JP5280390B2 - Charged particle beam irradiation system - Google Patents
Charged particle beam irradiation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5280390B2 JP5280390B2 JP2010045396A JP2010045396A JP5280390B2 JP 5280390 B2 JP5280390 B2 JP 5280390B2 JP 2010045396 A JP2010045396 A JP 2010045396A JP 2010045396 A JP2010045396 A JP 2010045396A JP 5280390 B2 JP5280390 B2 JP 5280390B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- irradiation
- charged particle
- particle beam
- spot
- dose
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、粒子線照射システムに係り、特に荷電粒子ビームを腫瘍等の患部に照射して治療する荷電粒子ビーム照射システムに関する。 The present invention relates to a particle beam irradiation system, and more particularly to a charged particle beam irradiation system that treats a diseased part such as a tumor by irradiating it with a charged particle beam.
癌などの患者の患部に陽子及び炭素イオン等のいずれかの荷電粒子ビーム（イオンビーム）を照射する治療方法が知られている。この治療に用いる粒子線照射システムは、荷電粒子ビーム発生装置、ビーム輸送系、及び照射装置を備えている。 A treatment method is known in which an affected part of a patient such as cancer is irradiated with a charged particle beam (ion beam) such as protons or carbon ions. The particle beam irradiation system used for this treatment includes a charged particle beam generator, a beam transport system, and an irradiation device.
照射装置の照射方式としては、散乱体によってビームを広げた後に患部形状に合わせて切り出す散乱体方式や、細いビームを患部領域内に走査させるビーム走査方式が知られている（例えば、非特許文献１、２０８４〜２０８９頁参照）。
As an irradiation method of the irradiation apparatus, a scatterer method in which a beam is expanded by a scatterer and then cut out according to the shape of the affected part, or a beam scanning method in which a thin beam is scanned in the affected part region is known (for example, non-patent
ビーム走査方式を用いた粒子線照射システムにおいて、荷電粒子ビーム発生装置の加速器で加速された荷電粒子ビームは、ビーム輸送系を経て照射装置に達し、照射装置に備えられた走査用電磁石でビーム進行方向に垂直な面で走査され、照射装置から患者の患部に照射される。 In the particle beam irradiation system using the beam scanning method, the charged particle beam accelerated by the accelerator of the charged particle beam generator reaches the irradiation device through the beam transport system, and the beam travels by the scanning electromagnet provided in the irradiation device. Scanning is performed on a plane perpendicular to the direction, and the affected area of the patient is irradiated from the irradiation device.
ビーム走査方式において一様な照射野分布を形成する方法としては、上記の細いビーム適切に散乱させた後に円形、らせん状、あるいはジグザグ状に走査するワブラー法が知られている（特許文献１参照）。この場合には形成された一様分布を患部形状に合わせて切り出す必要がある。 As a method of forming a uniform irradiation field distribution in the beam scanning method, there is known a wobbler method in which a thin beam is appropriately scattered and then scanned in a circular shape, a spiral shape, or a zigzag shape (see Patent Document 1). ). In this case, it is necessary to cut out the formed uniform distribution according to the shape of the affected part.
一方、細いビームを患部形状に合致させる、また一様ではなく任意の線量分布を形成する方法としてはスポットスキャン法が知られている（例えば、非特許文献１、２０８９〜２０９０頁参照）。これは患部形状を微小な標的区画（照射スポット）に分割しその区画ごとに所望の照射線量を予め設定して照射するものである。
On the other hand, a spot scanning method is known as a method of matching a narrow beam with the shape of an affected part and forming an arbitrary dose distribution that is not uniform (see, for example, Non-Patent
スポットスキャン方式の照射装置では、走査電磁石の励磁電流を変化させてビームの走査面上位置（照射位置）を制御するが、荷電粒子発生装置全体のビーム位置再現性、安定性等の様々な要因によりビームの位置がずれる可能性がある。そこで、これに対応するために照射線量を測定する以外にビーム位置を検出するビーム位置モニタを設け、ビームが正しい位置に照射されているかを判定し、その誤差が所定の許容値範囲を大きい場合は異常と判定し、インターロック信号を出力し荷電粒子ビームの発生を停止する制御手段が提唱されている（例えば、特許文献２）。また、ビーム位置のより正確な把握のため照射装置内に複数のビーム位置モニタを設けて、ビームの位置だけではなくその角度まで算出し判定に用いる制御手段も提唱されている（例えば、特許文献３）。 In the spot scan type irradiation device, the excitation current of the scanning electromagnet is changed to control the position on the scanning surface (irradiation position) of the beam, but various factors such as the beam position reproducibility and stability of the entire charged particle generator May cause the beam position to shift. Therefore, in order to cope with this, a beam position monitor that detects the beam position is provided in addition to measuring the irradiation dose, and it is determined whether the beam is irradiated at the correct position, and the error is larger than the predetermined tolerance range. Has been proposed as a control means that outputs an interlock signal and stops the generation of a charged particle beam (for example, Patent Document 2). In addition, for more accurate grasping of the beam position, a control means is also proposed in which a plurality of beam position monitors are provided in the irradiation apparatus, and not only the position of the beam but also the angle is calculated and used for determination (for example, patent document) 3).
スポットスキャン法において、将来ニーズとしてさらなる高精度な照射を目指し照射位置でのビーム径をより小さくする要求がある（例えば、非特許文献２）。一方、治療可能な患者数をなるべく増加させるための高線量率化の要求もある。ビーム径を小さくするとビーム位置の測定に要するモニタの高分解能化が必要となり、その演算のための時間がより長くなることが想定される。このように照射位置精度を担保し安全性を保つために実施されているビーム位置の測定及びその演算と判定の手段が複雑になるに従い、その時間が長期化し、スポットスキャン方式において必要な線量を照射するまでの時間内に占める増加して、照射時間が長くなる可能性がある。またその演算・判定時間の短縮化のためには演算用の回路や制御動作の高速化などが必要となる可能性がある。 In the spot scanning method, there is a demand for further reducing the beam diameter at the irradiation position aiming at higher-precision irradiation as a future need (for example, Non-Patent Document 2). On the other hand, there is also a demand for a higher dose rate to increase the number of treatable patients as much as possible. When the beam diameter is reduced, it is necessary to increase the resolution of the monitor required for measuring the beam position, and it is assumed that the time for the calculation becomes longer. As the measurement of the beam position and the calculation and determination means carried out in order to guarantee the irradiation position accuracy and maintain safety in this way become complicated, the time becomes longer, and the dose required in the spot scan method is increased. There is a possibility that the irradiation time will be increased due to an increase in the time until irradiation. Further, in order to shorten the calculation / determination time, there is a possibility that a calculation circuit or a high-speed control operation may be required.
本発明の目的は、スポットスキャン法によるビーム照射に際して、照射位置精度を担保し安全性を保つためのビーム照射位置・幅の演算と判定に要する時間が長くなった場合でも、照射位置精度を維持したまま照射時間を短縮できる荷電粒子ビーム照射システムを提供することにある。 The purpose of the present invention is to maintain the irradiation position accuracy even when the time required for the calculation and determination of the beam irradiation position and width for ensuring the irradiation position accuracy and maintaining safety during beam irradiation by the spot scanning method is increased. It is another object of the present invention to provide a charged particle beam irradiation system that can shorten the irradiation time.
上記目的を達成するために、本発明は、荷電粒子ビーム発生装置と、走査電磁石を有する照射装置と、照射線量計測装置と、ビーム位置計測装置とを備え、１つのスポットに照射される荷電粒子ビームの照射線量が目標線量に達したときに、走査電磁石の励磁電流を制御して荷電粒子ビームを走査し照射位置を次のスポットに変更する荷電粒子ビーム照射システムにおいて、荷電粒子ビーム位置検出装置からの信号に基づき、荷電粒子ビームの位置・幅を算出しかつこの荷電粒子ビームの位置・幅の演算値が許容値を逸脱しているかどうかの判定を行い、演算値が許容値を逸脱している場合にインターロック信号を出力し、荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を停止する制御装置を備え、この制御装置は、荷電粒子ビームの位置・幅を算出する演算中にも荷電粒子ビームを照射するよう前記荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を制御する。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a charged particle beam generator, an irradiation device having a scanning electromagnet, an irradiation dose measuring device, and a beam position measuring device, and charged particles irradiated to one spot. In a charged particle beam irradiation system that controls the excitation current of a scanning magnet to scan a charged particle beam and change the irradiation position to the next spot when the beam irradiation dose reaches a target dose, a charged particle beam position detection device The position and width of the charged particle beam is calculated on the basis of the signal from the signal, and it is determined whether the calculated value of the position and width of the charged particle beam deviates from the allowable value. The calculated value deviates from the allowable value. A control device that outputs an interlock signal and stops the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator. Even during operation for calculating the location, width and controls the extraction of the charged particle beam from said charged particle beam generator to irradiate the charged particle beam.
かかる構成により、照射位置精度を担保し安全性を保つためのビーム照射位置・幅の演算と判定を次のスポット（線量区画）の照射間にも実施できるため、その演算と判定に要する時間が長くなった場合でも照射時間を長くすることを避け、照射時間を短縮できる。 With this configuration, the calculation and determination of the beam irradiation position and width for ensuring the irradiation position accuracy and maintaining safety can be performed even during irradiation of the next spot (dose section), so the time required for the calculation and determination Even if it becomes longer, it is possible to avoid increasing the irradiation time and shorten the irradiation time.
また、本発明においては、制御装置は、荷電粒子ビームの位置・幅の演算値が許容値を逸脱していると判定した時点で、あるスポットに荷電粒子ビームが照射されている場合は、そのスポットへの照射完了を待って荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を停止する。これは照射中のスポットに対する照射を途中で中断した場合、その照射により生じる照射線量計測装置やビーム位置計測装置での信号出力が不足し、計測が不正確となるのを防止するためである。そして、本発明の制御装置は、１つのスポットへの荷電粒子ビームの照射開始以降、その後の荷電粒子ビームの走査完了の時点までの照射線量と、そのビーム走査完了の時点での次のスポットの照射線量の和が既定量未満であるときは、荷電粒子ビームの走査完了とともに次のスポットの照射を開始するが、照射線量の和が規定量を超えているときは、荷電粒子ビームの位置・幅を算出する演算が完了するまで、次のスポットの照射を開始しないよう荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を制御する。 In the present invention, when the control device determines that the calculated value of the position / width of the charged particle beam deviates from the allowable value, if the charged particle beam is irradiated to a certain spot, Waiting for completion of irradiation of the spot, the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator is stopped. This is to prevent inaccurate measurement due to insufficient signal output in the irradiation dose measuring device or beam position measuring device generated by the irradiation when the irradiation to the spot being irradiated is interrupted. Then, the control device of the present invention provides the irradiation dose from the start of irradiation of the charged particle beam to one spot to the time when the subsequent scanning of the charged particle beam is completed, and the next spot at the time of completion of the beam scanning. When the sum of the irradiation doses is less than the predetermined amount, irradiation of the next spot is started upon completion of scanning of the charged particle beam, but when the sum of the irradiation doses exceeds the specified amount, the position of the charged particle beam Until the calculation of the width is completed, the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator is controlled so as not to start irradiation of the next spot.
かかる構成により、ビーム位置・幅の判定によるビーム出射を停止させるインターロック信号が既定の照射線量内にて完了し、照射の精度を向上させ正常組織への照射を低減することができる。 With this configuration, the interlock signal for stopping the beam emission based on the beam position / width determination is completed within the predetermined irradiation dose, and the irradiation accuracy can be improved and the irradiation to the normal tissue can be reduced.
本発明によれば、スポットスキャン法によるビーム照射に際して、照射位置精度を担保し安全性を保つためのビーム照射位置・幅の演算と判定に要する時間が長くなった場合でも、ビーム位置演算のための非常に高速な装置を用いずに、照射位置精度を維持したまま照射時間を短縮することができる。 According to the present invention, in beam irradiation by the spot scanning method, even when the time required for calculation and determination of the beam irradiation position / width for ensuring the irradiation position accuracy and maintaining safety becomes long, it is possible to calculate the beam position. Therefore, the irradiation time can be shortened while maintaining the irradiation position accuracy without using a very high-speed apparatus.
以下、本発明の好適な実施形態である荷電粒子ビーム照射システムについて、図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における荷電粒子ビーム照射システムの全体構成を示す概略図である。
Hereinafter, a charged particle beam irradiation system according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a charged particle beam irradiation system according to a first embodiment of the present invention.
荷電粒子ビーム照射システム１００は、荷電粒子ビーム発生装置２００と、発生した荷電粒子ビームを治療室４００まで導くビーム輸送系３００と、治療室４００で患者４の患部４１（図２に記載）の形状に合わせて荷電粒子ビームを照射する照射装置５００と、制御装置６００とから構成される。
The charged particle
荷電粒子ビーム発生装置２００は、前段加速器２１と、前段加速器２１で予め加速した荷電粒子を所定のエネルギーまで加速したのち出射するシンクロトロン２０とを有する。（なお、このシンクロトロンに代えて、例えばサイクロトロン等のような前段加速器を有しない加速器を用いてもよい。）
シンクロトロン２０は、荷電粒子ビームを周回させるための複数の偏向電磁石２２及び複数の四極電磁石（図示せず）と、周回する荷電粒子ビームを加速させる加速装置２３と所定のエネルギーまで加速した荷電粒子ビームを出射する出射装置２４を有する。
The charged
The
出射装置２４は、出射用高周波印加電極（図示せず）を有し、この高周波印加電極が出射用スイッチ２５を介して高周波電源２６に接続されており、出射用スイッチ２５の開閉により荷電粒子ビームの出射をＯＮ／ＯＦＦする。
The extraction device 24 has an extraction high-frequency application electrode (not shown), and this high-frequency application electrode is connected to a high-frequency power source 26 via an
ビーム輸送系３００は、複数の偏向電磁石３１と複数の四極電磁石（図示せず）を有し、シンクロトロン２０から出射された荷電粒子ビームを照射装置５００に輸送するようになっている。
The
ここで、図２を用いて本実施形態による荷電粒子ビーム照射システムに用いる照射装置５００の構成について説明する。
Here, the configuration of the
照射装置５００は、ビーム輸送系３００で導かれた荷電粒子ビームを水平（図中Ｘ方向）、垂直（紙面に垂直方向）に走査し患者４の患部４１の形状に合致させるためのＸ方向走査電磁石５１ＡとＹ方向走査電磁石５１Ｂを有し、これらの走査電磁石５１Ａ，５１Ｂは走査電磁石用電源６１Ａ，６１Ｂとそれぞれ接続される。走査電磁石電源６１Ａ，６１Ｂは電源制御装置６２により制御される。走査電磁石５１Ａ，５１Ｂにより偏向された荷電粒子ビームは、ビーム位置モニタ５２Ａ及び線量モニタ５３Ａを通過し、照射標的である患部４１に照射される。ビーム位置モニタ５２Ａはビーム位置計測装置５２Ｂに接続され、ビーム位置計測装置５２Ｂは荷電粒子ビームの位置及び幅（広がり）を計測し、線量モニタ５３Ａは照射線量計測装置５３Ｂに接続され、照射線量計測装置５３Ｂは荷電粒子ビームの照射量を計測する。
The
ビーム位置モニタ５２ＡはＸ方向、Ｙ方向それぞれに一定間隔ごとに並行にワイヤーが張られた電離箱構造となっている。ワイヤーには高電圧が印加されており、荷電粒子ビームがビーム位置モニタ５２Ａを通過するとビーム位置モニタ５２Ａ内の空気が電離されその電荷量は最も近いワイヤーに集められる。ビーム位置計測装置５２Ｂは、各ワイヤー付近を通過して荷電粒子ビームの量に比例する信号をワイヤーより読みだすことで荷電粒子ビームの分布データを得ることが出来、ビーム位置すなわち分布の重心位置とビーム幅すなわち分布の標準偏差を算出することができる。なお、ビーム位置モニタ５２Ａにはワイヤーを張り信号を得るタイプ以外にも複数の電離箱を平面内に２次元に配置するタイプもありうる。 The beam position monitor 52A has an ionization chamber structure in which wires are stretched in parallel at regular intervals in the X and Y directions. A high voltage is applied to the wire, and when the charged particle beam passes through the beam position monitor 52A, the air in the beam position monitor 52A is ionized and the charge amount is collected on the nearest wire. The beam position measuring device 52B can obtain distribution data of the charged particle beam by reading a signal proportional to the amount of the charged particle beam passing through the vicinity of each wire from the wire. The beam width, ie the standard deviation of the distribution can be calculated. The beam position monitor 52A may be of a type in which a plurality of ionization chambers are two-dimensionally arranged in a plane other than a type in which a wire is stretched to obtain a signal.
図２は、照射制御装置６４の処理機能も示しており、照射制御装置６４は、信号取得部６４Ａ、ビーム位置・幅演算部６４Ｂ、メモリ６４Ｃ、信号取得部６４Ｄ、照射線量演算部６４Ｅからなるスポット進行判定部６４Ｆを備えている。
FIG. 2 also shows a processing function of the irradiation control device 64. The irradiation control device 64 includes a signal acquisition unit 64A, a beam position / width calculation unit 64B, a
ここで、図２及び図３を用いてスポットスキャン法について説明する。図３は、荷電粒子ビームの上流側から患部４１を見た説明図である。 Here, the spot scanning method will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an explanatory view of the affected part 41 as viewed from the upstream side of the charged particle beam.
図２に示したように患者４の患部４１に対して、その患部形状を３次元的な複数の深さ方向（図中Ｚ方向）の層に分割し、各層をさらに図３に示すように、荷電粒子ビームの進行方向を横切る方向である水平方向（図中Ｘ−Ｙ方向）に２次元的に分割して複数の線量区画４２（以下照射スポット）を設定する。深さ方向は荷電粒子ビームの到達進度に対応しシンクロトロンから出射される荷電粒子ビームのエネルギー変更、あるいは照射装置５００より上流でのエネルギー吸収体挿入などによる荷電粒子ビームのエネルギー変更により変更されて各層を選択的に照射する。各層内では図３に示す例えば４３のような経路に沿って走査電磁石５１Ａ，５１Ｂで荷電粒子ビームを２次元的に走査して各照射スポットに所定の線量を与える。各照射スポットに照射される荷電粒子ビームの量は線量モニタ５３Ａ及び照射線量計測装置５３Ｂで計測され、荷電粒子ビームの位置やその広がり（幅）はビーム位置モニタ５２Ａ及びビーム位置計測装置５２Ｂで計測される。
As shown in FIG. 2, for the affected part 41 of the
上述したスポットスキャン照射制御は照射制御装置６４によって行う。照射制御装置６４は、複数の照射スポットのうちの１つのスポットに照射される荷電粒子ビームの照射線量が目標線量に達したときに、走査電磁石５１Ａ又は５１Ｂの励磁電流を制御して荷電粒子ビームを走査し照射位置を次の照射スポットに変更する。また、本実施形態はいわゆるディスクリートスポットスキャン方式によるものであり、照射制御装置６４は、１つのスポットに照射される荷電粒子ビームの照射線量が目標線量に達したときに、荷電粒子ビーム発生装置２００からの荷電粒子ビームの出射を停止し、このビーム出射の停止状態で、走査電磁石５１Ａ又は５１Ｂの励磁電流を制御して荷電粒子ビームを走査し照射位置を次の照射スポットに変更し、この変更後に、荷電粒子ビーム発生装置２００からの荷電粒子ビームの出射を開始するよう制御する。
The spot scan irradiation control described above is performed by the irradiation control device 64. The irradiation control device 64 controls the excitation current of the scanning electromagnet 51A or 51B to control the charged particle beam when the irradiation dose of the charged particle beam irradiated to one of the plurality of irradiation spots reaches the target dose. And the irradiation position is changed to the next irradiation spot. Further, the present embodiment is based on a so-called discrete spot scanning method, and the irradiation control device 64 has a charged
また、照射制御装置６４は、ビーム位置モニタ５２Ａ及びビーム位置計測装置５２Ｂから得られた信号を照射制御装置６４内の信号取得部６４Ａより読み出した後、ビーム位置・幅演算部６４Ｂにてビーム位置とその幅を演算し、この荷電粒子ビームの位置・幅の演算値が許容値を逸脱しているかどうかを判定する。そして、荷電粒子ビームの位置・幅の演算値が許容値を逸脱している場合は中央制御装置６５を介して加速器制御装置６６にインターロック信号を出力し、荷電粒子ビーム発生装置２００からの荷電粒子ビームの出射を停止する。
The irradiation control device 64 reads the signals obtained from the beam position monitor 52A and the beam position measurement device 52B from the signal acquisition unit 64A in the irradiation control device 64, and then the beam position / width calculation unit 64B reads the beam position. And the width thereof are calculated, and it is determined whether or not the calculated value of the position / width of the charged particle beam deviates from the allowable value. When the calculated value of the position / width of the charged particle beam deviates from the allowable value, an interlock signal is output to the accelerator controller 66 via the central controller 65, and the charged
ここで、より正確な位置や幅の測定のためにはビーム位置モニタ５２Ａは荷電粒子ビームの幅に対して十分小さい間隔のワイヤーを備えている必要があり、高精度な照射を目指して照射位置でのビーム径をより小さくした場合は、ビーム位置モニタ５２Ａに到達する荷電粒子ビームの幅が小さければ小さいほどそのワイヤー間間隔を小さくせざるを得ない。また照射可能な患部の大きさ、すなわち照射装置としての最大照射野サイズを大きくすればビーム位置モニタ５２Ａの測定可能な領域を大きくせざるを得ず、演算に用いる信号の数が大きくなる。このように演算に用いる信号の数が大きくなると、ビーム照射位置・幅の演算と判定に要する時間が長くなることが想定される。本実施の形態は、ビーム照射位置・幅の演算と判定に要する時間が長くなった場合でも、ビーム位置演算のための非常に高速な装置を用いずに、照射位置精度を維持したまま照射時間を短縮することができるようにしたものである。以下にその詳細を説明する。 Here, in order to measure the position and width more accurately, the beam position monitor 52A needs to be provided with a wire having a sufficiently small interval with respect to the width of the charged particle beam. When the beam diameter is made smaller, the distance between the wires has to be reduced as the width of the charged particle beam reaching the beam position monitor 52A is smaller. Also, if the size of the affected area that can be irradiated, that is, the maximum irradiation field size as the irradiation apparatus is increased, the measurable area of the beam position monitor 52A must be increased, and the number of signals used for calculation increases. If the number of signals used for the calculation increases as described above, it is assumed that the time required for the calculation and determination of the beam irradiation position / width becomes longer. In this embodiment, even when the time required for the calculation and determination of the beam irradiation position / width becomes long, the irradiation time is maintained while maintaining the irradiation position accuracy without using a very high speed apparatus for beam position calculation. Can be shortened. Details will be described below.
まず、図４のタイムチャートを用いて本実施形態の荷電粒子ビーム照射システムによるスポットスキャン法の第１の例の動作について説明する。この実施形態は、上述したように、照射スポットへ荷電粒子ビームを照射した後の照射スポット位置を変更する間には荷電粒子ビーム照射を照射しない、いわゆるディスクリートスポットスキャン方式によるものである。 First, the operation of the first example of the spot scan method by the charged particle beam irradiation system of this embodiment will be described using the time chart of FIG. As described above, this embodiment is based on a so-called discrete spot scanning method in which charged particle beam irradiation is not performed while the irradiation spot position is changed after the irradiation spot is irradiated with the charged particle beam.
図４のタイムチャートは図３に示した患部内のある層を照射している間の動作を示す。 The time chart of FIG. 4 shows the operation while irradiating a certain layer in the affected area shown in FIG.
図４において、横軸は時間ｔを示している。図４（Ａ）の縦軸は照射制御装置６４から中央制御装置６５、加速器制御装置６６を介し出射用スイッチ２５に出力する開閉信号、すなわち荷電粒子ビームの出射を制御するビームＯＮ／ＯＦＦ信号である。図４（Ａ）に４つのＯＮ状態、すなわち４つの照射スポットがあるので、これらをそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４とする。ここで、最初のビームＯＮ信号は、医師やセラピストが照射開始を指示した後、例えばシンクロトロン２０のビーム入射、加速等のプロセスを経て、荷電粒子ビーム発生装置２００のを含むシステム全体の動作準備が完了し、荷電粒子ビームが照射可能な状態になった時点で発生する。
In FIG. 4, the horizontal axis indicates time t. The vertical axis in FIG. 4A is an opening / closing signal output from the irradiation controller 64 to the
図４（Ｂ）の縦軸は照射された荷電粒子ビームの照射量を線量モニタ５３Ａ及び照射線量計測装置５３Ｂで測定したもので、ビームＯＮと同時に照射量が積算されていき、その計測信号は照射制御装置６４の信号取得部６４Ｄを介して照射線量演算部６４Ｅに取り込まれる。照射線量演算部６４Ｅは、積算線量が予め定められた量に達したところでビームＯＦＦし、測定量を照射制御装置６４のメモリ６４Ｃにて記憶後、照射線量計測装置５３Ｂはリセットされる。なおここでは線量モニタ５３Ａ及び照射線量計測装置５３Ｂで計測される照射量を照射スポット毎にリセットするよう図示しているが、常に積算しその差分で照射量を判定してもよい。
The vertical axis in FIG. 4B is a measurement of the irradiation amount of the irradiated charged particle beam measured by the dose monitor 53A and the irradiation
図４（Ｃ）は実際の荷電粒子ビームの照射電流を示しており、図４（Ｂ）で示した通り所定の線量に達してビームＯＦＦとなった後にもＯＦＦの反応時間があるため、微小な量の荷電粒子ビームが照射されることを示している。 FIG. 4C shows an actual charged particle beam irradiation current. As shown in FIG. 4B, there is a reaction time of OFF after reaching a predetermined dose and turning off the beam. It shows that a large amount of charged particle beam is irradiated.
図４（Ｄ）の縦軸は図４（Ｃ）で示した照射ビームの位置・幅を測定するビーム位置モニタ５２Ａ及びビーム位置計測装置５２Ｂの測定状態を示し、例えば照射スポットＳ１の計測、すなわちＭ１の区間での信号収集を照射制御装置６４の信号取得部６４Ａが行う。図４（Ｄ）に示したビーム位置計測装置の信号収集が完了した後、ビーム位置・幅演算部６４Ｂは、その取得した信号を基にビーム位置や幅（標準偏差）を演算し、予め照射制御装置６４のメモリ６４Ｃに設定されている許容値と比較しビーム位置・幅の値が所望の誤差範囲内にあるかどうかを判定する。図４（Ｅ）の縦軸はそのビーム位置・幅の演算実施状態を示しており、例えば照射スポットＳ１に対応した区間Ｍ１の測定信号を用いた演算を区間Ｃ１にてビーム位置・幅演算部６４Ｂが実施する。
The vertical axis in FIG. 4D shows the measurement state of the beam position monitor 52A and the beam position measuring device 52B for measuring the position and width of the irradiation beam shown in FIG. 4C. For example, the measurement of the irradiation spot S1, that is, The signal acquisition unit 64A of the irradiation control device 64 performs signal collection in the section M1. After the signal collection of the beam position measurement apparatus shown in FIG. 4D is completed, the beam position / width calculation unit 64B calculates the beam position and width (standard deviation) based on the acquired signal and performs irradiation in advance. It is compared with an allowable value set in the
ビーム位置・幅の演算結果が許容値を逸脱した場合には照射制御装置６４がインターロック信号を発生し、次の照射スポットへの進行を停止させる。例えば照射スポットＳ１のビーム位置・幅演算結果が許容値を逸脱した場合には区間Ｃ１終了後、図４中のタイミングＴ１にて進行が停止する。 When the calculation result of the beam position / width deviates from the allowable value, the irradiation control device 64 generates an interlock signal and stops progressing to the next irradiation spot. For example the section C1 after completion if the beam position and width the operation result of the irradiation spots S1 deviates the allowable value, it proceeds at the timing T 1 of the in Figure 4 is stopped.
図４（Ｆ）の縦軸は、図３に示したように荷電粒子を２次元的に走査する場合の走査電磁石電源６１Ａあるいは６１Ｂの電流パターンを示している。このパターンは照射制御装置６４において予め定められたパターンとなっており、各照射スポットでの照射線量が既定値に達し照射ビームが停止した後に順次励磁量を変更し、照射位置を変更する動作を示している。
The vertical axis in FIG. 4F indicates the current pattern of the scanning
図４（Ｇ）の縦軸は走査電磁石電源６１Ａ又は６１Ｂの状態を示し、励磁電流を変更して電流偏差が所望の範囲から逸脱している間は走査電磁石電源６１Ａ又は６１ＢをＯＮ（以下走査中状態ＯＮという）、例示電流の変更が完了し電流偏差が所望の範囲内に入ったことを判定した後に走査電磁石電源６１Ａ又は６１ＢをＯＦＦ（以下走査中状態ＯＦＦという）する。すなわち、照射スポットＳ１に荷電粒子ビームを照射後に区間Ｂ１にて次の照射スポットへの照射位置変更を実施している。
The vertical axis of FIG. 4G shows the state of the scanning
図４において、照射スポットＳ２の照射開始は照射スポットＳ１照射後の照射位置変更、すなわち図４（Ｇ）の走査中状態ＯＮが完了したタイミングとなる。照射スポットＳ１完了後の流れが照射スポットＳ２照射後も繰り返され、図３に示したような２次元の走査が進行する。 In FIG. 4, the irradiation start of the irradiation spot S2 is the timing when the irradiation position change after the irradiation spot S1 irradiation, that is, the ON state during scanning in FIG. The flow after completion of the irradiation spot S1 is repeated after irradiation of the irradiation spot S2, and two-dimensional scanning as shown in FIG. 3 proceeds.
