JP5619462B2 - 治療計画装置及び治療計画装置の治療計画を用いた粒子線治療装置 - Google Patents
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Description
本発明の特徴である柱状スキャニング照射でのIMRTを考える。通常のスポットスキャニングの考え方は、患部を3次元的にスポットにて、あたかも点描するかのごとく照射するものである。スポットスキャニングはこのように自由度の高い照射方法であるが、反面、患部全体を照射するのに要する時間が長い。IMRTは多門照射であるから、さらに照射時間がかかってしまう。そこで、スポットよりも深さ方向へブラッグピークBP(Bragg Peak)を拡大し、柱状の照射野を生成する。
0に送信する変更制御装置22を備える。変更制御装置22は、第2の偏向電磁石電源21も制御する。
ここでDmin、Dmaxは指定した線量制限である。uはDminに対する重み係数であり、wはDmaxに対する重み係数である。b(数式(1)では矢印付きで示したが、矢印なしで示す。以後、数式(1)関連の説明において同じ。)はビームレットの強度の関数であり、di(b)はビームレットの強度の関数bとしたボクセルiの線量である。[x]+はx>0ではx、それ以外では0となる。Nはボクセルの最大数である。
図7は、本発明の実施の形態2によるエネルギー変更装置を示す構成図である。実施の形態1のエネルギー変更装置2aとは、複数の吸収体26a、26b、26c、26dを用いて、荷電粒子ビーム1のエネルギーを低下して所望のエネルギーに変更し、照射対象である患部40におけるブラッグピークBPの深さ方向(Z方向)の位置(飛程)を調整する点で異なる。
図8は、本発明の実施の形態3による深さ方向照射野拡大装置を示す構成図である。実施の形態1の深さ方向照射野拡大装置3aとは、複数のリッジフィルタ28a、28b、28c、28dを用いて、荷電粒子ビームのエネルギーを多種のエネルギーが混ざった状態にし、すなわち荷電粒子ビーム1のエネルギーの幅を変更し、ブラッグピークBPを深さ方向へ拡大する点で異なる。
図9は、本発明の実施の形態4による柱状照射野生成装置を示す構成図である。実施の形態1の柱状照射野生成装置4aとは、エネルギー変更装置2aと深さ方向照射野拡大装置3aを一体化した点で異なる。
源20に送信する変更制御装置22を備える。変更制御装置22は、第2の偏向電磁石電源21も制御する。各機器の動作は実施の形態1と同様なので繰り返さない。
本発明の実施の形態5は、実施の形態1乃至4に示した粒子線照射装置を備えた粒子線治療装置である。図10は本発明の実施の形態5における粒子線治療装置の概略構成図である。粒子線治療装置51は、イオンビーム発生装置52と、イオンビーム輸送系59と、粒子線照射装置58a、58bとを備える。イオンビーム発生装置52は、イオン源(図示せず)と、前段加速器53と、シンクロトロン54とを有する。粒子線照射装置58bは回転ガントリ(図示せず)に設置される。粒子線照射装置58aは回転ガントリを有しない治療室に設置される。イオンビーム輸送系59の役割はシンクロトロン54と粒子線照射装置58a、58bの連絡にある。イオンビーム輸送系59の一部は回転ガントリ(図示せず)に設置され、その部分には複数の偏向電磁石55a、55b、55cを有する。
2a エネルギー変更装置 2b エネルギー変更装置
3 深さ方向照射野拡大装置 3a 深さ方向照射野拡大装置
3b 深さ方向照射野拡大装置 4 柱状照射野生成装置
4a 柱状照射野生成装置 4b 柱状照射野生成装置
5 偏向電磁石 6 偏向電磁石
7 偏向電磁石 8 偏向電磁石
9 レンジシフタ 9a レンジシフタ
9b レンジシフタ 14 ビーム軸
15 偏向電磁石 16 偏向電磁石
17 偏向電磁石 18 偏向電磁石
19 リッジフィルタ 19a リッジフィルタ
19b リッジフィルタ 22 変更制御装置
25 変更制御装置 26a 吸収体
26b 吸収体 26c 吸収体
26d 吸収体 27a 駆動装置
27b 駆動装置 27c 駆動装置
27d 駆動装置 28a リッジフィルタ
28b リッジフィルタ 28c リッジフィルタ
28d リッジフィルタ 29a 駆動装置
29b 駆動装置 29c 駆動装置
29d 駆動装置 34 走査照射系
40 患部 44a 柱状照射野
44b 柱状照射野 44c 柱状照射野
44d 柱状照射野 45a 柱状照射野
45b 柱状照射野 45c 柱状照射野
45d 柱状照射野 52 イオンビーム発生装置
54 シンクロトロン 58 粒子線照射装置
58a 粒子線照射装置 58b 粒子線照射装置
Claims (9)
- 加速器により加速された荷電粒子ビームを、照射方向に垂直なX方向及びY方向にそれぞれ走査するX方向走査電磁石及びY方向走査電磁石により前記X方向及び前記Y方向に走査する走査照射系と、前記荷電粒子ビームのブラッグピークを拡大し、柱状の照射野を生成する柱状照射野生成装置とを備えた粒子線治療装置に対する治療計画を作成する治療計画装置であって、
前記柱状の照射野は、当該柱状の照射野の高さが前記荷電粒子ビームの照射方向の幅であるSOBPの幅であり、当該柱状の照射野の高さ方向の軸に垂直な断面の長さが前記荷電粒子ビームの前記X方向及び前記Y方向の幅であるビームサイズであり、当該柱状の照射野の高さが前記ビームサイズよりも長い照射野であり、
前記ビームサイズは、一回の治療照射において選択された単一のサイズであり、
前記荷電粒子ビームが照射される照射対象のディスタル形状に応じて、一つの前記SOBPの幅を有する前記柱状の照射野である外側柱状照射野を配置するとともに、前記照射対象の内側に前記外側柱状照射野と異なる前記SOBPの幅を有する前記柱状の照射野である内側柱状照射野を敷き詰めて配置する照射野配置部と、
前記照射野配置部により前記外側柱状照射野及び前記内側柱状照射野が敷き詰められた状態を初期状態として、前記照射対象への照射線量が所定の範囲に入るように前記外側柱状照射野及び前記内側柱状照射野の配置を調整する最適化計算部とを有する治療計画装置。 - 加速器により加速された荷電粒子ビームを、照射方向に垂直なX方向及びY方向にそれぞれ走査するX方向走査電磁石及びY方向走査電磁石により前記X方向及び前記Y方向に走査する走査照射系と、前記荷電粒子ビームのブラッグピークを拡大し、柱状の照射野を生成する柱状照射野生成装置とを備えた粒子線治療装置に対する治療計画を作成する治療計画装置であって、
前記柱状の照射野は、当該柱状の照射野の高さが前記荷電粒子ビームの照射方向の幅であるSOBPの幅であり、当該柱状の照射野の高さ方向の軸に垂直な断面の長さが前記荷電粒子ビームの前記X方向及び前記Y方向の幅であるビームサイズであり、当該柱状の照射野の高さが前記ビームサイズよりも長い照射野であり、
前記ビームサイズは、一回の治療照射において選択された単一のサイズであり、
前記荷電粒子ビームが照射される照射対象のディスタル形状に応じて、一つの前記SOB
Pの幅を有する前記柱状の照射野である外側柱状照射野を配置するとともに、前記照射対象の内側に前記外側柱状照射野よりも小さい他の前記SOBPの幅を有する前記柱状の照射野である内側柱状照射野を敷き詰めて配置する照射野配置部と、
前記照射野配置部により前記外側柱状照射野及び前記内側柱状照射野が敷き詰められた状態を初期状態として、前記照射対象への照射線量が所定の範囲に入るように前記外側柱状照射野及び前記内側柱状照射野の配置を調整する最適化計算部とを有する治療計画装置。 - 前記照射野配置部は、前記照射対象のディスタル形状に応じて前記外側柱状照射野を配置した後に、前記照射対象における前記外側柱状照射野が配置されていない内側の形状に応じて前記内側柱状照射野を配置することを特徴とした請求項1または2に記載の治療計画装置。
- 荷電粒子ビームを発生させ、加速器により所定のエネルギーまで加速するイオンビーム発生装置と、前記イオンビーム発生装置により加速された荷電粒子ビームを輸送するイオンビーム輸送系と、前記イオンビーム輸送系で輸送された荷電粒子ビームを照射対象に照射する粒子線照射装置と、前記粒子線照射装置の照射方向を回転させる回転ガントリとを備えた粒子線治療装置であって、
前記粒子線照射装置は、前記加速器により加速された荷電粒子ビームを、照射方向に垂直なX方向及びY方向にそれぞれ走査するX方向走査電磁石及びY方向走査電磁石により前記X方向及び前記Y方向に走査する走査照射系と、前記荷電粒子ビームのブラッグピークを拡大し、柱状の照射野を生成する柱状照射野生成装置とを備え、
当該粒子線治療装置に対する治療計画を作成する治療計画装置は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の治療計画装置であることを特徴とする粒子線治療装置。 - 前記柱状照射野生成装置は、前記荷電粒子ビームのエネルギーを変更するエネルギー変更装置と、前記荷電粒子ビームのブラッグピークを拡大する深さ方向照射野拡大装置とを備えたことを特徴とする請求項4記載の粒子線治療装置。
- 前記エネルギー変更装置は、
前記荷電粒子ビームが通過する方向の厚さが場所によって異なり、通過する荷電粒子ビームのエネルギーを前記厚さに応じて低下するレンジシフタと、前記荷電粒子ビームの前記レンジシフタにおける通過位置を移動する上流側偏向電磁石対と、前記荷電粒子ビームの軌道を当該エネルギー変更装置に入射したビーム軸の方へ戻す下流側偏向電磁石対と、前記荷電粒子ビームを前記レンジシフタの所定の厚さを通過するように前記上流側偏向電磁石対及び前記下流側偏向電磁石対を制御する変更制御装置とを備えたことを特徴とする請求項5記載の粒子線治療装置。 - 前記深さ方向照射野拡大装置は、
前記荷電粒子ビームが通過する位置によって失うエネルギーが異なる厚さ分布を有するリッジフィルタと、前記荷電粒子ビームの前記リッジフィルタにおける通過位置を移動する上流側偏向電磁石対と、前記荷電粒子ビームの軌道を当該深さ方向照射野拡大装置に入射したビーム軸の方へ戻す下流側偏向電磁石対と、前記荷電粒子ビームを前記リッジフィルタの所定の厚さ分布を通過するように前記上流側偏向電磁石対及び前記下流側偏向電磁石対を制御する照射野拡大制御装置とを備えたことを特徴とする請求項5または6に記載の粒子線治療装置。 - 前記エネルギー変更装置は、
前記荷電粒子ビームが通過する厚さによってエネルギーが低下する吸収体を複数有し、前記吸収体のそれぞれを駆動する複数の駆動装置と、前記駆動装置を駆動して前記荷電粒子ビームが通過する前記吸収体の合計の厚さを制御する変更制御装置とを備えたことを特徴
とする請求項5記載の粒子線治療装置。 - 前記深さ方向照射野拡大装置は、
前記荷電粒子ビームが通過する厚さによってエネルギーの幅を変更するリッジフィルタを複数有し、前記リッジフィルタのそれぞれを駆動する複数の駆動装置と、前記駆動装置を駆動して前記荷電粒子ビームが通過する前記リッジフィルタの合計の厚さを制御する照射野拡大制御装置とを備えたことを特徴とする請求項5または8に記載の粒子線治療装置。
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