JP2018094180A

JP2018094180A - 粒子線治療装置

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Publication number: JP2018094180A
Application number: JP2016242868A
Authority: JP
Inventors: 田中　慎也; Shinya Tanaka; 慎也田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: JP6728028B2

Abstract

【課題】スキャニング照射において照射実施記録がデータベースに保存されなかった場合に、簡単な操作および装置で照射実施記録をリカバリし、スムーズな治療再開を可能にする粒子線治療装置を提供することを目的としている。【解決手段】粒子線治療装置１００では、ビームの照射を制御する照射制御装置５１と、照射制御装置５１により制御されたビームの線量を計測するとともに、照射の経過を記録する照射データに基づく照射ログＡ１を記憶する線量モニタ５２と、照射制御装置５１が故障した場合には、照射ログＡ１に応じて、照射実施記録Ｂ１を生成する照射実施記録生成装置５３とを備えることで、照射制御装置が故障した場合であっても、手計算を行うことなく照射実施記録を生成することができ、治療再開までの時間短縮、計算誤りの防止を図ることができる。【選択図】図１

Description

この発明は、粒子線を照射してがん治療等を行う粒子線治療装置に関するものである。

従来から放射線をがんなどの腫瘍に照射して治療を行う放射線治療が知られているが、特に最近では放射線として炭素などの重粒子線や陽子線などの粒子線を用いた粒子線治療が注目されている。最近の粒子線治療の照射法として、極小な照射点（スポット）を２次元方向に塗りつぶし、さらに加速器のエネルギーやレンジシフタを変更することで深さ方向に層（スライス）を重ね合わせて、患部に照射するスポットスキャニング照射が主流になっている。

粒子線治療装置は、実際にユーザが操作する端末である計算機と、計算機からの指示に基づいて照射を制御する制御装置と、照射した線量を計測する線量モニタと、照射した実施記録を格納するデータベースで構成される。照射中に制御装置で想定外の故障が発生した場合には計算機は照射の終了がわからないため、データベースには照射実施記録が保存されない。照射実施記録が保存されないと、患部に対してどれだけの線量が与えられたのかわからず、残り分をどこのスポットからどれだけ照射したらよいのかわからなくなってしまう。そこで従来は、計算機の画面表示等から必要な情報を収集し、照射実施記録（照射線量、中断スライス番号、中断スポット番号、スポットカウント等）を手計算し、その計算結果の照射実施記録を直接手入力でデータベースに書き込むことで照射実施記録をリカバリしていた。

また、故障が発生した場合に備えて、例えば特許文献１では、主副２台の線量モニタの役割を照射毎に切り替える粒子線治療装置を用いて、線量モニタ内のメモリに情報を保存することが開示されている。

国際特許ＷＯ２０１６／００９４７１号（段落００５２、図１）

スポットスキャニング照射ではスポットが数百万点におよぶ場合があり、万が一、装置故障等でデータベースに治療照射の実績が書き込まれないような状況になった場合、人手で照射実施記録を計算するのは時間がかかり、計算ミスなどの誤りを犯す可能性があるという問題があった。また、特許文献１に記載の粒子線治療装置では、線量モニタおよび線量モニタ回路が、それぞれ主副２台揃える必要があるという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、スキャニング照射において照射実施記録がデータベースに保存されなかった場合に、簡単な操作および装置で照射実施記録をリカバリし、スムーズな治療再開を可能にする粒子線治療装置を提供することを目的としている。

この発明の粒子線治療装置は、ビームの照射を制御する照射制御装置と、前記照射制御装置により制御されたビームの線量を計測する線量モニタと、前記線量モニタからの照射データに基づく前記照射ログに応じて、照射実施記録を生成する照射実施記録生成装置と、前記生成した照射実施記録を保存するデータベースとを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、照射実施記録生成装置により、線量モニタからの照射データに基づく前記照射ログに応じて、照射実施記録を生成することで、手計算を行うことなく照射実施記録を生成することができ、治療再開までの時間短縮、計算誤りの防止を図ることができる。

この発明の実施の形態１における粒子線治療装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態１における粒子線治療装置のリカバリ処理の工程をを示すフローチャートである。この発明の実施の形態１における粒子線治療装置の表示装置での画像イメージを示す図である。この発明の実施の形態２における粒子線治療装置のリカバリ処理の工程をを示すフローチャートである。この発明の実施の形態２における粒子線治療装置の表示装置での画像イメージを示す図である。この発明の実施の形態３における粒子線治療装置の表示装置での画像イメージを示す図である。この発明の実施の形態４における粒子線治療装置の表示装置での画像イメージを示す図である。この発明の実施の形態５における粒子線治療装置の表示装置での画像イメージを示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における粒子線治療装置の構成を示す図である。図１に示すように、加速器１と治療室３が実施の形態１の粒子線治療装置１００を構成する。加速器１のビームの出射は図示しないビーム制御装置によって制御されている。治療室３には照射対象である患者３１と照射機器３２が存在し、照射機器３２は照射制御装置５１によって制御される。リカバリシステム５は照射機器３２を構成するコンポーネントである。

リカバリシステム５は、照射制御装置５１、線量モニタ５２、照射実施記録生成装置５３、およびデータベース５４で構成される。照射制御装置５１は、治療室３の照射機器３２によるビームの照射を制御する。線量モニタ５２は、照射機器３２から照射されたビームの線量を計測するとともに、照射の経過を照射ログＡ１として記憶する。照射実施記録生成装置５３は、ユーザが操作する端末として機能する表示装置５５を接続して、外部からの指示により線量モニタ５２から照射ログＡ１を取得する。照射実施記録生成装置５３は、取得した照射ログＡ１に応じて集計・計算を実施し、照射実施記録Ｂ１を生成する。データベース５４は、照射実施記録生成装置５３によりリカバリされた照射実施記録Ｂ１を格納する。

次に、加速器１と治療室３の基本的な動作を説明する。図１において、入射器１０のイオン源１１で発生したイオン（例えば水素イオン、炭素イオン）の集合である粒子線は、入射器１０の前段直線加速器１２によって予備加速を受け、所定の運動エネルギーにまで加速される。予備加速を受けた粒子線は低エネルギービーム輸送系の真空ダクト１３を通り、また電磁石１４〜２０によって偏向、収束と発散、軌道補正を受けながらシンクロトロン２１へと導かれる。

シンクロトロン２１は粒子線がシンクロトロン２１内で周回軌道を取るように電磁石２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が設定されており、高周波加速空洞２３が形成する加速電場を繰り返し受ける。粒子線は高周波加速空洞２３の加速電場によって繰り返し加速され、その運動エネルギーが加速と共に高くなる。運動エネルギーが高くなるにつれ、粒子線の偏向などに必要な磁場強度が変化するため、シンクロトロン２１を構成する電磁石２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）などの加速器機器は時間によって運転パラメータが変化する。

シンクロトロン２１中の粒子線が所定の運動エネルギーにまで到達し、粒子線の取り出しが可能となったタイミングで出射装置２４によって粒子線は高エネルギービーム輸送系へと送り出される。高エネルギービーム輸送系に導かれた粒子線は、偏向電磁石２５〜２７などの作用により適切に治療室３へ誘導される。

図示しないが、回転ガントリーを有する高エネルギービーム輸送系である場合、回転ガントリーが所定の角度に設定され、粒子線が輸送される。加速器を構成する各サブシステムはビームモニタを備えており、これを用いて適宜粒子線の状態を観測する。

治療室３まで輸送された粒子線は、図示しないワブラ電磁石またはスキャニング電磁石、散乱体、リッジフィルタ、多葉コリメータ、ボーラスなどの照射機器による粒子線の進行軸に垂直な方向への走査、散乱、運動量の分散、コリメーション、補償などのプロセスを経て、患者台３３に固定された患者３１の患部形状および吸収線量のピーク位置が患部深さと一致する様に設定され、患者３１への線量投与に至る。

患者３１へ投与される粒子線の量は照射機器３２に含まれる線量モニタ５２によって観測され、投与線量が規定の線量値に到達するまで粒子線照射が行われる。粒子線照射は治療計画に従って行われ、治療計画は少なくとも一つの粒子線のビーム条件と照射機器の設定と照射線量値を含む照射条件を含む。

一つの治療計画が複数の照射条件を含み、かつその照射条件に含まれるビーム条件が２種類以上存在する場合、ある一つのビーム条件に対応する照射条件に設定された照射線量を投与した後、加速器の設定を次のビーム条件に対応するように切り替え、次の照射条件にて照射を開始する。治療計画が含む全ての照射条件に設定された照射線量を投与するまでこの動作を繰り返す。

次に、この実施の形態１における粒子線治療装置１００の動作について、図２を参照しながら説明する。図２は、この実施の形態１による粒子線治療装置１００によるリカバリ処理の工程を示すフローチャート図である。

照射制御装置５１で想定外の故障が発生した場合に、まず最初に、使用者により照射実施記録生成装置５３が起動され（ステップＳ２０１）、表示装置５５の画面に図３に示すような画像イメージ５５０が表示される。

続いて、表示装置５５に表示された画像イメージ５５０のオーダー番号入力欄５５１に、使用者によりオーダ番号が入力され（ステップＳ２０２）、リカバリボタン５５２が押下されることにより（ステップＳ２０３）、リカバリ処理を開始する指示となる。ここで、オーダ番号とは、治療照射を一意に区別する番号で、データベース５４に照射実施記録を格納するキーに用いられている情報である。

リカバリボタン５５２が押下されると、照射実施記録生成装置５３は、線量モニタ５２から照射ログＡ１を、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等を経由して取得する（ステップＳ２０４）。照射ログＡ１の取得が完了したら、照射実施記録生成装置５３は、照射ログＡ１の集計・計算を実施して（ステップＳ２０５）、照射実施記録Ｂ１を生成し（ステップＳ２０６）、生成した照射実施記録Ｂ１をデータベース５４に保存する（ステップＳ２０７）。

このように、線量モニタ５２に、照射の経過を照射ログＡ１として格納しておくことにより、照射制御装置５１で想定外の故障が発生した場合であっても、照射実施記録生成装置５３により、線量モニタ５２から照射ログＡ１を取得して集計・計算することで、照射実施記録を生成することができる。

以上のように、この発明の実施の形態１における粒子線治療装置１００では、ビームの照射を制御する照射制御装置５１と、照射制御装置５１により制御されたビームの線量を計測するとともに、照射の経過を記録する照射データに基づく照射ログＡ１を記憶する線量モニタ５２と、照射制御装置５１が故障した場合には、照射ログＡ１に応じて、照射実施記録Ｂ１を生成する照射実施記録生成装置５３とを備えるようにしたので、照射制御装置が故障した場合であっても、手計算を行うことなく照射実施記録を計算し、データベースに保存することができる。人手での計算によらないため、治療再開までの時間短縮（性能向上）、計算誤りの防止（安全性向上）を図ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、照射制御装置５１で故障が発生した場合について説明したが、実施の形態２では、線量モニタで故障が発生した場合について説明する。

この発明の実施の形態２による粒子線治療装置では、表示装置５５に表示するために線量モニタ５２で計測した全照射カウント数を、照射実施記録生成装置５３によりデータベース５４に格納している。また、データベース５４は、予め各スポットでの照射カウント数および各スライスでの照射カウント数を含む治療計画情報を格納している。照射実施記録生成装置５３は、全照射カウント数と各スポットでの照射カウント数および各スライスでの照射カウント数を記録する照射データに基づきリカバリ用の照射ログＡ２を生成する。照射実施記録生成装置５３は、生成した照射ログＡ２に応じて集計・計算を実施し、照射実施記録Ｂ２を生成する。この発明の実施の形態２による粒子線治療装置のその他の構成については、実施の形態１の粒子線治療装置１００と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。

次に、この実施の形態２における粒子線治療装置の動作について、図４を参照しながら説明する。図４は、この実施の形態２による粒子線治療装置によるリカバリ処理の工程を示すフローチャート図である。

線量モニタ５２で想定外の故障が発生した場合に、まず最初に、使用者により照射実施記録生成装置５３が起動され（ステップＳ４０１）、表示装置５５の画面に図５に示すような画像イメージ５６０が表示される。

続いて、使用者により、データベース５４に格納されている全照射カウント数を表示装置５５に表示させる等して全照射カウント数を確認した後、表示装置５５に表示された画像イメージ５６０のオーダー番号入力欄５５１と全照射カウント数欄５５３に、オーダ番号と全照射カウント数が入力され（ステップＳ４０２）、リカバリボタン５５２が押下されることにより（ステップＳ４０３）、リカバリ処理を開始する指示となる。

リカバリボタン５５２が押下されると、照射実施記録生成装置５３は、入力された全照射カウント数と、これに対応するデータベース５４に格納する治療計画情報である各スポットでの照射カウント数および各スライスでの照射カウント数に基づきリカバリ用の照射ログＡ２を生成する（ステップＳ４０４）。照射ログＡ２の生成が完了したら、照射実施記録生成装置５３は、照射ログＡ２の集計・計算を実施して（ステップＳ４０５）、照射実施記録Ｂ２を生成し（ステップＳ４０６）、生成した照射実施記録Ｂ２をデータベース５４に保存する（ステップＳ４０７）。

このように、全照射カウント数と治療計画情報である各スポットでの照射カウント数および各スライスでの照射カウント数をデータベース５４に格納しておくことにより、線量モニタ５２で想定外の故障が発生した場合であっても、照射実施記録生成装置５３により、全照射カウント数と治療計画情報に基づき照射ログＡ２を生成し、照射ログＡ２を集計・計算することで、照射実施記録を生成することができる。

以上のように、この発明の実施の形態２における粒子線治療装置では、ビームの照射を制御する照射制御装置５１と、照射制御装置５１により制御されたビームの線量を計測する線量モニタ５２と、治療計画情報を格納するデータベース５４と、線量モニタ５２が故障した場合には、線量モニタ５２が故障するまでに線量モニタ５２より取得してデータベース５４に格納する全照射カウント数および治療計画情報である各スポットでの照射カウント数および各スライスでの照射カウント数を記録する照射データに基づき生成した照射ログＡ２に応じて、照射実施記録Ｂ２を生成する照射実施記録生成装置５３とを備えるようにしたので、線量モニタが故障して線量モニタに格納する照射ログが失われた場合であっても、手計算を行うことなく照射実施記録を計算し、データベースに保存することができる(可用性向上)。人手での計算によらないため、治療再開までの時間短縮（性能向上）、計算誤りの防止（安全性向上）を図ることができる。

実施の形態３．
実施の形態２では、全照射カウント数に基づき生成した照射ログＡ２に応じて照射実施記録Ｂ２を生成する場合について説明したが、実際の照射では各スライスの切れ目で漏れ線量があり、その分が全照射カウント数に加算されているため、全照射カウント数を用いてリカバリ用の照射ログを生成した場合には中断スポットに対して漏れ線量のスライス累積分多く照射したものとされてしまう。これは原理的に避けられないが、漏れ線量の増加分で中断スポットがずれてしまうと再開時に中断した場所とは別の場所から再開することになる。そこで、実施の形態３では、中断スポット位置を反映した照射実施記録を生成する場合について説明する。

この発明の実施の形態３による粒子線治療装置では、照射実施記録生成装置５３は、線量モニタ５２の故障時に中断したスポット番号を記憶しておき、この中断したスポット番号に応じて、中断したスポットが中断したスポット番号の位置とする照射実施記録Ｂ３を生成する。この発明の実施の形態３による粒子線治療装置のその他の構成については、実施の形態２の粒子線治療装置と同様であり、その説明を省略する。

この実施の形態３における粒子線治療装置の動作については、使用者により、照射実施記録生成装置５３に記憶されている中断スポット番号を表示装置５５に表示させる等して中断スポット番号を確認した後、例えば、図６に示す表示装置５５に表示された画像イメージ５７０の中断スポット番号欄５５４に、中断スポット番号が入力され、この入力された中断したスポット番号に応じて、中断したスポットが中断したスポット番号の位置とする照射実施記録Ｂ３を生成する。漏れ線量の増加分があったとしても入力されたスポット番号がずれないように調整する。具体的には、漏れ線量の増加分は中断スポットの照射カウントとして加え、中断スポットの治療計画情報の照射カウントを最大として打ち切るようにする。この発明の実施の形態３による粒子線治療装置のその他のリカバリ処理の工程については、実施の形態２での粒子線治療装置のリカバリ処理の工程と同様であり、その説明を省略する。

このように、照射実施記録生成装置５３に記憶されている中断したスポット番号に応じて、中断したスポットが中断したスポット番号の位置とする照射実施記録Ｂ３を生成することにより、照射制御装置５１または線量モニタ５２で想定外の故障が発生した場合であっても、中断したスポットがずれることなく照射実施記録をリカバリすることができる。

以上のように、この発明の実施の形態３における粒子線治療装置では、照射実施記録生成装置５３は、線量モニタ５２での想定外の故障時に中断したスポット番号を記憶し、この中断したスポット番号に応じて、中断したスポットが中断したスポット番号の位置とする照射実施記録Ｂ３を生成するようにしたので、線量モニタが故障して線量モニタに格納する照射ログが失われた場合であっても、再開時の照射においてスポットがずれることがないように照射実施記録をリカバリすることができる。

実施の形態４．
実施の形態１から３では、画像イメージのオーダー番号入力欄にオーダー番号を入力してリカバリ処理を開始する場合について説明したが、誤ったオーダ番号を入力した場合に本来意図しない治療の照射実施記録を上書きしてしまう恐れがある。そこで、実施の形態４では、リカバリ処理を開始する前に意図する照射実施記録か否かを確認する場合について説明する。

この発明の実施の形態４による粒子線治療装置では、照射実施記録生成装置５３は、リカバリボタン５５２が押下された後、照射実施記録Ｂ４の生成を開始する前に、データベース５４に格納されている既存の照射実施記録Ｂの中から、入力されたオーダー番号と同じオーダー番号の照射実施記録ＢＸを検索し、同じオーダー番号の照射実施記録ＢＸが有る場合には、同じオーダー番号の照射実施記録ＢＸに実績線量が記録されているか否かを確認する。実績線量が記録されている場合には、表示装置５５で、確認ダイアログによりオーダー番号を確認するように通知する。図７は、実施の形態４での確認ダイアログの画像イメージ５８０である。オーダー番号が誤入力の場合には、確認ダイアログの画像イメージ５８０で、使用者によりキャンセルボタン５５６が押下され、照射実施記録生成装置５３は、リカバリ処理工程を中断し、オーダー番号を再入力するために図３、図５、または図６に示す画像イメージを表示する。一方、同じオーダー番号の照射実施記録ＢＸが無い場合、実績線量が記録されていない場合、およびオーダー番号が正しく、確認ダイアログの画像イメージ５８０で使用者によりＯＫボタン５５５が押下された場合には、リカバリ処理工程を開始する。この発明の実施の形態４による粒子線治療装置のその他の構成およびリカバリ処理の工程については、実施の形態１から３の粒子線治療装置と同様であり、その説明を省略する。

このように、入力されたオーダー番号に対応する照射実施記録ＢＸに実績線量が記録されているか否かで、リカバリ処理の開始を確認することにより、誤ったオーダ番号を入力した場合に本来意図しない治療の実施記録を上書きしてしまう恐れを軽減できる（安全性向上）。

以上のように、この発明の実施の形態４における粒子線治療装置では、照射実施記録生成装置５３は、照射実施記録Ｂ４の生成を開始する前に、照射実施記録Ｂ４を生成する指示に対応する既存の照射実施記録ＢＸがデータベース５４に格納されている場合に、既存の照射実施記録ＢＸに実績線量が記録されているか否かを確認するようにしたので、誤ったオーダ番号を入力した場合に本来意図しない治療の実施記録を上書きしてしまう恐れを軽減できる（安全性向上）。

実施の形態５．
実施の形態１から４では、リカバリ処理の終了時の表示がなく、リカバリ処理が正しく行われたかどうかを判断することが難しかった。そこで、実施の形態５では、リカバリ処理の終了を通知する場合について説明する。

この発明の実施の形態５による粒子線治療装置では、照射実施記録生成装置５３は、照射実施記録Ｂ５を生成し、リカバリ処理が終了すると、照射実施記録Ｂ５をデータベース５４に格納するとともに、表示装置５５で、確認ダイアログによりリカバリ処理が終了したことを通知する。図８は、実施の形態５での確認ダイアログの画像イメージ５９０である。確認ダイアログの画像イメージ５９０では、生成された照射実施記録Ｂ５に記録された全照射カウント数が表示され、表示装置５５に常時表示されている線量モニタ５２で計測した全照射カウント数と一致することを確認できる。また、実施の形態３での中断スポットの位置に調整する場合には、漏れ線量の増加分に対応するカウント数についても表示するようにしてもよい。リカバリ処理が終了したことを確認した後、使用者により確認ボタンが押下されることで、すべての処理が完了する。この発明の実施の形態５による粒子線治療装置のその他の構成およびリカバリ処理の工程については、実施の形態１から４の粒子線治療装置と同様であり、その説明を省略する。

このように、リカバリ処理が終了したことを通知することにより、リカバリ処理が正しく行われたか簡単に確認することができるようになる（利便性向上）。

以上のように、この発明の実施の形態５における粒子線治療装置では、照射実施記録生成装置５３は、リカバリ処理が終了したことを外部に通知するするようにしたので、リカバリ処理が正しく行われたか簡単に確認することができるようになる（利便性向上）。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

５１照射制御装置、５２線量モニタ、５３照射実施記録生成装置、５４データベース、Ａ１、Ａ２照射ログ、Ｂ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、ＢＸ照射実施記録

Claims

ビームの照射を制御する照射制御装置と、
前記照射制御装置により制御されたビームの線量を計測する線量モニタと、
前記線量モニタからの照射データに基づく照射ログに応じて、照射実施記録を生成する照射実施記録生成装置と、
前記生成した照射実施記録を保存するデータベースと
を備えたことを特徴とする粒子線治療装置。
前記照射制御装置が故障した場合には、前記照射実施記録生成装置が、前記線量モニタに記憶する照射経過を記録する前記照射データに基づく前記照射ログに応じて、前記照射実施記録を生成することを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療装置。
前記データベースは、治療計画情報を格納し、前記線量モニタが故障した場合には、前記照射実施記録生成装置が、前記線量モニタが故障するまでに前記線量モニタより取得して前記データベースに格納する全照射カウント数および前記治療計画情報を記録する前記照射データに基づく前記照射ログに応じて、前記照射実施記録を生成することを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療装置。
前記治療計画情報は、各スポットでの照射カウント数、および各スライスでの照射カウント数を含むことを特徴とする請求項３に記載の粒子線治療装置。
前記照射実施記録生成装置は、前記故障時に中断したスポット番号を記憶し、この中断したスポット番号に応じて、前記中断したスポットが前記中断したスポット番号の位置とする前記照射実施記録を生成することを特徴とする請求項２または３に記載の粒子線治療装置。
前記照射実施記録生成装置は、前記照射実施記録を生成する前に、前記照射実施記録を生成する指示に対応する既存の照射実施記録が前記データベースに格納されている場合に、前記既存の照射実施記録に実績線量が記録されているか否かを確認することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
前記照射実施記録生成装置は、前記照射実施記録の生成が終了したことを通知することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。