(57)【要約】【課題】本開示は、放射線治療計画において、放射線を照射すべき領域には的確に照射し、かつ、放射線を照射しなくてもよい領域への照射面積を減らすことを目的としたＲＯＩのマージン設定を行う。【解決手段】本開示は、時系列の複数画像での各時相ｔ１、ｔ２、ｔ３における関心領域Ｓｂ（ｔ１、ｔ２、ｔ３）の移動をベクトルＢ１、Ｂ２で求め、これを用い、時相ｔ２における前後の時相での移動を考慮したＲＯＩのマージンＡｍ１（ｔ２）及びＡｍ１（ｔ２）を設定する。【選択図】図９
2019048010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続した一定時間に撮影された画像を取得する画像取得部と、
前記画像に含まれる関心領域を特定する関心領域特定部と、
前記一定時間内の任意の時点における関心領域の移動方向を示す方向ベクトルを求めるベクトル算出部と、
前記方向ベクトルを考慮して前記関心領域のマージンを設定するマージン設定部と、
を備える放射線治療計画装置。
【請求項２】
前記ベクトル算出部は、前記一定時間内における複数の時点における関心領域の重心位置を求め、前記複数の時点のうちの連続する時点における関心領域の重心位置を用いて前記方向ベクトルを求める、
請求項１に記載の放射線治療計画装置。
【請求項３】
前記一定時間内における前記複数の時点における関心領域の重心位置及び前記方向ベクトルを、前記複数の時点における画像に合成する画像合成部をさらに備える、
請求項１又は２に記載の放射線治療計画装置。
【請求項４】
前記ベクトル算出部は、前記任意の時点における関心領域の移動速度を前記方向ベクトルごとに求め、
前記マージン設定部は、当該時点における関心領域の前記方向ベクトル上に、前記移動速度に応じた移動マージンを設定する、
請求項１から３のいずれかに記載の放射線治療計画装置。
【請求項５】
連続した一定時間に撮影された画像を取得する画像取得手順と、
前記画像に含まれる前記関心領域を特定する関心領域特定手順と、
前記一定時間内の任意の時点における関心領域の移動方向を示す方向ベクトルを求めるベクトル算出手順と、
前記方向ベクトルを考慮して前記関心領域のマージンを設定するマージン設定手順と、
を放射線治療計画装置が実行する放射線治療計画方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載の放射線治療計画装置に備わる各機能部をコンピュータに実現させる放射線治療計画プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、放射線治療計画装置、放射線治療計画方法及び放射線治療計画プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
がん治療の方法の一つとして、放射線の細胞分裂を止める作用により腫瘍を縮小させ、または腫瘍の成長を遅らせる、放射線治療が広く用いられている。放射線治療では、正常組織に対しても放射線が照射されてしまうことは避けられない。また、放射線というものは本来、人体にとって有害なものであるから、腫瘍に対して照射する場合でも、放射線の照射形状、強度、時間等について事前に入念なる計画を立てる必要がある。このように、放射線治療を行う前には、放射線治療計画を行うのが重要なプロセスとなっている。
【０００３】
放射線治療計画を立てる際には、放射線を照射すべき領域だけでなく、避けるべき領域というのも考慮する。これらの領域は関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ；ＲＯＩ）と呼ばれ、放射線治療計画はこの関心領域に基づいて行われる。
【０００４】
