JP2017070851A

JP2017070851A - Particle radiotherapy equipment

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Publication number: JP2017070851A
Application number: JP2017011789A
Authority: JP
Inventors: 高明岩田; Takaaki Iwata; 原田　久; Hisashi Harada; 久原田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2017-04-13

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve high-precision irradiation with a high degree of freedom, which utilizes the advantage of each of broad irradiation and scanning irradiation, by applying the broad irradiation and the scanning irradiation to one affected part.SOLUTION: Particle radiotherapy equipment includes a data control management part for storing a target exposure dose distribution for irradiating an irradiation object. Broad irradiation is performed by using a bolus that forms an exposure dose distribution in an irradiated region assuming a shape different from a distal shape of the whole irradiation object. The irradiation object is irradiated to form the target exposure dose distribution by the total of exposure doses of both the broad irradiation and scanning irradiation.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、粒子線を照射して癌の治療を行うなど粒子線を応用する粒子線治療装置に関するものである。 The present invention relates to a particle beam therapy apparatus that applies particle beams, such as irradiating particle beams to treat cancer.

粒子線治療装置の粒子線照射方法には、大きく分けて２つの方法、すなわちブロード照射法とスキャニング照射法がある。ブロード照射法の一種であるワブラー法では、荷電粒子線を走査電磁石で円を描くように走査して拡散し、拡散した荷電粒子線を被照射物の形状に沿って整形して照射する。また、スキャニング照射法とは、走査電磁石で荷電粒子線を被照射物上にて走査しながら照射する方法である。一般的には、スキャニング照射法においては、照射位置毎の線量管理を行って照射を行う。一方、ワブラー法に代表されるブロード照射法では、照射位置毎の線量管理は行わず、照射領域全体としての線量管理を行って照射を行う。 The particle beam irradiation method of the particle beam therapy apparatus is roughly divided into two methods, that is, a broad irradiation method and a scanning irradiation method. In the wobbler method, which is a type of broad irradiation method, a charged particle beam is scanned and diffused in a circle with a scanning electromagnet, and the diffused charged particle beam is shaped and irradiated along the shape of the irradiated object. Further, the scanning irradiation method is a method of irradiating a charged particle beam while scanning on an irradiation object with a scanning electromagnet. In general, in the scanning irradiation method, irradiation is performed by performing dose management for each irradiation position. On the other hand, in the broad irradiation method represented by the wobbler method, irradiation is performed by performing dose management for the entire irradiation region without performing dose management for each irradiation position.

ワブラー法は、従来から使われてきた照射方法であり、臨床上の実績が多くあるというメリットがある反面、患者ごとに患部のディスタル形状を再現するためのボーラス（通常樹脂製）を制作しなければならないというデメリットがある。 The wobbler method is an irradiation method that has been used in the past, and has the merit of having a lot of clinical results. On the other hand, it is necessary to produce a bolus (usually made of resin) to reproduce the distal shape of the affected area for each patient. There is a demerit that it must be done.

スキャニング法は、３次元形状を自由度高く照射できるというメリットがある反面、近年の技術であるため、まだ臨床上の実績がブロード照射法より多くないという点、また、治療計画の作成において最適化の計算に時間がかかるという点、等のデメリットがある。 While the scanning method has the advantage of being able to irradiate a 3D shape with a high degree of freedom, it is a recent technology, so that there are not many clinical achievements compared to the broad irradiation method, and it is optimized in the preparation of treatment plans. There are disadvantages such as that it takes time to calculate

粒子線治療装置の照射系開発という観点からみると、まずはワブラー法の照射ノズルが開発され、続いてスキャニング法の照射ノズルが開発された。当時の装置購入者は、１つの治療室における照射系はブロード照射法の照射ノズルかスキャニング照射法の照射ノズルかを択一的に決めなければならなかったが、その後、ブロード照射もスキャニング照射も１つの照射ノズルで実現できる照射ノズルが提案され、また、１つのガントリで２つの照射系統を搭載するものも提案されるようになり（特許文献１）、治療法の自由度が高まった。 From the viewpoint of developing an irradiation system for particle beam therapy equipment, first, a wobbler irradiation nozzle was developed, followed by a scanning irradiation nozzle. The purchaser of the device at that time had to decide whether the irradiation system in one treatment room was the irradiation nozzle for the broad irradiation method or the irradiation nozzle for the scanning irradiation method. An irradiation nozzle that can be realized by one irradiation nozzle has been proposed, and one having two irradiation systems mounted on one gantry has also been proposed (Patent Document 1), increasing the degree of freedom of treatment.

一つの照射系統における照射ノズルにおいて、ブロード照射手段又はスキャニング照射手段の何れか一方を作動させると共に、何れか他方を荷電粒子線の照射が妨げられないように退避状態とする照射ノズルも知られている（特許文献２、３）。 Also known is an irradiation nozzle that activates either one of the broad irradiation means or the scanning irradiation means in the irradiation nozzle in one irradiation system and puts the other in a retracted state so that the irradiation of the charged particle beam is not hindered. (Patent Documents 2 and 3).

特開２０１０−１５８４７９号公報JP 2010-158479 A 特開２００９−２３６８６７号公報JP 2009-236867 A 国際公開ＷＯ２０１３／０１１５８３号International Publication WO2013 / 011583

このように、２つの照射系統を搭載するガントリや、一つの照射ノズルでブロード照射とスキャニング照射に対応できる照射ノズルは実用化されてきたが、その使用方法は、１人の患者に対しては１つの照射方法を択一的に決めて照射を行う、というものにすぎなかった。これでは、ブロード照射法を選択した場合にはブロード照射法の前記デメリットが、スキャニング照射法を選択した場合にはスキャニング照射法の前記デメリットが、依然
として残ってしまうという問題があった。 As described above, the gantry equipped with two irradiation systems and the irradiation nozzle capable of supporting the broad irradiation and the scanning irradiation with one irradiation nozzle have been put into practical use. It was merely a matter of selectively irradiating one irradiation method. In this case, when the broad irradiation method is selected, the disadvantages of the broad irradiation method remain, and when the scanning irradiation method is selected, the disadvantages of the scanning irradiation method still remain.

本発明は、上記課題に鑑み、１つの患部に対してブロード照射とスキャニング照射を行うことで、それぞれの長所を生かした自由度の高い高精度の照射を実現することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to realize high-accuracy irradiation with a high degree of freedom by taking advantage of each advantage by performing broad irradiation and scanning irradiation on one affected part.

この発明は、加速器から出射される粒子線を、粒子線を移動させながら照射対象における位置毎の照射線量を管理して照射を行うスキャニング照射のためのスキャニング照射用部材を備えた照射ノズルからのスキャニング照射と、照射対象における全照射線量を管理して照射するブロード照射のためのブロード照射用部材を備えた照射ノズルからのブロード照射と、を切替えて照射対象に照射可能な粒子線治療装置において、照射対象に照射すべき目標照射線量分布を保存するデータ統轄管理部を備え、ブロード照射は、照射対象の全体のディスタル形状とは異なる形状の照射領域に照射線量分布を形成するボーラスを用いて照射し、ブロード照射とスキャニング照射の両方の照射線量の合計により、目標照射線量分布を形成するように照射対象に照射するようにしたものである。 The present invention relates to a particle beam emitted from an accelerator from an irradiation nozzle having a scanning irradiation member for scanning irradiation for performing irradiation by managing an irradiation dose for each position in an irradiation target while moving the particle beam. In a particle beam therapy system capable of irradiating an irradiation target by switching scanning irradiation and broad irradiation from an irradiation nozzle having a broad irradiation member for broad irradiation for managing and irradiating the total irradiation dose in the irradiation target , Equipped with a data management unit that stores the target irradiation dose distribution to be irradiated to the irradiation target, and broad irradiation uses a bolus that forms an irradiation dose distribution in an irradiation area having a shape different from the entire distal shape of the irradiation target Irradiate to form a target dose distribution by summing the doses of both broad and scanning exposures It is obtained so as to irradiate the elephant.

この発明に関わる治療装置によれば、様々な形状の患部に精度よく線量を付与する粒子線治療装置を実現することができる。 According to the treatment apparatus related to the present invention, it is possible to realize a particle beam treatment apparatus that accurately gives doses to affected areas of various shapes.

本発明の実施の形態１による治療計画装置を含む粒子線治療装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the particle beam therapy apparatus containing the treatment planning apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の治療計画装置を適用する粒子線治療装置に搭載される照射ノズルの一例における、スキャニング照射用部材を備えた状態の側面図である。It is a side view of the state provided with the member for scanning irradiation in an example of the irradiation nozzle mounted in the particle beam treatment apparatus to which the treatment planning apparatus of this invention is applied. 本発明の治療計画装置を適用する粒子線治療装置に搭載される照射ノズルの一例における、ブロード照射用部材を備えた状態の側面図である。It is a side view of the state provided with the member for broad irradiation in an example of the irradiation nozzle mounted in the particle beam therapy apparatus to which the treatment planning apparatus of this invention is applied. 本発明の治療計画装置を適用する粒子線治療装置に搭載される、２つの照射系統を備えた照射装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the irradiation apparatus provided with the two irradiation systems mounted in the particle beam treatment apparatus to which the treatment planning apparatus of this invention is applied. 本発明の実施の形態１による治療計画装置により作成される治療計画の照射のイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the irradiation of the treatment plan produced by the treatment plan apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１による治療計画装置の動作フローを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the operation | movement flow of the treatment planning apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２による治療計画装置により作成される治療計画の照射のイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the irradiation of the treatment plan produced by the treatment plan apparatus by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３による治療計画装置により作成される治療計画の照射のイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the irradiation of the treatment plan produced by the treatment plan apparatus by Embodiment 3 of this invention.

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による治療計画装置を含む粒子線治療装置の全体構成を示すブロック図である。加速器３０から出射された粒子線ＰＢは粒子線輸送系３１を通って照射ノズル２０に導かれる。照射ノズル２０には種々の部材が備えられており、ブロード照射とスキャニング照射を切替えて照射対象である患者４０の患部に粒子線ＰＢを照射するように構成されている。一方、粒子線を患部に対してどのように照射するかについて、予め患者の患部に応じた治療計画が治療計画装置１０により作成される。作成された治療計画に従って照射するための粒子線治療装置のそれぞれの機器の動作パラメータを求めて、それらの動作パラメータが保存される。治療時、すなわち粒子線を患者の患部に照射する際は、加速器３０、粒子線輸送系３１、照射ノズル２０などが、治療計画装置１０
に保存されている各機器の動作パラメータにより動作するよう、例えば機器統轄管理装置１４から各機器に動作パラメータが送られて、治療計画に従った照射を行うように各機器が制御される。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a particle beam therapy system including a therapy planning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The particle beam PB emitted from the accelerator 30 is guided to the irradiation nozzle 20 through the particle beam transport system 31. The irradiation nozzle 20 is provided with various members, and is configured to irradiate the affected part of the patient 40 to be irradiated with the particle beam PB by switching between broad irradiation and scanning irradiation. On the other hand, a treatment plan corresponding to the affected area of the patient is created in advance by the treatment planning apparatus 10 as to how to irradiate the affected area with the particle beam. The operation parameters of each device of the particle beam therapy system for irradiation according to the created treatment plan are obtained, and these operation parameters are stored. At the time of treatment, that is, when irradiating the affected area of the patient with the particle beam, the accelerator 30, the particle beam transport system 31, the irradiation nozzle 20, etc.
In order to operate according to the operation parameter of each device stored in the device, for example, the operation parameter is sent to each device from the device management device 14 and each device is controlled to perform irradiation according to the treatment plan.

図１には、治療計画装置１０の、本発明に係る概略構成も示している。データ統轄管理部１１には、患者の患部に照射すべき照射線量分布のデータが保存されている。このデータは、例えば３次元の照射領域と照射領域中の照射線量分布を表すデータとなっている。ここではこの照射線量分布を目標照射線量分布と称することとする。治療計画装置１０は、さらにブロード照射パラメータ演算部１２とスキャニング照射パラメータ演算部１３を有している。ブロード照射パラメータ演算部１２はブロード照射法により照射（ブロード照射と称する）するときの各機器のパラメータを演算する。また、スキャニング照射パラメータ演算部１３はスキャニング照射法により照射（スキャニング照射と称する）するときの各機器のパラメータを演算する。後程説明するように、本発明の治療計画装置により作成される治療計画は、ブロード照射とスキャニング照射を合わせて目標照射線量分布となるような治療計画である。このようにして作成された治療計画による各機器の動作パラメータは例えばデータ統轄管理部１１に保存され、治療時に、保存された動作パラメータにより各機器が動作するよう、例えば機器統轄管理装置１４から各機器に必要な動作パラメータが送られて、各機器が動作する。 FIG. 1 also shows a schematic configuration according to the present invention of the treatment planning apparatus 10. The data administration management unit 11 stores irradiation dose distribution data to be irradiated to the affected area of the patient. This data is, for example, data representing a three-dimensional irradiation region and an irradiation dose distribution in the irradiation region. Here, this irradiation dose distribution is referred to as a target irradiation dose distribution. The treatment planning apparatus 10 further includes a broad irradiation parameter calculation unit 12 and a scanning irradiation parameter calculation unit 13. The broad irradiation parameter calculation unit 12 calculates parameters of each device when performing irradiation (referred to as broad irradiation) by the broad irradiation method. Further, the scanning irradiation parameter calculation unit 13 calculates parameters of each device when performing irradiation (referred to as scanning irradiation) by the scanning irradiation method. As will be described later, the treatment plan created by the treatment planning apparatus of the present invention is a treatment plan in which broad irradiation and scanning irradiation are combined to obtain a target irradiation dose distribution. The operation parameters of each device according to the treatment plan created in this way are stored in, for example, the data administration management unit 11, and each device is operated by, for example, the device administration management device 14 so that each device operates according to the stored operation parameters at the time of treatment. Necessary operating parameters are sent to the device, and each device operates.

図２および図３に、スキャニング照射とブロード照射とを切替えて照射できる照射ノズルの構成の一例を示す。図２は、スキャニング照射の場合の照射ノズル２０の構成の一例を示している。この装置は例えば特許文献３に開示されている。図２において、加速器３０から出射された粒子線は、真空ダクトや偏向装置で構成される粒子線輸送系３１で輸送され、照射ノズル２０では、真空領域を確保する連通した真空ダクト２１、およびスキャニング照射用真空ダクト２２を通って、粒子線を取り出すビーム取り出し窓２３ａから大気中に取り出されて、照射対象である患部に照射される。粒子線は、走査電磁石２５a、２５ｂ（あわせて走査電磁石２５とも称する）により照射対象を走査する。照射ノズル２０は、また、ブロード照射の機器配置の構成に切り替えるため、スキャニング照射用真空ダクト２２をビームライン１００（ビームラインの中心を符号１００の一点鎖線で示している。）から退避させる真空ダクト移動機構２６、真空ダクト２１の取り合いフランジ面２７、真空ダクト２１の、走査電磁石２５の直前にて真空領域を分断するためのゲートバルブ２８、粒子線を照射野にあわせて散乱させるための散乱体４１を備えている。さらに、粒子線のブラックピークを深さ方向に広げるためのリッジフィルタ４２、粒子線の飛程を調整するためのレンジシフタ４３なども備えている。ここで、リッジフィルタ４２、レンジシフタ４３はビームライン１００と平行な方向に移動可能なように、リッジフィルタ移動機構２６１に取り付けられている。 2 and 3 show an example of a configuration of an irradiation nozzle that can perform irradiation by switching between scanning irradiation and broad irradiation. FIG. 2 shows an example of the configuration of the irradiation nozzle 20 in the case of scanning irradiation. This apparatus is disclosed in Patent Document 3, for example. In FIG. 2, the particle beam emitted from the accelerator 30 is transported by a particle beam transport system 31 composed of a vacuum duct and a deflecting device, and the irradiation nozzle 20 communicates with a communicating vacuum duct 21 that secures a vacuum region, and scanning. Through the irradiation vacuum duct 22, the particle beam is extracted from the beam extraction window 23 a from which the particle beam is extracted, and is irradiated to the affected area as an irradiation target. The particle beam scans the irradiation object by scanning electromagnets 25a and 25b (also collectively referred to as scanning electromagnet 25). The irradiation nozzle 20 is also a vacuum duct for retracting the scanning irradiation vacuum duct 22 from the beam line 100 (the center of the beam line is indicated by a one-dot chain line of reference numeral 100) in order to switch to the configuration of the broad irradiation device arrangement. A moving mechanism 26, an engagement flange surface 27 of the vacuum duct 21, a gate valve 28 for dividing the vacuum region immediately before the scanning electromagnet 25 of the vacuum duct 21, and a scatterer for scattering the particle beam in accordance with the irradiation field. 41 is provided. Further, a ridge filter 42 for expanding the black peak of the particle beam in the depth direction, a range shifter 43 for adjusting the range of the particle beam, and the like are provided. Here, the ridge filter 42 and the range shifter 43 are attached to the ridge filter moving mechanism 261 so as to be movable in a direction parallel to the beam line 100.

次に動作について説明する。スキャニング照射する場合、粒子線はビームの散乱をできる限り抑えて、ビーム照射位置でのビームスポットサイズを小さくするために、ビーム照射位置手前まで真空ダクトを配置する構成とする。この時、散乱体４１は不要であるため、真空ダクト２１内でビームライン１００横に退避させておく。粒子線が陽子線である照射の場合、スキャニング照射においては、リッジフィルタ４２は不要であるが、他の粒子線では、エネルギー幅を若干拡げるためにリッジフィルタを用いる場合がある。例えば、炭素などの重粒子線の場合、ブラックピーク幅は陽子に比べて非常に鋭いため、照射時間を削減するために、１回の走査である程度の深さ幅を照射するようある程度（数ｍｍ）の拡大ブラックピーク（ＳＯＢＰ）を形成するためにリッジフィルタを用いることがある。ただし、この際のリッジフィルタはＳＯＢＰ幅を数ｍｍに拡げるリッジフィルタであって、バーリッジの高さはＳＯＢＰ幅以下で良く、例え配置位置が照射対象から離れていなくても、ブロード照射用のリッジフィルタよりもはるかに製作が容易なリッジフィルタを用いることができる。また、粒子線の到達深さ（飛程距離）は粒子線のエネルギーで決まるので、エネルギービームの飛程距離を変化させるには粒子線のエネルギーを変化させる必要がある。エネルギーの変化を、加速器のエネルギー調整のみで実施することは、エネルギーの切替に時間を要するという問題がある。このため、粒子線のエネルギーを変化させるために、粒子線のエネルギーを低減させるレンジシフタを使用する場合がある。レンジシフタで粒子線が散乱することを考えると、レンジシフタはできるだけ下流側、つまり、照射対象にできるだけ近い位置に配置することが望ましい。したがって、スキャニング照射においてリッジフィルタ４２やレンジシフタ４３を用いる場合、図２のような配置が好ましい。 Next, the operation will be described. In the case of scanning irradiation, the particle beam has a configuration in which a vacuum duct is arranged just before the beam irradiation position in order to suppress beam scattering as much as possible and to reduce the beam spot size at the beam irradiation position. At this time, since the scatterer 41 is unnecessary, it is retracted to the side of the beam line 100 in the vacuum duct 21. In the case of irradiation in which the particle beam is a proton beam, the ridge filter 42 is not necessary in the scanning irradiation, but in other particle beams, a ridge filter may be used to slightly widen the energy width. For example, in the case of a heavy particle beam such as carbon, the black peak width is much sharper than that of protons, and in order to reduce the irradiation time, a certain degree of depth width (several millimeters) is irradiated in one scan. ) May be used to form an enlarged black peak (SOBP). However, the ridge filter in this case is a ridge filter that widens the SOBP width to several millimeters, and the height of the bar ridge may be equal to or less than the SOBP width. For example, even if the arrangement position is not far from the irradiation target, the ridge for broad irradiation is used. Ridge filters that are much easier to manufacture than filters can be used. Further, since the reaching depth (range) of the particle beam is determined by the energy of the particle beam, it is necessary to change the energy of the particle beam in order to change the range of the energy beam. Implementing the energy change only by adjusting the energy of the accelerator has a problem that it takes time to switch the energy. For this reason, in order to change the energy of the particle beam, a range shifter that reduces the energy of the particle beam may be used. Considering that the particle beam is scattered by the range shifter, it is desirable to arrange the range shifter as downstream as possible, that is, as close to the irradiation target as possible. Therefore, when the ridge filter 42 and the range shifter 43 are used in scanning irradiation, the arrangement as shown in FIG. 2 is preferable.

次に、スキャニング照射から、ブロード照射に切り替える場合を説明する。図３に、図２に示した照射ノズル２０において、スキャニング照射からブロード照射に切り替えた照射ノズル２０の状態を示す。スキャニング照射ではビームスポットサイズが拡がらないよう、照射位置近くまでスキャニング照射用真空ダクト２２を配置する構成としていた。一方、ブロード照射では、粒子線のエネルギー幅を大きく拡げる必要があり、そのためのリッジフィルタ４２は、照射対象から離れた位置に配置する必要がある。本実施の形態１による粒子線治療装置においては、走査電磁石２５の下流のスキャニング照射用真空ダクト２２をすべて取り外して、ビームライン１００上から退避させることで、大きいスペースを確保できるようにしている。 Next, the case of switching from scanning irradiation to broad irradiation will be described. FIG. 3 shows a state of the irradiation nozzle 20 that is switched from scanning irradiation to broad irradiation in the irradiation nozzle 20 shown in FIG. The scanning irradiation vacuum duct 22 is arranged close to the irradiation position so that the beam spot size does not expand in the scanning irradiation. On the other hand, in the broad irradiation, it is necessary to greatly widen the energy width of the particle beam, and the ridge filter 42 for that purpose needs to be arranged at a position away from the irradiation target. In the particle beam therapy system according to the first embodiment, all the scanning irradiation vacuum ducts 22 downstream of the scanning electromagnet 25 are removed and retracted from the beam line 100 so that a large space can be secured.

図２において、スキャニング照射用真空ダクト２２は、走査電磁石２５の下流のフランジ面２７にて真空ダクト２１から切り離すことが可能な構成となっている。また、スキャニング照射用真空ダクト２２をフランジから取り外した際に、スキャニング照射用真空ダクト２２を受ける駆動ベースと駆動レールを備えた真空ダクト移動機構２６により、スキャニング照射用真空ダクト２２をスライドさせて、ビームライン１００上から、容易にビームライン１００に重ならない位置に退避させる構成となっている。 In FIG. 2, the scanning irradiation vacuum duct 22 can be separated from the vacuum duct 21 at the flange surface 27 downstream of the scanning electromagnet 25. Further, when the scanning irradiation vacuum duct 22 is removed from the flange, the scanning irradiation vacuum duct 22 is slid by the vacuum duct moving mechanism 26 having a driving base and a driving rail for receiving the scanning irradiation vacuum duct 22. The configuration is such that the beam line 100 is easily retracted to a position that does not overlap the beam line 100.

スキャニング照射用真空ダクト２２を取り外した後、真空ダクト取り合いフランジ面２７は真空の最終面となるため、図３に示すように、このフランジ面２７にビーム取り出し窓２３ｂを取り付ける。スキャニング照射用真空ダクト２２を、真空ダクト移動機構２６によりスライドさせることでできたスペースに、リッジフィルタ４２をリッジフィルタ移動機構２６１により、フランジ面２７に近づける方向に移動してビーム取り出し窓２３ｂの直下まで上昇させて設置する。このとき、リッジフィルタ４２は、スキャニング照射用から、ブロード照射用に取り換える。また、レンジシフタ４３も必要に応じて上下させ、必要に応じてボーラス４４、患者コリメータ４５を装着する。また、スキャニング照射のときにはビームライン１００から退避させていた散乱体４１をビームライン１００上に移動させる。ワブラー法によるブロード照射では、必ずしも散乱体４１でビームを拡げる必要は無く、走査電磁石２５により粒子線を円を描くように走査してビームを拡散して照射する。 After the scanning irradiation vacuum duct 22 is removed, the vacuum duct fitting flange surface 27 becomes the final surface of the vacuum, so that a beam extraction window 23b is attached to the flange surface 27 as shown in FIG. The ridge filter 42 is moved in the direction close to the flange surface 27 by the ridge filter moving mechanism 261 in a space formed by sliding the scanning irradiation vacuum duct 22 by the vacuum duct moving mechanism 26, and immediately below the beam extraction window 23b. Raise to install. At this time, the ridge filter 42 is switched from scanning irradiation to broad irradiation. The range shifter 43 is also moved up and down as necessary, and a bolus 44 and a patient collimator 45 are attached as necessary. Further, the scatterer 41 evacuated from the beam line 100 during scanning irradiation is moved onto the beam line 100. In the broad irradiation by the wobbler method, it is not always necessary to expand the beam by the scatterer 41, and the beam is diffused and irradiated by scanning the particle beam in a circle by the scanning electromagnet 25.

これらにより、ブロード照射が可能となる。ボーラス４４、患者コリメータ４５はレンジシフタ４３の下面に挿入用のホルダーをレールなどで取りつける構成としておくことで、容易に設置可能である。また、リッジフィルタ４２、レンジシフタ４３の挿入は、エアもしくはモータでの直進駆動機構もしくは回転駆動機構を用いることで実現可能である。また、上記ではスキャニング照射用真空ダクト２２の退避はスライド式による構成としたが、回転式の支持機構を設けて、フランジと挿入スペースを支持機構の回転によって切替える方法でも実現可能である。 By these, broad irradiation becomes possible. The bolus 44 and the patient collimator 45 can be easily installed by attaching the insertion holder to the lower surface of the range shifter 43 with a rail or the like. The insertion of the ridge filter 42 and the range shifter 43 can be realized by using a linear drive mechanism or a rotary drive mechanism using air or a motor. In the above description, the scanning irradiation vacuum duct 22 is retracted by a slide type. However, it can be realized by a method of providing a rotary support mechanism and switching the flange and the insertion space by rotating the support mechanism.

スキャニング照射用真空ダクト２２より粒子線の上流側に真空の分離面がなく、スキャニング照射用真空ダクト２２が上流から連通している場合、スキャニング照射用真空ダクト２２を取り外すことで、ビーム輸送系のすべての真空が破られることになる。この場合
、真空度を上げる作業に時間がかかってしまうため、走査電磁石２５の直ぐ上流側にゲートバルブ２８を配置するのが好ましい。ゲートバルブ２８の位置は、走査電磁石２５の直ぐ下流側であっても良い。スキャニング照射用真空ダクト２２を取外す際は、ゲートバルブ２８を閉めることにより、真空度への影響はゲートバルブ２８より下流側のみに抑える事が出来る。この際、ゲートバルブ２８が最終のビーム取り出し窓の役割を兼ねる構成にすれば、ビーム取り出し窓２３ｂを新たに取り付ける必要性がなくなり、切替えをより短時間で実施することが可能となる。 If there is no vacuum separation surface upstream of the particle beam from the scanning irradiation vacuum duct 22 and the scanning irradiation vacuum duct 22 communicates from the upstream side, the scanning irradiation vacuum duct 22 is removed, so that the beam transport system All vacuum will be broken. In this case, since it takes time to increase the degree of vacuum, it is preferable to dispose the gate valve 28 immediately upstream of the scanning electromagnet 25. The position of the gate valve 28 may be immediately downstream of the scanning electromagnet 25. When the scanning irradiation vacuum duct 22 is removed, the influence on the degree of vacuum can be suppressed only on the downstream side of the gate valve 28 by closing the gate valve 28. At this time, if the gate valve 28 is configured to also serve as the final beam extraction window, there is no need to newly install the beam extraction window 23b, and switching can be performed in a shorter time.

以上のようにして、図２、図３に示した照射ノズル２０により、スキャニング照射とブロード照射を切替えて粒子線を照射することができる。 As described above, the irradiation nozzle 20 shown in FIGS. 2 and 3 can switch between scanning irradiation and broad irradiation to irradiate the particle beam.

ブロード照射とスキャニング照射を切替えて粒子線を照射できる装置としては、ブロード照射のための照射ノズルを備えた第一の照射系統と、スキャニング照射のための照射ノズルを備えた第二の照射系統の２つの照射系統を備え、この２つの照射系統を切替えることによりブロード照射とスキャニング照射を行うことができるようにするものでもよい。このような照射装置はすでに特許文献１に開示されている。 As an apparatus that can irradiate particle beam by switching between broad irradiation and scanning irradiation, there are a first irradiation system with an irradiation nozzle for broad irradiation and a second irradiation system with an irradiation nozzle for scanning irradiation. Two irradiation systems may be provided, and broad irradiation and scanning irradiation may be performed by switching between the two irradiation systems. Such an irradiation apparatus is already disclosed in Patent Document 1.

図４は２つの照射系統を備えた照射装置の一例を示す概略図である。この照射装置２００は、いわゆるガントリ型の照射装置であり、ガントリに第一照射系統２０１と第二照射系統２０２の２つの照射系統を備えている。切替部３３により第一照射系統２０１と第二照射系統２０２に粒子線を切替えて輸送する。粒子線が第一照射系統２０１に輸送されるように切替えられた場合、第一照射系統に備えられた第一照射ノズル２１０からの照射が行われる。粒子線が第二照射系統２０２に輸送されるように切替えられた場合、第二照射系統２０２に備えられた第二照射ノズル２２０からの照射が行われる。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of an irradiation apparatus including two irradiation systems. The irradiation device 200 is a so-called gantry type irradiation device, and includes two irradiation systems, a first irradiation system 201 and a second irradiation system 202, in the gantry. The switching unit 33 switches and transports the particle beam to the first irradiation system 201 and the second irradiation system 202. When the particle beam is switched so as to be transported to the first irradiation system 201, irradiation from the first irradiation nozzle 210 provided in the first irradiation system is performed. When the particle beam is switched so as to be transported to the second irradiation system 202, irradiation from the second irradiation nozzle 220 provided in the second irradiation system 202 is performed.

ここで、第一照射ノズル２１０にはブロード照射用の部材を備えており、第二照射ノズル２２０にはスキャニング照射用の部材を備えている。第一照射系統に切替えられたときはブロード照射を行い、第二照射系統に切替えられたときはスキャニング照射を行う。第一照射系統に切替えられたときと第二照射系統に切替えられたときとで、ガントリを回転させなければ、ブロード照射とスキャニング照射は１８０度異なる方向から行われることになる。また、例えば第一照射系統から第二照射系統に切替えられたとき、ガントリを１８０度回転すれば、ブロード照射とスキャニング照射は同じ方向から行われることになる。 Here, the first irradiation nozzle 210 includes a broad irradiation member, and the second irradiation nozzle 220 includes a scanning irradiation member. When switched to the first irradiation system, broad irradiation is performed, and when switched to the second irradiation system, scanning irradiation is performed. If the gantry is not rotated between when switched to the first irradiation system and when switched to the second irradiation system, broad irradiation and scanning irradiation are performed from directions different by 180 degrees. For example, when the first irradiation system is switched to the second irradiation system, if the gantry is rotated 180 degrees, broad irradiation and scanning irradiation are performed from the same direction.

以上のように、図２、図３で説明した、照射ノズルに備えた部材を切替えることによりブロード照射とスキャニング照射を行うことができるようにした照射ノズル２０や、図４で説明した、ブロード照射用の第一照射ノズル２１０を備えた第一照射系統２０１とスキャニング照射用の第二照射ノズル２２０を備えた第二照射系統２０２を切替えることによりブロード照射とスキャニング照射を行うことができるようにした照射装置２００などにより、同一の患部に対してブロード照射とスキャニング照射を行うことができる。 As described above, the irradiation nozzle 20 that can perform broad irradiation and scanning irradiation by switching the members provided in the irradiation nozzle described in FIGS. 2 and 3, and the broad irradiation described in FIG. Broad irradiation and scanning irradiation can be performed by switching between a first irradiation system 201 having a first irradiation nozzle 210 and a second irradiation system 202 having a second irradiation nozzle 220 for scanning irradiation. Broad irradiation and scanning irradiation can be performed on the same affected area by the irradiation apparatus 200 or the like.

スキャニング照射、ブロード照射ともに、照射ノズル内に粒子線の線量を測定する線量モニタを備えているが、スキャニング照射とブロード照射では、線量の管理の仕方が異なる。スキャニング照射では、例えば粒子線を停留と移動を繰り返して照射するスポットスキャニング照射法における照射のように、粒子線を移動させながら照射領域内の各位置毎に粒子線の照射線量を管理して照射する。また、ブロード照射には、ワブラー法のように粒子線を円を描くように走査して拡散する照射方法や、粒子線は移動させず散乱体によりビームを拡散して照射する方法などがあるが、いずれのブロード照射の方法においても、ブロード照射領域内の位置毎の照射線量は管理せず、照射領域全体に照射された全照射線量を管理して照射する。 Both scanning irradiation and broad irradiation are equipped with a dose monitor that measures the dose of the particle beam in the irradiation nozzle, but the method of dose management differs between scanning irradiation and broad irradiation. In scanning irradiation, for example, the irradiation of the particle beam is managed for each position in the irradiation area while moving the particle beam, as in the spot scanning irradiation method in which the particle beam is repeatedly stopped and moved. To do. In addition, the broad irradiation includes an irradiation method in which a particle beam is scanned and drawn in a circle like the wobbler method, and a method in which the particle beam is diffused and irradiated by a scatterer without moving the particle beam. In any of the broad irradiation methods, the irradiation dose for each position in the broad irradiation region is not managed, and the total irradiation dose irradiated to the entire irradiation region is managed for irradiation.

次に、上記で説明したスキャニング照射とブロード照射の両方の照射を、切替えて実行可能な照射装置を用いて、同じ照射対象、すなわち患部に行うことにより、ブロード照射とスキャニング照射を合わせて目標照射線量分布となるような治療計画を作成する方法を説明する。 Next, by performing irradiation of both scanning irradiation and broad irradiation described above on the same irradiation target, that is, the affected area, by using an irradiation apparatus that can be switched and executed, target irradiation is performed by combining broad irradiation and scanning irradiation. Explain how to create a treatment plan that gives a dose distribution.

図５に、本発明の実施の形態１による治療計画装置により作成される治療計画の照射のイメージを示す。図５（Ａ）は、患部、すなわち照射領域を示す、粒子線ＰＢの照射中心軸を含む断面図、図５（Ｂ）は照射中心軸に垂直な方向の断面図である。患部すなわち照射領域１の中に、まずブロード照射する照射領域、すなわちブロード照射領域２を設定する。その上で、照射領域１の中でブロード照射領域２以外の部分をスキャニング照射する領域、すなわちスキャニング照射領域３として設定する。本実施の形態１では、ブロード照射を、ボーラス４４は用いないで照射する。ボーラス４４を用いず、リッジフィルタ４２のみ、あるいはリッジフィルタ４２およびレンジシフタ４３のみを用いてブロード照射法により照射すると、ブロード照射による照射領域は、例えば図５（Ａ）のブロード照射領域２に示すように、照射領域の下面および上面がフラットな照射領域となる。図５（Ｂ）の断面では、例えば患者コリメータ４５による粒子線の成形の仕方や、ワブラー法において粒子線を走査する領域を制御することによりブロード照射領域２を種々の形状とすることができる。以上により、ブロード照射領域２は柱状の領域になる。 FIG. 5 shows an image of irradiation of a treatment plan created by the treatment plan apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 5A is a cross-sectional view including the irradiation center axis of the particle beam PB, showing an affected area, that is, an irradiation region, and FIG. 5B is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the irradiation center axis. In the affected area, that is, the irradiation area 1, an irradiation area for broad irradiation, that is, a broad irradiation area 2 is first set. In addition, a portion other than the broad irradiation region 2 in the irradiation region 1 is set as a region for scanning irradiation, that is, a scanning irradiation region 3. In the first embodiment, broad irradiation is performed without using the bolus 44. When irradiation is performed by the broad irradiation method using only the ridge filter 42 or only the ridge filter 42 and the range shifter 43 without using the bolus 44, the irradiation region by the broad irradiation is, for example, as shown in the broad irradiation region 2 in FIG. Further, the lower surface and the upper surface of the irradiation region become a flat irradiation region. In the cross section of FIG. 5B, for example, the broad irradiation region 2 can be formed in various shapes by controlling the method of forming the particle beam by the patient collimator 45 and the region where the particle beam is scanned in the wobbler method. As described above, the broad irradiation region 2 becomes a columnar region.

例えば、ブロード照射領域２は、照射領域１に内接する領域として設定する。簡単に説明すれば、この設定により、照射領域１のうち、ブロード照射領域２以外の部分が残り、この部分をスキャニング照射法により照射するスキャニング照射領域３とすればよいことになる。厳密に言えば、ブロード照射によって線量が付与された領域には、目標線量に達しない領域も部分的には存在する。いずれにしても、スキャニング照射によって付与すべき照射線量分布Ｄｓ（ｘ、ｙ、ｚ）は、全体の目標照射線量分布Ｄから前記ブロード照射領域に対してブロード照射を行ったことによる照射線量分布（計算結果）を引いたものとすればよい。
Ｄｓ（ｘ、ｙ、ｚ）＝Ｄ（ｘ、ｙ、ｚ）―Ｄｂ（ｘ、ｙ、ｚ）（１） For example, the broad irradiation area 2 is set as an area inscribed in the irradiation area 1. If it demonstrates simply, by this setting, parts other than the broad irradiation area | region 2 remain in the irradiation area | region 1, and what is necessary is just to make this part the scanning irradiation area | region 3 irradiated by the scanning irradiation method. Strictly speaking, a region where the target dose is not reached partially exists in the region where the dose is given by the broad irradiation. In any case, the irradiation dose distribution Ds (x, y, z) to be given by scanning irradiation is the irradiation dose distribution (broad irradiation region) from the entire target irradiation dose distribution D ( It is sufficient to subtract the calculation result.
Ds (x, y, z) = D (x, y, z) −Db (x, y, z) (1)

結果的に照射領域１は、（１）ブロード照射のみによって照射される領域と、（２）スキャニング照射のみによって照射される領域と、（３）ブロード照射及びスキャニング照射の双方によって照射される領域（図５の照射領域４で示す部分）と、に分けることが出来る。 As a result, the irradiation area 1 includes (1) an area irradiated only by broad irradiation, (2) an area irradiated only by scanning irradiation, and (3) an area irradiated by both broad irradiation and scanning irradiation ( And a portion indicated by an irradiation region 4 in FIG.

従来のスキャニング照射法を前提とした治療計画の立案は、照射領域１全域の目標照射線量分布Ｄに対して照射角度や各管理点に対する照射量、さらには前記各管理点をつなぐ走査パス（走査軌道）等を決定するための最適化問題を解かなかければならなかった。本願発明に係る治療計画装置における治療計画の立案は、数式（１）により求めたスキャニングの目標照射線量分布Ｄｓに対してのみ最適化問題を解けばよいため、最適化のための計算時間が短縮できる。なお、当然のことながらスキャニングの目標照射線量分布Ｄｓを実現するための最適化の手法（計算アルゴリズム）は、従来の最適化手法と同じものを用いてよい。 The treatment planning based on the conventional scanning irradiation method is based on a target irradiation dose distribution D in the entire irradiation region 1 with an irradiation angle, an irradiation amount for each management point, and a scanning path (scanning) connecting the management points. It was necessary to solve an optimization problem for determining (orbit). In the treatment planning in the treatment planning apparatus according to the present invention, it is only necessary to solve the optimization problem for the scanning target irradiation dose distribution Ds obtained by the equation (1), so that the calculation time for the optimization is shortened. it can. As a matter of course, the optimization method (calculation algorithm) for realizing the scanning target irradiation dose distribution Ds may be the same as the conventional optimization method.

繰り返しになるが、イメージとしては、ブロード照射によって付与される線量はいわゆる確定分量として、残りの部分がスキャニング照射によって付与される線量が未確定分量としてあり、この未確定分量を出来る限り目標分量に近づけるために最適化する、という原理である。 To reiterate, as an image, the dose given by broad irradiation is a so-called definite amount, and the remaining portion is the dose given by scanning irradiation as an undetermined amount, and this undetermined amount is set to the target amount as much as possible. It is the principle of optimizing to get closer.

各工程、すなわち治療計画装置の動作フローを図６に示す。まず、ブロード照射パラメ
ータ演算部１２は、前述のブロード照射領域２が照射領域１に内接する領域となるように、かつ、スキャニング照射によりブロード照射領域２にも線量が付与されることを考慮して、ブロード照射によるいずれの箇所の付与線量も目標線量を超えないように、ブロード照射各機器のパラメータを求める（ステップＳ１）。次に、スキャニング照射パラメータ演算部１３は、数式（１）に従いスキャニング照射の目標照射線量分布Ｄｓ（ｘ、ｙ、ｚ）を計算する（ステップＳ２）。さらにスキャニング照射パラメータ演算部１３は、目標照射線量分布Ｄｓに対して最適化問題を解き、スキャニング照射各機器のパラメータを求める（ステップＳ３）。これら、求めた各機器のパラメータは機器統轄管理装置１４に送られる。 FIG. 6 shows an operation flow of each process, that is, the treatment planning apparatus. First, the broad irradiation parameter calculation unit 12 considers that the dose is given to the broad irradiation region 2 by scanning irradiation so that the above-described broad irradiation region 2 becomes a region inscribed in the irradiation region 1. Then, parameters of each device for broad irradiation are obtained so that the dose given at any location by broad irradiation does not exceed the target dose (step S1). Next, the scanning irradiation parameter calculation unit 13 calculates a target irradiation dose distribution Ds (x, y, z) for scanning irradiation according to the mathematical formula (1) (step S2). Further, the scanning irradiation parameter calculation unit 13 solves the optimization problem with respect to the target irradiation dose distribution Ds and obtains parameters of each scanning irradiation device (step S3). The obtained parameters of each device are sent to the device management device 14.

患者の治療時、すなわち粒子線の照射時には、例えば、照射ノズルの部材が、まずブロード照射の部材となるよう設定し、機器統轄管理装置１４から送られたブロード照射のパラメータにより各機器が動作することにより、患部にブロード照射の照射線量分布Ｄｂが付与される。その後、照射ノズルの部材がスキャニング照射の部材となるよう設定とし、機器統轄管理装置１４から送られたスキャニング照射のパラメータにより各機器が動作することにより、患部にスキャニング照射の照射線量分布Ｄｓが付与される。この両者の照射により患部には、Ｄｂ＋Ｄｓ＝Ｄの照射線量分布が付与されることになる。Ｄｂ＋Ｄｓ＝Ｄとなればよいため、ブロード照射とスキャニング照射の順番はどちらが先であっても構わない。 At the time of patient treatment, that is, at the time of particle beam irradiation, for example, the member of the irradiation nozzle is first set to be a member of broad irradiation, and each device operates according to the parameters of broad irradiation sent from the device management device 14. Thereby, the irradiation dose distribution Db of the broad irradiation is given to the affected part. After that, the irradiation nozzle member is set to be a scanning irradiation member, and each device operates according to the scanning irradiation parameters sent from the device control device 14, thereby giving the irradiation dose distribution Ds of the scanning irradiation to the affected part. Is done. The irradiation dose distribution of Db + Ds = D is given to the affected part by both irradiations. Since it is sufficient that Db + Ds = D, the order of the broad irradiation and the scanning irradiation may be first.

以上のように、治療計画装置１０において、ブロード照射とスキャニング照射の両者により患部に目標照射線量分布を形成するよう治療計画を行い、その治療計画に従って粒子線を照射するようにしたことにより次のような効果がある。ブロード照射法は、従来から用いられてきた照射方法であり、臨床上の実績が多くあるというメリットがある。しかし、照射領域を種々の形状を有する患部に一致させることが難しく、患者の患部毎に患部形状に合わせるためのボーラスが必要となる。一方、スキャニング照射では、各機器のパラメータを制御することで様々な形状の照射領域や、様々な照射線量分布を形成することができる。しかし、治療計画の作成において、最適化の計算に時間がかかる。本発明の実施の形態１によれば、照射領域の多くの部分をブロード照射により線量を付与し、残りの、主に周辺部分をスキャニング照射により線量を付与する。これにより、スキャニング照射を行う領域が小さく、治療計画の作成が短時間ででき、また様々な形状の患部に精度よく線量を付与することができるという効果がある。さらに、スキャニング照射の照射時間が短くてよいため、例えばスキャニング照射を呼吸位相のうち患部の動きが少ない位相において行う、いわゆる呼吸同期制御により行うことが容易になる。スキャニング照射を呼吸同期制御により行うことで、より精度良く線量を付与することができるという効果がある。 As described above, in the treatment planning apparatus 10, the treatment plan is formed so that the target irradiation dose distribution is formed in the affected part by both the broad irradiation and the scanning irradiation, and the particle beam is irradiated in accordance with the treatment plan. There is an effect like this. The broad irradiation method is an irradiation method that has been used conventionally, and has an advantage that there are many clinical results. However, it is difficult to match the irradiation region with the affected part having various shapes, and a bolus for matching the affected part shape to each affected part of the patient is required. On the other hand, in scanning irradiation, it is possible to form irradiation regions of various shapes and various irradiation dose distributions by controlling the parameters of each device. However, it takes time to calculate the optimization in creating a treatment plan. According to the first embodiment of the present invention, a dose is given to a large part of the irradiation region by broad irradiation, and a dose is given to the remaining, mainly peripheral part, by scanning irradiation. As a result, there is an effect that the area where scanning irradiation is performed is small, a treatment plan can be created in a short time, and doses can be accurately applied to affected areas of various shapes. Furthermore, since the irradiation time of scanning irradiation may be short, it becomes easy to perform scanning irradiation by so-called respiratory synchronization control in which, for example, scanning irradiation is performed in a phase in which the movement of the affected part is small in the respiratory phase. By performing scanning irradiation by breathing synchronous control, there is an effect that a dose can be given with higher accuracy.

実施の形態２．
実施の形態１では、ブロード照射において、ボーラスを用いなかった。通常ボーラスは、粒子線の飛程を患部の形状に合わせるように、粒子線のエネルギーの分布が患部の下面の形状（ディスタル形状）に合った飛程の分布となるよう作成される。ボーラスを用いたブロード照射では、照射線量分布を患部の下面に合わせることはできるが、一方向からの照射だけでは、患部の下面と上面両方、すなわち患部全体の形状に合わせた照射線量分布を形成することは難しい。よって、例えば下面の形状用のボーラスを用いて上面方向から照射し、上面の形状用のボーラスを用いて下面方向から照射する、といったいわゆる多門照射により患部全体に目標照射線量分布を形成することが行われている。 Embodiment 2. FIG.
In Embodiment 1, a bolus was not used in broad irradiation. The normal bolus is created so that the particle beam energy distribution matches the shape of the lower surface (distal shape) of the affected area so that the range of the particle beam matches the shape of the affected area. In broad irradiation using a bolus, the irradiation dose distribution can be matched to the lower surface of the affected area, but irradiation from only one direction forms an irradiation dose distribution that matches both the lower and upper surfaces of the affected area, that is, the shape of the entire affected area. Difficult to do. Therefore, for example, a target irradiation dose distribution can be formed over the entire affected area by so-called multi-portion irradiation in which irradiation is performed from the upper surface direction using a bolus for the lower surface shape and irradiation is performed from the lower surface direction using a bolus for the upper surface shape Has been done.

実施の形態２では、例えば、下面の形状用のボーラスのように、照射対象の一部のみのディスタル形状と同じ形状の照射領域に照射線量分布を形成するボーラスを用いてブロード照射を行い、このブロード照射で線量を付与できない部分をスキャニング照射により線
量を付与する、という照射を行う。この照射のイメージを図７に示す。図７に示すように、ボーラスとして、粒子線ＰＢが入射する側と反対側、すなわち照射領域１の下面のディスタル形状に合ったブロード照射領域２を形成するボーラス４４を用いる。このボーラス４４のみでは患部上面の形状に合わせたブロード照射領域２を形成することはできない。このため、照射領域１のうちブロード照射で照射線量分布を形成できない部分をスキャニング照射領域３として、スキャニング照射により線量を付与する。 In the second embodiment, for example, a broad irradiation is performed using a bolus that forms an irradiation dose distribution in an irradiation region having the same shape as a distal shape of only a part of an irradiation object, such as a bolus for a shape of the lower surface. Irradiation is performed in which a dose is given by scanning irradiation in a portion where the dose cannot be given by broad irradiation. An image of this irradiation is shown in FIG. As shown in FIG. 7, a bolus 44 that forms a broad irradiation region 2 that matches the distal shape of the lower surface of the irradiation region 1, that is, the side opposite to the side on which the particle beam PB is incident is used. With this bolus 44 alone, it is not possible to form the broad irradiation region 2 that matches the shape of the upper surface of the affected area. For this reason, the part which cannot form irradiation dose distribution by broad irradiation among the irradiation areas 1 is made into the scanning irradiation area | region 3, and a dose is provided by scanning irradiation.

この場合、粒子線の入射側のみスキャニング照射により照射線量分布を形成すればよいため、スキャニング照射の治療計画の作成が実施の形態１よりもさらに短時間でできる。またスキャニング照射の照射時間が短くて済むため、例えばスキャニング照射を呼吸同期で行うことが容易になる。スキャニング照射を呼吸同期で行うことにより、より精度良く線量を付与することができるという効果がある。 In this case, since it is only necessary to form an irradiation dose distribution by scanning irradiation only on the incident side of the particle beam, a treatment plan for scanning irradiation can be created in a shorter time than in the first embodiment. Also, since the irradiation time of scanning irradiation can be short, for example, it becomes easy to perform scanning irradiation in breath synchronization. By performing scanning irradiation in breath synchronization, there is an effect that a dose can be given with higher accuracy.

実施の形態３．
実施の形態２では、ブロード照射において、患部の一部のディスタル形状に合わせたボーラスを用いて照射するようにした。従来、ボーラスは患者の患部に合わせて、患者固有のボーラスとして患者毎にその都度製作されていた。本実施の形態３では、患者固有のボーラスを用いるのではなく、ブロード照射において、装置固有に予め準備された異なる形状の複数のボーラスのうちから、患部のディスタル形状に近いボーラスを選択して用いることを特徴とする。ここでは、異なる形状の複数のボーラスを汎用ボーラスと呼ぶことにする。 Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, in broad irradiation, irradiation is performed using a bolus that matches the distal shape of a part of the affected area. Conventionally, boluses have been produced for each patient as boluses specific to the patient, in accordance with the affected area of the patient. In the third embodiment, instead of using a bolus specific to a patient, a broad bolus close to the distal shape of the affected area is selected and used from a plurality of different boluses prepared in advance unique to the apparatus in broad irradiation. It is characterized by that. Here, a plurality of boluses having different shapes will be referred to as general-purpose boluses.

汎用ボーラスを用いた本実施の形態３による照射のイメージを図８に示す。例えばＮ個の汎用ボーラスを保管する汎用ボーラスボックス４４０から一つの汎用ボーラス４４１を選択してブロード照射時の照射ノズルに装着する。患部形状とは関係なく予め準備されたＮ個の汎用ボーラスのうちの一つの汎用ボーラスを用いる場合、ブロード照射領域を患部のディスタル形状と一致させることは難しい。用いる汎用ボーラスは、複数の汎用ボーラスの中から、好ましくは患部のディスタル形状に内接するブロード照射領域２を形成する汎用ボーラス４４１を選択して用いる。ブロード照射は選択した汎用ボーラスを用いて行う。選択した汎用ボーラス４４１のみでは照射領域１全体に線量を付与することはできない。このため、照射領域１のうちブロード照射で照射線量分布を形成できない部分をスキャニング照射領域３として、スキャニング照射により線量を付与する。 An image of irradiation according to the third embodiment using a general-purpose bolus is shown in FIG. For example, one general-purpose bolus 441 is selected from a general-purpose bolus box 440 that stores N general-purpose boluses and attached to an irradiation nozzle during broad irradiation. When one general bolus of N general boluses prepared in advance is used regardless of the shape of the affected area, it is difficult to match the broad irradiation area with the distal shape of the affected area. As the general-purpose bolus to be used, a general-purpose bolus 441 that forms a broad irradiation region 2 inscribed in the distal shape of the affected part is preferably selected from a plurality of general-purpose boluses. Broad irradiation is performed using a selected general purpose bolus. Only the selected general-purpose bolus 441 cannot give a dose to the entire irradiation region 1. For this reason, the part which cannot form irradiation dose distribution by broad irradiation among the irradiation areas 1 is made into the scanning irradiation area | region 3, and a dose is provided by scanning irradiation.

これにより、ブロード照射をボーラスを用いずに行う実施の形態１に比較して、スキャニング照射領域３が小さくなるため、スキャニング照射の治療計画の作成が実施の形態１よりもさらに短時間でできる。またスキャニング照射の照射時間が短くて済むため、例えばスキャニング照射を呼吸同期で行うことが容易になる。スキャニング照射を呼吸同期で行うことにより、より精度良く線量を付与することができるという効果がある。 As a result, the scanning irradiation region 3 is smaller than in the first embodiment in which broad irradiation is performed without using a bolus, so that a treatment plan for scanning irradiation can be created in a shorter time than in the first embodiment. Also, since the irradiation time of scanning irradiation can be short, for example, it becomes easy to perform scanning irradiation in breath synchronization. By performing scanning irradiation in breath synchronization, there is an effect that a dose can be given with higher accuracy.

１照射領域、２ブロード照射領域、３スキャニング照射領域、１０治療計画装置、１１データ統轄管理部、１２ブロード照射パラメータ演算部、１３スキャニング照射パラメータ演算部、２０照射ノズル、２１０第一照射ノズル、２２０第二照射ノズル、３０加速器、４４ボーラス、４４１汎用ボーラス。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Irradiation area | region, 2 Broad irradiation area | region, 3 Scanning irradiation area | region, 10 Treatment plan apparatus, 11 Data supervision management part, 12 Broad irradiation parameter calculating part, 13 Scanning irradiation parameter calculating part, 20 Irradiation nozzle, 210 1st irradiation nozzle, 220 Second irradiation nozzle, 30 accelerator, 44 bolus, 441 general purpose bolus.

Claims

Scanning irradiation from an irradiation nozzle provided with a scanning irradiation member for scanning irradiation for performing irradiation by managing the irradiation dose for each position in the irradiation target while moving the particle beam while moving the particle beam. In the particle beam therapy system capable of irradiating the irradiation target by switching between broad irradiation from the irradiation nozzle equipped with a broad irradiation member for broad irradiation for managing and irradiating the total irradiation dose in the irradiation target,
A data management unit that stores a target irradiation dose distribution to be irradiated to the irradiation target,
The broad irradiation is performed using a bolus that forms an irradiation dose distribution in an irradiation region having a shape different from the entire distal shape of the irradiation target,
A particle beam therapy system that irradiates an irradiation target so as to form the target irradiation dose distribution by a total of irradiation doses of both the broad irradiation and the scanning irradiation.

2. The particle beam therapy system according to claim 1, wherein the bolus is a bolus that forms an irradiation dose distribution in an irradiation region having the same shape as a distal shape of only a part of the irradiation target.

2. The particle beam therapy system according to claim 1, wherein the bolus is one of N general-purpose boluses that form an irradiation dose distribution in irradiation regions having different shapes prepared in advance.