CN104971443B - 带电粒子束照射系统和带电粒子束照射系统的运转方法 - Google Patents

带电粒子束照射系统和带电粒子束照射系统的运转方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104971443B
CN104971443B CN201510160689.9A CN201510160689A CN104971443B CN 104971443 B CN104971443 B CN 104971443B CN 201510160689 A CN201510160689 A CN 201510160689A CN 104971443 B CN104971443 B CN 104971443B
Authority
CN
China
Prior art keywords
charged particle
mentioned
particle beam
amplitude
high frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510160689.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104971443A (zh
Inventor
冈崎贵美子
西内秀晶
森山国夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of CN104971443A publication Critical patent/CN104971443A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104971443B publication Critical patent/CN104971443B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H13/00—Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons
    • H05H13/04—Synchrotrons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1087—Ions; Protons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods

Abstract

本发明提供带电粒子束照射系统以及带电离子束照射系统的运转方法。缩短带电粒子束出射停止时的停止时间，并且抑制带电粒子束的运动量分散。首先，在射束出射开始时将加速用高频电压的振幅值保持在第一振幅值(V1)。如果射束出射的照射剂量达到了规定剂量，则使向加速空腔(15)施加的加速用高频电压的振幅值从第一振幅值(V1)增加到第二振幅值(V2)。然后，在照射剂量达到目标剂量(331)的时刻达到第二振幅值(V2)，并且原样地保持该值。接着，到下一次的照射开始之前使向加速空腔(15)施加的加速用高频电压的振幅值从第二振幅值(V2)减少到第一振幅值(V1)，在射束出射开始时保持在第一振幅值(V1)。

Description

带电粒子束照射系统和带电粒子束照射系统的运转方法
技术领域
本发明涉及一种粒子线治疗系统的带电粒子束照射系统及其运转方法，特别涉及适合于用于向癌症患部照射质子、碳离子等带电粒子束(离子束)而进行治疗的粒子线治疗系统的带电粒子束照射系统及其运转方法。
背景技术
近年来，癌症罹患率正在增加。与之伴随地，各种癌症的治疗方法也在进步，粒子线治疗也是其之一。粒子线治疗是对质子、碳离子等带电粒子束进行加速，向癌症的病灶照射来破坏癌细胞的DNA的放射线治疗的方法之一。通过低侵害，对身体的负担少，能够较高地维持治疗后的生活质量，因此近年来受到关注。
粒子线治疗系统由带电粒子束产生装置、高能量射束输送系统以及照射装置和控制它们的控制装置构成。
在该粒子线治疗系统中，在通过照射装置与患部形状一致地照射带电粒子束时，通过电磁铁扫描地向患部照射射束的扫描照射法正在被关注。
在扫描照射法中，将成为患部的照射对象针对相对于体表的每个深度分割为被称为层的照射区域，将该层的平面上分割为称为点的细致的剂量管理区域。在其上，射束的照射一边对照射平面上的每个点管理剂量一边扫描带电粒子束，通过变更所照射的带电粒子束的能量来实现照射平面的变更。
