膚領域の線量と面積との関係を、ここではＤＡＨ（Dose Area Histogram）と呼ぶことにする。図８の７０１は、定義した皮膚領域のＤＡＨ特性線である。従来のＤＶＨは、標的組織や重要臓器に照射される線量と体積との関係を見るための指標であった。しかし、本発明のように皮膚線量を評価するには、線量と体積との関係よりも線量と面積との関係を見て判断する方が適切であると考えられるので、線量と面積の関係を見るための指標を導入し、実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０にＤＡＨを表示する機能を追加した。

ＤＡＨを表示するＤＡＨ表示のように縦軸を面積にすることで、皮膚の表面における皮膚線量で何ｃＧｙ照射された部分が、何ｃｍ^２か、すなわちどれだけ高範囲に照射されたか、という定量的な情報を得ることができる。例えば、照射後に皮膚の炎症が発生する面積がどれくらいになるのかを判断する材料にすることができる。また、ＤＡＨ表示の縦軸は、面積（ｃｍ^２）以外にも面積（％）にすることもできる。ＤＡＨ表示の縦軸を面積（％）にした場合は、何ｃＧｙの皮膚線量が皮膚領域の全面積の何％に入るかという情報を得ることができる。また、横軸は、絶対線量だけではなく、アイソセンター、または最大線量を１００％として規格化した場合の相対線量（％）としても表示可能である。

表示計算部３０５は、３次元表示（図５、図６）、断面等線量線図表示（図４）、ＤＶＨ表示（図７）、ＤＡＨ表示（図８）において複数のビームがあった場合、各ビームの線量表示、指定したビームの合算の線量表示、および全てのビームの合算の線量表示を行うことも可能である。

実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０は、皮膚線量を視覚的に表示する所定の表示形式、具体的には３次元表示、断面等線量線図表示、ＤＶＨ表示、ＤＡＨ表示を表示装置２０３に表示することができる。皮膚線量評価支援装置３２０を備えた治療計画装置１０２は、これらの表示により、治療計画作成において皮膚線量を正確にかつ直感的に把握できる。治療計画装置１０２は、皮膚線量を正確にかつ直感的に把握できるので、皮膚の炎症を少しでも軽減できる治療計画を作成することができる。また、治療計画装置１０２は、皮膚線量評価支援装置３２０の皮膚線量の各種表示による評価によって、治療計画における条件を適切に変更してシミュレーションを繰り返し、望ましい結果を短いシミュレーション回数で得ることができる。

皮膚の炎症が起こるか否かは、分割照射や部位などにより多少は変動するが、何ｃＧｙ以上被爆すると発生するというふうにある程度は基準が決まっている。そのため、皮膚領域を作成してＤＶＨ表示やＤＡＨ表示を表示させることで、何％の領域あるいは、面積何ｃｍ^２の領域が、線量何ｃＧｙ以上存在するといった情報を得ることができる。治療計画作成において皮膚線量を評価することによって、どれくらいの領域が皮膚炎症になるのかを正確にかつ直感的に把握でき、その結果をもとに、皮膚炎症を最小限に抑えることができるように治療計画に反映することができる。

実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０は、皮膚領域輪郭作成部３０４により皮膚領域輪郭を自動的に作成するので、ユーザが百数十枚あるＣＴで撮影した画像データ３０６に対して、わざわざ体輪郭４０１の内側に枚内側の輪郭を画像データ３０６のスライス画像毎に定義（設定）する作業を省くことができる。また、皮膚領域を決定する内側の輪郭を作成する作業を人手で行う場合は、この作業に時間がかかり、皮膚線量の評価結果を反映させる治療計画を作成するのには、非常に長い時間がかかる問題が発生する。実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０は、皮膚領域輪郭作成部３０４を備えるので、皮膚領域を決定する内側の輪郭、すなわち皮膚領域輪郭４０２を短時間で作成でき、皮膚線量の評価結果を反映させる治療計画を短時間に完了させることができる。また、皮膚領域輪郭作成部３０４により皮膚領域輪郭４０２を作成し、編集モードにより調整ができるので、正確な皮膚領域輪郭４０２を短時間に作成することができる。

以上のように、実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０によれば、患者に対する放射線治療の治療計画の際に入力される画像データ３０６に基づいて、皮膚領域の境界座標を含む皮膚領域情報を作成する皮膚領域輪郭作成部３０４と、治療計画装置１０２の線量分布計算部３０３により計算された線量分布データ３１１と皮膚領域情報とに基づいて、皮膚領域における皮膚線量を抽出し、この抽出された皮膚線量を所定の表示形式に表示する表示データ３０９を作成する表示計算部３０５とを備えたので、線量分布データ３１１と皮膚領域情報とに基づいて抽出された、皮膚領域における皮膚線量を所定の表示形式に表示することにより、皮膚線量を視覚的に表示することができ、治療計画作成において皮膚線量を正確にかつ直感的に把握できる。

実施の形態１の治療計画装置１０２によれば、患者の画像データ３０６に基づいて、体輪郭、重要臓器、治療対象である病巣の３次元座標を取得する組織領域設定部３０２と、放射線治療に用いる放射線に対応したモデルに基づいて、患者の線量分布を計算する線量分布計算部３０３と、患者の皮膚領域における皮膚線量を表示装置２０３に表示する皮膚線量評価支援装置３２０とを備え、皮膚線量評価支援装置３２０は画像データ３０６に基づいて、皮膚領域の境界座標を含む皮膚領域情報を作成する皮膚領域輪郭作成部３０４と、線量分布計算部３０３により計算された線量分布データ３１１と皮膚領域情報とに基づいて、皮膚領域における皮膚線量を抽出し、この抽出された皮膚線量を所定の表示形式に表示する表示データ３０９を作成する表示計算部３０５とを備えたので、皮膚線量評価支援装置３２０により皮膚線量を正確にかつ直感的に把握でき、皮膚の炎症を少しでも軽減できる治療計画を作成することができる。また、治療計画装置１０２は、皮膚線量評価支援装置３２０の皮膚線量の各種表示による評価によって、治療計画における条件を適切に変更してシミュレーションを繰り返し、望ましい結果を短いシミュレーション回数で得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、治療計画装置１０２に皮膚線量評価支援装置３２０が備えられた例で説明した。実施の形態２では、皮膚線量評価支援装置を治療計画装置１０２から独立させた例を説明する。図９は、本発明の実施の形態２による皮膚線量評価支援装置の構成を示す図である。皮膚線量評価支援装置８０１は、入出力部８０５、皮膚領域輪郭作成部３０４、表示計算部３０５を有する。入出力部８０５は、治療計画装置１０２からＤＩＣＯＭデータ形式にて、画像データ３０６、輪郭データ８０２、計画データ８０３、線量分布データ３１１を、入出力部８０５を介して取り込む。皮膚線量評価支援装置８０１は、図２のようにコンピュータシステムで構成される。実施の形態２の治療計画装置１０２は、実施の形態１の治療計画装置１０２から皮膚領域輪郭作成部３０４を削除したものに相当する。

輪郭データ８０２は、治療計画装置１０２の組織領域設定部３０２で設定された組織領域のデータである。計画データ８０３は治療計画装置１０２がシミュレーションを行った照射条件であり、線量データ８０４は治療計画装置１０２がシミュレーションを行って計算した線量データである。皮膚線量評価支援装置８０１は、皮膚領域輪郭作成部３０４により、皮膚領域輪郭４０２を体輪郭４０１の内側（体輪郭よりも数ピクセル内側）に自動的に生成する。表示計算部３０５は、従来の標識組織、正常組織、あるいは、ＣＴ装置で撮影された人体組織全体を対象に３次元表示、等線量線図表示、ＤＶＨ表示等の表示処理や、皮膚領域輪郭作成部３０４により作成された皮膚領域の３次元表示、等線量線図表示、ＤＶＨ表示、ＤＡＨ表示の表示処理を行う。入出力部８０５は、表示計算部３０５が処理して生成した表示データ３０９を表示装置２０３や記憶装置２０４に出力する。

実施の形態２の皮膚線量評価支援装置８０１は、治療計画装置１０２から独立しているので、既存の治療計画装置に大きな変更を加えることなく、容易に増設するこができる。したがって、既存の治療計画装置を使いながら、実施の形態１で説明した効果を発揮することができる。実施の形態２の皮膚線量評価支援装置８０１は、皮膚線量を視覚的に表示することができ、治療計画作成において皮膚線量を正確にかつ直感的に把握できる。

実施の形態３．
実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０や実施の形態２の皮膚線量評価支援装置８０１における線量評価技術を、指定した重要臓器に対しても適用することができる。実施の形態３では、皮膚線量の線量評価技術を、指定した重要臓器に対しても適用する例である。図１０は本発明の実施の形態３による皮膚線量評価支援装置の構成を示す図であり、図１１は本発明の実施の形態３による他の皮膚線量評価支援装置の構成を示す図である。実施の形態３による皮膚線量評価支援装置は、皮膚領域輪郭作成部３１５が追加されている。皮膚領域輪郭作成部３１５は、重要臓器表面線量評価用の輪郭を自動的に作成するものであり、皮膚領域輪郭作成部３０４と同様な機能を有する。

臓器表面領域輪郭作成部３１５は、組織領域設定部３０２で設定された組織領域（外側輪郭）と臓器表面領域輪郭作成部３１５で作成された重要臓器表面線量評価用の輪郭情報（内側輪郭）とで囲まれた臓器表面領域の表面領域情報を作成する。表面領域情報は、皮膚領域情報に相当する。皮膚線量評価支援装置３２０、８０１は、指定した重要臓器の表面領域に対して、３次元表示、断面等線量線図表示、ＤＶＨ表示、ＤＡＨ表示の表示形式で表面領域線量を表示装置２０３に表示する。胃、小腸、大腸、直腸など腸管系の臓器は、表面領域線量が高くなることで胃潰瘍や、消化管出血などを引き起こすリスクが高まる。したがって、皮膚線量評価支援装置３２０、８０１の線量評価技術を重要臓器に対しても適用することで、指定した重要臓器の表面領域に対して線量を視覚的に表示することができ、治療計画作成において表面領域線量を正確にかつ直感的に把握できる。また、重要臓器の表面領域の胃潰瘍等の障害を少しでも軽減できる治療計画を作成することができる。

以上のように、実施の形態３の皮膚線量評価支援装置３２０、８０１によれば、患者に対する放射線治療の治療計画の際に入力される画像データ３０６に基づいて、患者の臓器の表面領域である臓器表面領域の境界座標を含む表面領域情報を作成する臓器表面領域輪郭作成部３１５と、治療計画装置１０２の線量分布計算部３０３により計算された線量分布データ３１１と表面領域情報とに基づいて、臓器表面領域における臓器表面線量を抽出し、この抽出された臓器表面線量を所定の表示形式に表示する表示データを作成する表示計算部３０５とを備えたので、線量分布データ３１１と臓器表面領域情報とに基づいて抽出された、臓器表面領域における臓器表面線量を所定の表示形式に表示することにより、臓器表面線量を視覚的に表示することができ、治療計画作成において臓器表面線量を正確にかつ直感的に把握できる。

実施の形態３の治療計画装置１０２によれば、患者の画像データ３０６に基づいて、体輪郭、重要臓器、治療対象である病巣の３次元座標を取得する組織領域設定部３０２と、放射線治療に用いる放射線に対応したモデルに基づいて、患者の線量分布を計算する線量分布計算部３０３と、患者の皮膚領域における皮膚線量及び患者の臓器の表面領域における表面領域線量を表示装置２０３に表示する皮膚線量評価支援装置３２０とを備え、皮膚線量評価支援装置３２０は画像データ３０６に基づいて、皮膚領域の境界座標を含む皮膚領域情報を作成する皮膚領域輪郭作成部３０４と、患者に対する放射線治療の治療計画の際に入力される画像データ３０６に基づいて、患者の臓器の表面領域である臓器表面領域の境界座標を含む表面領域情報を作成する臓器表面領域輪郭作成部３１５と、線量分布計算部３０３により計算された線量分布データ３１１と皮膚領域情報とに基づいて、皮膚領域における皮膚線量を抽出し、線量分布データ３１１と表面領域情報とに基づいて、臓器表面領域における臓器表面線量を抽出し、これらの抽出された皮膚線量及び表面領域線量を所定の表示形式に表示する表示データを作成する表示計算部３０５とを備えたので、皮膚線量評価支援装置３２０、８０１により皮膚線量及び表面領域線量を正確にかつ直感的に把握でき、皮膚の炎症や重要臓器の表面領域の胃潰瘍等の障害を少しでも軽減できる治療計画を作成することができる。また、治療計画装置１０２は、皮膚線量評価支援装置３２０の皮膚線量の各種表示による評価によって、治療計画における条件を適切に変更してシミュレーションを繰り返し、望ましい結果を短いシミュレーション回数で得ることができる。

なお、皮膚線量評価支援装置３２０、８０１の線量評価技術を重要臓器に対して適用した装置は、表面領域線量評価支援装置と呼んでもよい。

なお、実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０や治療計画装置１０２、実施の形態２の皮膚線量評価支援装置８０１、実施の形態３の皮膚線量評価支援装置３２０、８０１や治療計画装置１０２は、前述した陽子線、炭素線等の粒子線やＸ線以外にも、電子線等の荷電粒子や、カンマ線等を用いる放射線治療システムにおいても適応可能である。

１０２…治療計画装置、２０３…表示装置、３０２…組織領域設定部、
３０３…線量分布計算部、３０４…皮膚領域輪郭作成部、３０５…表示計算部、３０６…画像データ、３０９…表示データ、３１１…線量分布データ、
３１５…臓器表面領域輪郭作成部、３２０…皮膚線量評価支援装置、４０１…体輪郭、４０４…重要臓器、４０５…重要臓器、５０２…ポインタ、
５０４…体輪郭集合体（人体画像）、６０３…ＤＶＨ特性線、７０１…ＤＡＨ特性線、８０１…皮膚線量評価支援装置。

治療計画を行う場合、まず、画像データ３０６を入力する。そして、抽出範囲などをパラメータ１０３で指定して、組織領域設定部３０２によって抽出結果を得て、その結果を抽出データ３０７として記憶装置２０４に保存する。例えば、組織領域設定を実行する場合、病巣は、１つ、重要臓器は、複数個設定される。

組織領域設定部３０２は、ボクセルからなる３次元配列に格納された３次元画像である画像データ３０６から、体輪郭４０１、病巣４０３、及び、重要臓器４０４、４０５等の３次元座標を得るためのものである。例えば、図４の人体断面図には、体輪郭４０１、病巣４０３、及び、重要臓器４０４、４０５が示されている。組織領域設定部３０２は、例えば、画像濃度のしきい値を使う手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、あるいは、表示装置に出力された各スライス像において注目する組織領域を人がなぞっていく領域指定法などによって、組織領域の設定を行う。

