JP7709853B2 - 治療計画装置、粒子線治療システム及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、治療計画装置、治療計画作成方法及びコンピュータプログラムに関する。

本発明は、好ましくは、粒子線をがん患部に照射することでがん治療を行うための粒子線治療システム、粒子線の飛程計測装置、および治療計画装置に関する。

陽子線や炭素線をはじめとする粒子線は、患者体内で停止する直前に大線量を付与する。この大線量、いわゆるブラッグピークを利用することで、Ｘ線治療と比べて腫瘍形状に合致した線量分布を形成し易く、高精度な放射線治療が実現されると期待されている。

粒子線治療においては、患者体内の水等価厚比（同じエネルギー損失を起こす水の厚さと局所的な媒質の厚さの比）の分布から粒子線毎の飛程（ブラッグピークの位置）を推定し、線量分布を計算する。この線量分布を基に、患者体内の各領域に目標の線量を付与するための各ビームの照射位置及び照射量が決定される。この照射条件を処方箋、条件の決定手順を治療計画と呼ぶ。

しかしながら、線量計算で得た飛程と実測された飛程には数％の誤差が生じることが知られている。誤差の主な原因としては、体内構造の変化と、患者毎の水等価厚比の差異が挙げられる。

飛程の計算に用いる水等価厚比の分布は、事前に撮影した患者のＸ線コンピュータ断層撮影（以降、ＣＴ）画像を、ファントムを用いて作成したＣＴ値と水等価厚比の変換テーブルによって変換することで計算される。ＣＴ画像の撮影時と粒子線照射時の体内構造の変動によって水等価厚比分布が変化することが、飛程誤差の主原因の１つ目である。一方で、ＣＴ値と水等価厚比の相関は患者によって異なるために、たとえ体内構造に変動がなくともＣＴ値から変換された水等価厚比分布には実際の分布との誤差が生じる。これが誤差の主原因の２つ目である。

一般的な治療計画では、飛程誤差を加味するために腫瘍に対して余白（以降、マージン）を加えた領域を標的体積として設定する。しかしながら、マージンが大きい場合、危険臓器に囲まれた腫瘍に対し、高線量を付与することが困難となる。従って、粒子線治療の適用範囲の拡大に向けては、飛程誤差を抑制して治療精度を向上し、マージンを削減することが求められる。

飛程誤差の主原因の１つである体内構造の変動については、ＣＴや磁気共鳴画像法によって体内構造を日々観測することで治療計画に反映することができる。一方で、水等価厚比の患者依存性による誤差を抑制するためには、患者毎の水等価厚比の分布を取得する必要がある。

水等価厚比の分布を取得する手法の一つとして、陽子線ＣＴによる水等価厚比分布の測定が検討されている。陽子線ＣＴでは、治療時よりも高いエネルギーの陽子線を３次元的に照射し、透過線を計測することで、患者体内の水等価厚比分布が直接測定される。

特許文献１には、荷電粒子線として、陽子線およびヘリウム線を照射可能であり、患者を透過した陽子線のエネルギーを計測する残飛程計測装置と、残飛程計測装置によって計測された患者の陽子線に対する阻止能比分布を求め、求めた阻止能比分布に基づいてヘリウム線に対する阻止能比分布を演算する粒子線ＣＴ画像生成装置と、を備えた粒子線治療システムが開示されている。

特開２０２０－１４６３３４号公報

水等価厚比の分布を患者ごとに取得することで、粒子線治療の精度は向上する。特許文献１に開示されているように、水等価厚比の測定手法の一つである陽子線ＣＴは、治療と同じ線種を用いるため、治療ビームに対する水等価厚比の測定精度は高い。また、治療とは独立した照射をおこなうため、体のどの部分の水等価厚比を測定するか、分解能をどの程度に設定するか、といった選択の自由度が高い。

しかしながら、治療で使用するよりも高エネルギーの陽子線を取り出すためには大型の加速装置が必要となる。また、治療プロセスに陽子線ＣＴが追加されるため、治療時間の増大も想定される。

以上のように、陽子線ＣＴは高性能な水等価厚比の測定手法ではあるが、臨床の観点ではいくつかの課題がある。高精度、低コストかつ高スループットの粒子線治療の実現に向けては、治療以外の計測プロセスの追加によって治療時間を増大させることなく、患者毎のＣＴ値と水等価厚比との相関を補正することが求められている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、治療時間を増大させることなく、患者毎のＣＴ値と水等価厚比分布との相関を補正でき、より高精度な治療が実現できる治療計画装置、治療計画作成方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明の一つの観点に従う治療計画装置は、照射対象に粒子線を照射する治療計画を生成する治療計画装置であって、予め作成された第１治療計画の水等価厚比の補正量を算出し、補正量と第１治療計画とに基づいて水等価厚比分布を計算し、水等価厚比分布から第２治療計画を作成することを特徴とする。

本発明によれば、治療時間を増大させることなく、患者毎のＣＴ値と水等価厚比分布との相関を補正でき、より高精度な治療が実現できる。

実施例１に係る粒子線治療システムの全体構成を示す図である。 実施例１に係る粒子線治療システムの照射ノズルの構成を示す図である。 実施例１に係る粒子線治療システムにおける即発ガンマ線を用いた飛程計測装置の概略を示す図である。 実施例１に係る粒子線治療システムにおける即発ガンマ線を用いた飛程計測によって取得される信号を示す図である。 実施例１に係る粒子線治療システムにおける治療計画装置の構成を示す図である。 実施例１に係る粒子線治療システムによる粒子線治療全体のフローチャートを示す図である。 実施例１に係る粒子線治療システムによる粒子線治療のうち、治療計画装置が動作するステップのフローチャートの詳細を示す図である。 実施例１に係る治療計画装置による治療計画作成動作において、患者Ｘ線ＣＴ画像の領域区分及び水等価厚比補正量の決定に用いる入力量を説明する図である。 実施例１に係る治療計画装置による治療計画作成動作において、水等価厚比計算プログラムの水等価厚比分布計算のフローチャートを示す図である。 実施例１に係る治療計画装置による水等価厚比補正量の決定手順を示す図である。 実施例２に係る粒子線治療システムによる粒子線治療のフローチャートを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

なお、実施形態を説明する図において、同一の機能を有する箇所には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

本実施形態の治療計画装置を有する粒子線治療システムは、一例として以下のような構成を有する。

すなわち、本実施形態の治療計画装置を有する粒子線治療システムは、その一例を挙げるならば、照射対象に対して粒子線を照射する粒子線治療システムであって、加速器で加速された前記粒子線を前記照射対象に照射する照射装置と、前記照射対象側面に配置され、前記照射装置と同期して前記粒子線それぞれの実測飛程を測定する飛程計測装置と、水等価厚比分布の計算と補正、及び処方箋の作成を実行する治療計画装置と、を備え、前記治療計画装置は、患者Ｘ線ＣＴ画像の領域を区分する機能と、前回治療までの水等価厚比補正結果などに基づいて標的体積及び水等価厚比分布を計算する水等価厚比計算プログラムと、前記水等価厚比分布から前記粒子線の処方箋を作成する処方箋作成プログラムと、前記実測飛程、前記処方箋などの情報から、前記領域毎の水等価厚比補正量を決定する水等価厚比補正プログラムと、を保有することを特徴とする。

そして、本実施形態によれば、実測された治療粒子線の飛程から水等価厚比の補正量を推定できるため、加速装置の大型化、治療時間の増大が生じない。また、ＣＴ画像を領域区分し、領域毎の水等価厚比補正量を決定する手法を用いることで、限られた飛程誤差情報から高精度な水等価厚比補正を可能にする。更に、水等価厚比補正に使用する飛程誤差情報を治療回ごとに蓄積することで補正精度を向上させ、その精度向上をマージンの削減によって治療計画に反映させることができる。

実施形態の放射線治療計画装置（以下、単に「治療計画装置」と称する）を、図１～１１を参照して説明する。本実施形態では、放射線治療の一種であるスキャニング照射法による陽子線治療の治療計画を立案する治療計画装置について説明するが、散乱体照射法による陽子線治療や、炭素線等を用いる重粒子線治療の治療計画を立案する治療計画装置にも適用可能である。また、Ｘ線治療の治療計画装置にも適用可能である。

以下、図１から図１０を用いて、本実施例の治療計画装置について説明する。前半に本実施例の治療計画装置を有する粒子線治療システムの構成について図１から図５を用いて説明し、後半に実施例１における同システムの動作手順を図６から図１０を用いて説明する。

最初に、粒子線治療システムの全体構成を図１を用いて説明する。図１は本実施例の粒子線治療システムの全体構成を示す図である。

本実施例の粒子線治療システム１０１は、スポットスキャニング照射を採用したものである。スポットスキャニング照射とは、照射対象１０２内の微小な照射領域（以降、スポット）それぞれに対してペンシルビーム（広がりの小さい粒子線、以降、ビーム１０３）を照射することで目標の線量分布を形成する手法である。

粒子線治療システム１０１は、照射対象１０２に対してビーム１０３を照射するためのシステムであり、図１に示すように、加速器系１０４と、ビーム輸送系１０５と、照射ノズル１０６と、治療台１０７と、全体制御装置１０８と、加速器・ビーム輸送系制御装置１０９と、照射ノズル制御装置１１０と、飛程計測装置１１１と、治療計画装置１１２と、を備えている。

加速器系１０４は、ビーム１０３を生成、加速する装置である。図１では、加速器として入射器１１３、シンクロトロン加速器１１４、イオン源１１５の例を示したが、サイクロトロン加速器でも良いし、シンクロサイクロトロン加速器でも良い。

ビーム輸送系１０５は、照射対象１０２にビーム１０３を照射する照射ノズル１０６まで加速器１０４で加速されたビーム１０３を輸送する装置群であり、加速器１０４と照射ノズル１０６とを接続している。加速器１０４で必要なエネルギーまで加速されたビーム１０３は、ビーム輸送系１０５に配置された偏向電磁石１１６により真空中を磁場で曲げられながら照射ノズル１０６まで輸送される。ビーム輸送系１０５は回転ガントリーを有するが、固定照射ポートでも良い。

照射ノズル１０６は、ビーム輸送系１０５から輸送されたビーム１０３を調整し、照射対象１０２に照射する装置である。照射ノズル１０６の詳細な構成は図２を用いて後述する。

飛程計測装置１１１は、照射対象１０２におけるビーム１０３の飛程を計測し、治療計画装置１１２へ出力する装置である。図３に示すように、本実施例では飛程計測装置の例として即発ガンマ線計測装置を示したが、照射対象１０２内の飛程をビーム１０３毎に計測できる装置であれば良く、他には超音波計測装置や対消滅ガンマ線計測装置などが挙げられる。飛程計測装置１１１の詳細な構成及び飛程の決定方法は図３及び図４を用いて後述する。

再び、図１において、治療計画装置１１２は、治療計画を実施して処方箋を作成し、さらに処方箋を全体制御装置１０８に転送し、また飛程計測装置１１１によって測定された飛程などから水等価厚比の分布を補正する。治療計画装置１１２の詳細な構成と動作に関しては図５を用いて後述する。

加速器・ビーム輸送系制御装置１０９は、加速器系１０４やビーム輸送系１０５を構成する各機器の動作を制御する。

照射ノズル制御装置１１０は、照射ノズル１０６を構成する各機器の動作を制御する。

全体制御装置１０８は、治療計画装置１１２、加速器・ビーム輸送系制御装置１０９、照射ノズル制御装置１１０、飛程計測装置１１１、治療台１０７と接続されており、各機器の動作を制御する。

これら全体制御装置１０８や加速器・ビーム輸送系制御装置１０９、照射ノズル制御装置１１０、飛程計測装置１１１、治療計画装置１１２は、中央演算装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）およびＣＰＵに接続されたメモリを有する。

なお、実行される動作の制御処理は、１つのプログラムにまとめられていても、それぞれが複数のプログラムに分かれていても良く、更にはそれらの組み合わせでも良い。

各装置の保有するプログラムの一部またはすべては専用ハードウェアで実現しても良く、モジュール化されていても良い。更には、各種プログラムは、プログラム配布サーバや外部記憶メディアによって各装置にインストールされていてもよいし、既存の装置をアップデートしてもよい。

また、各装置は、各々が独立した装置で有線あるいは無線のネットワークで接続されたものであっても、２つ以上が一体化していてもよい。

治療台１０７は、照射対象１０２である患者を載せるベッドである。治療台１０７は全体制御装置１０８からの指示に基づき、直交する３軸の方向へ移動することができ、さらにそれぞれの軸を中心として回転する、いわゆる６軸方向に移動することができる。これらの移動と回転により、照射対象１０２の位置を所望の位置に移動させることができる。

次に、照射ノズル１０６の詳細な構成について図２を用いて説明する。図２は照射ノズル１０６の構成を示す図である。

照射ノズル１０６内には、走査電磁石２０１Ａ、２０１Ｂ、線量モニタ２０２、位置モニタ２０３、リッジフィルタ２０４、レンジシフタ２０５が配置されている。また、照射ノズル制御装置１１０は、線量モニタ制御装置２０６、位置モニタ制御装置２０７、走査電磁石制御装置２０８に接続されている。

走査電磁石２０１Ａ、２０１Ｂは、ビーム１０３の通過方向に対して垂直な平面にビーム１０３を走査する。走査電磁石２０１Ａ、２０１Ｂにより走査されたビーム１０３は、照射対象１０２内の標的体積２０９に照射される。なお、癌などの患者を治療する場合、照射対象１０２は患者を表し、標的体積２０９はマージン２１０を加味した腫瘍２１１などを表す。

線量モニタ２０２は、各スポット位置に照射されるビーム１０３の線量を測定するために、ビーム１０３の通過によって生じた電子を収集するためのモニタであり、検出信号は線量モニタ制御装置２０６に入力される。線量モニタ制御装置２０６は、線量モニタ２０２から入力された検出信号に基づいて各スポット位置に照射される照射量を演算し、演算した照射量を照射ノズル制御装置１１０に出力する。

位置モニタ２０３は、各スポット位置を測定するために、ビーム１０３の通過によって生じた電子を収集するためのモニタである。位置モニタ２０３の検出信号（電子を収集して得られたパルス信号）は位置モニタ制御装置２０７に入力される。位置モニタ制御装置２０７は、位置モニタ２０３から入力された検出信号に基づいて各スポット位置における線量をカウントし、演算したカウント値を照射ノズル制御装置１１０に出力する。

リッジフィルタ２０４は、ブラッグピークを太らせることが必要な場合に使用することができる。また、レンジシフタ２０５は、ビーム１０３の到達位置を調整する際に挿入することができる。

スポットスキャニング照射において、照射ノズル制御装置１１０は、位置モニタ制御装置２０７に入力された信号に基づきビーム１０３の通過位置を求め、求めた通過位置のデータからスポット位置の演算を行い、ビーム１０３の照射位置を確認する。更には、照射ノズル制御装置１１０は、線量モニタ制御装置２０６に入力された照射線量が目標線量に達すると、走査電磁石制御装置２０８を介してビーム１０３を次にスポットへと走査する。同じエネルギーのスポット群（レイヤーという）への照射が全て満了すると、照射ノズル制御装置１１０は全体制御装置１０８に信号を送信する。全体制御装置１０８は照射ノズル制御装置１１０からレイヤーへの照射満了の信号を受け取ると、加速器・ビーム輸送系制御装置１０９へ指令を送り、ビーム１０３のエネルギーを変更して次のレイヤーへの照射を開始する。

次に、飛程計測装置１１１の詳細について図３を用いて説明する。本実施例では飛程計測装置の例として即発ガンマ線を利用した飛程計測装置を挙げており、図３はその概略を示す図である。

即発ガンマ線３０１は、照射対象１０２に照射されたビーム１０３と照射対象１０２との相互作用によって発生する。

コリメータ３０２は、ビーム１０３の進行方向から見て標的体積２０９の側面に設置されている。コリメータ３０２はスリット３０３を通過する即発ガンマ線３０１以外を遮蔽する。コリメータの素材としては、例えばタングステンや鉛のブロックを用いる。図３では、コリメータ３０２のスリット３０３の内壁を三角形とする場合を示しているが、スリット３０３の形状は例えば内壁がたがいに平行であっても良い。

アレイ型検出器３０４は、スリット３０３を通過した即発ガンマ線３０１を検出する。アレイはビーム進行方向に配列されており、アレイ毎の信号を区別することで、各即発ガンマ線３０１の検出位置を求めることができる。アレイ型検出器３０４には、半導体や、蛍光体と光検出器の複合検出器などが用いられる。

検出器制御装置３０５はアレイ型検出器３０４、全体制御装置１０８、及び治療計画装置１１２に接続されている。検出器制御装置３０５は、全体制御装置１０８から照射中のビーム１０３の情報を受け取り、ビーム１０３毎にアレイ型検出器３０４から信号を受信する。次に、検出器制御装置３０５は、検出された信号から飛程を決定し、治療計画装置１１２に送信する。

図４に、アレイ型検出器３０４の検出信号の一例を示す。照射対象１０２から発生する即発ガンマ線３０１の数は、付与された線量と相関するため、飛程近傍で急激に増加する。従って、アレイ型検出器３０４の各アレイを実空間での配置順に番号付けして横軸に取り、縦軸にアレイ毎の係数率をプロットすると、検出信号４０１のようなブラッグピークに相当する形状が観測される。

ただし、アレイ型検出器３０４で検出される即発ガンマ線３０１の分布は、標的体積２０９における即発ガンマ線３０１の分布と比べると、スリット３０３の位置を中心に反転される。検出器制御装置３０５は、検出信号４０１のピークの位置から、実測飛程４０２を決定する。

図３ではコリメータ３０２を固定して即発ガンマ線３０１の分布を測定する場合を示しているが、コリメータ３０２をビーム１０３の進行方向に平行移動させながら測定してもよい。

次に、治療計画装置１１２の詳細な構成について図５を用いて説明する。図５は、治療計画装置１１２の構成図である。

治療計画装置１１２は、例えば、ＣＰＵ５０１、メモリ５０２、記憶装置５０３、通信インターフェース装置５０４、ユーザインターフェース（ＵＩ：User Interface）装置５０５を有するコンピュータシステムとして構成される。

記憶装置５０３は、例えば、フラッシュメモリデバイス、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などから構成されており、オペレーティングシステム（ＯＳ）５０６、水等価厚比計算プログラム５０７、処方箋作成プログラム５０８、水等価厚比補正プログラム５０９といったコンピュータプログラムを記憶している。また、治療開始以降は水等価厚比補正や治療計画に用いる情報が保存される。保存される情報の詳細は、動作手順の説明において後述する。

ＣＰＵ５０１が、記憶装置５０３に格納された各種プログラム（５０７、５０８、５０９）をメモリ５０２に読み出して実行することにより、治療計画装置１１２としての機能（水等価厚比計算、処方箋作成、水等価厚比補正）が実現される。なお、ここでは、演算素子の代表としてＣＰＵ５０１を用いて説明したが、演算素子は、ＣＰＵ５０１以外にも、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を用いてもよい。

通信インターフェース装置５０４は、粒子線治療システム１０１の各装置（全体制御装置１０８、飛程計測装置１１１）と通信するための装置である。

ＵＩ装置５０５は、治療計画装置１１２を使用するユーザ（以降、医師とする）との間で情報を交換する装置である。ＵＩ装置５０５は、情報出力装置と情報入力装置とを含む。情報出力装置としては、例えば、ディスプレイ、プリンタ、音声合成装置等がある。情報入力装置としては、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、音声認識装置等がある。例えば、処方箋作成プログラム５０８の線量分布計算結果はディスプレイに表示される。

粒子線治療システム１０１の構成及び各装置の詳細の説明は以上である。以降は、実施例１における同システムの動作手順を説明する。

粒子線治療システム１０１による治療手順を、主に図６を用いて説明する。ただし、詳細な手順を補足するために、適宜図７から図１０を用いる。図６は粒子線治療全体のフローチャートを示す図である。

一般に粒子線治療においては、目標となる線量を数回に分けて付与する分割照射が行われる。これは、１度に高線量が付与されることで正常組織が損傷を受けることを防止するためである。本実施例では、目標線量である６０Ｇｙを１日２Ｇｙずつ、３０日に分割して照射するとするが、分割回数が２回以上であれば、分割回数、照射量を変えても本発明の効果は失われない。また、分割単位は１日である必要はなく、１日の治療を複数回治療に細分化してもよい。

治療手順は１日目と２日目以降と３０日目で異なるため、以降は１日目から順に時系列に沿って説明する。

１日目の治療が開始されると（ステップＳ６０１）、最初に治療計画装置１１２の水等価厚比計算プログラム５０７は水等価厚比分布の計算をおこなう（ステップＳ６０２）。

図７を用いて、水等価厚比分布計算の詳細を示す。図７は治療計画装置１１２の各プログラムの動作の詳細を示すフローチャートである。

水等価厚比計算プログラム５０７は、最初に粒子線治療システム１０１の外部にあるＸ線ＣＴ装置によって撮像された患者の患部周辺のＸ線ＣＴ画像を読み込む（ステップＳ７０１）。Ｘ線ＣＴ装置は、撮像直後にＣＴ画像を治療計画装置１１２に送信してもよいし、Ｘ線ＣＴ装置が自身のまたは外部の記憶装置にＣＴ画像を格納し、治療計画装置１１２が水等価厚比計算（ステップＳ６０２）を開始するにあたってＣＴ画像を読み込んでもよい。

次に、水等価厚比計算プログラム５０７は、ＣＴ画像の領域区分をおこなう（ステップＳ７０２）。ただし、１日目の水等価厚比計算には領域区分情報は必要でないため、領域区分は粒子線照射後に実施される水等価厚比補正（ステップＳ７１１）までの任意のステップで実施してもよい。

図８を用いてＣＴ画像の領域区分について補足する。図８では、Ｘ線ＣＴ画像８０１の各ピクセルがマス目で表されており、ＣＴ値の差異がマス目の色の濃度で示されている。

領域８０２の区分は、Ｘ線ＣＴ画像８０１を基に決定される。領域８０２の区分を決定する際は、Ｘ線ＣＴ画像８０１をＵＩ装置５０５に表示して医師によって体内組織の種類毎に区分させてもよいし、ＣＴ値の近いピクセルを１つの領域にまとめるプログラムを治療計画装置１１２に取り入れて自動的に実施してもよい。

図８では、領域８０２の境界を太線で示しており、領域１から領域３の３つの領域（８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ）に区分されている。領域８０２の数は３つに限らず任意に設定可能であるが、領域８０２の数が実測飛程４０２の情報数よりも多い場合、後述の手法で決定した水等価厚比補正量の当てはまりが良くない、あるいは水等価厚比補正量の決定処理が正常に動作しないことが想定される。

図７に戻り、次に、水等価厚比計算プログラム５０７は、Ｘ線ＣＴ画像８０１の水等価厚比分布への変換、及び標的体積２０９の決定を実施する（ステップＳ７０４）。なお、１日目の治療におけるステップＳ７０４時点では水等価厚比補正が未実施のため、水等価厚比補正量の呼出（ステップＳ７０３）はスキップする。

図９を用いて、水等価厚比分布の変換フローを説明する。１日目は、図９に示した２種類の水等価厚比分布（補正前水等価厚比分布９０５、補正水等価厚比分布９０６）のうち、補正前水等価厚比分布９０５のみを作成する。補正前水等価厚比分布９０５は、治療計画装置１１２に予め保存されたＣＴ値と水等価厚比との変換テーブルを読み込み（ステップＳ９０１）、この変換テーブルを用いてＸ線ＣＴ画像８０１を変換することで計算される（ステップＳ９０２）。ここで、変換テーブルはファントムを用いた測定などによって事前に作成されており、患者に依らず一定である。変換テーブルとして、ＣＴ値と水等価厚比の関係式が記録されたファイルを想定すると、Ｘ線ＣＴ画像８０１の各ピクセルのＣＴ値を関係式に代入し、戻り値をそのピクセルの水等価厚比とすることで変換が完了する（ステップＳ９０５）。変換テーブルはいくつかのＣＴ値と対応する水等価厚比が離散的に記録されているファイルなどでも良く、ファイル内に必要なＣＴ値が記録されていない場合は線形補間などの処理を加えてから水等価厚比に変換すればよい。

図７のステップＳ７０４に戻り、次に以下の手順で標的体積２０９を決定する。まず、ＵＩ装置５０５に表示したＸ線ＣＴ画像８０１あるいは補正前水等価厚比分布９０５を基に、医師が腫瘍２１１（図２参照）の輪郭を抽出する。この輪郭に、予め定められたマージン２１０を加味し、標的体積２０９の輪郭を決定する。例えば、マージン２１０が標的体積２０９内で一律１０ｍｍと定められた場合、標的体積２０９の輪郭は医師の抽出した腫瘍２１１の１０ｍｍ外側に設定される。マージン２１０は本実施例のように照射対象１０２内で一律としてもよいし、照射対象１０２表面からの深さなどのパラメータに応じて変動させてもよい。

以上で、１日目の水等価厚比分布計算（ステップＳ６０２）は完了となる。図６に戻り、次に、治療計画装置１１２の処方箋作成プログラム５０８は処方箋を作成する（ステップＳ６０３）。

再び図７を用いて、処方箋作成の手順を説明する。

最初に、処方箋作成プログラム５０８は、水等価厚比計算プログラム５０７から出力された補正前水等価厚比分布９０５と標的体積２０９の設定を読み込む（ステップＳ７０５）。

次に、処方箋作成プログラム５０８は、標的体積２０９に対する目標線量を設定する。目標線量は、ＵＩ装置５０５を介して医師によって入力される（ステップＳ７０６）。

次に、処方箋作成プログラム５０８は、補正前水等価厚比分布９０５に基づいて、各スポットに照射されるビーム１０３が標的体積２０９内に指定された各計算点に付与する線量を計算し、スポット数と計算点数の積だけの要素数を持つ行列（以降、線量行列）の形式で出力する（ステップＳ７０７）。

次に、処方箋作成プログラム５０８は、線量行列を基に、目標線量を付与するための照射量の最適化計算を実施し、処方箋、すなわち各ビーム１０３のスポット位置と照射量を決定する（ステップＳ７０８）。

次に、処方箋作成プログラム５０８は、照射量の最適化計算で決定した処方箋によって形成される線量分布を計算する（ステップＳ７０９）。計算結果はＵＩ装置５０５を介して医師に確認される。医師による承認がなされると、処方箋が治療計画装置１１２に保存され、また全体制御装置１０８に送信される（ステップＳ７１０）。以上で処方箋作成（ステップＳ６０３）は完了となる。承認がなされない場合は、ステップＳ７０６に戻り、目標線量の再設定を実施する。

再び図６に戻り、次に、患者を治療台１０７に載せてＸ線ＣＴ画像の撮影時と合致するように位置を合わせた後、粒子線治療システム１０１はビーム１０３の照射を開始する（ステップＳ６０４）。照射は、全体制御装置１０８に入力された処方箋に基づいて調整されたビーム１０３毎に実施される。全体制御装置１０８は、加速器・ビーム輸送系制御装置１０９及び照射ノズル制御装置１１０を制御し、各ビーム１０３のスポット位置及び照射量を変更する。

飛程計測装置１１１は、照射と並行してビーム１０３毎の実測飛程４０２（図４参照）を計測する（ステップＳ６０５）。図３では、全体制御装置１０８から処方箋を読み込むことでビーム１０３を区別しながら飛程計測を実施する例を示したが、飛程計測時はビーム１０３を区別せず、全体制御装置１０８に記録した各ビーム１０３の照射時刻を参照して後に計測結果を各ビーム１０３の成分に区別してもよい。

計画された照射が全て完了すると、次に水等価厚比補正プログラム５０９は水等価厚比補正を開始する（ステップＳ６０６）。再度図７を用いて、水等価厚比補正の手順を説明する。

まず、水等価厚比補正プログラム５０９は、水等価厚比計算時に決定された領域８０２及び補正前水等価厚比分布９０５と、処方箋作成時に入力された処方箋と、を読み込む（ステップＳ７１１）。なお、ステップＳ７１１の実施は照射及び飛程計測（ステップＳ６０５）の完了後である必要はなく、ステップＳ６０３の処方箋作成以降かつステップＳ７１３の水等価厚比補正量の決定以前の任意のステップと並行して実施してもよい。

次に、水等価厚比補正プログラム５０９は、ステップＳ６０５で得られた各ビーム１０３の実測飛程４０２を飛程計測装置１１１から受信する（ステップＳ７１２）。実測飛程４０２は照射された全てのビーム１０３について受信してもよいし、計測結果の信頼性判定のために実測飛程４０２の決定に利用された検出信号４０１の統計量を検出器制御装置３０５から取得し、その統計量が一定値を超えるビーム１０３についてのみ受信してもよい。

次に、処方箋、補正前水等価厚比分布９０５、領域８０２、及び実測飛程４０２に基づいて、水等価厚比補正量を決定する（ステップＳ７１３）。図８及び図１０を用いて水等価厚比補正量の決定方法を説明する。

まず、水等価厚比補正量の決定に用いる入力量を計算する。具体的な計算方法を説明する前に、必要な入力量を示すために図８を用いて水等価厚比補正量の決定原理を説明する。

補正前水等価厚比分布９０５から推定される飛程（以降、補正前飛程８０３）と実測飛程４０２の差が、水等価厚比分布の誤差によって生じる場合、実測されたビーム経路上の水等価厚の誤差分は、補正前飛程８０３と実測飛程４０２の間の経路（以降、差分経路８０４）の水等価厚と一致すると考えられる。このとき、以下の式（１）が成立する。
ただし、ｊ、ｉはそれぞれビーム１０３、Ｘ線ＣＴ画像８０１のピクセルを表すインデックスであり、δｌは差分経路８０４の各ピクセルにおける経路長（以降、差分経路長８０５）、ｗは各ピクセルの補正前水等価厚比８０６、ｌは各ピクセルの実測経路長（図示せず）、そしてδｗは各ピクセルの水等価厚比の誤差を表す。式（１）が成立するδｗが求められれば、各ピクセルの水等価厚比補正量が決定される。

しかしながら、飛程計測によって得られる式（１）の数は治療に用いるビーム１０３の数以下に制限されるので、変数δｗの数、すなわちピクセル数に対して方程式の数が不足する場合が多い。そこで本実施例では、各ピクセルの差分経路長８０５と補正前水等価厚比８０６、及び各領域８０２の実測経路長８０７を入力量とし、複数のピクセルをまとめた領域８０２毎の水等価厚比補正量を最小二乗法で決定する。すなわち、以下の式（２）を最小とするδｗを求める。
ただし、ｎは領域８０２を表すインデックスである。

水等価厚比補正量の決定原理の説明は以上である。引き続き図８を用いて各入力量の計算手順を説明する。

まず、各領域８０２の実測経路長８０７を計算する。ビーム１０３は処方箋によって指定されたスポット位置へ向かって進行するとし、実測飛程４０２の位置をビーム１０３の終端とすることで経路が決まる（図８の実線矢印）。この経路から、領域８０２毎の経路長が計算されるので、これらを実測経路長８０７とし、治療計画装置１１２に保存する。図８の例では経路が３領域に跨るので、３つの領域の実測経路長（８０７Ａ、８０７Ｂ、８０７Ｃ）が保存される。

次に、ピクセル毎の差分経路長８０５及びその経路上の補正前水等価厚比８０６を計算する。これらの入力量を計算するためには補正前飛程８０３が必要となる。補正前飛程８０３は、処方箋に従ってビーム１０３の進行方向を定め、その方向に沿って補正前水等価厚比を積算した値が水中での飛程と一致するまでの積算距離から求められる。求められた補正前飛程８０３と実測飛程４０２から差分経路８０４を決定し、各ピクセルにおける差分経路長８０５と補正前水等価厚比８０６を計算する。図８の例では、差分経路８０４はピクセル１から３の３ピクセルのみを通過するため、これら３ピクセルでの差分経路長（８０５Ａ、８０５Ｂ、８０５Ｃ）及び補正前水等価厚比（８０６Ａ、８０６Ｂ、８０６Ｃ）を計算すればよい。

治療計画装置１１２には、ピクセル毎の差分経路長８０５と補正前水等価厚比８０６の積を全てのピクセルについて和を取った量（差分経路８０４上の水等価厚に相当し、以降、差分水等価厚と呼ぶ）を保存する。

以上で、水等価厚比補正量の決定に用いる入力量が全て治療計画装置１１２に保存される。

図７のステップＳ７１３に戻り、次に、水等価厚比補正プログラム５０９は、治療計画装置１１２に保存された入力量から、領域８０２毎の水等価厚比補正量を決定する（ステップＳ７１４）。

水等価厚比補正量の決定手順を、図１０を用いて説明する。図１０は、最小二乗法を用いた水等価厚比補正量の決定手順を示す図である。

最初に、治療計画装置１１２に保存された、各ビーム１０３の領域８０２毎の実測経路長８０７、及び各ビーム１０３の差分水等価厚１００１を呼び出す。次に、未知量である水等価厚比補正量１００２を定義し、式（２）が最小となるような水等価厚比補正量１００２を求める。以上の計算によって、領域８０２毎の水等価厚比補正量１００２が決定される。なお、決定手法は最小二乗法に限らず、他の手法によって水等価厚比補正量１００２を求めてもよい。

図7に戻り、治療計画装置１１２に水等価厚比補正量１００２を保存することで次回治療時に水等価厚比計算プログラム１１９が読み込めるようにする（ステップＳ７１４）。以上で、水等価厚比補正（ステップＳ６０６）が完了となる。
図６に戻ると、水等価厚比補正の完了によって1日目の治療は終了となる。

次に、２日目以降の治療手順を再度図６及び図７を用いて説明する。ただし、１日目と同様の手順については説明を簡略化する。また、本実施例では代表として２日目の治療手順について述べるが、３日目以降も手順は同じである。

２日目の治療開始（ステップＳ６０１）後、水等価厚比計算が実施される（ステップＳ６０２）。まず、２日目に再度撮影されたＸ線ＣＴ画像に基づいて領域区分をおこなう。次に、水等価厚比分布への変換及び標的体積２０９の決定を実施する。水等価厚比分布への変換時には、１日目と同様の手順で補正前水等価厚比分布９０５を作成し、次に補正水等価厚比分布９０６を作成する。変換の詳細な手順は前述の図９に示している。補正水等価厚比分布９０６は、前日（２日目の治療においては１日目を指す）に決定した水等価厚比補正量１００２を加味した分布である。補正水等価厚比分布９０６への変換は、前日に保存した水等価厚比補正量１００２を読み込み（ステップＳ９０３）、補正前水等価厚比分布９０５に領域８０２毎に決まる水等価厚比補正量１００２を加算することで完了する（ステップＳ９０４）。

図７のステップＳ７０４に戻り、次に標的体積２０９（図２参照）を決定する。１日目と同様に、医師によって抽出された腫瘍２１１の輪郭を、前日の治療結果に基づいて補正されたマージン量だけ外側に拡大した範囲を標的体積２０９とする。マージン２１０の補正方法としては、前日に決定した水等価厚比補正量１００２の当てはまりの良さを反映するために、例えば、式（２）のδｗに決定した水等価厚比補正量１００２を代入した値（当てはまりが良いほど小さな値を取る）に反比例するような係数を、予め定めたマージンに積算する手法がある。あるいは、前日の治療時の飛程誤差の大きさに比例した値を設定してもよいし、前日までの治療にて治療計画装置１１２に保存された実測飛程４０２の情報数に応じて削減しても良い。

図６に戻り、次に、処方箋を作成する（ステップＳ６０３）。処方箋の作成手順は１日目と同様である。ただし水等価厚比補正の効果を治療計画に反映するため、補正前水等価厚比分布９０５ではなく、２日目に作成した補正水等価厚比分布９０６を読み込み、処方箋作成に用いる。

処方箋作成後は、１日目と同様の手順で粒子線照射及び飛程計測を実施し（ステップＳ６０４、ステップＳ６０５）、続いて水等価厚比補正をおこなう（ステップＳ６０６）。

水等価厚比補正においては、まず２日目の処方箋、補正前水等価厚比分布９０５、実測飛程４０２及び領域８０２から、各ビーム１０３の差分水等価厚１００１及び領域８０２毎の実測経路長８０７を計算し、治療計画装置１１２に保存する。次に、１日目と同様の手順で水等価厚比補正量１００２を決定する。ただし、２日目の差分水等価厚１００１及び実測経路長８０７だけでなく、前日までに治療計画装置１１２に保存された差分水等価厚１００１及び実測経路長８０７も併せて入力量とする。この方法によって、１日目よりも高精度な補正となることが期待される。

水等価厚比補正量１００２の決定後は、１日目と同様の手順をたどり、２日目の治療は完了となる。以上で説明した治療手順を２９日目まで繰り返す。

次に、３０日目の治療手順を図６を用いて説明する。治療開始（ステップＳ６０１）からビーム照射及び飛程計測（ステップＳ６０５）までは、２日目から２９日目までと同様の手順で治療をおこなう。本実施例では３０日目は治療最終日であるため、水等価厚比補正（ステップＳ６０６）はスキップされ、３０日目の治療は完了となる。

なお、本実施例では１日目から２９日目までは毎日水等価厚比補正を実施するとしたが、毎日水等価厚比補正を実施する必要はなく、例えば、隔日で実施するなどしてもよい。

３０日目の治療が完了することによって、本実施例における粒子線治療は終了となる。

次に、本実施例の効果を説明する。

上述した実施例１の治療計画装置１１２では、飛程計測装置１１１による実測経路長８０７などを入力量とし、Ｘ線ＣＴ画像８０１から決定した領域８０２毎の水等価厚比補正量１００２を決定することができる。翌日の治療時には、領域８０２を区分してＸ線ＣＴ画像８０１を水等価厚比分布に変換する際に、各ピクセルの補正前水等価厚比８０６に前日の治療時に計算した水等価厚比補正量１００２を加算することで、患者毎のＣＴ値と水等価厚比の相関の差異を考慮した補正水等価厚比分布９０６を取得できる。補正水等価厚比分布９０６を用いて治療計画を実施することで、水等価厚比の患者依存性によって生じる飛程誤差を抑制することができ、治療精度が向上する。更に、治療精度の向上に応じてマージン２１０を削減することで、水等価厚比補正をおこなわない従来の粒子線治療では高線量の付与が困難であった、膵臓癌などへの粒子線治療の適用が可能となると期待される。

粒子線治療システム１０１では、水等価厚比補正に必要な実測飛程４０２の測定はビーム照射と並行して実施される。また、水等価厚比補正は水等価厚比補正プログラム５０９によって自動的に実行されるので患者や医師を拘束しない。従って、水等価厚比補正のために治療時間が増大することはない。また、治療以外のビーム照射が必要ないため、装置サイズが一般的な粒子線治療システムよりも大型化することはない。

治療時に照射されるビームの飛程計測を利用した水等価厚比補正においては、実測飛程４０２の情報数がビーム数以下に限られるため、Ｘ線ＣＴ画像８０１のピクセル毎に水等価厚比を補正できない場合が多い。水等価厚比を補正するには、Ｘ線ＣＴ画像８０１を少なくとも実測飛程４０２の情報数以下の数の領域８０２に区分する必要があるが、領域８０２毎に水等価厚比を一律で決定する方法では、領域８０２内の水等価厚比の差が大きいほど精度が低下する。

本実施例では、領域８０２毎の水等価厚比自体を決定するのではなく、水等価厚比補正量１００２を決定して補正前の各ピクセルの水等価厚比に加算する方法を用いるため、領域８０２内の水等価厚比の差が大きくても、誤差の大きさ及び符号が同程度であれば補正精度は低下しない。すなわち、領域８０２の区分、及び領域８０２毎の水等価厚比補正量１００２の決定によって、限られた情報数から高い治療精度の向上を実現できる。

実施例２の治療計画装置について図１１を用いて説明する。実施例１と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。図１１は、実施例２の粒子線治療の手順を示すフローチャートの一部である。

本実施例では、図６に示した実施例１の粒子線治療の手順に、各ビーム１０３の飛程計測後の誤差判定によるインターロックを追加する（ステップＳ１１０１）。各ビーム１０３の照射及び飛程計測（ステップＳ６０５）後に飛程誤差を計算し、飛程誤差が設定された閾値を超過した場合（Ｓ１１０１においてＮＯ）、計画された照射を中止し、中止までに照射したビーム情報から水等価厚比補正（ステップＳ６０６）を実行し、治療回を終了する。次に、新たな治療回を開始し、前治療回のステップＳ６０６で得られた水等価厚比補正量１００２及び照射済みの線量を基に治療計画を再度おこない、照射を再開する。治療計画の前には患者Ｘ線ＣＴ画像８０１を再撮影してもよいし、前回撮影した画像を用いてもよい。

各ビーム１０３の照射毎に飛程誤差の判定を実施するためには、処方箋作成プログラム５０８によって想定されている飛程（以降、計画飛程）をビーム１０３毎に照射開始までに計算しておく必要がある。計画飛程の計算をするには、補正前飛程８０３の計算手順において補正前水等価厚比分布９０５を補正水等価厚比分布９０６に置き換えればよい。計画飛程は処方箋作成後に水等価厚比補正プログラム５０９によって計算され、治療計画装置１１２に保存される。

保存された計画飛程と実測飛程４０２の差分を計算することで、飛程誤差の判定が実施される。飛程誤差の閾値は、治療毎にＵＩ装置５０５を介して医師によって設定してもよいし、スポット位置などの照射条件に依存する閾値を計算するプログラムを治療計画装置１１２に導入して自動的に設定してもよい。

次に、本実施例の効果を説明する。

実施例１の治療フローでは、各回の治療時に作成された処方箋は、飛程誤差の大きさに限らず最終スポットまで実施される。従って、飛程計測結果によって照射が中止されることはなく、治療時間は増大しない。しかしながら、特に水等価厚比補正精度が高くない初期の治療日では、マージン２１０よりも大きなスケールの飛程誤差が生じ、危険臓器などが損傷を受ける危険性を排除できない。

一方で、実施例２のように照射後のインターロックを追加することで、標的体積２０９外への大線量付与を抑制することができる。従って、実施例１によって得られる効果と比較すると、治療時間が増大する可能性は生じるが、更なる治療精度の向上、特に危険臓器の損傷の可能性の低減が期待される。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

例えば、補正する対象の物理量について水等価厚比を用いる場合について説明したが、水等価厚比の替わりに、阻止能比（単位長さを粒子線が通過する間に、対象の組織内で損失するエネルギーと、基準組織内で損失するエネルギーの比）とすることも可能である。

また、目標線量を設定する対象として腫瘍２１１にマージン２１０を加えた標的体積２０９を挙げたが、標的体積２０９の周辺の危険臓器などに対する目標線量を追加で設定してもよい。

また、水等価厚比補正は各治療日の粒子線照射後に実施するとしたが、各治療日の処方箋や実測飛程などの情報を翌日まで保存し、翌日の水等価厚比計算の前に実施してもよい。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
(付記1)
照射対象に粒子線を照射する治療計画を生成する治療計画装置であって、
予め作成された第１治療計画の水等価厚比の補正量を算出し、
前記補正量と前記第１治療計画とに基づいて水等価厚比分布を計算し、
前記水等価厚比分布から第２治療計画を作成する
ことを特徴とする治療計画装置。
(付記2)
前記粒子線の照射に伴って計測された前記粒子線の実測飛程に基づいて前記補正量を算出することを特徴とする(付記1)に記載の治療計画装置。
(付記3)
前記実測飛程は、前記粒子線の照射に伴って発生する即発ガンマ線の計測結果に基づくものであることを特徴とする(付記2)に記載の治療計画装置。
(付記4)
前記第１治療計画には前記粒子線の照射条件が含まれ、
前記実測飛程及び前記照射条件に基づいて前記補正量を算出することを特徴とする(付記2)に記載の治療計画装置。
(付記5)
前記照射対象を撮像して得られた画像データを複数の領域に区分し、前記領域毎の前記補正量を算出することを特徴とする(付記2)に記載の治療計画装置。
(付記6)
前記第１治療計画から前記粒子線の補正前飛程を求め、前記実測飛程及び前記補正前飛程に基づいて前記補正量を算出することを特徴とする(付記2)に記載の治療計画装置。
(付記7)
前記照射対象を撮像して得られた複数のピクセルからなる画像データをそれぞれ複数の前記ピクセルを有する複数の領域に区分し、前記実測飛程に基づいて求められた前記領域における実測経路長、前記領域を構成する前記ピクセル毎の前記実測飛程と前記補正前飛程との差分である差分経路長、及び前記領域を構成する前記ピクセル毎の前記水等価厚比を入力とし、前記領域毎の前記補正量を最小二乗法により求めることを特徴とする(付記6)に記載の治療計画装置。
(付記8)
前記治療計画は、目標となる前記粒子線の目標線量を複数回に分割して照射する際に、各回の前記照射のために複数個作成され、前記第２治療計画は前記第１治療計画の後に前記粒子線を照射するためのものであることを特徴とする(付記2)に記載の治療計画装置。
(付記9)
前記実測飛程は、前記第１治療計画に基づいて照射された前記粒子線の実測飛程であることを特徴とする(付記2)に記載の治療計画装置。
(付記10)
(付記1)に記載の治療計画装置と、
粒子線を加速する加速器と、
前記加速器で加速された前記粒子線を照射対象に照射する照射装置と、
前記照射対象に前記粒子線を照射する治療計画を生成する治療計画装置と、
前記粒子線の飛程を測定する飛程計測装置と
を有する粒子線治療システム。
(付記11)
前記治療計画装置は、前記第１治療計画から前記粒子線の補正前飛程を求め、
前記照射装置は、前記粒子線の照射に伴って前記飛程計測装置により計測された前記粒子線の実測飛程と前記補正前飛程との差分である差分飛程が予め定められた閾値を超えたら前記粒子線の照射を中止し、
その後、前記治療計画装置は前記補正量を算出する
ことを特徴とする(付記10)に記載の粒子線治療システム。
(付記12)
照射対象に粒子線を照射する治療計画を生成する治療計画装置による治療計画作成方法であって、
予め作成された第１治療計画の水等価厚比の補正量を算出し、
前記補正量と前記第１治療計画とに基づいて水等価厚比分布を計算し、
前記水等価厚比分布から第２治療計画を作成する
ことを特徴とする治療計画作成方法。
(付記13)
標的に粒子線を照射する治療計画を生成するコンピュータにより実行されるコンピュータプログラムであって、
予め作成された第１治療計画の水等価厚比の補正量を算出する機能と、
前記補正量と前記第１治療計画とに基づいて水等価厚比分布を計算する機能と、
前記水等価厚比分布から第２治療計画を作成する機能と
を実現させるコンピュータプログラム。

１０１…粒子線治療システム １０２…照射対象 １０３…ビーム １０４…加速器系 １０５…ビーム輸送系 １０６…照射ノズル １０７…治療台 １０８…全体制御装置 １０９…加速器・ビーム輸送系制御装置 １１０…照射ノズル制御装置 １１１…飛程計測装置 １１２…治療計画装置 ２０９…標的体積 ２１０…マージン ２１１…腫瘍 ３０１…即発ガンマ線 ３０２…コリメータ ３０３…スリット ３０４…アレイ型検出器 ３０５…検出器制御装置 ４０２…実測飛程 ５０１…ＣＰＵ ５０２…メモリ ５０３…記憶装置 ５０４…通信インターフェース ５０５…ＵＩ装置 ５０７…水等価厚比計算プログラム ５０８…処方箋作成プログラム ５０９…水等価厚比補正プログラム ８０１…Ｘ線ＣＴ画像 ８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ…領域 ８０３…補正前飛程 ８０４…差分経路 ８０５Ａ、８０５Ｂ、８０５Ｃ…差分経路長 ８０６Ａ、８０６Ｂ、８０６Ｃ…補正前水等価厚比 ８０７Ａ、８０７Ｂ、８０７Ｃ…実測経路長 ９０５…補正前水等価厚比分布 ９０６…補正水等価厚比分布 １００１…差分水等価厚 １００２…水等価厚比補正量

Claims (9)

1. 治療計画装置であって、
   照射対象に複数の粒子線を照射する際の前記粒子線のそれぞれの照射条件を示す第1処方箋と、前記第1処方箋に基づく前記粒子線のそれぞれを前記照射対象に照射することに伴って計測された前記粒子線の実測飛程のそれぞれと、前記照射対象における補正前水等価厚比分布と、前記照射対象に関する領域の区分に基づいて、前記照射対象における水等価厚比補正量を算出し、
   前記補正前水等価厚比分布と前記水等価厚比補正量に基づいて、前記照射対象における補正水等価厚比分布を作成し、
   前記照射対象における前記補正水等価厚比分布に基づいて、前記照射対象に複数の粒子線を照射する際の前記粒子線のそれぞれの照射条件を示す第2処方箋を作成する治療計画装置であり、
   前記照射対象に関する前記領域の区分は、前記照射対象のＸ線ＣＴ画像データに基づいて医師によって体内組織の種類毎に領域の区分が行われることによるものであるか、または、前記照射対象のＸ線ＣＴ画像データにおけるＣＴ値が近いピクセルを１つの領域にまとめることによるものである、治療計画装置。
2. 請求項1に記載の治療計画装置であって、
   前記実測飛程のそれぞれは、前記粒子線のそれぞれの照射に伴って発生する即発ガンマ線の計測結果に基づくものであることを特徴とする治療計画装置。
3. 請求項1に記載の治療計画装置であって、
   前記照射対象に関して複数の領域に区分する際には、前記照射対象を撮像して得られたＸ線ＣＴ画像データを複数の領域に区分し、
   前記照射対象における前記水等価厚比補正量を算出する際には、前記領域毎の前記水等価厚比補正量を算出することを特徴とする治療計画装置。
4. 請求項1に記載の治療計画装置であって、
   前記第1処方箋と前記補正前水等価厚比分布に基づいて、前記粒子線のそれぞれの補正前飛程のそれぞれを求め、
   前記第1処方箋と、前記実測飛程のそれぞれと、前記補正前水等価厚比分布と、前記照射対象に関する領域の区分に基づいて、前記照射対象における前記水等価厚比補正量を算出する際には、前記実測飛程のそれぞれと、前記補正前飛程のそれぞれと、前記補正前水等価厚比分布と、前記照射対象に関する領域の区分に基づいて、前記水等価厚比補正量を算出することを特徴とする治療計画装置。
5. 請求項4に記載の治療計画装置であって、
   前記照射対象に関して複数の領域に区分する際には、前記照射対象を撮像して得られた複数のピクセルからなるＸ線ＣＴ画像データを、それぞれ複数の前記ピクセルを有する複数の領域に区分し、
   前記実測飛程のそれぞれと、前記補正前飛程のそれぞれと、前記補正前水等価厚比分布と、前記照射対象に関する領域の区分に基づいて、前記水等価厚比補正量を算出する際には、前記実測飛程のそれぞれに基づいて求められた前記領域における実測経路長、前記領域を構成する前記ピクセル毎の前記実測飛程のそれぞれと前記補正前飛程のそれぞれとの差分である差分経路長、及び前記領域を構成する前記ピクセル毎の補正前水等価厚比を入力とし、前記領域毎の前記水等価厚比補正量を最小二乗法により求めることを特徴とする治療計画装置。
6. 請求項1に記載の治療計画装置であって、
   前記治療計画装置は、目標となる前記粒子線の目標線量を複数回に分割して照射する際に、各回の前記照射のために複数個の処方箋を作成するものであり、
   前記第2処方箋は、前記第1処方箋に基づく前記粒子線の照射の後に、前記粒子線を照射するためのものであることを特徴とする治療計画装置。
7. 粒子線治療システムであって、
   請求項1に記載の治療計画装置と、
   前記粒子線を加速する加速器と、
   前記加速器で加速された前記粒子線を前記照射対象に照射する照射装置と、
   前記粒子線の飛程を測定する飛程計測装置と
   を有する粒子線治療システム。
8. 請求項7に記載の粒子線治療システムであって、
   前記治療計画装置は、前記照射対象に前記粒子線を照射する際の照射条件を示す処方箋と前記照射対象における水等価厚比分布に基づいて、前記粒子線の計画飛程を求めるものであり、
   前記照射装置は、前記粒子線の照射に伴って前記飛程計測装置により計測された前記粒子線の実測飛程と前記計画飛程との差分である飛程誤差が予め定められた閾値を超えたら前記粒子線の照射を中止するものであり、
   前記粒子線の照射の中止の後に、前記治療計画装置は前記水等価厚比補正量を算出するものである
   ことを特徴とする粒子線治療システム。
9. コンピュータプログラムであって、
   コンピュータに、
   照射対象に複数の粒子線を照射する際の前記粒子線のそれぞれの照射条件を示す第1処方箋と、前記第1処方箋に基づく前記粒子線のそれぞれを前記照射対象に照射することに伴って計測された前記粒子線の実測飛程のそれぞれと、前記照射対象における補正前水等価厚比分布と、前記照射対象に関する領域の区分に基づいて、前記照射対象における水等価厚比補正量を算出する機能と、
   前記補正前水等価厚比分布と前記水等価厚比補正量に基づいて、前記照射対象における補正水等価厚比分布を作成する機能と、
   前記照射対象における前記補正水等価厚比分布に基づいて、前記照射対象に複数の粒子線を照射する際の前記粒子線のそれぞれの照射条件を示す第2処方箋を作成する機能を実現させるためのコンピュータプログラムであり、
   前記照射対象に関する前記領域の区分は、前記照射対象のＸ線ＣＴ画像データに基づいて医師によって体内組織の種類毎に領域の区分が行われることによるものであるか、または、前記照射対象のＸ線ＣＴ画像データにおけるＣＴ値が近いピクセルを１つの領域にまとめることによるものである、コンピュータプログラム。