CN103492027A - 带电粒子束照射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种带电粒子束照射装置（4），其能够获得多叶准直器（8）的开口部（8c）的清晰的摄像图像。带电粒子束照射装置（4）具有：散射体（6）及隆起滤过板（7），将由回旋加速器（5）供给的带电粒子束（P）对患者A的体内的肿瘤部B进行照射；及多叶准直器（8），配合肿瘤部B的形状而设定带电粒子束（P）的照射范围。隆起滤过板（7）与多叶准直器（8）之间配置有能够相对于带电粒子束（P）的照射轴（Q）进退的准直器形状确认单元（9）。准直器形状确认单元（9）具有直接对多叶准直器（8）的开口部（8c）进行拍摄的摄像机（11），且构成为能够在与包含带电粒子束（P）的照射轴（Q）的照射区域（R）对应的摄像位置与远离包含带电粒子束（P）的照射轴（Q）的照射区域（R）的退避位置之间进行移动。

Description

带电粒子束照射装置
技术领域
本发明涉及一种向被照射体照射带电粒子束的带电粒子束照射装置。
背景技术
照射带电粒子束的带电粒子束照射装置被用于例如对患者的肿瘤部照射质子束来进行癌症治疗的放射线治疗装置中。作为这种放射线治疗装置，例如已知有专利文献1中记载的装置。专利文献1中记载的放射线治疗装置具备：放射线产生部，产生向被检体的体表进行照射的放射线；多叶准直器，决定从该放射线产生部照射的放射线的照射野；及CCD相机，经该多叶准直器的开口部对被检体进行摄像，且基于通过CCD相机获得的摄像图像而进行预定的处理。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-255718号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
然而，在上述现有技术中，CCD相机的设置位置被固定，多叶准直器的开口部通过CCD相机经2张半透射镜被拍摄。因此，存在通过CCD相机获得的摄像图像会失真的情况。并且，还存在2张半透射镜的安装误差等。因此，可能发生基于CCD相机的摄像图像与实际图像不同的问题。因此，为了通过图像确认多叶准直器的开口部的形状是否呈计划般的形状，需要实施对CCD相机的输出图像数据进行一些误差修正处理等复杂的处理。
本发明的目的在于提供一种能够获得多叶准直器的开口部的清晰的摄像图像的带电粒子束照射装置。
用于解决技术课题的手段
本发明的带电粒子束照射装置具备：照射部，向被照射体照射带电粒子束；及多叶准直器，设定从照射部照射的带电粒子束的照射范围，其中，具备：摄像部，设置成能够在照射部与多叶准直器之间相对于从照射部照射的带电粒子束的照射轴进退，且直接对多叶准直器的开口部进行拍摄；及驱动部，在与包含带电粒子束的照射轴的照射区域对应的摄像位置与远离照射区域的退避位置之间使摄像部移动。
这种本发明的带电粒子束照射装置中，在从照射部向被照射体照射带电粒子束之前，通过摄像部对多叶准直器的开口部进行拍摄，并通过图像确认多叶准直器的开口部的形状是否呈计划般的形状。摄像部通常位于远离包含从照射部照射的带电粒子束的照射轴的照射区域的退避位置。通过摄像部进行拍摄时，通过驱动部使摄像部从上述退避位置向与包含带电粒子束的照射轴的照射区域对应的摄像位置移动。并且，在该摄像位置，通过摄像部对多叶准直器的开口部进行拍摄。如此通过使摄像部能够相对于从照射部照射的带电粒子束的照射轴进退，从而无需如摄像部的设置位置被固定时那样在多叶准直器与摄像部之间配置半透射镜，因此能够直接对多叶准直器的开口部进行拍摄。因此，能够防止产生通过摄像部拍摄的摄像图像失真等不良情况。由此，能够获得多叶准直器的开口部的清晰的摄像图像。