図４に示すように人体の断面において断面等線量線図表示をすることにより、皮膚と皮膚の線量分布の位置関係を直感的に把握することができる。相対線量がＡ％以上Ｂ％未満の領域のように、数値で区切られた領域を表示することで、皮膚線量の影響評価を定量的に行うことができる。また、図５や図６の３次元表示と同様に、各点をポインタで指定することにより、その点における線量を表示することも可能であり、各点の線量を数値により直接的に把握することができる。なお、線量指標４０６の表示は絶対線量表示（ｃＧｙ）としての出力も可能である。また、相対線量の基準としてアイソセンターにおける線量
を用いてもよい。なお、相対線量の領域はそれぞれ異なる表示パターンを付した例で示したが、現実的には、表示パターンは異なる色で表示するのが適している。図において色を変えた表示ができないので表示パターンで表現した。

実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０は、皮膚領域輪郭作成部３０４により皮膚領域輪郭を自動的に作成するので、ユーザが百数十枚あるＣＴで撮影した画像データ３０６に対して、わざわざ体輪郭４０１の内側に内側の輪郭を画像データ３０６のスライス画像毎に定義（設定）する作業を省くことができる。また、皮膚領域を決定する内側の輪郭を作成する作業を人手で行う場合は、この作業に時間がかかり、皮膚線量の評価結果を反映させる治療計画を作成するのには、非常に長い時間がかかる問題が発生する。実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０は、皮膚領域輪郭作成部３０４を備えるので、皮膚領域を決定する内側の輪郭、すなわち皮膚領域輪郭４０２を短時間で作成でき、皮膚線量の評価結果を反映させる治療計画を短時間に完了させることができる。また、皮膚領域輪郭作成部３０４により皮膚領域輪郭４０２を作成し、編集モードにより調整ができるので、正確な皮膚領域輪郭４０２を短時間に作成することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、治療計画装置１０２に皮膚線量評価支援装置３２０が備えられた例で説明した。実施の形態２では、皮膚線量評価支援装置を治療計画装置１０２から独立させた例を説明する。図９は、本発明の実施の形態２による皮膚線量評価支援装置の構成を示す図である。皮膚線量評価支援装置８０１は、入出力部８０５、皮膚領域輪郭作成部３０４、表示計算部３０５を有する。皮膚線量評価支援装置８０１は、治療計画装置１０２からＤＩＣＯＭデータ形式にて、画像データ３０６、輪郭データ８０２、計画データ８０３、線量分布データ３１１を、入出力部８０５を介して取り込む。皮膚線量評価支援装置８０１は、図２のようにコンピュータシステムで構成される。実施の形態２の治療計画装置１０２は、実施の形態１の治療計画装置１０２から皮膚領域輪郭作成部３０４を削除したものに相当する。

輪郭データ８０２は、治療計画装置１０２の組織領域設定部３０２で設定された組織領域のデータである。計画データ８０３は治療計画装置１０２がシミュレーションを行った照射条件であり、線量分布データ３１１は治療計画装置１０２がシミュレーションを行って計算した線量分布データである。皮膚線量評価支援装置８０１は、皮膚領域輪郭作成部３０４により、皮膚領域輪郭４０２を体輪郭４０１の内側（体輪郭よりも数ピクセル内側）に自動的に生成する。表示計算部３０５は、従来の標識組織、正常組織、あるいは、ＣＴ装置で撮影された人体組織全体を対象に３次元表示、等線量線図表示、ＤＶＨ表示等の
表示処理や、皮膚領域輪郭作成部３０４により作成された皮膚領域の３次元表示、等線量線図表示、ＤＶＨ表示、ＤＡＨ表示の表示処理を行う。入出力部８０５は、表示計算部３０５が処理して生成した表示データ３０９を表示装置２０３や記憶装置２０４に出力する。

実施の形態３．
実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０や実施の形態２の皮膚線量評価支援装置８０１における線量評価技術を、指定した重要臓器に対しても適用することができる。実施の形態３では、皮膚線量の線量評価技術を、指定した重要臓器に対しても適用する例である。図１０は本発明の実施の形態３による皮膚線量評価支援装置の構成を示す図であり、図１１は本発明の実施の形態３による他の皮膚線量評価支援装置の構成を示す図である。実施の形態３による皮膚線量評価支援装置は、臓器表面領域輪郭作成部３１５が追加されている。臓器表面領域輪郭作成部３１５は、重要臓器表面線量評価用の輪郭を自動的に作成するものであり、皮膚領域輪郭作成部３０４と同様な機能を有する。

