JP7467145B2 - Radiation Therapy Planning Equipment - Google Patents
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Description
本明細書及び図面に開示の実施形態は、放射線治療計画装置に関する。 The embodiments disclosed in this specification and the drawings relate to a radiation therapy planning system .
治療計画用のX線コンピュータ断層撮像(CT)装置で得られたX線CT画像に基づいて放射線治療計画を立案する技術が知られている。しかしながら、X線CT画像には、腫瘍の範囲が分かり難い等の問題がある。このため、治療計画用の磁気共鳴イメージング(MRI)装置で得られたMR画像を用いて腫瘍の範囲を同定し、同定された腫瘍の範囲が反映されたX線CT画像に基づいて放射線治療計画を立案する技術には需要がある。このような中、放射線治療においては、放射線の投与により腫瘍の範囲が縮小したり、並行して行われる抗がん剤による治療の影響で患者の体重や体形が変化したりする。このようなとき、放射線治療計画を変更(再計画)するために、MR画像とともに、撮像時に被曝を伴うX線CT画像が再収集されている。 There is a known technology for formulating a radiation therapy plan based on X-ray CT images obtained by an X-ray computed tomography (CT) device for treatment planning. However, X-ray CT images have problems such as making it difficult to determine the extent of the tumor. For this reason, there is a demand for a technology that identifies the extent of the tumor using MR images obtained by a magnetic resonance imaging (MRI) device for treatment planning, and formulates a radiation therapy plan based on X-ray CT images that reflect the identified extent of the tumor. In radiation therapy, the extent of the tumor shrinks due to the administration of radiation, and the patient's weight and body shape change due to the effects of concurrent anticancer drug treatment. In such cases, in order to change (re-plan) the radiation therapy plan, X-ray CT images, which involve exposure to radiation when captured, are re-collected along with the MR images.
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、正確かつ低被曝量で放射線治療計画の再計画に係る処理を行うことである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems that the embodiments disclosed in this specification and the drawings attempt to solve is to perform processing related to replanning a radiation therapy plan accurately and with low radiation exposure. However, the problems that the embodiments disclosed in this specification and the drawings attempt to solve are not limited to the above problem. Problems corresponding to the effects of each configuration shown in the embodiments described below can also be positioned as other problems.
実施形態に係る放射線治療計画装置は、比較部と生成部とを備える。比較部は、患者の放射線治療計画に用いられた前記患者の第1の治療計画用医用画像と前記放射線治療計画の後に撮影された前記患者の計画後医用画像とを比較する。生成部は、前記比較部による比較の結果に応じて、前記放射線治療計画に用いられた第2の治療計画用医用画像と前記計画後医用画像とに基づいて治療計画変更画像を生成する。 The radiation therapy planning device according to the embodiment includes a comparison unit and a generation unit. The comparison unit compares a first treatment planning medical image of the patient used in the radiation therapy plan of the patient with a post-planning medical image of the patient taken after the radiation therapy plan. The generation unit generates a treatment plan modification image based on a second treatment planning medical image used in the radiation therapy plan and the post-planning medical image according to a result of the comparison by the comparison unit.
以下、図面を参照しながら、放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、既出の図に関して前述したものと同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表されている場合もある。 Below, embodiments of a radiation therapy planning device and a radiation therapy planning method will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, components having the same or substantially the same functions as those described above with reference to the previous figures will be given the same reference numerals and will be described repeatedly only when necessary. Even when the same parts are shown, the dimensions and ratios of each part may be different depending on the drawing.
図1は、本実施形態に係る放射線治療計画装置4を含む放射線治療システム100の構成の一例を示す図である。図1に示すように、放射線治療システム100は、互いにネットワークを介して接続された治療計画用のX線コンピュータ断層撮像装置(治療計画用X線CT装置)1、治療計画用の磁気共鳴イメージング装置(治療計画用MRI装置)2、Picture Archiving and Communication Systems(PACS)3、放射線治療計画装置4、放射線治療情報システム5及び放射線治療装置6を有する。 Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of a radiation therapy system 100 including a radiation therapy planning device 4 according to this embodiment. As shown in Figure 1, the radiation therapy system 100 has an X-ray computed tomography imaging device for treatment planning (X-ray CT device for treatment planning) 1, a magnetic resonance imaging device for treatment planning (MRI device for treatment planning) 2, a picture archiving and communication system (PACS) 3, a radiation therapy planning device 4, a radiation therapy information system 5, and a radiation therapy device 6, all of which are connected to each other via a network.
治療計画用X線CT装置1及び治療計画用MRI装置2は、患者に関する3次元医用画像を生成する医用モダリティである。 The treatment planning X-ray CT device 1 and the treatment planning MRI device 2 are medical modalities that generate three-dimensional medical images of the patient.
治療計画用X線CT装置1は、例えば、X線管とX線検出器とを保持する回転フレームを高速で回転させながらX線管から患者にX線を照射し、患者を透過したX線をX線検出器により検出する。そして治療計画用X線CT装置1は、X線検出器からの投影データに基づいて、当該X線の透過経路上にある物質のX線減弱係数の空間分布を表現する3次元のCT画像を生成する。治療計画用X線CT装置1で得られた3次元のCT画像は、放射線治療計画の立案又は変更(再計画)に利用される。なお、放射線治療計画の立案又は変更に利用するために3次元のCT画像を撮像するときには、予め決められた条件の管電圧が設定される。 For example, the treatment planning X-ray CT device 1 irradiates a patient with X-rays from the X-ray tube while rotating a rotating frame holding an X-ray tube and an X-ray detector at high speed, and detects the X-rays that pass through the patient with the X-ray detector. Based on the projection data from the X-ray detector, the treatment planning X-ray CT device 1 generates a three-dimensional CT image that represents the spatial distribution of the X-ray attenuation coefficients of materials on the transmission path of the X-rays. The three-dimensional CT image obtained by the treatment planning X-ray CT device 1 is used for planning or changing (replanning) a radiation therapy plan. When capturing a three-dimensional CT image for use in planning or changing a radiation therapy plan, a tube voltage of predetermined conditions is set.
治療計画用MRI装置2は、例えば、RFコイルからRFパルスを照射して、静磁場内に載置された患者内に存在する対象原子核を励起させ、当該対象原子核から発生されるMR信号をRFコイルにより収集する。そして治療計画用MRI装置2は、RFコイルからのMR信号に基づいて当該対象原子核の空間分布を表現する3次元のMR画像を生成する。治療計画用MRI装置2で得られた3次元のMR画像は、放射線治療計画の立案又は変更(再計画)に利用される。本実施形態に係るMR画像はT1強調やT2強調、拡散強調等の如何なるコントラスト強調法により生成されたものでもよい。また、本実施形態に係るMR画像は、複数のプロトコルで撮像された、複数の3次元のMR画像であってもよい。 The treatment planning MRI device 2, for example, irradiates RF pulses from an RF coil to excite target nuclei present in a patient placed in a static magnetic field, and collects MR signals generated from the target nuclei using the RF coil. The treatment planning MRI device 2 then generates a three-dimensional MR image representing the spatial distribution of the target nuclei based on the MR signals from the RF coil. The three-dimensional MR image obtained by the treatment planning MRI device 2 is used to plan or change (replan) a radiation therapy plan. The MR image according to this embodiment may be generated by any contrast enhancement method, such as T1 weighting, T2 weighting, or diffusion weighting. The MR image according to this embodiment may also be a plurality of three-dimensional MR images captured using a plurality of protocols.
治療計画用X線CT装置1及び治療計画用MRI装置2は、それぞれ、患者が固定具により寝台等に固定された状態で、放射線治療計画の立案又は変更に利用するために3次元のCT画像及び3次元のMR画像を撮像する。固定具は、マスクのように患者の体の一部を上から覆うようにして固定するものであってもよいし、患者の体形(形状)に適合する形状を有する寝台上に固定されたものであり、上に患者が寝ることで患者を固定するものであってもよい。また、治療計画用X線CT装置1及び治療計画用MRI装置2の天板は、CT撮像時と、MR撮像時と、放射線治療時との間で患者の体勢が変化しないようにするために、それぞれ、後述する放射線治療装置6の天板と同様にフラットな形状を有している。なお、治療計画用X線CT装置1、治療計画用MRI装置2及び放射線治療装置6の天板の形状は一致していることが望ましい。 The treatment planning X-ray CT device 1 and the treatment planning MRI device 2 capture three-dimensional CT images and three-dimensional MR images for use in formulating or modifying a radiation therapy plan, respectively, while the patient is fixed to a bed or the like by a fixation device. The fixation device may be a device that fixes a part of the patient's body by covering it from above, like a mask, or may be a device that is fixed to a bed having a shape that fits the patient's body shape (shape) and fixes the patient by lying on it. In addition, the top plates of the treatment planning X-ray CT device 1 and the treatment planning MRI device 2 each have a flat shape similar to the top plate of the radiation therapy device 6 described later, so that the patient's position does not change between CT imaging, MR imaging, and radiation therapy. It is preferable that the shapes of the top plates of the treatment planning X-ray CT device 1, the treatment planning MRI device 2, and the radiation therapy device 6 are the same.
PACS3は、医用画像を管理する画像サーバである。例えば、PACS3は、治療計画用X線CT装置1からの3次元のCT画像及び治療計画用MRI装置2からの3次元のMR画像を記憶する。 PACS3 is an image server that manages medical images. For example, PACS3 stores three-dimensional CT images from the treatment planning X-ray CT device 1 and three-dimensional MR images from the treatment planning MRI device 2.
以下、3次元のCT画像及び3次元のMR画像を総称して3次元医用画像と記載する。3次元医用画像は、3次元状に配列された複数のボクセルから構成される画像データである。また、治療計画用X線CT装置1で得られた3次元医用画像を治療計画用CT画像と記載する。同様に、治療計画用MRI装置2で得られた3次元医用画像を治療計画用MR画像と記載する。 Hereinafter, three-dimensional CT images and three-dimensional MR images will be collectively referred to as three-dimensional medical images. Three-dimensional medical images are image data composed of multiple voxels arranged in a three-dimensional shape. Furthermore, three-dimensional medical images obtained by the treatment planning X-ray CT device 1 will be referred to as treatment planning CT images. Similarly, three-dimensional medical images obtained by the treatment planning MRI device 2 will be referred to as treatment planning MR images.
放射線治療計画装置4は、3次元医用画像を利用して当該患者の放射線治療計画を立案するコンピュータである。放射線治療計画情報は、放射線治療情報システム5に供給される。 The radiation therapy planning device 4 is a computer that uses three-dimensional medical images to create a radiation therapy plan for the patient. The radiation therapy plan information is supplied to the radiation therapy information system 5.
放射線治療情報システム5は、放射線治療のスケジュール情報や放射線治療計画情報、医用画像等を管理する情報システムである。このような情報システムとしては、例えば、Oncology Information System(OIS)が知られている。放射線治療情報システム5は、例えば、放射線治療装置6に放射線治療計画情報を供給する。 The radiation therapy information system 5 is an information system that manages radiation therapy schedule information, radiation therapy planning information, medical images, etc. One such information system is known as the Oncology Information System (OIS). The radiation therapy information system 5 supplies radiation therapy planning information to the radiation therapy device 6, for example.
放射線治療装置6は、放射線治療計画に従い患者内の標的腫瘍等に放射線を照射することにより、患者を治療する装置である。本実施形態において放射線の種類は特に限定されない。X線や電子線、粒子線等の放射線が利用可能である。 The radiation therapy device 6 is a device that treats a patient by irradiating a target tumor or the like within the patient with radiation according to a radiation therapy plan. In this embodiment, the type of radiation is not particularly limited. Radiation such as X-rays, electron beams, and particle beams can be used.
ここで、粒子線は陽子線と重粒子線の総称であるとする。つまり、本実施形態に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法は、それぞれ、粒子線を用いた放射線治療を実現するための粒子線治療計画装置及び粒子線治療計画方法を含む。また、本実施形態に係る放射線治療装置6は、陽子線治療装置や重粒子線治療装置を含む。 Here, particle beams are a general term for proton beams and heavy particle beams. In other words, the radiation therapy planning device and radiation therapy planning method according to this embodiment include a particle therapy planning device and a particle therapy planning method for implementing radiation therapy using particle beams, respectively. Furthermore, the radiation therapy device 6 according to this embodiment includes a proton therapy device and a heavy particle therapy device.
図2は、図1の放射線治療計画装置4の構成の一例を示す図である。図2に示すように、放射線治療計画装置4は、放射線治療装置6による放射線治療のために放射線治療計画を立案したり、放射線治療計画を変更(再計画)したりするためのコンピュータである。図2に示すように、放射線治療計画装置4は、演算回路41、画像処理回路42、通信回路43、表示回路44、入力回路45及び記憶回路46を有する。演算回路41、画像処理回路42、通信回路43、表示回路44、入力回路45及び記憶回路46は、互いにバスを介して通信可能に接続されている。 Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration of the radiation therapy planning device 4 in Figure 1. As shown in Figure 2, the radiation therapy planning device 4 is a computer for planning a radiation therapy plan for radiation therapy by the radiation therapy device 6 and changing (replanning) the radiation therapy plan. As shown in Figure 2, the radiation therapy planning device 4 has an arithmetic circuit 41, an image processing circuit 42, a communication circuit 43, a display circuit 44, an input circuit 45, and a memory circuit 46. The arithmetic circuit 41, the image processing circuit 42, the communication circuit 43, the display circuit 44, the input circuit 45, and the memory circuit 46 are connected to each other via a bus so as to be able to communicate with each other.
演算回路41は、放射線治療計画装置4の全体の動作を制御する。演算回路41は、放射線治療計画に関するプログラム(以下、放射線治療計画プログラムと呼ぶ)を実行して、放射線治療装置6による放射線治療の対象である患者に関する放射線治療計画を立案し、照射領域や照射方法、線量分布、照射方向等を含む放射線治療計画情報を生成する。演算回路41は、ハードウェア資源として、Central Processing Unit(CPU)、Micro Processing Unit(MPU)、Graphics Processing Unit(GPU)等のプロセッサと、Read Only Memory(ROM)やRandom Access Memory(RAM)等のメモリとを有する。 The arithmetic circuit 41 controls the overall operation of the radiation therapy planning device 4. The arithmetic circuit 41 executes a program related to radiation therapy planning (hereinafter referred to as a radiation therapy planning program) to develop a radiation therapy plan for a patient who is the subject of radiation therapy by the radiation therapy device 6, and generates radiation therapy planning information including an irradiation area, an irradiation method, a dose distribution, an irradiation direction, etc. The arithmetic circuit 41 has, as hardware resources, processors such as a Central Processing Unit (CPU), a Micro Processing Unit (MPU), and a Graphics Processing Unit (GPU), and memories such as a Read Only Memory (ROM) and a Random Access Memory (RAM).
本実施形態に係る演算回路41は、放射線治療計画プログラムにより、治療計画機能411、画像取得機能412、画像比較機能413、判定機能414及び表示制御機能415を実行する。 The calculation circuit 41 according to this embodiment executes a treatment planning function 411, an image acquisition function 412, an image comparison function 413, a judgment function 414, and a display control function 415 using a radiation therapy planning program.
治療計画機能411において演算回路41は、治療計画用CT画像及び治療計画用MR画像を利用して、放射線治療の計画である放射線治療計画を立案する。放射線治療計画の立案は、放射線治療計画の変更(再計画)を含む。治療計画機能411を実現する演算回路41は、計画部及び生成部の一例である。 In the treatment planning function 411, the arithmetic circuit 41 uses CT images for treatment planning and MR images for treatment planning to create a radiation therapy plan, which is a plan for radiation therapy. Creating a radiation therapy plan includes changing (replanning) the radiation therapy plan. The arithmetic circuit 41 that realizes the treatment planning function 411 is an example of a planning unit and a generating unit.
画像取得機能412において演算回路41は、治療計画用X線CT装置1又はPACS3から治療計画用CT画像を取得する。画像取得機能412において演算回路41は、治療計画用MRI装置2又はPACS3から治療計画用MR画像を取得する。画像取得機能412を実現する演算回路41は、取得部の一例である。 In the image acquisition function 412, the arithmetic circuit 41 acquires CT images for treatment planning from the X-ray CT device 1 for treatment planning or the PACS 3. In the image acquisition function 412, the arithmetic circuit 41 acquires MR images for treatment planning from the MRI device 2 for treatment planning or the PACS 3. The arithmetic circuit 41 that realizes the image acquisition function 412 is an example of an acquisition unit.
画像比較機能413において演算回路41は、互いに異なるタイミングで収集された2つの治療計画用MR画像を比較する。比較される2つの治療計画用MR画像は、最新の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用MR画像と、当該放射線治療計画が立案された後に収集された治療計画用MR画像とを含む。画像比較機能413は、2つの治療計画用MR画像の位置合わせをする位置合わせ機能と、位置合わせされた治療計画用MR画像において腫瘍領域を特定する特定機能と、2つの治療計画用MR画像間における腫瘍領域及び/又は体形の差異を算出する算出機能とを含む。画像比較機能413を実現する演算回路41は、比較部の一例である。また、位置合わせ機能、特定機能及び算出機能を実現する演算回路41は、それぞれ、位置合わせ部、特定部及び算出部の一例である。 In the image comparison function 413, the arithmetic circuit 41 compares two treatment planning MR images collected at different times. The two treatment planning MR images to be compared include the treatment planning MR image used to create the latest radiation therapy plan and the treatment planning MR image collected after the radiation therapy plan was created. The image comparison function 413 includes an alignment function for aligning the two treatment planning MR images, a specification function for specifying the tumor area in the aligned treatment planning MR image, and a calculation function for calculating the difference in the tumor area and/or body shape between the two treatment planning MR images. The arithmetic circuit 41 that realizes the image comparison function 413 is an example of a comparison unit. The arithmetic circuit 41 that realizes the alignment function, specification function, and calculation function are examples of the alignment unit, specification unit, and calculation unit, respectively.
判定機能414において演算回路41は、互いに異なるタイミングで収集された2つの治療計画用MR画像に関する比較結果に応じて、その時点で最新の放射線治療計画を変更(再計画)するか否かを判定する。判定機能414を実現する演算回路41は、判定部の一例である。 In the judgment function 414, the arithmetic circuit 41 judges whether or not to change (replan) the latest radiation therapy plan at that time, depending on the comparison result of two MR images for treatment planning collected at different times. The arithmetic circuit 41 that realizes the judgment function 414 is an example of a judgment unit.
表示制御機能415において演算回路41は、表示回路44の動作を制御する。表示制御機能415において演算回路41は、表示回路44に表示する画像データを生成する。表示制御機能415を実現する演算回路41は、表示部の一例である。 In the display control function 415, the arithmetic circuit 41 controls the operation of the display circuit 44. In the display control function 415, the arithmetic circuit 41 generates image data to be displayed on the display circuit 44. The arithmetic circuit 41 that realizes the display control function 415 is an example of a display unit.
なお、演算回路41は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)により実現されてもよい。また、演算回路41は、他の複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)又は単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)により実現されてもよい。 The arithmetic circuit 41 may be realized by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or a Field Programmable Gate Array (FPGA). The arithmetic circuit 41 may also be realized by another Complex Programmable Logic Device (CPLD) or a Simple Programmable Logic Device (SPLD).
