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放射線治療計画装置および放射線治療計画装置の作動方法 外国出願あり

国内特許コード P150012392
整理番号 1820
掲載日 2015年10月16日
出願番号 特願2009-544749
登録番号 特許第5397861号
出願日 平成20年12月5日(2008.12.5)
登録日 平成25年11月1日(2013.11.1)
国際出願番号 JP2008072178
国際公開番号 WO2009072618
国際出願日 平成20年12月5日(2008.12.5)
国際公開日 平成21年6月11日(2009.6.11)
優先権データ
  • 特願2007-317653 (2007.12.7) JP
発明者
  • 高橋 邦夫
  • 高山 賢二
  • 宮部 結城
  • 成田 雄一郎
  • 溝脇 尚志
出願人
  • 国立大学法人京都大学
  • 株式会社日立製作所
発明の名称 放射線治療計画装置および放射線治療計画装置の作動方法 外国出願あり
発明の概要 複数部位が配置される複数位置を示している3次元データを収集する3次元データ収集部と、マーカの動きを測定するマーカ位置測定部と、被検体の運動に基づいて変化する治療用放射線をその被検体に照射するときに複数部位の各々に照射される治療用放射線の線量をその動きと3次元データとに基づいて算出する線量算出部とを備えている。このような放射線治療計画装置は、放射線治療でその被検体の各部位に照射される治療用放射線の線量をより正確に算出することができ、その被検体の複数部位の動きを算出するときにその被検体に照射される放射線の線量を低減することができる。
従来技術、競合技術の概要


患部(腫瘍)に治療用放射線を照射することにより患者を治療する放射線治療が知られている。その治療用放射線としては、X線が例示される。その放射線治療としては、患部が移動する移動分を考慮してその患部の大きさより広い範囲を照射すること、呼吸同期照射(ゲイテッドイラディエイション)、動体追尾照射、IMRT(Intensity Modulated Radiation Therapy:強度変調放射線治療)が知られている。その呼吸同期照射は、観測される患者の運動に基づいて治療用放射線を照射したり照射を停止したりする手法である。このような呼吸同期照射は、たとえば、呼吸位相がある状態のときにしか照射しないために、治療時間が長くなってしまうという欠点があり、患者に負担をかけると共に、医療の効率でも改善が求められている。その動体追尾照射は、患部の位置を観測し、その位置に治療用放射線を照射する手法である。IMRTは、複数のビームを組み合わせることで、患者の部位毎に照射される放射線の量に強弱をつけ、腫瘍の形に適した放射線治療を行う照射方法である。その放射線治療は、治療効果が高いことが望まれ、より適切に評価されることが望まれている。



呼吸の位相毎に3次元画像が取得できる4D-CTが知られている。このような3次元画像を用いて、動くターゲットへの線量分布予測を行う四次元放射線治療計画装置が開発されるとともに、X線照射方向がリアルタイムに変更でき追尾できる放射線治療システムが知られている。さらに、X線撮像だけでなく、放射線治療装置にMRI装置を組み合わせ、リアルタイムに体内臓器の位置を確認することができる技術が知られている。さらに、これらの臓器の動きや体輪郭の変更、毎回の治療実績を元に治療を修正しながら行うADAPTIVE治療が知られている。



4D-CTにより呼吸の複数位相に準じた断層画像を用いて計画する四次元治療計画装置が知られている。その四次元治療計画装置は、まず、4D-CTを用いて呼吸の各位相(例えば8位相)に対応した複数の断層画像を取得する。その四次元治療計画装置は、次いで、呼吸に伴って変形する臓器の形状とその呼吸位相との対応関係を構築する。その四次元治療計画装置は、入力された治療計画が実施されたときに、各位相の断層像から抽出された臓器が照射された線量を算出する。その四次元治療計画装置は、その各位相での線量をその対応関係に基づいて足し合わせることにより、その臓器に照射された線量を算出する。4D-CTは、一般に、患者に照射されるX線の線量が大きく、時間分解能が粗い。患者に照射されるX線の線量が小さく、かつ、放射線治療で患者に照射される線量がより正確に算出されることが望まれている。



特開平08-089589号公報には、放射線照射領域について動きのある被検体の複数の状態を考慮して治療計画を立てることが可能な放射線治療計画に用いる表示方法が開示されている。その放射線治療計画に用いる表示方法は、複数の異なる状態のそれぞれで得た一連のCT画像を読み込んで放射線照射領域と放射線非照射領域並びに放射線治療パラメータを設定し、放射線照射領域と放射線非照射領域とについて、放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して、複数の異なる状態における投影形状を生成し、複数の異なる状態毎に生成した放射線照射領域についての投影形状を各照射角度毎に重ね合わせ、各照射角度毎に重ね合わされた放射線照射領域と設定された放射線治療パラメータとにより各照射角度毎の照射野形状を生成し、重ね合わされた放射線照射領域と生成された照射野形状とを各照射角度毎に重ね合わせて表示することを特徴としている。



特開2001-327514号公報には、被検体の呼吸、心拍等に応じて変化する病変部の位置・形状等を正確に反映した設定を行うことができ、もってより緻密かつ正確な放射線治療を実施することが可能な放射線治療計画装置が開示されている。その放射線治療計画装置は、被検体にX線を曝射することにより取得される画像に基づいて放射線治療の計画を策定する放射線治療計画装置において、前記被検体に関する位相データの相違に応じた複数の画像を生成する画像生成手段と、前記画像に対し、当該画像上に存在する目標部位に対するターゲット形状を設定・入力する入力手段と、前記位相データの相違に応じた複数の画像及び前記ターゲット形状を重畳表示する画像表示手段とを有していることを特徴としている。



特許第3746747号公報(特開2004-097646号公報)には、放射線の照射治療中においても、リアルタイムに治療野の状態をモニタすることが可能な放射線治療装置が開示されている。その放射線治療装置は、被検体の治療野へ治療用放射線を照射する放射線照射ヘッドと、前記被検体の前記治療野に診断用X線を照射するX線源と、前記被検体を透過した前記診断用X線の透過X線を検出して、診断画像データとして出力するセンサアレイと、を具備し、前記センサアレイは、前記放射線照射ヘッドの移動に連動して動く。



特開2006-021046号公報には放射線の照射治療中においても、リアルタイムに治療野の状態をモニタすることが可能な放射線治療装置が開示されている。その放射線治療装置は、O型ガントリと、前記O型ガントリに移動可能に設けられ、被検体の治療野へ治療用放射線を照射する放射線照射ヘッドと、前記O型ガントリに移動可能に設けられ、前記被検体の前記治療野に診断用X線を照射するX線源と、前記O型ガントリに移動可能に設けられ、前記被検体を透過した前記診断用X線の透過X線を検出して、診断画像データとして出力するセンサアレイとを具備し、前記センサアレイは、前記放射線照射ヘッドを挟んで対象な位置に設けられ、前記O型ガントリ上を前記放射線照射ヘッドの移動に連動して動き、前記X線源は、前記センサアレイの動きに連動して動く。



特開2007-236760号公報には、運動する被検体の一部分に放射線をより確実に照射する放射線治療装置制御装置が開示されている。その放射線治療装置制御装置は、被検体の一部分に治療用放射線を照射する治療用放射線照射装置と、前記被検体の運動を検出する運動検出装置と、前記被検体に対して前記治療用放射線照射装置を移動させる駆動装置とを備える放射線治療装置を制御する放射線治療装置制御装置であり、運動集合を位置集合に対応付ける患部位置データベースと、前記運動を前記運動検出装置から収集する運動収集部と、前記位置集合のうちの前記運動に対応する位置に前記治療用放射線が照射されるように、前記駆動装置を用いて前記治療用放射線照射装置を移動させる照射位置制御部とを具備している。



特表2008-514352号公報には、運動中の標的を動的に追跡する信頼性があって効率的な方法が開示されている。その方法は、1つ又は2つ以上の基準構造を含む解剖学的領域内の1つ又は2つ以上の標的を動的に追跡して治療用放射線を前記解剖学的領域の運動中、前記標的に投与する方法であって、前記運動中の解剖学的領域内の前記基準構造に対する前記標的の存在場所をリアルタイムで突き止めるステップと、前記運動中の解剖学的領域内の前記標的にリアルタイムで投与されるべき前記治療用放射線の所望の量を処方する放射線量分布を生じさせるステップとを有し、前記放射線量分布は、前記運動中における前記解剖学的領域の変形を計算に入れている。

産業上の利用分野


本発明は、放射線治療計画装置および放射線治療計画方法に関し、特に、患部に放射線を照射することにより患者を治療する放射線治療の治療計画を作成するときに利用される放射線治療計画装置および放射線治療計画方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
単一の時刻における被検体の複数部位が配置される複数位置を示す3次元データを収集する3次元データ収集部と、
前記被検体の周期的な運動に連動して変化する前記複数部位のうちの特定部位の特定位置を時系列的に測定するマーカ位置測定部と、
前記3次元データ収集部で収集された、前記単一の時刻における前記被検体の前記複数部位が配置される前記複数位置を示す前記3次元データと、前記マーカ位置測定部で測定された時系列的な特定位置とに基づいて時系列的な前記複数部位の位置を算出する位置算出部と、
治療用放射線の出射方向である予定基準照射角度と前記予定基準照射角度毎に出射する治療用放射線の予定線量と前記位置算出部で算出される時系列的な複数部位の位置とに基づいて、前記複数部位の各々に照射される放射線の線量を算出する線量算出部
とを具備する放射線治療計画装置。

【請求項2】
請求項1において、
前記被検体の周期的な運動に基づいて変化するように制御される治療用放射線を照射する照射方法が入力される照射方法入力装置を備え、前記照射方法入力装置に入力された照射方法を収集する照射方法収集部を更に具備し、
前記線量算出部は、前記照射方法入力装置に入力されて前記照射方法収集部により収集された前記照射方法により制御された場合の治療用放射線の線量を算出する
放射線治療計画装置。

【請求項3】
請求項1または請求項2のいずれかにおいて、
被検体の周期的な運動の複数位相に対応する複数時刻を検出する位相検出部を更に具備し、
前記マーカ位置測定部で測定される前記特定部位の位置は、前記位相検出部で検出した複数時刻での位置を示す
放射線治療計画装置。

【請求項4】
請求項1~請求項3のいずれかにおいて、
前記複数部位の中からいずれかを選択する情報が入力される選択部位入力装置を備え、
前記線量算出部は、前記選択部位入力装置に入力された情報に基づいて選択された前記複数部位のうちの選択部位に照射される放射線の線量を更に算出する
放射線治療計画装置。

【請求項5】
請求項1~請求項4のいずれかにおいて、
前記3次元データは、前記被検体における、放射線照射を予定する患部部位、放射線照射の回避を予定する危険部位、及び、前記マーカ位置測定部で測定可能な部位に関する位置を示す
放射線治療計画装置。

【請求項6】
請求項1~請求項5のいずれかにおいて、
前記マーカ位置測定部で測定される前記特定部位は、前記マーカ位置測定部で測定可能な、前記被検体自身の構成要素、前記被検体の体表面に設けられたマーカ、又は前記被検体の体内に設けられたマーカである
放射線治療計画装置。

【請求項7】
請求項1~請求項6のいずれかにおいて、
前記位置算出部での算出方法は、被検体に配置される固定部位から前記特定部位までの距離が拡大縮小する変化に合わせて前記固定部位から複数部位までの距離が拡大縮小するように推測する線形拡大縮小による
放射線治療計画装置。

【請求項8】
請求項1~請求項6のいずれかにおいて、
前記位置算出部での算出方法は、被検体に配置される固定部位と前記特定部位の位置とを予め設定されている人体モデルのシミュレーションを適用して複数部位の位置を推測するシミュレーション法による
放射線治療計画装置。

【請求項9】
3次元データ収集手段が、単一の時刻における被検体の複数部位が配置される複数位置を示す3次元データを収集するステップと、
マーカ位置測定手段が、前記被検体の周期的な運動に連動して変化する前記複数部位のうちの特定部位の特定位置を時系列的に測定するステップと、
位置算出手段が、前記単一の時刻における前記被検体の前記複数部位が配置される前記複数位置を示す前記3次元データと前記マーカ位置測定部で測定された時系列的な特定位置とに基づいて時系列的な前記複数部位の位置を算出するステップと、
線量算出手段が、治療用放射線の出射方向である予定基準照射角度と前記予定記基準照射角度毎に出射する治療用放射線の予定線量と時系列的な複数部位の位置とに基づいて、前記複数部位の各々に照射される放射線の線量を算出するステップ
とを具備する放射線治療計画装置の作動方法。

【請求項10】
請求項9において、
照射方法収集手段が、照射方法入力装置から、前記被検体の周期的な運動に基づいて変化するように制御される治療用放射線を照射する照射方法を収集するステップと、
前記線量算出手段が、前記照射方法により制御された場合の治療用放射線の線量を算出するステップ
とをさらに具備する放射線治療計画装置の作動方法。

【請求項11】
請求項9または請求項10のいずれかにおいて、
位相検出手段が、被検体の周期的な運動の複数位相に対応する複数時刻を検出するステップを更に具備し、
前記特定部位の位置は、前記複数時刻での位置を示す
放射線治療計画装置の作動方法。

【請求項12】
請求項9~請求項11のいずれかにおいて、
前記線量算出手段が、選択部位入力装置に入力された情報に基づいて前記複数部位から選択された選択部位に照射される放射線の線量を更に算出するステップ
とをさらに具備する放射線治療計画装置の作動方法。

【請求項13】
請求項9~請求項12のいずれかにおいて、
前記3次元データは、前記被検体における、放射線照射を予定する患部部位、放射線照射の回避を予定する危険部位、及び、前記マーカ位置測定部で測定可能な部位に関する位置を示す
放射線治療計画装置の作動方法。

【請求項14】
請求項9~請求項13のいずれかにおいて、
前記特定部位は、前記被検体自身の構成要素、前記被検体の体表面に設けられたマーカ、又は前記被検体の体内に設けられたマーカである
放射線治療計画装置の作動方法。

【請求項15】
請求項9~請求項14のいずれかにおいて、
前記複数部位の位置は、被検体に配置される固定部位から前記特定部位までの距離が拡大縮小する変化に合わせて前記固定部位から複数部位までの距離が拡大縮小するように推測する線形拡大縮小により算出される
放射線治療計画装置の作動方法。

【請求項16】
請求項9~請求項14のいずれかにおいて、
前記複数部位の位置は、被検体に配置される固定部位と前記特定部位の位置とを予め設定されている人体モデルのシミュレーションを適用して複数部位の位置を推測するシミュレーション法により算出される
放射線治療計画装置の作動方法。

【請求項17】
単一の時刻における被検体の複数部位が配置される複数位置を示す3次元データを収集する3次元データ収集部と、
前記被検体の周期的な運動に連動して変化する前記複数部位のうちの特定部位の特定位置を時系列的に測定するマーカ位置測定部と、
前記3次元データ収集部で収集された、前記単一の時刻における前記被検体の前記複数部位が配置される前記複数位置を示す前記3次元データと前記マーカ位置測定部で測定された時系列的な特定位置とに基づいて前記複数部位のうちの照射部位の照射位置を算出する位置算出部と、
前記照射位置に治療用放射線が照射されるように、駆動装置を用いて治療用放射線照射装置を移動させる照射制御部
とを具備する放射線治療装置制御装置。

【請求項18】
請求項17において、
前記位置算出部は、前記複数部位のうちの実質的に固定される固定部位から前記特定部位までの距離が拡大縮小する変化に合わせて前記固定部位から前記複数部位の各々までの距離が拡大縮小するように推測する線形拡大縮小により、前記照射位置を算出する
放射線治療装置制御装置。

【請求項19】
請求項17または請求項18のいずれかにおいて、
前記特定部位の運動を測定して前記運動を示す運動情報を生成するマーカ運動測定部と、
前記3次元データと前記運動情報とに基づいて、特定位置運動集合を位置集合に対応付ける患部位置テーブルを作成する患部位置テーブル作成部とを更に具備し、
前記位置算出部は、前記患部位置テーブルを参照して、前記位置集合のうちから前記特定位置に対応する前記照射位置を算出する
放射線治療装置制御装置。

【請求項20】
請求項17~請求項19のいずれかにおいて、
前記被検体の周期的な運動の複数位相に対応する複数時刻を検出する位相検出部を更に具備し、
前記位置集合は、前記複数時刻での前記特定部位の位置を示す
放射線治療装置制御装置。

【請求項21】
単一の時刻における被検体の複数部位が配置される複数位置を示す3次元データを収集する3次元データ収集部と、
前記被検体の周期的な運動に連動して変化する前記複数部位のうちの特定部位の特定位置を時系列的に測定するマーカ位置測定部と、
前記3次元データ収集部で収集された前記単一の時刻における3次元データ内の複数部位の位置と前記マーカ位置測定部で測定された時系列的な特定位置とに基づいて、前記3次元データ内の複数部位の位置を時系列的に展開することにより、前記複数部位の動きを算出する位置算出部と、
治療用放射線の出射方向である予定基準照射角度と前記予定基準照射角度毎に出射する治療用放射線の予定線量と前記位置算出部で算出される前記複数部位の動きとに基づいて、前記複数部位の各々に照射される放射線の線量を算出する線量算出部
とを具備する放射線治療計画装置。

【請求項22】
請求項21において、
前記複数部位の動きは、呼吸位相毎の前記複数部位の位置を示す
放射線治療計画装置。

【請求項23】
単一の時刻における被検体の複数部位が配置される複数位置を示す3次元データを収集する3次元データ収集部と、
前記被検体の周期的な運動に連動して変化する前記複数部位のうちの前記被検体の体表面に設けられた第1のマーカの動きと、前記複数部位のうちの前記被検体の体内に設けられた第2のマーカの動きとを測定するマーカ位置測定部と、
前記3次元データ収集部で収集された前記単一の時刻における3次元データ内の複数部位の位置と前記マーカ位置測定部で測定された前記第1のマーカの動きと前記第2のマーカの動きと時系列的な特定位置とに基づいて、前記3次元データ内の複数部位の位置を時系列的に展開することにより、前記複数部位の動きを算出する位置算出部と、
治療用放射線の出射方向である予定基準照射角度と前記予定基準照射角度毎に出射する治療用放射線の予定線量と前記位置算出部で算出される前記複数部位の動きとに基づいて、前記複数部位の各々に照射される放射線の線量を算出する線量算出部
とを具備する放射線治療計画装置。

【請求項24】
単一の時刻における被検体の複数部位が配置される複数位置を示す3次元データを収集する3次元データ収集部と、
前記被検体の周期的な運動に連動して変化する前記複数部位のうちの特定部位の特定位置を時系列的に測定するマーカ位置測定部と、
前記3次元データ収集部で収集された、前記単一の時刻における前記被検体の前記複数部位が配置される前記複数位置を示す前記3次元データと、前記マーカ位置測定部で測定された時系列的な特定位置とに基づいて時系列的な前記複数部位の位置を算出する位置算出部と、
治療用放射線の出射方向である予定基準照射角度と前記予定基準照射角度毎に出射する治療用放射線の予定線量と前記位置算出部で算出される時系列的な複数部位の位置とに基づいて、前記複数部位の各々に照射される放射線の線量を算出する線量算出部とを具備し、
前記位置算出部での算出方法は、前記被検体のうちのカウチに接触している固定部位から前記特定部位までの距離が拡大縮小する変化に合わせて前記固定部位から複数部位までの距離が拡大縮小するように推測する線形拡大縮小による
放射線治療計画装置。

【請求項25】
単一の時刻における被検体の複数部位が配置される複数位置を示す3次元データを収集する3次元データ収集部と、
前記被検体の周期的な運動に連動して変化する前記複数部位のうちの特定部位の特定位置を時系列的に測定するマーカ位置測定部と、
前記3次元データ収集部で収集された、前記単一の時刻における前記被検体の前記複数部位が配置される前記複数位置を示す前記3次元データと、前記マーカ位置測定部で測定された時系列的な特定位置とに基づいて時系列的な前記複数部位の位置を算出する位置算出部と、
治療用放射線の出射方向である予定基準照射角度と前記予定基準照射角度毎に出射する治療用放射線の予定線量と前記位置算出部で算出される時系列的な複数部位の位置とに基づいて、前記複数部位の各々に照射される放射線の線量を算出する線量算出部とを具備し、
前記位置算出部での算出方法は、前記被検体の骨盤又は背骨から前記特定部位までの距離が拡大縮小する変化に合わせて前記骨盤又は背骨から複数部位までの距離が拡大縮小するように推測する線形拡大縮小による
放射線治療計画装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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