CN104981271A - 粒子束治疗装置 - Google Patents

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Abstract

粒子束治疗装置具备：粒子束产生装置，其产生粒子束；照射区域形成装置，其被设置在治疗室内，用于对目标照射粒子束；粒子束输送系统(6)，其将粒子束产生装置与照射区域形成装置连接；X射线拍摄装置，其被设置在治疗室内，照射X射线来拍摄目标的位置；剂量测量器(8)，其被设置在照射区域形成装置内且粒子束经过的位置；以及控制装置(400)，其在治疗时间中照射了X射线时，进行控制以便从剂量测量器(8)的测量结果中去除X射线的测量结果。

Description

粒子束治疗装置
技术领域
本发明涉及一种向患者的患部照射粒子束的粒子束治疗装置，尤其涉及一种在包含粒子束的照射基准期间和照射期间的治疗时间，利用X射线照射来拍摄目目标粒子束治疗装置。
背景技术
在粒子束治疗装置中确认患部位置对于形成与患部形状相符的剂量分布是重要的。
特别是具有以下的方法，为了对于随着呼吸等身体的运动而移动的患部提高剂量分布精度，通过测量胸部的运动从而与呼吸同步地照射粒子束的方法。
此外，在专利文献1中公开了如下的技术，在进行治疗时，预先使用CT装置拍摄治疗计划用CT图像，利用该CT图像来决定应照射粒子束的区域。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-217902号公报
发明内容
发明要解决的课题
关于患部位置的测量，若能够在治疗时间实时拍摄患部位置，则能够更准确地实施患部位置的确认。
然而，本发明的发明人发现了如下的问题，在治疗时间中想要利用X射线拍摄装置来确认患部位置时，照射的X射线因患者的身体等进行散射，由此，在粒子束的剂量管理中有可能产生误差。
具体而言，如下那样产生误差。
在治疗时间中照射的X射线因患者的身体等散射。此时散射的X射线根据散射的方向射入在照射区域形成装置中设置的剂量测量器。但是，剂量测量器无法区别散射X射线与向患部照射的粒子束，因此将散射X射线的射入作为粒子束的射入来测量。
因此，存在难以准确地实施粒子束的剂量测量，难以维持高的粒子束的剂量管理精度和剂量分布精度的问题。
尤其，在将患部分割为多个点，对每个点照射粒子束的点扫描中，散射X射线的影响变大，因此由于上述问题需要更大的关注。
本发明的目的是提供一种在包含粒子束的照射基准期间和照射期间的治疗时间中通过照射X射线进行患部拍摄的粒子束治疗装置中，能够高精度地进行粒子束的剂量管理的粒子束治疗装置。
解决课题的方法
为了解决上述课题，例如采用权利要求中记载的结构。
本发明包括多个解决上述课题的手段，举其中的一例，在粒子束治疗装置中，具备：粒子束产生装置，其产生粒子束；照射区域形成装置，其被设置在治疗室内，用于对目标照射所述粒子束，在所述粒子束通过的位置设置了剂量测量器；粒子束输送系统，其将所述粒子束产生装置与所述照射区域形成装置连接；X射线拍摄装置，其被设置在所述治疗室内，照射X射线来拍摄所述目标的位置；以及控制装置，其进行从所述剂量测量器的测量结果中去除所述X射线拍摄装置引起的散射X射线的测量结果的控制。
发明效果
根据本发明，在治疗时间中照射X射线时，进行控制以便从设置在照射区域形成装置内的粒子束通过的位置的剂量测量器的测量结果中去除X射线的测量结果，因此能够区别散射X射线与粒子束，能够准确地实施粒子束的剂量测量。因此，能够高精度地进行粒子束的剂量管理。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的概要结构的图。
图2是表示构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的治疗室内的概要结构的图。
图3是表示在进行粒子束治疗装置的粒子束照射时，在照射X射线之前的一定时间停止粒子束的下一点行进时的、X射线照射、粒子束照射的定时和X射线拍摄控制部输出的信号的定时的图。
图4是构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的照射区域形成装置、X射线拍摄装置以及控制装置的结构的一例的概要图。
图5是表示本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的概要的其他例子的结构图。
图6是表示在本发明的一实施方式的粒子束治疗装置中，决定是否实施粒子束照射的条件的一例的图。
图7是表示本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的概要的其他例子的结构图。
图8是表示在本发明的一实施方式的粒子束治疗装置中，决定是否实施粒子束照射的条件的一例的图。
图9是构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的照射区域形成装置、X射线拍摄装置以及控制装置的结构的其他一例的概要图。
图10是表示在进行粒子束治疗装置的粒子束照射时，在开始照射X射线的同时停止粒子束照射时的、X射线照射、粒子束照射的定时和X射线拍摄控制部和照射控制部输出的信号的定时的图。
图11是构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的照射区域形成装置、X射线拍摄装置以及控制装置的结构的其他一例的概要图。
图12是构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的照射区域形成装置、X射线拍摄装置以及控制装置的结构的其他一例的概要图。
图13是构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的照射区域形成装置、X射线拍摄装置以及控制装置的结构的其他一例的概要图。
具体实施方式
以下，使用附图，对本发明的优选实施方式进行说明。
另外，本实施例的粒子束治疗装置将患部分割成被称为点的微小的立体区域，对这些点利用能够良好地集中剂量的离散点扫描法。此外，粒子束包括质子束、中子束、碳离子束等。
并且，在粒子束治疗中为了对患部形成所期望的剂量分布，有时执行具有不同能量的粒子束的照射。为了实施这样的治疗，需要中断一端照射，在该期间使用粒子束产生装置来生成具有不同能量的粒子束。在粒子束治疗中，将生成这样的具有不同能量的粒子束的时间也作为治疗所需要的时间来处理。因此，在以下的说明中，将照射粒子束的时间和准备要进行照射的粒子束的时间合起来称为治疗时间。
(实施例1)
使用图1至图4，对本发明的粒子束治疗装置的实施例1进行说明。
图1是表示本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的概要结构的图，图2是表示构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的治疗室内的概要结构的图，图3是表示在进行粒子束治疗装置的粒子束照射时，在照射X射线之前的一定时间停止粒子束的下一点行进时的、X射线照射、粒子束照射的定时和X射线拍摄控制部输出的信号的定时的图，图4是构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的照射区域形成装置、X射线拍摄装置以及控制装置的结构的一例的概要图。
如图1所示，粒子束治疗装置100大致具备：粒子束产生装置101、粒子束输送系统6、治疗室105以及控制装置400。
粒子束产生装置101大致由离子源、直线加速器等前段加速器1、作为加速器的同步加速器2构成。
在进行粒子束治疗的情况下，首先向前段加速器1供给通过离子源生成的带电粒子。前段加速器1在对这些带电粒子进行加速后，将其供给到同步加速器2。从前段加速器1取得了带电粒子的同步加速器2使带电粒子进一步加速至预定的能量来生成带电粒子束(粒子束)。此外，同步加速器2为了取出环绕的粒子束，具备用于变更粒子束的稳定界限的高频四极电磁铁、施加高频来使粒子束的电子感应加速器振动振幅增大的RF冲击器(RF kicker)4。
另外，作为加速器列举了同步加速器2，但可以代替同步加速器2例如使用回旋加速器等不需要前段加速器1的加速器。
粒子束输送系统6大致具有：粒子束路径、四极电磁铁、偏转电磁铁3以及高速转向机5。该粒子束输送系统6构成的粒子束路径连接粒子束产生装置101与后述的在治疗室中具备的照射区域形成装置102。粒子束产生装置101生成的粒子束经由该粒子束输送系统6被输送到治疗室。
如图2所示，在治疗室105中设有对目标照射粒子束的照射区域形成装置102、用于确认患部位置的X射线拍摄装置103以及用于使患者向适于照射的位置移动的躺椅(床)104。
此外，有时将治疗室105设置成与利用电动机等能够旋转的机架成为一体。当对这样的机架设置照射区域形成装置102和粒子束输送系统6的一部分时，通过旋转机架能够从任意的方向执行患者的治疗，即使对从一方向照射困难的患部也能够执行有效的治疗。
返回到图1，在照射区域形成装置102设置两个扫描电磁铁7和剂量测量器8。
经由粒子束输送系统6输送来的粒子束在经过这些扫描电磁铁7之间和剂量测量器8后被进行照射。照射的粒子束在经过按照治疗计划励磁的扫描电磁铁7之间时，通过该电磁力行进方向被弯曲，向x、y方向扫描从而形成适于患部形状的照射区域。
剂量测量器8为了测量更靠近患者的位置的照射剂量，被设置在扫描电磁铁7与患者之间，测量经过自身的粒子束的剂量。利用该测量值实施剂量管理。
X射线拍摄装置103具有产生可进行脉冲照射的拍摄用X射线的X射线产生装置9a、9b和检测产生的X射线的X射线图像接收器11a、11b。
X射线产生装置9a、9b通过X射线拍摄控制部405控制照射定时。如图1所示，将各个设备设置成可从二轴方向实施拍摄。即，将X射线产生装置9a和X射线图像接收器11a配置成隔着设置患者的区域而相对，此外，将X射线图像接收器11a设置在照射区域形成装置102侧。并且，与之前的一对X射线产生装置9a和X射线图像接收器11b同样地，将X射线产生装置9b和X射线图像接收器11b配置成隔着设置患者的区域而相对，此外，将X射线图像接收器11b设置在照射区域形成装置102侧。此时，将连接X射线产生装置9a与X射线图像接收器11a的线段和连接X射线产生装置9b与X射线图像接收器11b的线段设置成在设置患者的区域交叉。
另外，对于该X射线拍摄装置103，可以配置成从一轴方向进行拍摄，也可以将X射线产生装置和X射线图像接收器的配置反转来进行配置。
控制装置400控制用于构成上述的粒子束产生装置101、粒子束输送系统6、旋转机架、照射区域形成装置102、X射线拍摄装置103等的设备。
如图1所示，控制装置400分别与以中央控制部401为首的各控制部、粒子束产生装置101、粒子束输送系统6、旋转机架、照射区域形成装置102、X射线拍摄装置103等进行信号的收发。在控制装置400内除了作为各控制部的中央控制部401、加速器控制部402、输送系统控制部403、照射控制部404、X射线控制部405、躺椅控制部406、机架控制部407外，还具备用于存储各种参数的存储部409以及用于输入各种参数的输入部等。
本实施例的控制装置400通过中央控制部401实施互锁等控制。此外，通过加速器控制部402控制粒子束产生装置101的各装置，通过输送系统控制部403控制粒子束输送系统6的各装置。并且，通过照射控制部404控制照射区域形成装置102，通过X射线拍摄控制部405控制X射线拍摄装置103。通过躺椅控制部406控制躺椅104的各装置，通过机架控制部407控制旋转机架。
此外，在控制装置400中，在X射线拍摄控制部405中进行用于分离粒子束的照射定时与X射线的照射定时的控制。
并且，控制装置400在照射控制部404中进行从剂量测量器8的测量结果中去除散射X射线的贡献的运算处理。
接着，参照图3，以下对控制装置400的X射线拍摄控制部405的控制细节进行说明。
X射线拍摄控制部405为了连续拍摄患部位置，如图3(A)所示，对X射线产生装置9a、9b输出信号从而以一定的时间间隔脉冲地执行X射线照射(脉冲照射)。此外，X射线拍摄控制部405在从X射线的照射结束后直到下一次照射X射线之前一定时间(下一点行进停止时间)为止的期间，对照射控制部404输出点行进许可信号。如图3(C)所示，照射控制部404在输入该点行进许可信号的期间，如图3(B)所示，实施粒子束的照射，并且控制输送系统控制部403和加速器控制部402以便将粒子束的照射位置从照射中的点更新为下次要照射的预定的点。然后，在中断了点行进许可信号的输入时，照射控制部404对输送系统控制部403和加速器控制部402输出点行进停止信号。接收到该点行进停止信号的输送系统控制部403对设置在粒子束输送系统6中的高速转向机(steerer)5发送励磁信号，以便将粒子束的照射位置从照射中的点更新为下次要照射的预定的点。此外，接收到该点行进停止信号的加速器控制部402对RF冲击器4输出停止信号。
如以上所述，控制装置400取得从X射线拍摄控制部405发送的脉冲前信号，进行通过切断向照射区域形成装置102的粒子束输送，分离粒子束的照射定时与X射线的照射定时的控制。
接着，使用图4，对照射控制部404的结构和控制的细节进行说明。
如图4所示，照射控制部404具有从剂量测量器8的测量结果去除散射X射线的贡献的剂量管理系统408。
该剂量管理系统408大致由测量粒子束和X射线输出电信号的剂量测量器8、累计来自剂量测量器8的信号的累计计数器13、仅在没有照射粒子束的期间累计来自剂量测量器8的信号的减法计算用累计计数器15、根据从累计计数器13输出的累计值A和从减法计算用累计计数器15输出的累计值B来进行A－αB的运算的减法计算用运算部16、判定是否照射了计划的剂量的剂量满足判定部14构成。将累计计数器13、减法计算用累计计数器15、减法计算用运算部16中的运算结果存储在存储部409中。
另外，在减法计算用运算部16中所使用的常数α是在粒子束非照射时，用于设成A－αB＝0的系数，在使粒子束治疗装置运转前进行计算。该α在本实施例中为1。
关于剂量管理系统408所实施的计算处理，以下分为照射X射线(粒子束照射停止)的情况和照射粒子束(X射线照射停止)的情况来进行说明。
首先，说明为了利用X射线产生装置9a、9b拍摄患部位置而执行脉冲照射的情况。
在从X射线产生装置9a、9b照射X射线的期间，照射的X射线因人体或其他原因向各个方向散射。配置在照射区域形成装置102中的剂量测量器8不管粒子束照射的实施/停止而进行运转，因此不与通过粒子束输送系统6输送的粒子束区分地测量散射而射入的X射线。将剂量测量器8测量的粒子束和X射线变换为电信号，接收到该信号的累计计数器13和减法计算用累计计数器15对信号进行累计。在将累计计数器13的累计值设为A，将减法计算用累计计数器15的累计值设为B时，将来自累计计数器13和减法计算用累计计数器15的累计值A、B分别输出到减法计算用运算部(减法计算部)16，在该减法计算用运算部16中进行A－αB的运算。将减法计算用运算部16中的运算结果输出到用于判定照射剂量是否达到了计划值的剂量满足判定部14，执行是否照射了预定剂量的剂量管理。
接着，说明停止X射线的脉冲照射，执行粒子束的照射的情况。
粒子束在被照射时经过剂量测量器8，因此剂量测量器8测量该经过的粒子束。剂量测量器8根据测量到的粒子束输出电信号，累计计数器13和减法计算用累计计数器15双方接收该信号。此时，累计计数器13累计信号，但减法计算用累计计数器15仅在实施X射线照射的期间动作，因此不进行信号的累计，减法计算用累计计数器15的累计值B成为0。将各计数器13、15的累计值A、B输出到减法计算用运算部16，实施A－αB的运算(设为B＝0)，实施与X射线的脉冲照射时同样的运算。
这样，本实施例的剂量管理系统408利用减法计算用累计计数器15来取得散射X射线引起的测量值。因此，可以从剂量测量器8的累计值中减去散射X射线引起的累计值，能够取得基于实际的粒子束的照射量的测定值。
另外，减法计算用累计计数器15仅在实施X射线照射时动作，但在其动作的控制时，利用根据高速转向机5的励磁输出的信号。这是因为粒子束的照射停止时间与设置在粒子束输送系统6中的高速转向机5被励磁的时间相等，在该期间实施X射线照射，因此在利用表示高速转向机5的励磁状况的信号时，能够选择性地实施X射线照射时的信号的累计。
根据本实施例的粒子束治疗装置，能够得到如下的效果。
首先，通过控制装置400的X射线拍摄控制部405进行控制，以便将粒子束的照射定时与X射线的照射定时分离，因此不存在剂量测量器8同时测量双方的照射的期间，由此，能够避免由对散射X射线的计数引起的剂量误测量。此外，在照射X射线之前的一定时间停止粒子束的下一点行进，因此不需要高速屏蔽粒子束的高速屏蔽机构，从而能够使设备简化。
并且，通过设置在控制装置400的照射控制部404中的剂量管理系统408，从剂量测量器8的累计值中减去散射X射线引起的累计值，能够取得基于照射粒子束的测定值，因此能够准确地实施粒子束的剂量管理。
并且，在本实施例的粒子束治疗装置中，即使在治疗时间患者身体移动等而临时中断照射，在之后重新开始治疗的情况下，也能够继续进行高精度的剂量管理。
例如，考虑在粒子束治疗过程中因患者的身体移动等患部进行大的移动的情况。在产生这样的状况的情况下，照射被中断。然后，在重新开始照射时，需要利用X射线拍摄重新设定患部的位置。此时，当剂量测量器8误检测为了位置设定而照射的X射线的散射成分时，认为有可能在照射中断的前后在剂量管理中产生误差。但是，根据本实施例分离粒子束照射与X射线照射的定时来进行测量，并且能够取得粒子束引起的剂量测定值，因此不会产生这样的误差，即使有照射的中断，也能够继续进行高精度的剂量管理。
另外，将输送系统控制部403向高速转向机5发送励磁信号的定时设为接收到来自X射线拍摄控制部405的脉冲前信号的定时，但是也可以在控制装置400中存储停止粒子束照射的定时，使粒子束的照射定时与X射线的照射定时分离。
此外，使减法计算用累计计数器15动作的信号是能够知道停止了粒子束射出的状态的信号即可。因此，例如可以利用在同步加速器2中设置的与射束射出有关的RF冲击器4的停止信号或高速四极电磁铁的励磁停止信号。
(实施例2)
接着，参照图5和图6，对本发明的粒子束治疗装置的第2实施例进行说明。图5是表示本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的概要的其他例子的结构图，图6是表示在本发明的一实施方式的粒子束治疗装置中，决定是否执行粒子束照射的条件的一例的图。
图5所示的实施例2的粒子束治疗装置100G具备将图1所示的实施例1的粒子束治疗装置100的控制装置400所具备的中央控制部401置换成中央控制部401G的控制装置400G。
具体而言，本实施例的粒子束治疗装置100G的控制装置400G中的中央控制部401G除了进行实施例1的中央控制部401所实施的控制功能外，还运算在治疗时间内多次重复的点的射出到停止的预测时间，并根据该预测时间控制粒子束的照射。
对于本实施例，省略对与实施例1相同的结构/功能的说明，对不同部分进行详细说明。
中央控制部401在开始进行点的照射时，计算从该点的射出到停止的预测时间t。接着，中央控制部401G基于事先运算出的预测时间t，判定在该点的照射完成之前粒子束的照射定时与X射线的照射定时是否重叠。
例如，如图6所示，在判定为粒子束的照射定时与X射线的照射定时不重叠的(B1)(B2)的点群α、(B1)的点β1中，控制加速器控制部402和输送系统控制部403以便照射粒子束。与此相对在(B2)表示的点β2中，判定为粒子束的照射定时与X射线的照射定时重叠，因此控制加速器控制部402和输送系统控制部403以便不照射粒子束。
在此，每个点的粒子束照射量取得各种值，点内的平均射束电流在某范围内变动。通过该组合决定点照射时间。因此，在本实施例中，具有余量地设定向下一点的行进停止时间，即使在组合了最大粒子束照射量和最低的点内的平均射束电流的情况下，也能将粒子束与拍摄用X射线照射分离。
另外，在最大的粒子束照射量和最低的点内的平均射束电流的组合以外的情况下，存在多余的向下一点的行进停止时间。因此，可以比组合了最大的粒子束照射量和最低的点内的平均射束电流的情况小地设定向下一点的行进停止时间。即使这样设定，也可以在大部分定时将粒子束与拍摄用X射线照射分离。
在任何情况下，都能够通过更少的治疗时间的延长得到实施例1的效果。
另外，为了运算预测时间，需要计算点内的平均射束电流。计算平均射束电流的方法例如有根据模型使用预先计算出的值的方法和使用已照射的点的射束电流的测量值的方法等。
(实施例3)
接着，参照图7和图8，对本发明的粒子束治疗装置的第3实施例进行说明。图7是表示本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的概要的其他例子的结构图，图8是表示在本发明的一实施方式的粒子束治疗装置中，决定是否实施粒子束照射的条件的一例的图。
图7所示的本实施例的粒子束治疗装置100H具有将实施例1的粒子束治疗装置100的控制装置400所具备的中央控制部401置换成中央控制部401H的控制装置400H。
具体而言，本实施例的粒子束治疗装置100H的控制装置400H中的中央控制部401H除了进行实施例1的中央控制部401所实施的控制功能外，一边测量在治疗时间内多次重复的各个点的射出到停止的时间，一边使用该测量的时间的测量值来控制粒子束的照射。
对于本实施例，省略对与实施例1相同的结构/功能的说明，对不同部分进行详细说明。
中央控制部401H在点行进时，在各个点一边测量从开始射出到停止照射的时间，一边将该测量值与预先存储在存储部409中的判定时间进行比较。将该判定时间设定为比向下一点的行进停止时间小。
并且，在与图8(B)所示的点群α那样的判定时间相比测量时间短的情况下，不新增加特别的控制地继续点行进。
与此相对，如图8(B)所示的点β那样，在确定测量时间比判定时间长的情况下，立即进行增加从粒子束产生装置101取出的粒子束电流的控制。例如，为了执行从离子源再次生成粒子束增加在同步加速器2中环绕的粒子束，或增加用于取出环绕的粒子束的RF冲击器4的输出，或将两者组合的控制等，向速器控制部402和输送系统控制部403输出信号。
在本实施例中，在点的测量时间变长成为设定时间以上时，进行使粒子束电流增加的控制，因此能够保持短的点照射时间地使点行进。因此，在比向下一点的行进停止时间短的点照射时间使点继续行进，通过用于分离粒子束和拍摄用X射线照射的处理具有时间上的充裕。即，能够以更高的可靠性得到实施例1起到的效果。
(实施例4)
接着，参照图9，对本发明的粒子束治疗装置的第4实施例进行说明。图9是构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的照射区域形成装置、X射线拍摄装置以及控制装置的结构的其他一例的概要图。
本实施例的粒子束治疗装置具有在实施例1的粒子束治疗装置100中，将控制装置400所具备的照射控制部404的剂量管理系统408置换成剂量管理系统408A的结构。
具体而言，如图9所示，本实施例的控制装置400A的照射控制部404A中的剂量管理系统408A没有设置在图1所示的实施例1的剂量管理系统408中设置的减法计算用累计计数器15和运算部16。将该剂量管理系统408A设置在设置于控制装置400A中的照射控制部404A内。对于本实施例，省略对与实施例1相同的结构/功能的说明，对不同部分进行详细地说明。
在本实施例中，控制装置400A进行在X射线拍摄控制部405中分离粒子束的照射定时与X射线的照射定时的控制。
如图9所示，本实施例的剂量管理系统408A大致由累计来自剂量测量器8的信号的累计计数器13A和判定是否照射了计划的剂量的剂量满足判定部14构成。累计计数器13A直接与剂量满足判定部14连接。
累计计数器13A仅在照射粒子束的期间，累计来自剂量测量器8的信号。
关于本实施例的剂量管理系统408A的计算处理，分为照射X射线情况和照射粒子束的情况来进行说明。
首先，说明为了拍摄患部位置从X射线产生装置9实施脉冲照射的情况。
剂量测量器8不管粒子束照射的执行停止而进行运转，因此测量散射后射入的X射线。此时，根据测量出的散射X射线从剂量测量器8对累计计数器13A输出电信号，但由于累计计数器13A停止，因此不累计信号。因此，向剂量满足判定部14输出0作为累计信号A。
与此相对，在X射线的脉冲照射停止而实施粒子束的照射的情况下，累计计数器13A累计根据粒子束的测量从剂量测量器8输出的电信号。将累计计数器13A的累计值A输出到剂量满足判定部14，在剂量满足判定部14中判定照射剂量是否达到了计划值。
如以上说明的那样，在本实施例的剂量管理系统408A中，仅在粒子束的照射期间，累计计数器13A累计从剂量测量器8输出的信号，因此能够取得粒子束引起的测量值。
为了仅在执行粒子束照射的期间使累计计数器13A动作，把在高速转向机5励磁的期间输出的信号作为累计计数器13A的关闭信号来使用。
根据本实施例，除了能够得到实施例1的效果外，还由于不需要减法计算用累计计数器15和或减法计算用运算部16等，能够将剂量管理系统的设备结构简化。
(实施例5)
接着，参照图10，对本发明的粒子束治疗装置的第5实施例进行说明。图10是表示在进行粒子束治疗装置的粒子束照射时，在开始照射X射线的同时停止粒子束照射时的X射线照射、粒子束照射的定时和X射线拍摄控制部以及照射控制部输出的信号的定时的图。
本实施例的粒子束治疗装置具有在实施例1的粒子束治疗装置100中，置换了控制装置400的结构。
在实施例1的控制装置400中，进行控制以便在开始照射X射线之前的一定时间停止粒子束的照射。与此相对，在本实施例的控制装置中，进行控制从而不设置该一定时间地将X射线照射与粒子束照射分离。也就是说，本实施例的粒子束治疗装置具有与实施例1的粒子束治疗装置100相同的结构，但两者的控制装置的控制方法不同。
关于本实施例的控制装置的控制，对与实施例1的控制装置400的控制不同的点进行说明。另外，对于与实施例1相同的点省略说明。
在本实施例中，控制装置的X射线拍摄控制部405如图10(A)、图10(B)、图10(C)所示，在X射线的照射结束后到下次照射X射线的期间，对照射控制部404输出点行进许可信号。照射控制部404在输入该点行进许可信号的期间，控制输送系统控制部403和加速器控制部402，以便继续粒子束的照射。然后，在中断了点行进许可信号的输入时，如图10(D)所示，照射控制部404对输送系统控制部403和加速器控制部402输出点行进停止信号。接收到该点行进停止信号的输送系统控制部403为了停止粒子束的照射，对设置在粒子束输送系统6中的高速转向机5发送励磁信号。此外，接收到该点行进停止信号的加速器控制部402对RF冲击器4输出停止信号。
这样，本实施例的粒子束治疗装置在开始X射线的脉冲照射的时刻，打断了粒子束的照射，因此能够分离粒子束照射与X射线照射。
本实施例的剂量管理系统的基本结构和动作与实施例1相同。与实施例1的不同点在于，为了使减法计算用累计计数器15动作，利用X射线照射的开始信号。另外，在本实施例中，也可以将在对高速转向机5进行励磁的期间输出的信号用于减法计算用累计计数器15的动作中。
本实施例除了能够起到与实施例1相同的效果外，不需要为了分离粒子束与拍摄用X射线照射而设置一定时间的余量，因此能够将医疗时间的延长保留为最小限。
(实施例6)
接着，对本发明的粒子束治疗装置的第6实施例进行说明。
本实施例的粒子束治疗装置具有在实施例4的粒子束治疗装置中，置换了控制装置400A的结构。
即，实施例4的控制装置400A进行控制以便在开始照射X射线之前的一定时间停止粒子束的照射，但本实施例的控制装置与实施例5的控制装置同样地进行控制，从而不设置一定时间地分离X射线照射与粒子束照射。也就是说，本实施方式的粒子束治疗装置具有与实施例4的粒子束治疗装置相同的结构，但两者的控制装置的控制方法不同。
本实施例的剂量管理系统具有与图9所示的实施例4的剂量管理系统408A相同的结构。本实施例的剂量管理系统与实施例4的剂量管理系统408A的不同点在于，将X射线照射的开始信号作为停止累计计数器13的动作的信号使用。
根据本实施例，能够将治疗时间的延长保留为最小限，并且不需要减法计算用累计计数器15和减法计算用运算部16等，因此能够将剂量管理系统的设备结构简化。
(实施例1～6的总结)
以上说明的实施例1至实施例6的粒子束治疗装置的特征在于，具有剂量管理系统，其利用控制装置将粒子束的照射定时与X射线的脉冲照射的定时分离，从剂量测量器8的测量值减去散射X射线引起的测量值，由此来计算粒子束引起的测量值。通过具有这样的特征，能够将粒子束与散射X射线的测量定时分离从而消除测量时间的重叠。此外，可以从剂量测量器8的测量值取得粒子束引起的测量值。
结果，能够实现粒子束的高的剂量管理精度和剂量分布精度，并且能够利用X射线的脉冲照射实时确认患部位置。
尤其是在采用离散点扫描法等需要以微小的区域单位进行剂量管理的照射方法的粒子束治疗装置中，能够消除X射线拍摄装置引起的测量误差的本发明的实施例1～6实现大的贡献。
另外，各实施例的粒子束治疗装置利用离散点扫描法，但照射控制装置和剂量管理系统并不局限于此，也可以应用于利用光栅扫描法或利用了散射体的摇摆照射法等方法的粒子束治疗装置。通过设置一定时间的余量来使粒子束的照射位置的更新停止，或强制停止粒子束的照射，从而使粒子束的照射定时与X射线的脉冲照射的定时分离，因此粒子束的照射法即使不限定于点扫描，也能够得到同样的效果。
因此，作为能够实现高精度的剂量管理精度和剂量分布精度，并且利用X射线在治疗时间能够实时确认患部位置的粒子束治疗装置，还可以考虑具备与上述各实施例不同的特征的下述实施例等。以下对这些实施例进行说明。
(实施例7)
接着，参照图11，对本发明的粒子束治疗装置的第7实施例进行说明。图11是构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的照射区域形成装置、X射线拍摄装置以及控制装置的结构的其他一例的概要图。
如图11所示，本实施例的粒子束治疗装置的控制装置400D中的照射控制部404D的剂量管理系统408D除了具备图4所示的粒子束治疗装置100的控制装置400中的照射控制部404的剂量管理系统408所示的结构外，还具备用于进行散射X射线的测量的散射X射线用剂量测量器(第2剂量测量器)17和用于累计该测量值的散射X射线用计数器18。
通过从来自剂量测量器8的累计值中减去用散射X射线用剂量测量器17测量到的散射X射线引起的累计值，来实施本实施例的粒子束治疗装置的粒子束的剂量测量。
具体而言，通过累计计数器13累计从剂量测量器8输出的信号，并且通过散射X射线用累计计数器18累计从散射X射线用剂量测量器17输出的信号。分别将累计计数器13的累计值A和散射X射线用累计计数器18的累计值B输出到进行A－αB的运算处理的减法计算用运算部16。将该减法计算用运算部16的A－αB的运算结果输出到用于判定照射剂量是否达到了计划值的剂量满足判定部14。
在本实施例中，通过具有用于测定散射X射线的散射X射线用剂量测量器17和用于累计其信号的散射X射线用累计计数器18，不需要分离粒子束与拍摄用X射线的照射定时。因此，能够使粒子束的照射控制和剂量管理系统等简化。
此外，关于粒子束的照射方法，也可以是之前举例的光栅扫描等，对于X射线的照射也不局限于脉冲照射。
(实施例8)
接着，参照图12，对本发明的粒子束治疗装置的第8实施例进行说明。
图12是构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的照射区域形成装置、X射线拍摄装置以及控制装置的结构的其他一例的概要图。
实施例8将由实施例7所示的散射X射线用剂量测量器17和累计其信号的散射X射线用累计计数器18构成的结构置换成对减法计算用运算部16输出对剂量测量器8测量的散射X射线进行了模拟的信号的散射X射线模拟装置19。
在本实施例的粒子束治疗装置的控制装置400G中的照射控制部404G的剂量管理系统408G中，如图12所示，通过从剂量测量器8输出的信号的累计值中减去散射X射线模拟装置19输出的信号的累计值，来实施粒子束的剂量测量。
在使用散射X射线模拟装置19时，在治疗前进行预先照射拍摄用X射线，测量散射X射线剂量的背景测定。散射X射线模拟装置19根据该背景测定的结果，与X射线的照射联动地输出散射X射线的模拟信号。例如，仅在X射线照射期间，散射X射线模拟装置19对减法计算用运算部16输出模拟信号。
根据本实施例，不需要为了测量散射X射线而设置由散射X射线用剂量测量器17和散射X射线用累计计数器18构成的结构，能够得到与实施例7相同的效果。
(实施例9)
接着，参照图13，对本发明的粒子束治疗装置的第9实施例进行说明。图13是构成本发明的一实施方式的粒子束治疗装置的照射区域形成装置、X射线拍摄装置以及控制装置的结构的其他一例的概要图。
本实施例对在实施例1中说明的剂量管理系统组合了在实施例8中说明的散射X射线模拟装置。
如图13所示，在本实施例的粒子束治疗装置中，减法计算用累计计数器15和散射X射线模拟装置19经由输入切换器20与减法计算用运算部16连接。
本实施例的控制装置400F的照射控制部404F中的剂量管理系统408F所具备的输入切换器20根据粒子束的照射状况，切换向减法计算用运算部16输出的信号的取得源。即，关于照射粒子束的期间，输入切换器20向减法计算用运算部16输出从散射X射线模拟装置19输入的累计值b2和从减法计算用累计计数器15输入的累计值b1中的、从散射X射线模拟装置19输出的累计值b2作为输出值B。与此相对，在输出表示对高速转向机5进行励磁的信号的期间，即关于没有照射粒子束的期间，输入切换器20向减法计算用运算部16输出从减法计算用累计计数器15输入的累计值b1来作为输出值B。并且，在减法计算用运算部16中，与实施例1等同样地实施A－αB的运算处理，向剂量满足判定部14输出该运算结果。
在本实施例中，如下那样实施粒子束的剂量测量。从减法计算用累计计数器15向输入切换器20输入累计值b1，从散射X射线模拟装置19向输入切换器20输入累计值b2。然后，根据粒子束的照射状况，将累计值b1、b2中的某个输入值输出到减法计算用运算部16作为输出值B，通过减法计算用运算部16进行运算处理。
根据本实施例，并不一定需要分离粒子束与X射线的照射定时。此外，能够使控制系统简化，消除治疗时间的延长。此外，因为利用剂量测量器8测量散射X射线，所以剂量管理精度与实施例8相比进一步提高。
(其他)
另外，本发明并不局限于上述的实施方式，可以进行各种变形、应用。
例如，在实施例1等中，可以分别单独地执行控制装置400中的X射线拍摄控制部405的分离粒子束的照射定时与X射线的照射定时的控制和照射控制部404中的从剂量测量器8的测量结果去除散射X射线的贡献的运算处理。
此外，在实施例9中，能够代替减法计算用累计计数器15，设置由实施例7所示的散射X射线用剂量测量器17和散射X射线用累计计数器18构成的结构。该情况下，在照射粒子束的期间，输入切换器20向减法计算用运算部16输出由散射X射线模拟装置19输入的累计值和由散射X射线用累计计数器18输入的累计值中的、从散射X射线模拟装置19输出的累计值。与此相对，在没有照射粒子束的期间，可以将从散射X射线用累计计数器18输入的累计值输出到减法计算用运算部16。
并且，说明了并联连接控制装置400的各控制部，向相关的控制部直接输出信号的结构，但控制装置的结构并不局限于此，例如也可以构成为中央控制部集中控制各控制部。
符号说明
1 前段加速器
2 同步加速器
3 偏转电磁铁
4 RF冲击器
5 高速转向机
6 粒子束输送系统
7 扫描电磁铁
8 剂量测量器
9a、9b X射线产生装置
11a、11b X射线图像接收器
13、13A 累计计数器
14 剂量满足判定部
15 减法计算用累计计数器
16 减法计算用运算部(减法计算部)
17 散射X射线用剂量测量器(第2剂量测量器)
18 散射X射线用累计计数器
19 散射X射线模拟装置
20 切换器
100、100G、100H 粒子束治疗装置
101 粒子束产生装置
102 照射区域形成装置
103 X射线拍摄装置
104 躺椅(床)
105 治疗室
400、400A、400D、400E、400F、400G、400H 控制装置
401、401G、401H 中央控制部
402 加速器控制部
403 输送系统控制部
404、404A、404D、404E、404F 照射控制部
405 X射线拍摄控制部
406 躺椅控制部
407 机架控制部
408、408A、408D、408E、408F 剂量管理系统
409 存储部

Claims (15)

1.一种粒子束治疗装置，其特征在于，具备：
粒子束产生装置，其产生粒子束；
照射区域形成装置，其被设置在治疗室内，用于对目标照射所述粒子束，并且在所述粒子束经过的位置设置了剂量测量器；
粒子束输送系统，其将所述粒子束产生装置与所述照射区域形成装置连接；
X射线拍摄装置，其被设置在所述治疗室内，照射X射线来拍摄所述目标的位置；以及
控制装置，其进行从所述剂量测量器的测量结果中去除所述X射线拍摄装置引起的散射X射线的测量结果的控制。
2.根据权利要求1所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置通过从所述剂量测量器的测量结果中减去所述散射X射线的测量结果，来去除所述散射X射线的测量结果。
3.根据权利要求2所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述粒子束治疗装置是对将所述目标分割为多个照射区域而形成的每个点照射所述粒子束的粒子束治疗装置，
所述控制装置在通过所述X射线拍摄装置照射X射线之前，停止所述粒子束的照射，并且在所述X射线拍摄装置的X射线的照射完成后，重新开始所述粒子束的照射，通过从所述剂量测量器输出的信号的累计值中减去在所述粒子束的照射停止的期间从所述剂量测量器输出的信号的累计值来去除所述X射线拍摄装置引起的散射X射线的测量结果。
4.根据权利要求3所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置具有：
照射控制部，其进行控制从而在照射所述X射线前停止所述粒子束的照射，并且在所述X射线的照射完成后，重新开始所述粒子束的照射；
累计计数器，其累计从所述剂量测量器输出的信号；
减法计算用累计计数器，其在所述粒子束的照射停止的期间，累计从所述剂量测量器输出的信号；
减法计算部，其从所述累计计数器的累计值中减去所述减法计算用累计计数器的累计值；以及
剂量满足判定部，其根据所述减法计算部的运算结果，判定是否照射了计划的剂量。
5.根据权利要求4所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置还具备X射线拍摄控制部，其在所述X射线照射结束后直到下一次照射X射线之前一定时间的期间，对所述照射控制部输出信号，
所述照射控制部进行控制从而在从所述X射线拍摄控制部中断了所述信号时，停止从接收所述信号时进行所述粒子束照射的点位置向下一点位置的更新。
6.根据权利要求4所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置还具备X射线拍摄控制部，其在所述X射线照射结束后直到下一次照射X射线的期间，对所述照射控制部输出信号，
所述照射控制部进行控制从而在从所述X射线拍摄控制部中断了所述信号时，立即停止粒子束照射。
7.根据权利要求3所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置进行控制，从而在向点照射粒子束前，预先运算照射粒子束所需要的预测时间，根据该预测时间，在通过所述X射线拍摄装置照射X射线之前判定是否在照射所述X射线前完成了点照射，在判定为完成时，执行下一点的照射，在判定为没有完成时，不执行下一点的照射。
8.根据权利要求3所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置在向点照射粒子束时，一边测量从开始照射粒子束开始的时间，一边判定该测量时间是否超过了预先设定的判定时间，在判定为所述测量时间超过了所述判定时间时，对所述粒子束产生装置进行控制从而增加所述粒子束的电荷量。
9.根据权利要求1所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置进行控制从而将所述粒子束的照射定时与所述X射线拍摄装置的X射线的照射定时在时间上分离，由此来去除所述散射X射线的测量结果。
10.根据权利要求9所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置仅在正在照射所述粒子束的期间累计从所述剂量测量器输出的信号。
11.根据权利要求2所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
还具备第2剂量测量器，其被设置在所述治疗室内的与所述粒子束经过线上不同的位置，
所述控制装置通过从所述剂量测量器输出的信号的累计值中减去所述第2剂量测量器输出的信号的累计值，来去除所述散射X射线的测量结果。
12.根据权利要求11所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置具有：
累计计数器，其累计从所述剂量测量器输出的信号；
减法计算用累计计数器，其累计从所述第2剂量测量器输出的信号；
减法计算部，其从所述累计计数器的累计值中减去所述减法计算用累计计数器的累计值；以及
剂量满足判定部，其根据所述减法计算部的运算结果，判定是否照射了计划的剂量。
13.根据权利要求2所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置通过从所述剂量测量器输出的信号的累计值中减去所述剂量测量器测量的所述X射线拍摄装置引起的散射X射线的信号的模拟值的累计值，来去除所述散射X射线的测量结果。
14.根据权利要求13所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置具有：
累计计数器，其累计从所述剂量测量器输出的信号；
X射线模拟装置，其在从所述X射线拍摄装置正在照射X射线的期间，输出由所述剂量测量器测量的所述X射线拍摄装置引起的散射X射线的信号的模拟值的累计值；以及
减法计算部，其从所述累计计数器输出的累计值中减去所述X射线模拟装置输出的累计值。
15.根据权利要求2所述的粒子束治疗装置，其特征在于，
所述控制装置具有：
累计计数器，其累计从所述剂量测量器输出的信号；
减法计算用累计计数器，其在所述粒子束的照射停止的期间，累计从所述剂量测量器输出的信号；
X射线模拟装置，其在从所述X射线拍摄装置正在照射X射线的期间，输出所述剂量测量器测量的所述X射线拍摄装置引起的散射X射线的信号的模拟值的累计值；
输入切换部，其输入所述减法计算用累计计数器输出的累计值和所述X射线模拟装置输出的累计值，在正在照射所述粒子束的期间输出所述X射线模拟装置输出的累计值，在没有照射所述粒子束的期间输出减法计算用累计计数器输出的累计值；以及
减法计算部，其从所述累计计数器输出的累计值中减去所述输入切换部输出的累计值。
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