なお、各機能411~415は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能411~415を実現するものとしても構わない。 Note that each of the functions 411 to 415 is not limited to being realized by a single processing circuit. A processing circuit may be configured by combining multiple independent processors, and each processor may execute a program to realize each of the functions 411 to 415.
画像処理回路42は、ハードウェア資源として、CPU、GPU、MPU等のプロセッサとROMやRAM等のメモリとを有する。画像処理回路42は、3次元の医用画像に種々の画像処理を施す。例えば、画像処理回路42は、3次元の医用画像にボリュームレンダリングや、サーフェスレンダリング、画像値投影処理、Multi-Planar Reconstruction(MPR)処理、Curved MPR(CPR)処理等の3次元画像処理を施して表示用の2次元の医用画像を生成する。なお、画像処理回路42は、上記画像処理を実現可能なASICやFPGA、CPLD、SPLDにより実現されても良い。画像処理回路42は、表示部の一例であると表現されてもよい。 The image processing circuit 42 has, as hardware resources, processors such as a CPU, a GPU, an MPU, and memories such as a ROM and a RAM. The image processing circuit 42 performs various image processing on three-dimensional medical images. For example, the image processing circuit 42 performs three-dimensional image processing such as volume rendering, surface rendering, image value projection processing, multi-planar reconstruction (MPR) processing, and curved MPR (CPR) processing on the three-dimensional medical images to generate two-dimensional medical images for display. The image processing circuit 42 may be realized by an ASIC, FPGA, CPLD, or SPLD capable of implementing the above image processing. The image processing circuit 42 may be expressed as an example of a display unit.
通信回路43は、図示しない有線又は無線を介して、放射線治療システム100に含まれる治療計画用X線CT装置1、治療計画用MRI装置2、PACS3、放射線治療情報システム5及び放射線治療装置6との間でデータ通信を行う。 The communication circuit 43 communicates data between the treatment planning X-ray CT device 1, treatment planning MRI device 2, PACS 3, radiation therapy information system 5, and radiation therapy device 6 included in the radiation therapy system 100 via wired or wireless connections (not shown).
表示回路44は、放射線治療計画に関する種々の表示情報を表示する。例えば、表示回路44は、表示制御機能415を実現する演算回路41によって生成された医用画像や、操作者からの各種操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)等の放射線治療計画のための表示画面を表示する。表示回路44は、表示インタフェース回路と表示機器とを有する。表示インタフェース回路は、表示対象を表すデータ(表示情報)を映像信号に変換する。表示信号は、表示機器に供給される。表示機器は、表示対象を表す映像信号を表示する。表示機器としては、種々の任意の1又は2以上のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。例えば表示機器として、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイや液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro Luminescence Display)、LED(Light Emitting Diode)ディスプレイ又はプラズマディスプレイが適宜利用可能である。表示回路44は、例えば、図示しない治療室に設置された治療用架台の架台本体に設けられる。表示回路44は、表示部の一例であると表現されてもよい。 The display circuit 44 displays various display information related to the radiation therapy plan. For example, the display circuit 44 displays a display screen for the radiation therapy plan, such as a medical image generated by the arithmetic circuit 41 that realizes the display control function 415, and a GUI (Graphical User Interface) for receiving various operations from the operator. The display circuit 44 has a display interface circuit and a display device. The display interface circuit converts data (display information) representing the display object into a video signal. The display signal is supplied to the display device. The display device displays the video signal representing the display object. As the display device, any one or more of various displays can be used as appropriate. For example, as the display device, a CRT (Cathode Ray Tube) display, a liquid crystal display (LCD: Liquid Crystal Display), an organic EL display (OELD: Organic Electro Luminescence Display), an LED (Light Emitting Diode) display, or a plasma display can be used as appropriate. The display circuit 44 is provided, for example, in the pedestal body of a treatment pedestal installed in a treatment room not shown. The display circuit 44 may be described as an example of a display unit.
なお、表示回路44は、治療室の如何なる場所に設けられてもよい。また、表示回路44は、デスクトップ型でもよいし、無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、表示回路44の表示機器として、1又は2以上のプロジェクタが用いられてもよい。 The display circuit 44 may be installed anywhere in the treatment room. The display circuit 44 may be a desktop type, or may be configured as a tablet terminal capable of wireless communication. One or more projectors may be used as the display device of the display circuit 44.
入力回路45は、放射線診療技師や医師等の放射線治療従事者からの各種指令を受け付ける。入力回路45としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。入力回路45は、受け付けた各種指令に対応する出力信号を、バスを介して演算回路41に供給する。 The input circuitry 45 accepts various commands from radiation therapy practitioners such as radiological technologists and doctors. The input circuitry 45 can be a keyboard, a mouse, various switches, etc. The input circuitry 45 supplies output signals corresponding to the various accepted commands to the arithmetic circuitry 41 via the bus.
記憶回路46は、種々の情報を記憶するHard Disk Drive(HDD)やSolid State Drive(SSD)、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、記憶回路46は、HDDやSSD等以外にも、Compact Disc(CD)-ROMドライブやDigital Versatile Disc(DVD)ドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。また、記憶回路46の保存領域は、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。 The memory circuit 46 is a storage device such as a Hard Disk Drive (HDD), a Solid State Drive (SSD), or an integrated circuit storage device that stores various information. In addition to an HDD or SSD, the memory circuit 46 may also be a drive device that reads and writes various information to and from portable storage media such as a Compact Disc (CD)-ROM drive, a Digital Versatile Disc (DVD) drive, or a flash memory. The storage area of the memory circuit 46 may be in an external storage device connected via a network.
以下、本実施形態に係る放射線治療計画における各部の動作例について、図面を参照して詳細に説明する。図3は、図1の放射線治療システム100において実施される放射線治療の流れの一例を示すフローチャートである。 Below, an example of the operation of each part in the radiation therapy plan according to this embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of radiation therapy performed in the radiation therapy system 100 of FIG. 1.
ステップS101において、放射線治療を受けることが決まった患者に固有の固定具を作成する。固定具は、患者の体形にフィットする形状に成型される。患者の体形にフィットする形状の固定具は、治療中の患者の体動を抑制することができる。固定具は、マスクのように患者の体の一部を上から覆うようにして固定するものであってもよいし、患者の体形(形状)に適合する形状を有する寝台上に固定されたものであり、上に患者が寝ることで患者を固定するものであってもよい。 In step S101, a fixation device specific to the patient who has been decided to receive radiation therapy is created. The fixation device is molded into a shape that fits the patient's body shape. A fixation device shaped to fit the patient's body shape can suppress the patient's bodily movements during treatment. The fixation device may be a device that covers part of the patient's body from above like a mask, or it may be a device that is fixed to a bed that has a shape that fits the patient's body shape (shape) and fixes the patient by lying on it.
例えば、Vac-Lok患者固定システムがある。固定具は、例えばポリスチレン製の小ビーズが気密性及び伸縮性を有する袋に封入されたクッションであるとする。固定具上に患者が横臥した状態でエアコンプレッサ等を用いて固定具内を減圧することにより、固定具内のビーズが患者の体形にフィットした形状のまま密集し、固定具が硬くなる。治療期間に亘って固定具内を減圧された状態とすることで、固定具の硬度は、治療期間に亘って保持される。 One example is the Vac-Lok patient immobilization system. The immobilization device is a cushion of small polystyrene beads sealed in an airtight, stretchy bag. With the patient lying on the immobilization device, the pressure inside the device is reduced using an air compressor or similar device, causing the beads inside the device to pack together in a shape that fits the patient's body, and the immobilization device becomes hard. By keeping the pressure inside the device reduced throughout the treatment period, the hardness of the immobilization device is maintained throughout the treatment period.
例えば、マスクシートを用いた患者固定システムがある。固定具は、硬化した状態で常温より高い温度まで温めると軟化し、常温まで冷やすと再び硬化するマスクシートであるとする。マスクシート全体をお湯等で温めて柔らかくする。柔らかくなったマスクシートを患者の頭頸部に載せ、患者の頭頸部の形状に合わせて成型する。成型されたマスクシートは、常温まで冷えることにより患者の頭頸部に合った形状のまま硬くなり、患者に頭頸部にフィットした形状の患者マスクが成型される。硬化した患者マスクを使用することにより、放射線治療時や治療計画用CT画像及び治療計画用MR画像の撮像時に、患者の頭頸部を固定することが可能となる。 For example, there is a patient fixation system that uses a mask sheet. The fixation device is a mask sheet that, in a hardened state, softens when heated to a temperature higher than room temperature and hardens again when cooled to room temperature. The entire mask sheet is warmed with hot water or the like to soften it. The softened mask sheet is placed on the patient's head and neck and molded to fit the shape of the patient's head and neck. The molded mask sheet hardens while maintaining the shape that fits the patient's head and neck when cooled to room temperature, and a patient mask that fits the patient's head and neck is molded. By using the hardened patient mask, it is possible to fix the patient's head and neck during radiation therapy and when taking CT images and MR images for treatment planning.
ステップS102において、治療計画用X線CT装置1を用いて腫瘍部周辺に関する治療計画用CT画像を撮像する。治療計画用CT画像の撮像は、固定具により患者が治療計画用X線CT装置1の寝台等に固定された状態で行われる。治療計画用CT画像の撮像は、治療計画用X線CT装置1の撮像範囲において腫瘍が含まれるように設定されて行われる。治療計画用X線CT装置1の撮像範囲は、放射線治療の際に放射線ビームが通過する軌跡を全て含むように、また位置合わせの指標となる臓器が含まれるように設定される。また、治療計画用CT画像の撮像は、予め決められた管電圧の条件が設定されて行われる。なお、撮像時の管電圧は、CT値を電子密度又は物理密度へ変換するための変換テーブルを作成する関係で、一意に固定することが推奨される。管電圧を変更する場合、変更する全ての管電圧に関して当該変換テーブルを作成する必要があるため、準備に大量の時間が必要になる。撮像された治療計画用CT画像は、放射線治療計画装置4へ転送される。 In step S102, a treatment planning CT image of the periphery of the tumor is captured using the treatment planning X-ray CT device 1. The treatment planning CT image is captured while the patient is fixed to the bed of the treatment planning X-ray CT device 1 by a fixture. The treatment planning CT image is captured by setting the imaging range of the treatment planning X-ray CT device 1 so that the tumor is included. The imaging range of the treatment planning X-ray CT device 1 is set so as to include all the trajectories through which the radiation beam passes during radiation therapy and to include organs that serve as indicators for positioning. In addition, the treatment planning CT image is captured by setting predetermined tube voltage conditions. Note that it is recommended that the tube voltage during imaging be uniquely fixed in relation to the creation of a conversion table for converting CT values into electron density or physical density. When the tube voltage is changed, it is necessary to create the conversion table for all tube voltages to be changed, which requires a large amount of preparation time. The captured treatment planning CT image is transferred to the radiation therapy planning device 4.
ステップS103において、治療計画用MRI装置2を用いて腫瘍部周辺に関する治療計画用MR画像を撮像する。治療計画用MR画像の撮像は、固定具により患者が治療計画用MRI装置2の寝台等に固定された状態で行われる。治療計画用MR画像の撮像は、治療計画用MRI装置2の撮像範囲において腫瘍が含まれるように設定されて行われる。治療計画用X線CT装置1の撮像範囲は、放射線治療の際に放射線ビームが通過する軌跡を全て含むように、また位置合わせの指標となる臓器が含まれるように設定される。撮像された治療計画用MR画像は、放射線治療計画装置4へ転送される。 In step S103, a treatment planning MR image of the area around the tumor is captured using the treatment planning MRI device 2. The treatment planning MR image is captured while the patient is fixed to the bed of the treatment planning MRI device 2 using a fixture. The treatment planning MR image is captured by setting the imaging range of the treatment planning MRI device 2 to include the tumor. The imaging range of the treatment planning X-ray CT device 1 is set to include the entire trajectory of the radiation beam during radiation therapy and to include organs that serve as alignment indicators. The captured treatment planning MR image is transferred to the radiation therapy planning device 4.
なお、撮像された治療計画用CT画像及び治療計画用MR画像の各々が、各装置から放射線治療計画装置4へ直接転送される場合を例として説明したが、これに限らない。各画像は、各装置からPACS3へ転送されてもよい。その後、PACS3は、治療計画用CT画像及び/又は治療計画用MR画像を放射線治療計画装置4へ転送すればよい。 Note that, although an example has been described in which the captured treatment planning CT images and treatment planning MR images are each transferred directly from each device to the radiation therapy planning device 4, this is not limiting. Each image may be transferred from each device to the PACS 3. The PACS 3 then transfers the treatment planning CT images and/or treatment planning MR images to the radiation therapy planning device 4.
ステップS104において、放射線治療計画装置4は、放射線治療計画(最初の放射線治療計画)を立案する。放射線治療計画は、演算回路41による放射線治療計画プログラムの実行により実現される。放射線治療計画は、患者に関する情報から空間的線量分布を作成し、さらにその時間的配分を検討して、最適な治療機器、照射方法及び照射条件等を決定することを含む。 In step S104, the radiation therapy planning device 4 creates a radiation therapy plan (initial radiation therapy plan). The radiation therapy plan is realized by the execution of a radiation therapy planning program by the arithmetic circuit 41. The radiation therapy plan involves creating a spatial dose distribution from information about the patient, and then considering its time distribution to determine the optimal treatment device, irradiation method, irradiation conditions, etc.
まず、画像取得機能412を実現する演算回路41は、最初の放射線治療計画の立案に利用するために、治療計画用X線CT装置1及び治療計画用MRI装置2から、それぞれ治療計画用CT画像及び治療計画用MR画像(第1のMR画像)を収集する。なお、上述したように、画像取得機能412を実現する演算回路41は、PACS3から各画像を収集してもよい。収集された各画像は、例えば記憶回路46に記憶される。 First, the arithmetic circuitry 41 that realizes the image acquisition function 412 collects a treatment planning CT image and a treatment planning MR image (first MR image) from the treatment planning X-ray CT device 1 and the treatment planning MRI device 2, respectively, for use in creating an initial radiation therapy plan. As described above, the arithmetic circuitry 41 that realizes the image acquisition function 412 may collect each image from the PACS 3. Each collected image is stored, for example, in the memory circuitry 46.
次に、治療計画機能411を実現する演算回路41は、収集された治療計画用CT画像のCT値を電子密度データ又は物理密度データに変換する。つまり、治療計画機能411は、収集された治療計画用CT画像のCT値を電子密度データ又は物理密度データへ変換する変換機能を含む。この変換には、CT値と電子密度データ又は物理密度データとの変換テーブルが用いられる。変換テーブルは、例えば予め取得されて記憶回路46に記憶されている。 Next, the arithmetic circuitry 41 that realizes the treatment planning function 411 converts the CT values of the collected CT images for the treatment plan into electron density data or physical density data. In other words, the treatment planning function 411 includes a conversion function that converts the CT values of the collected CT images for the treatment plan into electron density data or physical density data. For this conversion, a conversion table between CT values and electron density data or physical density data is used. The conversion table is, for example, acquired in advance and stored in the memory circuitry 46.
次に、治療計画機能411を実現する演算回路41は、収集された治療計画用MR画像(第1のMR画像)に歪み補正を施す。つまり、治療計画機能411は、収集された治療計画用MR画像に歪み補正を施す補正機能を含む。この歪み補正には、歪みマップが用いられる。歪み補正のために、治療計画用MRI装置2において、歪み分布(歪みマップ)計測用のファントムを用いた同一条件のスキャンが、治療計画用MR画像の撮像に先立って行われればよい。歪みマップは、例えば予め取得されて記憶回路46に記憶されている。なお、歪み補正は、画像処理回路42において実行されてもよい。 Next, the arithmetic circuitry 41 that realizes the treatment planning function 411 performs distortion correction on the collected treatment planning MR image (first MR image). In other words, the treatment planning function 411 includes a correction function that performs distortion correction on the collected treatment planning MR image. A distortion map is used for this distortion correction. For distortion correction, a scan under the same conditions using a phantom for measuring the strain distribution (distortion map) may be performed in the treatment planning MRI device 2 prior to capturing the treatment planning MR image. The distortion map is, for example, acquired in advance and stored in the memory circuitry 46. Note that the distortion correction may be performed in the image processing circuitry 42.
次に、治療計画機能411を実現する演算回路41は、歪み補正が施された治療計画用MR画像(第1のMR画像)と、収集された治療計画用CT画像とを合成して合成画像を生成する。画像処理回路42は、合成画像(3次元医用画像)にMPR処理を施すことにより表示用の合成画像(MPR画像)を生成する。表示制御機能415を実現する演算回路41は、生成された表示用の合成画像を表示回路44に表示する。 Next, the arithmetic circuit 41 realizing the treatment planning function 411 generates a composite image by combining the distortion-corrected MR image for treatment planning (first MR image) with the collected CT image for treatment planning. The image processing circuit 42 generates a composite image for display (MPR image) by performing MPR processing on the composite image (three-dimensional medical image). The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 displays the generated composite image for display on the display circuit 44.
次に、治療計画機能411を実現する演算回路41は、放射線治療計画を作成する。放射線治療計画の作成に係る処理は、前処理及び計画処理を含む。 Next, the arithmetic circuit 41 that realizes the treatment planning function 411 creates a radiation therapy plan. The processing involved in creating the radiation therapy plan includes pre-processing and planning processing.
前処理において、治療計画機能411を実現する演算回路41は、合成画像に基づいて、腫瘍領域及びリスク領域を同定する。リスク領域は、被曝によって副作用が発生するリスクが高い臓器等を含む領域である。なお、腫瘍領域の同定には治療計画用MR画像が適している。このため、腫瘍領域の同定には、例えば治療計画用MR画像から抽出された腫瘍領域が用いられる。リスク領域の同定におけるリスク領域の抽出には、一般的には治療計画用CT画像が用いられることが多いが、治療計画用MR画像がリスク領域抽出に十分な空間分解能を有している場合は、治療計画用MR画像が用いられてもよい。なお、腫瘍領域及びリスク領域の抽出は、画像処理回路42において実行されてもよい。 In pre-processing, the arithmetic circuit 41 realizing the treatment planning function 411 identifies the tumor region and the risk region based on the composite image. The risk region is a region including organs etc. that are at high risk of side effects occurring due to radiation exposure. The treatment planning MR image is suitable for identifying the tumor region. For this reason, for example, the tumor region extracted from the treatment planning MR image is used to identify the tumor region. Although the treatment planning CT image is generally used to extract the risk region in identifying the risk region, the treatment planning MR image may also be used if it has sufficient spatial resolution for risk region extraction. The extraction of the tumor region and risk region may also be performed in the image processing circuit 42.
また、治療計画機能411を実現する演算回路41は、同定された腫瘍領域に、患者動き、治療装置の不確かさ等を鑑みたマージンを加えて、照射対象領域を決定する。また、治療計画機能411を実現する演算回路41は、本計画による照射対象領域への期待される線量分布やリスク臓器への被曝上限等を決定する。 The arithmetic circuit 41 that realizes the treatment planning function 411 determines the irradiation target area by adding a margin to the identified tumor area that takes into account patient movement, uncertainties of the treatment device, etc. The arithmetic circuit 41 that realizes the treatment planning function 411 also determines the expected dose distribution to the irradiation target area according to this plan, the upper limit of exposure to risk organs, etc.
なお、同定される腫瘍領域及びリスク領域の数は、それぞれ2つ以上の複数であってもよい。この場合、例えば、N個の腫瘍領域が、腫瘍領域1、腫瘍領域2、…、腫瘍領域Nとして同定されたり、M個のリスク領域が、リスク領域1、リスク領域2、…、リスク領域Mとして同定されたりすればよい。以下、説明の簡単のために、同定された腫瘍領域及びリスク領域の数は、それぞれ1つであるとする。 The number of tumor regions and risk regions identified may each be two or more. In this case, for example, N tumor regions may be identified as tumor region 1, tumor region 2, ..., tumor region N, and M risk regions may be identified as risk region 1, risk region 2, ..., risk region M. In the following, for simplicity of explanation, it is assumed that the number of identified tumor regions and risk regions is one each.
計画処理において、治療計画機能411を実現する演算回路41は、放射線治療計画を作成する。放射線治療計画の作成は、フォワードプランニングによって行われてもよいし、インバースプランニングによって行われてもよい。 In the planning process, the arithmetic circuit 41 that realizes the treatment planning function 411 creates a radiation therapy plan. The radiation therapy plan may be created by forward planning or inverse planning.
例えば、フォワードプランニングによって放射線治療計画が作成されるとき、まず、放射線治療の照射方向数や各照射方向に関する照射角度や照射の放射線強度、照射のコリメータ開度、ウェッジフィルター等の条件が設定される。治療計画機能411を実現する演算回路41は、設定された条件に基づいて放射線の線量分布を算出する。例えば計画者は、算出された線量分布が重畳された治療計画用CT画像又は表示用の合成画像を確認することにより、最適な照射条件であるか否かを判断する。治療計画機能411を実現する演算回路41は、例えば入力回路45から取得した計画者の判断結果に基づいて、最適な線量分布であるか否かを判定する。最適な線量分布であると判定されなかったとき、治療計画機能411を実現する演算回路41は、上記の複数の条件のうち一部又は全部の条件を変更して、再度線量分布を算出する。このように、条件を変更しながら少しずつ線量分布を変化させていき、所望の線量分布が実現できるまで繰り返し条件を変更することにより放射線治療計画が作成される。 For example, when a radiation therapy plan is created by forward planning, conditions such as the number of irradiation directions for radiation therapy, the irradiation angle for each irradiation direction, the radiation intensity of irradiation, the collimator opening of irradiation, and the wedge filter are first set. The calculation circuit 41 that realizes the treatment plan function 411 calculates the radiation dose distribution based on the set conditions. For example, the planner checks the treatment plan CT image or the composite image for display on which the calculated dose distribution is superimposed to determine whether the irradiation conditions are optimal. The calculation circuit 41 that realizes the treatment plan function 411 determines whether the dose distribution is optimal based on the planner's judgment result obtained from the input circuit 45, for example. If it is not determined that the dose distribution is optimal, the calculation circuit 41 that realizes the treatment plan function 411 changes some or all of the above multiple conditions and calculates the dose distribution again. In this way, the dose distribution is changed little by little while changing the conditions, and a radiation therapy plan is created by repeatedly changing the conditions until the desired dose distribution is achieved.
例えば、インバースプランニングによって放射線治療計画が作成されるとき、まず、照射対象領域へ投与する線量及び許容範囲が設定される。また、リスク領域に関する許容範囲を超える線量がリスク領域に対して投与されないように、リスク領域に対する安全レベルの投与線量(線量制約)が設定される。治療計画機能411を実現する演算回路41は、各種パラメータを変更しながら、設定された照射条件を満たす放射線治療計画を作成する。 For example, when a radiation therapy plan is created by inverse planning, the dose and tolerance range to be administered to the region to be irradiated are first set. In addition, a safe level of dose (dose constraint) is set for the risk region so that a dose exceeding the tolerance range for the risk region is not administered to the risk region. The arithmetic circuit 41 that realizes the treatment planning function 411 creates a radiation therapy plan that satisfies the set irradiation conditions while changing various parameters.
次に、計画者は、作成された放射線治療計画や放射線強度分布、Dose Volume Histogram(DVH)等をチェックする。DVHは、例えば放射線治療計画から作成される。なお、これらのチェックは、治療計画機能411を実現する演算回路41により行われてもよい。この場合、チェックに要する各種の閾値は、例えば記憶回路46等に記憶されていればよい。チェックの結果、問題ないと判断されたとき、作成された放射線治療計画等は承認され、放射線治療情報システム5に転送される。 Next, the planner checks the created radiation therapy plan, radiation intensity distribution, Dose Volume Histogram (DVH), etc. The DVH is created, for example, from the radiation therapy plan. Note that these checks may be performed by the arithmetic circuitry 41 that realizes the treatment planning function 411. In this case, the various thresholds required for the checks may be stored, for example, in the memory circuitry 46, etc. If the check results in no problems, the created radiation therapy plan, etc. are approved and transferred to the radiation therapy information system 5.
なお、放射線治療計画の作成は、粒子線ビームに関するシミュレーションを含んでもよい。粒子線ビームに関するシミュレーションは、前処理において決定された期待される線量分布に基づいて行われる。粒子線は、ある目的の深さにブラッグピークと呼ばれる電離ピークを有する。粒子線のエネルギーを変更することにより、粒子線のブラッグピークの深さが変更される。このような中、照射領域内を均等に照射するために、互いにエネルギーの異なる複数の粒子線ビームを用いることにより、照射領域の大きさや深さに合わせて拡大されたブラッグピーク(拡大ブラッグピーク:SOBP)を形成することができる。つまり、粒子線ビームに関するシミュレーションは、期待される線量分布を実現するために照射される複数の粒子線ビームの数及びエネルギーを決定するものであると表現できる。 The creation of a radiation therapy plan may include a simulation of a particle beam. The simulation of a particle beam is performed based on the expected dose distribution determined in the preprocessing. The particle beam has an ionization peak called a Bragg peak at a certain target depth. The depth of the Bragg peak of the particle beam is changed by changing the energy of the particle beam. In this situation, in order to uniformly irradiate the irradiation area, a Bragg peak expanded according to the size and depth of the irradiation area (expanded Bragg peak: SOBP) can be formed by using multiple particle beams with different energies. In other words, the simulation of a particle beam can be expressed as determining the number and energy of multiple particle beams to be irradiated in order to achieve the expected dose distribution.
ステップS105において、放射線治療計画(最初の放射線治療計画)に基づいて放射線治療を実施する。放射線治療は、放射線治療情報システム5から1回目の放射線治療に関する放射線治療計画を放射線治療装置6に送信することで開始される。計画された放射線の投与が終了すると、1回目の放射線治療は完了する。その後、放射線治療計画に従って、複数回の放射線治療が行われることになる。例えば、最初の放射線治療計画で計画された腫瘍領域に関する総線量(総投与線量)が60Gyであるとする。このとき、例えば、腫瘍領域に2Gyの線量で放射線を投与する放射線治療が、週5日で6週間継続して行われる。 In step S105, radiation therapy is performed based on the radiation therapy plan (initial radiation therapy plan). Radiation therapy is started by sending the radiation therapy plan for the first radiation therapy from the radiation therapy information system 5 to the radiation therapy device 6. When the planned administration of radiation is completed, the first radiation therapy is completed. Thereafter, multiple radiation therapy sessions are performed according to the radiation therapy plan. For example, assume that the total dose (total administered dose) for the tumor area planned in the initial radiation therapy plan is 60 Gy. In this case, radiation therapy in which radiation is administered to the tumor area at a dose of 2 Gy is performed five days a week for six consecutive weeks.
一般に、複数回の放射線治療が行われる間に、腫瘍領域が縮小したり、腫瘍領域の形状が変化したりすることがある。また、放射線治療は、抗がん剤治療と並行して行われることがある。抗がん剤治療を行っているとき、患者は吐き気をもよおすことが多々あり、食欲が低下することがある。このため、複数回の放射線治療が行われる間に、患者の体重が徐々に低下することがある。体重の低下は、体形の変化を伴う。腫瘍領域の大きさや腫瘍領域の形状、患者の体形等が変化した場合、放射線治療計画を変更(再計画)することが望まれる。しかしながら、治療計画用CT画像の撮像は、被曝を伴う。 In general, the tumor area may shrink or change shape during multiple radiation therapy sessions. Radiation therapy may also be performed in parallel with anti-cancer drug therapy. During anti-cancer drug therapy, patients often feel nauseous and may lose their appetite. For this reason, the patient's weight may gradually decrease during multiple radiation therapy sessions. Weight loss is accompanied by changes in body shape. If the size or shape of the tumor area, or the patient's body shape, etc., changes, it is desirable to change (re-plan) the radiation therapy plan. However, capturing CT images for treatment planning involves exposure to radiation.
そこで、本実施形態に係る放射線治療システム100では、腫瘍領域の大きさや腫瘍領域の形状、患者の体形等の変化を把握するために、放射線治療計画が立案された後のタイミングで、治療計画用MR画像(第2のMR画像)を撮像する。 Therefore, in the radiation therapy system 100 according to this embodiment, a treatment planning MR image (second MR image) is captured after the radiation therapy plan has been created in order to grasp changes in the size and shape of the tumor area, the patient's body shape, etc.
また、本実施形態に係る放射線治療システム100では、最新の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用MR画像(第1のMR画像)と、新たに収集された治療計画用MR画像(第2のMR画像)とを比較することにより、放射線治療計画の変更(再計画)の要否が判定される。 In addition, in the radiation therapy system 100 according to this embodiment, the need to change (replan) the radiation therapy plan is determined by comparing the treatment planning MR image (first MR image) used to create the latest radiation therapy plan with the newly collected treatment planning MR image (second MR image).
また、本実施形態に係る放射線治療システム100では、放射線治療計画の立案に利用された治療計画用CT画像と、新たに収集された治療計画用MR画像(第2のMR画像)とを利用して、新たな放射線治療計画を立案(再計画)する。 In addition, in the radiation therapy system 100 according to this embodiment, a new radiation therapy plan is prepared (re-planned) using the treatment planning CT images used in preparing the radiation therapy plan and the newly collected treatment planning MR images (second MR images).
以下、最初の放射線治療計画が立案された後に、演算回路41による放射線治療計画プログラムの実行により実現される放射線治療計画装置4の動作例について、図面を参照して詳細に説明する。図4は、図3の放射線治療において最初の放射線治療計画が立案された後に実施される放射線治療の流れの一例を示すフローチャートである。図5は、図4の放射線治療の各治療回について説明するための図である。治療回は、週5日で6週間に亘って実施される放射線治療のうちの一日に行われる放射線治療を指す。治療回においては1又は2以上の照射方向から1又は2以上の回数の放射線照射が行われる。 Below, an example of the operation of the radiation therapy planning device 4, which is realized by the execution of the radiation therapy planning program by the arithmetic circuit 41 after the initial radiation therapy plan has been made, will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is a flow chart showing an example of the flow of radiation therapy performed after the initial radiation therapy plan has been made in the radiation therapy of FIG. 3. FIG. 5 is a diagram for explaining each treatment session of the radiation therapy of FIG. 4. A treatment session refers to a radiation therapy performed on one day of radiation therapy performed five days a week for six weeks. In a treatment session, radiation is irradiated one or more times from one or more irradiation directions.
(1回目の治療回について)
まず、図3のステップS104において最初の放射線治療計画が立案された後に実行される1回目の治療回について説明する。
(About the first treatment session)
First, the first treatment session that is performed after the initial radiation treatment plan is made in step S104 in FIG. 3 will be described.
1回目の治療回が開始される時点で最新の放射線治療計画は、図3のステップS104で立案された最初の放射線治療計画である。最初の放射線治療計画は、治療計画用CT画像CT_1及び治療計画用MR画像MR_1を利用して立案された放射線治療計画である。ここで、治療計画用CT画像CT_1は、図3のステップS102で収集された治療計画用CT画像である。治療計画用MR画像MR_1は、図3のステップS103で収集された治療計画用MR画像である。本治療回において、治療計画用MR画像MR_1は、第1のMR画像の一例である。なお、治療計画用MR画像MR_1には複数のプロトコルで撮像された複数の3次元MR画像が含まれる。 When the first treatment round is started, the latest radiation therapy plan is the initial radiation therapy plan drawn up in step S104 of FIG. 3. The initial radiation therapy plan is a radiation therapy plan drawn up using a treatment planning CT image CT_1 and a treatment planning MR image MR_1. Here, the treatment planning CT image CT_1 is a treatment planning CT image collected in step S102 of FIG. 3. The treatment planning MR image MR_1 is a treatment planning MR image collected in step S103 of FIG. 3. In this treatment round, the treatment planning MR image MR_1 is an example of a first MR image. Note that the treatment planning MR image MR_1 includes multiple 3D MR images captured using multiple protocols.
ステップS201において、判定機能414を実現する演算回路41は、再計画用MR画像を収集するか否かを判定する。本判定は、例えば、医師等のユーザの判断に応じて行われる。医師等のユーザの判断は、例えば、入力回路45が出力する制御信号に基づいて取得される。当該制御信号は、医師等のユーザによる操作(ユーザ操作)や入力に応じて生成される。治療計画用MR画像の撮像は、例えば1週間に1回行われるとする。このとき、1回目の治療回に係る本判定では、再計画用MR画像を収集しないと判定される。放射線治療は、再計画用MR画像を収集しないと判定された場合はステップS208へ進む。 In step S201, the arithmetic circuitry 41 realizing the judgment function 414 judges whether or not to collect re-planning MR images. This judgment is made, for example, according to the judgment of a user such as a doctor. The judgment of the user such as a doctor is acquired, for example, based on a control signal output by the input circuitry 45. The control signal is generated according to an operation (user operation) or input by a user such as a doctor. It is assumed that MR images for treatment planning are captured, for example, once a week. At this time, in this judgment for the first treatment session, it is judged that re-planning MR images will not be collected. If it is judged that re-planning MR images will not be collected, the radiation therapy proceeds to step S208.
ここで、再計画用MR画像は、放射線治療計画の再計画の要否の判断や放射線治療計画の再計画に利用される治療計画用MR画像である。再計画用MR画像は、図3のステップS103と同様にして撮像範囲が決定された上で撮像された画像である。つまり、最初の放射線治療計画に利用された治療計画用MR画像と、本ステップで収集された再計画用MR画像とは、同じプロトコルで得られた3次元医用画像である。 Here, the re-planning MR image is a treatment planning MR image that is used to determine whether or not re-planning of the radiation therapy plan is necessary and for re-planning the radiation therapy plan. The re-planning MR image is an image captured after the imaging range is determined in the same manner as in step S103 of FIG. 3. In other words, the treatment planning MR image used for the initial radiation therapy plan and the re-planning MR image collected in this step are three-dimensional medical images obtained using the same protocol.
なお、判定機能414を実現する演算回路41は、医師等のユーザの判断に限らず、例えば、予め設定された収集スケジュール(計画されたスケジュール)や院内システムから取得した体重の計測値を含む患者情報、MR画像が送られてきたか否か、抗がん剤の投与スケジュール等に基づいて、ステップS201の判定を行ってもよい。 The arithmetic circuit 41 that realizes the judgment function 414 may make the judgment in step S201 not only based on the judgment of a user such as a doctor, but also based on, for example, a preset collection schedule (planned schedule), patient information including weight measurements obtained from an in-hospital system, whether or not MR images have been sent, the administration schedule of an anticancer drug, etc.
ステップS208において、放射線治療装置6は、その時点で最新の放射線治療計画に基づいて、放射線治療を実施する。なお、1回目の治療回に係る本ステップが実行されるとき、最新の放射線治療計画は、図3のステップS104で立案された最初の放射線治療計画である。 In step S208, the radiation therapy device 6 performs radiation therapy based on the latest radiation therapy plan at that time. Note that when this step for the first treatment is executed, the latest radiation therapy plan is the initial radiation therapy plan devised in step S104 in FIG. 3.
まず、放射線治療装置6で受信された情報に基づいて、放射線治療の準備が開始される。図3のステップS101で作成した患者専用の固定具を準備した上で、治療室内に患者を迎える。患者を寝台上に寝かせた上で固定具をセットする。なお、図3のステップS101で作成した患者専用の固定具が固定された寝台に患者を寝かせる場合もあり得る。 First, preparation for radiation therapy begins based on the information received by the radiation therapy device 6. After preparing the patient-specific fixture created in step S101 of FIG. 3, the patient is welcomed into the treatment room. The patient lies on the bed and the fixture is set. Note that there may be cases where the patient lies on a bed to which the patient-specific fixture created in step S101 of FIG. 3 is attached.
次に、患者体表のマークに従って、図示しない治療Iso-centerを示すレーザー位置決め装置に従って、腫瘍がIso-centerに略一致するように寝台位置を調整する。この位置決めを第1の位置決めと呼ぶ。 Next, the bed position is adjusted according to the marks on the patient's body surface and a laser positioning device (not shown) that indicates the treatment iso-center, so that the tumor is approximately aligned with the iso-center. This positioning is called the first positioning.
次に、X線ステレオ画像又はコーンビーム(CB)CT画像を撮像する。撮像されたX線ステレオ画像又はCBCT画像から得られる骨又は臓器の情報を利用して、腫瘍がIso-centerに精度良く一致するように寝台位置や寝台角度を調整する。この位置決めを第2の位置決めと呼ぶ。寝台位置は、例えば、寝台をX軸、Y軸又はZ軸に沿って移動させることにより調整する。寝台角度は、例えば、寝台をX軸、Y軸又はZ軸回りに回転させることにより調整する。ここで、X軸、Y軸及びZ軸は、それぞれ、寝台がホームポジションにある状態での患者の左右方向、当該患者の前後方向及び当該患者の上下(体軸)方向であるとする。 Next, X-ray stereo images or cone beam (CB) CT images are taken. Using information on bones or organs obtained from the taken X-ray stereo images or CBCT images, the bed position and bed angle are adjusted so that the tumor is accurately aligned with the isocenter. This positioning is called the second positioning. The bed position is adjusted, for example, by moving the bed along the X-axis, Y-axis, or Z-axis. The bed angle is adjusted, for example, by rotating the bed around the X-axis, Y-axis, or Z-axis. Here, the X-axis, Y-axis, and Z-axis are respectively the left-right direction of the patient, the front-back direction of the patient, and the up-down direction (body axis) of the patient when the bed is in the home position.
次に、放射線治療装置6は、1回目の治療回に関する最初の放射線治療計画に従って放射線を投与する。放射線治療は、計画された放射線の投与が終了した後、ステップS209へ進む。 Next, the radiation therapy device 6 administers radiation according to the initial radiation therapy plan for the first treatment session. After the planned administration of radiation is completed, the radiation therapy proceeds to step S209.
ステップS209において、判定機能414を実現する演算回路41は、放射線治療を終了するか否かを判定する。本判定は、医師等のユーザの判断に応じて行われる。医師等のユーザの判断は、例えば、入力回路45が出力する制御信号に基づいて取得される。例えば、最初の放射線治療計画において、週5日で6週間継続する放射線治療が計画されているとする。このとき、1回目の治療回に係る本判定では、放射線治療を終了しないと判定される。放射線治療は、放射線治療を終了しないと判定された場合はステップS201へ戻る。 In step S209, the arithmetic circuit 41 realizing the judgment function 414 judges whether or not to end the radiation therapy. This judgment is made according to the judgment of a user such as a doctor. The judgment of the user such as a doctor is acquired, for example, based on a control signal output by the input circuit 45. For example, assume that the initial radiation therapy plan includes radiation therapy that will continue for six weeks, five days a week. In this case, in this judgment for the first treatment session, it is judged that the radiation therapy will not be ended. If it is judged that the radiation therapy will not be ended, the radiation therapy returns to step S201.
なお、ステップS209の判定は、例えば、判定機能414を実現する演算回路41が最新の放射線治療計画により計画された放射線治療がすべて完了したか否かを判定することにより行われてもよい。また、判定機能414を実現する演算回路41は、総投与線量が計画された総投与線量に達したか否かに応じて判定を行ってもよい。判定に要する各種の閾値は、例えば予め設定されて記憶回路46に記憶されていればよい。 The judgment in step S209 may be performed, for example, by the arithmetic circuit 41 that realizes the judgment function 414 judging whether all radiation treatments planned according to the latest radiation therapy plan have been completed. The arithmetic circuit 41 that realizes the judgment function 414 may also make a judgment depending on whether the total administration dose has reached the planned total administration dose. The various thresholds required for the judgment may be, for example, set in advance and stored in the memory circuit 46.
なお、2回目以降の治療回のうち、ステップS201において再計画用MR画像を収集しないと判定された治療回では、上述した1回目の治療回と同様に、その時点で最新の放射線治療計画に基づいて放射線治療が実施される。 In addition, for the second and subsequent treatment sessions, in which it is determined in step S201 that replanning MR images will not be collected, radiation therapy will be performed based on the latest radiation therapy plan at that time, similar to the first treatment session described above.
(L回目の治療回について)
次に、図5のL回目の治療回について説明する。
(Regarding the Lth treatment session)
Next, the Lth treatment session in FIG. 5 will be described.
L回目の治療回が開始される時点で最新の放射線治療計画は、治療計画用CT画像CT_1及び治療計画用MR画像MR_1を利用して図3のステップS104で立案された最初の放射線治療計画であるとする。また、L回目の治療回では、再計画用MR画像MR_Lが収集された後、新たな放射線治療計画が立案(再計画)される場合を例として説明する。本治療回において、治療計画用MR画像MR_1は、第1のMR画像の一例である。また、再計画用MR画像MR_Lは、第2のMR画像の一例である。なお、再計画用MR画像MR_Lには複数のプロトコルで撮像された複数の3次元MR画像が含まれる。 The latest radiation therapy plan at the time when the Lth treatment session is started is the initial radiation therapy plan prepared in step S104 of FIG. 3 using the treatment planning CT image CT_1 and the treatment planning MR image MR_1. In addition, in the Lth treatment session, a case will be described as an example in which a new radiation therapy plan is prepared (re-planned) after the re-planning MR image MR_L is collected. In this treatment session, the treatment planning MR image MR_1 is an example of a first MR image. Furthermore, the re-planning MR image MR_L is an example of a second MR image. Note that the re-planning MR image MR_L includes multiple 3D MR images captured using multiple protocols.
ステップS201において、判定機能414を実現する演算回路41は、再計画用MR画像を収集するか否かを判定する。L回目の治療回に係る本判定では、再計画用MR画像MR_Lを収集すると判定される。放射線治療は、再計画用MR画像を収集すると判定された場合はステップS202へ進む。 In step S201, the arithmetic circuit 41 realizing the judgment function 414 judges whether or not to acquire a re-planning MR image. In this judgment for the Lth treatment session, it is judged that a re-planning MR image MR_L is to be acquired. If it is judged that a re-planning MR image is to be acquired, the radiation therapy proceeds to step S202.
ステップS202において、画像取得機能412を実現する演算回路41は、治療計画用MRI装置2から、再計画用MR画像MR_Lを収集する。なお、再計画用MR画像MR_Lは、PACS3を介して収集されてもよい。収集された再計画用MR画像MR_Lは、例えば記憶回路46に記憶される。 In step S202, the arithmetic circuitry 41 that realizes the image acquisition function 412 acquires a re-planning MR image MR_L from the treatment planning MRI apparatus 2. The re-planning MR image MR_L may be acquired via the PACS 3. The acquired re-planning MR image MR_L is stored in, for example, the memory circuitry 46.
ステップS203において、画像比較機能413を実現する演算回路41は、腫瘍領域及び/又は患者の体形に関して、2つの治療計画用MR画像間で比較する。本ステップで比較される2つの治療計画用MR画像は、最新の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用MR画像及びステップS202で収集された再計画用MR画像である。つまり、L回目の治療回に係る本比較では、治療計画用MR画像MR_1と、再計画用MR画像MR_Lとが比較される。 In step S203, the arithmetic circuit 41 realizing the image comparison function 413 compares the two treatment planning MR images with respect to the tumor area and/or the patient's body shape. The two treatment planning MR images compared in this step are the treatment planning MR image used to create the latest radiation therapy plan and the re-planning MR image collected in step S202. That is, in this comparison for the Lth treatment session, the treatment planning MR image MR_1 and the re-planning MR image MR_L are compared.
本比較は、前処理と比較処理とからなる。前処理では治療計画用MR画像MR_1と再計画用MR画像MR_Lとの位置合わせが行われる。次に、比較処理は、腫瘍領域、体形及び投与線量のうち少なくとも1つに関して行われる。腫瘍領域の比較は、例えば、腫瘍領域の腫瘍径や最大長さ等の代表長さ、体積、任意断面における面積、位置、有無等が比較される。体形の比較は、例えば、治療計画用MR画像上の軟組織の最大長さ等の代表長さや体積、任意断面における面積、位置、有無等が比較される。 This comparison consists of pre-processing and comparison processing. In pre-processing, the treatment planning MR image MR_1 and the re-planning MR image MR_L are aligned. Next, comparison processing is performed for at least one of the tumor region, body shape, and administered dose. Comparison of the tumor region is performed, for example, by comparing the representative length of the tumor region, such as the tumor diameter or maximum length, the volume, the area in any cross section, the position, the presence or absence, etc. Comparison of the body shape is performed, for example, by comparing the representative length of the soft tissue on the treatment planning MR image, such as the maximum length, the volume, the area in any cross section, the position, the presence or absence, etc.
まず、画像比較機能413を実現する演算回路41は、治療計画用MR画像MR_1と、再計画用MR画像MR_Lとの間で位置合わせをする。位置合わせの対象構造は、放射線治療装置6で行われる第2の位置決めで使用されるイメージング手段によって異なる。使用されるイメージング手段がX線ステレオ装置である場合など、X線ステレオ画像が位置決めに使用される場合は、骨情報や大きな臓器の陰を元に位置合わせを行う。使用されるイメージング手段がコーンビーム(CB)CT装置である場合など、CBCT画像が位置決めに使用される場合は、位置合わせに利用する腫瘍を含む、あるいは腫瘍の近くにある臓器を元に位置合わせを行う。 First, the arithmetic circuit 41 realizing the image comparison function 413 performs alignment between the treatment planning MR image MR_1 and the re-planning MR image MR_L. The target structure for alignment differs depending on the imaging means used in the second alignment performed by the radiation therapy device 6. When X-ray stereo images are used for alignment, such as when the imaging means used is an X-ray stereo device, alignment is performed based on bone information or the shadows of large organs. When CBCT images are used for alignment, such as when the imaging means used is a cone beam (CB) CT device, alignment is performed based on organs that include or are near the tumor used for alignment.
次に、画像比較機能413を実現する演算回路41は、再計画用MR画像MR_Lにおいて、腫瘍領域を特定する。例えば、再計画用MR画像MR_Lでの腫瘍領域は、治療計画用MR画像MR_1上で同定された腫瘍領域に基づいて、再計画用MR画像MR_L上での同一部位で腫瘍領域を探索することにより同定できる。なお、治療計画用MR画像MR_1における腫瘍領域は、例えば図3のステップS104で最初の放射線治療計画が立案されたときに同定されているとする。 Next, the arithmetic circuit 41 realizing the image comparison function 413 identifies the tumor region in the re-planning MR image MR_L. For example, the tumor region in the re-planning MR image MR_L can be identified by searching for the tumor region at the same site on the re-planning MR image MR_L based on the tumor region identified on the treatment planning MR image MR_1. Note that the tumor region in the treatment planning MR image MR_1 is assumed to have been identified when the initial radiation therapy plan was created, for example, in step S104 in FIG. 3.
次に、画像比較機能413を実現する演算回路41は、再計画用MR画像MR_Lにおいて特定された腫瘍領域と、治療計画用MR画像MR_1において同定された腫瘍領域との差異を算出する。画像比較機能413を実現する演算回路41は、再計画用MR画像MR_Lと治療計画用MR画像MR_1との間における体形の差異を算出してもよい。本ステップで算出される腫瘍領域及び/又は体形の差異は、例えば以下の4つの差異を含む。 Next, the arithmetic circuit 41 that realizes the image comparison function 413 calculates the difference between the tumor area identified in the re-planning MR image MR_L and the tumor area identified in the treatment planning MR image MR_1. The arithmetic circuit 41 that realizes the image comparison function 413 may calculate the difference in body shape between the re-planning MR image MR_L and the treatment planning MR image MR_1. The difference in tumor area and/or body shape calculated in this step includes, for example, the following four differences:
第1の差異は、治療計画用MR画像MR_1にはあったが、再計画用MR画像MR_Lにはない軟組織に関する。 The first difference concerns soft tissue, which was present in the treatment planning MR image MR_1 but not in the re-planning MR image MR_L.
第2の差異は、治療計画用MR画像MR_1にはなかったが、再計画用MR画像MR_Lにはある軟組織に関する。 The second difference concerns soft tissue that was not present in the treatment planning MR image MR_1 but is present in the re-planning MR image MR_L.
第3の差異は、治療計画用MR画像MR_1上では腫瘍領域であったが、再計画用MR画像MR_L上では腫瘍領域ではない部位に関する。 The third difference concerns an area that was a tumor region on the treatment planning MR image MR_1 but is not a tumor region on the re-planning MR image MR_L.
第4の差異は、治療計画用MR画像MR_1上では腫瘍領域ではなかったが、再計画用MR画像MR_L上では腫瘍領域である部位に関する。 The fourth difference concerns an area that was not a tumor area on the treatment planning MR image MR_1 but is a tumor area on the re-planning MR image MR_L.
ステップS204において、表示制御機能415を実現する演算回路41は、算出された腫瘍領域及び/又は体形に関する4つの差異が示す領域を、それぞれ異なる色で表示する。図6は、最新の放射線治療計画の立案に利用された再計画用MR画像MR_L上に、算出された腫瘍領域及び体形の差異が示す領域を表示するカラー画像I11が重畳表示された図3の放射線治療に係る重畳画像I12を含む表示画像I13の一例を示す図である。 In step S204, the arithmetic circuit 41 that realizes the display control function 415 displays the areas indicated by the four differences in the calculated tumor area and/or body shape in different colors. Figure 6 shows an example of a display image I13 including a superimposed image I12 relating to radiation therapy in Figure 3, in which a color image I11 indicating the areas indicated by the calculated tumor area and body shape differences is superimposed on the replanning MR image MR_L used to create the latest radiation therapy plan.
例えば、表示制御機能415を実現する演算回路41は、第1の差異が示す領域A1、第2の差異が示す領域A2、第3の差異が示す領域A3及び第4の差異が示す領域A4に、それぞれ、黄色、黄緑、ピンク及び水色を割り当てる。表示制御機能415を実現する演算回路41は、MPR処理が施された再計画用MR画像MR_L上で、4つの差異が示す領域A1~A4が、それぞれの配色で半透明に表示されるように表示用の2次元のカラー画像I11を生成する。表示制御機能415を実現する演算回路41は、MPR処理が施された再計画用MR画像MR_L上に、当該カラー画像I11が重畳された重畳画像I12を含む表示画像I13を生成する。表示制御機能415を実現する演算回路41は、生成した表示画像I13の画像データを、表示回路44へ出力する。表示回路44は、表示画像I13の画像データに基づいて、重畳画像I12を含む表示画像I13を表示する。 For example, the arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 assigns yellow, yellow-green, pink, and light blue to the area A1 indicated by the first difference, the area A2 indicated by the second difference, the area A3 indicated by the third difference, and the area A4 indicated by the fourth difference, respectively. The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 generates a two-dimensional color image I11 for display such that the areas A1 to A4 indicated by the four differences are displayed semi-transparently in their respective color schemes on the re-planning MR image MR_L on which the MPR processing has been performed. The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 generates a display image I13 including a superimposed image I12 in which the color image I11 is superimposed on the re-planning MR image MR_L on which the MPR processing has been performed. The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 outputs the image data of the generated display image I13 to the display circuit 44. The display circuit 44 displays the display image I13 including the superimposed image I12 based on the image data of the display image I13.
なお、関心はあくまで腫瘍領域であることから、位置合わせにおいて、位置合わせの対象構造以外は、多少ずれても構わない。このとき、歪み補正は施されなくてもよい。 Note that since the focus of interest is solely on the tumor region, it is acceptable for structures other than the target structure to be aligned to be slightly misaligned. In this case, distortion correction does not need to be performed.
このように重畳画像I12が表示されることにより、医師等のユーザは、最新の放射線治療計画が立案されたときに利用された治療計画用MR画像MR_1と、新たに撮像された再計画用MR画像MR_L(治療計画用MR画像)との差異を明確に把握することができる。このため、医師等のユーザは、再計画が必要か否かを容易に判断することができる。 By displaying the superimposed image I12 in this manner, a user such as a doctor can clearly understand the difference between the treatment planning MR image MR_1 that was used when the latest radiation therapy plan was created and the newly captured re-planning MR image MR_L (treatment planning MR image). This allows a user such as a doctor to easily determine whether or not re-planning is necessary.
なお、図6に示すように、重畳画像I12において、再計画用MR画像MR_L上で特定された高線量のリスク領域RAが表示されていてもよい。 As shown in FIG. 6, the high-dose risk region RA identified on the replanning MR image MR_L may be displayed in the superimposed image I12.
例えばステップS203において、画像比較機能413を実現する演算回路41は、再計画用MR画像MR_Lにおいて、リスク領域RAを特定する。例えば、再計画用MR画像MR_Lでのリスク領域RAは、治療計画用MR画像MR_1上で同定されたリスク領域に基づいて、再計画用MR画像MR_L上での同一部位でリスク領域RAを探索することにより同定できる。なお、治療計画用MR画像MR_1におけるリスク領域は、例えば図3のステップS104で最初の放射線治療計画が立案されたときに同定されているとする。次に、画像比較機能413を実現する演算回路41は、再計画用MR画像MR_Lにおいて特定されたリスク領域RAのうち、高線量のリスク領域RAを算出する。高線量のリスク領域RAは、その時点で最新の放射線治療計画に基づいて特定されればよい。 For example, in step S203, the arithmetic circuit 41 realizing the image comparison function 413 identifies a risk area RA in the replanning MR image MR_L. For example, the risk area RA in the replanning MR image MR_L can be identified by searching for the risk area RA in the same location on the replanning MR image MR_L based on the risk area identified on the treatment planning MR image MR_1. Note that the risk area in the treatment planning MR image MR_1 is assumed to have been identified when the initial radiation therapy plan was created, for example, in step S104 of FIG. 3. Next, the arithmetic circuit 41 realizing the image comparison function 413 calculates a high-dose risk area RA from among the risk areas RA identified in the replanning MR image MR_L. The high-dose risk area RA may be identified based on the latest radiation therapy plan at that time.
例えばステップS204において、表示制御機能415を実現する演算回路41は、算出された高線量リスク領域RAを、算出された腫瘍領域及び/又は体形の差異を示す領域A1~A4とは異なる色で表示する。表示制御機能415を実現する演算回路41は、高線量リスク領域RAに赤色を割り当てる。表示制御機能415を実現する演算回路41は、MPR処理が施された再計画用MR画像MR_L上で、高線量リスク領域RAが、赤色で半透明にさらに表示されるように表示用の2次元のカラー画像I11を生成する。 For example, in step S204, the arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 displays the calculated high-dose risk region RA in a color different from the calculated tumor region and/or the regions A1 to A4 showing the difference in body shape. The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 assigns the color red to the high-dose risk region RA. The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 generates a two-dimensional color image I11 for display such that the high-dose risk region RA is further displayed semi-transparently in red on the re-planning MR image MR_L that has been subjected to MPR processing.
このように、再計画用MR画像MR_L上で特定された高線量のリスク領域RAが重畳画像I12上で表示されることにより、医師等のユーザは、再計画が必要であるかをさらに容易に把握できる。 In this way, the high-dose risk area RA identified on the replanning MR image MR_L is displayed on the superimposed image I12, allowing users such as doctors to more easily understand whether replanning is necessary.
ステップS205において、判定機能414を実現する演算回路41は、新たな放射線治療計画を立案(再計画)するか否かを判定する。新たな放射線治療計画の立案は、その時点で最新の放射線治療計画の変更と表現されてもよい。本判定は、重畳画像I12を見た医師等のユーザの判断に応じて行われる。医師等のユーザの判断は、例えば、入力回路45が出力する制御信号に基づいて取得される。放射線治療は、再計画すると判定された場合はステップS206へ進む。 In step S205, the arithmetic circuit 41 realizing the judgment function 414 judges whether or not to formulate a new radiation therapy plan (replan). The formulation of a new radiation therapy plan may be expressed as a change to the latest radiation therapy plan at that time. This judgment is made according to the judgment of a user such as a doctor who has viewed the superimposed image I12. The judgment of the user such as a doctor is acquired, for example, based on a control signal output by the input circuit 45. If it is judged that the radiation therapy should be replanned, the process proceeds to step S206.
なお、ステップS205の判定は、例えば、判定機能414を実現する演算回路41が算出された腫瘍領域及び/又は体形に関する4つの差異が所定量以上であるか否かを判定することにより行われてもよい。判定に要する各差異の閾値は、例えば予め設定されて記憶回路46に記憶されていればよい。 The judgment in step S205 may be performed, for example, by the arithmetic circuit 41 that realizes the judgment function 414 judging whether the four differences related to the calculated tumor area and/or body shape are equal to or greater than a predetermined amount. The threshold values of each difference required for the judgment may be set in advance and stored in the memory circuit 46, for example.
ステップS206において、表示制御機能415を実現する演算回路41は、再計画用MR画像MR_Lに相当する再計画用CT画像を疑似的に生成する。以下、疑似的に生成された再計画用CT画像を仮想CT画像と記載する。仮想CT画像は、3次元医用画像の一例である。 In step S206, the arithmetic circuit 41 that realizes the display control function 415 generates a pseudo re-planning CT image that corresponds to the re-planning MR image MR_L. Hereinafter, the pseudo re-planning CT image is referred to as a virtual CT image. The virtual CT image is an example of a three-dimensional medical image.
まず、表示制御機能415を実現する演算回路41は、最初の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用MR画像MR_1と、再計画用MR画像MR_Lとの位置合わせを行う。2つの治療計画用MR画像の位置合わせは、臓器情報や腫瘍情報、体形等に基づいて行われる。体形や臓器情報は、治療計画用MR画像から抽出できる軟組織情報の一例である。軟組織情報には、腫瘍情報が含まれていてもよい。表示制御機能415を実現する演算回路41は、再計画用MR画像MR_L上の任意の点が、1回目の治療開始前に収集された治療計画用MR画像MR_1上でどこに対応するかを同定する。これらの処理は、一般に画像を歪ませるワーピング等で使用されている処理である。 First, the arithmetic circuit 41 that realizes the display control function 415 aligns the treatment planning MR image MR_1 used to create the initial radiation therapy plan with the re-planning MR image MR_L. The alignment of the two treatment planning MR images is performed based on organ information, tumor information, body shape, etc. Body shape and organ information are examples of soft tissue information that can be extracted from the treatment planning MR images. The soft tissue information may include tumor information. The arithmetic circuit 41 that realizes the display control function 415 identifies where an arbitrary point on the re-planning MR image MR_L corresponds on the treatment planning MR image MR_1 collected before the start of the first treatment. These processes are generally used in warping, which distorts images.
なお、例えば最初の放射線治療計画が本ステップの処理が行われるときの最新の放射線治療計画であるとき、ステップS203において位置合わせが行われているため、本ステップの処理は行われなくてよい。 For example, if the initial radiation therapy plan is the latest radiation therapy plan when processing in this step is performed, the alignment has been performed in step S203, so processing in this step does not need to be performed.
次に、表示制御機能415を実現する演算回路41は、同定された治療計画用MR画像間の位置に関する対応関係に基づいて、最初の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用CT画像CT_1を変形する。本変形は、骨情報は変形しないとの拘束条件を設けた上で行われる。骨情報は、骨の形状や大きさ、位置の情報を含む。換言すれば、治療計画用CT画像CT_1の変形は、治療計画用CT画像CT_1上の腫瘍領域、臓器領域及び軟組織領域のうち少なくとも1つの変形である。変形された治療計画用CT画像CT_1は、再計画用の仮想CT画像CT_Lである。なお、最初の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用CT画像CT_1と治療計画用MR画像MR_1との間の位置に関する対応関係は、最初の放射線治療計画が立案されるときに同定されている。 Next, the arithmetic circuit 41 that realizes the display control function 415 deforms the treatment planning CT image CT_1 used in the planning of the initial radiation therapy plan based on the positional correspondence between the identified treatment planning MR images. This deformation is performed under the constraint that bone information is not deformed. Bone information includes information on the shape, size, and position of bones. In other words, the deformation of the treatment planning CT image CT_1 is the deformation of at least one of the tumor region, organ region, and soft tissue region on the treatment planning CT image CT_1. The deformed treatment planning CT image CT_1 is a virtual CT image CT_L for replanning. Note that the positional correspondence between the treatment planning CT image CT_1 and the treatment planning MR image MR_1 used in the planning of the initial radiation therapy plan is identified when the initial radiation therapy plan is formulated.
ステップS207において、治療計画機能411を実現する演算回路41は、再計画用の仮想CT画像CT_Lと、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lを利用して、新たな放射線治療計画を立案(再計画)する。このとき、図3のステップS104と同様にして、仮想CT画像CT_L及び再計画用MR画像MR_Lを用いて電子密度分布又は物理密度分布が算出される。 In step S207, the arithmetic circuit 41 that realizes the treatment planning function 411 uses the replanning virtual CT image CT_L and the newly acquired replanning MR image MR_L to create (replan) a new radiation therapy plan. At this time, similar to step S104 in FIG. 3, the electron density distribution or physical density distribution is calculated using the virtual CT image CT_L and the replanning MR image MR_L.
このように、L回目の治療回に係る放射線治療では、治療計画用MR画像間の位置に関する対応関係に基づいて、最初の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用CT画像CT_1から再計画用の仮想CT画像CT_Lを生成する。ここで、表示制御機能415は、新たに収集された再計画用MR画像MR_LのMRI画素値をCT画素値へ変換するCT値変換機能を含むと表現できる。また、L回目の治療回に係る放射線治療では、生成された仮想CT画像CT_LのCT値を電子密度分布又は物理密度分布に変換し、その分布を用いて新たな放射線治療計画が立案される。 In this way, in radiation therapy for the Lth treatment session, a virtual CT image CT_L for replanning is generated from the treatment planning CT image CT_1 used to create the initial radiation therapy plan, based on the positional correspondence between the treatment planning MR images. Here, the display control function 415 can be expressed as including a CT value conversion function that converts the MRI pixel values of the newly collected replanning MR image MR_L into CT pixel values. In addition, in radiation therapy for the Lth treatment session, the CT values of the generated virtual CT image CT_L are converted into an electron density distribution or physical density distribution, and a new radiation therapy plan is created using this distribution.
なお、再計画用の仮想CT画像CT_Lが作成される場合を例として説明したが、これに限らない。例えば、治療計画機能411を実現する演算回路41は、新たに収集した再計画用MR画像から直接電子密度分布又は物理密度分布を同定してもよい。この構成であっても、上述の構成と同様の効果が得られる。 Note that, although an example has been described in which a virtual CT image CT_L for replanning is created, this is not limiting. For example, the arithmetic circuit 41 that realizes the treatment planning function 411 may directly identify the electron density distribution or physical density distribution from a newly acquired MR image for replanning. Even with this configuration, the same effects as the above-mentioned configuration can be obtained.
治療計画機能411を実現する演算回路41は、仮想CT画像CT_Lを用いて立案した新しい放射線治療計画を放射線治療情報システムへ転送する。以降の放射線治療は、その時点で最新の放射線治療計画が放射線治療情報システム5上で同定され、その治療回に関する最新の放射線治療計画が放射線治療情報システム5から放射線治療装置6で受信されることで開始される。 The arithmetic circuit 41 that realizes the treatment planning function 411 transfers the new radiation therapy plan that was created using the virtual CT image CT_L to the radiation therapy information system. Subsequent radiation therapy is started when the latest radiation therapy plan at that time is identified on the radiation therapy information system 5, and the latest radiation therapy plan for that treatment session is received from the radiation therapy information system 5 by the radiation therapy device 6.
ステップS208において、放射線治療装置6は、その時点で最新の放射線治療計画に基づいて、放射線治療を実施する。L回目の治療回に係る本ステップが実行されるとき、最新の放射線治療計画は、ステップS207で再計画された放射線治療計画である。 In step S208, the radiation therapy device 6 performs radiation therapy based on the latest radiation therapy plan at that time. When this step for the Lth treatment session is executed, the latest radiation therapy plan is the radiation therapy plan re-planned in step S207.
なお、L回目以降の各治療回では、次に再計画が行われるまで、本治療回で再計画された放射線治療計画に基づいて放射線治療が実施される。 In addition, for each treatment session after the Lth session, radiation therapy will be carried out based on the radiation therapy plan replanned in this treatment session until the next replanning is performed.
ステップS209において、判定機能414を実現する演算回路41は、1回目の治療回と同様にして、放射線治療を終了するか否かを判定する。 In step S209, the calculation circuit 41 that realizes the judgment function 414 judges whether or not to end the radiation therapy in the same manner as the first treatment session.
(M回目の治療回について)
次に、図5のM回目の治療回について説明する。
(About the Mth treatment session)
Next, the Mth treatment session in FIG. 5 will be described.
M回目の治療回が開始される時点で最新の放射線治療計画は、再計画用の仮想CT画像CT_L及び再計画用MR画像MR_Lを利用してL回目の治療回において再計画された放射線治療計画であるとする。また、M回目の治療回では、再計画用MR画像MR_Mが収集された後、新たな放射線治療計画が立案(再計画)されない場合を例として説明する。本治療回において、再計画用MR画像MR_Lは、第1のMR画像の一例である。また、再計画用MR画像MR_Mは、第2のMR画像の一例である。 The latest radiation therapy plan at the time when the Mth treatment session begins is the radiation therapy plan replanned in the Lth treatment session using the replanning virtual CT image CT_L and the replanning MR image MR_L. In addition, in the Mth treatment session, a case will be described as an example in which a new radiation therapy plan is not formulated (replanned) after the replanning MR image MR_M is collected. In this treatment session, the replanning MR image MR_L is an example of a first MR image. In addition, the replanning MR image MR_M is an example of a second MR image.
本治療回に係るステップS201乃至ステップS205の放射線治療は、1回目やL回目の治療回と同様である。本治療回では、ステップS201で再計画用MR画像MR_Mを収集すると判定される。その後、ステップS202で再計画用MR画像MR_Mが収集され、ステップS203で再計画用MR画像MR_Lと再計画用MR画像MR_Mとが比較され、ステップS204で2つの再計画用MR画像間の比較結果が表示される。また、ステップS205で再計画しないと判定される。その後、ステップS208でL回目の治療回で再計画された放射線治療計画に基づいて放射線が投与される。L回目の治療回に関する放射線の投与が終了した後、ステップS209で放射線治療を終了しないと判定される。 The radiation therapy in steps S201 to S205 for this treatment is the same as the first and Lth treatments. In this treatment, it is determined in step S201 that a replanning MR image MR_M is to be acquired. Then, in step S202, the replanning MR image MR_M is acquired, and in step S203, the replanning MR image MR_L and the replanning MR image MR_M are compared, and in step S204, the comparison result between the two replanning MR images is displayed. Also, in step S205, it is determined that no replanning is to be performed. Then, in step S208, radiation is administered based on the radiation therapy plan replanned for the Lth treatment. After the administration of radiation for the Lth treatment is completed, it is determined in step S209 that the radiation therapy is not to be terminated.
このように、新たに再計画用MR画像MR_Mが収集された後、再計画が必要ないと判断されたとき、1回目やL回目の治療と同様にして、その時点で最新の放射線治療計画に基づいて放射線治療が施行される。 In this way, after a new replanning MR image MR_M is collected, if it is determined that replanning is not necessary, radiation therapy is administered based on the latest radiation therapy plan at that time, just like the first and Lth treatments.
(N回目の治療回について)
次に、図5のN回目の治療回について説明する。
(Regarding the Nth treatment session)
Next, the Nth treatment in FIG. 5 will be described.
N回目の治療回が開始される時点で最新の放射線治療計画は、再計画用の仮想CT画像CT_L及び再計画用MR画像MR_Lを利用してL回目の治療回において再計画された放射線治療計画であるとする。また、N回目の治療回では、再計画用MR画像MR_Nが収集された後、新たな放射線治療計画が立案(再計画)される場合を例として説明する。本治療回において、再計画用MR画像MR_Lは、第1のMR画像の一例である。また、再計画用MR画像MR_Nは、第2のMR画像の一例である。 The latest radiation therapy plan at the time when the Nth treatment session begins is the radiation therapy plan replanned in the Lth treatment session using the replanning virtual CT image CT_L and the replanning MR image MR_L. In addition, in the Nth treatment session, a case will be described as an example in which a new radiation therapy plan is formulated (replanned) after the replanning MR image MR_N is collected. In this treatment session, the replanning MR image MR_L is an example of a first MR image. In addition, the replanning MR image MR_N is an example of a second MR image.
本治療回に係るステップS201乃至ステップS209の放射線治療は、L回目の治療回と同様である。
本治療回では、ステップS201で再計画用MR画像MR_Nを収集すると判定される。その後、ステップS202で再計画用MR画像MR_Nが収集され、ステップS203で再計画用MR画像MR_Lと再計画用MR画像MR_Nとが比較され、ステップS204で2つの再計画用MR画像間の比較結果が表示される。また、ステップS205で再計画すると判定される。その後、ステップS206で最初の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用MR画像MR_1と、新たに収集された再計画用MR画像MR_Nとの位置合わせが行われることにより、最初の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用CT画像CT_1からN回目の治療回に係る再計画用の仮想CT画像CT_Nが生成される。その後、ステップS207で仮想CT画像CT_N及び再計画用MR画像MR_Nを利用して新たな放射線治療計画が立案される。その後、本治療回で再計画された放射線治療計画に基づいて放射線が投与される。N回目の治療回に関する放射線の投与が終了した後、ステップS209で放射線治療を終了しないと判定される。
The radiation therapy in steps S201 to S209 for this treatment round is the same as that in the Lth treatment round.
In this treatment, it is determined in step S201 that a re-planning MR image MR_N is to be acquired. Then, in step S202, a re-planning MR image MR_N is acquired, and in step S203, the re-planning MR image MR_L and the re-planning MR image MR_N are compared, and in step S204, the comparison result between the two re-planning MR images is displayed. Also, it is determined in step S205 that re-planning is to be performed. Then, in step S206, the treatment planning MR image MR_1 used in the planning of the initial radiation therapy plan is aligned with the newly acquired re-planning MR image MR_N, and a re-planning virtual CT image CT_N related to the Nth treatment is generated from the treatment planning CT image CT_1 used in the planning of the initial radiation therapy plan. Then, in step S207, a new radiation therapy plan is created using the virtual CT image CT_N and the re-planning MR image MR_N. Thereafter, radiation is administered based on the re-planned radiation therapy plan for this treatment session. After the administration of radiation for the Nth treatment session is completed, it is determined in step S209 that the radiation therapy is not to be ended.
このように、本実施形態に係る放射線治療では、最初の放射線治療計画が立案された後に収集された再計画用MR画像に応じて放射線治療計画が変更され、その時点で最新の放射線治療計画に基づいて各治療回に関する放射線治療が行われる。その後、放射線治療は、ステップS209で放射線治療を終了すると判定されるまで、ステップS201乃至ステップS209を繰り返す。放射線治療は、ステップS209で放射線治療を終了すると判定された場合は終了する。 In this way, in the radiation therapy according to this embodiment, the radiation therapy plan is changed according to the replanning MR images collected after the initial radiation therapy plan is created, and radiation therapy for each treatment session is performed based on the latest radiation therapy plan at that time. Thereafter, steps S201 to S209 are repeated until it is determined in step S209 that radiation therapy should be terminated. Radiation therapy is terminated when it is determined in step S209 that radiation therapy should be terminated.
このように、本実施形態に係る放射線治療計画装置4は、その時点で最新の放射線治療計画に関する再計画の要否を、最新の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用MR画像と、新たに収集された治療計画用MR画像とを比較することにより判定する。また、本実施形態に係る放射線治療計画装置4は、最初の放射線治療計画の立案に利用されたCT画像と、新たに収集された治療計画用MR画像とを利用して放射線治療計画を再計画する。この構成によれば、撮像時に被曝を伴う治療計画用CT画像を用いることなく、放射線治療計画を適切に再計画できる。なお、新たに収集された治療計画用MR画像は、その時点で最新の放射線治療計画が立案された後のタイミングであり、当該放射線治療計画に従う治療回において放射線の投与が開始される前のタイミングでもある。 In this way, the radiation therapy planning device 4 according to this embodiment determines whether or not replanning of the latest radiation therapy plan at that time is necessary by comparing the treatment planning MR image used to plan the latest radiation therapy plan with the newly collected treatment planning MR image. In addition, the radiation therapy planning device 4 according to this embodiment replans the radiation therapy plan using the CT image used to plan the initial radiation therapy plan and the newly collected treatment planning MR image. With this configuration, the radiation therapy plan can be appropriately replanned without using the treatment planning CT image that involves exposure during imaging. Note that the newly collected treatment planning MR image is taken after the latest radiation therapy plan has been planned at that time, and before the start of radiation administration in the treatment session according to that radiation therapy plan.
(第1の変形例)
以下、図面を参照しながら本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に実施形態との相違点について説明する。なお、以下の説明において、実施形態と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(First Modification)
Hereinafter, a radiation therapy planning apparatus and a radiation therapy planning method according to this modification will be described with reference to the drawings. Here, differences from the embodiment will be mainly described. In the following description, components having the same or substantially the same functions as those in the embodiment will be given the same reference numerals and will be described repeatedly only when necessary.
実施形態では、2つの治療計画用MR画像に関する比較が、視覚的な比較により実施される放射線治療計画装置4を例として説明した。しかしながら、2つの治療計画用MR画像に関する比較は、数値の比較により行われてもよい。 In the embodiment, a radiation therapy planning device 4 has been described as an example in which the comparison between the two treatment planning MR images is performed by visual comparison. However, the comparison between the two treatment planning MR images may also be performed by numerical comparison.
以下の説明は、L回目の治療回に関する放射線治療を例として説明する。 The following explanation uses radiation therapy for the Lth treatment session as an example.
本変形例に係る放射線治療のステップS203において、画像比較機能413を実現する演算回路41は、治療計画用MR画像MR_1と再計画用MR画像MR_Lとの間における、腫瘍領域及び/又は患者の体形に関する差異が示す体積を算出する。また、ステップS204において、表示制御機能415を実現する演算回路41は、最新の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用MR画像とともに、腫瘍領域及び/又は患者の体形に関する差異が示す体積を表示する。図7は、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lとともに、算出された腫瘍領域の差異が示す体積が表示された図3の放射線治療に係る表示画像I24の一例を示す図である。図7に示す例では、治療計画用MR画像MR_1上では腫瘍領域ではなかったが、再計画用MR画像MR_L上では腫瘍領域である部位が示す複数の領域A4が示されている。図7に示すように、算出された腫瘍領域の差異が示す体積は、例えば表として表示される。表示制御機能415を実現する演算回路41は、MPR処理が施された再計画用MR画像MR_L上で、腫瘍領域の差異が示す複数の領域A4が、割り当てられた配色で半透明に表示されるように表示用の2次元のカラー画像I21を生成する。表示制御機能415を実現する演算回路41は、MPR処理が施された再計画用MR画像MR_L上に、当該カラー画像I21が重畳された重畳画像I22を生成する。また、表示制御機能415を実現する演算回路41は、算出された腫瘍領域の差異が示す体積をまとめた表を含む表示用の画像I23を生成する。表示制御機能415を実現する演算回路41は、重畳画像I22及び画像I23を含む表示用の画像(表示画像I24)を生成し、表示回路44へ出力する。 In step S203 of the radiation therapy according to this modification, the arithmetic circuit 41 that realizes the image comparison function 413 calculates the volume indicated by the difference in the tumor area and/or the patient's body shape between the treatment planning MR image MR_1 and the re-planning MR image MR_L. In step S204, the arithmetic circuit 41 that realizes the display control function 415 displays the volume indicated by the difference in the tumor area and/or the patient's body shape together with the treatment planning MR image used in the latest radiation therapy plan. FIG. 7 is a diagram showing an example of the display image I24 related to the radiation therapy of FIG. 3 in which the volume indicated by the calculated difference in the tumor area is displayed together with the newly acquired re-planning MR image MR_L. In the example shown in FIG. 7, a plurality of areas A4 indicated by a site that was not a tumor area on the treatment planning MR image MR_1 but is a tumor area on the re-planning MR image MR_L are shown. As shown in FIG. 7, the volume indicated by the calculated difference in the tumor area is displayed, for example, as a table. The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 generates a two-dimensional color image I21 for display so that a plurality of areas A4 indicating differences in the tumor region are displayed semi-transparently in the assigned color scheme on the replanning MR image MR_L on which MPR processing has been performed. The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 generates a superimposed image I22 in which the color image I21 is superimposed on the replanning MR image MR_L on which MPR processing has been performed. The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 also generates a display image I23 including a table summarizing the volumes indicated by the calculated differences in the tumor region. The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 generates an image for display (display image I24) including the superimposed image I22 and image I23, and outputs it to the display circuit 44.
このように重畳画像(表示画像I24)が表示されることにより、医師等のユーザは、より明確に腫瘍領域及び/又は患者の体形に関する差異を把握できる。 By displaying the superimposed image (display image I24) in this manner, users such as doctors can more clearly grasp differences in the tumor area and/or the patient's body shape.
(第2の変形例)
以下、本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に第1の変形例との相違点について説明する。なお、以下の説明において、第1の変形例と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Second Modification)
The radiation therapy planning apparatus and the radiation therapy planning method according to this modification will be described below. Here, the differences from the first modification will be mainly described. In the following description, the components having the same or substantially the same functions as those in the first modification will be given the same reference numerals and will be described repeatedly only when necessary.
腫瘍領域及び/又は患者の体形に関する差異が示す体積は、絶対値に限らず、相対値として算出されてもよい。画像比較機能413を実現する演算回路41は、体形に関する差異について、その変化体積が人体に相当する部位の体積に占める割合を算出する。また、腫瘍領域に関する差異について、その変化体積が腫瘍領域の体積に占める割合を算出する。このとき、図7の表示用の画像I23には、算出された変化体積の割合が示された表を含む。このような構成であっても、上述と同様の効果が得られる。 The volume indicated by the difference in the tumor area and/or the patient's body shape may be calculated as a relative value, not limited to an absolute value. The arithmetic circuit 41 that realizes the image comparison function 413 calculates the ratio of the volume change in the body shape difference to the volume of the part corresponding to the human body. Also, the display image I23 in FIG. 7 calculates the ratio of the volume change in the tumor area to the volume of the tumor area. At this time, the display image I23 in FIG. 7 includes a table showing the calculated volume change ratios. Even with this configuration, the same effect as described above can be obtained.
(第3の変形例)
以下、図面を参照しながら本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に実施形態との相違点について説明する。なお、以下の説明において、実施形態と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Third Modification)
Hereinafter, a radiation therapy planning apparatus and a radiation therapy planning method according to this modification will be described with reference to the drawings. Here, differences from the embodiment will be mainly described. In the following description, components having the same or substantially the same functions as those in the embodiment will be given the same reference numerals and will be described repeatedly only when necessary.
実施形態では、2つの治療計画用MR画像に関する比較が、視覚的な比較により実施される放射線治療計画装置4を例として説明した。しかしながら、2つの治療計画用MR画像に関する比較は、数値の比較により行われてもよい。 In the embodiment, a radiation therapy planning device 4 has been described as an example in which the comparison between the two treatment planning MR images is performed by visual comparison. However, the comparison between the two treatment planning MR images may also be performed by numerical comparison.
以下の説明は、L回目の治療回に関する放射線治療を例として説明する。 The following explanation uses radiation therapy for the Lth treatment session as an example.
本変形例に係る放射線治療のステップS203において、画像比較機能413を実現する演算回路41は、治療計画用MR画像MR_1と再計画用MR画像MR_Lとの間における、腫瘍領域及び/又は患者の体形に関する差異が示す変化体積の割合を算出する。また、ステップS204において、表示制御機能415を実現する演算回路41は、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lとともに、腫瘍領域及び/又は患者の体形に関する差異が示す体積に関するDVHを表示する。図8は、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lとともに、算出された腫瘍領域の差異に関するDVHが表示された図3の放射線治療に係る表示画像I34の一例を示す図である。表示制御機能415を実現する演算回路41は、MPR処理が施された再計画用MR画像MR_L上に、腫瘍領域TA及びリスク領域RAが、それぞれ割り当てられた配色で半透明に表示されるように表示用の2次元のカラー画像I31を生成する。また、カラー画像I31には、線量分布がさらに含まれる。線量分布は、例えば、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lと、最初の放射線治療計画(その時点で最新の放射線治療計画)の立案に利用された治療計画用CT画像CT_1とに基づいて算出された線量分布である。表示制御機能415を実現する演算回路41は、MPR処理が施された再計画用MR画像MR_L上に、当該カラー画像I31が重畳された重畳画像I32を生成する。また、表示制御機能415を実現する演算回路41は、算出された腫瘍領域及び/又は患者の体形に関する差異の示す体積の割合に基づいて、DVHを含む表示用の画像I33を生成する。DVHは、例えば、横軸に線量、縦軸に体積%を取る。DVHは、例えば、腫瘍領域TAの100%に対して54Gy以上の放射線が投与されているとき、0~54Gyまでは100%である。また、腫瘍領域TAの90%に対して60Gy以上の放射線が投与されている場合、そこから徐々に減少して60Gyで90%である。さらに、63Gy以上の放射線が投与されている腫瘍領域TAが無ければ、そこから急激に減少して63Gyで0である。表示制御機能415を実現する演算回路41は、重畳画像I32及び画像I33を含む表示用の画像(表示画像I34)を生成し、表示回路44へ出力する。なお、表示画像I34には、リスク領域のDVHを含む表示用の画像がさらに含まれていてもよい。 In step S203 of the radiation therapy according to this modification, the arithmetic circuit 41 that realizes the image comparison function 413 calculates the ratio of the change volume indicated by the difference in the tumor area and/or the patient's body shape between the treatment planning MR image MR_1 and the re-planning MR image MR_L. In step S204, the arithmetic circuit 41 that realizes the display control function 415 displays the DVH related to the volume indicated by the difference in the tumor area and/or the patient's body shape together with the newly acquired re-planning MR image MR_L. FIG. 8 is a diagram showing an example of the display image I34 related to the radiation therapy of FIG. 3 in which the newly acquired re-planning MR image MR_L and the calculated DVH related to the difference in the tumor area are displayed. The arithmetic circuit 41 that realizes the display control function 415 generates a two-dimensional color image I31 for display so that the tumor area TA and the risk area RA are displayed semi-transparently in the assigned color scheme on the re-planning MR image MR_L that has been subjected to MPR processing. In addition, the color image I31 further includes a dose distribution. The dose distribution is, for example, a dose distribution calculated based on a newly acquired re-planning MR image MR_L and a treatment planning CT image CT_1 used in planning the initial radiation therapy plan (the latest radiation therapy plan at that time). The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 generates a superimposed image I32 in which the color image I31 is superimposed on the re-planning MR image MR_L that has been subjected to MPR processing. The arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 also generates a display image I33 including the DVH based on the volume ratio indicated by the calculated difference in the tumor area and/or the patient's body shape. For example, the DVH is expressed by taking the dose on the horizontal axis and the volume % on the vertical axis. For example, when 54 Gy or more of radiation is administered to 100% of the tumor area TA, the DVH is 100% from 0 to 54 Gy. Furthermore, if 90% of the tumor area TA is administered radiation of 60 Gy or more, the radiation gradually decreases from there to 90% at 60 Gy. Furthermore, if there is no tumor area TA administered radiation of 63 Gy or more, the radiation rapidly decreases from there to 0 at 63 Gy. The arithmetic circuit 41 that realizes the display control function 415 generates an image for display (display image I34) including the superimposed image I32 and image I33, and outputs it to the display circuit 44. Note that the display image I34 may further include an image for display including the DVH of the risk area.
このように重畳画像(表示画像I34)が表示されることにより、医師等のユーザは、より明確に腫瘍領域及び/又は患者の体形に関する差異を把握できる。 By displaying the superimposed image (display image I34) in this manner, users such as doctors can more clearly grasp differences in the tumor area and/or the patient's body shape.
(第4の変形例)
以下、本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に実施形態との相違点について説明する。なお、以下の説明において、実施形態と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Fourth Modification)
The radiation therapy planning apparatus and the radiation therapy planning method according to this modification will be described below. Here, the differences from the embodiment will be mainly described. In the following description, components having the same or substantially the same functions as those in the embodiment will be given the same reference numerals and will be described repeatedly only when necessary.
実施形態では、2つの治療計画用MR画像に関する比較が、腫瘍領域及び/又は患者の体形に関する差異の示す領域に関して実施される放射線治療計画装置4を例として説明した。しかしながら、2つの治療計画用MR画像に関する比較は、線量分布に関する数値の比較により行われてもよい。 In the embodiment, the radiation therapy planning device 4 is described as an example in which the comparison of two treatment planning MR images is performed for areas showing differences in tumor area and/or patient body shape. However, the comparison of two treatment planning MR images may also be performed by comparing numerical values related to dose distribution.
以下の説明は、L回目の治療回に関する放射線治療を例として説明する。 The following explanation uses radiation therapy for the Lth treatment session as an example.
例えば、最初の放射線治療計画(その時点で最新の放射線治療計画)による線量分布と、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lと、最初の放射線治療計画(その時点で最新の放射線治療計画)の立案に利用された治療計画用CT画像CT_1とに基づいて算出された線量分布とが比較される。本比較において、画像比較機能413を実現する演算回路41は、治療計画用CT画像CT_1に対応する治療計画用MR画像MR_1と、再計画用MR画像MR_Lとの位置合わせをする。その後、画像比較機能413を実現する演算回路41は、最初の放射線治療計画(その時点で最新の放射線治療計画)と、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lとに基づいて、線量分布(投与線量)を再計算する。例えば、患者の体形が変化したとき等、放射線照射の人体通過長が変わる。つまり、本変形例に係る放射線治療では、この通過長の変化を計算することにより、患者の体形に関して比較することができる。例えば、画像比較機能413を実現する演算回路41は、再計算された線量分布(投与線量)に基づいて、放射線の人体通過軌跡の長さを算出する。画像比較機能413を実現する演算回路41は、最初の放射線治療計画(その時点で最新の放射線治療計画)による放射線の人体通過軌跡の長さと、本ステップで算出された放射線の人体通過軌跡の長さとの変化量をさらに算出する。本変形例に係る放射線治療では、例えば、MPR処理が施された再計画用MR画像MR_Lとともに、算出された通過長の変化のうち、最も大きい値が表示される。つまり、表示制御機能415を実現する演算回路41は、MPR処理が施された再計画用MR画像MR_Lとともに、算出された変化量を表示する表示画像を生成する。このような構成であっても、上述と同様に治療計画用MR画像について比較することができる。 For example, the dose distribution according to the initial radiation therapy plan (the latest radiation therapy plan at that time) is compared with the dose distribution calculated based on the newly collected replanning MR image MR_L and the treatment planning CT image CT_1 used in the planning of the initial radiation therapy plan (the latest radiation therapy plan at that time). In this comparison, the arithmetic circuit 41 that realizes the image comparison function 413 aligns the treatment planning MR image MR_1 corresponding to the treatment planning CT image CT_1 with the replanning MR image MR_L. After that, the arithmetic circuit 41 that realizes the image comparison function 413 recalculates the dose distribution (administered dose) based on the initial radiation therapy plan (the latest radiation therapy plan at that time) and the newly collected replanning MR image MR_L. For example, when the patient's body shape changes, the human body passage length of radiation irradiation changes. In other words, in the radiation therapy according to this modified example, the change in this passage length can be calculated to compare the patient's body shape. For example, the arithmetic circuit 41 realizing the image comparison function 413 calculates the length of the path of radiation passing through the human body based on the recalculated dose distribution (administered dose). The arithmetic circuit 41 realizing the image comparison function 413 further calculates the amount of change between the length of the path of radiation passing through the human body according to the initial radiation therapy plan (the latest radiation therapy plan at that time) and the length of the path of radiation passing through the human body calculated in this step. In the radiation therapy according to this modified example, for example, the largest value among the calculated changes in the path length is displayed together with the replanning MR image MR_L that has been subjected to MPR processing. In other words, the arithmetic circuit 41 realizing the display control function 415 generates a display image that displays the calculated amount of change together with the replanning MR image MR_L that has been subjected to MPR processing. Even with this configuration, the treatment planning MR images can be compared in the same manner as described above.
なお、特定された腫瘍領域やリスク領域がさらに重畳表示されてもよい。また、腫瘍領域やリスク領域のDVHがさらに表示されてもよい。このような構成であれば、医師等のユーザは、より詳細に腫瘍領域及び/又は患者の体形に関する差異を把握することができる。 The identified tumor area or risk area may be further superimposed. The DVH of the tumor area or risk area may also be further displayed. With this configuration, a user such as a doctor can grasp the differences in the tumor area and/or the patient's body shape in more detail.
(第5の変形例)
以下、本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に第4の変形例との相違点について説明する。なお、以下の説明において、第4の変形例と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Fifth Modification)
The radiation therapy planning apparatus and the radiation therapy planning method according to this modification will be described below. Here, the differences from the fourth modification will be mainly described. In the following description, the same reference numerals are used for components having the same or substantially the same functions as those in the fourth modification, and the description will be repeated only when necessary.
線量分布の比較は、より詳細に行われてもよい。例えば、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lと、最初の放射線治療計画(その時点で最新の放射線治療計画)の立案に利用された治療計画用CT画像CT_1とに基づいて最新の治療計画に基づく線量分布が算出される。算出された線量分布は、例えば図8のように、腫瘍領域やリスク領域とともに新たに収集された再計画用MR画像MR_L上に表示される。さらに本変形例に係る放射線治療では、体形や臓器の形状、腫瘍領域形状等に基づいて、最初の放射線治療計画(その時点で最新の放射線治療計画)の立案に利用された治療計画用MR画像MR_1から、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lに変形する変換マップを作成する。算出された線量分布は、作成された変換マップで略同じ部位であると同定された位置同士で比較される。このとき、比較の結果は、作成された変換マップにより同定された同じ位置同士での線量の変化量[Gy]である。本変形例に係る放射線治療では、例えば、MPR処理が施された再計画用MR画像MR_L上に、算出された線量の変化量が表示される。このような構成であれば、さらに詳細に治療計画用MR画像について比較することができる。 The dose distribution may be compared in more detail. For example, a dose distribution based on the latest treatment plan is calculated based on the newly acquired replanning MR image MR_L and the treatment planning CT image CT_1 used in the planning of the first radiation therapy plan (the latest radiation therapy plan at that time). The calculated dose distribution is displayed on the newly acquired replanning MR image MR_L together with the tumor area and the risk area, for example, as shown in FIG. 8. Furthermore, in the radiation therapy according to this modified example, a transformation map is created that transforms the treatment planning MR image MR_1 used in the planning of the first radiation therapy plan (the latest radiation therapy plan at that time) into the newly acquired replanning MR image MR_L based on the body shape, organ shape, tumor area shape, etc. The calculated dose distribution is compared between positions identified as being approximately the same site in the created transformation map. At this time, the result of the comparison is the change in dose [Gy] between the same positions identified by the created transformation map. In radiation therapy according to this modified example, for example, the calculated change in dose is displayed on the replanning MR image MR_L that has been subjected to MPR processing. With this configuration, it is possible to compare the treatment planning MR images in even more detail.
なお、特定された腫瘍領域やリスク領域がさらに重畳表示されてもよい。また、腫瘍領域やリスク領域のDVHがさらに表示されてもよい。例えば、最新の放射線治療計画の立案時に同定された腫瘍領域やリスク領域のDVHは、それぞれ赤と黒の点線で表示される。さらに、体形変化や腫瘍領域の変化によって生じた線量変化を鑑みたDVHは、それぞれ赤と黒の実線で表示される。つまり、算出されたDVHと同時に、その時点で最新の放射線治療計画に関するDVHが表示される。このような構成であれば、医師等のユーザは、より詳細に腫瘍領域及び/又は患者の体形に関する差異を把握することができる。 The identified tumor area or risk area may be further superimposed. The DVH of the tumor area or risk area may also be further displayed. For example, the DVH of the tumor area or risk area identified when the latest radiation therapy plan was created is displayed as a red and black dotted line, respectively. Furthermore, the DVH considering the dose change caused by the change in body shape or the change in the tumor area is displayed as a red and black solid line, respectively. In other words, the DVH related to the latest radiation therapy plan at that time is displayed at the same time as the calculated DVH. With this configuration, a user such as a doctor can grasp the differences in the tumor area and/or the patient's body shape in more detail.
(第6の変形例)
以下、本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に実施形態との相違点について説明する。なお、以下の説明において、実施形態と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Sixth Modification)
The radiation therapy planning apparatus and the radiation therapy planning method according to this modification will be described below. Here, the differences from the embodiment will be mainly described. In the following description, components having the same or substantially the same functions as those in the embodiment will be given the same reference numerals and will be described repeatedly only when necessary.
実施形態では、2つの治療計画用MR画像間の位置の対応関係に基づいて治療計画用CT画像を変形することにより再計画用の仮想CT画像を生成する放射線治療計画装置4を例として説明した。しかしながら、再計画用の仮想CT画像の生成は、これに限らない。 In the embodiment, a radiation therapy planning device 4 has been described as an example that generates a virtual CT image for replanning by deforming a CT image for treatment planning based on the positional correspondence between two MR images for treatment planning. However, the generation of a virtual CT image for replanning is not limited to this.
以下の説明は、L回目の治療回に関する放射線治療を例として説明する。 The following explanation uses radiation therapy for the Lth treatment session as an example.
例えば、本変形例に係る放射線治療では、最初の放射線治療計画(最新の放射線治療計画)の立案に利用された治療計画用CT画像CT_1及び治療計画用MR画像MR_1に基づいて、MRI画素値とCT値との変換テーブルが作成される。つまり、治療計画機能411は、新たに収集された治療計画用MR画像のMRI画素値をCT値に変換するCT値変換機能を含む。その後、作成された変換テーブルを用いて、新たに収集された再計画用MR画像MR_LのMRI画素値は、CT値に変換される。再計画は、変換されたCT値に基づいて行われる。ただし、MR画像では骨情報が十分に抽出できない。一方で、骨情報は体形変化などと異なり、数週間で大きく変化することはない。そこで、本変形例に係る放射線治療では、最初の放射線治療計画(最新の放射線治療計画)の立案に利用された治療計画用CT画像CT_1から骨情報を抽出する。抽出された骨情報は、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lに合成され、表示される。なお、変換されたCT値に基づいて、再計画用の仮想CT画像が生成された上で、仮想CT画像に抽出された骨情報が合成されてもよい。このような構成であっても、上述と同様の効果が得られる。 For example, in the radiation therapy according to this modified example, a conversion table between MRI pixel values and CT values is created based on the treatment planning CT image CT_1 and the treatment planning MR image MR_1 used in the planning of the first radiation therapy plan (latest radiation therapy plan). That is, the treatment planning function 411 includes a CT value conversion function that converts the MRI pixel values of the newly collected treatment planning MR image to CT values. Then, using the created conversion table, the MRI pixel values of the newly collected re-planning MR image MR_L are converted to CT values. Re-planning is performed based on the converted CT values. However, bone information cannot be sufficiently extracted from the MR image. On the other hand, unlike changes in body shape, bone information does not change significantly in a few weeks. Therefore, in the radiation therapy according to this modified example, bone information is extracted from the treatment planning CT image CT_1 used in the planning of the first radiation therapy plan (latest radiation therapy plan). The extracted bone information is synthesized with the newly collected re-planning MR image MR_L and displayed. In addition, a virtual CT image for replanning may be generated based on the converted CT values, and the extracted bone information may be synthesized into the virtual CT image. Even with this configuration, the same effect as described above can be obtained.
なお、合成に用いられる骨情報は、治療計画用CT画像CT_1から抽出された骨情報に限らず、例えば股関節のような個体差の少ない部位であれば、標準股関節等であってもよい。 The bone information used for synthesis is not limited to bone information extracted from the treatment planning CT image CT_1, but may be, for example, a standard hip joint, etc., if it is a part with little individual variation, such as the hip joint.
(第7の変形例)
以下、本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に第6の変形例との相違点について説明する。なお、以下の説明において、第6の変形例と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Seventh Modification)
The radiation therapy planning apparatus and the radiation therapy planning method according to this modification will be described below. Here, the differences from the sixth modification will be mainly described. In the following description, the same reference numerals are used for components having the same or substantially the same functions as those in the sixth modification, and redundant description will be given only when necessary.
臓器によってMRI画素値とCT値との関係が異なる場合がある。このため、MRI画素値とCT値との変換テーブルは、部位ごとに作成されてもよい。新たに収集された再計画用MR画像MR_LのMRI画素値は、作成された部位ごとの変換テーブルを用いて、CT値に変換される。この構成であれば、より精度良く再計画用の仮想CT画像を生成できる。 The relationship between MRI pixel values and CT values may differ depending on the organ. For this reason, a conversion table between MRI pixel values and CT values may be created for each part. The MRI pixel values of the newly acquired re-planning MR image MR_L are converted to CT values using the conversion table created for each part. With this configuration, a virtual CT image for re-planning can be generated with greater accuracy.
(第8の変形例)
以下、本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に実施形態との相違点について説明する。なお、以下の説明において、実施形態と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Eighth Modification)
The radiation therapy planning apparatus and the radiation therapy planning method according to this modification will be described below. Here, the differences from the embodiment will be mainly described. In the following description, components having the same or substantially the same functions as those in the embodiment will be given the same reference numerals and will be described repeatedly only when necessary.
実施形態では、2つの治療計画用MR画像間の位置の対応関係に基づいて治療計画用CT画像を変形することにより再計画用の仮想CT画像を生成する放射線治療計画装置4を例として説明した。しかしながら、再計画用の仮想CT画像の生成は、これに限らない。 In the embodiment, a radiation therapy planning device 4 has been described as an example that generates a virtual CT image for replanning by deforming a CT image for treatment planning based on the positional correspondence between two MR images for treatment planning. However, the generation of a virtual CT image for replanning is not limited to this.
以下の説明は、L回目の治療回に関する放射線治療を例として説明する。 The following explanation uses radiation therapy for the Lth treatment session as an example.
例えば、本変形例に係る放射線治療では、上記の実施形態と同様にして、最初の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用MR画像MR_1と、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lとの位置合わせが行われる。位置合わせは、臓器情報や腫瘍情報、体形等に基づいて行われる。次に、再計画用MR画像MR_Lの任意の点が治療計画用MR画像MR_1上でどこに対応するかを同定する。これらの処理は、一般にワーピング等で使用されている処理である。ここで、治療計画用CT画像CT_1と治療計画用MR画像MR_1との対応関係は、最初の放射線治療計画が立案されるとき等に同定されている。その後、再計画用MR画像MR_Lに関して、ボクセルごとに以下の処理を行う。 For example, in radiation therapy according to this modified example, the treatment planning MR image MR_1 used in creating the initial radiation therapy plan is aligned with the newly acquired re-planning MR image MR_L in the same manner as in the above embodiment. The alignment is performed based on organ information, tumor information, body shape, and the like. Next, it is identified where an arbitrary point on the re-planning MR image MR_L corresponds on the treatment planning MR image MR_1. These processes are generally used in warping and the like. Here, the correspondence between the treatment planning CT image CT_1 and the treatment planning MR image MR_1 is identified when the initial radiation therapy plan is created, etc. After that, the following process is performed for each voxel on the re-planning MR image MR_L.
まず、治療計画用MR画像MR_1上のボクセルを同定する。次に、治療計画用CT画像CT_1上のボクセルを同定する。次に、同定された治療計画用CT画像CT_1上のボクセルのCT値を、再計画用MR画像MR_Lのボクセル値に割り当てる。本変形例に係る放射線治療では、これらの処理を再計画用MR画像MR_Lのすべてのボクセルに対して行うことにより、現在の患者状態に応じた再計画用の仮想CT画像を生成できる。 First, voxels are identified on the treatment planning MR image MR_1. Next, voxels are identified on the treatment planning CT image CT_1. Next, the CT values of the identified voxels on the treatment planning CT image CT_1 are assigned to voxel values in the re-planning MR image MR_L. In radiation therapy according to this modified example, these processes are performed on all voxels in the re-planning MR image MR_L, thereby generating a virtual CT image for re-planning that corresponds to the current patient condition.
(第9の変形例)
以下、本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に実施形態との相違点について説明する。なお、以下の説明において、実施形態と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Ninth Modification)
The radiation therapy planning apparatus and the radiation therapy planning method according to this modification will be described below. Here, the differences from the embodiment will be mainly described. In the following description, components having the same or substantially the same functions as those in the embodiment will be given the same reference numerals and will be described repeatedly only when necessary.
以下の説明は、L回目の治療回に関する放射線治療を例として説明する。 The following explanation uses radiation therapy for the Lth treatment session as an example.
例えば、本変形例に係る放射線治療では、ミューチャルインフォメーション(相互情報量)を用いて新たに収集された再計画用MR画像MR_Lから再計画用の仮想CT画像CT_Lが生成されてもよい。このとき、最初の放射線治療計画の立案に利用された治療計画用MR画像MR_1と、新たに収集された再計画用MR画像MR_Lとの位置合わせは、ミューチャルインフォメーションを用いて同定される。ここで、ミューチャルインフォメーションは、例えば、治療計画用MR画像MR_1の画素値を知ることによって得られる再計画用MR画像MR_Lの画素値についての情報量を表す。つまり、ミューチャルインフォメーションが高いとき、2つの治療計画用MR画像間の相関は高い。また、第6の変形例と同様に、再計画用MR画像MR_Lに抽出された骨情報が合成される。このような構成であっても上述と同様の効果が得られる。また、ここではミューチャルインフォメーションを用いて再計画用MR画像MR_Lから仮想CT画像CT_Lを作成したが、ディープラーニングを用いて作成しても良い。この時使用されるディープラーニングのアルゴリズムとしてはGAN(Generative Adversarial Network)が一例として考えられる。なおGANで作成した仮想CT画像は骨情報を含むが、骨情報の信頼性は低い。したがって、GANで作成した仮想CT画像においても、骨情報を治療計画用CT画像CT_1の情報と入れ替えることが望ましい。 For example, in the radiation therapy according to this modification, a virtual CT image CT_L for replanning may be generated from a newly collected replanning MR image MR_L using mutual information. At this time, the alignment between the treatment planning MR image MR_1 used in the planning of the initial radiation therapy plan and the newly collected replanning MR image MR_L is identified using mutual information. Here, the mutual information represents, for example, the amount of information about the pixel values of the replanning MR image MR_L obtained by knowing the pixel values of the treatment planning MR image MR_1. In other words, when the mutual information is high, the correlation between the two treatment planning MR images is high. Also, as in the sixth modification, the extracted bone information is synthesized in the replanning MR image MR_L. Even with such a configuration, the same effect as described above can be obtained. Also, here, the virtual CT image CT_L is created from the replanning MR image MR_L using mutual information, but it may be created using deep learning. One example of the deep learning algorithm used in this case is GAN (Generative Adversarial Network). Although the virtual CT image created with GAN contains bone information, the reliability of the bone information is low. Therefore, it is desirable to replace the bone information with the information of the treatment planning CT image CT_1 in the virtual CT image created with GAN.
(第10の変形例)
以下、本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に実施形態との相違点について説明する。なお、以下の説明において、実施形態と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Tenth Modification)
The radiation therapy planning apparatus and radiation therapy planning method according to this modification will be described below. Here, differences from the embodiment will be mainly described. In the following description, components having the same or substantially the same functions as those in the embodiment will be given the same reference numerals and will be described repeatedly only when necessary.
本変形例に係る放射線治療において、放射線治療計画の再計画が必要であると判断されたとき、任意のタイミングで再計画用CT画像が収集されてもよい。このとき、新たに収集された再計画用CT画像を用いて再計画が行われる。ここで、再計画用CT画像は、再収集された治療計画用CT画像であり、放射線治療計画の再計画に利用される治療計画用CT画像である。このような構成であれば、例えば骨情報が変化した可能性がある場合でも適切に再計画できるとともに、再計画ごとに再計画用CT画像が撮像される場合と比較して患者の被曝を低減できる。あるいは第1のMR画像と、第2のMR画像との中で、骨と推定される部位を抽出し、骨構造を比較して、MR画像間における骨構造の差異が大きいとき(骨情報が変化したと判断されたとき)のみ再計画用CT画像を収集してもよい。 In the radiation therapy according to this modified example, when it is determined that replanning of the radiation therapy plan is necessary, a replanning CT image may be collected at any timing. At this time, replanning is performed using a newly collected replanning CT image. Here, the replanning CT image is a recollected treatment planning CT image, and is a treatment planning CT image used for replanning the radiation therapy plan. With this configuration, for example, even if there is a possibility that bone information has changed, appropriate replanning can be performed, and the patient's exposure can be reduced compared to when a replanning CT image is captured for each replanning. Alternatively, a site estimated to be bone may be extracted from the first MR image and the second MR image, and the bone structures may be compared, and a replanning CT image may be collected only when the difference in bone structure between the MR images is large (when it is determined that the bone information has changed).
なお、上述の実施形態及び変形例では、放射線治療計画装置4において放射線治療計画の立案が行われる場合を例として説明したが、これに限らない。例えば、演算回路41が放射線治療計画プログラムを実行することにより実現する各機能の一部又は全部は、治療計画用X線CT装置1や治療計画用MRI装置2、放射線治療装置6、放射線治療システム100の外部に設けられたサーバ等において実現されてもよい。つまり、演算回路41の一部又は全部は、これらに設けられていてもよい。また、CT値を放射線治療に使用するビームでの減弱係数に変換する機能は、治療計画用X線CT装置1で実行されてもよいし、放射線治療計画装置4で実行されてもよい。 In the above-mentioned embodiment and modified example, the case where the radiation therapy plan is created in the radiation therapy planning device 4 has been described as an example, but this is not limited to the above. For example, some or all of the functions realized by the arithmetic circuit 41 executing the radiation therapy planning program may be realized in the treatment planning X-ray CT device 1, the treatment planning MRI device 2, the radiation therapy device 6, or a server provided outside the radiation therapy system 100. In other words, some or all of the arithmetic circuit 41 may be provided in these. In addition, the function of converting the CT value into the attenuation coefficient in the beam used for radiation therapy may be executed by the treatment planning X-ray CT device 1 or the radiation therapy planning device 4.
なお、放射線治療システム100には、Positron Emission Tomography(PET)装置やSingle Photon Emission Computed Tomography(SPECT)装置、PET-CT装置、超音波診断装置、X線アンギオ装置等がさらに含まれていてもよい。一方で、治療計画用MR画像や治療計画用CT画像は、放射線治療システム100の外部から取得されてもよい。つまり、放射線治療システム100は、治療計画用X線CT装置1や治療計画用MRI装置2を備えていなくてもよい。 The radiation therapy system 100 may further include a Positron Emission Tomography (PET) device, a Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) device, a PET-CT device, an ultrasound diagnostic device, an X-ray angiography device, etc. On the other hand, the treatment planning MR images and treatment planning CT images may be acquired from outside the radiation therapy system 100. In other words, the radiation therapy system 100 does not need to include a treatment planning X-ray CT device 1 or a treatment planning MRI device 2.
(第11の変形例)
以下、本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に実施形態との相違点について説明する。なお、以下の説明において、実施形態と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Eleventh Modification)
The radiation therapy planning apparatus and the radiation therapy planning method according to this modification will be described below. Here, the differences from the embodiment will be mainly described. In the following description, components having the same or substantially the same functions as those in the embodiment will be given the same reference numerals and will be described repeatedly only when necessary.
図9は、第11の変形例に係る放射線治療の各治療回において使用される画像種を示す図である。図9に示すように、最初の放射線治療計画において、治療計画用CT画像CT_1が取得され、治療計画用CT画像CT_1に基づいて放射線治療計画が立案される。治療計画用MR画像は取得されない。2回目以降の任意の治療回において、上記の実施形態と同様、計画用MR画像が収集され、当該再計画用MR画像と治療計画用CT画像CT_1とで腫瘍領域及び/又は患者体形が比較される。次に、ユーザの判断や、腫瘍領域及び/又は患者体形の差異と閾値との大小関係に基づいて、再計画の有無が判定される。再計画が必要であると判定された場合、当該再計画用MR画像と治療計画用CT画像CT_1とに基づいて、当該再計画用MR画像に対応する疑似的なCT画像である仮想CT画像が生成される。そして、仮想CT画像に基づいて放射線治療計画が再計画される。なお、仮想CT画像に基づいて電子密度画像又は物理密度画像が生成され、電子密度画像又は物理密度画像に基づいて放射線治療計画が再計画されてもよい。 9 is a diagram showing the image types used in each treatment of radiation therapy according to the eleventh modified example. As shown in FIG. 9, in the first radiation therapy plan, a treatment planning CT image CT_1 is acquired, and a radiation therapy plan is made based on the treatment planning CT image CT_1. No treatment planning MR image is acquired. In any treatment from the second time onwards, a planning MR image is collected as in the above embodiment, and the tumor area and/or the patient's body shape are compared between the re-planning MR image and the treatment planning CT image CT_1. Next, the presence or absence of re-planning is determined based on the user's judgment or the magnitude relationship between the difference in the tumor area and/or the patient's body shape and a threshold value. If it is determined that re-planning is necessary, a virtual CT image, which is a pseudo CT image corresponding to the re-planning MR image, is generated based on the re-planning MR image and the treatment planning CT image CT_1. Then, the radiation therapy plan is re-planned based on the virtual CT image. In addition, an electron density image or a physical density image may be generated based on the virtual CT image, and the radiation therapy plan may be re-planned based on the electron density image or the physical density image.
上記の通り、第11の変形例によれば、治療計画用CT画像と再計画用MR画像との間で腫瘍領域及び又は患者体形の比較が行われる。この方法によれば、治療計画用MR画像が存在しない場合であっても、治療計画時と各治療回との間の腫瘍領域及び又は患者体形の形状の変化を検出することが可能になる。 As described above, according to the eleventh modified example, the tumor area and/or the patient's body shape is compared between the treatment planning CT image and the re-planning MR image. This method makes it possible to detect changes in the shape of the tumor area and/or the patient's body shape between the time of treatment planning and each treatment session, even if the treatment planning MR image does not exist.
(第12の変形例)
以下、本変形例に係る放射線治療計画装置及び放射線治療計画方法を説明する。ここでは、主に実施形態との相違点について説明する。なお、以下の説明において、実施形態と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Twelfth Modification)
The radiation therapy planning apparatus and the radiation therapy planning method according to this modification will be described below. Here, the differences from the embodiment will be mainly described. In the following description, components having the same or substantially the same functions as those in the embodiment will be given the same reference numerals and will be described repeatedly only when necessary.
図10は、第12の変形例に係る放射線治療の各治療回において使用される画像種を示す図である。図10に示すように、第12の変形例においては、治療計画立案の補助として、MR画像と超音波画像との両方が使用される。 Figure 10 is a diagram showing the types of images used in each radiation therapy session in the 12th modified example. As shown in Figure 10, in the 12th modified example, both MR images and ultrasound images are used to assist in creating a treatment plan.
図10に示すように、例えば、治療計画用CT画像CT_1と治療計画用MR画像MR_1とが取得され、治療計画用CT画像CT_1と治療計画用MR画像MR_1とに基づいて初回の放射線治療計画が立案される。 As shown in FIG. 10, for example, a treatment planning CT image CT_1 and a treatment planning MR image MR_1 are acquired, and an initial radiation therapy plan is created based on the treatment planning CT image CT_1 and the treatment planning MR image MR_1.
2回目以降の任意の治療回において、腫瘍領域及び又は患者体形を監視するため、超音波診断装置により患者を超音波撮像する。例えば、超音波診断装置の処理回路は、超音波プローブを介して患者体内の複数の3次元領域をそれぞれ超音波撮像し、複数の3次元領域にそれぞれ対応する複数の3次元超音波画像(ボリュームデータ)を生成する。例えば、治療計画用CT画像CT_1と治療計画用MR画像MR_1との撮像領域に相当する3次元領域が複数回に分割して超音波撮像される。なお、超音波撮像対象の3次元領域は治療計画用CT画像CT_1と治療計画用MR画像MR_1との撮像領域よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。 In any treatment session from the second onwards, the patient is ultrasonically imaged using an ultrasonic diagnostic device in order to monitor the tumor area and/or the patient's body shape. For example, a processing circuit of the ultrasonic diagnostic device ultrasonically images multiple three-dimensional regions within the patient's body via an ultrasonic probe, and generates multiple three-dimensional ultrasonic images (volume data) corresponding to the multiple three-dimensional regions. For example, a three-dimensional region corresponding to the imaging area of the treatment planning CT image CT_1 and the treatment planning MR image MR_1 is divided and ultrasonically imaged multiple times. Note that the three-dimensional region to be ultrasonically imaged may be larger or smaller than the imaging area of the treatment planning CT image CT_1 and the treatment planning MR image MR_1.
超音波プローブには位置センサが設けられており、当該位置センサにより、超音波撮像時の超音波プローブの位置が検出される。超音波プローブの位置データは各3次元超音波画像に関連付けられる。超音波診断装置の処理回路は、複数の3次元超音波画像を、超音波プローブの位置データに従い繋ぎ合わせることにより、治療計画用CT画像CT_1及びと治療計画用MR画像MR_1の撮像領域に相当する広範囲の3次元領域に関する3次元超音波画像が生成される。以下、生成された3次元超音波画像を再計画用超音波画像と呼ぶことにする。生成された再計画用超音波画像が放射線治療計画装置4により取得される。 The ultrasound probe is provided with a position sensor, which detects the position of the ultrasound probe during ultrasound imaging. The position data of the ultrasound probe is associated with each three-dimensional ultrasound image. The processing circuit of the ultrasound diagnostic device stitches together multiple three-dimensional ultrasound images according to the position data of the ultrasound probe, thereby generating a three-dimensional ultrasound image of a wide three-dimensional area corresponding to the imaging area of the treatment planning CT image CT_1 and the treatment planning MR image MR_1. Hereinafter, the generated three-dimensional ultrasound image will be referred to as a re-planning ultrasound image. The generated re-planning ultrasound image is acquired by the radiation therapy planning device 4.
各治療回の再計画用超音波画像と治療計画用MR画像MR_1とで腫瘍領域及び/又は患者体形が比較される。なお、超音波プローブは患者に当接されるので、再計画用超音波画像に患者体表がほとんど描画されることはない。よって、演算回路41は、各治療回の再計画用超音波画像と治療計画用MR画像MR_1とで腫瘍領域を比較すればよい。 The tumor area and/or the patient's body shape are compared between the re-planning ultrasound image of each treatment session and the treatment planning MR image MR_1. Note that since the ultrasound probe is in contact with the patient, the patient's body surface is hardly drawn in the re-planning ultrasound image. Therefore, the calculation circuit 41 only needs to compare the tumor area between the re-planning ultrasound image of each treatment session and the treatment planning MR image MR_1.
次に、ユーザの判断や、腫瘍領域の差異と閾値との大小関係に基づいて、腫瘍領域の形状に変化があるか否かが判定される。腫瘍領域の形状に変化があると判定された場合、より詳細に形状変化を観察するため、治療計画用MRI装置2により再計画用MR画像MR_Nが生成され、放射線治療計画装置4により取得される。放射線治療計画装置4の演算回路41は、実施形態と同様、治療計画用MR画像MR_1と再計画用MR画像MR_Nとで腫瘍領域及び/又は患者体形を比較する。そして、ユーザの判断や、腫瘍領域の差異と閾値との大小関係に基づいて、再計画の有無が判定される。 Next, it is determined whether or not there has been a change in the shape of the tumor region based on the user's judgment and the magnitude relationship between the difference in the tumor region and the threshold value. If it is determined that there has been a change in the shape of the tumor region, a replanning MR image MR_N is generated by the treatment planning MRI device 2 and acquired by the radiation therapy planning device 4 in order to observe the shape change in more detail. As in the embodiment, the arithmetic circuit 41 of the radiation therapy planning device 4 compares the tumor region and/or the patient's body shape between the treatment planning MR image MR_1 and the replanning MR image MR_N. Then, based on the user's judgment and the magnitude relationship between the difference in the tumor region and the threshold value, it is determined whether or not there is a need for replanning.
再計画が必要であると判定された場合、当該再計画用MR画像MR_Nと治療計画用CT画像CT_1とに基づいて、当該再計画用MR画像MR_Nに対応する疑似的なCT画像である仮想CT画像が生成される。そして、仮想CT画像に基づいて放射線治療計画が再計画される。なお、仮想CT画像に基づいて電子密度画像又は物理密度画像が生成され、電子密度画像又は物理密度画像に基づいて放射線治療計画が再計画されてもよい。また、当該再計画用MR画像MR_Nと治療計画用CT画像CT_1と再計画用超音波画像US_Nとに基づいて仮想CT画像が生成されてもよいし、治療計画用CT画像CT_1と再計画用超音波画像US_Nとに基づいて仮想CT画像が生成されてもよい。 If it is determined that replanning is necessary, a virtual CT image, which is a pseudo CT image corresponding to the replanning MR image MR_N, is generated based on the replanning MR image MR_N and the treatment planning CT image CT_1. Then, the radiation therapy plan is replanned based on the virtual CT image. Note that an electron density image or a physical density image may be generated based on the virtual CT image, and the radiation therapy plan may be replanned based on the electron density image or the physical density image. Also, a virtual CT image may be generated based on the replanning MR image MR_N, the treatment planning CT image CT_1, and the replanning ultrasound image US_N, or a virtual CT image may be generated based on the treatment planning CT image CT_1 and the replanning ultrasound image US_N.
このように、第12の変形例によれば、MR撮像に比して簡易且つ患者負担の少ない超音波撮像により再計画用画像を取得することが可能になる。 In this way, according to the 12th modified example, it is possible to obtain replanning images using ultrasound imaging, which is simpler and less burdensome for the patient than MR imaging.
上記の処理においては、各治療回の再計画用超音波画像と治療計画用MR画像MR_1との比較により腫瘍領域の形状に変化があると判定された場合、再計画用MR画像MR_Nが生成されるとしたが、再計画用MR画像MR_Nが生成されなくてもよい。この場合、治療計画用CT画像CT_1と再計画用超音波画像US_Nとに基づいて仮想CT画像が生成されればよい。 In the above process, if a change in the shape of the tumor area is determined by comparing the re-planning ultrasound image of each treatment session with the treatment planning MR image MR_1, a re-planning MR image MR_N is generated, but the re-planning MR image MR_N does not have to be generated. In this case, a virtual CT image may be generated based on the treatment planning CT image CT_1 and the re-planning ultrasound image US_N.
また、上記の処理においては、治療計画用に超音波画像は取得されないものとした。しかしながら、治療計画用超音波画像が取得されてもよい。この場合、初回の放射線治療計画は、治療計画用CT画像に基づいて立案されてもよいし、治療計画用CT画像と治療計画用超音波画像とに基づいて立案されてもよいし、治療計画用CT画像と治療計画用超音波画像と治療計画用MR画像とに基づいて立案されてもよい。また、再計画用超音波画像は、治療計画用超音波画像との間で腫瘍領域の比較が行われればよい。 In addition, in the above process, it is assumed that ultrasound images are not acquired for the treatment plan. However, ultrasound images for the treatment plan may be acquired. In this case, the initial radiation therapy plan may be created based on the CT images for the treatment plan, or based on the CT images for the treatment plan and the ultrasound images for the treatment plan, or based on the CT images for the treatment plan, the ultrasound images for the treatment plan, and the MR images for the treatment plan. Also, the re-planning ultrasound images may be compared with the ultrasound images for the treatment plan for the tumor area.
上記の処理においては、治療計画用MR画像は取得されなくてもよい。この場合、初回の放射線治療計画は、治療計画用CT画像に基づいて立案されればよい。また、再計画用超音波画像は、治療計画用CT画像との間で腫瘍領域の比較が行われればよい。 In the above process, MR images for treatment planning do not need to be acquired. In this case, the initial radiation therapy plan may be created based on the CT images for treatment planning. Furthermore, the re-planning ultrasound images may be compared with the CT images for treatment planning for the tumor area.
(総論)
上記の幾つかの実施形態及び変形例によれば、放射線治療計画装置4は、比較部と生成部とを有する。比較部は、患者の放射線治療計画に用いられた当該患者の第1の治療計画用医用画像と放射線治療計画の後に撮影された当該患者の計画後医用画像とを比較する。生成部は、比較部による比較の結果に応じて、放射線治療計画に用いられた第2の治療計画用医用画像と計画後医用画像とに基づいて治療計画変更画像を生成する。
(General remarks)
According to some of the above-mentioned embodiments and modifications, the radiation therapy planning device 4 includes a comparison unit and a generation unit. The comparison unit compares a first treatment planning medical image of a patient used in the radiation therapy plan of the patient with a post-planning medical image of the patient captured after the radiation therapy plan. The generation unit generates a modified treatment plan image based on the second treatment planning medical image and the post-planning medical image used in the radiation therapy plan according to a result of the comparison by the comparison unit.
治療計画変更画像は、コントラストについては、第2の治療計画用医用画像のコントラストに対応し、描画される患者体内構造については、計画後医用画像に描画される患者体内構造に対応する。すなわち、計画後において、第2の治療計画用医用画像を生成するための医用画像診断装置により患者を撮像することなく、第2の治療計画用医用画像のコントラストに対応し、且つ計画後医用画像における患者体内構造が描画された医用画像を生成することができる。 The contrast of the treatment plan change image corresponds to that of the second treatment plan medical image, and the patient's internal body structures depicted correspond to those depicted in the post-planning medical image. In other words, after planning, a medical image can be generated that corresponds to the contrast of the second treatment plan medical image and depicts the patient's internal body structures in the post-planning medical image, without imaging the patient with a medical imaging diagnostic device for generating the second treatment plan medical image.
一例として、第1の治療計画用医用画像は、当該患者の治療計画用MR画像又は治療計画用超音波画像であり、第2の治療計画用医用画像は、当該患者の治療計画用CT画像であり、計画後医用画像は、当該患者の計画後MR画像又は計画後超音波画像である。この場合、比較部は、治療計画用MR画像と計画後MR画像又は計画後超音波画像とを比較する。他の例として、第1の治療計画用医用画像と第2の治療計画用医用画像とは、当該患者の治療計画用CT画像であり、計画後医用画像は、当該患者の計画後MR画像又は計画後超音波画像である。この場合、比較部は、治療計画用CT画像と計画後MR画像又は計画後超音波画像とを比較する。これらの例によれば、患者のX線被曝なしに、X線CTのコントラストに対応し、且つ計画後医用画像における患者体内構造が描画された治療計画変更画像を生成することができる。 As an example, the first medical image for treatment planning is a treatment planning MR image or a treatment planning ultrasound image of the patient, the second medical image for treatment planning is a treatment planning CT image of the patient, and the post-planning medical image is a post-planning MR image or a post-planning ultrasound image of the patient. In this case, the comparison unit compares the treatment planning MR image with the post-planning MR image or the post-planning ultrasound image. As another example, the first medical image for treatment planning and the second medical image for treatment planning are treatment planning CT images of the patient, and the post-planning medical image is a post-planning MR image or a post-planning ultrasound image of the patient. In this case, the comparison unit compares the treatment planning CT image with the post-planning MR image or the post-planning ultrasound image. According to these examples, it is possible to generate a modified treatment plan image that corresponds to the contrast of X-ray CT and depicts the internal structure of the patient in the post-planning medical image without exposing the patient to X-rays.
具体的には、生成部は、治療計画変更画像として、治療計画用CT画像と計画後MR画像又は計画後超音波画像とに基づいて仮想CT画像、電子密度画像又は物理密度画像を生成する。より詳細には、生成部は、治療計画用CT画像に関する骨領域と計画後MR画像又は計画後超音波画像に関する腫瘍領域及び/又は患者体形とに基づいて、仮想CT画像、電子密度画像又は物理密度画像を生成する。生成部は、腫瘍領域の画素値をCT値に変換し、置き換え後の計画後MR画像又は計画後超音波画像に当該骨領域を合成して仮想CT画像を生成する。生成部は、仮想CT画像の各画素のCT値を電子密度又は物理密度に変換することにより電子密度画像又は物理密度画像を生成する。 Specifically, the generating unit generates a virtual CT image, an electron density image, or a physical density image as a treatment plan change image based on the treatment planning CT image and the planned MR image or the planned ultrasound image. More specifically, the generating unit generates a virtual CT image, an electron density image, or a physical density image based on the bone region in the treatment planning CT image and the tumor region and/or the patient's body shape in the planned MR image or the planned ultrasound image. The generating unit converts the pixel values of the tumor region into CT values, and synthesizes the bone region with the replaced planned MR image or the planned ultrasound image to generate a virtual CT image. The generating unit generates an electron density image or a physical density image by converting the CT value of each pixel of the virtual CT image into electron density or physical density.
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、正確かつ低被曝量で放射線治療計画の再計画に係る処理を行うことができる。 According to at least one of the embodiments described above, processing related to replanning a radiation therapy plan can be performed accurately and with low radiation exposure.
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU、GPU、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(Programmable Logic Device:PLD)等の回路を意味する。PLDは、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)を含む。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。プログラムが保存された記憶回路は、コンピュータ読取可能な非一時的記録媒体である。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、プログラムを実行するのではなく、論理回路の組合せにより当該プログラムに対応する機能を実現してもよい。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1及び図2における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 The term "processor" used in the above description means, for example, a circuit such as a CPU, a GPU, an application specific integrated circuit (ASIC), or a programmable logic device (PLD). PLDs include simple programmable logic devices (SPLDs), complex programmable logic devices (CPLDs), and field programmable gate arrays (FPGAs). The processor realizes its function by reading and executing a program stored in a memory circuit. The memory circuit in which the program is stored is a non-transitory computer-readable recording medium. Note that instead of storing a program in a memory circuit, the program may be directly embedded in the circuit of the processor. In this case, the processor realizes its function by reading and executing the program embedded in the circuit. Also, instead of executing a program, a function corresponding to the program may be realized by a combination of logic circuits. Note that each processor in this embodiment is not limited to being configured as a single circuit for each processor, but may be configured as a single processor by combining multiple independent circuits to realize its function. Furthermore, multiple components in Figures 1 and 2 may be integrated into a single processor to achieve the functions.
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, modifications, and combinations of embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and spirit of the invention.
1…治療計画用X線コンピュータ断層撮像(CT)装置
2…治療計画用磁気共鳴イメージング(MRI)装置
3…PACS
4…放射線治療計画装置
5…放射線治療情報システム
6…放射線治療装置
41…演算回路
42…画像処理回路
43…通信回路
44…表示回路
45…入力回路
46…記憶回路
100…放射線治療システム
411…治療計画機能
412…画像取得機能
413…画像比較機能
414…判定機能
415…表示制御機能
1... X-ray computed tomography (CT) device for treatment planning 2... Magnetic resonance imaging (MRI) device for treatment planning 3... PACS
4...Radiation therapy planning device 5...Radiation therapy information system 6...Radiation therapy device 41...Arithmetic circuit 42...Image processing circuit 43...Communication circuit 44...Display circuit 45...Input circuit 46...Memory circuit 100...Radiation therapy system 411...Treatment planning function 412...Image acquisition function 413...Image comparison function 414...Judgment function 415...Display control function
Claims (15)
前記比較部による比較の結果に応じて、前記放射線治療計画に用いられた第2の治療計画用医用画像と前記計画後医用画像とに基づいて治療計画変更画像を生成する生成部と、を具備し、
前記第1の治療計画用医用画像は、前記患者の治療計画用MR画像又は治療計画用超音波画像であり、
前記第2の治療計画用医用画像は、前記患者の治療計画用CT画像であり、
前記計画後医用画像は、前記患者の計画後MR画像又は計画後超音波画像であり、
前記比較部は、前記治療計画用MR画像と前記計画後MR画像又は計画後超音波画像とを比較し、
前記生成部は、前記治療計画変更画像として、前記治療計画用CT画像と前記計画後MR画像又は計画後超音波画像とに基づいて仮想CT画像、電子密度画像又は物理密度画像を生成する、
放射線治療計画装置。 a comparison unit that compares a first treatment planning medical image of the patient used in a radiation therapy plan for the patient with a post-planning medical image of the patient taken after the radiation therapy plan;
a generating unit that generates a modified treatment plan image based on the second treatment planning medical image used in the radiation therapy plan and the post-planning medical image according to a result of the comparison by the comparing unit ,
the first medical image for treatment planning is a magnetic resonance (MR) image or an ultrasound image for treatment planning of the patient;
the second treatment planning medical image is a treatment planning CT image of the patient;
the planned medical images are planned MR images or planned ultrasound images of the patient;
the comparison unit compares the treatment planning MR image with the post-planning MR image or the post-planning ultrasound image;
the generating unit generates, as the treatment plan change image, a virtual CT image, an electron density image, or a physical density image based on the treatment planning CT image and the post-planning MR image or the post-planning ultrasound image;
Radiation treatment planning equipment.
前記比較部による比較の結果に応じて、前記放射線治療計画に用いられた第2の治療計画用医用画像と前記計画後医用画像とに基づいて治療計画変更画像を生成する生成部と、を具備し、
前記第1の治療計画用医用画像と前記第2の治療計画用医用画像とは、前記患者の治療計画用CT画像であり、
前記計画後医用画像は、前記患者の計画後MR画像又は計画後超音波画像であり、
前記比較部は、前記治療計画用CT画像と前記計画後MR画像又は計画後超音波画像とを比較し、
前記生成部は、前記治療計画変更画像として、前記治療計画用CT画像と前記計画後MR画像又は計画後超音波画像とに基づいて仮想CT画像、電子密度画像又は物理密度画像を生成する、
放射線治療計画装置。 a comparison unit that compares a first treatment planning medical image of the patient used in a radiation therapy plan for the patient with a post-planning medical image of the patient taken after the radiation therapy plan;
a generating unit that generates a modified treatment plan image based on the second treatment planning medical image used in the radiation therapy plan and the post-planning medical image according to a result of the comparison by the comparing unit ,
the first medical image for treatment planning and the second medical image for treatment planning are CT images for treatment planning of the patient;
the planned medical images are planned MR images or planned ultrasound images of the patient;
the comparison unit compares the treatment planning CT image with the post-planning MR image or the post-planning ultrasound image;
the generating unit generates, as the treatment plan change image, a virtual CT image, an electron density image, or a physical density image based on the treatment planning CT image and the post-planning MR image or the post-planning ultrasound image;
Radiation treatment planning equipment.
前記生成部は、前記同定した腫瘍領域及び/又は患者体形の変化の度合いが基準を超える場合、前記治療計画変更画像を生成する、
請求項1乃至6の何れか一項記載の放射線治療計画装置。 The comparison unit identifies a tumor region and/or a patient body shape of the patient between the first treatment planning medical image and the post-planning medical image,
The generating unit generates the treatment plan change image when the degree of change in the identified tumor area and/or the patient's body shape exceeds a standard.
The radiation therapy planning system according to any one of claims 1 to 6 .
前記比較部は、前記第1の治療計画用医用画像と前記計画後医用画像とを位置合わせし、前記第1の治療計画用医用画像と前記計画後医用画像との間における腫瘍領域に関する第1の差異及び患者体形に関する第2の差異を算出し、
前記表示部は、前記計画後医用画像に基づく表示画像に、前記第1の差異が示す領域と前記第2の差異が示す領域とをそれぞれ異なる色で表示する、
請求項1記載の放射線治療計画装置。 Further comprising a display unit,
the comparison unit aligns the first treatment planning medical image and the post-planning medical image, and calculates a first difference in a tumor area and a second difference in a patient body shape between the first treatment planning medical image and the post-planning medical image;
the display unit displays an area indicated by the first difference and an area indicated by the second difference in different colors on a display image based on the post-planning medical image.
The radiation therapy planning system of claim 1.
前記比較部は、前記第1の治療計画用医用画像と前記計画後医用画像とを位置合わせし、前記第1の治療計画用医用画像と前記計画後医用画像との間における腫瘍領域に関する第1の差異及び患者体形に関する第2の差異を算出し、
前記表示部は、前記第1の差異及び前記第2の差異に対応する画像領域の体積と、前記第1の差異及び前記第2の差異に対応する画像領域が占める割合とのうち少なくとも一方を、前記計画後医用画像に基づく表示画像と共に表示する、
請求項1記載の放射線治療計画装置。 Further comprising a display unit,
the comparison unit aligns the first treatment planning medical image and the post-planning medical image, and calculates a first difference in a tumor area and a second difference in a patient body shape between the first treatment planning medical image and the post-planning medical image;
the display unit displays at least one of a volume of an image region corresponding to the first difference and the second difference and a ratio occupied by the image region corresponding to the first difference and the second difference together with a display image based on the post-planning medical image.
The radiation therapy planning system of claim 1.
前記比較部は、前記計算された投与線量に基づいて前記第1の治療計画用医用画像と前記計画後医用画像との間における放射線の人体通過軌跡の長さの変化量を算出し、
前記表示部は、前記計画後医用画像に基づく表示画像と共に、前記変化量を表示する、
請求項10記載の放射線治療計画装置。 Further comprising a display unit,
the comparison unit calculates an amount of change in a length of a trajectory of radiation passing through a human body between the first treatment planning medical image and the post-planning medical image based on the calculated administration dose;
The display unit displays the amount of change together with a display image based on the post-planning medical image.
The radiation therapy planning system of claim 10 .
前記比較部は、前記計画後医用画像に基づいて腫瘍領域及び/又はリスク領域のDVHをさらに算出し、
前記表示部は、前記計画後医用画像に基づく表示画像と共に、前記DVHを表示する、
請求項10記載の放射線治療計画装置。 Further comprising a display unit,
The comparison unit further calculates DVH of the tumor region and/or the risk region based on the post-planning medical image,
The display unit displays the DVH together with a display image based on the post-planning medical image.
The radiation therapy planning system of claim 10 .
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