57 【 特 許 請 求 の 範 囲 】【請求項１】
照射条件が指定された放射線の対象物内での挙動をシミュレーションすることで得られる前記対象物に含まれる評価領域における平均吸収線量を取得するシミュレーション情報取得部と、前記評価領域に含まれると仮定される各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する確率密度分布を取得する分布取得部と、前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布と前記平均吸収線量とに基づいて、前記評価領域における等価線量を取得する等価線量取得部と、を備え、
前記シミュレーション情報取得部は、前記評価領域における線エネルギー付与分布を更に取得し、前記分布取得部は、
前記評価領域に含まれると仮定される各細胞又は細胞核に放射線が１回ヒットする場合の吸収線量の確率密度分布を前記線エネルギー付与分布から算出し、前記各細胞又は細胞核に前記放射線が１回ヒットする場合の吸収線量の前記確率密度分
布の平均値と前記平均吸収線量との比から、前記各細胞又は細胞核に前記放射線がヒットする回数の平均値である平均ヒット回数を算出し、前記各細胞又は細胞核に前記放射線がヒットする回数が前記平均ヒット回数を平均値とする確率分布に従うと仮定することで導出される、前記各細胞又は細胞核における吸収線

量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布を取得する、情報処理装置。
【請求項２】
前記分布取得部は、算出した前記平均ヒット回数が閾値以上である場合、取得した前記線エネルギー付与分
布の平均値に基づいて、線エネルギー付与分布の平均値に関する前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する確率密度分布を格納したデータベースを参照
することで、前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布を取得する、
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記等価線量取得部は、
前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布と前記評価領域に含まれる細胞個々の生存率との積に基づいて、前記照射条件により照射される放射線に対する細胞生存率を算出し、算出した前記細胞生存率に基づいて、前記評価領域における前記等価線量を取得する、
請求項１または２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
照射条件が指定された放射線の対象物内での挙動をシミュレーションすることで得られる前記対象物に含まれる評価領域における平均吸収線量を取得するシミュレーション情報取得部と、前記評価領域に含まれると仮定される各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する確率密度分布を取得する分布取得部と、前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布と前記平均吸収線量とに基づいて、前記評価領域における等価線量を取得する等価線量取得部と、を備え、
前記等価線量取得部は、
前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布と前記評価領域に含まれる細胞個々の生存率との積に基づいて、前記照射条件により照射される放射線に対する細胞生存率を算出し、算出した前記細胞生存率に基づいて、前記評価領域における前記等価線量を取得する、情報処理装置。
【請求項５】
取得された前記評価領域における前記等価線量を出力する結果出力部、を更に備える
請求項１から４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
コンピュータが、照射条件が指定された放射線の対象物内での挙動をシミュレーションすることで得られる前記対象物に含まれる評価領域における平均吸収線量を取得するステップと、
前記評価領域に含まれると仮定される各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する確率密度分布を取得するステップと、
前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布と前記平均吸収線量とに基づいて、前記評価領域における等価線量を取得するステップと、を実行し、
前記平均吸収線量を取得するステップは、前記評価領域における線エネルギー付与分布を更に取得し、
前記確率密度分布を取得するステップは、
前記評価領域に含まれると仮定される各細胞又は細胞核に放射線が１回ヒットする場合の吸収線量の確率密度分布を前記線エネルギー付与分布から算出し、前記各細胞又は細胞核に前記放射線が１回ヒットする場合の吸収線量の前記確率密度分

布の平均値と前記平均吸収線量との比から、前記各細胞又は細胞核に前記放射線がヒットする回数の平均値である平均ヒット回数を算出し、前記各細胞又は細胞核に前記放射線がヒットする回数が前記平均ヒット回数を平均値とする確率分布に従うと仮定することで導出される、前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布を取得する、情報処理方法。
【請求項７】
コンピュータに、照射条件が指定された放射線の対象物内での挙動をシミュレーションすることで得られる前記対象物に含まれる評価領域における平均吸収線量を取得するステップと、
前記評価領域に含まれると仮定される各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する確率密度分布を取得するステップと、
前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布と前記平均吸収線量とに基づいて、前記評価領域における等価線量を取得するステップと、を実行させるためのプログラムであって、前記平均吸収線量を取得するステップは、前記評価領域における線エネルギー付与分布を更に取得し、
前記確率密度分布を取得するステップは、
前記評価領域に含まれると仮定される各細胞又は細胞核に放射線が１回ヒットする場合の吸収線量の確率密度分布を前記線エネルギー付与分布から算出し、前記各細胞又は細胞核に前記放射線が１回ヒットする場合の吸収線量の前記確率密度分
布の平均値と前記平均吸収線量との比から、前記各細胞又は細胞核に前記放射線がヒットする回数の平均値である平均ヒット回数を算出し、前記各細胞又は細胞核に前記放射線がヒットする回数が前記平均ヒット回数を平均値とする確率分布に従うと仮定することで導出される、前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布を取得する、プログラム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】【０００１】
本発明は、情報処理装置、情報処理方法、及び、プログラムの技術に関する。
【背景技術】【０００２】
近年、放射線治療を実施するために、治療計画システムと呼ばれるソフトウェアが利用
さ れ て い る 。 例 え ば 、 非 特 許 文 献 １ に は 、 患 者 の Ｃ Ｔ （ o pu d o og phy） 等 に よ り得られた医療画像データを基に対象物の３次元モデルを作成し、作成した３次元モデルを用いて治療計画を実施するシステムが開示されている。当該治療計画システムは、照射条件（放射線の照射位置、入射角度等）を設定して前記対象物内での放射線挙動解析シミュ
レーションを実行して各部位に付与される線量評価を行う。
【先行技術文献】【非特許文献】【０００３】.,
pp
on o huodono【非特許文献１】 . u dnnn ng yo b n d
h
o
o on
d o h
py ,
og. u .
.
hno ., 2011, o . 2, pp.213 218
o
.,
o og
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h g d
【非特許文献２】 .
h
py
ng n
p ov d
od
oup d
h
odo
n
od
,
d .
. 171, 2009, 107 117,.,nv on oob
nd hypox【非特許文献３】 . u u
o
h
d
n
n
by
d 3
, 12
nd 20
on b
,