実施の形態３の治療計画装置１０２によれば、患者の画像データ３０６に基づいて、体輪郭、重要臓器、治療対象である病巣の３次元座標を取得する組織領域設定部３０２と、放射線治療に用いる放射線に対応したモデルに基づいて、患者の線量分布を計算する線量分布計算部３０３と、患者の皮膚領域における皮膚線量及び患者の臓器の表面領域における表面領域線量を表示装置２０３に表示する皮膚線量評価支援装置３２０とを備え、皮膚線量評価支援装置３２０は画像データ３０６に基づいて、皮膚領域の境界座標を含む皮膚領域情報を作成する皮膚領域輪郭作成部３０４と、患者に対する放射線治療の治療計画の際に入力される画像データ３０６に基づいて、患者の臓器の表面領域である臓器表面領域の境界座標を含む表面領域情報を作成する臓器表面領域輪郭作成部３１５と、線量分布計算部３０３により計算された線量分布データ３１１と皮膚領域情報とに基づいて、皮膚領域における皮膚線量を抽出し、線量分布データ３１１と表面領域情報とに基づいて、臓器表面領域における臓器表面線量を抽出し、これらの抽出された皮膚線量及び表面領域線量を所定の表示形式に表示する表示データを作成する表示計算部３０５とを備えたので、皮膚線量評価支援装置３２０により皮膚線量及び表面領域線量を正確にかつ直感的に把握でき、皮膚の炎症や重要臓器の表面領域の胃潰瘍等の障害を少しでも軽減できる治療計画を作成することができる。また、治療計画装置１０２は、皮膚線量評価支援装置３２０の皮膚線量の各種表示による評価によって、治療計画における条件を適切に変更してシミュレーションを繰り返し、望ましい結果を短いシミュレーション回数で得ることができる。

なお、実施の形態１の皮膚線量評価支援装置３２０や治療計画装置１０２、実施の形態
２の皮膚線量評価支援装置８０１、実施の形態３の皮膚線量評価支援装置３２０、８０１や治療計画装置１０２は、前述した陽子線、炭素線等の粒子線やＸ線以外にも、電子線等の荷電粒子や、ガンマ線等を用いる放射線治療システムにおいても適応可能である。

Claims (16)