优选摄像部安装于能够相对于带电粒子束的照射轴进退的安装支架上，驱动部使安装支架在摄像位置与退避位置之间移动，安装支架处于退避位置时，安装支架上比摄像部更靠带电粒子束的照射轴侧设置有用于从带电粒子束保护摄像部的屏蔽壁。如此通过设置用于从带电粒子束保护摄像部的屏蔽壁，使在带电粒子束的照射中给摄像部带来的带电粒子束损伤得到抑制。
此时，优选安装支架上还安装有对多叶准直器的开口部照射光的光源部。通过如此设置光源部，在安装支架处于摄像位置的状态下，光从光源部直接朝向多叶准直器的开口部照射，因此在通过摄像部对多叶准直器的开口部进行拍摄时，多叶准直器的开口部被照射。因此，能够获得更清晰的多叶准直器的开口部的摄像图像。
光源部优选以安装支架处于摄像位置上时位于带电粒子束的照射轴上的方式安装在安装支架上。带电粒子束照射装置中，有时在多叶准直器的下方配置有被照射体准直器。被照射体准直器按每个被照射体制作，具有与被照射体的照射目标物（患部）匹配的开口部。并且，每当变换被照射体时，需人工更换被照射体准直器，因此必须防止产生对于安装方向的人为的失误。此时，在安装支架处于摄像位置的状态下，光以带电粒子束的照射轴为中心从光源部经被照射体准直器的开口部朝向被照射体照射，因此到达被照射体的光的影子的形状呈与被照射体准直器的开口部相似的形状。因此，通过比较该光的影子的形状和预先拍摄到的图像或照片中的照射目标物的形状，能够准确地进行被照射体准直器的安装方向的确认。
发明效果
根据本发明能够获得多叶准直器的开口部的清晰的摄像图像。由此，即使不特别对摄像部的输出图像数据进行复杂的误差修正处理等，也能够通过图像确认多叶准直器的开口部的形状是否呈计划般的形状。
附图说明
图1是表示具备本发明所涉及的带电粒子束照射装置的一实施方式的带电粒子束治疗装置的立体图。
图2是图1中示出的带电粒子束治疗装置的示意结构图。
图3是将图2中示出的准直器形状确认单元与驱动控制系统一同表示的结构图。
图4是表示图2中示出的准直器形状确认单元处于摄像位置及退避位置的状态的示意图。
图5是表示通过图3中示出的控制器执行的详细处理顺序的流程图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明所涉及的带电粒子束照射装置的优选实施方式进行详细说明。
图1是表示具备本发明所涉及的带电粒子束照射装置的一实施方式的带电粒子束治疗装置的立体图，图2是图1中示出的带电粒子束治疗装置的示意结构图。各图中，带电粒子束治疗装置1为例如对患者A体内的患部即肿瘤部（照射目标物）B照射带电粒子束P而进行癌症治疗的装置。作为带电粒子束可以例举质子束和重粒子束等。
带电粒子束治疗装置1具备以包围治疗台2的方式设置的旋转机架3及安装于该旋转机架3上且能够通过旋转机架3绕治疗台2旋转的带电粒子束照射装置4。
并且，带电粒子束治疗装置1还具备回旋加速器（加速器）5。回旋加速器5设置于远离旋转机架3的位置，使通过离子源（未图示）生成的带电粒子束加速而射出。从回旋加速器5射出的带电粒子束经射束传输系统（未图示）供给给带电粒子束照射装置4。另外，回旋加速器5还能够与旋转机架3一体地旋转。
带电粒子束照射装置4具有沿带电粒子束P的照射方向依次配置的散射体6、隆起滤过板7、多叶准直器8及患者准直器（被照射体准直器）18。散射体6、隆起滤过板7及多叶准直器8安装于带电粒子束照射装置4的箱体4a上。
散射体6由铅板等形成，且将由回旋加速器5供给的带电粒子束扩大成宽射束。隆起滤过板7调整被散射体6扩大的带电粒子束的剂量分布。具体而言，隆起滤过板7以与患者A的肿瘤部B的厚度（照射方向的长度）对应的方式对带电粒子束给予扩展布拉格尖峰（SOBP）。这种散射体6及隆起滤过板7构成照射带电粒子束P的照射部。
多叶准直器8配合患者A的肿瘤部B的形状而设定带电粒子束P的照射范围（照射野）。具体而言，多叶准直器8具有例如由黄铜制的多个叶片构成的1对叶片群8a、8b。叶片群8a、8b以相互对接的方式配置。在这些叶片群8a、8b间形成有使带电粒子束P通过的开口部8c。通过使叶片群8a、8b的叶片个别地在长边方向上进退，能够使开口部8c的位置及形状变化。另外，多叶准直器8在例如患者A的肿瘤部B较大时使用。
患者准直器18在多叶准直器8的下方被能够装卸地安装于带电粒子束照射装置4的箱体4a上。患者准直器18与多叶准直器8同样地配合患者A的肿瘤部B的形状而设定带电粒子束P的照射范围。患者准直器18根据每一位患者A制作，具有使带电粒子束P通过的开口部18a。开口部18a具有与患者A的肿瘤部B匹配的尺寸及形状。使用多叶准直器8时，将患者准直器18从箱体4a卸下。另外，使用患者准直器18时，将多叶准直器8的开口部8c设为大于实际的肿瘤部B。
在隆起滤过板7与多叶准直器8之间，配置有能够相对于带电粒子束P的照射轴Q进退的准直器形状确认单元9。准直器形状确认单元9与多叶准直器8相距例如400mm左右。另外，多叶准直器8与带电粒子束P的目标（患者A的体表）之间的距离例如为100mm左右。
如图2及图3所示，准直器形状确认单元9具有平板状的安装支架10。另外，图3是从多叶准直器8侧观察准直器形状确认单元9的图。在安装支架10的背面邻接安装有摄像机（摄像部）11和投光器（光源部）12。摄像机11例如由CCD相机构成。摄像机11为了确认多叶准直器8的开口部8c的形状而对多叶准直器8的开口部8c进行拍摄。
投光器12例如由LED构成，朝向多叶准直器8的开口部8c照射光（可见光和紫外线等）。由此，通过摄像机11对多叶准直器8的开口部8c进行拍摄时，开口部8c通过投光器12被照射。并且，在患者准直器18被安装于箱体4a上的状态下，从投光器12朝向多叶准直器8照射光，则该光通过多叶准直器8的开口部8c及患者准直器18的开口部18a而照射患者A的体表。因此，通过将照射于患者A的体表的光（影子）的形状以目视确认的同时与患者A的肿瘤部B的照片和图像数据比较，从而可知晓患者准直器18的安装方向是否正确。
并且，相对于安装支架10的背面的摄像机11及投光器12，在带电粒子束P的照射轴Q侧的位置安装有用于从带电粒子束P保护摄像机11及投光器12的屏蔽壁13。屏蔽壁13由铅板等形成。
在安装支架10的两端部分别设置有滑动部14。并且，在安装支架10的两侧分别配置有贯穿滑动部14且向相对于带电粒子束P的照射轴Q垂直的方向延伸的导杆15。导杆15固定于箱体4a。由此，准直器形状确认单元9能够沿各导杆15在与包含带电粒子束P的照射轴Q的照射区域R对应的摄像位置（参考图3中的双点划线）与从包含带电粒子束P的照射轴Q的照射区域R远离的退避位置之间移动。另外，准直器形状确认单元9通常处于如图3中示出的退避位置。
此时，准直器形状确认单元9处于如图4（a）所示的摄像位置时，优选投光器12安装于安装支架10上，以便投光器12的光出射口位于带电粒子束P的照射轴Q上。由此，由于多叶准直器8的开口部8a被有效地照射，因此能够精确度较高地进行基于摄像机11的开口部8a的形状确认。并且，为了使通过患者准直器18的开口部18a而照射到患者A的体表的光的形状与开口部18a呈相似形状，通过将该光的形状和预先拍摄到的图像和照片中的患者A的肿瘤部B的形状进行比较，从而能够确认患者准直器18是否正确地被安装于箱体4a上。
并且，在准直器形状确认单元9处于如图4（b）所示的退避位置的状态下，摄像机11相对于投光器12配置于带电粒子束P的照射轴Q的相反侧，屏蔽壁13相对于投光器12配置于带电粒子束P的照射轴Q侧。由此，能够通过屏蔽壁13从带电粒子束P充分保护摄像机11及投光器12。另外，作为屏蔽壁13，也可设为例如包围摄像机11及投光器12的结构等，而非仅配置在比投光器12更靠带电粒子束P的照射轴Q侧的结构。
并且，如图3所示，带电粒子束照射装置4还具有使准直器形状确认单元9在退避位置与摄像位置之间进行往复移动的驱动部16和与摄像机11、投光器12及驱动部16连接的控制器17。
驱动部16由气缸、空气源及电磁阀等构成。此时，气缸的活塞与一侧的滑动部14连结。另外，除此之外作为驱动部16也可由滚珠丝杠及电磁马达等构成。
控制器17控制投光器12及驱动部16，并且根据基于摄像机11的摄像图像来判断是否对患者A体内的肿瘤部B照射带电粒子束P。
图5是表示通过控制器17执行的详细处理顺序的流程图。本处理为患者准直器18未安装于箱体4a上时的处理，在对患者A体内的肿瘤部B照射带电粒子束P之前执行。
图5中，首先以使准直器形状确认单元9从退避位置移动到摄像位置的方式控制驱动部16（顺序S101）。接着，以使从投光器12朝向多叶准直器8的开口部8c照射光的方式控制投光器12（顺序S102）。接着，输入通过摄像机11摄像的多叶准直器8的开口部8c的图像（顺序S103）。
接着，将多叶准直器8的开口部8c的图像数据与通过治疗计划装置（未图示）计划的多叶准直器8的开口部8c的形状数据进行比较来判定多叶准直器8的开口部8c的形状是否呈计划般的形状（顺序S104）。
判定为多叶准直器8的开口部8c的形状呈计划般的形状时，判断为实施带电粒子束P的照射（顺序S105），且将其意思通知给主控制装置（未图示）。另一方面，判定为多叶准直器8的开口部8c的形状未呈计划般的形状时，判断为不实施带电粒子束P的照射（顺序S106），将其意思通知给主控制装置。
并且，执行顺序S105、S106之后，以使准直器形状确认单元9从摄像位置移动到退避位置的方式控制驱动部16（顺序S107）。
在顺序S105中判断为实施带电粒子束P的照射时，之后对患者A体内的肿瘤部B照射带电粒子束P。此时，易受放射线辐射的摄像机11及投光器12通过屏蔽壁13从带电粒子束P受到保护，因此带电粒子束P几乎不会损伤摄像机11及投光器12。
如以上在本实施方式中，通过摄像机11对多叶准直器8的开口部8c进行拍摄时，使具有摄像机11的准直器形状确认单元9从退避位置移动到摄像位置，因此无需如摄像机11的设置位置被固定时那样，在多叶准直器8与摄像机11之间配置半透射镜，而能够通过摄像机11直接对多叶准直器8的开口部8c进行拍摄。因此，不会发生基于摄像机11的摄像图像因半透射镜而失真等不良情况，而能够获得多叶准直器8的开口部8c的轮廓形状清晰的摄像图像。
由此，能够准确知晓多叶准直器8的开口部8c的轮廓形状是否呈计划般的形状，因此，能够有效地发现多叶准直器8的不良情况等。并且，无需为了确认多叶准直器8的开口部8c的轮廓形状而对摄像机11的输出图像数据进行复杂的补正，因此无需进行复杂的图像处理和运算处理。
另外，本发明不限定于上述实施方式。例如加速器不限定于回旋加速器，也可以是其他加速器（同步加速器、同步回旋加速器或直线加速器等）。并且，不限定于使用旋转机架的结构，也可设为将带电粒子束照射装置4相对于治疗台2固定的固定照射方式。
散射体6和/或隆起滤过板7并非必不可少，也可省略。
准直器形状确认单元9与多叶准直器8之间的距离不限定于400mm左右，也可以是其他距离。并且，多叶准直器8与患者之间的距离不限定于100mm左右，也可以是其他距离。
投光器12不限定于LED，也可使用其他发光体（例如日光灯或白炽灯）。
摄像机11并不限定于CCD相机，也可使用其他照相机（例如，CMOS相机）。并且，并不限定于在1个安装支架10上安装摄像机11及投光器12两者的结构，也可分别设置安装摄像机11的支架和安装投光器12的支架。
屏蔽壁13并不限定于安装在安装支架10上的结构，也可安装在其他部件（例如，箱体4a）上。总之，摄像机11和/或投光器12在退避位置时，只要能从放射线保护摄像机11及/或投光器12即可。
安装支架10并不限定于以直线状移动且在摄像位置与对比位置之间移动的结构，也可为描绘其他的轨道而移动的结构（例如在杆的一端安装旋转轴，且在该杆的另一端安装支架的结构）。
投光器12不限定于准直器形状单元9在摄像位置时，投光器12的光射出口位于照射轴Q上的结构，投光器12也可设为不位于照射轴Q上的结构。
并且，上述实施方式中，虽然将安装摄像机11及投光器12的安装支架13设为平板状，但作为安装支架13的形状也可以是箱状或框架状等。
并且，将在安装支架10上安装有摄像机11、投光器12及屏蔽壁13的准直器形状确认单元9设为能够相对于带电粒子束P的照射轴Q进退，但也可设为能够仅使摄像机11相对于带电粒子束P的照射轴Q进退。
并且，虽然设为通过控制器17判定多叶准直器8的开口部8c的形状是否呈计划般的形状，并判断是否照射带电粒子束P，但并不特别限定于此，也可由操作员观察多叶准直器8的开口部8c的摄像图像来确认多叶准直器8的开口部8c的形状是否呈计划般的形状，并决定是否照射带电粒子束P。
并且，在上述实施方式中所述的直接摄像是指不使用半透射镜等的反射而进行拍摄，为了使摄像图像更加清晰，包括如在多叶准直器8与摄像机11之间夹入薄片等的方法是不言而喻的。
产业上的可利用性
本发明能够用于带电粒子束照射装置。
符号的说明
4-带电粒子束照射装置，6-散射体（照射部），7-隆起滤过板（照射部），8-多叶准直器，8c-开口部，10-安装支架，11-摄像机（摄像部），12-投光器（光源部），13-屏蔽壁，16-驱动部，18-患者准直器（被照射体准直器），18a-开口部，A-患者（被照射体），B-肿瘤部（照射目标物），P-带电粒子束，Q-照射轴，R-照射区域。

Claims (4)

1.一种带电粒子束照射装置，其具备：照射部，向被照射体照射带电粒子束；及多叶准直器，设定从所述照射部照射的带电粒子束的照射范围，该带电粒子束照射装置的特征在于，具备：
摄像部，设置成能够在所述照射部与所述多叶准直器之间相对于从所述照射部照射的带电粒子束的照射轴进退，直接对所述多叶准直器的开口部进行拍摄；及
驱动部，在与包含所述带电粒子束的照射轴的照射区域对应的摄像位置与远离所述照射区域的退避位置之间使所述摄像部移动。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束照射装置，其特征在于，
所述摄像部安装于能够相对于所述带电粒子束的照射轴进退的安装支架上，
所述驱动部使所述安装支架在所述摄像位置与所述退避位置之间移动，
所述安装支架在所述退避位置时，所述安装支架上的比所述摄像部更靠所述带电粒子束的照射轴侧的位置上设置有用于从所述带电粒子束保护所述摄像部的屏蔽壁。
3.根据权利要求2所述的带电粒子束照射装置，其特征在于，
所述安装支架上还安装有对所述多叶准直器的开口部照射光的光源部。
4.根据权利要求3所述的带电粒子束照射装置，其特征在于，
所述光源部以所述安装支架在所述摄像位置上时位于所述带电粒子束的照射轴上的方式安装在所述安装支架上。
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