JP2014132935A - 粒子線治療用線量分布計測システム、粒子線治療システムおよび制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】広範囲の線量分布を高い位置分解能で計測可能な粒子線治療用線量分布計測システムとそれを備えた粒子線治療システムを提供する。
【解決手段】線量分布計測システム101は、制御装置202と、放射線計測部として診断X線用のFPD201を有する。FPD201は、シンチレータ板301と、TFT304を備える。シンチレータ板301の下流面に、アレイ状に計測素子であるフォトダイオード302が並べられている。TFT304は、各フォトダイオード302及び各コンデンサ303に対して1つずつ接続しており、ゲート線305を通じてTFT304のスイッチを時間差で切り替えることで、フォトダイオード302で収集して一旦コンデンサ303に蓄積された電荷が順次読みだされる。読みだされた電荷はチャージアンプ306によって電圧値に変換され、マルチプレクサ307,ADC308を通してデジタル値として制御装置202に出力される。
【選択図】図4
【解決手段】線量分布計測システム101は、制御装置202と、放射線計測部として診断X線用のFPD201を有する。FPD201は、シンチレータ板301と、TFT304を備える。シンチレータ板301の下流面に、アレイ状に計測素子であるフォトダイオード302が並べられている。TFT304は、各フォトダイオード302及び各コンデンサ303に対して1つずつ接続しており、ゲート線305を通じてTFT304のスイッチを時間差で切り替えることで、フォトダイオード302で収集して一旦コンデンサ303に蓄積された電荷が順次読みだされる。読みだされた電荷はチャージアンプ306によって電圧値に変換され、マルチプレクサ307,ADC308を通してデジタル値として制御装置202に出力される。
【選択図】図4
Description
本発明は、粒子線治療用線量分布計測システム、粒子線治療システムおよび制御装置に関する。
粒子線治療では、スキャニング照射法が普及しつつある。
このスキャニング照射法は、標的を微少領域(以下、スポット)に分割して考え、スポット毎に細径(1σ=3〜20mm)のビームを照射するものである。スポットに既定の線量が付与されると、ビームの照射を停止し、次のスポットに向けてビームを走査する。
ビームをビーム進行方向(以下、深さ方向)に対して垂直な方向(以下、横方向)に走査する場合は、走査電磁石を用いる。
ある深さについてすべてのスポットに既定線量が付与されると、ビームを深さ方向に走査する。ビームを深さ方向に走査する場合は、加速器もしくはレンジシフタでビームのエネルギーを変更する。最終的に、全てのスポット、即ち標的全体に一様な線量が付与される。
このスキャニング照射法は、標的を微少領域(以下、スポット)に分割して考え、スポット毎に細径(1σ=3〜20mm)のビームを照射するものである。スポットに既定の線量が付与されると、ビームの照射を停止し、次のスポットに向けてビームを走査する。
ビームをビーム進行方向(以下、深さ方向)に対して垂直な方向(以下、横方向)に走査する場合は、走査電磁石を用いる。
ある深さについてすべてのスポットに既定線量が付与されると、ビームを深さ方向に走査する。ビームを深さ方向に走査する場合は、加速器もしくはレンジシフタでビームのエネルギーを変更する。最終的に、全てのスポット、即ち標的全体に一様な線量が付与される。
このとき、粒子線照射装置が正しく調整されているか否かについて、操作者は、粒子線治療用の線量分布計測システムを利用してビームの横方向線量分布形状を計測し、その結果を分析することで判断する。
粒子線治療用の線量分布計測システムは、検出器に電離箱を用いたものが一般的である。横方向に複数の電離箱を配置した構造を持ち、粒子線の横方向線量分布を一度に計測できるもの(以下、2次元検出器)も知られている(非特許文献1参照)。
また、被検体にX線を照射し、被検体を透過したX線を検出してX線画像を得る方法として、近年、デジタル方式のX線撮像装置が用いることが提案されており、このようなX線撮像装置として、いわゆるFPD(Flat Panel Detetector)を用いたものが知られている(特許文献1参照)。
R Cirio et al., "Two-dimensional and quasi-three-dimensional dosimetry of hadron and photon beams with the Magic Cube and the Pixel Ionization Chamber" Phys. Med. Biol. 49 (2004) 3713-3724.
上述した非特許文献1に示すような従来の粒子線治療用の線量分布計測システムは、2次元検出器の位置分解能が5mm程度であるため、1σ=3mm程度の細いビームや急峻に形状変化する線量分布の計測には不向きであった。また、検出可能範囲が250mm×250mm程度であるため、粒子線照射装置が最大のビーム走査範囲(例えば、400mm×300mm)でビームを照射した場合、線量分布を一度に計測することができなかった。
特許文献1記載のX線画像撮影システムは、計測対象が診断用X線であり、ダイナミックレンジの問題から治療用粒子線の計測には使用することは考えられていなかった。
本発明の目的は、広範囲の線量分布を高い位置分解能で計測可能な粒子線治療用線量分布計測システムとそれを備えた粒子線治療システム、制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、粒子線照射装置が照射する粒子線の線量分布を計測する粒子線治療用線量分布計測システムであって、放射線計測部と、この放射線計測部を制御する制御装置とを備え、前記放射線計測部は、多数の計測素子と、データ収集機構として前記計測素子毎に設けられた薄膜トランジスタとを有し、前記制御装置は、前記粒子線照射装置の動作を指示する第1機能と、前記放射線計測部が計測した粒子線の2次元の線量分布データを前記薄膜トランジスタのスイッチを時間差で切り換えることで計測素子毎に取得する第2機能を有することを特徴とするものである。
本発明によれば、広範囲の線量分布を高い位置分解能で計測することができる。
以下に本発明の粒子線治療用線量分布計測システムおよび粒子線治療システムの実施形態を、図面を用いて説明する。
一般的に、粒子線照射装置の調整結果及び性能を確認するため、粒子線治療用線量分布計測システムによりビームの横方向線量分布が計測される。また、粒子線治療用線量分布計測システムにより体積照射時における横方向線量分布が計測される。体積照射とは、前述のスキャニング照射法の手順に従い、被照射体の任意の領域(患部、標的と呼ばれる)の全体にビーム(粒子線)を照射し、患部に均一な線量分布を形成することである。
スキャニング照射法を採用する粒子線照射装置では、横方向に対して指示通りの位置にビームを照射できるように調整される(一般的に、照射位置の誤差は±1mm以下)。
スキャニング照射法を採用する粒子線照射装置では、横方向に対して指示通りの位置にビームを照射できるように調整される(一般的に、照射位置の誤差は±1mm以下)。
また、粒子線治療用線量計測システムは、主に粒子線に反応して電気信号を出力する検出器と制御装置で構成される。