関心領域を決定するためには、様々なマージンを付加・考慮する。マージンを付加した関心領域として、以下の４つが定義されている。肉眼的腫瘍体積（ＧＴＶ：  Ｇｒｏｓｓ  Ｔｕｍｏｒ  Ｖｏｌｕｍｅ）、臨床標的体積（ＣＴＶ：  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｖｏｌｕｍｅ）、内的標的体積（ＩＴＶ：  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｖｏｌｕｍｅ）、計画標的体積（ＰＴＶ：  Ｐｌａｎｎｉｎｇ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｖｏｌｕｍｅ）である。本開示においては、このようなマージンを付加した関心領域をＲＯＩと呼ぶこととする。
【０００５】
ＲＯＩの算出は、従来、放射線治療計画を行う医師が自らの経験や勘を頼りに行っていたが、現在では自動で算出する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の装置は、Ｘ線ＣＴ画像データやＰＥＴ画像データなどの診断用の画像データの解析処理によって、ＲＯＩを自動で算出する。
【０００６】
特許文献１の装置は、時系列的なＣＴＶの移動を考慮したＲＯＩとして、各時相でのＣＴＶの可動域をＩＴＶに設定する。また、ＣＴＶの可動領域の範囲が大きいときは、ＩＴＶの定義を複数の時相に区切り定義する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−０５９５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
各時相に対応する時系列の複数のＣＴＶの可動域をそのまま用いてＩＴＶに設定すると、放射線を照射すべき領域はカバーできるが、放射線を照射しなくてもよい領域にも放射線が照射される可能性がある。
【０００９】
そこで、本開示は、放射線治療計画において、放射線を照射すべき領域には的確に照射し、かつ、放射線を照射しなくてもよい領域への照射面積を減らすことを目的としたＲＯＩのマージン設定を行う。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示は、時系列の複数画像での各時相における関心領域の移動をベクトルで求め、これを用い、各時相における前後の時相での移動を考慮したＲＯＩのマージンを設定する。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、放射線治療計画装置において、関心領域の移動を考慮したマージンの設定を行うため、放射線を照射すべき領域には的確に照射し、かつ、放射線を照射しなくてもよい領域への照射面積を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】放射線治療計画装置の一例を示す構成図である。
【図２】放射線治療計画方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】画像の一例である。
【図４】関心領域の移動方向を示すベクトルの導出例である。
【図５】時間ｔ２における移動マージン生成の第１例である。
【図６】時間ｔ２におけるＲＯＩ設定の第１例である。
【図７】時間ｔ３におけるＲＯＩ設定の第１例である。
【図８】時間ｔ１及びｔ４におけるＲＯＩ設定の第１例である。
【図９】時間ｔ２における移動マージン生成の第２例である。
【図１０】時間ｔ２におけるＲＯＩ設定の第２例である。
【図１１】時間ｔ３におけるＲＯＩ設定の第２例である。
【図１２】時間ｔ１及びｔ４におけるＲＯＩ設定の第２例である。
【図１３】マージン設定の一例である。
【図１４】時間ｔ２における移動マージン生成の第３例である。
【図１５】時間ｔ２におけるＲＯＩ設定の第３例である。
【図１６】時間ｔ２における移動マージン生成の第４例である。
【図１７】時間ｔ２におけるＲＯＩ設定の第４例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１４】
図１に、放射線治療計画装置の一例を示す。放射線治療計画装置１０は、コンピュータなどの演算処理装置であり、画像取得部１１、関心領域特定部２１、ベクトル算出部２２、マージン設定部２３、ＲＯＩ設定部２４、画像合成部２５、入力部１２、表示部１３を備える。
【００１５】
図２に、放射線治療計画方法の一例を示す。放射線治療計画方法は、画像取得手順Ｓ１０１、関心領域特定手順Ｓ１０２、ベクトル算出手順Ｓ１０３〜Ｓ１０４、ＲＯＩ設定手順Ｓ１０５〜Ｓ１０７を備える。ＲＯＩ設定手順において、マージン設定手順Ｓ１０５を実行する。
【００１６】
放射線治療計画装置１０は、コンピュータに放射線治療計画プログラムを実行させることで実現してもよい。この場合、放射線治療計画プログラムは、本開示に係る放射線治療計画方法に備わる各手順をコンピュータに実行させ、本開示に係る放射線治療計画装置に備わる各機能をコンピュータに実現させる。放射線治療計画プログラムは、情報通信回線を通じて送受信可能であり、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録されていてもよい。
【００１７】
画像取得部１１は、連続した一定時間に関心領域Ｓｂが撮影された画像データを取得する（Ｓ１０１）。画像データは、２次元又は３次元の静止画又は動画である。撮影方法は任意であり、例えば４次元ＣＴが例示できる。
【００１８】
関心領域Ｓｂは、関心領域に設定しうる任意の領域であり、例えば、放射線を照射する照射対象、放射線の照射を回避すべき臓器が例示できる。関心領域Ｓｂは、呼吸によって規則的に移動する領域であり、例えば肺又は横隔膜である。取得は、例えば、スキャンによる読み込みであってもよいし、データの受信であってもよい。
【００１９】
図３に、画像に含まれる画像の一例を示す。画像Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、画像データに含まれている任意の時点の画像の一例であり、それぞれ連続する時点ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４での３次元画像を示す。画像Ｄ１及びＤ４の位置は同じであり、一定時間（ｔ４−ｔ１）の周期で、関心領域Ｓｂが移動している。
【００２０】
本実施形態は、連続した一定時間に撮影された画像に含まれる任意の時点に放射線を照射する際の照射形状、強度、時間を計画するためのものである。計画する時点は、時点ｔ２だけであってもよいし、時点ｔ１，ｔ２，ｔ３の各時点であってもよい。本実施形態では、理解が容易になるよう画像数が４のみの例を示すが、画像に含まれる各フレームの画像であってもよいし、画像に含まれる一定間隔のフレームの画像であってもよい。画像Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、移動方向の変わる時点のフレームの画像であることが好ましい。
【００２１】
関心領域特定部２１は、画像Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に含まれる関心領域Ｓｂを特定する（Ｓ１０２）。特定は、自動で行ってもよいし、入力部１２から入力してもよい。例えば、表示部１３に画像Ｄ１が表示されている場合に、入力部１２で領域が指定されると、関心領域特定部２１は、画像Ｄ１のうちの入力部１２で指定された領域を関心領域Ｓｂとする。この場合、画像合成部２５は、画像Ｄ１と関心領域Ｓｂとを重ね合わせて表示部１３に出力する。このように、関心領域Ｓｂの特定が入力部１２を用いて可能であることで、関心領域Ｓｂの特定を柔軟に行うことができる。
【００２２】
ベクトル算出部２２は、関心領域Ｓｂの移動方向を算出する。例えば、図４に示すように、ベクトル算出部２２は、関心領域Ｓｂ（ｔ１）、関心領域Ｓｂ（ｔ２）及び関心領域Ｓｂ（ｔ３）の重心位置Ｃｇ（ｔ１）、重心位置Ｃｇ（ｔ２）及び重心位置Ｃｇ（ｔ３）を算出する（Ｓ１０３）。そして、ベクトル算出部２２は、重心位置Ｃｇ（ｔ１）から重心位置Ｃｇ（ｔ２）へのベクトルＢ１、重心位置Ｃｇ（ｔ２）から重心位置Ｃｇ（ｔ３）へのベクトルＢ２を算出する（Ｓ１０４）。ここで、ベクトルＢ１及びＢ２は、方向ベクトルであってもよい。
【００２３】
