JP2008175829A - Method and monitor for measuring particle radiation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば粒子線治療装置等に適用される粒子線測定方法および粒子線測定用モニタ装置に関するものである。 The present invention relates to a particle beam measurement method and a particle beam measurement monitor device applied to, for example, a particle beam therapy system.
近年、我国における死亡原因の約3分の1を占める癌の治療方法として、陽子や重粒子を用いた粒子線治療法が注目されている。この方法は、加速器から出射された陽子ビーム、あるいは重粒子ビームを癌細胞に照射することで、正常細胞にほとんど影響を与えることなく、癌細胞のみを死滅させることができる。 In recent years, particle beam therapy using protons and heavy particles has attracted attention as a method for treating cancer that accounts for about one third of the causes of death in Japan. In this method, by irradiating a cancer cell with a proton beam or a heavy particle beam emitted from an accelerator, only the cancer cell can be killed with almost no effect on the normal cell.
この粒子線治療装置において、体内患部に照射する線量を制御するために線量モニタが使用される。すなわち、線量モニタで検出する照射線量が、治療計画であらかじめ決められた予定線量に到達すると、直ちにビーム停止命令がビーム制御装置に送られて治療ビームが停止される。したがって、体内への照射量制御の精度は、このモニタ装置の線量計測精度に依存することになる。線量モニタ装置としては、容器中に粒子線の電離作用により生じた電荷を平行電極で収集する電離箱や、容器内に配置された二次電子放出膜から放出される二次電子を計測するSEM装置などが用いられる。 In this particle beam therapy system, a dose monitor is used to control the dose irradiated to the affected area in the body. That is, as soon as the irradiation dose detected by the dose monitor reaches a predetermined dose determined in advance in the treatment plan, a beam stop command is sent to the beam control device to stop the treatment beam. Therefore, the accuracy of the dose control into the body depends on the dose measurement accuracy of the monitor device. As a dose monitoring device, an ionization chamber that collects charges generated by ionizing action of particle beams in a container with parallel electrodes, or an SEM that measures secondary electrons emitted from a secondary electron emission film disposed in the container. A device or the like is used.
図15は、従来用いられている線量モニタ装置の概略構成図を示している。 FIG. 15 shows a schematic configuration diagram of a conventionally used dose monitor apparatus.
この図15に示すように、粒子線が入射される容器の内部に、一つ以上の高電圧電極2i,2ii,…,および一つ以上の収集電極3i,3ii,…が配置され、これにより電離箱が構成されている。収集電極3i,3ii,…には、容器1に入射する粒子線ビーム量に応じた電荷が収集される。収集電極3i,3ii,…には、計測回路4が接続されており、計測回路4内のパルス出力部5にて、収集電極からの信号量に対応するパルス列が出力される。さらに、計測回路4内のカウンタ部6にて、パルス出力部5から送られたパルスの数をカウントすることにより照射線量が計測される。
As shown in FIG. 15, one or more
医療用粒子線照射装置では、計測回路4内のカウンタ部6で計測されたパルス数が、治療計画であらかじめ決められた既定パルス数に到達すると、ビーム制御装置にビーム停止命令が送られ、粒子線照射が停止される。なお、カウンタ部5に減算カウンタを用いて、あらかじめ入力された既定パルス数を減算してカウント数が0になったときにビーム停止命令を送るという使用法も一般的に用いられる。
In the medical particle beam irradiation apparatus, when the number of pulses measured by the
また、線量モニタとして、他の方法、例えば二次電子を収集するSEM装置であっても、同等の回路構成にて使用することができる。 Further, as a dose monitor, even other methods, for example, an SEM apparatus that collects secondary electrons can be used with an equivalent circuit configuration.
粒子線治療装置において用いられるモニタ装置として、線量モニタの他に、粒子線のビーム形状を計測するために用いるビーム形状モニタが知られている。ビーム形状モニタ装置には、例えば電離箱の電荷収集電極を複数の短冊状に加工したマルチストリップ型モニタや、収集電極を複数のワイヤで形成したマルチワイヤ型モニタが知られており、いずれもビーム形状に応じた分布が各ストリップ(マルチワイヤ型では各ワイヤ)より出力される。 As a monitor device used in a particle beam therapy system, a beam shape monitor used for measuring a beam shape of a particle beam is known in addition to a dose monitor. As the beam shape monitor device, for example, a multi-strip type monitor in which the charge collection electrode of the ionization chamber is processed into a plurality of strips and a multi-wire type monitor in which the collection electrode is formed of a plurality of wires are known. Distribution according to the shape is output from each strip (each wire in the multi-wire type).
図16は、マルチストリップ型モニタの概略構成図を示している。 FIG. 16 shows a schematic configuration diagram of a multi-strip monitor.
この図16に示すように、容器11の内部に一つ以上の高電圧電極12i,12ii,…,および収集電極13i,13ii,…が配置されている。
As shown in FIG. 16, one or more
各収集電極13i,13ii,…は、1軸方向に電気的に非接続な多数のストリップに区切られた構成を持つ。これらストリップには計測回路14が接続されている。計測回路の内部には積分部17a,17b…が設けられ、各ストリップに収集された電荷に相当する電気量が貯えられる。積分部17a,17b…から出力される電圧は、A/D変換器(以下「ADC回路」と記す)18a,18b,…によりデジタル信号として取り出される。各ストリップに収集される電荷はビーム形状に対応するので、ADC回路18a,18b,…出力の分布は、ビーム形状に対応する分布を有する。
Each of the collecting electrodes 13i, 13ii,... Has a configuration that is divided into a number of strips that are not electrically connected in one axial direction. A
ビーム形状モニタから出力されるビーム形状に異常がある場合、インタロック信号が制御システムに送信され、治療が中断される。 If the beam shape output from the beam shape monitor is abnormal, an interlock signal is sent to the control system and the treatment is interrupted.
従来行われている粒子線治療の方法は、2次元ワブラ法や二重散乱体法などと呼ばれる方法で、一つの粒子線照射により治療を行う方法である。粒子線治療のさらに進んだ治療法として、体内患部を3次元的に照射することにより、より高精度に癌細胞の狙い撃ちを行う方法が提案されている。この3次元照射法として代表的なものが、治療部位を仮想的に3次元格子点に切り分けて照射を行う治療法であり、3次元スポットスキャニング法と呼ばれている。 Conventionally, a particle beam therapy method is a method called a two-dimensional wobbler method, a double scatterer method, or the like, and is a method of performing treatment by one particle beam irradiation. As a more advanced treatment method of particle beam therapy, a method for aiming cancer cells with higher accuracy by irradiating the affected part in the body three-dimensionally has been proposed. A typical three-dimensional irradiation method is a treatment method in which irradiation is performed by virtually dividing a treatment site into three-dimensional lattice points, which is called a three-dimensional spot scanning method.
この3次元スポットスキャニング法では、治療計画であらかじめ決められた照射線量に到達すると、線量モニタ装置からのビーム停止命令に基づいて粒子線照射が中断され、次の格子点の照射が行えるよう機器設定が変更される。そして、機器設定が終了後、引き続いて次の格子点の照射が行われる。この方法によれば、従来の照射方法の様に一度の照射で治療を行う場合と異なり、治療部位を多数の領域に分割して照射を行うため、各格子点の照射時間が短くなる。 In this 3D spot scanning method, when the irradiation dose determined in advance in the treatment plan is reached, the particle beam irradiation is interrupted based on the beam stop command from the dose monitoring device, and the equipment setting is performed so that the next lattice point can be irradiated. Is changed. Then, after the device setting is completed, the next grid point is irradiated continuously. According to this method, unlike the conventional irradiation method in which treatment is performed with a single irradiation, irradiation is performed by dividing the treatment site into a number of regions, so that the irradiation time of each lattice point is shortened.
一方、医用粒子線加速器として、一般的に、シンクロトロン加速器が使用される。このシンクロトロン加速器から出射される粒子線ビームは、時間的に不連続なビーム出射パターンをもつ。すなわち、ビーム出射を一定時間(2秒程度)行った後、ビームが出射されない時間が一定時間(1秒程度)あり、このビーム出射パターンにしたがって、繰り返しビームが出射されることになる。 On the other hand, a synchrotron accelerator is generally used as a medical particle beam accelerator. The particle beam emitted from the synchrotron accelerator has a temporally discontinuous beam emission pattern. That is, after a beam is emitted for a certain time (about 2 seconds), there is a time during which the beam is not emitted for a certain time (about 1 second), and the beam is emitted repeatedly according to this beam emission pattern.
3次元スポットスキャニング法における、3次元格子点の照射パターンとビーム出射パターンの関係を図17に示す。ここで横軸は時間軸である。 FIG. 17 shows the relationship between the irradiation pattern of the three-dimensional lattice points and the beam emission pattern in the three-dimensional spot scanning method. Here, the horizontal axis is a time axis.
図17に示すように、各格子点の照射時間は10ミリ秒から1秒程度であり、ビーム1周期よりも小さくなる。このとき、粒子線照射は1つのビーム出射(スピル)内で終わる場合(図中A領域)の他に、2つのスピルに跨る照射(図中B領域)が存在することになる。 As shown in FIG. 17, the irradiation time of each lattice point is about 10 milliseconds to 1 second, which is shorter than one beam period. At this time, in addition to the case where the particle beam irradiation ends within one beam emission (spill) (A region in the figure), there is irradiation over two spills (B region in the figure).
現実の線量モニタにおいては、漏電流や増幅器のオフセットが存在し、これが信号ノイズを生じさせる。図17のスポットスキャニング法の2つのスピルに跨る照射においては、例えば、実質のビーム照射が10ミリ秒程度であるのに対して、ビームが出ていない時間約1秒の間においても線量の測定を行うことになる。つまり、ビームが出ていない時間の計測によりSN比(以下、「S/N」と記す)を悪化させてしまうという問題がある。 In an actual dose monitor, there are leakage currents and amplifier offsets, which cause signal noise. In the irradiation over two spills of the spot scanning method of FIG. 17, for example, the actual beam irradiation is about 10 milliseconds, whereas the dose is measured even during the time when the beam is not emitted for about 1 second. Will do. That is, there is a problem that the SN ratio (hereinafter referred to as “S / N”) is deteriorated by measuring the time when the beam is not emitted.
また、3次元スポットスキャニング法においては、他の治療方法と比較して、小さいビーム強度で使用される。これは、大きなビーム強度で照射した場合、各照射点における照射時間が短くなりすぎ、ビーム制御が間に合わなくなるためである。例えば、現在治療に用いられている2次元ワブラ法では、ビーム強度が1秒あたり10の8乗個の粒子数であるのに対して、3次元スポットスキャニング法では、1秒あたり10の7乗個程度であることが予想されている。ビーム強度が小さいということは、すなわちモニタ装置でより小さな電離量を検出することが必要であり、S/Nが悪化する要因となる。 Further, the three-dimensional spot scanning method is used with a smaller beam intensity than other treatment methods. This is because when irradiation is performed with a large beam intensity, the irradiation time at each irradiation point becomes too short, and beam control is not in time. For example, in the two-dimensional wobbler method currently used for treatment, the beam intensity is 10 8 particles per second, whereas in the three-dimensional spot scanning method, it is 10 7 per second. It is expected to be about one. That the beam intensity is small, that is, it is necessary to detect a smaller amount of ionization by the monitor device, which causes a deterioration in S / N.
3次元格子点状にビームを照射する3次元スポットスキャニングなどの照射方法では、粒子線ビームの位置および形状によりビームを監視するシステムが必要である。ここでは、特にビーム位置をモニタすることを目的とすることから、ビーム位置モニタ装置と呼ぶことにするが、装置の構成自体は、上述したビーム形状モニタ装置と同様のものが使用される。ただし、3次元的照射法では線量モニタ装置と同じく、短時間照射で小電荷量の条件下で、精度よい位置算出およびビーム形状算出が必要となる。 In an irradiation method such as three-dimensional spot scanning that irradiates a beam in the form of a three-dimensional lattice point, a system for monitoring the beam according to the position and shape of the particle beam is necessary. Here, since it aims at monitoring the beam position in particular, it will be referred to as a beam position monitoring device. However, the configuration itself of the device is the same as that of the beam shape monitoring device described above. However, the three-dimensional irradiation method requires accurate position calculation and beam shape calculation under the condition of short-time irradiation and a small amount of charge, as with the dose monitoring apparatus.
ビーム位置モニタ装置においては、粒子線によって電離されて生じた電荷が、各ストリップ(または各ワイヤ)に分散されて収集されるため、収集電極全面で収集をおこなう線量モニタ装置よりも、さらにノイズによる誤差がより大きく生じるという問題がある。 In the beam position monitoring device, the charge generated by ionization by the particle beam is collected by being distributed to each strip (or each wire), so that it is more due to noise than the dose monitoring device that collects the entire surface of the collecting electrode. There is a problem that the error occurs more greatly.
上述の如く、従来の粒子線測定用モニタ装置およびそれを使用した測定方法では、入射粒子線ビームが時間構造を持つ場合に、精度よく粒子線の照射線量を測定できないという問題があった。 As described above, the conventional particle beam measurement monitor device and the measurement method using the same have had a problem that the irradiation dose of the particle beam cannot be measured accurately when the incident particle beam has a time structure.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、入射粒子線ビームが時間構造を持つ場合であっても、精度よく線量を測定できる粒子線測定方法および粒子線測定用モニタ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is a particle beam measurement method and a particle beam measurement method capable of accurately measuring a dose even when an incident particle beam has a time structure. It is to provide a monitor device.
また、本発明の他の目的は、粒子線ビーム強度が小さい場合であっても、オフセットノイズの影響を抑制できるようにすることおよび精度のよい位置モニタを行えるようにすることにある。 Another object of the present invention is to enable the influence of offset noise to be suppressed and to perform accurate position monitoring even when the particle beam intensity is small.
本発明は、上記の目的を達成するために以下のように構成されている。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(1)本発明は、容器と、容器内に配置された一つ以上の高電圧電極および一つ以上の収集電極と、前記高電圧電極に高電圧を印加するための電源回路と、収集電極に接続された計測回路とを有し、さらに、外部信号により測定または非測定の状態を制御するための機構を有する。 (1) The present invention includes a container, one or more high-voltage electrodes and one or more collection electrodes arranged in the container, a power supply circuit for applying a high voltage to the high-voltage electrodes, and a collection electrode And a mechanism for controlling a measurement or non-measurement state by an external signal.
この測定または非測定の状態を制御するための機構として、計測回路のパルス出力部に外部信号により出力または非出力の状態を制御するための機構を有する。また、計測回路のカウンタ部に外部信号によりカウントまたは非カウントの状態を制御するための機構を有する。さらに、計測回路の積分部に対して外部信号により入力または非入力の状態を制御するための機構を有する。 As a mechanism for controlling the measurement or non-measurement state, the pulse output unit of the measurement circuit has a mechanism for controlling the output or non-output state by an external signal. Further, the counter unit of the measurement circuit has a mechanism for controlling the counting or non-counting state by an external signal. Furthermore, it has a mechanism for controlling an input or non-input state with an external signal with respect to the integration part of the measurement circuit.
なお、本発明に懸かる収集電極の形状として、複数に分割されて形成されたマルチチャンネル型が使用可能である。マルチチャンネル型として、複数にストリップ状に分割されて形成されたマルチストリップ型や、複数のワイヤで形成されたマルチワイヤ型が可能である。 In addition, as the shape of the collecting electrode according to the present invention, a multi-channel type formed by being divided into a plurality of parts can be used. As the multi-channel type, a multi-strip type formed by dividing into a plurality of strips and a multi-wire type formed by a plurality of wires are possible.
(2)本発明は、モニタ装置を有する粒子線測定装置において、モニタ装置のオフセット値測定部を有する。 (2) The present invention is a particle beam measurement apparatus having a monitor device, and has an offset value measurement unit of the monitor device.
このオフセット値測定部として、時間を計測するためのクロックと、クロック数をカウントするためのカウンタ部を有する。また、オフセット値測定部として、ダミー測定部を配している。 The offset value measuring unit includes a clock for measuring time and a counter unit for counting the number of clocks. Further, a dummy measurement unit is arranged as an offset value measurement unit.
なお、本発明に係る収集電極の形状として、複数に分割されて形成されたマルチチャンネル型が使用可能である。マルチチャンネル型として、複数にストリップ状に分割されて形成されたマルチストリップ型や、複数のワイヤで形成されたマルチワイヤ型が可能である。 The shape of the collecting electrode according to the present invention can be a multi-channel type formed by being divided into a plurality of parts. As the multi-channel type, a multi-strip type formed by dividing into a plurality of strips and a multi-wire type formed by a plurality of wires are possible.
即ち、請求項1記載の発明では、粒子線が入射される容器中に一つ以上の高電圧電極および一つ以上の収集電極を配し、前記収集電極が複数に分割されたマルチチャンネル型であり、前記容器内に生じた電荷を収集電極により収集して電荷量の測定を行う粒子線測定方法であって、各チャンネル出力値にディスクリレベルを設定し、そのディスクリレベルを超える出力を持つチャンネルの出力値のみからビーム位置、ビーム形状およびビーム強度の少なくともいずれかを算出することを特徴とする粒子線測定方法を提供する。 That is, in the first aspect of the present invention, a multi-channel type in which one or more high-voltage electrodes and one or more collecting electrodes are arranged in a container into which particle beams are incident, and the collecting electrodes are divided into a plurality of parts. A particle beam measurement method for measuring the amount of charge by collecting the charge generated in the container with a collection electrode, wherein a discrete level is set for each channel output value, and an output exceeding the discrete level is output. There is provided a particle beam measurement method characterized in that at least one of a beam position, a beam shape, and a beam intensity is calculated only from an output value of a channel having the channel.
請求項2記載の発明では、粒子線が入射される容器中に一つ以上の高電圧電極および一つ以上の収集電極を配し、前記収集電極が複数に分割されたマルチチャンネル型であり、前記容器内に生じた電荷を収集電極により収集して電荷量の測定を行う粒子線測定方法であって、あらかじめ指定されたビーム位置、あるいはビームサイズの情報をもとに演算を行うチャンネルの範囲を限定し、限定されたチャンネルの出力値のみからビーム位置またはビーム形状またはビーム強度を算出することを特徴とする粒子線測定方法を提供する。
The invention according to
請求項3記載の発明では、粒子線が入射される容器と、この容器内に配置された一つ以上の高電圧電極および一つ以上の収集電極と、前記高電圧電極に高電圧を印加するための電源回路と、前記収集電極からの出力の処理および演算を行う計測回路とを有する粒子線測定用モニタ装置において、前記収集電極が複数に分割形成されたマルチチャンネル型であって、各チャンネル出力値にディスクリレベルを設定し、そのディスクリレベルを超える出力を持つチャンネルの出力値のみからビームビーム位置、ビーム形状およびビーム強度の少なくともいずれかを算出する演算機構を備えたことを特徴とする粒子線測定用モニタ装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, a container into which the particle beam is incident, one or more high-voltage electrodes and one or more collection electrodes disposed in the container, and a high voltage is applied to the high-voltage electrode. And a measurement circuit for processing and calculating an output from the collection electrode, wherein the collection electrode is a multi-channel type in which the collection electrode is divided into a plurality of channels. It has a calculation mechanism that sets a discrete level as an output value and calculates at least one of the beam beam position, beam shape, and beam intensity from only the output value of a channel having an output exceeding the discrete level. A particle beam measurement monitor device is provided.
請求項4記載の発明では、粒子線が入射される容器と、この容器内に配置された一つ以上の高電圧電極および一つ以上の収集電極と、前記高電圧電極に高電圧を印加するための電源回路と、前記収集電極からの出力の処理および演算を行う計測回路とを有する粒子線測定用モニタ装置において、前記収集電極が複数に分割形成されたマルチチャンネル型であって、予め指定されたビーム位置およびビームサイズの少なくともいずれかの情報をもとに演算を行うチャンネルの範囲を限定し、限定されたチャンネルの出力値のみからビーム位置、ビーム形状およびビーム強度の少なくともいずれかを算出する演算機構を備えたことを特徴とする粒子線測定用モニタ装置を提供する。 In the invention according to claim 4, a high voltage is applied to the container into which the particle beam is incident, one or more high-voltage electrodes and one or more collecting electrodes disposed in the container, and the high-voltage electrode. And a measurement circuit for processing and calculating an output from the collection electrode, and a multi-channel type in which the collection electrode is divided into a plurality of pieces and designated in advance The range of channels to be calculated is limited based on at least one of the specified beam position and beam size information, and at least one of the beam position, beam shape, and beam intensity is calculated only from the output value of the limited channel Provided is a particle beam measurement monitor device characterized by including an arithmetic mechanism for performing the above operation.
本発明によれば、粒子線ビームが容器に入射しないときに測定を中断することができる、これにより、粒子線ビームが入射しないときのノイズ信号による出力を抑制することができる。したがって、従来に比して精度よい粒子線測定が行えるようになる。 According to the present invention, the measurement can be interrupted when the particle beam is not incident on the container, whereby the output due to the noise signal when the particle beam is not incident can be suppressed. Therefore, it becomes possible to perform particle beam measurement with higher accuracy than in the past.
また、本発明によれば、オフセット電流出力の影響を抑制した粒子線モニタ測定が可能となり、精度よい粒子線測定用モニタ装置、測定方法および測定システムを提供することができる。 In addition, according to the present invention, particle beam monitor measurement in which the influence of offset current output is suppressed is possible, and an accurate particle beam measurement monitor device, measurement method, and measurement system can be provided.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態(図1,図2)]
図1は、発明の第1実施形態による粒子線測定用モニタ装置である。なお、本実施形態では、医用粒子線照射装置の線量モニタ装置に適用した場合、特に照射方法が3次元スポットスキャニング法に基づく照射装置を適用した場合について説明する。なお、従来例と同一の部位については、図15〜図17と同一の記号も使用する。
[First Embodiment (FIGS. 1 and 2)]
FIG. 1 is a particle beam measurement monitor device according to a first embodiment of the invention. In the present embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to a dose monitor apparatus of a medical particle beam irradiation apparatus, in particular, a case where an irradiation apparatus based on a three-dimensional spot scanning method is applied. In addition, about the site | part same as a prior art example, the symbol same as FIGS. 15-17 is also used.
図1において、モニタ容器1の内部に一つ以上の高電圧電極2i,2ii,…,および一つ以上の収集電極3i,3ii,…が配置され、これにより電離箱が構成されている。
1, one or more high-
収集電極3i,3ii,…には、計測回路24が接続されている。この計測回路24には、パルス出力部25およびカウンタ部26が配置されている。パルス出力部25には、外部信号入力端子27が設けられている。
A measuring
次に、図1に示した粒子線測定用モニタ装置を用いた粒子線モニタ方法について説明する。 Next, a particle beam monitoring method using the particle beam measurement monitor device shown in FIG. 1 will be described.
粒子線ビームがモニタ容器1内に入射すると、収集電極3i,3ii,…には入射する粒子線ビーム量に応じた電荷が収集される。収集電極3i,3ii,…で収集された信号は、計測回路24にて、必要に応じて増幅されたうえ、パルス出力部25にて収集電極3i…,3ii,…からの電荷量に対応するパルス列が出力される。さらに、計測回路24内のカウンタ部26にて、パルス出力部25から送られたパルスの数をカウントすることにより、照射線量が計測される。
When the particle beam enters the
図2は、3次元スポットスキャニング法における、3次元格子点の照射パターンとビーム出射パターン、およびパルス出力時間の関係を示したものである。この図2では、ビーム出射パターンとして、シンクロトロン加速器を用いた場合を想定している。 FIG. 2 shows the relationship between the irradiation pattern of the three-dimensional lattice points, the beam emission pattern, and the pulse output time in the three-dimensional spot scanning method. In FIG. 2, it is assumed that a synchrotron accelerator is used as the beam emission pattern.
図2に示すように、シンクロトロン加速器から出射される粒子線ビームは、時間的に不連続なビーム出射パターンをもつ。すなわち、ビーム出射を一定時間(2秒程度)行った後、ビームが出射されない時間が一定時間(1秒程度)あり、このビーム出射パターンにしたがって、繰り返しビームが出射されることになる。 As shown in FIG. 2, the particle beam emitted from the synchrotron accelerator has a temporally discontinuous beam emission pattern. That is, after a beam is emitted for a certain time (about 2 seconds), there is a time during which the beam is not emitted for a certain time (about 1 second), and the beam is emitted repeatedly according to this beam emission pattern.
この場合、シンクロトロン加速器からの粒子線出射に同期された外部信号がパルス出力部27に入力され、モニタ容器1に粒子線が入射する時のみパルス出力が行われるように制御される。
In this case, an external signal synchronized with the particle beam emission from the synchrotron accelerator is input to the
したがって、本実施形態では、モニタ容器1に粒子線が入射しないときにはパルス出力が行われないようにすることで、モニタ容器1に粒子線が入射しない時間におけるノイズによる出力を抑制することができる。したがって、精度良い粒子線モニタ測定が実現可能となる。
Therefore, in the present embodiment, by preventing the pulse output from being performed when the particle beam is not incident on the
[第2実施形態(図3,図4)]
図3は、本発明の第2実施形態による粒子線測定用モニタ装置を示すシステム構成図である。
[Second Embodiment (FIGS. 3 and 4)]
FIG. 3 is a system configuration diagram showing a particle beam measurement monitor device according to a second embodiment of the present invention.
この図3に示すように、モニタ容器1の内部に一つ以上の高電圧電極2i,2ii,…、および一つ以上の収集電極3i,3ii,…が配置され、電離箱が構成されている。収集電極3i,3ii,…には、計測回路34が接続されている。
As shown in FIG. 3, one or more
計測回路34には、パルス出力部35およびカウンタ部36が配置されている。本実施形態では、このカウンタ部36に、外部信号入力端子37が設けられている。
In the
次に、図3に示したモニタ装置を用いた粒子線測定方法について説明する。 Next, a particle beam measurement method using the monitor device shown in FIG. 3 will be described.
粒子線ビームがモニタ容器1内に入射すると、収集電極3i,3ii,…には入射する粒子線ビーム量に応じた電荷が収集される。収集電極3i,3ii,…で収集された信号は、計測回路24にて、必要に応じて増幅されたうえ、パルス出力部35にて収集電極3i,3ii,…からの電荷量に対応するパルス列が出力される。さらに、計測回路34内のカウンタ部36にて、パルス出力部35から送られたパルスの数をカウントすることにより照射線量が計測される。
When the particle beam enters the
図4は、3次元スポットスキャニング法における、3次元格子点の照射パターンとビーム出射パターン、およびカウンタ時間の関係を示したものである。この図4においては、ビーム出射パターンとしてシンクロトロン加速器を用いた場合を想定している。 FIG. 4 shows the relationship between the irradiation pattern of the three-dimensional lattice point, the beam emission pattern, and the counter time in the three-dimensional spot scanning method. In FIG. 4, it is assumed that a synchrotron accelerator is used as the beam emission pattern.
図3の例では、シンクロトロン加速器からの粒子線出射に同期された外部信号がカウンタ部36に入力され、モニタ容器1に粒子線が入射する時のみパルス出力をカウントするように制御される。
In the example of FIG. 3, an external signal synchronized with the particle beam emission from the synchrotron accelerator is input to the
このように、本実施形態によれば、モニタ容器1に粒子線が入射しない時間におけるノイズによる出力を抑制することができる。したがって、精度良い粒子線モニタ測定が実現可能となる。
Thus, according to this embodiment, the output by the noise in the time when the particle beam does not enter the
[第3実施形態(図5,図6)]
図5は、本発明の第3実施形態による粒子線測定用モニタ装置を示すシステム構成図である。
[Third Embodiment (FIGS. 5 and 6)]
FIG. 5 is a system configuration diagram showing a particle beam measurement monitor device according to a third embodiment of the present invention.
この図5に示すように、1はモニタ容器1の内部に一つ以上の高電圧電極2i,2ii,…,および一つ以上の収集電極3i,3ii,…が配置され、電離箱が構成されている。収集電極3i,3ii,…には、計測回路44が接続されている。
As shown in FIG. 5, one or more high-
計測回路44には、積分部47,ADC回路48,および積分部への入力を制限するスイッチ49が設けられている。
The
次に、図5に示したモニタ装置を用いた粒子線測定方法について説明する。 Next, a particle beam measurement method using the monitor device shown in FIG. 5 will be described.
粒子線ビームがモニタ容器1内に入射すると、収集電極3i,3ii,…には入射する粒子線ビーム量に応じた電荷が収集される。収集電極で収集された信号は、計測回路にて、必要に応じて増幅されたうえ、積分部47にて収集された電荷に相当する電気量が貯えられる。積分部47から出力される電圧は、ADC回路48によりデジタル信号として取り出される。
When the particle beam enters the
図6は、3次元スポットスキャニング法における、3次元格子点の照射パターンとビーム出射パターン、および積分時間の関係を示したものである。この図6においては、ビーム出射パターンとしてシンクロトロン加速器を用いた場合を想定している。 FIG. 6 shows the relationship between the irradiation pattern of the three-dimensional lattice point, the beam emission pattern, and the integration time in the three-dimensional spot scanning method. In FIG. 6, it is assumed that a synchrotron accelerator is used as the beam emission pattern.
図5の例では、シンクロトロン加速器からの粒子線出射に同期された外部信号がスイッチ49に入力され、モニタ容器1に粒子線が入射する時のみ積分を行うように制御される。このように本実施形態によれば、モニタ容器1に粒子線が入射しない時間におけるノイズ出力の積分を抑制することができる。したがって、精度良い粒子線モニタ測定が実現可能となる。
In the example of FIG. 5, an external signal synchronized with the particle beam emission from the synchrotron accelerator is input to the
なお、以上の第1〜第3実施形態では、電離箱を用いた線量モニタ装置としての例を示したが、SEM装置など電荷を収集して測定を行うモニタであれば、他の方法に基づく線量モニタ装置であっても適用することができる。 In the above first to third embodiments, an example of a dose monitoring device using an ionization chamber has been shown. However, if the monitor collects charges and performs measurement such as an SEM device, it is based on another method. Even a dose monitor device can be applied.
また、マルチチャンネル型からなるビーム位置モニタ装置、ビーム形状モニタ装置についても、同様の装置構成および測定方法により、精度よい粒子線モニタ測定が可能となる。さらに、マルチチャンネル型として、収集電極を複数の短冊状に加工したマルチストリップ型モニタ、収集電極を複数のワイヤで形成したマルチワイヤ型モニタ、その他種々の形状のものが適用できる。 Also, a beam position monitoring device and a beam shape monitoring device that are of a multi-channel type can be measured with high accuracy by using the same device configuration and measurement method. Further, as the multi-channel type, a multi-strip type monitor in which the collecting electrode is processed into a plurality of strips, a multi-wire type monitor in which the collecting electrode is formed with a plurality of wires, and other various shapes can be applied.
[第4実施形態(図7,図8)]
図7は本発明の第4実施形態による粒子線測定用モニタ装置を示すシステム構成図である。
[Fourth Embodiment (FIGS. 7 and 8)]
FIG. 7 is a system configuration diagram showing a particle beam measurement monitor device according to a fourth embodiment of the present invention.
この図7に示すように、モニタ容器1の内部に一つ以上の高電圧電極2i,2ii,…,および一つ以上の収集電極3i,3ii,…が配置され、電離箱が構成されている。収集電極3i,3ii,…には、モニタ容器1に入射する粒子線ビーム量に応じた電荷が収集される。収集電極3i,3ii,…には、計測回路54が接続されている。
As shown in FIG. 7, one or more
計測回路54には、積分部57,ADC回路58,およびADC回路58に接続された処理部59が備えられている。処理部59には外部入力端子60が設けられ、外部信号が入力されるようになっている。 The measurement circuit 54 includes an integration unit 57, an ADC circuit 58, and a processing unit 59 connected to the ADC circuit 58. The processing unit 59 is provided with an external input terminal 60 to receive an external signal.
次に、図7に示したモニタ装置を用いた粒子線測定方法について、図8を用いて説明する。 Next, a particle beam measurement method using the monitor device shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG.
図8は、3次元スポットスキャニング法において、ビーム強度が弱い場合や、患部に対して大きな線量を照射する場合における、各3次元格子点の照射時間とビーム出射パターン、および積分時間の関係を示したものである。この図8において、ビーム出射パターンとしてシンクロトロン加速器を用いた場合を想定しており、一つの照射時間はシンクロトロン加速器からの出射ビームの繰り返し時間よりも大きくなっている。 FIG. 8 shows the relationship between the irradiation time of each three-dimensional lattice point, the beam emission pattern, and the integration time when the beam intensity is weak or a large dose is irradiated to the affected part in the three-dimensional spot scanning method. It is a thing. In FIG. 8, it is assumed that a synchrotron accelerator is used as the beam emission pattern, and one irradiation time is longer than the repetition time of the emission beam from the synchrotron accelerator.
図7に示した例では、シンクロトロン加速器からの粒子線出射停止信号に同期された外部信号が処理部59に入力され、この外部信号が入力されるのに応じてADC回路58より処理部59に対してデータが送信されて順次保持され、積分部57の電荷がリセットされる。処理部59が照射時間終了に対応した測定停止信号を受信すると、この処理部59に保持されたデータをもとに、照射時間に対応したデータが作成される。 In the example shown in FIG. 7, an external signal synchronized with the particle beam emission stop signal from the synchrotron accelerator is input to the processing unit 59, and the processing unit 59 is supplied from the ADC circuit 58 in response to the input of this external signal. The data is transmitted to and sequentially held, and the charge of the integrating unit 57 is reset. When the processing unit 59 receives a measurement stop signal corresponding to the end of the irradiation time, data corresponding to the irradiation time is created based on the data held in the processing unit 59.
このようにして、モニタ容器に粒子線が入射しない時間においては測定が行われないものとすることができ、ノイズ出力の積分による誤差の増大を抑制することができる。したがって、精度よい粒子線モニタ測定が実現可能となる。 In this way, no measurement can be performed during the time when the particle beam does not enter the monitor container, and an increase in error due to integration of noise output can be suppressed. Therefore, accurate particle beam monitor measurement can be realized.
なお、上記の実施形態では、照射時間終了に対応して測定停止信号を入力しているが、照射時間途中において測定値を知りたい場合など、場合に応じて他の信号入力により同様の操作をさせることも可能である。 In the above embodiment, the measurement stop signal is input in response to the end of the irradiation time, but the same operation is performed by inputting another signal depending on the case, for example, when it is desired to know the measurement value during the irradiation time. It is also possible to make it.
また、図8では3次元スポットスキャニング法の場合について示したが、他の照射法においても、例えば3次元ワブラ法、3次元散乱体法など、患部を仮想的にスライス状に分離し照射を行う場合にも適用することができる。この場合においても、図7と同様の照射時間とビーム出射パターンの関係になり、精度よい粒子線モニタ測定が可能となる。 Although FIG. 8 shows the case of the three-dimensional spot scanning method, in other irradiation methods, for example, a three-dimensional wobbler method, a three-dimensional scatterer method, etc. are used to virtually irradiate the affected part in slices and perform irradiation. It can also be applied to cases. Even in this case, the relationship between the irradiation time and the beam emission pattern is the same as in FIG.
さらに、この第4実施形態においても、電離箱を用いた線量モニタ装置に対する例を示したが、SEM装置など電荷を収集して測定を行うモニタであれば、他の方法の線量モニタ装置であっても、有効に適用できる。 Further, in the fourth embodiment, an example of a dose monitoring apparatus using an ionization chamber has been shown. However, if the monitor collects charges and performs measurement such as an SEM apparatus, it is a dose monitoring apparatus of another method. However, it can be applied effectively.
[第5実施形態(図9)]
図9は本発明の第5実施形態による粒子線測定用モニタ装置を示すシステム構成図である。
[Fifth Embodiment (FIG. 9)]
FIG. 9 is a system configuration diagram showing a particle beam measurement monitor device according to a fifth embodiment of the present invention.
この図9に示すように、モニタ容器11の内部に一つ以上の高電圧電極12i,12ii,…,および収集電極13i,13ii,…が配置されている。各収集電極13i,13ii,…は、1軸方向に電気的に非接続な多数のストリップに区切られた構成を持つ。即ち、このモニタ装置は、マルチストリップ型モニタ装置とされ、収集電極13i,13ii,…のストリップそれぞれに対して計測回路64が接続されている。計測回路の内部には、複数の積分部67a,67b,…,およびADC回路68a,68b,…が配置され、さらに各計測回路要素は処理部69に接続されている。処理部69には外部入力端子70が設けられ、外部信号が入力されるようになっている。
As shown in FIG. 9, one or more
次に、図9に示したモニタ装置を用いた粒子線測定方法について説明する。 Next, a particle beam measurement method using the monitor device shown in FIG. 9 will be described.
粒子線ビームがモニタ容器1内に入射すると、収集電極13i,13ii,…の各ストリップには、ビーム形状に対応した電荷が収集される。各ストリップで収集された信号は、計測回路にて、必要に応じて増幅されたうえ、各積分部67a,67b,…にて収集された電荷に相当する電気量が貯えられる。各積分部67a,67b,…から出力される電圧は、それぞれADC回路68によりデジタル信号として取り出される。各ストリップに収集される電荷はビーム形状に対応するので、各ADC回路68a,68b,…出力の分布は、ビーム形状に対応する分布を示す。
When the particle beam enters the
ここでは、図8に示した3次元スポットスキャニング法における、3次元格子点の照射パターンとビーム出射パターン、および積分時間の関係を持つ場合を想定する。 Here, it is assumed that there is a relationship between the irradiation pattern of the three-dimensional lattice points, the beam emission pattern, and the integration time in the three-dimensional spot scanning method shown in FIG.
図9に示した例では、シンクロトロンからの粒子線出射停止信号に同期された外部信号が処理部69に入力される。この外部信号が入力されるのに応じて、ADC回路より処理部に対してデータが送信されて順次保持され、各積分部67a,67b…の電荷がリセットされる。処理部69が照射時間終了に対応した測定停止信号を受信すると、処理部69に保持されたデータをもとに、照射時間に対応したデータが作成される。さらに、得られた各ストリップにおけるデータより、ビーム位置あるいはビーム形状の算出がなされる。
In the example shown in FIG. 9, an external signal synchronized with the particle beam emission stop signal from the synchrotron is input to the
ここで、ビーム位置およびビーム形状の算出法として重心計算による方法などが使用できる。重心計算によると、各ストリップの出力Piとし、各ストリップの位置xiとすると、ビーム中心位置<X>=Σ(Pi・xi)/ΣPi、またビーム形状としてビーム分散<σ>2=Σ(Pi・(<X>−xi)2)/ΣPiで評価できる。 Here, as a method for calculating the beam position and the beam shape, a method based on the center of gravity can be used. According to the calculation of the center of gravity, assuming that the output Pi of each strip is the position xi of each strip, the beam center position <X> = Σ (Pi · xi) / ΣPi, and the beam shape as the beam dispersion <σ> 2 = Σ (Pi -(<X> -xi) 2) / ΣPi can be used for evaluation.
このようにして、モニタ容器に粒子線が入射しない時間においては積分を中断でき、ノイズ出力の積分による誤差の増大を抑制することができる。したがって、精度よくビーム位置算出あるいはビーム形状算出ができ、精度よい粒子線モニタ測定が実現可能となる。 In this way, the integration can be interrupted during the time when the particle beam does not enter the monitor container, and an increase in error due to the integration of the noise output can be suppressed. Therefore, it is possible to calculate the beam position or the beam shape with high accuracy, and to realize accurate particle beam monitor measurement.
なお、本実施形態では、マルチストリップ型モニタ装置について示したが、マルチワイヤ型、その他のマルチチャンネル型モニタ装置等にも有効に適用できる。 In the present embodiment, the multi-strip type monitoring device is shown, but the present invention can also be effectively applied to a multi-wire type, other multi-channel type monitoring devices, and the like.
[第6実施形態(図10,図11)]
図10は、本発明の第6実施形態による粒子線測定用モニタ装置を示すシステム構成図である。
[Sixth Embodiment (FIGS. 10 and 11)]
FIG. 10 is a system configuration diagram showing a particle beam measurement monitor device according to a sixth embodiment of the present invention.
この図10に示すように、モニタ容器1の内部に一つ以上の高電圧電極2i,2ii,…,および収集電極3i,3ii,…が配置されている。収集電極3i,3ii,…には計測回路74が接続されている。計測回路74は、積分部77およびADC回路78および処理部79を有している。
As shown in FIG. 10, one or more
る周波数で信号を出すクロック81と、このクロック81からの信号をカウントするカウンタ82とを有している。
And a
次に、図10で示したモニタ装置を用いた粒子線測定方法について、図11を用いて説明する。 Next, a particle beam measurement method using the monitor device shown in FIG. 10 will be described with reference to FIG.
図11は、モニタ容器1に粒子線が入射しないときにおいて、積分時間とADC回路78から得られる出力の関係を示したものである。モニタ装置では、モニタ容器1内の電極に漏電流があることや、計測回路74内のアンプ等にオフセットがあること、等のため、モニタ容器1に入力がない場合でも出力(オフセット電流出力)がある。このオフセット電流出力は一般に、積分時間の関数であり、図11に示した例では、このオフセット電流出力は、積分時間Δtの一次式(C・Δt+D)で与えられる。
FIG. 11 shows the relationship between the integration time and the output obtained from the
図10に示したモニタ装置では、モニタ容器1への粒子線入射開始に同期した信号により、クロック81からの信号をカウンタ82がカウントし始め、モニタ容器1への粒子線入射終了までカウントが行われる。クロック81からは、ある周波数のパルス信号が出力され、これにより粒子線入射終了までのカウント値Ncより積分時間Δtを求めることができる。得られた積分時間Δtから、予め求められた係数a、bをもとに、オフセット電流出力Qを評価することができる。補正しない出力値をPとすると、オフセット電流出力を補正した値(P−Q)を用いることにより、オフセットの影響を抑制することができ、精度良い粒子線モニタ測定が可能となる。
In the monitoring apparatus shown in FIG. 10, the
なお、本実施形態では、粒子線入射に同期した信号により積分開始・終了を与えたが、積分時間の与え方は任意である。 In this embodiment, the integration start / end is given by a signal synchronized with the particle beam incidence, but the method of giving the integration time is arbitrary.
また、本実施形態では、電離箱を用いた線量モニタ装置に対する実施例を示したが、SEM装置など電荷を収集して測定を行うモニタであれば、他の方法の線量モニタ装置であっても、有効に適用できる。 In the present embodiment, an example of a dose monitoring apparatus using an ionization chamber has been described. However, a dose monitoring apparatus of another method may be used as long as it is a monitor that collects and measures charges such as an SEM apparatus. Can be applied effectively.
さらに、本実施形態では、収集電極を複数に分割したマルチチャンネル型、例えばマルチストリップ型やマルチワイヤ型についても使用可能である。マルチチャンネル型では、一つの時間計測部で得られた積分時間Δtよりチャンネル各々のオフセット電流出力Qa=Ca・Δt+Da、Qb=Cb・Δt+Db…を評価することが可能である。 Furthermore, in the present embodiment, a multi-channel type in which the collecting electrode is divided into a plurality of types, for example, a multi-strip type or a multi-wire type can also be used. In the multi-channel type, it is possible to evaluate the offset current outputs Qa = Ca · Δt + Da, Qb = Cb · Δt + Db... For each channel from the integration time Δt obtained by one time measuring unit.
[第7実施形態(図12)]
図12は本発明の第7実施形態による粒子線モニタ装置を示す概略構成図である。
[Seventh Embodiment (FIG. 12)]
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a particle beam monitoring apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
この図12に示すように、モニタ容器1の内部に一つ以上の高電圧電極2i,2ii,…,および収集電極3i,3ii,…が配置されている。収集電極3i,3ii,…には計測回路84が接続されている。計測回路84は、積分部87、ADC回路88および処理部89を有している。
As shown in FIG. 12, one or more high-
本実施形態においては、処理部89に、ダミー測定部90が接続されている。
In the present embodiment, a
このダミー測定部90は、計測回路84と同様に、積分部91とADC回路92を有し、積分部91は、例えばダミー電極10の最外領域につながれている。なお、粒子線ビームが入射しない領域であれば、積分部91のつながれる領域は他の領域であってもよい。
Similar to the
次に、図12に示したモニタ装置を用いた粒子線測定方法について説明する。 Next, a particle beam measurement method using the monitor device shown in FIG. 12 will be described.
ある積分時間に対するダミー測定部90のオフセット電流出力Qdは、積分時間Δtの関数である。測定回路84とダミー測定部90のオフセット電流出力と積分時間の関係が共に図11に示したように、一次式で与えられる場合、収集電極におけるオフセット電流出力Qは、ダミー測定部のオフセット電流出力Qdの一次式Q=c・Qd+dで評価できる。補正しない出力値をPとすると、オフセット電流出力を補正した値(P−Q)を用いることにより、オフセットの影響を抑制することができ、精度よい粒子線モニタ測定が可能となる。
The offset current output Qd of the
なお、本実施形態では、電離箱を用いたモニタ装置を適用したが、SEM装置など、電荷を収集して測定を行うモニタであれば、他の方法の線量モニタ装置であっても有効に適用できる。 In this embodiment, the monitor device using the ionization chamber is applied. However, if the monitor collects charges and performs measurement such as an SEM device, it can be effectively applied to other dose monitor devices. it can.
さらに、本実施形態では、収集電極を複数に分割したマルチチャンネル型、例えばマルチストリップ型やマルチワイヤ型についても使用可能である。マルチチャンネル型では、一つのダミー計測部で得られたオフセット電流出力Qdより、チャンネル各々のオフセット電流出力Qa=Ca・Qd+Da、Qb=Cb・Qd+Db…を評価することが可能である。 Furthermore, in the present embodiment, a multi-channel type in which the collecting electrode is divided into a plurality of types, for example, a multi-strip type or a multi-wire type can also be used. In the multi-channel type, it is possible to evaluate the offset current output Qa = Ca · Qd + Da, Qb = Cb · Qd + Db... For each channel from the offset current output Qd obtained by one dummy measurement unit.
[第8実施形態(図13,図14)]
図13は、本発明の第8実施形態による粒子線モニタ装置を示す概略構成図である。
[Eighth Embodiment (FIGS. 13 and 14)]
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a particle beam monitoring apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
この図13に示すように、モニタ容器11の内部に一つ以上の高電圧電極12i,12ii,…,および収集電極13i,13ii,…が配置されている。各収集電極13i,13ii,…は、1軸方向に電気的に非接続な多数のストリップに区切られた構成を持つ。即ち、このモニタ装置はマルチストリップ型モニタ装置である。収集電極13i,13ii,…には計測回路94が接続されている。計測回路には、複数の積分部97a,97b…、ADC回路98a,98b,…およびそれらに接続された処理部99を有している。
As shown in FIG. 13, one or more high-
次に、図13に示したモニタ装置を用いた粒子線測定方法について、図14を用いて説明する。 Next, a particle beam measurement method using the monitor device shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG.
図14は、3次元スポットスキャニング法における、ある3次元格子点の照射に対する各ストリップに対するADC回路の出力分布の一例である。この図14は、横軸に各ストリップの位置座標で示している。 FIG. 14 is an example of the output distribution of the ADC circuit for each strip for irradiation of a certain three-dimensional lattice point in the three-dimensional spot scanning method. In FIG. 14, the horizontal axis indicates the position coordinates of each strip.
図14に示したように、ストリップにはガウス分布様の分布をなす領域があり、この領域が粒子線入射により電荷を生じ、この電荷を収集した領域である。しかしながら、ガウス分布様の分布をなす領域以外にも、わずかなオフセット電流による出力領域がある。 As shown in FIG. 14, the strip has a region having a Gaussian distribution-like distribution, and this region is a region where charges are generated by particle beam incidence and the charges are collected. However, there is an output region due to a slight offset current in addition to a region having a Gaussian distribution.
したがって、ビーム位置・形状の算出法として、例えば、各ストリップにおける出力Pa,Pb,…と位置xa,xb,…から、ビーム中心位置<X>=Σ(Pk・xk)/ΣPk、ビーム分散<σ>2=Σ(Pk・(<X>−xk)2)/ΣPkを評価した場合、電荷が収集されないストリップ領域のオフセット電流により、誤差が大きくなり、精度よいモニタ測定ができなくなる。 Therefore, as a calculation method of the beam position / shape, for example, from the outputs Pa, Pb,... And the positions xa, xb,..., In each strip, the beam center position <X> = Σ (Pk · xk) / ΣPk, When σ> 2 = Σ (Pk · (<X> −xk) 2) / ΣPk is evaluated, an error becomes large due to the offset current in the strip region where no charge is collected, and accurate monitor measurement cannot be performed.
しかしながら、本実施形態によれば、図13に示した処理部99において、予めディスクリレベルが設定されており、ディスクリレベルに到達しないストリップ出力は位置演算に取り込まれないか、あるいは出力ゼロとして処理される。
However, according to the present embodiment, the discretion level is set in advance in the
このように、本実施形態によれば、電荷が収集されないストリップ領域のオフセット電流の影響を抑制することができ、精度よいモニタ測定が可能になる。なお、ディスクリレベルの設定法には、予め与えた一定値を与えたり、積分時間の関数(例えば一次式)や、出力が最大であるストリップの出力の関数(例えば出力の数%)として与えたりすることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress the influence of the offset current in the strip region where charges are not collected, and to perform accurate monitor measurement. The discretion level setting method is given as a constant value given in advance, as a function of integration time (for example, a linear expression), or as a function of the output of a strip having the maximum output (for example, several% of output) Can be.
[第9実施形態(図13,図14)]
本実施形態では、第8実施形態と同様の構成のモニタ装置が使用される。
[Ninth Embodiment (FIGS. 13 and 14)]
In the present embodiment, a monitor device having the same configuration as that of the eighth embodiment is used.
この構成によると、図14に示したように、ストリップには収集電荷量に対応したガウス分布様の分布をなす領域以外に、オフセット電流による出力領域がある。 According to this configuration, as shown in FIG. 14, the strip has an output region due to an offset current in addition to a region having a Gaussian distribution-like distribution corresponding to the collected charge amount.
しかしながら、この第9実施形態では、処理部99には、モニタ容器に粒子線が照射される以前に、照射されるべきビーム位置およびビーム幅が記憶されている。処理部99ではこの与えられたビーム位置およびビーム幅をもとに、ビーム中心位置あるいはビーム形状の算出に用いるストリップの領域を限定する。
However, in the ninth embodiment, the
この限定の方法として、例えば、予め与えられたビーム位置をX0、ビーム幅をσとして、X0±2・σ内に存在するストリップというように与える。 As a method of this limitation, for example, given as a strip existing in X0 ± 2 · σ, where X0 is a beam position given in advance and σ is a beam width.
このように本実施形態によれば、電荷が収集されないストリップ領域のオフセット電流の影響を抑制することができ、精度よいモニタ測定が可能になる。また、位置算出に用いるストリップを限定することにより、演算すべきデータ量が少なくなり、位置算出にかかる時間が短くなって、高速な制御、よって短時間治療が可能になる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress the influence of the offset current in the strip region where charges are not collected, and to perform accurate monitor measurement. Further, by limiting the strips used for position calculation, the amount of data to be calculated is reduced, the time required for position calculation is shortened, and high-speed control and short-time treatment are possible.
[他の実施形態]
なお、以上の各実施形態では、主に3次元スポットスキャニング法の制御システムについて示したが、本発明が使用できる治療制御装置としては、例えば3次元ラスタースキャニング法や、3次元ワブラ法など他の3次元的照射方法、さらには従来の2次元ワブラ法や二重散乱体法に対しても、ノイズ信号の影響を抑制することができ、精度よいモニタ測定装置および測定システムとして有効である。
[Other Embodiments]
In each of the above embodiments, the control system of the three-dimensional spot scanning method has been mainly shown. However, as a treatment control apparatus that can use the present invention, other methods such as a three-dimensional raster scanning method and a three-dimensional wobbler method are used. The influence of a noise signal can be suppressed even for a three-dimensional irradiation method, and further to a conventional two-dimensional wobbler method and double scatterer method, and it is effective as an accurate monitor measurement apparatus and measurement system.
また、前記各実施形態では、粒子線治療のモニタ装置における適用例を示したが、粒子線治療の前に行われるファントムを用いた模擬照射試験用の計測装置においても適用が可能である。その他、S/Nの悪化を抑制するという目的を損なわない限りにおいて、他の目的の粒子線照射における粒子線モニタ装置においても有効である。 In each of the above embodiments, an example of application in a monitoring apparatus for particle beam therapy has been described. However, the present invention can also be applied to a measurement apparatus for a simulated irradiation test using a phantom performed before particle beam therapy. In addition, as long as the purpose of suppressing the deterioration of S / N is not impaired, the present invention is also effective in a particle beam monitoring apparatus for particle beam irradiation for other purposes.
さらに、前記各実施形態では、シンクロトロン加速器による粒子線を用いる場合について示したが、ビームの時間構造にスピル構造をもつ粒子線ビームであれば、各種ビームについても同様に、有効に用いることができる。 Further, in each of the above embodiments, the case where the particle beam by the synchrotron accelerator is used has been described. However, if the particle beam has a spill structure in the time structure of the beam, various beams can be used effectively as well. it can.
さらに、第6以下の実施形態で示した構成および方法は、ビームの時間構造にスピル構造をもたない加速器出射ビームにおける粒子線モニタ装置についても、オフセットノイズの影響を抑制できることから、有効に適用することができる。 Furthermore, the configurations and methods shown in the sixth and subsequent embodiments can be effectively applied to the particle beam monitoring device in an accelerator outgoing beam that does not have a spill structure in the beam time structure, because the influence of offset noise can be suppressed. can do.
さらにまた、第6以下の実施形態では、マルチストリップ型モニタ装置について説明したが、マルチワイヤ型モニタなど、他のマルチストリップ型モニタについても有効に適用することができる。 Furthermore, in the sixth and following embodiments, the multistrip type monitor device has been described, but the present invention can also be effectively applied to other multistrip type monitors such as a multiwire type monitor.
1 モニタ容器
2i,2ii,… 高電圧電極
3i,3ii,… 収集電極
4 計測回路
5 パルス出力部
6 カウンタ部
11 モニタ容器
12i,12ii,… 高電圧電極
13i,13ii,… 収集電極
14 計測回路
17a,17b,… 積分部
18a,18b,… A/D変換器(ADC回路)
24 計測回路
25 パルス出力部
26 カウンタ部
27 外部信号入力端子
34 計測回路
35 パルス出力部
36 カウンタ部
37 外部信号入力端子
44 計測回路
47 積分部
48 ADC回路
49 スイッチ
54 計測回路
57 積分部
58 ADC回路
59 処理部
60 外部入力端子
64 計測回路
67a,b,… 積分部
69 処理部
70 外部入力端子
74 計測回路
77 積分部
78 ADC回路
79 処理部
80 時間計測部
81 クロック
82 カウンタ
84 計測回路
87 積分部
88 ADC回路
89 処理部
90 ダミー測定部
91 積分部
92 ADC回路
94 計測回路
97a,97b,… 積分部
98a,98b,… ADC回路
99 処理部
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24 measurement circuit 25
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