JP3806723B2 - 粒子線照射システム - Google Patents
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Description
(ライナック)11及びシンクロトロン(加速器)12を有する。シンクロトロン12は、高周波印加装置9、及び加速装置10を有する。高周波印加装置9は、シンクロトロン12の周回軌道に配置された高周波印加電極93と高周波電源91とを開閉スイッチ92にて接続して構成される。加速装置(第2エレメント,荷電粒子ビームエネルギー変更装置)10は、その周回軌道に配置された高周波加速空胴(図示せず)、及び高周波加速空胴に高周波電力を印加する高周波電源(図示せず)を備える。イオン源で発生したイオン(例えば、陽子イオン(または炭素イオン))は前段荷電粒子ビーム発生装置(例えば直線荷電粒子ビーム発生装置)11で加速される。前段荷電粒子ビーム発生装置11から出射されたイオンビーム(陽子ビーム)はシンクロトロン12に入射される。荷電粒子ビーム(粒子線)であるそのイオンビームは、シンクロトロン12で、高周波電源から高周波加速空胴を経てイオンビームに印加される高周波電力によってエネルギーを与えられて加速される。シンクロトロン12内を周回するイオンビームのエネルギーが設定されたエネルギー(例えば100〜200MeV)までに高められた後、高周波電源91からの出射用の高周波が、閉じられた開閉スイッチ92を経て高周波印加電極93に達し、高周波印加電極93よりイオンビームに印加される。安定限界内で周回しているイオンビームは、この高周波の印加によって安定限界外に移行し、出射用デフレクタ8を通ってシンクロトロン12から出射される。イオンビームの出射の際には、シンクロトロン12に設けられた四極電磁石13及び偏向電磁石14に導かれる電流が電流設定値に保持され、安定限界もほぼ一定に保持されている。開閉スイッチ92を開いて高周波印加電極93への高周波電力の印加を停止することによって、シンクロトロン12からのイオンビームの出射が停止される。
62を通って照射装置15へと輸送される。
15を備える。ビーム輸送系4のビーム経路62の一部を含む逆U字状のビーム輸送装置及び照射装置15は、回転ガントリー(図示せず)の略筒状の回転胴(図示せず)に設置されている。回転胴はモータ(図示せず)により回転可能に構成されている。回転胴内には治療ゲージ(図示せず)が形成される。
5A,5Bによって順次照射位置を走査され、患者30の患部(例えば癌や腫瘍の発生部位)に照射される。そのイオンビームは、患部においてそのエネルギーを放出し、高線量領域を形成する。照射装置15内の走査電磁石5A,5Bは、例えば治療装置内のガントリー室に配置されたスキャニングコントローラ41によって制御される。
23,24に対する供給励磁電力値又はそのパターンが予め設定されている。
204における出射準備指令を加速器コントローラ40から受けて、ステップ205で、前述のように既にメモリ41M1に格納した電流値データ(図4の「X位置」,「Y位置」の欄に示されたデータ)及び目標照射量データ(図4の「目標照射量」の欄に示されたデータ)から、j番目(この時点ではj=1)スポットの電流値データ及び目標照射量データを読み出して設定する(後述の図6も参照)。また同様に、メモリ41M1に格納した後述の目標カウント数についても、j番目(この時点ではj=1)スポットのデータを読み出して設定する。ここで、スキャニングコントローラ41は、走査電磁石5A,5Bがそのj番目スポットの電流値で励磁されるように該当する電源を制御する。
(すなわち照射位置を隣のスポットへと移動)。そして、ステップ205,300,208の処理が繰り返される。すなわち、層1の全スポットへの照射が終了するまで、走査電磁石5A,5Bにより、イオンビームを隣接するスポットへと次々に移動させながら(移動中はイオンビームの照射を停止させつつ)、イオンビームの照射が行われる(スポットスキャニング照射)。
6Aから出力されるパルスの数をカウントすることによって照射量を求めるものである。
41M1に格納されているカウンタ41aの目標カウント数に対応するカウンタ設定指令をカウンタ41cのカウンタ設定値入力部41cbに出力する。カウンタ41cは、ステップ302で、その設定指令に基づいて層1の1番目のスポットにおける目標カウント数を設定する。目標カウント数は、図4において示した「目標照射量」の欄における該当する層内の該当するスポットまでの目標照射量に対応した値である。この目標カウント数は、スキャニングコントローラ41において、イオンビームの照射開始前に、各スポットまでの目標照射量に基づいて算出される。なお、目標照射量を用いた目標カウント数の算出は、カウンタ41cがその設定指令を受信する直前でもよいし、中央制御装置100が算出するのであれば中央制御装置100からスキャニングコントローラ41へデータを送信する前でもよい。
92を制御して開閉スイッチ92を開く。これによって、前述したようにシンクロトロン12からのイオンビームの出射が停止され、患者へのイオンビームの照射が停止される。
41Bbを備えている。上記トリガー信号は、第1遅延タイマー41Baをスタートさせる指令信号として入力される(ステップ314)。このスタート後の経過時間があらかじめ定められた所定の設定時間(=第1遅延時間、後述の図8の「遅延1」に相当)となった場合に第1遅延時間到達信号が第1レジスタ41Bcに出力される(ステップ315)。第1遅延時間到達信号、及び第1遅延タイマースタート指令信号の入力を条件として、ステップ316において、第1レジスタ41Bcよりカウンタ読み出し信号がカウンタ
41cへと出力され、そのときのカウント値がカウンタカウント値読み出し部41ceより第1レジスタ41Bcへ入力される。このとき、図7では煩雑防止のため図示を省略しているが、第1時間到達信号は、第2遅延タイマー41Bbをスタートさせる指令信号として第2遅延タイマー41Bbに入力される。そして、第1遅延タイマー41Ba同様、第2遅延タイマー41Bbのスタート後の経過時間があらかじめ定められた所定の設定時間(=第2遅延時間、後述の図8の「遅延2」に相当)となった場合に、第2時間到達信号が第2レジスタ41Bcに出力される。第2時間到達信号、及び第2遅延タイマースタート指令信号の入力を条件として、第2レジスタ41Bdよりカウンタ読み出し信号がカウンタ41cへと出力され、そのときのカウント値がカウンタカウント値読み出し部41ceより第2レジスタ41Bdへ入力される。
318)。中央制御装置100は、異常信号を入力して、前述した所定の異常処理を行う。ステップ317で正常な値であると判定された場合は、カウント値が判定部41Bfより実績照射量情報としてメモリ41M2に記録され、中央制御装置100へと出力される。ここで実績照射量情報の中央制御装置100への出力は、各スポット照射毎に出力しても良いし、各層や各照射が終了した時点でまとめて出力しても良い。また、カウント数から照射量への換算は、スキャニングコントローラ内で処理しても良いし、中央制御装置で処理しても良い。なお、図8は、以上説明したカウンタ41cの一連の動作をタイミングチャートとして表したものである。
1.2 となる可能性があった。これに対し、本実施例では上記のような制御を行うことにより、図10に示すように一番最初に照射を行うスポット(図示左端のスポット)を除くほぼ全部のスポットについて、前述の初期値分の余剰照射がなく、それらのスポットに本来設定された目標照射量にほぼ等しい(照射量がほぼ1.0 となる)イオンビームを高精度に照射することが可能となる。これにより、患部(照射対象)に対して、イオンビームをより均一に照射することができ、患部の線量分布を均一化できる。
41A及び加速器コントローラ40による各制御においても、図5に示された制御手順が実行される。しかしながら、前述のように各照射位置での目標照射量が積算値でないことに基づき、スキャニングコントローラ41Aの機能的構成と内部の動作がスキャニングコントローラ41と異なっている。
41bc,カウント値読み出し部41beを備えている。
41afよりトリガー信号を出力する(ステップ310)。このトリガー信号は第1リセット信号としてプリセットカウンタ41aの初期化(0クリア)信号入力部41acに入力され、プリセットカウンタ41aのカウント数が0にリセットされる(ステップ311)。リセット後、プリセットカウンタ41aは、再び、線量モニタ6Aの検出信号に基づいてカウントが開始する。
41と同様に、ビームON/OFF信号生成部41Eでビーム出射開始信号及びビーム出射停止信号を生成する。
41bへと出力され、そのときのカウント数がカウント値読み出し部41beより第1レジスタ41Bcに出力される。第2レジスタ41Bdよりカウンタ読み出し信号が記録カウンタ41bに出力されたとき、第2レジスタ41Bdにも、カウント値読み出し部41beより、そのときのカウント数が入力される。差計算部41Beは、第1及び第2レジスタ41Bc,41Bdのそれぞれから入力したカウント数の差を算出し、値は、差計算部
41Beに入力されてそれらの偏差が算出され、算出された差が判定部41Bfに入力される。判定部41Bfはカウント数が正常な値であるかどうか(上記の算出された差が所定の適正範囲内に入っているかどうか)を判定する(ステップ317)。ステップ317の判定が「No」である場合、すなわち「カウント数が異常な値である」と判定された場合は、ステップ318で異常信号が中央制御装置100に出力される。ステップ317で正常な値であると判定された場合は、判定部41Bfは、記録カウンタ41bをリセットする第2リセット信号をOR回路を介して記録カウンタ41bの初期化(0クリア)信号入力部41bcに入力してリセットされて再カウントが開始される(ステップ319)。また、このとき、カウント数が判定部41Bfより実績照射量記録としてメモリ41M2に記録され、中央制御装置100へと出力される。ここで実績照射量記録の中央制御装置100への出力は、各スポット照射毎に出力しても良いし、各層や各照射が終了した時点でまとめて出力しても良い。また、カウント数から照射量への換算は、スキャニングコントローラ内で処理しても良いし、中央制御装置で処理しても良い。
Claims (9)
- 荷電粒子ビームを出射する加速器と、
荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記加速器から出射された荷電粒子ビームを照射対象の照射位置に照射する照射装置と、
前記照射位置への前記荷電粒子ビームの照射量を計測する照射量検出装置と、
前記照射量検出装置で計測された前記照射量を入力し、第2の前記照射位置の1つ前の第1の前記照射位置における、ビーム出射停止信号出力後の第1の前記照射量と、前記第2の照射位置への第2の前記照射量との積算量が設定照射量に達したとき、前記第2の照射位置に照射する前記荷電粒子ビームの出射を停止させるビーム出射停止信号を出力する制御装置とを備えたことを特徴とする粒子線照射システム。 - 荷電粒子ビームを出射する加速器と、
荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記加速器から出射された荷電粒子ビームを照射対象の照射位置に照射する照射装置と、
前記照射位置への前記荷電粒子ビームの照射量を計測する照射量検出装置と、
前記照射量検出装置で計測された前記照射量を入力し、第2の前記照射位置の1つ前の第1の前記照射位置における、ビーム出射停止信号の出力後の前記第1の照射量を含む、前記第2の照射位置に対する積算照射量が、設定照射量に達したとき、前記第2の照射位置に照射する前記荷電粒子ビームの出射を停止させるビーム出射停止信号を出力する制御装置とを備えたことを特徴とする粒子線照射システム。 - 前記ビーム出射停止信号に基づいて前記加速器からの荷電粒子ビームの出力を停止させ、荷電粒子ビームの出力を停止した状態で、前記荷電粒子ビーム走査装置を制御することにより照射位置を前記第2の照射位置に変更させ、この変更後に、ビーム出射開始信号に基づいて前記加速器からの荷電粒子ビームの出力を開始させる前記制御装置を備えた請求項1または請求項2に記載の粒子線照射システム。
- 前記照射量が、前記照射対象への前記荷電粒子ビームの照射開始を実質的な起点とした積算照射量である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の粒子線照射システム。
- 前記照射量が、ビーム出射停止信号の出力を実質的な起点とした積算照射量である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の粒子線照射システム。
- 前記ビーム出射停止信号の出力の後で設定された時間が経過したとき、前記積算照射量を読み出す請求項4または請求項5に記載の粒子線照射システム。
- 前記ビーム出射停止信号の出力時から前記積算照射量の読み出しまでの時間が、前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射が実質的に停止するのに必要な時間よりも長い請求項6に記載の粒子線照射システム。
- 前記制御装置が、前記ビーム出射停止信号の出力から設定された時間が経過するまでの期間に前記第1の照射位置に照射される照射量に基づいて異常判定を行う請求項1または請求項2に記載の粒子線照射システム。
- 前記ビーム出射停止信号の出力から前記設定された時間までの期間が、前記荷電粒子ビームが実質的に停止するのに必要な時間よりも長いことを特徴とする、前記請求項8に記載の粒子線照射システム。
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