JP2011005096A - Corpuscular beam irradiation controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子ビームを用いてガンや腫瘍等を治療する粒子線照射制御装置に関し、特に荷電粒子ビームの軌道補正に関する。 The present invention relates to a particle beam irradiation control apparatus that treats a cancer, a tumor, or the like using a charged particle beam, and more particularly to a charged particle beam trajectory correction.
癌などの治療方法として、粒子線である陽子または炭素イオンなどの荷電粒子ビームを患者の患部に照射する方法が知られている。粒子線照射システムは、粒子線発生装置，ビーム輸送系，照射装置及び粒子線照射制御装置を備える。荷電粒子ビーム発生装置は円形加速器（シンクロトロン又はサイクロトロン）を有し、この円形加速器が周回軌道に沿って周回するイオンビームを所定のエネルギーまで加速させる。目標のエネルギーまで加速された荷電粒子ビームは、ビーム輸送系を経て照射装置に輸送され、照射装置から出射される。粒子線照射制御装置は、円形加速器を制御する加速器制御装置，ビーム輸送系を制御する輸送系制御装置及び照射装置を制御する照射制御装置を有する。 As a method for treating cancer or the like, a method of irradiating an affected area of a patient with a charged particle beam such as protons or carbon ions which are particle beams is known. The particle beam irradiation system includes a particle beam generator, a beam transport system, an irradiation device, and a particle beam irradiation control device. The charged particle beam generator has a circular accelerator (synchrotron or cyclotron), and this circular accelerator accelerates an ion beam that circulates along a circular orbit to a predetermined energy. The charged particle beam accelerated to the target energy is transported to the irradiation device through the beam transport system and emitted from the irradiation device. The particle beam irradiation control device includes an accelerator control device that controls a circular accelerator, a transport system control device that controls a beam transport system, and an irradiation control device that controls the irradiation device.
粒子線照射制御装置では、治療計画装置から処方箋データを受信すると、処方箋データの内容から、円形加速器及びビーム輸送系に設定するパラメータのデータベースを検索する。データベースから導出されたパラメータは加速器制御装置や輸送系制御装置及び照射制御装置などの各種制御装置に送信され、荷電粒子ビームを照射するための機器の準備が行われる。 When receiving the prescription data from the treatment planning apparatus, the particle beam irradiation control device searches a database of parameters to be set for the circular accelerator and the beam transport system from the contents of the prescription data. Parameters derived from the database are transmitted to various control devices such as an accelerator control device, a transport system control device, and an irradiation control device, and equipment for irradiating a charged particle beam is prepared.
円形加速器やビーム輸送系に設定するパラメータは、加速器の専門知識を持った技師により治療とは別にビーム照射を行う事により作成，登録されたものである。特許文献１は、輸送系パラメータのひとつであるビーム軌道を制御するステアリング電磁石電流値の調整について開示している。具体的には、特許文献１は、荷電粒子ビームの通過位置を検出する第１ビーム位置検出器及び第２ビーム位置検出器を照射装置に設置し、この第１ビーム位置検出器及び第２ビーム位置検出器の検出結果と補正アルゴリズムを用いて荷電粒子ビームが所定のビーム軌道となる補正値を求め、ステアリング電磁石に励磁する励磁電流値を調整している。 The parameters set for the circular accelerator and the beam transport system are created and registered by performing beam irradiation separately from treatment by an engineer with expertise in accelerators. Patent Document 1 discloses adjustment of a steering electromagnet current value for controlling a beam trajectory that is one of transport system parameters. Specifically, in Patent Document 1, a first beam position detector and a second beam position detector for detecting a passing position of a charged particle beam are installed in an irradiation apparatus, and the first beam position detector and the second beam are detected. Using a detection result of the position detector and a correction algorithm, a correction value for the charged particle beam to be a predetermined beam trajectory is obtained, and an excitation current value for exciting the steering electromagnet is adjusted.
上述したようにビーム軌道に関わる輸送系パラメータのデータベースの作成は、加速器技師により行われているが、近年、治療が多様化し、より正確な照射が要求されるようになったことで、加速器に求められるビームも精度の高いものとなり、それに応じて治療用の加速器・輸送系パラメータも膨大な組数を準備しなければならない。 As mentioned above, the database of transport system parameters related to the beam trajectory has been created by accelerator engineers, but in recent years, treatment has become diversified and more accurate irradiation has been required. The required beam is also highly accurate, and accordingly, a large number of sets of accelerator and transport system parameters for treatment must be prepared.
一方、加速器・輸送系本体を設置した建屋が変動した場合など各機器状態が徐々に変化していくと、加速器から出射されるビーム軌道も徐々に変化していくため、膨大な数の治療用輸送系パラメータを定期的に検証，調整を行う必要があり、これには多大な時間と労力を要することとなる。 On the other hand, the beam trajectory emitted from the accelerator gradually changes as the state of each device gradually changes, such as when the building where the accelerator / transport system body is installed fluctuates. It is necessary to periodically verify and adjust the transport system parameters, which takes a lot of time and effort.
粒子線照射システムは、ビーム軌道が徐々に変動している場合、ビーム位置異常，平坦度異常などのアラームを発生させる安全装置を有し、この安全装置によってビーム軌道がずれていることが判明する。その場合には、治療を一旦中断して加速器技師によるビーム調整を行うか、または、加速器技師がいない場合には治療を中止するしかないが、いずれにしろ、治療中にビーム軌道の異常が検出された場合、稼働率が低下する可能性がある。 The particle beam irradiation system has a safety device that generates alarms such as abnormal beam position and flatness when the beam trajectory is gradually changing, and it is found that the beam trajectory is shifted by this safety device. . In that case, treatment can be interrupted and the beam adjusted by the accelerator engineer, or if there is no accelerator engineer, the treatment can only be stopped, but in any case, an abnormality in the beam trajectory is detected during the treatment. If this happens, the operating rate may decrease.
本発明の目的は、ビーム軌道に関するパラメータ検証・調整時間を削減することにより加速器技師の負担を軽減し、稼働率を向上させることである。 An object of the present invention is to reduce the burden on the accelerator engineer by reducing the parameter verification / adjustment time related to the beam trajectory and to improve the operating rate.
上記目的を達成するための手段として、本発明の粒子線照射制御装置では、治療シーケンスの中にビーム軌道補正計算処理を組み込み、自動的に輸送系パラメータのデータベースを更新する仕組みを備えるものとする。 As a means for achieving the above object, the particle beam irradiation control apparatus of the present invention includes a mechanism for incorporating a beam trajectory correction calculation process into a treatment sequence and automatically updating a transport system parameter database. .
ここで言う治療シーケンスとは、粒子線照射制御装置が治療計画装置から患者処方箋データを受け取った後からビーム照射が完了するまでの一連の処理を言う。 The treatment sequence here refers to a series of processes from when the particle beam irradiation control device receives patient prescription data from the treatment planning device to when the beam irradiation is completed.
本発明によれば、荷電粒子ビームのビーム軌道に関するパラメータ検証・調整時間が削減され、システム稼働率が向上する。 According to the present invention, parameter verification / adjustment time related to the beam trajectory of the charged particle beam is reduced, and the system operation rate is improved.
以下、本発明の一実施形態の粒子線照射システムである粒子線治療システムを図面を用いて説明する。 Hereinafter, a particle beam therapy system which is a particle beam irradiation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は本発明の一実施の形態に係わる粒子線治療システムの全体を示す図である。本実施形態において、粒子線治療システムは次のように構成される。 FIG. 1 is a diagram showing an entire particle beam therapy system according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the particle beam therapy system is configured as follows.
