JP6433792B2 - Particle beam therapy apparatus and imaging method using the same - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、炭素等の重粒子線ビーム又は陽子ビーム等の粒子線ビーム(以下、単にビームともいう。)を例えば患部に照射し、がん治療を行う粒子線治療装置及びこれを用いた撮像方法に関する。 Embodiments of the present invention, heavy ion beams or proton beams, etc. of the particle beam such as carbon (hereinafter, simply referred to as beams.) Was irradiated with, for example, in the affected area, a cancer treatment line cormorants particle slave beam therapy system and The present invention relates to an imaging method using the same.

現在、がん治療には、例えば粒子線照射方法が使用されている。この粒子線照射方法には、拡大ビーム法と呼ばれる方法がある。この拡大ビーム法では、ワブラ法、あるいは二重散乱体法と呼ばれる方法によりビーム径を患部サイズ以上に拡大している。また、拡大ビーム法は、コリメータにより照射領域を制限することにより、患部形状に合致させて照射を行う。しかし、拡大ビーム法は、厳密には3次元的に患部形状に合致させることができず、患部周りの正常細胞への影響を小さくするには限界がある。   Currently, for example, a particle beam irradiation method is used for cancer treatment. As this particle beam irradiation method, there is a method called an expanded beam method. In this expanded beam method, the beam diameter is expanded beyond the size of the affected area by a method called the wobbler method or the double scatterer method. In the expanded beam method, irradiation is performed in accordance with the shape of the affected area by limiting the irradiation area with a collimator. However, the expanded beam method cannot strictly match the shape of the affected area three-dimensionally, and there is a limit to reducing the influence on normal cells around the affected area.

そこで、3次元スキャニング照射法が開発された。この3次元スキャニング照射法では、X線撮影で得られた透視画像と、予めコンピュータ断層撮影(Computed Tomography、以下、CTと略称する。)画像により作成した参照画像とを比較し、位置のずれ量を求めている。そして、この位置のずれ量を治療寝台に設定し、透視画像と参照画像とが合うようにする。この画像合せは、2次元画像同士の比較であるので2D(dimensions)−2D位置決めと呼ばれている。   Therefore, a three-dimensional scanning irradiation method was developed. In this three-dimensional scanning irradiation method, a fluoroscopic image obtained by X-ray photography is compared with a reference image prepared in advance by a computed tomography (hereinafter abbreviated as CT) image, and a positional deviation amount is compared. Seeking. Then, the shift amount of this position is set in the treatment bed so that the fluoroscopic image and the reference image are matched. Since this image alignment is a comparison between two-dimensional images, it is called 2D (dimensions) -2D positioning.

しかし、より高精度の位置決めを行う方法としては、治療室にCT装置を設置し、患者を治療寝台に搭載した状態でCT撮影を行い、治療計画用CT画像との比較を行う方法がある。この方法は、3次元画像同士の比較であるので3D(dimensions)−3D位置決めと呼ばれている。   However, as a method for performing positioning with higher accuracy, there is a method in which a CT apparatus is installed in a treatment room, CT imaging is performed in a state where a patient is mounted on a treatment bed, and a CT image for treatment planning is compared. This method is called 3D (dimensions) -3D positioning because it is a comparison between three-dimensional images.

特開2010−94221号公報JP 2010-94221 A

JOURNAL OF APPLIED CLINICAL MEDICAL PHYSICS, Vol.13, Num. 6,2012, Patient handling system for carbon ion beam scanning therapy, S. Mori, et.al.JOURNAL OF APPLIED CLINICAL MEDICAL PHYSICS, Vol.13, Num. 6,2012, Patient handling system for carbon ion beam scanning therapy, S. Mori, et.al.

しかしながら、従来の3次元スキャニング照射法では、患者をアイソセンター近傍に設置してCT撮影を行おうとすると、アイソセンター近傍にCT装置が設置されている場合には、CT装置と照射ポートとが干渉する。そのため、患者をアイソセンター近傍に位置設定した状態では、CT撮影を行うことができなかった。   However, in the conventional three-dimensional scanning irradiation method, when CT imaging is performed with a patient placed near the isocenter, if the CT device is installed near the isocenter, the CT device and the irradiation port interfere with each other. To do. Therefore, CT imaging could not be performed with the patient positioned near the isocenter.

本実施形態が解決しようとする課題は、CT装置と粒子線照射装置との干渉を回避可能な粒子線治療装置及びこれを用いた撮像方法を提供することであるAn object of the present embodiment is to provide is to provide an imaging method using particle slave beam therapy system and this can be avoid interference between CT apparatus and the particle beam irradiation apparatus.

上記課題を解決するために、本実施形態に係る粒子線治療装置は、患者の患部に粒子線ビームを照射する粒子線照射装置と、前記患者の体内3次元画像を取得するCT装置と、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、粒子線ビームを2次元走査するビーム走査電磁石と、前記ビーム走査電磁石により2次元走査された粒子線ビームを前記患者の患部に照射する照射ポートと、を有し、前記照射ポートは、前記粒子線ビームの位置を検出する位置モニタを備えた照射ポート固定部と、この照射ポート固定部に対して移動可能な照射ポート可動部とを有し、前記照射ポートは、前記CT装置の近傍であって、前記CT装置の画像取得時における移動範囲内に設置され、かつ前記CT装置の画像取得時に当該照射ポートが前記CT装置の移動範囲外になるように前記照射ポート可動部を移動可能であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a particle beam treatment apparatus according to the present embodiment includes a particle beam irradiation apparatus that irradiates an affected area of a patient with a particle beam, and a CT apparatus that acquires a three-dimensional image of the patient in the body. a particle beam therapy system that includes irradiation, the particle beam irradiation apparatus includes a beam scanning magnet to scan the particle beam 2 dimensional, two-dimensional scanned particle beam by the beam scanning magnets to the affected area of the patient It has a radiation port for the said irradiation port, the irradiated port fixation section having a position monitor for detecting the position of the particle beam, a movable irradiation port movable portion with respect to the irradiation port fixation section have a, the irradiation port, the a vicinity of the CT apparatus, the CT is installed in a moving range at the time of image acquisition devices, and the CT apparatus the irradiation port said during image acquisition C of Characterized in that the irradiation port movable portion such that the outside the movement range of the device is movable.

さらに、本実施形態の粒子線治療装置を用いた撮像方法は、前記粒子線治療装置により前記体内3次元画像を撮像する撮像方法であって、前記照射ポート可動部を前記CT装置の移動範囲外に移動させる照射ポート可動部移動工程と、前記照射ポート可動部移動工程の後に、前記CT装置を画像取得位置まで移動させるCT装置移動工程と、前記CT装置移動工程の後に、前記CT装置を用いて前記患者の体内3次元画像を取得する画像取得工程と、を有することを特徴とする。 Furthermore, an imaging method using the particle beam therapy system of this embodiment is an imaging method for imaging the internal three-dimensional image by the particle beam therapy system, the moving range of the previous SL irradiation port movable portion and the CT device After the irradiation port movable part moving step for moving outside, the CT port moving step for moving the CT device to the image acquisition position after the irradiation port movable portion moving step, and the CT device moving step, the CT device is moved. And an image acquisition step of acquiring a three-dimensional image of the patient in the body.

本実施形態によれば、CT装置と粒子線照射装置との干渉を回避することが可能になる。 According to this embodiment, it is possible to avoid interference between the CT apparatus and the particle beam irradiation apparatus .

一実施形態の粒子線治療装置を示す立面構成図である。It is an elevation lineblock diagram showing the particle beam therapy system of one embodiment. 図1のCT装置と照射ポートとの位置関係を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the positional relationship of CT apparatus of FIG. 1, and an irradiation port. 一実施形態の粒子線治療装置を用いた治療順序の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the treatment order using the particle beam therapy apparatus of one Embodiment. 一実施形態のスキャニング照射装置を用いた照射手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the irradiation procedure using the scanning irradiation apparatus of one Embodiment.

以下、本実施形態に係る粒子線照射装置、粒子線治療装置及びこれを用いた撮像方法について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a particle beam irradiation apparatus, a particle beam therapy apparatus, and an imaging method using the same according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

(一実施形態)
図1は一実施形態の粒子線治療装置を示す立面構成図である。図2は図1のCT装置と照射ポートとの位置関係を示す概略構成図である。
(One embodiment)
FIG. 1 is an elevational view showing a particle beam therapy system according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a positional relationship between the CT apparatus of FIG. 1 and an irradiation port.

図1に示すように、本実施形態の粒子線治療装置は、概ね粒子線照射装置としてのスキャニング照射装置1と、このスキャニング照射装置1にとって他の装置であるCT装置2と、X線撮影装置3と、治療寝台4と、を備える。これらスキャニング照射装置1の照射ポート10、CT装置2、X線撮影装置3、及び治療寝台4は、治療室14内に設置されている。スキャニング照射装置1の照射ポート10は、CT装置2の近傍であって、CT装置2の画像取得時(撮影時)における移動範囲内に設置されている。   As shown in FIG. 1, the particle beam therapy system according to the present embodiment includes a scanning irradiation apparatus 1 as a particle beam irradiation apparatus, a CT apparatus 2 that is another apparatus for the scanning irradiation apparatus 1, and an X-ray imaging apparatus. 3 and a treatment bed 4. The irradiation port 10, the CT apparatus 2, the X-ray imaging apparatus 3, and the treatment bed 4 of the scanning irradiation apparatus 1 are installed in the treatment room 14. The irradiation port 10 of the scanning irradiation apparatus 1 is disposed in the vicinity of the CT apparatus 2 and within a moving range when the CT apparatus 2 acquires an image (during imaging).

X線撮影装置3は、2セットで構成され、床下19にX線管5a,5bが設置され、天井9に取り付けた平面X線検出器(Flat Panel Detector、以下、FPDと略称する。)駆動機構7a,7bの先端部にFPD6a,6bが設置され、2方向から体内透視画像を取得できるように構成されている。   The X-ray imaging apparatus 3 includes two sets, X-ray tubes 5a and 5b are installed under the floor 19, and a flat panel detector (hereinafter abbreviated as FPD) is attached to the ceiling 9. FPDs 6a and 6b are installed at the distal ends of the mechanisms 7a and 7b, and are configured to acquire in-vivo fluoroscopic images from two directions.

FPD6a,6bは、それぞれFPD駆動機構7a,7bを駆動することにより昇降可能である。FPD6a,6bは、体内透視画像を取得する場合、下降した位置にある。また、FPD6a,6bは、CT装置2がCT撮影位置の治療寝台4の位置まで移動する場合、CT装置2と干渉しない位置まで上昇している。   The FPDs 6a and 6b can be moved up and down by driving the FPD driving mechanisms 7a and 7b, respectively. The FPDs 6a and 6b are in a lowered position when acquiring a fluoroscopic image. Further, when the CT apparatus 2 moves to the position of the treatment bed 4 at the CT imaging position, the FPDs 6a and 6b are raised to a position where they do not interfere with the CT apparatus 2.

スキャニング照射装置1の先端部には、治療寝台4に搭載された患者にビームを照射する照射ポート10が設置されている。この照射ポート10は、照射ポート可動部20と、照射ポート固定部30とから分離して構成されている。照射ポート可動部20は、照射ポート固定部30に対して水平移動可能であって、CT装置2の移動範囲内に位置している。照射ポート可動部20は、CT装置2が治療寝台4の位置まで移動する場合、CT装置2と干渉しない位置に水平移動する。   An irradiation port 10 for irradiating a patient mounted on the treatment bed 4 with a beam is installed at the distal end of the scanning irradiation apparatus 1. The irradiation port 10 is configured separately from the irradiation port movable unit 20 and the irradiation port fixing unit 30. The irradiation port movable unit 20 can move horizontally with respect to the irradiation port fixing unit 30 and is located within the movement range of the CT apparatus 2. When the CT apparatus 2 moves to the position of the treatment bed 4, the irradiation port movable unit 20 moves horizontally to a position that does not interfere with the CT apparatus 2.

スキャニング照射装置1は、治療室14内に配置された照射ポート10と、治療室14外に設置されたビーム走査電磁石としてのスキャニング電磁石11と、真空ダクト12とを備える。この真空ダクト12の一方は、照射ポート10の上流側に固定され、他方の端部はスキャニング電磁石11を貫通して後述する加速器の取出し機器18まで延びている。   The scanning irradiation apparatus 1 includes an irradiation port 10 disposed in the treatment room 14, a scanning electromagnet 11 as a beam scanning electromagnet installed outside the treatment room 14, and a vacuum duct 12. One end of the vacuum duct 12 is fixed to the upstream side of the irradiation port 10, and the other end extends through the scanning electromagnet 11 to an accelerator take-out device 18 described later.

照射ポート可動部20は、治療室14内に立設された化粧壁13に対してビーム下流側に配置されている。照射ポート可動部20内には、飛程調整器としてのレンジシフタ21、リッジフィルタ22が設置されている。   The irradiation port movable unit 20 is disposed on the beam downstream side with respect to the decorative wall 13 standing in the treatment room 14. A range shifter 21 and a ridge filter 22 as a range adjuster are installed in the irradiation port movable unit 20.

照射ポート固定部30は、化粧壁13に対してビーム上流側に配置されている。照射ポート固定部30内には、真空ダクト12の一部、位置モニタ31、線量モニタ32が設置されている。   The irradiation port fixing part 30 is arranged on the beam upstream side with respect to the decorative wall 13. In the irradiation port fixing part 30, a part of the vacuum duct 12, a position monitor 31, and a dose monitor 32 are installed.

CT装置2は、自走式であり、治療室14内の床面に敷設された2本のレール33に沿って治療寝台4まで移動可能に構成されている。具体的には、CT装置2は、2本のレール33を走行する複数の走行車輪34を備え、これらの走行車輪34のうちのいずかが図2に示す駆動モータ35の出力軸と連結されている。したがって、駆動モータ35を駆動させると、走行車輪34が2本のレール33に沿って走行することで、CT装置2は、治療寝台4まで移動することができる。   The CT apparatus 2 is self-propelled and is configured to be movable to the treatment bed 4 along two rails 33 laid on the floor surface in the treatment room 14. Specifically, the CT apparatus 2 includes a plurality of traveling wheels 34 that travel on two rails 33, and any of these traveling wheels 34 is connected to the output shaft of the drive motor 35 shown in FIG. Has been. Therefore, when the drive motor 35 is driven, the traveling wheel 34 travels along the two rails 33, so that the CT apparatus 2 can move to the treatment bed 4.

CT装置2によるCT撮影時には、照射ポート可動部20が干渉する位置にある。この場合には、照射ポート可動部20が水平移動することで、CT装置2と干渉しないようにしている。   At the time of CT imaging by the CT apparatus 2, the irradiation port movable unit 20 is in a position where it interferes. In this case, the irradiation port movable unit 20 is moved horizontally to prevent interference with the CT apparatus 2.

治療寝台4は、搭載した患者の患部の位置を微調整するために図示しない駆動部によって上下左右に移動可能に構成されている。   The treatment bed 4 is configured to be movable up and down and left and right by a drive unit (not shown) in order to finely adjust the position of the affected part of the patient on which it is mounted.

図2に示すように、照射ポート可動部20は、化粧壁13を貫通するほぼ角形の補強フレーム23と、この補強フレーム23を覆う化粧カバー26と、この化粧カバー26の上下内面にそれぞれ固定されて補強フレーム23に沿って移動可能なレール24と、これらのレール24を水平移動させる複数のローラ25と、これらのローラ25に出力軸が連結された図示しない駆動モータと、を備えている。この駆動モータは、化粧壁13に対してビーム上流側に配置されている。   As shown in FIG. 2, the irradiation port movable unit 20 is fixed to a substantially square reinforcing frame 23 that penetrates the decorative wall 13, a decorative cover 26 that covers the reinforcing frame 23, and the upper and lower inner surfaces of the decorative cover 26. Rails 24 movable along the reinforcing frame 23, a plurality of rollers 25 for horizontally moving the rails 24, and a drive motor (not shown) having an output shaft coupled to the rollers 25. This drive motor is arranged on the beam upstream side with respect to the decorative wall 13.

したがって、上記駆動モータを駆動させると、その出力軸が連結されたローラ25が回転してレール24が水平移動することで、照射ポート可動部20は、CT装置2と干渉しないように治療寝台4から退避する位置(2点鎖線で示す位置)まで水平移動する。   Therefore, when the drive motor is driven, the roller 25 to which the output shaft is connected rotates and the rail 24 moves horizontally, so that the irradiation port movable unit 20 does not interfere with the CT apparatus 2 so that the treatment bed 4 does not interfere. To the retreat position (the position indicated by the two-dot chain line).

照射ポート可動部20の補強フレーム23は、治療室14の外観意匠を損なわないように治療室14側から極力目視できないよう化粧カバー26で覆われている。また、ビーム取り出し部から照射ポート固定部30の構成機器が目視できないようにビーム取り出し部にはビーム取り出し窓20aが設けられている。   The reinforcing frame 23 of the irradiation port movable part 20 is covered with a decorative cover 26 so that it cannot be seen as much as possible from the treatment room 14 side so as not to impair the appearance design of the treatment room 14. Further, a beam extraction window 20a is provided in the beam extraction unit so that the components of the irradiation port fixing unit 30 cannot be seen from the beam extraction unit.

次に、図1で示したスキャニング照射装置1の各機器の機能について説明する。   Next, the function of each device of the scanning irradiation apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described.

イオン源15、線形加速器16及びシンクロトロン17は、本実施形態のビーム生成部を構成する。具体的に、このビーム生成部は、イオン源15で発生させたイオンを線形加速器16、シンクロトロン17によって患部の奥深くまで到達可能なエネルギーまで加速してビームを生成している。   The ion source 15, the linear accelerator 16, and the synchrotron 17 constitute a beam generation unit of the present embodiment. Specifically, the beam generating unit generates ions by accelerating ions generated by the ion source 15 to energy that can reach deep into the affected area by the linear accelerator 16 and the synchrotron 17.

すなわち、線形加速器16は、イオン源15で発生させたイオンを加速する。シンクロトロン17には、線形加速器16で加速したビームが輸送され、このビームを周回させて所定のエネルギーまでさらに加速する。ビームの加速終了後は、取出し機器18により取り出され、スキャニング電磁石11を貫通した真空ダクト12に輸送される。   That is, the linear accelerator 16 accelerates ions generated by the ion source 15. A beam accelerated by the linear accelerator 16 is transported to the synchrotron 17, and this beam is circulated to further accelerate to a predetermined energy. After the acceleration of the beam, the beam is taken out by the take-out device 18 and transported to the vacuum duct 12 penetrating the scanning electromagnet 11.

スキャニング電磁石11は、スキャニング電磁石11に入射した粒子線ビーム8を体内患部内のビーム軸に対する垂直面(スライス面)の上の点(X、Y)を走査する。このビームの走査は、図示しないスキャニング電磁石用電源の出力電流を制御することで行う。   The scanning electromagnet 11 scans the particle beam 8 incident on the scanning electromagnet 11 at a point (X, Y) on a plane (slice plane) perpendicular to the beam axis in the affected area in the body. This beam scanning is performed by controlling the output current of a scanning electromagnet power source (not shown).

レンジシフタ21は、体内患部内のビーム軸方向の位置(Z)を制御する。レンジシフタ21は、複数の厚さのアクリル板から構成されており、これらのアクリル板を組み合わせることにより、レンジシフタ21を通過するビームエネルギー、すなわち体内飛程を、患部のスライス面に合わせて段階的に変化させることができる。レンジシフタ21における体内飛程の制御は、一般的には一定間隔をもって切り替えられる。なお、飛程の切り替えには、レンジシフタ21のようなビームラインに物体を挿入する方法の他、ビーム上流側に設置された機器を電気的に制御することによってビームエネルギー自体を変更する方法もある。   The range shifter 21 controls the position (Z) in the beam axis direction within the affected area in the body. The range shifter 21 is composed of an acrylic plate having a plurality of thicknesses, and by combining these acrylic plates, the beam energy passing through the range shifter 21, that is, the range within the body, is adjusted step by step according to the slice surface of the affected area. Can be changed. In-vivo range control in the range shifter 21 is generally switched at regular intervals. In addition to the method of inserting an object into the beam line such as the range shifter 21, there is a method of changing the beam energy itself by electrically controlling a device installed on the upstream side of the beam for switching the range. .

リッジフィルタ22は、単エネルギー粒子線ビームの非常にシャープな体内深さ方向のピーク線量(ブラッグピークと呼ばれる)を、レンジシフタ21によって切り替えられる体内飛程の間隔に対応するように拡大するためのものである。   The ridge filter 22 is used to expand a very sharp peak dose in the body depth direction (referred to as a Bragg peak) of the monoenergetic particle beam so as to correspond to the interval of the body range switched by the range shifter 21. It is.

スキャニング照射用のリッジフィルタ22は、アルミニウム製の棒片が複数並べられて構成されている。これら棒片は、ほぼ二等辺三角形の形状に形成され、ビームの経路長の違いによってビームエネルギーが変化するようになっている。   The scanning ridge filter 22 is configured by arranging a plurality of aluminum rod pieces. These bar pieces are formed in an approximately isosceles triangle shape, and the beam energy changes depending on the difference in the beam path length.

位置モニタ31は、スキャニング電磁石11により走査されたビーム位置が正しい位置にあるかどうかを識別するためのものである。位置モニタ31は、線量モニタ32と同様の構成を有し、短冊状に分割されたもの(ストリップ型)、あるいは容器内に複数のワイヤからなる収集電極を用いたもの(マルチワイヤ型)等が使用される。   The position monitor 31 is for identifying whether or not the beam position scanned by the scanning electromagnet 11 is at the correct position. The position monitor 31 has the same configuration as that of the dose monitor 32, and is divided into strips (strip type), or uses a collection electrode composed of a plurality of wires in a container (multi-wire type). used.

線量モニタ32は、照射線量を測定するためのものであり、容器内にて粒子線の電離作用により生じた電荷を平行電極で収集する電離箱等が用いられる。   The dose monitor 32 is for measuring the irradiation dose, and an ionization chamber or the like that collects charges generated by the ionizing action of the particle beam in the container with parallel electrodes is used.

次に、上記のように構成されたスキャニング照射装置1を用いた治療の手順について説明する。図3は一実施形態の粒子線治療装置を用いた治療順序の一例を示すフローチャートである。   Next, a treatment procedure using the scanning irradiation apparatus 1 configured as described above will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of a treatment sequence using the particle beam therapy system according to the embodiment.

図3に示すように、まず、事前にCT装置2が設置された治療室14内においてCT撮影を行う(ステップS1)。このとき、治療寝台4に患者を固定するための固定具の表面に患部の中心と推定される位置をマーキングしておく。   As shown in FIG. 3, first, CT imaging is performed in the treatment room 14 in which the CT apparatus 2 is installed in advance (step S1). At this time, the position estimated as the center of the affected part is marked on the surface of the fixture for fixing the patient to the treatment bed 4.

ステップS2では、治療室14内で取得したCT画像を用いて治療計画を立案する。この治療計画では、照射領域の設定と、この照射領域についてどのように照射を行うかを記載した照射データ及び治療寝台4の位置設定データを作成する。また、CT画像を2次元化した2方向の画像(DRR: Digitally reconstructed radiographデジタル再構成シミュレーション画像)を作成する。   In step S <b> 2, a treatment plan is made using the CT image acquired in the treatment room 14. In this treatment plan, irradiation data describing the setting of the irradiation region and how to perform irradiation for this irradiation region and the position setting data of the treatment bed 4 are created. Further, a two-dimensional image (DRR: Digitally reconstructed radiograph digital reconstruction simulation image) obtained by making the CT image two-dimensional is created.

次に、治療当日のフローについて説明する。   Next, the flow on the day of treatment will be described.

治療寝台4に患者を搭載し、固定具で患者を固定する。治療室14内でマーキングした印をアイソセンターに合うよう治療寝台4を移動する(ステップS3)。   A patient is mounted on the treatment bed 4 and the patient is fixed with a fixture. The treatment bed 4 is moved so that the mark marked in the treatment room 14 matches the isocenter (step S3).

次に、ステップS4でCT撮影を行うかを判定し、ステップS5でX線撮影を行うかを判定する。   Next, it is determined whether CT imaging is performed in step S4, and it is determined whether X-ray imaging is performed in step S5.

ステップS4でCT撮影を行う場合には、照射ポート可動部20を水平移動させる。すなわち、図示しない駆動モータを駆動させ、その出力軸が連結されたローラ25を回転させ、レール24を水平移動させることで、照射ポート可動部20をCT装置2と干渉しないように治療寝台4から退避する位置まで水平移動させる。そして、駆動モータ35を駆動させ、走行車輪34を2本のレール33に沿って走行させることで、CT装置2を画像取得位置である治療寝台4まで移動させる。この状態で、CT装置2の測定部(ガントリ)2aを患部領域に設定し、CT撮影を行う(ステップS6)。   When performing CT imaging in step S4, the irradiation port movable unit 20 is moved horizontally. That is, a driving motor (not shown) is driven, the roller 25 to which the output shaft is connected is rotated, and the rail 24 is moved horizontally so that the irradiation port movable unit 20 does not interfere with the CT apparatus 2 from the treatment bed 4. Move horizontally to the retreat position. Then, the CT motor 2 is moved to the treatment bed 4 that is the image acquisition position by driving the drive motor 35 and causing the traveling wheels 34 to travel along the two rails 33. In this state, the measurement unit (gantry) 2a of the CT apparatus 2 is set as an affected area, and CT imaging is performed (step S6).

そのCT撮影により取得したCT画像と、事前に治療室14内で取得したCT画像(参照画像)とを比較し、患部位置のずれ量を計算する(ステップS8)。そして、このずれ量を治療寝台4に送信し、ずれ量分、治療寝台4を移動させることにより患者の位置合わせを行う(3D−3D位置決め)(ステップS10)。   The CT image acquired by the CT imaging is compared with the CT image (reference image) acquired in the treatment room 14 in advance, and the displacement amount of the affected part position is calculated (step S8). Then, the shift amount is transmitted to the treatment bed 4, and the patient is aligned by moving the treatment bed 4 by the shift amount (3D-3D positioning) (step S10).

ステップS5でX線撮影装置3を行う場合には、天井9に取り付けたFPD駆動機構7a,7bを動作させ、FPD6a,6bを所定位置に設定する。そして、床下19に設置したX線管5a,5bからX線を患者に照射し、2方向の体内透視画像を取得する(ステップS7)。   When the X-ray imaging apparatus 3 is performed in step S5, the FPD driving mechanisms 7a and 7b attached to the ceiling 9 are operated to set the FPDs 6a and 6b at predetermined positions. Then, the patient is irradiated with X-rays from the X-ray tubes 5a and 5b installed under the floor 19 to acquire bi-directional in-vivo fluoroscopic images (step S7).

その取得したX線透視画像と、事前に作成したDRR画像(参照画像)とを比較し、患部位置のずれ量を計算する(ステップS9)。そして、このずれ量を治療寝台4に送信し、ずれ量分、治療寝台4を移動させることにより患者の位置合わせを行う(2D−2D位置決め)(ステップS10)。   The acquired X-ray fluoroscopic image is compared with a DRR image (reference image) created in advance, and the displacement amount of the affected part position is calculated (step S9). Then, the shift amount is transmitted to the treatment bed 4, and the patient is aligned by moving the treatment bed 4 by the shift amount (2D-2D positioning) (step S10).

患者の位置合わせを完了した後には、CT装置2の測定部2aを患部領域から退避させ、照射ポート可動部20を元の位置に戻す。そして、ビーム照射を開始する(ステップS11)。   After completing the patient positioning, the measuring unit 2a of the CT apparatus 2 is retracted from the affected area, and the irradiation port movable unit 20 is returned to the original position. Then, beam irradiation is started (step S11).

ステップS11では、スキャニング照射装置1を用いて、以下の方法によりスキャニング照射が行われる。図4は一実施形態のスキャニング照射装置を用いた照射手順の一例を示すフローチャートである。   In step S11, scanning irradiation is performed using the scanning irradiation apparatus 1 by the following method. FIG. 4 is a flowchart showing an example of an irradiation procedure using the scanning irradiation apparatus of one embodiment.

図4に示すように、まず、粒子線ビームの停止位置が患部照射領域の最深スライス(Z1)に対応するよう、粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ21における板厚が設定される(ステップS21)。   As shown in FIG. 4, first, the incident energy of the particle beam and the plate thickness in the range shifter 21 are set so that the stop position of the particle beam corresponds to the deepest slice (Z1) of the affected area irradiation region (step S21). .

次に、このスライスにおける患部照射領域内の一点(X1、Y1)にビームが照射されるように、スキャニング電磁石11の電流値が設定される(ステップS22)。ビーム位置(X1、Y1、Z1)の設定が完了すると、図示しない照射制御装置はビーム出射制御装置に指令信号を出力し、ビームが出射されて照射を開始する(ステップS23)。   Next, the current value of the scanning electromagnet 11 is set so that the beam is irradiated to one point (X1, Y1) in the affected area irradiation area in this slice (step S22). When the setting of the beam position (X1, Y1, Z1) is completed, the irradiation control device (not shown) outputs a command signal to the beam emission control device, and the beam is emitted to start irradiation (step S23).

上記照射制御装置には、各位置に照射する線量(プリセット値)が予め求められている。線量モニタ32から出力される最初の点(X1、Y1、Z1)の線量測定値がプリセット値に到達すると、上記照射制御装置からスキャニング電磁石11の電源に電流切替指令信号を出力し、次の点(X2、Y2、Z1)へビーム位置の変更が行われる(ステップS24)。   In the irradiation control device, doses (preset values) to be irradiated to the respective positions are obtained in advance. When the dose measurement value of the first point (X1, Y1, Z1) output from the dose monitor 32 reaches a preset value, the irradiation control device outputs a current switching command signal to the power source of the scanning electromagnet 11, and the next point The beam position is changed to (X2, Y2, Z1) (step S24).

ここで、上記照射制御装置が電流切替指令信号を出力してからスキャニング電磁石11の電源より切替完了指令信号を受けるまでに、ビーム出射を一旦止める照射法をスポットスキャニング法と言う。また、スキャニング電磁石11の電源の電流切替中もビーム出射を停止しない照射法をラスタースキャニング法と呼ぶ。   Here, the irradiation method in which the beam emission is temporarily stopped after the irradiation control device outputs the current switching command signal until the switching completion command signal is received from the power source of the scanning electromagnet 11 is referred to as a spot scanning method. Further, an irradiation method that does not stop the beam emission even while the power source current of the scanning electromagnet 11 is switched is referred to as a raster scanning method.

以下、線量測定値がプリセットに到達するたびにスキャニング電磁石11の電源の電流切替を行っていく。そして、スライス中の最終点(XN、YN、Z1)に到達すると、ビーム出射が停止され、レンジシフタ21の板厚を変更することにより、一つ手前のスライス位置に変更される(ステップS25、S26)。   Hereinafter, every time the dose measurement value reaches the preset, the current of the power source of the scanning electromagnet 11 is switched. When the final point (XN, YN, Z1) in the slice is reached, the beam emission is stopped and the plate thickness of the range shifter 21 is changed to change to the previous slice position (steps S25, S26). ).

今度は、次のスライスにおける患部照射領域内の一点(X1、Y1、Z2)にビームが照射されるようスキャニング磁石の電流が設定される。そして、先のスライスと同様に照射領域内の照射を行っていく。   This time, the current of the scanning magnet is set so that the beam is irradiated to one point (X1, Y1, Z2) in the affected area irradiation area in the next slice. Then, irradiation in the irradiation region is performed in the same manner as in the previous slice.

このように順次、スライス内の照射を行っていき、全スライスの照射の終了により一連の照射を終了する(ステップS12、ステップS27、S28)。   In this way, irradiation within the slice is performed sequentially, and a series of irradiation is terminated upon completion of irradiation of all slices (steps S12, S27, and S28).

このような粒子線治療は、通常、投与線量を複数に分割し、数日かけて照射を行う。CT装置2では、撮影にかかる被曝量が高いため、例えば初回のみ3D−3D位置決めとし、次回からは比較的被曝量が低いX線撮影装置3を用いて2D−2D位置決めを行うことが望ましい。   In such particle beam therapy, the dose is usually divided into a plurality of doses and irradiated over several days. Since the CT apparatus 2 has a high exposure dose for imaging, it is desirable to perform 3D-3D positioning only for the first time, for example, and to perform 2D-2D positioning using the X-ray imaging apparatus 3 with a relatively low exposure dose from the next time.

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of this embodiment will be described.

上記のように構成したスキャニング照射装置1では、CT装置2の測定部2aの移動範囲内に位置する照射ポート可動部20が水平移動可能に構成されている。このため、照射ポート可動部20がCT装置2と干渉するのを未然に回避することができる。つまり、ビーム照射可能な位置でCT撮影を行うことが可能になる。   In the scanning irradiation apparatus 1 configured as described above, the irradiation port movable unit 20 located within the movement range of the measurement unit 2a of the CT apparatus 2 is configured to be horizontally movable. For this reason, it is possible to prevent the irradiation port movable unit 20 from interfering with the CT apparatus 2 in advance. That is, CT imaging can be performed at a position where beam irradiation is possible.

したがって、アイソセンターとは離れた場所にCT装置2が設置された場合と異なり、治療寝台4の大幅な移動に伴う位置精度の悪化を防止することができる。よって、治療寝台4の位置精度が悪い場合であっても、3D−3D位置決めを実現することができる。   Therefore, unlike the case where the CT apparatus 2 is installed at a location away from the isocenter, it is possible to prevent the deterioration of the positional accuracy due to the significant movement of the treatment bed 4. Therefore, even when the position accuracy of the treatment bed 4 is poor, 3D-3D positioning can be realized.

また、アイソセンターとは離れた場所にCT装置2が設置された場合と異なり、治療寝台4の移動に伴う時間が不要になり、短時間で3D−3D位置決めを実現することができる。   Further, unlike the case where the CT apparatus 2 is installed at a location away from the isocenter, the time required for the movement of the treatment bed 4 becomes unnecessary, and 3D-3D positioning can be realized in a short time.

さらに、上記のように構成されたスキャニング照射装置1では、治療室14で治療計画用のCT撮影を実施し、その治療室14で治療計画を立案することも可能である。このとき、治療寝台4を大きく移動することなく、照射のステップに移行することができる。つまり、治療のステップを短縮し、治療計画立案して直ちに治療を開始することができることになり、患者一人当たりの治療時間を大幅に短縮することが可能になる。   Furthermore, in the scanning irradiation apparatus 1 configured as described above, it is possible to perform CT imaging for treatment planning in the treatment room 14 and to make a treatment plan in the treatment room 14. At this time, it is possible to shift to the irradiation step without largely moving the treatment bed 4. That is, treatment steps can be shortened, treatment plans can be made and treatment can be started immediately, and treatment time per patient can be greatly shortened.

ビーム位置を管理する位置モニタ31は、位置精度が要求されるものの、照射ポート固定部30に設置されているため、ビーム照射の際のビーム位置精度を確保することができる。   Although the position monitor 31 for managing the beam position is required to have position accuracy, it is installed in the irradiation port fixing unit 30 and can therefore ensure the beam position accuracy during beam irradiation.

なお、照射ポート可動部20は、CT装置2との干渉を回避するために水平方向に移動可能に構成されている。しかし、例えば図2において上下方向に移動させるようにしても、CT装置2との干渉を未然に回避することができ、同様の効果を得ることができる。   The irradiation port movable unit 20 is configured to be movable in the horizontal direction in order to avoid interference with the CT apparatus 2. However, for example, even if it is moved in the vertical direction in FIG. 2, interference with the CT apparatus 2 can be avoided in advance, and the same effect can be obtained.

また、位置モニタ31は、アイソセンターから遠い位置に設置されると、ビーム位置の検出精度が低下するだけでなく、位置モニタ31による散乱の影響でビームサイズが拡がるという問題がある。このため、位置モニタ31の位置は、アイソセンターから1500mm以下の距離に固定して設置することが適切である。   Further, when the position monitor 31 is installed at a position far from the isocenter, there is a problem that not only the accuracy of beam position detection is lowered, but also the beam size is expanded due to the influence of scattering by the position monitor 31. For this reason, it is appropriate to fix the position monitor 31 at a distance of 1500 mm or less from the isocenter.

一般に、FPDを照射ポート可動部20に設置した場合には、ビーム照射時には退避させる必要があり、駆動機構がポート部分とFPD部分との二重構造となる。しかし、本実施形態では、FPD6a,6bを天井9から懸架して移動させることで、照射ポート可動部20に設置した場合よりも高い位置精度を確保することができる。   In general, when the FPD is installed in the irradiation port movable unit 20, it is necessary to retract it at the time of beam irradiation, and the drive mechanism has a dual structure of the port portion and the FPD portion. However, in the present embodiment, the FPDs 6 a and 6 b are suspended from the ceiling 9 and moved to ensure higher positional accuracy than when installed in the irradiation port movable unit 20.

なお、本実施形態において、画像サイズが小さくなることを許容できる場合、FPD6a,6bは駆動機構を用いず、CT装置2との干渉を回避した位置に固定式支持器を用いて設置するようにしてもよい。   In this embodiment, when it is acceptable to reduce the image size, the FPDs 6a and 6b do not use a drive mechanism, but are installed using a fixed supporter at a position where interference with the CT apparatus 2 is avoided. May be.

(変形例)
次に、スキャニング照射装置の一実施形態の変形例について説明する。なお、本変形例では、前記実施形態と重複する説明を省略する。
(Modification)
Next, a modification of the embodiment of the scanning irradiation apparatus will be described. In addition, in this modification, the description which overlaps with the said embodiment is abbreviate | omitted.

前記実施形態における照射ポート可動部20は水平移動可能に構成したが、本変形例の照射ポート可動部は、照射ポート固定部30に対して取り外して移動させるように構成されている。この照射ポート可動部は、照射ポート固定部30に例えばねじ等の固定手段によって取外し可能に取り付けられている。本変形例の照射ポート可動部は、照射ポート可動部20と同様にCT装置2の測定部2aの移動範囲内に位置している。   Although the irradiation port movable part 20 in the above embodiment is configured to be horizontally movable, the irradiation port movable part of the present modification is configured to be detached from the irradiation port fixing part 30 and moved. The irradiation port movable portion is detachably attached to the irradiation port fixing portion 30 by a fixing means such as a screw. The irradiation port movable part of this modification is located within the movement range of the measurement unit 2 a of the CT apparatus 2, similarly to the irradiation port movable part 20.

本変形例の照射ポート可動部内には、レンジシフタ21及びリッジフィルタ22が設置されている。したがって、上記照射ポート可動部は、照射ポート固定部30から取外し可能であるので、レンジシフタ21及びリッジフィルタ22は、それぞれ異なる種類のものと交換可能になる。   A range shifter 21 and a ridge filter 22 are installed in the irradiation port movable portion of this modification. Therefore, since the irradiation port movable part can be removed from the irradiation port fixing part 30, the range shifter 21 and the ridge filter 22 can be replaced with different types.

このように本変形例のスキャニング照射装置によれば、CT装置2の測定部2aの移動範囲内に位置する照射ポート可動部を取り外して移動させるように構成されている。このため、照射ポート可動部がCT装置2と干渉するのを未然に回避することができる。つまり、CT撮影時には照射ポート可動部を取り外して移動させ、照射時には取り付けることで、CT装置2を用いた患者の位置決めが可能である。   Thus, according to the scanning irradiation apparatus of this modification, it is comprised so that the irradiation port movable part located in the movement range of the measurement part 2a of CT apparatus 2 may be removed and moved. For this reason, it is possible to prevent the irradiation port movable part from interfering with the CT apparatus 2 in advance. In other words, the patient can be positioned using the CT apparatus 2 by removing and moving the irradiation port movable part at the time of CT imaging and attaching it at the time of irradiation.

本実施形態のスキャニング照射装置では、照射中のスライス切替は、加速器にて粒子線ビームの出射エネルギーを変化させることで行う。この出射エネルギーの調整は、1mm以下の飛程(レンジ)の設定が難しいため、治療計画により設定された患部の深さ、すなわち最大飛程の調整は、上記照射ポート取外し部に設置するレンジシフタ21を適切な厚さのものに交換することで行う。   In the scanning irradiation apparatus of the present embodiment, slice switching during irradiation is performed by changing the emission energy of the particle beam with an accelerator. Since adjustment of the emission energy is difficult to set a range (range) of 1 mm or less, the depth of the affected area set by the treatment plan, that is, the maximum range is adjusted by the range shifter 21 installed in the irradiation port removal portion. By replacing it with one of appropriate thickness.

このように構成された本実施形態のスキャニング照射装置でも、前記実施形態と同様の効果を実現することができる。   Even with the scanning irradiation apparatus of the present embodiment configured as described above, the same effects as those of the above-described embodiment can be realized.

(その他の実施形態)
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
(Other embodiments)
Although the embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the spirit of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope of the present invention and the gist thereof, and are also included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

なお、上記実施形態では、水平固定式の治療寝台4を用いているが、治療椅子と天井に設置した鉛直走査方式のCT装置を用いた座位照射装置についても適用可能である。この場合は、鉛直走査するCT装置2の測定部2aとの干渉を回避するように照射ポート可動部20が構成される。また、CT装置2としては、コーンビームCT装置を用いるようにしてもよい。   In addition, in the said embodiment, although the horizontal fixed type treatment bed 4 is used, it is applicable also to the sitting position irradiation apparatus using the CT apparatus of the vertical scanning system installed in the treatment chair and the ceiling. In this case, the irradiation port movable unit 20 is configured to avoid interference with the measurement unit 2a of the CT apparatus 2 that performs vertical scanning. As the CT apparatus 2, a cone beam CT apparatus may be used.

さらに、上記実施形態では、飛程調整器としてのレンジシフタ21の全てを照射ポート可動部20に設置するようにしたが、これに限らず少なくとも一部を設置するようにしてもよい。   Furthermore, in the said embodiment, although all the range shifters 21 as a range adjuster were installed in the irradiation port movable part 20, you may make it install not only this but at least one part.

1…スキャニング照射装置(粒子線照射装置)、2…CT装置(他の装置)、2a…測定部、3…X線撮影装置、4…治療寝台、5a,5b…X線管、6a,6b…FPD、7a,7b…FPD駆動機構、8…粒子線ビーム、9…天井、10…照射ポート、11…スキャニング電磁石(ビーム走査電磁石)、12…真空ダクト、13…化粧壁、14…治療室、15…イオン源、16…線形加速器、17…シンクロトロン、18…取出し機器、19…床下、20…照射ポート可動部、21…レンジシフタ(飛程調整器)、22…リッジフィルタ、23…補強フレーム、24…レール、25…ローラ、26…化粧カバー、30…照射ポート固定部、31…位置モニタ、32…線量モニタ、33…レール、34…走行車輪、35…駆動モータ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Scanning irradiation apparatus (particle beam irradiation apparatus), 2 ... CT apparatus (other apparatuses), 2a ... Measurement part, 3 ... X-ray imaging apparatus, 4 ... Treatment bed, 5a, 5b ... X-ray tube, 6a, 6b ... FPD, 7a, 7b ... FPD drive mechanism, 8 ... particle beam, 9 ... ceiling, 10 ... irradiation port, 11 ... scanning electromagnet (beam scanning electromagnet), 12 ... vacuum duct, 13 ... decorative wall, 14 ... treatment room , 15 ... ion source, 16 ... linear accelerator, 17 ... synchrotron, 18 ... take-out device, 19 ... below the floor, 20 ... irradiation port movable part, 21 ... range shifter (range adjuster), 22 ... ridge filter, 23 ... reinforcement Frame, 24 ... Rail, 25 ... Roller, 26 ... Cosmetic cover, 30 ... Irradiation port fixing part, 31 ... Position monitor, 32 ... Dose monitor, 33 ... Rail, 34 ... Traveling wheel, 35 ... Drive motor

Claims (4)

患者の患部に粒子線ビームを照射する粒子線照射装置と、
前記患者の体内3次元画像を取得するCT装置と、
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、
粒子線ビームを2次元走査するビーム走査電磁石と、
前記ビーム走査電磁石により2次元走査された粒子線ビームを前記患者の患部に照射する照射ポートと、
有し、
前記照射ポートは、前記粒子線ビームの位置を検出する位置モニタを備えた照射ポート固定部と、この照射ポート固定部に対して移動可能な照射ポート可動部とを有し、
前記照射ポートは、前記CT装置の近傍であって、前記CT装置の画像取得時における移動範囲内に設置され、かつ前記CT装置の画像取得時に当該照射ポートが前記CT装置の移動範囲外になるように前記照射ポート可動部を移動可能であることを特徴とする粒子線治療装置。
A particle beam irradiation device for irradiating a patient's affected area with a particle beam;
A CT apparatus for acquiring a three-dimensional image of the patient in the body;
A particle beam therapy device comprising:
The particle beam irradiation apparatus includes:
A beam scanning electromagnet for two-dimensionally scanning a particle beam;
An irradiation port for irradiating two-dimensionally scanned with the particle beam by the beam scanning magnets to the affected area of the patient,
Have
The irradiation port, possess an irradiation port fixation section having a position monitor for detecting the position of the particle beam, and a movable illumination port movable portion with respect to the irradiation port fixation section,
The irradiation port is set in the vicinity of the CT apparatus and within a moving range when the CT apparatus acquires an image, and the irradiation port is outside the moving range of the CT apparatus when the CT apparatus acquires an image. Thus, the particle beam therapy system characterized in that the irradiation port movable part is movable .
前記照射ポート可動部は、前記照射ポート固定部に対して水平方向に移動することを特徴とする請求項1に記載の粒子線治療装置。 The particle beam therapy apparatus according to claim 1, wherein the irradiation port movable unit moves in a horizontal direction with respect to the irradiation port fixing unit. 前記粒子線ビームの患者への体内飛程を調整する飛程調整器をさらに備え、この飛程調整器の少なくとも一部を前記照射ポート可動部に搭載したことを特徴とする請求項1または2に記載の粒子線治療装置 3. A range adjuster for adjusting the range of the particle beam to the patient is further provided, and at least a part of the range adjuster is mounted on the irradiation port movable part. The particle beam therapy apparatus according to 1 . 請求項1に記載の粒子線治療装置により前記体内3次元画像を撮像する撮像方法であって、
前記照射ポート可動部を前記CT装置の移動範囲外に移動させる照射ポート可動部移動工程と、
前記照射ポート可動部移動工程の後に、前記CT装置を画像取得位置まで移動させるCT装置移動工程と、
前記CT装置移動工程の後に、前記CT装置を用いて前記患者の体内3次元画像を取得する画像取得工程と、
を有することを特徴とする粒子線治療装置を用いた撮像方法
An imaging method for imaging the in-vivo three-dimensional image by the particle beam therapy system according to claim 1,
An irradiation port moving part moving step of moving the irradiation port moving part outside the moving range of the CT apparatus;
After the irradiation port movable part moving step, a CT device moving step for moving the CT device to an image acquisition position;
After the CT device moving step, an image acquisition step of acquiring a 3D image of the patient in the body using the CT device;
An imaging method using a particle beam therapy system .
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