このとき、画像合成部２５は、各時点の関心領域及び重心位置、並びにベクトルを合成し、表示部１３に表示することが好ましい（Ｓ１０６）。例えば、画像合成部２５は、画像Ｄ２に、関心領域Ｓｂ（ｔ２）、重心位置Ｃｇ（ｔ２）、ベクトルＢ１及びＢ２を合成する。この場合、表示部１３は、画像合成部２５によって合成された画像を表示する。ここで、画像Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が立体画像である場合、表示部１３は、各時点の関心領域及び重心位置を、立体画像で表示することが好ましい。画像合成部２５は、画像Ｄ２に代えて画像に合成してもよい。この場合、表示部１３は動画を表示する。
【００２４】
画像合成部２５は、複数時点の関心領域及び重心位置、並びにベクトルを合成し、表示部１３に表示してもよい。例えば、図４に示すように、画像合成部２５は、関心領域Ｓｂ（ｔ１）、関心領域Ｓｂ（ｔ２）、関心領域Ｓｂ（ｔ３）、重心位置Ｃｇ（ｔ１）、重心位置Ｃｇ（ｔ２）及び重心位置Ｃｇ（ｔ３）、ベクトルＢ１及びＢ２を１つの画像に合成する。これにより、表示部１３は、時点ｔ１から時点ｔ２への関心領域Ｓｂの移動方向及び移動量、並びに、時点ｔ２から時点ｔ３への関心領域Ｓｂの移動方向及び移動量を表示する。この場合、表示部１３は、各時点の関心領域及び重心位置を、立体画像で表示することが好ましい。
【００２５】
マージン設定部２３は、ベクトルＢ１及びＢ２を用いて移動マージンを設定する（Ｓ１０５）。例えば、関心領域Ｓｂ（ｔ２）に放射線を照射する場合、関心領域Ｓｂ（ｔ２）に存在しないとすれば、関心領域Ｓｂは、関心領域Ｓｂ（ｔ１）側又は関心領域Ｓｂ（ｔ３）側に存在する可能性が高い。そこで、図５に示すように、関心領域Ｓｂ（ｔ２）をベクトルＢ１に沿って移動させた移動マージンＭｂ１（ｔ２）と、関心領域Ｓｂ（ｔ２）をベクトルＢ２に沿って移動させた移動マージンＭｂ２（ｔ２）と、を生成する。
【００２６】
そして、ＲＯＩ設定部２４は、マージン設定部２３で設定されたマージン付きの関心領域であるＲＯＩを設定する（Ｓ１０７）。例えば、図６に示すように、関心領域Ｓｂ（ｔ２）、移動マージンＭｂ１（ｔ２）及び移動マージンＭｂ２（ｔ２）を重ね合わせた領域をＲＯＩ（ｔ２）に設定する（Ｓ１０７）。ここで、関心領域Ｓｂ（ｔ２）と移動マージンＭｂ１（ｔ２）を重ね合わせる際、ＲＯＩ設定部２４は、関心領域Ｓｂ（ｔ２）から移動マージンＭｂ１（ｔ２）まで関心領域Ｓｂ（ｔ２）を移動させた際に関心領域Ｓｂ（ｔ２）と重なる領域、及び、関心領域Ｓｂ（ｔ２）から移動マージンＭｂ２（ｔ２）まで関心領域Ｓｂ（ｔ２）を移動させた際に関心領域Ｓｂ（ｔ２）と重なる領域を、ＲＯＩ（ｔ２）に設定する。
【００２７】
また、図７に示すように、時点ｔ３の関心領域Ｓｂ（ｔ３）についても、時点ｔ２の関心領域Ｓｂ（ｔ２）と同様に、ＲＯＩ（ｔ３）に設定する。図８に示すように、時点ｔ１及びｔ４の関心領域Ｓｂ（ｔ１，ｔ４）についても、時点ｔ２の関心領域Ｓｂ（ｔ２）と同様に、ＲＯＩ（ｔ１，ｔ４）に設定する。このように、各時点におけるベクトル上に移動マージンを設定することで、照射タイミングがずれた場合であっても照射関心に放射線を照射することができる。
【００２８】
関心領域Ｓｂ（ｔ２）から移動マージンＭｂ１（ｔ２）への移動量Ａｍ１（ｔ２）、及び、関心領域Ｓｂ（ｔ２）から移動マージンＭｂ２（ｔ２）への移動量Ａｍ２（ｔ２）は、関心領域Ｓｂ（ｔ２）の移動速度に応じて定められていることが好ましい。この場合、ベクトル算出部２２は、ベクトルＢ１及びＢ２を用いて時点ｔ２における関心領域Ｓｂ（ｔ２）の移動速度を求める。そして、マージン設定部２３は、ベクトルＢ１での関心領域Ｓｂ（ｔ２）の移動速度を用いて移動量Ａｍ１（ｔ２）を求め、ベクトルＢ２での関心領域Ｓｂ（ｔ２）の移動速度を用いて移動量Ａｍ２（ｔ２）を求める。
【００２９】
例えば、関心領域ＳｂのベクトルＢ１上での移動速度をＶｂ１とし、関心領域ＳｂのベクトルＢ２上での移動速度をＶｂ２とし、関心領域ＳｂのベクトルＢ３上での移動速度をＶｂ３とする。この場合、マージン設定部２３は、図９に示すように、Ｖｂ１とＶｂ２の比とＡｍ１（ｔ２）とＡｍ２（ｔ２）の比が等しくなるように、Ａｍ１（ｔ２）とＡｍ２（ｔ２）を設定する。これにより、図１０に示すようなＲＯＩ（ｔ２）、図１１に示すようなＲＯＩ（ｔ３）、図１２に示すようなＲＯＩ（ｔ１，ｔ４）、が設定される。
【００３０】
また、マージン設定部２３は、マージン設定手順Ｓ１０５において、図１３に示すように、関心領域Ｓｂ（ｔ２）に対する固定マージンＭｃ（ｔ２）を設定してもよい。この場合、図１４に示すように、固定マージンＭｃ（ｔ２）をベクトルＢ１に沿って移動させた移動マージンＭｂ１（ｔ２）と、固定マージンＭｃ（ｔ２）をベクトルＢ２に沿って移動させた移動マージンＭｂ２（ｔ２）と、を生成する。そして、ＲＯＩ設定部２４は、図１６に示すように、固定マージンＭｃ（ｔ２）、移動マージンＭｂ１（ｔ２）及び移動マージンＭｂ２（ｔ２）を重ね合わせた領域をＲＯＩ（ｔ２）に設定する。
【００３１】
また、マージン設定部２３は、関心領域Ｓｂ（ｔ２）の移動速度に応じて、固定マージンＭｃ（ｔ２）の形状を設定してもよい。例えば、関心領域ＳｂのベクトルＢ１上での移動速度をＶｂ１とし、関心領域ＳｂのベクトルＢ２上での移動速度をＶｂ２とし、関心領域ＳｂのベクトルＢ３上での移動速度をＶｂ３とする。この場合、マージン設定部２３は、図１６に示すように、固定マージンＭｃ（ｔ２）のベクトルＢ２上の長さを移動速度をＶｂ２に応じて設定した移動マージンＭｂ２（ｔ２）と、固定マージンＭｃ（ｔ２）のベクトルＢ１上の長さを移動速度をＶｂ１に応じて設定した移動マージンＭｂ１（ｔ２）と、を生成する。これにより、図１７に示すようなＲＯＩ（ｔ２）が設定される。
【００３２】
表示部１３は、関心領域Ｓｂ（ｔ２）のＲＯＩとして、図６及び図１０、図１７に示すような、ベクトルＢ１及びＢ２を考慮したＲＯＩ（ｔ２）を表示してもよい。この場合、画像合成部２５は、画像Ｄ２とＲＯＩ（ｔ２）とを重ね合わせて表示部１３に出力することが好ましい。
【００３３】
以上説明したように、放射線治療計画装置１０は、関心領域Ｓｂの移動に合わせ、各時点における移動マージンを設定することができる。このため、放射線治療計画装置１０は、照射対象の移動を考慮したマージンを設定することができる。これにより、放射線治療計画装置１０は、標的臓器はカバーしたうえでその周辺の正常臓器については必要最小限にすることができる。
【００３４】
なお、前述の実施形態では、理解が容易になるよう、関心領域Ｓｂが円形である場合を示すが、関心領域Ｓｂは画像Ｄ１〜Ｄ４から把握可能な任意の形状となりうる。例えば、関心領域Ｓｂ（ｔ１）、関心領域Ｓｂ（ｔ２）及び関心領域Ｓｂ（ｔ３）は形状や大きさが異なっていてもよい。この場合、ＲＯＩ設定部２４は、３次元での位置を求め、各位置での３次元での大きさや形状を求め、求められた位置、形状及び大きさの関心領域に、ベクトルを用いた移動マージンを設定する。
【００３５】
また、本開示は、１つの画像に対し、関心領域Ｓｂが１か所である例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、関心領域Ｓｂは、放射線を照射する照射対象及び放射線の照射を回避すべき臓器の両方であってもよいし、放射線の照射を回避すべき複数の臓器であってもよい。この場合、各関心領域Ｓｂのベクトルをそれぞれ求め、複数のベクトルを用いて、ＲＯＩを設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本開示は放射線を照射する領域を自動で算出する装置や、放射線を出射する装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０：放射線治療計画装置
１１：画像取得部
１２：入力部
１３：表示部
２１：関心領域特定部
２２：ベクトル算出部
２３：マージン設定部
２４：ＲＯＩ設定部
２５：画像合成部
【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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