d .
., 154, 2000, 485 496【発明の概要】【発明が解決しようとする課題】【０００４】
治療計画システムは、放射線ガン治療の治療計画を立てるために、ターゲットとなる腫瘍及びその周辺の組織の等価線量を計算し、その治療効果を推定する。従来の放射線治療に係る治療計画システムでは、各細胞又は細胞核における吸収線量の確率的な分散は無視できるものと仮定し、ある一定の領域内での平均吸収線量を指標としてその等価線量を計算している。
【０００５】
しかしながら、実際の治療放射線場における各細胞又は細胞核における吸収線量の確率的な分散があるため、計算された等価線量を根拠に十分な放射線を照射したとしても、一部の低線量照射細胞が生き残ってしまうという問題点があった。つまり、各細胞又は細胞核における吸収線量の確率的な分散を無視する分、計算される等価線量が実際の値から乖離してしまい、放射線治療計画の精度を悪化させてしまうという問題点があった。
【０００６】
一側面では、本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、粒子線治療、中
u on
p u
h
py） 、 光 子 線 治 療 等 の 様
性 子 ホ ウ 素 捕 捉 療 法 （ Ｂ Ｎ Ｃ Ｔ ： o on
々な放射線治療計画の精度を向上させることを可能にする技術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】【０００７】
本発明の一側面に係る情報処理装置は、照射条件が指定された放射線の対象物内での挙動をシミュレーションすることで得られる前記対象物に含まれる評価領域における平均吸収線量を取得するシミュレーション情報取得部と、前記評価領域に含まれると仮定される
各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する確率密度分布を取得する
分布取得部と、前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記
確率密度分布と前記平均吸収線量とに基づいて、前記評価領域における等価線量を取得す
る等価線量取得部と、を備える。
【０００８】
上記本発明の一側面に係る情報処理装置によれば、照射条件が指定された放射線の対象
物内での挙動をシミュレーションすることで得られる対象物に含まれる評価領域における
平均吸収線量が取得される。また、評価領域に含まれると仮定される各細胞又は細胞核における吸収線量の平均吸収線量に対する確率密度分布が取得される。そして、取得された
当該確率密度分布と前記平均吸収線量とに基づいて、評価領域における等価線量が取得される。
【０００９】
従って、上記本発明の一側面に係る情報処理装置によれば、各細胞又は細胞核における吸収線量の確率的な分散が無視されずに評価領域における等価線量が取得される。そのため、取得される等価線量と実際の値との乖離を抑えることが可能となり、粒子線治療、中性子ホウ素捕捉療法、光子線治療等の様々な放射線治療計画の精度を向上させることが可能となる。
【００１０】
また、上記情報処理装置の別の形態として、前記シミュレーション情報取得部は、前記評価領域における線エネルギー付与分布を更に取得し、前記分布取得部は、前記評価領域に含まれると仮定される各細胞又は細胞核に放射線が１回ヒットする場合の吸収線量の確率密度分布を前記線エネルギー付与分布から算出し、前記各細胞又は細胞核に前記放射線が１回ヒットする場合の吸収線量の前記確率密度分布の平均値と前記平均吸収線量との比から、前記各細胞又は細胞核に前記放射線がヒットする回数の平均値である平均ヒット回数を算出し、前記各細胞又は細胞核に前記放射線がヒットする回数が前記平均ヒット回数

を平均値とする確率分布に従うと仮定することで導出される、前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布を取得してもよい。
【００１１】
また、上記情報処理装置の別の形態として、前記分布取得部は、算出した前記平均ヒッ
ト回数が閾値以上である場合、取得した前記線エネルギー付与分布の平均値に基づいて、
線エネルギー付与分布の平均値に関する前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する確率密度分布を格納したデータベースを参照することで、前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布を取得してもよい。
【００１２】
また、上記情報処理装置の別の形態として、前記等価線量取得部は、前記各細胞又は細胞核における吸収線量の前記平均吸収線量に対する前記確率密度分布と前記評価領域に含まれる細胞個々の生存率との積に基づいて、前記照射条件により照射される放射線に対する細胞生存率を算出し、算出した前記細胞生存率に基づいて、前記評価領域における前記等価線量を取得してもよい。
【００１３】
また、上記情報処理装置の別の形態として、取得された前記評価領域における前記等価線量を出力する結果出力部、を更に備えてもよい。
【００１４】
なお、本発明の別態様としては、以上の各構成を実現する情報処理方法であってもよい
し、プログラムであってもよいし、このようなプログラムを記録した、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体であってもよい。ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的、又は、化学的作用
によって蓄積する媒体である。また、本発明の別態様として、以上の各構成を実現する複数の装置が通信可能に構成された情報処理システムであってもよい。
【発明の効果】【００１５】
本発明によれば、粒子線治療、中性子ホウ素捕捉療法、光子線治療等の様々な放射線治療計画の精度を向上させることを可能にする技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】【００１６】【図１】図１は、実施の形態に係る情報処理装置を例示する。
【図２】図２は、実施の形態に係る情報処理装置の処理手順を例示する。
【図３】図３は、実施の形態に係る情報処理装置に入力される対象物の情報から得られる
当該対象物の３次元モデルを例示する。
【図４】図４は、実施の形態に係る出力結果を例示する。
【図５】図５は、実施の形態に係る情報処理装置によって算出される細胞生存率と従来手法によって算出される細胞生存率との比較例を示す。
【図６】図６は、実施の形態に係る情報処理装置によって算出される等価線量と従来手法によって算出される等価線量との比較例を示す。
【発明を実施するための形態】【００１７】
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、本実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。
【００１８】
なお、本実施形態において登場するデータを自然言語（日本語等）により説明しているが、より具体的には、コンピュータが認識可能な疑似言語、コマンド、パラメタ、マシン

語等で指定される。
【００１９】
１ 情報処理装置
本実施形態に係る情報処理装置は、照射条件が指定された放射線の対象物内での挙動をシミュレーションすることで得られる対象物に含まれる評価領域における平均吸収線量を取得する。次に、当該情報処理装置は、評価領域に含まれると仮定される各細胞又は細胞核における吸収線量の平均吸収線量に対する確率密度分布を取得する。そして、当該情報処理装置は、各細胞又は細胞核における吸収線量の平均吸収線量に対する確率密度分布と前記平均吸収線量とに基づいて、評価領域における等価線量を取得する。
【００２０】
従って、本実施形態による情報処理装置によれば、各細胞又は細胞核における吸収線量の確率的な分散が無視されずに評価領域における等価線量が取得される。そのため、取得される等価線量と実際の値との乖離を抑えることが可能となり、粒子線治療、中性子ホウ
素捕捉療法、光子線治療等の様々な放射線治療計画の精度を向上させることが可能となる。
【００２１】
なお、以下では、細胞における吸収線量を細胞線量と表記し、細胞核における吸収線量を細胞核線量と表記する。そして、本実施形態では、細胞核線量を例に挙げて説明し、細胞線量については、当該細胞核線量と同様に説明可能であるため、説明を省略する。つまり、以下の説明において、細胞核線量は細胞線量に置き換えることが可能である。
【００２２】
ここで、本実施形態に係る情報処理装置は、照射条件が指定された放射線の対象物内での挙動をシミュレーションすることで得られる対象物に含まれる評価領域における線エネ
ルギー付与分布を更に取得してもよい。また、評価領域に含まれると仮定される各細胞又は細胞核に放射線が１回ヒットする場合の細胞線量又は細胞核線量の確率密度分布を線エ
ネルギー付与分布から算出してもよい。そして、情報処理装置は、当該各細胞又は細胞核に放射線が１回ヒットする場合の細胞線量又は細胞核線量の確率密度分布の平均値と平均吸収線量との比から、各細胞又は細胞核に放射線がヒットする回数の平均値である平均ヒット回数を算出してもよい。更に、情報処理装置は、各細胞又は細胞核に放射線がヒット
する回数が当該平均ヒット回数を平均値とする確率分布に従うと仮定することで導出される、平均吸収線量に対する細胞線量又は細胞核線量の確率密度分布を取得してもよい。
【００２３】
また、本実施形態に係る情報処理装置は、算出した平均ヒット回数が設定された閾値以上である場合、取得した線エネルギー付与分布の平均値に基づいて、線エネルギー付与分
布の平均値に関する平均吸収線量に対する細胞線量又は細胞核線量の確率密度分布を格納したデータベースを参照することで、平均吸収線量に対する細胞線量又は細胞核線量の確率密度分布を取得してもよい。
【００２４】
また、本実施形態に係る情報処理装置は、平均吸収線量に対する細胞線量又は細胞核線量の確率密度分布と評価領域に含まれる細胞個々の生存率との積に基づいて、設定された照射条件により照射される放射線に対する細胞生存率を算出してもよい。そして、当該情報処理装置は、算出した細胞生存率に基づいて、評価領域における等価線量を取得してもよい。
【００２５】
また、本実施形態に係る情報処理装置は、取得した等価線量を出力してもよい。
【００２６】
本実施形態では、これらについても対応可能な情報処理装置を例示する。
【００２７】［構成例］
図１は、本実施形態に係る情報処理装置１の構成例を示す。情報処理装置１は、図１に示されるとおり、そのハードウェア構成として、バス１３に接続される、記憶部１１、制
御部１２、入出力部１４等を有している。
【００２８】
記憶部１１は、制御部１２で実行される処理で利用される各種データ及びプログラムを記憶する（不図示）。記憶部１１は、例えば、ハードディスクによって実現される。記憶部１１は、ＵＳＢメモリ等の記憶媒体により実現されてもよい。
【００２９】）
なお、記憶部１１が格納する当該各種データ及びプログラムは、ＣＤ（ o p）等の記録媒体から取得されてもよい。また、記憶又はＤＶＤ（ g部１１は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。
【００３０】
図１により示されるとおり、記憶部１１は、確率密度分布データベース２１を含む。確率密度分布データベース２１は、線エネルギー付与分布の平均値に関する平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布を格納する。例えば、確率密度分布データベース２１は、予めモンテカルロ法により計算された、線エネルギー付与分布の平均値に対する細胞核線量の確率密度分布を格納する。
【００３１】
当該確率密度分布データベース２１では、線エネルギー付与分布の平均値と平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布とが対応付けられている。そして、当該確率密度分
布データベース２１は、線エネルギー付与分布の平均値を検索条件とするクエリが与えられると、与えられた当該平均値と同一または近似される線エネルギー付与分布の平均値に関する平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布を回答する。
【００３２】
なお、確率密度分布データベース２１は、他の情報処理装置に存在してもよい。そして、本実施形態に係る情報処理装置１は、確率密度分布データベース２１が存在する他の情報処理装置にアクセスすることで、確率密度分布データベース２１を参照してもよい。
【００３３】
ong n ） 等 の １ 又
制御部１２は、マイクロプロセッサ又はＣＰＵ（ nd nは複数のプロセッサと、このプロセッサの処理に利用される周辺回路（ＲＯＭ（yo y） 、 Ｒ Ａ Ｍ （ ndoo y） 、 イ ン タ フ ェ ー ス 回 路 等 ） と 、 を 有 す る 。
制御部１２は、記憶部１１に格納されている各種データ及びプログラムを実行することにより、本実施形態における情報処理装置１の処理を実現する。ＲＯＭ、ＲＡＭ等は、制御部１２内のプロセッサが取り扱うアドレス空間に配置されているという意味で主記憶装置と呼ばれてもよい。
【００３４】
図１に示されるとおり、制御部１２は、入力受付部３１、シミュレーション情報取得部
３２、分布取得部３３、等価線量取得部３４、及び、結果出力部３５を備える。入力受付
部３１、シミュレーション情報取得部３２、分布取得部３３、等価線量取得部３４、及び、結果出力部３５は、例えば、記憶部１１に格納されたプログラム等が制御部１２の周辺回路であるＲＡＭ等に展開され、制御部１２のプロセッサにより実行されることによって実現される。
【００３５】
入力受付部３１は、入力を受け付けて、対象物の情報を取得する。例えば、入力受付部
on ng ng） 、 Ｐ Ｅ Ｔ （ poonon o３ １ は 、 Ｃ Ｔ 、 Ｍ Ｒ Ｉ （ gnog phy） 等 で 得 ら れ た デ ー タ の 入 力 を 受 け 付 け る こ と で 、 対 象 物 の 情 報 を 取 得 す る 。
【００３６】
また、入力受付部３１は、取得した情報により示される対象物においてその挙動をシミュレーションする放射線の照射条件の入力を受け付けて、当該シミュレーションに係る放射線の照射条件の情報を取得する。放射線の照射条件とは、対象物に照射すると仮定する
放射線の属性であり、例えば、入射放射線の強度（粒子フルエンス）、エネルギー、照射位置、照射角度、ビーム幅等である。
【００３７】
なお、例えば、入力受付部３１は、予め与えられた複数種類の照射条件を出力装置に出力し、当該複数種類の照射条件からユーザの所望する照射条件の選択を受け付けることで、ユーザの所望する放射線の照射条件の情報を取得してもよい。また、例えば、入力受付
部３１は、対象物に照射すると仮定する放射線の複数の属性について、それぞれ数値の入力を受け付けることで、ユーザの所望する放射線の照射条件の情報を取得してもよい。
【００３８】
シミュレーション情報取得部３２は、照射条件が指定された放射線の対象物内での挙動をシミュレーションすることで得られる対象物に含まれる評価領域における平均吸収線量を取得する。
【００３９】
例えば、シミュレーション情報取得部３２は、入力受付部３１により得られた情報に基づいて、指定された照射条件に係る放射線の対象物内での挙動をシミュレーションしてもよい。そして、シミュレーション情報取得部３２は、当該シミュレーションの結果として、当該対象物に含まれる評価領域における平均吸収線量を算出することで、この情報を取得してもよい。この場合、シミュレーション情報取得部３２は、放射線の挙動をシミュレ
ーションする処理部の意味で、シミュレーション部と呼ばれてもよい。
【００４０】
なお、シミュレーション情報取得部３２は、当該シミュレーションの過程で、入力受付
部３１により得られた対象物の情報に基づいて、ユーザに提示する対象物のモデルを作成してもよい。そして、作成された対象物のモデルは、出力装置に出力されることで、ユー
ザに提示されてもよい。
【００４１】
また、例えば、シミュレーション情報取得部３２は、ネットワーク等を介して、他の情報処理装置で実行された当該シミュレーションの結果を取得することで、対象物に含まれる評価領域における平均吸収線量を取得してもよい。
【００４２】
分布取得部３３は、評価領域に含まれると仮定される各細胞核における吸収線量である
細胞核線量の前記平均吸収線量に対する確率密度分布を取得する。
【００４３】
なお、前述のシミュレーション情報取得部３２は、当該平均吸収線量と同様の方法で、評価領域における線エネルギー付与分布を取得してもよい。そして、分布取得部３３は、
当該平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布を、取得した当該線エネルギー付与
分布から導出してもよい。
【００４４】
具体的には、分布取得部３３は、評価領域に含まれると仮定される細胞核に放射線が１回ヒットする場合の細胞核線量の確率密度分布を線エネルギー付与分布から算出してもよい。また、分布取得部３３は、当該細胞核に放射線が１回ヒットする場合の細胞核線量の確率密度分布の平均値と評価領域における平均吸収線量との比から、評価領域に含まれる細胞核に放射線がヒットする回数の平均値である平均ヒット回数を算出してもよい。そして、分布取得部３３は、各細胞核に放射線がヒットする回数が平均ヒット回数を平均値とする確率分布に従うと仮定することで導出される、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布を取得してもよい。
【００４５】
また、分布取得部３３は、算出した平均ヒット回数が設定された閾値以上である場合、取得した線エネルギー付与分布の平均値に基づいて、確率密度分布データベース２１を参照することで、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布を取得してもよい。
【００４６】
等価線量取得部３４は、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布と平均吸収線

