JP2009045229A - スキャニング照射方法およびスキャニング照射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係るスキャニング照射方法は、線量算出ステップS2と、差分線量算出ステップS3と、照射線量設定ステップS4と、を含み、所定の条件を満たすまで差分線量算出ステップS3および照射線量設定ステップS4を繰り返して行う。
【選択図】図1
Description
拡大ビーム照射法は、粒子加速器から取り出した細いビームを、照射領域全体を覆うように当該ビームの進行方向に対して垂直方向および深さ方向に拡げ、横方向をコリメータによって整形し、深さ方向をボーラスによって調整することによって、照射領域全体に放射線を照射する照射制御方法である。
本発明に係るスキャニング照射方法は、前記差分線量算出ステップにおいて、前記実測線量の測定は、デッドタイムが重複しない少なくとも2つの放射線測定手段を用いて行うのが好ましい。
本発明に係るスキャニング照射方法は、前記放射線が粒子線であるのが好ましい。
本発明に係るスキャニング照射装置は、前記放射線測定手段は、デッドタイムが重複しない少なくとも2つの放射線測定手段を用いて放射線を測定するのが好ましい。
本発明に係るスキャニング照射装置は、前記放射線が粒子線であるのが好ましい。
本発明のスキャニング照射装置によれば、呼吸や脈拍などの生体活動による反復的な位置の変動に伴って照射領域が動いてしまう場合であっても、予め設定された形状および線量に基づいて正確な照射を行うことができる。
参照する図面において、図1は、本発明に係るスキャニング照射方法の一実施形態の内容を示すフローチャートである。図2は、本発明に係るスキャニング照射方法の他の実施形態の内容を示すフローチャートである。図3は、単位領域x(x=x1、x2、・・・xk)ごとの総照射計画線量Dall(x)を設定した様子を示す説明図である。図4は、単位領域x1におけるn巡目、n+1巡目・・・N巡目における各種線量の算出や設定を説明する説明図である。図5は、単位領域x(x=x1、x2、・・・xk)ごとにn巡目、n+1巡目・・・N巡目で照射した放射線の線量を例示する説明図である。図6(a)および(b)は、放射線の強度、漏洩放射線量および漏洩放射線量の照射誤差線量について説明する説明図である。図7の(a)は、放射線照射測定ステップS6の内容を示すフローチャートであり、(b)は、(a)のステップS607の内容を示すフローチャートであり、(c)は、(a)のステップS612の内容を示すフローチャートである。図8は、本発明に係るスキャニング照射装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図9は、本発明に係るスキャニング照射装置の他の実施形態の構成を示すブロック図である。図10は、本発明に係るスキャニング照射プログラムの内容を示すフローチャートである。
また、標的としては、例えば、腫瘍などの異常組織が挙げられ、標的の性状とは、例えば、腫瘍の種類や被照射体の有する標的の放射線の感受性などの要因をいう。
放射線として粒子線を用いれば、被照射体内の深層にある標的に対して選択的に放射線を照射することができるので、標的の奥側や手前側に存在する正常組織に余分な放射線を照射することなく放射線治療を実施することができるので好ましい。
図2に示すように、本発明の他の実施形態に係るスキャニング照射方法は、単位領域設定ステップS1と、閾値算出ステップS2と、差分線量算出ステップS3と、照射線量設定ステップS4と、標的変動検出ステップS5と、放射線照射測定ステップS6と、を含むものである。
ここで、スキャン能力とは、照射する放射線の直径や出力、放射線治療を行う上で効果的とされる照射範囲などによって決定される処理能力をいい、用いる放射線照射装置によって異なる。したがって、前記した複数個の区分に分割されてなる単位領域xは、特定の形状や大きさを有さず、放射線治療を行う度に適宜設定されるものである。
閾値ε(x)は、単位領域xごとに設定された総照射計画線量Dall(x)に対して、実測線量が不足した場合であっても、ある程度の治療効果を期待することができる線量をもって設定する。かかる閾値ε(x)としては、例えば、総照射計画線量Dall(x)の±1%、望ましくは総照射計画線量Dall(x)の−1%に設定することを例示することができる。
また例えば、2巡目の放射線の照射であれば、既に照射されている放射線の実測線量の総和D’all(x)は零と1巡目の放射線の実測線量D’1(x)を加算したものとなるので、差分線量ΔD2(x)は、総照射計画線量Dall(x)から、零と1巡目の放射線の実測線量D’1(x)の総和D’all(x)を減じた線量となる。3巡目以降の放射線の照射を行う場合もこれと同様にして差分線量ΔDn(x)を算出する。
そして、漏洩放射線量LD(In(x))の照射誤差線量δD(In(x))は、図6(b)に示すように、漏洩放射線量LD(In(x))を中心に一定の幅で増減する。
例えば、標的が肺であって被照射体が動かないように固定した状態とすれば、呼気時または吸気時に肺の変動量が少なくなるので、変動量が少なくなる位置を予め定めた位置とすることで、かかる位置に肺が位置したことを安定して検出することができる。
前記した例であれば、被照射体の体表にマーカーなどを貼り付け、マーカーの動きを後記する標的変動検出手段でモニタリングすることで検出することができる。そして、マーカーの位置が呼気時または吸気時に達したところでONの検出信号を得、マーカーの位置が呼気時または吸気時以外にあるときはOFFの検出信号を得るようにするとよい。
一方、全ての単位領域xで照射線量Dn(x)に基づく放射線の照射が完了した場合(ステップS606で「Yes」)、ステップS614を行う(図2参照)。
放射線を所定の時間照射した後、図7においては図示しない制御計算機によって放射線の停止信号により、放射線照射装置から放射線を照射するのを停止する(ステップS609)。そして、放射線の照射が開始されてから、実際に照射されたn巡目の放射線の実測線量D’n(x)を測定し(ステップS610)、ステップS611を行う。
ΔDn(x)=ΔDn-1(x)−D’n(x)
なお、前記式において、ΔDn-1(x)は、前回の差分線量を表し、D’n(x)は、(今回の)実測線量を表す。
図8に示すように、本発明に係るスキャニング照射装置1は、生体活動による反復的な位置の変動を伴う標的に対して設定した複数の単位領域xごとに設定された総照射計画線量Dall(x)となるように放射線を複数回に分割して照射するスキャニング照射装置であって、放射線照射手段72と、放射線測定手段73と、閾値算出手段3と、差分線量算出手段4と、照射線量設定手段5と、を備えている。なお、本願では放射線照射手段72および放射線測定手段73は、後記する放射線発生手段71とともに、放射線照射測定手段7ということもある。
差分線量算出手段4は、各回ごとに設定された照射線量Dn(x)と実測線量D’n(x)との差分線量ΔDn(x)を算出する。
照射線量設定手段5は、差分線量算出手段4で算出された差分線量ΔDn(x)に基づいて設定される次回の照射線量Dn+1(x)を、少なくとも、当該差分線量ΔDn(x)と、次回の照射線量Dn+1(x)の強度In+1に基づいて求めることのできる照射誤差線量δD(In+1(x))と、の差分をもって設定する。
放射線発生手段71は、通常用いられる放射線を発生させるための加速器、例えば、シンクロトロンやサイクロトロンを用いることができるが、粒子線を発生させるための加速器であれば好適に用いることができる。
放射線測定手段73は、放射線照射手段72によって標的(単位領域x)に対して実際に照射した放射線の実測線量D’n(x)を測定する。放射線測定手段73としては、例えば、平行平板型電離箱などを用いることができる。放射線の実測線量D’n(x)の測定は、デッドタイムが重複しないよう、少なくとも2セットの平行平板型電離箱731、732を用いて行うのがよい。
放射線発生手段71と放射線照射手段72は、これらの信号に基づいて適宜動作を行い、放射線の発生、停止および強度Inの変調や、照射位置の変更を行うことができる。
図9に示すように、本発明の他の実施形態に係るスキャニング照射装置1aは、単位領域xごとに設定された放射線の照射線量Dn(x)を、生体活動による反復的な位置の変動を伴う標的の全体を一巡することにより、複数回に分割して照射する放射線照射制御装置であって、放射線は、n巡目(nは、1以上の自然数)の強度Inよりもn+1巡目の強度In+1が低くなるように変調して制御され、単位領域設定手段2aと、線量算出手段3aと、差分線量算出手段4aと、照射線量設定手段5aと、標的変動検出手段6aと、放射線照射測定手段7aと、を備えている。
そして、線量算出手段3aは、単位領域設定手段2aで設定された単位領域xごとに、照射する放射線の総照射計画線量Dall(x)と、当該総照射計画線量Dall(x)に対して不足する線量を誤差として許容できる閾値ε(x)と、を算出する。
照射線量設定手段5aは、差分線量ΔDn(x)以下の線量で、n巡目の照射線量Dn(x)を、n巡目に照射しようとする放射線の強度In(x)と照射時間t、および、当該強度In(x)により予め設定されている放射線の漏洩放射線量LD(In(x))と、に基づき、少なくとも漏洩放射線LD(In(x))の有する照射誤差線量δD(In(x))分の余裕をもって設定する。
図10に示すように、スキャニング照射プログラムは、単位領域xごとに設定された放射線の照射線量を、生体活動による反復的な位置の変動を伴う標的の全体を一巡することにより、複数回に分割して照射するために一般的なコンピュータ(制御計算機)を以下のようにして制御するものである。
ここで、放射線は、n巡目(nは、1以上の自然数)の強度Inよりもn+1巡目の強度In+1が低くなるように変調して制御される。また、制御計算機は、標的の変動を検出し、標的が予め定めた位置に変動したときの検出信号を得る標的変動検出手段と、放射線を検出信号に同期させて順次照射するとともに、実際に照射されたn巡目の放射線の実測線量D’n(x)を測定する照射測定手段と、に接続されている。
S2 線量算出ステップ
S3 差分線量算出ステップ
S4 照射線量設定ステップ
S5 標的変動検出ステップ
S6 放射線照射測定ステップ
x 単位領域
Dall(x) 総照射計画線量
ε(x) 閾値
Dn(x) 照射線量
D’n(x) 実測線量
ΔDn(x) 差分線量
Dn+1(x) 次回の照射線量
In+1 次回の照射線量の強度
δD(In+1(x)) 照射誤差線量
1,1a 放射線照射制御装置
2,2a 単位領域設定手段
3,3a 線量算出手段
4,4a 差分線量算出手段
5,5a 照射線量設定手段
6,6a 標的変動検出手段
7,7a 放射線照射測定手段
71,71a 放射線発生手段
72,72a 放射線照射手段
73,73a 放射線測定手段
10,10a 制御計算機
11,11a 記憶手段
12,12a 照射線量制御手段
S11 単位領域設定ステップ
S12 線量算出ステップ
S13 差分線量算出ステップ
S14 照射線量設定ステップ
S15 放射線照射測定ステップ
Claims (8)
- 生体活動による反復的な位置の変動を伴う標的に対して設定した複数の単位領域ごとに設定された総照射計画線量となるように放射線を複数回に分割して照射するスキャニング照射方法であって、
前記総照射計画線量に対する不足分を許容することのできる閾値を算出する閾値算出ステップと、
各回ごとに設定される照射線量と、この照射線量に基づいて前記単位領域に放射線を照射するとともに、照射した放射線の実測線量を測定し、前記照射線量と前記実測線量との差分線量を算出する差分線量算出ステップと、
この差分線量に基づいて設定される次回の照射線量を、少なくとも、当該差分線量と、前記次回の照射線量の強度に基づいて求めることのできる照射誤差線量と、の差分をもって設定する照射線量設定ステップと、
を含み、
前記差分線量が前記閾値未満となるまで前記差分線量算出ステップと、前記照射線量設定ステップと、を繰り返して行う
ことを特徴とするスキャニング照射方法。 - 前記差分線量算出ステップにおいて、
前記放射線の照射は、
前記標的の変動を検出し、前記標的が予め定められた位置に変動したときの検出信号を生成することのできる標的変動検出手段から得られた前記検出信号に同期して行う
ことを特徴とする請求項1に記載のスキャニング照射方法。 - 前記差分線量算出ステップにおいて、
前記実測線量の測定は、
デッドタイムが重複しない少なくとも2つの放射線測定手段を用いて行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスキャニング照射方法。 - 前記放射線が粒子線であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のスキャニング照射方法。
- 生体活動による反復的な位置の変動を伴う標的に対して設定した複数の単位領域ごとに設定された総照射計画線量となるように放射線を複数回に分割して照射するスキャニング照射装置であって、
前記単位領域ごとに放射線を照射する放射線照射手段と、
放射線照射手段で照射した放射線の実測線量を測定する放射線測定手段と、
前記総照射計画線量に対する不足分を許容することのできる閾値を算出する閾値算出手段と、
各回ごとに設定された前記照射線量と前記実測線量との差分線量を算出する差分線量算出手段と、
前記差分線量算出手段で算出された差分線量に基づいて設定される次回の照射線量を、少なくとも、当該差分線量と、前記次回の照射線量の強度に基づいて求めることのできる照射誤差線量と、の差分をもって設定する照射線量設定手段と、を備えた
ことを特徴とするスキャニング照射装置。 - 前記放射線照射手段は、
前記標的の変動を検出し、前記標的が予め定められた位置に変動したときの検出信号を生成することのできる標的変動検出手段から得られた前記検出信号に同期して放射線を照射する
ことを特徴とする請求項5に記載のスキャニング照射装置。 - 前記放射線測定手段は、
デッドタイムが重複しない少なくとも2つの放射線測定手段を用いて放射線を測定する
ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載のスキャニング照射装置。 - 前記放射線が粒子線であることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか1項に記載のスキャニング照射装置。
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