[发明专利]粒子束治疗计划装置、粒子束治疗系统以及存储介质

说明书

本发明提供一种粒子束治疗计划装置、粒子束治疗系统以及存储介质。在照射位置变更过程中也照射粒子束的连续扫描照射中，提高与活动靶有关的剂量分布的计算精度。治疗计划装置使照射粒子束的照射位置变更过程中的照射量离散以用于计算，将4DCT图像中包含的一系列的3DCT图像与从开始照射粒子束起直至照射完成为止的经过时间的信息关联起来，根据关联起来的一系列的3DCT图像与经过时间的信息，将为了计算而离散的照射量分配给3DCT图像，在分配了照射量的3DCT图像上运算粒子束的剂量分布，基于非刚性配准，计算3DCT图像间的对应位置，一直从开始照射粒子束起直至照射完成为止针对3DCT图像间的每个对应的位置将在每个3DCT图像照射期间形成的剂量分布进行累计。

技术领域

本发明涉及一种能够运算照射到患部的粒子束的剂量分布的粒子束治疗计划装置、粒子束治疗系统以及剂量分布运算程序。

背景技术

近年来，广泛进行以通过照射各种放射线从而使肿瘤细胞坏死为目的的放射线治疗。作为用于放射线治疗的放射线，不仅使用最广泛使用的X射线，还使用包括质子束、碳离子束在内的粒子束的治疗也在不断被广泛使用。

在粒子束治疗中，扫描法被广泛使用。扫描法是照射细的粒子束以填充肿瘤内部，从而仅向肿瘤区域施加高剂量的方法。扫描法基本上不需要用于将剂量分布成形为肿瘤形状的准直器等患者特有的器具，能够形成各种剂量分布。

在进行粒子束治疗时，需要事先对照射粒子束的位置、患部的状态制定详细的治疗计划。通过治疗计划装置事先决定照射量和照射位置，以得到针对患部和患部周围的期望的剂量分布。在事先进行治疗计划时为了确认患者体内的状况，最常见的是使用X射线CT(Computed Tomography：计算机断层成像)图像(以下，称为CT图像)。很多时候患部位置的指定以及基于该指定进行的体内剂量分布计算也使用CT图像来进行。

在进行照射时也希望按计划进行照射，但是实际上受到由各种因素引起的误差的影响。关于该误差因素，除了装置本身的误差、定位时的误差以外，还可举出由于呼吸或心跳引起的患部在照射过程中的活动。呼吸、心跳这样的患部的活动根据每个患者、靶部位而不同，因此难以进行评价。在扫描照射中，通过复杂的剂量分布的叠加来形成期望的剂量分布，因此尤其难以预测剂量分布相对于呼吸等活动的变化。

以定期地评价患部的活动对于剂量分布造成的影响为目的，考虑以下方法：使CT图像具有随时间变动的信息，预测患部周围的脏器的活动。具有时间信息的CT图像被称为四维CT图像(以下称为4DCT图像)。4DCT图像是对于活动的被摄体短时间范围内的状态的图像，因此保持在不同时间点的多个三维CT图像(以下称为3DCT图像)的集合。

例如，在通常的CT图像中，是相对于呼吸活动将呼吸的循环期间进行时间平均而得到的图像。与此相对，4DCT图像为吸气状态或呼气状态这样的循环中的各个某时间点的3DCT图像的集合。

已知以下一种方法：使用该4DCT图像，通过治疗计划装置预测患部的活动对剂量分布计算造成的影响。在专利文献1中公开了以下方法：计算在4DCT图像所表示的活动的某个状态下进行治疗时的剂量分布。在该方法中，将4DCT图像与基于治疗计划的从粒子束治疗开始至粒子束治疗完成为止的经过时间的信息关联起来。之后，根据经过时间的信息和4DCT图像将每个照射位置的粒子束的照射量进行分割来分配给各相位的3DCT图像从而运算剂量分布，并将这些剂量分布进行累计。决定了每个照射位置的能量与照射量，在变更照射位置时停止粒子束照射的离散扫描照射中，通过专利文献1所记载的方法，能够高精度地执行4DCT图像上的剂量分布计算。

然而，在照射位置变更过程中也照射粒子束的连续扫描照射中，存在还在预先决定的照射位置之间进行照射的剂量。在上述方法中，将这些照射位置变更过程中的剂量近似为预先决定的照射位置的剂量，因此难以高精度地计算4DCT图像上的剂量分布。

专利文献1：日本特开2014-42815号公报

发明内容