KR102275098B1 - System and method for predicting of intensity modulated treatment plan - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 하나 이상의 메모리 및 프로세서를 포함하는 세기변조 방사선 치료계획 시스템에 있어서, 상기 세기변조 방사선 치료계획 시스템은, 환자의 의료영상정보, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 선량 분포 정보를 수신하는 수신부를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 환자의 의료영상정보로부터 장기분할정보를 생성하는 장기분할정보 생성부 및 상기 생성된 장기분할정보, 상기 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 상기 선량 분포 정보를 기초로 기계학습하여 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측 모델을 생성하는 학습부를 포함하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측시스템을 제공한다.An embodiment of the present invention is an intensity-modulated radiation treatment planning system including one or more memories and a processor, wherein the intensity-modulated radiation treatment planning system includes patient's medical image information, manually established treatment plan fluence map information, and and a receiving unit for receiving dose distribution information, wherein the processor includes an organ division information generation unit for generating organ division information from the medical image information of the patient, the generated organ division information, and the manually established treatment plan fluence It provides an intensity-modulated radiation treatment plan prediction system, including a learning unit for generating a fluence map prediction model of a multi-leaf collimator by machine learning based on map information and the dose distribution information.

Description

세기변조 방사선 치료계획 예측 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PREDICTING OF INTENSITY MODULATED TREATMENT PLAN}SYSTEM AND METHOD FOR PREDICTING OF INTENSITY MODULATED TREATMENT PLAN

본 발명의 실시예들은 세기변조 방사선 치료계획 예측 시스템 및 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a system and method for predicting an intensity modulated radiation treatment plan.

방사선 치료는 엑스선, 감마선과 같은 고에너지 파동 또는 전자선, 양성자선과 같은 고에너지 입자를 이용하여 타겟 조직에 손상을 가하거나 파괴함으로써 악성 조직의 성장을 지연시키거나 저지하거나 나아가 소멸시키는 방법이다. 방사선 치료는 암뿐 아니라, 양성 종양, 내과적 질병, 일부 피부질환의 치료에 이용되기도 한다. 최근에는 두개골을 절개하는 신경외과적 수술방식을 대체하여, 절개 수술 없이 한번에 다량의 방사선을 조사하여 치료하는 방사선 수술 방법도 개발되어 있다.Radiation therapy is a method of delaying, inhibiting, or even annihilating the growth of malignant tissue by damaging or destroying a target tissue using high-energy waves such as X-rays and gamma rays or high-energy particles such as electron beams and proton beams. Radiation therapy is used not only for cancer, but also for the treatment of benign tumors, medical diseases, and some skin diseases. Recently, a radiosurgery method has been developed in which a large amount of radiation is irradiated and treated at once without an incisional operation, replacing the neurosurgical method of incision of the skull.

최근에는 암환자의 약 60% 이상이 방사선 치료를 받을 정도로 일반화되어 있다. 방사선 치료는 그 자체로 종양을 치료하는 데에 이용될 뿐 아니라, 종양이 크고 침습이 되어 수술이 어렵거나, 수술로 제거하지 못한 국부를 치료하는 다른 외과적 수술과 함께 사용되어 종양의 크기를 줄여 외과적 수술을 쉽게 만들거나 수술 후에 남은 악성 세포를 파괴하는 용도로 이용될 수 있다.Recently, it has become so common that more than 60% of cancer patients receive radiation therapy. Radiation therapy is not only used to treat tumors on its own, but it is also used in conjunction with other surgical procedures to treat localized areas that cannot be removed by surgery, because the tumors are large and invasive, and thus reduce the size of the tumor. It can be used to make surgery easier or to destroy malignant cells left after surgery.

이처럼 환자의 종양 조직으로 방사선을 조사하기 전에, 환자의 현재 신체 조직 내 존재하는 종양의 크기, 위치 등을 고려하여 방사선의 조사 위치 및 방사선량을 결정하는 등 정밀한 방사선 치료계획이 요구된다. As such, before irradiating radiation to the patient's tumor tissue, a precise radiation treatment plan is required, such as determining the radiation location and radiation dose in consideration of the size and location of the tumor existing in the patient's current body tissue.

이러한 정밀한 방사선 치료계획을 위해 세기조절 방사선 치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)계획법이 제안되었다. 세기조절 방사선 치료 계획은 기존의 3차원 입체조형 방사선치료(3D Conformal Radiation Therapy; 3D-CRT)에 비해 계획선량을 병변에 집중시키면서 정상 장기는 더욱 보호할 수 있는 새로운 방사선 치료법으로서 주목받고 있다. 첨단 세기조절 방사선 치료계획은 방사선 조사면(irradiation area)의 모양 조절 및 조사면 내에서의 방사선 세기 변화를 통해 가능한데, 이는 복잡한 다엽콜리메이터(Multi-Leaf Collimator, MLC)의 배열의 조합으로 이루어진다.For such precise radiation treatment planning, Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT) programming method has been proposed. Intensity-controlled radiation therapy plan is attracting attention as a new radiation therapy that can protect normal organs while concentrating the planned dose on the lesion compared to the existing 3D conformal radiation therapy (3D-CRT). Advanced intensity control radiation therapy planning is possible through control of the shape of the irradiation area and change of the radiation intensity within the irradiation area, which is made by combining the arrangement of a complex multi-leaf collimator (MLC).

종래에는 다엽콜리메이터의 배열의 조합을 결정하기 위해 단층 영상을 이용해 종양의 위치를 설정한 후 선량 설계사의 경험과 물리적 지식을 기반으로 방사선의 조사 위치 및 방사선량 등을 조절하는 것에 의해 최적의 방사선 치료계획을 도출하였다. 그러나, 이러한 방법은 선량 설계사 및 방사선치료계획에 참여하는 임상 의료진의 능력과 경험에 따라 치료계획 결과의 질이 달라지며 치료계획 시간 및 업무가 증가한다. 특히 종양의 모양이 복잡하고 주변 정상 장기가 근접한 고난도 치료계획의 경우 주변 정상장기에 가는 선량을 낮추면서 종양에 고선량을 조사하는 우수한 치료계획을 얻기가 힘들다. Conventionally, to determine the combination of the arrangement of multi-leaf collimators, after setting the location of the tumor using a tomography image, the optimal radiation treatment is performed by adjusting the location of radiation and the amount of radiation based on the experience and physical knowledge of the dose designer. A plan was drawn up. However, in this method, the quality of the treatment plan results depends on the capacity and experience of the dose designer and the clinical staff participating in the radiation treatment plan, and the treatment planning time and work increase. In particular, in the case of a high-level treatment plan with a complex tumor shape and close proximity to the surrounding normal organs, it is difficult to obtain an excellent treatment plan that lowers the dose to the surrounding normal organs and irradiates the tumor with high dose.

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기계학습을 이용하여 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 정보를 생성할 수 있는 세기변조 방사선 치료계획 시스템 및 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a system and method for intensity-modulated radiation treatment planning that can generate fluence map information of a multi-leaf collimator using machine learning.

본 발명의 일 실시예는 하나 이상의 메모리 및 프로세서를 포함하는 세기변조 방사선 치료계획 시스템에 있어서, 상기 세기변조 방사선 치료계획 시스템은, 환자의 의료영상정보, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 선량 분포 정보를 수신하는 수신부를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 환자의 의료영상정보로부터 장기분할정보를 생성하는 장기분할정보 생성부 및 상기 생성된 장기분할정보, 상기 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 상기 선량 분포 정보를 기초로 기계학습하여 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측 모델을 생성하는 학습부를 포함하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측시스템을 제공한다.An embodiment of the present invention is an intensity-modulated radiation treatment planning system including one or more memories and a processor, wherein the intensity-modulated radiation treatment planning system includes patient's medical image information, manually established treatment plan fluence map information, and and a receiving unit for receiving dose distribution information, wherein the processor includes an organ division information generation unit for generating organ division information from the medical image information of the patient, the generated organ division information, and the manually established treatment plan fluence It provides an intensity-modulated radiation treatment plan prediction system, including a learning unit for generating a fluence map prediction model of a multi-leaf collimator by machine learning based on map information and the dose distribution information.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 장기분할정보 생성부는, 상기 환자의 의료영상정보로부터 3차원 장기 이미지를 도출하고, 방사선원으로부터의 거리에 따라 상기 3차원 장기 이미지를 평면분할하여 상기 장기분할정보를 생성할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the organ segmentation information generating unit derives a three-dimensional organ image from the medical image information of the patient, and divides the three-dimensional organ image in a plane according to a distance from a radiation source to obtain the organ segmentation information can create

