JP3899781B2 - 直線加速装置、シンクロトロン加速装置、粒子線治療装置および加速装置の制御方法 - Google Patents
直線加速装置、シンクロトロン加速装置、粒子線治療装置および加速装置の制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3899781B2 JP3899781B2 JP2000143131A JP2000143131A JP3899781B2 JP 3899781 B2 JP3899781 B2 JP 3899781B2 JP 2000143131 A JP2000143131 A JP 2000143131A JP 2000143131 A JP2000143131 A JP 2000143131A JP 3899781 B2 JP3899781 B2 JP 3899781B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- pulse voltage
- ion
- acceleration
- period
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線加速装置、シンクロトロン加速装置、粒子線治療装置および加速装置の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
直線加速装置は、イオン源で発生したイオンを直線加速器で加速し所定エネルギーのイオンビームを出射するものである。この直線加速装置は単体でも使用されるが、医療用等、さらに高エネルギーの粒子線が必要となる場合には、この直線加速装置を、シンクロトロン加速装置の前段加速器とし使用し、前段加速器から出射されるイオンビームをさらにシンクロトロンで加速することで高エネルギーの粒子線を照射するようにしている。
【0003】
なお、上記直線加速装置を医療用に利用した放射線照射方法としては、例えば特開平7−303710号公報に開示されているように、患者の呼吸状態により発生したトリガー信号に基づいてシンクロトロン制御系に出射開始信号を出力してシンクロトロンからイオンビームを出射させ、これ以外のときはシンクロトロンを待機状態にするものがある。
【0004】
上記医療用に使用される場合を含めて、直線加速装置は様々な用途に利用されるため、外部状況に応じてビームの照射時期、あるいは、外部状況に応じて様々な周期のビームを照射させる必要性が高まってきている。
【0005】
同一の直線加速装置から様々な周期のビームを照射させるには、直線加速器に印加する加速用パルス電圧の周期を変えなければならない。さらに、加速用パルス電圧の周期の変更に伴いイオン源に印加するイオン発生用パルス電圧の周期も変更しなければならない。
【0006】
そのため、上記のように様々な周期のビームを照射させる場合には、加速用パルス電圧を発生する高周波電源装置、及びイオン発生用パルス電圧を発生するイオン源電源装置でその都度周期の異なるパルス電圧を発生するようにし、そのパルス電圧の周期に応じたエネルギーのビームを照射するようにしていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の直線加速装置は上記のように、様々な周期のビームを照射させるために、高周波電源装置、及びイオン源電源装置で周期の異なるパルス電圧を発生するようにしていた。しかしながら、高周波電源装置、及びイオン源電源装置におけるパルス発生の周期が外部の都合で決められると、これら高周波電源装置、及びイオン源電源装置の動作が不安定になる。その結果、熱負荷が変動してイオン源の動作が不安定になったり、パルス波形における時定数が変動して高周波電源装置の制御か困難になったりするという問題点があった。
【0008】
本発明の上記のような問題点を解決するためになされたもので、安定して様々な周期のビームを照射可能な直線加速装置、シンクロトロン加速装置、粒子線治療装置、及び加速装置の制御方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる直線加速装置は、イオン源から出射されるイオンを加速してイオンビームを出射する直線加速器と、一定周期のイオン発生用パルス電圧を上記イオン源に印加するイオン源電源装置と、一定周期の加速用パルス電圧を上記直線加速器に印加する高周波電源装置と、待機状態時には、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、運転状態時には、所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を変える制御手段とを備えている。
【0010】
また、制御手段が、イオン発生用パルス電圧と加速用パルス電圧の両方のパルス発生時刻を変えるようにしてもよい。
【0011】
さらに、直線加速装置が設置される使用室の入退管理装置から出力される信号に基づいて、待機状態から運転状態に切り替えるようにしてもよい。
【0012】
また、本発明にかかるシンクロトロン加速装置は、所定の運転周期で、入射されたイオンビームを加速し、加速されたイオンビームを出射するシンクロトロンと、イオン源から出射されるイオンを加速して上記シンクロトロンに上記イオンビームを出射する直線加速器と、一定周期のイオン発生用パルス電圧を上記イオン源に印加するイオン源電源装置と、一定周期の加速用パルス電圧を上記直線加速器に印加する高周波電源装置と、上記運転周期に基づいて待機状態から運転状態に切り替え、上記待機状態時には、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、上記運転状態時には、所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を変える制御手段とを備えている。
【0013】
また、本発明にかかる粒子線治療装置は、患者の呼吸状態を検出する検出手段と、上記患者に粒子線を照射する照射手段と、入射されたイオンビームを加速し、加速されたイオンビームを上記照射手段に出射するシンクロトロンと、イオン源から出射されるイオンを加速して上記シンクロトロンに上記イオンビームを出射する直線加速器と、一定周期のイオン発生用パルス電圧を上記イオン源に印加するイオン源電源装置と、一定周期の加速用パルス電圧を上記直線加速器に印加する高周波電源装置と、上記検出手段で検出された患者の呼吸状態に基づいて待機状態から運転状態に切り替え、上記待機状態時には、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、上記運転状態時には、所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を変える制御手段とを備えている。
【0014】
また、本発明にかかる加速装置の制御方法は、トリガ信号に基づいて、待機状態から運転状態に切り替え、上記待機状態時には、直線加速装置のイオン源に印加する一定周期のイオン発生用パルス電圧のパルスと上記直線加速装置の直線加速器に印加する加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、上記運転状態時には、所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を変えるものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの実施の形態1の直線加速装置の構成を示す概略図である。図において、1はイオン源1aで発生されるイオンを加速してイオンビーム1bを出射する直線加速器で、この加速器としては、例えば、RFQ(Radio Frequency Quadrupole)等を用いればよい。2はイオン源1aでイオンを発生させるために、一定周期のパルス電圧(以下、イオン発生用パルス電圧という)をイオン源1aに印加するイオン源電源装置、3は直線加速器1でイオンを加速させるために、一定周期の高周波のパルス電圧(以下、加速用パルス電圧という)を直線加速器1に印加する高周波電源装置である。
【0016】
4はイオンビーム照射の可否を制御するためのトリガ信号11を発生するトリガ信号発生器で、このトリガ信号11は、直線加速装置の入、切の信号や、外部から入力される信号に応じて発生するようになっている。5はイオン源電源装置2を運転させるためのイオン発生用パルス信号12を一定周期で発生するパルス信号発生器、6は高周波電源装置3を運転させるための加速用パルス信号13をトリガ信号11に応じて生成するためのタイミング制御器で、この制御装置は、複数の論理素子からなる論理回路で構成されている。
【0017】
そして、このタイミング制御器6の制御により、待機状態(ビーム加速がされない状態)時には、イオン発生用パルス電圧のパルスと加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、運転状態(ビーム加速がなされている状態)時には、所定周期毎に、イオン発生用パルス電圧のパルスと加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、イオン発生用パルス電圧または加速用パルス電圧のパルス発生時刻を変えるようにしている。
【0018】
なお、イオン発生用パルス電圧は、イオン発生用パルス信号に応じて出力されるので、その波形はイオン発生用パルス信号と同様の波形になる。同様に、加速用パルス電圧も、加速用パルス信号に応じて出力されるので、その波形は加速用パルス信号と同様の波形になる。
【0019】
次に動作について説明する。まず、周期Tで加速されるイオンビームを出射する場合について述べる。図2は図1に示した直線加速装置において周期Tで加速されるイオンビームを出射するときの各信号間のタイミングを示すタイミングチャートである。図に示すように、パルス信号発生器5で発生されるイオン発生用パルス信号12は、待機状態、運転状態時に関係なく、一定周期Tのパルス信号である。
【0020】
一方、トリガ信号発生器4から出力されるトリガ信号11は、待機状態時には、閉(”1”)の状態に、逆に、運転状態時には、イオン発生用パルス信号12の各パルスと対応した時刻、すなわち周期T毎に開”0”の状態にする。なお、加速用パルス信号13の周期がイオン発生用パルス信号12の周期と一致する場合には、運転状態時のトリガ信号11を常に開の状態にしておいてもよい。
【0021】
そして、タイミング制御器6では、トリガ信号11が閉の状態では、入力されるイオン発生用パルス信号12の位相をdだけずらして(時間dだけ進めて)、加速用パルス信号13を生成し、高周波電源装置3に出力する。逆に、トリガ信号11が開の状態では、入力されるイオン発生用パルス信号12をそのまま高周波電源装置3に出力する。すなわち、運転状態時には、待機状態時の加速用パルス信号13の位相をdだけずらした(時間dだけ遅延させた)信号波形になる。
【0022】
このように、待機状態時には、イオン発生用パルス信号12のパルスと加速用パルス信号13のパルスとが同一時刻に発生しないので、イオン発生用パルス電圧により発生したイオンは、そのタイミングの違いから直線加速器1では加速されずイオンビームは出射されない。逆に、運転状態時には、トリガ信号11を閉状態から開状態にすることで、イオン発生用パルス電圧のパルスと加速用パルス電圧のパルスとが周期T毎に同時に発生するので、この周期で生成されたイオンがタイミングよく加速されイオンビームが出射されることになる。
【0023】
図2では周期Tで加速されるイオンビームを出射する場合について述べたが、次に、周期2Tで加速されるイオンビームを出射する方法を説明する。図3は図1に示した直線加速装置において周期2Tで加速されるイオンビームを出射するときの各信号間のタイミングを示すタイミングチャートである。周期2Tで加速されるイオンビームを出射する場合には、運転状態時に、イオン発生用パルス信号12の偶数番目あるいは奇数番目のパルスに対応した時刻、すなわち周期2T毎にトリガ信号11を開の状態にする。なお、イオン発生用パルス信号12は周期Tで加速するときと同様である。
【0024】
このようにすることで、イオン発生用パルス電圧のパルスと加速用パルス電圧のパルスとが周期2T毎に同時に発生するので、この周期で生成されたイオンがタイミングよく加速されイオンビームが出射されることになる。なお、周期3T、4T、・・・の運転周期にするときには同様にトリガ信号を3T、4T毎に開の状態にするようにすればよい。
【0025】
この実施の形態では、タイミング制御器として論理回路を用いているが、これは特に限定するものではなく、イオン発生用パルス信号の位相をずらす(所定時間、進めたり、遅らせたりする)ことができるものであればよい。
【0026】
この実施の形態では、待機状態時には、イオン発生用パルス電圧のパルスと加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、運転状態時には、所定周期毎に、イオン発生用パルス電圧のパルスと加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、イオン発生用パルス電圧または加速用パルス電圧のパルス発生時刻を変えるようにしているので、様々な周期のビームを照射させる場合でも、高周波電源装置、及びイオン源電源装置で発生するパルス電圧を一定周期のものにすることができ、安定して運転させることができる。さらに、ビーム加速時期を任意に設定しても電源を安定して運転させることができるので、安定したビームの出射をさせることができる。また、ビームは要求されるときだけに加速すればよいので下流の装置への熱負荷を軽減でき、放射化も軽減できる。
【0027】
実施の形態2.
実施の形態1では、パルス信号発生器から出力されるイオン発生用パルス信号を制御して加速用パルス信号を生成するようにしているが、この実施の形態2では、パルス信号発生器から加速用パルス信号を出力し、この加速用パルス信号を制御してイオン発生用パルス信号を生成するようにしたものである。
【0028】
図4はこの実施の形態2の直線加速装置の構成を示す概略図である。図において、4はイオンビーム照射の可否を制御するためのトリガ信号11を発生するトリガ信号発生器、5は高周波電源装置3を運転させるための加速用パルス信号13を一定周期で発生するパルス信号発生器、6はイオン原電源装置2を運転させるためのイオン発生用パルス信号12をトリガ信号11に応じて生成するためのタイミング制御器である。その他は図1と同様であるので説明は省略する。
【0029】
なお、動作については、図5、図6に示すように、加速用パルス信号はそのままで、イオン発生用パルス信号12をタイミング制御器6で制御することにより、イオン発生用パルス信号12のパルス発生時刻を変える点以外は実施の形態1と同様であるので説明は省略する。なお、実施の形態1と同様の効果を奏することは言うまでもない。
【0030】
また、実施の形態1、2では、1つのパルス信号発生器からイオン発生用パルス信号と加速用パルス信号とを得るようにしているが、1つのパルス信号発生器ではなく、2つのパルス信号発生器を設け、これらのパルス信号発生器からイオン発生用パルス信号と加速用パルス信号とをそれぞれ出力させるようにしてもよい。
【0031】
実施の形態3.
実施の形態1、2では、イオン発生用パルス信号または加速用パルス信号のいずれかのパルス発生時刻を変えるようにしているが、この実施の形態3では、イオン発生用パルス信号と加速用パルス信号の両方のパルス発生時刻を変えるようにしたものである。
【0032】
図7はこの実施の形態3の直線加速装置の構成を示す概略図である。図において、6aは高周波電源装置3を運転させるための加速用パルス信号13をトリガ信号11に応じて生成するためのタイミング制御器、6bはイオン源電源装置2を運転させるためのイオン発生用パルス信号12をトリガ信号11に応じて生成するためのタイミング制御器である。その他は図1と同様であるの説明は省略する。なお、図7ではタイミング制御器6a、6bの2つを設けているが、これは特に限定するものではなく、1つの制御器にしてもよい。
【0033】
そして、このタイミング制御器6の制御により、待機状態時には、イオン発生用パルス電圧のパルスと加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、運転状態時には、所定周期毎に、イオン発生用パルス電圧のパルスと加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、イオン発生用パルス電圧と加速用パルス電圧の両方のパルス発生時刻を変えるようにしている。
【0034】
次に動作について説明する。まず、周期Tで加速されるイオンビームを出射する場合について述べる。図8は図7に示した直線加速装置において周期Tで加速されるイオンビームを出射するときの各信号間のタイミングを示すタイミングチャートである。図に示すように、トリガ信号発生器4から出力されるトリガ信号11は、待機状態時には、閉の状態に、逆に、運転状態時には、周期T毎に開の状態にする。ここで実施の形態1、2のように、待機状態時のイオン発生用パルス信号あるいは加速用パルス信号の各パルスに対応した時刻ではなく、これら両パルス信号の各パルス間の地点で開の状態になるようにする。
【0035】
一方、イオン発生用パルス信号12、加速用パルス信号13は、タイミング制御器6a、6bで制御することで、待機状態時には、一定周期Tのパルス信号で、かつ、互いに位相がdだけ異なるパルス信号になるようにしている。そして、運転状態(トリガ信号11が開の状態)時には、待機状態時のイオン発生用パルス信号12の位相をd/2だけずらし(時間d/2だけ遅らせ)、さらに、加速用パルス信号13の位相をd/2だけずらす(時間d/2だけ進める)。すなわち、運転状態時には、待機状態時のイオン発生用パルス信号、及び加速用パルス信号13の各位相をそれぞれd/2だけずらすことで、両パルスが同時刻に発生するようにしている。
【0036】
このように、待機状態時には、イオン発生用パルス信号12のパルスと加速用パルス信号13のパルスとが、同一時刻に発生しないので、イオン発生用パルス電圧により発生したイオンは、そのタイミングの違いから直線加速器では加速されずイオンビームは出射されない。そして、運転状態時には、トリガ信号11を閉状態から開状態にすることで、イオン発生用パルス電圧のパルスと加速用パルス電圧のパルスと間の地点で周期T毎に、両パルス電圧のパルスが共に発生するので、この周期で生成されたイオンがタイミングよく加速されイオンビームが出射されることになる。
【0037】
図8では周期Tで加速されたイオンビームを出射する場合について述べたが、周期2T、3Tで加速されたイオンビームを出射する方法は実施の形態1と同様にトリガ信号を3T、4T毎に開の状態にするようにすればよい。
【0038】
この実施の形態では、イオン発生用パルス信号の位相と加速用パルス信号の位相の両方を変えるようにしているので、両パルス信号のパルスの立ち上がり位置に依存せず、任意の位置で両パルス信号のパルスを同時に発生させることができる。その結果、任意のタイミングで直線加速装置の加速が可能となり、任意のタイミングで直線加速装置からイオンビームを出射させることができる。
【0039】
上記実施の形態1〜3では、運転状態時にパルス信号のパルスをずらしてパルス発生時刻を変えるようにしているが、所定の時刻にパルスを発生させることでパルスの発生時刻を変えるようにしてもよい。
【0040】
実施の形態4.
この実施の形態4では、実施の形態1で説明した直線加速装置を、直線加速装置が設置される使用室の入退管理装置から出力される信号に基づいて、待機状態から運転状態に切り替えるようにしたものである。
【0041】
図9はこの実施の形態4の直線加速装置及びこの直線加速装置が設置される使用室(入退管理装置を含む)を示す概略図である。図において、41は直線加速装置が設置される使用室の一部を構成する遮蔽壁、42は使用室に設けられたドア、43は使用室への入退を管理する入退管理装置、44は入退管理装置43から出力される信号に基づいて直線加速装置のトリガ信号の制御をするパルス制御装置である。
【0042】
次に動作について説明する。図10は入退管理装置43から出力される信号とトリガ信号11との関係を示すタイミングチャートである。図に示すように、入退管理装置43からは、使用室への入室、退室のときに信号を発生するようにしている。なお、入室、退室の判断には様々な手法があるが、従前の方法を用いればよい。また、トリガ信号11は上記出力信号により、使用室に人が入っている状態のとき(入室信号から退室信号までの間)には、トリガ信号11を閉状態にする。なお、その他の時には、実施の形態1と同様の動作をさせる。
【0043】
この実施の形態では、入退管理装置から人の入退を示す信号を発信し、パルス制御装置で、人の入室時にはトリガ信号を閉の状態にしているので、使用室への人の入出に応じて自動的にビーム加速を遮断することができる。また、使用室へのドアの開閉によってトリガ信号を制御するようにしてもよく、この場合には、トリガ信号はドアインターロックとしても利用でき、上記と同様の効果も奏することになる。
【0044】
また、図11はこの実施の形態4の他の直線加速装置及びトリガ信号発生装置を示す概略図である。図において、45は管理区域外に設置されたエリアモニタ放射線監視装置である。その他は図1と同様であるので説明は省略する。図に示すように、図11では、エリアモニタ放射線監視装置45からの警告信号をトリガ信号11の制御信号として使用することにより、放射線監視機能を簡素化するようにしたものである。このようにすることで、低コストな放射線管理システムを提供することができる。
【0045】
実施の形態5.
この実施の形態5では、実施の形態1〜4で説明した直線加速装置をシンクロトロン加速装置の前段加速装置として使用したものである。
【0046】
図12はこの実施の形態5のシンクロトロン加速装置の構成を示す概略図である。図において、51は所定の運転周期で、直線加速装置2から入射されるイオンビームを加速空洞及び偏向磁石に通して加速し、加速されたイオンビームを出射するシンクロトロンである。その他は図1と同様であるので説明は省略する。なお、トリガ信号発生器4はシンクロトロン51での運転周期に対応してトリガ信号11を発生する。
【0047】
図13は図12に示したシンクロトロン51の加速パターンを示す図である。図において、縦軸はビームエネルギーを、横軸は時間を示している。図に示すように、シンクロトロン加速装置から出射されるビームエネルギーは、そのエネルギー値に応じて加速周期(シンクロトロンの運転周期)が変わる。例えば、実線の運転周期で運転した場合には、高いエネルギーのビームが出射され、破線の運転周期で運転した場合には、低いエネルギーのビームが出射されることになる。
【0048】
図14は加速パターンと直線加速装置における各信号との関係を示す図である。シンクロトロン加速装置では出射するビームエネルギーを変化させることで、その運転周期を変更させる必要がある。そのため、直線加速装置からシンクロトロン51に入射するイオンビームもシンクロトロン51の運転周期に合わせて入射する必要がある。
【0049】
このようにタイミングを合わせるために、シンクロトロン51の運転開始時刻に合わせてトリガ信号11を開の状態に切り替えるようにする。すると、このトリガ信号11に応じて直線加速装置が運転状態に入るので、シンクロトロン51の運転周期に応じて直線加速装置からイオンビームが入射されることになる。
【0050】
なお、実際には、直線加速装置が運転状態に入ってからイオンビームが出射されるまでに時間がかかるので、この時間分だけ前にトリガ信号11を発生させるようにする。また、イオン発生用パルス信号12及び加速用パルス信号13の周期はシンクロトロン51での運転周期の中の最も短いものと同じかそれよりも小さな周期になるようにする。
【0051】
この実施の形態では、シンクロトロンの運転周期に合わせて直線加速装置のトリガ信号を制御するようにしているので、実施の形態1と同様の効果を奏するとともに、シンクロトロン運転中にシンクロトロンの加速パターンを変更しても、同時にトリガ信号の周期を変更することで、直線加速装置の運転の変更が可能である。なお、この時も、高周波電源装置およびイオン源電源装置は一定周期で運転させることができる。また、シンクロトロンにおいてビーム加速を必要としない時間帯においては直線加速器を制御してシンクロトロンへのビーム入射を中断できるので、シンクロトロンの各機器の放射化を抑えることができる。
【0052】
実施の形態6.
この実施の形態6は、ビーム輸送系に設けられたビーム診断装置に、直線加速装置のトリガ信号を入力し、このトリガ信号に応じて、ビーム診断装置を動作させるようにしたものである。
【0053】
図15はこの実施の形態6のシンクロトロン加速装置を示す概略図である。図において、51a、51bはシンクロトロン51のビーム輸送系や直線加速装置とシンクロトロン51との間に設けられたビーム診断装置で、このビーム診断装置としては、高速外部トリガーシャッター機能を備えたカメラ等が挙げられる。また、トリガ信号11はタイミング制御器6のみでなく、ビーム診断装置51a、51bにもそれぞれ入力するようにしている。その他は図12と同様であるので説明は省略する。
【0054】
図に示すように、ビーム診断装置51a、51bには、直線加速装置からのトリガ信号11が入力されるので、このトリガ信号11に基づいてビーム診断装置51a、51bの動作を制御できる。例えばビーム診断装置51a、51bがビームの形状を撮影する高速外部トリガーシャッター機能を備えたカメラの場合には、トリガー信号11をカメラの外部トリガーとして用いることで加速されたビームを瞬時に、しかもタイミング良く捕らえることができる。さらに、画像処理装置にトリガ信号11を入力することにより、常にビーム形状が解析できるシステムとすることができる。
【0055】
実施の形態7.
実施の形態5、6では、直線加速装置をシンクロトロン加速装置の前段加速装置として用いる場合について述べたが、この実施の形態では、このシンクロトロン加速装置を粒子線治療装置の加速装置として用い、患者の呼吸状況に応じて前段加速器としての直線加速装置を制御するようにしたものである。
【0056】
図16はこの実施の形態7の粒子線治療装置及び患者を示す概略図である。図において、71は患者、72は患者71の呼吸状態を検出する検出手段としてのセンサーで、この検出手段で検出された検出結果はトリガ信号発生器4に入力される。また、73はシンクロトロン51から出射されるイオンビームを所定位置まで輸送する輸送系、74は患者71等に粒子線を照射する照射装置である。その他は図12と同様であるので説明は省略する。
【0057】
図に示すように、トリガ信号11を制御する信号として患者71の呼吸等を検知するセンサー72からの信号を利用している。患者71の呼吸等を利用する制御方法としては従前から呼吸同期方式として知られているが、この実施の形態では、この呼吸同期方式を用いて、先に説明した直線加速装置を制御するようにしたものである。
【0058】
呼吸や心拍等生理的活動を含めた患者71の動きにより照射の対象である患部が動く場合には、高精度な照射を実現しにくくなるが、患者71の動きを検知して、これを加速器ビーム出射の制御に利用すると、患者71の動きと粒子線の照射タイミングが一致し精度よく照射することができる。より詳細には、患者71の動きによりセンサーからの信号を演算処理装置に入力し、演算処理装置においてビーム加速の可否の情報をトリガー信号11として出力し、このトリガー信号11により、直線加速装置でのビーム加速を制御する。なお、トリガー信号11とビーム加速の関係は実施の形態1と同様にすればよい。
【0059】
この実施の形態では、シンクロトロン加速装置を粒子線治療装置の加速装置として用い、患者の呼吸状況に応じて前段加速器としての直線加速装置を制御するようにしているので、実施の形態1、5と同様の効果を奏するとともに、センサーが照射不可の信号であれば、直線加速装置の段階でビーム加速しないようにしているので、患者への照***度をあげることができる。また、呼吸同期方式を低コストで実現することができる。
【0060】
上記各実施の形態では、イオン発生用パルス信号の周期と加速用パルス信号の周期とを同じにしているが、これは特に限定するものではなく、待機状態時の同一時刻に両パルス信号のパルスが発生しないものであればよい。なお、一方のパルス信号が他方のパルス信号の整数倍の周期を有するのが好ましい。
【0061】
【発明の効果】
本発明にかかる直線加速装置は、イオン源から出射されるイオンを加速してイオンビームを出射する直線加速器と、一定周期のイオン発生用パルス電圧を上記イオン源に印加するイオン源電源装置と、一定周期の加速用パルス電圧を上記直線加速器に印加する高周波電源装置と、待機状態時には、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、運転状態時には、所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を変える制御手段とを備えているので、様々な周期のビームを照射させる場合でも、高周波電源装置、及びイオン源電源装置で発生するパルス電圧を一定周期にすることができ、安定した運転をさせることができる。
【0062】
また、制御手段が、イオン発生用パルス電圧と加速用パルス電圧の両方のパルス発生時刻を変える場合には、両パルス信号のパルスの立ち上がり位置に依存せず、任意の位置で両パルス信号のパルスを同時に発生させることができ、その結果、任意のタイミングで直線加速装置からイオンビームを出射させることができる。
【0063】
さらに、直線加速装置が設置される使用室の入退管理装置から出力される信号に基づいて、待機状態から運転状態に切り替える場合には、使用室への人の入出に応じてビーム加速を遮断することができる。
【0064】
また、本発明にかかるシンクロトロン加速装置は、所定の運転周期で、入射されたイオンビームを加速し、加速されたイオンビームを出射するシンクロトロンと、イオン源から出射されるイオンを加速して上記シンクロトロンに上記イオンビームを出射する直線加速器と、一定周期のイオン発生用パルス電圧を上記イオン源に印加するイオン源電源装置と、一定周期の加速用パルス電圧を上記直線加速器に印加する高周波電源装置と、上記運転周期に基づいて待機状態から運転状態に切り替え、上記待機状態時には、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、上記運転状態時には、所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を変える制御手段とを備えているので、様々な周期のビームを照射させる場合でも、高周波電源装置、及びイオン源電源装置で発生するパルス電圧を一定周期にすることができ、安定した運転をさせることができる。さらに、シンクロトロンの加速パターンが変更されても、運転周期に基づいて待機状態から運転状態に切り替えるようにしているので、加速パターンに応じて直線加速装置の運転の変更をすることができる。
【0065】
また、本発明にかかる量子線治療装置は、患者の呼吸状態を検出する検出手段と、上記患者に粒子線を照射する照射手段と、入射されたイオンビームを加速し、加速されたイオンビームを上記照射手段に出射するシンクロトロンと、イオン源から出射されるイオンを加速して上記シンクロトロンに上記イオンビームを出射する直線加速器と、一定周期のイオン発生用パルス電圧を上記イオン源に印加するイオン源電源装置と、一定周期の加速用パルス電圧を上記直線加速器に印加する高周波電源装置と、上記検出手段で検出された患者の呼吸状態に基づいて待機状態から運転状態に切り替え、上記待機状態時には、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、上記運転状態時には、所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を変える制御手段とを備えているので、様々な周期のビームを照射させる場合でも、高周波電源装置、及びイオン源電源装置で発生するパルス電圧を一定周期にすることができ、安定した運転をさせることができる。さらに、待機状態時には、直線加速装置の段階でビーム加速をしないようにしているので、患者への照***度をあげることができる。
【0066】
また、本発明にかかる加速装置の制御方法は、トリガ信号に基づいて、待機状態から運転状態に切り替え、上記待機状態時には、直線加速装置のイオン源に印加する一定周期のイオン発生用パルス電圧のパルスと上記直線加速装置の直線加速器に印加する加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、上記運転状態時には、所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を変えるようにしているので、様々な周期のビームを照射させる場合でも、高周波電源装置、及びイオン源電源装置で発生するパルス電圧を一定周期にすることができ、安定した運転をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の直線加速装置の構成を示す図である。
【図2】 図1に示した直線加速装置の各信号間のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図3】 図1に示した直線加速装置の各信号間のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図4】 本発明の実施の形態2の直線加速装置の構成を示す図である。
【図5】 図4に示した直線加速装置の各信号間のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図6】 図4に示した直線加速装置の各信号間のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図7】 本発明の実施の形態3の直線加速装置の構成を示す図である。
【図8】 図7に示した直線加速装置の各信号間のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図9】 本発明の実施の形態4の直線加速装置及びこの直線加速装置が設置される使用室を示す図である。
【図10】 入退管理装置から出力される信号とトリガ信号との関係を示すタイミングチャートである。
【図11】 本発明の実施の形態4の直線加速装置を示す図である。
【図12】 本発明の実施の形態5のシンクロトロン加速装置を示す図である。
【図13】 図12に示したシンクロトロンの加速パターンを示す図である。
【図14】 加速パターンと直線加速装置における各信号との関係を示す図である。
【図15】 本発明の実施の形態6の直線加速装置を示す図である。
【図16】 本発明の実施の形態7の粒子線治療装置及び患者を示す図である。
【符号の説明】
1 直線加速器 1a イオン源
1b イオンビーム 2 イオン源電源装置
3 高周波電源装置 4 ゲート信号発生器
5 パルス信号発生器
6、6a、6b タイミング制御器
11 ゲート信号 12 イオン源電源パルス信号
13 高周波電源パルス信号
41 遮蔽壁 42 ドア
43 入退管理装置 44 パルス制御装置
45 エリアモニタ放射線監視装置
51 シンクロトロン 51a、51b ビーム診断装置
71 患者 72 検出手段
73 輸送系 74 照射装置
Claims (6)
- イオン源から出射されるイオンを加速してイオンビームを出射する直線加速器と、第1の一定周期のイオン発生用パルス電圧を上記イオン源に印加するイオン源電源装置と、上記第1の周期との初期位相の違いによって待機状態時には上記イオン発生用パルス電圧とは同時にパルスが発生しない第2の一定周期の加速用パルス電圧を上記直線加速器に印加する高周波電源装置と、上記待機状態時には、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、運転状態時には、上記第1または第2の一定周期の正の整数倍の所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、周期毎の上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を上記第1または第2の一定周期により定まる時刻から変える制御手段とを備えたことを特徴とする直線加速装置。
- 制御手段は、イオン発生用パルス電圧と加速用パルス電圧の両方のパルス発生時刻を変えることを特徴とする請求項1記載の直線加速装置。
- 直線加速装置が設置される使用室の入退管理装置から出力される信号に基づいて、待機状態から運転状態に切り替えることを特徴とする請求項1記載の直線加速装置。
- 所定の運転周期で、入射されたイオンビームを加速し、加速されたイオンビームを出射するシンクロトロンと、イオン源から出射されるイオンを加速して上記シンクロトロンに上記イオンビームを出射する直線加速器と、第1の一定周期のイオン発生用パルス電圧を上記イオン源に印加するイオン源電源装置と、上記第1の周期との初期位相の違いによって待機状態時には上記イオン発生用パルス電圧とは同時にパルスが発生しない第2の一定周期の加速用パルス電圧を上記直線加速器に印加する高周波電源装置と、上記運転周期に基づいて上記待機状態から運転状態に切り替え、上記待機状態時には、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、上記運転状態時には、上記第1又は第2の一定周期の正の整数倍の所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、周期毎の上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を上記第1または第2の一定周期により定まる時刻から変える制御手段とを備えたことを特徴とするシンクロトロン加速装置。
- 患者の呼吸状態を検出する検出手段と、上記患者に粒子線を照射する照射手段と、入射されたイオンビームを加速し、加速されたイオンビームを上記照射手段に出射するシンクロトロンと、イオン源から出射されるイオンを加速して上記シンクロトロンに上記イオンビームを出射する直線加速器と、第1の一定周期のイオン発生用パルス電圧を上記イオン源に印加するイオン源電源装置と、上記第1の周期との初期位相の違いによって待機状態時には上記イオン発生用パルス電圧とは同時にパルスが発生しない第2の一定周期の加速用パルス電圧を上記直線加速器に印加する高周波電源装置と、上記検出手段で検出された患者の呼吸状態に基づいて上記待機状態から運転状態に切り替え、上記待機状態時には、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスとが同一時刻に発生しないように、かつ、上記運転状態時には、上記第1または第2の一定周期の正の整数倍の所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、周期毎の上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を上記第1または第2の一定周期により定まる時刻から変える制御手段とを備えたことを特徴とする粒子線治療装置。
- トリガ信号に基づいて、待機状態から運転状態に切り替え、上記待機状態時には、直線加速装置のイオン源に印加する第1の一定周期のイオン発生用パルス電圧のパルスと上記直線加速装置の直線加速器に印加する、上記第1の周期との初期位相の違いによって上記待機状態時には上記イオン発生用パルス電圧とは同時にパルスが発生しない第2の一定周期の加速用パルス電圧のパルスとが、同一時刻に発生しないように、かつ、上記運転状態時には、上記第1または第2の一定周期の正の整数倍の所定周期毎に、上記イオン発生用パルス電圧のパルスと上記加速用パルス電圧のパルスが同時に発生するように、周期毎の上記イオン発生用パルス電圧または上記加速用パルス電圧のパルス発生時刻を上記第1または第2の一定周期により定まる時刻から変えることを特徴とする加速装置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000143131A JP3899781B2 (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | 直線加速装置、シンクロトロン加速装置、粒子線治療装置および加速装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000143131A JP3899781B2 (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | 直線加速装置、シンクロトロン加速装置、粒子線治療装置および加速装置の制御方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006298876A Division JP4179372B2 (ja) | 2006-11-02 | 2006-11-02 | 直線加速装置、シンクロトロン加速装置、粒子線治療装置および加速装置の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001326098A JP2001326098A (ja) | 2001-11-22 |
JP3899781B2 true JP3899781B2 (ja) | 2007-03-28 |
Family
ID=18649993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000143131A Expired - Lifetime JP3899781B2 (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | 直線加速装置、シンクロトロン加速装置、粒子線治療装置および加速装置の制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3899781B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7947969B2 (en) | 2007-06-27 | 2011-05-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Stacked conformation radiotherapy system and particle beam therapy apparatus employing the same |
JP5456562B2 (ja) * | 2010-04-30 | 2014-04-02 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子ビーム発生装置、荷電粒子ビーム照射装置及びそれらの運転方法 |
JP6523929B2 (ja) * | 2015-11-19 | 2019-06-05 | 株式会社東芝 | 粒子線加速システム、粒子線加速制御方法、及び粒子線治療装置 |
CN106132058A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-11-16 | 苏州雷泰医疗科技有限公司 | 一种同源多能加速器及加速器治疗装置 |
US10367508B1 (en) | 2018-05-18 | 2019-07-30 | Varex Imaging Corporation | Configurable linear accelerator trigger distribution system and method |
CN110327555B (zh) * | 2019-08-08 | 2024-05-03 | 山东新华医疗器械股份有限公司 | 一种医用直线加速器及医疗器械 |
CN111132440A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-05-08 | 江苏海明医疗器械有限公司 | 一种调制器的多信号源选择电路及其控制方法 |
-
2000
- 2000-05-16 JP JP2000143131A patent/JP3899781B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001326098A (ja) | 2001-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4179372B2 (ja) | 直線加速装置、シンクロトロン加速装置、粒子線治療装置および加速装置の制御方法 | |
JP3602985B2 (ja) | 円形加速器の制御方法及び制御装置 | |
JP5766304B2 (ja) | 荷電粒子加速器及び粒子線治療装置 | |
JP4633002B2 (ja) | 荷電粒子ビーム加速器のビーム出射制御方法及び荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子ビーム照射システム | |
JP5562627B2 (ja) | 加速器の制御装置 | |
CN102762023B (zh) | 圆形加速器、及圆形加速器的运行方法 | |
KR102057099B1 (ko) | 가속기 제어 장치, 가속기 제어 방법, 및 입자선 치료 장치 | |
JP3899781B2 (ja) | 直線加速装置、シンクロトロン加速装置、粒子線治療装置および加速装置の制御方法 | |
JP4863395B2 (ja) | 高輝度x線発生装置および方法 | |
JP3592396B2 (ja) | 粒子加速器のタイミング制御装置 | |
US9596746B2 (en) | Charged particle beam generator, charged particle irradiation system, method for operating charged particle beam generator and method for operating charged particle irradiation system | |
JPH10270200A (ja) | 出射ビーム強度制御装置及び制御方法 | |
US20110007875A1 (en) | Device and method for adjusting collision timing between electron beam and laser light | |
Johnson et al. | MEBT laser notcher (chopper) for booster loss reduction | |
JP6230066B2 (ja) | 粒子線照射制御装置およびその制御方法 | |
JP3833390B2 (ja) | 粒子加速器のタイミング制御装置 | |
JPH10247600A (ja) | 陽子加速器 | |
JP3574345B2 (ja) | Rf制御装置およびその応用システム | |
JP5368173B2 (ja) | 高周波加速装置及び環状型加速器 | |
US20240151659A1 (en) | Fluoroscopic image capturing apparatus | |
JP6037675B2 (ja) | 高周波制御装置および粒子線治療装置 | |
JPH10106800A (ja) | 荷電粒子ビーム照射装置 | |
JPH11297500A (ja) | 加速器システムとその運転方法 | |
JP2002143328A (ja) | 荷電粒子線発生装置とその運転方法 | |
JP5113287B2 (ja) | X線計測装置及びx線計測方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040707 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050902 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051004 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051205 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060905 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061102 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20061114 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061218 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3899781 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100112 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110112 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120112 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |