JP2002537037A

JP2002537037A - 放射線量分布の監視とともに行うイオンビーム治療システムの操作方法

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Publication number: JP2002537037A
Application number: JP2000599466A
Authority: JP
Inventors: ハートマングンサー; ヒーグペーター; ジェイケルオリバー; カージャークリスチャン
Original assignee: ジーエスアイゲゼルシャフトフュアシュベールイオーネンフォルシュンクエムベーハー
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2002-11-05
Anticipated expiration: 2020-02-08
Also published as: DE50008110D1; ATE278439T1; WO2000048680A1; DE19907097A1; EP1152794B1; EP1152794A1; JP4444514B2; US6736831B1; AU2670800A

Abstract

(57)【要約】放射線量分布の監視とともに行うイオン治療システムの操作方法であって、該イオン治療システムが、治療ビーム（１１）がビーム誘導システム（６，８）を含み、垂直偏向手段（１３）および水平偏向手段（１４）を有し、その治療ビーム（１１）は照射部位のイソセンタ（１０）へ偏向され、イソセンタ（１０）の回りの特定領域を走査するグリッドスキャナ装置を備えている。グリッドスキャナ装置（１３，１４）の深度線量分布および横断面の線量分布がイソセンタ（１０）領域内の種々の部位において測定および評価され、個々の部位で測定した種々の放射線量の変動度が特定の許容極限値を超えないならば放射線量分布が適切に均質であると結論づけられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、特に重イオンにより操作されるイオンビーム治療システムの操作方
法に関する。

【０００２】イオンビーム治療システムは、腫瘍の治療において好んで使用される。このよ
うな治療の利点とは、目標対象（目標）への照射において、イオンビームのエネ
ギーの大部分が目標へ移送され、その間、ほんの少量のエネルギーが健康な組織
へ移送されることにある。したがって、相対的に高線量の放射線が患者を治療す
るために使用され得る。他方、Ｘ線は目標と健康な組織へ等しく移送して、その
結果、健康上の理由から患者の保護のために高線量の放射線を使用することは不
可能である。

【０００３】イオンビーム治療システムは、例えば、米国特許第4,870,287号明細書から公
知であり、このシステムではプロトン源からプロトンビームを発生させ、加速装
置によって、そのプロトンを種々の治療または照射部位へ輸送させることができ
る。各治療部位には、患者カウチを有する回転クレードルが備えられ、その結果
、患者には異なった照射角度からプロトンビームを照射することができる。患者
を回転クレードル内側の固定された位置に空間的に配置する間に、回転クレード
ルのイソセンタに配置される目標上に、治療ビームを種々の照射角度で焦点化さ
せるために、患者の体の周りに回転クレードルを回転させる。加速装置は、直線
加速器（ＬＩＮＡＣ）といわゆるシンクロトロンリングの組み合わせを含む。

【０００４】 H.F. Weehuizenら、CLOSED LOOP CONTROL OF A CYCLOTRON BEAM FOR PROTON T
HERAPY, KEK, Proceedings 97-17, 1998年1月には、プロトンビーム治療システ
ムにおいてプロトンビームを安定化する方法が提案されていて、ここでは、治療
ビームが積極的に制御されて、それは縦方向に互いに間隔をおいた２つの測定点
にある対応ビーム輸送システムの中心線上に配置される。第１測定点は１対の偏
向電磁石の間に配置され、多重金属線イオン化チャンバによって形成される。ビ
ーム経路の中心点に関連した多重金属線イオン化チャンバから輸送されるビーム
位置の実際の値に依存して、ＰＩ制御は最初に言及した偏向電磁石対から下流に
配置される別な偏向電磁石によって発生する。第２測定点は、イソセンタの上流
に位置し、４つの四極子へ分割されるイオン化チャンバによって形成される。こ
のイオン化チャンバの実際の位置の値に依存して、再び、ＰＩ制御が発生するが
、これらの制御シグナルは最初に言及した偏向電磁石において意図される。この
ような制御配置は、ビーム輸送システムの中心線における角度安定性とプロトン
ビームの横方向の位置安定性の双方を可能とすると言われている。

【０００５】しかしながら、重イオン照射を行う場合、換言すれば、プロトンより重いイオ
ンを照射する場合、大きくて重い装置が必要であり、その結果、回転クレードル
の使用を避け、代わって、患者または患者カウチを移動させる傾向にある。この
ような治療システムは、例えば、E. Pedroni: Beam Delivery, Proc. 1^st Int.
Symposium on Hadrontherapy, Como, Italy, October 18-21, 1993, 434頁に記
載されている。したがって、このようなシステムは並外れたシステムとなる。

【０００６】しかしながら、主にイソセンタシステムを腫瘍学者は好むから、回転クレード
ルを治療現場では使用するけれども、クレードルの半径を減少させた重イオンビ
ーム治療システムが提案されている。回転軸に沿って水平方向に各回転クレード
ルへ輸送する治療ビームは、適当な電磁石と光学的配置によって案内されて、目
標照射においては、そのビームは回転軸からまず外へ導かれ、その後、イソセン
タで再び回転軸を横切る。目標への照射においては、それぞれがビーム軸へ正し
い角度で治療ビームを偏向する垂直偏向手段と水平偏向手段を含むグリッドスキ
ャナが設けられている。その結果、目標の周囲の領域は治療ビームによって走査
される。すなわち、このようなシステムは本質的には回転クレードルのたった１
つの平面にビーム誘導を備えている。

【０００７】治療ビームの点から見ると、高い程度の操作安全性および操作安定性がイオン
ビーム治療システムでは必要であるから、グリッドスキャナにより輸送される治
療ビームを監視する監視装置が、上記した重イオンビーム治療システムに備えら
れている。監視装置は上記した電磁石配置の最後の偏向電磁石とイソセンタとの
間に配置され、粒子流を監視するイオン化チャンバおよびビーム位置とビーム幅
を監視する多重金属線チャンバを含む。

【０００８】安全性の理由から、種々のＤＩＮ基準が医療用電子加速器の操作において観察
されなければならない。これらの基準は一方では検査テスト、すなわち、操作に
おける準備の検査に関連し、かつ、他方、システムの整合性テスト、すなわち操
作安定性の試験に関連している。イオンビーム治療システム、特に重イオンビー
ム治療システムにおいて、このようなシステムに対して特に開発されたこの種の
安全性基準は未だ公知でないが、イオンビーム治療システムにおいてもできるだ
け高い程度の操作安全性と操作安定性が必要とされている。

【０００９】したがって、本発明の基礎をなす課題は、特に、イオンビーム治療システムの
操作を行うにあたり、十分に操作安定でおよび操作安定なイオンビーム治療シス
テムの操作方法を提案することである。この方法は同時に重イオンの使用に適す
るであろう。

【００１０】本発明によれば、この課題は請求項１の特徴を有する方法によって解決される
。従属請求項はそれぞれ、本発明の好ましく、かつ有利な態様を明確にする。

【００１１】本発明は、治療ビームがグリッドスキャナ装置により照射部位のイソセンタに
偏向され、特定の照射量でイソセンタを囲む特定のエリアを走査するため、少な
くともビーム誘導システムが配置され、ビーム方向に対して直角な治療ビームの
垂直および水平偏向を行うための垂直偏向手段および水平変更手段を有するグリ
ッドスキャナ装置を備えるイオンビーム治療システムの操作方法に関連する。好
ましくは、グリッドスキャナ装置のイソセンタ領域の様々な位置における放射線
量の深度分布と放射線量の横向分布の両方が測定され、評価されて、個々の部位
で測定した種々の放射線量の変動度が特定の許容限界を超えないならば放射線量
分布が適切に均質であると結論づけられる。

【００１２】監視することがさらに要求される、特に、監視におけるキャリブレーション係
数を越える(over time)変動は、それは治療ビームの監視用特定ビームパラメー
タ類を意味するが、治療ビームの粒子フルエンス(fluence)または粒子流動がそ
れらのキャリブレーション係数におよぼす影響、キャリブレーション係数の治療
ビームにおけるビーム位置への依存および一貫した治療線量は、各々において適
切な許容限界が干渉閾値と定義づけられる。

【００１３】本発明は、イオンビーム治療システムのための包括的な照合計画を明示する。
本発明は、したがって、イオンビーム治療システムの操作安定性および操作安全
性における明確な改良を可能とし、イオンビーム治療システムの検査試験および
／または整合性試験の意味で行われ得る特別な照合態様を有する照合計画を明確
にする。これは特にグリッドスキャニング操作および線量測定領域に関するイオ
ンビーム治療システムの照合に特に関連する。

【００１４】本発明は、添付する図面を参照し、好ましい実施態様として、以下に説明する
。図１は、本イオンビーム治療システムに使用される加速器装置の簡単な概要図
である。図２は、本イオンビーム治療システムに使用される回転クレードルの外観図で
ある。図３Ａおよび３Ｂおよび図４Ａおよび４Ｂは、各々図１および図２に示すイオ
ンビーム治療のビーム位置制御方法の有利な効果を示す図である。

【００１５】本発明の基礎となすイオンビーム治療システムは、一般的に医療領域と加速器
領域に小分割された病院の建物内で使用される。複数の治療または照射部位が患
者の治療のために設けられている。イオンビーム治療システムの管理制御システ
ムは複数の管理制御室を含み、技術的管理制御室が個人の治療部位に設けられ、
主管理制御室が加速器装置に設けられることが可能である。線量計測用、加速器
維持用、またはＰＥＴ装置用（陽電子放出型断層撮影法）研究室もまた、建物の
中に設置され得る。さらに、エネルギー供給装置（特に、加速器装置および照射
システム用）および冷却装置が設けられている。充分な遮蔽行為を確証するため
に、個々の治療室は例えば、厚さ２ｍのコンクリートからなる厚い壁と天井で境
界が作られている。

【００１６】イオンビーム治療システムの基本的構造は本質的に本発明のテーマではないか
ら、ここでは簡単な説明を行う。イオンビーム治療システムは、既に上記した加速器装置とともに、図１に簡単
な形で示される入射システムを含む。入射システムはイオン源１を含み、その放射線はそれぞれの事例では分光計電
磁石と四極子を配置した低エネルギービーム誘導チャネルを経由して放射線を案
内するスイッチ電磁石へ、特に、別な四極子配置を経由して、かつ、パルス形成
のために設けられたチョッパ配置を経由して直線加速器２（ＬＩＮＡＣ）へ供給
される。

【００１７】本発明では、直線加速器３とシンクロトロンリング５との間のビーム誘導にお
いて^１２Ｃ^６＋にストリップされる^１２Ｃ^２＋が特に使用される。この目的のた
めに、直線加速器２の下流にストリッパ３が設けられる。その物理的および生物
的性質のために、これらの炭素イオンは腫瘍の治療に非常に効果的であり、高い
物理的選択性と高い生物的有効性の利点を有し、さらに、ポジトロン放出断層撮
影法（ＰＥＴ）によって、照射の検証の可能性を提供することが証明されている
。炭素イオンの適当な選択によって、生物的有効性はブラッグ(Bragg)曲線の平
坦域では低く、ブラッグピーク領域では高いように制御され得る。その結果、標
的または腫瘍を比較的高い線量により治療し、周囲の健康な組織への線量を最小
化することができる。

【００１８】意図したイオンタイプの使用および加速を確実にするために、存在するビーム
の電荷スペクトルが高電荷入射システムにおいて記録され評価される。記録した
電荷スペクトルと参照スペクトルを対比して、望ましくないイオンや不整を検出
し、適切な手段をとることができる。この照合は、例えば、イオン源の初期設定
ごとに実施され得る。

【００１９】直線加速器２は、それに供給されるイオンの初期加速のために使用される。こ
れらのイオンは、次いで、入射ライン４によってシンクロトロン５へ輸送される
。入射ライン４は、既に言及したストリッパ３に加え、入射パルスの正確な形成
のための追加チョッパ装置、電荷分析用磁性二極子、シンクロトロン５の受信能
力に照射を適合させるための四極子などを含む。

【００２０】この入射システムは、特にイオン源１と、エネルギービーム誘導チャネルと直
線加速装置２（ＬＩＮＡＣ）と、ストリッパ３と、入射ライン４とを備え、従っ
て望ましい粒子を有するイオンビームを生成および分析する役割と、イオンビー
ムの汚染を監視し、イオンビームの強度を制御する役割と、イオンを特定の入射
エネルギーまで加速する役割と、シンクロトロンリング５に入射するパルスのパ
ルス長を決定する役割を有する。

【００２１】シンクロトロン５は、供給されたイオンを定められたエネルギーまで最終的に
加速する役割を果たし、例えば、複数の偏向磁石、四極子、および六重極を備え
る。図１に示す例示的実施形態においては、例えば、６０°の偏向角度を有する
６つの偏向磁石が設けられている。シンクロトロン５の内部には、冷却手段（表
示なし）が配置される。繰り返される入射サイクルにより、入射イオンは、数Ｍ
ｅＶ／ｕの領域のエネルギーから、例えば、４００ＭｅＶ／ｕを超えるエネルギ
ーにまで加速される。こうした形で加速された治療ビームは、高エネルギービー
ム誘導チャネル６により、シンクロトロン内の特定の地点で抽出(extract)され
、個々の治療部位へ送られる。

【００２２】治療部位でのビームの水平および垂直の広がりは一般的に変化するが、治療部位
での「理想的な」対称で安定したビーム形状への要求には、ビーム誘導チャネル
におけるビームの光学の適切な調節によりほぼ対応できる。

【００２３】高エネルギービーム誘導チャネル６は、四極子レンズ、偏向磁石、ビーム分析
装置等を備える。加えて、追加チョッパ装置をシンクロトロン５の抽出点の下流
に配置することが可能であり、これは緊急時にビームの供給を中断するために使
用される。加えて、シンクロトロン５から治療ビームを切り離す役割を果たす、
抽出操作の通常の中断機能を、それぞれのグリッド操作セクションの後に提供す
ることができる。

【００２４】図２は、回転クレードル８の１つの透視図であり、回転クレードル８は、前記
の高エネルギービーム誘導チャネル６により治療ビームが送られる治療部位の１
つにそれぞれ設けられる。回転クレードル８は、局所的に固定された方向性およ
びアラインメントにある患者カウチ９上に治療される患者が横たわっている間に
、特定の回転軸ビームの周りを回転する。治療される患者の体の領域は、治療ビ
ームのイソセンタ１０の中に位置するように配置され、このイソセンタは、後で
詳細に説明するグリッドスキャナの中心ビーム１１と患者カウチ９の回転軸ビー
ムとの間の交差点として定義される。

【００２５】図２から分かるように、高エネルギービーム誘導チャネル６は、治療ビームが
回転クレードル８に入った後、１平面内で数回偏向されるように構築される。こ
の目的から、複数の四極子レンズ１２および双極子磁石７が設けられ、最初の２
つの双極子磁石７は、同一の偏向角度、例えば４２°を有し、互いに向き合うよ
うに配置され、最後の双極子磁石７は９０°の偏向角度を有する偏向磁石であり
、結果として、治療ビーム１１は回転クレードル８に入った後、最初に回転クレ
ードル８の回転軸ビームから横方向に偏向され、次に回転クレードル８の回転軸
ビームと平行に誘導され、その後、患者カウチ９に関して９０°の角度で、ビー
ム放出開口部を通り、最後の偏向磁石７を離れるようにする。

【００２６】図２に示す実施形態の例において、本イオンビーム治療システムに設けられる
グリッドスキャナ装置は、最後の四極子レンズ１２と回転クレードル８の最後の
偏向磁石７との間に配置され、少なくとも１つの水平グリッドスキャナ磁石１３
と少なくとも１つの垂直グリッドスキャナ磁石１４とを備える。グリッドスキャ
ナ磁石１３および１４はそれぞれ、ビーム軸ビーム１１に対して直角なイオンビ
ーム１１を水平または垂直に偏向し、結果として、この形で偏向されたイオンビ
ーム１１は、最後の偏向磁石７を離れた後、所定の治療計画と一致するイソセン
タ１０周囲の特定のエリアを操作する。最後の四極子磁石１２と最後の偏向磁石
との間でのグリッドスキャナ１３、１４の配置により、後で詳細に説明するよう
に、イソセンタ１０でのビームの規模およびビームの分散の制御において、高い
柔軟性の度合いを達成できる。グリッドスキャナ磁石１３、１４は、イオンビーム治療システムの全体的な管
理制御システムの構成要素である制御装置（表示なし）により制御される。

【００２７】最後の偏向磁石７のビーム出口開口部とイソセンタ１０との間の領域には、治
療ビーム１１を監視する監視手段が設けられる。この監視手段は、例えば、ビー
ムの位置、ビームの形状、および粒子の流れを確認するために設けられ、これに
ついては後で詳細に説明する。

【００２８】すでに前に述べたように、照射操作を管理するために、追加として陽電子放出
断層撮影装置（ＰＥＴ）を設けることが可能であり、その画像記録装置（カメラ
）はビーム内の位置で位置調整される。陽電子放出断層撮影は、好ましくは、治
療または照射中に実施される。治療ビームが組織に衝突する時、一次イオンから
陽子放出アイソトープが生成される。こうしたアイソトープの一部は、１つまた
は２つの中性子が失われた結果としてのみ、一次イオンとは異なっており、対応
する一次イオンとほとんど同じ領域で停止する。このいわゆる陽電子放射体の停
止位置は、陽電子放出断層撮影により照射操作を監視するために決定することが
可能である。

【００２９】前記のイオンビーム治療システムに関しては、この治療システムの重要な性能
の特徴を照合および制御するために、後で詳細に説明する広範な照合システムが
開発されている。

【００３０】照合システムの第一のセクションは、治療ビーム１１の生成に関係している。既に前に述べたように、イオンのタイプを照合することに加え、治療ビームの
放射エネルギーが同時に監視される。これが要求されるのは、特定の治療で求め
られる放射エネルギーを固守する必要があるためである。こうした目的から、図
２に示す監視手段は、それぞれの治療部位のイソセンタ１０に割り当てられた吸
収装置イオン化チャンバシステムを備える。この吸収装置イオン化チャンバシス
テムは、いくつかの選択されたエネルギーレベルに関する治療部位でのブラッグ
のピークの位置を測定し、このエネルギーレベルは治療テストサイクル中に活性
化されたもので、瞬間的な放射エネルギーは測定されたブラッグのピークの位置
に由来する。ブラッグのピークの位置を決定するために、ブラッグ曲ビームを正
確なステップで測定する。検査において、ブラッグのピークが望ましい位置から
０．５ｍｍより大きく逸脱していた場合、干渉(intervention)が必要となる。整
合性を検査するために、各照射遮断操作に先立って、説明した照合操作を実施で
きる。

【００３１】治療ビームの照合に関する更なる詳細なポイントは、照射部位または治療部位
において低速で抽出された治療ビームの強度のレベルを監視することに関係する
。グリッドスキャナの限られた力学により、偏向された治療ビームの偏向または
走査速度には上限が生じ、この制限を決定する構成要素は、磁石電流供給装置の
最大電流増加速度である。治療ビームの走査速度は、ビームの特定の強度と計画
された粒子の範囲とに依存する。照射中に最大走査速度に到達しない状態を確保
するために、シンクロトロン５から抽出される粒子率は望ましい値を上回ること
は実質的には認められない。一方、粒子率がこうした値を明確に下回った場合、
合計照射時間が延長され、この場合、管理制御および監督または監視システムは
、随意的に、非常に小さな入力電流の範囲で操作され、これはビームの検出の精
度に悪影響を与える恐れがある。したがって、本治療システムにおいて、シンク
ロトロンにおける粒子強度の測定およびプロトコル化は高い強度範囲において提
供され、照射部位へ送られる粒子率の測定およびプロトコル化は、数分間に渡る
複数のエネルギーのあらゆるレベルの強度に関して提供される。加速装置から照
射部位へ供給される粒子率は、シンクロトロン５からの抽出当たり２×１０^６〜
２×１０^８イオンである。所定の望ましい値からの粒子率の逸脱は、その値から
最大３０％上、および最大５０％下にすることができる。これらの限界値を超え
た場合、適切な干渉が必要になる。治療システムの整合性を照合するために、こ
うした検査を、例えば毎日実施することができる。

【００３２】エネルギーの変動、強度の変動、および集束の変動の同じ従属関係は、加速装
置、照射計画、およびグリッド走査プログラミングに関するデータ供給の基盤と
する必要がある。そのようになっていることを確認するために、最後の治療プロ
グラミング後に加速器について生成されたデータ入力を、グリッド走査プログラ
ミングおよび照射プログラミングに使用されたものと比較するべきである。こう
したデータ入力からの逸脱は認められない。整合性を照合するために、こうした
照合は、各照射遮断操作に先立って実施すべきである。

【００３３】照射中、治療に必要な加速装置のセクションは、故意または故意ではない誤っ
た設定を避けるために、（外部の）干渉から遮断される。同時に、あらゆる構成
要素で動作状態が起動され、ＥＰＲＯＭ等のメモリーに保管された装置に関する
望ましい値のデータのみがアクセスされる。加速装置を干渉から遮断する機能は
、テストおよび治療加速装置の両方を含む「スーパーサイクル」を設定すること
で照合できる。例えば（後で詳細に説明する）プロファイルグリッド、発光標的
、およびイオン化チャンバ等の監視手段または検出器は、高エネルギービーム誘
導６を通り回転クレードル８へ移動され、高エネルギービーム誘導チャネル６お
よび治療加速装置のシンクロトロン５においてビームに影響を与える要素は動作
を停止される。その後、加速装置の遮断が起動され、あらゆるテスト加速装置は
動作を停止され、治療加速装置が起動される。加えて、以前に動作停止されたあ
らゆる構成要素が治療加速装置のために起動され、挿入されたプロファイルグリ
ッド、発光標的、およびイオン化チャンバが再び外へ移動する。その後、スイッ
チオフコマンドが個々の磁石に送られ、調節コマンドがビーム誘導診断構成要素
へ送られ、こうしたコマンドは通常、加速装置の遮断のため、何らかの影響を有
することができない。そうではない場合にはエラーとなり、これは適切に修正す
る必要がある。この照合は、整合性を照合するために、各照射遮断操作に先立っ
て実施することができる。

【００３４】安全性の理由から、シンクロトロン５からの治療ビームの抽出は、治療システ
ムのインターロックユニットから適切なシグナルが出された後、１分間以内に終
了することが可能でなければならない。これは直ちにスイッチオフされるシンク
ロトロンの特別な四極子によって影響される。ビームを終了させる管理制御およ
び安全システムによる要求と照射部位でのビーム不在の間の時間は、連続的等エ
ネルギーレベル間に変化がある場合に、グリッドスキャニング操作において（こ
れらのレベルは一定のエネルギーによる照射領域に相当する）および誤った場合
、このシステムの可能性ある緊急操業停止において、極めて重要である。したが
って、全時間、すなわち、この要求の反応時間とビーム終了の反応時間の両方を
測定する試験が用意されている。この目的では、管理制御システムが等エネルギ
ーレベルの終了をまねた適切なシグナルを発生するか、またはインタロック状態
、すなわち、緊急時の操業停止状態が発生する。次いで、停止後の粒子計数は管
理制御システムによって測定され、その際、終了後、１分間は、計数が１０^４粒
子／秒以上であってはならない。さらに、治療システムの技術的管理制御室の固
定位置にインストールされた貯蔵型オシログラフおよびパルサを使用して、管理
制御システムの上記した測定を照合するために、イオン化チャンバの１つの電流
電圧コンバーターの出力シグナルを評価する測定が実施される。第２の測定でも
、終了後、１分間はいかなるビームも検出することが可能であってはならない。
終了後に続く時間の照合は、抽出時間の始まり、抽出時間の中間時、抽出時間の
終わり、および抽出時間が過ぎてから、次々と行うべきである。この照合は整合
性の照合として毎日実施されるべきである。

【００３５】各照射操作の最後には、加速器で作成されるプロトコルは、照射操作中の重要
な加速器の構成要素の組立てと選択ビーム診断測定結果の双方を記録する必要が
ある。プロトコル化およびプロトコル内容の機能を試験するために、参照治療サ
イクルを作動し、プロトコルプログラムを呼び出すことが提案されている。この
プロトコルプログラムによって作成されるプロトコルデータは、次いで、予期さ
れるデータと比較され得る。このプロトコルが不完全であるか、プロトコル化さ
れた装置エラーが存在する場合には、干渉が必要である。整合性を照合するため
に、この照合操作は照射操作の各遮断に先立って実施され得る。

【００３６】照合システムの第二のセクションは、（照射部位の上流の）治療ビームの誘導
に関係する。最初に加速装置では、停止要求が存在するときには、抽出の終了を確実にする
必要がある。停止要求により治療ビームが終了されない場合、この事実が管理制
御および安全システムにより強度測定で確認され、独立して設けられるリダンダ
ント(redundant)チャネルにより、ビームの停止が再度要求される。この第二の
要求は、高エネルギービーム誘導チャネル６の対応する変更双極子に作用する。
抽出のリダンダント停止の機能を照合するためには、第一の抽出停止のために設
けられたアラームラインが人為的に遮断される。この場合、前記の第二の抽出停
止が自動的に起きるべきであり、これは通常の抽出停止に関する前記のテストと
同じようにテストできる。１０分間以内に抽出停止が発生しない場合、整合性を
照合するために適切な干渉が必要であり、このテストは照射操作の各操作に先立
って実施することができる。

【００３７】高エネルギービーム誘導チャネル６に配置される双極子の接続および接続解除
の動作は、追加テストでテストできる。患者の安全の理由から、照射前に高エネ
ルギービーム誘導チャネル６の最後の２つの偏向磁石を接続解除することは（加
速装置の遮断の後）、これらの磁石の電源ユニットとの特別なケーブル接続によ
り、技術管理制御室からのみ起動できる。こうした接続解除の結果、照射部位に
供給されるビームは停止される。こうした磁石の接続は、特別な信号により、技
術管理制御室からのみ実施可能であり、加速装置の主管理制御室からは（通常通
り）実施することができない。この接続および接続解除の動作がテストされ、対
応する接続／停止も同時にテストされる。整合性を照合するために、このテスト
は照射操作の各遮断に先立って実施することができる。

【００３８】照合システムの第三のセクションは、照射部位でのビームの誘導を照合するこ
とに関係する。この照合セクションの第一の態様によれば、治療ビームのゼロ位置が監視され
る。グリッドスキャナ電磁石１３，１４によるビーム１１の偏向に続くイソセン
タ１０でのビームの正確な位置を確認するために、照射部位へのビーム誘導の最
後部分での治療ビーム１１の軸位置は、全エネルギーおよび焦点領域について照
合されなければならない。この目的のために、プロファイルグリッド１６がグリ
ッドスキャナ電磁石１３および１４の下流のビーム経路中へ、かつ、ビーム出口
のウンドウへ移動し、テストサイクルが全エネルギーおよび焦点領域にわたって
発生し、その途中でプロファイルグリッドが個々に評価され、その操作中に記録
されたビームパラメータがプロトコル化される。ビーム出口ウィンドウに配置さ
れたプロファイルグリッドが測定されると、その上流に配置されたプロファイル
グリッド１６は動き出さなければならない。プロファイルグリッドによって輸送
されたビームパラメータを評価して、水平および垂直両方向のビーム位置とビー
ム角度の両方を決定することができる。プロファイルグリッドのビーム位置から
、イソセンタ１０にて予期される治療ビームの位置を決定し、次いで、プロトコ
ルを照合する。もしも、要求されるビームの半値幅において±２５％の位置誤差
がイソセンタ１０にて測定されるなら、適当な干渉を実施しなければならない。
整合性を照合するために、この試験は毎日実施する。

【００３９】照合部分の別な態様によると、照射部位の治療ビームの絶対的ビーム位置およ
び位置的安定性が照合される。絶対的ビーム位置への固執は、治療または照射計
画の再配列において必須条件である。したがって、絶対的位置は管理制御システ
ムの位置感受検出器を使用して測定されなければならない。照射部位のイソセン
タにおける治療ビームの相対的位置安定性が、照射計画が実施され得る正確性を
決定する。治療ビームの位置は照射操作中、オンラインで、つまり連続して測定
し、照合される。もしも照射計画によって予定された許容限界内で所望位置から
の逸脱があれば、照射を切断するか、あるいは適当な干渉を作動する。各位置感
受検出器は別に照合する。この照合はプロファイルグリッドおよび、例えば、多重金属線チャンバなどの
位置感受検出器を使用して実施される。

【００４０】プロファイルグリッドが使用される場合、イソセンタ１０の絶対的ビーム位置
はイソセンタの部位で光る目標またはフィルムを使って照合される。この照合操
作では、プロファイルグリッドの位置はレーザ交差によって光る目標またはフィ
ルム上で可視化されるイソセンタによって調整される。グリッドスキャナ電磁石
１３、１４を使用して、治療ビーム１１はイソセンタ１０中へ静的に偏向し、プ
ロファイルグリッド測定によって得られた位置調整は予定された所望値と比較さ
れる。これは、例えば、定期的間隔をおいて、例えば、およそ１０分の１のエネ
ルギーレベルで実施され得る。

【００４１】多重金属線チャンバがビーム位置のオンライン試験および制御のために使用さ
れる場合、２つの多重金属線チャンバがイソセンタ１０の上流約９７０ｍｍおよ
び７９０ｍｍの距離に置かれ、レーザビームを使用して、イソセンタ１０から伸
びる中心ビームが多重金属線チャンバの中心を通って垂直に走行する。グリッド
スキャナ電磁石１３、１４を使用して、ビームは例えば、照射領域内の５つの異
なった位置のそれぞれ（すなわち、左右それぞれ上下と中心）の中へ５つの異な
ったエネルギーにて静的に偏向される。セッティングの位置は、管理制御システ
ムで測定され、所望値と比較される。

【００４２】多重金属線チャンバはイソセンタの上流の異なった距離に置かれるから、２つ
の多重金属線チャンバ中での照射野の投影は、異なった因子によって低下する。
ビーム幾何学の規則と放射線の原理を適用して、次の低下因子が得られた。イソセンタの上流９７０ｍｍの多重金属線チャンバＸ配位：低下因子０．８９０Ｙ配位：低下因子０．８７６イソセンタの上流７９０ｍｍの多重金属線チャンバＸ配位：低下因子０．９１０Ｙ配位：低下因子０．８８０

【００４３】多重金属線チャンバによって絶対ビーム位置が照合される前に、その絶対位置
のキャリブレーションを実施すべきである。この目的のためには、多重金属線チ
ャンバの位置を合わせかつ固定した後、上記したレーザ交差によって絶対的に位
置決めされたフィルムを５つの箇所で照射する。このフィルムを使って確認した
ビームのゼロ点は多重金属線チャンバから計算されたものと比較する。次いで、
その差異または誤差がその位置を計算する補正相殺値を与える。これらの補正相
殺値は所望の位置値において考慮され、５つの点全ての絶対位置は互いに比較さ
れる。

【００４４】このようにしてキャリブレーションされた多重金属線チャンバを使用して、次
いで絶対ビーム位置を照合し、このようにして確認した位置の差異がビームプロ
ファイルの半値幅に対して最大２５％に相当するように制御を実施する。照射計
画の全幾何学パラメータが半値幅として見積もられ、かつ、特に、患者操作にと
って必要である発生粒子範囲の品質が達成されることから、このビームプロファ
イルの半値幅に関する干渉閾値が実行可能であることを立証する。イソセンタに
さらにプロファイルグリッドを備えることは、毎日の操作において非常に高価と
なるであろうから、整合性照合を実施するには、上記した多重金属線チャンバ測
定のみを使用すべきである。

【００４５】照合部分の更なる態様は、絶対ビームプロファイル幅および経時的安定性を監
視および制御することを含む。治療または照射計画はこれらの値に基づくことか
ら、管理制御システムのパルス中心制御による要求に従って、加速器装置によっ
て輸送されるビーム焦点化を固守することが必要である。この目的のため、プロ
ファイルグリッドを利用して、イソセンタ１０における絶対的なビームプロファ
イル幅は、プロファイルグリッドを使って照合され、レーザの交差により発光標
的またはフィルム上で可視となるイソセンタに対して、プロファイルグリッドの
位置が調整される。治療ビームはグリッドスキャナ電磁石１３，１４によってイ
ソセンタ中へ静的に偏向され、それは例えば、約１０分の１のエネルギーレベル
で実施されることが可能となる。プロファイルグリッド測定によって得たビーム
幅は予定された所望値と比較され、予定された所望値の±５０％からのビーム幅
の最大逸脱が観察されるような方法にて、制御が実施される。これは約２００Ｍ
ｅＶ／ｕ以上のエネルギー範囲へ特に適用する。

【００４６】イオンビーム治療システムの整合性照合は、他方、既に上記したように、多重
金属線チャンバを使用して実施し得る。これはそれぞれイソセンタ１０の上流９
７０ｍｍおよび７９０ｍｍの距離に置かれる。実際の照合操作の前に、２つの多
重金属線チャンバの絶対的測定幅のキャリブレーションが実施される。この操作
では、フィルムに水平および垂直ストリップを用いて照射され、各ビームは固定
焦点化を使用するシンクロトロンからの抽出によって生成する。このような方法
で、選択可能な焦点化に依存して、例えば、７種のビームを発生させることが可
能である。照射フィルムを用いて確認したビーム幅は所望値に再び考慮され得る
補正相殺値を得るために、多重金属線チャンバ（位置チャンバ）によって測定さ
れるものと比較される。次いで、このようにキャリブレーションされた多重金属
線チャンバを管理制御システムとともに用いて、ビームプロファイルの半値幅お
よび経時的整合性または安定性を測定および監視する。これは選択可能な焦点化
においてそれぞれ異なったエネルギーおよび強度で特に実施される。

【００４７】照射計画という状況において、絶対的ビーム位置の測定と比較した絶対ビーム
プロファイルの測定において、上記した干渉閾値の増加が２０％〜５０％の半値
幅であることは均一性の要件と適合しており、これは、ビーム位置の空間は３３
％の半値幅にセットされているからである。

【００４８】治療ビームの解析と調節のために、いくつかの要素が、通常、イソセンタの上
流、例えば、ビーム出口ウィンドウ、検出器またはリップルフィルターなどに置
かれる。これらの要素は、ビームエネルギーが減少するにつれて、著しく増加す
る治療ビーム走査をもたらす。その結果、物理的理由から、より低いエネルギー
範囲（エネルギー＜２００ＭｅＶ／ｕ）の本来要求されるビーム幅に固執するこ
とは不可能であるか、あるいはかろうじて可能である。この場合、その結果は上
限許容範囲がより大きくなり、照射計画においてその効果を考慮する必要がある
。

【００４９】ビームのゼロ位置、絶対的なビームの位置、絶対的なビームプロファイル幅、
および経時的な安定性に関する前記の監視および制御手段の影響は、図３Ａ／Ｂ
および図４Ａ／Ｂにおいて確認できる。図３Ａおよび３Ｂはそれぞれ、図４Ａお
よび４Ｂに示す拡大図に対応する。図３Ａ／４Ａは本明細書で提案した位置制御
を行わないビームの位置を示しており、図３Ｂ／４Ｂは位置制御を行ったビーム
の位置を示している。この図から分かるように、位置制御等を使用した結果とし
て、遥かに安定性の高いビームの位置が達成可能であり、位置制御を行わない場
合、望ましいビームの位置からの著しい逸脱がいくつか存在する。

【００５０】この照合部分の更なる態様は、治療ビームの粒子数を監視すること、すなわち
、粒子数の変化を監視することに関する。粒子数の測定における測定範囲が非常
に大きくなることを阻止するために、加速器によって輸送される治療ビームの強
度を、ある許容範囲内においてのみ変化させるべきである。本事例では、治療ビ
ームの強度を管理制御システムの測定容器とともにイオン化チャンバを使用して
測定すること、および粒子数は３００μｓの時間範囲以上に平均化させることが
提案されている。次いで、測定された粒子数は、干渉を引き起こさないために、
先に確認した平均値の最大５倍に相当する時間範囲内にて許される。これらの工
程を行う結果として、より信頼性ある測定範囲が選択される。ここでは、例えば
先に計算された平均値よりも、１０だけ高い粒子数であってもなおも正しく測定
され得る。もしも粒子数が一様により高く上昇すれば、警告が発せられ、既に述
べたように、連動ユニットがビームのスイッチオフを引き起こす。しかしながら
、この照合態様は、検出器を前以てセットすることのみに関連し、エネルギー線
量などに直接的影響を与えないように注意する必要がある。万一、先に定義した
干渉閾値よりも明らかに高い粒子数の変化が生じた場合でも、後に説明する粒子
範囲の均一性は、決定的な品質基準として十分であろう。

【００５１】最後に、照射部位での信頼性ある安定なビーム誘導については、高エネルギー
ビーム誘導チャネル６の最後の偏向電磁石と回転クレードル８との間の全可動構
成要素の所望位置を定期的に照合すべきである。何故なら、ビーム誘導中に位置
するいかなる対象物も照射部位でビーム特性に悪影響を与えるから。したがって
、ビーム誘導の全可動性構成要素が、ビーム経路中に見出されるべきであること
を確証しなければならない。この目的では、その状態を管理制御システムによっ
て自動的にかつ、個々に照合することができる限界スイッチが対応する可能性構
成要素に接続している。整合性を照合するために、これは照射操作の各遮断に先
立って繰り返すべきである。

【００５２】照合システムの第四の部分は、イオンビーム治療システムの照射制御ユニット
に関連する照合態様に関する。治療システムの管理または監視システムの前記のイオン化チャンバにおいて生
成された電荷は、粒子数を決定する役割を果たし、イオン化チャンバガスの圧力
と温度とにより変化するため、これらの両方の変数を照射中に監視しプロトコル
化する必要がある。イオン化チャンバのガスの圧力と温度とは電気センサーによ
り測定され、測定値は１分におよそ１回、管理制御システムにより確認され、入
力されたキャリブレーション係数により絶対的な単位（ｈＰａおよび℃）に変換
され、デジタル式で表示される。測定値の経時的な動向は、動向図において図式
的に表すことができる。このセンサーは、基準測定装置によりキャリブレーショ
ンされる。イオン化チャンバに設置されたセンサーのキャリブレーションは、治
療照射の各遮断操作の前に繰り返すべきである。加えて、監視システムの部位の
大気圧および室温が、絶対的にキャリブレーションされた装置により測定され、
管理制御システムにより確認され、更にそれぞれの照射操作においてプロトコル
化される。その結果、イオン化チャンバの（毎日の）照合において、大気圧およ
び室温の絶対値は、参照測定装置で直接的に読み取られ、管理制御装置で示され
る値と比較され、プロトコル化される。監視システムの毎日のキャリブレーショ
ンに登録される測定値は、こうした操作の基準値の役割を果たす。２０ｈＰａま
たは５℃の差異が存在する場合、管理制御システムにより警告が発生する。監視
システムの毎日のキャリブレーションにて登録される測定値は、その操作におけ
る参照値として使われる。もしも、２０ｈＰａまたは５℃の違いがあれば、警告
が管理制御システムから発せられる。

【００５３】加えて、イオンビーム治療システムの制御コンピュータへのプログラムおよび
データセットのロードを照合する必要がある。これは、患者の照射に必要なデー
タをシステムのシーケンス制御に正確にロードすることを可能にするために必要
となる。すべてのデータが正確である場合のみに患者の照射が開始される。この
目的では、管理制御システムのサーバコンピュータの特別なプログラムを使用し
て、プログラムとデータはコントロールコンピュータの個々のプロセッサ中に書
き込まれ、読み出され、かつ個々のメモリ中に蓄積されたプログラムとデータと
比較され、このような照合プログラムは各照射操作に先立って自動的に行われる
。再び負荷したデータが管理制御システムのデータメモリに蓄積されたデータと
正確に対応する場合にのみ、制御下に安全である状態からスタートすることが可
能である。違いが存在する場合、警告シグナルが発せられ、照射操作を阻止する
役目にある上記した連動ユニットは解除され得ない。

【００５４】別な照合態様は、グリッドスキャナの偏向電磁石１３、１４への電流接続に関
する。これらの偏向電磁石の電流値が、ある許容範囲内で、値と時間の双方にお
いて、電磁石供給装置にセットされるある所望値に達することに注意しなければ
ならない。この目的のために、磁性供給装置の磁性電流値を設定することと、適
切に安定した磁性電流に達することの間の時間は、異なった電流値において測定
される。セットされた磁性電流値からの逸脱に関して許容され得る最大電流精度
は、０．３Ａである。２Ａの電流変化が存在する場合、許容され得る最大調節時
間は、ｘ方向で１７５μｓおよびｙ方向で３２５μｓである。これらの許容値を
固執する場合、照射を終了しなければならない。整合性を照合するために、この
試験は照射操作の各遮断に先立って実施することができる。

【００５５】最後に、停止条件が発生した時に動作中である照射点の数を恒久的に保存する
状態、つまり電力障害に対する保護手段を確保する必要がある。これにより、後
に権限のある担当者が照射を許可した時点での継続が可能となる。この実行され
た安全機能の機能性は、管理制御システム中へ特別な照射または治療計画を負荷
し、その計画を照射しないで実施し、すなわち、それをシミュレートして照合す
ることができる。特別な照射部位では、連続制御の電力供給はスイッチが切られ
、システムを再スタートした後には、最終照射部位が読み出され、電力供給がス
イッチを切られた場合に、照射部位と比較される。もしも、２つの読みが一致し
ないなら、適当な干渉が実施される。整合性を照合するために、この検査は照射
操作の各遮断に先立って実施される。

【００５６】照合システムの第五の部分は、既に前に述べた、イオンビーム治療システムの
連動(interlock)ユニットの機能の照合に関係する。したがって、例えば、連動事象や連動状態が存在する場合にはシステムの緊急
操業停止のための安全性の立場から、関連する全装置パラメータを照合しなけれ
ばならない。治療ビーム１１の操業停止は、連動事象が検出された場合にのみ実
施する。したがって、連動事象につながる恐れのあるあらゆる源をテストでシミ
ュレートし、連動のきっかけ、すなわち、連動ユニットによる治療ビーム１１の
緊急操業停止となるシグナルの発生を照合しなければならない。操作中の連動ユ
ニットによる監視、例えば、ビーム誘導の可動性構成要素の上記した限界スイッ
チのシグナル、グリッドスキャナ電磁石１３および１４の電磁石供給装置の状態
、圧力供給についてのイオン化チャンバ、データトランスファーのデータオーバ
ーフロー、強度限界値への固執および個々のイオン化チャンバの同期化、ビーム
測定装置およびビーム位置自体のエレクトロニクス、個々の検出器の高電圧と気
体流、連続制御コンピュータによる可能性ある連動、患者カウチの位置、患者不
動化における可能性ある中断（例えば照射部位のマスクが開けられるか、または
患者が動いた場合）、全コンピュータプログラムの操作の容易性、および治療シ
ステムの医療操作コンソールによる照射操作の可能性ある緊急操作停止または解
除などあらゆるコンピュータプログラムの動作準備と、治療システムの医療操作
コンソールでの緊急停止または照射操作の解除の可能性等を監視する。もしも、
連動のきっかけが、連動状態が存在する場合に生じないなら、治療システムの干
渉および誤差の排除が必要である。整合性を照合するために、この検査は毎日行
うべきである。手動の緊急操業停止がいつでも保証されなければならないから、医療操作コン
ソールによる手動の緊急操業停止の機能性は、同様に照合されなければならない
。

【００５７】最後に、特に技術管理制御室および主管理制御室において、イオンビーム治療
システムの個々のコンソールで、安全性に関するあらゆる状態の表示を照合する
必要がある。こうした安全に関する状態の表示は、エラーの迅速な検出および排
除に役立ち、操作担当者に照射操作の現状を伝える。こうした警告状態の表示は
、前記の連動ユニットのテストと一緒に照合できる。整合性を照合するために、
このテストは照射操作の各遮断に先立って、かつ管理制御システムまたはプログ
ラムの変更の後に実施すべきである。

【００５８】照合システムの第六のセクションは、イオンビーム治療システムの患者の位置
決定に関する医療装置の照合に関係する。したがって、定位固定画像形成の正確さは照射の全体的正確さにとって重要な
要素であるため、例えば、標的点座標の定位固定を決定する精度をＣＴまたはＭ
Ｒ操作により照合するべきである。この目的から、特別な標本体により、球形フ
ァントムの内部に、任意の望ましい標的点を表すことが可能であり、その中心点
は、画像生成方法により視覚的に表すことができる。この球形ファントムは、中
心点が未知の標的点となるように、定位固定フレームに挿入される。その後、定
位固定座標は、応用Ｘ線、ＣＴまたはＭＲ手法を使用して、時間の観点から順番
に確認され、断層撮影法において、層の間隔は１ｍｍにするべきである。Ｘ線手
法は１／１０ｍｍまでの精度があるため、ＣＴおよびＭＲによる標的点の決定の
精度は、Ｘ線手法との比較により確認することが可能であり、つまり、Ｘ線画像
により決定された標的点の位置とＣＴまたはＭＲ手法により決定された位置との
間の半径間隔が照合される。この半径間隔は、１．５ｍｍを越えてはならない。
整合性を照合する目的から、このテストは１年ごとの実施で十分である。

【００５９】別な照合態様として、患者カウチ９の回転軸とグリッドスキャナ１３、１４の
中心ビーム１１との間のイソセンタ位置の正確さを照合することが提案されてい
る。何故なら、患者カウチ９の回転軸とグリッドスキャナ１３、１４の中心ビー
ム１１間の交差点として定義されるイソセンタが、計画と照射の間の位置決めに
おける連結要素であることから。整合性の照合は、照射操作の各遮断に先立って
実施されるべきである。

【００６０】患者カウチ９の回転軸に関するイソセンタを照合するために、金属製目標物体
（直径２〜３ｍｍ）がレーザを使って、名目上のイソセンタ、すなわち患者カウ
チ９の名目上の回転軸中へ導入される。この目標物体は該目標物体上の中心点に
正確に中心を置く測量のおもりを使用して固定位置に維持される。回転軸のまわ
りに患者カウチ９が回転することにおいて、その目標物体が測定のおもりに関連
して動く範囲が確かめられる。この操作は、少なくとも患者カウチ９の３種類の
レベルで実施され、患者カウチ９の上下の最大可動性は１５ｃｍで、例えばイソ
センタ１０のレベルでは、上下に最低１５ｃｍの距離となる。最大の逸脱許容値
は、ビーム方向では１．０ｍｍで、ビーム方向に垂直な方向では０．５ｍｍのみ
となる。ビーム方向での変化の重要性は低く、これはこうした変化により患者に
おける線量分布が影響を受けないためである。

【００６１】中心ビーム１１に関するイソセンタを照合するために、イソセンタの位置は、
定義により、直進ビームの平面の下にある患者カウチ９の回転軸ビーム上に固定
され、光学測定システムにより壁の印に対して相対的に確認される。中心ビーム
１１に対する標本体の位置の照合は、フィルム測定により実施され、ビームの方
向から見て標本体の下流で、半値幅が標本体の直径よりも大きな（偏向されてい
ない）中央ビームにより検証フィルムが照射され、結果として、標本体の位置は
中央ビームに対して相対的に検証フィルムに投影される。この場合、干渉閾値は
、一次ビームの半値幅からの最大２５％の逸脱となる。

【００６２】加えて、レーザがイソセンタ１０を明示するため、イソセンタ１０でのレーザ
位置合わせの精度を照合する必要がある。この操作において、イソセンタ１０で
の標本体の位置決定に続いて、光学測定により、標本体の中心点でレーザが位置
調整され、レーザのラインの水平ビームおよび垂直線からの逸脱が照合され、そ
れぞれの場合において、最大１ｍｍの逸脱が許容される。整合性を照合するため
に、反対側に存在する壁およびフロア上のレーザの画像が明示され、その後、基
準値として使用される。

【００６３】更なる照合態様は、Ｘ線管および反対側に存在する記録ステーションの標的交
差の位置決め精度に関し、これはＸ線手法がイソセンタ１０を明示するために追
加操作を示すからである。光学測定により、つまりレーザを使用して、イソセン
タ１０での標本体の位置を決定した後、３つの空間方向でＸ線画像を撮影し、標
本体の投射画像とＸ線画像の標的交差との間の間隔が確認される。標本体の画像
は、標的交差の画像上に正確に投影されるべきであり、標本体の投射画像と標的
交差との間の許容される最大の間隔は１ｍｍである。

【００６４】患者のイソセンタ式照射のため、患者カウチ９のイソセンタ回転角度における
表示の精度も照合する必要があり、これはＤＩＮ６８４７−５、ポイント１２．
２．４の規定と同じように実施可能である。最大許容誤差は１°である。

【００６５】患者カウチ９のイソセンタ回転の空間的安定性も同様に照合され、これは対応
する安定性がイソセンタ１０の定義の必須条件となるためである。この照合は、
ＤＩＮ６８４７−５、ポイント１４．２と同じように実施可能であり、干渉閾値
は１ｍｍの誤差である。

【００６６】更に最後に、患者の配置と位置決定の精度を照合することが提案され、これは
正確な患者の位置決定が、対象となる腫瘍の適切な照射の必須条件となるためで
ある。この点において、治療システムの点検テストおよび（照射操作の各遮断に
先だって）整合性の照合のために、標本体の中心点の未知の定位固定座標が、定
位固定ベースリング内に固定され、標的点として確認され、定位固定ターゲティ
ング装置を利用し、患者カウチ９の横方向移動により、この中心点がイソセンタ
１０内に移動される。この位置において、３つの空間方向でＸ線画像が撮影され
、この３つの画像に関して、標的クロスからの標本体の位置の間隔が決定される
。標本体の中心点とイソセンタとの間で許容される最大半径間隔は１．５ｍｍで
ある。これを超える場合、患者の配置の適切な修正が必要となる。

【００６７】照合システムの第七の態様は、照射計画に関係し、その過程において、特に特
定の照射操作に関して意図される放射線量の値が計算される。第一に、照射操作を計画するために、つまりそれぞれの放射線量の計算に常に
同じ基本データセットが使用される状態を確保する必要がある。これは、基本デ
ータを含むデータファイルの名前、日付、およびサイズを、以前作成したバック
アップコピーの正確な指定と比較することで達成される。これは線量計算アルゴ
リズムが呼び出されるたびに、自動的に行われる。

【００６８】更に、基本データセットが管理されていない形で変更されていないことを確認
するために、実際の基本データセットとバックアップコピーの対応する値との値
の一致を照合する必要がある。ここでは更に、コンピュータプログラムにより、
実際の基本データセットとバックアップコピーの内容の比較も実施され、このプ
ログラムは、特に照射操作の各遮断に先立って開始されるべきである。

【００６９】ＤＩＮ６８７３第５部、照射計画システムによれば、加えて、基本データセッ
トの基準値を月に１度照合する必要がある。重イオンによる本照射計画において
詳細な点は省略可能であるが、これは深度線量分布、つまり深度の関数としての
エネルギー損失データが、入力フルエンスに対する絶対値として蓄積されるため
である。そのため、線量の特別な基準値は記録されない。使用される基本データ
セットは、前に説明した方法ですでに照合されている。

【００７０】照射計画を照合する上で重要な態様は、存在する基本データおよび使用する線
量計算アルゴリズムの関数として、計画された照射操作の線量計算（イオンビー
ム治療システムにおいて自動的に実施）の精度を照合することであり、均一およ
び不均一な媒体の照射を区別する必要がある。両方の場合において、線量計算の
照合は、ファントムを使用して実施可能であり、この操作について以下に詳細に
説明する。

【００７１】イオンビーム治療システムの照射計画プログラムにおいて、均一な媒体の計算
線量を照合するために、計算線量分布またはＣＴセクションにおいて、複数の測
定点、例えば１０箇所の測定点が定められ、この測定点において、計算された物
理線量が実験的に検証される。この検証は水ファントムにおいて実施され、イオ
ン化チャンバは、望ましい測定点に対応する座標で、水ファントム内に配置され
る。照射計画プログラムは、個々の測定点について、水に関するエネルギー線量
値に加え、使用するファントム内のその座標を計算する。その後、照射計画プロ
グラムにより計算された制御パラメータを使用して、ファントムが照射され、計
算線量値を検証するために、イオン化チャンバで確認された値がエネルギー線量
値に変換される。

【００７２】検証は複数の照射計画に関して実施され、６つの代表的な照射計画の検証が選
択され、そのうち３つは水ファントム内の仮定の標的体積に関係し、３つは患者
の照射に関係する。後者の照射計画は、それ以降、標準患者計画として使用され
る。照射計算プログラムにより計算された値は、その後実施される整合性照合の
基準値の役割を果たす。

【００７３】干渉閾値については、計算された放射線量値と測定された放射線量値との間の
最大許容誤差が合計、つまり平均で、標的照射値の線量の±５％となることが定
められる。加えて、個別の測定点に関する最大許容誤差が±７％となることも定
められる。

【００７４】上述した操作は、特に、イオンビーム治療システムに関係している。整合性を
照合するためには、前記標準計画のそれぞれの場合において２つのみを検証し、
計算された線量分布の整合性を照合し、これらを実験的に測定された線量分布と
比較することで十分である。この整合性照合は、照射操作の各遮断に先立って実
施されるべきである。

【００７５】線量計算の精度を、使用される照射計算アルゴリズムの基本データと使用され
る不均一媒体に関する近似値との関数として照合するためには、球形固体ファン
トムを利用することが可能であり、これは水と同等の物質で構成され、異なる不
均一体をシミュレートするために、様々な不均一物を挿入可能な個別の層で構築
される。この不均一物はディスクで、様々な組織と同等の物質（例えば、肺、軟
らかいまたは硬い骨、軟らかい器官、または結合水の物質）または単なる空気（
ディスクに挿入されない時）で構成される。この場合においても、検証のために
ファントムに１０箇所までの測定点が定められ、そのそれぞれにおいて、放射線
量が照射計画プログラムにより計算され、同時に測定するイオン化チャンバのグ
ループを使用して確認され、これと比較される。

【００７６】この点検テストでは、薄い不均一物および厚い不均一物において、異なる物質
の境界層（例えば空気／水および骨／水）の後ろの計算線量分布を調査するため
に、３種類のファントム構造を作成することを提案する。

【００７７】調査において提案される不均一媒体に関する計算線量値の許容閾値は、あらゆ
る測定点での計算線量値と測定線量値との間の最大許容平均誤差として±５％、
および個々の測定点に関する最大許容誤差として±７％となる。整合性を照合す
るために、前記のテストは照射操作の各遮断に先立って実施される。

【００７８】線量計算は更に、不規則な形状のテストファントムを使用して検証することが
可能である。この場合、水と同等の物質で構成され、例えば人間の頭部をモデル
としたテストファントムが使用される。前に述べたように、検証のためにファン
トムに１０箇所までの測定点が定められる。更に、照射パラメータは、頭部ファ
ントムにおける適切な標的照射体積について定められ、テストファントムは定位
固定ベースリングを利用して位置調整される。選択した測定点においてイオン治
療システムの照射計画プログラムにより計算された水に関するエネルギー線量値
は、その後、これらの測定点においてイオン化チャンバにより測定された値の基
準と比較され、ここでも、あらゆる測定点に関する最大許容誤差は標的照射体積
の線量の±５％であり、個々の測定点それぞれに関する最大許容誤差は±７％で
ある。整合性を照合するために、このテストは照射操作の各遮断に先立って実施
される。

【００７９】照射計画を照合する更なる態様は、（例えば標的照射体積および患者の外形の
）幾何学的構造と画像生成から位置決定までの計画パラメータとの正確な転送を
確保するために、イオンビーム治療システムにおいて使用される画像生成プロセ
スの点検に関係する。この目的から、不均一媒体における計算放射量の検証と同
様に、ディスク形状またはリング形状の挿入物を有するファントムを使用できる
。この場合の不均一挿入物は更に、異なる直径を有することが可能である。ファ
ントムの画像が撮影され、回転クレードル８における主要な３方向について、Ｃ
Ｔデータから、同様に得られたデジタルＸ線再構成が計算される（図２参照）。
次に、Ｘ線位置決定システムのＸ線画像を利用して、３方向において、計画形状
の検証が実施される。この操作は、例えば０°、４５°、および９０°等、図２
に示す患者カウチ９の様々な角度で実施できる。これにより、Ｘ線位置決定シス
テムのＸ線画像に対して、デジタルＸ線再構成内の不均一物の形状と位置とが検
証される。この場合に定められる許容閾値では、最大許容位置誤差およびファン
トムのリングの形状に関する最大許容誤差の両方について２ｍｍとなる。整合性
を照合するために、前記のテストは照射操作の各遮断に先立って実施できる。

【００８０】運用安全性を増加させるために、更に、イオンビーム治療システムで使用され
る照射計画プログラムのメンテナンスと更なる開発とが必要である。照射計画プ
ログラムの更なる開発の後には、不正確なバージョンのプログラムが誤って使用
される可能性がある。これを防止し、様々なモジュールの正しいバージョンが常
に確実に使用されるように、イオンビーム治療システムの管理制御システムは、
照射計画プログラムが呼び出されるたびに、バージョン番号が個々のプログラム
のデータと共に表示され、ユーザーによりプロトコルブック内のデータと比較さ
れるように構築される。

【００８１】同様に、照射計画プログラムが更に開発された場合、つまり新しいバージョン
が存在する時、更新された点検テスト後にのみ、そのバージョンが有効となる状
態を確保する必要がある。これは、均一媒体、不均一媒体、および不規則形状フ
ァントムに関して、前記のように計算され、バックアップコピーとして保存され
る完全な線量分布により達成できる。新しいプログラムバージョンが使用される
時、これらの保存された線量値は、同じファントムに関して計算される同じ線量
値に新しいプログラムバージョンを使用する時にも必要となるため、新しいプロ
グラムバージョンの機能の検証に関する基準値として使用できる。したがって、
この照合は、照射計画プログラムの何らかの変更後に実施するべきである。

【００８２】照合システムの第八のセクションは、グリッド操作および線量測定に関係する
。この照合セクションの第一の照合態様は、イオンビーム治療システムの粒子数
の監視または管理手段に関係し、本実施形態の例において−既に説明したように
−これは広範囲イオン化チャンバで構成される。

【００８３】この点について、キャリブレーション係数は大気密度における変動の範囲内の
みで変化できるため、例えば、こうしたイオン化チャンバのキャリブレーション
係数の整合性を照合する必要がある。グリッドスキャナの２つのイオン化チャン
バは、イオン化チャンバの管理または監視ユニット当たりの粒子数についてキャ
リブレーションされる。このキャリブレーションはキャリブレーション係数Ｋに
より表され、これは粒子の照射エネルギーＥとグリッドスキャナのステップ幅Δ
ｘおよびΔｙとにより変化し、つまりＫ＝Ｋ（Ｅ，Δｘ，Δｙ）となる。イオン
化チャンバのキャリブレーションは、均一的に偏向された照射フィールドにおけ
る線量測定により実施され、ここで基準条件との差異が補正され、イオン化チャ
ンバの表示は水のＤ_ｓｃａｎに関連するエネルギー線量に変換される。キャリブ
レーション係数は以下に従って計算される。

【００８４】Ｋ（Ｅ，Δｘ，Δｙ）＝（Ｄ_ｓｃａｎ／Ｍ_ｉ），Δｘ，Δｙ／（Ｓ（Ｅ）／ｐ
）ここで（Ｓ（Ｅ）／ｐ）＝照射エネルギーＥでの１２Ｃの質量阻止能である。Ｍ＝イオン化チャンバの座標点ｉ当たりの監視ユニットである。

【００８５】関連するエネルギー範囲（例えば８０ＭｅＶ／ｕ〜４３０ＭｅＶ／ｕ）が複数
のステップにおいて測定される。照合される特定のイオン化チャンバの測定部位
はイソセンタ１０に位置しており、イオン化チャンバまたは線量計は固体ファン
トム内に配置される。^１２Ｃの質量阻止能の表は、同じものが照射計画の基盤と
して使用される。これにより、エネルギーＥとステップ幅ΔｘおよびΔｙとに応
じて、キャリブレーション係数Ｋのグループが得られ、それぞれのキャリブレー
ション係数に関する基準値からの最大許容誤差は±３％となる。キャリブレーシ
ョン係数のグループから、少なくとも３つの値を照合するべきである。整合性を
照合するために、このテスト操作は毎日実施するべきである。

【００８６】イオン化チャンバの事前に選択された同一の監視ユニットは、つねに同一の線
量表示を行う必要があるため、線量の整合性も照合する必要がある。そのため、
イオン化チャンバの一群のキャリブレーション係数の関数として、グリッドスキ
ャナまたはその磁石１３、１４により生成またはスキャンされる立方形照射体積
の中心点において、線量の整合性を照合することが推奨される。この目的から、
基準値を得るために、イソセンタ１０が前面の中心に正確に位置するように配置
されたファントムにおいて、線量が測定される。この配置においては、一辺が５
ｃｍの長さの照射立方体または線量立方体内部で照射が実施され、その中心は１
１．３ｃｍの水に相当する深度にある測定部位として配置される（この線量立方
体の生成に関する制御データの計算はＣＴに基づく照射計画により実施される。
このステップにおいては、イソセンタ１０をビームが水ファントムに入る部位に
配置することが有利となる。更に、選択された測定深度により、異なるテスト用
の測定機器の標準化が可能となる）。この方法で決定された放射線量は基準線量
として保存される。その後測定された実際の線量は、この基準線量と比較するこ
とが可能であり、実際の線量と名目線量（基準線量）との間の最大許容誤差は±
３％である。整合性照合は毎日実施するべきである。

【００８７】更に、粒子数監視およびイオン化チャンバに影響を与えるパラメータもまた照
合する必要があり、この操作においては、特に、粒子フルエンスおよび粒子流に
対するキャリブレーション係数Ｋの依存性が照合される。どちらの場合において
も、１年毎の整合性照合を実施するべきである。

【００８８】粒子フルエンスに対するキャリブレーション係数の依存性を照合するために実
施される操作は、基本的には、キャリブレーション係数の整合性を照合するもの
と同じである。この測定はファントムで実施され、５×５ｃｍ^２のエリアがエネ
ルギー１５０ＭｅＶ／ｕ、２５０ＭｅＶ／ｕ、および３５０ＭｅＶ／ｕで照射さ
れ、ビーム強度はそれぞれの場合で同じである。イオン化チャンバは、照射面エ
リアの中心に配置される。イオン化チャンバの監視値は、測定部位において、そ
れぞれ０．２Ｇｙ、０．５Ｇｙ、および１Ｇｙの線量が発生するように定められ
る。これらの異なる監視値に関して、実際の線量と名目線量との間の一致が確認
され、最大誤差±３％が許容される。この狭い許容範囲を固守することが適切で
あり、更にこれは実行可能である。

【００８９】粒子流に対するキャリブレーション係数の依存性を照合するために実施される
操作は、同様に、キャリブレーション係数の整合性を照合するものとほぼ同じで
ある。しかしながら、この場合では、線量が一定に維持され、ビーム強度はそれ
ぞれの場合において高値、中間値、および低値に設定され、異なる強度に関する
実際の線量と名目線量との一致を照合できるようにする。この場合も、最大誤差
±３％が許容される。

【００９０】イオン化チャンバおよび粒子数監視に関して、ビーム位置に対するそのキャリ
ブレーション係数の依存性を照合すべきである。キャリブレーション係数の整合
性を照合するのに使用されるものとほぼ同じ操作が実施されるが、利用される配
置は、前記の線量の整合性照合に使用されたものと同じである。この測定は、一
辺の長さが５ｃｍだが、横方向の移動が２ｃｍおよび６ｃｍであるグリッドスキ
ャナの照射体積または照射立方体において実施される。イオン化チャンバの監視
値は、照射体積の中心で１Ｇｙの放射線量が発生するように定められる。イオン
化チャンバの表示の照合において、側面で測定された値と中心で測定された値の
違いは３％未満にするべきである。この場合においても、１年毎の整合性照合が
推奨される。

【００９１】この照合部分の更なる照合態様は、グリッドスキャナ１３、１４の線量分布の
点検に関係し、線量の深度分布および線量の横方向分布の両方が検査される。

【００９２】線量の深度分布の均一性は、選択された照射エネルギーと、使用されたイオン
化チャンバの照射エネルギー値当たりの選択された監視値との関数として照合さ
れ、これは深度線量の均一性が、選択されたエネルギーとその整合性とに決定的
に依存するためである。この目的から、ここでも正六面体または立方体の照射体
積が、グリッドスキャナ磁石１３、１４により、ファントム内に生成され、層（
エネルギー）のそれぞれの座標点に関して、一定の粒子範囲、ただし層毎に異な
る粒子範囲が、照射立方体において均一の線量分布が達成される形で使用される
。複数の線量計（イオン化チャンバ）、例えば１０基のイオン化チャンバが、異
なる水相当深度で測定を実施し、このイオン化チャンバは、それぞれの後ろにあ
る複数のイオン化チャンバの照射が発生しないように配置される。照射立方体の
一辺の長さは、例えば、２．５ｃｍ、５ｃｍ、および１０ｃｍで、イオン化チャ
ンバの測定はそれぞれ、各立方体型照射体積の中心点の深度５ｃｍ、１２．５ｃ
ｍ、および２０ｃｍにおいて実施される。監視値は、照射計画により事前に定め
られ、個々の照射体積の中心において生成される放射線量により、照射計画から
確立される。実際の測定値を基準値と比較することで、イオン化チャンバの表示
の変化程度が照合できる。最大誤差±５％が許容される。許容限度を超えた場合
、過度に大きな誤差を修正するために、システム干渉が必要となる。整合性を照
合するために、上記した照合操作は照射操作の各遮断に先立って実施されなけれ
ばならない。

【００９３】グリッドスキャナの線量の横方向分布は、使用するすべての照射エネルギーにお
いてグリッド操作の均一性が保証された状態を確保するために、エネルギーの関
数として照合される。この場合、イオン化チャンバ監視値が一定で、それぞれの
場合における照射エネルギーが異なり（例えば１００ＭｅＶ／ｕ、１５０ＭｅＶ
／ｕ、２００ＭｅＶ／ｕ、２５０ＭｅＶ／ｕ、３００ＭｅＶ／ｕ、および３５０
ＭｅＶ／ｕ、）、かつビームフィールドが異なる時、ビームの方向に垂直な放射
線量は複数のイオン化チャンバ測定により同時に確認される。同時に、線量測定
計またはイオン化チャンバの前面の開放空気は、検証フィルム上の黒点分布を生
じる。グリッドスキャナ１３、１４により、例えば５ｃｍ、１０ｃｍ、および１
８ｃｍの側面を有するエリアが生成され、それぞれの場合において放射線量は約
１Ｇｙとするべきである。イオン化チャンバの修正表示または照射フィールド内
の検証フィルム黒点化の標準偏差が照合され、基準値からの最大許容誤差は±５
％である。基準値からの許容できない逸脱は、実際に存在する測定条件への適合
を達成するために修正される。整合性の照合は、照射操作の各遮断に先立って実
施されるべきであり、この場合は、検証フィルムを使用し、この検証フィルムの
黒色化の監視を行うことで十分である。

【００９４】この照合部分の更なる照合態様は、グリッドスキャニング操作におけるフィー
ルド形状の検査に関係し、選択した照射エネルギーでのグリッドスキャナ１３、
１４の特定の照射体積の空間位置の依存性が照合される。この目的から、グリッ
ドスキャナ１３、１４により立方体または正六面体照射体積が生成され、照射立
方体において均一の線量分布が得られるように、層（エネルギー）のそれぞれの
座標点に関して、一定の粒子範囲が使用されるが、この範囲は層毎に異なる。こ
うした条件下で、くさび形の固体ファントムが照射され、その後ろに検証フィル
ムが配置される。その後、照射の中心点に対する検証フィルムの黒色化の位置が
決定される。

【００９５】この測定において、照射フィールドの一辺の長さは、例えば、４ｃｍ、７ｃｍ
、および１２ｃｍで、ビーム方向の照射正六面体または立方体の範囲は２．５ｃ
ｍ、５ｃｍ、および１０ｃｍである。この測定は、それぞれ、照射体積の中心点
の水相当深度５ｃｍ、１２．５ｃｍ、および２０ｃｍに関して実施される。線量
計またはイオン化チャンバの監視値は、照射計画により所定の放射線量が照射体
積の中心で生成されるように、照射計画から定められる。黒色化の周縁での低下
(marginal fall-off)が平坦値の５０％となる位置が、フィールド境界として定
められる。ビームの方向から見た末端のフィールド境界と横方向のフィールド境
界との位置が検査され、基準値と比較される。それぞれの方向で２ｍｍの逸脱が
許容され、これを超える場合、実際に測定する測定条件にシステムを適合させる
ために、システムの修正を実施する必要がある。整合性を照合するために、その
照合操作を照射操作の各遮断に先立って実施するべきであり、ここでは上記の条
件の組み合わせから、それぞれの場合において３つの条件を選択することで十分
となる。

【００９６】最後に、この照合部分の更なる照合態様は、照射されるそれぞれの患者につい
て、適用される放射線量のレベルと空間的規模の点から、適用放射線量の正確さ
を確かめることができるようなシステム全体の確認に関し、システムの個々の構
成要素の正しい連携を確保する。この操作では、均一媒体の照射と不均一媒体の
照射とを区別する必要がある。

【００９７】第一の場合において、前記の均一媒体に関する計算および測定線量分布の一致
の検証と同じく、均一性ファントムが使用され、基本的に同じ操作が実施される
が、この場合は、例外として個々の患者の照射計画が基盤として使用される。あ
らゆる測定点に関して、計算放射線量と測定放射線量との間の差異が確認され、
ここでもあらゆる測定点の平均誤差５％、および個々の測定点での誤差７％が許
容される。整合性を照合するために、このテストは照射操作の各遮断に先立って
実施されるべきである。

【００９８】照射を受ける不均一媒体の照射の場合に精度を照合するために、ここでも不均
一性ファントムが使用され、この場合、照射計画は固体の水相当物質から、例え
ば８ｃｍの半径を有する単一の半球形ファントムのみを作成することで実施され
る。照射計画において、ファントムの中心点はイソセンタ１０に配置され、ファ
ントムの半球は照射方向の反対を向く。例えば、それぞれが３ｃｍの直径を有す
るディスクの形態である様々な不均一物をファントムに挿入可能であり、以下の
密度を有する７種類の異なる材料または不均一物を使用することが好ましい。

【００９９】番号密度１０．００１（空気）２０．３０（肺）３１．０３５（結合水）４０．９２（脂肪）５１．０５（筋肉）６１．１４（軟らかい骨）７１．８４（硬い骨）

【０１００】計画される標的照射体積は、０°、＋４５°、および４５°の照射角度を有す
る３種類の照射の方向に関して、それぞれの場合において、半球ファントム内の
厚さ２ｃｍの層であり、半球の平坦面に直接隣接しており、照射体積の末端位置
は後部平坦面と一致する。標的照射体積において計画される均一放射線量は１Ｇ
ｙである。グリッドスキャナを制御するためのこれらの制御データにより、３種
類の照射方向で照射操作が実施され、線量計（つまりイオン化チャンバ）は標的
照射体積の中とそれぞれの不均一物の後ろとの両方に配置され、その表示が監視
される。標的照射体積内のあらゆる測定点で確認されたエネルギー線量は、閾値
１Ｇｙ±５％を超えるべきではないが、標的照射体積の５ｃｍ後ろでは、標的照
射体積と比較した計算放射線量の最大許容逸脱は±１０％となる。加えて、あら
ゆる測定点について、ここでも測定放射線量の平均誤差±５％が許容され、個々
の測定点については最大誤差７％が許容される。整合性を照合するために、この
照合操作は照射操作の各遮断の前に実施されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本イオンビーム治療システムで使用される加速装置を示す簡略図である。

【図２】本イオンビーム治療システムで使用される回転クレードルを示す図である。

【図３Ａ】図１および２に示すイオンビーム治療システムのビーム位置制御方法の有利な効
果を示す図である。

【図３Ｂ】図１および２に示すイオンビーム治療システムのビーム位置制御方法の有利な効
果を示す図である。

【図４Ａ】図１および２に示すイオンビーム治療システムのビーム位置制御方法の有利な効
果を示す図である。

【図４Ｂ】図１および２に示すイオンビーム治療システムのビーム位置制御方法の有利な効
果を示す図である。

【符号の説明】

１イオン源２直線加速装置３ストリッパ４入射回路５シンクロトロン６高エネルギービーム誘導チャネル７双極子磁石８回転クレードル９患者カウチ１０イソセンタ１１治療ビーム１２四極子レンズ１３水平グリッドスキャナ磁石１４垂直グリッドスキャナ磁石１６プロファイルグリッド

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年５月４日（２００１．５．４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者オリバージェイケルドイツ、Ｄ−64291 ダルムスタッド、プランクストラッセ１ (72)発明者クリスチャンカージャードイツ、Ｄ−64291 ダルムスタッド、プランクストラッセ１Ｆターム(参考） 4C082 AA01 AC05 AE01 AG11 AJ10 AJ20 AN02 AN03 AN05 AP03 AR02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線量分布の監視とともに行うイオンビーム治療システム
の操作方法であって、該イオンビーム治療システムが、 −少なくとも１つのイオン源（１）と、 −イオン源（１）のイオンを治療ビーム（１１）として加速するための加速装置（２，５）と、 −患者を治療すべき少なくとも１つの照射部位へ加速装置（２，５）から治療ビーム（１１）を案内するビーム誘導システム（６，８）、ビーム誘導システム（６，８）は少なくとも１つのビーム誘導チャネル（６）を含み、および、 −ビーム誘導システム（６，８）内に配置され、そのビーム方向に垂直である治療ビーム（１１）の垂直および水平偏向のために垂直偏向手段（１３）および水平偏向手段（１４）を有し、その結果、特定の放射線量により治療ビーム（１１）は照射部位のイソセンタ（１０）へ偏向され、イソセンタ（１０）の回りの特定領域を走査するグリッドスキャナ装置を備えているものであって、イソセンタ（１０）領域内の種々のポジションにおいてグリッドスキャナ装置
（１３，１４）により放射線の量分布を測定および評価し；および個々の部位で測定した種々の放射線量の変動度が特定の許容極限値を超えない
ならば放射線量分布が適切に均質であると結論づけられることを特徴とする操作
方法。
【請求項２】治療ビーム（１１）のビーム方向内でグリッドスキャナ装置
（１３，１４）の放射線量分布を測定し、評価することを特徴とする請求項１記
載の方法。
【請求項３】ファントムの照射は、特定の形状の照射体積を生成するグリ
ッドスキャナ装置（１３，１４）を用いて行われ、照射は均一な分布が各照射体
積において達成され；および放射線量がファントムの様々な深度の位置で測定され参照値と比較されることを
特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】グリッドスキャナ装置（１３，１４）により生成した照射体
積の形状が正六面体であることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】グリッドスキャナ装置（１３，１４）により生成した照射体
積の正六面体の一辺が約２．５ｃｍ、５ｃｍ、および１０ｃｍであることを特徴
とする請求項４記載の方法。
【請求項６】ファントムの様々な深度の位置での放射線量の測定がイオン
化チャンバを用いて行われることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１に記載
の方法。
【請求項７】様々な深度の位置での照射量の測定が照射体積の正六面体の
深度である５ｃｍ、１２．５ｃｍおよび２０ｃｍに対応することを特徴とする請
求項３〜６のいずれか１に記載の方法。
【請求項８】グリッドスキャナ装置（１３，１４）による放射線量および
放射線分布は、治療ビーム（１１）のビーム方向の横断面で測定および評価する
ことを特徴とする上述の請求項のいずれか１に記載の方法。
【請求項９】グリッドスキャナ装置（１３，１４）を用いて照射領域を産
生することでファントムは照射され、様々な照射エネルギーおよび様々な照射領
域によりもたらされた複数の照射および、それぞれの場合においての放射線量が
治療ビーム（１１）のビーム方向に垂直に測定されることを特徴とする請求項８
記載の方法。
【請求項１０】照射の様々な照射エネルギーが１００ＭｅＶ／ｕ、１５０
ＭｅＶ／ｕ、２００ＭｅＶ／ｕ、２５０ＭｅＶ／ｕ、３００ＭｅＶ／ｕ、および
３５０ＭｅＶ／ｕに対応することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】放射線量をイオン化チャンバを用いて測定することを特徴
とする請求項９〜１０のいずれか１に記載の方法。
【請求項１２】放射線量を検証フィルムの使用により測定し、それぞれの
照射の結果として黒色化され、検証フィルムの黒色化の度合いから治療ビーム（
１１）のビーム方向の横断面での放射線量分布の均一性を評価することを特徴と
する請求項９〜１１のいずれか１に記載の方法。
【請求項１３】重イオンビーム（１１）のビーム方向の横断面での放射線
量分布の均一性を決定するためにファントムへの照射を約１Ｇｙの放射線量を用
いて行うことを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１に記載の方法。
【請求項１４】変動度の最大許容値が±５％であることを特徴とする上述
の請求項のいずれか１に記載の方法。
【請求項１５】イソセンタ（１０）の領域において、治療ビーム（１１）
少なくとも１つのビームパラメータが、適切な監視手段を用いて監視され、治療
ビーム（１１）の少なくとも１つのビームパラメータを監視する手段が特定のキ
ャリブレーション係数したがってキャリブレーションされ；および超過(over time)するキャリブレーション係数の変動が監視され、もしキャリブ
レーション係数の一貫性が特定の許容範囲を越えていなければ、その超過の監視
は適切であったと結論付けることを特徴とする上述の請求項のいずれか１に記載
の方法。
【請求項１６】監視手段が、イオン化チャンバを備える治療ビーム（１１
）の少なくとも１つのビームパラメータを監視し、この監視は、ビームパラメー
タとしえ治療ビーム（１１）の粒子をカウントにより提供することを特徴とする
請求項１５記載の方法。
【請求項１７】監視手段が、粒子カウントに関して、キャリブレーション
係数Ｋに従ってキャリブレーションされ、監視ユニットごとの監視手段が、それ
らの手段が確認され、治療ビーム（１１）の粒子の照射エネルギーＥの関数およ
びグリッドスキャナ装置（１３，１４）の走査ステップ幅ΔｘおよびΔｙでキャ
リブレーション係数Ｋは次の式により計算され：Ｋ（Ｅ，Δｘ，Δｙ）＝（Ｄ_ｓｃａｎ／Ｍ_ｉ），Δｘ，Δｙ／（Ｓ（Ｅ）／ｐ）
ここで（Ｓ（Ｅ）／ｐ）は治療ビーム（１１）の照射エネルギーＥでの質量阻止
能に対応し、Ｍはイオン化チャンバの座標点ｉ当たりの監視ユニットに対応し、Ｄ_ｓｃａｎは監視手段により確認された放射線量に対応し、水に関連するエネル
ギー線量に変換されることを特徴とする請求項１５または１６記載の方法。
【請求項１８】監視手段におけるキャリブレーション係数の一貫性を照合
するために、固体ファントムが照射されることを特徴とする請求項１５〜１７の
いずれか１に記載の方法。
【請求項１９】監視手段におけるキャリブレーション係数の一貫性の照合
が、複数の異なる照射エネルギーで照合され、監視手段におけるキャリブレーシ
ョン係数の一貫性の照合が、複数の異なる照射エネルギーで照合され、超過(ove
r time)がおのおのそれらの照射エネルギーの許容限界値を満たす場合にのみ監
視手段のキャリブレーション係数の一貫性があると結論づけられることを特徴と
する請求項１５〜１８のいずれか１に記載の方法。
【請求項２０】最大変動度の許容限界値が±３％に対応することを特徴と
する請求項１５〜１９のいずれか１に記載の方法。
【請求項２１】治療ビーム（１１）の粒子フルエンス(fluence)がキャリ
ブレーション係数におよぼす影響を監視することを特徴とする請求項１５〜２０
のいずれか１に記載の方法。
【請求項２２】ファントムの特定領域に一定のビーム強度および特定の照
射エネルギーで照射し、および照射領域の中心の放射線量が確認され、計測した
放射線量と決定された参照値との不一致について、不一致数が±３％を越える場
合にエラーがあると結論付けることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】表面積５×５ｃｍ^２のファントムの照射領域に放射線エネ
ルギー１５０ＭｅＶ／ｕ、２５０ＭｅＶ／ｕおよび３５０ＭｅＶ／ｕで照射され
、監視手段による監視ユニットが名目上、参照値として放射線量が測定部位にお
いて各々０．２Ｇｙ、０．５Ｇｙおよび１Ｇｙとなるようにすることを特徴とす
る請求項２２記載の方法。
【請求項２４】治療ビーム（１１）の粒子流に対するキャリブレーション
係数の影響を監視することを特徴とする請求項１５〜２３のいずれか１に記載の
方法。
【請求項２５】異なるビーム強度の治療ビーム（１１）が複数照射され、
名目上の放射線量は一定に保たれ；および監視手段によって計測された放射線値は名目上の放射線量と比較され、もし、少
なくとも１つのビーム強度において計測線量が名目線量と±３％より多く離脱し
た場合にはエラーが存在すると結論付けることを特徴とする請求項２４記載の方
法。
【請求項２６】治療ビーム（１１）のビーム位置に対するそのキャリブレ
ーション係数の依存性を監視することを特徴とする請求項１５〜２５のいずれか
１に記載の方法。
【請求項２７】特定の照射体積はグリッドスキャナ装置（１３，１４）に
より照射され、特定の放射線量は照射体積の中心にもたらされるので、照射体積
の中心の特定放射線量に関し、横断面において測定した放射線値の離脱(departu
re)が決定され；もし離脱が±３％より多い場合にはエラーが存在すると結論付
けることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２８】照射体積中心の特定の放射線量は、一辺の長さが約５ｃｍ
の立方体の場合で１Ｇｙ；および側面で測定されたのは照射体積の中心から３ｃｍおよび６ｃｍであることを特徴
とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】グリッドスキャナ装置（１３、１４）によるファントムの
特定の放射線体積により放射線量の一貫性が照合され、イソセンタ（１０）がフ
ァントムの正面の中心に位置し、参照値として照射体積の中心点で発生する放射
線量を確認し、続いて測定される放射線量と比較することを特徴とする上述の請
求項のいずれか1に記載の方法。
【請求項３０】個々の放射線量と参照値の不一致数が最大±３％の場合に
は放射線量の一貫性に関し、十分に正確であると結論付けることを特徴とする請
求項２９記載の方法。
【請求項３１】一辺の長さが約５ｃｍの立方体の照射体積で、水深１１．
３ｃｍに相当する部位で放射線量を測定することを特徴とする請求項２８または
２９記載の方法。