検出器の代表例としては、電離箱がある。電離箱は2つの電極で電離層(材質は空気、希ガス等)を挟み込んだ構造を有する。一方の電極に高電圧を印加して電離層に電場を形成し、もう片方の電極からビームの照射時に電離層で発生した電離電荷を収集するよう構成されている。
検出器の代表例としては、電離箱がある。電離箱は2つの電極で電離層(材質は空気、希ガス等)を挟み込んだ構造を有する。一方の電極に高電圧を印加して電離層に電場を形成し、もう片方の電極からビームの照射時に電離層で発生した電離電荷を収集するよう構成されている。
制御装置は、検出器のデータ取得開始及び完了のタイミングを制御する。制御装置が検出器にデータ取得開始を指示すると、検出器はコンデンサなどに電離電荷の積算を開始する。データ取得完了を指示すると、電離電荷の積算量はチャージアンプによって電圧値に変換され、最終的にアナログデジタルコンバータ(以下、ADC)を通してデジタル値として制御装置に出力される。電離電荷量は電離層におけるビームのエネルギー損失量[MeV]に比例する。また、エネルギー損失量は電離箱を設置した位置の線量に比例する。制御装置は検出器から送られたデータをディスプレイなどに表示し、記録装置に保存している。
横方向に複数の検出器を配置した構造を持ち、粒子線の横方向線量分布を一度に計測できるものを2次元検出器と称する。粒子線治療用線量分布計測システムの2次元検出器としては、検出器に前述の電離箱を用いたものが知られている。
しかしながら、従来の粒子線治療用線量分布計測システムにおける2次元検出器では、上述のように、位置分解能が5mm程度であるため、1σ=3mm程度の細いビームや急峻に形状変化する線量分布の計測には不向きであった。また、検出可能範囲が250mm×250mm程度であるため、粒子線照射装置が最大のビーム走査範囲(例えば、400mm×300mm)でビームを照射した場合、線量分布を一度に計測することができなかった。
そこで、広範囲の線量分布を高い位置分解能で計測可能な、本発明の粒子線治療用線量分布計測システムとそれを備えた粒子線治療システムについて、以下説明する。
以下、図1乃至図15を用いて、本発明の粒子線治療用線量分布計測システムおよび粒子線治療システムの一実施形態の構成及び動作について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態による線量分布計測システムと粒子線治療システムの全体構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による粒子線治療用線量分布計測システムを備えた粒子線治療システムの全体構成を示すブロック図である。
図1は、本発明の一実施形態による粒子線治療用線量分布計測システムを備えた粒子線治療システムの全体構成を示すブロック図である。
図1において、本実施形態の粒子線治療システムは、線量分布計測システム(粒子線治療用線量分布計測システム)101と、陽子線照射装置(粒子線照射装置)102とを備えている。線量分布計測システム101は、スキャニング照射法を用いる陽子線照射装置102の調整及び性能評価を実施するために、陽子線照射装置102から照射されたビームの横方向線量分布を計測する。
なお、ここでは粒子線照射装置として陽子線照射装置102を例に説明するが、本発明は陽子より質量の重い粒子(炭素線など)を用いた重粒子線照射装置にも適用できる。また、陽子線照射装置もスキャニング照射法を用いた場合に限定される必要はなく、後述する散乱体照射法であってもよい。
なお、ここでは粒子線照射装置として陽子線照射装置102を例に説明するが、本発明は陽子より質量の重い粒子(炭素線など)を用いた重粒子線照射装置にも適用できる。また、陽子線照射装置もスキャニング照射法を用いた場合に限定される必要はなく、後述する散乱体照射法であってもよい。
図1に示すように、陽子線照射装置102は、陽子線発生装置103,陽子線輸送装置104及び回転式照射装置105を有する。なお、本実施形態では回転ガントリーを備える回転式照射装置105を例に説明するが、回転式照射装置105は固定式であってもよい。
陽子線発生装置103は、イオン源106,前段加速器107(例えば、直線加速器)及びシンクロトロン108を有する。イオン源106で発生した陽子イオンは、まず前段加速器107で加速される。前段加速器107から出射した陽子線(以下、ビーム)は、シンクロトロン108で所定のエネルギーまで加速された後、出射デフレクタ109から陽子線輸送装置104に出射される。陽子線輸送装置104に出射されたビームは、陽子線輸送装置104を通じて回転式照射装置105に輸送され、最終的に回転式照射装置105を経て線量分布計測システム101に照射される。回転式照射装置105は、回転ガントリー(図示せず)及び照射野形成装置110を有する。回転ガントリーに設置された照射野形成装置110は、回転ガントリーと共に回転する。陽子線輸送装置104の一部は、回転ガントリーに取り付けられている。本実施形態では、陽子線の加速装置としてシンクロトロン108を採用したが、加速装置はサイクロトロンや直線加速器であってもよい。
次に、本実施形態の照射野形成装置110によって実現される、スキャニング照射法の概要を説明する。
図2は、照射野形成装置110のスキャニングに係わる部分を示す図であり、図3は本実施形態に係わるスキャニング照射法の概念を示す図である。
スキャニング照射法では、図2に示すように、患部411を深さ方向(図2中Z方向)に複数の層に分割して荷電粒子ビームを照射する。また、図3に示すように、患部411の各層を微少領域(スポット)に分割し、スポット毎にビームを照射する。スポットに既定線量が付与されると、照射を停止して次の既定スポットに向けてビームを走査する。
横方向へのビーム走査には、走査電磁石401A,401Bを用いる。走査電磁石401A,401Bにより偏向された荷電粒子ビームはビーム位置計測装置402Aと照射線量計測装置402Bを通過し、患部411に照射される。ビーム位置計測装置402Aは荷電粒子ビームの位置及び幅(広がり)を計測し、照射線量計測装置402Bは荷電粒子ビームの照射量を計測する。ある層についてすべてのスポットに既定線量を付与すると、照射野形成装置110は深さ方向にビームを走査し、ビームを照射すべき層を変更する。深さ方向へのビーム走査(層変更)は、シンクロトロン108もしくは照射野形成装置110等に搭載したレンジシフタ(図示せず)を用いてビームのエネルギーを変更することで実現される。
このような手順を繰り返し、最終的に一様な線量分布が形成される。
横方向へのビーム走査には、走査電磁石401A,401Bを用いる。走査電磁石401A,401Bにより偏向された荷電粒子ビームはビーム位置計測装置402Aと照射線量計測装置402Bを通過し、患部411に照射される。ビーム位置計測装置402Aは荷電粒子ビームの位置及び幅(広がり)を計測し、照射線量計測装置402Bは荷電粒子ビームの照射量を計測する。ある層についてすべてのスポットに既定線量を付与すると、照射野形成装置110は深さ方向にビームを走査し、ビームを照射すべき層を変更する。深さ方向へのビーム走査(層変更)は、シンクロトロン108もしくは照射野形成装置110等に搭載したレンジシフタ(図示せず)を用いてビームのエネルギーを変更することで実現される。
このような手順を繰り返し、最終的に一様な線量分布が形成される。
スキャニング照射法では、アイソセンタ付近におけるビームの横方向線量分布は1σ=3mm〜20mmのガウス分布状に広がっている。本実施形態では、走査電磁石を励磁しない状態においてビームの中心が通過する直線をビーム軸と定義する。また、回転式照射装置105の回転軸とビーム軸との交点をアイソセンタと定義する。
次に、図4を用いて、本実施形態による線量分布計測システム101の構成について説明する。図4は、本発明の一実施形態による線量分布計測システム101の構成を示すブロック図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
線量分布計測システム101は、制御装置202と、放射線計測部として診断X線用のフラットパネルディテクタ(以下、FPD)201とを有する。
図5を用いて、FPD201の詳細について説明する。図5は、本実施形態による粒子線治療用線量分布計測システム内のFPDの概略を示した図である。
FPD201は、高解像度のX線透視画像を取得するために開発された放射線検出器である。FPD201は、放射線の計測方式によって間接変換方式と直接変換方式に分けられる。本実施形態では間接変換方式のFPDを用いるが、直接変換方式のものでも同様の効果が得られる。
間接変換方式のFPD201は、ビームの入射面にシンチレータ板301を備える。シンチレータとは、放射線の入射によって発光する物質のことである。シンチレータでの発光量は、シンチレータ内部での放射線のエネルギー損失量に比例する。
シンチレータ板301の下流面には、約0.2mmの間隔でアレイ状に計測素子であるフォトダイオード302が並べられている。フォトダイオード302は、半導体を利用した光検出器で、光が空乏層で吸収されたときに生じる正孔・電子対を収集し、電荷として光を検出する。フォトダイオード302で収集される電荷の電荷量は、フォトダイオード302内の空乏層での光のエネルギー吸収量に比例する。FPD201では、収集した電荷は一旦コンデンサ303に蓄積される。なお、フォトダイオードが1.0mm以下の間隔で並べられたFPDであれば、本実施形態と同様の効果が得られる。また、空乏層では放射線のエネルギー損失によっても正孔・電子対が発生するので、間接変換方式のFPDからシンチレータ板を除いたものでも同様の効果が得られる。
シンチレータ板301の下流面には、約0.2mmの間隔でアレイ状に計測素子であるフォトダイオード302が並べられている。フォトダイオード302は、半導体を利用した光検出器で、光が空乏層で吸収されたときに生じる正孔・電子対を収集し、電荷として光を検出する。フォトダイオード302で収集される電荷の電荷量は、フォトダイオード302内の空乏層での光のエネルギー吸収量に比例する。FPD201では、収集した電荷は一旦コンデンサ303に蓄積される。なお、フォトダイオードが1.0mm以下の間隔で並べられたFPDであれば、本実施形態と同様の効果が得られる。また、空乏層では放射線のエネルギー損失によっても正孔・電子対が発生するので、間接変換方式のFPDからシンチレータ板を除いたものでも同様の効果が得られる。
なお、直接変換方式のFPDには、シンチレータ板が無く、フォトダイオードの替わりに半導体検出器が備わる。半導体検出器は半導体を利用した放射線検出器のことである。半導体検出器では、放射線が空乏層に入射することで生じた正孔・電子対を収集し、電荷として放射線を直接的に検出する。電荷量は空乏層での放射線のエネルギー損失量に比例する。直接変換方式のFPDでは、半導体としてアモルファスセレンやテルル化カドミウムなどが用いられる。
また、図5に示すように、FPD201は、信号収集機構として薄膜トランジスタ(TFT)304を備えている。
TFT304は、各フォトダイオード302及び各コンデンサ303に対して1つずつ接続している。FPD201では、制御装置202によって、ゲート線305を通じてTFT304のスイッチを時間差で切り替えることで電荷が順次読みだされるよう構成されている。読みだされた電荷はチャージアンプ306によって電圧値に変換され、最終的にマルチプレクサ307,ADC308を通してデジタル値として制御装置202に出力される。
本実施形態のFPD201はビームに対して400mm×300mmの有効面積を備える。フォトダイオード302及びTFT304の数はおよそ300万である。有効面積の異なるFPDを用いた場合でも、本実施形態と同様の効果が得られる。陽子線照射装置102の性能確認の項目に応じて、操作者は異なる有効面積のFPDを自由に選択できる。液晶ディスプレイの分野で発展したTFTアレイ(薄膜トランジスタ)を用いることで、FPD201は従来の粒子線治療用の2次元検出器に対して高分解能化、大面積化を達成している。
TFT304は、各フォトダイオード302及び各コンデンサ303に対して1つずつ接続している。FPD201では、制御装置202によって、ゲート線305を通じてTFT304のスイッチを時間差で切り替えることで電荷が順次読みだされるよう構成されている。読みだされた電荷はチャージアンプ306によって電圧値に変換され、最終的にマルチプレクサ307,ADC308を通してデジタル値として制御装置202に出力される。
本実施形態のFPD201はビームに対して400mm×300mmの有効面積を備える。フォトダイオード302及びTFT304の数はおよそ300万である。有効面積の異なるFPDを用いた場合でも、本実施形態と同様の効果が得られる。陽子線照射装置102の性能確認の項目に応じて、操作者は異なる有効面積のFPDを自由に選択できる。液晶ディスプレイの分野で発展したTFTアレイ(薄膜トランジスタ)を用いることで、FPD201は従来の粒子線治療用の2次元検出器に対して高分解能化、大面積化を達成している。
制御装置202は、FPD201と有線もしくは無線で接続しており、FPD201のデータ取得開始と完了を制御する(第2機能)。このとき制御装置202は、FPD201に対して、陽子線の計測開始と計測完了とを指示する信号を送信する手段(第二の送信手段202g、図16参照)とを有していてもよい。FPD201は、制御装置202から出力されたゲート信号を受信すると、フォトダイオード302から発生した電荷の積算を開始する。また、FPD201は、ゲート信号が停止すると、各チャンネルの積算電荷量をチャージアンプ306によって電圧値に順次変換し、最終的にADC308を通してデジタル値として制御装置202に出力する。デジタル値の出力後、チャージアンプ306に溜まった電荷はリセットされる。制御装置202は、FPD201から送られたデジタル値の分布データ(以下、線量分布データ)を制御装置202のディスプレイ202aに表示し、記録装置202bに保存する。
操作者は、制御装置202のユーザーインターフェース202cからFPD201の動作モードを変更できる。動作モードには、静止画モードと動画モードの2つがある。
このうち、静止画モードでは、操作者は、ユーザーインターフェース202cに備わるボタンを用いて任意のタイミングでFPD201にゲート信号を送信できる。操作者がユーザーインターフェース202cに備わる計測開始ボタン202dを押すと、ゲート信号がFPD201に送信される。ユーザーインターフェース202cに備わる計測完了ボタン202eを押すと、ゲート信号の出力が停止する。
また、動画モードでは、ゲート信号が定期的にFPD201や陽子線照射装置102に対して自動で送信される。操作者が計測開始ボタン202dを押すと、図6に示すようなゲート信号がFPD201や陽子線照射装置102に対して例えば30ヘルツで自動的に送信される。一旦ゲート信号が停止し、線量分布データが制御装置202に送信されると、制御装置202は再びゲート信号をFPD201に出力する。制御装置202はFPD201から送られてきた線量分布データを図7(a),(b),(c)のような画面としてフレーム毎に遂次ディスプレイ202aに表示する。即ち、30fpsのフレームレートで横方向の線量分布が計測され、ディスプレイ202aに30fpsの動画として図7(a)→(b)→(c)のような線量分布が次々に表示される。操作者は、制御装置202のユーザーインターフェース202cから上記フレームレートを数fps〜数百fpsの範囲で変更できる。操作者が計測完了ボタン202eを押すと、ゲート信号の停止と共に計測が終了する。上記手順で取得した時間毎の線量分布データは、動画として記録装置202bに保存される。さらに、計測が終了すると、制御装置202は保存した動画の線量分布データを全フレームについて計測素子(画素)毎に積算し、積算の線量分布データを算出する。算出した積算の線量分布データは、図7に示すような画面として制御装置202のディスプレイ202aに表示された後、記録装置202bに保存される。
制御装置202は、更に、治療計画装置(図示せず)で作成した陽子線治療の処方箋を品質保証(QA;quality assurance)用に変換し、出力する機能(第3機能)を備える。このとき、制御装置202は、品質保証用の処方箋を治療計画装置または陽子線照射装置102に送信する送信手段(第3の送信手段202h、図16参照)を有していてもよい。図8は治療計画装置で作成した処方箋のうち照射パラメータの一例を示す図である。図8において、スライスとは、層に対応する概念である。図8に示すように、処方箋には、スライス数とスライスデータ(スライス番号、エネルギー、スポット数)とスポットデータ(スポット番号、照射位置、目標照射線量)および照射順に関するデータが記載されている。ここで、照射位置とは、スポットの位置を意味する。
まず、操作者は、制御装置202にQA用処方箋の作成を指示し、治療計画装置で作成した処方箋を入力する。その後、制御装置202は、入力ファイルから各スポットでの目標照射線量の値を読み取る。次に、制御装置202は、読み取った値を一律に低減し(例えば、元の10%に低減)、入力ファイルの目標照射線量部分を低減した値に置き換え、QA用処方箋として外部記録装置などに出力する。なお、操作者は、制御装置202のユーザーインターフェース202cから低減率を設定することができる。
まず、操作者は、制御装置202にQA用処方箋の作成を指示し、治療計画装置で作成した処方箋を入力する。その後、制御装置202は、入力ファイルから各スポットでの目標照射線量の値を読み取る。次に、制御装置202は、読み取った値を一律に低減し(例えば、元の10%に低減)、入力ファイルの目標照射線量部分を低減した値に置き換え、QA用処方箋として外部記録装置などに出力する。なお、操作者は、制御装置202のユーザーインターフェース202cから低減率を設定することができる。
このような機能は、FPD201のフォトダイオード302から出力される電荷の総量が、チャージアンプ306及びADC308のダイナミックレンジを超えないように設けられる。なぜなら、FPD201は、診断用X線の低い線量に適したダイナミックレンジを備えているため、治療用の陽子ビームを直接照射すると、FPD201から出力されるデジタル値が飽和する(以下、FPD201の飽和と表現する)可能性があるからである。
さらに、制御装置202は、陽子線照射装置102を制御する制御装置102aに電気的に接続されており(図4参照)、動画モードにおいてビームの照射タイミングを制御する機能(第1機能)を備えている。このとき、制御装置202は、陽子線照射装置102の制御装置102aに対してビームの照射タイミングを指示する信号を送信する送信手段(第一の送信手段202f、図16参照)を有していてもよい。図9のタイミングチャートが示すように、FPD201は30fpsで線量分布測定するように設定されていると仮定する。
図4等に示すように、制御装置202は、FPD201と同様に陽子線照射装置102にもゲート信号を出力している。陽子線照射装置102を制御する制御装置102aには、ゲート信号の入力時のみビーム照射できる制御アルゴリズムが適用されている。従って、フレームとフレームの間、即ち、制御装置202がゲート信号を停止してから次のゲート信号を送信するまでの時間(以下、データ収集時間と表現する)、陽子線照射装置102はビームの照射を停止する。制御装置202がゲート信号の出力を再開し、FPD201が測定を再開すると、陽子線照射装置102から再びビームが照射される。こうした機能は、FPD201の不感時間中にビームが照射される事象を回避するために設けられる。データ収集時間中、FPD201は線量分布を計測できない不感時間となる。
本発明の線量分布計測システムにおいて、FPD201の動画モードは、FPD201の飽和を回避するために使用される。すなわち、スポットスキャニング法による体積照射では、上側の層の各スポットは下側の層のビーム照射の影響を受け、複数回のビーム照射を受けることになる。このため、FPDによる計測を静止画モードで行う場合は、各計測素子の蓄積電荷量(コンデンサ303の蓄積電荷量)がFPDのダイナミックレンジを超え、FPDが飽和してしまう。動画モードでは、線量分布を時間的に分割して計測するため、堆積照射時における治療用の高線量陽子ビームによるFPD201の飽和を回避することができる。
また、動画モードは、特に、前記手順で作成したQA用の処方箋において、あるスポットへの照射線量が陽子線照射装置102の下限値を下回ってしまう場合に有効である。例えば、ある陽子線照射装置102において、照射量の下限値が0.005モニターユニット(以下、MU)とする。あるスポットへの照射量が0.01MU、QA用処方箋の作成のために制御装置202に入力した低減率が10%とすると、このスポットへの照射量は0.001MUとなる。このような場合、陽子線照射装置102はビームを照射できず、調整を評価することができない。一般的に、陽子線照射装置102には一度に照射可能な線量の下限値がある。動画モードは、QA用処方箋の低減率を陽子線照射装置102の下限値を下回らないように設定した結果、静止画モードではFPDが飽和する場合でも、FPD201の飽和を回避でき、調整を評価することができる。
また、動画モードは、特に、前記手順で作成したQA用の処方箋において、あるスポットへの照射線量が陽子線照射装置102の下限値を下回ってしまう場合に有効である。例えば、ある陽子線照射装置102において、照射量の下限値が0.005モニターユニット(以下、MU)とする。あるスポットへの照射量が0.01MU、QA用処方箋の作成のために制御装置202に入力した低減率が10%とすると、このスポットへの照射量は0.001MUとなる。このような場合、陽子線照射装置102はビームを照射できず、調整を評価することができない。一般的に、陽子線照射装置102には一度に照射可能な線量の下限値がある。動画モードは、QA用処方箋の低減率を陽子線照射装置102の下限値を下回らないように設定した結果、静止画モードではFPDが飽和する場合でも、FPD201の飽和を回避でき、調整を評価することができる。
また、変形例として、図10に示すように、FPD201に出力するゲート信号に対して陽子線照射装置102に出力するゲート信号を短く設定し、且つ陽子線照射装置102に対してゲート信号の入力中のみビームを照射開始できる(即ち、ビーム照射中にゲート信号の入力が停止しても、ビームを停止せずに目標値に達するまで照射する)との制御アルゴリズムを適用しても、同様の効果が得られる。
このような変形例の制御アルゴリズムを用いることによって、スポット毎の線量分布計測も可能になる。例えばシンクロトロン108を用いた陽子線照射装置102の場合、1スポット辺りのビーム照射時間は5ミリ秒前後である。従って、図10に示すように、FPD201と陽子線照射装置102に対してゲート信号を送信してから3,4ミリ秒後に陽子線照射装置102のゲート信号のみ停止すれば、スポット毎に線量分布を取得できる。この制御アルゴリズムは、陽子線照射装置102の性能を詳細に確認するために、スポット毎の線量分布データが要求される場合に特に有効である。本制御アルゴリズムは、体積照射時においても、線量分布の計測結果が治療計画装置の計算結果と異なっていた場合に原因となるスポットを特定できるため、処方箋の修正が容易になる。
また、陽子線照射装置102に出力するゲート信号の停止時間を調整すれば、1フレームあたり2スポット、3スポットといった線量計測も可能である。こうした複数スポット毎の計測は、詳細な性能確認が不要であり、且つ品質保証の時間を短縮したい場合に有効である。
また、陽子線照射装置102に出力するゲート信号の停止時間を調整すれば、1フレームあたり2スポット、3スポットといった線量計測も可能である。こうした複数スポット毎の計測は、詳細な性能確認が不要であり、且つ品質保証の時間を短縮したい場合に有効である。
1フレームあたりの照射スポット数は、ビーム電流の調整によっても制御できる。制御装置202は陽子線照射装置102のビーム電流を調整し、低減する機能も備える。低減率は、例えば10%程度である。操作者は、制御装置202のユーザーインターフェース202cから低減率を指定できる。
他の変形例として、数スポット分のビーム照射でFPD201の飽和が発生してしまう場合を考慮して、制御装置202が生成するQA用の処方箋は、基の処方箋に対しリペイント回数を増加させたものでも良い。具体的には、操作者が制御装置202に処方箋を入力し、ユーザーインターフェース202cからスポット毎の照射線量の上限値を設定すると、制御装置202は入力された上限値に基づいてリペイントの回数を再設定し、変更後の処方箋を記録装置に出力する。例えば、上限値を0.01MUとして作成したQA用の処方箋でスキャニング照射を行うと、目標線量0.04MUのスポットは4回リペイントの照射となる。即ち、1つのスポットに対してビームが4回に分けて照射される。
次に、本実施形態の線量分布計測システム101を用いて陽子線照射装置102から照射されるビームの横方向線量分布を計測する手順を説明する。
まず、陽子線照射装置102の照射室(図示せず)において、操作者は線量分布計測システム101のFPD201を患者カウチ(図示せず)上に固定する。さらに、患者カウチを可動させ、患者位置決め用レーザーマーカを基準とし、測定内容に応じてFPD201の位置決めを行う。本実施形態では、ビーム軸がFPD201の中心を通過するように位置決めする。患者カウチは、FPD201をビーム軸方向(深さ方向)に移動させることができる。また、患者カウチは、FPD201をビーム軸方向と直交する方向(横方向)に移動させることができる。
位置決め完了後、操作者は制御装置202からFPD201の電源を投入する。制御装置202は陽子線照射装置102の制御室(図示せず)に設置されており、FPD201と電気的に接続している。
次に、操作者は陽子線照射装置102の品質保証に用いる処方箋を陽子線照射装置102に入力する。処方箋が治療用などの場合はFPD201の飽和を発生させる可能性があるため、前述の制御装置202の機能を用いてQA用の処方箋を作成し、替わりに陽子線照射装置102に入力してもよい。
位置決め完了後、操作者は制御装置202からFPD201の電源を投入する。制御装置202は陽子線照射装置102の制御室(図示せず)に設置されており、FPD201と電気的に接続している。
次に、操作者は陽子線照射装置102の品質保証に用いる処方箋を陽子線照射装置102に入力する。処方箋が治療用などの場合はFPD201の飽和を発生させる可能性があるため、前述の制御装置202の機能を用いてQA用の処方箋を作成し、替わりに陽子線照射装置102に入力してもよい。
QA用に目標照射線量を低減させた処方箋(以下、QA用処方箋)を使用する場合の陽子線治療の品質保証のフローチャートを、図11乃至図15を用いて説明する。
まず、治療計画装置を用いてQAの対象となる処方箋を作成し、外部記録装置などに出力する。次に、操作者は制御装置202のユーザーインターフェース202cを用いて、作成された処方箋を制御装置202に入力する(ステップS501)。その後、操作者は、目標照射線量の低減率を制御装置202に指示する(ステップS502)。その後、制御装置202は、先に入力された低減率に基づいて治療用処方箋からQA用処方箋を作成する(ステップS503)。その後、作成されたQA用処方箋が外部記録装置などに出力される。なお、QA用処方箋は、第三の送信手段202hを利用して、陽子線照射装置102の制御装置102aに送信されてもよい。この場合は、外部記録装置を経由せずとも、QA用処方箋を陽子線照射装置102に提供することが可能となる。
さらに、操作者は、陽子線照射装置102の照射室において、線量分布計測システム101のFPD201を患者カウチ上に固定する(ステップS504)。また、操作者は、患者カウチを可動させ、患者位置決め用レーザーマーカを基準とし、測定内容に応じてFPD201の位置決めを行う(ステップS505)。本実施形態では、ビーム軸がFPD201の中心を通過するように位置決めする。患者カウチは、FPD201をビーム軸方向(深さ方向)に移動させることができる。また、患者カウチは、FPD201をビーム軸方向と直交する方向(横方向)に移動させることができる。
位置決め完了後、操作者は制御装置202からFPD201の電源を投入する(ステップS506)。制御装置202は陽子線照射装置102の制御室(図示せず)に設置されており、FPD201と電気的に接続している。
次に、操作者は、陽子線照射装置102の制御装置102aのユーザーインターフェースを用いて、制御装置202から出力されたQA用処方箋を制御装置102aに入力する(ステップS507)。
まず、治療計画装置を用いてQAの対象となる処方箋を作成し、外部記録装置などに出力する。次に、操作者は制御装置202のユーザーインターフェース202cを用いて、作成された処方箋を制御装置202に入力する(ステップS501)。その後、操作者は、目標照射線量の低減率を制御装置202に指示する(ステップS502)。その後、制御装置202は、先に入力された低減率に基づいて治療用処方箋からQA用処方箋を作成する(ステップS503)。その後、作成されたQA用処方箋が外部記録装置などに出力される。なお、QA用処方箋は、第三の送信手段202hを利用して、陽子線照射装置102の制御装置102aに送信されてもよい。この場合は、外部記録装置を経由せずとも、QA用処方箋を陽子線照射装置102に提供することが可能となる。
さらに、操作者は、陽子線照射装置102の照射室において、線量分布計測システム101のFPD201を患者カウチ上に固定する(ステップS504)。また、操作者は、患者カウチを可動させ、患者位置決め用レーザーマーカを基準とし、測定内容に応じてFPD201の位置決めを行う(ステップS505)。本実施形態では、ビーム軸がFPD201の中心を通過するように位置決めする。患者カウチは、FPD201をビーム軸方向(深さ方向)に移動させることができる。また、患者カウチは、FPD201をビーム軸方向と直交する方向(横方向)に移動させることができる。
位置決め完了後、操作者は制御装置202からFPD201の電源を投入する(ステップS506)。制御装置202は陽子線照射装置102の制御室(図示せず)に設置されており、FPD201と電気的に接続している。
次に、操作者は、陽子線照射装置102の制御装置102aのユーザーインターフェースを用いて、制御装置202から出力されたQA用処方箋を制御装置102aに入力する(ステップS507)。
その後、操作者は、制御装置202のユーザーインターフェース202cからFPD201の動作モードを選択し(ステップS508)、静止画モードによる線量計測(ステップS509)または動画モードによる線量計測(ステップS510)のいずれかによる線量計測が行われる。
次に、ステップS509の静止画モードの詳細を図12および図13を用いて説明する。
操作者は、制御装置202のユーザーインターフェース202cからFPD201の動作モードを静止画モードに設定した後、計測開始ボタン202dを押す。制御装置202は、計測開始ボタン202dが押されたことを認識すると(ステップS601)、FPD201および陽子線照射装置102の制御装置102aにゲート信号を出力し(ゲート信号をONにし)、FPDによる線量計測を開始する(ステップS602)。
次に、操作者は、陽子線照射装置102のユーザーインターフェース102aに備わる照射開始ボタン102bを押す。制御装置102aには、QA用処方箋が入力されており(ステップS701)、照射開始ボタン102bが押されたことを認識すると(ステップS702)、直ちに、操作者が入力した処方箋に従って、シンクロトロン108で加速されたビームを、陽子線輸送装置104を経て回転式照射装置105に出射し、FPD201にビームを照射する(ステップS703)。
その後、制御装置102aは、先に入力されたQA用処方箋に従った照射が完了したかどうかを判定し(ステップS704)、ビームの照射が完了したと判定すると、陽子線照射装置102に備わる照射完了ランプ102cを点灯させる(ステップS705)。
ビーム照射中、FPD201はフォトダイオード302から発生した電荷を積算している。
操作者は、照射完了ランプ102cの点灯を確認した後、制御装置202のユーザーインターフェース202cに備わる計測完了ボタン202eを押す。制御装置202は、計測完了ボタン202eが押されたことを認識すると(ステップS603)、ゲート信号の出力を停止し(ゲート信号をOFFにし)、FPD201に積算した電荷を出力させる。すなわち、制御装置202が、ゲート線305を通じてTFT304のスイッチを時間差で切り替えることで、FPD201は、各チャンネルの積算電荷量をチャージアンプ306によって電圧値に順次変換し、変換した電圧値をマルチプレクサ307,ADC308を通してデジタル値として制御装置202に出力する(ステップS604)。制御装置202は、FPD201から送られたデータをディスプレイ202aに表示し、かつ記録装置202bに保存する(ステップS605)。
操作者は、ディスプレイ202aに表示された線量分布を確認・分析し、陽子線照射装置102の調整具合や性能を評価する。
操作者は、ディスプレイ202aに表示された線量分布を確認・分析し、陽子線照射装置102の調整具合や性能を評価する。
次に、ステップS510の動画モードの詳細を図14および図15を用いて説明する。
操作者は、制御装置202のユーザーインターフェース202cから動作モードを動画モードに設定した後(ステップS510)、まずフレームレートを入力し、次いで、計測開始ボタン202dを押す。制御装置202は、計測開始ボタン202dが押されたことを認識すると(ステップS802)、制御装置202は、FPD201と陽子線照射装置102に対して30ヘルツのゲート信号を自動的に送信し(ステップS803)、FPD201による線量測定を開始する(ステップS804)。なお、本実施形態では、フレームレートは30fpsとする。
次に、操作者は、陽子線照射装置102のユーザーインターフェースに備わる照射開始ボタン102bを押す。制御装置102aには、QA用処方箋が入力されており(ステップS901)、照射開始ボタンが押されたことを認識すると(ステップS902)、制御装置202からゲート信号を出力されているかどうかを判定し(ステップS903)、ゲート信号が出力されているとき(ゲート信号がONのとき)は、操作者が陽子線照射装置102に入力した処方箋に従ってシンクロトロン108で加速されたビームを、陽子線輸送装置104を経て回転式照射装置105に出射し、FPD201にビームを照射する(ステップS905)。また、制御装置102aは、ゲート信号がONの間だけシンクロトロン108からビームを出射し、ゲート信号がOFFになるとビームの照射を停止する(ステップS904)。
制御装置202は、入力されたフレームレートで定められたゲート信号ONの所定時間が経過したかどうか判定し(ステップS805)、所定時間が経過したときはゲート信号の出力を停止し(ゲート信号をOFFにし)、FPD201に積算した電荷を出力させる。すなわち、制御装置202が、信号を出力し、ゲート線305を通じてTFT304のスイッチを時間差で切り替えることで、FPD201は、各チャンネルの積算電荷量をチャージアンプ306によって電圧値に順次変換し、変換した電圧値をマルチプレクサ307,ADC308を通してデジタル値として制御装置202に出力するとともに、デジタル値の出力後にチャージアンプ306に溜まった電荷をリセットする(ステップS806)。制御装置202は、FPD201から送られたデータをディスプレイ202aに表示(図7(a),(b),(c)参照)し、かつ取得した時間毎の線量分布データを動画として記録装置202bに保存する(ステップS807)。
その後、制御装置202は、入力されたフレームレートで定められたゲート信号OFFの所定時間が経過したかどうか判定し(ステップS808)、所定時間が経過したときは、制御装置202は、計測完了ボタン202eが押されたかどうかを判定し(ステップS809)、押されていないときは次のゲート信号の出力を行う(ステップS804に戻す)。
