JP2013009967A - Particle beam irradiation system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To safely and efficiently perform irradiation with improved irradiation accuracy by appropriately performing a beam emission processing (interruption and restart) when an abnormality occurs during the irradiation of spot aggregation.SOLUTION: A particle beam irradiation system includes: a synchrotron 12; and a scanning irradiation device 15 having scanning electromagnets 5A, 5B and scanning an ion beam emitted from the synchrotron 12. The emission of the ion beam from the synchrotron 12 is stopped on the basis of a beam emission stop command. In this state, the scanning electromagnets 5A, 5B are controlled to change ion beam irradiation positions (spots). After the change, the emission of the ion beam from the synchrotron 12 is started. When a comparatively slight abnormality capable of continuing the irradiation occurs during the irradiation of the beam to a certain irradiation spot, the beam emission is not immediately stopped but is stopped when the irradiation is completed concerning the whole spots belonging to the predefined spot aggregation including the irradiation spot.

Description

本発明は粒子線照射システムおよびその制御方法に係り、特に、陽子および炭素イオン等の荷電粒子ビームを患部に照射して治療する粒子線照射システムおよびその制御方法に関する。   The present invention relates to a particle beam irradiation system and a control method thereof, and more particularly to a particle beam irradiation system and a control method thereof for irradiating an affected area with a charged particle beam such as protons and carbon ions.

がん等の患者の患部に陽子および炭素イオン等のいずれかの荷電粒子ビーム(イオンビーム)を照射する治療方法が知られている。この治療に用いる粒子線照射システムは、荷電粒子ビーム発生装置,ビーム輸送系、および照射装置を備えている。   There is known a treatment method in which an affected part of a patient such as cancer is irradiated with a charged particle beam (ion beam) such as proton and carbon ion. The particle beam irradiation system used for this treatment includes a charged particle beam generator, a beam transport system, and an irradiation device.

照射装置の照射方式としては、散乱体によってビームを広げた後に患部形状に合わせて切り出す散乱体方式や、細かいビームを患部領域内に走査させるスキャニング方式が知られている。   As an irradiation method of the irradiation device, a scatterer method in which a beam is expanded by a scatterer and then cut out according to the shape of the affected area, or a scanning method in which a fine beam is scanned in the affected area is known.

スキャニング方式を用いた粒子線照射システムにおいて、荷電粒子ビーム発生装置の加速器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達し、照射装置に備えられた走査用電磁石で走査された後、照射装置から患者の患部に照射される。   In the particle beam irradiation system using the scanning method, the charged particle beam accelerated by the accelerator of the charged particle beam generator reaches the irradiation device through the beam transport system, and is scanned by the scanning electromagnet provided in the irradiation device. Thereafter, the affected area of the patient is irradiated from the irradiation device.

この方式では、照射対象への積算照射量に対応して、荷電粒子ビームの出力を停止させ、荷電粒子ビームの出力を停止した状態で、エネルギーおよび、走査電磁石を制御することにより荷電粒子ビームの照射位置(スポット)を変更し、この変更完了後に前記出射装置からの荷電粒子ビームの出力を再開させることで、順次、照射位置を切替えながら照射対象(患部)に対して照射が行われる(例えば、特許文献1参照)。   In this method, the charged particle beam output is stopped by controlling the energy and the scanning electromagnet in a state where the output of the charged particle beam is stopped and the output of the charged particle beam is stopped in accordance with the integrated irradiation amount to the irradiation target. By changing the irradiation position (spot) and restarting the output of the charged particle beam from the extraction device after completion of the change, irradiation is performed sequentially on the irradiation target (affected part) while switching the irradiation position (for example, , See Patent Document 1).

特許文献1記載の粒子線治療システムにおいて、健全な細胞への被爆を極力防止し過不足ない正しい照射治療を行うために、照射装置には、電磁石の下流側でかつ照射対象である患者の直前に、照射位置への荷電粒子ビームの照射量を計測する照射量検出装置として、ビーム位置モニタおよび照射線量モニタが設置されている。   In the particle beam therapy system described in Patent Literature 1, in order to prevent exposure to healthy cells as much as possible and perform correct irradiation treatment without excess or deficiency, the irradiation device includes a downstream of the electromagnet and immediately before the patient to be irradiated. In addition, a beam position monitor and an irradiation dose monitor are installed as an irradiation amount detection device for measuring the irradiation amount of the charged particle beam to the irradiation position.

ビーム位置モニタは、一般に、ビームの通過によって電離した電荷量をコンデンサに蓄積し、スポット照射後にコンデンサに誘起された電圧を読み出す方式であることが多く、コンデンサの容量は、想定される照射線量の中で最も値の多いスポットでの電離電荷量を許容できるよう決められる。また、上記方式での分解能は、コンデンサの容量が小さいほど分解能が高くなり、大きくなるほど分解能が低くなる。   In general, the beam position monitor is often a method in which the amount of charge ionized by the passage of the beam is accumulated in a capacitor and the voltage induced in the capacitor is read after spot irradiation. The ionization charge amount at the spot having the largest value among them is determined to be acceptable. Further, the resolution with the above method is higher as the capacitance of the capacitor is smaller, and lower as the capacitance is larger.

スキャニング方式の粒子線照射システムにおいては、照射対象をいくつかのスポット(照射位置)に分割することや、分割照射をするための照射回数と1回当たりの照射量を事前に設定し、1つのスポットに対する照射を複数回に分割して行うことで、各スポットに対する1回の照射量(照射時間)を小さくし、ばらつきを抑え、より正確に実際の照射線量の検出および評価(線量分布等の評価)を行うことができるよう工夫がされている。   In the scanning particle beam irradiation system, the irradiation target is divided into several spots (irradiation positions), the number of irradiations for divided irradiation and the irradiation amount per time are set in advance. By irradiating a spot in multiple steps, the amount of irradiation (irradiation time) per spot is reduced, variation is suppressed, and more accurate detection and evaluation of actual irradiation dose (such as dose distribution) It is devised so that it can be evaluated.

一方で、粒子線照射システムにおける全体の制御システムは、設備および構成機器の異常や加速器内のビーム状態等を監視し、発生した要因の種類やそのレベルにより、あるスポットへの照射途中であっても、照射を中止または中断するためのインターロックを設けている。また、手動操作(ボタン操作等)により中断または、中止操作を行うことが可能である。   On the other hand, the overall control system in the particle beam irradiation system monitors abnormalities in equipment and components, beam conditions in the accelerator, etc., and is in the process of irradiating a spot depending on the type and level of the generated factor. In addition, an interlock is provided to stop or interrupt the irradiation. In addition, it is possible to interrupt or cancel the operation by a manual operation (button operation or the like).

また、粒子線照射システムには呼吸同期制御が適用されることもある。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(この信号がONのとき、ビームを照射する)に応じて、ビーム照射を開始、停止する。   In addition, respiratory synchronization control may be applied to the particle beam irradiation system. Respiration synchronization control interrupts and resumes irradiation in synchronization with the patient's breathing. The beam is controlled according to the breathing gate signal synchronized with the patient's breathing (when this signal is ON, the beam is emitted). Start and stop irradiation.

従って、あるスポットに対する照射中に、異常発生により、または呼吸ゲートがOFFとなり、照射が途中で中止・中断された場合、発生タイミングによっては、そのスポットに対する照射量(照射時間)は、予定量に対し、微小な値となることが考えられ、上述した位置モニタの特質や、バックグラウンドノイズ等の影響も考慮すると、照射位置を正確に検出することは困難となり、その結果、照射線量モニタを含めた照射位置検出装置として、その照射位置での実照射量の正確な検出が困難となり、その評価(線量分布等の評価)を正確に行うことも困難となる。また、この場合、異常発生により、1つのスポットに対する照射が予定照射量よりも少ない量で複数回に分割して行われることとなり、そのスポットに対する実照射量の正確な検出・評価がさらに困難となるだけでなく、システム全体を考えた場合に、システムの効率的な運転を妨げる一因となる。   Therefore, if an abnormality occurs during irradiation of a spot, or if the breathing gate is turned OFF and irradiation is stopped or interrupted halfway, the irradiation amount (irradiation time) for that spot will be the expected amount depending on the timing of the occurrence. On the other hand, it may be a very small value. Considering the characteristics of the position monitor described above and the influence of background noise, it is difficult to accurately detect the irradiation position. As an irradiation position detection device, it is difficult to accurately detect the actual irradiation amount at the irradiation position, and it is also difficult to accurately perform the evaluation (evaluation of dose distribution and the like). Further, in this case, due to the occurrence of an abnormality, irradiation of one spot is performed in a plurality of times with an amount smaller than the planned irradiation amount, and it is further difficult to accurately detect and evaluate the actual irradiation amount for that spot. In addition, when the entire system is considered, it is a factor that hinders efficient operation of the system.

この課題に対し、特許文献2記載の粒子線治療システムは、あるスポットに対する照射中に、(照射継続可能な)比較的軽度な異常が発生した場合に、荷電粒子ビームの出射(照射)を直ちに停止させず、そのスポットに対する照射線量が目標線量値に達するのを待ってから停止させる。   In response to this problem, the particle beam therapy system described in Patent Document 2 immediately emits (irradiates) a charged particle beam when a relatively mild abnormality (which can be continued) occurs during irradiation of a certain spot. Without stopping, wait for the irradiation dose to the spot to reach the target dose value, and then stop.

これにより、あるスポット対する照射中に異常が発生した場合でも、そのスポットに対する照射を継続するため、1つのスポットに対する照射を途中の段階で2回以上の複数回に分割することなく、確実に1回の照射で行うことが可能で、予定照射量(照射時間)に対し、実照射量が微小になることがなく、通常のスポット照射時と同等に、正確な実照射線量の検出および評価(線量分布等の評価)を行うことができる。   As a result, even if an abnormality occurs during irradiation of a certain spot, irradiation to the spot is continued, so that irradiation of one spot is reliably performed without being divided into two or more times at an intermediate stage. It is possible to perform the irradiation once, and the actual irradiation dose will not be very small compared to the planned irradiation amount (irradiation time). Evaluation of dose distribution and the like).

特許3681744号公報Japanese Patent No. 3681744 特許公開2008−237687号公報Japanese Patent Publication No. 2008-237687

しかし、特許文献2記載の従来技術には、次のような課題がある。照射線量の分布は、1つのスポットの線量だけでなく、あるスポットの集合について評価するものであり、スポットの集合として管理したほうがよい場合もある。同じエネルギーに属する等のあるまとまったスポットの集合に対する照射中に、異常発生により、または、呼吸ゲートがOFFとなり、照射が途中で中止・中断された場合、発生タイミングによっては、そのスポットの集合での照射線量の分布が結果的に、分割されることにより、照射中断時の照射スポット位置と、照射中断再開時の照射スポット位置が、必ずしも一致する保証がなく、照射の予測できない隙間、重なりが発生し、あるスポットの集合について所望の照射線量分布が得られないことが考えられる。   However, the prior art described in Patent Document 2 has the following problems. The distribution of irradiation dose evaluates not only the dose of one spot but also a set of spots, and it may be better to manage it as a set of spots. During irradiation of a set of spots that belong to the same energy, etc., if an abnormality occurs, or if the breathing gate is turned off and irradiation is stopped or interrupted halfway, depending on the timing of the occurrence, As a result, the distribution of the irradiation dose is divided so that the irradiation spot position at the time of irradiation interruption and the irradiation spot position at the time of irradiation interruption resumption do not necessarily match, and there are gaps and overlaps where irradiation cannot be predicted. It is considered that a desired irradiation dose distribution cannot be obtained for a certain set of spots.

本発明の目的は、スポットの集合の照射中における異常発生時のビーム出射処理(中断、再開)を適切に行うことにより、照射精度を上げて、安全かつ効率的に照射することができる粒子線照システムおよびその制御方法を提供することである。   It is an object of the present invention to appropriately perform beam extraction processing (interruption and resumption) when an abnormality occurs during irradiation of a set of spots, thereby increasing the irradiation accuracy and enabling safe and efficient irradiation. An illumination system and a control method thereof are provided.

上述した目的を達成するための本発明の特徴は、あるスポットに対する照射中に、(照射継続可能な)比較的軽度な異常が発生した場合や、呼吸同期ゲートがOFFになった場合に、荷電粒子ビームの出射(照射)を直ちに停止させず、そのスポットを含むスポットの集合に属する全スポットについて予定の照射を完了させてから、照射を中断ないし停止させることにある。   The feature of the present invention for achieving the above-described object is that charging is performed when a relatively mild abnormality (which can be continued) occurs during irradiation of a spot or when the respiratory synchronization gate is turned off. The irradiation (irradiation) of the particle beam is not stopped immediately, but the irradiation is interrupted or stopped after the scheduled irradiation is completed for all spots belonging to the set of spots including the spot.

これにより、あるスポット対する照射中に異常が発生した場合でも、または、呼吸同期ゲートがOFFになっても、そのスポットの集合に対する照射を継続するため、あるスポットの集合に対する照射を途中の段階で2回以上の複数回に分割することなく、確実に1回の照射で行うことが可能で、スポットの集合全体の線量分布に隙間、重複することない。   As a result, even if an abnormality occurs during irradiation of a certain spot, or even if the respiratory synchronization gate is turned off, irradiation to that spot set is continued. It is possible to perform the irradiation with one irradiation without dividing it into two or more times, and there is no gap or overlap in the dose distribution of the entire set of spots.

ただし、本発明は、異常発生時においても、発生した要因の種類、レベルにより、照射継続を可能とするものであり、患者ならびに操作者の安全の観点から、照射継続可能な要因の種類、レベルの選定が非常に重要となる。   However, according to the present invention, even when an abnormality occurs, irradiation can be continued depending on the type and level of the generated factor. From the viewpoint of safety of the patient and the operator, the type and level of the factor that can continue irradiation. The selection of is very important.

本発明によれば、あるスポットへの照射中に比較的軽度な異常が発生した場合や、または、呼吸同期ゲートがOFFになった場合でも、そのスポットの集合に対する照射を継続するため、あるスポットの集合に対する照射を2回以上の複数回に分割することなく、確実に1回の照射で行うことで、照射線量分布制御をより正確に行うことが可能である。   According to the present invention, even if a relatively mild abnormality occurs during irradiation of a certain spot, or even when the breathing synchronization gate is turned off, the irradiation to the set of spots is continued. The irradiation dose distribution can be controlled more accurately by reliably performing the irradiation on the set of the above by dividing the irradiation into one or more times without dividing the irradiation into a plurality of times.

また、1つのあるまとまったスポットの集合に対する照射が、途中の段階で複数回に分割されることを抑制することは、治療時間の短縮等につながり、システムの効率的な運用の面においても有効である。   In addition, suppressing the irradiation of a single set of spots from being divided into multiple times in the middle leads to shortening of the treatment time and is effective in terms of efficient system operation. It is.

本発明の粒子線照射システムの一実施の形態である陽子線照射システムの全体構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the whole structure of the proton beam irradiation system which is one Embodiment of the particle beam irradiation system of this invention. 本発明の粒子線照射システムの一実施の形態である陽子線照射システムのスキャニング照射装置の詳細を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing the detail of the scanning irradiation apparatus of the proton beam irradiation system which is one embodiment of the particle beam irradiation system of the present invention. 患部領域における線量分布の一様性を確保するために各層で照射する線量分布の一例を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing an example of the dose distribution irradiated in each layer in order to ensure the uniformity of the dose distribution in an affected part area | region. 図1に示した粒子線照射システムの照射対象である患部領域の層分けの一例を表す図である。It is a figure showing an example of layering of the affected part area | region which is the irradiation object of the particle beam irradiation system shown in FIG. 図1に示した治療計画装置で計画した治療計画情報の一部であって、照射時における各層のスキャニング照射を実施する指令信号の内容を示す図である。It is a part of the treatment plan information planned by the treatment plan apparatus shown in FIG. 1, and is a diagram showing the contents of a command signal for performing scanning irradiation of each layer at the time of irradiation. 通常照射において、図1に示した制御システム(中央処理装置、スキャニングコントローラ、加速器コントローラ)が実行する制御フローの一例を示したものである。2 shows an example of a control flow executed by the control system (central processing unit, scanning controller, accelerator controller) shown in FIG. 1 in normal irradiation. 従来システムにおいて、スポット照射中に照射中断要因が発生した場合に制御システム(中央処理装置、スキャニングコントローラ、加速器コントローラ)が実行する制御フローの一例を示したものである。In the conventional system, an example of a control flow executed by a control system (central processing unit, scanning controller, accelerator controller) when an irradiation interruption factor occurs during spot irradiation is shown. 本実施の形態において、スポット照射中に照射中断要因が発生した場合に、図1に示した制御システム(中央処理装置、スキャニングコントローラ、加速器コントローラ)が実行する制御フローの一例を示したものである。In the present embodiment, an example of a control flow executed by the control system (central processing unit, scanning controller, accelerator controller) shown in FIG. 1 when an irradiation interruption factor occurs during spot irradiation is shown. . 従来システムにおけるイオンビームの制御パターンと各スポットへの照射の関係の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the control pattern of the ion beam in a conventional system, and the relationship of irradiation to each spot. 本実施の形態におけるイオンビームの制御パターンと各スポットへの照射の関係の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the control pattern of the ion beam in this Embodiment, and the relationship of irradiation to each spot. あるスポットの集合に対する照射の途中で、中断、再開した場合の位置ズレによる線量分布の影響を示したものである。This shows the effect of dose distribution due to misalignment in the case of interruption or resumption during the irradiation of a set of spots. 第1実施例におけるスポットの集合を説明する図である。It is a figure explaining the set of spots in the 1st example. 第3実施例におけるスポットの集合を説明する図である。It is a figure explaining the set of spots in the 3rd example.

本発明の実施の形態である粒子線照射システムについて、図面を用いて詳細に説明する。   A particle beam irradiation system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本実施の形態の粒子線照射システムである陽子線照射システムの概略図であり、図2は、本実施の形態の粒子線照射システムを構成するスキャニング照射装置の概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram of a proton beam irradiation system which is a particle beam irradiation system of the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram of a scanning irradiation apparatus constituting the particle beam irradiation system of the present embodiment.

図1において、粒子線治療システムは、治療室内の治療ベッドに固定された患者の患部に荷電粒子ビーム(例えば陽子線)を照射して治療を施すものであり、荷電粒子ビーム発生装置1と、荷電粒子ビーム発生装置1の下流側に接続されたビーム輸送系4と、この輸送系4に接続され、荷電粒子を患者の患部に照射するスキャニング照射装置15と、これら荷電粒子ビーム発生装置、ビーム輸送系、およびスキャニング照射装置15を治療計画に基づいて制御する制御システム90を備えている。   In FIG. 1, a particle beam treatment system performs treatment by irradiating a diseased part of a patient fixed to a treatment bed in a treatment room with a charged particle beam (for example, a proton beam). A beam transport system 4 connected to the downstream side of the charged particle beam generator 1, a scanning irradiation device 15 connected to the transport system 4 for irradiating the affected area of the patient with the charged particles, the charged particle beam generator, the beam A control system 90 is provided for controlling the transport system and the scanning irradiation device 15 based on the treatment plan.

荷電粒子ビーム発生装置1は、イオン源(図示せず)、前段荷電粒子ビーム発生装置(ライナック)11およびシンクロトロン(加速器)12を有する。シンクロトロン12は、高周波印加装置9および加速装置10を有する。高周波印加装置9は、シンクロトロン12の周回軌道に配置された高周波印加電極93と高周波電源91とを開閉スイッチ92にて接続して構成される。   The charged particle beam generator 1 includes an ion source (not shown), a pre-stage charged particle beam generator (linac) 11, and a synchrotron (accelerator) 12. The synchrotron 12 has a high-frequency application device 9 and an acceleration device 10. The high-frequency applying device 9 is configured by connecting a high-frequency applying electrode 93 and a high-frequency power source 91 arranged on the orbit of the synchrotron 12 by an open / close switch 92.

加速装置(荷電粒子ビームエネルギー変更装置)10は、その周回軌道に配置された高周波加速空胴(図示せず)、および高周波加速空胴に高周波電力を印加する高周波電源(図示せず)を備える。   The acceleration device (charged particle beam energy changing device) 10 includes a high-frequency accelerating cavity (not shown) arranged in its orbit and a high-frequency power source (not shown) for applying high-frequency power to the high-frequency accelerating cavity. .

イオン源で発生したイオン(例えば、陽子イオン(または炭素イオン))は前段荷電粒子ビーム発生装置11(例えば直線荷電粒子ビーム発生装置)で加速される。   Ions (for example, proton ions (or carbon ions)) generated in the ion source are accelerated by the preceding charged particle beam generator 11 (for example, a linear charged particle beam generator).

前段荷電粒子ビーム発生装置11から出射されたイオンビーム(陽子ビーム)はシンクロトロン12に入射される。   The ion beam (proton beam) emitted from the preceding charged particle beam generator 11 is incident on the synchrotron 12.

荷電粒子ビーム(粒子線)であるそのイオンビームは、シンクロトロン12で、高周波電源から高周波加速空胴を経てイオンビームに印加される高周波電力によってエネルギーを与えられて加速される。   The ion beam, which is a charged particle beam (particle beam), is accelerated by a synchrotron 12 by being given energy by a high frequency power applied to the ion beam from a high frequency power source through a high frequency acceleration cavity.

シンクロトロン12内を周回するイオンビームのエネルギーが設定されたエネルギー(例えば100〜200MeV)までに高められた後、高周波電源91からの出射用の高周波が、閉じられた開閉スイッチ92を経て高周波印加電極93に達し、高周波印加電極93よりイオンビームに印加される。   After the energy of the ion beam that circulates in the synchrotron 12 is increased to a set energy (for example, 100 to 200 MeV), the high frequency for emission from the high frequency power supply 91 is applied to the high frequency via the closed open / close switch 92. It reaches the electrode 93 and is applied to the ion beam from the high-frequency applying electrode 93.

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8を通ってシンクロトロン12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12に設けられた四極電磁石13および偏向電磁石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。   The ion beam orbiting within the stability limit moves outside the stability limit by the application of this high frequency, and is emitted from the synchrotron 12 through the extraction deflector 8. When the ion beam is emitted, the current guided to the quadrupole electromagnet 13 and the deflection electromagnet 14 provided in the synchrotron 12 is held at the current set value, and the stability limit is also kept almost constant.

開閉スイッチ92を開いて高周波印加電極93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12からのイオンビームの出射が停止される。   By opening the open / close switch 92 and stopping the application of the high-frequency power to the high-frequency application electrode 93, the extraction of the ion beam from the synchrotron 12 is stopped.

シンクロトロン12から出射されたイオンビームは、ビーム輸送系4より下流側へ輸送される。ビーム輸送系4は、四極電磁石18および偏向電磁石17と、治療室内に配置されたスキャニング照射装置15に連絡されるビーム経路62にビーム進行方向上流側より配置された四極電磁石21、四極電磁石22、偏向電磁石23、偏向電磁石24とを備える。ビーム輸送系4へ導入されたイオンビームは、ビーム経路62を通ってスキャニング照射装置15へと輸送される。   The ion beam emitted from the synchrotron 12 is transported downstream from the beam transport system 4. The beam transport system 4 includes a quadrupole electromagnet 21, a quadrupole electromagnet 22, a quadrupole electromagnet 21, a quadrupole electromagnet 22, a quadrupole electromagnet 21, a quadrupole electromagnet 22, and a quadrupole electromagnet 22, which are arranged from the upstream side in the beam traveling direction. A deflection electromagnet 23 and a deflection electromagnet 24 are provided. The ion beam introduced into the beam transport system 4 is transported to the scanning irradiation device 15 through the beam path 62.

治療室の内部には回転ガントリー(図示せず)が設置され、スキャニング照射装置15は、ビーム輸送系の一部とともに、この回転ガントリー(図示せず)の略筒状の回転胴(図示せず)に設置されている。回転胴はモータ(図示せず)により回転可能であり、回転胴内には治療ゲージ(図示せず)が形成される。   A rotating gantry (not shown) is installed inside the treatment room, and the scanning irradiation device 15 includes a part of the beam transport system and a substantially cylindrical rotating drum (not shown) of the rotating gantry (not shown). ). The rotating drum can be rotated by a motor (not shown), and a treatment gauge (not shown) is formed in the rotating drum.

スキャニング照射装置15のケーシング(図示せず)内には、ビーム進行方向(図1および図2中下方向、図2中Z方向)上流側から、ビームの入射位置を検出する入射位置モニタ(図示せず)、ビームを走査するための走査電磁石5A,5B、およびビーム走査位置を検出するビーム位置モニタ6A、ビーム走査位置での照射線量を検出する線量モニタ6B等が設置される。   In the casing (not shown) of the scanning irradiation device 15, an incident position monitor (FIG. 1) detects the incident position of the beam from the upstream side in the beam traveling direction (the lower direction in FIGS. 1 and 2, the Z direction in FIG. 2). Scanning electromagnets 5A and 5B for scanning the beam, a beam position monitor 6A for detecting the beam scanning position, a dose monitor 6B for detecting the irradiation dose at the beam scanning position, and the like are installed.

走査電磁石5A,5Bは、例えばビーム軸と垂直な平面上において互いに直交する方向(X方向,Y方向)にビームを偏向し照射位置をX方向およびY方向に動かすためのものである。   The scanning electromagnets 5A and 5B are for, for example, deflecting the beam in directions orthogonal to each other (X direction and Y direction) on a plane perpendicular to the beam axis and moving the irradiation position in the X direction and the Y direction.

図2に示すように、これらの走査電磁石5A,5Bは、走査電磁石電源7A,7Bに接続されており、この走査電磁石電源7A,7Bから走査電磁石5A,5Bへの供給電流を制御する電源制御装置42が設けられている。電源制御装置42は、スキャニング照射制御装置41からの制御信号に応じて走査電磁石5A,5Bへの供給電流を制御し、走査電磁石5A,5Bの励磁磁場をそれぞれ制御する。このように制御された走査電磁石5A,5Bの励磁磁場により、それぞれ荷電粒子ビームを偏向するようになっている。   As shown in FIG. 2, these scanning electromagnets 5A and 5B are connected to scanning electromagnet power supplies 7A and 7B, and power supply control for controlling the current supplied from the scanning electromagnet power supplies 7A and 7B to the scanning electromagnets 5A and 5B. A device 42 is provided. The power supply control device 42 controls the supply current to the scanning electromagnets 5A and 5B according to the control signal from the scanning irradiation control device 41, and controls the excitation magnetic fields of the scanning electromagnets 5A and 5B, respectively. The charged particle beams are deflected by the excitation magnetic fields of the scanning electromagnets 5A and 5B controlled in this way.

ビーム位置モニタ6Aは、走査電磁石5A,5Bによるビーム走査位置が制御位置(設定値)にあるかどうかを検出するものであり、その検出信号が走査位置計測装置11Aに出力されてビーム走査位置が演算され、その演算データがスキャニング照射制御装置41に出力されるようになっている。   The beam position monitor 6A detects whether or not the beam scanning position by the scanning electromagnets 5A and 5B is at the control position (set value), and the detection signal is output to the scanning position measuring device 11A to determine the beam scanning position. The calculated data is output to the scanning irradiation control device 41.

線量モニタ6Bは、ビーム位置モニタ6Aにより検出されたビーム走査位置における照射線量を検出するものであり、その検出信号が線量計測装置11Bに出力されて線量値が演算され、その演算データがスキャニング照射制御装置41に出力されるようになっている。   The dose monitor 6B detects the irradiation dose at the beam scanning position detected by the beam position monitor 6A. The detection signal is output to the dose measuring device 11B, the dose value is calculated, and the calculated data is scanned and irradiated. It is output to the control device 41.

ビーム位置モニタ6Aおよび線量モニタ6Bはそのときの照射位置への荷電粒子ビームの照射量を計測し、照射線量分布を測定する照射量検出装置を構成する。   The beam position monitor 6A and the dose monitor 6B constitute a dose detection device that measures the dose of the charged particle beam to the irradiation position at that time and measures the dose distribution.

図1に戻り、治療用ベッド29は、スキャニング照射装置15からイオンビームを照射する前に、ベッド駆動装置(図示せず)によって移動され上記治療ゲージ内に挿入されるとともに、スキャニング照射装置15に対する照射にあたっての位置決めが行われる。回転胴はガントリーコントローラ(図示せず)によってモータの回転を制御することによって回転され、スキャニング照射装置15のビーム軸が患者30の患部を向くようになる。   Returning to FIG. 1, the treatment bed 29 is moved by a bed driving device (not shown) and inserted into the treatment gauge before irradiating the ion beam from the scanning irradiation device 15, and is also attached to the scanning irradiation device 15. Positioning for irradiation is performed. The rotating drum is rotated by controlling the rotation of the motor by a gantry controller (not shown), so that the beam axis of the scanning irradiation device 15 faces the affected part of the patient 30.

ビーム経路62を経て逆U字状のビーム輸送装置からスキャニング照射装置15内へ導入されたイオンビームは、走査電磁石(荷電粒子ビーム走査装置)5A,5Bによって順次照射位置を走査され、患者30の患部(例えば癌や腫瘍の発生部位)に照射される。照射されたイオンビームは、患部においてそのエネルギーを放出し、高線量領域を形成する。   The ion beam introduced into the scanning irradiation device 15 from the inverted U-shaped beam transport device via the beam path 62 is sequentially scanned at the irradiation position by the scanning electromagnets (charged particle beam scanning devices) 5A and 5B. The affected part (for example, the site where cancer or tumor occurs) is irradiated. The irradiated ion beam releases its energy at the affected area, forming a high-dose region.

次に、本実施の形態の粒子線照射システムが備えている制御システム90を、図1および図2を用いて説明する。   Next, a control system 90 provided in the particle beam irradiation system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

制御システム90は、治療計画装置140で作成した治療計画データを格納するデータベース110と、荷電子粒子ビーム発生装置1およびビーム輸送系4を制御する加速器・輸送系コントローラ40(以下、加速器コントローラ40という)、スキャニング照射装置15を制御するスキャニング照射制御装置41(以下、スキャニングコントローラ41という)と、データベース110から読み込んだ治療計画データに基づき、加速器コントローラ40およびスキャニングコントローラ41をそれぞれ制御する中央制御装置100とを有する。   The control system 90 includes a database 110 that stores treatment plan data created by the treatment plan device 140, and an accelerator / transport system controller 40 (hereinafter referred to as an accelerator controller 40) that controls the charged electron particle beam generator 1 and the beam transport system 4. ), A scanning irradiation control device 41 (hereinafter referred to as a scanning controller 41) for controlling the scanning irradiation device 15, and a central control device 100 for controlling the accelerator controller 40 and the scanning controller 41 based on the treatment plan data read from the database 110, respectively. And have.

データベースに記憶されている患者毎の上記治療計画情報(患者情報)は、特に図示を行わないが、患者IDナンバー、照射量(一回当たり)、照射エネルギー、照射方向、照射位置等のデータを含んでいる。   The treatment plan information (patient information) for each patient stored in the database is not particularly shown, but data such as patient ID number, dose (per dose), irradiation energy, irradiation direction, irradiation position, etc. Contains.

中央制御装置100は、例えばキーボードやマウス等の入力装置から入力された患者識別情報に応じて、データベース110から、これから治療を行う患者30に関する上記の治療計画情報を読み込む。この患者別治療計画情報内の照射エネルギー値によって、既に述べた各電磁石への励磁電力供給の制御パターンが決定する。   The central control device 100 reads the treatment plan information related to the patient 30 to be treated from the database 110 in accordance with patient identification information input from an input device such as a keyboard or a mouse. The control pattern for supplying excitation power to each electromagnet already described is determined based on the irradiation energy value in the patient-specific treatment plan information.

中央制御装置100内のメモリには、予め電力供給制御テーブルが記憶されており、照射エネルギーの各種の値(70,80,90,…[Mev]等)に応じて、シンクロトロン12を含む荷電粒子ビーム発生装置1における四極電磁石13および偏向電磁石14、ビーム輸送系4の四極電磁石18、偏向電磁石17、四極電磁石21,22、偏向電磁石23,24に対する供給励磁電力値またはそのパターンが予め設定されている。   A power supply control table is stored in advance in the memory in the central controller 100, and charging including the synchrotron 12 is performed according to various values (70, 80, 90,... [Mev], etc.) of irradiation energy. A supply excitation power value or a pattern for the quadrupole electromagnet 13 and the deflection electromagnet 14 in the particle beam generator 1, the quadrupole electromagnet 18 in the beam transport system 4, the deflection electromagnet 17, the quadrupole electromagnets 21 and 22, and the deflection electromagnets 23 and 24 are set in advance. ing.

また、中央制御装置100内のCPUでは、上記治療計画情報と上記電力供給制御テーブルとを用いて、これから治療を受けようとする患者に関する荷電粒子ビーム発生装置1や各ビーム経路に配置された電磁石を制御するための制御指令データ(制御指令情報)が作成される。このようにして作成された制御指令データは、スキャニングコントローラ41および加速器コントローラ40へ出力される。   Further, the CPU in the central controller 100 uses the treatment plan information and the power supply control table, and the charged particle beam generator 1 related to the patient who is about to receive treatment and the electromagnets arranged in each beam path. Control command data (control command information) for controlling the control is created. The control command data created in this way is output to the scanning controller 41 and the accelerator controller 40.

本実施の形態の陽子線照射システムでは、治療計画装置140により作成した治療計画情報に基づき、中央制御装置100、スキャニングコントローラ41、加速器コントローラ40が互いに連携して制御を行う。これらの制御について説明する。   In the proton beam irradiation system of the present embodiment, the central control device 100, the scanning controller 41, and the accelerator controller 40 perform control in cooperation with each other based on the treatment plan information created by the treatment planning device 140. These controls will be described.

まず、標的の深さとイオンビーム(荷電粒子ビーム)のエネルギーとの関係を説明する。標的は、患部を含むイオンビームの照射対象領域であり、患部よりもいくらか大きくなる。図3に体内の深さとイオンビームによる線量の関係の例を示す。荷電粒子ビームは、エネルギーを失って止まる際に周囲に極めて大きなエネルギーを付与するため、その到達深度で線量ピークを有する。この線量のピークをブラッグピークと呼ぶ。   First, the relationship between the depth of the target and the energy of the ion beam (charged particle beam) will be described. The target is an ion beam irradiation target region including the affected part, and is somewhat larger than the affected part. FIG. 3 shows an example of the relationship between the depth inside the body and the dose due to the ion beam. The charged particle beam imparts extremely large energy to the surroundings when it loses energy and stops, so it has a dose peak at its depth of arrival. This dose peak is called the Bragg peak.

標的へのイオンビームの照射はブラッグピークの位置で行われる。ブラッグピークの位置は、イオンビームのエネルギーにより変化する。従って、標的を深さ方向(体内でのイオンビームの進行方向)において複数の層(スライス)に分割し、イオンビームのエネルギーを深さ(各層)に応じて変えることによって、深さ方向に厚みを持つ標的(標的領域)の全域に一様にイオンビームを照射することができる。治療計画装置140は、このような観点に基づき、標的領域を深さ方向に分割する層の数を決定する。   The target is irradiated with the ion beam at the position of the Bragg peak. The position of the Bragg peak changes depending on the energy of the ion beam. Therefore, the target is divided into a plurality of layers (slices) in the depth direction (the direction in which the ion beam travels in the body), and the ion beam energy is changed in accordance with the depth (each layer), thereby increasing the thickness in the depth direction. The ion beam can be uniformly irradiated over the entire target (target region) having a. Based on such a viewpoint, the treatment planning apparatus 140 determines the number of layers that divide the target region in the depth direction.

図4は、上記のようにして決定した層の一例を表す図である。この例では、患部が最下層より患者30の体表面に向かって層1,2,3,4の4つの層に分割されている。各層はX方向に20cmY方向に10cmの広がりをもっている例である。図3の線量分布は、図4のA−A′断面での深さ方向の線量分布である。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the layers determined as described above. In this example, the affected part is divided into four layers of layers 1, 2, 3, and 4 from the lowermost layer toward the body surface of the patient 30. Each layer is an example having a spread of 20 cm in the X direction and 10 cm in the Y direction. The dose distribution in FIG. 3 is a dose distribution in the depth direction in the section AA ′ in FIG. 4.

以上のようにして、層数が決定した後、治療計画装置140は、各層(標的断面)内で深さ方向と直角方向に分割するスポット(照射位置)数を決定する。   After the number of layers is determined as described above, the treatment planning apparatus 140 determines the number of spots (irradiation positions) to be divided in the direction perpendicular to the depth direction within each layer (target cross section).

なお、全てのスポットにおいて、1つのスポットを複数回分割照射する場合もあり、各スポットに対する照射線量のばらつきをある範囲内におさえ、標的全域で線量分布がほぼ一様となるよう、各スポットでの照射回数と1回当たりの照射量(目標照射量)が決定する。分割照射の概念は特許文献1(特許3681744号公報)に詳しい。   In addition, in all spots, one spot may be divided and irradiated several times, and even if the variation in irradiation dose for each spot is within a certain range, the dose distribution is almost uniform throughout the target. The number of irradiations and the irradiation amount per target (target irradiation amount) are determined. The concept of split irradiation is detailed in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3681744).

上記のようにして計画され、データベース110に格納された治療計画情報を、中央制御装置100が読み出しメモリに格納する。中央制御装置100のCPUは、メモリに格納した治療計画情報に基づき、イオンビームの照射に関する情報(層数、照射位置の数(スポットの数)、各層内での照射位置、各照射位置での目標照射量(設定照射量)、および各層の全スポットに関する走査電磁石5A,5Bの電流値等の情報)を生成し、スキャニングコントローラ41(第1制御装置)へ送信する。   The central control device 100 reads out the treatment plan information planned as described above and stored in the database 110 and stores it in the memory. Based on the treatment plan information stored in the memory, the CPU of the central control device 100 provides information related to ion beam irradiation (number of layers, number of irradiation positions (number of spots), irradiation position in each layer, and irradiation position in each irradiation position. A target irradiation amount (set irradiation amount) and information such as current values of the scanning electromagnets 5A and 5B regarding all spots of each layer are generated and transmitted to the scanning controller 41 (first control device).

送信される治療計画情報の一部を図5に示す。層内の各照射位置に対する、照射位置(スポット)のX方向位置(X位置)およびY方向位置(Y位置)の情報、および各照射位置での目標照射量(設定線量)、更に層変更フラグ情報が含まれ、照射する順番にスポット番号が割り付けられる。さらに、各スポットには照射中断可能フラグが記載されている(0:照射中断不可、1:照射中断可能)。本実施の形態では、体表面から一番深い層から順に照射が行なわれる。なお、各照射位置での目標照射量(設定線量)は、患部への最初の照射開始を起点とする積算照射量(積算線量)としており、中央制御装置100は、各照射位置に対して設定された個々の照射量を順次積算することによって、スキャニングコントローラ41へ送信する目標照射量の情報を生成している。スキャニングコントローラ41は、これらの治療計画情報をメモリに記憶する。   Part of the transmitted treatment plan information is shown in FIG. Information on the X-direction position (X position) and Y-direction position (Y position) of the irradiation position (spot) for each irradiation position in the layer, the target irradiation amount (set dose) at each irradiation position, and a layer change flag Information is included and spot numbers are assigned in the order of irradiation. Furthermore, an irradiation interruption possible flag is described in each spot (0: irradiation interruption impossible, 1: irradiation interruption possible). In this embodiment, irradiation is performed in order from the deepest layer from the body surface. The target dose (set dose) at each irradiation position is an integrated dose (cumulative dose) starting from the first irradiation start on the affected area, and the central controller 100 sets the target dose for each irradiation position. Information on the target dose to be transmitted to the scanning controller 41 is generated by sequentially accumulating the individual doses. The scanning controller 41 stores these treatment plan information in a memory.

なお、図5は分割照射をしない場合の例であり、分割照射をする場合は、更に、分割照射の回数だけ、照射位置(スポット)のX方向位置(X位置)およびY方向位置(Y位置)および各照射位置での目標照射量(設定線量)の情報が必要であり、図5の治療計画情報にはそれらの情報も含まれる。   FIG. 5 shows an example of the case where the divided irradiation is not performed. When the divided irradiation is performed, the X-direction position (X position) and the Y-direction position (Y position) of the irradiation position (spot) are further increased by the number of the divided irradiation. ) And target irradiation dose (set dose) at each irradiation position are necessary, and the treatment plan information in FIG. 5 includes such information.

更に、中央制御装置100のCPUは、治療計画情報の内、全ての層に関するシンクロトロン12の加速パラメータの全てを、加速器コントローラ40に送信する。ここで送信されるこれらの加速パラメータのデータは、予め複数の加速パターンに分類されている。   Further, the CPU of the central controller 100 transmits all the acceleration parameters of the synchrotron 12 related to all layers in the treatment plan information to the accelerator controller 40. These acceleration parameter data transmitted here are classified in advance into a plurality of acceleration patterns.

次に、本実施の形態においてスポットスキャニング照射を行う際の中央制御装置100、スキャニングコントローラ41および加速器コントローラ40の通常時(中断要因のない時)の各制御を、図6を用いて説明する。図6は、それらの各制御を実行する制御フローの一例を示したものである。   Next, each control of the central control device 100, the scanning controller 41, and the accelerator controller 40 when performing spot scanning irradiation in the present embodiment during normal time (when there is no interruption factor) will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows an example of a control flow for executing each control.

まず、治療室内にある照射開始指示装置(図示なし)が操作されると、それに応じ、中央制御装置100は、ステップ201にて、層番号を表す演算iおよびスポット番号を表す演算子jを1に初期設定し、それらを加速器コントローラ40に出力する。   First, when an irradiation start instructing device (not shown) in the treatment room is operated, the central control device 100 accordingly sets the operation i representing the layer number and the operator j representing the spot number to 1 in step 201. , And output them to the accelerator controller 40.

加速器コントローラ40は、それに応じて初期設定を行い、初期設定完了後に、ステップ202にて、メモリに格納した複数パターンの加速パラメータの中から、i番目の層(この時点では、i=1)に対する加速器パラメータを読み出し設定する。   The accelerator controller 40 performs initial setting accordingly, and after completion of the initial setting, in step 202, the acceleration controller 40 performs the i-th layer (i = 1 at this time) among the acceleration parameters of a plurality of patterns stored in the memory. Read and set accelerator parameters.

ステップ203にて、これら設定パラメータをシンクロトロン12およびビーム輸送系4に出力し、各電磁石電源が設定された所定の電流で励磁されるよう電源を制御し、また、高周波加速空胴に高周波電力を印加する高周波電源を制御して、その高周波電力と周波数を所定の値まで増加させる。   In step 203, these setting parameters are output to the synchrotron 12 and the beam transport system 4, and the power source is controlled so that each electromagnet power source is excited with a predetermined current, and the high frequency power is supplied to the high frequency acceleration cavity. Is controlled to increase the high frequency power and frequency to a predetermined value.

以上により、シンクロトロン12内を周回するイオンビームのエネルギーが治療計画で定められた値まで増大された時点で、加速器コントローラ40は、ステップ204に移行し、中央制御装置100を経由して、スキャニングコントローラに対し、出射準備指令を出力する。   As described above, when the energy of the ion beam circulating in the synchrotron 12 is increased to a value determined in the treatment plan, the accelerator controller 40 proceeds to step 204 and scans via the central controller 100. An emission preparation command is output to the controller.

この出射準備指令を受けて、スキャニングコントローラ41(第1制御装置)は、ステップ205にて、メモリに格納した電流値データ(図5の「X位置」、「Y位置」の欄に示されたデータ)および目標照射量データ(図5の「目標照射量」の欄に示されたデータ)から、j番目のスポット(この時点ではj=1)の電流値データおよび目標照射量データを読み出して設定する。ここで、スキャニングコントローラ41は、走査電磁石5A,5Bがj番目スポットの電流値で励磁されるように該当する電源を制御する。   In response to this emission preparation command, the scanning controller 41 (first control device), in step 205, displays the current value data stored in the memory (shown in the "X position" and "Y position" columns in FIG. 5). Data) and target dose data (data shown in the column of “target dose” in FIG. 5), current value data and target dose data of the j-th spot (j = 1 at this time) are read out. Set. Here, the scanning controller 41 controls the corresponding power supply so that the scanning electromagnets 5A and 5B are excited with the current value of the j-th spot.

以上により、当該スポットへの照射準備が完了した後、スキャニングコントローラ41は、ステップ206にて、中央制御装置100を経由し、加速器コントローラ40(第3制御装置)に対してビーム出射開始信号を出力する。   As described above, after the preparation for irradiation of the spot is completed, the scanning controller 41 outputs a beam extraction start signal to the accelerator controller 40 (third control device) via the central control device 100 in step 206. To do.

これにより、加速器コントローラ40は、ステップ207にて、高周波印加装置9を制御してシンクロトロン12からイオンビームを出射させる。すなわち、加速器コントローラ40からのビーム出射開始信号によって、開閉スイッチ92が閉じられ、高周波が高周波印加電極93よりイオンビームに印加されるため、イオンビームがシンクロトロン12から出射される。   Accordingly, the accelerator controller 40 controls the high frequency applying device 9 to emit an ion beam from the synchrotron 12 in step 207. That is, the open / close switch 92 is closed by the beam extraction start signal from the accelerator controller 40 and a high frequency is applied to the ion beam from the high frequency application electrode 93, so that the ion beam is emitted from the synchrotron 12.

走査電磁石5A,5Bはj番目のスポットの位置にイオンビームが達するように励磁されているため、そのイオンビームは、ステップ208にて、スキャニング照射装置15より該当する層のj番目のスポットに照射される。   Since the scanning electromagnets 5A and 5B are excited so that the ion beam reaches the position of the j-th spot, the ion beam is irradiated to the j-th spot of the corresponding layer from the scanning irradiation device 15 in step 208. Is done.

j番目のスポット(照射位置)はビーム位置モニタ6Aにより検出され、走査位置計測装置11Aにてビーム走査位置が演算され、j番目のスポットへの照射線量は、線量モニタ6Bにより検出され、線量計測装置11Bにて線量値が演算され、それらの演算結果がスキャニングコントローラ41に入力される。   The j-th spot (irradiation position) is detected by the beam position monitor 6A, the beam scanning position is calculated by the scanning position measuring device 11A, and the irradiation dose to the j-th spot is detected by the dose monitor 6B. The dose value is calculated by the apparatus 11B, and the calculation result is input to the scanning controller 41.

スキャニングコントローラ41は、ステップ209にて、設定された目標照射量と入力された演算結果を比較し、j番目のスポットへの照射線量が目標照射量に達した時点で、ステップ210に移行し、中央制御装置100を経由し、加速器コントローラ40に対して、ビーム出射停止指令を出力する。   In step 209, the scanning controller 41 compares the set target irradiation amount with the input calculation result. When the irradiation dose to the j-th spot reaches the target irradiation amount, the scanning controller 41 proceeds to step 210. A beam extraction stop command is output to the accelerator controller 40 via the central controller 100.

これにより、ステップ211にて、加速器コントローラ40を経由して開閉スイッチ92が開き、イオンビームの出射が停止される。   Accordingly, in step 211, the open / close switch 92 is opened via the accelerator controller 40, and the extraction of the ion beam is stopped.

以上により、最初のスポットに対する照射が終了すると、ステップ212にて層内最終スポットかどうかの判定が行われ、判定が「No」であるため、ステップ213に移り、スポット番号に1が加えられる(すなわち、照射位置が次のスポットに移動される)。   As described above, when the irradiation with respect to the first spot is completed, it is determined in step 212 whether or not it is the last spot in the layer. Since the determination is “No”, the process proceeds to step 213 and 1 is added to the spot number ( That is, the irradiation position is moved to the next spot).

そして、ステップ205〜213の処理が繰り返し行われる。すなわち、1番目の層の全スポットへの照射が終了するまで、走査電磁石5A,5Bにより、イオンビームを隣接するスポットへと次々に移動させながら(移動中はイオンビームの照射を停止させつつ)、イオンビームの照射が行われる(スポットスキャニング照射)。   And the process of steps 205-213 is performed repeatedly. That is, the scanning electromagnets 5A and 5B sequentially move the ion beam to adjacent spots until the irradiation of all the spots of the first layer is completed (while the irradiation of the ion beam is stopped during the movement). Then, ion beam irradiation is performed (spot scanning irradiation).

1番目の層の全スポットに対する照射が終了すると、ステップ212にて、判定が「Yes」となり、スキャニングコントローラ41は、中央制御装置100を経由し、加速器コントローラ40に対し、層変更指令を出力する。   When the irradiation of all the spots on the first layer is completed, the determination is “Yes” in step 212, and the scanning controller 41 outputs a layer change command to the accelerator controller 40 via the central controller 100. .

なお、分割照射を行う場合は、ステップ212にて層変更指令を出力する前に、次の処理が行われる。すなわち、スポット番号を表す演算子jを1に初期設定し、分割照射の照射回数を表す演算子nが予め設定された分割数に達したかどうかを判定し、判定が「No」である場合は、照射回数番号nに1が加えられ(すなわち、分割照射が次の照射回数に変更され)、ステップ205〜213の処理が繰り返し行われ、分割照射の照射回数番号nが予め設定された分割数に達した時点で、ステップ212にて、加速器コントローラ40に対し層変更指令を出力する。   In addition, when performing division | segmentation irradiation, before outputting a layer change command in step 212, the following process is performed. That is, when the operator j representing the spot number is initially set to 1, it is determined whether the operator n representing the number of times of divided irradiation has reached a preset number of divisions, and the determination is “No” 1 is added to the number of times of irradiation n (that is, the divided irradiation is changed to the next number of times of irradiation), the processing of steps 205 to 213 is repeatedly performed, and the number of times of irradiation of divided irradiation is set in advance. When the number is reached, a layer change command is output to the accelerator controller 40 in step 212.

スキャニングコントローラ41から層変更指令が出力されると、それを受け、加速器コントローラ40は、ステップ214にて、層番号iに1を加え(すなわち、照射位置が2番目の層に変更される。)、ステップ215にて、シンクロトロン12へビーム減速指令を出力する。   When a layer change command is output from the scanning controller 41, the accelerator controller 40 receives it and adds 1 to the layer number i in step 214 (that is, the irradiation position is changed to the second layer). In step 215, a beam deceleration command is output to the synchrotron 12.

加速器コントローラ40は、ビーム減速指令の出力により、シンクロトロン12の各電磁石の電源を制御して各電磁石の励磁電流を徐々に低減させ、最後には予め決められた値、例えば、次のイオンビーム入射に適した励磁電流にする。これにより、シンクロトロン12内を周回するイオンビームが減速される。   The accelerator controller 40 controls the power source of each electromagnet of the synchrotron 12 according to the output of the beam deceleration command to gradually reduce the excitation current of each electromagnet. Finally, a predetermined value such as the next ion beam is used. Use an excitation current suitable for incidence. As a result, the ion beam circulating in the synchrotron 12 is decelerated.

この時点では、1番目の層に対する照射が終了しただけであり、ステップ216の判定が「No」であるため、ステップ202に戻り、2番目の層に対して、ステップ203〜215の処理が繰り返し行われる。   At this time, since the irradiation of the first layer is only completed and the determination in step 216 is “No”, the process returns to step 202 and the processing of steps 203 to 215 is repeated for the second layer. Done.

同様に、全ての層に対して、ステップ202〜215の処理が実行された後、ステップ216の判定が「Yes」となり、患者30の患部における全層内の全スポットへの所定の照射が完了する。これにより、加速器コントローラ40は、ステップ217にて、中央制御装置100にCPUに対し照射終了信号を出力する。   Similarly, after the processing in steps 202 to 215 is executed for all layers, the determination in step 216 is “Yes”, and the predetermined irradiation to all spots in all layers in the affected area of the patient 30 is completed. To do. As a result, the accelerator controller 40 outputs an irradiation end signal to the CPU in step 217 to the central controller 100.

以上により、患者30の患部に対する一連の照射処理が終了となる。   Thus, a series of irradiation processes on the affected area of the patient 30 is completed.

次に、本実施の形態において特徴をなす制御処理(スポット集合単位の打ち切り処理)について説明する。   Next, the control process (spot set unit abort process) that characterizes the present embodiment will be described.

本実施の形態における制御システム90は、設備および構成機器の異常や加速器内のビーム状態等を監視し、発生した要因の種類やそのレベルにより、照射を中止または中断するためのインターロックを設けている。   The control system 90 according to the present embodiment monitors the abnormality of facilities and components, the beam state in the accelerator, and the like, and provides an interlock for stopping or interrupting irradiation depending on the type and level of the generated factor. Yes.

また、治療室内に設けられた照射中止指示装置(図示なし)、または照射中断指示装置(図示なし)により操作者の判断により手動で照射中止または、照射中断が可能な構成となっている。   Further, the irradiation can be manually stopped or interrupted by the operator's judgment by an irradiation stop instruction device (not shown) or an irradiation interruption instruction device (not shown) provided in the treatment room.

この中でも、本実施の形態は、あるスポットへの照射途中、ないし、次のスポット照射までの合間であっても、照射中断要因が発生した場合のイオンビームの出射停止方法に着目したものである。図7は比較の為に説明する従来システムの制御フローであり、図8は本実施の形態のシステムの制御フローである。両システムとも、通常時は図6で説明した制御フローに基づく処理を実行する。   Among these, this embodiment pays attention to the ion beam extraction stop method when an irradiation interruption factor occurs even during the irradiation of a certain spot or until the next spot irradiation. . FIG. 7 is a control flow of the conventional system described for comparison, and FIG. 8 is a control flow of the system of the present embodiment. Both systems normally execute processing based on the control flow described in FIG.

なお、設備および構成機器の異常や加速器内のビーム状態等による照射中止・中断要因の内、本発明の制御処理が扱う要因は照射中断要因であって、照射継続可能な比較的軽度な要因に限られる。
図7は、従来システムにおいて、あるスポットに対する照射中に照射中断要因が発生した場合の、制御フローを示したものである。
Of the factors for stopping and interrupting irradiation due to abnormalities in equipment and components, beam conditions in the accelerator, etc., the factor handled by the control processing of the present invention is the factor that interrupts irradiation, and it is a relatively minor factor that can continue irradiation. Limited.
FIG. 7 shows a control flow when an irradiation interruption factor occurs during irradiation of a certain spot in the conventional system.

従来システムでは、照射中に照射中断要因が発生した場合、中央処理装置100は照射中断指令を受け取ると、ステップ401にて、はじめに、いずれかのスポットに対する照射中であるかを判定する。この判定は、スキャニングコントローラ41のステップ210におけるビーム出射停止指令の出力有無を確認することで容易に判定すること可能である。   In the conventional system, when an irradiation interruption factor occurs during irradiation, when central processing unit 100 receives an irradiation interruption command, it first determines in step 401 whether any spot is being irradiated. This determination can be easily made by confirming whether or not the beam extraction stop command is output in step 210 of the scanning controller 41.

判定の結果が「Yes」の場合(つまり、あるスポットへの照射中に照射中断要因が発生した場合)、中央制御装置100は、判定が「No」となるまで、以降の照射中断処理を停止する。判定結果が「No」の場合(つまり、あるスポットへの照射中以外に照射中断要因が発生した場合、もしくは、あるスポットへの照射中に照射中断要因発生し、その後、そのスポットに対する照射が終了した場合)、中央制御装置100は、ステップ402に移行し、加速器コントローラ40およびスキャニングコントローラ41に対し、それぞれ、ビーム出射停止指令およびビーム照射停止指令を出力する。   When the determination result is “Yes” (that is, when an irradiation interruption factor occurs during irradiation of a certain spot), the central controller 100 stops the subsequent irradiation interruption processing until the determination becomes “No”. To do. When the determination result is “No” (that is, when an irradiation interruption factor occurs other than during irradiation of a certain spot, or an irradiation interruption factor occurs during irradiation of a certain spot, and then the irradiation to the spot ends. The central controller 100 proceeds to step 402 and outputs a beam extraction stop command and a beam irradiation stop command to the accelerator controller 40 and the scanning controller 41, respectively.

これを受けたスキャニングコントローラ41は、ステップ403にて、以降のj番目のスポットに対する照射処理を中断する(具体的には、ステップ210の処理を実施後、処理を中断する)。   In response to this, the scanning controller 41 interrupts the subsequent irradiation process for the j-th spot in step 403 (specifically, the process is interrupted after performing the process of step 210).

また、加速器コントローラ40は、ステップ404にて、シンクロトロン12からのビーム出射を停止させ、その後、ステップ405に移行し、シンクロトロン12に対し残ビーム減速指令を出力してシンクロトロン内の残ビームを減速させる。   Further, the accelerator controller 40 stops the beam emission from the synchrotron 12 in step 404, and then proceeds to step 405 to output a remaining beam deceleration command to the synchrotron 12 to output the remaining beam in the synchrotron. Decelerate.

このように中央処理装置100(第2制御装置)は、あるスポット(照射位置)への荷電粒子ビームの照射中に、照射を中断しなければならない事象が発生した場合に、ステップ401にて、そのスポットへの照射量が目標照射量に達するまでスキャニングコントローラ41(第1制御装置)の制御を継続し、ステップ401〜404にて、スポットへの照射量が目標照射量に達した時点でスキャニングコントローラ41の制御を中断しかつシンクロトロン12(加速器)からの荷電粒子ビームの出射を停止させる。   As described above, when an event in which irradiation has to be interrupted occurs during irradiation of a charged particle beam to a certain spot (irradiation position), the central processing unit 100 (second control device) Control of the scanning controller 41 (first control device) is continued until the irradiation amount on the spot reaches the target irradiation amount, and scanning is performed when the irradiation amount on the spot reaches the target irradiation amount in steps 401 to 404. The control of the controller 41 is interrupted and the emission of the charged particle beam from the synchrotron 12 (accelerator) is stopped.

中央制御装置100は、ステップ406にて、照射中断要因が解消して復帰状態になったかどうかを判定し、その判定が「Yes」となった後、加速器コントローラ40は、ステップ407にて、シンクロトロン12に対してビーム加速指令を出力して、再度、各電磁石電源が設定された所定の電流で励磁されるよう電源を制御し、また、高周波加速空胴に高周波電力を印加する高周波電源を制御して、その高周波電力と周波数を所定の値まで増加させる。   The central controller 100 determines in step 406 whether or not the irradiation interruption factor has been resolved and has returned to the return state. After the determination is “Yes”, the accelerator controller 40 synchronizes in step 407. A beam acceleration command is output to the TRON 12, and the power source is controlled again so that each electromagnet power source is excited with a predetermined current, and a high frequency power source for applying high frequency power to the high frequency acceleration cavity is provided. Control to increase the high frequency power and frequency to a predetermined value.

これと同時に、加速器コントローラ40は、スキャニングコントローラ41に対して復帰指令を出力し、スキャニングコントローラ41はその復帰指令を受け取ると、ステップ408にて、中断していたj番目のスポットに対する照射処理を再開する。ただし、この従来システムでは、j番目のスポットへの照射線量は目標照射量に達しているので(ステップ209)、このスポットに対する照射処理は直ちに終了させ、ステップ212にて、層内最終スポットかどうかの判定が行われ、判定が「No」であれば、ステップ213に移り、スポット番号に1が加えられる(すなわち、照射位置が次のスポットに移動される)。そしてステップ205,206に移り、スキャニング照射装置15の走査電磁石5A,5B(荷電粒子ビーム走査装置)を制御することによりスポット(照射位置)を変更させかつこの変更後にシンクロトロン12(加速器)からの荷電粒子ビームの出射を再開させる。その後は、通常時と同様に各ステップの処理が繰り返し行われ、患者30の患部に対する一連の照射処理が終了する。   At the same time, the accelerator controller 40 outputs a return command to the scanning controller 41. When the scanning controller 41 receives the return command, in step 408, the irradiation process for the interrupted j-th spot is resumed. To do. However, in this conventional system, since the irradiation dose to the j-th spot has reached the target irradiation amount (step 209), the irradiation process for this spot is immediately terminated, and in step 212 it is determined whether the spot is the last spot in the layer. If the determination is “No”, the process proceeds to step 213 and 1 is added to the spot number (that is, the irradiation position is moved to the next spot). Then, the process proceeds to steps 205 and 206, where the spot (irradiation position) is changed by controlling the scanning electromagnets 5A and 5B (charged particle beam scanning device) of the scanning irradiation device 15, and after this change, the synchrotron 12 (accelerator) The emission of the charged particle beam is resumed. After that, the process of each step is repeated as usual, and a series of irradiation processes on the affected part of the patient 30 is completed.

このように中央処理装置100(第2制御装置)は、ステップ402,404にて荷電粒子ビームの出射停止後、照射を中断しなければならない事象が解消した場合は、ステップ407,408にてスキャニングコントローラ41(第1制御装置)の制御を復帰させ、スキャニングコントローラ41は、その復帰後に、ステップ213,205,206にて直ちに走査電磁石5A,5B(荷電粒子ビーム走査装置)を制御することによりスポット(照射位置)を変更させかつこの変更後にシンクロトロン12(加速器)からの荷電粒子ビームの出射を再開させる。   As described above, the central processing unit 100 (second control unit) scans in steps 407 and 408 when the phenomenon that the irradiation must be interrupted after the emission of the charged particle beam is stopped in steps 402 and 404 is resolved. The control of the controller 41 (first control device) is returned, and the scanning controller 41 immediately controls the scanning electromagnets 5A and 5B (charged particle beam scanning device) in steps 213, 205 and 206 after the return. (Irradiation position) is changed, and after this change, the emission of the charged particle beam from the synchrotron 12 (accelerator) is resumed.

ところで、従来システムでは、あるスポットの集合に対する照射中に照射中断要因が発生した場合、当該スポットの照射中であれば、そのスポットの照射を完了させた後、ビーム出射(照射)が停止されるため、結果として、1つのスポットの集合に対する照射を途中の段階で強制的に2回以上に分割して行うこととなり、その結果、1つのあるスポットの集合に対して再開後の照射位置のズレ(ズレの要因としては、機器の状態、患者の状態などの微妙なズレが考えられる。)により、照射分布に乱れが生じる可能性がある。   By the way, in the conventional system, when an irradiation interruption factor occurs during irradiation of a certain set of spots, if the spot is being irradiated, beam irradiation (irradiation) is stopped after the irradiation of the spot is completed. Therefore, as a result, irradiation with respect to one set of spots is forcibly divided into two or more times at an intermediate stage, and as a result, the deviation of the irradiation position after resumption with respect to one set of spots. (As a factor of deviation, subtle deviations such as the state of the device and the patient can be considered.), The irradiation distribution may be disturbed.

本実施の形態における特徴は、あるスポットの集合への照射途中に照射中断要因が発生した場合に、ビーム出射(照射)を停止させず、そのスポットの集合のスポット全てを照射した後にビーム出射(照射)を停止させるように制御することで、照射がスポットの集合について途中の段階で終了することを回避する点にある。   The feature of this embodiment is that, when an irradiation interruption factor occurs during irradiation of a set of spots, beam emission (irradiation) is not stopped, and beam emission ( By controlling to stop (irradiation), it is possible to avoid that the irradiation ends at an intermediate stage for a set of spots.

次に、本実施の形態において、あるスポットの集合に対する照射中に照射中断要因が発生した場合の制御システムの動作について説明する。図8は、あるスポットに対する照射中に照射中断要因が発生した場合の、本実施の形態における制御フローを示したものである。   Next, in this embodiment, the operation of the control system when an irradiation interruption factor occurs during irradiation of a certain set of spots will be described. FIG. 8 shows a control flow in the present embodiment when an irradiation interruption factor occurs during irradiation of a certain spot.

本実施の形態では、照射中に照射中断要因が発生した場合、中央処理装置100は照射中断指令を受け取ると、ステップ501aにて、はじめに、いずれかのスポットに対する照射中であるかを判定する。この判定は、スキャニングコントローラ41のステップ210におけるビーム出射停止指令が出力有無を確認することで容易に判定すること可能である。ステップ501aの判定の結果が「No」の場合(つまり、照射中でない場合)、ステップ501で図5の照射中断可能フラグの情報により、照射中断可能スポットの判断を実施する。ステップ501aの判定の結果が「YES」の場合(つまり、照射中の場合)、中央制御装置100は、「No」判定となるまで、以降の照射中断処理を実行しない。   In this embodiment, when an irradiation interruption factor occurs during irradiation, when central processing unit 100 receives an irradiation interruption command, it first determines in step 501a whether irradiation is being performed on any spot. This determination can be easily made by confirming whether the beam extraction stop command in step 210 of the scanning controller 41 is output. When the result of the determination in step 501a is “No” (that is, when irradiation is not being performed), in step 501, a determination of an irradiation interruptible spot is performed based on the information of the irradiation interruptible flag in FIG. When the determination result in step 501a is “YES” (that is, during irradiation), the central controller 100 does not execute the subsequent irradiation interruption process until “No” determination is made.

ステップ501の判定の結果が「No」の場合(つまり、中断可能なスポットでない場合)、中央制御装置100は、「Yes」判定がとなるまで、以降の照射中断処理を実行せず、ステップ213に移り、スキャニングコントローラ41によりスポット番号に1が加えられる(すなわち、照射位置が次のスポットに移動される)。判定結果が「Yes」の場合(照射中断可能なスポットでの当該スポットの照射が完了した場合、つまり、スポットの集合のスポット全てを照射した場合)、中央制御装置100は、ステップ502に移行し、加速器コントローラ40およびスキャニングコントローラ41に対し、それぞれ、ビーム出射停止指令およびビーム照射停止指令を出力する。   If the result of the determination in step 501 is “No” (that is, if the spot is not a discontinuable spot), the central controller 100 does not execute the subsequent irradiation interruption process until “Yes” is determined, and step 213. The scanning controller 41 adds 1 to the spot number (that is, the irradiation position is moved to the next spot). When the determination result is “Yes” (when the irradiation of the spot at the spot where the irradiation can be interrupted is completed, that is, when all the spots of the set of spots are irradiated), the central control apparatus 100 proceeds to Step 502. The beam extraction stop command and the beam irradiation stop command are output to the accelerator controller 40 and the scanning controller 41, respectively.

これを受けたスキャニングコントローラ41は、ステップ503にて、以降のj番目のスポットに対する照射処理を中断する(具体的には、ステップ210の処理を実施後、処理を中断する)。   Receiving this, the scanning controller 41 interrupts the subsequent irradiation process for the j-th spot in step 503 (specifically, the process is interrupted after performing the process of step 210).

また、加速器コントローラ40は、ステップ504にて、シンクロトロン12からのビーム出射を停止させ、その後、ステップ505に移行し、シンクロトロン12に対し残ビーム減速指令を出力してシンクロトロン内の残ビームを減速させる。   Further, the accelerator controller 40 stops beam emission from the synchrotron 12 in step 504, and then proceeds to step 505 to output a remaining beam deceleration command to the synchrotron 12 to output the remaining beam in the synchrotron. Decelerate.

このように中央処理装置100(第2制御装置)は、あるスポット(照射位置)が含まれるあるスポットの集合の途中で、照射を中断しなければならない事象が発生した場合に、ステップ501にて、あるスポットの集合のスポット全部について目標照射量に達するまでスキャニングコントローラ41(第1制御装置)の制御を継続し、ステップ501〜504にて、スキャニングコントローラ41の制御を中断しかつシンクロトロン12(加速器)からの荷電粒子ビームの出射を停止させる。   In this way, the central processing unit 100 (second control device) determines that the event that requires the interruption of irradiation occurs in the middle of a set of spots including a spot (irradiation position) in step 501. The control of the scanning controller 41 (first control device) is continued until the target irradiation amount is reached for all spots in a set of spots. In steps 501-504, the control of the scanning controller 41 is interrupted and the synchrotron 12 ( The emission of the charged particle beam from the accelerator) is stopped.

中央制御装置100は、ステップ506にて、照射中断要因が解消して復帰状態になったかどうかを判定し、その判定が「Yes」となった後、加速器コントローラ40は、ステップ507にて、シンクロトロン12に対してビーム加速指令を出力して、再度、各電磁石電源が設定された所定の電流で励磁されるよう電源を制御し、また、高周波加速空胴に高周波電力を印加する高周波電源を制御して、その高周波電力と周波数を所定の値まで増加させる。   The central controller 100 determines in step 506 whether or not the irradiation interruption factor has been resolved and has returned to the reset state. After the determination becomes “Yes”, the accelerator controller 40 performs synchronization in step 507. A beam acceleration command is output to the TRON 12, and the power source is controlled again so that each electromagnet power source is excited with a predetermined current, and a high frequency power source for applying high frequency power to the high frequency acceleration cavity is provided. Control to increase the high frequency power and frequency to a predetermined value.

これと同時に、加速器コントローラ40は、スキャニングコントローラ41に対して復帰指令を出力し、スキャニングコントローラ41はその復帰指令を受け取ると、ステップ508にて、中断していたj番目のスポットに対する照射処理を再開する。ただし、本実施の形態では、j番目のスポットにへの照射線量は目標照射量に達しているので(ステップ209)、このスポットに対する照射処理は直ちに終了させ、ステップ212にて、層内最終スポットかどうかの判定が行われ、判定が「No」であれば、ステップ213に移り、スポット番号に1が加えられる(すなわち、照射位置が次のスポットに移動される)。そしてステップ205,206に移り、スキャニング照射装置15の走査電磁石5A,5B(荷電粒子ビーム走査装置)を制御することによりスポット(照射位置)を変更させかつこの変更後にシンクロトロン12(加速器)からの荷電粒子ビームの出射を再開させる。その後は、通常時同様に各ステップの処理が繰り返し行われ、患者30の患部に対する一連の照射処理が終了する。   At the same time, the accelerator controller 40 outputs a return command to the scanning controller 41. When the scanning controller 41 receives the return command, in step 508, the irradiation process for the interrupted j-th spot is resumed. To do. However, in this embodiment, since the irradiation dose to the j-th spot has reached the target irradiation amount (step 209), the irradiation process for this spot is immediately terminated, and in step 212, the final spot in the layer If the determination is “No”, the process proceeds to step 213, where 1 is added to the spot number (that is, the irradiation position is moved to the next spot). Then, the process proceeds to steps 205 and 206, where the spot (irradiation position) is changed by controlling the scanning electromagnets 5A and 5B (charged particle beam scanning device) of the scanning irradiation device 15, and after this change, the synchrotron 12 (accelerator) The emission of the charged particle beam is resumed. After that, the process of each step is repeatedly performed as usual, and a series of irradiation processes on the affected part of the patient 30 is completed.

このように中央処理装置100(第2制御装置)は、ステップ502,504にて荷電粒子ビームの出射停止後、照射を中断しなければならない事象が解消した場合は、ステップ507,508にてスキャニングコントローラ41(第1制御装置)の制御を復帰させ、スキャニングコントローラ41は、その復帰後に、ステップ213,205,206にて直ちに走査電磁石5A,5B(荷電粒子ビーム走査装置)を制御することによりスポット(照射位置)を変更させかつこの変更後にシンクロトロン12(加速器)からの荷電粒子ビームの出射を再開させる。   As described above, the central processing unit 100 (second control unit) scans in steps 507 and 508 when the event that the irradiation has to be interrupted after stopping the emission of the charged particle beam in steps 502 and 504 is resolved. The control of the controller 41 (first control device) is returned, and the scanning controller 41 immediately controls the scanning electromagnets 5A and 5B (charged particle beam scanning device) in steps 213, 205 and 206 after the return. (Irradiation position) is changed, and after this change, the emission of the charged particle beam from the synchrotron 12 (accelerator) is resumed.

図9および図10は、従来のシステムおよび本実施の形態のあるエネルギーにおけるシンクロトロン12内のイオンビームの制御パターンと、スポットに対する照射の関係を示した例である。照射中断要因発生時、従来システムでは、当該スポットの照射を完了次第、出射(照射)を停止し、即減速動作へ移行するのに対し、本実施の形態では、照射中断要因発生時、当該スポットが含まれるスポットの集合全体の照射が完了した時点で、出射(照射)を停止し、減速動作へ移行する)。   FIG. 9 and FIG. 10 are examples showing the relationship between the control pattern of the ion beam in the synchrotron 12 and the irradiation of the spot at a certain energy in the conventional system and this embodiment. In the conventional system, when the irradiation interruption factor occurs, as soon as the irradiation of the spot is completed, the emission (irradiation) is stopped and the operation immediately shifts to the deceleration operation. In this embodiment, when the irradiation interruption factor occurs, the spot When the irradiation of the entire set of spots including is completed, the emission (irradiation) is stopped and the operation proceeds to a deceleration operation).

以上ように、照射中断要因が発生した際の処理として、中央制御装置100内に図8に示す新たな判定処理(図5の制御フラグを追加し、照射中断可能なスポットかどうかの判断処理)を追加し、中央制御装置100、加速器コントローラ40、およびスキャニングコントローラ41が連携して動作することで、スキャニング方式による照射において、あるスポットに対する照射中に照射中断要因が発生した場合に、当該スポットの照射を完了次第、ビーム出射(照射)を停止させず、そのスポットを含むスポットの集合全体に対する照射が完了した時点で停止させることが可能となる。これにより、あるスポットの集合の途中のスポットで照射が終了することを回避することができる。   As described above, as a process when an irradiation interruption factor occurs, a new determination process shown in FIG. 8 (addition of the control flag of FIG. 5 to determine whether or not the spot can be interrupted) is included in the central controller 100. When the central controller 100, the accelerator controller 40, and the scanning controller 41 operate in cooperation, when an irradiation interruption factor occurs during irradiation of a certain spot in irradiation by the scanning method, As soon as the irradiation is completed, the beam emission (irradiation) is not stopped, but can be stopped when the irradiation of the entire set of spots including the spot is completed. As a result, it is possible to avoid the end of irradiation at a spot in the middle of a set of spots.

なお、本実施の形態は、粒子線治療システムにおいて、照射中断事象が発生した際の処理に関するものであり、照射中止事象が発生した場合は、安全の観点から、従来システム同様、直ちに、出射(照射)を停止し、一連の照射処理が中止される。   Note that this embodiment relates to processing when an irradiation interruption event occurs in the particle beam therapy system. When an irradiation stop event occurs, the extraction ( Irradiation) is stopped, and a series of irradiation processes are stopped.

以上のように構成した本実施の形態の粒子線照射システムは、以下のような効果を得る。   The particle beam irradiation system of the present embodiment configured as described above has the following effects.

通常、照射線量の分布は、1つのスポットの線量だけでなく、あるスポットの集合について評価するものであり、あるスポットの集合の途中のスポットで、照射を中断させて、その中断要因がなくなり、照射をそのスポットの集合の途中のスポットから再開させた場合、機器の状態、患者の状態により、スポットの位置のズレが生じ、線量分布に乱れが生じる。   Usually, the distribution of irradiation dose is to evaluate not only the dose of one spot, but also about a set of spots. In the spot in the middle of a set of spots, the irradiation is interrupted, and the cause of the interruption is eliminated. When irradiation is resumed from a spot in the middle of the set of spots, the spot position shifts depending on the state of the device and the patient, and the dose distribution is disturbed.

図11は、あるスポットの集合に対する照射の途中で、中断、再開した場合の位置ズレによる線量分布への影響を示したものである。例えば、図11(a)のような、No.2〜30スポットの集合に対する線量分布を得たい場合、その分布のスポットの集合の途中(No.14スポット照射完了後)で照射を中断し、再開後の位置のズレで、1スポット分空いてスポット照射を再開した場合は、図11(b)のようにNo.15スポットに照射されず、No.31スポットに誤照射される。逆に、1スポット分詰めてスポット照射を再開した場合は、図11(c)のようにNo.14スポットに重複照射され、No.30スポットに照射されない。   FIG. 11 shows the influence on the dose distribution due to the positional deviation in the case of interruption and resumption during the irradiation of a certain spot set. For example, as shown in FIG. When it is desired to obtain a dose distribution for a set of 2 to 30 spots, the irradiation is interrupted in the middle of the set of spots of the distribution (after completion of No. 14 spot irradiation), and one spot is left open due to the position shift after resumption. When the spot irradiation is resumed, No. 1 as shown in FIG. 15 spots are not irradiated and no. 31 spots are mistakenly irradiated. On the other hand, when spot irradiation is resumed after filling one spot, No. 1 as shown in FIG. No. 14 spot is irradiated twice. 30 spots are not irradiated.

これに対し、本実施の形態では、あるスポット(No.14)に対する照射中に、照射中断要因(照射継続可能な比較的軽度な異常)が発生した場合に関して、当該スポットの照射完了後で照射を停止するのではなく、当該スポットを含む、あるスポットの集合(No.2〜30スポット)の全スポットに対し、照射を行う。その結果、図11(a)に示す計画線量分布が得られる。このように、スポットの集合として管理したほうがよい場合には、スポット毎の単位で照射を中断するのではなく、スポットの集合の単位で照射を中断することにより、照射線量の分布の乱れをなくし、精度よい照射が可能となる。   On the other hand, in the present embodiment, when an irradiation interruption factor (a relatively mild abnormality that allows continuous irradiation) occurs during irradiation of a spot (No. 14), irradiation is performed after completion of irradiation of the spot. Irradiate all spots of a set of spots (No. 2 to 30 spots) including the spot. As a result, the planned dose distribution shown in FIG. In this way, when it is better to manage as a set of spots, the irradiation dose distribution is not disturbed by interrupting the irradiation in units of the set of spots instead of interrupting the irradiation in units of spots. , Accurate irradiation is possible.

本実施の形態の適用が好ましいスポットの集合の実施例を説明する。本実施の形態では、スポットの集合をどの様に予め定義するかが重要である。   An example of a set of spots to which the present embodiment is preferably applied will be described. In the present embodiment, it is important how to predefine a set of spots.

第1実施例は、同一層のなかで、スポットの集合が分離している例である。図12は、第1実施例におけるスポットの集合を説明する図である。図12(a)に示すように患部形状によっては、同一層であっても患部が分離することもある。この場合、それぞれをスポットの集合として管理したほうがよい。   The first embodiment is an example in which a set of spots are separated in the same layer. FIG. 12 is a diagram for explaining a set of spots in the first embodiment. As shown in FIG. 12A, depending on the shape of the affected part, the affected part may be separated even in the same layer. In this case, it is better to manage each as a set of spots.

一方、照射の中断要因として、異常発生のほかに呼吸同期制御のゲート信号がOFFとなる場合がある。呼吸同期制御では、呼吸位相に合わせて、ゲート信号がONのとき照射し、ゲート信号がOFFのとき照射を停止する。これにより呼吸によるスポットの位置のズレを防止し、安定的な照射ができる。   On the other hand, as a cause of interruption of irradiation, in addition to the occurrence of an abnormality, the gate signal for respiratory synchronization control may be turned off. In the respiration synchronization control, irradiation is performed in accordance with the respiration phase when the gate signal is ON, and irradiation is stopped when the gate signal is OFF. This prevents the deviation of the spot position due to respiration and enables stable irradiation.

しかし、照射線量の分布は、1つのスポットの線量だけでなく、あるスポットの集合について評価するものである。呼吸同期制御を優先的に一律に適用し、ゲート信号がOFFのとき照射を中断させて、その後照射を再開させると、逆にスポットの位置のズレが生じ、線量分布に乱れが生じる場合もある。   However, the distribution of irradiation dose evaluates not only the dose of one spot but also a certain set of spots. If respiratory synchronous control is preferentially applied uniformly and the irradiation is interrupted when the gate signal is OFF and then the irradiation is restarted, the spot position may be shifted and the dose distribution may be disturbed. .

図12(b)は、ゲート信号がOFFのとき照射を中断し、その後再開する動作を説明する図である。黒丸は、ゲート信号がONのとき照射したスポットであり、白丸は、ゲート信号がOFFのとき照射を中断し、その後ゲート信号がONのとき照射を再開したスポットである。1つのスポットの集合に対する照射を途中の段階で強制的に2回に分割して行うこととなり、その結果、再開後の照射位置のズレにより、照射線量分布に乱れが生じる可能性がある。   FIG. 12B is a diagram illustrating an operation in which irradiation is interrupted when the gate signal is OFF, and then restarted. A black circle is a spot irradiated when the gate signal is ON, and a white circle is a spot where irradiation is stopped when the gate signal is OFF, and then irradiation is resumed when the gate signal is ON. Irradiation with respect to a set of one spot is forcibly divided into two at an intermediate stage, and as a result, there is a possibility that the irradiation dose distribution may be disturbed due to deviation of the irradiation position after resumption.

図12(c)は、本実施の形態における動作を説明する図である。本実施の形態では、スポットの集合として管理したほうがよい場合には、スポットの集合の全スポットについて予定の照射を完了することを優先する。すなわち、ゲート信号がOFFのときも照射を継続する。   FIG. 12C is a diagram for explaining the operation in the present embodiment. In this embodiment, when it is better to manage as a set of spots, priority is given to completing scheduled irradiation for all spots in the set of spots. That is, irradiation is continued even when the gate signal is OFF.

これにより、スポットの集合の単位で照射を中断することにより、照射線量の分布の乱れをなくし、精度よい照射が可能となる。このように、本実施の形態は、スポットスキャニングの呼吸同期制御と組み合わせて用いるのに適している。   Thus, by interrupting irradiation in units of a set of spots, the distribution of the irradiation dose is not disturbed, and accurate irradiation is possible. Thus, the present embodiment is suitable for use in combination with spot scanning respiratory synchronization control.

第2実施例は、1スピルで照射可能なスポット数を演算し、スポットの集合として管理する例である。シンクロトロン12のパルス運転の1パルスで照射できる単位である。治療計画装置140により各スポットの目標照射量が演算され、1スピルで打ちきれるスポット数も演算される。このスポットの集合を1単位として管理する。安全性に問題がない場合や、異常が軽度なことが確実な場合は、異常が発生した場合でも、そのスポットの集合に対する照射を継続する。   The second embodiment is an example in which the number of spots that can be irradiated with one spill is calculated and managed as a set of spots. This is a unit that can be irradiated with one pulse of synchrotron 12 pulse operation. The target irradiation amount of each spot is calculated by the treatment planning device 140, and the number of spots that can be shot with one spill is also calculated. The set of spots is managed as one unit. When there is no problem in safety or when it is certain that the abnormality is mild, irradiation to the set of spots is continued even when the abnormality occurs.

上述した呼吸同期制御を適用する場合は、治療計画装置140によりゲート信号がONのとき照射可能なスポット数を演算し、このスポットの集合を1単位として管理してもよい。   When applying the above-described respiratory synchronization control, the treatment planning device 140 may calculate the number of spots that can be irradiated when the gate signal is ON, and manage the set of spots as one unit.

第3実施例は、スポットの集合に重なりを持たせる例である。特許文献1のスキャニング方式の粒子線照射システムにおいては、照射対象をいくつかのスポット(照射位置)の集合に分割することや、分割照射をするための照射回数と1回当たりの照射量を事前に設定し、1つのスポットに対する照射を複数回に分割して行うことで、各スポットに対する1回の照射量(照射時間)を小さくし、ばらつきを抑え、より正確に実際の照射線量の検出および評価(線量分布等の評価)を行うことができるよう工夫がされている。   The third embodiment is an example in which a set of spots is overlapped. In the scanning-type particle beam irradiation system of Patent Document 1, the irradiation target is divided into a set of several spots (irradiation positions), and the number of irradiations and the irradiation amount for each irradiation are performed in advance. And irradiating each spot in multiple steps, reducing the amount of irradiation (irradiation time) for each spot, reducing variations, and more accurately detecting the actual irradiation dose A device is devised so that evaluation (evaluation of dose distribution etc.) can be performed.

しかし、全スポットについて1つのスポットに対する照射を複数回に分割して行うことは、治療時間の長期化につながり、システム運用の面で効率的でないという問題があった。   However, splitting the irradiation of one spot for all the spots multiple times leads to a prolonged treatment time, and is not efficient in terms of system operation.

上記問題に対し、スポットの集合に重なりを持たせる照射手法が提案されている。図13は、第3実施例におけるスポットの集合を説明する図である。   In order to solve the above problem, an irradiation method for overlapping a set of spots has been proposed. FIG. 13 is a diagram for explaining a set of spots in the third embodiment.

例えば、図13(a)上段のような、No.2〜35スポットの集合に対する線量分布を得ることを計画する。このとき、No.2〜23スポットの集合を第1集合とし、No.15〜35スポットの集合を第2集合として管理する。第1集合は、第2〜9スポットまで線量が単調増加し、第9〜14スポットまで線量は一定値であり、第14〜23スポットまで線量が単調減少し、図示台形形状となるように設定されている。第2集合は、第15〜24スポットまで線量が単調増加し、第24〜28スポットまで線量は一定値であり、第28〜35スポットまで線量が単調減少し、図示台形形状となるように設定されている。さらに、第1集合と第2集合に対し、No.15〜23スポットにおいて重なりを持たせている。第1集合と第2集合に対し、それぞれ図13(a)下段のような線量分布を得るように照射する。その結果、図13(a)上段のように計画した線量分布を得ることができる。   For example, as shown in the upper part of FIG. Plan to obtain dose distribution for a set of 2-35 spots. At this time, no. A set of 2 to 23 spots is defined as a first set. A set of 15 to 35 spots is managed as a second set. The first set is set so that the dose increases monotonically from the 2nd to the 9th spot, the dose is a constant value from the 9th to the 14th spot, and the dose decreases monotonously from the 14th to the 23rd spot, and becomes a trapezoidal shape shown in the figure. Has been. The second set is set so that the dose increases monotonically from the 15th to the 24th spot, the dose is a constant value from the 24th to the 28th spot, and the dose decreases monotonically from the 28th to the 35th spot, and becomes a trapezoidal shape shown in the figure. Has been. Further, for the first set and the second set, No. Overlapping is provided at 15 to 23 spots. Irradiation is performed on the first set and the second set so as to obtain dose distributions as shown in the lower part of FIG. As a result, the planned dose distribution can be obtained as shown in the upper part of FIG.

これにより、全スポットについて1つのスポットに対する照射を複数回に分割して行うことをせずに、第1集合と第2集合をそれぞれスポットの集合の1単位として管理し照射するため、治療時間の短縮化につながり、システム運用の面で効率的となる。   As a result, the first set and the second set are each managed as one unit of the set of spots without irradiating a single spot multiple times for all spots. It leads to shortening and becomes efficient in terms of system operation.

本実施の形態を、第3実施例に適用したときの効果について説明する。本実施の形態では、第1集合と第2集合をそれぞれスポットの集合の1単位として管理し、スポットの集合の全スポットについて予定の照射を完了することを優先する。すなわち、第1集合のスポットへの照射中に比較的軽度な異常が発生した場合でも、第1集合に対する照射を継続する。第1集合(No.2〜23スポット)に対する照射が完了した後、照射を停止し、照射中断事象が解消すると、第2集合(No.15〜35スポット)の先頭から照射を再開する。第2集合のスポットへの照射中に比較的軽度な異常が発生した場合でも、同様に第2集合に対する照射を継続する。   The effect when this embodiment is applied to the third embodiment will be described. In the present embodiment, each of the first set and the second set is managed as one unit of a set of spots, and priority is given to completing scheduled irradiation for all spots in the set of spots. That is, even when a relatively mild abnormality occurs during the irradiation of the first set of spots, the irradiation of the first set is continued. After the irradiation with respect to the first set (No. 2 to 23 spots) is completed, the irradiation is stopped, and when the irradiation interruption event is resolved, the irradiation is restarted from the head of the second set (No. 15 to 35 spots). Even when a relatively mild abnormality occurs during irradiation of the second set of spots, the irradiation of the second set is continued in the same manner.

図13(b)上段は、中断、再開時に位置ズレが生じ、1スポット分前にずれた場合を説明する図であり、図13(b)下段は、本実施の形態の効果を説明する図である。第1集合(No.2〜23スポット)への照射は計画通りできたが、第2集合(No.15〜35スポット)へ照射すべきところを、位置ズレが生じて1スポット分前にずれて、No.14〜34スポットに照射したとする。しかし、第1集合と第2集合とを合わせたスポットの集合について評価すると、図13(b)下段のようになり、図13(a)上段の計画線量分布と比較すると、No.35スポットに照射されず、No.14〜23スポットにおいてやや多目に照射されているだけであり、位置ズレの影響が少ないのがわかる。   The upper part of FIG. 13 (b) is a diagram for explaining a case where a positional deviation occurs at the time of interruption and resumption, and the position is shifted by one spot, and the lower part of FIG. 13 (b) is a diagram for explaining the effect of this embodiment. It is. Irradiation to the first set (Nos. 2 to 23 spots) was done as planned, but the position to be irradiated to the second set (Nos. 15 to 35 spots) was shifted by one spot due to positional misalignment. No. It is assumed that 14 to 34 spots are irradiated. However, when the set of spots, which is the combination of the first set and the second set, is evaluated, the result is as shown in the lower part of FIG. 13B, and compared with the planned dose distribution in the upper part of FIG. No. 35 spot was not irradiated and no. It can be seen that only 14 to 23 spots are slightly irradiated and there is little influence of positional deviation.

図13(c)上段は、中断、再開時に位置ズレが生じ、1スポット分後にずれた場合を説明する図であり、図13(c)下段は、本実施の形態の効果を説明する図である。第1集合(No.2〜23スポット)への照射は計画通りできたが、第2集合(No.15〜35スポット)へ照射すべきところを、位置ズレが生じて1スポット分前にずれて、No.16〜36スポットに照射したとする。しかし、第1集合と第2集合とを合わせたスポットの集合について評価すると、図13(c)下段のようになり、図13(a)上段の計画線量分布と比較すると、No.36スポットに誤照射され、No.15〜24スポットにおいてやや少な目に照射されているだけであり、位置ズレの影響が少ないのがわかる。   The upper part of FIG. 13 (c) is a diagram for explaining a case where a positional deviation occurs at the time of interruption and resumption, and the position is shifted after one spot, and the lower part of FIG. 13 (c) is a diagram for explaining the effect of this embodiment. is there. Irradiation to the first set (Nos. 2 to 23 spots) was done as planned, but the position to be irradiated to the second set (Nos. 15 to 35 spots) was shifted by one spot due to positional misalignment. No. It is assumed that 16 to 36 spots are irradiated. However, when the set of spots, which is the combination of the first set and the second set, is evaluated, it becomes as shown in the lower part of FIG. 13 (c), and compared with the planned dose distribution in the upper part of FIG. No. 36 spot was mistakenly irradiated and no. It can be seen that only 15 to 24 spots are irradiated with slightly less eyes, and the influence of positional deviation is small.

これにより、システム運用の面で効率化を図りつつ、スポットの集合の単位で照射を中断することにより、照射線量の分布の乱れをなくし、精度よい照射が可能となる。このように、本実施の形態は、第3実施例に示した照射手法と組み合わせて用いるのに適している。   Thereby, the efficiency of the system operation is improved, and the irradiation is interrupted in units of a set of spots, so that the irradiation dose distribution is not disturbed and the irradiation can be performed with high accuracy. Thus, this embodiment is suitable for use in combination with the irradiation method shown in the third example.

ただし、本実施の形態は、異常発生時においても、発生した要因の種類、レベルにより、照射継続を可能とするものであり、患者ならびに操作者の安全の観点から、照射継続可能な要因の種類、レベルの選定が非常に重要となる。   However, in this embodiment, even when an abnormality occurs, irradiation can be continued depending on the type and level of the factor that has occurred. From the viewpoint of patient and operator safety, the types of factors that can continue irradiation The level selection is very important.

なお、以上に述べたスポットスキャニングによるイオンビーム照射は、加速器としてサイクロトロンを用いた陽子線照射システムに適用することが可能である。   The ion beam irradiation by spot scanning described above can be applied to a proton beam irradiation system using a cyclotron as an accelerator.

1…荷電粒子ビーム発生装置
4…ビーム輸送系
5A,5B…走査電磁石(荷電粒子ビーム走査装置)
6A…走査位置モニタ(照射量検出装置)
6B…線量モニタ(照射量検出装置)
7A…走査電磁石電源(X方向)
7B…走査電磁石電源(Y方向)
8…走査電磁石電源制御装置
9…高周波印加装置
11A、11B…走査位置計測装置
12…シンクロトロン(加速器)
15…スキャニング照射装置
40…加速器・輸送系コントローラ
41…スキャニングコントローラ(第1制御装置)
42…電源制御装置
90…制御システム(制御装置)
91…高周波電源
92…開閉スイッチ
93…高周波印加電極
100…中央制御装置(第2制御装置)
140…治療計画装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charged particle beam generator 4 ... Beam transport system 5A, 5B ... Scanning electromagnet (charged particle beam scanning device)
6A ... Scanning position monitor (irradiation dose detection device)
6B ... Dose monitor (irradiation amount detection device)
7A ... Scanning magnet power supply (X direction)
7B: Scanning magnet power supply (Y direction)
8 ... Scanning magnet power supply control device 9 ... High frequency application devices 11A, 11B ... Scanning position measuring device 12 ... Synchrotron (accelerator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Scanning irradiation apparatus 40 ... Accelerator and transport system controller 41 ... Scanning controller (1st control apparatus)
42 ... Power supply control device 90 ... Control system (control device)
91 ... high frequency power source 92 ... open / close switch 93 ... high frequency application electrode 100 ... central control device (second control device)
140 ... Treatment planning device

上述した目的を達成するための本発明の特徴は、荷電粒子ビームを出射する加速器と、荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記加速器から出射された荷電粒子ビームを、照射対象の照射スポットに照射する照射装置と、荷電粒子ビームの照射を停止させた状態で前記荷電粒子ビームの照射スポットを変更し、前記照射スポットの変更後に前記荷電粒子ビームの照射を再開させることで、照射スポットを順次更新して前記照射対象を照射する制御装置と、を備えた粒子線照射システムにおいて、前記制御装置は、前記照射対象を深さ方向に分割した複数の層の各層における予め指定された照射中断可能スポットを記憶しており、前記荷電粒子ビームの照射中断要因が発生した場合、前記照射中断可能スポットへの前記荷電粒子ビームの照射が完了するまで照射中断処理を実行せず、前記照射中断処理を実行しない状態で前記照射スポットを更新して前記荷電粒子ビームの照射を続行し、前記照射中断可能スポットへの前記荷電粒子ビームの照射が完了した時点で前記照射中断処理を実行することにある。   The feature of the present invention for achieving the above-described object is that it has an accelerator for emitting a charged particle beam and a charged particle beam scanning device, and irradiates an irradiation spot to be irradiated with the charged particle beam emitted from the accelerator. The irradiation spot of the charged particle beam is changed while the irradiation of the charged particle beam is stopped and the irradiation of the charged particle beam is restarted after the change of the irradiation spot. And a control device that irradiates the irradiation target, wherein the control device is a spot that can be interrupted in advance in each of a plurality of layers obtained by dividing the irradiation target in the depth direction. And when the charged particle beam irradiation interruption factor occurs, the irradiation of the charged particle beam to the irradiation interruptable spot is completed. The irradiation spot is not executed until the irradiation spot is updated, and the irradiation spot is updated and the irradiation with the charged particle beam is continued. It is to execute the irradiation interruption process at the time of completion.

Claims (8)

荷電粒子ビームを出射する加速器と、
荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記加速器から出射された荷電粒子ビームを照射対象の照射スポットに照射する照射装置と、
前記照射スポットへの荷電粒子ビームの照射中に、照射を中断しなければならない事象が発生した場合に、前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を直ちに停止させずに、そのときの照射スポットを含む予め定義されたスポットの集合に属する全スポットについての照射を完了させた時点で前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を停止させ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 emits a charged particle beam;
An irradiation device that has a charged particle beam scanning device and irradiates an irradiation spot to be irradiated with the charged particle beam emitted from the accelerator;
If an event that requires interruption of irradiation occurs during irradiation of the charged particle beam to the irradiation spot, the irradiation spot at that time is not immediately stopped without stopping the emission of the charged particle beam from the accelerator. A particle beam irradiation system comprising: a control device that stops emission of the charged particle beam from the accelerator at the time when irradiation of all spots belonging to a predefined set of spots is completed.
請求項1記載の粒子線照射システムにおいて、
前記制御装置は、前記荷電粒子ビームの出射停止後、前記照射を中断しなければならない事象が解消した場合は、直ちに前記照射スポットを変更させ、かつ前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を次のスポットの集合の先頭の照射スポットから再開させることを特徴とする粒子線照射システム。
The particle beam irradiation system according to claim 1,
The controller immediately changes the irradiation spot when the event that the irradiation has to be interrupted is resolved after the emission of the charged particle beam is stopped, and continues the extraction of the charged particle beam from the accelerator. A particle beam irradiation system which restarts from the head irradiation spot of a set of spots.
荷電粒子ビームを出射する加速器と、
荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記加速器から出射された荷電粒子ビームを照射対象の照射スポットに照射する照射装置と、
前記照射スポットへの照射量が目標照射量に達したとき、前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を停止させ、この荷電粒子ビームの出力を停止した状態で、前記荷電粒子ビーム走査装置を制御することにより前記照射スポットを次のスポットへ変更させ、この照射スポットの変更後に前記加速器からの荷電粒子ビームの出力を開始させる第1制御装置と、
前記照射スポットへの荷電粒子ビームの照射中に、照射を中断しなければならない事象が発生した場合に、前記照射スポットへの照射量が目標照射量に達するまで前記第1制御装置の制御を継続し、前記照射スポットへの照射量が目標照射量に達すると前記第1制御装置の次のスポットへの制御を継続し、これらの照射スポットを含む予め定義されたスポットの集合に属する全スポットについての照射を完了させた時点で前記第1制御装置の制御を中断しかつ前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を停止させる第2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 emits a charged particle beam;
An irradiation device that has a charged particle beam scanning device and irradiates an irradiation spot to be irradiated with the charged particle beam emitted from the accelerator;
When the irradiation amount to the irradiation spot reaches the target irradiation amount, the charged particle beam scanning device is controlled in a state where the emission of the charged particle beam from the accelerator is stopped and the output of the charged particle beam is stopped. Changing the irradiation spot to the next spot, and starting the output of the charged particle beam from the accelerator after changing the irradiation spot;
When an event that requires interruption of irradiation occurs during irradiation of the charged particle beam to the irradiation spot, the control of the first controller is continued until the irradiation amount to the irradiation spot reaches the target irradiation amount. Then, when the irradiation amount to the irradiation spot reaches the target irradiation amount, the control to the next spot of the first control device is continued, and all spots belonging to a predefined set of spots including these irradiation spots A particle beam irradiation system comprising: a second control device that interrupts the control of the first control device and stops the emission of the charged particle beam from the accelerator when the irradiation is completed.
請求項3記載の粒子線照射システムにおいて、
前記第2制御装置は、前記荷電粒子ビームの出射停止後、前記照射を中断しなければならない事象が解消した場合、前記第1制御装置の制御を復帰させ、
前記第1制御手段は、復帰後に、直ちに前記荷電粒子ビーム走査装置を制御することにより前記照射スポットを変更させかつこの変更後に前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を次のスポットの集合の先頭の照射スポットから再開させることを特徴とする粒子線照射システム。
In the particle beam irradiation system according to claim 3,
The second control device returns the control of the first control device when the event that the irradiation must be interrupted after the emission of the charged particle beam is stopped,
The first control means changes the irradiation spot by controlling the charged particle beam scanning device immediately after returning, and after this change, the charged particle beam is emitted from the accelerator to the head of the next set of spots. The particle beam irradiation system is characterized by restarting from the irradiation spot.
荷電粒子ビームを出射する加速器と、荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記加速器から出射された荷電粒子ビームを照射対象の照射スポットに照射する照射装置とを備えた粒子線照射システムの制御方法において、
前記照射スポットへの荷電粒子ビームの照射中に、照射を中断しなければならない事象が発生した場合に、前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を直ちに停止させずに、そのときの照射スポットを含む予め定義されたスポットの集合に属する全スポットについての照射を完了させた時点で前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を停止させることを特徴とする粒子線照射システムの制御方法。
In a method for controlling a particle beam irradiation system, comprising: an accelerator that emits a charged particle beam; and an irradiation device that has a charged particle beam scanning device and irradiates an irradiation spot to be irradiated with the charged particle beam emitted from the accelerator. ,
If an event that requires interruption of irradiation occurs during irradiation of the charged particle beam to the irradiation spot, the irradiation spot at that time is not immediately stopped without stopping the emission of the charged particle beam from the accelerator. A method for controlling a particle beam irradiation system, comprising: stopping emission of the charged particle beam from the accelerator at a time point when irradiation of all spots belonging to a predefined set of spots is completed.
請求項5記載の粒子線照射システムの制御方法において、
前記荷電粒子ビームの出射停止後、前記照射を中断しなければならない事象が解消した場合は、直ちに前記照射スポットを変更させ、かつ前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を次のスポットの集合の先頭の照射スポットから再開させることを特徴とする粒子線照射システムの制御方法。
In the control method of the particle beam irradiation system according to claim 5,
When the event that the irradiation has to be interrupted is resolved after stopping the emission of the charged particle beam, the irradiation spot is immediately changed, and the emission of the charged particle beam from the accelerator is changed to the next set of spots. A method for controlling a particle beam irradiation system, wherein the irradiation is resumed from the first irradiation spot.
荷電粒子ビームを出射する加速器と、荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記加速器から出射された荷電粒子ビームを照射対象の照射スポットに照射する照射装置とを備えた粒子線照射システムの制御方法において、
前記照射スポットへの照射量が目標照射量に達したとき、前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を停止させ、この荷電粒子ビームの出力を停止した状態で、前記荷電粒子ビーム走査装置を制御することにより前記照射スポットを次のスポットへ変更させ、この照射スポットの変更後に前記加速器からの荷電粒子ビームの出力を開始させる第1手順と、
前記照射スポットへの荷電粒子ビームの照射中に、照射を中断しなければならない事象が発生した場合に、前記照射スポットへの照射量が目標照射量に達するまで前記第1手順の制御を継続し、前記照射スポットへの照射量が目標照射量に達すると次のスポットにおいて前記第1手順の制御を継続し、これらの照射スポットを含む予め定義されたスポットの集合の属する全スポットについての照射を完了させた時点で前記第1手順の制御を中断しかつ前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を停止させる第2手順とを備えることを特徴とする粒子線照射システムの制御方法。
In a method for controlling a particle beam irradiation system, comprising: an accelerator that emits a charged particle beam; and an irradiation device that has a charged particle beam scanning device and irradiates an irradiation spot to be irradiated with the charged particle beam emitted from the accelerator. ,
When the irradiation amount to the irradiation spot reaches the target irradiation amount, the charged particle beam scanning device is controlled in a state where the emission of the charged particle beam from the accelerator is stopped and the output of the charged particle beam is stopped. Changing the irradiation spot to the next spot, and starting the output of the charged particle beam from the accelerator after changing the irradiation spot;
If an event that requires interruption of irradiation occurs during irradiation of the charged particle beam to the irradiation spot, the control of the first procedure is continued until the irradiation amount to the irradiation spot reaches the target irradiation amount. When the irradiation amount to the irradiation spot reaches the target irradiation amount, the control of the first procedure is continued at the next spot, and irradiation is performed on all spots to which a predefined set of spots including these irradiation spots belong. A control method for a particle beam irradiation system, comprising: a second procedure that interrupts the control of the first procedure when it is completed and stops the emission of the charged particle beam from the accelerator.
請求項7記載の粒子線照射システムにおいて、
前記第2手順は、前記荷電粒子ビームの出射停止後、前記照射を中断しなければならない事象が解消した場合、前記第1手順の制御を復帰させ、
前記第1手順は、復帰後に、直ちに前記荷電粒子ビーム走査装置を制御することにより前記照射スポットを変更させかつこの変更後に前記加速器からの前記荷電粒子ビームの出射を次のスポットの集合の先頭の照射スポットから再開させることを特徴とする粒子線照射システムの制御方法。
In the particle beam irradiation system according to claim 7,
The second procedure returns the control of the first procedure when the event that the irradiation must be interrupted after the emission of the charged particle beam is stopped,
In the first procedure, immediately after returning, the irradiation spot is changed by controlling the charged particle beam scanning apparatus, and after the change, the emission of the charged particle beam from the accelerator is changed to the head of the next set of spots. A method of controlling a particle beam irradiation system, wherein the method restarts from an irradiation spot.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016119236A (en) * 2014-12-22 2016-06-30 株式会社日立製作所 Particle beam irradiation device and control method for particle beam irradiation device
WO2016121067A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 三菱重工業株式会社 Radiotherapy device control apparatus and control method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006288875A (en) * 2005-04-13 2006-10-26 Mitsubishi Electric Corp Particle beam treatment system
JP2008237687A (en) * 2007-03-28 2008-10-09 Hitachi Ltd Particle beam radiation system and its control method
JP2009066106A (en) * 2007-09-12 2009-04-02 Toshiba Corp Particle beam irradiation apparatus and method
JP2009142444A (en) * 2007-12-13 2009-07-02 Aet Inc X-ray generator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006288875A (en) * 2005-04-13 2006-10-26 Mitsubishi Electric Corp Particle beam treatment system
JP2008237687A (en) * 2007-03-28 2008-10-09 Hitachi Ltd Particle beam radiation system and its control method
JP2009066106A (en) * 2007-09-12 2009-04-02 Toshiba Corp Particle beam irradiation apparatus and method
JP2009142444A (en) * 2007-12-13 2009-07-02 Aet Inc X-ray generator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016119236A (en) * 2014-12-22 2016-06-30 株式会社日立製作所 Particle beam irradiation device and control method for particle beam irradiation device
WO2016121067A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 三菱重工業株式会社 Radiotherapy device control apparatus and control method
US10478641B2 (en) 2015-01-29 2019-11-19 Hitachi, Ltd. Radiotherapy device control apparatus and control method

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