(57)【要約】【課題】放射線治療を効率よく行うための放射線治療プランニング装置を提供する。【解決手段】プランニング情報、治療工程情報、各治療工程のカレンダー情報、治療工程の制約情報、プロトコール情報、患者情報、パターン情報をそれぞれ記憶する第１〜第７記憶部と、第１乃至第４の記憶部の情報により基点の治療工程のスケジュールを作成する第１スケジュール作成部と、第１〜第４記憶部の情報と基点の治療工程のスケジュールにより基点以外の治療工程の照射開始日までのスケジュールを作成する第２スケジュール作成部と、第５〜第７記憶部の情報により割当てパターンの初期解を生成するパターン初期解生成部と、第１〜第７記憶部の情報に基づいてパターンの評価値を算出するパターン評価部と、評価値を用いて割当てパターンを改善するパターン改善部と、第１〜７記憶部の情報と改善パターンにより照射の２日目以降のスケジュールを作成する第３スケジュール作成部と、治療スケジュールを表示する表示部と、を具備する。【選択図】図１
2011172821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線治療の長期の治療枠を作成する放射線治療プランニング装置であって、
プランニング期間を設定したプランニング情報を記憶する第１の記憶部と、
基点となる治療工程及びその他の治療工程を規定した治療工程情報を記憶する第２の記憶部と、
各治療工程のプランニング期間における可能日のカレンダーを規定した各治療工程のカレンダー情報を記憶する第３の記憶部と、
各治療工程間にあける日にち及び照射に関する制約を格納する治療工程の制約情報を記憶する第４の記憶部と、
治療部位と治療回数を示す治療プロトコールを規定したプロトコール情報を格納する第５の記憶部と、
各治療プロトコールの患者数の割合を規定した患者情報を格納する第６の記憶部と、
治療プロトコールを割り当てる割当てパターンの繰り返し期間を規定したパターン情報を記憶する第７の記憶部と、
前記第１乃至第４の記憶装置から各情報を読み取り、基点となる治療工程のスケジュールを作成する第１のスケジュール作成部と、
前記第１乃至第４の記憶部から各情報を読み取り、読み取り情報と生成された基点となる治療工程のスケジュールに基づいて、基点以外の治療工程について照射開始日までの治療工程のスケジュールを作成する第２のスケジュール作成部と、
前記第５乃至第７の記憶部から各情報を読み取り、割当てパターンの初期解を生成するパターン初期解生成部と、
前記第１乃至第７の記憶部から各情報を読み取り、パターン改善部が所定の割当てパターンを与えると、読み取り情報に基づいてパターンの評価値を算出するパターン評価部と、
前記パターン初期解生成部で生成された結果のパターン初期解と前記第１乃至第７の記憶部から各情報を読み取り、前記パターン評価部により算出される評価値を用いて最適化により割当てパターンを改善する前記パターン改善部と、
前記１乃至７の記憶部から各情報を読み取り、読み取り情報と前記パターン改善部によって改善されたパターンに基づいて照射の２日目以降のスケジュールを作成する第３のスケジュール作成部と、
作成された放射線治療スケジュールを格納するスケジュール記憶部と、
前記放射線治療スケジュールを表示するスケジュール表示部と、
を具備することを特徴とする、放射線治療プランニング装置。
【請求項２】
クローズド枠設定情報を記憶する第８の記憶部を更に含み、前記第８の記憶部から情報を読み取り、読み取り情報と前記第３のスケジュール作成部によって作成されたスケジュールに基づいてクローズド枠のスケジュールを作成し、作成したスケジュールを前記スケジュール記憶部に記憶する第４のスケジュール作成部を更に含む、請求項１の放射線治療プランニング装置。
【請求項３】
前記パターン改善部は、繰り返し期間を７の倍数で設定して、繰り返し期間内の割当てパターンを自動生成し、このパターンに沿ってスケジューリングを行うことで、作業が曜日でなるべく固定されているスケジュールを生成すること特徴とする、請求項１または２に記載の放射線治療プランニング装置。
【請求項４】
前記第２のスケジュール作成部によってスケジューリングすることで、祝日等の特異的なスケジュールがあってもずれないようにスケジューリングする、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放射線治療プランニング装置。
【請求項５】
前記パターン初期解生成部、前記パターン改善部及び前記パターン評価部により割当てパターンを生成して組合せ最適化手法によって最適化を行うことにより、パターンの中でもプロトコールごとでなるべく均等、曜日がそろっている、各日の患者数の最大値最小化を実現するスケジュールを生成する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線治療プランニング装置。
【請求項６】
ユーザがパターンの一部の割当てを指定した場合のユーザによる初期割当て情報を記憶する第８の記憶部を更に含み、前記パターン初期解生成部は、前記第８の記憶部から情報を読み取り、ユーザが割当てパターンの一部又は全部を初期解又は固定として指定して最適化を行うことができる、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の放射線治療プランニング装置。
【請求項７】
放射線治療の長期の治療枠を作成する放射線治療プランニング方法であって、
第１の記憶装置がプランニング期間を設定したプランニング情報を記憶するステップと、
第２の記憶装置が基点となる治療工程及びその他の治療工程を規定した治療工程情報を記憶するステップと、
第３の記憶装置が各治療工程のプランニング期間における可能日のカレンダーを規定した各治療工程のカレンダー情報を記憶するステップと、
第４の記憶装置が各治療工程間にあける日にち及び照射に関する制約を格納する治療工程の制約情報を記憶するステップと、
第５の記憶装置が治療部位と治療回数を示す治療プロトコールを規定したプロトコール情報を格納するステップと、
第６の記憶装置が各治療プロトコールの患者数の割合を規定した患者情報を格納するステップと、
第７の記憶装置が治療プロトコールを割り当てる割当てパターンの繰り返し期間を規定したパターン情報を記憶するステップと、
第１のスケジュール作成装置が前記第１乃至第４の記憶装置から各情報を読み取り、基点となる治療工程のスケジュールを作成するステップと、
第２のスケジュール作成装置が前記第１乃至第４の記憶部から各情報を読み取り、読み取り情報と生成された基点となる治療工程のスケジュールに基づいて、基点以外の治療工程について照射開始日までの治療工程のスケジュールを作成するステップと、
パターン初期解生成装置が前記第５乃至第７の記憶部から各情報を読み取り、割当てパターンの初期解を生成するステップと、
パターン評価装置が前記第１乃至第７の記憶部から各情報を読み取り、パターン改善部が所定の割当てパターンを与えると、読み取り情報に基づいてパターンの評価値を算出するステップと、
前記パターン改善装置が前記パターン初期解生成部で生成された結果のパターン初期解と前記第１乃至第７の記憶部から各情報を読み取り、前記パターン評価部により算出される評価値を用いて最適化により割当てパターンを改善するステップと、
第３のスケジュール作成装置が前記１乃至７の記憶部から各情報を読み取り、読み取り情報と前記パターン改善部によって改善されたパターンに基づいて照射の２日目以降のスケジュールを作成するステップと、
スケジュール記憶装置が作成された放射線治療スケジュールを格納するステップと、
スケジュール表示装置が前記放射線治療スケジュールを表示するステップと、
を具備することを特徴とする、放射線治療プランニング方法。
【請求項８】
パターン初期解生成装置が、ユーザがパターンの一部の割当てを指定した場合のユーザによる初期割当て情報を記憶する第８の記憶装置からの情報を読み取るステップと、ユーザが割当てパターンの一部または全部を初期解または固定として指定して最適化を行うことができるステップと、を具備することを特徴とする請求項７記載の放射線治療プランニング方法。
【請求項９】
第４のスケジュール作成装置が第９の記憶装置からクローズド枠設定情報を読み取り、読み取り情報と前記第３のスケジュール作成装置によって作成されたスケジュールに基づいてクローズド枠のスケジュールを作成するステップを更に含む、請求項７記載の放射線治療プランニング方法。
【請求項１０】
第３の記憶部により基準の治療工程外の治療工程にも治療可能な上限の人数が定められている場合、第３のスケジュール作成装置によって作成されたスケジュールが前記治療可能な上限の人数を超過しないよう、基準の治療工程の作業人数を減らしてスケジュールを作成するステップをさらに含む請求項７記載の放射線治療プランニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線治療などの放射線治療を行ううえで、作業者にわかりやすく、毎日の作業量ができるだけ一定で、かつ、なるべく多くの患者の治療が可能な治療スケジュールを自動立案するための放射線治療プランニング（計画立案）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
がん治療の先進医療として放射線治療がある。手術が不要で患者の負担が少ない。この治療は、新患受付から始まって、図３に示されるように、外来診察適応判断、治療方針決定、固定具作成、ＣＴシミュレーション、詳細治療計画、症例検討会、補償フィルタ、新患測定、リハーサル、治療照射まで多数の工程がある。患者の増加に伴って事前にどの程度の患者数が治療できるかのプランニング（計画立案）を効率よく行うことが必要になってきている。従来は、予め施設能力や治療プロトコール（部位）の割合をもとに年間枠（エクセルのような表）を人手によって作成し、新患が入るたびにその患者の治療プロトコールに該当する枠を、医師が埋めていく。年間の治療枠を作ることによって患者の年間計画数が求まる。
【０００３】
放射線治療装置は設備費（建設費と運営費）が高価なので有効な活用が不可欠である。また、社会的にも可能な限り多くの患者を治療できることが必要になってきている。
【０００４】
患者の治療スケジュールは、治療プロトコールによって決まる。治療プロトコールとは治療部位や状況によって、照射回数などが決められたもので２０種類以上ある。以下プロトコールと表記する。放射線治療では、プロトコールで照射回数がきまり、ほぼ決められた工程に沿った治療となる。また、途中で治療を中断して日を空けてしまうと治療の効果が変わってしまうため、このようなことがないようスケジュールを作成する必要がある。放射線治療の中でも特に粒子線治療では、照射期間は長いもので２０日間程度となり、長期のスケジューリングが必要である。
【０００５】
これらの特徴から、現在の病院システムで行われているように受け付けた患者を受け付けた順で治療開始した場合、極端に混雑する日が発生したり、病院の能力を超えた人数の患者が予約されていてもわからなかったり、あるいは治療工程における制約を無視したスケジュールとなってしまう可能性がある。照射の機械は非常に高価でかつ建設に時間がかかるため、急に増減はできない。病院で作業可能な患者数を超過せず、かつ、なるべく多くの患者が治療できるようにするためには、何らかのスケジューリングが必要となる。
【０００６】
また、放射線治療の場合は一般の治療と違って各患者の容態や経過にあわせて治療方法や治療期間を変えていく必要がなく、プロトコールさえ決まれば行う作業と回数が確定してスケジュールが立てられる。よって、来院患者の頻度とその患者のプロトコールの割合が予測できると仮定すると、あらかじめスケジュールを立案しておくことが可能である。
【０００７】
一方、医療業務を行う医療スタッフにとっては、毎日行うべき作業が異なると、スタッフがその日の作業を確認しなければならないため、間違いがおきやすく、負担となる。曜日で行う作業を決めるルールを作成すれば良いが、この方法では、祝日やメンテナンス、病院特有の例外的なカレンダーに適した治療枠の作成が難しかった。また、治療プロトコールによっては頻度が少ないため数週間置きに入るものもある。これらのことから、各曜日に行う作業を決めただけではうまくスケジューリングができない。さらに、安定した業務の遂行のため、日々の患者数はなるべく一定となるほうが望ましい。
【０００８】
既に導入されている病院情報システムは、患者に対して行った検査、治療などの結果を電子カルテで管理することが中心で、数ヶ月の長期間にわたる綿密な治療予定を立案する構成にはなっていない。また、健康診断システムのように一連の検査フローを管理するシステムは、計画の立案期間が１、２日の短期間であり、順番を間違えないようにフローを管理するだけで一人一人をスケジュールする必要は発生していない。また、既存のスケジューリングシステムはあるが、放射線治療のプランニングで長期（年間、半期）の計画が一度に自動立案できるシステム（特許文献１）は少なく、スタッフにわかりやすいという観点で作成されたスケジューリング方法は存在しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特願２００９−２１２１９０号
【特許文献２】特開２０００−２２２５０７号公報
【特許文献３】特開平１１−２５３５６５号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】佐藤他、“遺伝的アルゴリズムを用いた２段階方式による放射線治療装置スケジューリングシステム”、電子情報通信学会Ｄ−１  Ｖｏ．Ｊ８３−Ｄ−１，Ｎｏ．１０，ＰＰ１０３３−１０４２，２０００年１０月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のように従来は、放射線治療に関するプランニングは病院情報システムや健康診断システムでは扱っていないものであり、医師の経験と試行錯誤で人手に頼って行っている。
【００１２】
長期的な計画立案に関しては、既存のスケジューリング方法では、毎日行うべき作業が変化してスタッフに負担となるため、スタッフにわかりやすい計画を立てる課題があった。また、祝日やメンテナンスなどの例外的なカレンダーに対応したスケジュールを自動作成することで、作成したスケジュールを人手によって変更する必要を最小限にする課題があった。また、日々の患者数の増減をなるべく減らしたいという課題があった。
【００１３】
本発明は、放射線治療のスケジューリングにおける、スケジュールの自動生成という課題に対して、同じ曜日になるべく同じプロトコールが割り当てられ、かつ、各日の患者数をなるべく一定にすることを特徴とするパターン作成装置と、例外的なスケジュールがあっても曜日がずれないことを特徴とするスケジュール作成機能を備えることにより、スタッフにわかりやすく、かつ、毎日の作業量ができるだけ一定という効果を実現する放射線治療プランニング装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様は、放射線治療の長期の治療枠を作成する放射線治療プランニング装置であって、プランニング期間を設定したプランニング情報を記憶する第１の記憶部と、基点となる治療工程及びその他の治療工程を規定した治療工程情報を記憶する第２の記憶部と、各治療工程のプランニング期間における可能日のカレンダーを規定した各治療工程のカレンダー情報を記憶する第３の記憶部と、各治療工程間にあける日にち及び照射に関する制約を格納する治療工程の制約情報を記憶する第４の記憶部と、治療部位と治療回数を示す治療プロトコールを規定したプロトコール情報を格納する第５の記憶部と、各治療プロトコールの患者数の割合を規定した患者情報を格納する第６の記憶部と、治療プロトコールを割り当てる割当てパターンの繰り返し期間を規定したパターン情報を記憶する第７の記憶部と、前記第１乃至第４の記憶装置から各情報を読み取り、基点となる治療工程のスケジュールを作成する第１のスケジュール作成部と、前記第１乃至第４の記憶部から各情報を読み取り、読み取り情報と生成された基点となる治療工程のスケジュールに基づいて、基点以外の治療工程について照射開始日までの治療工程のスケジュールを作成する第２のスケジュール作成部と、前記第５乃至第７の記憶部から各情報を読み取り、割当てパターンの初期解を生成するパターン初期解生成部と、前記第１乃至第７の記憶部から各情報を読み取り、パターン改善部が所定の割当てパターンを与えると、読み取り情報に基づいてパターンの評価値を算出するパターン評価部と、前記パターン初期解生成部で生成された結果のパターン初期解と前記第１乃至第７の記憶部から各情報を読み取り、前記パターン評価部により算出される評価値を用いて最適化により割当てパターンを改善する前記パターン改善部と、前記１乃至７の記憶部から各情報を読み取り、読み取り情報と前記パターン改善部によって改善されたパターンに基づいて照射の２日目以降のスケジュールを作成する第３のスケジュール作成部と、作成された放射線治療スケジュールを格納するスケジュール記憶部と、前記放射線治療スケジュールを表示するスケジュール表示部と、を具備することを特徴とする、放射線治療プランニング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
年間の治療枠を高速に高密度に、且つスタッフに日々の業務がわかりやすい計画を作成することができる。治療プロトコールの割合に関してバラツキが無く、かつ、日々の患者数のばらつきも最小化された枠を生成できる。
【００１６】
基点となる治療工程のみ、１日に行う人数を設定し、プロトコールの割合と、治療開始工程と他の治療工程間に空ける日数と、各治療工程のカレンダーを与えるだけで、スケジュールが自動生成される。祝日やメンテナンス、などの例外的なスケジュールがあっても、曜日がずれないスケジュールが作成できる。
【００１７】
最適化により、繰り返し期間内に複数回行われるプロトコールは、なるべく同じ曜日に実施されるようにされ、隔週のものがあっても良い。かつ、毎日の治療される患者数がなるべく一定になるようにする。繰り返しパターンは、一部（又は全部）を指定して残りを自動的に作成することも可能である。
【００１８】
また、年間治療可能な患者数の見積もりや施設・リソース面でどこがボトルネックになるかの施設能力分析ができ、高価な治療設備を効率よく運用することが支援でき、病院側にも支援している国としてもマクロにみて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に従った放射線治療プランニング装置のブロック図である。
【図２】図１の放射線治療プランニング装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】放射線治療の工程を示す図である。
【図４】初期解生成のフローチャートである。
【図５】パターン作成装置で行う最適化の一例として、近傍探索を行うフローチャートである。
【図６】クローズド枠生成のフローチャートである。
【図７】プランニング情報格納装置に記憶されているプランニング情報を示す図である。
【図８】治療工程情報格納装置に記憶されている治療工程情報を示す図である。
【図９】スケジューリング規則情報格納装置に記憶されているスケジューリング規則を示す図である。
【図１０】パターン情報格納装置に記憶されているパターン情報を示す図である。
【図１１】プロトコール情報格納装置に記憶されているプロトコールと患者情報を示す図である。
【図１２】ユーザによる初期割当て情報格納装置に記憶されている初期割当て情報を示す図である。
【図１３】クローズド枠設定情報格納装置に記憶されているクローズド枠の設定を示す図である。
【図１４】各治療工程のカレンダー格納装置に記憶されている、各治療工程のカレンダーを示す図である。
【図１５】基点の治療工程における確実な人数を示す図である。
【図１６】割当てパターンの例を示す図である。
【図１７】基点となる治療工程のスケジュール結果を示す図である。
【図１８】照射開始日までのスケジューリング結果を示す図である。
【図１９】最終的なスケジューリング結果を示す図である。
【図２０】照射の治療工程で、各日に作業可能な人数の上限が定められているデータ例を示す図である。
【図２１】基準の治療工程以外で各日に作業可能な人数の上限が定められている場合のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第一の実施形態）
図１を参照して第一の実施形態として、ユーザによる初期割当てがなく、かつ、クローズド枠を生成しない場合の放射線治療プランニング装置を説明する。図１に示すように、放射線治療プランニング装置には、治療を計画している期間、即ちプランニング期間（例えば１年間、半年、本実施形態では１４０日）を設定したプランニング情報を記憶するプランニング情報記憶部１１と、基点となる治療工程（図３の治療工程のうちの例えば固定具作成工程）及びその他の治療工程（図３のＣＴシミュレーション、詳細治療計画、症例検討会、補償フィルタ、新患測定、リハーサル、治療照射の各工程）を規定した治療工程情報を記憶する治療工程情報記憶部１２と、各治療工程のプランニング期間における可能日のカレンダーを規定した各治療工程のカレンダー情報を記憶するカレンダー情報記憶部１３と、各治療工程間にあける日にち及び照射に関する制約を格納する治療工程の制約情報を記憶する制約情報記憶部１４が設けられる。これら４つの記憶部１１〜１４はスケジュール作成モジュール１５に接続される。
【００２１】
スケジュール作成モジュール１５は、基点となる治療工程のスケジュールのみを作成する、基点となる治療工程のスケジュール作成部１７と、基点以外の、照射開始日までの治療工程のスケジュールを作成する、照射開始日までの治療工程のスケジュール作成部１８と、パターン作成モジュール１６によって作成されたパターンを入力として照射２日目以降のスケジュールを作成する、照射の２日目以降のスケジュール作成部１９からなる。パターン作成モジュール１６は割当てパターンの初期解を生成するパターン初期解生成部２０、パターンの最適化を行うパターン改善部２１及びパターン改善部から与えられたパターンの評価を行うパターン評価部２２からなり、図１６に示すような割当てパターンを最適化により生成する。割当てパターンとは、各プロトコールの基点となる治療工程が、決められた繰り返し期間（例えば図１０に示す繰返し期間）内のどの日に実施するかを定めた表で、図１６にその一例を示す。基点となる治療工程は、各治療工程のカレンダー（日程）で作業可能とされた日に、決められた人数分実施する。また、割当てパターンとは、各プロトコールが繰り返し期間中の人数分を繰り返し期間内のどこかの日に割当てられることを示している。図１６に示される割当てパターンでは、２週間とってあり、月１の開始と月２の２回目があって２週間分を割り当てられる中でどのプロトコールを割り当てるかが示されている。例えば月１に頭１６とすれば、その基点となる治療工程が月曜日の一週目に当たるところで開始されていれば、頭１６のプロトコールを割り当てることができるようになり、そうすると頭１６だと１６回照射であるので基点となる治療工程が月曜日に開始され、そこから治療工程の制約情報を記憶する制約情報記憶部１４で指定される間に空ける日数を空けて照射が開始され、１６回の照射が行われる。
【００２２】
また、図１１に示されるような治療部位と照射回数を示す治療プロトコールを規定したプロトコール情報を格納するプロトコール情報記憶部２３と、各プロトコールの患者数の割合を規定した患者情報を格納する患者情報記憶部２４と、割当てパターンの繰り返し期間を規定したパターン情報を記憶するパターン情報記憶部２５と、ユーザがパターンの一部の割当てを指定した場合のユーザによる初期割当て情報を記憶する初期割当て情報記憶部２６とが設けられる。これら記憶部２３〜２６はパターン作成モジュール１６及びスケジュール作成モジュール１５の照射の２日目以降のスケジュール作成部１９に接続される。なお、各プロトコールの患者数の割合は、人手であっても自動的であってもよく、前年度までに治療を行った患者の割合、前年度の同期間に治療を行った患者の割合、または前年度までのデータから予測した割合などを用いる。
【００２３】
パターン作成モジュール１６では、記憶部２３〜２６から読み取った情報からパターンの初期解を生成し、パターン改善部２１によって最適化を行う。パターン評価部２２では、最適化の途中で得られたパターンを評価して評価値を計算する。
【００２４】
上記放射線治療プランニング装置には、更に、クローズド枠設定情報を記憶するクローズド枠設定情報記憶部２７及びこのクローズド枠設定情報記憶部２７及び照射の２日目以降のスケジュール作成部１９に接続され、クローズド枠のスケジュールを作成するクローズド枠スケジュール作成部２８が設けられる。クローズド枠スケジュール作成部２８はスケジュール記憶部２９を介してスケジュール表示装置３０に接続される。
【００２５】
以下に、図２のフローチャートを用いて上記構成の放射線プランニング装置の処理の概要を説明する。
【００２６】
まず、基点となる治療工程について記憶部１１〜１３の情報、即ちプランニング情報（図７）、治療工程情報（図８）及びカレンダー情報（図１４）を読み込み、スケジュール作成装置１５の基点となる治療工程のスケジュール作成部１７により基点となる治療工程のスケジュール（図１７）の作成をおこなう（Ｓ１２）。図１４で１となっている日はその治療工程が作業可能な日を示し、０となっている日は不可能な日を示す。この場合、各日の基点となる治療工程は、その治療工程のカレンダーに従い、作業可能な日にユーザによって与えられた人数について行われる。即ち、基点となる治療工程が実施不可能な日については行わず、この分の治療枠は作成しないものとする。よって、ある割当てパターンに対してスケジュールを生成した場合には、基点となる治療工程が実施不可能な日に該当したプロトコールは無視され、この分枠の数が少なくなることになる。
【００２７】
上記スケジュール作成においては、具体的には、放射線治療プランニング装置が立ち上げられると、ユーザは表示装置３０において記憶部１１〜１３から入力データを読み込むことが促される。ユーザは表示装置３０の表示指示に従って記憶部１１〜１３から情報を読み込むため例えばキー操作を行う（Ｓ１１）。基点となる治療工程のスケジュール作成部１７では、基点となる治療工程をカレンダーに基づいて、決められた人数分について行うスケジュールを作成する（Ｓ１２）。
【００２８】
次に、スケジュール作成装置１５の基点と照射開始日までの治療工程のスケジュール作成部１８により基点と照射開始までのスケジュール（図１８）の作成が実施される（Ｓ１３）。これらの処理（Ｓ１３）では、基点となる治療工程を行う日が確定しているため、その日からスケジューリング規則（図９）で決められた間にあける日数分を空け、他の治療工程を行う日を決める。
【数１】
2011172821.tif 000003
【００２９】
Ｒｕｌｅ１が該当する日は、この週に治療工程ｐが実施可能な日が通常の週よりも多い、あるいは基点となる治療工程が休みとなる日が入っていたことを示している。また、Ｒｕｌｅ３が該当する日は、この週に治療工程ｐが実施可能な日が少ないことを示している。この場合には、休みの翌日に複数日分スケジューリングすることで、翌週からのスケジュールにずれが影響しないようにしている。
【００３０】
照射開始日までの治療工程のスケジュール作成部１８により出力されたスケジュールの各枠は、この枠で行うプロトコールが確定していない状態である。各枠にプロトコールを割り当てると照射回数が決まるため、照射２日目以降のスケジュールを作成することができる。よって、放射線治療のスケジュール作成をこの枠集合に対してプロトコールを決められた人数ずつ割り当てる問題として考えることができる。
【００３１】
プロトコールを割り当てるとき、繰り返し期間中の週の集合をＭとすると、同じ周期の枠に｜Ｍ｜週間ごとに同じプロトコール（照射回数）を割り当てることで、プロトコールによって治療工程が行われる曜日が固定されている治療枠を作成することができる。周期｜Ｍ｜は、枠を作成するプロトコールの種類の数とプロトコールごとの患者の数の割合を考慮して与え、パターン情報記憶部２５に格納されているものとする。
【００３２】
｜Ｍ｜週間ごとに同じプロトコールを割り当てられることから、立案期間中に各プロトコールで均等に入った枠が作成できる。あるプロトコールを繰り返し期間内のいずれかの日に割り当てるとは、同じ周期の枠すべてに同じプロトコールを割り当ててスケジュールを作成することを言うものとする。割当てパターン（図１６）は、この割り当て方を定めたパターンで、ひとつの割り当てパターンを与えるとスケジュールを作成することができる。よって、割当てパターンで解を表現し、次式で示す目的関数をもつ最適化問題（最小化問題）を考えることができる。
【数２】
2011172821.tif 000004
【００３３】
次に、パターン初期解生成部２０により行われるパターン初期解生成について説明する。  
ステップＳ１３の後に初期割当ての指定があるかが判定される（Ｓ１４）。この判定がＹｅｓであると、初期割当てが設定され（Ｓ１５）、パターン初期解生成が行われる（Ｓ１６）。判定がＮｏであれば、直接にパターン初期解生成が行われる。
【００３４】
初期解生成ではｇ２（ｘ）及びｇ３（ｘ）の目的関数を考慮した貪欲法により実行可能解を生成するもので、ｇ１（ｘ）については考慮していない。ｇ２（ｘ）は週が異なってもなるべく同じ曜日に割り当てるようにする目的関数で、ｇ３（ｘ）は人数の多いプロトコールを各日でなるべく均等に割り当てるようにする目的関数である。
【００３５】
まず、ｇ３（ｘ）について考える。以下Ｚを整数の集合とする。繰り返し期間中の患者を各プロトコールで見たときに、繰り返し期間中の日の数｜Ｉ｜と各プロトコールの人数｜Ｐｋ｜について、
【数３】
2011172821.tif 000005
【００３６】
となる実数ｒｋが存在するとき、繰り返し期間中に均等に割り付けるためには繰り返し期間中の全日に少なくともｒｋ人以上の患者を割り当てるとよい。このことから、｜Ｐｋ｜≧｜Ｉ｜となるすべてのプロトコールｋについて、ｒｋを求め、プロトコールｋの患者を繰り返し期間中の全ての日にｒｋ人ずつ割り当てる。このステップを、ここでは繰り返し期間中の各日に割り振るステップと表記する。
【００３７】
次に、ｇ２（ｘ）に付いて考える。各プロトコールｋでまだ割当ての決まっていない患者の集合をＰ＊ｋとする。各プロトコールで見たときに、繰り返し期間中の週の数｜Ｍ｜と各プロトコールでまだ割当ての決まっていない人数｜Ｐ＊ｋ｜について、
【数４】
2011172821.tif 000006
【００３８】
となる実数ｈｋが存在するとき、週が異なってもなるべく同じ曜日に割り当てるためには、割り当て人数に達していない繰り返し期間中の日について、すべての週の同じ曜日にプロトコールｋのまだ割当ての決まっていない患者を割り当てる作業をｈｋ回行うことで、すべての週で同じ曜日に割り当たる人数を増やすことができる。  ｇ３（ｘ）をよくすることを考えると、すべての週の同じ曜日にプロトコールｋのまだ割当ての決まっていない患者を割り当てる作業の１回目からｈｋ回目までで割り当てる曜日は、すべて異なっているほうが、同じプロトコールｋがなるべく均等に割り当たることになる。また、割り当て時になるべくばらばらになるように割り当てられたほうがよいことから、割り当てる曜日は乱数を用いて決定することとした。このステップを、ここでは割り当て期間中の各週に割り振ると表記する。
【００３９】
最後に、まだ割り当てられていない患者を、残っている割り当てられた人数がｄｉに達していない繰り返し期間中の日に割り当てることで、実行可能解が生成される。割り当て期間中の各週に割り振るステップと同様に、乱数を用いて割り当て時になるべくばらばらに割り当てられるようにしている。
【００４０】
以下に、ｇ２（ｘ）とｇ３（ｘ）を考慮した初期解生成法を示す。
【００４１】
Ｓｔｅｐ１：各プロトコールで、繰り返し期間中の各日に割り振る。
【００４２】
Ｓｔｅｐ２：各プロトコールで、繰り返し期間中の各週に割り振る。
【００４３】
Ｓｔｅｐ３：まだ割り当てられていない患者を割り振る。
【００４４】
Ｓｔｅｐ２とＳｔｅｐ３では、貪欲法の次の選択候補の中から乱数を用いて選択していることから、提案する初期解生成法はランダム化貪欲法の一種と見ることができる。生成される解は試行ごとに異なる。
【００４５】
次に、初期解生成を図４のフローチャートを参照して具体的に説明する。  
初期解生成が開始されると、乱数シードが取得される（Ｓ３１）。全ての日で未割当てに初期化され（Ｓ３２）、繰返し期間中の日数が算出される（Ｓ３３）。各プロトコールｋで現在未割当ての人数ｕ［ｋ］が算出される（Ｓ３４）。
【００４６】
ループｋ（ｋ＝１；ｋ＜ｂｅｌｏｎｇ；ｋ＋＋）の処理が開始され（Ｓ３５）、ｕ［ｋ］は繰返し期間中の日より多いかが判定される（Ｓ３５）。ｂｅｌｏｎｇはプロトコールの種類数を示し、ｋ＋＋は、kをインクリメントする処理を意味する。この判定がＹｅｓであると、ｒｋが算出される（Ｓ３７）。算出されたｒｋ人を全ての日に割り当てる（Ｓ３８）。現在未割当ての人数ｕ［ｋ］が更新される（Ｓ３９）。ここで、ループｋの処理が終了する。
【００４７】
ループｋ（ｋ＝１；ｋ＜ｂｅｌｏｎｇ；ｋ＋＋）の処理が開始され（Ｓ４１）、ｕ［ｋ］は繰返し期間中の週の数より多いかが判定される（Ｓ４２）。この判定がYesであると、ｈｋの算出が行われる（Ｓ４３）。割当て人数に達していない曜日があるかが判定される（Ｓ４４）。この判定がＹｅｓであると、割当て人数に達していない曜日を乱数で選択する（Ｓ４５）。判定がＮｏであると、ループｋ（ｋ＝１；ｋ＜ｂｅｌｏｎｇ；ｋ＋＋）の処理（Ｓ４９）に移行する。ステップＳ４５で割り当て人数に達していない曜日が選択されると、ｈｋ人を全ての日に割り当てる（Ｓ４６）。現在未割当ての人数ｕ［ｋ］を更新する（Ｓ４７）。ここでループｋの処理が終了する。
【００４８】
ループｋ（ｋ＝１；ｋ＜ｂｅｌｏｎｇ；ｋ＋＋）の処理が開始され（Ｓ４９）、ｕ［ｋ］＞０が判定される（Ｓ５０）。この判定がＹｅｓであると、割当て人数に達していない日を乱数で選択し（Ｓ５１）、判定がＮｏであると処理は終了する。ステップＳ５１において割当て人数に達していない日が選択されると、選択した日に患者を割り当てる（Ｓ５２）。現在未割当ての人数ｕ［ｋ］が更新される（Ｓ５３）。ループｋの処理が終了する。その後、全体の処理が終了する。
【００４９】
次に、パターン改善について説明する。  
上述のようにしてパターン初期解が生成されると、パターン改善がパターン改善部２１において実施される（Ｓ１７）。このパターン改善では、パターン初期解を割当てパターンとして表現することにより、目的関数をｆ（ｘ）として、全ての繰り返し期間中のプロトコールを繰り返し期間中の日に割り当てる最適化問題にモデル化できる。よって、組合せ最適化手法をベースにした解法により、割当てパターンの最適化を行うことができる。またＩＬＯＧ社のＣＰＬＥＸのような市販ツールを用いることもできる。ここでは組合せ最適化手法の１つである近傍探索による最適化方法を示す。
【００５０】
近傍探索とは、図５のようなフローチャートで示される解法である。最適化問題に対して何らかの実行可能解ｘが与えられているとき、ｘに何らかの変更を加えて得られた解の集合をＵ（ｘ）とする。Ｕ（ｘ）は解ｘからの変更の範囲（探索範囲）を示すもので、ｘの近傍と呼ばれる。
【００５１】
近傍探索（局所探索、Ｌｏｃａｌ  Ｓｅａｒｃｈ）とは、適当な実行可能解から始め、近傍内にｘよりも目的関数を良くする解ｘ’があれば、ｘ＝ｘ’と移動する作業を、パターン初期解が改善しなくなるまで繰り返す方法である。
【００５２】
図５のフローチャートに従って近傍探索を具体的に説明する。Ｆ＊＝ｆ（ｘ）とする。ｘの近傍内の解で生成していないものがあるかが判定される（Ｓ６２）。この判定がＹｅｓの場合は、ｘの近傍内の解でまだ生成していない解を選択し、その解をｘ‘とする（Ｓ６３）。解が生成されると、スケジュールＳ’の生成とｆ（ｘ’）の算出が行われる（Ｓ６４）。その後、Ｆ＊＜ｆ（ｘ’）が判定され（Ｓ６５）、この判定がＹｅｓの場合は、Ｆ＊＝Ｆ（ｘ）、Ｓ＊＝Ｓ’、ｘ＊＝ｘ’とする（Ｓ６６）。次に、ｘの近傍によりｘ＊が更新されたか判定される（Ｓ６７）。このステップＳ６７の判定は、ステップＳ６２及びＳ６５の判定がＮｏであるときにも行われる。この判定がＹｅｓの場合は、ｘ＝ｘ＊とする（Ｓ６８）。この後、ステップＳ６２に戻る。ステップＳ６７の判定がＮｏの場合はスケジュールＳ＊を出力して終了する（Ｓ６９）。
【００５３】
近傍探索によって求まる解は近傍Ｕ（ｘ）における局所最適解と呼ばれる。割当てパターン改善部２１では、次の近傍を用いて改善することでパターンの最適化を行うことができる。
【００５４】
近傍：ｍ週目の曜日ｗに割り当てられたプロトコールｋと、ｍ’週目の曜日ｗ’に割り当てられたプロトコールｋ’について、ｍ週目の曜日ｗにプロトコールｋ’を割当て、ｍ’週目の曜日ｗ’にプロトコールｋを割り当てて得られる解集合。
【００５５】
次に、照射２日目以降のスケジュール生成（Ｓ１８）について述べる。粒子線治療では通常、照射の途中で治療の中断ができないため、基本的には照射の開始日からカレンダーに沿って照射を入れる。一方、病院によっては、照射は各患者で週４回以下にするという制約がある場合がある。このとき、各患者で週５回照射が可能な週では、一部の患者については、月曜、火曜、水曜、木曜に照射を行って金曜を休みとし、残りの患者については、月曜を休みとして火曜、水曜、木曜、金曜に照射を行う。つまり、カレンダー上で同じ月曜に照射が可能な場合でも、この週に祝日があって月曜が照射日とされているときには月曜を休みとする処理は行なわないし、週５回照射が可能であれば一部の患者のみ月曜に照射を入れる処理が必要となる。もしすべての患者で月曜に照射をすると、金曜に照射をする患者が極端に少なくなる。さらに、週５回照射が可能な週では、この週の途中ですべての照射回数が終わる患者については、なるべく月曜日に照射をしたほうが良い。これは、患者の入院期間を少なくして余分な負担を減らすためである。
【００５６】
上記の処理までは、放射線治療プランニング装置により行われる基本となる処理である。次に、上記基本処理に付け加えることが出来る処理について説明する。
【００５７】
（第二の実施形態）
第二の実施形態として、ユーザによる初期割当てがある場合について説明する。この処理割当ては図２のステップＳ１５において行われる。割当てパターン（図１６）は、ユーザが何も指定しなくてもプランニング装置によって初期解を生成し、最適化されるが、ユーザが割当てパターンの一部又は全部を指定してスケジューリングを行うこともできる。指定の方法には２種類の方法があり、初期解として指定するものと、固定するものがあり、図１２に示す例のように、プロトコールと、基点となる治療工程の開始日を繰り返し期間（図１０）中の日で指定し、初期解か固定かを選択する。初期解として指定するとは、ユーザが指定したプロトコールを指定した場所に割当て、残りのパターンはパターン初期解生成部２０において生成する。得られた割当てパターンをパターン改善部２１により最適化し、もし与えた初期解を変化させることでよりよいパターンが生成できる場合には改善する。固定の場合は、ユーザによる指定があったプロトコールについては最適化により改善を行わず、固定しなかったプロトコールだけを最適化する。
【００５８】
（第三の実施形態）
第三の実施形態として、クローズド枠を生成する場合について説明する。立案期間の後ろのほうの枠では、割当てパターンで決められた照射の回数分の照射をスケジューリングすることができない現象が発生し、割当てパターンで決めたプロトコールを割り当てることができない。これらの枠を未割当ての枠と呼ぶ。このとき、プロトコールに関わらずもし適合する患者がいた場合に使用できる枠として、プロトコールを定めないで照射回数のみが定められている枠を作成することにより、立案期間の後ろの枠も効率的に使用できるようにする。
【００５９】
クローズド枠生成においては、図２のフローチャートにおける照射の２日目以降のスケジュール作成（Ｓ１８）の後にクローズド枠で埋めるか否かが判定される（Ｓ１９）。この判定がＹｅｓであると、残りの枠をクローズド枠で埋める処理が行われる（Ｓ２１）。この場合、クローズド枠として作成する照射回数の種類は図１３に示されるように１２回、８回、４回、２回、１回と入力される。このとき、未割当ての枠で実施できる照射回数の最大のクローズド枠を割当て、前記の２日目以降のスケジュール作成と同様にスケジューリングし、スケジュールを出力する（Ｓ２１）。また、ステップＳ１９の判定がＮｏであれば、スケジュールが出力される。
【００６０】
次に、クローズッド枠生成を図６のフローチャートを参照して具体的に説明する。
【００６１】
開始によりクローズド枠リストｃ［］を照射回数の多い順にソートする（Ｓ８１）。最初のクローズド枠を取ってきてｄとする（Ｓ８２）。この後、ループｉ（ｉ＝０；ｉ＜現在の枠の総数；ｉ＋＋）の処理が開始される（Ｓ８３）。枠ｉは未割当てか否かが判定される（Ｓ８４）。この判定がＹｅｓであると、枠ｉはｄの照射回数が実行できるかが判定される。この判定がＹｅｓであると、枠ｉにクローズド枠ｄを割当て、照射を回数分設定し（Ｓ８６）、ｉに１を加算しループｉの処理を続行する。ステップＳ８４の判定がＮｏであると、ｉに１を加算しループｉの処理を続行する。すべてのｉについてループｉの処理が終了すると（Ｓ８７）、全体の処理が終了する。
【００６２】
ステップＳ８５の判定がＮｏであると、ｃ［］にｄの次の要素があるかが判定される（Ｓ８８）。この判定がＹｅｓであると、ｃ［］の次の要素をとってきてｄとし（Ｓ８９）、ステップＳ８５に移行する。ステップ８８の判定がＮｏであると、現在未割当ての枠を消去し（Ｓ９０）、処理は終了する。
【００６３】
スケジュール出力後にスケジュールの変更があるかが判定される（Ｓ２２）。この判定がＹｅｓであると最終的なスケジュール（図１９）が出力される。
【００６４】
（第四の実施形態）
第四の実施形態として、基準となる治療工程以外の治療工程について、各日に作業可能な人数の上限が定められている場合の変形について説明する。例として、各治療工程のカレンダー情報を記憶するカレンダー情報記憶部１３に、照射の治療工程について図２０に示すように各日における照射の人数の上限が定められているとする。この場合のフローを図２１に従って述べる。
【００６５】
まず、照射の人数の上限がないものとして、第一の実施形態により、スケジュールを作成する（Ｓ９１）。このとき得られたスケジュールは照射の人数の上限を考慮していないため、どこかの日で照射の人数を超過する可能性がある。Ｓ９２の判定により、Ｎｏであると、得られたスケジュールで照射の人数を超過する日がなかったため解が得られたとしてスケジュールを出力して終了する。Ｙｅｓであると、基準となる治療工程に与えた各日の作業可能な人数を減らす（Ｓ９３）。この場合、全ての日で１人ずつ減らしても良いし、１日おき、あるいは１週間ごとといった規則で一部の日のみ減らしても良い。基準となる治療工程の作業可能な人数を更新したら、Ｓ９１に戻り、照射の人数の上限がないものとしてスケジュールを作成する手順を繰り返す。
【００６６】
上記第一乃至第四の実施の形態に記載した本発明の手法は、コンピュータによって実行させることができ、また、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することもできる。
【００６７】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１１…プランニング情報記憶部、１２…治療工程情報記憶部、１３…各治療工程のカレンダー情報記憶部、１４…治療工程の制約情報記憶部、１５…スケジュール作成モジュール、１６…パターン作成モジュール、１７…基点となる治療工程のスケジュール作成部、１８…照射開始までの治療工程のスケジュール作成部、１９…照射の２日目以降のスケジュール作成部、２０…パターン初期解生成部、２１…パターン改善部、２２…パターン評価部、２３…プロトコール情報記憶部、２４…患者情報記憶部、２５…パターン情報記憶部、２６…ユーザによる初期割当て情報記憶部、２７…クローズド枠設定情報記憶部、２８…クローズド枠のスケジューリング作成部、２９…スケジュール記憶部、３０スケジュール表示部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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