JP2010063725A - Particle beam irradiation system, and method of operating the same - Google Patents

Particle beam irradiation system, and method of operating the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle beam irradiation system of a high medical treatment throughput which shortens a period of time required for the initializing excitation at the time of the course switching for medical treatment chambers in the particle beam irradiation system having a plurality of medical treatment chambers. <P>SOLUTION: This particle beam irradiation system includes: an accelerator 11 which performs the incidence, the acceleration and the outgoing radiation of a charged particle beam; irradiation apparatus 24A, 24B and 24C which are respectively set in the plurality of medical treatment chambers 2A, 2B and 2C; and a beam transporting apparatus 3 which transports the outgoing radiation of the charged particle beam from the accelerator to the irradiation apparatus. The particle beam irradiation system has switching electromagnets 7A and 7B which switch the beam trajectory of the charged particle beam in such a manner that the beam transporting apparatus 3 may transport the charged particle beam to any one of the irradiation apparatuses. The particle beam irradiation system includes a control apparatus 40 which performs a control in such a manner that when the accelerator is performing the outgoing radiation of the charged particle beam, the switching electromagnets are controlled so that the charged particle beam may be transported to the first irradiation apparatus, and when the accelerator is performing the incidence and the acceleration of the charged particle beam, the other switching electromagnet which is connected to another irradiation apparatus may be excited, and then, the demagnetization may be performed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、粒子線治療装置に係り、特に、陽子及び炭素イオンなどのイオンビームを出射する粒子線照射装置及びその運転方法に関する。   The present invention relates to a particle beam therapy apparatus, and more particularly to a particle beam irradiation apparatus that emits an ion beam such as protons and carbon ions, and an operation method thereof.

がんなどの患者の患部に陽子及び炭素イオン等の荷電粒子ビーム(イオンビーム)を照射する治療方法が知られている。この治療方法に用いる粒子線照射装置は、イオンビーム発生装置,ビーム輸送装置、及び照射装置を備える治療室を有する。   2. Description of the Related Art A treatment method is known in which an affected area of a patient such as cancer is irradiated with a charged particle beam (ion beam) such as protons and carbon ions. The particle beam irradiation apparatus used for this treatment method has a treatment room equipped with an ion beam generator, a beam transport device, and an irradiation device.

粒子線照射装置では、イオンビーム発生装置で加速したイオンビームを照射装置で患者の患部形状に合わせて照射野を形成する。照射野形成は、患者の患部深さ方向を照射するイオンビームのエネルギーにより制御し、患部形状に合わせたビーム形状をコリメータなどで形成することで実現する。また、患者の患部へイオンビームを適切に照射するため、患者は照射治療開始前に治療室の治療ベッドに固定され、患部位置をビーム照射軸に合わせる位置決め作業を実施する。   In the particle beam irradiation apparatus, an irradiation field is formed by using an ion beam accelerated by an ion beam generating apparatus in accordance with the shape of an affected part of a patient. Irradiation field formation is realized by controlling the ion beam energy in the depth direction of the affected area of the patient and forming a beam shape that matches the shape of the affected area with a collimator or the like. In addition, in order to appropriately irradiate the affected area of the patient with the ion beam, the patient is fixed to the treatment bed in the treatment room before the start of the irradiation treatment, and a positioning operation for aligning the affected area with the beam irradiation axis is performed.

粒子線照射装置で主に用いられているイオンビーム発生装置として、シンクロトロンが挙げられる。シンクロトロンは、低エネルギーのイオンビームを前段加速器から入射し、患部深さに対応したエネルギーまで加速する。シンクロトロンの加速では、シンクロトロン内を周回するイオンビームに高周波電圧によりエネルギーを付与し、イオンビームのエネルギーの増加に同期してシンクロトロンを構成する電磁石(偏向電磁石や四極電磁石等)の磁場強度を高める制御を実施する。所望のエネルギーまでイオンビームのエネルギーを加速後、シンクロトロンはイオンビームをシンクロトロン内に設けた出射装置によってビーム輸送装置に出射する。出射制御終了後、シンクロトロンを構成する電磁石の磁場強度は前段加速器からの入射ビームのエネルギーに対応した強度まで減少させる減速制御を実施する。このように、シンクロトロンは入射,加速,出射,減速といった運転制御を繰り返し、この繰り返し周期のうち、出射制御時のみ、ビームがシンクロトロン外に出射される。   A synchrotron is mentioned as an ion beam generator mainly used in the particle beam irradiation apparatus. The synchrotron receives a low-energy ion beam from the front stage accelerator and accelerates it to an energy corresponding to the depth of the affected area. In acceleration of the synchrotron, energy is applied to the ion beam that circulates in the synchrotron by a high-frequency voltage, and the magnetic field strength of the electromagnet (deflecting magnet, quadrupole electromagnet, etc.) that constitutes the synchrotron in synchronization with the increase of the ion beam energy Implement control to increase After accelerating the energy of the ion beam to a desired energy, the synchrotron emits the ion beam to the beam transport device by an extraction device provided in the synchrotron. After the emission control is completed, deceleration control is performed to reduce the magnetic field strength of the electromagnets constituting the synchrotron to a strength corresponding to the energy of the incident beam from the pre-stage accelerator. Thus, the synchrotron repeats operation control such as incidence, acceleration, emission, and deceleration, and the beam is emitted out of the synchrotron only during the emission control within this repetition period.

特許文献1では、一台のシンクロトロンと複数の治療室を備える粒子線照射装置を記載している。ビーム輸送装置は、複数箇所で分岐してシンクロトロンと複数の照射装置とを接続している。ビーム輸送装置の各分岐点には、ビームの輸送コースを切り替えるコース切替装置を備える。コース切替装置は、ビーム輸送装置を構成するコース切替電磁石,コース切替電磁石電源装置及びコース切替電磁石にコース切り替えを指示するコース切替制御装置を有する。   Patent Document 1 describes a particle beam irradiation apparatus including one synchrotron and a plurality of treatment rooms. The beam transport device branches at a plurality of locations and connects the synchrotron and the plurality of irradiation devices. Each branch point of the beam transport device is provided with a course switching device for switching the beam transport course. The course switching device includes a course switching electromagnet, a course switching electromagnet power supply device, and a course switching control device that instructs the course switching electromagnet to make course switching.

ビーム輸送装置を構成する電磁石は、治療室に輸送するイオンビームのエネルギーに対応した磁場強度に励磁する必要がある。そのため、散乱体を用いた照射法での治療の場合、ビーム輸送装置の電磁石は照射治療中一定の磁場強度で運転し、照射装置で患部深さ方向へのエネルギーを広げる制御を実施する。また、細径のビームを走査して照射するスキャニング照射法での治療の場合、ビームの深さ方向制御はイオンビーム発生装置から供給されるイオンビームのエネルギーで制御するため、ビーム輸送装置を構成する電磁石の励磁量もイオンビーム発生装置から供給されるエネルギーに対応して変化させる必要がある。   The electromagnet constituting the beam transport device needs to be excited to a magnetic field intensity corresponding to the energy of the ion beam transported to the treatment room. For this reason, in the case of treatment with an irradiation method using a scatterer, the electromagnet of the beam transport device is operated with a constant magnetic field intensity during the irradiation treatment, and the irradiation device performs control to spread energy in the depth direction of the affected area. In the case of a scanning irradiation method of scanning and irradiating a thin beam, the beam depth direction is controlled by the energy of the ion beam supplied from the ion beam generator. It is also necessary to change the excitation amount of the electromagnet corresponding to the energy supplied from the ion beam generator.

複数の治療室を有する粒子線照射装置では、照射治療が行われている治療室(第1治療室)と、第1治療室の照射治療の終了後に治療を開始する他の治療室(第2治療室)がある。第1治療室での照射治療が行われている間、第2治療室では次に治療を行う患者の治療準備(患者の位置決め作業等)を並行して実施する。第1治療室の患者に対して目標線量のイオンビームが照射されると、イオンビーム発生装置は、イオンビームの出射を停止し、第1治療室での照射治療を完了する。その後、イオンビーム発生装置は、第2治療室の患者の照射条件に合わせたエネルギーに加速する運転条件を読み込み、ビーム加速運転準備を開始する。また、ビーム輸送装置は、第1治療室での照射治療の完了後に、第1治療室から次の治療患者が固定されている第2治療室へのビーム輸送コースの切り替え作業を実施する。この際、第2治療室につながるビーム輸送コースに設けられる電磁石を初期化励磁することが必要となる。   In a particle beam irradiation apparatus having a plurality of treatment rooms, a treatment room (first treatment room) in which irradiation treatment is performed, and another treatment room (second treatment room) that starts treatment after completion of irradiation treatment in the first treatment room There is a treatment room. While irradiation treatment is performed in the first treatment room, treatment preparation (patient positioning operation, etc.) of the patient to be treated next is performed in parallel in the second treatment room. When the ion beam of the target dose is irradiated to the patient in the first treatment room, the ion beam generator stops emitting the ion beam and completes the irradiation treatment in the first treatment room. Thereafter, the ion beam generator reads the operating conditions for accelerating the energy according to the irradiation conditions of the patient in the second treatment room, and starts preparing for beam acceleration operation. In addition, the beam transport apparatus performs a beam transport course switching operation from the first treatment room to the second treatment room in which the next treatment patient is fixed after the irradiation treatment in the first treatment room is completed. At this time, it is necessary to initialize and excite an electromagnet provided in the beam transport course connected to the second treatment room.

各患者によって患部の位置(照射対象の深さ方向に位置)が異なるため、必要となるイオンビームのエネルギーも異なる。イオンビームのエネルギーが変化する場合、すなわち、シンクロトロンの電磁石及びビーム輸送装置の電磁石の励磁量を変化させる場合、電磁石の磁気履歴(ヒステリシス)が生じ、電磁石の初期化励磁が必要となる。しかし、初期化励磁を実施すると、シンクロトロンからイオンビームを出射できない期間が生じ、粒子線照射装置のスループットが低下する課題が生じる。特許文献2では、イオンビームの出射後に、シンクロトロン及びビーム輸送コースに備えられる電磁石の磁場強度を、電磁石の最大磁場強度まで高めた上で減速制御を実施する二段階励磁法を記載している。これにより、電磁石の初期化励磁が不要とる。   Since the position of the affected part (position in the depth direction of the irradiation target) is different for each patient, the required energy of the ion beam is also different. When the energy of the ion beam changes, that is, when the excitation amount of the synchrotron electromagnet and the beam transport device electromagnet is changed, the magnetic history (hysteresis) of the electromagnet is generated and the electromagnet needs to be initialized. However, when the initialization excitation is performed, a period in which the ion beam cannot be emitted from the synchrotron occurs, and there arises a problem that the throughput of the particle beam irradiation apparatus decreases. Patent Document 2 describes a two-stage excitation method in which after the ion beam is emitted, the magnetic field strength of the electromagnet provided in the synchrotron and the beam transport course is increased to the maximum magnetic field strength of the electromagnet and then deceleration control is performed. . This eliminates the need for initialization excitation of the electromagnet.

特開2007−105356号公報JP 2007-105356 A 特開平8−298200号公報JP-A-8-298200

上記従来の粒子線照射装置では、次の照射治療を行う第2治療室へイオンビームが輸送されるよう、照射治療の開始前に、所望のビーム輸送コース上にある電磁石の磁場強度を照射ビームのエネルギーに合わせて設定する。この作業をコース切り替えと言う。このようなコース切り替えは、第1治療室での照射治療の後に実施されていた。なお、コース切り替えの際には、第2治療室につながるビーム輸送装置の電磁石に対して初期化励磁を実施する必要がある。   In the conventional particle beam irradiation apparatus, the magnetic field intensity of the electromagnet on the desired beam transport course is applied before the start of the irradiation treatment so that the ion beam is transported to the second treatment room where the next irradiation treatment is performed. Set according to the energy. This work is called course switching. Such a course change was performed after the irradiation treatment in the first treatment room. When switching courses, it is necessary to carry out initialization excitation for the electromagnet of the beam transport device connected to the second treatment room.

ビーム輸送装置を構成する電磁石は、鉄などの磁性体からなる磁極と、磁極を励磁するためのコイルで構成される。磁性体は磁気履歴(ヒステリシス)特性を持つため、高精度で所望の励磁量を得るためには、磁気履歴を消す初期化運転が必要である。初期化運転とは、コイルの磁場を励磁および減磁する運転(初期化励磁)を繰り返すことである。この初期化運転には数十秒から数分の時間を要する。この初期化運転を実施せずにビーム輸送条件を変更すると、ビーム輸送装置を構成する電磁石の磁場強度が所望の磁場強度からずれを生じてしまうため、適切なビーム輸送が実現できない。   The electromagnet constituting the beam transport device is composed of a magnetic pole made of a magnetic material such as iron and a coil for exciting the magnetic pole. Since the magnetic material has a magnetic history (hysteresis) characteristic, an initialization operation to erase the magnetic history is necessary to obtain a desired excitation amount with high accuracy. The initialization operation is to repeat the operation (initialization excitation) for exciting and demagnetizing the magnetic field of the coil. This initialization operation takes several tens of seconds to several minutes. If the beam transport conditions are changed without carrying out this initialization operation, the magnetic field strength of the electromagnet constituting the beam transport device will deviate from the desired magnetic field strength, so that appropriate beam transport cannot be realized.

複数の治療室を備える場合、ビーム輸送装置の各分岐点にコース切替電磁石がそれぞれ設置される。このコース切替電磁石についても、照射治療を開始する前に、初期化運転することが必要となる。しかしながら、他の治療室で照射治療している間に、他のコース切替電磁石の初期励磁を実施すると照射治療をしている治療室へ適切にビーム供給が出来ない可能性や、準備作業中の他の治療室にビームを供給する可能性が生じる。このため、従来の粒子線照射装置では、治療室での照射治療が完了した後に、他の治療室につながるコース切替電磁石の初期化運転を実施しなければならず、ビーム輸送コースの切り替え作業に時間が掛かってしまう。   When a plurality of treatment rooms are provided, a course switching electromagnet is installed at each branch point of the beam transport device. This course switching electromagnet also needs to be initialized before starting irradiation treatment. However, if the initial excitation of the other course switching electromagnets is performed during irradiation treatment in another treatment room, the beam may not be properly supplied to the treatment room performing irradiation treatment, The possibility of supplying the beam to another treatment room arises. For this reason, in the conventional particle beam irradiation apparatus, after the irradiation treatment in the treatment room is completed, the initialization operation of the course switching electromagnet connected to the other treatment room has to be performed, and the beam transportation course is switched. It takes time.

本発明の目的は、治療室へのビーム輸送コース切り替えの際に要する時間を短縮でき、かつコース切り替え電磁石の磁場強度を所望の制御値に安定して励磁ができる粒子線照射装置及びその運転方法を提供することにある。   An object of the present invention is to reduce the time required for switching a beam transport course to a treatment room, and to stably excite the magnetic field intensity of the course switching electromagnet to a desired control value and a method for operating the same Is to provide.

上記目的を達成するための本発明の特徴は、荷電粒子ビームを入射,加速及び出射する加速器と、複数の治療室のそれぞれに設置され、荷電粒子ビームを照射対象に出射する照射装置と、加速器から出射された荷電粒子ビームを照射装置に輸送するビーム輸送装置とを備え、ビーム輸送装置は、第1の照射装置に荷電粒子ビームを輸送するように、荷電粒子ビームのビーム軌道を切り替える複数の切替電磁石を有し、加速器が荷電粒子ビームを出射しているときに、荷電粒子ビームを第1照射装置に輸送するように切替電磁石を制御し、加速器が荷電粒子ビームを入射及び加速しているときに、他の照射装置につながる他の切替電磁石を励磁し、その後に減磁する制御を行う制御装置を備えることにある。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized by an accelerator for injecting, accelerating, and emitting a charged particle beam, an irradiation device that is installed in each of a plurality of treatment rooms, and emits a charged particle beam to an irradiation target, and an accelerator A beam transport device that transports the charged particle beam emitted from the irradiation device to the irradiation device, and the beam transport device switches a plurality of beam trajectories of the charged particle beam so as to transport the charged particle beam to the first irradiation device. A switching electromagnet is provided, and when the accelerator is emitting a charged particle beam, the switching electromagnet is controlled to transport the charged particle beam to the first irradiation device, and the accelerator enters and accelerates the charged particle beam. In some cases, a control device is provided that performs control to excite other switching electromagnets connected to other irradiation devices and then demagnetize them.

本発明によれば、コース切り替えに要する時間を短縮でき、照射治療のスループットを向上できる。   According to the present invention, the time required for course switching can be shortened, and the throughput of irradiation treatment can be improved.

(実施例1)
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例である粒子線照射装置を説明する。
Example 1
Hereinafter, a particle beam irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例の粒子線照射装置は、図1に示すように、イオンビーム発生装置1,複数の治療室2A,2B及び2C,各治療室に設置された照射装置24A,24B及び24C,ビーム輸送装置3および、それらの装置を制御する制御装置40を備える。イオンビーム発生装置は、イオン源(図示せず)、前段加速器(図示せず)及びシンクロトロン11を備える。シンクロトロン11は、出射用高周波電極12及び電磁石(偏向電磁石や四極電磁石等)を有する。出射電極電源装置51が出射用高周波電極12に高周波電場を印加する。ビーム輸送装置は、イオンビーム発生装置1から供給されるエネルギーに応じて制御される加速器ビーム輸送装置(第1ビーム輸送装置)30A,30Bと、各治療室で照射するビームエネルギーに応じて制御される治療室ビーム輸送装置(第2ビーム輸送装置)31A,31B,31Cに分けられる。ビーム輸送装置3は、ビーム軌道を制御する偏向電磁石及びステアリング電磁石(図示せず),ビーム形状を制御する四極電磁石(図示せず)および、コース切替電磁石7A,7Bを有する。コース切替電磁石7A,7Bは偏向電磁石であり、励磁及び非励磁を制御してビーム軌道を切替える。加速器ビーム輸送装置30Aがシンクロトロン11に接続される。コース切替電磁石7Aは、加速器ビーム輸送装置30Aの下流側であって、加速器ビーム輸送装置30Bと治療室ビーム輸送装置31Aの分岐点に設置される。コース切替電磁石7Bは、加速器ビーム輸送装置30Bの下流側であって、治療室ビーム輸送装置31Bと治療室ビーム輸送装置31Cの分岐点に設置される。治療室ビーム輸送装置31Aが照射装置24Aにつながり、治療室ビーム輸送装置31Bが照射装置24Bにつながり、治療室ビーム輸送装置31Cが照射装置24Cにつながる。制御装置40からのコース切り替えの指令信号に基づいて、電磁石電源装置52Aがコース切替電磁石7Aを励磁し、電磁石電源装置52Bがコース切替電磁石7Bを励磁する。制御装置40は、出射電極電源装置51,電磁石電源装置52A,52Bを制御する。なお、治療室ビーム輸送装置31A,31B,31Cには、それぞれシャッター(図示せず)が設けられる。このシャッターは、コース切替電磁石7Aと照射装置24Aの間、コース切替電磁石7Bと照射装置24Bの間、コース切替電磁石7Bと照射装置24Cの間にそれぞれ設けられ、不要なビームを遮断する機能を有する。   As shown in FIG. 1, the particle beam irradiation apparatus of the present embodiment includes an ion beam generator 1, a plurality of treatment rooms 2A, 2B and 2C, irradiation apparatuses 24A, 24B and 24C installed in each treatment room, and beam transport. The apparatus 3 and the control apparatus 40 which controls these apparatuses are provided. The ion beam generator includes an ion source (not shown), a pre-accelerator (not shown), and a synchrotron 11. The synchrotron 11 includes an output high-frequency electrode 12 and an electromagnet (a deflection electromagnet, a quadrupole electromagnet, or the like). The emission electrode power supply device 51 applies a high frequency electric field to the emission high frequency electrode 12. The beam transport device is controlled according to accelerator beam transport devices (first beam transport devices) 30A and 30B that are controlled according to the energy supplied from the ion beam generator 1, and the beam energy irradiated in each treatment room. Treatment room beam transport devices (second beam transport devices) 31A, 31B, 31C. The beam transport device 3 includes a deflection electromagnet and a steering electromagnet (not shown) that control the beam trajectory, a quadrupole electromagnet (not shown) that controls the beam shape, and course switching electromagnets 7A and 7B. The course switching electromagnets 7A and 7B are deflection electromagnets, and switch the beam trajectory by controlling excitation and non-excitation. An accelerator beam transport device 30 </ b> A is connected to the synchrotron 11. The course switching electromagnet 7A is installed on the downstream side of the accelerator beam transport device 30A and at the branch point between the accelerator beam transport device 30B and the treatment room beam transport device 31A. The course switching electromagnet 7B is installed on the downstream side of the accelerator beam transport device 30B and at a branch point between the treatment room beam transport device 31B and the treatment room beam transport device 31C. The treatment room beam transport device 31A is connected to the irradiation device 24A, the treatment room beam transport device 31B is connected to the irradiation device 24B, and the treatment room beam transport device 31C is connected to the irradiation device 24C. Based on the course switching command signal from the control device 40, the electromagnet power supply 52A excites the course switching electromagnet 7A, and the electromagnet power supply 52B excites the course switching electromagnet 7B. The control device 40 controls the emission electrode power supply device 51 and the electromagnet power supply devices 52A and 52B. The treatment room beam transport devices 31A, 31B, and 31C are each provided with a shutter (not shown). This shutter is provided between the course switching electromagnet 7A and the irradiation device 24A, between the course switching electromagnet 7B and the irradiation device 24B, and between the course switching electromagnet 7B and the irradiation device 24C, and has a function of blocking unnecessary beams. .

イオンビーム発生装置1から出射されたイオンビーム(以下、ビームという)は、ビーム輸送装置3を経て所望の治療室に輸送される。本実施例では、コース切替電磁石7Aが励磁(励磁電流がON)されている場合、加速器ビーム輸送装置30Aを通過したビームは、治療室ビーム輸送装置31Aに輸送され、照射装置24Aに入射する。コース切替電磁石7Aが励磁されていない(励磁電流がOFF)場合、ビームは、加速器ビーム輸送装置30Bに輸送される。コース切替電磁石7Bが励磁されている場合、加速器ビーム輸送装置30Bを通過したビームは、治療室ビーム輸送装置31Bに輸送され、照射装置24Bに入射する。コース切替電磁石7Bが励磁されていない場合、ビームは治療室ビーム輸送装置31Cに輸送され、照射装置24Cに入射する。制御装置40が、コース切替電磁石7A及び7Bの励磁電流を制御(例えば、励磁及び非励磁を制御)することで、いずれか一つの照射装置にビームが輸送されるように切替制御している。制御装置40は、コース切替制御装置としての機能も有する。照射装置に入射されたビームは、各治療室2内の治療ベッド(図示せず)に固定された患者(図示せず)に出射される。   An ion beam (hereinafter referred to as a beam) emitted from the ion beam generator 1 is transported to a desired treatment room via the beam transport device 3. In this embodiment, when the course switching electromagnet 7A is excited (excitation current is ON), the beam that has passed through the accelerator beam transport device 30A is transported to the treatment room beam transport device 31A and is incident on the irradiation device 24A. When the course switching electromagnet 7A is not excited (excitation current is OFF), the beam is transported to the accelerator beam transport device 30B. When the course switching electromagnet 7B is excited, the beam that has passed through the accelerator beam transport device 30B is transported to the treatment room beam transport device 31B and is incident on the irradiation device 24B. When the course switching electromagnet 7B is not excited, the beam is transported to the treatment room beam transport device 31C and enters the irradiation device 24C. The control device 40 controls the excitation current of the course switching electromagnets 7A and 7B (for example, controls excitation and non-excitation) so that the beam is transported to one of the irradiation devices. The control device 40 also has a function as a course switching control device. The beam incident on the irradiation device is emitted to a patient (not shown) fixed to a treatment bed (not shown) in each treatment room 2.

本実施例では、イオンビーム発生装置1としてシンクロトロン11を備える。シンクロトロン11に設置される出射用高周波電極12の電極間に高周波電場を印加することで、シンクロトロン11を周回するビームを加速器ビーム輸送装置30Aに出射する。   In this embodiment, a synchrotron 11 is provided as the ion beam generator 1. By applying a high-frequency electric field between the electrodes of the emission high-frequency electrode 12 installed in the synchrotron 11, a beam that goes around the synchrotron 11 is emitted to the accelerator beam transport device 30A.

シンクロトロン11は、ビームの入射,加速,出射,減速という一連の運転を周期的に行っている。一般に、シンクロトロンの運転周期は2秒から3秒で運転している。周回ビームの加速,出射,減速という一連の運転は、制御装置40(具体的には、タイミングシステム(図示せず))から出射されるタイミング信号に基づき制御される。このタイミング信号に基づいた制御を実施することで、複数の構成機器からなるシンクロトロン11での同期制御を可能としている。また、シンクロトロン11に設けられる偏向電磁石(図示せず)は、図2に示すように、加速中に励磁量を増加させ、出射中は一定の励磁量を維持し、減速中に励磁量を低下させる。すなわち、この偏向電磁石は、静定,励磁,静定,減磁というパターンで運転されている。図2にシンクロトロンの一運転周期中の偏向磁石の磁場強度(図2(A))と出射用高周波電圧の変化(図2(B))を示す。図2において、シンクロトロンの一運転周期をTpとし、同様にシンクロトロン11へのビーム入射制御時間をTinj、加速制御時間をTacc、出射制御時間をText、減速制御時間をTdeaと示す。また、シンクロトロン11にビームを入射する際の偏向磁場強度をBi、ビーム出射制御時の偏向磁場強度をBe1とする。入射制御では、偏向磁場強度をBiで時間Tinjだけ保持する。この間に前段加速器からシンクロトロン11にビームが入射される。その後、偏向電磁石の偏向磁場強度をBiからBeまで時間Taccで増加させ、ビームを所望のエネルギーまで加速する。加速制御の終了後、偏向電磁石の偏向磁場強度をBeとして出射制御時間Textだけ保持する。出射制御区間で出射用高周波電極12に高周波電圧を印加する。出射用高周波電圧を印加している間、シンクロトロン11からビームが出射される。出射制御が終了後、偏向電磁石の偏向磁場強度をBeからBiまで時間Tdeaで減磁する。   The synchrotron 11 periodically performs a series of operations of beam incidence, acceleration, emission, and deceleration. In general, the operation period of the synchrotron is 2 to 3 seconds. A series of operations of acceleration, extraction, and deceleration of the circular beam is controlled based on a timing signal output from the control device 40 (specifically, a timing system (not shown)). By performing the control based on this timing signal, the synchrotron 11 composed of a plurality of components can be controlled synchronously. Further, as shown in FIG. 2, a deflection electromagnet (not shown) provided in the synchrotron 11 increases the excitation amount during acceleration, maintains a constant excitation amount during emission, and reduces the excitation amount during deceleration. Reduce. That is, the deflection electromagnet is operated in a pattern of static definite, excitation, static definite, and demagnetization. FIG. 2 shows the magnetic field strength (FIG. 2A) of the deflecting magnet and the change in the output high-frequency voltage (FIG. 2B) during one operation period of the synchrotron. In FIG. 2, one operation cycle of the synchrotron is Tp, and similarly, the beam incident control time to the synchrotron 11 is Tinj, the acceleration control time is Tacc, the emission control time is Text, and the deceleration control time is Tdea. Further, it is assumed that the deflection magnetic field intensity when the beam is incident on the synchrotron 11 is Bi, and the deflection magnetic field intensity at the time of beam emission control is Be1. In the incident control, the deflection magnetic field intensity is held at Bi for a time Tinj. During this time, the beam is incident on the synchrotron 11 from the front stage accelerator. Thereafter, the deflection magnetic field strength of the deflection electromagnet is increased from Bi to Be in time Tacc, and the beam is accelerated to a desired energy. After the end of the acceleration control, the deflection magnetic field strength of the deflection electromagnet is set to Be and held for the emission control time Text. A high-frequency voltage is applied to the high-frequency electrode for emission 12 in the emission control section. A beam is emitted from the synchrotron 11 while the emission high-frequency voltage is applied. After the emission control is completed, the deflection magnetic field strength of the deflection electromagnet is demagnetized from Be to Bi at time Tdea.

初期励磁を行わずに電磁石を使用した場合について、図4,図5を参照しつつ説明する。   A case where an electromagnet is used without performing initial excitation will be described with reference to FIGS.

一般に電磁石は、鉄板等の磁性体を積層した磁極と励磁用のコイルで構成される。磁極を構成する磁性体は励磁に伴い、図4に示すようなヒステリシス環線(磁気履歴曲線)を描く。まず、電磁石が無励磁状態(励磁電流が0Aの場合)では磁性体は磁化されていない(磁場強度Bがゼロ)。そこから電磁石の励磁電流を高めるに従い磁界Hが増加し、これに伴い磁性体が飽和するa点に向かって励磁される(図4の線O−a)。その後、励磁電流を下げるとa点からb点に向かって減磁される。この際、励磁電流を0A(磁界Hをゼロ)に戻しても磁場は0とはならず、磁性体により決まるある値Brを持つ。これを残留磁化あるいは残留磁束密度と呼ぶ。例えば、図5に示すように、電磁石を磁界H1まで励磁し、その後、磁界H2まで減磁する制御をした場合を考える。このように、二つの磁界H1,H2を往復させるような運転を行うと、先に示した履歴特性によって、磁場の状態は点d→点e→点f→点gの順に遷移する。すると、同じ磁界H1に電磁石を励磁したとしても、磁場強度が異なる値(点dと点f)を示し、発生する磁場がΔB1だけ異なってしまう。また、磁界H2に対しても異なる磁場強度(点eと点g)を示し、磁場がΔB2だけ異なる。このように電磁石に同じ励磁電流を流したとしても、異なる磁場強度を示すことになり、適切なビーム輸送が困難となる。   In general, an electromagnet includes a magnetic pole formed by laminating magnetic materials such as iron plates and an exciting coil. The magnetic body constituting the magnetic pole draws a hysteresis ring line (magnetic history curve) as shown in FIG. 4 with excitation. First, when the electromagnet is not excited (when the excitation current is 0 A), the magnetic material is not magnetized (the magnetic field strength B is zero). From there, the magnetic field H increases as the exciting current of the electromagnet is increased, and the magnetic body is excited toward this point a (saturated line Oa in FIG. 4). Thereafter, when the excitation current is lowered, the magnet is demagnetized from point a to point b. At this time, even if the excitation current is returned to 0 A (the magnetic field H is zero), the magnetic field does not become 0, but has a certain value Br determined by the magnetic material. This is called residual magnetization or residual magnetic flux density. For example, as shown in FIG. 5, a case is considered in which the electromagnet is excited to the magnetic field H1 and then demagnetized to the magnetic field H2. As described above, when the operation is performed such that the two magnetic fields H1 and H2 are reciprocated, the state of the magnetic field transitions in the order of point d → point e → point f → point g due to the history characteristics described above. Then, even if the electromagnet is excited in the same magnetic field H1, the magnetic field strengths show different values (point d and point f), and the generated magnetic field differs by ΔB1. Also, different magnetic field strengths (point e and point g) are shown with respect to the magnetic field H2, and the magnetic field differs by ΔB2. Thus, even if the same exciting current is supplied to the electromagnet, different magnetic field strengths are exhibited, and appropriate beam transport becomes difficult.

そこで、図6に示すように、例えば飽和磁束密度まで励磁される点aと、磁界Hが0となる点bの間を往復するように電磁石の励磁と減磁を繰り返す制御をする。これにより、それまでの磁性体の磁気履歴を消去し、履歴曲線を定めることで所定の電流で所望の磁場を励磁できる。このような励磁運転を初期化励磁という。初期化励磁を実施することで所定の磁界で所定の磁場が励磁されることになり電磁石電流の制御によって正確に磁場を励磁できることになる。   Therefore, as shown in FIG. 6, for example, control is performed to repeat excitation and demagnetization of the electromagnet so as to reciprocate between the point a excited to the saturation magnetic flux density and the point b where the magnetic field H becomes zero. Thus, the magnetic history of the magnetic material so far can be erased, and a desired magnetic field can be excited with a predetermined current by defining a history curve. Such excitation operation is called initialization excitation. By performing the initialization excitation, the predetermined magnetic field is excited by the predetermined magnetic field, and the magnetic field can be accurately excited by controlling the electromagnet current.

本実施例でのコース切替電磁石の初期化励磁パターンの一例を図7に示す。磁場の静定,励磁,静定,減磁という処理をそれぞれ時間Tl,Tinc,Th,Tdecで行う。この1サイクルの運転にかかる時間はTiとなる。コース切替電磁石7,加速器ビーム輸送装置30A,30B又は治療室ビーム輸送装置31A,31B,31Cに設置された電磁石を初期化励磁制御する場合、励磁電流の最小値が0となるように制御する。   An example of the initialization excitation pattern of the course switching electromagnet in the present embodiment is shown in FIG. Processing of magnetic field stabilization, excitation, stabilization, and demagnetization is performed at times Tl, Tinc, Th, and Tdec, respectively. The time required for this one-cycle operation is Ti. When initializing excitation control of the electromagnets installed in the course switching electromagnet 7, the accelerator beam transport devices 30A and 30B, or the treatment room beam transport devices 31A, 31B, and 31C, the minimum value of the excitation current is controlled to be zero.

次に本実施例の粒子線照射装置の制御について図8を参照しつつ説明する。粒子線照射装置の制御装置40は、医師用端末401,治療計画システム402,スケジューラ403,全系サーバ410,インターロックシステム411,タイミングシステム412,呼吸同期システム413,記憶装置414,運転員用端末415,各サブシステムからなる。治療計画システム402は医師による患者の診断結果に基づき、治療計画を立案する。治療計画には患者の識別情報,患者に照射するビームのエネルギー,照射方向,照射野の大きさ,照射方法(呼吸同期照射の有無)等の情報が含まれている。治療計画システム402が立案した治療計画は記憶装置414に治療計画情報414Aとして記憶される。蓄積された治療計画情報414Aは、該当する治療が実施される際に、全系サーバ410によって読み込まれ、運転制御に反映される。また、スケジューラ403には、患者の照射プランに合わせて照射スケジュールを登録する。スケジューラ403は、治療スケジュール情報414Bを参照して、当該照射治療を含めたその日に行う照射治療の順序を決める。治療スケジュール情報414Bは治療室ごとに用意されており、治療スケジュールに基づく順序でそれぞれの治療室で照射治療が行われる。   Next, control of the particle beam irradiation apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG. The control device 40 of the particle beam irradiation apparatus includes a doctor terminal 401, a treatment planning system 402, a scheduler 403, an entire system server 410, an interlock system 411, a timing system 412, a respiratory synchronization system 413, a storage device 414, and an operator terminal. 415, comprising each subsystem. The treatment planning system 402 makes a treatment plan based on the diagnosis result of the patient by the doctor. The treatment plan includes information such as patient identification information, beam energy to be irradiated to the patient, irradiation direction, irradiation field size, and irradiation method (presence / absence of respiratory synchronization irradiation). The treatment plan formulated by the treatment plan system 402 is stored in the storage device 414 as treatment plan information 414A. The accumulated treatment plan information 414A is read by the entire system server 410 and reflected in operation control when the corresponding treatment is performed. In addition, an irradiation schedule is registered in the scheduler 403 according to the irradiation plan of the patient. The scheduler 403 refers to the treatment schedule information 414B and determines the order of irradiation treatment performed on the day including the irradiation treatment. The treatment schedule information 414B is prepared for each treatment room, and irradiation treatment is performed in each treatment room in the order based on the treatment schedule.

記憶装置414は、前述の治療計画情報414Aと治療スケジュール414Bに加え、運転パターン・設定値情報414Cを蓄積している。運転パターン情報には、照射するビームのエネルギーと照射条件に応じた、シンクロトロン11とコース切替電磁石などの時間的に設定値を変化させる機器の運転パターンデータと、初期化励磁時に参照される初期化励磁パターンデータが収納されている。設定値情報には、照射治療中に時間的に設定値が変化しない機器の固定の設定値が収納されている。これらの運転パターンデータと設定値が全系サーバ410を介して各サブシステムに送信される。各サブシステムを構成する制御装置は、これらの運転パターンデータと設定値に従った機器の運転を行う。   The storage device 414 stores operation pattern / setting value information 414C in addition to the above-described treatment plan information 414A and treatment schedule 414B. In the operation pattern information, the operation pattern data of the device whose setting values are changed with time such as the synchrotron 11 and the course switching electromagnet according to the energy of the irradiated beam and the irradiation condition, and the initial reference to be referred to at the time of initialization excitation. The excitation pattern data is stored. The set value information stores a fixed set value of a device whose set value does not change with time during irradiation treatment. These operation pattern data and set values are transmitted to each subsystem via the entire system server 410. The control device constituting each subsystem operates the device according to these operation pattern data and set values.

治療室2は患者の入室状況や照射治療の実行状況に応じた複数の制御モードを持つ。治療室2の制御モードは常時、全系サーバ410が制御モードの監視している。本実施例では、治療室の制御モードとして、「待機モード」「準備モード」「照射モード」の三つを設けて説明する。待機モードは、当該治療室に患者が入室できる状態である。準備モードは、当該治療室で治療する患者の入室および認証が完了し、治療照射前の患者位置決め作業,治療室ビーム輸送装置31の初期化励磁等の治療準備が可能な状態および、照射治療が完了後、患者が退室可能な状態である。照射モードは、位置決め作業の完了した患者が治療室内におり、治療照射が可能な状態である。シンクロトロン11でのビームの加速,出射といった運転制御は、複数ある治療室2のいずれかが照射モードに遷移した状態でのみ行える。また、本実施例に示した粒子線照射装置では、一度に複数の治療室での治療照射はできないため、同時に二つの治療室が「照射モード」となることはない。以上に示した各治療室の制御モードは、加速器スケジューラ(図示せず)に伝送され、イオンビームを供給する治療室の順序を管理する。この加速器スケジューラに蓄積される治療室の順序管理情報は、全系サーバ410により逐次監視されている。仮に、複数の治療室で準備モードに移行されている場合、照射準備が完了した順に照射モードに移行する制御を実施する。   The treatment room 2 has a plurality of control modes according to the patient's entrance situation and the execution situation of irradiation treatment. The control mode of the treatment room 2 is constantly monitored by the entire system server 410. In this embodiment, three treatment modes, “standby mode”, “preparation mode”, and “irradiation mode”, will be described. The standby mode is a state in which a patient can enter the treatment room. In the preparation mode, the entrance and authentication of the patient to be treated in the treatment room are completed, the patient positioning work before the treatment irradiation, the preparation for the treatment such as the initialization excitation of the treatment room beam transport device 31, and the irradiation treatment are performed. After completion, the patient can leave the room. The irradiation mode is a state in which a patient who has completed positioning work is in the treatment room and treatment irradiation is possible. Operation control such as acceleration and extraction of the beam in the synchrotron 11 can be performed only in a state where any one of the plurality of treatment rooms 2 is changed to the irradiation mode. Further, in the particle beam irradiation apparatus shown in the present embodiment, since treatment irradiation cannot be performed in a plurality of treatment rooms at a time, the two treatment rooms do not simultaneously enter the “irradiation mode”. The control mode of each treatment room described above is transmitted to an accelerator scheduler (not shown), and manages the order of treatment rooms for supplying ion beams. The treatment room order management information stored in the accelerator scheduler is sequentially monitored by the entire system server 410. If a plurality of treatment rooms have been shifted to the preparation mode, control for shifting to the irradiation mode is performed in the order in which irradiation preparation is completed.

インターロックシステム411は、各治療室の制御モードに応じて、照射モード以外の治療室2に誤ってビームが輸送されないように、各機器の状態を監視する。例えば、照射モードが選択されていない治療室に通じる治療室ビーム輸送装置31を構成する電磁石機器に対しては、シンクロトロン11の出射制御周期と同期して出射ビームに相当する励磁電流が供給されないように、励磁位相検出装置(図示せず)を備える。なお、インターロックシステム411は、治療室ビーム輸送装置31A,31B,31Cのそれぞれに設けられるシャッターの開閉を制御する。具体的には、照射モードの治療室につながる治療室ビーム輸送装置のシャッターを開き、照射モードでない他の治療室(待機モード又は準備モードの治療室)につながる治療室ビーム輸送装置のシャッターを閉じる。   The interlock system 411 monitors the state of each device so that the beam is not erroneously transported to the treatment room 2 other than the irradiation mode according to the control mode of each treatment room. For example, the excitation current corresponding to the outgoing beam is not supplied to the electromagnet equipment constituting the treatment room beam transport device 31 leading to the treatment room for which the irradiation mode is not selected in synchronization with the emission control period of the synchrotron 11. Thus, an excitation phase detection device (not shown) is provided. The interlock system 411 controls opening and closing of shutters provided in the treatment room beam transport devices 31A, 31B, and 31C. Specifically, the shutter of the treatment room beam transport device connected to the treatment room in the irradiation mode is opened, and the shutter of the treatment room beam transport device connected to another treatment room that is not in the irradiation mode (the treatment room in the standby mode or the preparation mode) is closed. .

タイミングシステム412は、粒子線照射装置を構成する機器の連携制御の基準となるタイミング信号を出力する。本実施例においては、シンクロトロン11を構成する機器の運転制御と各治療室にビームを供給する治療室ビーム輸送装置31A,31B,31Cを構成する機器の連携制御を実現するための制御信号の一つである。   The timing system 412 outputs a timing signal that serves as a reference for cooperative control of devices that constitute the particle beam irradiation apparatus. In the present embodiment, the control signal for realizing the operation control of the equipment constituting the synchrotron 11 and the cooperative control of the equipment constituting the treatment room beam transport devices 31A, 31B, 31C for supplying beams to the treatment rooms. One.

全系サーバ410は運転員用端末415からの入力を受け、それに基づき、治療室2の制御モードの指定や、各サブシステム機器の運転指令を出力する。全系サーバ410は常に、記憶装置内の治療計画情報414Aと治療スケジュール414Bを参照しながら、運転員からの入力が適切かを判断し、誤った入力にはエラーを出力するなどのフェイルセーフ機能を持つ。   The all-system server 410 receives an input from the operator terminal 415 and outputs a control mode designation for the treatment room 2 and an operation command for each subsystem device based on the input. The all-system server 410 always determines whether the input from the operator is appropriate while referring to the treatment plan information 414A and the treatment schedule 414B in the storage device, and outputs an error to an incorrect input. have.

シンクロトロン制御システム421やコース切替電磁石制御システム422A,422Bなどの各サブシステムは、タイミングシステム412からのタイミング信号と、全系サーバ410からの指令に応じて、全系サーバから送られてくる運転パターンや設定値に応じて、各機器の電源を制御する。シンクロトロン制御システム421はシンクロトロン11内の出射電極12に高周波電圧を印加し、電磁石電源装置52A,52Bはそれぞれ、コース切替電磁石7A,7Bを所定の運転制御タイミングで励磁する。   Each subsystem such as the synchrotron control system 421 and the course switching electromagnet control systems 422A and 422B operates in response to a timing signal from the timing system 412 and a command from the entire system server 410. The power supply of each device is controlled according to the pattern and setting value. The synchrotron control system 421 applies a high-frequency voltage to the emission electrode 12 in the synchrotron 11, and the electromagnet power supply devices 52A and 52B excite the course switching electromagnets 7A and 7B at predetermined operation control timings, respectively.

治療室の制御モードとインターロックシステム411の関係について述べる。インターロックシステム411は各治療室の制御モードに応じて、粒子線照射装置を構成する機器の動作を管理する。   The relationship between the treatment room control mode and the interlock system 411 will be described. The interlock system 411 manages the operation of the devices constituting the particle beam irradiation apparatus according to the control mode of each treatment room.

まず、治療室2A,2B,2Cのいずれもが「待機モード」の場合を説明する。この場合、シンクロトロン11からビームを出射しないよう、シンクロトロン制御システム421に高周波電圧を印加せず、コース切替電磁石7A,7Bは励磁されない。治療室2A,2B,2Cのいずれか一つの治療室の制御モードが「準備モード」の場合、例えば、治療室2A,2Cが待機モードであり、治療室2Bが準備モードの場合、治療室2Bに通じる治療室ビーム輸送装置31Bのコース切替電磁石7Bの初期化励磁を許可し、もう一方の治療室ビーム輸送装置31Aのコース切替電磁石7Aに対しては、初期化励磁を禁止する。同様に、加速器ビーム輸送装置30を構成する電磁石に対しても初期化励磁を許可する。「準備モード」にある治療室2Bの治療室ビーム輸送装置31Bは初期化励磁を行う。初期化励磁は図9に示す手順で行われる。初期化励磁開始時には、治療計画情報414Aで指定された患者に照射するビームのエネルギーから、適切な初期化励磁パターンを運転パターン情報414Cから呼び出して、治療室ビーム輸送装置の電磁石の制御システムに読み込ませる。そして、読み込んだ初期化励磁パターンとタイミングシステム412からのタイミング信号をもとに適切なタイミングで初期化励磁が必要回数行われる。   First, the case where all of the treatment rooms 2A, 2B, and 2C are in the “standby mode” will be described. In this case, a high frequency voltage is not applied to the synchrotron control system 421 so that the beam is not emitted from the synchrotron 11, and the course switching electromagnets 7A and 7B are not excited. When the control mode of any one of the treatment rooms 2A, 2B, and 2C is “preparation mode”, for example, when the treatment rooms 2A and 2C are in the standby mode and the treatment room 2B is in the preparation mode, the treatment room 2B The course switching electromagnet 7B of the treatment room beam transport device 31B leading to is permitted to be excited, and the course switching electromagnet 7A of the other treatment room beam transport device 31A is prohibited from initialization excitation. Similarly, initialization excitation is permitted for the electromagnets constituting the accelerator beam transport device 30. The treatment room beam transport device 31B of the treatment room 2B in the “preparation mode” performs initialization excitation. Initialization excitation is performed according to the procedure shown in FIG. At the start of initialization excitation, an appropriate initialization excitation pattern is called from the operation pattern information 414C from the energy of the beam irradiated to the patient specified by the treatment plan information 414A and read into the electromagnet control system of the treatment room beam transport apparatus. Make it. Based on the read initialization excitation pattern and the timing signal from the timing system 412, initialization excitation is performed a required number of times at an appropriate timing.

治療室2A,2Bのいずれか一方の制御モードが「照射モード」である場合を説明する。この場合、照射モードの治療室に対して、患者の治療計画情報に基づき、所望のエネルギーのビームを輸送する必要がある。そのため、照射前にシンクロトロン11と加速器ビーム輸送装置30の電磁石の初期化励磁を実施する。その後、出射用電極電源装置41の動作が許可される。そして、シンクロトロン11,加速器ビーム輸送装置30,対応する治療室ビーム輸送装置31の各機器が記憶装置内の運転パラメータ・設定値情報414Cを基に全系サーバから与えられる設定値に制御される。   A case where the control mode of any one of the treatment rooms 2A and 2B is the “irradiation mode” will be described. In this case, it is necessary to transport a beam of desired energy to the treatment room in the irradiation mode based on the patient treatment plan information. Therefore, initialization excitation of the electromagnets of the synchrotron 11 and the accelerator beam transport device 30 is performed before irradiation. Thereafter, the operation of the electrode power supply 41 for emission is permitted. And each apparatus of the synchrotron 11, the accelerator beam transport apparatus 30, and the corresponding treatment room beam transport apparatus 31 is controlled to the set value given from the entire system server based on the operation parameter / set value information 414C in the storage device. .

ここで、治療室の各制御モード間の遷移処理について述べる。治療室の制御モードは、図11に示す状態遷移のように「待機モードから準備モード」,「準備モードから照射モード」,「照射モードから待機モード」,「準備モードから待機モード」の4通りである。それぞれの各制御モード間の状態遷移時の制御フローを図12〜図15に示す。   Here, the transition process between each control mode of a treatment room is described. As shown in FIG. 11, there are four treatment room control modes: “standby mode to preparation mode”, “preparation mode to irradiation mode”, “irradiation mode to standby mode”, and “preparation mode to standby mode”. It is. The control flow at the time of state transition between each control mode is shown in FIGS.

図12に治療室の制御モードが待機モードから準備モードへの遷移処理を示す。例えば、患者が治療室2Aへ入室するにあたり、治療スケジューラが指定する患者情報と入室前の患者情報を照合する。照合の結果、同一と判定できた場合、患者は治療室2Aに入室することができ、治療室2Aは準備モードに遷移する。患者情報が整合できなかった場合は、患者の治療室2Aへの入室は許可されず、治療室の制御モードは待機モードを維持する。   FIG. 12 shows the transition process from the standby mode to the preparation mode in the treatment room control mode. For example, when the patient enters the treatment room 2A, the patient information designated by the treatment scheduler is compared with the patient information before entering the room. As a result of the collation, if it can be determined that they are the same, the patient can enter the treatment room 2A, and the treatment room 2A shifts to the preparation mode. If the patient information cannot be matched, the patient is not permitted to enter the treatment room 2A, and the control mode of the treatment room maintains the standby mode.

準備モードでは、患者が治療室2Aに入室後、患者の位置決め作業等の照射準備作業とともに、治療室ビーム輸送装置31の初期化励磁を開始する。この際、初期化励磁周期は、シンクロトロン11の運転周期と逆相、つまり、シンクロトロン11が出射制御運転中に治療室ビーム輸送装置31は磁場強度を0にする制御が実施されている。このような制御を実施することで、治療準備中の治療室2Aの照射装置24Aへのビーム輸送がされない運転を担保する。   In the preparation mode, after the patient enters the treatment room 2A, initialization excitation of the treatment room beam transport device 31 is started together with irradiation preparation work such as patient positioning work. At this time, the initialization excitation cycle is in reverse phase to the operation cycle of the synchrotron 11, that is, the treatment room beam transport device 31 is controlled to make the magnetic field strength zero while the synchrotron 11 is in the emission control operation. By performing such control, the operation in which the beam is not transported to the irradiation device 24A of the treatment room 2A being prepared for treatment is ensured.

図13に準備モードから照射モードへの遷移処理を示す。照射準備作業が完了後、全系サーバ410に対して照射準備完了が伝送される。全系サーバ410は、治療室2Aからの照射準備完了信号が伝送された際、他の治療室2B,2Cの制御モードを確認する。この際、他の治療室2B,2Cが照射モードでない場合には、照射準備完了信号を伝送してきた治療室2Aを照射モードに遷移させる。たとえば、治療室2Bが既に照射モードであった場合、治療室2Bの治療照射が完了し治療室2Bの制御モードが照射モードから準備モードに遷移した後、治療室2Aを照射モードに遷移する。全系サーバ410は各治療室の制御モードを逐次確認し、現在実施している照射治療が完了後、治療準備が完了した照射室の運転条件を読み込むことで、イオンビーム発生装置と加速器ビーム輸送装置30の速やかな運転条件の切り替えを実現する。   FIG. 13 shows a transition process from the preparation mode to the irradiation mode. After the irradiation preparation work is completed, the irradiation preparation completion is transmitted to the entire system server 410. When the irradiation preparation completion signal is transmitted from the treatment room 2A, the entire system server 410 confirms the control mode of the other treatment rooms 2B and 2C. At this time, if the other treatment rooms 2B and 2C are not in the irradiation mode, the treatment room 2A that has transmitted the irradiation preparation completion signal is shifted to the irradiation mode. For example, when the treatment room 2B is already in the irradiation mode, after the treatment irradiation of the treatment room 2B is completed and the control mode of the treatment room 2B is changed from the irradiation mode to the preparation mode, the treatment room 2A is changed to the irradiation mode. The whole system server 410 sequentially confirms the control mode of each treatment room, and after completing the currently performed irradiation treatment, reads the operating conditions of the irradiation room for which treatment preparation has been completed, whereby the ion beam generator and the accelerator beam transport are read. The switching of the operating conditions of the device 30 is realized.

患者位置決め作業および、治療室ビーム輸送装置31の初期化励磁の完了を確認後、放射線技師の退室を確認した上で照射モードに遷移できる。この際、一連の条件を満足できなかった場合は、治療室2Aは準備モードから照射モードへ遷移できない。   After confirming the completion of the patient positioning operation and the initialization excitation of the treatment room beam transport device 31, it is possible to transition to the irradiation mode after confirming that the radiologist has left the room. At this time, if a series of conditions cannot be satisfied, the treatment room 2A cannot transition from the preparation mode to the irradiation mode.

図14に照射モードから準備モードへの遷移する際の遷移処理を示す。照射モードから準備モードへの遷移条件として、患部への照射線量満了時、患者への照射治療の完了時および、照射治療中の機器異常発生時が挙げられる。まず、照射モードから準備モードへの遷移条件が生じた際、全系サーバ410は患部への照射線量,ビームエネルギー等の情報を照射記録として治療計画情報と関連付けて記憶装置414に保存する。その後、全系サーバは照射治療が完了した治療室(例えば、治療室2A)の制御モードを照射モードから準備モードに遷移させる。全系サーバ410は、イオンビーム発生装置1と加速器ビーム輸送装置30の運転条件を次に予定されている治療室(例えば、治療室2B)の運転条件を治療計画情報から取り込み、初期化励磁を開始する。準備モードから待機モードの遷移は、照射治療の完了した患者が治療室2Bから退出する際に行われる。患者の退室を確認した後に、治療室2Aの制御モードを準備モードから待機モードに遷移させる。以上4通りのモード遷移の手順のみによってモードを変えることができる。   FIG. 14 shows a transition process at the time of transition from the irradiation mode to the preparation mode. Transition conditions from the irradiation mode to the preparation mode include when the irradiation dose to the affected area has expired, when the irradiation treatment to the patient is completed, and when an apparatus abnormality occurs during the irradiation treatment. First, when a transition condition from the irradiation mode to the preparation mode occurs, the entire system server 410 stores information such as the irradiation dose to the affected area and beam energy in the storage device 414 in association with the treatment plan information as an irradiation record. Thereafter, the entire system server shifts the control mode of the treatment room (for example, treatment room 2A) where the irradiation treatment is completed from the irradiation mode to the preparation mode. The whole system server 410 takes in the operating conditions of the treatment room (for example, the treatment room 2B) scheduled for the next operation condition of the ion beam generator 1 and the accelerator beam transport apparatus 30 from the treatment plan information, and performs initialization excitation. Start. The transition from the preparation mode to the standby mode is performed when a patient who has completed irradiation treatment leaves the treatment room 2B. After confirming that the patient has left the room, the control mode of the treatment room 2A is changed from the preparation mode to the standby mode. The mode can be changed only by the above four mode transition procedures.

ここで、本実施例の特徴である、治療室の切り替え方法について図16を用いて説明する。   Here, a method of switching the treatment rooms, which is a feature of the present embodiment, will be described with reference to FIG.

本実施例では、エネルギーEbのビームを用いて治療室2Bで照射治療を実施し、その照射終了後に、同一のエネルギーEbのビームを用いて治療室2Aで照射治療を実施する場合について説明する。つまり、治療室2Bで照射治療を実施中に並行して治療室2Aで位置決め作業を進めている状態から、治療室2Bの治療の完了に伴い治療室2Aへコースを切り替え、治療室2Aでの照射治療を開始するという制御を想定して説明する。   In the present embodiment, a case will be described in which irradiation treatment is performed in the treatment room 2B using a beam of energy Eb, and irradiation treatment is performed in the treatment room 2A using the beam of the same energy Eb after the end of the irradiation. In other words, the course is switched to the treatment room 2A from the state where the positioning operation is proceeding in the treatment room 2A while the irradiation treatment is being performed in the treatment room 2B, and the treatment room 2A is switched to the treatment room 2A. A description will be given assuming control of starting radiation therapy.

治療室2Bが照射モードであり、治療装置2A,2Cが待機モードである場合、シンクロトロン11から出射されたビームは、治療室2Bの照射装置24Bに輸送される。治療室2BはエネルギーEbのイオンビームでの照射治療を実施している。シンクロトロン11内の偏向電磁石は、図2に示すような励磁パターンで運転している。加速器ビーム輸送装置30A,治療室ビーム輸送装置31Bは、エネルギーEbのイオンビームを輸送できる設定値でそれぞれ励磁されている。他の治療室2Aにつながるコース切替電磁石7Aは、図16(c)に示すように、励磁量がゼロ(励磁電流がOFF)である。このため、加速器ビーム輸送装置30Aを通過したビームは、治療室ビーム輸送装置31Bに輸送される。コース切替電磁石7Bは、エネルギーEbのイオンビームを治療室24Bに輸送できる設定値で励磁される(図16(d))。   When the treatment room 2B is in the irradiation mode and the treatment apparatuses 2A and 2C are in the standby mode, the beam emitted from the synchrotron 11 is transported to the irradiation apparatus 24B in the treatment room 2B. The treatment room 2B performs irradiation treatment with an ion beam of energy Eb. The deflection electromagnet in the synchrotron 11 is operated with an excitation pattern as shown in FIG. The accelerator beam transport device 30A and the treatment room beam transport device 31B are each excited with a set value capable of transporting an ion beam of energy Eb. As shown in FIG. 16C, the course switching electromagnet 7A connected to the other treatment room 2A has an excitation amount of zero (excitation current is OFF). For this reason, the beam that has passed through the accelerator beam transport device 30A is transported to the treatment room beam transport device 31B. The course switching electromagnet 7B is excited with a set value capable of transporting the ion beam of energy Eb to the treatment room 24B (FIG. 16D).

治療室2Aが待機モードから準備モードにかわると、コース切替電磁石7Aの初期化運転が開始される。つまり、シンクロトロン11がビームを入射,加速及び減速している間に、他の治療室につながるコース切替電磁石7Aを飽和磁場強度まで励磁し、その後、ゼロまで減磁する。初期化運転では、コース切替電磁石7Aの励磁及び減磁(初期化励磁)を繰り返し実施する。コース切替電磁石7Aの初期化励磁は、磁場強度を飽和磁場強度まで増加させ、その後にゼロまで減磁すると良い。なお、シンクロトロン11がビームを出射している間、コース切替電磁石7Aの励磁量はゼロ(励磁電流がOFF)になるように制御される。さらに、治療室2Aでの患者の位置決め作業と治療室ビーム輸送装置31Aの初期化運転が行われている。これら治療室ビーム輸送装置31Aおよびコース切替電磁石7Aは、シンクロトロン11がイオンビームを入射,加速及び減速しているときに、初期励磁される。シンクロトロン11の出射励磁タイミング(シンクロトロン11からイオンビームが出射されている間)は、治療室ビーム輸送装置31Aおよびコース切替電磁石7Aの励磁量が0となるように制御されている。このように、コース切替電磁石7Aの励磁パターンとシンクロトロン11の電磁石の励磁パターンがずれて励磁されることで、コース切替電磁石7Aの励磁量に依らず、エネルギーEbのイオンビームを治療室Bへ適切に輸送が可能となる。   When the treatment room 2A changes from the standby mode to the preparation mode, the initialization operation of the course switching electromagnet 7A is started. That is, while the synchrotron 11 is injecting, accelerating and decelerating the beam, the course switching electromagnet 7A connected to another treatment room is excited to the saturation magnetic field strength and then demagnetized to zero. In the initialization operation, the course switching electromagnet 7A is repeatedly excited and demagnetized (initialized excitation). The initialization excitation of the course switching electromagnet 7A may be performed by increasing the magnetic field strength to the saturation magnetic field strength and then demagnetizing to zero. Note that while the synchrotron 11 emits the beam, the excitation amount of the course switching electromagnet 7A is controlled to be zero (excitation current is OFF). Furthermore, the patient positioning operation in the treatment room 2A and the initialization operation of the treatment room beam transport device 31A are performed. The treatment room beam transport device 31A and the course switching electromagnet 7A are initially excited when the synchrotron 11 is incident, accelerated and decelerated with the ion beam. The emission excitation timing of the synchrotron 11 (while the ion beam is emitted from the synchrotron 11) is controlled so that the excitation amounts of the treatment room beam transport device 31A and the course switching electromagnet 7A become zero. Thus, the excitation pattern of the course switching electromagnet 7A and the excitation pattern of the synchrotron 11 electromagnet are deviated and excited, so that the ion beam of energy Eb is transferred to the treatment room B regardless of the excitation amount of the course switching electromagnet 7A. Proper transportation is possible.

治療室Bでの患者患部への照射線量が治療計画線量に到達すると、図16(b)に示すように、シンクロトロン11から出射するビームを停止し、患者へのビーム照射を停止する。停止後、治療室Bの制御モードは照射モードから準備モードに遷移し、当該患者への照射が全て完了したならば患者は治療室Bから退出する。また、当該患者へ他方向からの照射治療を実施する場合は、引き続き、治療計画情報に基づいた位置決め作業を実施し、ビームエネルギーや照射角度および、患者固有具の設定を進める。   When the irradiation dose to the patient affected area in the treatment room B reaches the treatment planned dose, the beam emitted from the synchrotron 11 is stopped and the beam irradiation to the patient is stopped as shown in FIG. After the stop, the control mode of the treatment room B shifts from the irradiation mode to the preparation mode, and the patient leaves the treatment room B when the irradiation to the patient is completed. In addition, when performing irradiation treatment from another direction on the patient, the positioning operation based on the treatment plan information is continuously performed, and the setting of the beam energy, the irradiation angle, and the patient-specific tool is advanced.

治療室Bの制御モードが待機モードに遷移したのに伴い、治療室Aでの位置決め作業が完了すると、治療室Aは準備モードから照射モードに遷移する。照射モードに遷移したのに伴い、全系サーバ410は、シンクロトロン11および加速器ビーム輸送装置30Aの運転条件を治療室Aの治療計画情報に基づいたエネルギーEbに対応する制御指示値に設定する。   When the positioning operation in the treatment room A is completed as the control mode of the treatment room B is changed to the standby mode, the treatment room A is changed from the preparation mode to the irradiation mode. With the transition to the irradiation mode, the entire system server 410 sets the operation conditions of the synchrotron 11 and the accelerator beam transport device 30A to the control instruction value corresponding to the energy Eb based on the treatment plan information of the treatment room A.

本実施例によれば、以下に示す効果を得ることができる。   According to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施例の粒子線照射装置は、複数の治療室のそれぞれに設置される照射装置と、シンクロトロン11から出射されたビームを照射装置に輸送するビーム輸送装置3を備え、このビーム輸送装置3はいずれか一つの照射装置(第1照射装置)にビームを輸送するようにビーム軌道を切替る複数のコース切替電磁石を有する。シンクロトロン11がビームを出射しているときはこのビームを第1照射装置に輸送し、シンクロトロン11がビームを入射及び加速しているときは、第1照射装置以外の照射装置につながるコース切替電磁石を初期化励磁するように制御する制御装置40を備えている。このような構成により、照射モードである第1照射装置での照射治療中に、他の照射装置につながる切替電磁石を初期化運転できるため、第1照射装置でのビーム照射が完了して、他の照射装置でのビーム照射を開始するまでの時間を短縮できる。これにより、ビーム切り替えに要する時間が短縮され、スループットが向上する。なお、シンクロトロン11からビームが出射されていない間に、他の治療室につがなるビーム切替電磁石を初期化運転することで、誤って他の治療室(照射モードでない治療室)にビームが輸送されることを防止できる。   (1) The particle beam irradiation apparatus according to the present embodiment includes an irradiation apparatus installed in each of a plurality of treatment rooms, and a beam transport apparatus 3 that transports a beam emitted from the synchrotron 11 to the irradiation apparatus. The transport device 3 has a plurality of course switching electromagnets that switch the beam trajectory so as to transport the beam to any one irradiation device (first irradiation device). When the synchrotron 11 emits a beam, this beam is transported to the first irradiation device, and when the synchrotron 11 is incident and accelerated, the course is switched to an irradiation device other than the first irradiation device. A control device 40 is provided for controlling the electromagnet to perform initial excitation. With such a configuration, the switching electromagnet connected to the other irradiation device can be initialized during the irradiation treatment in the first irradiation device in the irradiation mode, so that the beam irradiation in the first irradiation device is completed and the other It is possible to shorten the time required to start beam irradiation with the irradiation apparatus. Thereby, the time required for beam switching is shortened and the throughput is improved. In addition, while the beam is not emitted from the synchrotron 11, the beam is erroneously transported to another treatment room (the treatment room not in the irradiation mode) by performing the initialization operation of the beam switching electromagnet connected to the other treatment room. Can be prevented.

(2)本実施例では、制御装置40は、他の治療室(照射モードでない治療室)につながるビーム切替電磁石の磁場強度を飽和磁場強度まで励磁し、その後にゼロまで減磁するように制御して初期化運転している。このように制御することによって、所望のエネルギーのビームを照射装置に適切に輸送することができる。なお、本実施例では、飽和磁場強度まで励磁し、その後にゼロまで減磁する初期化励磁を実施しているが、電磁石の使用最高磁場又はそれ以上のある一定値に励磁し、その後にゼロまで減磁する初期化励磁を実施しても同様の効果を得ることができる。   (2) In the present embodiment, the control device 40 performs control so that the magnetic field strength of the beam switching electromagnet connected to another treatment room (the treatment room not in the irradiation mode) is excited to the saturation magnetic field strength and then demagnetized to zero. And initialization operation. By controlling in this way, a beam of desired energy can be appropriately transported to the irradiation apparatus. In this embodiment, initialization excitation is performed in which excitation is performed up to the saturation magnetic field strength and then demagnetization is performed to zero, but excitation is performed to a certain value that is greater than or equal to the maximum magnetic field used by the electromagnet, and then zero. The same effect can be obtained even if the initialization excitation is performed to demagnetize up to.

(3)照射治療中のイオンビーム発生装置1,加速器ビーム輸送装置30および治療室ビーム輸送装置31の励磁パターンに対して、治療準備中の治療室ビーム輸送装置31の励磁パターンの励磁位相をずらすことにより、照射治療中であっても加速器ビーム輸送装置30経路にあるコース切替電磁石7および治療準備中の治療室ビーム輸送装置31の初期化励磁が可能となるため、コース切り替えに要する時間を短縮することが可能となり、粒子線照射装置の治療スループットを向上できる。   (3) The excitation phase of the excitation pattern of the treatment room beam transport device 31 being prepared for treatment is shifted with respect to the excitation pattern of the ion beam generator 1, the accelerator beam transport device 30 and the treatment room beam transport device 31 during irradiation treatment. This enables initialization excitation of the course switching electromagnet 7 in the path of the accelerator beam transport device 30 and the treatment room beam transport device 31 being prepared for treatment even during irradiation treatment, thereby shortening the time required for course switching. And the treatment throughput of the particle beam irradiation apparatus can be improved.

(4)粒子線照射装置に加速器スケジューラを設け、全系サーバ410は加速器スケジューラに蓄積される治療室の順序管理情報をもとに治療室2の制御モードを管理する。加速器スケジューラに蓄積される治療室の順序管理情報から全系サーバ410は現在照射治療中の治療室の次に照射治療を実施する治療室の情報を読み込む。全系サーバ410は、次に照射治療を実施する治療室のコース切替電磁石7と治療室ビーム輸送装置31を初期化励磁することで、コース切り替えに要する時間を短縮することが可能となり、粒子線照射装置の治療スループットを向上できる。   (4) An accelerator scheduler is provided in the particle beam irradiation apparatus, and the entire system server 410 manages the control mode of the treatment room 2 based on the treatment room sequence management information stored in the accelerator scheduler. From the treatment room sequence management information stored in the accelerator scheduler, the entire system server 410 reads information on a treatment room in which irradiation treatment is performed next to the treatment room currently under irradiation treatment. The entire system server 410 can reduce the time required for course switching by initializing and exciting the course switching electromagnet 7 and the treatment room beam transport device 31 in the treatment room where the irradiation treatment is performed next, and the particle beam The treatment throughput of the irradiation apparatus can be improved.

(5)照射治療を実施している治療室以外の治療室で患者の位置決め作業などの照射準備作業と並行して、治療室ビーム輸送装置を構成する電磁石と当該治療室に輸送コースを切り替えるコース切り替え電磁石の初期化励磁を実施し、かつ、照射準備作業を実施中の治療室に接続される治療室ビーム輸送装置とコース切替電磁石の初期化励磁パターンをシンクロトロンの偏向磁場強度の運転パターンに対して位相をずらして励磁する。具体的には、シンクロトロンからのビーム出射制御区間に照射準備作業を実施中の治療室にビーム輸送コースを切り替えるコース切替電磁石の励磁されなければ、治療中のビーム輸送に影響を及ぼすことがない。また、シンクロトロンが減速から加速の制御区間において初期化励磁を実施すれば、シンクロトロンと治療室を接続するビーム輸送装置にはイオンビームが存在しないため、初期化励磁の実施により照射準備作業を実施している治療室にイオンビームが輸送されることもない。   (5) A course for switching the transport course to the electromagnet constituting the treatment room beam transport apparatus and the treatment room in parallel with the irradiation preparation work such as the patient positioning work in the treatment room other than the treatment room performing the radiation treatment. Initializing excitation pattern of switching electromagnet, and initializing excitation pattern of treatment room beam transport device and course switching electromagnet connected to the treatment room where irradiation preparation work is being carried out as operation pattern of deflection magnetic field strength of synchrotron In contrast, excitation is performed by shifting the phase. Specifically, if the course switching electromagnet that switches the beam transport course to the treatment room that is performing the irradiation preparation work in the beam extraction control section from the synchrotron is not excited, the beam transport during the treatment is not affected. . In addition, if the synchrotron performs initialization excitation in the deceleration to acceleration control section, there is no ion beam in the beam transport device that connects the synchrotron and the treatment room. The ion beam is not transported to the treatment room.

本実施例では、コース切替電磁石の初期化励磁は、電磁石を励磁した後、すぐに減磁する制御を行った。しかし、シンクロトロン11がビームを入射,加速及び減速している間に照射治療していない治療室につながるコース切替電磁石の初期化励磁制御をする際は、図10に示すように、シンクロトロン11の偏向電磁石と初期化励磁制御する電磁石を互いに逆相で運転する制御を行っても良い。この場合、図7に示す時間Tl,Tinc,Th,Tdecは、それぞれ、図2に示す、Text,Tdea,Tinj,Taccに等しくなるように制御する。なお、シンクロトロン11の電磁石を励磁するときは、治療室ビーム輸送装置の電磁石は減磁しており、逆にシンクロトロン11の電磁石が減磁するときは、治療室ビーム輸送装置の電磁石は励磁されることになる。このような運転制御によって、誤って準備モードである治療室にビームが輸送されることを防ぐ。   In this embodiment, the initializing excitation of the course switching electromagnet was controlled to demagnetize immediately after exciting the electromagnet. However, when performing the initialization excitation control of the course switching electromagnet connected to the treatment room where irradiation treatment is not performed while the synchrotron 11 is incident, accelerated, and decelerated, as shown in FIG. The deflection electromagnet and the electromagnet for initialization excitation control may be controlled to operate in opposite phases. In this case, the times Tl, Tinc, Th, and Tdec shown in FIG. 7 are controlled to be equal to Text, Tdea, Tinj, and Tacc shown in FIG. When the electromagnet of the synchrotron 11 is excited, the electromagnet of the treatment room beam transport device is demagnetized. Conversely, when the electromagnet of the synchrotron 11 is demagnetized, the electromagnet of the treatment room beam transport device is excited. Will be. Such operation control prevents the beam from being erroneously transported to the treatment room in the preparation mode.

本実施例では、シンクロトロン11の一運転周期の間に、コース切替電磁石7Aは一回の励磁及び減磁を実施しているが、シンクロトロン11の入射,加速及び減速の間であれば、複数回の励磁及び減磁を繰り返す制御をしても良い。これにより、さらに初期化励磁に要する時間を短縮でき、スループットを向上できる。   In the present embodiment, the course switching electromagnet 7A performs one excitation and demagnetization during one operation cycle of the synchrotron 11, but if it is during the incidence, acceleration and deceleration of the synchrotron 11, You may control to repeat excitation and demagnetization several times. Thereby, the time required for the initialization excitation can be further shortened, and the throughput can be improved.

本実施例では、エネルギーEbのイオンビームを用いて治療室2Bの照射治療を実施した後、同一のエネルギーEbで治療室2Aでの照射治療を実施する例を示した。しかし、治療室2Bの照射治療を実施した後、異なるエネルギーEaのイオンビームで治療室2Aでの照射治療を実施する場合にも、本実施例に記載の発明は適用できる。このとき、シンクロトロン11に設置される電磁石と加速器ビーム輸送装置30の初期化が必要となる場合がある。   In the present embodiment, an example in which irradiation treatment in the treatment room 2A is performed with the same energy Eb after performing irradiation treatment in the treatment room 2B using an ion beam with energy Eb is shown. However, the invention described in this embodiment can also be applied to the case where the irradiation treatment in the treatment room 2A is performed with ion beams having different energy Ea after the irradiation treatment in the treatment room 2B. At this time, initialization of the electromagnet installed in the synchrotron 11 and the accelerator beam transport device 30 may be required.

(実施例2)
以下に、本発明の他の実施形態である粒子線照射装置を、図17を用いて説明する。
(Example 2)
Below, the particle beam irradiation apparatus which is other embodiment of this invention is demonstrated using FIG.

本実施例の粒子線照射装置は、実施例1の粒子線照射装置と同じ構成を有する。実施例1では、ある治療室で一人の患者に対してイオンビームを出射する間、シンクロトロン11から出射するイオンビームのエネルギーが一定値Ebであったが、本実施例では、一人の患者にイオンビームを照射治療する間に、シンクロトロン11から出射するイオンビームのエネルギーを段階的に変化させる。例えば、患者の患部をビーム進行方向に複数の層に分割し、各層毎にイオンビームを照射するスキャニング照射法の場合に本実施例の照射法を用いることができる。以下に、実施例1と異なる制御について説明する。   The particle beam irradiation apparatus of the present embodiment has the same configuration as the particle beam irradiation apparatus of the first embodiment. In Example 1, the energy of the ion beam emitted from the synchrotron 11 was a constant value Eb while the ion beam was emitted to one patient in a certain treatment room. During ion beam irradiation treatment, the energy of the ion beam emitted from the synchrotron 11 is changed stepwise. For example, the irradiation method of this embodiment can be used in the case of a scanning irradiation method in which an affected area of a patient is divided into a plurality of layers in the beam traveling direction and an ion beam is irradiated for each layer. Hereinafter, control different from that of the first embodiment will be described.

治療室2Bが照射モードであり、治療室2A,2Cが待機モードである場合、シンクロトロン11から出射されたイオンビームは、治療室2Bの照射装置24Bに輸送される。図17では、シンクロトロン11は、シンクロトロンの運転サイクル(入射,加速,出射及び減速の一周期)毎に異なるエネルギー(例えば、エネルギーE1,E2,E3‥と変化)のイオンビームを出射している。   When the treatment room 2B is in the irradiation mode and the treatment rooms 2A and 2C are in the standby mode, the ion beam emitted from the synchrotron 11 is transported to the irradiation device 24B in the treatment room 2B. In FIG. 17, the synchrotron 11 emits an ion beam having a different energy (for example, energy E1, E2, E3... Changed) for each synchrotron operation cycle (one cycle of incidence, acceleration, emission, and deceleration). Yes.

シンクロトロン11の偏向電磁石は、図17(a)に示すように、まず、イオンビームをエネルギーE1に加速する磁場強度B11(第1磁場強度)に励磁される。励磁量がB11に達した時点でその励磁量を固定する。シンクロトロン11からイオンビームを出射した後、再び偏向電磁石の励磁量をB11からB1max(第2磁場強度)まで再励磁し、偏向電磁石が生成する磁場が飽和磁場となった後に、減磁する。シンクロトロン11の偏向電磁石は、次に入射されるイオンビームをエネルギーE2に加速する磁場強度B12に励磁し、励磁量がB12に達した時点で、その励磁量に固定する。イオンビームを出射完了した後、再び励磁量をB12からB1maxまで再励磁し、その後に減磁する。このように、シンクロトロン11に設置された偏向電磁石の磁場強度を第1磁場強度まで増加し、イオンビームをシンクロトン11から出射した後、この偏向電磁石の磁場強度をさらに第2磁場強度まで増加し、その後に減磁することによって、イオンビームの出射エネルギーによらず、偏向電磁石の残留磁場を一定にできる。これにより、シンクロトロン11に設置される電磁石の初期化励磁が不要となる。   As shown in FIG. 17A, the deflection electromagnet of the synchrotron 11 is first excited to a magnetic field intensity B11 (first magnetic field intensity) that accelerates the ion beam to energy E1. When the excitation amount reaches B11, the excitation amount is fixed. After the ion beam is emitted from the synchrotron 11, the excitation amount of the deflection electromagnet is re-excited again from B11 to B1max (second magnetic field strength), and the magnetic field generated by the deflection electromagnet becomes the saturation magnetic field, and then demagnetized. The deflecting electromagnet of the synchrotron 11 excites the incident ion beam to the magnetic field intensity B12 that accelerates to the energy E2, and fixes the excitation amount when the excitation amount reaches B12. After the extraction of the ion beam is completed, the excitation amount is re-excited again from B12 to B1max, and then demagnetized. As described above, the magnetic field strength of the deflecting electromagnet installed in the synchrotron 11 is increased to the first magnetic field strength, and after the ion beam is emitted from the synchroton 11, the magnetic field strength of the deflecting electromagnet is further increased to the second magnetic field strength. Then, by demagnetizing thereafter, the residual magnetic field of the deflection electromagnet can be made constant regardless of the emission energy of the ion beam. Thereby, the initialization excitation of the electromagnet installed in the synchrotron 11 becomes unnecessary.

照射治療中である治療室2Bにつながるビーム輸送装置3の電磁石は、シンクロトロン11の一周期毎に、このエネルギーに応じた励磁量で励磁される。具体的には、加速器ビーム輸送装置30A,30B及び治療室ビーム輸送装置31Bの電磁石は、シンクロトロン11から出射されるイオンビームのエネルギーに合わせて、段階的にその励磁量を変化させる。   The electromagnet of the beam transport device 3 connected to the treatment room 2 </ b> B during irradiation treatment is excited with an excitation amount corresponding to this energy for each cycle of the synchrotron 11. Specifically, the electromagnets of the accelerator beam transport devices 30A and 30B and the treatment room beam transport device 31B change their excitation amounts step by step in accordance with the energy of the ion beam emitted from the synchrotron 11.

コース切替電磁石7Bは、図17(d)に示すように、シンクロトロン11がイオンビームを出射開始するまで(入射及び加速の間)に、エネルギーE1のイオンビームを輸送する磁場強度B21に励磁される。励磁量がB21に達した時点でその励磁量に固定する。シンクロトロン11からのイオンビームの出射が完了した後に、再び電磁石の励磁量をB21から飽和磁場B2maxまで再励磁し、電磁石の発生する磁場が飽和磁場となった後に減磁する。その後、コース切替電磁石7Bは、次のイオンビームのエネルギーE2に合わせて、磁場強度B22に励磁し、励磁量がB22に達した時点でその励磁量に固定する。イオンビームの出射が完了した後、再び電磁石の励磁量をB22から飽和磁場Bmaxまで再励磁し、電磁石の発生する磁場が飽和磁場となった後に減磁する。シンクロトロン11がイオンビームを出射しているときに、イオンビームを治療室2Bの照射装置24Bに輸送するように、制御装置がコース切替電磁石7Bを制御している。   As shown in FIG. 17D, the course switching electromagnet 7B is excited by the magnetic field intensity B21 that transports the ion beam of energy E1 until the synchrotron 11 starts emitting the ion beam (between incidence and acceleration). The When the excitation amount reaches B21, the excitation amount is fixed. After the extraction of the ion beam from the synchrotron 11 is completed, the excitation amount of the electromagnet is re-excited again from B21 to the saturation magnetic field B2max, and demagnetized after the magnetic field generated by the electromagnet becomes the saturation magnetic field. Thereafter, the course switching electromagnet 7B is excited to the magnetic field strength B22 in accordance with the energy E2 of the next ion beam, and is fixed to the excitation amount when the excitation amount reaches B22. After the extraction of the ion beam is completed, the excitation amount of the electromagnet is re-excited from B22 to the saturation magnetic field Bmax, and demagnetized after the magnetic field generated by the electromagnet becomes the saturation magnetic field. When the synchrotron 11 emits an ion beam, the control device controls the course switching electromagnet 7B so as to transport the ion beam to the irradiation device 24B in the treatment room 2B.

他の治療室2Aにつながるコース切替電磁石7Aは、図17(c)に示すように、待機モードであるため、励磁量はゼロ(励磁電流がOFF)である。   Since the course switching electromagnet 7A connected to the other treatment room 2A is in the standby mode as shown in FIG. 17C, the excitation amount is zero (excitation current is OFF).

治療室2Aが待機モードから準備モードにかわると、コース切替電磁石7Aの初期化運転が開始される。つまり、シンクロトロン11がイオンビームを入射,加速及び減速している間に、コース切替電磁石7Aは飽和磁場強度まで励磁され、その後にゼロまで減磁される。シンクロトロン11がイオンビームを出射している間、コース切替電磁石7Aの励磁量はゼロ(励磁電流がゼロ)とする。このように、シンクロトロン11がイオンビームを入射,加速及び減速しているとき(イオンビームを出射していない間)に、コース切替電磁石7Aの初期化励磁を実施し、シンクロトロン11がイオンビームを出射しているときにコース切替電磁石7Aの励磁量をゼロと制御することによって、他の治療室2Bで照射治療中であっても、初期化励磁が可能となる。   When the treatment room 2A changes from the standby mode to the preparation mode, the initialization operation of the course switching electromagnet 7A is started. That is, while the synchrotron 11 is incident, accelerated and decelerated with the ion beam, the course switching electromagnet 7A is excited to the saturation magnetic field strength and then demagnetized to zero. While the synchrotron 11 emits the ion beam, the excitation amount of the course switching electromagnet 7A is set to zero (excitation current is zero). Thus, when the synchrotron 11 is incident, accelerated, and decelerated with the ion beam (while the ion beam is not emitted), the course switching electromagnet 7A is initialized and the synchrotron 11 is activated with the ion beam. By controlling the excitation amount of the course switching electromagnet 7A to be zero when the beam is being emitted, initialization excitation can be performed even during irradiation treatment in the other treatment room 2B.

本実施例でも、実施例1と同様の効果を得ることができる。さらに、以下に示す効果を得ることができる。   In the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, the following effects can be obtained.

(6)本実施例の粒子線照射装置は、シンクロトロン11に設置された偏向電磁石の磁場強度を第1磁場強度まで増加し、ビームをシンクロトン11から出射した後、この偏向電磁石の磁場強度をさらに第2磁場強度まで増加し、その後に減磁する制御装置40を備える。このような構成により、ビームの出射エネルギーによらず、偏向電磁石の残留磁場を一定にでき、シンクロトロン11に設置される電磁石の初期化励磁が不要となる。これにより、照射モードの第1照射装置でのビーム照射が完了して、他の照射装置でのビーム照射を開始するまでの時間を短縮できてビーム切り替えに要する時間が短縮され、スループットが向上する。   (6) The particle beam irradiation apparatus of the present embodiment increases the magnetic field strength of the deflection electromagnet installed in the synchrotron 11 to the first magnetic field strength, and after the beam is emitted from the synchroton 11, the magnetic field strength of the deflection electromagnet. Is further increased to the second magnetic field strength, and thereafter a control device 40 is provided for demagnetizing. With such a configuration, the residual magnetic field of the deflecting electromagnet can be made constant regardless of the beam emission energy, and the initialization excitation of the electromagnet installed in the synchrotron 11 becomes unnecessary. As a result, the time from the completion of beam irradiation in the first irradiation apparatus in the irradiation mode to the start of beam irradiation in another irradiation apparatus can be shortened, the time required for beam switching is shortened, and the throughput is improved. .

なお、本実施例では、シンクロトロン11の一運転周期の間に、コース切替電磁石7Aは一回の励磁及び減磁を実施しているが、シンクロトロン11の入射,加速及び減速の間であれば、複数回の励磁及び減磁を繰り返す制御をしても良い。これにより、さらに初期化励磁に要する時間を短縮でき、スループットを向上できる。   In this embodiment, the course switching electromagnet 7A performs one excitation and demagnetization during one operation cycle of the synchrotron 11. However, during the incidence, acceleration and deceleration of the synchrotron 11. For example, it may be controlled to repeat excitation and demagnetization multiple times. Thereby, the time required for the initialization excitation can be further shortened, and the throughput can be improved.

(実施例3)
以下に、本発明の他の実施形態である粒子線照射装置を、図3,図15及び図18を用いて説明する。
(Example 3)
Below, the particle beam irradiation apparatus which is other embodiment of this invention is demonstrated using FIG.3, FIG15 and FIG.18.

本実施例の粒子線照射装置は、実施例1の粒子線照射装置において、呼吸検出器(図示せず)及び呼吸同期システム413を備えた構成を有する。以下、実施例1と異なる構成及び制御について説明する。   The particle beam irradiation apparatus according to the present embodiment has a configuration including a respiratory detector (not shown) and a respiratory synchronization system 413 in the particle beam irradiation apparatus according to the first embodiment. Hereinafter, a configuration and control different from those in the first embodiment will be described.

呼吸検出器は、各治療室2A,2B及び2C内に設置され、患者の体表の動きを計測する。呼吸検出器は、呼吸によって変化する体表の位置を測定し、図3(a)に示すような、計測結果(呼吸検出信号)を呼吸同期システム413に出力する。呼吸同期制御システム413は、呼吸検出信号に基づいて、図3(b)に示す、呼吸ゲート信号(ビーム出射許可信号)を生成する。この呼吸ゲート信号は、加速器制御システム421,コース切替電磁石制御システム422A及びコース切替電磁石制御システム422Bに入力される。加速器制御システム421は、呼吸ゲート信号に基づいて、シンクロトロン11の運転周期(入射,加速,待機,出射,減速及び待機)を制御する。図3(c)に示すように、シンクロトロン11の運転周期は、患者の呼吸に同期して変化する。呼吸同期照射法では、治療室からの呼吸ゲート信号がONになっており、かつシンクロトロン11内のビームが出射可能な状態(所定のエネルギーに加速されている状態)であるときにビームが出射される。シンクロトロン11は、ビーム加速後呼吸ゲート信号がONになるまで加速したビームをシンクロトロン11内に蓄える(待機)ことができる。従って、図3(e)に示すように、シンクロトロン11の偏向電磁石の磁場をBeで保持し、加速したビームを出射せずシンクロトロン11内に蓄えている時間Twとビームの出射制御時間Text運転の1サイクルにかかる時間Tpは可変となる。そのほかの運転は、実施例1のパターンと同様で、入射,加速,減速をそれぞれ時間Tinj,Tacc,Tdeaで行う。   The respiratory detector is installed in each treatment room 2A, 2B, and 2C, and measures the movement of the patient's body surface. The respiration detector measures the position of the body surface that changes due to respiration, and outputs a measurement result (respiration detection signal) to the respiration synchronization system 413 as shown in FIG. The respiratory synchronization control system 413 generates a respiratory gate signal (beam extraction permission signal) shown in FIG. 3B based on the respiratory detection signal. This breathing gate signal is input to the accelerator control system 421, the course switching electromagnet control system 422A, and the course switching electromagnet control system 422B. The accelerator control system 421 controls the operation cycle (incidence, acceleration, standby, emission, deceleration, and standby) of the synchrotron 11 based on the respiratory gate signal. As shown in FIG.3 (c), the driving | running period of the synchrotron 11 changes synchronizing with a patient's respiration. In the respiratory synchronized irradiation method, the beam is emitted when the respiratory gate signal from the treatment room is ON and the beam in the synchrotron 11 can be emitted (accelerated to a predetermined energy). Is done. The synchrotron 11 can store (standby) the accelerated beam in the synchrotron 11 until the respiratory gate signal is turned ON after beam acceleration. Accordingly, as shown in FIG. 3 (e), the magnetic field of the deflecting electromagnet of the synchrotron 11 is held by Be, the time Tw stored in the synchrotron 11 without emitting the accelerated beam and the beam emission control time Text. The time Tp required for one cycle of operation is variable. Other operations are the same as the pattern of the first embodiment, and the incidence, acceleration, and deceleration are performed at times Tinj, Tacc, and Tdea, respectively.

呼吸同期照射法の場合の切替電磁石の初期化励磁については、実施例1または実施例2を採用できる。本実施例でも、治療室2Bで照射治療を実施中に、治療室2Aにつながるコース切替電磁石7Aの初期化励磁を行う。   Example 1 or Example 2 can be adopted for the initialization excitation of the switching electromagnet in the case of the respiratory synchronization irradiation method. Also in this embodiment, initialization excitation of the course switching electromagnet 7A connected to the treatment room 2A is performed during the irradiation treatment in the treatment room 2B.

また、シンクロトロン11が運転中に電磁石の初期化励磁制御をする際は、シンクロトロン11の偏向電磁石と初期化励磁制御する電磁石を互いに逆相となるように制御しても良い。この場合、図7に示す時間Tl,Tinc,Th,Tdecが、それぞれ、図3に示す、TwとTextの和、Tdea,Tinj,Taccに等しくなるように制御することとなる。呼吸同期照射法を適用したシンクロトロン11の制御を実施しているときに、治療室ビーム輸送装置31の電磁石に初期化励磁制御を実施する場合は、TlならびにTiは可変となる。   In addition, when the excitation excitation control of the electromagnet is performed while the synchrotron 11 is in operation, the deflection electromagnet of the synchrotron 11 and the electromagnet for initialization excitation control may be controlled to be in opposite phases. In this case, the time Tl, Tinc, Th, Tdec shown in FIG. 7 is controlled to be equal to the sum of Tw and Text, Tdea, Tinj, Tacc shown in FIG. When the control of the synchrotron 11 to which the respiratory synchronized irradiation method is applied is performed, when the initialization excitation control is performed on the electromagnet of the treatment room beam transport device 31, Tl and Ti are variable.

本実施例でも、実施例1及び2と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施例では、シンクロトロン11の一運転周期の間に、コース切替電磁石7Aは一回の励磁及び減磁を実施しているが、シンクロトロン11の入射,加速及び減速の間であれば、複数回の励磁及び減磁を繰り返す制御をしても良い。これにより、さらに初期化励磁に要する時間を短縮でき、スループットを向上できる。
実施例1乃至3では、2つの治療室及び3つのコース切替電磁石を備える粒子線照射装置としたが、複数の治療室及び複数のコース切替電磁石を備える粒子線照射装置であれば適用することができる。
Also in this embodiment, the same effects as those in Embodiments 1 and 2 can be obtained.
In this embodiment, the course switching electromagnet 7A performs one excitation and demagnetization during one operation cycle of the synchrotron 11. However, during the incidence, acceleration and deceleration of the synchrotron 11. For example, it may be controlled to repeat excitation and demagnetization multiple times. Thereby, the time required for the initialization excitation can be further shortened, and the throughput can be improved.
In Examples 1 to 3, although the particle beam irradiation apparatus including two treatment rooms and three course switching electromagnets is used, any particle beam irradiation apparatus including a plurality of treatment rooms and a plurality of course switching electromagnets may be applied. it can.

本発明の好適な一実施例である実施例1の粒子線照射装置の構成図である。It is a block diagram of the particle beam irradiation apparatus of Example 1 which is one suitable Example of this invention. (a)シンクロトロン11の偏向電磁石の磁場強度の時間変化を示し、(b)出射用高周波電圧の時間変化を示す図である。(A) The time change of the magnetic field intensity of the deflection electromagnet of the synchrotron 11 is shown, (b) It is a figure which shows the time change of the high frequency voltage for extraction. 呼吸同期照射の適用時の(a)呼吸検出信号、(b)呼吸ゲート信号、(c)シンクロトロン11の偏向電磁石の磁場強度変化と、(d)出射ビーム電流値の時間変化を示す図である。(A) Respiration detection signal, (b) Respiration gate signal, (c) Change in magnetic field strength of deflecting electromagnet of synchrotron 11, and (d) Time change of output beam current value when applying respiration synchronization irradiation. is there. 磁性体における、磁束密度と磁界の関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the magnetic flux density in a magnetic body, and a magnetic field. 初期化励磁制御を実施しない磁性体における、磁界変化に対する磁束密度の応答を示した図である。It is the figure which showed the response of the magnetic flux density with respect to the magnetic field change in the magnetic body which does not implement initialization excitation control. 初期化励磁制御を実施した磁性体における、磁界変化に対する磁束密度の応答を示した図である。It is the figure which showed the response of the magnetic flux density with respect to the magnetic field change in the magnetic body which implemented initialization excitation control. 初期化励磁制御実施時の切替電磁石の磁場強度の時間変化を示す図でである。It is a figure which shows the time change of the magnetic field intensity of the switching electromagnet at the time of initialization excitation control implementation. 実施例1の粒子線照射装置の制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control system of the particle beam irradiation apparatus of Example 1. FIG. 治療室ビーム輸送系31の初期化励磁制御開始時の処理を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the process at the time of the initialization excitation control start of the treatment room beam transport system 31. FIG. (a)シンクロトロン11の偏向電磁石の磁場強度の時間変化を示し、(b)治療室ビーム輸送系31の初期化励磁制御時の磁場強度の時間変化を示す図である。(A) It is a figure which shows the time change of the magnetic field strength of the deflection electromagnet of the synchrotron 11, and (b) shows the time change of the magnetic field strength at the time of the initialization excitation control of the treatment room beam transport system 31. 治療室2の制御モード間の状態遷移図を示す。The state transition diagram between the control modes of the treatment room 2 is shown. 治療室2が待機モードから準備モードに遷移する時の処理を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a process when the treatment room 2 changes from standby mode to preparation mode. 治療室2が準備モードから照射モードに遷移する時の処理を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a process when the treatment room 2 changes from a preparation mode to irradiation mode. 治療室2が照射モードから準備モードに遷移する時の処理を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a process when the treatment room 2 changes from irradiation mode to preparation mode. 本発明の他の実施例である粒子線照射装置の構成図である。It is a block diagram of the particle beam irradiation apparatus which is the other Example of this invention. 本発明の好適な一実施例である実施例1における(a)シンクロトロンの偏向電磁石の励磁量、(b)シンクロトロンからの出射ビーム、(c)コース切替電磁石7Aの励磁量、(d)コース切替電磁石7Bの励磁量の時間変化を示す図である。(A) Excitation amount of the synchrotron deflecting electromagnet, (b) Outgoing beam from the synchrotron, (c) Excitation amount of the course switching electromagnet 7A in Embodiment 1 which is a preferred embodiment of the present invention, (d) It is a figure which shows the time change of the excitation amount of the course switching electromagnet 7B. 本発明の他の実施例における(a)シンクロトロンの偏向電磁石の励磁量、(b)シンクロトロンからの出射ビーム、(c)コース切替電磁石7Aの励磁量、(d)コース切替電磁石7Bの励磁量の時間変化を示す図である。In another embodiment of the present invention, (a) the excitation amount of the synchrotron deflecting electromagnet, (b) the outgoing beam from the synchrotron, (c) the excitation amount of the course switching electromagnet 7A, and (d) the excitation of the course switching electromagnet 7B. It is a figure which shows the time change of quantity. 本発明の他の実施例における(a)シンクロトロンの偏向電磁石の励磁量、(b)シンクロトロンからの出射ビーム、(c)コース切替電磁石7Aの励磁量、(d)コース切替電磁石7Bの励磁量、(e)呼吸同期信号の時間変化を示す図である。In another embodiment of the present invention, (a) the excitation amount of the synchrotron deflecting electromagnet, (b) the outgoing beam from the synchrotron, (c) the excitation amount of the course switching electromagnet 7A, and (d) the excitation of the course switching electromagnet 7B. It is a figure which shows the time change of quantity and (e) respiration synchronous signal.

符号の説明Explanation of symbols

1 イオンビーム発生装置
2A,2B,2C 治療室
11 シンクロトロン
12 出射用高周波電極
24A,24B、24C 照射装置
30 加速器ビーム輸送装置
31A,31B,31C 治療室ビーム輸送装置
40 制御装置
51 出射電極電源装置
52A,52B 電磁石電源装置
401 医師用端末
402 治療計画システム
403 スケジューラ
410 全系サーバ
411 インターロックシステム
412 タイミングシステム
413 呼吸同期システム
414 記憶装置
421 シンクロトロン制御システム
422A,422B コース切替電磁石制御システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion beam generator 2A, 2B, 2C Treatment room 11 Synchrotron 12 High frequency electrode for extraction 24A, 24B, 24C Irradiation device 30 Accelerator beam transport device 31A, 31B, 31C Treatment room beam transport device 40 Control device 51 Extraction electrode power supply device 52A, 52B Electromagnet power supply 401 Doctor's terminal 402 Treatment planning system 403 Scheduler 410 Whole system server 411 Interlock system 412 Timing system 413 Respiration synchronization system 414 Storage device 421 Synchrotron control system 422A, 422B Course switching electromagnet control system

Claims (11)

荷電粒子ビームを入射,加速及び出射する加速器と、
複数の治療室のそれぞれに設置され、前記荷電粒子ビームを照射対象に出射する照射装置と、
前記加速器から出射された前記荷電粒子ビームを前記照射装置に輸送するビーム輸送装置とを備え、
前記ビーム輸送装置は、第1の前記照射装置に前記荷電粒子ビームを輸送するように、前記荷電粒子ビームのビーム軌道を切り替える複数の切替電磁石を有し、
前記加速器が前記荷電粒子ビームを出射しているときに、前記荷電粒子ビームを前記第1照射装置に輸送するように前記切替電磁石を制御し、
前記加速器が前記荷電粒子ビームを入射及び加速しているときに、他の前記照射装置につながる他の前記切替電磁石を励磁し、その後に減磁する制御を行う制御装置を備えることを特徴とする粒子線照射装置。
An accelerator for entering, accelerating and exiting a charged particle beam;
An irradiation device installed in each of a plurality of treatment rooms and emitting the charged particle beam to an irradiation target;
A beam transport device that transports the charged particle beam emitted from the accelerator to the irradiation device;
The beam transport device has a plurality of switching electromagnets that switch a beam trajectory of the charged particle beam so as to transport the charged particle beam to the first irradiation device,
Controlling the switching electromagnet to transport the charged particle beam to the first irradiation device when the accelerator is emitting the charged particle beam;
When the accelerator is injecting and accelerating the charged particle beam, the accelerator further includes a control device that excites the other switching electromagnet connected to the other irradiation device and performs demagnetization thereafter. Particle beam irradiation device.
前記制御装置は、
前記加速器が前記荷電粒子ビームを入射及び加速しているときに、前記他の切替電磁石を飽和磁場強度まで励磁し、その後に減磁することを特徴とする請求項1に記載の粒子線治療装置。
The control device includes:
2. The particle beam therapy system according to claim 1, wherein when the accelerator is injecting and accelerating the charged particle beam, the other switching electromagnet is excited to a saturation magnetic field strength and then demagnetized. .
前記制御装置は、
前記励磁及び前記減磁を繰り返すように前記他の切替電磁石を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の粒子線照射装置。
The control device includes:
The particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the other switching electromagnet is controlled to repeat the excitation and the demagnetization.
前記制御装置は、
前記加速する際に前記加速器に用いられる偏向電磁石の磁場強度を第1磁場強度まで増加し、前記荷電粒子ビームを前記加速器から出射した後に、前記偏向電磁石の磁場強度をさらに第2磁場強度まで増加し、その後に前記偏向電磁石の減磁を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の粒子線治療装置。
The control device includes:
When accelerating, the magnetic field strength of the deflection electromagnet used in the accelerator is increased to the first magnetic field strength, and after the charged particle beam is emitted from the accelerator, the magnetic field strength of the deflection electromagnet is further increased to the second magnetic field strength. The particle beam therapy system according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetism of the deflecting electromagnet is demagnetized thereafter.
前記ビーム輸送装置は、
前記加速器に接続される第1ビーム輸送装置と、
前記第1ビーム輸送装置から分岐し、それぞれの前記照射装置に接続される複数の第2ビーム輸送装置を有し、
前記制御装置は、
前記加速器が前記荷電粒子ビームを入射及び加速しているときに、前記他の照射装置に接続される前記第2ビーム輸送装置の電磁石を励磁し、その後に減磁する制御を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の粒子線治療装置。
The beam transport device comprises:
A first beam transport device connected to the accelerator;
A plurality of second beam transport devices branched from the first beam transport device and connected to the respective irradiation devices;
The control device includes:
When the accelerator is injecting and accelerating the charged particle beam, the electromagnet of the second beam transport device connected to the other irradiation device is excited and then demagnetized. The particle beam therapy system according to any one of claims 1 to 4.
前記複数の治療室毎に、入室する患者の順番を管理する第1スケジューラと、
前記荷電粒子ビームを輸送する前記治療室の順番を管理する第2スケジューラとを有し、
前記第1スケジューラは、入室する患者の患者情報を前記制御装置に送信し、
前記第2スケジューラは、次に前記荷電粒子ビームを輸送する前記治療室の情報を前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、受信した前記患者情報及び前記治療室の情報に基づいて、この治療室につながる前記切替電磁石及びこの治療室につながる第2ビーム輸送装置に備えられる電磁石を励磁し、その後に減磁する制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の粒子線照射装置。
A first scheduler for managing the order of patients entering each of the plurality of treatment rooms;
A second scheduler for managing the order of the treatment rooms for transporting the charged particle beam;
The first scheduler transmits patient information of a patient entering the room to the control device,
The second scheduler then sends information about the treatment room that transports the charged particle beam to the controller,
Based on the received patient information and treatment room information, the control device excites the switching electromagnet connected to the treatment room and the electromagnet provided in the second beam transport device connected to the treatment room, and then decreases the electromagnet. The particle beam irradiation apparatus according to claim 5, wherein magnetizing control is performed.
荷電粒子ビームを入射,加速及び出射する加速器から出射した前記荷電粒子ビームを、切替電磁石を用いて複数の照射装置のうちいずれか一つの第1照射装置に輸送する粒子線照射装置の運転方法であって、
前記加速器が前記荷電粒子ビームを出射しているときに、前記荷電粒子ビームを前記第1照射装置に輸送するように前記切替電磁石を制御し、
前記加速器が前記荷電粒子ビームを入射,加速しているときに、他の前記照射装置につながる他の前記切替電磁石を励磁し、その後に減磁することを特徴とする粒子線照射装置の運転方法。
A method of operating a particle beam irradiation apparatus that transports the charged particle beam emitted from an accelerator that enters, accelerates, and emits a charged particle beam to any one first irradiation apparatus among a plurality of irradiation apparatuses using a switching electromagnet. There,
Controlling the switching electromagnet to transport the charged particle beam to the first irradiation device when the accelerator is emitting the charged particle beam;
A method of operating a particle beam irradiation apparatus, wherein when the accelerator is incident and accelerating the charged particle beam, another switching electromagnet connected to another irradiation apparatus is excited and then demagnetized. .
前記加速器が前記荷電粒子ビームを入射及び加速しているときに、前記他の切替電磁石を飽和磁場強度まで励磁し、その後にゼロまで減磁することを特徴とする請求項7に記載の粒子線照射装置の運転方法。   8. The particle beam according to claim 7, wherein when the accelerator is incident and accelerating the charged particle beam, the other switching electromagnet is excited to a saturation magnetic field strength and then demagnetized to zero. Operation method of the irradiation device. 前記切替電磁石の励磁及び減磁を、複数回繰り返すことを特徴とする請求項7又は8に記載の粒子線照射装置の運転方法。   The method of operating a particle beam irradiation apparatus according to claim 7 or 8, wherein excitation and demagnetization of the switching electromagnet are repeated a plurality of times. 前記加速器に用いられる偏向電磁石の磁場強度を、前記荷電粒子ビームを前記加速器から出射した後に、前記偏向電磁石の飽和磁場強度まで増加させ、その後に減磁することを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の粒子線照射装置の運転方法。   10. The magnetic field strength of a deflecting electromagnet used in the accelerator is increased to a saturation magnetic field strength of the deflecting electromagnet after the charged particle beam is emitted from the accelerator, and then demagnetized. The operation method of the particle beam irradiation apparatus of any one of these. 荷電粒子ビームを入射,加速及び出射する加速器から出射した前記荷電粒子ビームを、切替電磁石を用いて複数の照射装置のうち、照射モードの第1照射装置に輸送する粒子線照射装置の運転方法であって、
前記加速器が前記荷電粒子ビームを出射しているときに、前記荷電粒子ビームを前記第1照射装置に輸送するように前記切替電磁石を制御し、
前記加速器が前記荷電粒子ビームを入射,加速しているときに、他の前記照射装置につながる他の前記切替電磁石を励磁し、その後に減磁して初期化励磁することを特徴とする粒子線照射装置の運転方法。
In the operation method of the particle beam irradiation apparatus for transporting the charged particle beam emitted from the accelerator for injecting, accelerating and emitting the charged particle beam to the first irradiation apparatus in the irradiation mode among the plurality of irradiation apparatuses using a switching electromagnet. There,
Controlling the switching electromagnet to transport the charged particle beam to the first irradiation device when the accelerator is emitting the charged particle beam;
A particle beam characterized by exciting the switching electromagnet connected to another irradiation device when the accelerator is incident and accelerating the charged particle beam, and then demagnetizing and initializing the switching magnet. Operation method of the irradiation device.
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