具体地说，设定扫描电磁铁的电流值，如果到达目标点，则进行设定的剂量的照射，如果照射剂量达到设定值，则移动到下一个点。如果照射位置的移动结束，则再次出射带电粒子束，重复到一个层内的照射结束为止。如果向一个层的照射结束，则变更为下一个层的能量，重复进行同样的照射。将这样在照射点之间的移动过程中断开照射带电粒子束的方法称为点扫描法。
在点扫描法中，能够进行与患部形状一致的带电粒子束的照射，不需要如现有的散射体照射法那样大丸药、准直仪等与患部形状一致的患者用具。由此，能够高效地向患部照射从带电粒子束产生装置向照射装置供给的带电粒子束。
作为粒子线治疗系统中的带电粒子束产生装置，广泛利用了同步加速器。作为从该同步加速器向照射装置的射束出射法，已知高频射束出射法。
在高频射束出射法中，是通过出射用高频电压的施加来增大盘旋带电离子束的电子回旋加速器振动振幅而从超过了稳定界限条件的振幅大的粒子出射的方法。
该出射法能够在出射过程中将构成同步加速器的电磁铁的设定值设定为固定，因此能够实现出射带电粒子束的轨道稳定度高、照射带电粒子束的高精度的照射位置控制。另外，通过在各点的照射结束时停止(关闭：OFF)出射用高频电压，能够容易地停止带电粒子束(例如参照非专利文献1)。
但是，在停止(OFF)出射用高频电压后到实际切断出射带电粒子束为止，花费与盘旋带电粒子束的同步加速器振动周期对应的时间。因此，要求缩短带电粒子束停止时间的方法。
带电粒子束停止时间被同步加速器振动规定，因此为了缩短带电粒子束停止时间，必须提高同步加速器振动。为了提高该同步加速器振动，需要提高加速用高频电压。但是，在射束出射时始终提高加速用高频电压，会从出射时的带电粒子束的运动量分散大的部分出射，因此存在有可能带电粒子束的射程的变动大，带电粒子束的照射量相对于目标值产生偏差的问题。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：Nuclear Instruments and Method In Physics Research A 489卷(2002年)的第59～67页
发明内容
本发明提供一种带电粒子束照射系统和带电粒子束照射系统的运转方法，其能够缩短带电粒子束出射停止时的停止时间，并且抑制带电粒子束的运动量分散。
为了解决上述问题，例如采用专利请求范围所记载的结构。
本发明包含多个解决上述问题的手段，但如果列举其一个例子，则是一种带电粒子束照射系统，具备：同步加速器，其加速带电粒子束而出射；照射装置，其照射从该同步加速器出射的上述带电粒子束；射束输送系统，其将上述带电粒子束从上述同步加速器引导到上述照射装置；控制装置，其控制上述同步加速器、上述射束输送系统和上述照射装置，在该带电粒子束照射系统中，上述同步加速器具备通过高频加速电压将上述带电粒子束加速到预定的能量为止的加速空腔，上述控制装置具备：加速用高频控制部，其控制向上述加速空腔施加的高频电压，在上述带电粒子束的照射剂量达到规定剂量时，进行使向上述加速空腔施加的高频电压的振幅值增加，并且直到上述带电粒子束的下一次照射开始前为止使该增加后的高频电压的振幅值减少的控制。
根据本发明，能够缩短带电粒子束出射停止时的停止时间，并且抑制带电粒子束的运动量分散。
附图说明
图1是表示粒子线治疗系统的结构的一个例子的图。
图2是表示本发明的带电粒子束照射系统的实施方式的出射带电粒子束的电流波形的一个例子的图。
图3是表示本发明的带电粒子束照射系统中的实施加速用高频电压的定时控制的加速用控制装置及其外围的设备的结构的一个例子的图。
图4是表示本发明的带电粒子束照射系统的实施方式的加速用高频电压的振幅值增加和减少的开始定时的决定方法的一个例子的图。
图5是表示现有方法的出射带电粒子束的电流波形的一个例子的图。
附图标记说明
1：粒子线照射系统；10a：入射带电粒子束；10b：加速带电粒子束；10c：出射带电粒子束；10d：照射带电粒子束；10e1：本实施方式的剩余的照射射束；10e2：现有方法的剩余的照射射束；11：带电粒子束产生装置；12：入射器；13：同步加速器；14：射束输送系统；15：加速空腔；16：偏向电磁铁；17：加速用高频放大器；18：加速用控制装置；181：加速用高频信号；182：模式生成器；185：模式生成定时信号；186：定时控制器；187：规定剂量；188：剂量脉冲；19：出射用高频电极；20：出射用高频放大器；21：出射用控制装置；211：出射用高频信号；30：照射装置；31：剂量监视器；32：扫描电磁铁；33：照射控制装置；331：目标剂量；332：带电粒子束出射控制指令；333：下一次点照射准备信号；34：累计剂量计数器；341：计数值；35：比较器；351：比较器输出信号；40：加速器控制装置；41：统一控制装置；42：存储装置；43：治疗计划装置；50：定时系统；51：定时信号。
具体实施方式
使用图1～图5说明本发明的带电粒子束照射系统和带电粒子束照射系统的运转方法的实施方式。
图1是表示粒子线治疗系统的结构的一个例子的图，图2是表示本发明的带电粒子束照射系统的实施方式的出射带电粒子束的电流波形的一个例子的图，图3是表示本发明的带电粒子束照射系统中的实施加速用高频电压的定时控制的加速用控制装置及其外围的设备的结构的一个例子的图，图4是表示本发明的带电粒子束照射系统的实施方式的加速用高频电压的振幅值增加和减少的开始定时的决定方法的一个例子的图，图5是表示现有方法的出射带电粒子束的电流波形的一个例子的图。
如图1所示，本实施方式的粒子线治疗系统1具备带电粒子束产生装置11、高能量射束输送系统14、照射装置30以及控制系统。
带电粒子束产生装置11具备带电粒子源(未图示)、入射器12以及同步加速器13。带电粒子源与入射器12连接，入射器12与同步加速器13连接。入射器12将通过带电粒子源产生的带电粒子束加速到能够入射到同步加速器13的能量。通过入射器12加速后的入射带电粒子束10a入射到同步加速器13。
同步加速器13具备向沿着盘旋轨道盘旋的带电粒子束10b施加高频电压而加速到目标的能量的高频加速装置(加速空腔)15、增大正在盘旋的带电粒子束的电子回旋加速器振动振幅的出射用高频电极19、从盘旋轨道取出带电粒子束的出射用偏向器19b和偏向电磁铁16。
高能量射束输送系统14将带电粒子束产生装置11和配置在治疗室内的照射装置30连接起来，将从带电粒子束产生装置11出射的带电粒子束10c输送到照射装置30。
照射装置30由使通过射束输送系统14输送的带电粒子束向水平和垂直方向偏向而与照射对象的截面形状一致地进行二维扫描的扫描电磁铁32、监视通过该扫描电磁铁32扫描的带电粒子束10d的位置、大小(形状)、剂量的剂量监视器31等构成。
粒子线治疗系统1的控制系统具备控制带电粒子束产生装置11和高能量射束输送系统14的加速器控制装置40、统一地控制粒子线治疗系统1整体的统一控制装置41、计划向患者的带电粒子束照射条件的治疗计划装置43、存储通过该治疗计划装置43计划的信息、带电粒子束产生装置11和高能量射束输送系统14的控制信息等的存储装置42、生成/输出用于实现构成带电粒子束产生装置11的设备的同步控制的定时信号51的定时系统50、加速用控制装置18、出射用控制装置21、输出用于从同步加速器13出射射束的射束出射控制指令332的照射控制装置33、计数剂量监视器31中的剂量值的累计剂量计数器34、比较累计剂量计数器34中的计数值和目标值的比较器35、为了担保患者的安全而与统一控制装置41独立的联锁系统(未图示)。出射用控制装置21控制在从带电粒子束产生装置11向高能量射束输送系统14出射带电粒子束时利用的高频电压。加速用控制装置18控制用于加速在同步加速器13内盘旋的带电粒子束的高频电压。
在上述同步加速器13中，向加速空腔15施加通过加速用高频放大器17放大加速用高频信号181而生成的高频电压。由此，入射到同步加速器13的带电粒子束10b在通过加速空腔15时被赋予能量，由此被加速到希望的能量。这时，与同步加速器内带电粒子束10b的盘旋能量的增加一致地提高偏向电磁铁16、四极电磁铁(未图示)等的磁场强度和向加速空腔15施加的高频电压的频率，以便在同步加速器内盘旋的带电粒子束10b的盘旋轨道为恒定。
加速到希望的能量的带电粒子束10b通过出射准备控制，形成能够根据四极电磁铁和六极电磁铁(未图示)的励磁量出射盘旋带电粒子束10b的条件(盘旋带电粒子束的稳定界限条件)。然后，在确认了出射准备控制结束后，通过出射用高频放大器20放大从出射用控制装置21输出的出射用高频信号211而生成出射用高频电压。然后，向出射用高频电极19施加所生成的出射用高频电压，增大在同步加速器13内盘旋的带电粒子束10b的电子回旋加速器振动振幅。通过该电子回旋加速器振动振幅的增大，超过了稳定界限条件的盘旋带电粒子束10b从同步加速器13出射到高能量射束输送系统14。由出射用控制装置21，通过向出射用高频电极19施加的出射用高频信号211的开/关控制，能够实现从同步加速器13的带电粒子束出射控制。这时，在出射射束时向加速空腔15施加的加速用高频电压维持所施加的状态。即，在出射用高频信号为关的情况下，也不停止施加加速用高频电压。
通过高能量射束输送系统14向照射装置30输送从同步加速器13出射的带电粒子束10c。在照射装置30中，通过测量向患者照射的带电粒子束10d的照射剂量的剂量监视器31逐次确认所照射的带电粒子束10d的剂量强度，通过扫描电磁铁32与患部形状一致地扫描带电粒子束10d。另外，患部深度方向的带电粒子束射程变更对通过同步加速器13加速的带电粒子束10d的能量进行变更而出射，由此形成与患部形状一致的照射视野。
在此，说明在本实施方式中重要的同步加速器振动的控制。
如上述那样，通过设置在射束的盘旋轨道上的加速空腔15，在带电粒子束每次在同步加速器内盘旋时施加加速用高频电压，来进行同步加速器中的带电粒子束的加速。通过该加速空腔15施加高频电压，由此形成被称为高频斗式(bucket)的稳定区域。
该高频斗式表示出能够相对于加速用高频电压的相位稳定地盘旋的带电粒子束的运动量幅度，高频斗式的高度由加速用高频电压的振幅值规定。
在同步加速器内盘旋的带电粒子中，与加速用高频电压的频率一致的盘旋粒子与加速用高频电压所规定的运动量一致，因此分布在加速用高频电压的中心相位。另外，从加速用高频电压的频率偏离的盘旋粒子从加速用高频电压所规定的运动量相对地偏离，因此分布在从高频电压的中心相位偏离的区域中，在高频斗式内的相位空间上盘旋运动。将该高频斗式内的相位空间上的盘旋运动称为同步加速器振动。带电粒子束一边进行同步加速器振动一边在高频斗式内盘旋，因此对于带电粒子束稳定地盘旋来说是重要的运动。
同步加速器振动频率(fSYNC)由下面的公式1表示，能够根据加速用高频电压(VRF)、盘旋频率(Ω)以及同步相位()控制。
(公式1)
在此，同步加速器振动对在同步加速器内盘旋的带电粒子束产生的影响在加速时和出射时不同，因此以下使用公式1进行说明。
在带电粒子束的加速时，通过提高在同步加速器内盘旋的带电粒子束的盘旋频率，带电粒子束的能量(即运动量)增大。这时，如果同步加速器振动大，在高频斗式内盘旋的带电粒子的振动周期变短，因此由于因加速控制产生的运动量的增大和因同步加速器振动产生的运动量的变动，有可能产生带电粒子束损失。因此，在加速控制时，需要缓和加速用高频电压(VRF)和同步相位(φS)的变化，抑制同步加速器振动的急剧变化。
另一方面，在带电粒子束的出射时，对加速用高频电压(VRF)和盘旋频率(Ω)都固定地控制，因此同步加速器振动固定。另外，通过出射用高频电压的施加而增大电子回旋加速器振动振幅，由此带电粒子束从稳定界限中向稳定界限外出射。这时的带电粒子束的响应、即射束接通/断开响应时间依存于同步加速器振动频率(fSYNC)。
在此，在出射控制中通过始终提高加速用高频电压(VRF)，能够提高同步加速器振动频率(fSYNC)，加速带电粒子束的接通/断开响应时间。但是，盘旋带电粒子束由于同步加速器振动而具有从运动量高的带电粒子束出射的倾向，因此具有以下的问题，即如果提高加速用高频电压(VRF)，则从同步加速器出射的带电粒子束的运动量变化变大。
因此，在本实施方式中，着眼于带电粒子束停止时间被同步加速器振动规定，实施以下的控制，即在带电粒子束停止时通过加速用高频电压控制同步加速器振动，由此在缩短带电粒子束停止时间的同时，降低从同步加速器出射的带电粒子束的运动量变化。以下，一边与现有方法比较一边说明其详细。
在图5中表示现有方法的高频电压的控制时序图，在图2中表示本发明的高频电压的控制时序图。
在图5中，在现有方法中，加速用高频电压在带电粒子束停止时和出射时是固定的，通过出射用高频电压的接通/断开来控制带电粒子束停止和出射。因此，在现有方法中，如上述那样，从停止(OFF)出射用高频电压到实际切断出射带电粒子束为止，花费与盘旋带电离子束的同步加速器振动周期对应的时间，产生图5(d)所示那样的伴随着带电粒子束停止的剩余的照射射束10e2。
与此相对，在本发明中，如图2所示，通过在带电粒子束的停止时提高加速用高频电压的振幅值，来提高同步加速器振动，缩短带电粒子束停止时间。然后，到再次出射射束之前为止使加速用高频电压的振幅值恢复为原来的值，抑制带电粒子束出射时的运动量分散(射程变动)。
使用图3说明用于实施该控制的加速用高频电压的控制方块图。
在图3中，加速用控制装置18具备：模式生成器182，其生成在通过剂量监视器31的带电粒子束达到了规定剂量的定时，将加速用高频电压的振幅值从第一振幅值181a(V1)增加到第二振幅值181b(V2)的电压模式，并且生成用于到下一次的照射开始为止将加速用高频电压的振幅值从第二振幅值V2减少到第一振幅值V1的电压模式；定时控制器186，其控制加速用高频电压(VRF)的模式生成定时。
定时控制器186根据比较器35输出的比较器输出信号351的内容和从加速器控制装置40输出的目标剂量331和规定剂量187，生成模式生成定时信号185，向模式生成器182输出。
模式生成器182与模式生成定时信号185的内容对应地，生成将向加速空腔15施加的加速用高频电压的振幅值从V1增加到V2的电压模式，并且生成用于将振幅值从V2减少到V1的电压模式，将生成的电压模式作为加速用高频信号181输出到加速用高频放大器17。然后，加速用高频信号181被加速用高频放大器17放大，向加速空腔15施加高频电压。
在图3中，通过在点照射开始时被归零了的累计剂量计数器34对从剂量监视器31输出的剂量脉冲188进行相加计数，将计数值341输出到比较器35。在比较器35中，比较从加速器控制装置40输出并对每个点预先设定了值的目标剂量331以及规定剂量187与累计剂量计数器34的计数值341。然后，在计数值341达到了规定剂量187时，向加速用控制装置18的定时控制器186输出表示达到了规定剂量的比较器输出信号351。接受了该信号的输入的定时控制器186向模式生成器182输出用于生成到计数值341达到目标剂量331为止使加速用高频电压从V1增加到V2的电压模式的模式生成定时信号185。在模式生成器182中，接受该信号的输入，生成将加速用高频电压的振幅值从V1增加到V2的电压模式，输出到加速用高频放大器17。该增加的电压模式并不限于图2(e)所示那样的线性的增加模式，可以是时间上连续地增加的模式、阶段地增加的模式。
此外，以下参照图4说明规定剂量187的决定方法的一个例子。
在图4中，如果将从同步加速器13出射，通过照射装置30照射的带电粒子束的每单位时间的增加剂量定义为剂量率λ，则能够根据出射用高频电压的强度控制该剂量率λ，因此剂量率λ是预先赋予的参数。
在此，如果将把加速用高频电压的振幅值从第一振幅值181a(V1)向第二振幅值181b(V2)提高所需要的时间设为ΔTO，将在该ΔTO的期间上升的剂量值设为ΔD，则表示为
ΔTO＝ΔD/λ ……(2)。
如果对该公式(2)进行变形，则表示为
λΔTO＝ΔD＝目标剂量-规定剂量 ……(3)。
由此，可以如下式(4)那样将规定剂量定义为
规定剂量＝目标剂量-λΔTO ……(4)。
在此，加速用高频电压的振幅值必定达到V2，因此如果在公式(4)中，根据时间的富裕而追加Tx量的时间，则理想的是如下式(5)所示，将规定剂量设为
规定剂量＝目标剂量-λ(ΔTO+Tx) ……(5)。
同样，比较器35在计数值341达到了目标剂量331时，向照射控制装置33输出目标剂量达到定时信号，照射控制装置33根据该比较器35的输出信号，输出射束出射控制指令332的停止指令，出射用控制装置21将出射用高频电压设为断开。
在此，如果始终保持提高加速用高频电压的振幅值，则带电粒子束出射时的高频斗式的高度变高，盘旋带电粒子束的运动量分散沿着高频斗式的高度扩散。伴随于此，出射带电粒子束的运动量分散(射程变动)逐渐增大，因此在该方法中，有可能无法满足预定的出射带电粒子束性能。
因此，定时控制器186如果接收到表示扫描电磁铁32的电流值达到下一次点照射的目标电流值、射束输送系统14内的高速转向电磁铁(未图示)成为断开等的下一次点照射准备信号333的输入，则向模式生成器182输出用于生成使加速用高频电压从V2减少到V1的电压模式的模式生成定时信号185。在模式生成器182中，接收该信号的输入，生成使加速用高频电压的振幅值从V2减少到V1的电压模式，向加速用高频放大器17输出。照射控制装置33如果判定为该加速用高频电压的振幅值成为V1，则进行控制使得开始下一次点的照射的开始。对于该减少的电压模式，也并不限于图2(e)所示那样的线性的减少模式，可以为时间上连续地减少的模式、阶段性地减少的模式。
通过这样的加速用控制装置18内的定时控制器186和模式生成器182生成模式，并向加速用高频放大器17发送，由此实施本发明的向加速空腔15施加的加速用高频电压的振幅值的增减的控制。根据该定时控制，在带电粒子束出射时，与现有方法同样地是施加了加速用高频电压的状态，控制加速用高频电压，使得从点剂量值超过了规定剂量时开始提高加速用高频电压的振幅值，在点剂量达到了目标剂量时将电压保持为固定，到下一次的照射的开始为止开始降低加速用高频电压的振幅值。由此，与图5(d)所示那样的现有方法的剩余的照射射束10e2相比能够大幅减少图2(c)所示那样的剩余的照射射束10e1，能够降低剩余剂量。
通过这样在从同步加速器13的射束出射控制时和射束出射停止时切换向加速空腔15施加的高频电压的振幅值，在射束出射停止(OFF)前提高向加速空腔施加的高频电压的振幅值，由此能够提高射束停止时的同步加速器振幅频率，能够缩短带电粒子束停止时间。另外，在开始射束出射(ON)之前降低加速用高频电压，由此能够抑制射束出射时的运动量分散(射程变动)，能够抑制带电粒子束的照射量相对于目标值产生偏差的情况。
此外，本发明并不限于上述实施方式，能够进行各种变形、应用。为了容易理解地说明本发明而详细说明了上述实施方式，但是并不一定限于具备所说明的全部结构。

Claims (3)

1.一种带电粒子束照射系统，具备：
同步加速器，其使带电粒子束加速而出射；
照射装置，其照射从该同步加速器出射的上述带电粒子束；
射束输送系统，其将上述带电粒子束从上述同步加速器引导到上述照射装置；以及
控制装置，其控制上述同步加速器、上述射束输送系统和上述照射装置，
该带电粒子束照射系统的特征在于，
上述同步加速器具备通过高频加速电压将上述带电粒子束加速到预定的能量为止的加速空腔，
上述控制装置具备：加速用高频控制部，其控制向上述加速空腔施加的高频电压，在上述带电粒子束的照射剂量达到规定剂量时，进行使向上述加速空腔施加的高频电压的振幅值增加，并直到上述带电粒子束的下一次照射开始前为止使该增加后的高频电压的振幅值减少的控制，上述加速用高频控制部根据使上述高频电压的振幅值增加直到达到目标剂量为止所需要的时间，来决定上述规定剂量。
2.一种带电粒子束照射系统的运转方法，该带电粒子束照射系统具备：同步加速器，其使带电粒子束加速而出射；照射装置，其照射从该同步加速器出射的上述带电粒子束；射束输送系统，其将上述带电粒子束从上述同步加速器引导到上述照射装置；以及控制装置，其控制上述同步加速器、上述射束输送系统和上述照射装置，该带电粒子束照射系统的运转方法的特征在于，
在照射开始时，将从上述同步加速器出射射束时向上述同步加速器的加速空腔施加的高频电压的振幅值设定为第一振幅值，
在照射剂量达到了规定剂量的时刻，使高频电压的振幅值从上述第一振幅值开始增加到第二振幅值，
到上述带电粒子束的下一次照射开始之前为止，使高频电压的振幅值从上述第二振幅值减少到上述第一振幅值
根据使上述高频电压的振幅值增加直到达到目标剂量为止所需要的时间，来决定上述规定剂量。
3.根据权利要求2所述的带电粒子束照射系统的运转方法，其特征在于，
到达到上述目标剂量为止使上述高频电压的振幅值增加到上述第二振幅值。
CN201510160689.9A 2014-04-07 2015-04-07 带电粒子束照射系统和带电粒子束照射系统的运转方法 Active CN104971443B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014078544A JP6200368B2 (ja) 2014-04-07 2014-04-07 荷電粒子照射システムおよび荷電粒子ビーム照射システムの制御方法
JP2014-078544 2014-04-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104971443A CN104971443A (zh) 2015-10-14
CN104971443B true CN104971443B (zh) 2018-01-05

Family

ID=54208860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510160689.9A Active CN104971443B (zh) 2014-04-07 2015-04-07 带电粒子束照射系统和带电粒子束照射系统的运转方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9860969B2 (zh)
JP (1) JP6200368B2 (zh)
CN (1) CN104971443B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6568689B2 (ja) * 2015-01-28 2019-08-28 株式会社日立製作所 粒子線治療システムおよび粒子線治療システムの制御方法
EP3307031B1 (en) * 2016-10-05 2019-04-17 Ion Beam Applications S.A. Method and system for controlling ion beam pulses extraction
US10843011B2 (en) * 2017-07-21 2020-11-24 Varian Medical Systems, Inc. Particle beam gun control systems and methods
JP7244814B2 (ja) * 2018-04-09 2023-03-23 東芝エネルギーシステムズ株式会社 加速器の制御方法、加速器の制御装置、及び粒子線治療システム
CN109091767A (zh) * 2018-09-14 2018-12-28 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种用于粒子剂量安全保护联锁系统
CN113631422A (zh) * 2019-03-28 2021-11-09 市光工业株式会社 车辆用灯具
JP7430044B2 (ja) * 2019-09-17 2024-02-09 住友重機械工業株式会社 放射線治療装置
JP7359702B2 (ja) 2020-01-07 2023-10-11 株式会社日立製作所 粒子線治療システム、イオンビームの生成方法、および、制御プログラム
JP2022154269A (ja) * 2021-03-30 2022-10-13 株式会社日立製作所 治療計画装置、治療計画生成方法及びコンピュータプログラム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102762023A (zh) * 2011-04-28 2012-10-31 三菱电机株式会社 圆形加速器、及圆形加速器的运行方法
WO2014016896A1 (ja) * 2012-07-24 2014-01-30 三菱電機株式会社 加速器の高周波制御装置および粒子線治療装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4633002B2 (ja) * 2006-05-17 2011-02-16 三菱電機株式会社 荷電粒子ビーム加速器のビーム出射制御方法及び荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子ビーム照射システム
JP4982535B2 (ja) * 2009-08-03 2012-07-25 株式会社日立製作所 粒子線治療システム
JP5456562B2 (ja) * 2010-04-30 2014-04-02 株式会社日立製作所 荷電粒子ビーム発生装置、荷電粒子ビーム照射装置及びそれらの運転方法
US9167681B2 (en) * 2010-10-01 2015-10-20 Accuray, Inc. Traveling wave linear accelerator based x-ray source using current to modulate pulse-to-pulse dosage
US8878432B2 (en) * 2012-08-20 2014-11-04 Varian Medical Systems, Inc. On board diagnosis of RF spectra in accelerators
JP5963308B2 (ja) * 2012-12-03 2016-08-03 株式会社日立製作所 粒子線照射システム及び運転制御パターンデータの生成方法
JP5978125B2 (ja) * 2012-12-27 2016-08-24 株式会社日立製作所 粒子線治療システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102762023A (zh) * 2011-04-28 2012-10-31 三菱电机株式会社 圆形加速器、及圆形加速器的运行方法
WO2014016896A1 (ja) * 2012-07-24 2014-01-30 三菱電機株式会社 加速器の高周波制御装置および粒子線治療装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104971443A (zh) 2015-10-14
US20150283404A1 (en) 2015-10-08
JP6200368B2 (ja) 2017-09-20
JP2015201295A (ja) 2015-11-12
US9860969B2 (en) 2018-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104971443B (zh) 带电粒子束照射系统和带电粒子束照射系统的运转方法
US7919765B2 (en) Non-continuous particle beam irradiation method and apparatus
US8384053B2 (en) Charged particle beam extraction method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
AU2009249867B2 (en) Charged particle beam extraction method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
JP5868849B2 (ja) 粒子加速器、粒子放射線治療システム、粒子数を制御するための方法、及び一連のスポット照射を実施するための方法
CN100420353C (zh) 带电粒子束加速器、粒子束照射医疗系统及其运行方法
JP4633002B2 (ja) 荷電粒子ビーム加速器のビーム出射制御方法及び荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子ビーム照射システム
JP2005332794A (ja) 荷電粒子ビーム加速器、荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子線照射医療システムおよび、粒子線照射医療システムの運転方法
JP2010011962A (ja) 荷電粒子ビーム照射システムおよび荷電粒子ビーム出射方法
US9776019B2 (en) Particle beam therapy system
JP6244229B2 (ja) 荷電粒子ビーム照射システム、シンクロトロンおよびそのビーム出射方法
EP2466997B1 (en) Method for extracting a charged particle beam using pulse voltage
JP5542703B2 (ja) 荷電粒子ビーム照射システムおよび円形加速器の運転方法
JP6568689B2 (ja) 粒子線治療システムおよび粒子線治療システムの制御方法
WO2019097721A1 (ja) 粒子線治療システムおよび加速器、ならびに加速器の運転方法
CN109224321B (zh) 一种基于同步回旋加速器的质子重离子治疗系统
JP4650382B2 (ja) 荷電粒子ビーム加速器及びその荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子線照射システム
Schippers Proton accelerators
JP2006208200A (ja) 荷電粒子ビーム照射システム
JPWO2015151275A1 (ja) 粒子線治療装置
KR102433057B1 (ko) 가속기의 제어 방법, 가속기의 제어 장치, 및 입자선 치료 시스템
JP2005129548A (ja) 荷電粒子ビーム出射方法
JP2006313713A (ja) 低温荷電粒子線治療加速器（ｃｂｓ）での荷電粒子ビーム取り出し法
Mazal et al. Accelerators for Protons and Other Heavy Charged Particles
WO2014207852A1 (ja) 荷電粒子ビーム照射システムおよびそのビーム出射方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant