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JPH0691902B2 - Radiation treatment planning device - Google Patents
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JPH0691902B2 - Radiation treatment planning device - Google Patents

Radiation treatment planning device

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JPH0691902B2
JPH0691902B2 JP10211790A JP10211790A JPH0691902B2 JP H0691902 B2 JPH0691902 B2 JP H0691902B2 JP 10211790 A JP10211790 A JP 10211790A JP 10211790 A JP10211790 A JP 10211790A JP H0691902 B2 JPH0691902 B2 JP H0691902B2
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JP
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point
radiation
contribution
distribution
electron beam
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JP10211790A
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正明 黒川
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、医療用ライナックやコバルト60γ線治療機
による放射線治療に際して、被照射体における放射線の
吸収線量を算出する放射線治療計画装置に関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a radiation treatment planning apparatus for calculating an absorbed dose of radiation in an irradiated body during radiation treatment by a medical linac or a cobalt 60 γ-ray treatment machine. is there.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第13図は人体の患部(被照射体)にX線を照射してX線
治療をしている様子を示す説明図である。図において、
30はX線の線源(放射線源)、32は患者(人体)、34は
患者の患部、36はX線の照射幅である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state in which X-ray treatment is performed by irradiating a diseased part (irradiated body) of a human body with X-rays. In the figure,
Reference numeral 30 is an X-ray source (radiation source), 32 is a patient (human body), 34 is an affected part of the patient, and 36 is an X-ray irradiation width.

第14図に示すように、人体32に入射したX線38の大部分
はコンプトン散乱を起こす。つまり、X線38が人体(水
が大部分である。)32の原子中の電子をはじき飛ばすと
同時に、X線も散乱されて散乱線42となり、散乱線42は
電子に与えたエネルギー分だけエネルギーを減らし、波
長が長くなる現象である。なお、このとき、電子線40の
散乱角β90゜以下である。
As shown in FIG. 14, most of the X-rays 38 incident on the human body 32 cause Compton scattering. That is, the X-rays 38 repel the electrons in the atoms of the human body (mostly water) 32, and at the same time, the X-rays are scattered and become scattered rays 42. The scattered rays 42 are equal to the energy given to the electrons. It is a phenomenon that energy is reduced and wavelength is lengthened. At this time, the scattering angle of the electron beam 40 is β90 ° or less.

X線照射による患部34の吸収線量(以下、線量とい
う。)は、この電子線40が患部34通過時に生ずるイオン
対の量に比例している。また、電子線40が患部34の注目
領域44に入る過程には、第15図に示すように、コンプト
ン散乱1回目の電子が直接注目領域44に入る直接過程、
X線が2回目に散乱したときに出る電子が注目領域44に
入る1回散乱、X線が3回以上散乱したときに出る電子
が注目領域44に入る多重散乱などがある。
The absorbed dose (hereinafter referred to as a dose) of the affected part 34 by the X-ray irradiation is proportional to the amount of ion pairs generated when the electron beam 40 passes through the affected part 34. Further, in the process in which the electron beam 40 enters the attention area 44 of the affected part 34, as shown in FIG. 15, the direct process in which the first Compton scattering electron directly enters the attention area 44,
Electrons emitted when the X-rays are scattered for the second time enter the region of interest 44 for one-time scattering, and electrons emitted when the X-rays are scattered three or more times enter the region of interest 44 for multiple scattering.

ところで、X線38を用いて患者32の治療を行う場合に
は、患部34の線量を知る必要がある。患部34に必要な損
傷を与えるにはどれだけの線量のX線38を照射すればよ
いか定める等の必要があるからである。従って、線量計
算を実行する放射線治療計画装置が求められることにな
る。従来の放射線治療計画装置においては、モンテカル
ロ法、コンボリューション法、デルタ体積法、等価組織
空気比(ETAR;Equivalent Tissue Air Ratio)法、パワ
ー則法、散乱空気比(Scatter Air Ratio)法、RTAR法
などを用いて線量の算出が行われていた。
By the way, when the patient 32 is treated using the X-ray 38, it is necessary to know the dose of the affected part 34. This is because it is necessary to determine how much dose of X-ray 38 should be applied in order to give necessary damage to the affected part 34. Therefore, a radiation treatment planning device that executes dose calculation is required. In the conventional radiation treatment planning system, Monte Carlo method, convolution method, delta volume method, equivalent tissue air ratio (ETAR) method, power law method, scatter air ratio method, RTAR method The dose was calculated using such as.

モンテカルロ法は、3次元の近似なしの計算を、シミュ
レーションによって十分な精度になるまで繰り返し行う
方法で、最も正確な線量分布が得られるが、放射線治療
計画装置として1MIPSの計算機を用いた場合でも8時間
以上かかる。この計算時間を短縮するために、コンボリ
ューション法では、ある地点で散乱が起きたことによる
他の地点への線量の寄与分布をあらかじめ計算してお
き、これをX線が当たる全ての地点について足し合わせ
ることにより線量分布を求める。また、デルタ体積法で
は、注目点に対する直接線、1次散乱線、その他の散乱
線に分けて3次元で積分している。これに対して、ETAR
法では、3次元の散乱線の影響を2次元等価平面に繰り
込んで2次元の積分を行っている。パワー則法は、第16
図に示すように、深さ方向に密度ρ1の不均一が層
になっている場合の補正法である。ここで、符号46は注
目領域44における注目点を示している。RTAR法は、線源
30側からみた照射野の面積と周囲長との比が等しい場合
には、吸収線量が等しいことを利用した方法である。そ
して、SAR法は、照射野の形状をもとに散乱線の寄与を
等価照射野半径に換算して、SARテーブルを引いてくる
方法である。
The Monte Carlo method is a method in which calculation without three-dimensional approximation is repeated until the accuracy is sufficient by simulation, and the most accurate dose distribution can be obtained, but even if a 1 MIPS computer is used as the radiation treatment planning device, It takes more time. In order to reduce this calculation time, the convolution method calculates in advance the contribution distribution of the dose to other points due to the scattering at one point, and adds this to all the points to which the X-ray hits. The dose distribution is obtained by combining them. Further, in the delta volume method, direct rays, primary scattering rays, and other scattering rays with respect to a target point are divided and integrated in three dimensions. In contrast, ETAR
In the method, the influence of three-dimensional scattered rays is incorporated into a two-dimensional equivalent plane to perform two-dimensional integration. Power Law is the 16th
As shown in the figure, this is a correction method in the case where the nonuniformities of the densities ρ 1 and ρ 2 are layered in the depth direction. Here, reference numeral 46 indicates a point of interest in the attention area 44. RTAR method is a radiation source
This is a method that utilizes the fact that the absorbed dose is equal when the ratio of the irradiation field area and the perimeter as viewed from the 30 side is equal. The SAR method is a method in which the contribution of scattered radiation is converted into the equivalent irradiation field radius based on the shape of the irradiation field and the SAR table is drawn.

なお、上記各方法を用いた放射線治療計画装置は、計算
機のプログラムを用いて実現されているのが一般的であ
る。また、各計算を行うに際して、X線CTによる断層像
が広く用いられ、CT画像の濃淡からX線エネルギーに対
応する電子密度を算出して、それを用いている。
The radiation treatment planning apparatus using each of the above methods is generally realized by using a computer program. Further, when performing each calculation, a tomographic image by X-ray CT is widely used, and the electron density corresponding to the X-ray energy is calculated from the grayscale of the CT image and used.

なお、上記各方法を用いた放射線治療計画装置について
は、「コンピュータ アプリケーショズ イン ラジエ
イション セラピ トリートメント プランニング」,
ラジエイション メディスン(“Computer Application
in Radiation Therapy Treatment Planning";Radiatio
n Medicine)第1巻第2号,ジェームス.エイ.パーデ
ィ(James A Purdy),1983年に詳しく述べられている。
Regarding the radiation treatment planning device using each of the above methods, refer to “Computer Applications in Radiation Therapy Treatment Planning”,
Radiation Medicine (“Computer Application
in Radiation Therapy Treatment Planning "; Radiatio
n Medicine) Vol. 1, No. 2, James. A. It was described in detail in James A Purdy, 1983.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

従来の放射線治療計画装置は以上のように構成されてい
るので、散乱線の寄与を3次元計算で算出するものは、
計算時間がかかりすぎ現実の放射線治療に適用できず、
また、2次元計算等で算出するものは、電子密度の不均
一性や照射野の不整形性に十分対応できず、例えばICRU
(International Commition on Radiation Units and M
esurements)の勧告、つまり、投与される線量の誤差を
5%以下に抑えるということを満たすことができるよう
な線量計算をあらゆる条件で実行することはできないと
いう課題があった。例えば、ETAR法を用いた場合には、
7%以上の誤差が生ずる場合があった。
Since the conventional radiation treatment planning apparatus is configured as described above, the one that calculates the contribution of scattered radiation by three-dimensional calculation is
It takes too much time to calculate and cannot be applied to actual radiation therapy.
Moreover, the one calculated by two-dimensional calculation or the like cannot sufficiently deal with the nonuniformity of the electron density and the irregularity of the irradiation field.
(International Commition on Radiation Units and M
esurements), that is, it is not possible to execute a dose calculation that can satisfy the error of the administered dose within 5% under all conditions. For example, when using the ETAR method,
There was a case where an error of 7% or more occurred.

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、算出した線量の実際の線量に対する誤差を最小
限に抑えつつ、計算時間を実用的な時間にまで短縮しう
る放射線治療計画装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and a radiation treatment planning apparatus capable of reducing the calculation time to a practical time while minimizing the error of the calculated dose with respect to the actual dose. Aim to get.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

請求項(1)記載の発明に係る放射線治療計画装置は、
散乱した放射線の注目的に対する寄与率の、被照射体に
おける分布を示す寄与分布を有する寄与分布データ部
と、寄与分布のうち注目点から放射線源に至る部分の寄
与率を、被照射体の電子密度補正長で補正する補正部
と、この補正部で補正された寄与率に、これらの寄与率
に対応した各地点の電子密度を乗じたものを加算して注
目点における散乱した放射線に起因する吸収線量とする
演算部とを備えたものである。
A radiation treatment planning apparatus according to the invention of claim (1),
The contribution distribution data part having a contribution distribution showing the distribution of the scattered radiation to the target of interest and the contribution ratio of the part of the contribution distribution from the attention point to the radiation source are Due to the correction unit that corrects with the density correction length, and the contribution rate corrected by this correction unit, multiplied by the electron density of each point corresponding to these contribution rates, and added to cause the scattered radiation at the point of interest. The calculation unit for calculating the absorbed dose is provided.

また、請求項(2)記載の発明に係る放射線治療計画装
置は、発生した電子線の注目点に対する寄与率の、被照
射体における分布を示す寄与分布を有する寄与分布デー
タ部と、他の地点からの電子線の到達距離内に注目点が
存在している場合に、その地点を対象領域の中にあると
定めるとともに寄与率を電子密度補正長で補正する補正
部と、この補正部で決定された領域の中の各地点におけ
る電子線の寄与率にそれら各地点における電子密度を乗
じたものを加算して注目点における散乱した電子線によ
る吸収線量とする演算部とを備えたものである。
Further, in the radiation treatment planning apparatus according to the invention of claim (2), a contribution distribution data section having a contribution distribution showing a distribution of the generated electron beam with respect to the target point in the irradiated body, and another point. If a point of interest exists within the reach of the electron beam from, the point is determined to be in the target area and the contribution rate is corrected by the electron density correction length. It is provided with a calculation unit for adding the product obtained by multiplying the electron beam contribution rate at each point in the selected region by the electron density at each point to obtain the absorbed dose by the scattered electron beam at the point of interest. .

そして、請求項(3)記載の発明に係る放射線治療計画
装置は、散乱した放射線または散乱により発生した電子
線の注目点に対する寄与率の被照射体における分布を示
す寄与分布を有する寄与分布データと、前記寄与分布の
うち所定の寄与率以上となっている前記被照射体におけ
る領域およびこの領域についての計算のマトリクスサイ
ズを決定する対象領域決定部と、この対象領域決定部で
決定された領域の中の各地点における散乱された放射線
または電子線の寄与率にそれら各地点の電子密度を乗じ
たものを加算して注目点における前記散乱した放射線ま
たは電子線に起因する吸収線量とする演算部とを備えた
ものである。
Then, the radiation treatment planning apparatus according to the invention of claim (3) includes contribution distribution data having a contribution distribution indicating a distribution of a contribution ratio of a scattered radiation or an electron beam generated by the scattering to an attention point in an irradiated object. A target area determination unit that determines a region in the irradiation target that is equal to or higher than a predetermined contribution rate in the contribution distribution and a matrix size of calculation for the region, and a region determined by the target region determination unit. A calculation unit for adding the product obtained by multiplying the contribution ratio of scattered radiation or electron beam at each point inside by the electron density of each point to obtain the absorbed dose due to the scattered radiation or electron beam at the point of interest; It is equipped with.

〔作 用〕[Work]

請求項(1)記載の発明における補正部は、注目点から
放射線源に至る方向の寄与分布をその間の電子密度補正
長で補正しておき、補正後の寄与分布を演算部に与える
ことにより、演算部における演算量を減らすことを可能
にする。
The correction unit in the invention according to claim (1) corrects the contribution distribution in the direction from the point of interest to the radiation source with the electron density correction length in between, and gives the corrected contribution distribution to the calculation unit, It is possible to reduce the calculation amount in the calculation unit.

請求項(2)記載の発明における補正部は、演算部の演
算対象領域として、他の地点から散乱した電子線が注目
点に到達する場合の他の地点を対象とし、それ以外の他
の地点は対象外とした領域を決定する。
The correction unit in the invention according to claim (2) targets, as the calculation target region of the calculation unit, another point when the electron beam scattered from another point reaches the target point, and the other point. Determines the area excluded.

請求項(3)記載の発明における対象領域決定部は、例
えばCT画像を参照して、注目点に対する散乱した放射線
または電子線の寄与率が所定の値以上になっている領域
を決定して、この領域を演算対象領域として演算部に与
える。また、寄与分布を傾きに従って、計算マトリクス
サイズを可変にして演算効率を最適化する。
The target area determination unit in the invention according to claim (3) refers to, for example, a CT image to determine an area in which the contribution ratio of the scattered radiation or electron beam to the point of interest is a predetermined value or more, This area is given to the arithmetic unit as an arithmetic target area. Also, the calculation efficiency is optimized by varying the calculation matrix size according to the slope of the contribution distribution.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、請求項(1)記載の発明の一実施例を図について
説明する。第1図において、10は放射線治療計画装置、
20は人体32において電子密度分布が均一の場合にX線が
当たる部分のうちの各地点で散乱されるX線(散乱線)
が注目点46に寄与する寄与率を示す寄与分布が格納され
る寄与分布データ部、23は電子密度分布を用いて電子密
度補正長で寄与率を補正する補正部、26は出力された寄
与分布と各地点の電子密度から散乱線に起因する線量を
算出する演算部、28は各地点の電子密度等が格納された
データ部である。なお、寄与分布データ部20に格納され
る寄与分布はあらかじめ実験や計算で決定しうるもので
ある。
An embodiment of the invention described in claim (1) will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 10 is a radiation treatment planning device,
20 indicates X-rays (scattered rays) that are scattered at each point of the X-ray hitting area when the electron density distribution is uniform in the human body 32.
Is a contribution distribution data section in which a contribution distribution indicating the contribution rate contributing to the attention point 46 is stored, 23 is a correction section that corrects the contribution rate with the electron density correction length using the electron density distribution, and 26 is the output contribution distribution And a calculation unit that calculates the dose due to scattered radiation from the electron density at each point, and 28 is a data unit that stores the electron density at each point. The contribution distribution stored in the contribution distribution data unit 20 can be determined in advance by experiments or calculations.

次に動作について説明する。第2図は人体などのX線吸
収体にX線38が入射し、A点(散乱点)で散乱し、注目
的46に入射する様子を示している。なお、以後、注目点
46をB点と呼ぶ。このとき、散乱したX線のうちB点へ
寄与する散乱線42の割合(寄与率)は、次式で表せる。
Next, the operation will be described. FIG. 2 shows how an X-ray 38 is incident on an X-ray absorber such as a human body, is scattered at point A (scattering point), and is incident on an attention 46. It should be noted that
46 is called point B. At this time, the proportion (contribution rate) of the scattered radiation 42 that contributes to point B in the scattered X-rays can be expressed by the following equation.

ここで、μiはdiにおける平均X線吸収係数、f(θ)
は、コンプトン散乱でθの角度にX線が散乱される確
立、Cは係数である。また、(1)式は次のように書き
直せる。
Where μi is the average X-ray absorption coefficient in di, f (θ)
Is the probability that X-rays will be scattered at an angle of θ in Compton scattering, and C is a coefficient. Further, the equation (1) can be rewritten as follows.

ここで、μ=μならば、つまり人体内の吸収係数が
一定ならば、 −μ1di−μ2ri=−μ(di+ri) =−μ{d+ri(1−cosθi)} ……(2′) 例えば、4MVのX線38を用いて、μ=0.03/cm、ri=7c
m、θ=25゜のとき、exp{−μri(1−cosθ)}=0.9
8であり、θがさらに小さければ、−μdi−μri≒−μ
dとしても、(1)式の誤差は2%以下である。θがよ
り小さければ誤差はより小さくなる。このとき、 のようになる。
Here, if μ 1 = μ 2 , that is, if the absorption coefficient in the human body is constant, −μ 1 di−μ 2 ri = −μ (di + ri) = −μ {d + ri (1-cos θi)} ...... ( 2 ′) For example, using 4 MV X-ray 38, μ = 0.03 / cm, ri = 7c
When m and θ = 25 °, exp {-μri (1-cosθ)} = 0.9
8 and if θ is smaller, −μdi−μri≈−μ
Even with d, the error in the equation (1) is 2% or less. The smaller θ is, the smaller the error is. At this time, become that way.

次にμ≠μ、つまり深さ方向に吸収係数の不均一が
ある場合について第3図を参照して説明する。A1による
寄与率は、 人体内では吸収係数は電子密度ρにほぼ比例するので、 −μ1d−μ2dII≒−μ(ρ1d+ρ2dII)≡−μ…
……(5) となる。ここで、はB点までの線源方向の人体の深さ
を密度で補正した電子密度補正長である。一般的には
(不均一度がより多層にわたっている場合)、 である。(4),(5)式より、 を得る。従って、θ<25゜では、 ただし、(7)式はA1点経由の寄与率である。
Next, μ 1 ≠ μ 2 , that is, the case where the absorption coefficient is nonuniform in the depth direction will be described with reference to FIG. The contribution rate of A 1 is Since the absorption coefficient is almost proportional to the electron density ρ in the human body, −μ 1 d I −μ 2 d II ≈−μ (ρ 1 d I + ρ 2 d II ) ≡−μ ...
… (5) Here, is the electron density correction length obtained by correcting the depth of the human body in the direction of the radiation source up to point B with the density. In general (if the inhomogeneity spans more layers), Is. From equations (4) and (5), To get Therefore, for θ <25 °, However, Equation (7) is the contribution rate via A 1 point.

次にA2点経由の寄与率を考えると、 ここで、 であるから、 ここで、一般式には、 である。Next, considering the contribution rate via A 2 points, here, Therefore, Where the general formula is Is.

(9)式もθ<25゜では、 である。従って、(6),(9)式より一般的には、 と表すことができ、θi<25゜ならば、 となる。Equation (9) also shows that when θ 2 <25 °, Is. Therefore, in general from equations (6) and (9), And if θi <25 °, Becomes

以上のことから、補正部23は、寄与分布データ部20か
ら、電子密度が均一な場合の寄与分布(ほぼ(12)式に
相当する。)を入力したら、人体32内の密度を用いて電
子密度補正長による補正を行い、補正後の寄与分布
((11)式に相当する。)を出力すればよい。従来の場
合には、(1)式に相当する密度補正を行っていたこと
になる。
From the above, the correction unit 23 inputs the contribution distribution when the electron density is uniform (corresponding to the equation (12)) from the contribution distribution data unit 20, using the density in the human body 32. It suffices to perform the correction using the density correction length and output the corrected contribution distribution (corresponding to the equation (11)). In the conventional case, it means that the density correction corresponding to the equation (1) was performed.