1. 患者の皮膚領域における皮膚線量を表示装置に表示する皮膚線量評価支援装置であって、
   前記患者に対する放射線治療の治療計画の際に入力される画像データに基づいて、前記皮膚領域の境界座標を含む皮膚領域情報を作成する皮膚領域輪郭作成部と、
   治療計画装置の線量分布計算部により計算された線量分布データと前記皮膚領域情報とに基づいて、前記皮膚領域における前記皮膚線量を抽出し、この抽出された前記皮膚線量を所定の表示形式に表示する表示データを作成する表示計算部とを備えたことを特徴とする皮膚線量評価支援装置。
2. 前記表示計算部は、前記皮膚線量の分布を３次元表示された人体画像に重ね合わせて表示する３次元表示する表示データを作成することを特徴とする請求項１記載の皮膚線量評価支援装置。
3. 前記表示計算部は、前記皮膚線量の分布を前記患者の指定された断面に重ね合わせて表示する表示データを作成することを特徴とする請求項１または２に記載の皮膚線量評価支援装置。
4. 前記表示計算部は、前記表示装置に表示された前記皮膚線量の分布において、ポインタによって表示点が指定された場合に、前記表示点に対応した前記皮膚線量の数値を前記表示装置に表示することを特徴とする請求項２または３に記載の皮膚線量評価支援装置。
5. 前記表示計算部は、前記皮膚領域における前記皮膚線量と当該皮膚線量の数値を示す組織体積との関係を表すグラフである第１のＤＶＨを作成し、前記第１のＤＶＨを前記表示装置に表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の皮膚線量評価支援装置。
6. 前記表示計算部は、前記皮膚領域における前記皮膚線量と当該皮膚線量の数値を示す面積との関係を表すグラフである第１のＤＡＨを作成し、前記第１のＤＡＨを前記表示装置に表示することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の皮膚線量評価支援装置。
7. 前記皮膚領域輪郭作成部は、前記画像データに設定された体輪郭の情報に基づいて前記皮膚領域情報を作成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の皮膚線量評価支援装置。
8. 前記画像データに基づいて、前記患者の臓器の表面領域である臓器表面領域の境界座標を含む表面領域情報を作成する臓器表面領域輪郭作成部を備え、
   前記表示計算部は、前記線量分布データと前記表面領域情報とに基づいて、前記臓器表面領域における表面領域線量を抽出し、この抽出された前記表面領域線量を所定の表示形式にて前記表示装置に表示する表示データを作成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の皮膚線量評価支援装置。
9. 前記表示計算部は、前記表面領域線量の分布を３次元表示された人体画像に重ね合わせて表示する３次元表示する表示データを作成することを特徴とする請求項８記載の皮膚線量評価支援装置。
10. 前記表示計算部は、前記表面領域線量の分布を前記患者の指定された断面に重ね合わせて表示する表示データを作成することを特徴とする請求項８または９に記載の皮膚線量評価支援装置。
11. 前記表示計算部は、前記表示装置に表示された前記表面領域線量の分布において、ポインタによって表示点が指定された場合に、前記表示点に対応した前記表面領域線量の数値を前記表示装置に表示することを特徴とする請求項９または１０に記載の皮膚線量評価支援装置。
12. 前記表示計算部は、前記臓器表面領域における前記表面領域線量と当該表面領域線量の数値を示す組織体積との関係を表すグラフである第２のＤＶＨを作成し、前記第２のＤＶＨを前記表示装置に表示することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の皮膚線量評価支援装置。
13. 前記表示計算部は、前記臓器表面領域における前記表面領域線量と当該表面領域線量の数値を示す面積との関係を表すグラフである第２のＤＡＨを作成し、前記第２のＤＡＨを前記表示装置に表示することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の皮膚線量評価支援装置。
14. 前記臓器表面領域輪郭作成部は、前記画像データに設定された外側輪郭の情報に基づいて前記表面領域情報を作成することを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の皮膚線量評価支援装置。
15. 患者に対する放射線治療の治療計画を作成する治療計画装置であって、
    前記患者の画像データに基づいて、体輪郭、重要臓器、治療対象である病巣の３次元座標を取得する組織領域設定部と、
    前記放射線治療に用いる放射線に対応したモデルに基づいて、前記患者の線量分布を計算する線量分布計算部と、
    前記患者の皮膚領域における皮膚線量を表示装置に表示する皮膚線量評価支援装置とを備え、
    前記皮膚線量評価支援装置は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の皮膚線量評価支援装置であることを特徴とする治療計画装置。
16. 患者に対する放射線治療の治療計画を作成する治療計画装置であって、
    前記患者の画像データに基づいて、体輪郭、重要臓器、治療対象である病巣の３次元座標を取得する組織領域設定部と、
    前記放射線治療に用いる放射線に対応したモデルに基づいて、前記患者の線量分布を計算する線量分布計算部と、
    前記患者の皮膚領域における皮膚線量及び前記患者の臓器の表面領域における表面領域線量を表示装置に表示する皮膚線量評価支援装置とを備え、
    前記皮膚線量評価支援装置は、請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の皮膚線量評価支援装置であることを特徴とする治療計画装置。

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