量とに基づいて、対象の評価領域における等価線量を取得する。
【００４７】
なお、等価線量取得部３４は、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布と評価領域に含まれる細胞個々の生存率との積に基づいて、指定された照射条件により照射される放射線に対する細胞生存率を算出してもよい。そして、等価線量取得部３４は、算出した細胞生存率に基づいて、対象の評価領域における等価線量を取得してもよい。ここで、当該細胞生存率は、対象の評価領域に含まれると仮定した細胞の生存率を示す。
【００４８】
結果出力部３５は、等価線量取得部３４により取得された評価領域における等価線量を出力する。
【００４９】
入出力部１４は、情報処理装置１の外部に存在する装置とデータの送受信を行うための
１又は複数のインタフェースである。入出力部１４は、例えば、ＬＡＮ（ oo k） ケ ー ブ ル を 接 続 す る た め の イ ン タ フ ェ ー ス 、 入 力 装 置 及 び 出 力 装 置 等 の ユ ー ザ イ ン
タフェースと接続するためのインタフェース、又はＵＳＢ等のインタフェースである。
【００５０】
なお、入出力部１４は、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ等の着脱可能な記録媒体の入出力装置、或いはメモリカード等の不揮発性の可搬型の記憶媒体等の入出力装置と接続していてもよい。入出力部１４は、ネットワーク接続を行うインタフェース（通信部）としての機能を有してもよい。
【００５１】
本実施形態に係る情報処理装置１は、以上で説明した構成要素を備える。しかしながら、情報処理装置１は、本発明の実施にあたって、以上で説明した構成要素の全てを備えなくてもよい。情報処理装置１の構成要素に関して、実施形態に応じて適宜、省略、置換、
及び、追加が可能である。
【００５２】
２ 動作例
図２は、本実施形態に係る情報処理装置１の処理手順の一例を示す。なお、図２では、ステップを「Ｓ」と略称する。なお、以下で説明する動作例は、本実施形態に係る情報処
理装置１の情報処理の一例に過ぎず、各処理は、当該各処理の前に実行された処理の結果を用いる等の従属関係がない場合等、可能な限り入れ替えられてよい。
【００５３】
本実施形態に係る情報処理装置１は、例えば、ユーザによる操作に応じて、記憶部１１に格納されたプログラムを制御部１２のＲＡＭ等に展開する。そして、情報処理装置１は、制御部１２のＲＡＭ等に展開された当該プログラムを制御部１２のプロセッサにより実行する。これにより、情報処理装置１は、本実施形態の動作例に係る処理を開始する。
【００５４】
ステップ１０１では、入力受付部３１により、対象物の情報が取得される。例えば、入力受付部３１は、ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ等で得られたデータの入力を受け付ける。これにより、情報処理装置１は、放射線の挙動をシミュレーションする対象物の情報を取得する。本実施形態では、対象物として、人間の頭部を想定する。ただし、対象物は、実施の形
態に応じて適宜選択されてよい。また、入力受付部３１により受け付けられるデータの種類についても、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。
【００５５】
ステップ１０２では、入力受付部３１により、シミュレーションに係る放射線の照射条
件の入力が受け付けられる。例えば、入力受付部３１は、シミュレーションに係る放射線の照射条件として、放射線の強度（粒子フルエンス）、エネルギー、照射位置、照射角度、ビーム幅等の入力を受け付ける。これにより、情報処理装置１は、シミュレーションに係る放射線の照射条件の情報を取得する。
【００５６】

ステップ１０３では、シミュレーション情報取得部３２により、照射条件が指定された
放射線の対象物内での挙動をシミュレーションすることで得られる当該対象物に含まれる評価領域における平均吸収線量と線エネルギー付与分布とが取得される。
【００５７】
例えば、シミュレーション情報取得部３２は、ステップ１０１で取得される情報に従って、放射線照射のシミュレーションに係る対象物を特定する。また、シミュレーション情報取得部３２は、ステップ１０２で取得される情報に従って、放射線照射のシミュレーシ
ョンに係る放射線の照射条件を特定する。そして、シミュレーション情報取得部３２は、特定した放射線の照射条件及び対象物に基づいて、照射条件が指定された放射線の対象物内での挙動に係るシミュレーションを行う。
【００５８】
このとき、シミュレーション情報取得部３２は、ステップ１０１で取得される情報に基づいて、ユーザに提示するための当該対象物の２次元又は３次元のモデルを作成してもよい。一例として、シミュレーション情報取得部３２は、ＣＴ、ＭＲＩ、又は、ＰＥＴ等により得られた画像データから対象物の３次元モデルを作成してもよい。
【００５９】
図３は、ユーザに提示される対象物の３次元モデルを例示する。これにより、ユーザは、放射線照射のシミュレーションにおいて対象物に放射線が照射される状況を視覚的に確認することができる。
【００６０】
なお、シミュレーション情報取得部３２は、当該対象物の領域を複数の評価領域に分割し、当該複数の評価領域それぞれにおいて放射線照射に係る評価を行ってもよい。例えば、図３で例示される３次元モデルは、複数のボクセルから形成されている。シミュレーシ
ョン情報取得部３２は、当該ボクセルを評価領域として、当該評価領域における放射線照射に係る評価を行ってもよい。
【００６１】o
なお、当該シミュレーションを行うソフトウェアとして、例えば、ＪＣＤＳ（
pu
on
o
y y
）を挙げることができる。また、当該シミュレーションに
nd
vy on
n po
係る線量計算コードとして、例えば、ＰＨＩＴＳ（ody）コードを挙げることができる。シミュレーション情報取得部３２は、これらを用いて、上記放射線照射のシミュレーションを行ってもよい。
【００６２】
そして、シミュレーション情報取得部３２は、当該シミュレーションにおいてそれぞれの評価領域において平均吸収線量とＬＥＴ（線エネルギー付与）分布とを導出する。これ
により、シミュレーション情報取得部３２は、対象物に含まれる評価領域における平均吸収線量とＬＥＴ分布とを取得する。なお、本実施形態では、シミュレーション情報取得部
３２は、ステップ１０３の処理により、複数の評価領域それぞれについて、平均吸収線量とＬＥＴ分布とを取得する。そして、後述するステップ１０４～１１１の処理が繰り返されることで、当該複数の評価領域それぞれにおける等価線量が取得される。
【００６３】
なお、本実施形態では、シミュレーション情報取得部３２は、放射線照射に係るシミュ
レーションを実行することで、評価領域における平均吸収線量とＬＥＴ分布とを取得している。しかしながら、シミュレーション情報取得部３２が平均吸収線量とＬＥＴ分布とを取得する方法は、このような形態に限定される訳ではない。例えば、シミュレーション情報取得部３２は、ネットワーク等を介して、他の情報処理装置で実行された当該シミュレーションの結果を取得することで、評価領域における平均吸収線量と線エネルギー付与分
布とを取得してもよい。
【００６４】
ステップ１０４～１０９の処理は、分布取得部３３の処理に関する。本実施形態に係る情報処理装置１は、ステップ１０４～１０９の処理により、対象の評価領域について、ステップ１０３で取得した平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布を取得する。
【００６５】
なお、本動作例では、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布が、ステップ１
０３で取得したＬＥＴ分布から導出される例を示す。しかしながら、本実施形態における
平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布は、このような方法によって導出されるものに限定されない。例えば、ＰＨＩＴＳ等の計算コードを利用して、細胞核での放射線挙動が直接解析されることで、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布が得られてもよい。また、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布は、細胞核での放射線挙動の解析を参考に与えられた数学モデルであってもよい。
【００６６】
ステップ１０４では、分布取得部３３により、対象の評価領域に含まれると仮定される
各細胞核に放射線が１回ヒットする場合の細胞核線量の確率密度分布をＬＥＴ分布から算出する。分布取得部３３は、例えば、対象の評価領域において、設定された特定の形及び大きさの細胞核（又は細胞）が複数存在すると仮定する。そして、分布取得部３３は、［数１］の式に基づいて、仮定した各細胞核に放射線が１回ヒットする場合の細胞核線量の確率密度分布をＬＥＴ分布から算出する。
【００６７】【数１】

なお、ｆ （ｚ）は、対象の評価領域における放射線１回ヒットに対する細胞核線量の確率密度分布を示す。Ｆ （Ｌ）は、対象の評価領域におけるＬＥＴ分布を示す。ｚは、細胞核線量を示す。ｆ （ｚ，Ｌ）は、線エネルギー付与Ｌを有する放射線が細胞核に１回ヒットした場合における細胞核線量の確率密度分布を示す。なお、当該ｆ （ｚ，Ｌ）
は、例えば、対象の評価領域に存在すると仮定した細胞（又は細胞核）に対応する所定の数学モデルとして与えられる。
【００６８】
ステップ１０５では、分布取得部３３により、各細胞核に放射線が１回ヒットする場合の細胞核線量の確率密度分布の平均値と対象の評価領域における平均吸収線量との比から、当該各細胞核に放射線がヒットする回数の平均値である平均ヒット回数を算出する。例
えば、分布取得部３３は、［数２］の式に基づいて、当該平均ヒット回数を算出する。
【００６９】【数２】

なお、 （Ｄ）は、平均ヒット回数を示す。Ｄは、対象の評価領域における平均吸収線量を示す。ｚ は、放射線１回ヒットに対する細胞核線量の確率密度分布ｆ （ｚ）の平均値を示す。
【００７０】
ステップ１０６では、制御部１２は、ステップ１０５で算出された平均ヒット回数が設定された閾値未満であるか否かを判定する。そして、ステップ１０５で算出された平均ヒット回数が設定された閾値未満であると判定された場合、処理はステップ１０７に進む。
他方、ステップ１０５で算出された平均ヒット回数が設定された閾値以上であると判定された場合、処理はステップ１０９に進む。
【００７１】
後述するステップ１０７では、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布を算出するために、平均ヒット回数に基づいて畳み込み積分の処理が繰り返し行われる。そのため、平均ヒット回数が多いほど、ステップ１０７における計算量が多くなる。本実施形態に係る情報処理装置１は、一側面として、その計算量を抑えるために本ステップ１０６に係る判定を行う。
【００７２】
すなわち、本実施形態に係る情報処理装置１は、平均ヒット回数が閾値未満である場合、換言すれば、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布を算出する計算量がある
程度少ない見込みの場合、当該確率密度分布を計算する。他方、本実施形態に係る情報処
理装置１は、平均ヒット回数が閾値以上である場合、換言すれば、平均吸収線量に対する
細胞核線量の確率密度分布を算出する計算量がある程度大きい見込みの場合、確率密度分
布データベース２１から当該確率密度分布を取得する。
【００７３】
なお、ステップ１０６における閾値は、ユーザによって設定されてよい。ユーザは、例
えば、本動作例に係る処理時間を短くしたい場合は閾値の値を小さめに設定する。
【００７４】
ステップ１０７では、分布取得部３３により、ｆ （ｚ）が順次畳み込み積分されることで、各細胞核に放射線がｎ回ヒットする場合の細胞核線量の確率密度分布が算出される。ここで、ｎは自然数である。分布取得部３３は、例えば、［数３］に基づいて、各細胞核に放射線がｎ回ヒットする場合の細胞核線量の確率密度分布を算出する。
【００７５】【数３】

なお、ｆ （ｚ）は、各細胞核に放射線がｎ回ヒットする場合の細胞核線量の確率密度分布を示す。
【００７６】
ステップ１０８では、分布取得部３３により、各細胞核に放射線がヒットする回数が平均ヒット回数を平均値とする確率分布に従うと仮定され、平均吸収線量に対する細胞核線
量の確率密度分布が取得される。分布取得部３３は、例えば、［数４］に基づいて、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布を算出する。なお、本実施形態では、当該確率分布として、ポアソン分布を例に挙げて説明する。
【００７７】【数４】

なお、ｆ（ｚ，Ｄ）は、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布を示す。また、ｅは、自然対数の底を示す。
【００７８】
一方、ステップ１０９では、分布取得部３３によって、ＬＥＴ分布Ｆ （Ｌ）の平均値に基づいて、確率密度分布データベース２１が参照されることで、平均吸収線量に対する
細胞核線量の確率密度分布が取得される。例えば、分布取得部３３は、対象の評価領域におけるＬＥＴ分布Ｆ （Ｌ）の平均値を算出する。分布取得部３３は、算出したＬＥＴ分
布Ｆ （Ｌ）の平均値を検索条件とするクエリを確率密度分布データベース２１に与える。そして、分布取得部３３は、当該確率密度分布データベース２１から当該クエリの回答
として、算出したＬＥＴ分布Ｆ （Ｌ）の平均値と同一または近似する値に対応付けられた平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布を取得する。
【００７９】
ステップ１１０及び１１１の処理は、等価線量取得部３４の処理に関する。本実施形態

に係る情報処理装置１は、ステップ１１０～１１１の処理により、平均吸収線量に対する
細胞核線量の確率密度分布と前記平均吸収線量とに基づいて、対象の評価領域における等価線量を取得する。
【００８０】
ステップ１１０では、等価線量取得部３４により、平均吸収線量に対する細胞核線量の確率密度分布と評価領域に含まれる細胞個々の生存率との積に基づいて、指定された照射条件により照射される放射線に対する細胞生存率が算出される。等価線量取得部３４は、
例えば、［数５］に基づいて、細胞生存率を算出する。
【００８１】【数５】

なお、Ｓ（Ｄ）は、指定された照射条件により照射される放射線に対する細胞生存率を示す。ｓ（ｚ）は、評価領域に含まれる細胞個々の生存率を示す。
【００８２】【数６】

及びは、設定パラメタである。
なお、ｅｘｐは、自然対数の底を示す。また、及びは、例えば、培養細胞に対する生存率測定実験の結果に基づいて決定される。
【００８３】
u d）モデルであり、評価領域に含まれる細胞個［数６］は、線形２次（ n々の生存率の一例を示す。評価領域に含まれる細胞個々の生存率には、例えば、このように、細胞個々の生存率を表現する数学モデルが用いられる。
【００８４】
ステップ１１１では、等価線量取得部３４により、算出された細胞生存率に基づいて、対象の評価領域における等価線量が取得される。
【００８５】
等価線量取得部３４は、例えば、基準放射線を指標に用いて、等価線量を導出する。基準放射線とは、等価線量を求める基準となる放射線であり、例えば、治療効果の推定の基準となる放射線である。基準放射線には、例えば、 線やガンマ線などの光子が用いられる。
【００８６】
等価線量取得部３４は、例えば、複数の強度（粒子フルエンス）の基準放射線を設定して、それぞれ、水など等価線量を求める基準となる物質に基準放射線を照射した場合の細胞生存率を、ステップ１０３～１１０までの計算と同様にして、算出する。等価線量取得
部３４は、基準放射線について複数の強度で算出した細胞生存率から、ステップ１０２により指定された照射条件についてステップ１１０で算出した対象の評価領域における細胞生存率と同じになる細胞生存率を与える基準放射線の強度を推定する。そして、求めた強度から、等価線量取得部３４は、ステップ１０２により指定された照射条件についてステップ１１０で算出した対象の評価領域における細胞生存率と同じ細胞生存率を与える基準
放射線を照射した場合の吸収線量を算出する。等価線量取得部３４は、こうして算出した吸収線量を等価線量として取得する。
【００８７】
なお、等価線量を取得する方法は、当該方法に限定されない。細胞生存率から等価線量を取得する方法は、実施の形態に応じて、適宜選択される。例えば、等価線量取得部３４
は、基準放射線について予め算出された細胞生存率を用いて、上記と同様の方法から、等価線量を導出してもよい。また、例えば、情報処理装置１は、算出される細胞生存率に対応する等価線量の実験値を格納したデータベースを保持してもよいし、このようなデータ
ベースにアクセスしてもよい。この場合、等価線量取得部３４は、ステップ１１０で算出
した細胞生存率を検索条件としたクエリを当該データベースに与えることで得られる回答
により、対象の評価領域における等価線量を取得する。
【００８８】
なお、制御部１２は、取得した等価線量と対象の領域における平均吸収線量との比から、生物学的効果比が求められてもよい。
【００８９】
ステップ１１２では、制御部１２は、ステップ１０１で得られた情報により示される対象物に設定された複数の評価領域全てについて等価線量が取得されたか否かを判定する。
等価線量を取得していない評価領域が残っている場合、処理は、ステップ１０４に戻り、残りの評価領域についてステップ１０４～１１１の処理が繰り返される。他方、等価線量を取得していない評価領域が残っていない場合、処理は、次のステップ１１３に進む。
【００９０】
ステップ１１３では、結果出力部３５により、取得された等価線量が出力される。結果
出力部３５は、例えば、ステップ１０３において作成された３次元モデル上に当該等価線
量の高低をユーザに示す分布を出力装置に出力してもよい。
【００９１】
図４は、等価線量の出力結果を例示する。図４では、対象物の３次元モデルに等価線量の高低を示す配色がされている。ユーザは、当該配色により、対象物の各領域における等価線量を認識することができる。
【００９２】
ステップ１１４では、制御部１２は、シミュレーションに係る放射線の照射条件を変えて、再度、等価線量の計算を実行し直すか否かを判定する。例えば、制御部１２は、ユー
ザに再計算を行うか否かの選択肢を出力装置に提示し、当該選択肢に対する回答を受け付ける。そして、制御部１２は、当該受け付けた回答に基づいて、再計算を行うか否かを判定する。
【００９３】
再計算を行うと判定された場合、処理はステップ１０２に戻り、再度、シミュレーショ
ンに係る放射線の照射条件の入力が受け付けられ、各評価領域についての等価線量が取得される。他方、再計算を行わないと判定された場合、本動作例に係る処理は終了する。
【００９４】
３ 補足
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。
【００９５】
例えば、対象物において、がん細胞等の腫瘍領域と細胞が正常な状態にある正常領域とが設定されていたとする。なお、当該腫瘍領域は、細胞を死滅させたい領域の一例である。また、正常領域は、細胞を生き残らせたい領域の一例である。
【００９６】
そうすると、腫瘍領域と設定された領域に含まれる評価領域について取得された等価線
量の最も小さい値の最小等価線量を持つ評価領域が最後までがん細胞等が生き残る領域になる。他方、正常領域と設定された領域に含まれる評価領域について取得された等価線量の最も大きい値の最大等価線量を持つ領域が正常領域で最初に障害が発生する領域となる。
【００９７】
そのため、腫瘍領域における最小等価線量と正常領域における最大等価線量との比が最も大きくなる照射条件が優れた照射条件と判定することができる。制御部１２は、例えば、ステップ１０２により入力された照射条件に係る治療計画の良さを示す指標として、当該腫瘍領域における最小等価線量と正常領域における最大等価線量との比を出力してもよい。
【００９８】
また、制御部１２は、設定された複数の照射条件について、それぞれ、上記動作例に係る処理を実行して、当該比を求めてもよい。そして、制御部１２は、設定された複数の照射条件に係る治療計画のうち、当該比の値が最も大きい値となる照射条件に係る治療計画
を最も優れた治療計画として判定し、出力してもよい。
【００９９】
本実施形態に係る情報処理装置１は、各細胞又は細胞核における吸収線量の確率的な分散を無視せずに評価領域における等価線量を取得する。そのため、情報処理装置１は、取得される等価線量と実際の値とのかい離を抑えることができ、様々な放射線治療計画の精度を向上させることができる。
【０１００】
ここで、非特許文献２に記載される、各細胞又は細胞核における吸収線量の確率的な分散を無視して等価線量を求める手法を従来手法として、当該従来手法と本実施形態に係る手法とを比較する。
【０１０１】
図５は、本実施形態に係る情報処理装置１により算出される細胞生存率の計算結果と従来手法により算出される細胞生存率の計算結果との比較例を示す。なお、図５は、炭素イオン（ＬＥＴ＝３３３ｋｅＶ／ ｍ）を照射した唾液腺腫瘍（ＨＳＧ）細胞の細胞生存率の計算結果例を示す。
【０１０２】
なお、図中の「本発明」の線は、本実施形態に係る手法により算出される細胞生存率を示す。図中の「従来手法［２］」の線は、従来手法により算出される細胞生存率を示す。
図中の「測定値［３］」のプロットは、非特許文献３に記載される測定の結果を示す。
【０１０３】
図５では、本実施形態に係る情報処理装置１により算出される細胞生存率の計算結果の方が、従来手法よりも、実際の測定値をより再現していることが分かる。
【０１０４】
また、図６は、本実施形態に係る情報処理装置１により算出される等価線量の計算結果と従来手法により算出される等価線量の計算結果との比較例を示す。なお、図６は、５０
ＭｅＶ／ｕの炭素イオンを照射した水中における等価線量の深さ分布を示す。図６では、炭素イオンの飛程末端（ブラッグピーク）における平均吸収線量が１０Ｇｙに規格化されている。
【０１０５】
なお、図中の「本発明」の線は、本実施形態に係る手法により算出される細胞生存率を示す。図中の「従来手法［２］」の線は、従来手法により算出される細胞生存率を示す。
【０１０６】
図６より、ブラッグピーク付近において、本実施形態に係る手法により計算した等価線
量は、従来手法により計算した値と比較して３０％程度小さいことが分かる。これは、本実施形態に係る手法が、従来手法に比べて、現実において一部の低線量照射細胞が生き残ってしまう効果を適切に考慮しているためである。
【０１０７】
従って、図５及び６の計算結果例により、本実施形態に係る手法の方が従来手法よりもより精度高く等価線量等を計算できることが分かる。
【０１０８】
なお、培養細胞を用いた細胞生存率測定結果から、各細胞又は細胞核における吸収線量の確率的分散による治療効果への影響は、１つの放射線で多大なエネルギーを細胞に付与することが可能な粒子線治療や中性子ホウ素捕捉療法で特に重要となると予想される。この予想から、本実施形態に係る情報処理装置１による等価線量の取得処理は、様々な放射線治療計画において有用であることが分かる。
【符号の説明】【０１０９】
１…情報処理装置、
１１…記憶部、１２…制御部、１３…バス、１４…入出力部、
２１…確率密度分布データベース、
３１…入力受付部、３２…シミュレーション情報取得部、３３…分布取得部、
３４…等価線量取得部、３５…結果出力部

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

̶
フロントページの続き
72 発明者

熊田博明

茨城県つくば市天王台一丁目１番１
審査官
56 参考文献

川島

国立大学法人筑波大学内徹

国際公開第２０１２／０３２６０９（ＷＯ，Ａ１）
特開２０１０－０５７６５６（ＪＰ，Ａ）
特開２００９－１６０３０９（ＪＰ，Ａ）
特表２００９－５３１１３８（ＪＰ，Ａ）

58 調査した分野 n . .，ＤＢ名
Ａ６１Ｎ

５／１０