本実施の形態の粒子線治療システムは、図１に示すように、荷電粒子ビーム発生装置（粒子線発生装置）１と、荷電粒子ビーム発生装置１の下流側に接続された第１ビーム輸送系２と、第１ビーム輸送系２から分岐した第２ビーム輸送系３を持つ回転ガントリー４を有している。
As shown in FIG. 1, the particle beam therapy system according to the present embodiment includes a charged particle beam generator (particle beam generator) 1 and a first beam transport system connected to the downstream side of the charged particle beam generator 1. 2 and a rotating gantry 4 having a second
荷電粒子ビーム発生装置１は、イオン源を備えた直線加速器５及びシンクロトロン６を有し、シンクロトロン６は、高周波印加装置７を有している。高周波印加装置７は、シンクロトロン６の周回軌道に配置された高周波印加電極９と高周波電源１０とを開閉スイッチ１１にて接続して構成される。直線加速器５はイオン源で発生したイオン（例えば、陽子イオン，炭素イオン等）を加速してイオンビーム（粒子線）を生成し、このイオンビームをシンクロトロン６に入射する。荷電粒子ビームであるそのイオンビームはシンクロトロン６内を周回して加速され、必要なエネルギーが与えられると、予め設定されたエネルギーまで加速される。イオンビームのエネルギーは患者体内の患部の深さに合わせて決定される。シンクロトロン６内を周回するイオンビームに必要なエネルギーが与えられると、高周波電源１０からの出射用の高周波が、閉じられた開閉スイッチ１１を経て高周波印加電極９に達し、高周波印加電極９よりイオンビームに印加される。安定限界内で周回しているイオンビームは、この高周波の印加によって安定限界外に移行し、出射用デフレクタ１２を通ってシンクロトロン６をから出射される。イオンビームの出射の際には、シンクロトロン６に設けられた四極電磁石１３及び偏向電磁石１４に導かれる電流が電流設定値に保持され、安定限界もほぼ一定に保持されている。開閉スイッチ１１を開いて高周波印加電極９への高周波電力の印加を停止することによって、シンクロトロン６からのイオンビームの出射が停止される。
The charged particle beam generator 1 includes a
シンクロトロン６から出射されたイオンビーム（以下、ビームという）は、第１ビーム輸送系２により下流側へと輸送される。第１ビーム輸送系２は、ステアリング電磁石１７Ａ，１７Ｂ、及び偏向電磁石１６を有する。第１ビーム輸送系２に導入された粒子線は、偏向電磁石１６を経由して第２ビーム輸送系３及び回転ガントリー４に導入される。第２ビーム輸送系３は回転ガントリー４に取り付けられており、ビーム進行方向上流側よりステアリング電磁石１７Ｃ，１７Ｄ，偏向電磁石１９Ａ，ステアリング電磁石１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，偏向電磁石１９Ｂ，１９Ｃを有している。
An ion beam (hereinafter referred to as a beam) emitted from the synchrotron 6 is transported downstream by the first
ここで、ステアリング電磁石１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄは、第２ビーム輸送系３と回転ガントリー４を取り合い点におけるビーム軌道を調整するために用いられる。これに対し、ステアリング電磁石１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄは、照射ノズル２１でのビーム軌道の調整するために用いられる。また、ステアリング電磁石１７Ａ，１７Ｄ，１８Ａ，１８Ｄは、通過するイオンビームを偏向してビーム軌道の水平方向を調整し、ステアリング電磁石１７Ｂ，１７Ｃ，１８Ｂ，１８Ｃは、通過するイオンビームを偏向してビーム軌道の垂直方向を調整する。
Here, the
第２ビーム輸送系３に導入された粒子線はこれらの電磁石を経由して回転ガントリー４の回転胴に設置された二重散乱体方式の照射ノズル（照射装置）２１へと輸送される。照射ノズル２１内には、上流から、プロファイルモニタ２３，第２散乱体２４，平坦度モニタ２５，線量モニタ２６，ノズルビームストッパー２７が設置されている。患者に粒子線を照射する場合、ノズルビームストッパー２７がビーム軌道上から離れた位置に移動されている。ノズルビームストッパー２７の動作については後述する。照射ノズル２１に入射した粒子線は、ビーム軌道上に設置されたプロファイルモニタ２３，第２散乱体２４，平坦度モニタ２５，線量モニタ２６を通り、所定のイオンビーム２２に形成された後、照射ノズル２１から出射され、患者３０体内の患部に照射される。
The particle beam introduced into the second
また、本実施形態の粒子線照射装置は制御を行うための照射制御装置３５を備えている。この照射制御装置３５は、図１に示すとおり、中央制御装置５０，ノズル制御装置５１，加速器制御装置５３，輸送系制御装置５４を備える。中央制御装置５０は、ノズル制御装置５１，加速器制御装置５３及び輸送系制御装置５４に接続される。また、中央制御装置５０が治療計画装置４０に接続され、治療計画装置４０から送信される治療計画データを受信する。ノズル制御装置５１は、照射ノズル２１内に設置されたプロファイルモニタ２３，第２散乱体２４，平坦度モニタ２５，線量モニタ２６，ノズルビームストッパー２７を制御する。加速器制御装置５３は、シンクロトロン６を構成する各機器を制御する。輸送系制御装置５４は、第１ビーム輸送系及び第２ビーム輸送系を構成する各機器を制御する。ヒューマンインターフェイス端末（ＨＭＩ端末）３２が中央制御装置５０に接続される。
Moreover, the particle beam irradiation apparatus of this embodiment is provided with the
図３に示すように、中央制御装置５０には、処方箋データ受信部２０１，治療シーケンス進行管理処理部２０２，ノズル機器パラメータ検索処理部２０３，ノズル機器パラメータデータベース２０５，ノズル機器パラメータ送信部２０６，ノズルモニタデータ受信部２０７，加速器パラメータ検索処理部２１０，加速器・輸送系パラメータデータベース（記憶装置）２１１，ビーム軌道補正処理部２１２，加速器パラメータデータ送信部２１３が備えられる。処方箋データ受信部２０１が治療計画装置４０に接続され、治療計画装置４０から送信された処方箋データを受信する。ノズル機器パラメータ送信部２０６及びノズルモニタデータ受信部２０７がノズル制御装置５１に接続される。加速器パラメータデータ送信部２１３が加速器制御装置５３及び輸送系制御装置５４に接続される。
As shown in FIG. 3, the
次に、本実施例の特徴である治療シーケンスと照射制御装置の動作について、図１〜図３、及び図４（ａ），図４（ｂ）のフローを用いて説明する。 Next, the treatment sequence and the operation of the irradiation control apparatus, which are the features of this embodiment, will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and the flowcharts of FIGS. 4 (a) and 4 (b).
図３において、中央制御装置５０は、これから治療を行う患者に関する治療計画データ（処方箋データ）を治療計画装置４０から、処方箋データ受信部２０１で受け取ると、受信したデータを治療シーケンス進行管理処理部２０２に渡す。この処方箋データには、治療室や回転ガントリーの角度，患部の深さ（ビームエネルギー），照射野サイズなどの情報が含まれる（図４（ａ）Ｆ０９０）。
In FIG. 3, when the
治療シーケンス進行管理処理部２０２は、処方箋データをノズル機器パラメータ検索処理部２０３に渡す。ノズル機器パラメータ検索処理部２０３は、治療用に作成されたノズル機器パラメータデータベース２０５から検索し、ノズル制御装置５１に送信するデータを導出する。ノズル制御装置５１に送信されるパラメータとしては、照射ノズル２１内に設置されたプロファイルモニタ２３や平坦度モニタ２５などのビーム計測値に対する許容値などがある（図４（ａ）Ｆ１００）。
The treatment sequence progress
ノズル機器パラメータ検索処理部２０３は、データベースから検索したパラメータをノズル機器パラメータ送信部２０６に渡し、ノズル制御装置５１に送信する（図４（ａ）Ｆ１１０）。
The nozzle device parameter
次に、ノズル制御装置５１は、照射ノズル２１内の下流部にあるノズルビームストッパー２７を挿入し、患者にビームが当たらない状態とする。これは、治療照射の前にビームチェック用照射（図４（ａ）Ｆ１３０〜Ｆ１４０）を行うためのものである（図４（ａ）Ｆ１１５）。
Next, the
治療シーケンス進行管理処理部２０２は、処方箋データを加速器パラメータ検索処理部２１０に渡す。加速器パラメータ検索処理部２１０は、処方箋データのうち、治療室，回転ガントリーの角度，患部の深さ（ビームエネルギー）をキーとして、治療用に作成された加速器・輸送系パラメータデータベース２１１を検索し、加速器パラメータデータ送信部２１３を介して、加速器制御装置５３、及び輸送系制御装置５４に送信するパラメータを導出する（図４（ａ）Ｆ１２０）。
The treatment sequence progress
加速器・輸送系パラメータデータベース２１１には、シンクロトロン６や第１ビーム輸送系２，第２ビーム輸送系３に設置された各機器を制御するパラメータが登録されているが、本実施例に関係するビーム軌道を決めるステアリング電磁石１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄのパラメータのデータベース構造について図５にて説明する。
In the accelerator / transport
ステアリング電磁石１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄの電流設定値は、治療室，ビームエネルギー（患部の深さ），回転ガントリーの角度に依存して変える必要があるため、治療室の数，治療で使用するビームエネルギーの数，回転ガントリーの角度数の組合せ数分を治療に使用するデータベースとして登録しておく必要がある。
The current setting values of the
例えば、治療室が３部屋，ビームエネルギーが１０種類，回転ガントリーが１度毎３６０ケース分の場合には、この４つのステアリング電磁石のパラメータは、３部屋×１０エネルギー×３６０ケース＝１０８００ケースを準備することとなる。 For example, if there are 3 treatment rooms, 10 types of beam energy, and 360 gantry rotations for 360 cases per degree, the parameters of these four steering magnets are 3 rooms x 10 energy x 360 cases = 10800 cases Will be.
図６は、患者処方箋データが、治療室２，ビームエネルギー７０ＭｅＶ，回転ガントリー角度２７０度の場合にデータ検索を表しているものである。
FIG. 6 shows data retrieval when the patient prescription data is
以上のようにして、シンクロトロン６や第１ビーム輸送系２，第２ビーム輸送系３に設置された各機器を制御する全てのパラメータが導出されると、それらのパラメータは、加速器パラメータデータ送信部２１３に渡される。加速器パラメータデータ送信部２１３は、データを受け取ると、加速器に係わるパラメータを加速器制御装置５３へ送信し、輸送系に係わるパラメータを輸送系制御装置５４に送信する（図４（ａ）Ｆ１３０）。
As described above, when all the parameters for controlling each device installed in the synchrotron 6 and the first
図５，図６に挙げたステアリング電磁石電流設定値は、輸送系制御装置５４に送られる。
The steering electromagnet current set value shown in FIGS. 5 and 6 is sent to the
加速器制御装置５３，輸送系制御装置５４は、受信したパラメータを元に各機器に対する制御を開始し、ビームが出射できる状態（加速器セットアップ完了）となる（図４（ａ）Ｆ１３５）。
The
加速器セットアップが完了すると、セラピストはビームチェック用照射を開始するために、ＨＭＩ端末３２の入力装置からビームチェック用の照射開始信号を入力する。ＨＭＩ端末３２は、照射開始信号を中央制御装置５０に送信する。中央制御装置５０は、照射開始信号を受信すると、各制御装置に、ビームチェック用の照射開始のための指令信号を出力する。ノズル制御装置５１は、この指令信号を受信すると、照射ノズル２１内のノズルビームストッパー２７をビーム軌道上に移動して設置する。その後、イオンビームの照射を開始する（図４（ｂ）Ｆ１４０）。ビームチェック用照射の目的は、患者にビームを治療照射を行う前に、ノズルビームストッパー２７を挿入し患者にビームがあたらない状態として、治療照射と同じ条件にしてビームを出射することで、ビーム軌道などを検証し、治療の安全性を確保する事にある。
When the accelerator setup is completed, the therapist inputs a beam check irradiation start signal from the input device of the
一定の線量のビームが照射されるとビームチェック用照射を完了する。（図４（ｂ）Ｆ１４５）この時に照射する線量は、ビームが検証が可能な量であればよいので治療照射に比べ極めて少量のものでよい。 When a beam with a certain dose is irradiated, the beam check irradiation is completed. (FIG. 4 (b) F145) The dose to be irradiated at this time may be an extremely small amount as compared with the therapeutic irradiation because the beam can be verified.
ビームチェック用照射が完了すると、プロファイルモニタ２３は、ビームチェック用照射で計測したデータをノズル制御装置５１に送信する。ノズル制御装置５１は受信したデータからＸ軸ビーム位置（重心）とＹ軸ビーム位置（重心）を計算し、計算結果を中央制御装置に送信する。また、ノズル制御装置５１は、中央制御装置５０から受け取ったノズルプロファイルモニタ判定用の許容値とビーム位置を比較し、計算結果が許容値をオーバしている場合には、ビーム位置異常のアラーム信号を中央制御装置に送信する（図４（ｂ）Ｆ１４８）。
When the beam check irradiation is completed, the profile monitor 23 transmits data measured by the beam check irradiation to the
同様に、ビームチェック用照射が完了すると、平坦度モニタ２５はビームチェック用照射で計測したデータをノズル制御装置５１に送信する。ノズル制御装置５１は受信したデータからＸ軸チャージバランスとＹ軸チャージバランスを計算し、計算結果を中央制御装置に送信する。また、ノズル制御装置５１は、中央制御装置５０から受け取った平坦度モニタチャージバランス判定用の許容値と計算したチャージバランスを比較し、計算結果が許容値をオーバしている場合には、平坦度モニタチャージバランス異常のアラーム信号を中央制御装置５０に送信する。
Similarly, when the beam check irradiation is completed, the flatness monitor 25 transmits data measured by the beam check irradiation to the
中央制御装置５０は、ビームチェック用照射が完了するとノズルモニタデータ受信部２０７で受信したデータから、ビーム軌道に異常があるかどうかを判定する。判定処理は、プロファイルモニタ２３からのビーム重心位置異常のアラームと平坦度モニタのチャージバランス異常のアラームがあるかどうかによって行い、何れかのアラームが発生していればビーム軌道異常とみなす（図４（ｂ）Ｆ１５０）。
When the beam check irradiation is completed, the
ビーム軌道に異常がある場合、治療シーケンス進行管理処理部２０２は、ビーム軌道補正処理部２１２を実行要求する。ビーム軌道補正処理部２１２は、ノズルモニタデータ受信部でプロファイルモニタ２３から受信したＸ軸ビーム位置，Ｙ軸ビーム位置、及び、平坦度モニタから受信したＸ軸チャージバランス及びＹ軸チャージバランスを使用して、ビーム軌道補正計算処理を行い、４つのステアリング電磁石１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄの電流設定値の補正量を計算する（図４（ｂ）Ｆ１６０）。
When there is an abnormality in the beam trajectory, the treatment sequence progress
以下にビーム補正計算の内容について説明する。
（１）平坦度モニタ２５で計測したチャージバランスから第２散乱体２４でのビーム位置
を算出する。ここでいうチャージバランスとは、散乱した粒子の電荷量分布のこと
を示す。チャージバランスと第２散乱体２４でのビーム位置の関係は線形となり、
この関係を予め求めておく。チャージバランスのＸ方向，Ｙ方向の計測値をそれぞ
れＸdm，Ｙdm，チャージバランスと第２散乱体２４でのビーム位置から決まる係数
をＣLX，ＣLYとすると、第２散乱体でのビーム位置は以下の式で求まる。
Ｘ2＝ＣLX＊Ｘdm
Ｙ2＝ＣLY＊Ｙdm
（２）（１）にて得られたビーム位置Ｘ2，Ｙ2とプロファイルモニタ２３でのビー
ム位置Ｘ1，Ｙ1を用いて、ビーム勾配を算出する。ここでＬは、ノズルプロファイ
ルモニタと第２散乱体の距離である。
Ｘ1′＝（Ｘ2−Ｘ1）／Ｌ
Ｙ2′＝（Ｙ2−Ｙ1）／Ｌ
（３）ビーム位置，ビーム勾配からステアリング電磁石のキック量［mrad］を算出する。
目標ビーム位置，目標ビーム勾配をそれぞれ、（Ｘ0，Ｙ0），（Ｘ0′，Ｙ0′）す
ると水平方向，垂直方向のキック量は以下の式で求められる。キック量とは、ビー
ム軌道補正のためにビームに与える偏向量（角度変化量）である。ここで、ＭH，
ＭVは２×２の行列でコース毎に異なる値である。
る。
ΔＩH1＝ＣH×ＣP×ｋh1
ΔＩH2＝ＣH×ＣP×ｋh2
ΔＩV1＝ＣV×ＣP×ｋv1
ΔＩV2＝ＣV×ＣP×ｋv2
The contents of the beam correction calculation will be described below.
(1) The beam position at the
This relationship is obtained in advance. If the measured values of the charge balance in the X and Y directions are X dm and Y dm , and the coefficients determined from the charge balance and the beam position at the
X 2 = C LX * X dm
Y 2 = C LY * Y dm
(2) The beam gradient is calculated using the beam positions X 2 and Y 2 obtained in (1) and the beam positions X 1 and Y 1 on the
X 1 '= (X 2 -X 1 ) / L
Y 2 '= (Y 2 -Y 1) / L
(3) The steering magnet kick amount [mrad] is calculated from the beam position and beam gradient.
When the target beam position and target beam gradient are (X 0 , Y 0 ) and (X 0 ′, Y 0 ′), respectively, the kick amounts in the horizontal direction and the vertical direction can be obtained by the following equations. The kick amount is the deflection amount (angle change amount) given to the beam for beam trajectory correction. Where M H ,
M V is different value for each course of 2 × 2 matrix.
ΔI H1 = C H × C P × k h1
ΔI H2 = C H × C P × k h2
ΔI V1 = C V × C P × k v1
ΔI V2 = C V × C P × k v2
ここで、ＣPは粒子の運動エネルギー（ＭｅＶ）であり、以下の式で求まる。
Ｅ0は陽子の静止質量で９３８.２７２３４ＭｅＶ、ｃは光速で２９９，７９２，４５８ｍ／ｓである。 E 0 is the proton's static mass of 938.27234 MeV, and c is the speed of light of 299,792,458 m / s.
また、ＣH，ＣVはそれぞれのステアリング電磁石特性により異なる定数であり、予め計測した電流値とＢＬ積との関係から決定される。
（５）以上により算出したステアリング電磁石の電流補正量を現在の設定値に加算する。
C H and C V are constants that differ depending on the respective steering electromagnet characteristics, and are determined from the relationship between the current value measured in advance and the BL product.
(5) The steering electromagnet current correction amount calculated as described above is added to the current set value.
本実施例では、プロファイルモニタ２３のビーム位置と平坦度モニタ２５のチャージバランスからビーム軌道補正計算を行っているが、補正計算はモニタの種類によらず、２点のビーム位置とその間の距離が判れば計算できる。
In this embodiment, the beam trajectory correction calculation is performed from the beam position of the
以上により算出されたステアリング電磁石１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄの補正後の電流値は、加速器パラメータデータ送信部２１３を経由して、輸送系制御装置５４に送信される。輸送系制御装置５４はステアリング電磁石１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄの補正後の電流設定値を受信すると設定値に従い励磁制御する。（図４（ｂ）Ｆ１７０）ステアリング電磁石電流の励磁電流の実測値が設定値に追従した段階で再度ビームチェック用照射が可能な状態となる。セラピストは再度ビームチェック用照射を行い、照射が完了するとビームの検証が行われる（図４（ｂ）Ｆ１４０〜Ｆ１５０）。
The corrected current values of the
このようにビーム軌道が正常と判定されるまでセラピストはビームチェック用照射を繰り返し行う。（図４（ｂ）Ｆ１４０→Ｆ１４５→Ｆ１５０→Ｆ１６０→Ｆ１４０→Ｆ１４５→Ｆ１５０→…）通常は１回、ビーム軌道補正処理を実行すればビーム軌道は所望の位置に移動する。 In this manner, the therapist repeatedly performs beam check irradiation until it is determined that the beam trajectory is normal. (FIG. 4B) F140.fwdarw.F145.fwdarw.F150.fwdarw.F160.fwdarw.F140.fwdarw.F145.fwdarw.F150.fwdarw.) Normally, once the beam trajectory correction process is executed, the beam trajectory moves to a desired position.
ビーム軌道の判定が正常であれば、ノズル制御装置５１はノズルビームストッパー２７を排出し、患者に直接ビームがあたる状態、即ち治療照射が行える状態とする（図４（ｂ）Ｆ１８０）。
If the determination of the beam trajectory is normal, the
治療照射の準備が完了するとセラピストは、治療照射を開始する（図４（ｂ）Ｆ１９０）。 When the preparation for treatment irradiation is completed, the therapist starts treatment irradiation (FIG. 4 (b) F190).
患者処方箋データにある治療計画線量に達すると治療照射が完了する（図４（ｂ）Ｆ２００）。 When the treatment plan dose in the patient prescription data is reached, treatment irradiation is completed (FIG. 4 (b) F200).
治療照射が完了すると中央制御装置５０のノズルモニタデータ受信部２０７は、ノズル制御装置５１から送信されるプロファイルモニタ２３でのビーム位置と平坦度モニタ２５でのチャージバランスのデータを受信する。これは、ビームチェック用照射完了時の動作（図４（ｂ）Ｆ１４８）と同じである（図４（ｂ）Ｆ２０５）。
When the treatment irradiation is completed, the nozzle monitor
ノズルモニタデータ受信部２０７から受信したデータをビーム軌道補正処理部２１２に渡し、そのデータからビーム軌道補正計算が実行される。これは、ビームチェック用照射でビーム軌道が異常と判定された場合に行う補正計算（図４（ｂ）Ｆ１６０）と同じで動作である（図４（ｂ）Ｆ２１０）。
Data received from the nozzle monitor
補正計算が完了するとビーム軌道補正処理部２１２は補正後のステアリング電磁石電流設定値を加速器・輸送系パラメータデータベース（記憶装置）２１１の今回照射した条件と同じ位置に上書き保存する（図４（ｂ）Ｆ２２０）。
When the correction calculation is completed, the beam trajectory
例えば、図７に示すように、患者処方箋データが、治療室２，ビームエネルギー７０ＭｅＶ，回転ガントリー角度２７０度で治療照射が行われた場合、加速器・輸送系パラメータデータベース２１１は、その条件のデータを補正後の値に更新して記憶する。このように加速器・輸送系パラメータデータベース２１１は、イオンビームの照射終了後に、ステアリング電磁石への励磁電流値のデータを、補正後の補正励磁電流値に基づいて更新して記憶するため、この補正後の値は、次回以降の治療照射でビーム条件が同一となった場合に使用されることになる。
For example, as shown in FIG. 7, when the patient prescription data is the
以上、説明したように本実施例では治療シーケンスの２箇所（ビームチェック用照射でのビーム軌道異常時と治療照射完了時）にビーム軌道補正計算処理が組み込まれているが、その意味について説明する。 As described above, in this embodiment, the beam trajectory correction calculation processing is incorporated in two places of the treatment sequence (when the beam trajectory is abnormal in the beam check irradiation and when the treatment irradiation is completed), and the meaning thereof will be described. .
通常の粒子線における治療では、ある患者に対して、同一のビーム条件での照射を２０日程度に分けて繰り返し行われることが多い。 In usual treatment with particle beams, irradiation under the same beam condition is often repeated for about 20 days for a patient.
このことを踏まえた上で、もし、ビーム軌道の目標位置からのずれ量が日々増加したと仮定し、毎日同一条件で照射が行われた場合のビーム軌道ずれ量変動を図８に示す。治療シーケンスの中で、ビームチェック用照射で異常が発生した場合のみ補正計算を行った場合をケースＡとし、ビームチェック用照射で異常が発生した場合及び治療完了時の２箇所で補正計算を行った場合をケースＢとする。図８において、ＢＣ１はビームチェック用照射１回目、ＢＣ２はビームチェック用照射２回目、ＴＸは治療照射を表す。また、●，■は各照射におけるモニタの計測結果から得られたビームずれ量を表し、●は照射完了後に軌道補正計算が行われないもの、■は照射完了後に軌道補正計算が行われるものを意味する。ビームずれ量は２つのモニタで計測するため、２箇所でのずれ量があるが、ここでは説明をわかりやすくするため、１箇所での計測結果でのみとしている。 Based on this, it is assumed that the amount of deviation from the target position of the beam trajectory increases every day, and the fluctuation of the amount of beam trajectory when irradiation is performed every day under the same conditions is shown in FIG. In the treatment sequence, the correction calculation is performed only when an abnormality occurs in the beam check irradiation. Case A, and the correction calculation is performed in two places when the abnormality occurs in the beam check irradiation and when the treatment is completed. Case B is referred to as Case B. In FIG. 8, BC1 represents the first irradiation for beam check, BC2 represents the second irradiation for beam check, and TX represents therapeutic irradiation. ● and ■ indicate the beam deviation obtained from the monitor measurement results for each irradiation. ● indicates that the trajectory correction calculation is not performed after the irradiation is completed. ■ indicates that the trajectory correction calculation is performed after the irradiation is completed. means. Since the beam deviation amount is measured by two monitors, there are deviation amounts at two places, but here, in order to make the explanation easy to understand, only the measurement result at one place is used.
図８のケースＡでは、１〜５日目まではビーム軌道のずれ量が徐々に増加しているにもかかわらず、ビームチェック用照射でビーム軌道ずれ量がアラーム判定の許容値をオーバしていないので軌道補正計算は実行されない。６日目にビームチェック用照射でビーム軌道ずれ量が許容値をオーバしてアラームが発生し、初めてビーム軌道補正計算がされる。同様に、７日目以降もビーム軌道は正常と判定され、数日後に再びアラームが発生するという動きとなる。 In Case A of FIG. 8, the beam trajectory deviation amount exceeds the alarm judgment allowable value in the beam check irradiation even though the beam trajectory deviation amount gradually increases from the first to the fifth day. Since there is no trajectory correction calculation, it is not executed. On the sixth day, the beam trajectory deviation exceeds the allowable value due to the beam check irradiation and an alarm is generated, and the beam trajectory correction calculation is performed for the first time. Similarly, the beam trajectory is determined to be normal after the seventh day, and an alarm is generated again several days later.
一方、図８のケースＢでは、治療完了時に毎回補正が行われ、データベースが更新されるので照射を行うたびにビーム軌道のずれ量はリセットされる。よって、毎日同じ照射を繰り返している限りは、ケースＡのようにビームチェック用照射でアラームは発生することはない。 On the other hand, in case B of FIG. 8, the correction is performed every time the treatment is completed, and the database is updated. Therefore, the deviation amount of the beam trajectory is reset every time irradiation is performed. Therefore, as long as the same irradiation is repeated every day, the alarm is not generated by the beam check irradiation as in the case A.
但し、ケースＢの場合でも、新患の場合で、しばらく使用されていない条件のビームで照射が行われた場合、ビームチェック用照射でビームずれ量が許容値を超え、ビーム軌道が異常となる可能性があるが、その時点でビーム軌道補正されることにより、ビーム軌道ずれ量がリセットされる。 However, even in case B, when irradiation is performed with a beam that has not been used for a while in the case of a new patient, the beam deviation amount exceeds the allowable value due to irradiation for beam check, and the beam trajectory becomes abnormal. Although there is a possibility, the beam trajectory deviation is reset by correcting the beam trajectory at that time.
別のケースとして、ビームチェック用照射完了時に、ビーム軌道のアラーム発生有無によらず、ビーム軌道補正を実行した場合を考えてみる。この場合、ビーム軌道のずれ量はケースＢと同じような変動となるが、ビーム用チェック照射の計測結果からビーム軌道補正計算が実行され、その後に補正量が設定値に反映されることになるので、安全性を考慮すると、再度、ビームチェック用照射を行う必要があり、治療シーケンスの中でビームチェック用照射を必ず２回行うことになるので、治療設備としては非効率と言える。 As another case, consider the case where the beam trajectory correction is executed at the completion of the beam check irradiation regardless of whether or not the beam trajectory alarm is generated. In this case, the deviation amount of the beam trajectory varies in the same manner as in case B, but the beam trajectory correction calculation is executed from the measurement result of the beam check irradiation, and the correction amount is reflected in the set value thereafter. Therefore, in consideration of safety, it is necessary to perform the beam check irradiation again, and the beam check irradiation is always performed twice in the treatment sequence, so that it can be said that the treatment equipment is inefficient.
また、ビーム軌道補正計算に使用されるビーム位置の情報は、少量のビームで計測した結果よりは、より多くビームで積算された計測結果を使用する方が、正確で精度の高い補正結果が得られるため、ビームチェック用照射よりも治療照射での計測結果を利用した方がよい。 Also, for the beam position information used for beam trajectory correction calculation, it is more accurate and accurate to use the measurement results accumulated with more beams than the measurement results with a small amount of beams. Therefore, it is better to use the measurement result of the treatment irradiation than the beam check irradiation.
以上のことから、治療シーケンスの２箇所（ビームチェック用照射でのビーム軌道異常時と治療照射完了時）にビーム軌道補正計算処理を組み込み、加速器・輸送系パラメータデータベースを更新する本実施例の方式によれば、ビーム軌道に関するパラメータ検証・調整時間を削減することにより加速器技師の負担を軽減することができる。また、患者への治療照射におけてビーム軌道が発生した場合、医療従事者が意識することなく、治療の一連の手順の中でビーム軌道に関するパラメータを補正し、稼働率を向上させることができる。 Based on the above, the method of this embodiment that incorporates beam trajectory correction calculation processing and updates the accelerator / transport system parameter database in two places in the treatment sequence (when the beam trajectory is abnormal in beam check irradiation and when treatment irradiation is completed) Therefore, the burden on the accelerator engineer can be reduced by reducing the parameter verification and adjustment time for the beam trajectory. In addition, when a beam trajectory occurs during treatment irradiation to a patient, the parameters related to the beam trajectory can be corrected in a series of treatment procedures and the operating rate can be improved without the medical staff being aware of it. .
本実施例によれば、治療シーケンスの中にビーム軌道補正処理を組み込み、セラピストが意識することなく、輸送系パラメータデータベースを自動的に更新することができるようになる。 According to the present embodiment, the beam trajectory correction process is incorporated in the treatment sequence, and the transport system parameter database can be automatically updated without the therapist being conscious.
以下に、本発明の他の実施例の粒子線照射システムを、図１及び図９を用いて説明する。 Below, the particle beam irradiation system of the other Example of this invention is demonstrated using FIG.1 and FIG.9.
本実施例の粒子線照射システムは、実施例１の粒子線治療システムと同様の構成を有する。実施例１では、治療照射に限定して説明したが、本実施例では、図１に示す粒子線照射システムを治療照射以外に応用した例について説明する。例えば、ビーム調整用の照射シーケンスの中で実施例１と同じビーム軌道補正の処理を組み込むと、輸送系パラメータ作成に用いることができる。 The particle beam irradiation system of the present embodiment has the same configuration as the particle beam treatment system of the first embodiment. In the first embodiment, the description is limited to the treatment irradiation, but in this embodiment, an example in which the particle beam irradiation system shown in FIG. 1 is applied to other than the treatment irradiation will be described. For example, if the same beam trajectory correction processing as that in the first embodiment is incorporated in the irradiation sequence for beam adjustment, it can be used to create transport system parameters.
調整用照射シーケンスの処理フローを、図９を用いて説明する。 The processing flow of the adjustment irradiation sequence will be described with reference to FIG.
調整用照射では、治療照射と異なり、治療計画装置４０による処方箋データが存在しないため、処方箋データを自分で入力する。ここで入力するデータは、今から調整するビームに合わせ、自由に入力することができる（図９ Ｆ０９０）。
In the adjustment irradiation, unlike the treatment irradiation, there is no prescription data by the
次にビーム軌道補正実施有無を指定する（図９ Ｆ０９５）。 Next, whether or not beam trajectory correction is performed is designated (FIG. 9, F095).
調整用照射の場合は、必ずしも、ビーム軌道調整を目的として照射を行うとは限らない。そのため、ビーム照射を行う前にビーム軌道補正実施有無を指定することができれば、目的に応じたビーム調整が可能となる。 In the case of adjustment irradiation, irradiation is not necessarily performed for the purpose of beam trajectory adjustment. Therefore, if it is possible to designate whether or not beam trajectory correction is performed before beam irradiation, beam adjustment according to the purpose can be performed.
以下、ノズル機器パラメータ検索（図９ Ｆ１００）から加速器セットアップ完了（図９ Ｆ１３５）までは、基本的に治療用照射シーケンスと同様の処理となる。 Hereinafter, the processing from the nozzle device parameter search (FIG. 9 F100) to the accelerator setup completion (FIG. 9 F135) is basically the same processing as the treatment irradiation sequence.
なお、調整用照射の場合には、患者がいないため、ビームチェック用照射は不要となり、それに関する処理はない。 In the case of adjustment irradiation, since there is no patient, irradiation for beam check becomes unnecessary and there is no processing related thereto.
以下、照射開始から軌道補正を行い、データベースを更新するまでの処理（図９ Ｆ１９０〜Ｆ２２０）に関しては基本的に治療用照射シーケンスと同じであるが、ビーム軌道の補正実施なしを選択している場合には、補正計算及び輸送系データベースの更新は行われない。 Hereinafter, the process from the start of irradiation to the correction of the trajectory and the update of the database (FIG. 9, F190 to F220) is basically the same as the treatment irradiation sequence, but no beam trajectory correction is selected. In some cases, the correction calculation and the transportation system database are not updated.
以下に、本発明の他の実施例の粒子線照射システムを、図１０を用いて説明する。 Below, the particle beam irradiation system of the other Example of this invention is demonstrated using FIG.
実施例１では、粒子線治療システムに回転ガントリーを有する場合で説明したが、本実施例の粒子線治療システムは、図１０に示すように、回転ガントリーがない例について説明する。つまり、本実施例の粒子線治療システムは、第２ビーム輸送系３の下流側に照射ノズル２１を設置した構成を有する。本実施例のように回転ガントリーが無い構成の場合には、補正対象のステアリング電磁石は、第１ビーム輸送系２に設置されたステアリング電磁石１７Ａ，１７Ｂ及び第２ビーム輸送系３に設置されたステアリング電磁石１７Ｃ，１７Ｄとなり、データベースの構造は図１１のようになる。
In the first embodiment, the case where the particle beam therapy system includes the rotating gantry has been described. However, the particle beam therapy system according to the present embodiment will be described with respect to an example in which there is no rotating gantry as illustrated in FIG. That is, the particle beam therapy system of the present embodiment has a configuration in which the
以下に、本発明の他の実施例の粒子線治療システムを、図１２，図１３及び図１４を用いて説明する。 Below, the particle beam therapy system of the other Example of this invention is demonstrated using FIG.12, FIG.13 and FIG.14.
実施例１では、荷電粒子ビームを散乱させるパッシブ照射方式の照射ノズル２１を有する粒子線治療システムの例を説明したが、本実施例では細い荷電粒子ビームを照射対象になぞるように照射するスキャニング照射方式の照射ノズル２１を有する粒子線治療システムに適用した場合を説明する。
In the first embodiment, an example of a particle beam therapy system having a passive irradiation
スキャニング照射方式の概要について説明する。粒子線は、患者に対して中心となるビーム方向に垂直な平面、すなわちレイヤー（患部を層状に分割した仮想的な板状の領域）を走査することにより２次元的な患部形状に合わせた照射が可能となる。深さ方向の制御は粒子線のエネルギーを変えることによって行う。これらを組み合わせることにより、患部の３次元構造にあわせた照射を行うことがスキャニング照射の特徴である。 An outline of the scanning irradiation method will be described. The particle beam is irradiated according to the shape of the two-dimensional affected part by scanning a plane perpendicular to the beam direction which is the center of the patient, that is, a layer (virtual plate-like region obtained by dividing the affected part into layers). Is possible. Control in the depth direction is performed by changing the energy of the particle beam. It is a feature of scanning irradiation that irradiation is performed in accordance with the three-dimensional structure of the affected part by combining these.
スキャニング照射方式の照射ノズル２１はそのようなスキャニング照射を行うため、ビーム進行方向上流から、ビームの形状を計測するプロファイルモニタ６２，スキャニング電磁石６３，６４，線量モニタ６５，ビーム位置モニタ６６等を備えている。スキャニング電磁石６３，６４は、ビーム軸と垂直な平面上において互いに直行する方向（Ｘ方向，Ｙ方向）に粒子線を変更し、照射位置に動かすためのものであり、スキャニング電磁石６３，６４の励磁量を制御することにより、粒子線は偏向され、レイヤーを走査する。
In order to perform such scanning irradiation, the scanning irradiation
図１３は粒子線が患部を照射する様子を示す図であり、代表的なスポット照射の場合を例として示している。患部８１は、その領域の深さ方向に複数のレイヤーに分けられる。陽子線や重粒子の粒子線は、患部に対する効果を、その飛程の最後で最も大きく与えるという特徴がある。そのため、体表面からの深い側のレイヤーを照射する場合は、粒子線のエネルギーを大きく（例：２３０ＭｅＶ）、浅い側のレイヤーを照射する場合はエネルギーを低く（例：７０ＭｅＶ）すれば、粒子線の性質により、目的の深さの患部を照射することができる。
FIG. 13 is a diagram showing a state where a particle beam irradiates an affected area, and shows a case of typical spot irradiation as an example. The affected
レイヤーの数はＮとする。ここでは患部の深いレイヤーＬ１からはじめ、浅いレイヤーＬＮまで順次照射するものとする。Ｋ番目のレイヤーのスポット数をｎＫとする。レイヤーの照射では、スキャニング電磁石６３，６４の励磁量を制御することにより、粒子線の方向を当該レイヤーの最初のスポットspot１に偏向させる。この状態で照射が行われ、線量モニタ６５により線量をカウントし、そのカウント値を線量モニタ６５からノズル制御装置５１に上げ線量が計測される。ノズル制御装置は、計測線量が中央制御装置から設定された１スポットあたりの目標線量に達すると、線量満了信号をスキャニング制御装置に出力し、スキャニング制御装置７１は、粒子線を次のスポットspot２に変更させる。この動作を繰り返すことにより、最終スポットまで照射を行い、当該レイヤーの照射を終了する。その後、粒子線のエネルギーを所定の値に変更し、次のレイヤーの照射を行う。
The number of layers is N. Here, it is assumed that the irradiation starts from the deep layer L1 to the shallow layer LN in order. Let the number of spots in the Kth layer be nK. In the irradiation of the layer, the direction of the particle beam is deflected to the first spot spot 1 of the layer by controlling the excitation amount of the
次に、スキャニング照射方針での治療シーケンスと照射制御装置の動作について、図１２〜図１４、及び図１５（ａ），図１５（ｂ）のフローを用いて説明する。 Next, the treatment sequence in the scanning irradiation policy and the operation of the irradiation control apparatus will be described with reference to FIGS. 12 to 14, and the flows of FIGS. 15A and 15B.
図１２に示すように、照射制御装置３５は、中央制御装置５０，ノズル制御装置５１，加速器制御装置５３，輸送系制御装置５４及びスキャニング制御装置７１を備える。中央制御装置５０は、ノズル制御装置５１，加速器制御装置５３，輸送系制御装置５４及びスキャニング制御装置７１に接続される。また、中央制御装置５０は治療計画装置４０に接続され、治療計画装置から送信される治療計画データを受信する。スキャニング制御装置７１は、照射ノズル２１内に設置されたスキャニング電磁石６３，６４の励磁電流を制御し、粒子線の照射位置を制御する。ヒューマシンインターフェイス端末（表示装置）３２が中央制御装置５０に接続される。
As shown in FIG. 12, the
図１４に示すように、中央制御装置５０は、処方箋データ受信部２０１，治療シーケンス進行管理処理部２０２，ノズル機器パラメータ検索処理部２０３，ノズル機器パラメータデータベース２０５，ノズル機器パラメータ送信部２０６，ノズルモニタデータ受信部２０７，加速器パラメータ検索処理部２１０，加速器・輸送系パラメータデータベース２１１，ビーム軌道補正処理部２１２，加速器パラメータデータ送信部２１３が備えられる。ノズル機器パラメータ送信部２０６及びノズルモニタデータ受信部２０７がスキャニング制御装置７１に接続される。
As shown in FIG. 14, the
おいて、中央制御装置５０は、これから治療を行う患者に関する治療計画データ（処方箋データ）を治療計画装置４０から、処方箋データ受信部２０１で受け取ると、受信したデータを治療シーケンス進行管理処理部２０２に渡す。この処方箋データには、治療室や回転ガントリーの角度，全レイヤー数，全スポット数，各レイヤーの深さ（ビームエネルギー），レイヤーのスポット数，スポット毎の線量，スポット位置などの情報が含まれる（図１５（ａ）Ｆ０９０）。
When the
治療シーケンス進行管理処理部２０２は、処方箋データをノズル機器パラメータ検索処理部２０３に渡す。ノズル機器パラメータ検索処理部２０３は、治療用に作成されたノズル機器パラメータデータベース２０５から検索し、ノズル制御装置に送信するデータを導出する。本実施例では、ノズル制御装置に送信されるパラメータとしては、ノズル内に設置されたプロファイルモニタやスポット位置モニタなどのビーム計測値に対する許容値や、スポット毎の線量，スポット位置などがある。また、スキャニング制御装置に送信されるパラメータとしては、スポット位置に対応したスキャニング電磁石の励磁量を制御するための電流値などがある（図１５（ａ）Ｆ１００）。
The treatment sequence progress
ノズル機器パラメータ検索処理部２０３は、データベースから検索したパラメータをノズル機器パラメータ送信部２０６に渡し、ノズル制御装置５１及びスキャニング制御装置７１に送信する（図１５（ａ）Ｆ１１０，Ｆ１１５）。
The nozzle device parameter
この後、加速器パラメータの検索から加速器セットアップ完了までは，基本的に実施例１（パッシブ照射方式）の場合と同じであるが、以下の点が異なる。パッシブ照射方式の場合は、エネルギー１つのみの検索となるが、スキャニング照射方式の場合は、患部をレイヤーで分割してるため、深さ方向を決定するエネルギーの数がレイヤー数分となり、その数だけ、加速器・輸送系パラメータデータベース２１１を検索し、検索結果が加速器制御装置５３、及び輸送系制御装置５４に送信される。
Thereafter, the search from the accelerator parameters to the completion of the accelerator setup are basically the same as those in the first embodiment (passive irradiation method), but the following points are different. In the case of the passive irradiation method, only one energy is searched. However, in the case of the scanning irradiation method, the affected part is divided into layers, so the number of energies for determining the depth direction is the number of layers. Only the accelerator / transport
なお、加速器・輸送系パラメータデータベース２１１のデータベース構造については、図５と同じであるが、エネルギー数が増えるので事前に調整し登録される組数は当然ながら多くなる。
The database structure of the accelerator / transport
加速器セットアップが完了すると、照射を開始する。各レイヤーでの全スポット分の照射が完了すると、ノズル制御装置５１はビーム位置モニタ６６で計測されたスポット位置実測データ（当該レイヤーのスポット全数分）とスキャニング電磁石６３，６４の上流にあるプロファイルモニタ６２で計測した当該レイヤーのビーム位置（重心）Ｘ軸，Ｙ軸分を中央制御装置５０に送信する（図１５（ｂ）Ｆ１５０〜Ｆ１６０）。
When accelerator setup is complete, irradiation begins. When the irradiation for all the spots in each layer is completed, the
中央制御装置５０は、処方箋のスポット位置データ（計画値）とスポット位置実測データの差分をＸ方向とＹ方向で計算する。これをスポット全数にて計算し、最後にそのレイヤーにおける差分の平均計算をＸ方向，Ｙ方向それぞれで行う。（図１５（ｂ）Ｆ１７０）この計算結果は所望のビーム位置からどれくらいのずれがあるかを表している数値となる。
The
これと同時に中央制御装置５０は、ノズル制御装置５１から受信したビーム位置と先に計算した差平均の値の２点をビーム軌道補正処理部２１２に渡し、そのデータからビーム軌道補正計算が実行され、ステアリング電磁石電流設定値の補正量を算出し、サーバ内に一時保存する（図１５（ｂ）Ｆ１９０）。
At the same time, the
以上の動作をレイヤー数分繰り返し行い、全ての照射が完了したところで、レイヤー数分の補正量が保持される。ビーム軌道補正処理部２１２は補正後のステアリング電磁石電流設定値を加速器・輸送系パラメータデータベース２１１の照射したレイヤーに対応したエネルギーの条件と同じ位置に上書き保存する。このデータベース更新はレイヤー数分繰り返し行われる（図１５（ｂ）Ｆ２２０）。
The above operation is repeated for the number of layers, and when all irradiations are completed, the correction amount for the number of layers is held. The beam trajectory
以上のようにスキャニング照射方式でも治療用輸送系パラメータデータベースを自動的に更新する方式を適用することが可能である。 As described above, it is possible to apply a method of automatically updating the therapeutic transport system parameter database even with the scanning irradiation method.
なお、この実施例では実施例１と異なり、ビームチェック用照射を省略している。これは、スキャニング照射方式のビームをチェックする場合、レイヤー数即ちエネルギー数分のビームを照射してその結果をチェックする必要があるため、パッシブ照射方式に比べ、多くの時間がかかることが考慮してためであるが、時間的制約がないのであれば、実施例１と同じようにビームチェック用照射を治療シーケンスの中に含めても良い。 In this embodiment, unlike the first embodiment, the beam check irradiation is omitted. This is because, when checking the beam of scanning irradiation method, it is necessary to irradiate the beam for the number of layers, that is, the number of energy, and check the result. However, if there is no time restriction, the beam check irradiation may be included in the treatment sequence as in the first embodiment.
１ 荷電粒子ビーム発生装置
２ 第１ビーム輸送系
３ 第２ビーム輸送系
４ 回転ガントリー
５ 直線加速器
６ シンクロトロン
７ 高周波印加装置
８ 加速装置
９ 高周波印加電極
１０ 高周波電源
１１ 開閉スイッチ
１２ 出射用デフレクタ
１３ 四極電磁石
１４，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ 偏向電磁石
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ ステアリング電磁石
２１ 照射ノズル
２２ イオンビーム
２３，６２ プロファイルモニタ
２４ 第２散乱体
２５ 平坦度モニタ
２６，６５ 線量モニタ
２７ ノズルビームストッパー
３０ 患者
３２ ＨＭＩ端末（ヒューマンマシンインターフェイス端末）
３５ 照射制御装置
４０ 治療計画装置
５０ 中央制御装置
５１ ノズル制御装置
５３ 加速器制御装置
５４ 輸送系制御装置
６１ スキャニングノズル
６３ スキャニング電磁石（Ｘ方向）
６４ スキャニング電磁石（Ｙ方向）
６６ ビーム位置モニタ
８１ 患部
２０１ 処方箋データ受信部
２０２ 治療シーケンス進行管理処理部
２０３ ノズル機器パラメータ検索処理部
２０５ ノズル機器パラメータデータベース
２０６ ノズル機器パラメータ送信部
２０７ ノズルモニタデータ受信部
２１０ 加速器パラメータ検索処理部
２１１ 加速器・輸送系パラメータデータベース
２１２ ビーム軌道補正処理部
２１３ 加速器パラメータデータ送信部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charged
35
64 Scanning electromagnet (Y direction)
66 Beam position monitor 81
Claims (4)
加速された前記荷電粒子ビームを照射対象に照射する照射装置と、
前記加速器から出射し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系とを備え、
前記ビーム輸送系は、通過する前記荷電粒子ビームを偏向する電磁石を有し、
前記荷電粒子ビームのビーム軌道を補正するために前記電磁石へ励磁する補正励磁電流値を求めるビーム軌道補正処理装置と、
前記照射対象への前記荷電粒子ビームの照射が終了した後、前記電磁石への励磁電流値のデータを、前記補正励磁電流値に基づいて更新して記憶する記憶装置と、
前記記憶された前記励磁電流値に基づいて、前記電磁石の励磁電流を制御する制御装置とを備えることを特徴とする粒子線照射システム。 An accelerator that accelerates the charged particle beam to a set energy;
An irradiation apparatus for irradiating the irradiation target with the accelerated charged particle beam;
A beam transport system for transporting the charged particle beam emitted from the accelerator to the irradiation device;
The beam transport system includes an electromagnet that deflects the charged particle beam that passes therethrough,
A beam trajectory correction processing device for obtaining a correction excitation current value for exciting the electromagnet to correct the beam trajectory of the charged particle beam;
After the irradiation of the charged particle beam to the irradiation object is completed, a storage device that updates and stores the excitation current value data to the electromagnet based on the corrected excitation current value;
A particle beam irradiation system comprising: a control device that controls the excitation current of the electromagnet based on the stored excitation current value.
前記記憶装置は、記憶されている励磁電流値のデータを、ここで求めた前記補正励磁電流値に基づいて更新して記憶することを特徴とする請求項１に記載の粒子線照射システム。 Before irradiating the charged particle beam from the irradiation device, when the beam trajectory correction processing device determines that the beam trajectory of the charged particle beam is outside an allowable range, the correction excitation current value is obtained,
The particle beam irradiation system according to claim 1, wherein the storage device updates and stores the stored excitation current value data based on the corrected excitation current value obtained here.
前記第１ビーム位置検出器よりも下流側で前記軌道に沿って配置され、前記荷電粒子ビームの通過位置を検出する第２ビーム位置検出器を備え、
前記ビーム軌道補正処理装置は、
前記第１ビーム位置検出器及び前記第２ビーム位置検出器のそれぞれから出力される検出信号に基づいて、前記補正励磁電流値を求めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粒子線照射システム。 A first beam that is arranged along the trajectory of the charged particle beam on the downstream side of the electromagnet provided on the most downstream side among the electromagnets provided in the beam transport system, and detects a passing position of the charged particle beam. A position detector;
A second beam position detector disposed along the trajectory downstream from the first beam position detector and detecting a passing position of the charged particle beam;
The beam trajectory correction processing device includes:
4. The correction excitation current value is obtained based on detection signals output from the first beam position detector and the second beam position detector, respectively. The particle beam irradiation system described.
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