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 환자의 의료영상정보는 상기 환자의 표적장기를 제1 방향을 따라 촬영한 2차원 장기 이미지이며, 상기 장기분할정보는 상기 환자의 표적장기를 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 분할한 2차원 장기 이미지일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the patient's medical image information is a two-dimensional organ image taken along a first direction of the target organ of the patient, and the organ segmentation information is the target organ of the patient in the first direction. It may be a two-dimensional long-term image divided along a second direction perpendicular to .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 환자의 의료영상정보는 자기공명 영상(MRI), 컴퓨터단층촬영법(CT) 영상, 양전자방출 단층촬영술(PET) 영상, 기능적 MRI(fMRI) 영상, 투시 영상, 초음파 영상, 또는 단일 광자 방사 단층 촬영법(SPECT) 영상 중 적어도 어느 하나의 영상 정보를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the patient's medical image information is magnetic resonance imaging (MRI), computed tomography (CT) image, positron emission tomography (PET) image, functional MRI (fMRI) image, fluoroscopy image, It may include image information of at least one of an ultrasound image and a single photon emission tomography (SPECT) image.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 장기분할정보 생성부는, 상기 3차원 장기 이미지를 평면분할하여 복수의 2차원 이미지들을 생성하고, 상기 복수의 2차원 이미지들의 단위 면적을 상기 방사선원으로부터의 거리에 대하여 보정하여 상기 장기분할정보를 생성할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the organ division information generating unit generates a plurality of two-dimensional images by plane-segmenting the three-dimensional organ image, and sets unit areas of the plurality of two-dimensional images at a distance from the radiation source. It is possible to generate the long-term division information by correcting it.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 장기분할정보 생성부는, 상기 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보를 기준으로 상기 복수의 2차원 이미지들의 단위 면적을 상기 방사선원으로부터의 거리에 대하여 보정하여 상기 장기분할정보를 생성할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the organ segmentation information generating unit is configured to correct the unit area of the plurality of 2D images with respect to the distance from the radiation source based on the manually established treatment plan fluence map information. Long-term segmentation information can be created.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측모델과 장기분할정보, 및 선량 분포 정보를 이용하여 상기 다엽콜리메이터의 단계별 위치데이터를 획득하는 방사선 치료계획 도출부를 더 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the processor further includes a radiation treatment plan derivation unit for obtaining step-by-step position data of the multi-leaf collimator using the fluence map prediction model, organ division information, and dose distribution information of the multi-leaf collimator. may include

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방사선 치료계획 도출부는 상기 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측모델과 장기분할정보, 및 선량 분포 정보를 이용하여 상기 다엽콜리메이터의 각 단계에 대응되는 방사선 세기 데이터를 더 획득할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the radiation treatment plan derivation unit uses the fluence map prediction model of the multi-leaf collimator, organ division information, and dose distribution information to further add radiation intensity data corresponding to each step of the multi-leaf collimator. can be obtained

본 발명의 다른 실시예는, 환자의 의료영상정보, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 선량 분포 정보를 수신하는 단계, 상기 수신된 환자의 의료영상정보로부터 장기분할정보를 생성하는 단계, 상기 생성된 장기분할정보, 상기 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 상기 선량 분포 정보를 기초로 기계학습하여 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측 모델을 생성하는 단계 및 상기 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측모델과 장기분할정보 및 선량 분포 정보를 이용하여 상기 다엽콜리메이터의 단계별 위치 데이터를 포함하는 방사선 치료계획을 도출하는 단계를 포함하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention includes the steps of receiving medical image information of a patient, treatment plan fluence map information and dose distribution information established manually, generating organ segmentation information from the received medical image information of the patient; Generating a fluence map prediction model of the multi-leaf collimator by machine learning based on the generated organ segmentation information, the manually established treatment plan fluence map information, and the dose distribution information, and predicting the fluence map of the multi-leaf collimator It provides a method for predicting an intensity-modulated radiation treatment plan, including deriving a radiation treatment plan including step-by-step position data of the multi-leaf collimator using a model, organ segmentation information, and dose distribution information.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방사선 치료계획을 도출하는 단계는, 상기 다엽콜리메이터의 각 단계에 대응되는 방사선 세기 데이터를 포함하여 상기 방사선 치료계획을 도출할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of deriving the radiation treatment plan may include the radiation intensity data corresponding to each step of the multi-leaf collimator to derive the radiation treatment plan.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 장기분할정보를 생성하는 단계는, 상기 환자의 의료영상정보로부터 3차원 장기 이미지를 도출하는 단계 및 방사선원으로부터의 거리에 따라 상기 3차원 장기 이미지를 평면분할하여 상기 장기분할정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the generating of the organ segmentation information comprises deriving a three-dimensional organ image from the medical image information of the patient and dividing the three-dimensional organ image by plane according to the distance from the radiation source. It may include generating the long-term division information.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 환자의 의료영상정보는 상기 환자의 표적장기를 제1 방향을 따라 촬영한 2차원 장기 이미지이며, 상기 장기분할정보는 상기 환자의 표적장기를 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 분할한 2차원 장기 이미지일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the patient's medical image information is a two-dimensional organ image taken along a first direction of the target organ of the patient, and the organ segmentation information is the target organ of the patient in the first direction. It may be a two-dimensional long-term image divided along a second direction perpendicular to .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 환자의 의료영상정보는 자기공명 영상(MRI), 컴퓨터단층촬영법(CT) 영상, 양전자방출 단층촬영술(PET) 영상, 기능적 MRI(fMRI) 영상, 투시 영상, 초음파 영상, 또는 단일 광자 방사 단층 촬영법(SPECT) 영상 중 적어도 어느 하나의 영상 정보를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the patient's medical image information is magnetic resonance imaging (MRI), computed tomography (CT) image, positron emission tomography (PET) image, functional MRI (fMRI) image, fluoroscopy image, It may include image information of at least one of an ultrasound image and a single photon emission tomography (SPECT) image.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 장기분할정보를 생성하는 단계는, 상기 3차원 장기 이미지를 평면분할하여 복수의 2차원 이미지들을 생성하는 단계 및 상기 복수의 2차원 이미지들의 단위 면적을 상기 방사선원으로부터의 거리에 대하여 보정하여 상기 장기분할정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the generating of the organ segmentation information includes generating a plurality of two-dimensional images by plane segmenting the three-dimensional organ image, and calculating unit areas of the plurality of two-dimensional images as the radiation source. It may include generating the long-term segmentation information by correcting the distance from the .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 장기분할정보를 생성하는 단계는, 상기 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보를 기준으로 상기 복수의 2차원 이미지들의 단위 면적을 상기 방사선원으로부터의 거리에 대하여 보정하여 상기 장기분할정보를 생성할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the generating of the organ segmentation information comprises calculating the unit area of the plurality of two-dimensional images based on the manually established treatment plan fluence map information with respect to the distance from the radiation source. The long-term segmentation information may be generated by correcting it.

본 발명의 일 실시예는, 컴퓨터를 이용하여 전술한 방법 중 어느 한 방법을 실행하기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a computer program stored in a medium for executing any one of the methods described above using a computer.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명에 따른 세기변조 방사선 치료계획 예측시스템 및 방법은 환자의 의료영상정보를 이용하여 학습데이터인 장기분할정보를 생성하고, 이를 학습데이터로 이용하여 훈련시킴으로써, 방사선 치료계획으로서의 다엽콜리메이터의 구동 데이터를 자동으로 출력할 수 있다. 이를 통해, 기존 방사선 치료계획을 위해 치료설계사가 반복적으로 진행한 최적화 과정을 생략하면서 이상적인 플루언스 맵을 획득할 수 있으며 치료계획 수립을 위한 시간과 노력을 최소화하면서 치료계획의 품질을 유지할 수 있다.Intensity-modulated radiation treatment plan prediction system and method according to the present invention by generating long-term segmentation information, which is learning data, using medical image information of a patient, and training using this as learning data, driving data of a multi-leaf collimator as a radiation treatment plan can be printed automatically. Through this, an ideal fluence map can be obtained while omitting the optimization process repeatedly performed by the treatment planner for the existing radiation treatment plan, and the quality of the treatment plan can be maintained while minimizing the time and effort for establishing a treatment plan.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 환경의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 서버의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세기변조 방사선 치료계획 예측방법을 시계열적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세기변조 방사선 치료계획 예측방법을 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 다엽콜리메이터의 구동방식을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 장기분할정보 생성부에서 장기분할정보를 생성하는 프로세스를 시계열적으로 나타내는 순서도이다.
도 7 내지 도 9는 도 6의 장기분할정보를 생성하는 프로세스를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 3차원 장기 이미지를 장기분할정보로 재구성한 후 획득한 데이터의 예시를 나타낸 도면이다.
도 11은 수동으로 생성한 치료계획에서 획득한 플루언스 맵(clinical)과 본 발명의 일 실시예를 통해 획득한 플루언스 맵(Generated)를 비교한 도면이다.
1 is a diagram illustrating an example of a network environment according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating an internal configuration of a server according to an embodiment of the present invention.
3 is a time-series diagram illustrating a method for predicting an intensity-modulated radiation treatment plan according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram schematically illustrating a method for predicting an intensity-modulated radiation treatment plan according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram for explaining a driving method of the multi-leaf collimator.
6 is a flowchart illustrating a process for generating long-term division information in a time-series information generating unit.
7 to 9 are diagrams schematically illustrating a process for generating the organ division information of FIG. 6 .
10 is a diagram illustrating an example of data obtained after reconstructing a three-dimensional organ image with organ segmentation information.
11 is a diagram comparing a fluence map (clinical) obtained from a manually generated treatment plan with a fluence map (Generated) obtained through an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. Effects and features of the present invention, and a method of achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when described with reference to the drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. In the following embodiments, terms such as first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from another, not in a limiting sense.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In the following embodiments, terms such as include or have means that the features or components described in the specification are present, and the possibility of adding one or more other features or components is not excluded in advance.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. In the following embodiments, when it is said that a part such as a film, region, or component is on or on another part, it is not only when it is directly on the other part, but also another film, region, component, etc. is interposed therebetween. Including cases where there is

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, the size of the components may be exaggerated or reduced for convenience of description. For example, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다. Where certain embodiments are otherwise feasible, a specific process sequence may be performed different from the described sequence. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in an order opposite to the order described.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.In the following embodiments, when a film, region, or component is connected, other films, regions, and components are interposed between the films, regions, and components as well as when the films, regions, and components are directly connected. It also includes cases where it is indirectly connected. For example, in this specification, when it is said that a film, a region, a component, etc. are electrically connected, not only the case where the film, a region, a component, etc. are directly electrically connected, but also other films, regions, and components are interposed therebetween. Indirect electrical connection is also included.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 환경의 예를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of a network environment according to an embodiment of the present invention.

도 1의 네트워크 환경은 복수의 사용자 단말들(110, 120, 130, 140), 서버(150) 및 네트워크(160)를 포함하는 예를 나타내고 있다. 이러한 도 1은 발명의 설명을 위한 일례로 사용자 단말의 수나 서버의 수가 도 1과 같이 한정되는 것은 아니다. The network environment of FIG. 1 shows an example including a plurality of user terminals 110 , 120 , 130 , 140 , a server 150 , and a network 160 . 1 is an example for the description of the invention, and the number of user terminals or the number of servers is not limited as in FIG. 1 .

복수의 사용자 단말들(110, 120, 130, 140)은 컴퓨터 장치로 구현되는 고정형 단말이거나 이동형 단말일 수 있다. 복수의 사용자 단말들(110, 120, 130, 140)은 서버(150)를 제어하는 관리자의 단말일 수 있다. 복수의 사용자 단말들(110, 120, 130, 140)의 예를 들면, 스마트폰(smart phone), 휴대폰, 네비게이션, 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 태블릿 PC 등이 있다. 일례로 사용자 단말 1(110)은 무선 또는 유선 통신 방식을 이용하여 네트워크(160)를 통해 다른 사용자 단말들(120, 130, 140) 및/또는 서버(150)와 통신할 수 있다.The plurality of user terminals 110 , 120 , 130 , and 140 may be a fixed terminal implemented as a computer device or a mobile terminal. The plurality of user terminals 110 , 120 , 130 , and 140 may be terminals of an administrator who controls the server 150 . Examples of the plurality of user terminals 110 , 120 , 130 , 140 include a smart phone, a mobile phone, a navigation device, a computer, a notebook computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), and a portable multimedia player (PMP). ), and tablet PCs. For example, the user terminal 1110 may communicate with other user terminals 120 , 130 , 140 and/or the server 150 through the network 160 using a wireless or wired communication method.

통신 방식은 제한되지 않으며, 네트워크(160)가 포함할 수 있는 통신망(일례로, 이동통신망, 유선 인터넷, 무선 인터넷, 방송망)을 활용하는 통신 방식뿐만 아니라 기기들간의 근거리 무선 통신 역시 포함될 수 있다. 예를 들어, 네트워크(160)는, PAN(personal area network), LAN(local area network), CAN(campus area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), BBN(broadband network), 인터넷 등의 네트워크 중 하나 이상의 임의의 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 네트워크(160)는 버스 네트워크, 스타 네트워크, 링 네트워크, 메쉬 네트워크, 스타-버스 네트워크, 트리 또는 계층적(hierarchical) 네트워크 등을 포함하는 네트워크 토폴로지 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The communication method is not limited, and not only a communication method using a communication network (eg, a mobile communication network, a wired Internet, a wireless Internet, a broadcasting network) that the network 160 may include, but also short-range wireless communication between devices may be included. For example, the network 160 may include a personal area network (PAN), a local area network (LAN), a campus area network (CAN), a metropolitan area network (MAN), a wide area network (WAN), and a broadband network (BBN). , the Internet, and the like. In addition, the network 160 may include any one or more of a network topology including a bus network, a star network, a ring network, a mesh network, a star-bus network, a tree or a hierarchical network, etc. not limited

서버(150)는 복수의 사용자 단말들(110, 120, 130, 140)과 네트워크(160)를 통해 통신하여 명령, 코드, 파일, 컨텐츠, 서비스 등을 제공하는 컴퓨터 장치 또는 복수의 컴퓨터 장치들로 구현될 수 있다.The server 150 is a computer device or a plurality of computer devices that communicates with a plurality of user terminals 110 , 120 , 130 , 140 and the network 160 to provide commands, codes, files, contents, services, etc. can be implemented.

일례로, 서버(150)는 네트워크(160)를 통해 접속한 사용자 단말 1(110)로 어플리케이션의 설치를 위한 파일을 제공할 수 있다. 이 경우 사용자 단말 1(110)은 서버(150)로부터 제공된 파일을 이용하여 어플리케이션을 설치할 수 있다. 또한 사용자 단말 1(110)이 포함하는 운영체제(Operating System, OS) 및 적어도 하나의 프로그램(일례로 브라우저나 설치된 어플리케이션)의 제어에 따라 서버(150)에 접속하여 서버(150)가 제공하는 서비스나 컨텐츠를 제공받을 수 있다. 다른 예로, 서버(150)는 데이터 송수신을 위한 통신 세션을 설정하고, 설정된 통신 세션을 통해 복수의 사용자 단말들(110, 120, 130, 140)간의 데이터 송수신을 라우팅할 수도 있다.For example, the server 150 may provide a file for installing an application to the user terminal 1110 connected through the network 160 . In this case, the user terminal 1110 may install the application using the file provided from the server 150 . In addition, the service provided by the server 150 by accessing the server 150 under the control of the operating system (OS) and at least one program (eg, a browser or an installed application) included in the user terminal 1110 content can be provided. As another example, the server 150 may establish a communication session for data transmission/reception, and route data transmission/reception between the plurality of user terminals 110 , 120 , 130 , and 140 through the established communication session.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(150)는 딥러닝에 기반하여 자동으로 방사선 치료계획을 수립할 수 있다. 이때, 서버(150)는 치료계획자가 요구하는 특정 장기의 최대, 최소 선량 및 부분 용적 내 선량 허용치 등에 대한 정보를 포함하는 선량 분포를 설정하고 이에 맞춰 다엽콜리메이터의 위치 정보 또는 조사빔의 세기를 결정하는 역방향 치료계획(inverse planning)에 의해 방사선 치료계획을 수행할 수 있다. 상기한 방사선 치료계획은 다엽콜리메이터(multileaf collimator; MLC)를 사용하여 각각 균일한 세기를 갖는 조사면(segment)들로 분할하여 개개의 분할된 조사면을 독립된 조사빔의 형태로 치료하는 고정 세기변조 방사선 치료계획(static IMRT)에 의해 수행되거나, 방사선조사선량율 및 다엽콜리메이터의 속도를 변화시켜 시행하는 동적 세기변조 방사선 치료계획(dynamic IMRT)에 의해 수행될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the server 150 may automatically establish a radiation treatment plan based on deep learning. At this time, the server 150 sets the dose distribution including information on the maximum and minimum dose of a specific organ and the dose tolerance in the partial volume required by the treatment planner, and determines the location information of the multi-leaf collimator or the intensity of the irradiation beam according to this. Radiation treatment planning can be performed by inverse planning. The above-mentioned radiation treatment plan uses a multileaf collimator (MLC) to divide the irradiated surfaces (segments) each having a uniform intensity, and fixed intensity modulation to treat each divided irradiated surface in the form of an independent irradiation beam. It may be performed by a static IMRT, or by a dynamic intensity modulation radiation treatment plan (dynamic IMRT) implemented by changing the radiation dose rate and the speed of the multi-leaf collimator.

본 발명의 서버(150)를 이용하여 방사선 치료계획을 예측하는 시스템 및 방법은, 환자의 의료영상정보, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보, 선량 분포 정보를 분석하여 딥러닝 기반으로 다엽콜리메이터의 플루언스 맵을 예측하는 것을 특징으로 한다. A system and method for predicting a radiation treatment plan using the server 150 of the present invention is a multi-leaf collimator based on deep learning by analyzing the patient's medical image information, the manually established treatment plan fluence map information, and the dose distribution information. It is characterized by predicting the fluence map of

도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 서버의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of a server according to an embodiment of the present invention.

도 2에서는 서버(150)의 내부 구성을 설명한다. 서버(150)는 메모리(221), 프로세서(222), 수신부(223) 그리고 입출력 인터페이스(224)를 포함할 수 있다. 메모리(221)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(221)에는 운영체제와 적어도 하나의 프로그램 코드(일례로 사용자 단말 1(110)에 설치되어 구동되는 브라우저나 상술한 어플리케이션 등을 위한 코드)가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism)을 이용하여 메모리(221)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 포함할 수 있다. In FIG. 2 , the internal configuration of the server 150 will be described. The server 150 may include a memory 221 , a processor 222 , a receiver 223 , and an input/output interface 224 . The memory 221 is a computer-readable recording medium and may include a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and a permanent mass storage device such as a disk drive. Also, the memory 221 may store an operating system and at least one program code (eg, a code for a browser installed and driven in the user terminal 1110 and the above-described application). These software components may be loaded from a computer-readable recording medium separate from the memory 221 using a drive mechanism. The separate computer-readable recording medium may include a computer-readable recording medium such as a floppy drive, a disk, a tape, a DVD/CD-ROM drive, and a memory card.

다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 수신부(223)를 통해 메모리(221)에 로딩될 수도 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로그램은 개발자들 또는 어플리케이션의 설치 파일을 배포하는 파일 배포 시스템(일례로 상술한 서버(150))가 네트워크(160)를 통해 제공하는 파일들에 의해 설치되는 프로그램(일례로 상술한 어플리케이션)에 기반하여 메모리(221)에 로딩될 수 있다.In another embodiment, the software components may be loaded into the memory 221 through the receiving unit 223 instead of a computer-readable recording medium. For example, the at least one program is a program installed by files provided through the network 160 by a file distribution system (eg, the above-described server 150 ) for distributing installation files of developers or applications (eg, a program) may be loaded into the memory 221 based on the above-described application).

프로세서(222)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(Microprocessor), 중앙처리장치(Central Processing Unit: CPU), 프로세서 코어(Processor Core), 멀티프로세서(Multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 명령은 메모리(221) 또는 수신부(223)에 의해 프로세서(222)로 제공될 수 있다. 예를 들어 프로세서(222)는 메모리(221)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(222)는 장기분할정보 생성부(111), 학습부(112) 및 방사선 치료계획 도출부(113)를 포함할 수 있다. The processor 222 may be configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and input/output operations. Here, the 'processor' may refer to a data processing device embedded in hardware, for example, having a physically structured circuit to perform a function expressed as a code or an instruction included in a program. As an example of the data processing device embedded in the hardware as described above, a microprocessor, a central processing unit (CPU), a processor core, a multiprocessor, an application-specific integrated (ASIC) Circuit) and a processing device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) may be included, but the scope of the present invention is not limited thereto. The command may be provided to the processor 222 by the memory 221 or the receiving unit 223 . For example, the processor 222 may be configured to execute a received instruction according to program code stored in a recording device such as the memory 221 . The processor 222 may include an organ division information generating unit 111 , a learning unit 112 , and a radiation treatment plan deriving unit 113 .

수신부(223)는 네트워크(160)를 통해 사용자 단말 1(110)과 서버(150)가 서로 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있으며, 다른 사용자 단말(일례로 사용자 단말 2(120))일 수 있다. 또는 다른 서버와 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 사용자 단말 1(110)의 프로세서가 메모리와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 생성한 요청이 통신 모듈의 제어에 따라 네트워크(160)를 통해 서버(150)로 전달될 수 있다. 역으로, 서버(150)의 프로세서(222)의 제어에 따라 제공되는 제어 신호나 명령, 컨텐츠, 파일 등이 수신부(223)와 네트워크(160)를 거쳐 사용자 단말 1(110)의 통신 모듈을 통해 사용자 단말 1(110)로 수신될 수 있다. 예를 들어 통신 모듈을 통해 수신된 서버(150)의 제어 신호나 명령 등은 프로세서나 메모리로 전달될 수 있다.The receiver 223 may provide a function for the user terminal 1110 and the server 150 to communicate with each other through the network 160 , and may be another user terminal (eg, user terminal 2 120 ). . Alternatively, it may provide a function for communicating with another server. For example, a request generated by the processor of the user terminal 1110 according to a program code stored in a recording device such as a memory may be transmitted to the server 150 through the network 160 under the control of the communication module. Conversely, a control signal, command, content, file, etc. provided under the control of the processor 222 of the server 150 passes through the receiver 223 and the network 160 through the communication module of the user terminal 1110 . It may be received by the user terminal 1110 . For example, a control signal or command of the server 150 received through the communication module may be transmitted to a processor or a memory.

또는, 수신부(223)는 다른 외부 장치와 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 이때, 다른 외부장치는 일례로, 방사선 치료계획에 사용되는 의료 영상 정보를 생성하는 장치일 수 있다. 예를 들면, 외부 장치는 CT(Computed Tomography) 장치, MRI(Magnetic Resonance Imaging)장치, PET(Positron Emission Tomography) 장치, 컴퓨터단층촬영모의치료기(CT Simulator), CR(Computed Radiography) 등 일 수 있다. 외부 장치는 환자들의 임상 정보 또는 방사선 치료계획 정보를 서버(150)로 제공하는 장치일 수 있다. 이와 같은 외부 장치는 단수일 수도 있고, 복수일 수도 있다.Alternatively, the receiver 223 may provide a function for communicating with another external device. In this case, the other external device may be, for example, a device for generating medical image information used for a radiation treatment plan. For example, the external device may be a Computed Tomography (CT) device, a Magnetic Resonance Imaging (MRI) device, a Positron Emission Tomography (PET) device, a computed tomography simulator (CT Simulator), or a Computed Radiography (CR) device. The external device may be a device that provides clinical information or radiation treatment plan information of patients to the server 150 . Such an external device may be singular or plural.

입출력 인터페이스(224)는 입출력 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수 있다. 예를 들어, 입력 장치는 키보드 또는 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치는 어플리케이션의 통신 세션을 표시하기 위한 디스플레이와 같은 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로 입출력 인터페이스(224)는 터치스크린과 같이 입력과 출력을 위한 기능이 하나로 통합된 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수도 있다. 보다 구체적인 예로, 서버(150)의 프로세서(222)는 메모리(221)에 로딩된 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리함에 있어서 사용자 단말 2(120)가 제공하는 데이터를 이용하여 구성되는 서비스 화면이나 컨텐츠가 입출력 인터페이스(224)를 통해 디스플레이에 표시될 수 있다.The input/output interface 224 may be a means for interfacing with an input/output device. For example, the input device may include a device such as a keyboard or mouse, and the output device may include a device such as a display for displaying a communication session of an application. As another example, the input/output interface 224 may be a means for an interface with a device in which functions for input and output are integrated into one, such as a touch screen. As a more specific example, the processor 222 of the server 150 processes the command of the computer program loaded in the memory 221 , the service screen or content configured using the data provided by the user terminal 2 120 is input/output. may be displayed on the display via interface 224 .

또한, 다른 실시예들에서 서버(150)는 도 2의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 사용자 단말 1(110)은 상술한 입출력 인터페이스(224) 중 적어도 일부를 포함하도록 구현되거나 또는 트랜시버(transceiver), GPS(Global Positioning System) 모듈, 카메라, 각종 센서, 데이터베이스 등과 같은 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다.Also, in other embodiments, the server 150 may include more components than those of FIG. 2 . However, there is no need to clearly show most of the prior art components. For example, the user terminal 1110 is implemented to include at least a portion of the above-described input/output interface 224 or other components such as a transceiver, a global positioning system (GPS) module, a camera, various sensors, a database, and the like. It may include more elements.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 세기변조 방사선 치료계획 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the drawings, a method for planning intensity modulation radiation treatment according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세기변조 방사선 치료계획 예측방법을 시계열적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세기변조 방사선 치료계획 예측방법을 개략적으로 설명하기 위한 개념도이며, 도 5는 다엽콜리메이터의 구동방식을 설명하기 위한 개념도이다. 3 is a view showing a method for predicting an intensity-modulated radiation treatment plan in a time series according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a diagram schematically illustrating a method for predicting an intensity-modulated radiation treatment plan according to an embodiment of the present invention It is a conceptual diagram, and FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a driving method of the multi-leaf collimator.

다시 도 2와 도 3, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세기변조 방사선 치료계획 방법은 하기와 같은 프로세스를 따를 수 있다. Referring back to Figures 2, 3, and 4, the intensity modulation radiation treatment planning method according to an embodiment of the present invention may follow the following process.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 세기변조 방사선 치료계획 시스템은 수신부(223)에 의해, 환자의 의료영상정보, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 선량 분포 정보를 수신한다(S10). First, according to an embodiment of the present invention, the intensity modulation radiation treatment plan system receives the patient's medical image information, the manually established treatment plan fluence map information, and the dose distribution information by the receiving unit 223 (S10). ).

다음으로, 장기분할정보 생성부(111)는 환자의 의료영상정보를 이용하여 장기분할정보를 생성한다(S20). 보다 구체적으로, 장기분할정보 생성부(111)는 환자의 의료영상정보를 이용하여 표적장기의 3차원 장기 이미지를 구성하고, 구성된 3차원 장기 이미지를 평면분할하여 2차원 이미지들로 이루어지는 장기분할정보를 생성하게 된다. Next, the organ segmentation information generating unit 111 generates organ segmentation information using the patient's medical image information (S20). More specifically, the organ segmentation information generating unit 111 constructs a three-dimensional organ image of a target organ using the patient's medical image information, and divides the constructed three-dimensional organ image into two-dimensional images by plane segmentation information. will create

다음으로, 학습부(112)는 상기 생성된 장기분할정보, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 선량 분포 정보를 기초로 기계학습하여 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측모델을 생성한다(S30). 세기변조 방사선 치료계획(IMRT)은 다엽콜리메이터(170)의 리프(171)들의 위치를 변경하면서 각 단계별로 방사선의 세기를 조절하여 조사하게 된다. 여기서, 다엽콜리메이터의 플루언스 맵은 도 5에 도시된 바와 같이, 세기변조 방사선 치료계획(IMRT)을 이용할 때, 단계별로 움직이는 다엽콜리메이터(170)의 리프(leaf, 171)들에 의해 형성되는 개구(A1)에 대한 플루언스 맵(f1)일 수 있다. Next, the learning unit 112 generates a fluence map prediction model of the multi-leaf collimator by machine learning based on the generated organ segmentation information, the manually established treatment plan fluence map information, and the dose distribution information (S30) . Intensity modulated radiation treatment plan (IMRT) is irradiated by adjusting the intensity of radiation in each step while changing the positions of the leaves 171 of the multi-leaf collimator 170 . Here, as shown in FIG. 5, the fluence map of the multi-leaf collimator is an opening formed by the leaves 171 of the multi-leaf collimator 170 moving step by step when using an intensity modulated radiation treatment plan (IMRT). It may be a fluence map f1 for (A1).

다음으로, 방사선 치료계획 도출부(113)는 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측모델과 신규 환자의 장기분할정보 및 선량 분포 정보 또는 기존 환자로부터 새롭게 획득한 장기분할정보 및 선량 분포 정보를 이용하여 다엽콜리메이터의 단계별 위치 데이터를 포함하는 방사선 치료계획을 도출한다(S40). Next, the radiation treatment plan derivation unit 113 uses the fluence map prediction model of the multi-leaf collimator and the organ division information and dose distribution information of the new patient or the organ division information and dose distribution information newly acquired from the existing patient to obtain the multi-leaf collimator. A radiation treatment plan including step-by-step location data is derived (S40).

다시 말해, 전술한 프로세스를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 세기조절 방사선 치료계획 예측방법은 도 4에서와 같이, 환자의 의료영상정보(LD1)와 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보(LD2) 등을 학습데이터로 이용하여 훈련시킴으로써, 방사선 치료계획으로서의 다엽콜리메이터의 구동 데이터를 자동으로 출력할 수 있다. 이를 통해, 기존 방사선 치료계획을 위해 치료설계사가 반복적으로 진행한 최적화 과정을 생략하면서 이상적인 플루언스 맵을 획득할 수 있다. In other words, the intensity-controlled radiation treatment plan prediction method according to an embodiment of the present invention having the above-described process is, as shown in FIG. 4 , the patient's medical image information (LD1) and the manually established treatment plan fluence map information ( By training using LD2) as learning data, it is possible to automatically output the driving data of the multi-leaf collimator as a radiation treatment plan. Through this, an ideal fluence map can be obtained while omitting the optimization process repeatedly performed by the treatment planner for the existing radiation treatment plan.

이하에서는, 상기 S10 내지 S40의 단계에 대해 보다 상세히 살펴보기로 한다. Hereinafter, the steps of S10 to S40 will be described in more detail.

상술한 바와 같이, 수신부(223)는 환자의 의료용상정보, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 선량 분포 정보를 수신한다. 여기서, 의료영상정보는 의료 영상 장치로부터 생성된 정보일 수 있다. 예를 들면, CT(Computed Tomography) 장치, MRI(Magnetic Resonance Imaging)장치, PET(Positron Emission Tomography) 장치, 컴퓨터단층촬영모의치료기(CT Simulator), CR(Computed Radiography) 등과 같은 의료영상장치를 통해 방사선을 조사하고자 하는 생체를 촬영하여 의료영상정보가 생성될 수 있다. 생성된 의료영상정보는 의료 디지털 이미지 통신 규격(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine)으로 변환하여 DICOM RT(Radiation Therapy) 데이터 파일 형태로 이루어지는 것을 나타낸다. As described above, the receiver 223 receives the patient's medical information, the manually established treatment plan fluence map information, and the dose distribution information. Here, the medical image information may be information generated by the medical imaging apparatus. For example, radiation through a medical imaging device such as a Computed Tomography (CT) device, a Magnetic Resonance Imaging (MRI) device, a Positron Emission Tomography (PET) device, a CT Simulator, or a Computed Radiography (CR) device. By photographing a living body to be investigated, medical image information may be generated. The generated medical image information is converted into a medical digital image communication standard (DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) and is represented in the form of a DICOM RT (Radiation Therapy) data file.

선량 분포 정보는 치료계획자가 요구하는 특정 장기의 최대, 최소 선량 및 부분 용적 내 선량 허용치 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 수동으로 수립된 치료계획 플루언스 맵(MD, 도 7 참조)은 표적 장기(target)의 중심을 지나는 방사선 조사면을 기준으로 수동으로 수립된 최적의 선량 분포 정보일 수 있다.The dose distribution information may include information on the maximum and minimum dose of a specific organ required by the treatment planner, and the permissible dose in the partial volume. In addition, the manually established treatment plan fluence map (MD, see FIG. 7 ) may be the optimal dose distribution information established manually based on the radiation surface passing through the center of the target organ.

도 6은 장기분할정보 생성부(111)에서 장기분할정보를 생성하는 프로세스를 시계열적으로 나타내는 순서도이고, 도 7 내지 도 9는 도 6의 장기분할정보를 생성하는 프로세스를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다. 도 10은 3차원 장기 이미지를 장기분할정보로 재구성한 후 획득한 데이터의 예시를 나타낸 도면이다. 6 is a flowchart illustrating a process of generating long-term division information in the long-term division information generation unit 111 in a time series, and FIGS. 7 to 9 are schematically shown to explain the process of generating the long-term division information of FIG. it is one drawing 10 is a diagram illustrating an example of data obtained after reconstructing a three-dimensional organ image with organ segmentation information.

도 6을 참조하면, 먼저, 장기분할정보 생성부(111)는 환자의 의료영상정보로부터 3차원 장기 이미지를 도출한다(S210). 여기서, 환자의 의료영상정보는 자기공명 영상(MRI), 컴퓨터단층촬영법(CT) 영상, 양전자방출 단층촬영술(PET) 영상, 기능적 MRI(fMRI) 영상, 투시 영상, 초음파 영상, 또는 단일 광자 방사 단층 촬영법(SPECT) 영상 중 적어도 어느 하나의 영상 정보를 포함할 수 있다. 환자의 의료영상정보는 환자의 표적장기(target)를 제1 방향(y방향)을 따라 촬영한 2차원 장기이미지일 수 있다. 예를 들어, 환자의 의료영상정보가 컴퓨터단층촬영법(CT)에 의한 영상인 경우, 의료영상정보는 제1 방향(y방향)을 따라 스캔하면서 촬영한 단층영상들을 포함할 수 있다. 장기분할정보 생성부(111)는 상기한 2차원 장기이미지들을 이용하여 3차원 장기 이미지를 구성하게 된다. Referring to FIG. 6 , first, the organ segmentation information generating unit 111 derives a 3D organ image from the patient's medical image information ( S210 ). Here, the patient's medical image information is magnetic resonance imaging (MRI), computed tomography (CT) image, positron emission tomography (PET) image, functional MRI (fMRI) image, fluoroscopic image, ultrasound image, or single photon emission tomography. It may include image information of at least one of the SPECT images. The patient's medical image information may be a two-dimensional organ image taken along the first direction (y-direction) of the patient's target organ. For example, when the patient's medical image information is an image by computed tomography (CT), the medical image information may include tomographic images captured while scanning along the first direction (y-direction). The organ segmentation information generating unit 111 constructs a three-dimensional organ image by using the two-dimensional organ images.

다음, 장기분할정보 생성부(111)는 방사선원(10)으로부터의 거리에 따라 3차원 장기 이미지를 평면분할하여 복수의 2차원 이미지들로 이루어지는 장기분할정보를 생성한다(S220). 이때, 장기분할정보는 환자의 표적장기(target)를 제1 방향(y방향)에 수직한 제2 방향(z방향)을 따라 분할한 2차원 장기 이미지들일 수 있다. 다시 말해, 장기분할정보는 방사선원(10)으로부터 방사선이 조사되는 방향(z방향)에 대하여 상기 3차원 장기 이미지를 평면분할함으로써, 재구성된 2차원 이미지(f0, f1)들을 포함하게 된다. 따라서, 장기분할정보는 방사선원으로부터의 거리정보도 포함할 수 있다. Next, the organ segmentation information generating unit 111 generates organ segmentation information including a plurality of 2D images by plane segmenting the 3D organ image according to the distance from the radiation source 10 ( S220 ). In this case, the organ segmentation information may be two-dimensional organ images obtained by dividing the target organ of the patient along the second direction (z direction) perpendicular to the first direction (y direction). In other words, the organ division information includes 2D images f0 and f1 reconstructed by plane division of the 3D organ image with respect to the direction (z direction) in which radiation is irradiated from the radiation source 10 . Accordingly, the organ segmentation information may also include distance information from the radiation source.

다음, 장기분할정보 생성부(111)는 복수의 2차원 이미지들의 단위 면적을 방사선원(10)으로부터의 거리에 대하여 보정하여 장기분할정보를 생성하게 된다(S230). 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 방사선원(10)으로부터 조사되는 방사선은 거리에 따라 균일한 면적으로 조사되는 것이 아니라 방사선원(10)으로부터 멀어질수록 퍼지는 형태로 조사된다. 즉, 동일한 방사선원(10)으로부터 조사되는 경우라도, 방사선원(10)에 인접한 플루언스 맵을 방사선원이 커버하는 크기(u')는 표적장기(target)의 중심에서의 플루언스 맵을 방사선원이 커버하는 크기(u)보다 작게 된다. 다시 말해, 플루언스 맵을 방사선원이 커버하는 크기는 방사선원으로부터의 거리에 반비례하게 되고, 이를 수학식으로 나타내면 하기와 같다. Next, the organ segmentation information generating unit 111 generates organ segmentation information by correcting the unit area of the plurality of 2D images with respect to the distance from the radiation source 10 ( S230 ). 7 and 8 , the radiation irradiated from the radiation source 10 is not irradiated in a uniform area according to the distance, but is irradiated in a form that spreads as it moves away from the radiation source 10 . That is, even when irradiated from the same radiation source 10, the size (u') of the radiation source covering the fluence map adjacent to the radiation source 10 is the size (u') of the radiation source covering the fluence map at the center of the target organ. smaller than the size (u). In other words, the size of the radiation source covering the fluence map is inversely proportional to the distance from the radiation source.

[수학식][Equation]

 

Figure 112019033905903-pat00001
 
Figure 112019033905903-pat00001

여기서, D는 방사선원(10)으로부터 표적장기(target)의 중심까지의 거리이고, R은 방사선원(10)으로부터 제1 영역(f1)까지의 거리이다(R<D).Here, D is the distance from the radiation source 10 to the center of the target organ, and R is the distance from the radiation source 10 to the first region f1 (R<D).

한편, 도 7 및 도 9를 참조하면, 장기분할정보 생성부(111)는 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보(MD)를 기준으로 복수의 2차원 이미지들의 단위 면적을 방사선원(10)으로부터의 거리에 대하여 보정하여 장기분할정보를 생성할 수 있다. 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보(MD)는 상술한 바와 같이 표적장기(target)의 중심에서의 플루언스 맵 정보이다. 다시 말해, 장기분할정보 생성부(111)는 표적장기(target)의 중심에서의 방사선원(10)으로부터 조사되는 단위면적을 기준으로 하여 방사선원(10)에 인접하거나 먼 영역에서의 2차원 이미지의 단위면적을 보정할 수 있다. On the other hand, referring to FIGS. 7 and 9 , the organ division information generating unit 111 calculates the unit area of a plurality of 2D images from the radiation source 10 based on the manually established treatment plan fluence map information MD. Long-term segmentation information can be generated by correcting the distance of . The manually established treatment plan fluence map information (MD) is fluence map information at the center of the target organ as described above. In other words, the organ segmentation information generating unit 111 is a unit of a two-dimensional image in a region adjacent to or far from the radiation source 10 based on the unit area irradiated from the radiation source 10 at the center of the target organ. area can be corrected.

도 9에서와 같이, 표적장기(target)의 중심을 지나는 영역(f0)보다 방사선원(10)에 인접한 제1 영역(f1)의 단위면적(P1)은 방사선원(10)에서 먼 제2 영역(f2)의 단위면적(P2)보다 작게 된다. 즉, 제1 영역(f1)과 제2 영역(f2)에 조사되는 총 방사선량은 동일하나, 제1 영역(f1)은 좁은 영역에서 많은 양의 방사선을 조사받게 되고, 제2 영역(f2)은 넓은 영역에서 적은 양의 방사선을 조사받게 된다. 따라서, 장기분할정보 생성부(111)는 표적장기(target)의 좌표계를 기준으로 모든 영역에서 보다 정확한 플루언스 맵 정보를 도출하기 위하여 방사선원(10)으로부터의 거리에 대하여 2차원 이미지들의 단위 면적을 선형적으로 보정하여 장기분할정보를 생성하고, 후술하는 학습부(112)의 학습데이터로 제공할 수 있다. As shown in FIG. 9 , the unit area P1 of the first area f1 adjacent to the radiation source 10 is greater than the area f0 passing through the center of the target organ 10 is the second area f2 farther from the radiation source 10 . ) is smaller than the unit area (P2). That is, the total amount of radiation irradiated to the first region f1 and the second region f2 is the same, but the first region f1 is irradiated with a large amount of radiation in a narrow region, and the second region f2 is irradiated with a large amount of radiation. is irradiated with a small amount of radiation over a large area. Accordingly, the organ segmentation information generating unit 111 determines the unit area of the two-dimensional images with respect to the distance from the radiation source 10 in order to derive more accurate fluence map information in all regions based on the coordinate system of the target organ. Long-term segmentation information may be generated by linearly corrected, and may be provided as learning data of the learning unit 112 to be described later.

다음, 학습부(112)는 생성된 장기분할정보, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 선량 분포 정보로부터 추출된 특징을 기초로 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측모델을 생성할 수 있다. 학습부(112)는 딥러닝(Deep learning)을 기반으로 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측모델을 학습하며, 딥러닝은 여러 비선형 변환기법의 조합을 통해 높은 수준의 추상화(abstractions, 다량의 데이터나 복잡한 자료들 속에서 핵심적인 내용 또는 기능을 요약하는 작업)를 시도하는 기계학습 알고리즘의 집합으로 정의된다. 학습부(421)는 딥러닝의 모델 중 예컨대 심층 신경망(Deep Neural Networks, DNN), 컨볼루션 신경망(Convolutional Neural Networks, CNN), 순환 신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 및 심층 신뢰 신경 망(Deep Belief Networks, DBN) 중 어느 하나를 이용한 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 학습부(112)는 환자의 의료영상정보로 학습하는 것이 아니라 이를 이용하여 새롭게 재구성한 장기분할정보를 이용하여 학습하는 것을 특징으로 한다. Next, the learning unit 112 may generate a fluence map prediction model of the multi-leaf collimator based on the characteristics extracted from the generated organ segmentation information, the manually established treatment plan fluence map information, and the dose distribution information. The learning unit 112 learns the fluence map prediction model of the multi-leaf collimator based on deep learning, and deep learning uses a combination of several non-linear transformation methods to obtain high-level abstractions (a large amount of data or complex data). It is defined as a set of machine learning algorithms that attempt to summarize key contents or functions in data. The learning unit 421 includes, for example, a deep neural network (DNN), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), and a deep belief among deep learning models. Networks, DBN) may be used. The learning unit 112 according to an embodiment of the present invention is characterized in that it does not learn from the patient's medical image information, but learns using the organ segmentation information newly reconstructed using the same.

학습부(112)는 장기분할정보로부터 제1 특징 벡터를 생성하고, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보로부터 제2 벡터를 생성하고, 선량 분포 정보로부터 제3 벡터를 생성할 수 있다. 제1 벡터 내지 제3 벡터는 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측 모델을 결정함에 있어 직접적 또는 간접적으로 영향을 미치는 인자들에 대한 값일 수 있다. 제1 벡터 내지 제3 벡터는 하나의 값이 아닌 값들의 집합 또는 조합일 수도 있다. 학습부(112)는 상기한 제1 벡터 내지 제3 벡터들을 이용하여 다엽콜리메이터의 리프들의 위치 데이터를 결과값으로 도출하는 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측 모델을 생성할 수 있다. The learning unit 112 may generate a first feature vector from organ segmentation information, generate a second vector from manually established treatment plan fluence map information, and generate a third vector from dose distribution information. The first to third vectors may be values for factors that directly or indirectly influence the fluence map prediction model of the multi-leaf collimator. The first vector to the third vector may be a set or a combination of values rather than a single value. The learner 112 may generate a fluence map prediction model of the multi-leaf collimator that derives position data of the leaves of the multi-leaf collimator as a result value using the first to third vectors.

학습부(112)는 장기분할정보, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 선량 분포 정보를 분류하기 위해 Logistic regression, Decision tree, Nearest-neighbor classifier, Kernel discriminate analysis, Neural network, Support Vector Machine, Random forest, Boosted tree 등의 알고리즘 및/또는 방식(기법)을 사용할 수 있다.The learning unit 112 includes: Logistic regression, Decision tree, Nearest-neighbor classifier, Kernel discriminate analysis, Neural network, Support Vector Machine, Algorithms and/or methods (techniques) such as random forest and boosted tree may be used.

학습부(112)는 치료계획을 예측하기 위해, Linear regression, Regression tree, Kernel regression, Support vector regression, Deep Learning 등의 알고리즘 및/또는 방식(기법)을 사용할 수 있다.The learning unit 112 may use algorithms and/or methods (techniques) such as linear regression, regression tree, kernel regression, support vector regression, and deep learning to predict the treatment plan.

또한 학습부(112)는 벡터의 연산을 위해 Principal component analysis, Non-negative matrix factorization, Independent component analysis, Manifold learning, SVD 등의 알고리즘 및/또는 방식(기법)을 사용할 수 있다.In addition, the learning unit 112 may use algorithms and/or methods (techniques) such as principal component analysis, non-negative matrix factorization, independent component analysis, manifold learning, and SVD for vector calculation.

학습부(112)는 정보들의 그룹화를 위해 k-means, Hierarchical clustering, mean-shift, self-organizing maps(SOMs) 등의 알고리즘 및/또는 방식(기법)을 사용할 수 있다. The learning unit 112 may use algorithms and/or methods (techniques) such as k-means, hierarchical clustering, mean-shift, and self-organizing maps (SOMs) for grouping information.

학습부(112)는 데이터 비교를 위해 Bipartite cross-matching, n-point correlation two-sample testing, minimum spanning tree 등의 알고리즘 및/또는 방식(기법)을 사용할 수 있다.The learning unit 112 may use an algorithm and/or method (technique) such as bipartite cross-matching, n-point correlation two-sample testing, and minimum spanning tree for data comparison.

다만 전술한 알고리즘 및/또는 방식(기법)은 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.However, the above-described algorithm and/or method (technique) are exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto.

다음, 방사선 치료계획 도출부(113)는 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측모델과 장기분할정보 및 선량 분포 정보를 이용하여 다엽콜리메이터의 단계별 위치데이터를 획득할 수 있다. 뿐만 아니라, 방사선 치료계획 도출부(113)는 다엽콜리메이터의 각 단계에 대응되는 방사선 세기 데이터를 함께 도출할 수 있다. Next, the radiation treatment plan derivation unit 113 may obtain step-by-step position data of the multi-leaf collimator using the fluence map prediction model of the multi-leaf collimator, organ division information, and dose distribution information. In addition, the radiation treatment plan deriving unit 113 may derive radiation intensity data corresponding to each step of the multi-leaf collimator together.

도 11은 수동으로 생성한 치료계획에서 획득한 플루언스 맵(clinical)과 본 발명의 일 실시예를 통해 획득한 플루언스 맵(Generated)을 비교한 도면이다. 11 is a diagram comparing a fluence map (clinical) obtained from a manually generated treatment plan with a fluence map (Generated) obtained through an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세기변조 방사선 치료계획 예측시스템 및 방법으로부터 획득한 플루언스 맵은 수동으로 생성한 치료계획에서 획득한 플루언스 맵과 거의 동일함을 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 세기변조 방사선 치료계획 예측시스템 및 방법은 환자의 의료영상정보를 이용하여 학습데이터인 장기분할정보를 생성하고, 이를 학습데이터로 이용하여 훈련시킴으로써, 방사선 치료계획으로서의 다엽콜리메이터의 구동 데이터를 자동으로 출력할 수 있다. 이를 통해, 기존 방사선 치료계획을 위해 치료설계사가 반복적으로 진행한 최적화 과정을 생략하면서 이상적인 플루언스 맵을 획득할 수 있으며 치료계획 수립을 위한 시간과 노력을 최소화하면서 치료계획의 품질을 유지할 수 있다. Referring to Figure 11, it can be confirmed that the fluence map obtained from the intensity modulation radiation treatment plan prediction system and method according to an embodiment of the present invention is almost the same as the fluence map obtained from the manually generated treatment plan. . Intensity-modulated radiation treatment plan prediction system and method according to an embodiment of the present invention, by using the patient's medical image information to generate long-term segmentation information, which is learning data, and use this as learning data to train, multi-leaf as a radiation treatment plan Collimator drive data can be automatically output. Through this, an ideal fluence map can be obtained while omitting the optimization process repeatedly performed by the treatment planner for the existing radiation treatment plan, and the quality of the treatment plan can be maintained while minimizing the time and effort for establishing a treatment plan.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 저장하는 것일 수 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. The embodiment according to the present invention described above may be implemented in the form of a computer program that can be executed through various components on a computer, and such a computer program may be recorded in a computer-readable medium. In this case, the medium may be to store a program executable by a computer. Examples of the medium include a hard disk, a magnetic medium such as a floppy disk and a magnetic tape, an optical recording medium such as CD-ROM and DVD, a magneto-optical medium such as a floppy disk, and those configured to store program instructions, including ROM, RAM, flash memory, and the like.

한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.Meanwhile, the computer program may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and used by those skilled in the computer software field. Examples of the computer program may include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific implementations described in the present invention are only examples, and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of the specification, descriptions of conventional electronic components, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings exemplarily represent functional connections and/or physical or circuit connections, and in an actual device, various functional connections, physical connections that are replaceable or additional may be referred to as connections, or circuit connections. In addition, unless there is a specific reference such as "essential" or "importantly", it may not be a necessary component for the application of the present invention.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and the scope of the spirit of the present invention is not limited to the scope of the scope of the present invention. will be said to belong to

10 : 방사선원
111: 장기분할정보 생성부
112: 학습부
113: 방사선 치료계획 도출부
150: 서버
160: 네트워크
170: 다엽콜리메이터
171: 리프
10: radiation source
111: long-term division information generation unit
112: study department
113: Radiation treatment plan derivation unit
150: server
160: network
170: multi-leaf collimator
171: leaf

Claims (16)

하나 이상의 메모리 및 프로세서를 포함하는 세기변조 방사선 치료계획 시스템에 있어서,
상기 세기변조 방사선 치료계획 시스템은,
환자의 의료영상정보, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 선량 분포 정보를 수신하는 수신부;를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 환자의 의료영상정보로부터 장기분할정보를 생성하는 장기분할정보 생성부; 및
상기 생성된 장기분할정보, 상기 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 상기 선량 분포 정보를 기초로 기계학습하여 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측 모델을 생성하는 학습부;를 포함하고,
상기 장기분할정보 생성부는,
상기 환자의 의료영상정보로부터 3차원 장기 이미지를 도출하고, 방사선원으로부터의 거리에 따라 상기 3차원 장기 이미지를 평면분할하여 복수의 2차원 이미지들을 생성하고, 상기 복수의 2차원 이미지들의 단위 면적을 상기 방사선원으로부터의 거리에 대하여 보정하여 상기 장기분할정보를 생성하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측시스템.
In the intensity-modulated radiation treatment planning system comprising one or more memory and a processor,
The intensity-modulated radiation treatment planning system,
Includes; a receiver for receiving the patient's medical image information, the manually established treatment plan fluence map information, and dose distribution information;
The processor is
an organ segmentation information generation unit for generating organ segmentation information from the patient's medical image information; and
A learning unit that generates a fluence map prediction model of a multi-leaf collimator by machine learning based on the generated organ segmentation information, the manually established treatment plan fluence map information, and the dose distribution information;
The long-term division information generating unit,
A three-dimensional organ image is derived from the medical image information of the patient, a plurality of two-dimensional images are generated by plane segmenting the three-dimensional organ image according to a distance from a radiation source, and the unit area of the plurality of two-dimensional images is the Intensity-modulated radiation treatment plan prediction system for generating the long-term segmentation information by correcting the distance from the radiation source.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 환자의 의료영상정보는 상기 환자의 표적장기를 제1 방향을 따라 촬영한 2차원 장기 이미지이며,
상기 장기분할정보는 상기 환자의 표적장기를 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 분할한 2차원 장기 이미지인, 세기변조 방사선 치료계획 예측시스템.
According to claim 1,
The patient's medical image information is a two-dimensional organ image taken along the first direction of the target organ of the patient,
The organ segmentation information is a two-dimensional organ image obtained by segmenting the target organ of the patient along a second direction perpendicular to the first direction, intensity-modulated radiation treatment plan prediction system.
제3 항에 있어서,
상기 환자의 의료영상정보는 자기공명 영상(MRI), 컴퓨터단층촬영법(CT) 영상, 양전자방출 단층촬영술(PET) 영상, 기능적 MRI(fMRI) 영상, 투시 영상, 초음파 영상, 또는 단일 광자 방사 단층 촬영법(SPECT) 영상 중 적어도 어느 하나의 영상 정보를 포함하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측시스템.
4. The method of claim 3,
The patient's medical image information is magnetic resonance imaging (MRI), computed tomography (CT) image, positron emission tomography (PET) image, functional MRI (fMRI) image, fluoroscopic image, ultrasound image, or single photon emission tomography method. (SPECT) Intensity modulation radiation treatment plan prediction system, including at least any one of the image information of the image.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 장기분할정보 생성부는,
상기 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보를 기준으로 상기 복수의 2차원 이미지들의 단위 면적을 상기 방사선원으로부터의 거리에 대하여 보정하여 상기 장기분할정보를 생성하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측시스템.
According to claim 1,
The long-term division information generating unit,
Intensity-modulated radiation treatment plan prediction system for generating the long-term segmentation information by correcting the unit area of the plurality of two-dimensional images with respect to the distance from the radiation source based on the manually established treatment plan fluence map information.
제1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측모델과 장기분할정보, 및 선량 분포 정보를 이용하여 상기 다엽콜리메이터의 단계별 위치데이터를 획득하는 방사선 치료계획 도출부;를 더 포함하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측시스템.
According to claim 1,
The processor is
A radiation treatment plan derivation unit for obtaining step-by-step position data of the multi-leaf collimator using the fluence map prediction model of the multi-leaf collimator, organ segmentation information, and dose distribution information; further comprising, intensity-modulated radiation treatment plan prediction system.
제7 항에 있어서,
상기 방사선 치료계획 도출부는 상기 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측모델과 장기분할정보, 및 선량 분포 정보를 이용하여 상기 다엽콜리메이터의 각 단계에 대응되는 방사선 세기 데이터를 더 획득하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측시스템.
8. The method of claim 7,
The radiation treatment plan derivation unit further acquires radiation intensity data corresponding to each step of the multi-leaf collimator using the fluence map prediction model, organ segmentation information, and dose distribution information of the multi-leaf collimator, intensity-modulated radiation treatment plan prediction system.
환자의 의료영상정보, 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 선량 분포 정보를 수신하는 단계;
상기 수신된 환자의 의료영상정보로부터 장기분할정보를 생성하는 단계;
상기 생성된 장기분할정보, 상기 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보 및 상기 선량 분포 정보를 기초로 기계학습하여 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측 모델을 생성하는 단계; 및
상기 다엽콜리메이터의 플루언스 맵 예측모델과 장기분할정보 및 선량 분포 정보를 이용하여 상기 다엽콜리메이터의 단계별 위치 데이터를 포함하는 방사선 치료계획을 도출하는 단계;를 포함하고,
상기 장기분할정보를 생성하는 단계는,
상기 환자의 의료영상정보로부터 3차원 장기 이미지를 도출하는 단계;
상기 3차원 장기 이미지를 평면분할하여 복수의 2차원 이미지들을 생성하는 단계; 및
상기 복수의 2차원 이미지들의 단위 면적을 방사선원으로부터의 거리에 대하여 보정하여 상기 장기분할정보를 생성하는 단계;를 포함하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측방법.
Receiving the patient's medical image information, the manually established treatment plan fluence map information, and dose distribution information;
generating organ segmentation information from the received medical image information of the patient;
generating a fluence map prediction model of a multi-leaf collimator by machine learning based on the generated organ segmentation information, the manually established treatment plan fluence map information, and the dose distribution information; and
Deriving a radiation treatment plan including step-by-step position data of the multi-leaf collimator using the fluence map prediction model of the multi-leaf collimator, organ segmentation information, and dose distribution information;
The step of generating the long-term division information comprises:
deriving a three-dimensional organ image from the patient's medical image information;
generating a plurality of two-dimensional images by plane-segmenting the three-dimensional organ image; and
Comprising; generating the organ segmentation information by correcting the unit area of the plurality of two-dimensional images with respect to the distance from the radiation source; Containing, intensity modulation radiation treatment plan prediction method.
제9 항에 있어서,
상기 방사선 치료계획을 도출하는 단계는,
상기 다엽콜리메이터의 각 단계에 대응되는 방사선 세기 데이터를 포함하여 상기 방사선 치료계획을 도출하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측방법.
10. The method of claim 9,
The step of deriving the radiation treatment plan is,
Including radiation intensity data corresponding to each step of the multi-leaf collimator to derive the radiation treatment plan, intensity-modulated radiation treatment plan prediction method.
삭제delete 제9 항에 있어서,
상기 환자의 의료영상정보는 상기 환자의 표적장기를 제1 방향을 따라 촬영한 2차원 장기 이미지이며,
상기 장기분할정보는 상기 환자의 표적장기를 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 분할한 2차원 장기 이미지인, 세기변조 방사선 치료계획 예측방법.
10. The method of claim 9,
The patient's medical image information is a two-dimensional organ image taken along the first direction of the target organ of the patient,
The organ segmentation information is a two-dimensional organ image obtained by segmenting the target organ of the patient along a second direction perpendicular to the first direction, intensity-modulated radiation treatment plan prediction method.
제12 항에 있어서,
상기 환자의 의료영상정보는 자기공명 영상(MRI), 컴퓨터단층촬영법(CT) 영상, 양전자방출 단층촬영술(PET) 영상, 기능적 MRI(fMRI) 영상, 투시 영상, 초음파 영상, 또는 단일 광자 방사 단층 촬영법(SPECT) 영상 중 적어도 어느 하나의 영상 정보를 포함하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측방법.
13. The method of claim 12,
The patient's medical image information is magnetic resonance imaging (MRI), computed tomography (CT) image, positron emission tomography (PET) image, functional MRI (fMRI) image, fluoroscopic image, ultrasound image, or single photon emission tomography method. (SPECT) Intensity modulation radiation treatment plan prediction method, including at least any one of the image information of the image.
삭제delete 제9 항에 있어서,
상기 장기분할정보를 생성하는 단계는,
상기 수동으로 수립한 치료계획 플루언스 맵 정보를 기준으로 상기 복수의 2차원 이미지들의 단위 면적을 상기 방사선원으로부터의 거리에 대하여 보정하여 상기 장기분할정보를 생성하는, 세기변조 방사선 치료계획 예측방법.
10. The method of claim 9,
The step of generating the long-term division information comprises:
Intensity-modulated radiation treatment plan prediction method for generating the long-term segmentation information by correcting the unit area of the plurality of two-dimensional images with respect to the distance from the radiation source based on the manually established treatment plan fluence map information.
컴퓨터를 이용하여 제9 항, 제10항, 제12항, 제13항 및 제15 항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored in a medium for executing the method of any one of claims 9, 10, 12, 13 and 15 using a computer.
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