そして、演算部26は、B点における散乱線による線量を
算出する演算として、 による演算を行えばよい、ここで、ρ(i,j,k)は、計
算領域を等分して(i,j,k)座標で表現した各部分の電
子密度ηxb(i,j,k)は(11)式で表現されたものを各
部分にあてはめたものである。また、ρ(i,j,k)の値
はデータ部28にあらかじめ格納されている。なお、実際
の線量計算において、第12図(A)に示されるようなビ
ームの広がりを補正するための線源からの距離による逆
二乗補正やk軸からの軸外線量比を考慮しているが、本
発明とは直接の関連性はないので、これらに関する説明
は省略する。
Then, the calculation unit 26 calculates the dose of scattered rays at the point B as , Where ρ (i, j, k) is the electron density ηxb (i, j, k) of each part expressed in (i, j, k) coordinates by equally dividing the calculation area. ) Is the one expressed by the equation (11) and applied to each part. The value of ρ (i, j, k) is stored in the data unit 28 in advance. In the actual dose calculation, the inverse square correction by the distance from the radiation source and the off-axis dose ratio from the k-axis for correcting the spread of the beam as shown in FIG. 12 (A) are taken into consideration. However, since it is not directly related to the present invention, a description thereof will be omitted.

ところで、コンプトン散乱によるX線の散乱分布(f
(θ))は、X線のエネルギーが4MV以上では、第4図
に示すように前方に集中しているので、θが大きいこと
にはrが大きいところではf(θ)は小さい。従ってex
p{μi(1−cosθi)}の項による効果は小さいの
で、そのような部分については(12)式を用いてもかま
わない。なお、演算部26は、 を各(i,j,k)マトリクスに対して演算しておけば、そ
れらにexp(−μ)またはexp{−μ−μi(1−
cosθi)}を乗算するのみでηxbを得ることができ
る。
By the way, the X-ray scattering distribution (f
When the energy of X-rays is 4 MV or more, (θ)) is concentrated forward as shown in FIG. 4. Therefore, when θ is large, f (θ) is small when r is large. Therefore ex
Since the effect of the term of p {μi (1-cosθi)} is small, equation (12) may be used for such a portion. In addition, the calculation unit 26, Is calculated for each (i, j, k) matrix, exp (−μ) or exp {−μ−μi (1-
ηxb can be obtained only by multiplying by cos θi)}.

(11)式による演算は(1)式に比べて非常に単純であ
り、また、電子計算機にとって最も高速で計算しやすい
演算となっているので、放射線治療計画装置に通常の電
子計算機を適用した場合には、計算時間は従来のものに
比べて1/10程度に短縮される。なお、従来の放射線治療
計画装置では、全領域について(1)式による演算を実
行していたことになる。また、演算部26は3次元演算を
実行しているが、上述した方式を2次元演算に適用する
こともできる。
The calculation by the formula (11) is much simpler than that of the formula (1), and the calculation is the fastest and the easiest calculation for the electronic computer. Therefore, a normal computer was applied to the radiation treatment planning apparatus. In this case, the calculation time is reduced to about 1/10 of the conventional one. It should be noted that in the conventional radiation treatment planning apparatus, the calculation according to the equation (1) is executed for all areas. Further, although the calculation unit 26 executes the three-dimensional calculation, the method described above can be applied to the two-dimensional calculation.

第5図に示すように、i方向の電子密度ρ1の不均
一性も存在しうるが、その不均一性を補正するために、
(12)式に以下のように補正をかけるようにしてもよ
い。つまり、 exp{−μ(i1−i2)} ……(14) を掛けてもよい。ただし、この場合にはX線が斜めに入
射したときには誤差が出るが、寄与率が大きい点(B点
により近い点)での誤差は小さい。
As shown in FIG. 5, there may be nonuniformity of the electron densities ρ 1 and ρ 2 in the i direction, but in order to correct the nonuniformity,
The equation (12) may be corrected as follows. In other words, you may multiply exp {-μ (i 1 −i 2 )} (14). However, in this case, an error occurs when the X-ray is obliquely incident, but the error is small at the point where the contribution rate is large (point closer to point B).

また、θが小さいときには、 として、 exp{−μ[(i−i)+(i−i)]} ≒1−μ{(i−i)+(i−i)} ………
(16) または、 exp{−μ(−d+i1−i2)} ≒1−μ(−d+i1−i2) ………(17) と近似することができる。このようにして、演算時間を
より短縮できる。このように近似した場合の誤差は、実
際の条件下で1%未満であり、十分に実用的である。ま
た、(16)式におけるiは、 で与えられるが、演算時間は多少かかる。ここで、d
(i,j,k)は角ボクセルのサイズである。そこで、 としてもよい。ここで、riは各マトリクスに対応してあ
らかじめ計算しておいてもよい。
When θ is small, , Exp {-μ [(i-i) + (i-i)]} ≈1-μ {(i-i) + (i-i)} ...
(16) Alternatively, exp {−μ (−d + i 1 −i 2 )} ≈1−μ (−d + i 1 −i 2 ) ... (17) can be approximated. In this way, the calculation time can be further shortened. The error in such an approximation is less than 1% under actual conditions, which is sufficiently practical. Further, i in the equation (16) is However, it takes a little time to calculate. Where d
(I, j, k) is the size of the square voxel. Therefore, May be Here, ri may be calculated in advance corresponding to each matrix.

第6図は請求項(2)記載の発明の一実施例による放射
線治療計画装置を示すブロック図である。第6図におい
て、12は放射線治療計画装置、21は人体32において電子
密度が均一の場合にX線が当たる部分のうちの各地点か
ら発生した電子線(直接線)がB点に寄与する寄与率を
示す寄与分布が格納される寄与分布データ部、24は各地
点のうちその地点からの電子線がB点に到達する地点と
そうでない地点との境界を定め、演算対象領域を決定す
るとともに寄与率を電子密度補正長で補正する補正部、
26は対象領域について寄与分布と各地点の電子密度とか
ら直接線に起因する線量を算出する演算部、28は各地点
の電子密度等が格納されたデータ部である。
FIG. 6 is a block diagram showing a radiation treatment planning apparatus according to an embodiment of the invention set forth in claim (2). In FIG. 6, 12 is a radiation treatment planning device, and 21 is a contribution that an electron beam (direct line) generated from each point of a portion of the human body 32 where X-rays hit when the electron density is uniform contributes to point B. Contribution distribution data section 24, in which the contribution distribution indicating the rate is stored, defines the boundary between the point where the electron beam from that point reaches point B and the point where it does not, and determines the calculation target area. A correction unit that corrects the contribution rate with the electron density correction length,
Reference numeral 26 is a calculation unit that calculates the dose due to the direct line from the contribution distribution and the electron density at each point for the target area, and 28 is a data unit that stores the electron density at each point.

次に動作について説明する。第7図は人体32を5mm角の
立方体の領域に区切った例を示している。図中の等高線
は、B点に対する電子線の寄与率ηeが等しい線を示し
ている。入射したX線38が寄与率ηe=0.01のA点で散
乱を起こし、B点に入射する電子線は、A点の電子密度
をρaとすると、ρaηe=0.01ρaで与えられる。従
って、B点を含む注目領域(B領域)に対する全電子線
(全直接線)に起因する線量Debは、 で与えられる。ここで、ρ(i,j,k)は、(i,j,k)座標
で示す立方体の電子密度、ηeb(i,j,k)は、B領域に
対する(i,j,k)立方体からの電子線の寄与率である。
Next, the operation will be described. FIG. 7 shows an example in which the human body 32 is divided into 5 mm square areas. The contour lines in the figure indicate lines having the same contribution rate ηe of the electron beam to the point B. The incident X-ray 38 scatters at point A having a contribution rate ηe = 0.01, and the electron beam incident at point B is given by ρaηe = 0.01ρa, where ρa is the electron density at point A. Therefore, the dose Deb due to all electron beams (all direct rays) to the attention area (B area) including point B is Given in. Where ρ (i, j, k) is the electron density of the cube indicated by (i, j, k) coordinates, and ηeb (i, j, k) is the (i, j, k) cube for the B region. Is the contribution rate of the electron beam.

ところで、(19)式における加算あηe(i,j,k)>0.0
01の領域についてのみ行えばよい。なぜなら、第8図に
示すように、電子線は所定のレンジ(到達可能範囲)を
有し、ηe<0.01の点の外からの寄与は、すぐ外側でな
くなるからである。
By the way, the addition of ηe (i, j, k) in equation (19)> 0.0
You only have to do this for area 01. This is because, as shown in FIG. 8, the electron beam has a predetermined range (reachable range), and the contribution from outside the point of ηe <0.01 is not immediately outside.

ここで、人体32における電子線の寄与分布は電子密度ρ
によって変化する。特に、B領域とそこから線源方向の
立方体の密度によって、実際の人体32における寄与分布
はほぼ定まる。従って、第8図に示すようなηeの分布
とη(i,j,k)の分布との相関を求めておけば、η(i,
j,k)の分布からηeの分布を求めることができる。特
に、ρ(i,j,k)のj方向の変化を見るだけでηeは大
体において予測可能である。
Here, the contribution distribution of the electron beam in the human body 32 is the electron density ρ
It depends on In particular, the actual contribution distribution in the human body 32 is substantially determined by the B area and the density of cubes in the direction of the radiation source from the B area. Therefore, if the correlation between the distribution of ηe and the distribution of η (i, j, k) as shown in FIG. 8 is obtained, η (i,
The distribution of ηe can be obtained from the distribution of j, k). In particular, ηe is generally predictable only by looking at the change in ρ (i, j, k) in the j direction.

そこで、データ部28にρ(i,j,k)の分布、つまり電子
密度の分布を格納しておき、またその電子密度に対応し
た電子線の寄与率を格納しておく。そして補正部24は、
電子密度のj方向の分布と電子密度に対応した電子線の
寄与率とから、人体32における電子密度を加味した電子
線の寄与分布を決定することができる。その際、演算部
26において必要とされる演算精度および演算時間を考慮
して対象とすべきρ(i,j,k)の範囲を決定する。その
範囲は、電子線のレンジ以内でよい。このように、演算
部26における演算対象範囲を決定しておくことにより、
演算部26の演算時をより短縮することができる。
Therefore, the distribution of ρ (i, j, k), that is, the distribution of the electron density is stored in the data unit 28, and the contribution rate of the electron beam corresponding to the electron density is stored. Then, the correction unit 24
From the distribution of the electron density in the j direction and the contribution rate of the electron beam corresponding to the electron density, the contribution distribution of the electron beam considering the electron density in the human body 32 can be determined. At that time, the calculation unit
In 26, the range of ρ (i, j, k) to be targeted is determined in consideration of the calculation accuracy and the calculation time required. The range may be within the range of the electron beam. In this way, by determining the calculation target range in the calculation unit 26,
The calculation time of the calculation unit 26 can be further shortened.

ところで、電子線の寄与率は、第9図に示すようにX線
がA点で散乱されると、 と表せる。ここで、は既に述べたdiに沿った電子密度
補正長であり、 はX線のエネルギーがEのときの電子線のレンジR
(E)と既に述べたriに沿った電子密度補正長 とで決まる飛程範囲関数、fe(θ)は電子線がθの角度
に散乱する確率である。従って、(i,j,k)立方体に対
して(20)式における を算出して割り振っておき、またも各(i,j,k)立方
体に対して算出し、テーブル化しておいて、テーブルか
ら各データを引いてきて、を計算するだけでηeを決
定するように構成することもできる。
By the way, the contribution rate of the electron beam is as follows when the X-ray is scattered at the point A as shown in FIG. Can be expressed as Where is the electron density correction length along di, Is the electron beam range R when the X-ray energy is E
(E) and the electron density correction length along ri that has already been described The range function, fe (θ), determined by and, is the probability that an electron beam scatters at an angle of θ. Therefore, for the (i, j, k) cube in (20) Is calculated and allocated, again calculated for each (i, j, k) cube, tabulated, each data is drawn from the table, and ηe is determined only by calculating It can also be configured to.

なお、対象領域の決定のしかたとして、B点からρiを
放射線源30の方向に足していき、レンジR(E)になる
点までを対象領域とすることができる。ηeはX線のエ
ネルギーE、電子密度の値に応じて何種類かを用意して
おくとよい。ηeの分布は、第3図におけるθiが小さ
い部分ではg(,R(E)で決まり、θiが大きい部分
ではfe(θi)で決まる。従って電子密度の変化がきく
のはθiが小さい部分であり、上記決定のしかたはよい
近似となる。
As a method of determining the target area, it is possible to add ρi from the point B in the direction of the radiation source 30 to the point of reaching the range R (E) as the target area. It is advisable to prepare several types of ηe according to the energy E of X-rays and the value of electron density. The distribution of ηe is determined by g (, R (E) in the part where θi is small in Fig. 3, and by fe (θi) in the part where θi is large. Yes, the above determination method is a good approximation.

また、第10図に示すように、あらかじめ決められた順序
でレンジR(E)になる部分まで電子密度を足してい
き、を求め、このとき各(i,j,k)立方体のB点に対
する重み付けWb(i,j,k)を決めておき、 を求め、このρに対したηeを引いてくるか、また
は、ηeを直接引いてくるように構成することもでき
る。
In addition, as shown in FIG. 10, the electron density is added up to a portion which becomes the range R (E) in a predetermined order, and is obtained. At this time, with respect to the point B of each (i, j, k) cube Weighting Wb (i, j, k) is decided, Can be obtained, and ηe with respect to this ρ T can be drawn, or ηe can be drawn directly.

そして、(20)式のηeを求めるときに、 としてもよい。ここで、ρa,ρbに対応する立方体は大
きめにしておく。このようにすれば、はより短時間で
算出することができる。なお、この方法はX線照射時の
みならず、電子線照射時の総量計算に使用することもで
きる。
Then, when obtaining ηe of the equation (20), May be Here, the cubes corresponding to ρa and ρb are made larger. In this way, can be calculated in a shorter time. Note that this method can be used not only for X-ray irradiation but also for calculating the total amount of electron beam irradiation.

第11図は請求項(3)記載の発明の一実施例による放射
線治療計画装置を示すブロック図である。第11図におい
て、14は放射線治療計画装置、22は人体32においてX線
が当たる部分のうちの各地点の散乱線がB点に寄与する
寄与率、または各地点からの直接線がB点に寄与する寄
与率を示す寄与分布が格納される寄与分布データ部、25
はCT画像などをもとにB点に対する寄与率が所定の値以
上になっている地点とそうでない地点との境界を定め、
境界内を対象領域と決定するとともに計算の空間的マト
リクスサイズを決定する対象領域決定部、26は対象領域
について寄与分布と各地点の電子密度とから散乱線に起
因する総量または直接線に起因する線量を算出する演算
部である。また、28は各地点の電子密度等が格納された
データ部である。
FIG. 11 is a block diagram showing a radiation treatment planning system according to an embodiment of the invention as set forth in claim (3). In FIG. 11, 14 is a radiation treatment planning device, 22 is a contribution rate at which scattered rays at each point of the human body 32 exposed to X-rays contribute to point B, or a direct line from each point is at point B. Contribution distribution data section that stores the contribution distribution that indicates the contribution rate that contributes, 25
Defines the boundary between points where the contribution rate to point B is greater than or equal to a predetermined value based on CT images, etc.,
The target area determination unit that determines the area within the boundary as the target area and the spatial matrix size of the calculation, 26 is the total amount caused by scattered rays or direct rays from the contribution distribution and electron density at each point for the target area This is a calculation unit that calculates the dose. Further, 28 is a data section in which the electron density etc. of each point is stored.

次に動作について説明する。第12図はB点に対する散乱
線42または電子線40の寄与分布を示す等高線を3次元で
示したものである。図中、P点およびQ点はそれぞれ同
一点であることを示している。図から明らかなように、
i−j平面では、B点から距離が同じ点はB点に対する
寄与率は同じである。またk方向ではB点より上方の点
のみが高い寄与率を有している。ただし、この図は電子
密度が均一である場合を示し、電子密度分布が一定でな
い場合には、寄与分布は第12図に示したものとはやや異
なる。また、数値は説明のためのものであって、定量的
に正確なものではない。
Next, the operation will be described. FIG. 12 is a three-dimensional contour line showing the contribution distribution of the scattered ray 42 or the electron beam 40 to the point B. In the figure, points P and Q indicate that they are the same point. As is clear from the figure,
On the i-j plane, points having the same distance from point B have the same contribution rate to point B. In the k direction, only points above the point B have a high contribution rate. However, this figure shows the case where the electron density is uniform, and when the electron density distribution is not constant, the contribution distribution is slightly different from that shown in FIG. Also, the numerical values are for explanation, and are not quantitatively accurate.

この場合には、対象領域決定部25は、CT画(第12図では
スライス51〜55で示す。)の濃淡をもとに寄与率の高い
領域を決定する。例えば、寄与率ηbが0.001以上とな
っている領域を決定する。第12図では、スライス52,54
の二重線で示した部分の間が対象領域である。演算部26
は、寄与分布データ部22から寄与データを入力し、また
データ部28から電子密度を入力し、対象領域決定部25で
決定された領域について、対応する値の乗算を行いその
結果を加算して線量Dbを出力する。一般には対象領域を
小さな領域、つまり(i,j,k)領域に分割して演算を行
う((i,j,k)は座標を示し、かつi,j,kは自然数)。従
って、次のように演算を行う。
In this case, the target area determination unit 25 determines an area having a high contribution rate based on the shading of the CT image (indicated by slices 51 to 55 in FIG. 12). For example, a region in which the contribution rate ηb is 0.001 or more is determined. In Figure 12, slices 52,54
The area between the double lines is the target area. Arithmetic unit 26
Is input the contribution data from the contribution distribution data section 22 and the electron density from the data section 28, and for the area determined by the target area determination section 25, multiplies the corresponding values and adds the results. Output dose Db. In general, the target area is divided into small areas, that is, (i, j, k) areas for calculation ((i, j, k) indicates coordinates, and i, j, k are natural numbers). Therefore, the calculation is performed as follows.

ここで、ρ(i,j,k)は(i,j,k)領域における電子密
度、ηb(i,j,k)は(i,j,k)領域の寄与率である(η
b(i,j,k)=ηxb(i,j,k)+ηeb(i,j,k))。演算
対象は、ηb(i,j,k)≧0.001の領域についてである。
従来は、第12図の(B),(C),(D)のわく内の全
領域について演算を行っている。なお、スライス52,54
間の領域の密度は補間によって求めることもできる。こ
のように、対象領域を制限することにより、3次元計算
を行った場合であっても演算時間を短縮することができ
る。
Where ρ (i, j, k) is the electron density in the (i, j, k) region and ηb (i, j, k) is the contribution rate of the (i, j, k) region (η
b (i, j, k) = ηxb (i, j, k) + ηeb (i, j, k)). The calculation target is the region of ηb (i, j, k) ≧ 0.001.
Conventionally, the calculation is performed for all the regions within the frame of (B), (C), and (D) of FIG. The slices 52,54
The density of the region between can also be obtained by interpolation. As described above, by limiting the target area, the calculation time can be shortened even when the three-dimensional calculation is performed.

なお、他のスライス52,54の寄与を、B点があるスライ
ス53に繰り込んでもよい(第12図(B)において破線で
示す)。まず、スライスN(Nはスライス番号)による
線量DbNを次のように求める。
The contributions of the other slices 52 and 54 may be renormalized to the slice 53 having the point B (indicated by a broken line in FIG. 12 (B)). First, the dose Db N for the slice N (N is the slice number) is obtained as follows.

ここで、(i,j,k)はスライスN上の領域である。この
とき、Dbは次のようにして求められる。
Here, (i, j, k) is a region on the slice N. At this time, Db is obtained as follows.

ここで、WNは各(i,j,k)領域を実際の照射野体積の比
に換算し、Dbの絶対値を合わせるファクタであり、各
(i,j,k)領域が等分されていれば、 となる。このようにすれば、3次元計算を2次元計算の
数倍の時間で実行できる。これに対して、i,j,kがそれ
ぞれ1〜40までの値をとるとすると、従来の場合には、
2次元計算の40倍の時間がかかっていた。なお、従来の
ETAR法を用いた放射線治療計画装置では、3次元の寄与
の2次元への繰り込みにこのような寄与分布にもとづく
正確な繰り込みが考慮されず、誤差が大きい場合があっ
た。
Here, W N is a factor that converts each (i, j, k) area into the ratio of the actual irradiation field volume and matches the absolute value of Db, and each (i, j, k) area is equally divided. If Becomes By doing so, the three-dimensional calculation can be executed in several times as long as the two-dimensional calculation. On the other hand, if i, j, and k each take a value of 1 to 40, in the conventional case,
It took 40 times longer than 2D calculation. In addition, conventional
In the radiation treatment planning apparatus using the ETAR method, accurate renormalization based on such a contribution distribution is not taken into consideration in the renormalization of the three-dimensional contribution into the two-dimensional, and the error may be large.

また、寄与分布の勾配に応じて(i,j,k)領域の大きさ
を使い分け、勾配の小さなところでは(i,j,k)領域の
サイズを大きくするようにしてもよい。こうすれば、精
度の悪化を防止しつつより計算時間を短縮できる。例え
ば、(23)式において、B点を含むスライス53以外のス
ライス52,54において、B点への寄与分布の勾配は小さ
めである。そこで、広いサイズを用いて次のように演算
を行う。
Further, the size of the (i, j, k) region may be selectively used in accordance with the gradient of the contribution distribution, and the size of the (i, j, k) region may be increased at a small gradient. By doing so, it is possible to further reduce the calculation time while preventing deterioration of accuracy. For example, in the equation (23), in the slices 52 and 54 other than the slice 53 including the point B, the gradient of the contribution distribution to the point B is small. Therefore, the calculation is performed as follows using a wide size.

(ただし、W53<W52=W54) ここで、W53とW52との比は、体積比を補正するようにと
る。つまり、対象領域決定部25は、寄与分布の勾配が小
さい部分についてはそれに応じてサイズを大きくする。
この他、同一スライス内でも寄与分布の勾配に従ってサ
イズを変えてもよい。また、スライス間の電子密度を補
間により求める際のサイズに適用してもよい。
(However, W 53 <W 52 = W 54 ) Here, the ratio of W 53 and W 52 is set so as to correct the volume ratio. That is, the target area determination unit 25 increases the size of the portion where the contribution distribution has a small gradient.
In addition, the size may be changed according to the gradient of the contribution distribution even within the same slice. Further, it may be applied to the size when the electron density between slices is obtained by interpolation.

また、対象領域内の線量に対応したTPR値、SPR値を用い
てもよい。ここで、深さをd、照射野面積S、等価半径 とし、等価深さdnを より求める。また、補正半径rnをrn=ρnrより求める。
ρnは、 である。つまり、Dc=d・TPR(dn,rn)、(dは定数)
となる。Dcはアイソセンタにおける線量である。
Further, the TPR value and SPR value corresponding to the dose in the target area may be used. Here, depth is d, irradiation field area S, equivalent radius And the equivalent depth dn Ask more. Further, the correction radius rn is calculated from rn = ρnr.
ρn is Is. That is, Dc = d · TPR (dn, rn), (d is a constant)
Becomes Dc is the dose at the isocenter.

このようにすると、メーカの相違による放射線照射装置
のTPR値のばらつきなどをηb(i,j,k)を補正すること
なく抑えることができる。また、ρn,dnをρ,dと比較す
ることにより、演算のエラーチェックを行うこともでき
る。ここで、TPR値のかわりにTAR値やPDD値などを用い
てもよい。TPR値は組織ファントム比、TAR値は組織空中
線量比、PDD値は深部百分率である。
By doing so, it is possible to suppress variations in the TPR value of the radiation irradiation apparatus due to differences in manufacturers without correcting ηb (i, j, k). Further, by comparing ρn, dn with ρ, d, it is possible to check the error of the operation. Here, a TAR value, a PDD value, or the like may be used instead of the TPR value. The TPR value is the tissue phantom ratio, the TAR value is the tissue air dose ratio, and the PDD value is the depth percentage.

また、寄与率が高い領域による線量のみを(21)式、
(23)式により求め、寄与率が低い領域による線量はSP
R値より求めるようにしてもよい。つまり、 (27)式において、右辺第1項は直接線によるもので、
第2項は散乱線に関する項であり、aはフィールドファ
クタを含んだ係数である。なお、SPRは散乱ピーク線量
比である。
In addition, only the dose due to the region with a high
Calculated by equation (23), the dose due to the region with a low contribution ratio is SP
It may be obtained from the R value. That is, In equation (27), the first term on the right side is a direct line,
The second term is a term relating to scattered radiation, and a is a coefficient including a field factor. The SPR is the scattering peak dose ratio.

なお、演算部26による演算は、足し合わせによる演算が
大半を占めるため、放射線治療計画装置として電子計算
機を適用した場合には、固定小数点演算で行えるため高
速に計算できる。従来のETAR法では指数計算や除算が多
いため浮動小数点演算が必要であり、かなり時間がかか
っていた。
Since most of the arithmetic operations by the arithmetic unit 26 are arithmetic operations by addition, when an electronic computer is applied as the radiation treatment planning apparatus, fixed-point arithmetic operations can be performed so that the arithmetic operations can be performed at high speed. Since the conventional ETAR method requires a lot of exponential calculation and division, floating point arithmetic is required, which takes a considerable amount of time.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、請求項(1)記載の発明によれば放射線
治療計画装置を、電子密度補正長を用いて、あらかじめ
与えられている電子密度が均一の場合の散乱線の寄与率
を補正し、その寄与率と電子密度分布とを用いて線量を
算出するように構成したので、精度を高く保ったままで
短時間で線量を出力できるものが得られる効果がある。
As described above, according to the invention described in claim (1), the radiation treatment planning apparatus corrects the contribution rate of scattered rays when the electron density given in advance is uniform by using the electron density correction length. Since the dose is calculated using the contribution rate and the electron density distribution, there is an effect that the dose can be output in a short time while maintaining high accuracy.

また、請求項(2)記載の発明によれば放射線治療計画
装置を、電子密度補正長であらかじめ与えられている電
子密度が均一の場合の電子線の寄与率を補正し、その寄
与率と電子密度分布とを用いて電子線のレンジ内の領域
について線量を算出するように構成したので、精度を高
く保ったままで短時間で線量を出力できるものが得られ
る効果がある。
According to the invention of claim (2), the radiation treatment planning apparatus corrects the contribution rate of the electron beam when the electron density given in advance by the electron density correction length is uniform, and the contribution rate and the electron Since the dose is calculated for the region within the range of the electron beam by using the density distribution, there is an effect that the dose can be output in a short time while keeping the accuracy high.

さらに、請求項(3)記載の発明によれば放射線治療計
画装置を、寄与率が高い領域を演算の対象とし、演算の
マトリクスサイズを可変とするように構成したので、計
算精度をそれほど低下させずに高速に線量を出力できる
ものが得られる効果がある。
Further, according to the invention described in claim (3), since the radiation treatment planning apparatus is configured such that a region having a high contribution rate is a target of calculation and the matrix size of the calculation is variable, the calculation accuracy is lowered so much. There is an effect that it is possible to obtain a high-speed dose output without having to do so.

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

第1図は請求項(1)記載の発明の一実施例による放射
線治療計画装置を示すブロック図、第2図は入射したX
線と散乱したX線との関係を示す説明図、第3図は電子
密度の不均一性を示す説明図、第4図はX線の散乱分布
を示す等線量線図、第5図は横方向の電子密度の不均一
性を示す説明図、第6図は請求項(2)記載の発明の一
実施例による放射線治療計画装置を示すブロック図、第
7図は被照射体を領域に分ける分け方を示す説明図、第
8図は寄与率の変化を示す説明図、第9図はX線の散乱
の様子を示す説明図、第10図は加算の方向を示す説明
図、第11図は請求項(3)記載の発明の一実施例による
放射線治療計画装置を示すブロック図、第12図は3次元
の寄与分布を示す分布図、第13図は人体にX線照射をし
ている様子を示す説明図、第14図はコンプトン散乱を示
す説明図、第15図は散乱の過程を説明するための説明
図、第16図は深さ方向の電子密度の不均一性を示す説明
図である。 20,21,22は寄与分布データ部、23,24は補正部、25は対
象領域決定部、26は演算部、28はデータ部。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing a radiation treatment planning apparatus according to an embodiment of the invention described in claim (1), and FIG.
Fig. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between X-rays and scattered X-rays, Fig. 3 is an explanatory diagram showing non-uniformity of electron density, Fig. 4 is an isodose diagram showing X-ray scattering distribution, and Fig. 5 is a horizontal line. 6 is a block diagram showing a radiation treatment planning apparatus according to an embodiment of the invention as set forth in claim (2), and FIG. 7 is a diagram showing the irradiated body divided into regions. FIG. 8 is an explanatory diagram showing how to divide, FIG. 8 is an explanatory diagram showing changes in the contribution rate, FIG. 9 is an explanatory diagram showing how X-rays are scattered, FIG. 10 is an explanatory diagram showing the direction of addition, and FIG. Is a block diagram showing a radiation treatment planning apparatus according to an embodiment of the invention described in claim (3), FIG. 12 is a distribution diagram showing a three-dimensional contribution distribution, and FIG. 13 is irradiating a human body with X-rays. Fig. 14 is an explanatory diagram showing the state, Fig. 14 is an explanatory diagram showing Compton scattering, Fig. 15 is an explanatory diagram for explaining the scattering process, and Fig. 16 is an electric current in the depth direction. Is an explanatory view showing the non-uniformity of density. 20, 21 and 22 are contribution distribution data sections, 23 and 24 are correction sections, 25 is a target area determination section, 26 is a calculation section, and 28 is a data section. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】放射線源から被照射体に照射された放射線
の前記被照射体の注目点における吸収線量を、前記注目
点以外の他の地点で散乱した前記放射線に起因する吸収
線量と、前記他の地点に前記放射線が入射したことによ
り発生した電子線に起因する吸収線量とにもとづいて算
出する放射線治療計画装置において、前記被照射体にお
ける電子密度が均一な場合の寄与分布であって、前記放
射線の前記注目点に対する寄与率の前記被照射体におけ
る分布を示す寄与分布を有する寄与分布データ部と、前
記寄与分布のうち前記注目点から前記放射線源に至る部
分の寄与率を、前記被照射体の電子密度補正長で補正す
る補正部と、この補正部で補正された寄与率に、これら
の寄与率に対応した各地点の電子密度を乗じたものを加
算して前記注目点における前記散乱した放射線に起因す
る吸収線量とする演算部とを備えたことを特徴とする放
射線治療計画装置。
1. An absorbed dose of radiation emitted from a radiation source to an irradiation target at a point of interest of the irradiation target, and an absorbed dose due to the radiation scattered at a point other than the point of interest; In the radiation treatment planning apparatus to calculate based on the absorbed dose caused by the electron beam generated by the radiation incident to other points, in the contribution distribution when the electron density in the irradiated body is uniform, The contribution distribution data part having a contribution distribution indicating the distribution of the contribution rate of the radiation to the attention point in the irradiated body, and the contribution rate of the portion of the contribution distribution from the attention point to the radiation source are The correction unit that corrects the electron density correction length of the irradiation body, and the contribution rate corrected by this correction unit multiplied by the electron density at each point corresponding to these contribution rates Radiation therapy planning apparatus is characterized in that an arithmetic unit to absorbed dose due to the scattered radiation definitive.
【請求項2】放射線源から被照射体に照射された放射線
の前記被照射体の注目点における吸収線量を、前記注目
点以外の他の地点で散乱した前記放射線に起因する吸収
線量と、前記他の地点に前記放射線が入射したことによ
り発生した電子線に起因する吸収線量とにもとづいて算
出する放射線治療計画装置において、前記被照射体にお
ける電子密度が均一な場合の寄与分布であって、前記電
子線の前記注目点に対する寄与率の前記被照射体におけ
る分布を示す寄与分布を有する寄与分布データ部と、前
記他の地点からの電子線の到達距離内に前記注目点が存
在している場合に、その地点を対象領域の中にあると定
めるとともに、前記寄与率を前記被照射体の電子密度補
正長で補正する補正部と、この補正部で決定された領域
の中の各地点における電子線の寄与率にそれら各地点に
おける電子密度を乗じたものを加算して前記注目点にお
ける前記電子線による吸収線量とする演算部とを備えた
ことを特徴とする放射線治療計画装置。
2. An absorbed dose of radiation emitted from a radiation source to an irradiation target at a point of interest of the irradiation target, and an absorbed dose due to the radiation scattered at points other than the point of interest, and In the radiation treatment planning apparatus to calculate based on the absorbed dose caused by the electron beam generated by the radiation incident to other points, in the contribution distribution when the electron density in the irradiated body is uniform, There is a contribution distribution data section having a contribution distribution showing a distribution of the contribution rate of the electron beam to the attention point in the irradiated object, and the attention point exists within a reach distance of the electron beam from the other point. In that case, it is determined that the point is in the target area, and the contribution rate is corrected by the electron density correction length of the irradiated body, and each point in the area determined by the correction section is corrected. Oh Radiation therapy planning apparatus is characterized in that an arithmetic unit to absorbed dose by the electron beam at the point of interest by adding the multiplied by the electron density at their respective points on the contribution rate of the electron beam that.
【請求項3】放射線源から被照射体に照射された放射線
の前記被照射体の注目点における吸収線量を、前記注目
点以外の他の地点で散乱した前記放射線に起因する吸収
線量と、前記他の地点に前記放射線が入射したことによ
り発生した電子線に起因する吸収線量とにもとづいて算
出する放射線治療計画装置において、前記散乱した放射
線または前記発生した電子線の前記注目点に対する寄与
率の前記被照射体における分布を示す寄与分布を有する
寄与分布データ部と、前記寄与分布のうち所定の寄与率
以上となっている前記被照射体における領域およびこの
領域についての計算のマトリクスサイズを決定する対象
領域決定部と、この対象領域決定部で決定された領域の
中の各地点における前記散乱された放射線または電子線
の寄与率にそれら各地点の電子密度を乗じたものを加算
して前記注目点における前記散乱した放射線または電子
線による吸収線量とする演算部とを備えたことを特徴と
する放射線治療計画装置。
3. An absorbed dose of radiation emitted from a radiation source to an irradiation target at a point of interest of the irradiation target, and an absorbed dose due to the radiation scattered at points other than the point of interest, and In the radiation treatment planning apparatus that calculates based on the absorbed dose caused by the electron beam generated by the incidence of the radiation at another point, the contribution ratio of the scattered radiation or the generated electron beam to the attention point A contribution distribution data section having a contribution distribution indicating a distribution in the irradiated body, a region in the irradiated body that has a predetermined contribution rate or more in the contribution distribution, and a matrix size of calculation for this region are determined. The target area determination unit and the contribution ratio of the scattered radiation or electron beam at each point in the area determined by the target area determination unit Radiation therapy planning apparatus is characterized in that an arithmetic unit for adding the multiplied by the electron density point and absorbed dose by the scattered radiation or electron beam at the point of interest.
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