CN103338819A - 粒子射线治疗装置及粒子射线治疗装置的照射剂量设定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于获得一种能进行恰当的剂量校正的、利用了扫描照射法的粒子射线治疗装置。该粒子射线治疗装置包括：照射嘴，该照射嘴使尖向束在与前进方向垂直的方向、即横向上移动；剂量监视器，该剂量监视器对从照射嘴射出的粒子射线的剂量进行测定；治疗计划部，该治疗计划部设定要照射到照射目标的照射剂量设定值；以及治疗控制部，该治疗控制部包括照射剂量控制器，该照射剂量控制器基于剂量监视器的测定值和由治疗计划部所设定的照射剂量设定值来控制对照射目标进行照射的照射剂量；治疗计划部将较布拉格峰位置更靠尖向束入射一侧的规定位置、即基准深度的吸收剂量作为基准，来对预先准备的深度方向上的吸收剂量分布数据即PDD进行保存，并将基准深度的吸收剂量作为基准来计算出照射剂量设定值。
Description
技术领域
本发明涉及照射粒子射线以治疗癌症等的应用粒子射线的粒子射线治疗装置，尤其涉及其照射剂量设定方法。
背景技术
作为放射线的一种应用，有癌症的治疗，最近，将质子射线、碳射线等粒子射线照射于癌细胞以进行治疗的粒子射线治疗受到关注。首先，对照射粒子射线来杀死癌细胞的粒子射线照射的特性进行说明。在将各种放射线束照射到人体时，该放射线束在体内的剂量分布如图18所示那样进行变化。如图18所示，在各种放射线中，X射线、伽玛射线等光子射线的相对剂量在靠近身体表面的部分最大，该相对剂量随着离身体表面的深度增加而下降。另一方面，对于质子射线、碳射线等粒子射线，在离身体表面的较深部分，在这些射束停止的位置、即就要达到该粒子射线束的射程之前的位置，相对剂量达到峰值。该峰值被称为布拉格峰值BP（Bragg Peak）。
将该布拉格峰BP照射于在形成于人的脏器上的肿瘤来进行癌症的治疗就是粒子射线癌症治疗方法。除癌症以外，还能用于治疗身体的较深部分的情况。包含肿瘤在内的被治疗部分一般被称为照射目标(TV)。布拉格峰BP的位置由所照射的粒子射线的能量来决定，越是能量高的粒子射线束，布拉格峰BP能达到越深的位置。在粒子射线治疗中，需要在要照射粒子射线的照射目标TV整体上形成相同的剂量分布，为了将该布拉格峰BP提供给照射目标TV的整个区域，进行粒子射线的“照射体积的扩大”。
在彼此正交的X轴、Y轴、Z轴这3个方向上实施该“照射体积的扩大”。在将粒子射线的照射方向设为Z轴方向时，首先进行“照射体积的扩大”以在X/Y轴方向上扩大照射区域，并且由于是在与深度方向正交的横向上进行照射区域的扩大，因此称为照射野扩大。第二“照射体积的扩大”在Z轴方向上进行，被称为深度方向的照射体积扩大。
由于粒子射线在照射方向上的布拉格峰BP的宽度比照射目标TV在深度方向上的延伸要窄，因此，为了将粒子射线在照射方向上的布拉格峰BP沿深度方向扩大，进行深度方向的照射体积扩大。另一方面，通常利用加速器进行了加速的粒子射线的分布尺寸比在与其照射方向正交的方向上的照射目标TV的尺寸要小，因此，为了将布拉格峰BP的照射野沿与其照射方向正交的方向扩大，进行横向的照射野扩大。关于上述深度方向的照射体积扩大和横向的照射区扩大的方法，目前为止已提出有各种方法。作为最近受到关注的方法，有扫描照射法(Scanning Irradiation)。
在扫描照射法中，作为横向照射区扩大法，采用如下方法：利用设置在粒子射线治疗装置的粒子射线照射部的上游部分的偏转电磁铁，在XY平面方向上将形成为小直径的尖向束的粒子射线进行扫描，使该粒子射线的照射位置随着时间而移动，由此得到较宽的照射野。在该方法中，通过使小直径的尖向束的相邻照射束点恰当重合，从而能得到相同的剂量分布。作为尖向束的扫描方法，例如有将相对于时间进行连续扫描的光栅法、相对于时间进行阶梯式扫描的光点法、以及光栅法和光点法组合起来的方法等。
作为深度方向的照射体积扩大法，采用对从粒子射线治疗装置照射的粒子射线本身的能量进行控制的方法。在该方法中，通过改变对粒子射线进行加速的加速器的加速能量来控制粒子射线的能量，或者，将被称为射程移位器(Range shifter)的仪器以横切粒子射线束的方式插入，从而使粒子射线的能量发生变化。此外，还有一并使用上述加速器的控制和射程移位器的方法。
在该深度方向的照射体积扩大法中，使该粒子射线作为具有规定强度的能量的射束，在以相同的剂量对照射目标TV的1个照射层照射其布拉格峰BP之后，改变粒子射线的能量，从而对照射目标TV的下一照射层照射布拉格峰BP。重复多次这样的操作，对多个照射层照射粒子射线的布拉格峰BP，从而能获得在射束照射方向上具有所需宽度的扩大布拉格峰SOBP（Spread Out Bragg Peak）。
将以上横向的照射野扩大法和深度方向的照射体积扩大法进行组合而得到的粒子射线的照射方法就是扫描照射法(Scanning Irradiation)。
在扫描照射法中，在治疗计划中设定照射位置处的目标照射剂量。照射野的形状、每个照射位置的目标照射剂量根据患者而不同。对于剂量，定义物理剂量和生物学剂量（也称为生物剂量、有效剂量）这两种。物理剂量是提供给目标的某一部分的单位质量的能量，单位是戈瑞（Gy）。与此相对，生物剂量是基于物理剂量考虑对细胞的生物学影响而确定的值，单位是戈瑞当量（gray equivalent，GyE）。生物剂量例如通过与使细胞的生存率达到10％那样的由钴60所产生的照射剂量等价的剂量这一条件来定义。在粒子射线治疗中，处方剂量由生物剂量来定义。扩大照射体积的目的在于使照射效果均匀，每个患者的目标剂量由生物剂量分布来定义。与此相对，由于在投放剂量测定时所使用的剂量监视器无法进行生物学效应的测量，因此，使用物理剂量来进行剂量校正。
在粒子射线治疗中，对于实际照射的粒子射线在照射目标TV上的生物剂量分布，需要按照治疗计划中所设定的分布来进行照射。另一方面，不存在在照射过程中对照射目标TV上的生物剂量进行直接测定的方法。此外，即使在患部以外，照射过程中所能测定的也仅仅是物理剂量。因此，必须对物理剂量进行管理，并按照治疗计划对照射目标TV上的生物剂量进行照射。
因此，虽然在照射前实施剂量校正的步骤，但在现有技术中，在生物剂量的深度方向分布中的SOBP中心这一点进行剂量校正。例如，专利文献1中示出了“将目标分割成多层，决定每层的照射量”，专利文献2中示出了“将目标分割成多层，以使各层的每一层的照射量均匀的方式进行决定”。
在上述专利文献1、专利文献2所记载的技术中，由于布拉格曲线在深度方向上的变化较为急剧，因此存在如下问题：即设置剂量计的位置的微小的位置误差会使剂量校正值产生较大的误差。作为解决该问题的技术，专利文献3中记载了通过在布拉格曲线的峰形成平坦部来减小位置误差的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2004－358237号公报
专利文献2：日本专利特开平10－314323号公报
专利文献3：国际公开第2009/139043A1号
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1～3所记载粒子射线的照射方法都涉及在横向上扩大射束从而在横向上形成均匀的剂量分布来进行照射的宽束照射法，但都无法直接应用于使具有高斯分布的尖向束重叠来进行照射的扫描照射法。
本发明的目的在于，在利用将具有高斯分布的尖向束重叠来进行照射的扫描照射法的粒子射线治疗装置中，获得一种能进行恰当的剂量校正的粒子射线治疗装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的粒子射线治疗装置，包括：照射嘴，该照射嘴用于以尖向束的形式向照射目标照射粒子射线，从而在由粒子射线的能量所决定的照射目标的深度方向的位置形成粒子射线的最大吸收区域、即束点，并且使尖向束在与前进方向垂直的方向、即横向上移动，由此来使束点的位置在横向上移动，从而向照射目标照射粒子射线；剂量监视器，该剂量监视器对从照射嘴射出的粒子射线的剂量进行测定；治疗计划部，该治疗计划部设定对照射目标进行照射的照射剂量设定值；以及治疗控制部，该治疗控制部包括：能量设定控制器，该能量设定控制器对粒子射线的能量进行设定；射束扫描控制器，该射束扫描控制器对照射嘴进行控制；以及照射剂量控制器，该照射剂量控制器基于剂量监视器的测定值和由治疗计划部所设定的照射剂量设定值来控制对照射目标进行照射的照射剂量，治疗计划部将较布拉格峰位置更靠尖向束入射一侧的规定位置、即基准深度的吸收剂量作为基准，来对预先准备的深度方向上的吸收剂量分布数据即PDD进行保存，并将基准深度的吸收剂量作为基准来计算出照射剂量设定值，从而输出到照射剂量控制器。
此外，本发明的粒子射线治疗装置的照射剂量设定方法包括将较布拉格峰位置更靠尖向束入射一侧的规定位置、即基准深度的吸收剂量作为基准、来对在粒子射线的多个能量下预先准备的深度方向上的吸收剂量分布数据即PDD进行保存的步骤；以及基于将基准深度的吸收剂量作为基准所保存的PDD来计算出照射剂量设定值的步骤。
发明效果
在利用扫描照射法的粒子射线治疗装置中，将在深度方向上的吸收剂量的变化较少的基准深度的吸收剂量用作基准来计算出照射剂量设定值，因此能进行恰当的剂量校正。
附图说明
图1是表示本发明的粒子射线治疗装置的简要结构的框图。
图2是适用本发明的粒子射线治疗装置的简要整体结构的一个示例的俯视图。
图3是对本发明的粒子射线治疗装置的治疗时的形态进行说明的简要框图。
图4是对扫描照射法进行说明的示意图。
图5是表示本发明的粒子射线治疗装置的照射剂量设定方法的流程图。
图6是表示本发明的实施方式2的吸收剂量分布测定中所使用的装置的主要部分的简要结构的框图。
图7是将图6的平行平板型腔体与尖向束的位置关系的图像放大表示的简要立体图。
图8是表示利用图6的结构所获取到的数据的一个示例的图。
图9是表示本发明的实施方式2的尖向束的横向剂量分布测定中所使用的装置的主要部分的简要结构的框图。
图10是表示利用图9的结构所获取到的数据的一个示例的图像的图。
图11是表示本发明的实施方式3中所使用的装置的主要部分的简要结构的框图。
图12是用于对本发明的实施方式3的测定的概要进行说明的图。
图13是表示由本发明的实施方式3所计算出的能量修正系数的一个示例的表。
图14是表示本发明的粒子射线治疗装置以扫描照射法向照射目标照射粒子射线时的图像的图。
图15是用于对本发明的实施方式6的粒子射线治疗装置的照射剂量设定方法进行说明的图。
图16是表示本发明的实施方式7的粒子射线治疗装置的照射剂量设定方法的流程图。
图17是用于对本发明的实施方式7的测定的概要进行说明的图。
图18是表示将各种放射线束照射于人体的情况下的放射线束在体内的剂量分布的图。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示本发明的粒子射线治疗装置的简要结构的框图，图2是表示粒子射线治疗装置整体的简要结构的俯视图。如图1及图2所示，本发明的粒子射线治疗装置包括粒子射线产生部10、粒子射线输送部20、以及两个粒子射线照射部30等。图2中示出了具备两个粒子射线照射部的结构，但粒子射线照射部并不限于两个，也可以是一个或者三个以上。图1中为了简便起见，示出了粒子射线照射部30为一个的结构。为了放射线安全管理等应用上的原因，将粒子射线产生部10和粒子射线照射部30设置在被屏蔽的独立的房间内。粒子射线输送部20将粒子射线产生部10和各粒子射线照射部30连接起来。粒子射线输送部20具有将由粒子射线产生部10产生的粒子射线束输送到粒子射线照射部30的粒子射线输送路21。粒子射线输送部20包括用于改变粒子射线的方向的偏转电磁铁50，构成为使粒子射线通过真空管道内。粒子射线照射部30对患者的照射目标TV照射粒子射线PB。
粒子射线产生部10具有入射器11和加速器12。入射器11产生质子射线或碳射线等粒子射线。加速器12使由入射器11产生的粒子射线加速，形成粒子射线PB。作为加速器，例如有同步加速器、回旋加速器等。将该加速器12与治疗控制部13所具备的能量设定控制器14进行电连接。该能量设定控制器14向加速器12提供能量控制信号，设定加速能量，从而设定并控制从加速器12射出的粒子射线PB的能量，由此来对深度方向的照射体积扩大、即对粒子射线在深度方向上的照射位置进行控制。该能量设定控制器14通常利用从治疗计划部40接收到的数据来设定粒子射线的能量，从而进行控制，使得在深度方向上射程彼此不同的多个照射层重合。对于多个照射层的每一层，改变粒子射线的能量，在粒子射线的照射方向、即Z轴方向上形成扩大布拉格峰SOBP。治疗控制部13具有照射剂量控制器15，该照射剂量控制器15在治疗时设定照射剂量，并对粒子射线产生部10、粒子射线照射部30进行控制。
粒子射线照射部30构成治疗室。粒子射线照射部30包括照射嘴31、治疗台32、以及定位装置33。治疗台32用于使患者保持仰卧或坐着的状态，定位装置33用于通过X射线摄像装置等来进行骨骼的定位、确认患部脏器的位置。照射嘴31将输送到粒子射线照射部30的粒子射线PB变为尖向束状，并向治疗台32上的患者的照射目标进行照射。
图3是表示从照射嘴31向位于治疗台32上的患者100照射形成尖向束P的粒子射线时的形态的图。如图4所示，照射嘴31包括未图示的偏转电磁铁等，以便在横向（即，垂直于射束前进方向Z的XY面）上对入射的尖向束P、主要是粒子射线进行扫描。此外，利用对粒子射线的剂量进行监视（计数）的剂量监视器34来监视照射剂量，并向患者100照射粒子射线，直到由监视器所计得的照射剂量达到照射剂量控制器15所设定的剂量。剂量监视器34例如包括剂量传感器341，该剂量传感器341包括电离室等；以及数据处理部342等，该数据处理部342对将剂量传感器341所观测到的电荷量转换为脉冲等来进行计数的计数剂量的数据进行处理。
这里基于图4来说明光点扫描照射法。图4(A)示意性表示照射目标TV，此处假定半球状的照射目标TV。边界层TVd成为该半球状的照射目标TV的表面部分(边界部分)。对于该半球状的照射目标的整个区域，在深度方向(Z轴方向)上，通过改变粒子射线能量来扩大照射体积，在横向(X轴－Y轴方向)上，通过利用照射嘴31对粒子射线进行扫描来扩大照射野，从而提供粒子射线的剂量。在图4(A)中，Zi所示的层表示以某一粒子射线能量Ei来进行照射的照射层（也称为切片），用Zi＋1来表示将粒子射线能量变为比Ei要小的Ei＋1来进行照射的照射层。以下，以利用某一粒子射线能量Ei来照射图4(A)所示的Zi的层的情况为例进行说明。图4(B)是表示利用粒子射线能量Ei来照射Zi层的、扫描照射法的尖向束P的照射方法的图。
在图4(B)中，对于尖向束P的横向的X轴用X－X线来表示，而其Y轴用Y－Y线来表示。图4(A)所示的照射目标TV的边界层TVd在图4(B)中用大圆TVd来表示，在该圆TVd的内部及该圆TVd上部分重叠的多个照射束点表示为实线的小圆S。利用规定的射束直径的尖向束在各个束点位置上进行照射，直到剂量监视器34的计数值达到照射剂量控制器15所设定的目标照射剂量。利用照射嘴31来使尖向束偏转，从而使束点位置移动。即，在某一束点位置照射尖向束直到达到目标照射剂量为止，在达到目标照射剂量之后，改变照射嘴31内的扫描用偏转电磁铁的励磁电流，来使照射束点S移动到相邻的束点位置，并照射粒子射线束，直至达到该束点位置的目标照射剂量为止。重复此动作，在图4(A)的Zi层的整个区域、即图4(B)的小圆所示的所有束点位置上，照射具有照射束点S的直径的尖向束。
本发明涉及该目标照射剂量的剂量校正，且提供一种照射方法，根据该照射方法，在扫描照射中由剂量监视器34来管理物理射线剂量，并使照射目标TV上的生物剂量达到治疗计划所决定的剂量。
将本发明的剂量校正应用于光点扫描照射时的概要如图5所示。首先，作为患者体内的吸收剂量分布的基础数据而使用对患者体内进行模拟的模体，且不横向扫描尖向束的情况下，获得深度方向、即射束前进方向的分布、以及与射束前进方向垂直的方向、即横向分布这样的射线源基础数据，并保存在治疗计划部40中（ST1）。另外，以下使用水模体作为模体来举例说明。这里，关于射线源基础数据，以深度方向上的、深度比布拉格峰要浅、且吸收剂量在深度方向上的变化较少、并且深度方向剂量分布较为平坦的部分的规定深度为基准深度，并将基准深度的数据作为基准进行保存。接着，对水模体进行图4中说明的光点扫描照射，并获取水模体中基准深度的规定位置的剂量，以作为光点扫描照射基础数据保存在治疗计划部40中（ST2）。对每个射线源进行一次上述步骤ST1、ST2即可。
使用这些射线源基础数据和光点扫描照射基础数据，根据针对每个患者的治疗计划所提供的处方剂量、即生物剂量，计算出对该患者进行治疗时的扫描照射中各束点的监视单位值（目标物理剂量，也称为照射剂量设定值）（ST3）。此时，由于监视器灵敏度可能会随时间发生变化，因此，例如像每天那样定期地进行监视灵敏度修正（ST4），并根据步骤ST3中计算出的监视单位值来换算成监视预设值（ST5）。利用步骤ST5中换算得到的监视器预设值来对患者进行各束点的照射（ST6）。下面通过实施方式2～5对步骤ST1～ST5的细节进行说明。
另外，这里虽然记载为光点扫描照射法，但作为不对每个束点切断射束的方法，由将光栅法和光点法组合起来的方法来实施也能获得同样的效果。
实施方式2
图6～图10是用于对本发明的实施方式2的粒子射线治疗装置的动作、即图5的步骤ST1中的动作、即射线源基础数据的获取和保存的细节进行说明的图。图6是实施方式2的第一阶段中所使用的装置的主要部分的简要结构图。在图6中，与图1相同的标号表示相同或相当的部分。将具有规定射束直径的尖向束P不进行X、Y方向扫描就从照射嘴31照射到水模体60。照射嘴31与水模体60之间配置有由电离室构成的剂量传感器341。水模体60中被尖向束P照到的位置上配置有可在尖向束P的前进方向、即Z轴方向上移动的平行平板型腔体61。平行平板型腔体61的电荷量由静电计610来测定。图7中放大示出了该平行平板型腔体61与尖向束P的位置关系的图像立体图。如图7所示，平行平板型腔体61的尺寸与具有横向分布的尖向束P的射束直径相比足够大，且其大小足以使所有尖向束P的粒子通过。
利用图6的结构所获取到的数据的一个示例如图8所示。该测定中，使平行平板型腔体61在Z方向、即水模体60的深度方向上移动从而获取数据，因此能够获取深度方向上的吸收剂量分布数据PDD（Percentage DepthDose：百分深度剂量）。图8的横轴是例如将水模体的水表面设为0时的深度方向的距离Z，纵轴是各距离下、从平行平板型腔体61输出的电荷量C与此时的剂量传感器341所计得的、即剂量监视器34的输出Count之比Ｃ／Count。以基准深度D0的值为100%来对该数据进行标准化，并将该标准化后的吸收剂量分布数据输入并保存到治疗计划部40中。这里，将基准深度D0的值设为100%来对数据进行标准化并保存，但并不一定要进行标准化来保存，只要能将各距离的值保存为能以基准深度的值为基准来进行比较，无论何种保存形式都可以。
通过改变尖向束P的能量，从而在多个能量下获取图8的吸收剂量分布数据，并将以各能量下基准深度作为基准的吸收剂量分布数据保存在治疗计划部40中。关于能量的范围，通过在治疗中可能使用的能量范围内、从射线源的最大能量到最小能量之间改变来获得。另外，能量的改变可以通过从图1的治疗控制部13的能量设定控制器14向加速器或粒子射线照射部30发送指令来实施。
也可以通过模拟来根据粒子的能量和照射目标或者水等模体的吸收剂量率的数据等，计算出上述深度方向的吸收剂量分布数据PDD。即，只要预先通过测定或者计算来准备PDD，并将比所准备的PDD的布拉格峰位置更靠尖向束的输入侧的基准深度的吸收剂量作为基准来保存PDD即可。
这里，对基准深度进行说明。优选为将基准深度设定在深度方向的剂量分布尽可能平坦的位置。在现有的剂量校正中，通常的方法是关注PDD的最大值、即吸收达到最大的布拉格峰BP的部分来进行剂量校正。然而，由于布拉格峰BP附近的剂量分布的变化较大，因此若将该部分设为基准，误差可能会较大。因此，本发明中，根据上述获取到的多个能量下的吸收剂量分布数据，将作为基准的位置即基准深度设为比布拉格峰BP浅、而且吸收剂量分布达到接近平坦的状态的位置。或者，将基准深度设为吸收剂量分布因距离而产生的变化在规定值以下的位置、且优选为在5%／mm以下、更优选为在2%/mm以下的位置。通常，越是靠近水表面，变化越少，因此如果没有水模体等的测定装置和腔体等测定上的制约，优选设在深度为5mm或10mm等较浅的位置。此外，虽然在高能量下变化较少，但在低能量下，由于布拉格峰靠近水表面，故变化较大，因此，根据低能量的吸收剂量分布数据来决定基准深度较为重要。即，只要设定为如下位置即可，即，所获取到的多个能量下的PDD中、最低能量下的PDD的吸收剂量分布因距离而产生的变化在规定值以下的位置、例如在5%/mm以下、更优选为在2%/mm以下。
在扫描照射中，所照射的粒子射线为尖向束，在照射过程中，会在横向（XY方向）上存在变化较大的分布，在布拉格峰附近也会在射束前进方向（Z方向）上存在变化较大的分布。由此，布拉格峰附近的照射过程中的吸收剂量分布呈现为在三维上变化较大的分布。与此相对，在本发明中作为基准的位置、即基准深度附近，Z方向的分布较为平坦，因此Z方向的分布变化较少，因而呈现为仅在二维进行变化的吸收剂量分布。由此，能够将吸收剂量分布的影响减少一个维度，这是本发明的关键。
接着，作为实施方式2的第二阶段，从射线源的基础数据中，获取不进行X、Y方向扫描的尖向束P的吸收剂量的横向分布（OCR:Off Central axisRatio：离中心轴比）。获取横向分布的装置的结构如图9所示。图9中与图6相同的标号表示相同部分。结构与图6的不同之处在于，水模体内的传感器从平行平板型腔体61变成了指尖型腔体62。指尖型腔体的电荷量由静电计620来测定。平行平板型腔体61是能使所有尖向束PB通过的形状，而指尖型腔体62则是小于尖向束的形状。例如，尖向束PB的射束直径为σ5mm，指尖型腔体62的测定区域为半径1mm，长度5mm。通过在某一深度Z的位置使该指尖型腔体62在XY方向上移动，能够获得该深度下的XY二维的剂量分布。此时，以在半径1mm的方向上移动的方式来进行测定，从而能提高分辨率。在基准深度、布拉格峰位置、以及其它多个深度位置获取该测定。所获取到的数据的图像如图10所示。图10(A)是表示与图8相同深度方向上的吸收剂量分布的图，图10(B)在各深度（Z）的位置示出了在各深度所获取到的横向（X或Y）的分布。该数据也通过改变能量来获得，并将各能量下的、各深度的横向分布的数据作为射线源基础数据的其中之一保存在治疗计划部40中。然而，当测定结果与高斯分布相比十分相似时，也可以不保存测定结果，而保存理想的高斯分布。同样，也可以使用将两个或三个理想的高斯分布进行合成等来获得的分布。该分布数据对本发明中的剂量校正的绝对值没有影响，而是用于治疗计划装置内所实施的剂量分布的计算，因而影响较小。
以上，完成了步骤ST1的获取射线源基础数据并保存到治疗计划部40的动作。
实施方式3
图11～图13是用于对本发明的实施方式3的粒子射线治疗装置的动作、即图5的步骤ST2中的动作、即光点扫描照射基础数据的获取和保存的细节进行说明的图。图11是实施方式3中所使用的粒子射线治疗装置的主要部分的简要结构图。在步骤ST2中，扫描尖向束P，并利用设置在基准深度D0的规定位置处的指尖型腔体62来获取吸收剂量数据。该测定中的基准深度表面上的光点扫描照射的图像如图12所示。在进行该测定时，利用一个切片的照射、即利用以某一能量进行的照射，来求得剂量分布在基准深度（平坦）部分达到均匀的条件。此时，在治疗所使用的每个能量下实施所使用的能量。这是因为，若能量不同，则水模体内的束点直径不同，达到均匀的间距也因能量不同而不同，而且通过剂量监视器341的能量不同，因而所得到的测定结果（计数值）不同。此外，预先确定各能量下成为基准的束点的尺寸和间距，并利用该基准来形成均匀的剂量分布。此时，无需对整个照射野形成均匀剂量分布，只要满足与指尖型腔体62相比足够宽、且不会因为指尖型腔体62的位置误差而产生测定误差的条件即可。作为该条件，例如考虑对10cm×10cm的区域进行扫描照射。即，扫描并照射尖向束P，使得图12外周的四个角所表示的区域为10cm×10cm。图12中的圆圈表示尖向束的各束点。指尖型腔体62的腔体位置设置在该10cm×10cm的区域的中央。
关于该束点下的照射量，进行照射直到剂量监视器34的计数值达到规定的值（称为预设值）。即，将各束点下的预设值设定为相同的值来进行图12的范围内的照射。测定对所有束点进行了照射时的指尖型腔体62的测定值、即剂量值Gy。此时，即使预设值相同，在各束点实际进行了照射时的剂量监视器34中的计数值也可能产生若干差异。这是因为，例如会由于各束点的照射结束后的射束的切断时间的偏差而相对于预设值、即指令值产生误差。因此，对各束点下的剂量监视器34中的实际的计数值进行获取，并计算出该计数值的平均值Count。根据上述剂量值Gy和平均计数值Count来计算出基准深度下的监视器校正常数Gy/Count。以与步骤ST1中获取到的PDD的数据相同的各能量来进行以上测定，获取各能量下的基准深度的Gy/Count的数据。这里，从测定所用的能量中设定基准能量，并求出各能量下的Gy/Count与基准能量下的Gy/Count之比。将该比作为各能量的能量修正系数保存在治疗计划部40中。例如可以将基准能量设为最大能量。保存在治疗计划部40中的能量修正系数的一个示例如图13的表所示。
实施方式4
对每个射线源进行一次上述实施方式2中说明的步骤ST1、以及实施方式3中说明的步骤ST2，从而将对每个能量进行标准化后得到的PDD的数据、以及光点扫描照射中各能量下的能量修正系数保存在治疗计划部40中。本实施方式4中，对利用保存在治疗计划部40中的PDD数据以及能量修正系数、来将照射在患者的患部上的各束点的剂量换算为监视单位值（MU）的方法、即步骤ST3进行说明。该监视单位值从治疗计划部40输出到照射剂量控制器15。
根据针对每个患者的治疗计划，以生物剂量提供要照射在患者的患部上的剂量。根据治疗计划所提供的生物剂量被作为数据保存在治疗计划部40中，根据该生物剂量来换算各束点下的物理剂量，从而计算出监视单位值。各束点的剂量由对于患部整体的各束点的权重来指定，并通过以各束点的权重进行分配来计算出监视单位值。这里，将各束点的权重设定为所有束点的权重的总和为1。
图14示出了照射患部时的图像。尖向束P从患者的体表面102入射到体内，并照射患部101。治疗计划中，在患部101内设定了等中心103和剂量指示点104。等中心103是患者定位中所用的几何学上的点，剂量指示点104是用于提供照射到患部的生物剂量的点。若患部是球形等无论在哪个剖面都为封闭面的形状，则等中心103与剂量指示点104大多情况下是一致的。然而，在患部为中空形状那样的情况下，等中心103也可能不在患部内，因而无法将该点作为剂量指示点。剂量指示点104的生物剂量以单位GyE来指定。
对于每个能量，该能量下达到布拉格峰的深度下的患部为照射层（切片），若能量改变，则切片改变。在治疗时的照射中，对于每个切片，若剂量监视器34的值达到与各束点下所指定的监视单位值（MU）相当的监视预设值，则进行下一个束点的照射，因此使尖向束P在横向上移动，来依次进行照射。在一个切片的照射结束后，改变粒子射线的能量，从而对下一个切片进行照射。图14的右侧示出了以能量的由高到低顺序来改变能量从而进行照射的图像。以能量最高的粒子射线进行了照射的切片为切片1，对作为束点的束点1～11进行照射，对切片1的所有照射完成后，接着使能量稍许降低，来对切片2进行照射。在束点2中，对束点12～29进行照射，接着使能量进一步降低，来对切片3的束点30～40进行照射。由此，在扫描照射中，对每个切片进行多个束点的照射，而关于每个束点的监视单位值MU的指定，则可以指定监视单位值MU本身，也可以指定相对于总和监视单位值MU的权重。
各束点的MU及权重按以下方式算出。各束点的MU根据保存在治疗计划部40中的各束点位置的生物剂量、能量修正系数、PDD来计算得出。这里，束点位置为布拉格峰的位置、即PDD的峰位置，因此在各能量下，求得PDD的峰位置处的吸收剂量Dp与基准深度的吸收剂量D0之比Dp/D0来作为深度系数。根据以上各值，并通过式（1）计算出各束点的MU。
[数学式1]
式中，RBE是由粒子射线的种类所决定的生物学效应比。这里，该RBE也包含光点扫描照射中的照射野系数（由于高斯分布的扩大，并非只有相邻的束点的剂量起到作用，因此在照射的区域较小时，即使照射相同的剂量，吸收剂量也会变小，因此需要作为修正系数导入）等。若能计算出所有束点的MU，则能利用式（2）计算出各束点的权重。该权重并非束点的剂量权重，而是表示监视单位值MU的分配的权重。
[数学式2]
上述计算出的监视单位值MU由治疗计划部40指定，而该监视单位值MU则由以下条件来指定：即，若以基准能量、基准束点间距进行1MU的照射，则基准深度的剂量达到1cGy（厘戈瑞，0.01Gy）。
实施方式5
由于剂量监视器34的灵敏度会随时间产生变化，因此需要进行灵敏度修正。本实施方式5是关于剂量监视器34的灵敏度修正、即步骤ST4及ST5的实施方式。定期、例如每天进行剂量监视器的灵敏度修正。首先，仅针对基准能量，获取实施方式3中说明的步骤ST2中的、基准深度的监视器校正常数Gy/Count的数据。接着，求得监视单位MU的基准、即0.01Gy/MU与监视校正常数之比，由此来计算出监视器校正系数。另外，通常在使用指尖型传感器时，通过进行校正来保证绝对灵敏度，这里假设作为指尖型传感器使用绝对灵敏度得到了保证的传感器。
[数学式3]
实际进行治疗照射时的各束点的目标照射剂量设定值、即各束点预设可以通过将治疗计划部40所指定的各束点的监视单位值（MU值）除以利用式（3）计算出的监视器修正系数、并利用下式（4）来进行换算（ST5）。
[数学式4]
由此，能够以简便的步骤、而且良好的精度来将治疗计划中作为生物剂量提供给患部的照射剂量换算为实际的治疗中能够进行管理的剂量监视器的物理剂量。并且，由式（4）求得的各束点的预设被作为照射剂量设定值从治疗计划部40输出到照射剂量控制器15，在对患部进行照射时的各束点的照射（ST6）中，当在各束点下、剂量监视器34的计数值达到各束点的预设时，照射剂量控制器15进行控制，以结束该束点的照射。
实施方式6
当束点的间距为基准间距时，以基准深度的剂量达到1cGy时的剂量监视器的计数值来提供1MU。因此，当束点的间距与基准间距不同时，需要对MU值进行修正。本实施方式6是涉及束点的间距与基准不同时的MU值的计算方法的实施方式。
图15示出了束点的间距不同时的图像。图15(A)示出了采用基准间距和基准束点尺寸时的扫描照射时的剂量分布的图像。图15(B)示出了束点尺寸不变、间距减半时的剂量分布的图像。由于间距减半，因此若对例如实施方式3中说明的同一范围10cm×10cm的区域进行扫描照射，则要照射的束点数变为4倍，要照射的剂量总和变为4倍，因此Gy/Count达到利用基准间距求得的Gy/Count的4倍。因此在实际治疗时，当束点的间距为基准间距的一半时，需要使MU值减少到四分之一。
图15(C)示出了束点尺寸为基准束点尺寸的两倍、且束点的间距为基准间距时的剂量分布的图像。在该情况下，由于束点数相同，因此Gy/Count与基准的情况相同。因此在实际治疗时，即使仅束点尺寸与基准不同，但只要间距是基准间距，则无需对MU值进行修正。
图15(D)示出了将束点尺寸和间距都减小到基准的二分之一时的剂量分布的图像。在该情况下，与图15(B)同样、要照射的束点束为基准的4倍，要照射的剂量总和变为4倍，因此Gy/Count变为以基准间距求得的Gy/Count的4倍。因此在实际治疗时，当束点的间距为基准间距的一半时，需要使MU值减少到四分之一。
如上所述，在治疗时，当以不同于基准束点间距的间距来进行扫描照射时，需要在治疗计划部40中上述那样、根据相对于基准间距照的束点数之比，除以该束点数之比来修正MU值。然而，需要防止间距与尖向束P的射束直径相比显得过大，以使照射野中的剂量分布均匀。
实施方式7
实施方式3～实施方式6对将本发明应用到光点扫描照射、即通过使照射束点呈阶梯状移动来进行照射时的实施方式进行了说明。本发明除了光点扫描照射以外，也能应用于例如使尖向束连续地移动来进行照射、即所谓的光栅扫描照射。本实施方式7是将本发明应用于光栅扫描照射时的实施方式。
将本发明的剂量校正应用于光栅扫描照射时的概要如图16所示。首先，作为患者体内的吸收剂量分布的基础数据，使用对患者体内进行模拟的水模体等模体，且不在横向上扫描尖向束，从而获得深度方向、即射束前进方向的分布、以及与射束前进方向垂直的方向、即横向分布这样的射线源基础数据，并保存在治疗计划部40中（ST1）。这里，关于射线源基础数据，以深度方向上的、深度比布拉格峰要浅、且吸收剂量在深度方向上的变化较少、并且深度方向剂量分布较为平坦的部分的规定深度作为基准深度，并将基准深度的数据作为基准进行保存。该步骤ST1中，数据是不在横向上扫描尖向束的情况下所获取到的，与实施方式2中详细说明的内容完全相同。
接着，对水模体进行如图17所示的一个切片的光栅扫描照射，并获取水模体中基准深度的规定位置的剂量，从而作为光栅扫描照射基础数据保存在治疗计划部40中（ST12）。对于每个射线源进行一次上述步骤ST1、ST12即可。
利用上述射线源基础数据和光栅扫描照射基础数据来根据针对每个患者的治疗计划所提供的处方剂量、即生物剂量，来计算对该患者进行治疗时的光栅扫描照射的照射剂量设定值（ST13）。此时，由于监视器灵敏度可能会随时间发生变化，因此，例如像每天那样定期地进行监视灵敏度修正（ST14），并根据步骤ST13中计算出的照射剂量设定值来进行修正，从而计算出监视器灵敏度修正后的照射剂量设定值（ST15）。利用步骤ST15中计算出的照射剂量设定值来对患者进行光栅扫描照射（ST16）。下面对步骤ST12～ST15的细节进行说明。
以如下方式来进行步骤ST12中的光栅扫描照射基础数据的获取。所使用的粒子射线治疗装置的主要部分的简要结构与实施方式3中所示的图11相同。图17示出了光栅扫描照射基础数据获取的概要。图17中，圆圈标记表示尖向束的照射束点，使该照射束点连续地在箭头方向上移动来进行照射。图17中，从左上方开始照射，并使照射束点向右方（X方向）移动，在照射区域的右端使其向下方（Y方向）移动相当于一个束点的距离（一个间距的量），接下来向左方移动从而进行照射。反复进行该动作，并在照射束点到达照射区域的左下端位置时结束照射。当进行一次扫描的照射剂量不够时，也可以反复多次进行上述扫描。
在步骤ST12中，如上述那样连续地扫描（光栅扫描）尖向束P，并与图11同样地、通过设置在基准深度D0的规定位置的指尖型腔体62获取吸收剂量数据。在进行该测定时，利用一个切片的照射、即以某一能量进行的照射来求得剂量分布在基准深度部分达到均匀的条件。此时，对于所使用的能量，在治疗所使用的每个能量下实施。这是因为，若能量不同，则水模体内的束点直径不同，达到均匀的X方向的扫描速度、Y方向的间距也因能量不同而不同，而且通过剂量监视器341的能量不同，因而所得到的测定结果（计数值）不同。此外，预先确定各能量下成为基准的束点的尺寸和Y方向间距、X方向扫描速度，并利用该基准来形成均匀的剂量分布。此时，无需对整个照射野形成均匀剂量分布，只要满足与指尖型腔体62相比足够大、且不会因为指尖型腔体62的位置误差而产生测定误差的条件即可。作为该条件，例如考虑对10cm×10cm的区域进行扫描照射。即，以图17外周的四个角所表示的区域为10cm×10cm的方式来对尖向束P进行扫描照射。图17中的圆圈表示尖向束的束点。指尖型腔体62的腔体位置设置在该10cm×10cm的区域的中央。
对于光栅扫描照射的情况，向照射野提供的剂量与剂量监视器对尖向束的单位时间的剂量进行观测所得到的电流值、或者将从加速器射出的射束电流（A=C/sec）除以X方向扫描速度（mm/sec）所得到的值C/mm成比例。由此，利用尖向束的单位时间的剂量值来决定扫描速度，从而对上述10cm×10cm的区域进行光栅扫描照射。测定对整个区域进行照射时的指尖型腔体62的测定值、即剂量值Gy。另一方面，根据实际照射时的、剂量监视器34中的单位时间的计数值和扫描速度来求得C/mm的平均值。根据剂量值Gy和平均计数值C/mm来计算出基准深度下的监视器校正常数Gy/(C/mm)。以和步骤ST1中获取到的PDD的数据相同的各能量来进行以上测定，获取各能量下的基准深度的Gy/(C/mm)的数据。这里，从测定所用的能量中设定基准能量，并求出各能量下的Gy/(C/mm)与基准能量下的Gy/(C/mm)之比。将该比作为各能量的能量修正系数与Gy/(C/mm)一同保存在治疗计划部40中。例如可以将基准能量设为最大能量。
通过对每个射线源进行一次以上说明的步骤ST1、及步骤ST12，从而将对于每个能量进行标准化所得到的PDD的数据、以及光栅扫描照射中各能量下的能量修正系数保存在治疗计划部40中。接着，对利用保存在治疗计划部40中的PDD数据以及能量修正系数来换算成对患者的患部进行照射时的照射剂量设定值的方法进行说明。该照射剂量设定值从治疗计划部40输出到照射剂量控制器15。
在光栅扫描照射中，对于每个能量，该能量下达到布拉格峰的深度下的患部为照射层（切片），若能量改变，则切片改变。在治疗时的照射中，对于每个切片、每个照射位置，使尖向束在横向上移动从而进行照射，使得根据剂量监视器34的值以及尖向束的扫描速度而计算出的值达到照射剂量设定值C/mm。在一个切片的照射结束后，改变粒子射线的能量，从而对下一个切片进行照射。由此，在光栅扫描照射中，对于每个切片，使尖向束连续地移动来进行照射，而由照射剂量控制器15将此时的剂量设定设定为照射剂量设定值。这里，为了将照射剂量控制为照射剂量设定值，可以对例如从加速器输出的粒子射线的粒子数、尖向束的扫描速度进行控制。此外，对于光栅扫描照射的情况，优选使用回旋加速器来作为加速器。
根据保存在治疗计划部40中的生物剂量GyE、粒子射线的生物学效应比RBE、能量修正系数、PDD、以及Gy/(C/mm)来计算出照射剂量设定值C/mm。这里，照射位置为布拉格峰的位置、即PDD的峰位置，因此在各能量下，求得PDD的峰位置的吸收剂量Ｄｐ与基准深度的吸收剂量D0之比Dp/D0来作为深度系数，并根据RBE和Gy/(C/mm)来计算出照射剂量设定值。根据以上各值，来由下式(5）计算出照射体积TV内的各照射位置的照射剂量设定值C/mm（ST13）。
[数学式5]
由于剂量监视器34的灵敏度会随时间产生变化，因此需要进行灵敏度修正。定期、例如每天进行剂量监视器的灵敏度修正（ST14）。首先，仅针对基准能量，获取步骤ST12中的、基准深度的监视器校正常数Gy/(C/mm)的数据。接着，利用针对该基准能量的基准深度的监视器校正常数Gy0/(C/mm)来计算出监视器修正系数（ST14）。利用该监视器修正系数来对步骤ST13中计算出的照射剂量设定值C/mm进行修正，来作为监视器灵敏度修正后的照射剂量设定值（ST15）。利用该监视器灵敏度修正后的照射剂量设定值来对患者进行光栅扫描照射（ST16）。
由此，能够以简便的步骤、而且良好的精度来将治疗计划中作为生物剂量提供给患部的照射剂量换算为实际的治疗中能够进行管理的剂量监视器的物理剂量、尖向束的扫描速度。
标号说明
1、2:治疗室
10:粒子射线产生部
11:入射器
12:加速器
13:治疗控制部
14:能量设定控制器
15:射束直径控制器
20:粒子射线输送部
30、30A、30B:粒子射线照射部
31:照射嘴
32:治疗台
33:定位装置
34:剂量监视器
341:剂量传感器
342:数据处理部
40:治疗计划部
60:水模体
61:平行平板型腔体
62:指尖型腔体
100:患者
P:尖向束
PB:粒子射线
Claims (12)
1.一种粒子射线治疗装置，包括：
照射嘴，该照射嘴用于以尖向束的形式向照射目标照射粒子射线，从而在由所述粒子射线的能量所决定的所述照射目标的深度方向的位置形成所述粒子射线的最大吸收区域、即束点，并且使所述尖向束在与前进方向垂直的方向、即横向上移动，由此来使所述束点的位置在所述横向上移动，从而向所述照射目标照射所述粒子射线；
剂量监视器，该剂量监视器对从所述照射嘴射出的所述粒子射线的剂量进行测定；
治疗计划部，该治疗计划部设定对所述照射目标进行照射的照射剂量设定值；以及
治疗控制部，该治疗控制部包括：能量设定控制器，该能量设定控制器对所述粒子射线的能量进行设定；射束扫描控制器，该射束扫描控制器对所述照射嘴进行控制；以及照射剂量控制器，该照射剂量控制器基于所述剂量监视器的测定值和由所述治疗计划部所设定的照射剂量设定值来控制对所述照射目标进行照射的照射剂量，
该粒子射线治疗装置的特征在于，
所述治疗计划部将较布拉格峰位置更靠所述尖向束入射一侧的规定位置、即基准深度的吸收剂量作为基准，来对预先准备的深度方向上的吸收剂量分布数据即PDD进行保存，并将所述基准深度的吸收剂量作为基准来计算出所述照射剂量设定值，从而输出到所述照射剂量控制器。
2.如权利要求1所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，所述治疗计划部保存针对所述粒子射线的多个能量的所述基准深度的吸收剂量、以及以所述基准深度为基准的PDD。
3.如权利要求2所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，基准深度设定在如下位置，即所述PDD在深度方向上的变化在5%/mm以下的位置。
4.如权利要求1所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，所述治疗计划部将较模体中的布拉格峰位置更靠所述尖向束入射一侧的规定位置、即基准深度的吸收剂量作为基准，来对预先利用所述模体获取到的、所述模体中的深度方向上的吸收剂量分布数据即PDD进行保存，并将所述基准深度的吸收剂量作为基准来计算出所述照射剂量设定值，从而输出到所述照射剂量控制器。
5.如权利要求2所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，所述治疗计划部预先对于所述粒子射线的多个能量，利用使所述尖向束在模体中的规定范围内移动从而进行照射时的测定值、即所述基准深度的全吸收剂量值和所述剂量监视器的全测定值、来获得每个能量的所述全吸收剂量值与所述全测定值之比，利用所述多个能量中、成为基准的基准能量下的所述全吸收剂量值与所述全测定值之比来对该每个能量的所述全吸收剂量值与所述全测定值之比进行标准化，从而计算出所述每个能量的能量修正系数，并利用该能量修正系数来计算出所述照射剂量设定值。
6.如权利要求5所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，所述照射嘴构成为使所述尖向束在所述横向上呈阶梯状地移动来使所述束点的位置在所述横向上呈阶梯状地移动，从而向所述照射目标的多个束点位置照射所述粒子射线，并且所述治疗计划部保存所述多个束点位置的各束点位置的生物剂量数据，并利用粒子射线的生物学效应比、即RBE、以及经所述标准化得到的PDD的布拉格峰位置的吸收剂量与基准深度的吸收剂量之比、即深度系数，并根据各束点MU＝该束点位置的生物剂量/(RBE×深度系数×能量修正系数)来计算出各束点的监视单位值、即各束点MU。
7.如权利要求6所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，所述治疗计划部在规定时刻利用使所述基准能量的所述尖向束在模体中的规定范围内呈阶梯状地移动从而进行照射时的测定值、即所述基准深度的全吸收剂量值和所述剂量监视器的全测定值，来求得所述基准深度的全吸收剂量值与所述剂量监视器的全测定值之比、即监视器校正常数，并根据该监视器校正常数来计算出监视器修正系数，并根据该监视器修正系数和所述各束点MU来计算出每个所述束点的照射剂量设定值。
8.一种粒子射线治疗装置的照射剂量设定方法，用于计算扫描照射中的照射剂量设定值，在该扫描照射中，以尖向束的形式向照射目标照射粒子射线，从而在由所述粒子射线的能量所决定的所述照射目标的深度方向的位置形成所述粒子射线的最大吸收区域、即束点，并且使所述尖向束在与前进方向垂直的方向、即横向上移动，由此来使所述束点的位置在所述横向上移动，从而向所述照射目标照射所述粒子射线，该粒子射线治疗装置的照射剂量设定方法的特征在于，包括：
将较布拉格峰位置更靠所述尖向束入射一侧的规定位置、即基准深度的吸收剂量作为基准、来对在所述粒子射线的多个能量下预先准备的深度方向上的吸收剂量分布数据即PDD进行保存的步骤；以及
基于将所述基准深度的吸收剂量作为基准所保存的PDD来计算出所述照射剂量设定值的步骤。
9.如权利要求8所述的粒子射线治疗装置的照射剂量设定方法，其特征在于，包括利用模体从而在所述粒子射线的多个能量中获取该模体中的深度方向的吸收剂量分布数据、即PDD的步骤。
10.如权利要求8所述的粒子射线治疗装置的照射剂量设定方法，其特征在于，包括以下步骤：即针对所述粒子射线的多个能量，获取使所述尖向束在模体中的规定范围内移动从而进行照射时的、所述基准深度的全吸收剂量值，利用所述多个能量中、成为基准的基准能量下的所述全吸收剂量值与所述全测定值之比，来对每个能量的所述全吸收剂量值与对所述尖向束的粒子射线的剂量进行测定的剂量监视器的全测定值之比进行标准化，从而计算出每个所述能量的能量修正系数。
11.如权利要求10所述的粒子射线治疗装置的照射剂量设定方法，其特征在于，所述扫描照射使所述尖向束在所述横向上呈阶梯状地移动来使所述束点的位置在所述横向上呈阶梯状地移动，从而向所述照射目标的多个束点位置照射所述粒子射线，并且包括以下步骤：即，利用各束点位置的生物剂量、生物学效应比即RBE、将所述基准深度的吸收剂量作为基准进行保存的PDD的布拉格峰位置的吸收剂量与基准深度的吸收剂量之比、即深度系数、以及所述能量修正系数，并根据各束点MU＝该束点位置的生物剂量/(RBE×深度系数×能量修正系数)来计算出所述多个束点的各束点的监视单位值、即各束点MU。
12.如权利要求11所述的粒子射线治疗装置的照射剂量设定方法，其特征在于，包括以下步骤：即，在规定的时刻，利用使所述基准能量的所述尖向束在模体中的规定范围内呈阶梯状地移动从而进行照射时的、所述基准深度的全吸收剂量值与所述剂量监视器的全测定值之比、即监视器校正常数，来计算出监视器修正系数，并根据该监视器修正系数和所述各束点MU，来计算出每个所述束点的照射剂量设定值。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107427694A (zh) * | 2015-03-30 | 2017-12-01 | 住友重机械工业株式会社 | 带电粒子束治疗装置 |
| CN110237438A (zh) * | 2018-03-09 | 2019-09-17 | 北京连心医疗科技有限公司 | 一种矩形射野输出因子计算方法、设备和存储介质 |
| CN110988957A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-10 | 深圳大学 | 一种基于质子辐照源的深度剂量分布的测量装置及方法 |
| CN112955213A (zh) * | 2018-12-25 | 2021-06-11 | 株式会社日立制作所 | 粒子线治疗系统、剂量分布评价系统以及粒子线治疗系统的工作方法 |
| CN113744331A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-03 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 能量确定方法、装置、设备和存储介质 |
| CN115721876A (zh) * | 2022-11-02 | 2023-03-03 | 华中科技大学同济医学院附属协和医院 | 一种照射剂量确定系统及方法 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5174005B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2013-04-03 | ハンプトン ユニバーシティ | 適切な生物学的重み付けをしたハドロン治療計画 |
| DE102010048233B4 (de) * | 2010-10-12 | 2014-04-30 | Gsi Helmholtzzentrum Für Schwerionenforschung Gmbh | Verfahren zur Erstellung einer Bestrahlungsplanung sowie Verfahren zur Applizierung einer ortsaufgelösten Strahlendosis |
| JP6083693B2 (ja) * | 2012-09-13 | 2017-02-22 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | 線量分布測定システムおよびその線量分布測定方法 |
| WO2014102929A1 (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | 三菱電機株式会社 | 線量分布測定装置 |
| CN105263577B (zh) * | 2013-06-06 | 2018-05-01 | 三菱电机株式会社 | 粒子射线治疗装置及剂量校正系数的设定方法 |
| JP6292813B2 (ja) * | 2013-10-04 | 2018-03-14 | 株式会社日立製作所 | 放射線計測装置とそれを備えた粒子線治療装置ならびに粒子線の線量分布演算方法 |
| DK3209355T3 (da) * | 2014-10-21 | 2020-07-06 | Sanofi Aventis Deutschland | Registrering af dosisdata fra lægemiddelinjektionsanordninger ved anvendelse af optisk karaktergenkendelse (ocr) |
| US10500414B2 (en) * | 2014-10-24 | 2019-12-10 | National Institutes For Quantum And Radiological Science And Technology | Irradiation planning apparatus and irradiation plan correction method |
| JP6438280B2 (ja) * | 2014-11-28 | 2018-12-12 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法 |
| WO2017132341A1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-08-03 | The Board Of Regents Of The University Of Texas System | Mid-plane range-probing techniques for particle therapy |
| US9855445B2 (en) * | 2016-04-01 | 2018-01-02 | Varian Medical Systems, Inc. | Radiation therapy systems and methods for delivering doses to a target volume |
| US10974076B2 (en) | 2016-12-14 | 2021-04-13 | Varian Medical Systems, Inc | Dynamic three-dimensional beam modification for radiation therapy |
| CN110799242B (zh) * | 2017-05-03 | 2022-08-30 | 通用医疗公司 | 用于无台架式粒子治疗的系统 |
| JP6826628B2 (ja) * | 2019-04-12 | 2021-02-03 | 住友重機械工業株式会社 | 荷電粒子線治療装置及び荷電粒子線のエネルギー調整方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525797A (ja) * | 2006-02-09 | 2009-07-16 | ドイチェス クレブスフォルシュングスツェントルム シュティフトゥング デス エッフェントリッヒェンレヒツ | 逆方向治療計画法 |
| WO2009139043A1 (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-19 | 三菱電機株式会社 | 粒子線治療装置および粒子線治療方法 |
| US20090283702A1 (en) * | 2008-05-14 | 2009-11-19 | Masumi Umezawa | Charged particle beam extraction system and method |
| CN101983085A (zh) * | 2008-05-28 | 2011-03-02 | 瓦里安医疗系统公司 | 通过带电离子疗法的患者肿瘤的治疗 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2839435B2 (ja) | 1993-11-16 | 1998-12-16 | 三菱電機株式会社 | 放射線治療装置 |
| JPH10314323A (ja) | 1997-05-20 | 1998-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | 照射方法 |
| DE19907098A1 (de) * | 1999-02-19 | 2000-08-24 | Schwerionenforsch Gmbh | Ionenstrahl-Abtastsystem und Verfahren zum Betrieb des Systems |
| EP1736205B1 (en) | 2003-05-13 | 2008-10-22 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation apparatus and treatment planning unit |
| JP4642038B2 (ja) | 2007-03-29 | 2011-03-02 | 三菱電機株式会社 | 粒子線治療装置 |
| JP4728996B2 (ja) | 2007-04-04 | 2011-07-20 | 三菱電機株式会社 | 粒子線治療装置及び粒子線照射線量算出方法 |
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2012
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525797A (ja) * | 2006-02-09 | 2009-07-16 | ドイチェス クレブスフォルシュングスツェントルム シュティフトゥング デス エッフェントリッヒェンレヒツ | 逆方向治療計画法 |
| WO2009139043A1 (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-19 | 三菱電機株式会社 | 粒子線治療装置および粒子線治療方法 |
| US20090283702A1 (en) * | 2008-05-14 | 2009-11-19 | Masumi Umezawa | Charged particle beam extraction system and method |
| CN101983085A (zh) * | 2008-05-28 | 2011-03-02 | 瓦里安医疗系统公司 | 通过带电离子疗法的患者肿瘤的治疗 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107427694A (zh) * | 2015-03-30 | 2017-12-01 | 住友重机械工业株式会社 | 带电粒子束治疗装置 |
| CN107427694B (zh) * | 2015-03-30 | 2020-01-07 | 住友重机械工业株式会社 | 带电粒子束治疗装置 |
| CN110237438A (zh) * | 2018-03-09 | 2019-09-17 | 北京连心医疗科技有限公司 | 一种矩形射野输出因子计算方法、设备和存储介质 |
| CN110237438B (zh) * | 2018-03-09 | 2021-04-27 | 北京连心医疗科技有限公司 | 一种矩形射野输出因子计算方法、设备和存储介质 |
| CN112955213A (zh) * | 2018-12-25 | 2021-06-11 | 株式会社日立制作所 | 粒子线治疗系统、剂量分布评价系统以及粒子线治疗系统的工作方法 |
| CN110988957A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-10 | 深圳大学 | 一种基于质子辐照源的深度剂量分布的测量装置及方法 |
| CN110988957B (zh) * | 2019-12-24 | 2023-06-02 | 深圳大学 | 一种基于质子辐照源的深度剂量分布的测量装置及方法 |
| CN113744331A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-03 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 能量确定方法、装置、设备和存储介质 |
| CN113744331B (zh) * | 2021-08-26 | 2024-03-22 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 能量确定方法、装置、设备和存储介质 |
| CN115721876A (zh) * | 2022-11-02 | 2023-03-03 | 华中科技大学同济医学院附属协和医院 | 一种照射剂量确定系统及方法 |
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