治疗计划装置和治疗计划方法及其程序的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种治疗计划装置，基于位于特定部位的附近的标识器的位置，算出针对与时间经过相应的多个时刻的所述特定部位的位置信息，并针对多个时刻中的每个时刻生成特定部位的三维范围。此外，生成代表范围信息，该代表范围信息表示在将针对多个时刻中的每个时刻的特定部位的位置信息作为同一基准点的情况下将针对多个时刻中的每个时刻的特定部位的三维范围全部包括在内的范围。而且，追随针对多个时刻的特定部位的位置信息，算出向代表范围信息所示的特定部位的范围照射了规定时间的放射线的情况下的照射到该代表范围信息所示的特定部位的范围的放射线剂量。
【专利说明】治疗计划装置和治疗计划方法及其程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及对被检体内的特定部位的位置进行确定，算出对该特定部位照射的放射线剂量(辐射剂量)的治疗计划装置和治疗计划方法及其程序。
[0002]本申请基于2012年2月28日在日本申请的特愿2012-042171号主张优先权，将其内容援引于此。
【背景技术】
[0003]已知一种将放射线照射到作为被检体内的特定部位的患部来进行治疗的放射线治疗。在该放射线治疗中，需要利用治疗计划装置来决定照射到特定部位(患部)的放射线剂量、放射线源的位置。
[0004]在此，由于被检体的呼吸等，特定部位(患部)在被检体内的位置随着时间的经过而变化。因此，需要使放射线的照射位置也随之变化，进行特定部位的追踪照射。作为该放射线进行特定部位的追踪照射的技术，在专利文献I中公开了如下技术:在被检体的内部埋入标识器，预先通过CT图像等测定该标识器与患部之间的相对位置，并根据规定时间后的与多个标识器的位置之间的相对位置，来推定患部的位置。
[0005]此外，在专利文献2中公开了一种计算照射到特定部位的放射线剂量的技术。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献I JP特开2007-236760号公报
[0009]专利文献2:国际公开第2009/072618号
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]但是，上述技术都无法较高精度地测量随着时间的经过而在被检体内移动或发生范围变化的特定部位的放射线剂量。
[0012]因此，本发明的几个方式的目的在于，提供一种能够较高精度地测量随着时间的经过而在被检体内移动或发生范围变化的特定部位的放射线剂量的治疗计划装置和治疗计划方法及其程序。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]为了达成上述目的，在本发明的一个方式中，对被检体内的特定部位的位置进行确定，并算出对所述特定部位照射的放射线剂量的治疗计划装置，具备:特定部位位置算出部，其基于位于所述特定部位的附近的多个标识器的位置算出针对与时间经过相应的多个时刻的所述特定部位的位置信息；特定部位范围信息生成部，其针对所述多个时刻中的每个时刻生成所述特定部位的三维范围；特定部位代表范围信息生成部，其生成代表范围信息，该代表范围信息表示在将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的位置信息作为同一基准点的情况下将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的所述三维范围全部包括在内的范围；和放射线剂量算出部，其追随针对所述多个时刻的所述特定部位的位置信息，算出向所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围照射了规定时间的放射线的情况下的照射到所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围的放射线剂量。
[0015]此外在作为本发明的一个方式的上述治疗计划装置中，所述特定部位位置算出部具备:基准位置信息取得部，其取得表示所述特定部位以及所述多个标识器中的每个标识器在基准时刻在所述被检体内的位置的基准位置信息；代表点基准位置信息运算部，其根据所述多个标识器的基准位置信息，生成表示多个标识器的代表点在所述基准时刻在所述被检体内的位置的基准位置信息；相对位置信息运算部，其生成所述特定部位的基准位置信息所示的位置的、以所述代表点的基准位置信息所示的位置为基点的相对位置信息；标识器位置信息取得部，其取得与所述基准时刻不同的其他时刻的所述被检体内的所述多个标识器的位置信息；代表点位置信息运算部，其根据所述多个标识器的位置信息，生成所述多个标识器在所述其他时刻在所述被检体内的代表点的位置信息；和特定部位位置信息运算部，其根据所述代表点的位置信息和所述相对位置信息，生成所述其他时刻的所述特定部位的位置信息。
[0016]此外在作为本发明的一个方式的上述治疗计划装置中，所述代表点基准位置信息运算部，对所述多个标识器中的每个标识器，确定权重系数，基于利用所述权重系数进行加权后的所述多个标识器的位置信息生成代表点的基准位置信息，所述代表点位置信息运算部，基于利用所述权重系数进行加权后的所述多个标识器的位置信息生成代表点的位置信肩、O
[0017]此外在本发明的另一个方式中，对被检体内的特定部位的位置进行确定，并算出对所述特定部位照射的放射线剂量的治疗计划装置的治疗计划方法，包括:特定部位位置算出部基于位于所述特定部位的附近的多个标识器的位置算出针对与时间经过相应的多个时刻的所述特定部位的位置信息，特定部位范围信息生成部针对所述多个时刻中的每个时刻生成所述特定部位的三维范围，特定部位代表范围信息生成部生成代表范围信息，该代表范围信息表示在将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的位置信息作为同一基准点的情况下将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的所述三维范围全部包括在内的范围，放射线剂量算出部追随针对所述多个时刻的所述特定部位的位置信息，算出向所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围照射了规定时间的放射线的情况下的照射到所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围的放射线剂量。
[0018]此外在本发明的又一个方式中，对被检体内的特定部位的位置进行确定，并算出对所述特定部位照射的放射线剂量的治疗计划装置的计算机所执行的程序，使所述计算机作为如下单元而发挥作用:特定部位位置算出单元，其基于位于所述特定部位的附近的多个标识器的位置算出针对与时间经过相应的多个时刻的所述特定部位的位置信息；特定部位范围信息生成单元，其针对所述多个时刻中的每个时刻生成所述特定部位的三维范围；特定部位代表范围信息生成单元，其生成代表范围信息，该代表范围信息表示在将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的位置信息作为同一基准点的情况下将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的所述三维范围全部包括在内的范围；和放射线剂量算出单元，其追随针对所述多个时刻的所述特定部位的位置信息，算出向所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围照射了规定时间的放射线的情况下的照射到所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围的放射线剂量。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明的几个方式，能够更高精度地算出按照不发生对特定部位的漏照射的方式设定了照射范围的情况下的放射线剂量。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是表示包含治疗计划装置而构成的放射线治疗系统的图。
[0022]图2是表示放射线治疗装置3的图。
[0023]图3是表示患者(被检体)43的图。
[0024]图4是治疗计划装置I的功能框图。
[0025]图5是特定部位位置算出部130的功能框图。
[0026]图6是表示治疗计划装置I的处理流程的图。
[0027]图7是表示特定部位位置算出部130的处理的流程图的第I图。
[0028]图8是表示特定部位位置算出部130的处理的流程图的第2图。
[0029]图9是表示特定部位位置算出部130的处理的流程图的第3图。
[0030]图10是说明相对参数的算出方法的一例的图。
[0031]图11是表示特定部位距基准位置的位移量和标识器距基准位置的位移量之间的对应关系的图。
[0032]图12是表示特定部位代表范围信息生成部150的处理概要的图。
【具体实施方式】
[0033]以下，参照附图来说明本发明的一个实施方式的治疗计划装置。
[0034]图1是表示包含该实施方式的治疗计划装置而构成的放射线治疗系统的图。
[0035]在该图中，符号I表示治疗计划装置。此外符号2是放射线治疗装置控制装置，符号3是放射线治疗装置。治疗计划装置I与放射线治疗装置控制装置2通信连接。此外放射线治疗装置控制装置2与放射线治疗装置3通信连接。
[0036]在此，治疗计划装置I是决定存在于人等被检体内的患部等特定部位的位置信息、算出放射线剂量的装置。
[0037]此外放射线治疗装置控制装置2是基于由治疗计划装置I生成的计划信息来控制放射线治疗装置的装置。
[0038]此外放射线治疗装置3是基于来自放射线治疗装置控制装置2的指示，按照通过特定部位的位置信息所示的位置的方式照射放射线的装置。
[0039]图2是表示放射线治疗装置3的图。
[0040]放射线治疗装置3具备回转驱动装置11、0形环12、移动架14、摇头机构15、和治疗用放射线照射装置16。回转驱动装置11按照能够以旋转轴17为中心而旋转的方式将O形环12支撑于基座，通过放射线治疗装置控制装置2进行控制，使O形环12以旋转轴17为中心而旋转。旋转轴17与铅直方向平行。O形环12形成为以旋转轴18为中心的环状，将移动架14支撑为能够以旋转轴18为中心而旋转。旋转轴18与铅直方向垂直，穿过旋转轴17所包含的等中心19。旋转轴18进一步相对于O形环12而被固定，S卩，与O形环12 —起以旋转轴17为中心而旋转。移动架14形成为以旋转轴18为中心的环状,且配置为与O形环12的环成为同心圆。放射线治疗装置3进一步具备未图示的移动驱动装置。该移动驱动装置受到放射线治疗装置控制装置2的控制使移动架14以旋转轴18为中心而旋转。
[0041]摇头机构15固定于移动架14的环的内侧，将治疗用放射线照射装置16支撑于移动架14，使得治疗用放射线照射装置16配置于移动架14的内侧。摇头机构15具有水平旋转轴21以及俯仰旋转轴22。俯仰旋转轴22相对于移动架14而被固定，与旋转轴18不交叉而与旋转轴18平行。水平旋转轴21与俯仰旋转轴22正交。摇头机构15受到放射线治疗装置控制装置2的控制，使治疗用放射线照射装置16以水平旋转轴21为中心而旋转，并使治疗用放射线照射装置16以俯仰旋转轴22为中心而旋转。
[0042]治疗用放射线照射装置16受到放射线治疗装置控制装置2的控制，放射治疗用放射线23。治疗用放射线23大体沿着穿过水平旋转轴21与俯仰旋转轴22交叉的交点的直线而被放射。治疗用放射线23形成为具有均匀强度分布。治疗用放射线照射装置16具备MLC (多叶准直器)20。该MLC20受到放射线治疗装置控制装置2的控制，对治疗用放射线23的一部分进行遮蔽，由此来变更治疗用放射线23照射于患者时的照射野的形状。
[0043]通过像这样将治疗用放射线照射装置16支撑于移动架14，从而一旦由摇头机构15将治疗用放射线照射装置16调整为朝向等中心19，则即使通过回转驱动装置11使O形环12旋转，或者，通过其移动驱动装置使移动架14旋转，治疗用放射线23也总是大体穿过等中心19。即，能够通过进行移动以及/或者回转而从任意方向朝向等中心19照射治疗用放射线23。
[0044]放射线治疗装置3进一步具备多个成像器系统。即，放射线治疗装置3具备诊断用X射线源24、25和传感器阵列32、33。
[0045]诊断用X射线源24支撑于移动架14。诊断用X射线源24配置于移动架14的环的内侧，且配置在从等中心19连结诊断用X射线源24的线段和从等中心19连结治疗用放射线照射装置16的线段所构成的角为锐角的位置。诊断用X射线源24受到放射线治疗装置控制装置2的控制而朝向等中心19放射诊断用X射线35。诊断用X射线35从诊断用X射线源24所具有的I点被放射，是以该I点为顶点的圆锥状的锥束。诊断用X射线源25支撑于移动架14。诊断用X射线源25配置在移动架14的环的内侧，且配置在从等中心19连结诊断用X射线源25的线段和从等中心19连结治疗用放射线照射装置16的线段所构成的角为锐角的位置。诊断用X射线源25受到放射线治疗装置控制装置2的控制而朝向等中心19放射诊断用X射线36。诊断用X射线36从诊断用X射线源25所具有的I点被放射，是以该I点为顶点的圆锥状的锥束。
[0046]传感器阵列32支撑于移动架14。传感器阵列32对由诊断用X射线源24放射并透过了等中心19的周边的被摄体的诊断用X射线35进行受光，生成该被摄体的透过图像。传感器阵列33支撑于移动架14。传感器阵列33对由诊断用X射线源25放射并透过了等中心19的周边的被摄体的诊断用X射线36进行受光，生成该被摄体的透过图像。作为传感器阵列32、33，例示了 FPD (Flat Panel Detector，平板探测器)、X射线II (ImageIntensifier,图像增强器)。
[0047]放射线治疗装置3进一步具备传感器阵列31。传感器阵列31配置为连结传感器阵列31和治疗用放射线照射装置16的线段穿过等中心19，且固定于移动架14的环的内侦U。传感器阵列31对由治疗用放射线照射装置16放射并透过了等中心19的周边的被摄体的治疗用放射线23进行受光，生成该被摄体的透过图像。作为传感器阵列31，例示了 FPD、X射线II。
[0048]放射线治疗装置3进一步具备躺椅41和躺椅驱动装置42。躺椅41用于供通过放射线治疗系统来进行治疗的患者43进行横卧。
[0049]躺椅41具备未图示的夹具。该夹具将该患者固定于躺椅41使得该患者不移动。躺椅驱动装置42将躺椅41支撑于基座，受到放射线治疗装置控制装置2的控制而使躺椅41移动。
[0050]图3是表示患者(被检体)43的图。
[0051]患者43在身体的内部具有特定部位61。特定部位61表示患者43的患部，是应照射治疗用放射线23的部位。作为特定部位61，例示了肺的一部分。此外，在患者43的体内配置有多个标识器62。
[0052]标识器62是为了检测特定部位61的位置，企图相对于特定部位61停留在规定的位置，而埋入到特定部位61附近的微小的金属片，例如，可以使用金。标识器62既可以通过从注射器的针注入到被检体内部来埋入，也可以通过外科手术等其他方法来埋入。
[0053]图4是治疗计划装置I的功能框图。
[0054]如该图所示，治疗计划装置I具备:控制部110、通信部120、特定部位位置算出部130、特定部位范围信息生成部140、特定部位代表范围信息生成部150、放射线剂量(辐射剂量)算出部160的各处理部、以及存储在处理中使用的各信息的存储部170。
[0055]控制部110控制各处理部。
[0056]通信部120是与放射线治疗装置控制装置2进行通信的处理部。
[0057]特定部位位置算出部130是基于位于特定部位附近的标识器的位置来算出针对与时间经过相应的多个时刻的特定部位的位置信息的处理部。
[0058]特定部位范围信息生成部140是针对多个时刻中的每个时刻生成特定部位的三维范围的处理部。
[0059]特定部位代表范围信息生成部150是生成代表范围信息的处理部，该代表范围信息表示在将针对多个时刻中的每个时刻的特定部位的位置信息作为同一基准点的情况下将针对多个时刻中的每个时刻的特定部位的三维范围全部包括在内的范围。
[0060]放射线剂量算出部160是追随针对多个时刻的特定部位的位置信息，算出向代表范围信息所示的特定部位的范围照射了规定时间的放射线的情况下的照射到该代表范围信息所示的特定部位的范围的放射线剂量的处理部。
[0061]图5是特定部位位置算出部130的功能框图。
[0062]如该图所示，特定部位位置算出部130具备:基准位置信息取得部51、代表点基准位置信息运算部52、相对位置信息运算部53、标识器位置信息取得部54、代表点位置信息运算部55、特定部位位置信息运算部56。
[0063]基准位置信息取得部51取得表示基准时刻的患者43体内的特定部位61以及多个标识器62的位置的基准位置信息。基准位置信息取得部51从基于由放射线治疗装置3拍摄的透过图像而生成的三维的CT图像中取得该基准位置信息。特定部位61以及多个标识器62的基准位置信息表现为三维坐标。
[0064]代表点基准位置信息运算部52生成表示基准时刻的多个标识器62的代表点在被检体内的位置的代表点基准位置信息。
[0065]此时，代表点基准位置信息运算部52对多个标识器62中的每个标识器62确定权重系数。此外，代表点基准位置信息运算部52将对应的标识器62的权重系数与多个标识器62中的每个标识器62的基准位置信息所示的三维坐标相乘，来算出代表点的基准位置，生成包含该代表点的基准位置的代表点基准位置信息。多个标识器62中的每个标识器62的基准位置信息所示的三维坐标由基准位置信息取得部51来取得。在此，在本实施方式中，多个标识器62的基准位置信息所示的各位置的加权重心的位置信息是代表点基准位置信息。该代表点基准位置信息作为三维坐标而生成。
[0066]即，若假设第η个标识器62的坐标为(Xn，Yn, Zn)、标识器62的个数为N、第η个标识器62的权重系数为Wn，则表示代表点Ga的基准位置的基准位置信息(Xea，YGa, ZJ能够通过下述式(Ia)?式(Ic)来算出。
[0067]XGa = (X1ff1+X2ff2+X3ff3+......+XnWn)/N......(la)
[0068]YGa = (Y1WfY2WfY3W3+......+YnWn)/N……(lb)
[0069]ZGa = (Z1W^Z2WfZ3W3+......+ZnWn)/N......(Ic)
[0070]相对位置信息运算部53生成特定部位61的基准位置信息所示的位置的、以代表点基准位置信息所示的位置为基点的相对位置信息。特定部位61的基准位置信息由基准位置信息取得部51作为三维坐标而取得，代表点基准位置信息由代表点基准位置信息运算部52作为三维坐标而生成。因此，相对位置信息运算部53根据特定部位61的基准位置信息所示的位置的三维坐标与代表点基准位置所示的位置的三维坐标的差分来生成相对位置信息。
[0071]标识器位置信息取得部54取得从基准时刻经过规定时间后的、与基准时刻不同的时刻t的多个标识器62的位置信息。在该处理中，标识器位置信息取得部54与上述的多个标识器62的基准位置信息同样地从由放射线治疗装置3生成的三维的CT图像中取得时刻t的多个标识器62的位置信息。该多个标识器62的位置信息表不为三维坐标。
[0072]代表点位置信息运算部55根据由标识器位置信息取得部54取得的与基准时刻不同的时刻t的多个标识器62的位置信息，生成时刻t的代表点位置信息。在此，在代表点位置信息运算部55中，与代表点基准位置信息运算部52同样地确定多个标识器62中的每个标识器62的权重系数。此外代表点位置信息运算部55将所确定的多个标识器62中的每个标识器62的权重系数与多个标识器62中的每个标识器62的时刻t的三维坐标相乘，算出代表点的位置，并生成代表点位置信息。多个标识器62中的每个标识器62的时刻t的三维坐标，由标识器位置信息取得部来取得。在本实施方式中，代表点位置信息运算部55将多个标识器62的时刻t的加权重心的位置生成为代表点位置信息。该代表点位置信息表示为三维坐标。代表点Gb的位置的计算式与上述式(I)相同。
[0073]特定部位位置信息运算部56根据由代表点位置信息运算部55生成的代表点位置信息、和由相对位置信息运算部53生成的相对位置信息，生成时刻t的特定部位61的位置信息。特定部位位置信息运算部56通过将时刻t的代表点位置信息所示的位置的三维坐标、和相对位置信息所示的相对位置的三维坐标相加，来生成时刻t的特定部位61的位置信息。
[0074]特定部位位置信息运算部56将算出的时刻t的特定部位61的位置信息传输到放射线治疗装置控制装置2。然后，放射线治疗装置控制装置2基于该位置信息，控制放射线治疗装置3。由此，放射线治疗装置3基于放射线治疗装置控制装置2的控制，利用摇头机构15对治疗用放射线照射装置16进行驱动，并利用MLC20对治疗用放射线23的照射野的形状进行控制，使得治疗用放射线23照射到特定部位位置信息运算部56所算出的位置信息所示的位置。放射线治疗装置控制装置2在对摇头机构15和MLC20的驱动进行了控制之后，进行利用放射线治疗装置3的治疗用放射线照射装置16射出治疗用放射线23的控制。
[0075]另外，放射线治疗装置控制装置2也可以对放射线治疗装置3的回转驱动装置11或移动驱动装置或躺椅驱动装置42进行控制，变更患者43与治疗用放射线照射装置16的位置关系，使得治疗用放射线23照射到该特定部位61的位置。
[0076]图6是表示治疗计划装置I的处理流程的图。
[0077]接着，针对治疗计划装置I的处理流程按顺序进行说明。
[0078]首先，治疗计划装置I在存储部170中存储了针对与时间经过相应的多个时刻t中的每个时刻t的被检体的CT图像。该CT图像是根据由放射线治疗装置I拍摄的被检体的透过图像而生成的数据。然后，若处理开始，则治疗计划装置I的特定部位位置算出部130从存储部170读取针对多个时刻的被检体的CT图像(步骤S101)。然后，特定部位位置算出部130根据CT图像来检测位于特定部位61附近的多个标识器62的位置，并基于该多个标识器62的位置算出特定部位61的位置信息。同样，特定部位位置算出部130利用针对其他多个时刻的CT图像，算出各个时刻的特定部位61的位置信息。由此，特定部位位置算出部130算出针对与时间经过相应的多个时刻的特定部位61的位置信息(步骤S102)。标识器62的位置、特定部位61的位置用三维坐标来表示。
[0079]图7是表示特定部位位置算出部130的处理的流程图的第I图。
[0080]在此，对上述的特定部位位置算出部130所进行的特定部位的位置的算出处理的详情进行说明。
[0081]特定部位位置算出部130基于从存储部170读取的三维的CT图像，作为特定部位61以及多个标识器62的基准位置信息，输入三维的坐标(步骤S701)。在此，多个标识器62的基准位置信息的三维的坐标，也可以基于医生利用鼠标等输入手段从画面上显示的三维的CT图像中指定的坐标来输入。此外，也可以具备根据CT图像中的多个标识器的亮度值来检测亮度，并根据该亮度自动地算出坐标的处理部,并从该处理部输入。特定部位61的位置信息的三维坐标也同样可以基于医生利用鼠标等输入手段从画面上显示的三维的CT图像中指定的坐标来输入。或者特定部位61的位置信息的三维坐标也可以利用预先存储的特定部位61的图像通过图案匹配等的图像处理自动地判定与该图像一致的三维的CT图像内的特定部位的图像，并将作为该特定部位的范围的中心等的坐标作为特定部位61的位置信息而输入。
[0082]特定部位位置算出部130根据在步骤S701中取得的表示多个标识器62的基准位置信息的三维坐标，生成基准时刻的多个标识器62的代表点基准位置信息(步骤S702)。代表点基准位置信息表示为三维的坐标。关于具体的生成处理见后述。
[0083]接着，特定部位位置算出部130生成以代表点基准位置为基点的特定部位61的基准位置信息所示的位置的相对位置信息(步骤S703)。详细来说，求出代表点基准位置所示的位置的三维坐标与特定部位61的基准位置信息所示的位置的三维坐标的差分。
[0084]接着，特定部位位置算出部130根据基于在与基准时刻不同的时刻t拍摄的透过图像而生成的三维的CT图像，与步骤S701同样地输入多个标识器62的位置信息(步骤S704)。然后，特定部位位置算出部130根据多个标识器62的位置信息，生成时刻t的多个标识器62的代表点位置信息(步骤S705)。多个标识器62的位置信息表示为三维坐标。关于多个标识器62的代表点位置信息的具体的生成处理见后述。
[0085]特定部位位置算出部130根据在步骤S703中算出的表示相对位置的相对位置信息、和在步骤S705中算出的表示时刻t的代表点的位置的代表点位置信息，算出时刻t的特定部位61的位置信息(步骤S706)。详细来说，将对代表点的位置信息所示的位置的三维坐标加上相对位置信息所示的位置的三维坐标而得到的三维坐标所示的位置，作为特定部位61的位置信息而算出。
[0086]特定部位位置算出部130像这样取得特定部位61的位置信息，并判定是否根据针对所有时刻而生成的三维的CT图像算出了特定部位61的位置信息。然后，特定部位位置算出部130在还未根据针对所有时刻而生成的三维的CT图像算出特定部位61的位置信息的情况下，转移至步骤S704的处理，输入下一个时刻t的CT图像来反复进行同样的特定部位61的位置信息的算出处理。此外，特定部位位置算出部130在根据针对所有时刻而生成的三维的CT图像算出了特定部位61的位置信息的情况下，将针对各时刻t而算出的特定部位61的位置信息存储到存储部170，并向控制部110通知处理的结束。
[0087]图8是表示特定部位位置算出部130的处理的流程图的第2图。
[0088]在此，对步骤S702中的多个标识器62的基准位置信息的算出处理进行说明。
[0089]特定部位位置算出部130的代表点基准位置信息运算部52，如图8所示，算出基准时刻的代表点的基准位置信息。首先，代表点基准位置信息运算部52对多个标识器62中的每个标识器62确定权重系数(步骤S801)。该权重系数与标识器62的位置信息同样地以三维来确定。即，权重系数W以(Wx，Wy，Wz)的形式来表示。接着，代表点基准位置信息运算部52将所确定的权重系数与对应的标识器62的位置信息所示的位置的三维坐标相乘(步骤S802)。代表点基准位置信息运算部52基于这样算出的乘以权重系数后的多个标识器62中的每个标识器62的位置信息所示的位置的三维坐标，生成代表点的位置信息(步骤S803)。计算式与上述式(I)相同。代表点基准位置信息运算部52将像这样求出的多个标识器62的代表点的基准时刻的位置信息，作为针对多个标识器62的代表点基准位置信息而向相对位置信息运算部53输出。
[0090]接着，针对上述的权重系数详细进行说明。在本实施方式中，代表点基准位置信息运算部52，针对多个标识器62中的每个标识器62算出特定部位61与多个标识器62的距离的倒数，并将其确定为多个标识器62中的每个标识器62的权重系数。代表点基准位置信息运算部52，根据基准时刻的特定部位61的基准位置信息所示的位置的三维坐标、和基准时刻的多个标识器62的基准位置信息所示的位置的三维坐标的差分的绝对值，来求出特定部位61与多个标识器62的距离。
[0091]图9是表示特定部位位置算出部130的处理的流程图的第3图。
[0092]接下来对步骤S705中的多个标识器62的位置信息的算出处理进行说明。特定部位位置算出部130的代表点位置信息运算部55，如图9所示，生成时刻t的代表点的位置信息。首先，代表点位置信息运算部55对多个标识器62中的每个标识器62确定权重系数(步骤S901)。该权重系数与标识器62的位置信息同样地以三维来确定。S卩，权重系数W以(Wx，Wy，Wz)的形式来表示。接着，代表点位置信息运算部55将所确定的权重系数与对应的标识器62的位置信息所示的位置的三维坐标相乘(步骤S902)。代表点位置信息运算部55基于这样算出的乘以权重系数后的多个标识器62中的每个标识器62的位置信息所示的位置的三维坐标，生成代表点的位置信息(步骤S903)。
[0093]计算式与上述式(I)相同。
[0094]在本实施方式中，代表点位置信息运算部55针对多个标识器62中的每个标识器62算出特定部位61与多个标识器62的距离的倒数，并将其确定为多个标识器62中的每个标识器62的权重系数。此外，代表点位置信息运算部55根据基准时刻的特定部位61与多个标识器62的距离来求出时刻t的权重系数。即代表点位置信息运算部55根据基准时刻的特定部位61的位置信息所示的位置的三维坐标、和基准时刻的多个标识器62的位置信息所示的位置的三维坐标的差分的绝对值来求出基准时刻的特定部位61与多个标识器62的距离。
[0095]根据这种构成，治疗计划装置I通过特定部位位置算出部130，根据乘以与距特定部位61的距离相应的加权系数后的多个标识器62的位置信息，能够求出代表点。因此，存在于离特定部位61远的位置的标识器62的加权系数变低，存在于离特定部位61近的位置的标识器62的权重系数变高。可以认为，存在于离特定部位61远的位置的标识器62，与特定部位61位移量、位移方向不同，存在于离特定部位61近的位置的标识器62，与特定部位61位移量、位移方向类似。因此，由于能够提高与特定部位61位移状态类似的标识器62的权重来算出代表点，因此能够使代表点的位移的状态接近于特定部位61的位移的状态。由此，能够提高特定部位61的位置检测的精度。另外，通过使用这种特定部位的位置信息，在放射线治疗装置中的追踪照射中能够以充分的精度进行特定部位的位置检测，能够防止向患者的特定部位以外的正常的部位过剩地照射治疗用的放射线。
[0096]另外，作为应用于多个标识器62中的每个标识器62的权重系数，也可以使用多个不同时刻的特定部位61距基准位置的位移量、和所述标识器62距基准位置的位移量的相关参数。
[0097]在此，相关参数是表示特定部位61距基准位置的位移量、和标识器62距基准位置的位移量的相关关系的参数，也可以作为相关系数而算出。
[0098]具体来说，特定部位位置算出部130的代表点基准位置信息运算部52、代表点位置信息运算部55，在多个不同的时刻，求出特定部位61的位置信息所示的位置，并求出距基准位置的位移量。同样，特定部位位置算出部130的代表点基准位置信息运算部52、代表点位置信息运算部55，在与求出了特定部位61的位置的时刻相同的多个不同时刻，求出标识器62的位置信息所示的位置，并求出距基准位置的位移量。特定部位位置算出部130的代表点基准位置信息运算部52、代表点位置信息运算部55，将这样求出的特定部位61距基准位置的位移量、和每个标识器62距基准位置的位移量作为两个变量，算出相关系数。相关系数越接近O则示出两个变量越不存在相关，越接近I则示出两个变量越存在较高的相关。代表点基准位置信息运算部52、代表点位置信息运算部55，将这样算出的相关系数确定为相关参数，并作为权重系数来使用。
[0099]此外，图10是说明相对参数的算出方法的一例的图，是示出多个时刻的特定部位距基准位置的位移量、和多个时刻的某标识器距基准位置的位移量的关系的图。如图10所示，也可以基于多个不同时刻的特定部位61距基准位置的位移量来算出相关参数，并将此作为权重系数。
[0100]具体来说，如图10所示，特定部位位置算出部130的代表点基准位置信息运算部
52、代表点位置信息运算部55，算出多个不同时刻的特定部位61距基准位置的位移量、和多个不同时刻的某标识器62距基准位置的位移量。在图10中，At表示时刻t的特定部位61距基准位置的位移量、和某I个标识器62a距基准位置的位移量的对应关系。例如，Atl表示时刻^的特定部位61距基准位置的位移量(X1)、和标识器62a距基准位置的位移量(Y1)的对应关系。此外At2表示时刻〖2的特定部位61距基准位置的位移量(X2)、和标识器62a距基准位置的位移量(y2)的对应关系。
[0101]接着，特定部位位置算出部130的代表点基准位置信息运算部52、代表点位置信息运算部55算出At (X, y)与y = x所表示的直线的距离。另外，y = x的直线相当于将特定部位61距基准位置的位移量(X)和标识器62a距基准位置的位移量(y)在各个不同时刻t相同的情况下的At(x,y)的集合连接起来的线。特定部位位置算出部130的代表点基准位置信息运算部52、代表点位置信息运算部55，针对标识器62a算出多个At (X，y)和y=X所表示的直线的距离，并算出其总和值。然后，将该总和值的倒数确定为相关参数，并确定针对该标识器62a的权重系数。此外对于标识器62a以外的其他标识器62也同样地进行同样的权重系数的确定。
[0102]图11是表示特定部位距基准位置的位移量和标识器距基准位置的位移量的对应关系的图。
[0103]如图11所示，特定部位61距基准位置的位移量、和某I个标识器62a距基准位置的位移量，在各时刻tn(η = 1,2,......，η)可以用如图的标示Atn(η = 1,2,......, η)来表示。代表点基准位置信息运算部52、代表点位置信息运算部55，算出特定部位61距基准位置的位移量和标识器62距基准位置的位移量相等的标示的集合所构成的具有45°倾斜的直线C、与标示Atl的距离，并同样地算出标示Atn(η = 1,2,……，η)距直线C的距离，进而算出其总和值。距离的总和值越大，则表示该标识器62a的位移量与特定部位61的位移量越不同。
[0104]相反，距离的总和值越小，则表示该标识器62a的位移量与特定部位61的位移量越类似。代表点基准位置信息运算部52、代表点位置信息运算部55将该总和值的倒数确定为对标识器62a应用的权重系数。此外，代表点基准位置信息运算部52、代表点位置信息运算部55同样地确定针对其他标识器的权重系数。
[0105]根据这种构成，能够对与特定部位61示出较高相关的标识器62乘以较高加权系数，来求出代表点。因此，能够使代表点的位移的状态接近于特定部位61的位移的状态，能够提高特定部位61的位置检测的精度。
[0106]此外，在即使标识器62存在于特定部位61附近，位移的状态也不同的情况下，例如，在标识器62存在于被检体的心脏附近，且很大程度受到心脏跳动的影响的情况下等，也能够高精度地进行特定部位61的位置检测。
[0107]此外，上述的权重系数也可以通过由用户利用输入手段任意地输入来确定。
[0108]根据这种构成，能够通过用户的判断任意地确定多个标识器62的权重系数。因此，能够更简便地进行利用了对多个标识器62中的每个标识器62进行了加权的代表点的特定部位61的位置检测。
[0109]此外，也可以将多个标识器62中至少I个标识器62的权重系数确定为O。
[0110]根据这种构成，能够将示出与特定部位61明显不同的位移状态的标识器62、由于某些理由而判断为不适合用于特定部位61的位置检测的标识器62，从之后的用于特定部位61的位置检测的运算中除去。由此，能够更准确地高精度地进行特定部位61的位置检测。
[0111]另外，也可以取代将多个标识器62中至少I个标识器62的权重系数确定为0，而使得能够任意地选择在特定部位61的位置检测的运算中使用的标识器62。
[0112]上述的特定部位61的位置信息的算出处理是使用了重心的运算，但也可以取而代之，利用标识器62与特定部位61的距离来进行特定部位61的位置信息的计算。基于该方法的特定部位61的位置信息的算出处理如下。
[0113](I)取得基准时刻的特定部位61与各标识器62的位置。
[0114](2)取得其他时刻的各标识器62的位置。
[0115](3)基于其他时刻的各标识器62的位置与特定部位的位置的距离、和基准时刻的各标识器62的位置与特定部位的位置的距离，评价其他时刻的该距离从基准时刻的距离的变动。
[0116](4)作为某时刻的特定部位的位置信息，通过最小平方法，算出距离的变动误差最小的特定部位的位置信息。
[0117]然后，若通过以上这种处理算出了特定部位61的位置信息，则接下来控制部110对特定部位范围信息生成部140通知处理的开始。于是特定部位范围信息生成部140针对多个时刻中的每个时刻生成特定部位的三维范围(CTV ;Critical Tumor Volume，关键肿瘤体积)(步骤S103)。
[0118]更具体来说，特定部位范围信息生成部140首先将从存储部170读取的时刻tl的CT图像显示于画面。该CT图像由被检体的连续的剖面的多个图像构成。在显示于画面的时刻tl的CT图像所示的被检体的剖面的多个图像中，医生等用户记入包围特定部位的范围。该记入的信息由构成画面的触摸面板等的输入传感器来检测，并向治疗计划装置I输出。由此，特定部位范围信息生成部140输入时刻tl的CT图像所示的各剖面中的特定部位的范围信息，并基于这些信息，生成特定部位的三维范围的信息。或者，特定部位范围信息生成部140也可以基于预先存储的特定部位的图像的信息通过图案匹配等生成特定部位的三维范围的信息。
[0119]然后若针对时刻tl的特定部位的三维范围的信息的生成完成，则特定部位范围信息生成部140判定是否针对所有时刻t的CT图像生成了三维范围信息。然后，在还未针对所有时刻t的CT图像生成三维范围信息的情况下，从存储部170读取下一个时刻t的CT图像，同样地将该CT图像的各剖面的多个图像输出到画面。由此，特定部位范围信息生成部140反复进行针对所有时刻t的CT图像的三维范围信息的生成。此外，特定部位范围信息生成部140若针对在存储部170中存储的所有时刻t的CT图像生成了三维范围信息，则对控制部110通知处理结束。
[0120]接着，控制部110向特定部位代表范围信息生成部150指示处理的开始。于是特定部位代表范围信息生成部150生成代表范围信息，该代表范围信息表示在将针对多个时刻t中的每个时刻t的特定部位的位置信息作为同一基准点的情况下将针对多个时刻t中的每个时刻t的特定部位的三维范围全部包括在内的范围(步骤S104)。
[0121]更具体来说，特定部位代表范围信息生成部150从存储部170读取各时刻t的特定部位的位置信息(三维坐标)、和各时刻t的特定部位的三维范围的信息。然后，特定部位代表范围信息生成部150将各时刻t的特定部位的位置信息作为同一基准点而对准，生成表示在该情况下将各三维范围全部包括在内的范围的代表范围信息。
[0122]图12是表示特定部位代表范围信息生成部150的处理概要的图。
[0123]在该图中，(a)表示针对时刻h的CT图像的三维范围信息，(b)表示针对时刻t2的CT图像的三维范围信息，(C)表示针对时刻t3的CT图像的三维范围信息，(d)表示针对时刻t4的CT图像的三维范围信息。(a)?⑷的三维范围信息，也可以包含各时刻t的特定部位的三维的位置信息而构成。特定部位随着时间的经过而在被检体内移动，而且其范围发生变形，因此(a)?(d)的各三维范围信息示出表示分别不同的位置信息、范围的三维坐标等的信息。
[0124]然后，特定部位代表范围信息生成部150，如图12的(e)所示，将各时刻t的特定部位的位置信息作为同一基准点而对准，生成表示在该情况下将各三维范围全部包括在内的范围的代表范围信息。图12的(e)的最外侧的粗线的范围是表示代表范围信息的范围。然后，特定部位代表范围信息生成部150将生成的代表范围信息存储到存储部170中，并向控制部110通知处理的结束。另外，虽然在图12中的(a)?(e)中分别以二维示出了特定部位的范围，但实际上是表示三维的范围的信息。
[0125]接下来控制部110向放射线剂量算出部160指示处理的开始。于是，放射线剂量算出部160取得在存储部170中记录的特定部位的代表范围信息。然后，放射线剂量算出部160算出向该代表范围信息所示的特定部位追踪照射了放射线的情况下的放射线剂量(步骤S105)。另外，放射线剂量算出部160利用所照射的放射线的强度、照射时间、放射线源的位置、代表范围信息等，来算出放射线剂量，但该处理的手法只要利用公知的技术即可。或者，放射线剂量算出部160也可以利用公知的技术来算出达到能够照射到特定部位的放射线剂量的上限为止的照射时间。另外，此时也可以由医生等用户将放射线源的位置等信息输入到治疗计划装置I。医生等用户利用算出的放射线剂量，进行放射线源的位置、照射时间等的治疗计划。
[0126]以上，对本发明的实施方式进行了说明，根据上述的治疗计划装置的处理，利用将随着时刻而移动、变形的特定部位(患部)的范围全部包括在内的三维的代表范围信息，算出对该代表范围信息所示的范围的特定部位照射的放射线剂量。由此，能够决定不发生放射线的漏照射的放射线照射范围，并且能够比现有技术更加高精度地算出这种不发生放射线对特定部位的漏照射的情况下的放射线剂量。
[0127]另外，治疗计划装置将上述代表范围信息向放射线治疗装置控制装置2输出。
[0128]然后，放射线治疗装置控制装置2将代表范围信息向治疗用放射线照射装置16输出。然后，治疗用放射线照射装置16基于代表范围信息来控制MLC20的形状。S卩，MLC20对治疗用放射线23的一部分进行遮蔽，对治疗用放射线23照射到患者时的照射野的形状进行变更。
[0129]上述的治疗计划装置I的各处理，既可以由具备与该治疗计划装置I同样的各处理部的放射线治疗装置控制装置2来进行，此外，也可以由具备与该治疗计划装置I同样的各处理部的放射线治疗装置3来进行。
[0130]上述的各装置在内部具有计算机系统。而且，上述的各处理的过程，以程序的形式存储在计算机可读取的记录介质中，通过由计算机读出并执行该程序，来进行上述处理。在此，计算机可读取的记录介质是指，磁盘、光磁盘、⑶_R0M、DVD-R0M、半导体存储器等。此外，也可以通过通信线路来向计算机配发该计算机程序，并由接收了该配发的计算机执行该程序。
[0131]此外，上述程序也可以是用于实现前述的功能的一部分的程序。
[0132]进而，也可以是能够通过与已记录于计算机系统的程序的组合来实现前述功能的、所谓差分文件(差分程序)。
[0133]产业上的可利用性
[0134]根据本发明的方式，能够提供一种能够更高精度地测量随着时间经过而在被检体内移动以及发生范围变化的特定部位的放射线剂量的治疗计划装置。
[0135]符号说明
[0136]1......治疗计划装置
[0137]2……放射线治疗装置控制装置
[0138]3……放射线治疗装置
[0139]110......控制部
[0140]120......通信部
[0141]130……特定部位位置算出部
[0142]140……特定部位范围信息生成部
[0143]150……特定部位代表范围信息生成部
[0144]160……放射线剂量算出部
[0145]51......基准位置信息取得部
[0146]52……代表点基准位置信息运算部
[0147]53……相对位置信息运算部
[0148]54……标识器位置信息取得部
[0149]55……代表点位置信息运算部
[0150]56……特定部位位置信息运算部
【权利要求】
1.一种治疗计划装置，其对被检体内的特定部位的位置进行确定，并算出对所述特定部位照射的放射线剂量， 所述治疗计划装置具备: 特定部位位置算出部，其基于位于所述特定部位的附近的多个标识器的位置，算出针对与时间经过相应的多个时刻的所述特定部位的位置信息； 特定部位范围信息生成部，其针对所述多个时刻中的每个时刻，生成所述特定部位的三维范围； 特定部位代表范围信息生成部，其生成代表范围信息，该代表范围信息表示在将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的位置信息作为同一基准点的情况下将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的所述三维范围全部包括在内的范围；和放射线剂量算出部，其追随针对所述多个时刻的所述特定部位的位置信息，算出向所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围照射了规定时间的放射线的情况下的照射到所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围的放射线剂量。
2.根据权利要求1所述的治疗计划装置，其中， 所述特定部位位置算出部具备: 基准位置信息取得部，其取得表示所述特定部位以及所述多个标识器中的每个标识器在基准时刻在所述被检体内的位置的基准位置信息； 代表点基准位置信息运算部，其根据所述多个标识器的基准位置信息，生成表示多个标识器的代表点在所述基准时刻在所述被检体内的位置的基准位置信息； 相对位置信息运算部，其生成所述特定部位的基准位置信息所示的位置的、以所述代表点的基准位置信息所示的位置为基点的相对位置信息； 标识器位置信息取得部，其取得与所述基准时刻不同的其他时刻的所述被检体内的所述多个标识器的位置信息； 代表点位置信息运算部，其根据所述多个标识器的位置信息，生成所述多个标识器在所述其他时刻在所述被检体内的代表点的位置信息；和 特定部位位置信息运算部，其根据所述代表点的位置信息和所述相对位置信息，生成所述其他时刻的所述特定部位的位置信息。
3.根据权利要求2所述的治疗计划装置，其中， 所述代表点基准位置信息运算部，对所述多个标识器的每个标识器，确定权重系数，基于利用所述权重系数进行加权后的所述多个标识器的位置信息，生成代表点的基准位置信息， 所述代表点位置信息运算部，基于利用所述权重系数进行加权后的所述多个标识器的位置信息，生成代表点的位置信息。
4.一种治疗计划方法，是对被检体内的特定部位的位置进行确定，并算出对所述特定部位照射的放射线剂量的治疗计划装置的治疗计划方法， 所述治疗计划方法包括: 特定部位位置算出部基于位于所述特定部位的附近的多个标识器的位置，算出针对与时间经过相应的多个时刻的所述特定部位的位置信息， 特定部位范围信息生成部针对所述多个时刻中的每个时刻生成所述特定部位的三维范围， 特定部位代表范围信息生成部生成代表范围信息，该代表范围信息表示在将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的位置信息作为同一基准点的情况下将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的所述三维范围全部包括在内的范围， 放射线剂量算出部追随针对所述多个时刻的所述特定部位的位置信息，算出向所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围照射了规定时间的放射线的情况下的照射到所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围的放射线剂量。
5.一种治疗计划装置的计算机所执行的程序，所述治疗计划装置对被检体内的特定部位的位置进行确定，并算出对所述特定部位照射的放射线剂量， 所述程序使所述计算机作为如下单元而发挥作用: 特定部位位置算出单元，其基于位于所述特定部位的附近的多个标识器的位置，算出针对与时间经过相应的多个时刻的所述特定部位的位置信息； 特定部位范围信息生成单元，其针对所述多个时刻中的每个时刻，生成所述特定部位的三维范围； 特定部位代表范围信息生成单元，其生成代表范围信息，该代表范围信息表示在将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的位置信息作为同一基准点的情况下将针对所述多个时刻中的每个时刻的所述特定部位的所述三维范围全部包括在内的范围；和放射线剂量算出单元，其追随针对所述多个时刻的所述特定部位的位置信息，算出向所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围照射了规定时间的放射线的情况下的照射到所述代表范围信息所示的所述特定部位的范围的放射线剂量。
【文档编号】A61N5/10GK104136080SQ201380010659
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2012年2月28日
【发明者】铃木保恒, 平冈真宽, 松尾幸宪 申请人:三菱重工业株式会社, 国立大学法人京都大学