JP2003126278A - 粒子線治療装置及び治療計画装置及び荷電粒子ビーム照射方法 - Google Patents
粒子線治療装置及び治療計画装置及び荷電粒子ビーム照射方法Info
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- JP2003126278A JP2003126278A JP2001323426A JP2001323426A JP2003126278A JP 2003126278 A JP2003126278 A JP 2003126278A JP 2001323426 A JP2001323426 A JP 2001323426A JP 2001323426 A JP2001323426 A JP 2001323426A JP 2003126278 A JP2003126278 A JP 2003126278A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】少ないビーム照射スポット数で、患部領域に照
射される線量を平坦にすることが出来る荷電粒子ビーム
照射方法を提供することにある。 【解決手段】患部を層分けし、ある層Ｓｉの２次元平面
状の面内で三角形にビーム照射スポットを設置し、層Ｓ
ｉのビーム照射スポットの間に、一つ手前の層Ｓｉ−１
のビーム照射スポットを、ある層Ｓｉに設定した三角形
のビーム照射スポットの中心に設定する。これにより少
ないビーム照射スポット数で患部領域を平坦に照射する
ことが可能となる。
射される線量を平坦にすることが出来る荷電粒子ビーム
照射方法を提供することにある。 【解決手段】患部を層分けし、ある層Ｓｉの２次元平面
状の面内で三角形にビーム照射スポットを設置し、層Ｓ
ｉのビーム照射スポットの間に、一つ手前の層Ｓｉ−１
のビーム照射スポットを、ある層Ｓｉに設定した三角形
のビーム照射スポットの中心に設定する。これにより少
ないビーム照射スポット数で患部領域を平坦に照射する
ことが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子ビームを
照射して癌治療を行う粒子線治療装置及び荷電粒子ビー
ム照射方法、並びに患者の画像診断情報を基に照射パラ
メータを決定する治療計画装置に関する。
照射して癌治療を行う粒子線治療装置及び荷電粒子ビー
ム照射方法、並びに患者の画像診断情報を基に照射パラ
メータを決定する治療計画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】荷電粒子ビームを照射して癌治療を行う
方法の一つに、加速器からの線量が集中したビームを、
電磁石による偏向と加速器によるエネルギー変化を使用
して患部を走査するように直接照射する方法が知られて
いる。この手法では、患部を複数の層に分割し、各層面
内にビーム照射スポットを複数設定し、各スポットに対
してビームを照射していく。まず、ビームがガウス分布
であることを利用して隣り合うビームの線量の重ね合わ
せにより一様な分布を形成するようにビーム照射スポッ
トを決定して、層面内を照射する。また、深さ方向の照
射では、深い層を照射した時には浅い層もある程度照射
されるために、層間でビーム照射量の和をとったときに
一様な分布を形成するように、層毎のビーム照射量を調
整する。治療計画装置では、患部を一様な線量で照射す
るために、ビーム照射スポット位置と各スポットに対す
るビーム照射量の２つの照射パラメータを計算により決
定する必要がある。この種の荷電粒子ビーム照射技術
は、例えばＰ２０００−１６２３９１Ａ、特開平９−２
２３６００号公報に提案されている。
方法の一つに、加速器からの線量が集中したビームを、
電磁石による偏向と加速器によるエネルギー変化を使用
して患部を走査するように直接照射する方法が知られて
いる。この手法では、患部を複数の層に分割し、各層面
内にビーム照射スポットを複数設定し、各スポットに対
してビームを照射していく。まず、ビームがガウス分布
であることを利用して隣り合うビームの線量の重ね合わ
せにより一様な分布を形成するようにビーム照射スポッ
トを決定して、層面内を照射する。また、深さ方向の照
射では、深い層を照射した時には浅い層もある程度照射
されるために、層間でビーム照射量の和をとったときに
一様な分布を形成するように、層毎のビーム照射量を調
整する。治療計画装置では、患部を一様な線量で照射す
るために、ビーム照射スポット位置と各スポットに対す
るビーム照射量の２つの照射パラメータを計算により決
定する必要がある。この種の荷電粒子ビーム照射技術
は、例えばＰ２０００−１６２３９１Ａ、特開平９−２
２３６００号公報に提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の照射方法におい
て、患部に照射される線量を平坦にするためには、ビー
ム照射スポットの間隔を小さくして、隣り合うガウス分
布のビームの重ね合わせを密にする必要があった。しか
し、この方法ではビーム照射スポット数が多くなり、治
療時間が増大する。本発明の目的は、少ない照射スポッ
ト数で、患部に照射される線量を平坦にすることが出来
る粒子線治療装置および荷電粒子ビーム照射方法を提供
することにある。本発明の他の目的は、少ない照射スポ
ット数で、患部に照射される線量を平坦にすることが出
来るような照射パラメータを算出する治療計画装置を提
供することにある。
て、患部に照射される線量を平坦にするためには、ビー
ム照射スポットの間隔を小さくして、隣り合うガウス分
布のビームの重ね合わせを密にする必要があった。しか
し、この方法ではビーム照射スポット数が多くなり、治
療時間が増大する。本発明の目的は、少ない照射スポッ
ト数で、患部に照射される線量を平坦にすることが出来
る粒子線治療装置および荷電粒子ビーム照射方法を提供
することにある。本発明の他の目的は、少ない照射スポ
ット数で、患部に照射される線量を平坦にすることが出
来るような照射パラメータを算出する治療計画装置を提
供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する
為、本発明は荷電粒子ビームを加速する加速器と、加速
器により加速された荷電粒子ビームの照射位置を制御す
る走査電磁石を有する照射系装置と、加速器と照射系装
置に対する照射パラメータを患者の画像診断データから
計算する治療計画装置からなり、治療計画装置は患部を
複数の層に分割し更に各層面内にビーム照射スポットを
配置し、加速器により加速された荷電粒子ビームは走査
電磁石によりビーム照射スポット間を移動、照射を繰り
返す粒子線治療装置において、ある層のビーム照射スポ
ットの間に、一つ手前の層のビーム照射スポットを配置
することを特徴とする。本発明によれば、ビーム照射ス
ポットの間隔を大きくすることが可能になり、ビーム照
射スポット数は少なくなるので、治療時間が短縮され
る。
為、本発明は荷電粒子ビームを加速する加速器と、加速
器により加速された荷電粒子ビームの照射位置を制御す
る走査電磁石を有する照射系装置と、加速器と照射系装
置に対する照射パラメータを患者の画像診断データから
計算する治療計画装置からなり、治療計画装置は患部を
複数の層に分割し更に各層面内にビーム照射スポットを
配置し、加速器により加速された荷電粒子ビームは走査
電磁石によりビーム照射スポット間を移動、照射を繰り
返す粒子線治療装置において、ある層のビーム照射スポ
ットの間に、一つ手前の層のビーム照射スポットを配置
することを特徴とする。本発明によれば、ビーム照射ス
ポットの間隔を大きくすることが可能になり、ビーム照
射スポット数は少なくなるので、治療時間が短縮され
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明の実施例
を説明する。図１は、本発明が係わる粒子線治療装置の
機器構成図である。粒子線治療装置は、加速器システム
４１と照射系装置４２よりなる。加速器システム４１で
は、入射器１、低エネルギービーム輸送系２、ビーム入
射装置３、シンクロトロン加速器４の順に荷電粒子ビー
ムが加速され、ビーム出射装置５、高エネルギービーム
輸送系６を経て照射系装置４２に至る。
を説明する。図１は、本発明が係わる粒子線治療装置の
機器構成図である。粒子線治療装置は、加速器システム
４１と照射系装置４２よりなる。加速器システム４１で
は、入射器１、低エネルギービーム輸送系２、ビーム入
射装置３、シンクロトロン加速器４の順に荷電粒子ビー
ムが加速され、ビーム出射装置５、高エネルギービーム
輸送系６を経て照射系装置４２に至る。
【０００６】照射系装置４２では、患部形状に合わせて
粒子ビームを照射するように、ビームを制御する。走査
電磁石７により粒子ビームを水平、垂直方向に偏向し、
粒子ビーム進行方向に対して垂直に交わる横方向平面内
での照射位置を制御し、シンクロトロン加速器４のエネ
ルギー変更により、深さ方向の照射位置を制御する。患
者照射時には、線量モニター８、位置モニター９により
それぞれビーム照射量、ビーム照射位置を確認しなが
ら、粒子ビームの照射を行う。
粒子ビームを照射するように、ビームを制御する。走査
電磁石７により粒子ビームを水平、垂直方向に偏向し、
粒子ビーム進行方向に対して垂直に交わる横方向平面内
での照射位置を制御し、シンクロトロン加速器４のエネ
ルギー変更により、深さ方向の照射位置を制御する。患
者照射時には、線量モニター８、位置モニター９により
それぞれビーム照射量、ビーム照射位置を確認しなが
ら、粒子ビームの照射を行う。
【０００７】図２は、治療計画装置３１を用いて治療計
画を行うフローを示す。治療計画では、Ｘ線ＣＴ装置等
を用いて患者の体内情報を得て患部の診断し、特定す
る。（ステップ１）、特定した患部領域を荷電粒子ビー
ムで一様に照射するための、ビーム照射スポット位置と
各スポットに対するビーム照射量からなる照射パラメー
タの計算し、決定する（ステップ２）。決定された照射
パラメータをもとに線量計算を行い、患部が確かに照射
出来るかどうか医者が確認する（ステップ３）。線量計
算結果が良好であると判断されれば、治療照射を行う
（ステップ４）。
画を行うフローを示す。治療計画では、Ｘ線ＣＴ装置等
を用いて患者の体内情報を得て患部の診断し、特定す
る。（ステップ１）、特定した患部領域を荷電粒子ビー
ムで一様に照射するための、ビーム照射スポット位置と
各スポットに対するビーム照射量からなる照射パラメー
タの計算し、決定する（ステップ２）。決定された照射
パラメータをもとに線量計算を行い、患部が確かに照射
出来るかどうか医者が確認する（ステップ３）。線量計
算結果が良好であると判断されれば、治療照射を行う
（ステップ４）。
【０００８】治療計画装置３１で計算された照射パラメ
ータのデータは、全体制御装置２１に送られる。全体制
御装置２１は、ビーム照射位置移動指令を照射系制御装
置２３に送り、ビームエネルギー変更指令を加速器制御
装置２２に送る。ビーム照射位置の移動は、照射系制御
装置２３から走査電磁石電源１１の励磁電流が変化させ
られることにより、ビーム偏向量が変化することで実現
する。治療照射中には、常にビーム照射量とビーム照射
位置を線量モニター８と位置モニター９により確認して
おり、治療計画装置３１で決定された照射パラメータか
ら外れた照射をした場合には、即座にビームを停止する
ような安全機構が設けられている。
ータのデータは、全体制御装置２１に送られる。全体制
御装置２１は、ビーム照射位置移動指令を照射系制御装
置２３に送り、ビームエネルギー変更指令を加速器制御
装置２２に送る。ビーム照射位置の移動は、照射系制御
装置２３から走査電磁石電源１１の励磁電流が変化させ
られることにより、ビーム偏向量が変化することで実現
する。治療照射中には、常にビーム照射量とビーム照射
位置を線量モニター８と位置モニター９により確認して
おり、治療計画装置３１で決定された照射パラメータか
ら外れた照射をした場合には、即座にビームを停止する
ような安全機構が設けられている。
【０００９】次に、患部の照射方法について図３を用い
て説明する。図３は三次元的な形状を有する患部を示し
ている。まず、ビーム進行方向に患部を層Ｓ１〜Ｓｎに
分割する。患部の層の厚さは一様、例えぱ、５ｍｍ間隔
でよい。層はＳ１・・・Ｓｎの順に、体表から体の深い
部分に向かって並ぶものとする。ｉ番目の層Ｓｉに着目
し、Ｓｉ内の照射について見てみる。Ｓｉ面内に複数の
ビーム照射スポット５１を設定する。あるビーム照射ス
ポットに対してビームを照射し、図１の線量モニター８
により治療計画装置３１で計算された規定線量に達した
ことが測定されると、隣り合う次のビーム照射スポット
にビームを移動させて再度照射する。ビームの移動は、
図１の照射系制御装置２３より走査電磁石電源１１に信
号が送られることで、走査電磁石７の励磁電流が変化し
ビーム偏向量が変化することにより行われる。なお、ス
ポット間の移動の際には、図１のシンクロトロン加速器
４からの荷電粒子ビームを止めても良いし、止めずに素
早く移動させても良い。
て説明する。図３は三次元的な形状を有する患部を示し
ている。まず、ビーム進行方向に患部を層Ｓ１〜Ｓｎに
分割する。患部の層の厚さは一様、例えぱ、５ｍｍ間隔
でよい。層はＳ１・・・Ｓｎの順に、体表から体の深い
部分に向かって並ぶものとする。ｉ番目の層Ｓｉに着目
し、Ｓｉ内の照射について見てみる。Ｓｉ面内に複数の
ビーム照射スポット５１を設定する。あるビーム照射ス
ポットに対してビームを照射し、図１の線量モニター８
により治療計画装置３１で計算された規定線量に達した
ことが測定されると、隣り合う次のビーム照射スポット
にビームを移動させて再度照射する。ビームの移動は、
図１の照射系制御装置２３より走査電磁石電源１１に信
号が送られることで、走査電磁石７の励磁電流が変化し
ビーム偏向量が変化することにより行われる。なお、ス
ポット間の移動の際には、図１のシンクロトロン加速器
４からの荷電粒子ビームを止めても良いし、止めずに素
早く移動させても良い。
【００１０】以上の照射をすべてのビーム照射スポット
に対して繰り返し行い、層Ｓｉの照射が終了すると、次
の層Ｓｉ−１の照射を同様に行う。層間のビームの移動
は、図１の加速器制御装置２２より加速器システム４１
にエネルギー変化をさせる信号が送られることで、ビー
ムエネルギーが変化することで行う。
に対して繰り返し行い、層Ｓｉの照射が終了すると、次
の層Ｓｉ−１の照射を同様に行う。層間のビームの移動
は、図１の加速器制御装置２２より加速器システム４１
にエネルギー変化をさせる信号が送られることで、ビー
ムエネルギーが変化することで行う。
【００１１】図４は、加速器により加速された荷電粒子
ビームの人体中での線量分布を示す図である。荷電粒子
ビームは人体中でエネルギーを失い、停止直前で大きく
エネルギーを落としブラッグピーク６１と呼ばれる高線
量領域を形成する。この高線量領域に存在するがん組織
が集中的に死滅させられるのが荷電粒子ビームによる治
療の特徴である。また、荷電粒子ビームは、人体中での
散乱効果により、ビーム進行方向に対して垂直に交差す
る横方向面内でのビームサイズが大きくなっていく。こ
こで、図３のビーム照射スポット５１と図４のブラッグ
ピーク６１の位置は、ほぼ一致する。
ビームの人体中での線量分布を示す図である。荷電粒子
ビームは人体中でエネルギーを失い、停止直前で大きく
エネルギーを落としブラッグピーク６１と呼ばれる高線
量領域を形成する。この高線量領域に存在するがん組織
が集中的に死滅させられるのが荷電粒子ビームによる治
療の特徴である。また、荷電粒子ビームは、人体中での
散乱効果により、ビーム進行方向に対して垂直に交差す
る横方向面内でのビームサイズが大きくなっていく。こ
こで、図３のビーム照射スポット５１と図４のブラッグ
ピーク６１の位置は、ほぼ一致する。
【００１２】図５は、図４のビーム中心軸６２上の線量
分布を示す図である。この深さ方向の線量分布特性は、
いわゆるブラッグカーブと呼ばれるものである。ブラッ
グピーク６１付近で人体に付与する線量が最大になる。
図６は、図４のブラッグピーク６１付近のビーム横方向
断面６３上の線量分布を示す図である。横方向の線量分
布は、ビーム中心に対してガウス分布の形をしている。
分布を示す図である。この深さ方向の線量分布特性は、
いわゆるブラッグカーブと呼ばれるものである。ブラッ
グピーク６１付近で人体に付与する線量が最大になる。
図６は、図４のブラッグピーク６１付近のビーム横方向
断面６３上の線量分布を示す図である。横方向の線量分
布は、ビーム中心に対してガウス分布の形をしている。
【００１３】荷電粒子ビームの照射によるがん治療で
は、患部領域を一様な線量で平坦に照射することが必要
である。図４〜図６のような線量分布をもつ荷電粒子ビ
ームを用いて、患部領域を一様に照射出来るようにビー
ム照射スポット位置と各スポットに対するビーム照射量
の２つの照射パラメータが、図１の治療計画装置３１に
より計算される。
は、患部領域を一様な線量で平坦に照射することが必要
である。図４〜図６のような線量分布をもつ荷電粒子ビ
ームを用いて、患部領域を一様に照射出来るようにビー
ム照射スポット位置と各スポットに対するビーム照射量
の２つの照射パラメータが、図１の治療計画装置３１に
より計算される。
【００１４】ここで、図３に示す層Ｓｉ面内の照射につ
いて見てみると、層面内での照射では、荷電粒子ビーム
の横方向の線量分布が図６に示すようにガウス分布して
いることを利用して、隣り合うビームの線量の重ね合わ
せによって、一様な分布を形成する。図７は、層Ｓｉ面
内の線量分布を示す図である。ビーム照射スポットの間
隔を適切に選ぶことにより、各照射スポットに照射され
た線量の総和は一様になり、平坦な分布が形成される。
ここで、ビーム半径σに対して、ビーム照射スポットの
間隔は２σ以下であることが必要である。スポット間隔
が２σ以下であるとき、平坦な線量分布が形成される。
いて見てみると、層面内での照射では、荷電粒子ビーム
の横方向の線量分布が図６に示すようにガウス分布して
いることを利用して、隣り合うビームの線量の重ね合わ
せによって、一様な分布を形成する。図７は、層Ｓｉ面
内の線量分布を示す図である。ビーム照射スポットの間
隔を適切に選ぶことにより、各照射スポットに照射され
た線量の総和は一様になり、平坦な分布が形成される。
ここで、ビーム半径σに対して、ビーム照射スポットの
間隔は２σ以下であることが必要である。スポット間隔
が２σ以下であるとき、平坦な線量分布が形成される。
【００１５】次に、深さ方向の照射について見てみる。
深さ方向の照射では、図５に示すようなブラッグカーブ
を適切な重み付けをして重ね合わせることで、平坦な線
量分布を形成する。図８は、深さ方向の線量分布の重ね
合わせを示す図である。図８に示すように、各層に照射
されるビーム照射量を適切に選ぶことで、平坦な分布が
形成される。
深さ方向の照射では、図５に示すようなブラッグカーブ
を適切な重み付けをして重ね合わせることで、平坦な線
量分布を形成する。図８は、深さ方向の線量分布の重ね
合わせを示す図である。図８に示すように、各層に照射
されるビーム照射量を適切に選ぶことで、平坦な分布が
形成される。
【００１６】図９は、層面内のビーム照射スポットの配
置を示している。２次元平面状の層面内では、図９に示
すように、正三角形のメッシュにビーム照射スポットを
設置することにより、最も密に平坦な線量分布を形成す
ることが出来る。この図９に示したビームは、中心軸対
称の分布を仮定して円形の分布を描いているが、横方向
と縦方向に大きさの違うビームの場合は、円形ではなく
楕円形になる。この場合も、楕円形に対して三角形のメ
ッシュを形成してやれば良い。
置を示している。２次元平面状の層面内では、図９に示
すように、正三角形のメッシュにビーム照射スポットを
設置することにより、最も密に平坦な線量分布を形成す
ることが出来る。この図９に示したビームは、中心軸対
称の分布を仮定して円形の分布を描いているが、横方向
と縦方向に大きさの違うビームの場合は、円形ではなく
楕円形になる。この場合も、楕円形に対して三角形のメ
ッシュを形成してやれば良い。
【００１７】ここで、図４に示すように、荷電粒子ビー
ムは体内を進行していくにつれて、横方向のビームサイ
ズが増大する。例えば、体表位置で半径５ｍｍであった
ビームは、ブラッグピーク位置の深さで半径１０ｍｍに
なる。このとき、図９に示す層面内のビーム照射スポッ
トの間隔は、体表位置のビーム半径５ｍｍの２σ分とし
て、１０ｍｍが最大である。なぜなら、これ以上にビー
ム照射スポットの間隔を大きくすれば、体表位置で図７
に示すようなガウス分布の重ね合わせによる平坦な分布
が実現しなくなり、体表付近で線量の不均一な部位（ホ
ットスポット、コールドスポット）が発生する。
ムは体内を進行していくにつれて、横方向のビームサイ
ズが増大する。例えば、体表位置で半径５ｍｍであった
ビームは、ブラッグピーク位置の深さで半径１０ｍｍに
なる。このとき、図９に示す層面内のビーム照射スポッ
トの間隔は、体表位置のビーム半径５ｍｍの２σ分とし
て、１０ｍｍが最大である。なぜなら、これ以上にビー
ム照射スポットの間隔を大きくすれば、体表位置で図７
に示すようなガウス分布の重ね合わせによる平坦な分布
が実現しなくなり、体表付近で線量の不均一な部位（ホ
ットスポット、コールドスポット）が発生する。
【００１８】図１０は、本発明のビーム照射スポットの
配置を示している。本発明では、層Ｓｉのビーム照射ス
ポットの間に、層Ｓｉの一つ手前側に位置する層Ｓｉ−
１のビーム照射スポットを設置する。このとき、ビーム
照射スポットの間隔は、体表位置でビーム半径５ｍｍ、
ブラッグピーク位置で半径１０ｍｍのビームについて考
えてみると、層Ｓｉと層Ｓｉ−１ともにビーム照射スポ
ット間隔は２０ｍｍにすることが出来る。なぜなら、層
Ｓｉだけでは体表位置で線量分布は不均一になるが、層
Ｓｉ−１に照射されるビームが、層Ｓｉに照射されるビ
ームの中間に位置しているため、体表位置での線量分布
は半径５ｍｍのビームを１０ｍｍ間隔で重ね合わせるこ
とになるからである。
配置を示している。本発明では、層Ｓｉのビーム照射ス
ポットの間に、層Ｓｉの一つ手前側に位置する層Ｓｉ−
１のビーム照射スポットを設置する。このとき、ビーム
照射スポットの間隔は、体表位置でビーム半径５ｍｍ、
ブラッグピーク位置で半径１０ｍｍのビームについて考
えてみると、層Ｓｉと層Ｓｉ−１ともにビーム照射スポ
ット間隔は２０ｍｍにすることが出来る。なぜなら、層
Ｓｉだけでは体表位置で線量分布は不均一になるが、層
Ｓｉ−１に照射されるビームが、層Ｓｉに照射されるビ
ームの中間に位置しているため、体表位置での線量分布
は半径５ｍｍのビームを１０ｍｍ間隔で重ね合わせるこ
とになるからである。
【００１９】よって、本発明のビーム照射スポットの配
置では、層Ｓｉとそれより一つ手前の層Ｓｉ−１のビー
ム照射スポット間隔を２０ｍｍにして、平坦な線量分布
を形成することが可能となる。これより、ビーム照射ス
ポットの数は１／２に減少する。この層Ｓｉと層Ｓｉ−
１の照射を一組として、全層を照射する。そのため、治
療時間もおよそ前記の半分となる。
置では、層Ｓｉとそれより一つ手前の層Ｓｉ−１のビー
ム照射スポット間隔を２０ｍｍにして、平坦な線量分布
を形成することが可能となる。これより、ビーム照射ス
ポットの数は１／２に減少する。この層Ｓｉと層Ｓｉ−
１の照射を一組として、全層を照射する。そのため、治
療時間もおよそ前記の半分となる。
【００２０】図１１は、本発明による層Ｓｉと層Ｓｉ−
１のビーム照射スポットの位置関係を示す図である。二
次元状の層に対しては、層Ｓｉのビーム照射スポットを
形成する正三角形メッシュの中心に、層Ｓｉ−１のビー
ム照射スポットを配置することにより、図１０のような
照射が実現する。図１２は、本発明による照射方法に対
応した治療計画装置のフローを示している。まず、患部
を複数の層に分割し（ステップ１０）、図１０、図１１
に示すようにビーム照射スポットを配置する（ステップ
１１）。各ビーム照射スポットに対するビーム照射量
は、勾配法等の最適化アルゴリズムを使用して決定する
（ステップ１２）。
１のビーム照射スポットの位置関係を示す図である。二
次元状の層に対しては、層Ｓｉのビーム照射スポットを
形成する正三角形メッシュの中心に、層Ｓｉ−１のビー
ム照射スポットを配置することにより、図１０のような
照射が実現する。図１２は、本発明による照射方法に対
応した治療計画装置のフローを示している。まず、患部
を複数の層に分割し（ステップ１０）、図１０、図１１
に示すようにビーム照射スポットを配置する（ステップ
１１）。各ビーム照射スポットに対するビーム照射量
は、勾配法等の最適化アルゴリズムを使用して決定する
（ステップ１２）。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少ないビーム照射スポット数で患部領域を平坦に照射す
ることが可能となる。
少ないビーム照射スポット数で患部領域を平坦に照射す
ることが可能となる。
【図１】本発明に係わる粒子線治療装置の機器構成を示
す図である。
す図である。
【図２】治療計画装置における治療計画のフローを示す
図である。
図である。
【図３】患部の層分けとビーム照射スポットを示す図で
ある。
ある。
【図４】荷電粒子ビームの体内での線量分布を示す図で
ある。
ある。
【図５】荷電粒子ビームの体内での深さ方向の線量分
布、いわゆるブラッグカーブを示す図である。
布、いわゆるブラッグカーブを示す図である。
【図６】荷電粒子ビームの体内での横方向の線量分布を
示す図である。
示す図である。
【図７】横方向の線量分布の重ね合わせを示す図であ
る。
る。
【図８】深さ方向の線量分布の重ね合わせを示す図であ
る。
る。
【図９】層面内のビーム照射スポットの配置を示す図で
ある。
ある。
【図１０】本発明によるビーム照射スポットの配置を示
す図である。
す図である。
【図１１】本発明による層面内のビーム照射スポットの
位置関係を示す図である。
位置関係を示す図である。
【図１２】本発明の照射方法に対応した治療計画装置に
おける治療計画のフローを示す図である。
おける治療計画のフローを示す図である。
１…入射器、２…低エネルギービーム輸送系、３…ビー
ム入射装置、４…シンクロトロン加速器、５…ビーム出
射装置、６…高エネルギービーム輸送系、７…走査電磁
石、８…線量モニター、９…位置モニター、１０…患
者、１１…走査電磁石電源、２１…全体制御装置、２２
…加速器制御装置、２３…照射系制御装置、３１…治療
計画装置、４１…加速器システム、４２…照射系装置、
５１…ビーム照射スポット、６１…ブラッグピーク、６
２…ビーム中心軸、６３…ビーム横方向断面。
ム入射装置、４…シンクロトロン加速器、５…ビーム出
射装置、６…高エネルギービーム輸送系、７…走査電磁
石、８…線量モニター、９…位置モニター、１０…患
者、１１…走査電磁石電源、２１…全体制御装置、２２
…加速器制御装置、２３…照射系制御装置、３１…治療
計画装置、４１…加速器システム、４２…照射系装置、
５１…ビーム照射スポット、６１…ブラッグピーク、６
２…ビーム中心軸、６３…ビーム横方向断面。
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フロントページの続き
(72)発明者 平本 和夫
茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株
式会社日立製作所電力・電機開発研究所内
Ｆターム(参考） 4C082 AA01 AC04 AE01 AG12 AN02
Claims (6)
- 【請求項１】荷電粒子ビームを加速する加速器と、前記
加速器により加速された荷電粒子ビームの照射位置を制
御する走査電磁石を有する照射系装置と、前記加速器と
前記照射系装置に対する照射パラメータを患者の画像診
断データから計算する治療計画装置からなり、前記治療
計画装置は患部を複数の層に分割し更に各層面内にビー
ム照射スポットを配置し、前記加速器により加速された
荷電粒子ビームは前記走査電磁石によりビーム照射スポ
ット間を移動、照射を繰り返す粒子線治療装置におい
て、 ある層のビーム照射スポットの間に、一つ手前の層のビ
ーム照射スポットを配置することを特徴とする粒子線治
療装置。 - 【請求項２】請求項１において、ある層の一つ手前の層
のビーム照射スポットが前記ある層に設定したビーム照
射スポットで形成される三角形メッシュの中心に配置さ
れていることを特徴とする粒子線治療装置。 - 【請求項３】Ｘ線ＣＴ画像等により患部を診断し、特定
された患部領域へのビーム照射スポット位置と各スポッ
トに対するビーム照射量からなる照射パラメータを決定
する治療計画装置において、 前記患部を層分けし、ある層のビーム照射スポットの間
に、一つ手前の層のビーム照射スポットを配置すること
を特徴とする治療計画装置。 - 【請求項４】請求項３において、ある層の一つ手前の層
のビーム照射スポットが前記ある層に設定したビーム照
射スポットで形成される三角形メッシュの中心に配置さ
れていることを特徴とする治療計画装置。 - 【請求項５】荷電粒子ビームを加速する加速器と、前記
加速器により加速された荷電粒子ビームの照射位置を制
御する走査電磁石を有する照射系装置と、前記加速器と
前記照射系装置に対する照射パラメータを患者の画像診
断データから計算する治療計画装置からなり、前記治療
計画装置は患部を複数の層に分割し更に各層面内にビー
ム照射スポットを配置し、前記加速器により加速された
荷電粒子ビームは前記走査電磁石によりビーム照射スポ
ット間を移動、照射を繰り返すような荷電粒子ビーム照
射方法において、 ある層のビーム照射スポットの間に、一つ手前の層のビ
ーム照射スポットを配置することを特徴とする荷電粒子
ビーム照射方法。 - 【請求項６】請求項５において、ある層の一つ手前の層
のビーム照射スポットが前記ある層に設定したビーム照
射スポットで形成される三角形メッシュの中心に配置さ
れていることを特徴とする荷電粒子ビーム照射方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001323426A JP2003126278A (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 粒子線治療装置及び治療計画装置及び荷電粒子ビーム照射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001323426A JP2003126278A (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 粒子線治療装置及び治療計画装置及び荷電粒子ビーム照射方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003126278A true JP2003126278A (ja) | 2003-05-07 |
Family
ID=19140315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001323426A Pending JP2003126278A (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 粒子線治療装置及び治療計画装置及び荷電粒子ビーム照射方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003126278A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7102144B2 (en) | 2003-05-13 | 2006-09-05 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation apparatus, treatment planning unit, and particle beam irradiation method |
| KR101079629B1 (ko) | 2008-03-28 | 2011-11-03 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 하전입자선 조사장치 |
| CN102414760A (zh) * | 2009-06-09 | 2012-04-11 | 三菱电机株式会社 | 粒子射线照射装置 |
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| JP2012511369A (ja) * | 2008-12-12 | 2012-05-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 治療装置 |
| JP2012520703A (ja) * | 2009-03-17 | 2012-09-10 | パウル・シェラー・インスティトゥート | 粒子線照射処理における照射モデルデータの評価方法 |
| CN102728006A (zh) * | 2011-04-11 | 2012-10-17 | 西门子公司 | 用于辐照规划的方法和辐照规划装置 |
| JP2015062605A (ja) * | 2013-09-26 | 2015-04-09 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子ビーム照射システム及び照射計画システム |
| JP2015160084A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 住友重機械工業株式会社 | 荷電粒子線治療装置及び荷電粒子線治療装置の制御方法 |
-
2001
- 2001-10-22 JP JP2001323426A patent/JP2003126278A/ja active Pending
Cited By (15)
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| US7122811B2 (en) | 2003-05-13 | 2006-10-17 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation apparatus, treatment planning unit, and particle beam irradiation method |
| US7227161B2 (en) | 2003-05-13 | 2007-06-05 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation apparatus, treatment planning unit, and particle beam irradiation method |
| US7425717B2 (en) | 2003-05-13 | 2008-09-16 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation apparatus, treatment planning unit, and particle beam irradiation method |
| US7560717B2 (en) | 2003-05-13 | 2009-07-14 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation apparatus, treatment planning unit, and particle beam irradiation method |
| US7102144B2 (en) | 2003-05-13 | 2006-09-05 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation apparatus, treatment planning unit, and particle beam irradiation method |
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| US10173077B2 (en) | 2008-12-12 | 2019-01-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Therapeutic apparatus |
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| CN102728006B (zh) * | 2011-04-11 | 2016-08-10 | 西门子公司 | 用于辐照规划的方法和辐照规划装置 |
| JP2015062605A (ja) * | 2013-09-26 | 2015-04-09 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子ビーム照射システム及び照射計画システム |
| JP2015160084A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 住友重機械工業株式会社 | 荷電粒子線治療装置及び荷電粒子線治療装置の制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050516 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050607 |
|
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051122 |