JP2012254146A - 荷電粒子ビーム照射システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】PET制御部49は、照射装置制御部48から出射停止信号を受信し、予め設定した一定の時間経過した後、PET計測を開始する(S109)。スポット番号jのスポット照射が完了すると、照射位置がスポット番号j+1のスポット位置に変更される(S111→103)。次のスポット照射をするため、照射装置制御部48は出射開始信号を送信し、PET制御部49は出射開始信号を受信するとPET計測を停止する(S105)。つまり、PET計測は出射停止中に行われる。このPET計測で得られたPET信号は、スポット番号j+1のスポット照射直前のPETデータとして、PET制御部49内のメモリに記録される。PET画像取得機能49aは記録したPETデータから陽電子放出核の分布(PET画像)を取得する。
【選択図】図6
Description
〜構成〜
図1は、本発明の一実施形態である荷電粒子ビーム照射システムの全体概略構成を示す図である。
荷電粒子ビーム照射システム10の動作および付随する動作について説明する。
イオンビームを照射標的37に照射する前に、事前に照射計画システム41が照射に必要な各パラメータを決定する。照射計画システム41によるパラメータの決定方法について説明する。
荷電粒子ビーム照射システム10の照射に係る動作について説明する。本明細書では、例えば数msの時間、継続して実際にイオンビームを出射する動作を出射と呼ぶ。スポットへ出射から出射停止までの一連の動作をスポット照射と呼び、出射と出射停止とを繰り返す一連の動作を照射と呼ぶ。
照射完了後、PET制御部49の一機能であるPET画像取得機能49aは、記録したPETデータから陽電子放出核の分布(PET画像)を再構成する。再構成した分布は例えば照射計画システムの画面上にX線CTデータ、計画した線量分布と共に表示する。計画した線量分布と計測した陽電子放出核の分布を比較することで所望の位置に線量分布を形成できたことを確認することができる。また、計画した線量分布に対応した陽電子放出核の分布をモンテカルロ等の計算により求め、それを表示してもよい。計算で求めた陽電子放出核の分布と計測で得た陽電子放出核の分布を比較することで分布が所望の位置に形成できたことをより正確に確認できる。
本発明において、PET制御部49のステップ109の処理は、照射装置21からの荷電粒子ビームの出射停止から次の出射開始までの間に、PETカメラ28により検出された消滅ガンマ線に基づくPET信号を用いて、陽電子放出核が発生した位置を求めるPET計測手段を構成する(図1および図6参照)。PET制御部49の一機能であるPET画像取得機能49aは、陽電子放出核の発生位置情報を用いてPET画像を生成するPET画像取得手段を構成する(図1参照)。
スポットスキャニング照射は照射するスポット位置を順次変更するため最初に照射したスポットから生成する消滅ガンマ線の信号は照射完了時点では減衰してしまう。十分な強度のPET信号を得られないと、精度のよいPET計測ができない。一方、照射と並行してPET計測をすれば、上記のような陽電子放出核の減衰に係る課題は生じないが、即発ガンマ線が発生し、PETカメラにノイズとして入射するためPET計測の精度が劣化する。
上記に本発明の一実施形態を述べたが、これに限ることなく、本発明の範囲内において種々の変形が可能である。
〜概要〜
本発明の荷電粒子ビーム照射システムは、呼吸同期制御にも適用できる。例えば腫瘍が肺や肝臓などの場合、照射標的が呼吸により移動するため、安定的に正確な照射ができないおそれがある。呼吸同期制御とは、患者の呼吸に同期して照射を中断、再開させるものであり、患者の呼吸に同期した呼吸ゲート信号がONになると照射を開始し、呼吸ゲート信号がOFFになると照射を停止する。これにより呼吸による照射位置のズレを防止し、安定的に正確な照射ができる。
呼吸同期制御の詳細について説明する。
第1実施形態と同様にして、照射計画システム41は、照射対象の位置を指定する位置合わせ画像,ガントリー角度,照射パラメータを求め、決定し、データベース42に記録する。
中央制御装置46は、例えばオペレータの指示により処理手順を開始する。中央制御装置46はデータベース42に記録されたデータを読み出し、出射停止制御で実際に用いるスポット毎の設定照射量を決定する。また、各スポットに対し照射位置とそのエネルギーから走査電磁石31,32を励磁する電流量(励磁量)を算出する。
本実施形態でも、照射中(詳細には、出射終了と次の出射開始前の間の出射停止中)にPET計測を行うため、精度のよいPETデータに基き、照射中の照射標的の位置が精度良くわかる。その結果、ゲート信号出力・出力終了を精度良くおこなうことができ、呼吸同期制御において精度良く所望の線量分布を形成することができる。
1.スポット間のひとつのPET計測時間が短く照射標的の位置特定のため十分なPET信号が得られない場合、複数のPET計測時間を足し合わせて照射標的の位置を特定してもよい。
2 ビーム輸送系
3 ライナック
4 シンクロトロン
5 高周波印加装置
6 加速装置
7 制御システム
11 出射用デフレクタ
12 ビーム経路
14,15 偏向電磁石
16 U字状偏向電磁石
17 治療室
18 ガントリー
21 照射装置
24 カウチ
25 照射対象
28 PETカメラ
31,32 走査電磁石
33 ビーム位置検出器
34 線量モニタ
37 照射標的
40 X線CT装置
41 照射計画システム
42 データベース
43 機器制御システム
44 位置決めシステム
45 照射野確認システム
46 中央制御装置
47 加速器制御部
48 照射装置制御部
49 PET制御部
49a PET画像取得機能
49b ゲート範囲設定機能
49c ゲート信号出力機能
Claims (6)
- 荷電粒子ビームを加速する加速器と、
荷電粒子ビームを走査する走査電磁石を有し、断続的に前記荷電粒子ビームを照射対象に出射する照射装置と、
前記照射対象内の陽電子放出核から発生する消滅ガンマ線を検出するガンマ線検出器とを備えた荷電粒子ビーム照射システムにおいて、
前記照射装置からの前記荷電粒子ビームの出射停止から次の出射開始までの間に、前記ガンマ線検出器が検出した前記消滅ガンマ線に基づくPET信号を用いて、陽電子放出核が発生した位置を求めるPET計測手段を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記消滅ガンマ線は、前記荷電粒子ビームと前記照射対象との反応により生成された陽電子放出核からの消滅ガンマ線であり、
前記PET計測手段は、前記荷電粒子ビームの出射停止から次の出射開始までの間に、前記ガンマ線検出器が検出した前記消滅ガンマ線に基づくPET信号を選別し、選別した前記PET信号を用いて陽電子放出核の発生位置を求め、
前記PET計測手段で求めた前記陽電子放出核の発生位置情報を用いてPET画像を生成するPET画像取得手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記消滅ガンマ線は、前記照射対象に放射性薬剤を投与して照射標的に集積させた陽電子放出核からの消滅ガンマ線であり、
前記PET計測手段は、前記荷電粒子ビームの出射停止から次の出射開始までの間に、前記ガンマ線検出器が検出した前記消滅ガンマ線に基づくPET信号を選別し、選別した前記PET信号を用いて陽電子放出核の発生位置を求め、
前記PET計測手段で求めた前記陽電子放出核の発生位置が予め定められた位置許容範囲にある場合に前記荷電粒子ビームの出射許可を示すゲート信号を出力し、前記陽電子放出核の発生位置が前記位置許容範囲からはずれた場合に前記ゲート信号の出力を停止するゲート信号出力手段と、
前記ゲート信号出力手段から出力される前記ゲート信号に基づいて、前記照射装置からの前記荷電粒子ビームの出射開始及び出射停止を制御する照射制御装置を備えることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記PET計測手段で求めた前記陽電子放出核の発生位置情報を表示する表示装置と、前記表示装置に表示された前記陽電子放出核の発生位置情に基づいて、前記位置許容範囲を入力するための入力装置とを備えることを特徴とする請求項3に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
- 前記PET計測手段は、前記荷電粒子ビームの出射停止信号を受信してから一定時間経過後に、前記荷電粒子ビームの出射停止と判断し、この出射停止から次の出射開始までの間に、前記ガンマ線検出器が検出した前記消滅ガンマ線に基づくPET信号を選別し、選別した前記PET信号を用いて陽電子放出核の発生位置を求めることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
- 前記照射装置は、通過する荷電粒子ビーム量の線量を計測する線量モニタを有し、
前記PET計測手段は、前記線量モニタで計測される前記荷電粒子ビームの線量値が予め定められた閾値以下になると前記荷電粒子ビームの出射停止と判断し、この出射停止から次の出射開始までの間に、前記ガンマ線検出器が検出した前記消滅ガンマ線に基づくPET信号を選別し、選別した前記PET信号を用いて陽電子放出核の発生位置を求めることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
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