CN114733089A - 粒子射线治疗系统以及粒子射线治疗系统的设备更新方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种粒子射线治疗系统以及粒子射线治疗系统的设备更新方法。粒子射线治疗系统(1)具备：产生带电粒子束(Bm)的带电粒子束产生装置(2)；使带电粒子束向预定的照射对象照射的第一照射装置(4(1))；从带电粒子束产生装置(2)向第一照射装置(4(1))输送带电粒子束的第一射束输送装置(3(1))；以及设于第一射束输送装置(3(1))的第一真空阀(33(1))。

Description

粒子射线治疗系统以及粒子射线治疗系统的设备更新方法
本申请为分案申请，其母案申请号为：201811520082.7，发明名称为：粒子射线治疗系统以及粒子射线治疗系统的设备更新方法。
技术领域
本发明涉及粒子射线治疗系统以及粒子射线治疗系统的设备更新方法。
背景技术
公知一种通过向患部照射阳子或者重离子等带电粒子束来进行治疗的粒子射线治疗系统(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献1：日本专利第5409521号
专利文献2：美国专利申请公开第2014/0296610号
例如，在已设的粒子射线治疗系统老化、或者粒子射线的治疗对象的患者人数增大的情况下，需要在已设系统追加新照射装置，但此时，预计在新照射装置的追加工程、调整、试验等一系列作业结束之前，需要大量的装置停止时间。
同样，也考虑将已设系统所包含的旧照射装置替换成应用了新技术的新照射装置的情况。在该情况下，预计在一系列作业结束之前，需要较长的装置的停止时间。
在进行上述一系列作业的期间，无法保持已设系统内的真空。由此，无法加速、输送带电粒子束，从而在作业期间，已设系统长时间无法运转，进而无法进行治疗。在更新已有的粒子射线治疗系统的结构的情况下，若在该更新结束且至粒子射线治疗系统再运行的时间较长，则在粒子射线治疗系统运行中，不能期望预期的治疗收入，从而装置设置者的经营上的金钱负担变大。
发明内容
本发明的目的在于提供能够高效地追加更新设备的粒子射线治疗系统以及粒子射线治疗系统的设备更新方法。
为了解决上述课题，基于本发明的粒子射线治疗系统具备：带电粒子束产生装置，其产生带电粒子束；第一照射装置，其使带电粒子束向预定的照射对象照射；第一射束输送装置，其从带电粒子束产生装置向第一照射装置输送带电粒子束；以及第一真空阀，其设于第一射束输送装置。
发明的效果如下。
根据本发明，通过关闭第一真空阀，能够一边维持从第一真空阀至带电粒子束产生装置为止的路径上的真空度，一边进行设备的追加或者更新，从而能够缩短使带电粒子束产生装置停止的时间，预计在设备的追加更新期间内获得治疗收入，进而能够减少装置设置者的金钱负担。
附图说明
图1是实施方式的粒子射线治疗系统的说明图。
图2是粒子射线治疗系统的结构说明图。
图3是示出射束输送装置与遮挡壁、真空阀的关系的说明图，(1)示出增设工程前的状态，(2)示出增设工程后的状态。
图4是示出追加新设备的情况下的简要工序的说明图。
图5是示出作为未应用本实施例的比较例的简要工序的说明图。
图6涉及第二实施例，是能够追加第二台照射装置的粒子射线治疗系统的说明图。
图7涉及第三实施例，是示出在偏转装置所具有的各出口分别设有真空阀的情况的粒子射线治疗系统的说明图。
图8涉及第四实施例，是示出设置更新照射装置用的真空阀的情况的粒子射线治疗系统的说明图。
图中：
1—粒子射线治疗系统，2—带电粒子束产生装置，3(1)、3(2)、3(3)—射束输送装置，4(1)、4(2)、4(3)—照射装置，5—控制装置，6—建筑物，21—前阶段加速器，22—圆形加速器，31(1)、31(2)—真空管路，32(1)、32(2)—偏转电磁铁，33(1)、33(2)、33(3)—真空阀，34(1)、34(2)—真空阀，61—加速器室，62(1)、62(2)、62(3)—治疗室，63—射束输送室。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。如在下文中说明那样，本实施方式的粒子射线治疗系统具备预先考虑到扩展性的结构。由此，根据本实施方式，能够在短时间内进行更新作业(已有设备的一部分替换、新设备的追加)。
在本实施方式中，在更新对象区域与除此以外的区域(未更新的区域、维持区域)之间的边界设置用于维持真空度的真空阀。如上所述，更新对象区域能够分为追加新设备的情况、和替换已有设备的一部分的情况(更换的情况)。
在追加新设备的情况下，预先在预定的新设备的追加的区域与已有设备(基本整体成为维持区域)之间的边界设置有真空阀。通过预先关闭真空阀，能够保持已有设备的真空状态。而且，在保持了已有设备的真空状态的状态下，在真空阀的前端连接新设备，并进行需要的作业。由于新设备与已有设备通过真空阀而分开，所以能够抑制新设备的设置作业以及连接作业对已有设备产生的影响。由此，能够一边继续已有设备的运转(运用)一边在较短的时间内将新设备设置于真空阀的前端。
在新设备的设置结束后，通过用真空泵对新设备进行抽吸，来使新设备的真空度与已有设备的真空度一致。在使新设备的真空度与已有设备的真空度一致后，通过打开真空阀，来使新设备与已有设备在物理方面(在带电粒子束的流动上)连接。通过也预先在所追加的新设备设置真空阀，能够进一步对应于新设备的追加。
此外，新设备的控制装置与已有设备的控制装置也可以分别独立地构成并相连，也可以将已有的控制装置替换成新控制装置。
在替换已有设备的一部分的情况下，预先在替换对象的区域(已有设备中更换对象的设备)与除此以外的区域(已有设备中保持原样地保留的设备、维持区域的设备)之间的边界设有真空阀。通过预先打开真空阀，能够如通常那样继续进行已有设备的运转。
而且，在新设备的安装前关闭真空阀，将新设备与已有设备(维持区域)之间分开。在分开结束的状态下，将新设备设置于真空阀的前端。利用真空泵对设置于真空阀的前端的新设备进行抽吸，使之与由真空阀分开后的已有设备的真空度一致。在新设备的真空度与保持原样地继续使用的已有设备的真空度一致后，再次打开真空阀。由此，能够在较短的时间内将已有设备的一部分替换成新设备。
如在下文中说明那样，本实施方式的粒子射线治疗系统能够具备与新设备的追加对应的追加准备的结构、和与已有设备的一部分的替换对应的替换准备的结构中任一方或者双方。
实施例1
使用图1～图5对第一实施例进行说明。图1是在粒子射线治疗系统1追加新设备的情况下的说明图。
图1的(1)示出追加新设备前的结构。粒子射线治疗系统1例如具备带电粒子束产生装置2、射束输送装置3(1)、照射装置4(1)、控制装置5、以及未图示的电源装置。
粒子射线治疗系统1设于医院的专用治疗楼等建筑物6。建筑物6例如具备加速器室61、治疗室62(1)、以及射束输送室63。
带电粒子束产生装置2是产生阳子或者重离子等带电粒子束的装置。带电粒子束产生装置2设置于加速器室61。带电粒子束产生装置2例如具备离子源(未图示)、前阶段加速器21、以及圆形加速器22。圆形加速器22可以是同步加速器，也可以是回旋加速器。在前阶段加速器21的上游侧连接有未图示的离子源，并在前阶段加速器21的下游侧连接有圆形加速器22。
射束输送装置3(1)是“第一射束输送装置”的例子。射束输送装置3(1)设于射束输送室63。射束输送装置3(1)与带电粒子束产生装置2的下游侧连接，并且连接带电粒子束产生装置2与照射装置4(1)。
带电粒子束产生装置2所产生的带电粒子束通过射束输送装置3(1)并被送至设置于治疗室62(1)的照射装置4(1)。由照射装置4(1)向作为“预定的照射对象”的患者的患部照射带电粒子束。照射装置4(1)是“第一照射装置”的例子。图1中，对照射装置4(1)所照射的射束标注符号Bm(1)。
射束输送装置3(1)例如包括真空管路31(1)、和设于真空管路31(1)的偏转电磁铁32(1)。在真空管路31(1)，除设有偏转电磁铁32(1)之外，例如还设有四极电磁铁、转向电磁铁、分布曲线监视器(均未图示)。
作为“第一分支装置”的例子的偏转电磁铁32(1)设于真空管路31(1)的中途。偏转电磁铁32(1)根据来自控制装置5的控制信号，对通过真空管路31(1)的带电粒子束的方向进行控制。
偏转电磁铁32(1)具有供带电粒子束射入的一个入口、和供带电粒子束射出的多个出口(例如两个出口)。射入至偏转电磁铁32(1)的带电粒子束从朝向不同方向的多个出口中任一个出口射出。一个出口是朝向照射装置4(1)的出口。该出口是“第一照射装置侧出口”的例子。另一个出口是朝向第二照射装置4(2)的出口。该出口是“第二照射装置侧出口”的例子。
作为“第一真空阀”的例子的真空阀33(1)预先设于射束输送装置3(1)的中途。真空阀33(1)能够设于偏转电磁铁32(1)的出口侧。例如，真空阀33(1)能够设于偏转电磁铁32(1)的各出口中的第二照射装置侧出口。真空阀33(1)通常处于闭阀状态。由此，保持射束输送装置3(1)内的真空。
控制装置5是控制粒子射线治疗系统1的动作的装置。控制装置5根据来自附图外的计算机终端的操作来控制粒子射线治疗系统1。图1中，示出控制装置5仅与圆形加速器22和偏转电磁铁32(1)电连接，但实际上，控制装置5与粒子射线治疗系统1的控制所需要的各部分连接。
图1的(2)示出在粒子射线治疗系统1的已有设备追加新设备(第二照射装置4(2)等)的情况。在射束输送室63中，在闭阀状态下的真空阀33(1)连接作为“第二射束输送装置”的例子的射束输送装置3(2)。在也应被称作第二治疗室的治疗室62(2)设置新照射装置4(2)。
在射束输送装置3(2)的终端(带电粒子束的流动方向的末端)连接治疗室62(2)内的新照射装置4(2)。由此，射束输送装置3(2)使从真空阀33(1)至新照射装置4(2)为止的路径连通。由于真空阀33(1)关闭，所以在图1的(2)的时刻，射束输送装置3(2)与射束输送装置3(1)不连通。也就是说，维持作为追加对象以外的已有设备的射束输送装置3(1)的真空。
在射束输送装置3(2)的中途设有作为“第二分支装置”的例子的偏转电磁铁32(2)。偏转电磁铁32(2)根据来自控制装置5的控制信号，以使带电粒子束朝向照射装置4(2)的方式进行控制。
与在偏转电磁铁32(1)的说明中相同，在偏转电磁铁32(2)设有作为“第二真空阀”的例子的真空阀33(2)。详细地，在偏转电磁铁32(2)所具有的两个出口中除朝向照射装置4(2)的出口以外的出口，设有真空阀33(2)。该真空阀33(2)关闭。
在射束输送装置3(2)的中途设有真空泵71和压力传感器72。真空泵71抽吸并排出射束输送装置3(2)内的气体，直至由压力传感器72检测到的真空度与对射束输送装置3(1)设定的真空度一致。若射束输送装置3(1)的真空度(压力)与射束输送装置3(2)的真空度(压力)一致，则打开真空阀33(1)。
图1的(3)示出向粒子射线治疗系统1进行的新设备的追加结束的情况。若电气工程结束，并且使照射装置4(2)以及偏转电磁铁32(2)等处于控制装置5的控制下，则进行带电粒子束的导通试验以及最终调整等。由此新设备的追加工程结束，朝向患部照射从带电粒子束产生装置2供给至照射装置4(2)的带电粒子束Bm(2)。
图2是示出粒子射线治疗系统1的结构的俯视图。详细说明建筑物6时，在加速器室61与射束输送室63之间设有遮挡壁64。射束输送装置3(2)与射束输送装置3(1)以贯通遮挡壁64的方式连接。通过真空阀33(1)能够使射束输送装置3(2)与射束输送装置3(1)分离或者连通。
真空阀33(1)例如以位于遮挡壁64的近前侧的方式设置在加速器室61内。通过在遮挡壁64的近前设置真空阀33(1)，能够在射束输送室63侧不受加速器22的影响地进行工程等。
图3是示出遮挡壁64与真空阀33(1)等的关系的剖视图。图3的(1)是新设备的追加工程前的状态、即已有设备的纳入时的状态。射束输送装置3(1)的下游侧端部设为贯通遮挡壁64。射束输送装置3(1)的下游侧开口部由凸缘66加盖。在射束输送装置3(1)在从射束输送装置3(1)的下游侧开口部至真空阀33(1)的出口为止的范围填充有遮挡物65。遮挡物65例如构成为钢铁制的球体。由此，在新设备的追加前，防止加速器室61侧的影响波及射束输送室63侧。
如图3的(2)所示，当进行新设备的追加工程时，在除去凸缘66以及遮挡物65后，经由真空阀33(1)连接射束输送装置3(2)与射束输送装置3(1)。
图4示出本实施例的新设备的追加工程所需要的工序的流程。图4以及后述的图5中，示出工程所需要的各工序中主要的工序的简要内容。
如上所述，已有设备是粒子射线治疗系统1中不会成为设备的追加或者替换的对象的部分的结构。已有设备处于运转中是指能够进行使用已设的照射装置4(1)的治疗。
在新设备的追加工程的开始前，关闭真空阀33(1)。因此，维持已有设备侧(带电粒子束产生装置2、射束输送装置3(1)、照射装置4(1))的真空，从而已有设备能够如在此之前一样地继续运转(S1)。
在已有设备的运转中，进行用于设置作为新设备的照射装置4(2)、射束输送装置3(2)的建筑工程(S2)。此外，预计将来的设备增强，也可以预先在建筑物6设置治疗室62(2)以及射束输送室63。
若房间的工程结束，则搬入并设置照射装置4(2)以及射束输送装置3(2)(S3)。详细地，在治疗室62(2)设置照射装置4(2)，并在射束输送室63设置射束输送装置3(2)。
而且，进行新设备的电气工程(S4)。在电气工程中，例如连接照射装置4(2)与电源，或者连接射束输送装置3(2)的偏转电磁铁32(2)等与电源，又或者连接上述电源与控制装置5。
在电气工程结束后，关闭真空阀33(1)，在该状态下，通过使真空泵71工作，来使射束输送装置3(2)以及照射装置4(2)所具有的带电粒子束路径(真空管路)的压力降低至预定压力(S5)。预定压力是带电粒子束的输送所需要的真空度。
若抽真空作业结束，则能够再开始已有设备的运转(S6)。在新照射装置4(2)的最终调整结束之前，能够再开始使用已设的照射装置4(1)的治疗。
另一方面，若新设备的抽真空结束，则打开真空阀33(1)，从而射束输送装置3(1)与射束输送装置3(2)连通(S7)。而且，实施新设备的最终调整、即照射装置4(2)的最终调整。
但是，由于再开始了已设的照射装置4(1)的运转，所以所追加的照射装置4(2)的最终调整例如在夜间或者休息日等时间段进行(S8)。在最终调整中，例如，调整从带电粒子束产生装置2向照射装置4(2)供给的带电粒子束的位置以及规格等。在照射装置4(2)的最终调整的结束后，也能够进行照射装置4(2)的运转(S9)。
根据像这样构成的本实施例，预先在更新对象的设备与已有的继续保持原样地使用的设备之间的边界设有真空阀33(1)，能够使更新对象设备与已有设备分离。由此能够维持已有设备的真空度，在使已有设备运行(运转)的状态下，能够执行新设备的追加工程，从而能够缩短已有设备的停止时间。
图4的例子中，已有设备的停止时间T1与新设备的电气工程(电缆连接至配电盘)所需要的时间大致相等。与此相对，图5是未应用本实施例的情况的比较例的工序简图。
由于比较例不具备将已有设备与更新对象设备分离来进行管理的真空阀33(1)，所以对新设备进行的工程的影响也保持原样地波及已有设备。在进行新设备的追加工程的期间，已有设备无法运转。也就是说，例如在新设备用的房间的增设工程(S12)、新设备的设置工程(S13)、电气工程(S14)、以使新设备以及已有设备成为预定压力(预定的真空度)的方式进行抽真空的作业(S15)、最终调整作业(S16)的各工序中，无法进行使用已有设备的治疗。因此，在比较例的情况中，已有设备的停止期间T1a比本实施例的粒子射线治疗系统1的停止期间T1长(T1a＞T1)。
根据本实施例，在追加新设备的情况下，能够缩短已有设备的停止期间，并且能够一边继续已有设备的治疗一边进行新设备的追加。由此能够确保收入，并且能够扩展粒子射线治疗系统1的能力，减少企业经营上的收益降低风险。
实施例2
使用图6对第二实施例进行说明。以下的包括本实施例在内的各实施例相当于第一实施例的变形例，从而以与第一实施例的差异为中心进行说明。本实施例中，通过也预先在新追加的照射装置4(2)安装真空阀33(2)，来获得更进一步的扩展性。
图6的(1)示出第二台照射装置4(2)的追加结束的状态。也预先在与第二台照射装置4(2)连接的射束输送装置3(2)设有真空阀33(2)。真空阀33(2)的详细的安装例与在第一实施例中说明的真空阀33(1)相同，从而省略此处的说明。
图6的(2)示出还追加有第三台照射装置4(3)的状态。经由真空阀33(2)将第三台照射装置4(3)连接至射束输送装置3(2)的方法与经由真空阀33(1)将第二台照射装置4(2)连接至射束输送装置3(1)的方法相同。图6中，对相对于最初的结构(照射装置4(1)、带电粒子束产生装置2、射束输送装置3(1))追加两个新设备4(1)、4(2)的情况进行了说明。但并不限定于此，也可以追加四台以上的新设备。
实施例3
使用图7对第三实施例进行说明。本实施例中，对不仅在已有设备追加新设备而且还替换已有设备的一部分的情况进行说明。
本实施例中，如在图6中说明那样，也预先在所追加的新设备设置真空阀33(2)、33(3)。另外，本实施例中，在照射装置4(1)、4(2)与偏转电磁铁32(1)、32(2)之间的射束输送装置3(1)、3(2)，以位于壁67(1)、67(2)的近前侧的方式分别设有替换设备用的真空阀34(1)、34(2)。
在像这样构成的本实施例中，与第一实施例以及第二实施例相同，通过使用追加设备用的真空阀33(1)，能够在短时间内增设新照射装置4(2)。图7中，虽然省略，但在新照射装置4(2)的增设时也能够预先安装追加设备用的真空阀33(2)。
另外，根据本实施例，由于也预先在照射装置4(1)、4(2)设有替换用的真空阀34(1)、34(2)，所以能够在短时间内进行照射装置4(1)、4(2)的替换。例如，在将照射装置4(1)替换成其它照射装置的情况下，在关闭真空阀34(1)后，拆下照射装置4(1)，并安装其它照射装置。而且，使用未图示的真空泵，使其它照射装置内部的压力成为预定的真空度。之后，通过打开真空阀34(1)，能够连接其它照射装置与射束输送装置3(1)。对于照射装置4(2)，也能够相同地进行替换。
实施例4
使用图8对第四实施例进行说明。本实施例中，从图7中说明的结构除去追加设备用的真空阀33(1)，仅具备替换设备用的真空阀34(1)、34(2)。在像这样构成的本实施例中，能够在短时间内替换照射装置4(1)、4(2)。
此外，本发明不限定于上述的实施方式。本领域技术人员能够在本发明的范围内进行各种追加、变更等。在上述的实施方式中，不限定于附图所示出的结构例。在发现本发明的目的的范围内，能够适当地变更实施方式的结构、处理方法。
并且，本发明的各结构要素能够任意地取舍选择，本发明也包括具备取舍选择后的结构的发明。另外，权利要求书所记载的结构也能够与在权利要求书中明示的组合以外的组合进行组合。

Claims (10)

1.一种粒子射线治疗系统，其特征在于，具备：
带电粒子束产生装置，其产生带电粒子束；
第一照射装置，其使上述带电粒子束向预定的照射对象照射；
第一射束输送装置，其从上述带电粒子束产生装置向上述第一照射装置输送上述带电粒子束；以及
第一真空阀，其设于上述第一射束输送装置。
2.根据权利要求1所述的粒子射线治疗系统，其特征在于，
在上述第一射束输送装置设有使带电粒子束的去处分支的第一分支装置，上述第一真空阀设于上述第一分支装置的出口。
3.根据权利要求2所述的粒子射线治疗系统，其特征在于，
向第二照射装置输送上述带电粒子束的第二射束输送装置经由上述第一真空阀而与上述第一分支装置连接。
4.根据权利要求3所述的粒子射线治疗系统，其特征在于，
上述第一分支装置具备使带电粒子束朝向上述第一照射装置的第一照射装置侧出口、和使带电粒子束朝向上述第二照射装置的第二照射装置侧出口，
上述第一真空阀设于上述第二照射装置侧出口。
5.根据权利要求4所述的粒子射线治疗系统，其特征在于，
上述第一真空阀存在多个，多个上述第一真空阀中的一个第一真空阀设于上述第二照射装置侧出口，多个上述第一真空阀中的另一个第一真空阀设于上述第一照射装置侧出口。
6.根据权利要求2所述的粒子射线治疗系统，其特征在于，
上述第一真空阀设为位于遮挡壁与上述第一分支装置之间。
7.根据权利要求2所述的粒子射线治疗系统，其特征在于，
在设置上述第一射束输送装置以及上述第一分支装置后，设置上述第一真空阀。
8.根据权利要求3所述的粒子射线治疗系统，其特征在于，
在上述第二射束输送装置设有第二真空阀。
9.根据权利要求8所述的粒子射线治疗系统，其特征在于，
在上述第二射束输送装置设有使带电粒子束的去处分支的第二分支装置，上述第二真空阀设于上述第二分支装置的出口。
10.一种粒子射线治疗系统的设备更新方法，其特征在于，
上述粒子射线治疗系统具备：
带电粒子束产生装置，其产生带电粒子束；
第一照射装置，其使上述带电粒子束向预定的照射对象照射；
第一射束输送装置，其从上述带电粒子束产生装置向上述第一照射装置输送上述带电粒子束；
第一分支装置，其设于上述第一射束输送装置，使带电粒子束的去处分支；
第一真空阀，其设于上述第一分支装置的出口；以及
控制装置，
在使上述第一真空阀关闭的状态下，经由上述第一真空阀将向第二照射装置输送带电粒子束的第二射束输送装置与上述第一分支装置连接，
使通过上述第二射束输送装置以及上述第二照射装置的带电粒子束的路径上的压力降低至预定的真空度，
将上述第二射束输送装置以及上述第二照射装置连接于上述控制装置，
打开上述第一真空阀，
并调整为，经由上述第一射束输送装置、上述第一分支装置、上述真空阀、以及上述第二射束输送装置向上述第二照射装置供给上述带电粒子束。
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