図４（Ａ）から（Ｆ）までの一連の動作を繰り返し、図３に示した患部４１のある深さ方向の層について荷電粒子ビームを照射する。各照射スポットの照射線量、照射位置、それに対応した走査電磁石電源６１Ａ，６１Ｂの励磁量は予め定められた治療計画に従い、その内容は治療開始前に治療計画装置６７から中央制御装置６５に送信され、照射制御装置６４内のメモリ６４Ｃに保存される。その内容に従い照射制御装置６４は走査電磁石電源６１Ａ，６１Ｂの励磁パターンを定め、また中央制御装置６５では患部４１を深さ方向に層状に分割した深さに対応するエネルギーを加速器制御装置６６に送信し、該当するエネルギーでの運転を実施する。患部４１の１層を照射完了した場合には、別の層に相当するエネルギーでの運転を実施するようエネルギー切り替え指示を送信する。これらを繰り返すことによって患部４全体の照射を完了する。
A series of operations from FIG. 4A to FIG. 4F is repeated, and the charged particle beam is irradiated to the layer in the depth direction with the affected part 41 shown in FIG. The irradiation dose of each irradiation spot, the irradiation position, and the excitation amount of the corresponding scanning
ここで、図４（Ｅ）の区間Ｃ１の時間をｔＣ１、図４（Ｇ）の区間Ｂ１の時間をｔＣ２とすると、図４の場合にはｔＣ１＜ｔＢ１となっているため、照射スポットＳ１のＯＦＦから次の照射スポットＳ２のＯＮに至るまでの時間は区間Ｂ１の長さで決まっている。 Here, if the time of the section C1 in FIG. 4 (E) is t C1 and the time of the section B1 in FIG. 4 (G) is t C2 , t C1 <t B1 in FIG. The time from when the irradiation spot S1 is turned off to when the next irradiation spot S2 is turned on is determined by the length of the section B1.
また、ビーム位置・幅の演算後の許容値判定するタイミングＴ１は走査中状態ＯＮを示す区間Ｂ１内で生じているため、判定の結果許容値外となった場合には次の照射スポットＳ２の照射開始前にビーム停止となる。以降照射スポットＳ２、Ｓ３についても同様である。 Further, since the allowable value determines the timing T 1 of the post-calculation of the beam position and width is generated within the time interval B1 showing the scanning in a state ON, next irradiation spot when resulted allowance values of determination S2 The beam is stopped before the start of irradiation. The same applies to the irradiation spots S2 and S3.
次に、ビーム位置・幅判定時間ｔＣ１と走査中時間ｔＢ１の時間の大小が逆転する、すなわちｔＣ１＞ｔＢ１となる場合を考える。こういったケースは図３に示した照射スポットの間隔を狭めてより高精細な照射を実施する場合、走査電磁石電源の性能を向上させより短時間で大きな励磁量を変更できるようにした場合、あるいはより高精度なビーム位置・幅の計測を実施するためにビーム位置計測装置のワイヤーすなわち測定チャンネルを増やし演算に用いるチャンネル数が増加、もしくは計算が複雑化したりする場合に、発生し得る。 Next, consider a case where the magnitudes of the beam position / width determination time t C1 and the scanning time t B1 are reversed, that is, t C1 > t B1 . In such a case, when carrying out higher-definition irradiation by narrowing the interval between the irradiation spots shown in FIG. 3, the performance of the scanning electromagnet power source is improved and a large excitation amount can be changed in a shorter time. Alternatively, it may occur when the number of channels used for calculation increases or the calculation becomes complicated by increasing the number of wires, that is, measurement channels, of the beam position measurement device in order to perform measurement of the beam position / width with higher accuracy.
従来のディスクリートスポットスキャン方式による図４と同様なタイミングチャートを、ビーム位置・幅判定時間ｔＣ１が走査中時間ｔＢ１の時間よりも大きくなった場合について図５に示す。図５（Ａ）から（Ｇ）までの縦軸は図４と同様である。従来のディスクリートスポットスキャン方式では、照射スポットへの荷電粒子ビーム照射後には図５（Ｅ）に示すビーム位置・演算がＯＦＦする、すなわち判定が完了するまで次の照射スポットの照射には移行しない。したがって、照射スポットＳ１の照射後図５のタイミングＴ１まで経過してから次の照射スポットＳ２に移行していた。 FIG. 5 shows a timing chart similar to that of FIG. 4 according to the conventional discrete spot scanning method in the case where the beam position / width determination time t C1 is larger than the time of scanning time t B1 . The vertical axis from FIG. 5A to FIG. 5G is the same as FIG. In the conventional discrete spot scan method, after irradiation of a charged particle beam to an irradiation spot, the beam position / calculation shown in FIG. 5E is turned off, that is, the irradiation does not proceed to irradiation of the next irradiation spot until the determination is completed. Therefore, it had migrated after the elapse until the timing T 1 of the irradiation after 5 irradiation spots S1 to the next irradiation spot S2.
この場合、高精細な照射のために照射スポットの間隔を狭めても、あるいは走査電磁石用電源の性能を向上させて走査速度を向上させても、全体の照射時間が短縮できない。またビーム位置・幅の演算速度を向上させて図４の状況に戻すためには、その向上のための高価かつ複雑な演算装置が必要となる。 In this case, even if the interval between the irradiation spots is narrowed for high-definition irradiation or the scanning speed is improved by improving the performance of the scanning magnet power supply, the entire irradiation time cannot be shortened. Further, in order to improve the beam position / width calculation speed and return to the situation shown in FIG. 4, an expensive and complicated calculation device is required for the improvement.
これを解決する本実施形態の動作を図６のタイミングチャートを用いて説明する。図６（Ａ）から（Ｇ）までの縦軸は図４と同様である。 The operation of this embodiment for solving this will be described with reference to the timing chart of FIG. 6A to 6G are the same as those in FIG.
図６に示した通り、図５と同様にビーム位置・幅判定時間ｔＣ１が走査中時間ｔＢ１の時間よりも大きくなっている。しかしながら図６（Ｅ）のビーム位置・幅の判定中に次の照射スポットの照射を開始している。以下図６を用いて動作を説明する。 As shown in FIG. 6, similarly to FIG. 5, the beam position / width determination time t C1 is longer than the time of scanning time t B1 . However, irradiation of the next irradiation spot is started during the determination of the beam position / width in FIG. The operation will be described below with reference to FIG.
図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の動作は図４と同様で、図６（Ｄ）の区間Ｃ１で測定した信号を基に図６（Ｅ）の区間Ｃ１でビーム位置・幅の演算を実施する。 The operations in FIGS. 6A, 6B, 6C, and 6D are the same as those in FIG. 4, and based on the signal measured in the interval C1 in FIG. 6D, the operation is performed in the interval C1 in FIG. Calculate the beam position and width.
一方、図６（Ｆ），（Ｇ）に示す通り走査電磁石の走査中状態ＯＮを表す区間Ｂ１が判定完了より前にＯＦＦしている。図５に示した動作では区間Ｃ１のＯＦＦ後に次の照射スポットＳ２の照射を開始しているが、本発明では走査中状態ＯＮが完了するとともに次照射スポットＳ２の照射を開始する。 On the other hand, as shown in FIGS. 6F and 6G, the section B1 representing the scanning electromagnet ON is turned off before the completion of the determination. In the operation shown in FIG. 5, the irradiation of the next irradiation spot S2 is started after the section C1 is turned off. In the present invention, the irradiation of the next irradiation spot S2 is started as soon as the scanning state ON is completed.
したがって、図６（Ｅ）に示すビーム位置・幅演算に対応する区間Ｃ１の完了判定タイミングＴ１は次の照射スポットＳ２の照射中に発生する。ここで、好ましくは、ビーム位置・幅の演算結果が予め定められた許容値を逸脱しビームを停止する要求が発生しても、直ちにはビームの照射を停止せず照射スポットＳ２の照射完了を待ってタイミングＴ１‘にて照射スポットに対する照射の進行を停止する動作とする。これは照射スポットＳ２に対する照射を途中で中断した場合、その照射により生じる線量モニタ５３Ａ及び照射線量計測装置５３Ｂやビーム位置モニタ５２Ａ及びビーム位置計測装置５２Ｂでの信号出力が不足し、計測が不正確となるのを防止するためである。この場合、照射スポットＳ１と照射スポットＳ２の照射量の和が、照射スポットＳ１の判定結果が万が一異常があった場合にはビーム停止に至るまでの照射となるため、その和が予め定められた既定量未満となるようにする。例えばその照射線量（規定量）は、その照射が及ぼす線量分布全体への寄与が軽微となる基準から定めておくとよい。
Therefore, completion determination timing T 1 of the interval C1 corresponding to the beam position, width calculation shown in FIG. 6 (E) is generated during irradiation of the next irradiation spot S2. Here, preferably, even when the calculation result of the beam position / width deviates from a predetermined allowable value and a request to stop the beam is generated, the irradiation of the irradiation spot S2 is completed immediately without stopping the beam irradiation. waiting for the operation to stop the progress of the irradiation with respect to the irradiation spot at the timing T 1 'in. This is because when the irradiation with respect to the irradiation spot S2 is interrupted in the middle, the signal output in the dose monitor 53A and the irradiation
あるいは、図６（Ｅ）に示すビーム位置・幅演算に対応する区間Ｃ１の完了判定タイミングＴ１が照射スポットＳ２照射中に発生した場合に直ちにビーム停止信号を発生させてビーム停止してもよい。 Alternatively, it may be beam stop immediately generates a beam stop signal when completion judgment timing T 1 of the interval C1 corresponding to the beam position and width computing shown in FIG. 6 (E) occurs during the irradiation spot S2 irradiated .
この動作により、高精細な照射のために照射スポットの間隔を狭める、あるいは走査電磁石用電点の性能を向上させて走査速度を向上させたことによる照射スポット間走査時間の短縮によってビーム位置・幅判定時間ｔＣ１が走査中時間ｔＢ１の時間よりも大きくなったｔＣ１＞ｔＢ１となる場合についても、照射時間の短縮が実現可能となる。 By this operation, the position and width of the beam is reduced by shortening the scanning time between irradiation spots by narrowing the interval between irradiation spots for high-definition irradiation or improving the scanning speed by improving the performance of the scanning electromagnet. Even when the determination time t C1 is t C1 > t B1 which is larger than the time of the scanning time t B1 , the irradiation time can be shortened.
またより高精度なビーム位置・幅の計測を実施するためにビーム位置モニタ５２Ａのワイヤーすなわち測定チャンネルを増やし演算に用いるチャンネル数が増加、もしくは計算が複雑化した場合でも、その演算時間が長くなることによる照射時間の伸長を抑制可能となる。 In addition, in order to measure the beam position and width with higher accuracy, even if the number of channels used for calculation increases by increasing the wire, that is, the measurement channel of the beam position monitor 52A, or the calculation becomes complicated, the calculation time becomes longer. This makes it possible to suppress the extension of the irradiation time.
また本発明の動作では、図３に示したような照射スポットにおいてそれらの間隔が飛び飛びになり距離が長くなった場合には走査中時間が延びる。その場合ビーム位置・幅判定時間ｔＣ１が走査中時間ｔＢ１の時間よりも小さい、すなわちｔＣ１＜ｔＢ１となる場合には、図４と同様の動作となる。 Further, in the operation of the present invention, when the distance between the irradiation spots as shown in FIG. In this case, when the beam position / width determination time t C1 is shorter than the time during scanning t B1 , that is, when t C1 <t B1 , the operation is the same as in FIG.
次に図７には、本発明において照射スポットの照射線量が小さくスポットへの照射時間が短い場合のタイムチャートを示す。図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の動作は図４と同様で、図６（Ｄ）の区間Ｍ１で測定した信号を基に図６（Ｅ）の区間Ｃ１でビーム位置・幅の演算を実施する。図７では照射スポットＳ２の照射量が小さく照射時間が短いため、演算時間ｔＣ１が照射スポットＳ１からＳ２までの走査中時間ｔＢ１、スポットＳ２の照射に対応したビーム位置計測時間ｔＭ２、スポットＳ２からＳ３への走査中時間ｔＢ２の合計よりも長くなっている。図７の例は、照射スポットＳ１の判定終了までに照射してよい照射線量として予め定められた既定値が照射スポットＳ１とＳ２の照射量の和よりは大きく照射スポットＳ１、Ｓ２とＳ３の照射量の和よりも小さい場合で、図７（Ｅ）の判定区間Ｃ１完了後のタイミングＴ１まで照射スポットＳ３の照射を開始しない。 Next, FIG. 7 shows a time chart when the irradiation dose of the irradiation spot is small and the irradiation time of the spot is short in the present invention. The operations in FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D are the same as those in FIG. 4, and based on the signal measured in the section M1 in FIG. 6D, the operation is performed in the section C1 in FIG. Calculate the beam position and width. In FIG. 7, since the irradiation amount of the irradiation spot S2 is small and the irradiation time is short, the calculation time t C1 is the scanning time t B1 from the irradiation spots S1 to S2, the beam position measurement time t M2 corresponding to the irradiation of the spot S2, and the spot It is longer than the sum of the scan during the time t B2 from S2 to S3. In the example of FIG. 7, the predetermined value that is determined in advance as the irradiation dose that can be irradiated before the determination of the irradiation spot S1 is larger than the sum of the irradiation amounts of the irradiation spots S1 and S2, and the irradiation of the irradiation spots S1, S2, and S3. If less than the sum of the amounts, does not start the irradiation of the irradiation spot S3 to the timing T 1 of the post-completion judging section C1 of FIG. 7 (E).
図８は、図４及び図５のタイムチャートに示した本発明を適用しない場合の比較例の動作を実現するフローチャートであり、図４は前述の通りビーム位置・幅判定時間ｔＣ１と走査中時間ｔＢ１の時間の関係がｔＣ１＜ｔＢ１となる場合、図５はｔＣ１＞ｔＢ１となる場合である。 FIG. 8 is a flowchart for realizing the operation of the comparative example when the present invention is not applied as shown in the time charts of FIGS. 4 and 5, and FIG. 4 shows the beam position / width determination time t C1 and the scanning in progress as described above. FIG. 5 shows a case where t C1 > t B1 when the relationship of time t B1 is t C1 <t B1 .
図８のフローチャートでは、ステップ７０１で照射開始し、ビームＯＦＦの時間まで含めてステップ７０２で照射完了後ビーム走査及びビーム位置・幅の演算ステップ７０３に移行する。ステップ７０４でビーム走査完了になった時点でステップ７０５のビーム位置・幅の演算完了となっていればステップ７０６に移行する。ステップ７０６でビーム位置・幅の判定を行い正常であればステップ７０７の次スポット照射移行に進み、ステップ７０９の次スポット照射を開始し、異常であればステップ７０８に進み、照射停止となる。
In the flowchart of FIG. 8, irradiation starts at
図８のフローチャートでは、ビーム走査完了ステップ７０４とビーム位置・幅演算完了ステップ７０５の両者が成立しない限り次のスポットへ移行しないため、図５のｔＣ１＞ｔＢ１となる場合、すなわちビーム位置・幅判定時間が走査中時間よりも大きい場合には、スポット進行はビーム位置・幅判定時間経過後となる。
In the flowchart of FIG. 8, since both the beam
図９は、図４、図６及び図７のタイムチャートに示した、そのような問題を解決する本実施形態の動作を実現するフローチャートである。照射制御装置６４には図９のフローチャートに対応するプログラムが格納されており、スポット進行判定部６４Ｆがそのプログラムに基づいて図９のフローチャートの処理を実行する。
FIG. 9 is a flowchart for realizing the operation of the present embodiment for solving such a problem, as shown in the time charts of FIGS. 4, 6, and 7. The irradiation control device 64 stores a program corresponding to the flowchart of FIG. 9, and the spot
図９のフローチャートでは、ビーム位置幅演算完了を判定するステップ７０５までは図８と同様に進行した後、ビーム走査完了の条件下でビーム位置幅演算が完了していない場合にステップ７１０に進む。 In the flowchart of FIG. 9, the process proceeds to step 705 for determining completion of beam position width calculation in the same manner as in FIG. 8, and then proceeds to step 710 when the beam position width calculation is not completed under the condition of beam scanning completion.
ステップ７１０では、スポット照射開始以降、ステップ７０４のビーム走査完了の時点までの照射線量と、ビーム走査完了の時点での次のスポットの照射線量の和（次スポットを含めた線量和）が予め定められた既定量に達していない（次スポットを含めた線量和＜規定量）かどうかを判定する。そして、この判定が肯定されればステップ７０７の次スポット照射移行に進み、ステップ７０９の次スポット照射開始へ進む。
In
ここで、各スポットの目標線量は治療計画で予め設定され、治療開始前に治療計画装置６７から中央制御装置６５に送信され、照射制御装置６４内のメモリ６４Ｃに保存されている。スポットＳ１の照射線量は治療計画で予め設定されメモリ６４Ｃに保存された目標線量であってもよい。スポットＳ２の線量は治療計画で予め設定されメモリ６４Ｃに保存された目標線量である。
Here, the target dose of each spot is set in advance in the treatment plan, transmitted from the treatment planning device 67 to the central control device 65 before starting the treatment, and stored in the
ステップ７１０の判定における線量の関係を図６を用いて説明する。
The relationship between doses in the determination in
スポット照射開始以降ビーム走査完了の時点ＴＢ１までの照射線量であるスポットＳ１の照射線量（計測値）と、ビーム走査完了の時点ＴＢ１での次のスポットであるスポットＳ２の線量の和が既定量を超えているかどうかを判定し、超えていなければ、ステップ７１０の判定が肯定され、次スポット照射、すなわちスポットＳ２の照射に移行する。
The sum of the irradiation dose (measured value) of the spot S1, which is the irradiation dose from the start of spot irradiation to the time T B1 when the beam scanning is completed, and the dose of the spot S2, which is the next spot at the time T B1 when the beam scanning is completed, is predetermined. It is determined whether or not the amount is exceeded. If not, the determination in
スポットＳ２の照射中にビーム位置・幅演算完了ステップ７０５が成立した後、ステップ７０６でビーム位置幅判定が異常となった場合には、ステップ７１１にてスポット照射が完了している状態かどうかを判定し、完了状態であれば照射停止ステップ７０８に移行、照射中の状態であれば照射完了を待つ。これにより、図６（Ｅ）のビーム位置幅演算中Ｃ１が終了するタイミングＴ１で異常が発生した場合であってもスポットＳ２を照射完了してからビーム停止する動作となる。
After the beam position / width
図７は、スポットＳ１の判定中に複数スポットを照射する場合である。スポットＳ２の照射と２度目のビーム走査を完了し、ステップ７１０まで進行後、スポット照射開始以降、２度目のビーム走査完了の時点ＴＢ２までの照射線量である、図７中のスポットＳ１、Ｓ２の線量と、２度目のビーム走査完了の時点ＴＢ２での次のスポットであるスポットＳ３の線量の和が既定量を超えているかどうかを判定し、超えているとステップ７１０にて判定した場合にステップ７１０の判定が否定され、ステップ７０５に戻る。そして、ステップ７０５のビーム位置演算完了とステップ７０６の位置・幅演算完了までスポットＳ３の照射開始を待つ動作となる。
FIG. 7 shows a case where a plurality of spots are irradiated during the determination of the spot S1. Complete irradiation and second time-beam scanning spot S2, after proceeds to step 710, the spot irradiation start after a dose of up to the time T B2 for the second time the beam scanning completed, spot S1 in FIG. 7, S2 When it is determined in
ここで、ステップ７０５でビーム位置・幅の演算が完了しておらず、ステップ７１０で次スポットを含めた線量和が予め定められた既定量に達している場合にステップ７０７の次スポット照射移行に進み、ステップ７０９の次スポット照射開始へ進むことは、各照射スポット照射後そのスポットに照射されたビームについてその位置や幅の判定のための演算を実施している間にも既定の照射線量を許容することを意味する。
Here, when the calculation of the beam position / width is not completed in
なお、図９のフローチャートで示す本実施形態を適用すれば、図４のようにビーム位置・幅判定時間ｔＣ１と走査中時間ｔＢ１の時間の関係がｔＣ１＜ｔＢ１となる場合はステップ７０４のビーム走査完了時点でステップ７０５のビーム位置・幅演算も完了しているので、図４の動作も実現可能である。
If the present embodiment shown in the flowchart of FIG. 9 is applied, a step is performed when the relationship between the beam position / width determination time t C1 and the scanning time t B1 is t C1 <t B1 as shown in FIG. Since the beam position / width calculation in
以上のように本実施形態においては、照射制御装置６４は、荷電粒子ビームの位置・幅を算出する演算中にも荷電粒子ビームを照射するよう荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を制御する。また、照射制御装置６４は、１つのスポットに照射される荷電粒子ビームの位置・幅を算出する演算が完了する前であっても、荷電粒子ビームの走査が完了した場合は、そのビーム走査完了とともに次のスポットの照射を開始するよう荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を制御する。これによりディスクリートスポットスキャン方式によるビーム照射に際して、照射位置精度を担保し安全性を保つためのビーム照射位置・幅の演算と判定に要する時間が長くなった場合でも、ビーム位置演算のための非常に高速な装置を用いずに、照射位置精度を維持したまま照射時間を短縮することができる。 As described above, in the present embodiment, the irradiation controller 64 emits the charged particle beam from the charged particle beam generator so as to irradiate the charged particle beam even during the calculation for calculating the position and width of the charged particle beam. Control. In addition, the irradiation control device 64 completes the beam scanning when the scanning of the charged particle beam is completed even before the calculation for calculating the position / width of the charged particle beam irradiated to one spot is completed. At the same time, the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator is controlled so as to start irradiation of the next spot. As a result, when performing beam irradiation by the discrete spot scan method, even if the time required for calculation and determination of the beam irradiation position and width to ensure the irradiation position accuracy and maintain safety is very long, it is very useful for beam position calculation. Irradiation time can be shortened while maintaining irradiation position accuracy without using a high-speed apparatus.
また、照射制御装置６４は、荷電粒子ビームの位置・幅の演算値が許容値を逸脱していると判定した時点で、あるスポットに荷電粒子ビームが照射されている場合は、そのスポットへの照射完了を待ってインターロック信号を出力し、荷電粒子ビーム発生装置２００からの荷電粒子ビームの出射を停止するよう制御する。そして、１つのスポットへの荷電粒子ビームの照射開始以降、その後の荷電粒子ビームの走査完了の時点までの照射線量と、そのビーム走査完了の時点での次のスポットの照射線量の和が既定量未満であるときは、荷電粒子ビームの走査完了とともに次のスポットの照射を開始するが、照射線量の和が規定量を超えているときは、荷電粒子ビームの位置・幅を算出する演算が完了するまで、次のスポットの照射を開始しないよう荷電粒子ビーム発生装置２００からの荷電粒子ビームの出射を制御する。これによりビーム位置・幅の判定によるビーム出射を停止させるインターロック信号が既定の照射線量内にて完了し、照射の精度を向上させ正常組織への照射を低減することができる。
Further, when the irradiation control device 64 determines that the calculated value of the position / width of the charged particle beam deviates from the allowable value, if the charged particle beam is irradiated to a certain spot, After completion of irradiation, an interlock signal is output, and control is performed to stop the emission of the charged particle beam from the charged
以上の通り本実施形態では、各照射スポット照射後そのスポットに照射されたビームについてその位置や幅の判定のための演算を実施している間にも荷電粒子ビームの照射を許容することで照射スポット間のビーム停止時間を短縮化可能となる。 As described above, in this embodiment, irradiation is performed by allowing irradiation of a charged particle beam while performing calculation for determining the position and width of the beam irradiated to the spot after irradiation of each irradiation spot. The beam stop time between spots can be shortened.
この効果を数値の例を示して図５及び図６を用いて示す。本発明を適用していない図５において図５（Ｃ）の照射電流がＯＮとなっている各照射スポットのビームＯＮ時間ｔＯＮ（＝ビーム位置計測時間）を４ｍｓ、図５（Ｅ）のビーム位置幅の演算時間ｔＣ１を３ｍｓ、図５（Ｇ）の走査中時間ｔＢ１を１．５ｍｓとすると、１つの照射スポットが進行するのに要する時間はｔＯＮ＋ｔＣ１で決まり７ｍｓとなる。一方、本発明を適用した図６では同じく１つの照射スポットが進行するのに要する時間はｔＯＮ＋ｔＢ１で決まり５．５ｍｓ７となって、１スポットあたり１．５ｍｓの時間短縮となる。例えば１０ｃｍ四方の体積１リットルの立方体を照射するために必要な照射スポット数を１０，０００とすれば、本発明を適用していない図５では７ｍｓ×１０，０００スポットの７０秒の照射時間に対し、本発明を適用した図６では５．５ｍｓｘ１０，０００スポットの５５秒の照射時間となり、１５秒の照射時間短縮化が見込まれる。本発明を用いずに同じ効果を得るには、ビーム位置幅の演算時間ｔＣ１を短縮するために照射制御装置の演算能力を向上させる必要があるが、本発明ではその必要はない。
＜第２の実施の形態＞
次に、図１０及び図１１を用いて本発明の第２の実施の形態による荷電粒子ビーム照射システムについて説明する。本実施形態のスポットスキャン法は、各照射スポットへ荷電粒子ビームを目標線量だけ照射した後、荷電粒子ビームを走査して照射スポットを変更する間にも荷電粒子ビームを照射する、いわゆるラスタースキャン方式によるものである。なお、本実施形態における荷電粒子ビーム照射システムの全体構成と照射制御装置の構成は図１及び図２に示したものと同様である。
This effect is shown using numerical examples with reference to FIGS. In FIG. 5 where the present invention is not applied, the beam ON time t ON (= beam position measurement time) of each irradiation spot where the irradiation current of FIG. 5C is ON is 4 ms, and the beam of FIG. If the position width calculation time t C1 is 3 ms and the scanning time t B1 in FIG. 5G is 1.5 ms, the time required for one irradiation spot to travel is determined by t ON + t C1 and becomes 7 ms. On the other hand, in FIG. 6 to which the present invention is applied, the time required for one irradiation spot to proceed is determined by t ON + t B1 and becomes 5.5 ms7, which is a time reduction of 1.5 ms per spot. For example, if the number of irradiation spots required to irradiate a 10 cm square cube with a volume of 1 liter is 10,000, in FIG. 5 where the present invention is not applied, the irradiation time is 70 ms of 7 ms × 10,000 spots. On the other hand, in FIG. 6 to which the present invention is applied, the irradiation time of 55 ms × 10,000 spots is 55 seconds, and the irradiation time can be shortened by 15 seconds. In order to obtain the same effect without using the present invention, it is necessary to improve the calculation capability of the irradiation control device in order to shorten the calculation time t C1 of the beam position width, but this is not necessary in the present invention.
<Second Embodiment>
Next, a charged particle beam irradiation system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The spot scan method of this embodiment is a so-called raster scan method in which a charged particle beam is irradiated to each irradiation spot by a target dose, and then the charged particle beam is irradiated while the irradiation spot is changed by scanning the charged particle beam. Is due to. The overall configuration of the charged particle beam irradiation system and the configuration of the irradiation control device in the present embodiment are the same as those shown in FIGS.
本実施の形態において、上述したラスタースキャン方式によるスポットスキャン照射制御は照射制御装置６４が荷電粒子ビーム発生装置２００からのビーム出射を制御することによって行う。
In the present embodiment, the above-described spot scan irradiation control by the raster scan method is performed by the irradiation control device 64 controlling the beam emission from the charged
ラスタースキャン方式では、ビームの照射を停止するのは図３に示した患部のある一層を照射中に照射スポット間の間隔が大きくなりその間に照射する線量が無視できなくなるような場合や、同じく図３に示したある１層を照射完了し別の深さの層に変更する、すなわち照射装置５００に入射する荷電粒子ビームのエネルギーを変更する場合、また許容できないビーム停止要因が発生した場合となる。
In the raster scan method, the irradiation of the beam is stopped when the interval between the irradiation spots becomes large during irradiation of a certain layer of the affected area shown in FIG. When one layer shown in FIG. 3 is irradiated and changed to a layer having a different depth, that is, when the energy of the charged particle beam incident on the
図１０のタイムチャートは本実施形態による図３に示した患部内のある層を照射している間の動作を示す。 The time chart of FIG. 10 shows the operation while irradiating a certain layer in the affected area shown in FIG. 3 according to the present embodiment.
図１０において、横軸は時間ｔを示している。図１０（Ａ）の照射スポットの進行を示し、各区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が各照射スポットへの照射区間を示す。 In FIG. 10, the horizontal axis represents time t. The progress of the irradiation spot in FIG. 10A is shown, and each section S1, S2, S3, S4 shows the irradiation section to each irradiation spot.
図１０（Ｂ）の縦軸は荷電粒子ビーム発生装置２００から出射されビーム輸送系３００を通じ照射装置５００に入射する荷電粒子ビーム電流を示す。
図１０（Ｃ）の縦軸は照射装置５００内の線量モニタ５３Ａ及び照射線量計測装置５３Ｂの計測線量の積算値を示す。
The vertical axis in FIG. 10B represents the charged particle beam current that is emitted from the charged
The vertical axis in FIG. 10C indicates the integrated value of the measured doses of the dose monitor 53A and the irradiation
図１０（Ｄ）の縦軸は走査電磁石電源６１Ａあるいは６１Ｂの励磁電流を示す。図１０（Ｃ）に示した照射積算量が各スポットに予め定められた、計画線量に達すると同時にその照射スポットの照射を完了したこととし、次の照射スポットへの移動を開始する。したがって、照射スポットへの照射はまず走査電磁石励磁量変更中に行われ、その励磁量変更が終了した後計画された線量に達するまで走査電磁石５１Ａ又は５１Ｂの励磁量変更を停止し、線量が計画値に達したと同時に次のスポットへ移行するための走査電磁石５１Ａ又は５１Ｂの励磁電流を変更する、という動作を繰り返す。そして、それらの間にも荷電粒子ビームは照射され続ける。
The vertical axis in FIG. 10D indicates the excitation current of the scanning
図１０（Ｅ）の縦軸は各照射スポットでのビーム位置モニタ５２Ａ及びビーム位置計測装置５２Ｂの計測状態を示し、上記の通り、走査中及び走査停止中の線量が既定値に達するまでの区間Ｍ１にビーム位置モニタ５２Ａ及びビーム位置計測装置５２Ｂにて各照射スポットでのビーム位置の計測を行う。 The vertical axis in FIG. 10 (E) indicates the measurement state of the beam position monitor 52A and the beam position measurement device 52B at each irradiation spot. As described above, the interval until the dose during scanning and when scanning stops reaches a predetermined value. In M1, the beam position at each irradiation spot is measured by the beam position monitor 52A and the beam position measuring device 52B.
図１０（Ｆ）の縦軸は各照射スポット照射完了後のビーム位置・幅の演算状態を示す。図１０（Ｅ）に示したビーム位置計測装置の信号収集が完了した後、ビーム位置・幅演算部６４Ｂは、その取得した信号を基にビーム位置や幅（標準偏差）を演算し、予め照射制御装置６４のメモリ６４Ｃに設定されている許容値と比較しビーム位置・幅の値が所望の誤差範囲内にあるかどうかを判定する。図１０（Ｆ）の縦軸はそのビーム位置・幅の演算実施状態を示しており、例えば照射スポットＳ１に対応した区間Ｓ１の測定信号を用いた演算を区間Ｃ１にてビーム位置・幅演算部６４Ｂが実施する。
The vertical axis of FIG. 10 (F) shows the calculation state of the beam position / width after each irradiation spot irradiation is completed. After the signal collection of the beam position measuring apparatus shown in FIG. 10 (E) is completed, the beam position / width calculation unit 64B calculates the beam position and width (standard deviation) based on the acquired signal and performs irradiation in advance. It is compared with an allowable value set in the
ここで、本実施形態では、図１０に示す通り、各スポットの照射時間が（Ｆ）のビーム位置・幅演算時間より長い、すなわち例えば区間Ｓ２の時間が区間Ｃ１の時間より長い状態である必要があるため、スポット毎の照射量を照射電流で除すことによって得られる照射時間がビーム位置・幅演算時間よりも長くなるように各スポットの荷電粒子ビームの照射電流を予め定めておく必要がある。この照射ビーム電流の制御は、図１に点線で示すように、高周波電源２６の出射用高周波の出力を調整することで可能となる。 Here, in this embodiment, as shown in FIG. 10, the irradiation time of each spot is longer than the beam position / width calculation time of (F), that is, for example, the time of the section S2 needs to be longer than the time of the section C1. Therefore, it is necessary to determine the irradiation current of the charged particle beam of each spot in advance so that the irradiation time obtained by dividing the irradiation amount for each spot by the irradiation current is longer than the beam position / width calculation time. is there. The irradiation beam current can be controlled by adjusting the output high-frequency output of the high-frequency power supply 26 as indicated by the dotted line in FIG.
図１１は、図１０のタイムチャートに示した本実施形態の動作を実現するフローチャートである。図２に示した照射制御装置６４には図１１のフローチャートに対応するプログラムが格納されており、スポット進行判定部６４Ｆがそのプログラムに基づいて図９のフローチャートの処理を実行する。図１１のフローチャートを用いて、図１０のタイムチャートに示したスポットＳ１の照射完了後の動作を代表して説明する。
FIG. 11 is a flowchart for realizing the operation of the present embodiment shown in the time chart of FIG. The irradiation control device 64 shown in FIG. 2 stores a program corresponding to the flowchart of FIG. 11, and the spot
ステップ８０１で照射開始後のステップ８０２、スポットＳ１の照射完了後、前述の通り照射スポットを変更する間にも荷電粒子ビーム照射を続行するラスタースキャン方式のため、ステップ８０３の通り次スポットＳ２の照射を開始する。照射開始とともにステップ８０４のビーム走査、及びビーム位置・幅演算を開始する。
In
スポットＳ２の線量満了まで照射を続け、ステップ８０５の線量満了判定が正となった時点でスポットＳ１のビーム位置幅判定８０６が正常であればステップ８０７次スポット（Ｓ３）照射に移行する。ステップ８０６のビーム位置判定が異常となった場合にはステップ８０９の照射停止に移行する。
Irradiation is continued until the dose of the spot S2 expires, and if the beam
ここで、ステップ８０５の線量満了時点でステップ８０６のビーム位置・幅判定を可能とするためには、スポットの照射時間、フローチャートの例で示せばスポットＳ２の照射時間がビーム位置・幅の演算時間（図８のＣ１に相当）よりも長くなることが必要である。そのために上述したように、スポットＳ２の計画照射量に対しスポット照射時間が長くなるように各スポットの荷電粒子ビーム照射電流が設定されている。この照射電流は事前に計算され、照射制御装置６４のメモリ６４Ｃに記憶されている。
Here, in order to enable the beam position / width determination in
以上のように本実施形態では、照射制御装置６４は、複数の照射スポットの各スポットにおける照射時間がビーム位置検出装置５３Ｂからの信号に基づくビームの位置・幅の演算時間よりも長くなるように設定し、照射線量計測装置５３Ｂで計測する１つのスポットの照射線量が目標線量に到達した後、次のスポットへの照射を開始するとともにビーム位置検出装置５３Ｂからの信号に基づく荷電粒子ビームの位置・幅を算出する演算を開始する。また、照射制御装置６４は、複数の照射スポットの各スポットにおける照射時間がビーム位置検出装置５３Ｂからの信号に基づくビームの位置・幅の演算時間よりも長くなるように各スポットの荷電粒子ビームの照射電流を制御する。
As described above, in the present embodiment, the irradiation control device 64 is configured so that the irradiation time at each of the plurality of irradiation spots is longer than the calculation time of the beam position / width based on the signal from the beam
これにより本実施形態では、各照射スポット照射終了後にそのスポットに照射されたビームについて、そのビーム位置や幅の判定のための演算を実施している間にも荷電粒子ビームの照射を許容するため、ラスタースキャン方式であっても各照射スポットのビーム位置や幅の判定を実施可能となる。 Thereby, in this embodiment, in order to allow the irradiation of the charged particle beam while performing the calculation for determining the beam position and the width of the beam irradiated to the spot after the irradiation of each irradiation spot is completed. Even in the raster scan method, the beam position and width of each irradiation spot can be determined.
２０ シンクロトロン
２１ 前段加速器
２２ 偏向電磁石
２３ 加速装置
２４ 出射装置
２５ 出射用スイッチ
２６ 高周波電源
３１ 偏向電磁石
４ 患者
４１ 患部
４２ 線量区画（照射スポット）
４３ 照射経路
５１Ａ，５１Ｂ 走査電磁石
５２Ａ ビーム位置モニタ
５２Ｂ ビーム位置計測装置
５３Ａ 線量モニタ
５３Ｂ 照射線量計測装置
６１Ａ，６１Ｂ 走査電磁石電源
６２ 走査電磁石電源制御装置
６４ 照射制御装置
６４Ａ モニタ信号取得部
６４Ｂ ビーム位置・幅演算部
６４Ｃ メモリ
６４Ｄ モニタ信号取得部
６４Ｅ 照射線量演算部
６４Ｆ スポット進行判定部
６５ 中央制御装置
６６ 加速器制御装置
６７ 治療計画装置
１００ 荷電粒子ビーム照射システム
２００ 荷電粒子ビーム発生装置
３００ ビーム輸送系
４００ 治療室
５００ 照射装置
６００ 制御装置
20 Synchrotron 21 Pre-accelerator 22
43 Irradiation path 51A,
Claims (5)
前記荷電粒子ビーム発生装置から出射された荷電粒子ビームを偏向して走査面上で走査する走査電磁石を有する照射装置とを備え、
前記荷電粒子ビームの照射標的を前記荷電粒子ビームの進行方向を横切る方向に２次元的に分割してなる複数の照射スポットが設定され、
前記複数の照射スポットのうちの１つのスポットに照射される荷電粒子ビームの照射線量が目標線量に達したときに、前記走査電磁石の励磁電流を制御して前記荷電粒子ビームを走査し照射位置を次の照射スポットに変更する荷電粒子ビーム照射システムにおいて、
前記複数の照射スポットの各々に照射される荷電粒子ビームの線量を検出する照射線量計測装置と、
前記複数の照射スポットの各々に照射される荷電粒子ビームの位置・幅を検出するビーム位置計測装置と、
前記荷電粒子ビーム位置検出装置からの信号に基づき、前記荷電粒子ビームの位置・幅を算出し、この荷電粒子ビームの位置・幅の演算値が許容値を逸脱しているかどうかを判定し、前記荷電粒子ビームの位置・幅の演算値が許容値を逸脱している場合に前記荷電粒子ビーム発生装置からの前記荷電粒子ビームの出射を停止する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記荷電粒子ビームの位置・幅を算出する演算中にも前記荷電粒子ビームを照射するよう前記荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を制御することを特徴とする荷電粒子ビーム照射システム。 A charged particle beam generator for accelerating and emitting a charged particle beam;
An irradiation device having a scanning electromagnet that deflects the charged particle beam emitted from the charged particle beam generator and scans it on a scanning surface;
A plurality of irradiation spots formed by two-dimensionally dividing the irradiation target of the charged particle beam in a direction crossing the traveling direction of the charged particle beam is set,
When the irradiation dose of the charged particle beam irradiated to one of the plurality of irradiation spots reaches a target dose, the excitation current of the scanning electromagnet is controlled to scan the charged particle beam to determine the irradiation position. In the charged particle beam irradiation system that changes to the next irradiation spot,
An irradiation dose measuring device for detecting a dose of a charged particle beam irradiated to each of the plurality of irradiation spots;
A beam position measuring device for detecting the position and width of a charged particle beam irradiated to each of the plurality of irradiation spots;
Based on the signal from the charged particle beam position detection device, the position / width of the charged particle beam is calculated, and it is determined whether the calculated value of the position / width of the charged particle beam deviates from an allowable value, A control device for stopping emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator when the calculated value of the position and width of the charged particle beam deviates from an allowable value;
The controller is
A charged particle beam irradiation system for controlling emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator so as to irradiate the charged particle beam even during calculation for calculating the position and width of the charged particle beam.
前記制御装置は、
前記１つのスポットに照射される荷電粒子ビームの照射線量が目標線量に達したときに、前記荷電粒子ビーム発生装置からの前記荷電粒子ビームの出射を停止し、このビーム出射の停止状態で、前記走査電磁石の励磁電流を制御して前記荷電粒子ビームを走査し照射位置を次の照射スポットに変更し、この変更後に、前記荷電粒子ビーム発生装置からの前記荷電粒子ビームの出射を開始するよう制御し、かつ
前記１つのスポットに照射される前記荷電粒子ビームの位置・幅を算出する演算が完了する前であっても、前記荷電粒子ビームの走査が完了した場合は、そのビーム走査完了とともに次のスポットの照射を開始するよう前記荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を制御することを特徴とする荷電粒子ビーム照射システム。 The charged particle beam irradiation system according to claim 1.
The controller is
When the irradiation dose of the charged particle beam irradiated to the one spot reaches a target dose, the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator is stopped, and in the stopped state of the beam emission, Control the excitation current of the scanning magnet to scan the charged particle beam, change the irradiation position to the next irradiation spot, and control to start the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator after this change In addition, even when the calculation of the position / width of the charged particle beam irradiated to the one spot is completed, when the scanning of the charged particle beam is completed, the next is performed along with the completion of the beam scanning. The charged particle beam irradiation system controls the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator so as to start the irradiation of the spot .
前記制御装置は、
前記１つのスポットに照射される荷電粒子ビームの照射線量が目標線量に達したときに、前記荷電粒子ビーム発生装置からの前記荷電粒子ビームの出射を停止し、このビーム出射の停止状態で、前記走査電磁石の励磁電流を制御して前記荷電粒子ビームを走査し照射位置を次の照射スポットに変更し、この変更後に、前記荷電粒子ビーム発生装置からの前記荷電粒子ビームの出射を開始するよう制御し、かつ
前記荷電粒子ビームの位置・幅の演算値が許容値を逸脱していると判定した時点で、あるスポットに前記荷電粒子ビームが照射されている場合は、そのスポットへの照射完了を待って前記荷電粒子ビーム発生装置からの前記荷電粒子ビームの出射を停止し、かつ
前記１つのスポットへの前記荷電粒子ビームの照射開始以降、その後の前記荷電粒子ビームの走査完了の時点までの照射線量と、そのビーム走査完了の時点での次のスポットの照射線量の和が既定量未満であるときは、前記荷電粒子ビームの走査完了とともに次のスポットの照射を開始し、前記照射線量の和が前記規定量を超えているときは、前記荷電粒子ビームの位置・幅を算出する演算が完了するまで、次のスポットの照射を開始しないよう前記荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を制御することを特徴とする荷電粒子ビーム照射システム。 The charged particle beam irradiation system according to claim 1.
The controller is
When the irradiation dose of the charged particle beam irradiated to the one spot reaches a target dose, the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator is stopped, and in the stopped state of the beam emission, Control the excitation current of the scanning magnet to scan the charged particle beam, change the irradiation position to the next irradiation spot, and control to start the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator after this change And when it is determined that the calculated value of the position / width of the charged particle beam deviates from an allowable value, if the charged particle beam is irradiated to a spot, the irradiation to the spot is completed. Waiting to stop the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator, and after the start of irradiation of the charged particle beam to the one spot, When the sum of the irradiation dose up to the time when the scanning of the charged particle beam is completed and the irradiation dose of the next spot at the time of completion of the beam scanning is less than a predetermined amount, When the irradiation of a spot is started and the sum of the irradiation doses exceeds the prescribed amount, the irradiation of the next spot is not started until the calculation for calculating the position / width of the charged particle beam is completed. A charged particle beam irradiation system for controlling emission of a charged particle beam from a charged particle beam generator.
前記制御装置は、
前記１つのスポットに照射する前記荷電粒子ビームの線量が目標線量に達した後、前記荷電粒子ビームを走査して照射位置を次のスポットに変更する間にも前記荷電粒子ビームを照射するよう前記荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を制御し、
前記複数の照射スポットの各スポットにおける照射時間が前記ビーム位置検出装置からの信号に基づく前記ビームの位置・幅の演算時間よりも長くなるように設定し、
前記照射線量計測装置で計測する前記１つのスポットの照射線量が目標線量に到達した後、次のスポットへの照射を開始するとともに前記ビーム位置検出装置からの信号に基づく前記荷電粒子ビームの位置・幅を算出する演算を開始することを特徴とする荷電粒子ビーム照射システム。 The charged particle beam irradiation system according to claim 1.
The controller is
After the dose of the charged particle beam to irradiate the one spot reaches a target dose, the charged particle beam is irradiated even while the charged particle beam is scanned and the irradiation position is changed to the next spot. Controlling the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator,
The irradiation time at each of the plurality of irradiation spots is set to be longer than the calculation time of the beam position / width based on the signal from the beam position detection device,
After the irradiation dose of the one spot measured by the irradiation dose measuring device reaches the target dose, the irradiation of the next spot is started and the position of the charged particle beam based on the signal from the beam position detecting device A charged particle beam irradiation system characterized by starting an operation for calculating a width.
前記制御装置は、
前記１つのスポットに照射する前記荷電粒子ビームの線量が目標線量に達した後、前記荷電粒子ビームを走査して照射位置を次のスポットに変更する間にも前記荷電粒子ビームを照射するよう前記荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を制御し、
前記複数の照射スポットの各スポットにおける照射時間が前記ビーム位置検出装置からの信号に基づく前記ビームの位置・幅の演算時間よりも長くなるように前記各スポットにおける荷電粒子ビームの照射電流を制御することを特徴とする荷電粒子ビーム照射システム。 The charged particle beam irradiation system according to claim 1.
The controller is
After the dose of the charged particle beam to irradiate the one spot reaches a target dose, the charged particle beam is irradiated even while the charged particle beam is scanned and the irradiation position is changed to the next spot. Controlling the emission of the charged particle beam from the charged particle beam generator,
The irradiation current of the charged particle beam at each spot is controlled so that the irradiation time at each spot of the plurality of irradiation spots is longer than the calculation time of the beam position / width based on the signal from the beam position detection device. A charged particle beam irradiation system characterized by that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010045396A JP5280390B2 (en) | 2010-03-02 | 2010-03-02 | Charged particle beam irradiation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010045396A JP5280390B2 (en) | 2010-03-02 | 2010-03-02 | Charged particle beam irradiation system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011177374A JP2011177374A (en) | 2011-09-15 |
| JP5280390B2 true JP5280390B2 (en) | 2013-09-04 |
Family
ID=44689580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010045396A Active JP5280390B2 (en) | 2010-03-02 | 2010-03-02 | Charged particle beam irradiation system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5280390B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013171820A1 (en) * | 2012-05-14 | 2013-11-21 | 三菱電機株式会社 | Particle beam scanning irradiation system |
| JP6692115B2 (en) | 2014-02-25 | 2020-05-13 | 株式会社日立製作所 | Beam position monitoring device and charged particle beam irradiation system |
| JP6220713B2 (en) | 2014-03-27 | 2017-10-25 | 株式会社日立製作所 | Charged particle beam irradiation system |
| JP6484683B2 (en) * | 2017-09-29 | 2019-03-13 | 株式会社日立製作所 | Charged particle beam irradiation system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4114590B2 (en) * | 2003-10-24 | 2008-07-09 | 株式会社日立製作所 | Particle beam therapy system |
| JP2006210354A (en) * | 2006-03-06 | 2006-08-10 | Hitachi Ltd | Particle-beam medical treatment device |
| JP4726869B2 (en) * | 2007-08-07 | 2011-07-20 | 株式会社日立製作所 | Charged particle beam irradiation system and control method thereof |
-
2010
- 2010-03-02 JP JP2010045396A patent/JP5280390B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011177374A (en) | 2011-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3737098B2 (en) | Particle beam emitting apparatus and particle beam emitting method | |
| JP4378396B2 (en) | Particle beam irradiation system | |
| JP3806723B2 (en) | Particle beam irradiation system | |
| JP5133319B2 (en) | Particle beam irradiation system and control method thereof | |
| JP5002612B2 (en) | Charged particle beam irradiation equipment | |
| JP6220713B2 (en) | Charged particle beam irradiation system | |
| JP5705372B2 (en) | Particle beam therapy apparatus and method of operating particle beam therapy apparatus | |
| JP5280390B2 (en) | Charged particle beam irradiation system | |
| JP4864787B2 (en) | Particle beam irradiation system and control method thereof | |
| JP6527241B2 (en) | Particle therapy system | |
| CN111617391B (en) | Particle beam therapy system, particle beam irradiation switching method, and storage medium | |
| JP2013009967A (en) | Particle beam irradiation system | |
| JP2014516412A (en) | Irradiation equipment and control method for controlling the same | |
| JP6484683B2 (en) | Charged particle beam irradiation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111104 |
|
| 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: 20130423 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130522 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5280390 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |