JP2015072243A - 放射線計測装置とそれを備えた粒子線治療装置ならびに粒子線の線量分布演算方法 - Google Patents
放射線計測装置とそれを備えた粒子線治療装置ならびに粒子線の線量分布演算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015072243A JP2015072243A JP2013209133A JP2013209133A JP2015072243A JP 2015072243 A JP2015072243 A JP 2015072243A JP 2013209133 A JP2013209133 A JP 2013209133A JP 2013209133 A JP2013209133 A JP 2013209133A JP 2015072243 A JP2015072243 A JP 2015072243A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particle beam
- dose distribution
- signal processing
- unit
- energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 94
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 title abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 92
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 claims description 18
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 53
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 25
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 5
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- -1 number of sheets Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000006335 response to radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
- A61N5/1071—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the dose delivered by the treatment plan
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/02—Dosimeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
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。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。
なお、水ファントム計測装置とは、水槽中に小型のセンサーを設置した放射線計測装置である。この水ファントム計測装置では、センサーはモーターにより水槽内部を自由に移動できるが、深部線量分布計測の際にはセンサーを走査して線量分布を1点ずつ測定する必要があり、治療装置の性能確認には長時間を要するとの欠点がある。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、粒子線照射装置が照射する粒子線を検出する放射線計測装置であって、前記粒子線に対して反応して電荷を発生させるセンサー要素を複数有するセンサー部と、前記センサー部のセンサー要素で発生させた電荷を前記センサー要素毎に独立に収集し、積算処理する信号処理装置と、この信号処理装置での積算処理によって求められた積算値から線量分布を求める主制御装置とを備え、前記信号処理装置は、前記粒子線照射装置から入力された信号を受信するタイミング毎に前記センサー要素の各々から出力された電荷を前記センサー要素毎に独立して積算する積算部と、この積算部で積算した積算値を前記主制御装置に対して出力する出力部とを有し、前記主制御装置は、前記信号処理装置から入力された前記タイミング毎の前記積算値を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された前記積算値から前記タイミング毎の線量分布を求める第1演算部と、この第1演算部により求めた前記タイミング毎の線量分布を補正し、この補正した線量分布を足し合わせる第2演算部とを有することを特徴とする。
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、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。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。信号処理装置は電離箱で発生した電荷をデジタル値に変換し、ディスプレイなどに表示する。さらに、ハードディスクドライブなどの記録装置に記録する。
この多層電離箱は、粒子線の深部線量分布を一度に計測でき、水ファントム計測装置と比較して線量計測の時間を短縮できる利点がある。
上述のように、水ファントム計測装置とは、水槽中に小型のセンサーを設置した放射線計測装置であるが、線量測定には長時間を要するとの欠点がある。
以下、図1〜図6を用いて、本発明の一実施形態による放射線計測装置および粒子線治療装置の構成および動作について説明する。
粒子線治療装置は、放射線計測装置101と、陽子線照射装置102とを備えている。
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、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本発明の放射線測定装置は適用できる。また、陽子線照射装置102もスキャニング照射法を用いる場合に限定される必要はなく、後述する散乱体照射法によって陽子線を照射する装置であってもよい。
回転式照射装置105は、回転ガントリー(図示せず)および照射野形成装置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、サイクロトロンや直線加速器であってもよい。
スキャニング照射法では、照射範囲を微少領域(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照射野形成装置110に搭載した2対の走査電磁石(図示せず)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する。シンクロトロン108の条件変更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)を用いることでビームのエネルギーを変更する。これにより、深さ方向へのビーム走査は実現される。
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。
調整可能な範囲は、5枚のエネルギー吸収体を組み合わせることで作ることのできる水等価厚となるため、0.2mm間隔で0.2mmから6.2mmである。
なお、エネルギー吸収体201Aの素材、枚数、水等価厚は任意である。本実施形態では、エネルギー吸収体201AにABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(Acrylonitrile butadiene styrene)樹脂)製の板を用いる。ここで、物体の水等価厚とは、物体を通過した粒子線と等しいエネルギー損失量を粒子線に与えるために必要な水の厚みを示す。
本実施形態では、電荷収集用プリント基板301と高電圧印加用プリント基板302がそれぞれ51枚ずつ積層される場合、電離層の総数は100層となる。電離層は電離ガスで満たされる。本実施形態では電離層を大気開放し、電離ガスとして空気を用いる。電離層を密封し、ガスボンベ等を用いてアルゴン等の電離ガスを循環させる構成でもよい。また、積層した電荷収集用プリント基板301,高電圧印加用プリント基板302およびスペーサ303はボルト304を用いて固定する。な電荷収集用プリント基板301,高電圧印加用プリント基板302およびスペーサ303を安定して積層・固定できる方法であれば、この方法に限らない。
小電極401は導線404Aに接続し、大電極402は導線405Aに接続し、ガード電極403は導線406Aに接続する。小電極401に接続する導線404Aと大電極402に接続する導線405Aのもう一端は、基板の内層を通って信号処理装置205の入力側に接続する。つまり、導線404Aが小電極401と信号処理装置205を接続し、導線405Aが大電極402と信号処理装置205を接続する。ガード電極403に接続する導線406Aの一端は接地する。
ガード電極403は高電圧印加用プリント基板302から小電極401および大電極402へのリーク電流を防止する。
なお、小電極401と大電極402が構成する電極は、放射線計測装置101中での散乱とドリフトによって横方向へ2次元ガウス分布状に広がったビーム(アイソセンタで1σ=3〜20mm)よりも十分大きな形状となっている。電荷収集用プリント基板301の電極は両面対称構造であり、表面と同様に裏面に面した電離層からも電荷を収集する。
導線406Bは、裏面側のガード電極に接続されるものであり、接地される。導線404Bは裏面側の小電極に接続され、また、導線405Bは裏面側の大電極に接続され、それぞれ、信号処理装置205に接続される。
また、電荷収集用プリント基板301の4隅には、図3に示したボルト304を通すためのボルト用穴BHが形成されている。
高電圧印加電極501は導線503Aに接続し、ガード電極502は導線504Aに接続する。導線503Aは高電圧印加電極501と高電圧電源204を接続し、高電圧電源204からの高電圧(絶対値で数千V以下)を高電圧印加電極501に印加する。ガード電極502と接続する導線504Aの一端は接地する。
ガード電極502は、高電圧印加用プリント基板302から電荷収集用プリント基板301の小電極401および大電極402へのリーク電流を防止する。
電荷収集用プリント基板301の小電極401および大電極402はほぼ0Vのため、電離層には深さ方向に電場が生じる。
高電圧印加用プリント基板302の電極は両面対称構造であり、表面と同様に裏面の高電圧印加電極にも高電圧が印加される。
導線504Bは、裏面側のガード電極に接続されるものであり、接地される。また、導線503Bは裏面側の高電圧印加電極に接続され、高電圧電源204に接続される。
また、高電圧印加用プリント基板302の4隅には、図3に示したボルト304を通すためのボルト用穴BHが形成されている。
本実施形態では、電荷収集用プリント基板301と高電圧印加用プリント基板302の実際の厚みを、それぞれ約2mmとする。さらに、電離層となる電荷収集用プリント基板301と高電圧印加用プリント基板302との間の空間の厚さを2mmとする。従って、センサー1つ分の実際の厚さは、水等価厚(平均4.0mm)と等しい。このように、水等価厚と実際の厚みを等しく設計すると、測定値のフルエンス補正が不要となる。粒子線治療では、ビームは点線源から一様に照射されると近似でき、単位面積あたりのビーム粒子数(フルエンス)は点線源からの距離の2乗に反比例して減少する。従って、あるセンサーにおいてセンサー部203の表面からの実際の距離と水等価で換算した距離が異なる場合は、粒子数の差の補正(フルエンス補正)が必要となる。但し、本発明はフルエンス補正と併用可能なため、センサーの厚さと水等価厚が必ずしも一致している必要はない。
積算部205aは、粒子線照射装置102から入力された信号を受信するタイミング毎に、センサー部203の各層の小電極および大電極が収集した電離電荷を独立に積算する。
記憶部206aは、信号処理装置205から入力された、粒子線照射装置102から入力された信号を受信したタイミング毎の積算値を記憶する。
第1演算部206bは、この記憶部206aに記憶されたセンサ部203における積算値と線量モニタ112における積算値とから、タイミング毎の線量分布を求める。
第2演算部206cは、この第1演算部206bにより求めたタイミング毎の線量分布を補正するとともに、この補正した線量分布を足し合わせる。第2演算部206cは、この線量分布の補正を粒子線のエネルギーに依存する補正係数C(E,x)を用いて行う。
第3演算部206dは、第1演算部206bにより求めたタイミング毎の線量分布から粒子線の飛程を求める。
PDDとは、深さ方向のある軸(一般的には、ビーム軸)上の放射線の線量分布を示す。一方、IDDは横方向に線量を積分し、深さ毎に示した分布を示す。
小電極401からの信号のみを用いる事で、本実施形態の放射線測定装置101はPDDを測定できる。一方、小電極401に大電極402の信号を加算することで、本実施形態の放射線測定装置101はIDDを測定できる。
ただし、本発明において電荷収集用プリント基板301の電極形状は任意である。例えば、横方向の線量分布形状を計測するため電極をピクセル又はストリップ状に分割し、分割した其々の電極から独立に電離電荷を取り出す構成としてもよい。また、電離層内に所望の電場分布を形成可能であれば、高電圧印加用プリント基板302の電極形状も任意である。
一般に、半導体検出器はp型半導体とn型半導体を接合した半導体素子である。放射線センサーとしての使用時には素子に逆電圧を印加して接合部の空乏層を拡大させる。空乏層は電離層の役割を示し、放射線が入射するとそのエネルギー損失量に比例した数の正孔・電子対を生成する。正孔・電子対は空乏層内の電場の向きに従ってドリフトし、電離箱と同様にp型およびn型半導体に接続した電極から電荷として信号処理装置205へ出力される。
シンチレーションカウンタは、蛍光物質(NaI結晶、GSO結晶、有機ELなど)と光検出器(光電子増倍管など)で構成される放射線センサーである。蛍光物質は電離層の役割を示し、放射線が入射するとそのエネルギー損失量に比例した量の蛍光を発する。光検出器は発光量に比例した電荷を生成し、信号処理装置205へ出力する。
次に、患者カウチ114を可動させ、患者位置決め用レーザーマーカを基準として放射線計測装置101の位置決めを行う。本実施形態では、ビーム軸がセンサー部203各層の小電極401の中心を通過するように位置決めする。
位置決め完了後、操作者は主制御装置206を通してレンジシフタ駆動制御装置202,高電圧電源204,信号処理装置205の電源を投入する。レンジシフタ201の全てのエネルギー吸収体201Aはビーム通過位置から外れた状態で待機する。
信号処理装置205は電荷の積算を開始し、操作者が主制御装置206に設定した条件に従って放射線計測装置101にビームが照射される。本実施形態のIDD計測ではビーム軸上の1スポットに対してビームを照射するため、照射野形成装置110に備わる走査電磁石は励磁されない。
主制御装置206は送信された積算値を記録する。さらに、主制御装置206は線量モニタ112から得られた積算値でセンサー部203から得られた積算値を規格化し、同様に記録する。記録完了後、信号処理装置205は自身に記録された全ての積算値をリセットする。
エネルギー吸収体201Aの挿入が完了すると、最初に操作者が設定した条件で、主制御装置206は陽子線照射装置102にビーム照射を再度指示する。
信号処理装置205は電荷の積算を開始し、放射線計測装置101にビームが照射される。
ビーム照射が完了し、照射完了信号を受信すると、信号処理装置205は電荷の積算を停止し、センサー部203各層の大電極402と小電極401から得られた電離電荷の積算値を数値化し、主制御装置206に送信する。また、線量モニタ112から得られた電離電荷の積算値も数値化し、主制御装置206に送信する。主制御装置206は送信された積算値を記録する。
さらに、主制御装置206は線量モニタ112から得られた積算値でセンサー部203から得られた積算値を規格化し、同様に記録する。記録完了後、信号処理装置205は自身に記録された全ての積算値をリセットする。
エネルギー吸収体201Aの挿入・排出が完了すると、最初に操作者が設定した条件で、主制御装置206は陽子線照射装置102にビーム照射を再度指示する。計測間隔1.0mmでブラッグカーブを計測するため、ビーム軸上に挿入したエネルギー吸収体201Aの合計の水等価厚が0.0mm(ビーム通過位置からエネルギー吸収体201Aを全て外した状態),1.0mm,2.0mm,3.0mmとなるように計測を繰り返す。
このようにレンジシフタを動作させると、操作者は、4mm間隔でセンサーを有する本実施形態の放射線計測装置101を用いて、IDDを1mm刻みで計測することができる。
まず、挿入したエネルギー吸収体201Aの水等価厚の合計値がrのとき、電離層iに面する小電極401から得られた積算電荷をQs(i,r)、大電極402から得られた積算電荷をQl(i,r)とする。前述のように、これらの値は主制御装置206により線量モニタ112から得られた積算値で規格化されている。全ての計測が完了すると、主制御装置206は第1演算部206bにおいてQs(i,r)とQl(i,r)を加算してIDD(i,r)を演算する。即ち、
IDD(i,r)=N×(Qs(i,r)+Ql(i,r)) … (1)
である。Nは電荷から線量への換算係数で、操作者により主制御装置206に事前に登録される。また、電荷収集用プリント基板301,高電圧印加用プリント基板302および電離層の水等価厚は操作者によって事前に計測され、主制御装置206に登録されており、この情報に基づいて主制御装置206は第1演算部206bにおいてIDD(i,r)をIDD(x)に変換する。xは水面からの深さである。
IDD‘(x)=C(E,x)×IDD(x) … (2)
である。IDD‘(x)は補正後の積分深部線量IDDを示す。Eはセンサー部203へのビームの入射エネルギー、xは水面からの深さを示す。水ファントム計測装置との差異は水とセンサー部203を構成する物質との核反応断面積の違い等に起因するため、補正係数C(E,x)は水面からの深さxと入射エネルギーEに依存する。操作者はモンテカルロ計算等を用いて放射線測定装置101と水中の線量分布を求め、入射エネルギーEと水面からの深さx毎に差異を数値化し、補正係数C(E,x)を作成して事前に主制御装置206に登録する。補正係数C(E,x)は関数で与えても良いし、テーブルで与えても良い。
また、水ファントム計測装置と放射線計測装置101の測定データに基づいて補正係数C(E,x)を作成しても同様の効果が得られる。この場合、まず操作者は主制御装置206にC(E,x)=1を仮登録し、放射線計測装置101で補正なしの線量分布を測定する必要がある。
まず、主制御装置206は得られたIDD(x)からピーク値を算出し、ピーク値を100%としてIDD(x)を規格化する。さらに、第3演算部206dにおいてピークよりも深い領域で90%線量の位置を求め、飛程Rとする。
次に、主制御装置206は事前に登録された入射エネルギーEと飛程Rとの関係式から入射エネルギーEを求める。入射エネルギーEは飛程Rの関数で表すことができる。
なお、本実施形態では90%線量位置を飛程としたが、80%線量の位置等を飛程と定義して入射エネルギーEとの関係式を新たに作成し、主制御装置206に登録する方法としても良い。
1) LDD(x)から飛程Rを算出する。
2) 算出した飛程Rに基づき、LDD(x)を補正する。
3) LDD‘(x)から飛程Rを算出する。
4) 飛程Rの算出結果が収束するまで、2),3)の手順を繰り返す。
次に、患者カウチ114を可動させ、患者位置決め用レーザーマーカを基準として放射線計測装置101の位置決めを行う。本実施形態では、ビーム軸がセンサー部203各層の小電極401の中心を通過するように位置決めする。
位置決め完了後、操作者は主制御装置206を通してレンジシフタ駆動制御装置202,高電圧電源204,信号処理装置205の電源を投入する。レンジシフタ201の全てのエネルギー吸収体201Aはビーム通過位置から外れた状態で待機する。
信号処理装置205は電荷の積算を開始し、操作者が主制御装置206に設定した条件に従って放射線計測装置101にビームが照射される(ステップS603)。
具体的には、本実施形態では、まず水等価厚0.2mmと0.8mmのエネルギー吸収体201Aを挿入する。エネルギー吸収体201Aの挿入が完了すると、最初に操作者が設定した条件で、主制御装置206は陽子線照射装置102にビーム照射を再度指示する。信号処理装置205は電荷の積算を開始し、放射線計測装置101にビームが照射される。IDD計測と同様に、ビーム軸上に挿入したエネルギー吸収体201Aの合計の水等価厚が0.0mm(ビーム通過位置からエネルギー吸収体201Aを全て外した状態),1.0mm,2.0mm,3.0mmとなるように計測を繰り返す。このようにレンジシフタを動作させると、操作者は、4mm間隔でセンサーを有する本実施形態の放射線計測装置101を用いて、PDDを1mm刻みで計測することができる。
PDD(i,j,r)=N×Qs(i,j,r) … (3)
荷収集用プリント基板301,高電圧印加用プリント基板302および電離層の水等価厚は操作者によって事前に計測され、主制御装置206に登録されており、この情報に基づいて主制御装置206はPDD(i,j,r)をPDD(j,x)に変換する(ステップS613)。なお、xは水面からの深さである。
PDD’(x)=C(E,x)×PDD’(j,x) … (4)
である。さらに、主制御装置206の第2演算部206cにおいて以下の式に従ってPDD’(j,x)を足し合わせ、体積照射時のPDD’’(x)を得る(ステップS615)。
PDD’’(x)=ΣPDD’(j,x) … (5)
最後に、主制御装置206はディスプレイ208にPDD’’(x)の測定結果を出力する(ステップS616)。
操作者はその結果を確認・分析して、陽子線照射装置102の調整結果および性能を評価する。
しかしながら、本発明のように、陽子線照射装置102がビームエネルギーを変更するタイミングで信号処理装置205に対して信号を出力し、信号処理装置205が信号の入力したタイミング毎に分割して測定値を取得することで、体積照射時においてもエネルギー毎の線量計測が可能となる。従って、異なるエネルギーのビームが混在した体積照射時においても、補正係数C(E,x)による補正が適用でき、高精度な線量計測が可能となる。
即ち、スポット毎に分割して測定値を取得する方式としても、本発明と同様の効果が得られる。何故なら、1つのスポット内でビームエネルギーは一定のためである。
102…陽子線照射装置
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
112…線量モニタ
114…患者カウチ
201…レンジシフタ
201A…エネルギー吸収体
202…レンジシフタ駆動制御装置
203…センサー部
204…高電圧電源
205…信号処理装置
205a…積算部
205b…出力部
206…主制御装置
206a…記憶部
206b…第1演算部
206c…第2演算部
206d…第3演算部
301…電荷収集用プリント基板
302…高電圧印加用プリント基板
303…スペーサ
304…ボルト
401…小電極(第1電極)
402…大電極(第2電極)
403…ガード電極(第3電極)
404A,404B,405A,405B,406A,406B,503A,503B,504A,504B…導線
501…高電圧印加電極
502…ガード電極
701…飛程変調ホイール(RMW)
702…羽
703…回転軸
704…角度センサー
Claims (10)
- 粒子線照射装置が照射する粒子線を検出する放射線計測装置であって、
前記粒子線に対して反応して電荷を発生させるセンサー要素を複数有するセンサー部と、
前記センサー部のセンサー要素で発生させた電荷を前記センサー要素毎に独立に収集し、積算処理する信号処理装置と、
この信号処理装置での積算処理によって求められた積算値から線量分布を求める主制御装置とを備え、
前記信号処理装置は、前記粒子線照射装置から入力された信号を受信するタイミング毎に前記センサー要素の各々から出力された電荷を前記センサー要素毎に独立して積算する積算部と、この積算部で積算した積算値を前記主制御装置に対して出力する出力部とを有し、
前記主制御装置は、前記信号処理装置から入力された前記タイミング毎の前記積算値を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された前記積算値から前記タイミング毎の線量分布を求める第1演算部と、この第1演算部により求めた前記タイミング毎の線量分布を補正し、この補正した線量分布を足し合わせる第2演算部とを有する
ことを特徴とする放射線計測装置。 - 請求項1に記載の放射線計測装置において、
前記信号処理装置は、照射する前記粒子線のエネルギーが切り替わる際に、前記粒子線照射装置から前記信号の入力を受ける
ことを特徴とする放射線計測装置。 - 請求項1に記載の放射線計測装置において、
前記信号処理装置は、前記粒子線の照射スポットが切り替わる際に、前記粒子線照射装置から前記信号の入力を受ける
ことを特徴とする放射線計測装置。 - 請求項1に記載の放射線計測装置において、
前記主制御装置の前記第2演算部における前記線量分布の補正を、照射する粒子線のエネルギーに依存する係数を用いて行う
ことを特徴とする放射線計測装置。 - 請求項1に記載の放射線計測装置において、
前記センサー部は、前記粒子線の進行方向に対して前記センサー要素を複数積層した構造を有しており、
前記主制御装置は、前記第1演算部により求めた前記タイミング毎の線量分布から前記粒子線の飛程を求める第3演算部を更に有する
ことを特徴とする放射線計測装置。 - 前記粒子線照射装置と、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の放射線計測装置とを備えた
ことを特徴とする粒子線治療装置。 - 請求項6に記載の粒子線治療装置において、
前記粒子線照射装置は、飛程変調ホイールを備え、
前記粒子線照射装置は、前記飛程変調ホイールの厚みが切り替わる際に、前記放射線計測装置の前記信号処理装置に対して信号を出力する
ことを特徴とする粒子線治療装置。 - 請求項6に記載の粒子線治療装置において、
前記粒子線照射装置は、前記主制御装置に対してビームエネルギーの値を出力する
ことを特徴とする粒子線治療装置。 - 粒子線照射装置が照射する粒子線の線量分布を演算する方法であって、
前記粒子線に対して反応して電荷を発生するセンサー要素を複数有するセンサー部を前記粒子線の進行方向に対して配置する工程と、
前記センサー部に対して前記粒子線を照射して、前記センサー部の前記センサー要素で発生した電荷を前記センサー要素毎に独立に収集し、前記粒子線照射装置から入力された信号を受信するタイミング毎に前記センサー要素の各々から出力された電荷を前記センサー要素毎に独立して積算処理して積算値を演算する工程と、
この積算値演算工程において積算された前記積算値から、前記粒子線照射装置から入力された信号を受信したタイミング毎の線量分布を演算する工程と、
この線量分布演算工程において演算された前記タイミング毎の線量分布を補正する補正工程と、
この補正工程で補正した線量分布を足し合わせる工程と、
を備えることを特徴とする粒子線の線量分布演算方法。 - 請求項9に記載の粒子線の線量分布演算方法において、
前記補正工程では、前記線量分布の補正を、照射する粒子線のエネルギーに依存する係数を用いて行う
ことを特徴とする粒子線の線量分布演算方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013209133A JP6292813B2 (ja) | 2013-10-04 | 2013-10-04 | 放射線計測装置とそれを備えた粒子線治療装置ならびに粒子線の線量分布演算方法 |
US14/497,891 US9132285B2 (en) | 2013-10-04 | 2014-09-26 | Radiation measuring device, particle beam therapy device provided with radiation measuring device, and method for calculating dose profile of particle beam |
EP14187439.6A EP2857867A3 (en) | 2013-10-04 | 2014-10-02 | Radiation measuring device, particle beam therapy device provided with radiation measuring device, and method for calculating dose profile of particle beam |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013209133A JP6292813B2 (ja) | 2013-10-04 | 2013-10-04 | 放射線計測装置とそれを備えた粒子線治療装置ならびに粒子線の線量分布演算方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015072243A true JP2015072243A (ja) | 2015-04-16 |
JP6292813B2 JP6292813B2 (ja) | 2018-03-14 |
Family
ID=51627228
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013209133A Active JP6292813B2 (ja) | 2013-10-04 | 2013-10-04 | 放射線計測装置とそれを備えた粒子線治療装置ならびに粒子線の線量分布演算方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9132285B2 (ja) |
EP (1) | EP2857867A3 (ja) |
JP (1) | JP6292813B2 (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6121546B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2017-04-26 | メビオン・メディカル・システムズ・インコーポレーテッド | 粒子加速器用の制御システム |
JP6009670B2 (ja) * | 2013-07-11 | 2016-10-19 | 三菱電機株式会社 | ビーム輸送系及び粒子線治療装置 |
US10675487B2 (en) * | 2013-12-20 | 2020-06-09 | Mevion Medical Systems, Inc. | Energy degrader enabling high-speed energy switching |
US9962560B2 (en) | 2013-12-20 | 2018-05-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Collimator and energy degrader |
US10786689B2 (en) | 2015-11-10 | 2020-09-29 | Mevion Medical Systems, Inc. | Adaptive aperture |
WO2018009779A1 (en) | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Mevion Medical Systems, Inc. | Treatment planning |
US10622114B2 (en) * | 2017-03-27 | 2020-04-14 | Varian Medical Systems, Inc. | Systems and methods for energy modulated radiation therapy |
WO2018187680A1 (en) * | 2017-04-07 | 2018-10-11 | Massachusetts Institute Of Technology | Compact proton beam energy modulator |
WO2019006253A1 (en) | 2017-06-30 | 2019-01-03 | Mevion Medical Systems, Inc. | CONFIGURABLE COLLIMATOR CONTROLLED BY LINEAR MOTORS |
CN117130035A (zh) * | 2017-08-18 | 2023-11-28 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 生物剂量计及具有其的中子捕获治疗系统 |
CN107462918B (zh) * | 2017-08-22 | 2018-07-31 | 合肥中科离子医学技术装备有限公司 | 一种基于LabVIEW的加速器束流截面测量系统与方法 |
US11027152B1 (en) | 2018-08-06 | 2021-06-08 | Integrated Sensors, Llc | Ionizing-radiation beam monitoring system |
US10525285B1 (en) * | 2018-08-06 | 2020-01-07 | Integrated Sensors, Llc | Ionizing-radiation beam monitoring system |
US10828513B2 (en) | 2018-08-06 | 2020-11-10 | Integrated Sensors, Llc | Ionizing-radiation beam monitoring system |
GB201914654D0 (en) * | 2019-10-10 | 2019-11-27 | Ucl Business Ltd | Methods and apparatus for particle beam dose profile measurements |
CN110988957B (zh) * | 2019-12-24 | 2023-06-02 | 深圳大学 | 一种基于质子辐照源的深度剂量分布的测量装置及方法 |
IT202000007780A1 (it) * | 2020-04-14 | 2021-10-14 | Istituto Naz Di Fisica Nucleare I N F N | Rivelatore per dosimetria in carburo di silicio |
CN112834536A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-05-25 | 中国原子能科学研究院 | 用于调节粒子射程和测量粒子布拉格曲线的装置及方法 |
EP4039325B1 (en) * | 2021-02-08 | 2024-06-26 | RaySearch Laboratories AB | A radiation modulator assembly and radiation delivery apparatus for use in ion-based radiotherapy and a planning method for ion-based radiotherapy |
CN114796890B (zh) * | 2022-03-25 | 2023-03-14 | 中国原子能科学研究院 | 一种质子治疗电离室信号发生方法 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6042672A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 放射線線量測定装置 |
JP2002058750A (ja) * | 2000-08-21 | 2002-02-26 | Toshiba Corp | 荷電ビーム照射方法および装置、ならびにコンピュータが読取り可能な記憶媒体 |
JP2010011962A (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Hitachi Ltd | 荷電粒子ビーム照射システムおよび荷電粒子ビーム出射方法 |
JP2010175309A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Hitachi Ltd | 放射線計測装置 |
JP2011153833A (ja) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Hitachi Ltd | 放射線計測装置及び放射線計測装置の位置決め精度確認方法 |
JP2012002772A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Hitachi Ltd | 深さ方向線量分布測定装置、粒子線治療装置及び粒子線照射装置 |
US20120104270A1 (en) * | 2009-03-20 | 2012-05-03 | Bruno Marchand | Device And Method For Monitoring A Hadron Beam |
WO2012120636A1 (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | 三菱電機株式会社 | 粒子線治療装置、および粒子線治療装置の照射線量設定方法 |
JP2013181756A (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Hitachi Ltd | 放射線計測装置の較正方法及び粒子線治療装置 |
JP2013198579A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Hitachi Ltd | 荷電粒子照射システムおよび照射計画装置 |
-
2013
- 2013-10-04 JP JP2013209133A patent/JP6292813B2/ja active Active
-
2014
- 2014-09-26 US US14/497,891 patent/US9132285B2/en active Active
- 2014-10-02 EP EP14187439.6A patent/EP2857867A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6042672A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 放射線線量測定装置 |
JP2002058750A (ja) * | 2000-08-21 | 2002-02-26 | Toshiba Corp | 荷電ビーム照射方法および装置、ならびにコンピュータが読取り可能な記憶媒体 |
JP2010011962A (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Hitachi Ltd | 荷電粒子ビーム照射システムおよび荷電粒子ビーム出射方法 |
JP2010175309A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Hitachi Ltd | 放射線計測装置 |
US20120104270A1 (en) * | 2009-03-20 | 2012-05-03 | Bruno Marchand | Device And Method For Monitoring A Hadron Beam |
JP2011153833A (ja) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Hitachi Ltd | 放射線計測装置及び放射線計測装置の位置決め精度確認方法 |
JP2012002772A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Hitachi Ltd | 深さ方向線量分布測定装置、粒子線治療装置及び粒子線照射装置 |
WO2012120636A1 (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | 三菱電機株式会社 | 粒子線治療装置、および粒子線治療装置の照射線量設定方法 |
JP2013181756A (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Hitachi Ltd | 放射線計測装置の較正方法及び粒子線治療装置 |
JP2013198579A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Hitachi Ltd | 荷電粒子照射システムおよび照射計画装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6292813B2 (ja) | 2018-03-14 |
EP2857867A3 (en) | 2015-06-03 |
EP2857867A2 (en) | 2015-04-08 |
US20150099918A1 (en) | 2015-04-09 |
US9132285B2 (en) | 2015-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6292813B2 (ja) | 放射線計測装置とそれを備えた粒子線治療装置ならびに粒子線の線量分布演算方法 | |
JP5791546B2 (ja) | 放射線計測装置の較正方法及び粒子線治療装置 | |
US10471279B2 (en) | Proton dose imaging method and apparatus | |
JP5683113B2 (ja) | 放射線計測装置及び放射線計測装置の放射線計測方法 | |
CN107041997B (zh) | 放射射束对准和放射射束测量的系统、方法和装置 | |
Spezi et al. | Characterization of a 2D ion chamber array for the verification of radiotherapy treatments | |
US8306184B2 (en) | X-ray pixel beam array systems and methods for electronically shaping radiation fields and modulation radiation field intensity patterns for radiotherapy | |
JP5687265B2 (ja) | ハドロンビームの線量測定モニタリング用のデバイス及びハドロンビームをモニタリングするための方法 | |
JP2010175309A (ja) | 放射線計測装置 | |
US20230241413A1 (en) | Dose rate monitor, system and method | |
Braccini et al. | Segmented ionization chambers for beam monitoring in hadrontherapy | |
JP5906179B2 (ja) | 線量分布測定装置 | |
Wei et al. | Performances of the beam monitoring system and quality assurance equipment for the HIMM of carbon‐ion therapy | |
US20230249001A1 (en) | Monitor for high dose rate electron therapy, system and method | |
JP2012002526A (ja) | 放射線計測器 | |
EP4067942B1 (en) | Asymmetric dual-mode ionization systems and methods | |
Rebisz-Pomorska et al. | Diamond detectors for the monitoring of carbon-ion therapy beams | |
Hollebeek et al. | A New Technology for Fast Two‐Dimensional Detection of Proton Therapy Beams | |
Tilly et al. | Development and verification of the pulsed scanned proton beam at The Svedberg Laboratory in Uppsala | |
Harrison et al. | Validation of the quantum physics processes underlying the integrated optimization of proton FLASH radiotherapy | |
Lamia et al. | Monte Carlo application based on GEANT4 toolkit to simulate a laser–plasma electron beam line for radiobiological studies | |
JP5663347B2 (ja) | 放射線計測装置 | |
Bazzano et al. | Energy and beam delivery upgrade of the TOP-IMPLART proton linear accelerator | |
Braccini et al. | MATRIX: an innovative pixel ionization chamber for on-line beam monitoring in hadrontherapy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160308 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20160308 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170207 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170329 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170905 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171122 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20171129 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180123 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180213 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6292813 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |