特開 2023-136710 放射線治療計画装置、方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023136710

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】放射線治療計画装置、方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20230922BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022042549

(22)【出願日】2022-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】小山 和里

【テーマコード（参考）】

4C082

【Ｆターム（参考）】

4C082AE01

4C082AG21

4C082AJ08

4C082AN02

4C082AP02

4C082AP03

4C082AR02

(57)【要約】

【課題】放射線治療において患者に挿入される挿入物を簡易に製作すること。
【解決手段】 実施形態に係る放射線治療計画装置は、取得部と決定部とを有する。取得部は、放射線治療対象の患者の病変部位及び前記病変部位の周辺部位を含む医用画像を取得する。決定部は、前記医用画像に対する非剛体画像レジストレーションにより、前記患者に挿入物を挿入したときの前記病変部位及び前記周辺部位の形状及び／又は大きさと前記病変部位及び／又は前記周辺部位に対する線量とを評価して、前記挿入物の形状及び／又は大きさを決定する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線治療対象の患者の病変部位及び前記病変部位の周辺部位を含む医用画像を取得する取得部と、
前記医用画像に対する非剛体画像レジストレーションにより、前記患者に挿入物を挿入したときの前記病変部位及び前記周辺部位の形状及び／又は大きさと前記病変部位及び／又は前記周辺部位に対する線量とを評価して、前記挿入物の形状及び／又は大きさを決定する決定部と、
を具備する放射線治療計画装置。

【請求項2】

前記決定部は、前記患者に前記挿入物を挿入したときの前記病変部位及び前記周辺部位の形状及び／又は大きさを前記医用画像に対する非剛体画像レジストレーションにより計算し、前記病変部位に対する線量と前記病変部位のうちのリスク臓器に対する線量と前記挿入物に起因する前記患者の負担とを総合評価して、前記挿入物の形状及び／又は大きさを決定する、請求項１記載の放射線治療計画装置。

【請求項3】

前記決定部は、前記医用画像における前記挿入物の挿入箇所に前記挿入物を模擬したテンプレートを配置し、前記テンプレートの形状及び／又は大きさの変化に伴う前記病変部位及び前記周辺部位の形状及び／又は大きさの変化を前記非剛体画像レジストレーションにより計算する、請求項２記載の放射線治療計画装置。

【請求項4】

前記決定部は、前記挿入物の形状及び／又は大きさの設定と、照射条件の設定と、前記病変部位に対する線量とリスク臓器に対する線量と前記挿入物に起因する前記患者の負担との総合評価とを反復して、前記総合評価が基準を満たしたときの前記挿入物の形状及び／又は大きさと前記照射条件とを出力する、請求項１記載の放射線治療計画装置。

【請求項5】

前記挿入物の形状及び／又は大きさのデータを３Ｄプリンタに転送する通信部を更に備える、請求項１記載の放射線治療計画装置。

【請求項6】

前記挿入物は、前記病変部位及び／又は前記周辺部位を固定するための固定具である、請求項１記載の放射線治療計画装置。

【請求項7】

前記固定具は、前記患者の口内に挿入されるマウスピースである、請求項６記載の放射線治療計画装置。

【請求項8】

前記挿入物は、前記病変部位と前記周辺部位のうちのリスク臓器との間の距離を確保するためのスペーサである、請求項１記載の放射線治療計画装置。

【請求項9】

前記医用画像は、前記挿入物が挿入されていない前記患者を医用撮像することにより得られた画像である、請求項１記載の放射線治療計画装置。

【請求項10】

前記医用画像は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置により得られる３次元のＣＴ画像である、請求項１記載の放射線治療計画装置。

【請求項11】

前記患者に前記挿入物を挿入したときの前記病変部位及び前記周辺部位の形状及び／又は大きさと前記病変部位及び／又は前記周辺部位に対する線量との評価を表示する表示部を更に備える、請求項１記載の放射線治療計画装置。

【請求項12】

放射線治療対象の患者の病変部位及び前記病変部位の周辺部位を含む医用画像を取得し、
前記医用画像に対する非剛体画像レジストレーションにより、前記患者に挿入物を挿入したときの前記病変部位及び前記周辺部位の形状及び／又は大きさと前記病変部位及び／又は前記周辺部位に対する線量とを評価して、前記挿入物の形状及び／又は大きさを決定する、
ことを具備する放射線治療計画方法。

【請求項13】

コンピュータに、
放射線治療対象の患者の病変部位及び前記病変部位の周辺部位を含む医用画像を取得させる機能と、
前記医用画像に対する非剛体画像レジストレーションにより、前記患者に挿入物を挿入したときの前記病変部位及び前記周辺部位の形状及び／又は大きさと前記病変部位及び／又は前記周辺部位に対する線量とを評価して、前記挿入物の形状及び／又は大きさを決定させる機能と、
を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】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、放射線治療計画装置、方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ：Intensity Modulated Radiation Therapy）に代表される高精度放射線治療が広く行われるようになり、患者の位置の精度がより重要になってきている。患者をしっかり固定するための工夫は様々である。頭頚部がんや舌がん等に対する放射線治療においては、患者の位置を固定するためにマウスピースが用いられている。マウスピースは、歯科部門の医療従事者（例えば、歯科医師、歯科技工士）が連携し、患者個々人の口内の形状等に合わせて製作される。製作に係る人の数、口内の型を取るための患者の負担、製作に要する時間等、様々な課題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０２０－５２６３６２号公報

【特許文献2】特表２０２０－５０３９１９号公報

【特許文献3】特表２０１５－５３５１８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、放射線治療において患者に挿入される挿入物を簡易に製作することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態に係る放射線治療計画装置は、取得部と決定部とを有する。取得部は、放射線治療対象の患者の病変部位及び前記病変部位の周辺部位を含む医用画像を取得する。決定部は、前記医用画像に対する非剛体画像レジストレーションにより、前記患者に挿入物を挿入したときの前記病変部位及び前記周辺部位の形状及び／又は大きさと前記病変部位及び／又は前記周辺部位に対する線量とを評価して、前記挿入物の形状及び／又は大きさを決定する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、放射線治療システムの構成例を示す図である。

【図2】図２は、放射線治療計画装置の構成例を示す図である。

【図3】図３は、放射線治療計画装置による治療計画処理の処理手順の一例を示す図である。

【図4】図４は、図３のステップＳ４～Ｓ６に係る画像処理を例示する図である。

【図5】図５は、病変部位、リスク臓器及び患者負担の３要素を例示する図である。

【図6】図６は、インタフェース画面の一例を示す図である。

【図7】図７は、マウスピースの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照しながら、放射線治療計画装置、方法及びプログラムの実施形態について詳細に説明する。

【0008】

図１は、本実施形態に係る放射線治療システム１の構成例を示す図である。図１に示すように、放射線治療システム１は、医用画像撮像装置２、放射線治療計画装置３、３Ｄプリンタ４及び放射線治療装置５を有する。医用画像撮像装置２、放射線治療計画装置３、３Ｄプリンタ４及び放射線治療装置５は、ネットワークを介して互いに通信可能に接続される。放射線治療システム１は、患者の放射線治療に関する治療計画を立案し当該治療計画に従い放射線治療を実行するコンピュータネットワークシステムである。

【0009】

医用画像撮像装置２は、治療対象の患者に医用撮像を施して、治療計画に使用する医用画像を生成する。医用画像は、２次元状に配列されたピクセルにより構成される２次元画像データでもよいし、３次元状に配列されたボクセルにより構成される３次元画像データでもよい。医用画像撮像装置２は、医用画像を生成可能な如何なるモダリティ装置であってもよい。本実施形態に適用可能なモダリティ装置としては、例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、磁気共鳴イメージング装置、コーンビームＣＴ装置、核医学診断装置等が挙げられる。医用画像は、放射線治療計画装置３に送信される。

【0010】

放射線治療計画装置３は、医用画像撮像装置２から受信した医用画像を利用して患者の治療計画を作成するコンピュータである。本実施形態に係る放射線治療計画装置３は、治療計画に並行して、放射線治療において患者に挿入される挿入物の形状及び／又は大きさを決定する。挿入物の形状及び／又は大きさのデータは、３Ｄプリンタ４に送信される。

【0011】

３Ｄプリンタ４は、放射線治療計画装置３から受信した挿入物の形状及び／又は大きさのデータに基づいて挿入物を製作する。３Ｄプリンタ４の造形方式としては、粉末焼結積層造形方式や熱溶解積層方式、光造形方式、インクジェット方式などが知られているが、如何なる方式でもよい。

【0012】

放射線治療装置５は、放射線治療計画装置３から受信した治療計画に従い患者に放射線を照射して患者を治療する。放射線治療装置５は、治療室に設けられた治療架台と治療寝台とを有する。治療寝台は、患者の治療部位がアイソセンタに略一致するように天板を移動する。治療架台は、回転軸回りに回転可能に照射ヘッドを支持する。照射ヘッドは、治療計画に従い放射線を照射する。具体的には、照射ヘッドは、多分割絞り（マルチリーフコリメータ）により照射野を形成し、当該照射野により正常組織への照射を抑える。治療部位に放射線が照射されることにより当該治療部位が消滅又は縮小する。

【0013】

図２は、放射線治療計画装置３の構成例を示す図である。図２に示すように、放射線治療計画装置３は、処理回路３１、記憶装置３２、表示機器３３、入力機器３４及び通信機器３５を有する。処理回路３１、記憶装置３２、表示機器３３、入力機器３４及び通信機器３５間の信号の送受信は、バスを介して行われる。

【0014】

処理回路３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサを有する。当該プロセッサが記憶装置３２等にインストールされた放射線治療計画プログラムを起動することにより、当該プロセッサは、取得機能３１１、決定機能３１２、出力制御機能３１３を実現する。なお、各機能３１１～３１３は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能３１１～３１３を実現するものとしても構わない。

【0015】

取得機能３１１の実現により、処理回路３１は、種々の情報を取得する。例えば、処理回路３１は、医用画像撮像装置２から受信した医用画像を取得する。医用画像は、当該患者の病変部位及び当該病変部位の周辺部位を含む。医用画像は、挿入物が挿入されていない患者を医用画像撮像装置２により医用撮像することにより得られる。すなわち、医用画像には挿入物が描画されていない。

【0016】

決定機能３１２の実現により、処理回路３１は、照射条件と挿入物の形状及び／又は大きさとを決定する。処理回路３１は、医用画像に基づいて、照射条件を決定する。照射条件として、例えば、照射方向や照射野形状、照射線量等が決定される。処理回路３１は、医用画像に対する非剛体画像レジストレーション（ＤＩＲ：Deformable Image Registration）により、患者に挿入物を挿入したときの病変部位及び周辺部位の形状及び／又は大きさと病変部位及び／又は周辺部位に対する線量とを評価して、挿入物の形状及び／又は大きさを決定する。より詳細には、処理回路３１は、患者に挿入物を挿入したときの病変部位及び周辺部位の形状及び／又は大きさを医用画像に対する非剛体画像レジストレーションにより計算し、病変部位に対する線量とリスク臓器に対する線量と挿入物に起因する患者の負担とを総合評価して、挿入物の形状及び／又は大きさを決定する。具体的には、処理回路３１は、医用画像における挿入物の挿入箇所に当該挿入物を模擬したテンプレートを配置し、テンプレートの配置に伴う病変部位及び周辺部位の形状及び／又は大きさの変化を非剛体画像レジストレーションにより計算する。

【0017】

出力制御機能３１３の実現により、処理回路３１は、種々の情報を出力する。一例として、処理回路３１は、決定機能３１２による患者に挿入物を挿入したときの病変部位及び周辺部位の形状及び／又は大きさと病変部位及び／又は周辺部位に対する線量などの評価結果を、表示機器３３に表示する。他の例として、処理回路３１は、挿入物の形状及び／又は大きさのデータを、通信機器３５を介して、３Ｄプリンタ４に送信する。他の例として、処理回路３１は、照射条件のデータを、通信機器３５を介して、放射線治療装置５に送信する。

【0018】

記憶装置３２は、種々の情報を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、半導体記憶装置等の記憶装置である。記憶装置３２は、上記記憶装置以外にも、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体や、半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、記憶装置３２は、放射線治療計画装置３にネットワークを介して接続された他のコンピュータ内にあってもよい。例えば、記憶装置３２は、放射線治療計画プログラム等を記憶する。

【0019】

表示機器３３は、処理回路３１の出力制御機能３１３に従い種々の情報を表示する。表示機器３３としては、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro Luminescence Display）、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが適宜使用可能である。また、表示機器３３は、プロジェクタでもよい。

【0020】

入力機器３４は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路３１に出力する。具体的には、入力機器３４は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜利用可能である。当該入力機器への入力操作に応じた電気信号を処理回路３１へ出力する。入力機器３４は、マイクロフォンにより収集された音声信号を指示信号に変換する音声認識装置でもよい。入力機器３４は、ネットワーク等を介して接続された他のコンピュータに設けられた入力機器でもよい。

【0021】

通信機器３５は、放射線治療システム１に含まれる他の装置との間でデータ通信するためのインタフェースである。一例として、通信機器３５は、医用画像撮像装置２からネットワークを介して医用画像のデータを受信する。他の例として、通信機器３５は、３Ｄプリンタ４にネットワークを介して挿入物の形状及び／又は大きさのデータを送信する。他の例として、通信機器３５は、放射線治療装置５にネットワークを介して照射条件のデータを送信する。

【0022】

以下、放射線治療計画装置３による治療計画処理について詳細に説明する。本実施形態に係る放射線治療計画装置３は、照射条件と共に挿入物の形状及び／又は大きさを決定する。本実施形態に係る挿入物は、放射線治療において病変部位及び／又は当該病変部位の周辺部位を固定するための固定具でもよいし、病変部位と当該病変部位の周辺部位のうちの正常組織又はリスク臓器との間の距離を確保するためのスペーサでもよい。以下の実施例において挿入物は、患者の口内に挿入される固定具であるマウスピースであるとする。また、本実施形態に係る病変部位は、副鼻腔がんであるとする。マウスピースを噛むことにより口内の動きが抑制されるので副鼻腔がんの位置が固定される。本実施形態に係る医用画像は、骨を良好なコントラストで描画可能な、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置により収集された３次元のＣＴ画像であるとする。

【0023】

図３は、放射線治療計画装置３による治療計画処理の処理手順の一例を示す図である。図３に示すように、処理回路３１は、取得機能３１１の実現により、患者のＣＴ画像を取得する（ステップＳ１）。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、マウスピースが挿入されていない患者をＣＴ撮像することによりＣＴ画像を収集する。従ってＣＴ画像にはマウスピースが描画されていない。ＣＴ画像には、患者の病変部位である副鼻腔がんと、その周辺部位である頭部及び頭頸部の各組織や器官とが描画されているものとする。ＣＴ画像はＸ線コンピュータ断層撮影装置から放射線治療計画装置３に転送される。ＣＴ画像は治療計画用のＣＴ画像として使用される。

【0024】

ステップＳ１が行われると処理回路３１は、決定機能３１２の実現により、初期的な照射条件を設定する（ステップＳ２）。照射条件を設定する前提として、病変部位である副鼻腔がんが描画されている画像領域（以下、がん領域と呼ぶ）や、副鼻腔がんの周辺部位である舌や歯、顎、眼球、気道、リンパ管等の各種組織又は器官が画像認識されているものとする。周辺部位のうちの舌や眼球、リンパ管等は、リスク臓器に設定される。リスク臓器は、正常組織のうちの放射線感受性の高い生体組織を意味する。画像認識は、操作者による入力機器３４を介した手動指示に基づくものでもよいし、閾値処理や機械学習処理等の任意の画像処理に基づくものでもよい。

【0025】

ステップＳ２において処理回路３１は、決定機能３１２の実現により、ステップＳ１において取得されたＣＴ画像に対して、初期的な照射条件として、照射方向、照射野形状及び照射線量を設定する。照射方向は、放射線を照射する方向、換言すれば、治療架台の回転軸回りに関する照射ヘッドが位置する角度を意味する。照射方向は、初期的には手動的又は自動的に任意値に設定されればよい。照射野形状は、病変部位の形に合わせ、多分割絞り（マルチリーフコリメータ）により成形される、放射線を照射する範囲の形を意味する。照射線量は、放射線治療により病変部位に照射される線量の総量を意味する。照射線量は、初期的には手動的又は自動的に設定されればよい。処理回路３１は、ＣＴ画像に基づき、照射方向や照射野形状及び照射線量等の照射条件を加味して、等価ＴＡＲ（Tissue-Air Ratio）法や微分散乱空中線量比法、微小体積法、モンテカルロ法、コンボリューション法等の任意の線量計算アルゴリズム従い線量分布を計算する。なお、線量分布は、放射線治療において照射される放射線線量の予測値（以下、予測線量値）の空間分布である。

【0026】

ステップＳ２が行われると処理回路３１は、決定機能３１２の実現により、挿入物（マウスピース）のテンプレートを選択する（ステップＳ３）。マウスピースのテンプレートは、マウスピースの形状及び大きさを模擬したデータである。マウスピースのテンプレートは、患者の体格や目的等に応じて形状及び／又は大きさに応じて複数個用意されている。マウスピースの複数のテンプレートは、記憶装置３２に記憶されているものとする。マウスピースのテンプレートの選択としては、複数のテンプレートの一覧が表示機器３３に表示され、操作者が、複数のテンプレートの中から任意の１個のテンプレートを、入力機器３４を介して手動的に選択してもよいし、患者の体格や目的等に応じて、機械学習処理等により任意の１個のテンプレートを選択してもよい。

【0027】

ステップＳ３が行われると処理回路３１は、決定機能３１２の実現により、挿入物（マウスピース）のテンプレートをＣＴ画像に配置する（ステップＳ４）。ステップＳ４が行われると処理回路３１は、決定機能３１２の実現により、挿入物（マウスピース）のテンプレートの形状及び／又は大きさを初期的に設定する（ステップＳ５）。ステップＳ５が行われると処理回路３１は、決定機能３１２の実現により、非剛体画像レジストレーションを実施する（ステップＳ６）。

【0028】

図４は、ステップＳ４～Ｓ６に係る画像処理を例示する図である。図４の上段に示すように、ＣＴ画像Ｉ１は、副鼻腔がんのがん領域Ｒ１を含む患者頭部のサジタル断面を表している。患者はマウスピースを挿入しないでＣＴ撮像されているので、ＣＴ画像Ｉ１にはマウスピースが描画されていない。ＣＴ画像Ｉ１にはがん領域Ｒ１の他、リスク臓器である舌の画像領域（以下、舌領域）Ｒ２等が含まれている。

【0029】

次に図４の中段に示す通り、処理回路３１は、マウスピースのテンプレートＲ３をＣＴ画像Ｉ１に配置する（ステップＳ４）。テンプレートＲ３は、マウスピースが装着される口内に対応する画像領域に配置される。より詳細には、歯に当接される部分が、上顎の歯に対応する画像領域（以下、上顎歯領域）と下顎の歯に対応する画像領域（以下、下顎歯領域）との間に配置され、且つ舌に当接される部分が、舌領域Ｒ２に接するように、テンプレートＲ３が配置される。テンプレートＲ３を舌領域Ｒ２に接して配置することができない場合、テンプレートＲ３が舌領域Ｒ２に重複しても構わない。ＣＴ画像Ｉ１においてテンプレートＲ３を配置する空間を確保するため、ＣＴ撮像の際、患者が上顎の歯と下顎の歯とを咬み合わせない状態でＣＴ撮像を実施するとよい。テンプレートＲ３の配置は、操作者が入力機器３４を介して手動で配置してもよいし、画像処理により自動的に行われてもよい。

【0030】

次に図４の中段に示す通り、処理回路３１は、配置したテンプレートＲ３の形状及び／又は大きさを設定する（ステップＳ５）。テンプレートＲ３の形状及び／又は大きさの設定は、操作者が入力機器３４を介して手動で配置してもよいし、画像処理により自動的に行われてもよい。歯に当接される部分が、上顎歯領域と下顎歯領域との間に配置され、且つ舌に当接される部分が、舌領域Ｒ２に接するように、テンプレートＲ３が配置される。

【0031】

次に図４の下段に示す通り、処理回路３１は、ＣＴ画像Ｉ１に非剛体画像レジストレーションを施す（ステップＳ６）。処理回路３１は、非剛体画像レジストレーションにより、マウスピースのテンプレートの配置に伴う病変部位及び周辺部位の形状及び／又は大きさの変化を計算する。以下、詳細に非剛体画像レジストレーションについて説明する。非剛体画像レジストレーションにあたり処理回路３１は、画像処理条件として、ＣＴ画像Ｉ１に含まれる腫瘍領域Ｒ１や舌領域Ｒ２、上顎歯領域、下顎歯領域、テンプレートＲ３等の各画像領域に堅さや弾力等の物性パラメータと予測線量値（線量分布）とを割り当てる。処理回路３１は、物性パラメータと物体とを関連付けたテーブルを参照して、ＣＴ画像Ｉ１に含まれる各画像領域に物性パラメータを割り当てる。物性パラメータを割り当てた後、処理回路３１は、各画像領域の物性パラメータを考慮してＣＴ画像Ｉ１に含まれる各画像領域を変形させる。例えば、患者の歯形（より詳細には、上顎歯領域及び下顎歯領域の外形）に嵌まり合うようテンプレートＲ３の形状が変形される。この際、テンプレートＲ３の位置は動かないように他の画像領域が変形される。例えば、図４の中段に示すように、テンプレートＲ３が舌領域Ｒ２に重なるように配置された場合、テンプレートＲ３の位置を動かさないように舌領域Ｒ２が変形される。画像領域の変形後、処理回路３１は、画像領域の変形後のＣＴ画像Ｉ１に対して線量分布を再度計算する。非剛体画像レジストレーションにより、テンプレートＲ３に対応するマウスピースが配置された口内の解剖学的内部構造を予測することが可能になる。

【0032】

ステップＳ６が行われると処理回路３１は、決定機能３１２の実現により、病変部位、リスク臓器及び患者負担の３要素を総合評価する（ステップＳ７）。総合評価においては、病変部位に関する基準（以下、病変部位基準）と、リスク臓器に関する基準（以下、リスク臓器基準）と、マウスピースの挿入に起因する患者の負担に関する基準（以下、患者負担基準）との充足性が判断される。

【0033】

図５は、病変部位、リスク臓器及び患者負担の３要素を例示する図である。病変部位基準は、病変部位である副鼻腔がんに対して照射すべき照射線量を意味する。処理回路３１は、非剛体画像レジストレーション後のＣＴ画像に含まれるがん領域Ｒ１に割り当てられた予測線量値を取得し、予測線量値が病変部位基準を充足するか否かを判断する。リスク臓器基準は、周辺部位であるリスク臓器に対して照射可能な照射線量を意味する。上記の通り、リスク臓器は舌やリンパ管、眼球等である。リスク臓器基準はリスク臓器の種類毎に設定される。処理回路３１は、非剛体画像レジストレーション後のＣＴ画像に含まれるリスク臓器の画像領域に割り当てられた予測線量値を取得し、予測線量値がリスク臓器基準を充足するか否かを判断する。

【0034】

患者負担基準は、病変部位の周辺部位の形状及び／又は大きさに関する基準である。例えば、マウスピースを嵌める場合、マウスピース自身又はマウスピースにより下方に押し込められた舌により、患者の気道が狭まる可能性がある。放射線治療を行う場合、患者の気道が確保されていなければならない。この場合、患者負担基準は、副鼻腔がんの周囲部位である気道の形状及び／又は大きさに関する基準、より詳細には、患者が楽に呼吸や嚥下をできる形状及び／又は大きさを意味する。処理回路３１は、非剛体画像レジストレーション後のＣＴ画像に含まれる気道の画像領域（以下、気道領域）の形状及び／又は大きさを評価する指標値を計算し、指標値が患者負担基準を充足するか否かを判断する。指標値として、気道領域の体積、断面の面積、断面の短軸長さ、断面の長軸長さ等が計算されるとよい。

【0035】

他の患者負担基準としては、マウスピースの大きさが挙げられる。非剛体画像レジストレーション後のＣＴ画像に含まれるマウスピースのテンプレートの大きさを評価する指標値を計算し、指標値が患者負担基準を充足するか否かが判断される。当該指標値として、テンプレートの体積、短軸長さ、長軸長さ等が計算されるとよい。

【0036】

ステップＳ７が行われると処理回路３１は、決定機能３１２の実現により、上記総合評価が合格基準に到達したか否かを判定する（ステップＳ８）。具体的には、ステップＳ８において処理回路３１は、上記病変部位基準、リスク臓器基準及び患者負担基準の全てを充足した場合、総合評価が合格基準に到達したと判定する。病変部位基準、リスク臓器基準及び患者負担基準の何れかが充足しない場合、総合評価が合格基準に到達しないと判定する。なお、リスク臓器基準はリスク臓器の個数だけ存在し得るが、この場合、全てのリスク臓器基準を充足することが要請される。なお、設定により、当該基準の充足の条件を弱めることは可能である。

【0037】

上記総合評価が合格基準に到達していないと判定した場合（ステップＳ８：ＮＯ）、処理回路３１は、決定機能３１２の実現により、照射条件と挿入物の形状及び／又は大きさとの少なくとも一方を変更する（ステップＳ９）。挿入物の形状及び／又は大きさとしては、マウスピースのテンプレートの形状及び／又は大きさが変更される。照射条件としては、照射方向、照射野形状及び照射線量の何れを変更してもよい。変更は、操作者が入力機器３４を介して手動で行ってもよいし、画像処理により自動的に行われてもよい。照射条件と挿入物の形状及び／又は大きさとの少なくとも一方の変更後、再度ステップＳ６～Ｓ８が実行される。そしてステップＳ８において総合評価が合格基準に到達したと判定されるまで、ステップＳ６～Ｓ９が反復される。

【0038】

上記３要素が基準を充足していると判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、処理回路３１は、決定機能３１２の実現により、照射条件と挿入物の形状及び／又は大きさとを確定する（ステップＳ１０）。確定版の照射条件と挿入物であるマウスピースの形状及び／又は大きさのデータとは、記憶装置３２に保存される。マウスピースの形状及び／又は大きさのデータは、患者の氏名や患者ＩＤ等の患者識別子に関連付けて記憶されるとよい。マウスピースの形状及び／又は大きさのデータは、マウスピースのテンプレートを構成する各画素又はサンプル点の位置座標の系列データを意味する。

【0039】

上記の通り、処理回路３１は、マウスピースのテンプレートの形状及び／又は大きさの設定（ステップＳ５，Ｓ９）と、照射条件の設定（ステップＳ２，９）と、病変部位に対する線量とリスク臓器に対する線量とマウスピースに起因する患者の負担との総合評価（ステップＳ７）とを反復して、総合評価が合格基準に到達したときのマウスピースのテンプレートの形状及び／又は大きさと照射条件とを出力する。反復処理により、上記３基準を満たす放射線治療に最も有効で理想的なマウスピースのテンプレートの形状及び／又は大きさが求まる。

【0040】

なお、ステップＳ８における判定処理とステップＳ９における変更処理とは、表示機器３３により表示されるインタフェース画面を介して操作者の指示のもとに実行することも可能である。

【0041】

図６は、インタフェース画面Ｉ２の一例を示す図である。図６に示すように、インタフェース画面Ｉ２には、非剛体画像レジストレーション後のＣＴ画像Ｉ２１が表示される。ＣＴ画像Ｉ２１には病変部位に相当するがん領域、マウスピースに相当するテンプレート、リスク臓器に相当する舌領域等が表示される。

【0042】

インタフェース画面Ｉ２には、患者にマウスピースを挿入したときの副鼻腔がん及びその周辺部位の形状及び／又は大きさと、副鼻腔がん及び／又はその周辺部位に対する線量との評価を表示する。具体的には、インタフェース画面Ｉ２には、ステップＳ７における病変部位基準の充足の判断結果の表示欄Ｉ２２１及び当該判断結果に関するコメント欄Ｉ２２２、リスク臓器基準の充足の判断結果の表示欄Ｉ２３１及び当該判断結果に関するコメント欄Ｉ２３２、患者負担件基準の充足の判断結果の表示欄Ｉ２４１及び当該判断結果に関するコメント欄Ｉ２４２が表示される。

【0043】

例えば、各表示欄Ｉ２２１，Ｉ２３１，Ｉ２４１には充足すると判断された事を示す「ＯＫ」や充足しないと判断された事を示す「ＮＧ」等が表示される。図６に示すように、病変部位基準とリスク臓器基準とが充足すると判断された場合、表示欄Ｉ２２１，Ｉ２３１には「ＯＫ」が表示され、患者負担基準が充足しないと判断された場合、表示欄Ｉ２４１には「ＮＧ」が表示される。充足すると判断された基準については、コメント欄Ｉ２２２，Ｉ２３２，Ｉ２４２には特に何も表示しなくてもよい。充足しないと判断された基準については、コメント欄Ｉ２２２，Ｉ２３２，Ｉ２４２には、充足しないと判断した根拠を表示するとよい。例えば、図６の例では、コメント欄Ｉ２２２，Ｉ２３２には何も表示されず、コメント欄Ｉ２４２には「気道の確保が不十分」「１ｃｍ＜３ｃｍ」のように、基準を充足しないと判定された患者負担基準の名称、患者負担値、患者負担基準値、患者負担値と患者負担基準値との大小関係等が表示されるとよい。なお、充足する判断された基準についてのコメント欄Ｉ２２２，Ｉ２３２にも、基準を充足すると判定された基準の名称、予測値（予測線量値や指標値）、基準値、予測値と基準値との大小関係等が表示されるとよい。

【0044】

ＣＴ画像Ｉ２１と表示欄Ｉ２２１，Ｉ２３１，Ｉ２４１及びコメント欄Ｉ２２２，Ｉ２３２，Ｉ２４２とを並列して表示することにより、操作者は、ステップＳ６における基準充足性の判断根拠を確認することができ、基準充足性に対する判断の信頼性が向上する。

【0045】

図６に示すように、インタフェース画面Ｉ２には確定ボタンＩ２５と再計算ボタンＩ２６とが表示される。確定ボタンＩ２５が入力機器３４を介して押下された場合、ステップＳ８からステップＳ１０に移行し、ステップＳ１０において現在の照射条件とマウスピースのテンプレートの形状及び／又は大きさとが確定版として出力される。再計算ボタンＩ２６が入力機器３４を介して押下された場合、ステップＳ８からステップＳ９に移行する。

【0046】

ステップＳ１０が行われると処理回路３１は、出力制御機能３１３の実現により、挿入物の形状及び／又は大きさのデータを３Ｄプリンタ４に転送する（ステップＳ１１）。本実施形態においては、挿入物の形状及び／又は大きさのデータとして、ステップＳ１０において確定されたマウスピースの形状及び／又は大きさのデータが通信機器３５により３Ｄプリンタ４に転送される。

【0047】

図７は、マウスピース４０の斜視図である。３Ｄプリンタ４は、放射線治療計画装置３から受信したマウスピース４０の形状及び／又は大きさのデータに基づいて、実物のマウスピース４０の実物を製作する。

【0048】

ステップＳ１１が行われると放射線治療計画装置３による治療計画処理が終了する。

【0049】

本実施形態により製作されたマウスピース４０は、その形状及び／又は大きさが非剛体画像レジストレーションを利用した画像処理により決定されている。よって本実施例によれば、患者の歯型の型取り作業を行う事がなくなるため、患者の負担や歯科技工士等の負担が軽減される。特に、型取りを嫌がる子供や、噛み合わせ時に力の入らないお年寄りの負担が軽減され、ひいては、これらの者に対しても精度の良いマウスピース４０を提供することが可能である。また、本実施形態に係るマウスピース４０は、３Ｄプリンタ４により製作されるので、手作業で作成する場合に比して、短納期で安価な製作が可能であり、作り直しも簡単である。また、マウスピース４０の形状及び／又は大きさのデータの決定と共に、それに最適な照射条件を決定することができるので、治療計画用のＣＴ画像を撮像する際、患者がマウスピースを嵌める必要がない。換言すれば、マウスピースの形状及び／又は大きさを決定する前に治療計画用のＣＴ画像を撮像することが可能になる。マウスピースを口に嵌めての放射線治療のシミュレーションや検証も不要になり、患者負担の更なる軽減や治療計画検証時の被曝の削減が期待できる。これによりマウスピースの製作後に治療計画を行う従来に比して、ワークフローが改善される。

【0050】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、放射線治療において患者に挿入される挿入物を簡易に製作することができる。

【0051】

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばＡＳＩＣである場合、プログラムが記憶回路に保存される代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１及び２における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

【0052】

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0053】

１ 放射線治療システム
２ 医用画像撮像装置
３ 放射線治療計画装置
４ ３Ｄプリンタ
５ 放射線治療装置
３１ 処理回路
３２ 記憶装置
３３ 表示機器
３４ 入力機器
３５ 通信機器
３１１ 取得機能
３１２ 決定機能
３１３ 出力制御機能

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】