JP7450544B2 - 粒子ビーム誘導システムおよび方法ならびに関連する放射線治療システム - Google Patents
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Description
- 粒子ビームのエネルギーレベルを調整するための減衰器(attenuator)と、
- 減衰器の下流に位置する第一のビームガイド(beam guide)であって、入射軌道からの粒子ビームを中間軌道へ偏向させるための磁界を発生させるための二つの磁石を各々が含む第一および第二の誘導双極子(guiding dipoles)を備え、第一のビームガイドの第一の双極子は粒子ビームを第一の面において偏向するように配置されており、第一のビームガイドの第二の双極子は粒子ビームを第一の面と直交する第二の面において偏向するように配置されている第一のビームガイドと、
- 第一のビームガイドの下流に位置する第二のビームガイドであって、中間軌道からの粒子ビームを出射軌道へ偏向させるための磁界を発生させるための二つの磁石を各々が含む第一および第二の誘導双極子を備え、第二のビームガイドの第一の双極子は粒子ビームを第三の面において偏向するように配置されており、第二のビームガイドの第二の双極子は粒子ビームを第三の面と直交する第四の面において偏向するように配置されている第二のビームガイドと、
- 第二のビームガイドの下流に位置し、所期の出射軌道を制御するように配置されたビーム軌道監視制御ユニットであって、当該ビーム軌道監視制御ユニットは粒子ビーム減衰材料の第一および第二のビーム軌道制御ディスクを備え、各ディスクは入射軌道に直交する個別の平行する面において個別に動かすことが出来、かつ各ディスクは開口を有し、その開口の整合が所期の出射軌道を規定する、ビーム軌道監視制御ユニットとを含む。
- 粒子ビーム誘導システムにおいて、入射軌道に沿って入射する粒子ビームを受信し
- 粒子ビーム誘導システの減衰器において、粒子ビームのエネルギーレベルを調整し、
- 減衰器の下流に位置する、粒子ビーム誘導システムの第一のビームガイドであって、入射軌道から粒子ビームを中間軌道へ偏向させるための磁界を発生させるための二つの磁石を各々が含む第一および第二の誘導双極子を備え、第一のビームガイドの第一の双極子は粒子ビームを第一の面において偏向するように配置されており、第一のビームガイドの第二の双極子は粒子ビームを第一の面と直交する第二の面において偏向するように配置されている第一のビームガイドを用いて、入射軌道からの粒子ビームを中間軌道に偏向し、
- 第一のビームガイドの下流に位置する、粒子ビーム誘導システムの第二のビームガイドであって、中間軌道から粒子ビームを出射軌道へ偏向させるための磁界を発生させるための二つの磁石を各々が含む第一および第二の誘導双極子を備え、第二のビームガイドの第一の双極子は粒子ビームを第三の面において偏向するように配置されており、第二のビームガイドの第二の双極子は粒子ビームを第三の面と直交する第四の面において偏向するように配置されている第二のビームガイドを用いて、中間軌道からの粒子ビームを出射軌道に偏向し、
- 第二のビームガイドの下流に位置する、粒子ビーム誘導システムのビーム軌道監視制御ユニットであって、当該ビーム軌道監視制御ユニットは粒子ビーム減衰材料の第一および第二のビーム軌道制御ディスクを備え、各ディスクは入射軌道に直交する個別の平行する面において個別に動かすことが出来、かつ各ディスクは開口を有し、その開口の整合が意図する出射軌道を規定する、ビーム軌道監視制御ユニットを用いて、意図する出射軌道を制御する、工程を含む。
- 複数の粒子ビーム誘導システム源であって、各粒子ビーム誘導システムは、入射軌道に沿って入射する粒子ビームを受信し、かつ放射線治療患者の体内に位置する3次元放射線ターゲットに向けた照射粒子ビームの出射エネルギーレベルおよび出射軌道を制御するように配置された、粒子ビーム誘導システムと、
- 放射線ターゲットの移動の方向および速度を含む、3次元放射線ターゲットの空間内の位置および方向を監視すると共に、粒子ビームの放射経路に位置する放射線ターゲットを囲む身体組織の組織特性を監視するように配置された画像化システムと、
- 粒子ビーム制御システムであって、放射線治療セッション中に、
- 画像化システムから放射線ターゲットの位置および方向に関する情報と前記組織特性に関する情報を受信し、
- 前記組織特性に関する受信情報に基づいて、粒子ビームに曝されてならない身体組織を識別して、
- 放射線ターゲットの動きに応答し、粒子ビーム誘導システムを、
(i)粒子ビームのブラッグピークが、放射線ターゲット内の所定のビーム交差領域で交差するようにさせ、かつ
(ii)粒子ビームの放射経路が、粒子ビームに曝されてはならないと識別された前記身体組織を通って走行しないように、制御する、
粒子ビーム制御システムと、を含む放射線治療システムを提供する。
Claims (15)
- 入射軌道(T1)に沿って入射する粒子ビーム(6a、6b、6c)を受信して、粒子ビーム制御システム(7)の制御下で、前記粒子ビーム(6a、6b、6c)の出射エネルギーレベルおよび出射軌道(T3)を制御する粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)であって、
- 前記粒子ビーム(6a、6b、6c)のエネルギーレベルを調整するための減衰器(22)と、
- 前記減衰器(22)の下流に位置する第一のビームガイド(26)であって、前記入射軌道(T1)からの前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を中間軌道(T2)へ偏向させるための磁界を発生させるための二つの磁石を各々が含む第一および第二の誘導双極子(26a、26b)を備え、前記第一のビームガイド(26)の前記第一の誘導双極子(26a)は前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を第一の面において偏向するように配置されており、前記第一のビームガイド(26)の前記第二の誘導双極子(26b)は前記第一の面と直交する第二の面において前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を偏向するように配置されている、前記第一のビームガイド(26)と、
- 前記第一のビームガイド(26)の下流に位置する第二のビームガイド(28)であって、前記中間軌道(T2)からの前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を出射軌道(T3)へ偏向させるための磁界を発生させるための二つの磁石を各々が含む第一および第二の誘導双極子(28a、28b)を備え、前記第二のビームガイド(28)の前記第一の誘導双極子(28a)は前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を第三の面において偏向するように配置されており、前記第二のビームガイド(28)の前記第二の誘導双極子(28b)は前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を前記第三の面と直交する第四の面において偏向するように配置されている、前記第二のビームガイド(28)と、
- 前記第二のビームガイド(28)の下流に位置し所期の前記出射軌道(T3)を制御するように配置されたビーム軌道監視制御ユニット(30)であって、当該ビーム軌道監視制御ユニット(30)は粒子ビーム減衰材料の第一および第二のビーム軌道制御ディスク(30a、30b)を備え、前記第一および第二のビーム軌道制御ディスクは前記入射軌道(T1)に直交する個別の平行する面において個別に動かすことができ、かつ前記第一および第二のビーム軌道制御ディスクは開口(31a、31b)を有し、前記開口(31a、31b)の整列によって所期の前記出射軌道(T3)を規定する、前記ビーム軌道監視制御ユニット(30)と、を備え、
前記第一および/又は前記第二のビーム軌道制御ディスク(30a、30b)は、前記第一および/又は前記第二のビーム軌道制御ディスク(30a、30b)上のどこに整列不備の粒子ビームが当たったかを検出するセンサを含み、
前記粒子ビーム制御システム(7)は、前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)が前記第一および/又は前記第二のビーム軌道制御ディスク(30a、30b)によって検出された前記粒子ビームの整列不備に関する情報を受信すると、前記減衰器および/又は前記第一および前記第二のビームガイド(26、28)を、所期の前記出射軌道(T3)と前記整列不備の粒子ビームの検出された出射軌道との間のずれを減らすように調整するように、前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)を制御するように構成された、
粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)。 - 前記第一および第二のビームガイド(26、28)の間の間隔は、30から150cmの範囲内にある、請求項1に記載の粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)。
- 前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)が、
- 前記減衰器(22)の下流であって前記第一のビームガイド(26)の上流に位置し、前記粒子ビーム(6a、6b、6c)の焦点を合わせるための集束四極子を形成する一組の磁石(24a、24b)を含む集束ユニット(24)を備えている、請求項1又は2に記載の粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)。 - 前記減衰器(22)が、
- 前記粒子ビーム(6a、6b、6c)の経路にある減衰材料の量を増やす、または減らすために互いに近づける、または離すように動かすことが出来る一対の摺動ウエッジ(22a、22b)を備える、請求項1~3のいずれか一つに記載の粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)。 - 前記第一および第二のビームガイド(26、28)の磁石は超電導磁石である、請求項1~4のいずれか一つに記載の粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)。
