[发明专利]放射线治疗计划装置和治疗计划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种放射线治疗计划装置和治疗计划方法。

背景技术

在放射线治疗中，通过对成为目标的肿瘤细胞照射放射线来进行治疗。在使用放射线的治疗中最广泛利用了X射线，但对使用了对目标的射线量集中性高的质子线、碳射线为代表的粒子线(电荷粒子射束)的治疗的需求也提高了。

在放射线治疗中，过度的照射、照射量的不足有可能造成对肿瘤以外的正常组织的副作用、肿瘤的复发。要求对肿瘤区域照射被指定为尽量正确、尽量集中的射线量。

在使用了被称为IMRT(强度调控放射治疗：Intensity Modulated Radiation Therapy)的X射线的治疗中，通过一边改变准直仪形状一边从多方向照射，从而即使在对复杂的形状的目标区域进行照射的情况下，也能够将照射到周边的正常组织上的射线量抑制为最小限。在使用了粒子线的治疗中，实施以下的IMPT(强度调控质子治疗：Intensity Modulated Proton Therapy)，即通过从多个照射角度照射多个调整了强度后的细射束，而在目标区域中形成均匀的射线量分布。

使用扫描法来实现IMPT。扫描法是是一种通过2组扫描电磁铁使细的电荷粒子射束发生偏转而引导到平面内的任意位置，从而以覆盖肿瘤内部的形式进行照射，只对肿瘤区域赋予高的射线量的方法，该扫描法能够容易地形成各种分布。

在IMRT、IMPT中，在实际的照射之前使用放射线治疗计划装置生成计划的过程极其重要。放射线治疗计划装置以从CT图像等得到的患者体内的信息为基础，通过数值计算模拟患者体内的射线量分布。操作者一边参照放射线治疗计划装置的计算结果，一边决定照射放射线的方向和能量、照射位置、照射量等照射条件。以下简单地说明其一般的过程。

操作者首先输入应该照射放射线的目标区域。主要使用CT图像，对图像的各切片输入成为目标的区域。对于输入的数据，由操作者登记在放射线治疗计划装置中，由此作为三维的区域数据保存在放射线治疗计划装置上的存储器中。如果需要，也同样地输入和登记主要器官的位置。

接着，操作者针对所登记的各个区域设定应该成为目标的射线量值的处方射线量。针对事先所登记的目标区域、以及主要器官进行设定。例如，如果是目标区域，则为了使肿瘤坏死而指定充分的射线量。在大多数情况下，指定应该照射目标区域的射线量的最小值和最大值。另一方面，关于重要器官，将允许射线量确定为能够承受的最大的射线量值。

通过放射线治疗计划装置决定用于实现由操作者所指定的射线量分布的射束照射位置和照射量。通常，首先决定照射位置，然后决定照射量使得满足操作者所输入的射线量分布条件。

作为高效地决定照射量的方法，，广泛地采用了如非专利文献1所记载的那种使用将处方射线量的偏差进行数值化的目标函数的方法。目标函数被定义为射线量分布越是满足处方射线量则越小的值，通过反复计算来探索使其为最小的照射量，由此计算出最优的照射量。

其结果是能够计算出得到满足处方射线量的射线量分布的照射量，不过如非专利文献2和非专利文献3所记载的那样，会存在患者的定位的不确定性(定位误差)、因呼吸造成的目标的移动(呼吸移动误差)、将CT值变换为水等效厚度时的不确定性(射程误差)等许多不确定性。

由于上述的不确定性，实际照射时的患者体内的射线量分布也有可能与所制定的治疗计划的射线量分布不一致。特别在IMRT、IMPT中，通过从多个照射方向汇总形成不均匀的射线量分布来形成希望的射线量分布，因此这些不确定性的影响有可能变得显著。

为了减轻治疗计划制定时的不确定性的影响，提出了着眼于各区域(目标区域和主要器官)的射线量和处方射线量的背离以外的特性的若干方法。例如，在非专利文献4中，在假定照射目标的射束的射程随机变化的基础上，计算射束所赋予的射线量和目标函数的值，进行最优化计算，由此降低相对于射程的不确定性的射线量分布的敏感度。另外，在非专利文献5中，根据多个条件计算除了射程误差以外还产生了定位误差的情况下的射线量分布，将计算出的各区域的射线量和处方射线量之间的背离的最大值的信息与目标函数的项相加，进行最优化计算，由此能够降低产生了射程误差和定位误差的情况下的各区域的射线量和处方射线量之间的背离的最大值，降低相对于射程和定位的不确定性等的射线量分布的敏感度。

非专利文献

非专利文献1：A.Lomax,“Intensity modulation methods for proton radiotherapy”Phys.Med.Biol.44(1999)185～205.