その後、制御装置202は、入力されたフレームレートで定められたゲート信号OFFの所定時間が経過したかどうか判定し(ステップS808)、所定時間が経過したときは、制御装置202は、計測完了ボタン202eが押されたかどうかを判定し(ステップS809)、押されていないときは次のゲート信号の出力を行う(ステップS804に戻す)。
一方、制御装置102aは、先に入力されたQA用処方箋に従った照射が完了したかどうかを判定(ステップS906)し、ビームの照射が完了したと判定すると、陽子線照射装置102に備わる照射完了ランプ102cを点灯させ(ステップS907)、完了していないときはQA用処方箋に従った照射を継続する(ステップS903,S904,S905)。このとき、制御装置202が次のゲート信号を出力すると、陽子線照射装置102から再びビームが照射され、FPD201はそのビーム照射を測定する。
操作者は、照射完了ランプ102cの点灯を確認すると、制御装置202の計測完了ボタン202eを押す。制御装置202は、操作者が計測完了ボタン202eを押したことを認識すると、ゲート信号の自動送信を停止し、計測を終了する(ステップS810)。その後、制御装置202は、保存した動画の線量分布データを全フレームについて計測素子(画素)毎に積算し、積算の線量分布データを算出する(ステップS811)。更に、制御装置202は、算出した積算の線量分布データ(図7参照)を、ディスプレイ202aに表示させ、記録装置202bに保存する(ステップS812)。
操作者は、ディスプレイ202aに表示された線量分布を確認・分析して、陽子線照射装置102の調整具合や性能を評価する。
操作者は、ディスプレイ202aに表示された線量分布を確認・分析して、陽子線照射装置102の調整具合や性能を評価する。
以上説明したように、本実施形態の粒子線治療用線量分布計測システムおよび粒子線治療システムによれば、広範囲の線量分布を高い位置分解能で計測可能になる。また、スポット毎のビーム照射位置、線量分布形状を容易に計測できるため、陽子線照射装置102の詳細な性能確認にも有効である。さらに、線量分布の計測結果が治療計画装置の計算結果と異なっていた場合に、原因となるスポットを特定することが容易なため、再計画などの修正が容易になる。
次に、本発明の粒子線治療用線量分布計測システムおよび粒子線治療システムのその他の実施形態の構成および動作について、説明する。
本発明の粒子線治療用線量分布計測システム101は、散乱体照射法を用いた陽子線照射装置の横方向線量分布も計測することができる。即ち、散乱体照射法を用いた陽子線照射装置の調整及び性能評価にも、本発明の粒子線治療用線量分布計測システム101を使用することができる。
以下、散乱体照射法の代表的例であるウォブラー照射法に本発明の粒子線治療用線量分布計測システムを適用した場合について説明する。
以下、散乱体照射法の代表的例であるウォブラー照射法に本発明の粒子線治療用線量分布計測システムを適用した場合について説明する。
ウォブラー照射法を用いた陽子線照射装置は、スキャニング照射法を用いた陽子線照射装置102とほぼ同じ構造であるので、図1を用いて説明する。
ウォブラー照射法では、照射野形成装置110の内部のビーム通過位置に散乱体,コリメータ,ボーラス,拡大ブラッグピーク形成フィルタ(図示せず)が追加される。
ウォブラー照射法では、散乱体を通過して拡散したビームを円形に走査し、横方向に均一な線量分布を形成する。ビームを横方向に円形に走査するため、走査電磁石電源(図示せず)は周期的に正負が反転し、走査電磁石毎に位相が90度ずれ、最大電流値の等しい交流電流を走査電磁石に供給する。最大電流値はビーム走査経路の半径を決める。操作者が陽子線照射装置102の制御装置102aに入力した患部の大きさとビームの入射エネルギーから、走査電磁石電源は供給する最大電流値を決定する。
また、照射野形成装置110は散乱体の厚みを決定する。コリメータは患部形状に合わせて適切な形に変形し、患部領域外での被曝を低減する。この結果、設定された患部領域において照射線量が集中し、横方向に可能な限り均一な線量分布を形成する。横方向に均一な線量分布を形成する手段としては、2重散乱体法も有効である。2重散乱体法では、走査電磁石の替わりに2重類の散乱体をビーム通過位置に配置し、横方向に均一な線量分布を形成する。
また、照射野形成装置110は散乱体の厚みを決定する。コリメータは患部形状に合わせて適切な形に変形し、患部領域外での被曝を低減する。この結果、設定された患部領域において照射線量が集中し、横方向に可能な限り均一な線量分布を形成する。横方向に均一な線量分布を形成する手段としては、2重散乱体法も有効である。2重散乱体法では、走査電磁石の替わりに2重類の散乱体をビーム通過位置に配置し、横方向に均一な線量分布を形成する。
散乱体照射法では、拡大ブラッグピーク形成フィルタ(以下、SOBP(Spread Out Bragg Peak)フィルタと略す)を用いて深さ方向に均一な線量分布を形成する。陽子線照射装置102は、操作者が陽子線照射装置102の制御装置102aに入力した患部の形状に合わせて、ビームエネルギーを調整し、ビームの到達深度を患部領域と一致させる。ビームのエネルギーは、シンクロトロン108もしくは照射野形成装置110等に搭載したレンジシフタ(図示せず)で変更される。また、照射野形成装置110には深さ方向への患部領域の幅とビームのエネルギーに適したSOBPフィルタがビーム通過位置に配置される。
SOBPフィルタの機能を説明する。SOBPフィルタは、ビームが通過する面に厚みの異なる階段状の構造を持っている。SOBPフィルタでは、ビームがSOBPフィルタの各段を適切な配分で通過することで、単一エネルギーのビームに適切な配分のエネルギー分布を与え、単一エネルギーの粒子線が深さ方向に形成するブラッグピークを患部形状に合わせて拡大する。SOBPフィルタには、リッジフィルタや飛程変調ホイールがある。
また、散乱体照射法では、操作者は患部形状に適した形状のボーラスが照射野形成装置110に設置される。ボーラスは患部形状に合わせて横方向の位置毎にビームの到達深度を調整する。
上記のようなウォブラー照射法に代表される散乱体照射法においても、本発明の線量分布計測システム101を利用することによって、前述したスキャニング照射法の横方向線量分布を計測するときと同様にディスプレイに横方向線量分布を出力することができ、操作者は陽子線照射装置102の調整結果及び性能を評価することができる。
なお、本発明は上記の実施形態に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。
例えば、実施形態では、FPD201の動作モード等を調整するユーザーインターフェースを制御装置202に設けられたものを用いたが、上記実施形態の態様に限定されず、制御装置202に接続したPC等をユーザーインターフェースとして利用してもよいし、他の態様としてもよい。
また、上述の実施形態では、図7に示すような画面を制御装置202のディスプレイ202aに表示させたが、制御装置202の外部に設けたディスプレイに表示させてもよい。
また、制御装置202が、図16に示すような各送信手段を有していてもよい。
例えば、第一の送信手段202fと第二の送信手段202gとを備えている制御装置202は、FPD201を、X線による撮像と陽子線照射装置102の調整との両方で利用することを可能とする。更に第三の送信手段202hを備える制御装置202は、陽子線照射装置102の調整をする上で適切なデータ(処方箋)を、治療用のデータ(処方箋)から作成し、陽子線照射装置102に対して送信できる。これによって、調整のためのデータを治療計画装置で計算する必要がなくなるため、操作者の作業負担が軽減される。
例えば、第一の送信手段202fと第二の送信手段202gとを備えている制御装置202は、FPD201を、X線による撮像と陽子線照射装置102の調整との両方で利用することを可能とする。更に第三の送信手段202hを備える制御装置202は、陽子線照射装置102の調整をする上で適切なデータ(処方箋)を、治療用のデータ(処方箋)から作成し、陽子線照射装置102に対して送信できる。これによって、調整のためのデータを治療計画装置で計算する必要がなくなるため、操作者の作業負担が軽減される。
101…線量分布計測システム(粒子線治療用線量分布計測システム)、
102…陽子線照射装置、
102a…陽子線照射装置制御装置、
102b…照射開始ボタン、
102c…照射完了ランプ、
103…陽子線発生装置、
104…陽子線輸送装置、
105…回転式照射装置、
106…イオン源、
107…前段加速器、
108…シンクロトロン、
109…出射デフレクタ、
110…照射野形成装置、
201…FPD、
202…制御装置、
202a…ディスプレイ、
202b…記録装置、
202c…ユーザーインターフェース、
202d…計測開始ボタン、
202e…計測完了ボタン、
202f…第一の送信手段、
202g…第二の送信手段、
202h…第三の送信手段、
301…シンチレータ板、
302…フォトダイオード、
303…コンデンサ、
304…薄膜トランジスタ(TFT)、
305…ゲート線、
306…チャージアンプ、
307…マルチプレクサ、
308…ADC、
401A,401B…走査電磁石、
402A…ビーム位置計測装置、
402B…照射線量計測装置、
410…患者、
411…患部、
411a,411b,411c…層、
412…スポット、
413…経路。
102…陽子線照射装置、
102a…陽子線照射装置制御装置、
102b…照射開始ボタン、
102c…照射完了ランプ、
103…陽子線発生装置、
104…陽子線輸送装置、
105…回転式照射装置、
106…イオン源、
107…前段加速器、
108…シンクロトロン、
109…出射デフレクタ、
110…照射野形成装置、
201…FPD、
202…制御装置、
202a…ディスプレイ、
202b…記録装置、
202c…ユーザーインターフェース、
202d…計測開始ボタン、
202e…計測完了ボタン、
202f…第一の送信手段、
202g…第二の送信手段、
202h…第三の送信手段、
301…シンチレータ板、
302…フォトダイオード、
303…コンデンサ、
304…薄膜トランジスタ(TFT)、
305…ゲート線、
306…チャージアンプ、
307…マルチプレクサ、
308…ADC、
401A,401B…走査電磁石、
402A…ビーム位置計測装置、
402B…照射線量計測装置、
410…患者、
411…患部、
411a,411b,411c…層、
412…スポット、
413…経路。
Claims (8)
- 粒子線照射装置が照射する粒子線の線量分布を計測する粒子線治療用線量分布計測システムであって、
放射線計測部と、
この放射線計測部を制御する制御装置とを備え、
前記放射線計測部は、多数の計測素子と、データ収集機構として前記計測素子毎に設けられた薄膜トランジスタとを有し、
前記制御装置は、前記粒子線照射装置の動作を指示する第1機能と、前記放射線計測部が計測した粒子線の2次元の線量分布データを前記薄膜トランジスタのスイッチを時間差で切り換えることで計測素子毎に取得する第2機能を有する
ことを特徴とする粒子線治療用線量分布計測システム。 - 請求項1に記載の粒子線治療用線量分布計測システムにおいて、
前記制御装置は、前記第2機能として、前記放射線計測部が計測した粒子線の2次元の線量分布データを時間的に分割し、動画の線量分布データとして取得する動画機能と、前記放射線計測部から取得した動画の線量分布データを動画の全フレームについて計測素子毎に積算し、積算の線量分布データを算出する機能を備えることを特徴とする粒子線治療用線量分布計測システム。 - 請求項1または2に記載の粒子線治療用線量分布計測システムにおいて、
前記制御装置は、粒子線治療の処方箋から照射線量を一律に低減することで品質保証用処方箋を作成する第3機能を更に有し、
前記放射線計測部は、前記粒子線照射装置が前記品質保証用の処方箋に基づいて動作するときの線量分布データを計測することを特徴とする粒子線治療用線量分布計測システム。 - 前記粒子線照射装置と、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の粒子線治療用線量分布計測システムとを備え、
前記制御装置は、前記放射線計測部に計測した粒子線の2次元の線量分布データの出力を指示するゲート信号を出力するとともに、前記ゲート信号を前記粒子線照射装置に出力して粒子線の出射の可否を指示し、
前記粒子線照射装置は、前記制御装置より出力された前記ゲート信号のONの間のみ、ビームを照射することを特徴とする粒子線治療システム。 - 請求項4に記載の粒子線治療システムであって、
前記制御装置は、前記粒子線照射装置および前記放射線計測部に対して同時間ONのゲート信号を出力することを特徴とする粒子線治療システム。 - 請求項4に記載の粒子線治療システムであって、
前記制御装置は、前記粒子線照射装置に対しては一スポット照射分の間ONのゲート信号を出力し、前記放射線計測部に対しては前記粒子線照射装置に対して出力するゲート信号よりON時間の長いゲート信号を出力することを特徴とする粒子線治療システム。 - 粒子線照射装置と、複数の計測素子と前記計測素子ごとに設けられた薄膜トランジスタとから構成される放射線計測部を有する放射線計測器とを制御する制御装置であって、
粒子線の照射開始と照射停止とを指示する信号を、前記粒子線照射装置に対して送信する第一の送信手段と、
前記粒子線の計測開始と計測停止とを指示する信号を、前記放射線計測器に対して送信する第二の送信手段と、
を有することを特徴とする制御装置。 - 請求項7に記載の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記粒子線照射装置の治療用の処方箋から、前記粒子線照射装置の調整に用いる処方箋を作成し、
作成された前記粒子線照射装置の調整に用いる処方箋を、前記粒子線照射装置に送信する第三の送信手段を有することを特徴とする制御装置。
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JP2013001356A JP2014132935A (ja) | 2013-01-08 | 2013-01-08 | 粒子線治療用線量分布計測システム、粒子線治療システムおよび制御装置 |
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- 2013-01-08 JP JP2013001356A patent/JP2014132935A/ja active Pending
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