- - 請求項1~5のいずれか一つによる複数の粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)と、前記粒子ビーム制御システム(7)を含み、前記各粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)は、前記入射軌道(T1)に沿って入射する前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を受信し、前記粒子ビーム制御システム(7)の制御下で、放射線治療患者(4)の体内に位置する三次元放射線ターゲット(3)に向けた照射粒子ビームの出射エネルギーレベルおよび前記出射軌道(T3)を制御する放射線治療システムであって、
- 前記三次元放射線ターゲット(3)の動きの方向および速度を含む、前記三次元放射線ターゲット(3)の空間における位置および方向を監視するとともに、前記粒子ビーム(6a、6b、6c)の放射経路に位置する前記三次元放射線ターゲット(3)を囲む身体組織(5)の組織特性を監視するように配置された画像化システム(2)を含み、
- 前記粒子ビーム制御システム(7)は、放射線治療セッション中に、
- 前記画像化システム(2)から前記三次元放射線ターゲット(3)の位置および方向に関する情報および前記組織特性に関する情報を受信し、
- 前記組織特性に関する受信情報に基づいて、前記粒子ビーム(6a、6b、6c)に曝せてはならない前記身体組織(5)を識別して、
- 前記三次元放射線ターゲット(3)および/または前記三次元放射線ターゲット(3)を取り囲む前記身体組織(5)の動きに応答し、前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)を、
(i)前記粒子ビーム(6a、6b、6c)のブラッグピークが、前記三次元放射線ターゲット(3)内の所定のビーム交差領域(8)で交差するようにさせ、かつ
(ii)前記粒子ビーム(6a、6b、6c)の放射経路が、前記粒子ビーム(6a、6b、6c)に曝されてはならないと識別された前記身体組織を通って走行しないように、制御する、放射線治療システム。 - 前記粒子ビーム制御システム(7)は、前記出射エネルギーレベルおよび前記出射軌道(T3)の位置を更新し、そして前記複数の粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)に制御信号を送って、0.1から0.05秒の範囲内の間隔で、更新された前記出射エネルギーレベルおよび更新された前記出射軌道の位置を有効化するように配置されている、請求項6に記載の放射線治療システム。
- 前記画像化システムは、X線コンピュータ断層撮像画像化システム、磁気共鳴画像化システム、超音響画像化システム、陽子コンピュータ断層画像化システムおよび陽電子放出断層撮像画像化システムのうちのいずれか一つを含むことを特徴とする、請求項6又は7に記載の放射線治療システム。
- 前記粒子ビーム制御システム(7)は、放射線治療セッション中に、前記ビーム交差領域(8)を前記三次元放射線ターゲット(3)内の所定の位置に固定するように配置されることを特徴とする、請求項6乃至8のいずれか一つに記載の放射線治療システム。
- 前記粒子ビーム制御システム(7)は、放射線治療セッション中に、所定の経路に沿って前記三次元放射線ターゲット(3)を横切って前記ビーム交差領域(8)を掃引するように配置されることを特徴とする、請求項6乃至8のいずれか一つに記載の放射線治療システム。
- 前記粒子ビーム制御システム(7)は、放射線治療セッション中に、前記ビーム交差領域(8)を前記三次元放射線ターゲット(3)内の所定の位置に段階的に再配置するように配置されることを特徴とする、請求項6乃至8のいずれか一つに記載の放射線治療システム。
- 前記粒子ビームは陽子ビームであることを特徴とする、請求項6乃至11のいずれか一つに記載の放射線治療システム。
- 粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)が、粒子ビーム(6a、6b、6c)の出射エネルギーレベルおよび出射軌道(T3)を粒子ビーム制御システム(7)の制御下で制御する方法であって、当該方法は、
- 前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)が、入射軌道(T1)に沿って入射する粒子ビーム(6a、6b、6c)を受信する工程と、
- 前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)に含まれる減衰器(22)が、前記粒子ビーム(6a、6b、6c)のエネルギーレベルを調整する工程と、
- 前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)に含まれ、前記減衰器(22)の下流に位置する、第一のビームガイド(26)であって、前記第一のビームガイド(26)は、前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を入射軌道(T1)から中間軌道(T2)へ偏向させるための磁界を発生させるための二つの磁石を各々が含む第一および第二の誘導双極子(26a、26b)を備え、前記第一のビームガイド(26)の前記第一の誘導双極子(26a)は前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を第一の面において偏向するように配置されており、前記第一のビームガイド(26)の前記第二の誘導双極子(26b)は前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を前記第一の面と直交する第二の面において偏向するように配置されている前記第一のビームガイド(26)が、前記入射軌道(T1)からの前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を前記中間軌道(T2)に偏向する工程と、
- 前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)に含まれ、前記第一のビームガイド(26)の下流に位置する、第二のビームガイド(28)であって、前記第二のビームガイド(28)は、前記中間軌道(T2)から前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を前記出射軌道(T3)へ偏向させるための磁界を発生させるための二つの磁石を各々が含む第一および第二の誘導双極子(28a、28b)を備え、前記第二のビームガイド(28)の前記第一の誘導双極子(28a)は前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を第三の面において偏向するように配置されており、前記第二のビームガイド(28)の前記第二の誘導双極子(28b)は前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を前記第三の面と直交する第四の面において偏向するように配置されている、前記第二のビームガイド(28)が、前記中間軌道(T2)から前記粒子ビーム(6a、6b、6c)を前記出射軌道(T3)に偏向する工程と、
- 前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)に含まれ、前記第二のビームガイド(28)の下流に位置する、ビーム軌道監視制御ユニット(30)であって、当該ビーム軌道監視制御ユニット(30)は粒子ビーム減衰材料の第一および第二のビーム軌道制御ディスク(30a、30b)を備え、前記第一および第二のビーム軌道制御ディスク(30a、30b)は前記入射軌道(T1)に直交する個別の平行する面において個別に動かすことが出来、かつ前記第一および第二のビーム軌道制御ディスクは開口(31a、31b)を有し、前記開口(31a、31b)の整列によって所期の前記出射軌道(T3)を規定し、前記第一および/又は前記第二のビーム軌道制御ディスク(30a、30b)は、前記第一および/又は前記第二のビーム軌道制御ディスク(30a、30b)上のどこに整列不備の粒子ビームが当たったかを検出するセンサを含む、前記ビーム軌道監視制御ユニット(30)が、所期の前記出射軌道(T3)を制御する工程と、
- 前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)が、前記第一および/又は前記第二のビーム軌道制御ディスク(30a、30b)によって検出された前記粒子ビームの整列不備に関する情報を受信する工程と、
- 前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)が、前記減衰器(22)および/又は前記第一および第二のビームガイド(26、28)を、所期の前記出射軌道(T3)と前記整列不備の粒子ビームの検出された出射軌道との間のずれを減らすように調節する工程とを含み、
前記粒子ビーム制御システム(7)は、前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)が前記第一および/又は前記第二のビーム軌道制御ディスク(30a、30b)によって検出された前記粒子ビームの整列不備に関する情報を受信すると、前記減衰器および/又は前記第一および前記第二のビームガイド(26、28)を、所期の前記出射軌道(T3)と前記整列不備の粒子ビームの前記検出された出射軌道との間のずれを減らすように調整するように、前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)を制御する、方法。 - - 前記減衰器(22)の下流であって前記第一のビームガイド(26)の上流に位置する、前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)の集束ユニット(24)であって、前記粒子ビーム(6a、6b、6c)の焦点を合わせるための集束四極子を形成する一組の磁石(24a、24b)を含む前記集束ユニット(24)が、前記粒子ビーム(6a、6b、6c)の焦点を合わせる工程を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記減衰器(22)が前記粒子ビーム(6a、6b、6c)のエネルギーレベルを調整する工程は、
- 前記粒子ビーム誘導システム(1a、1b、1c)が、前記減衰器(22)における一対の摺動ウエッジ(22a、22b)を、前記粒子ビーム(6a、6b、6c)の経路にある減衰材料の量を増やす、または減らすように互いに近づける、または離すように動かす工程を含む、請求項13および14のいずれか一つに記載の方法。
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