JP2020199258A - ハドロン治療装置の品質保証のためのファントム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・ビーム範囲:所与のターゲット、通常は、水ファントム又は多層電離箱における所与のビームエネルギーでのブラッグピークの位置(深度);
・適切な2D検出器、例えば、CCDカメラを備えた電離箱のアレイ又はシンチレータスクリーンによって測定されるスポット位置、スポットサイズ、及びスポット対称性;
・照射設備の出力率を調べるための、絶対電離箱によって測定される蓄積線量:
・X線イメージングシステムに対するプロトンビームの位置;
・拡大ブラッグピーク(SOBP)が使用される場合の、実際のSOBPに対する計画SOBPのコンプライアンス。
これらの各特性は、一般的には、個別の測定装置によっていくつかの異なるビームエネルギー準位で測定される。完全な検証には、ファントム又は測定装置を適合させるための処置室への入室を含め、多くの手動操作が必要である。従って、検証作業を完了させるために必要な時間は、30〜60分間程度である。そのような長い検証時間は、1日に行うことができる処置数に関して処置施設の効率を低下させることになる。プロトンビーム施設において品質保証(QA)に費やされる典型的な時間は、次の通りである:日間QA:30分、即ち、合計すると1年に16日間;月間QA:1か月に3時間、即ち、合計すると1年間に4.5日間;年間QA16時間、即ち、1年間に2日間。従って、日間QAを行うために必要な時間を削減することが重要である。
a)第1の縁部及び前記第1の縁部に平行な第2の縁部を有するベースプレートを備えるフレーム構造と;
b)それぞれがエネルギーウェッジの底面、前記エネルギーウェッジの底面に対して傾斜したエネルギーウェッジの第1の面、及び前記エネルギーウェッジの底面に垂直なエネルギーウェッジの第2の面を有する、前記ベースプレートに取り付けられた1つ又は複数のエネルギーウェッジであって、前記エネルギーウェッジの第2の面が前記第2の縁部に対して平行である、1つ又は複数のエネルギーウェッジと:
c)前記第2の縁部に配置され、前記ベースプレートに垂直に取り付けられた2D検出器と、を備え;
前記1つ又は複数のウェッジ及び2D検出器が、前記フレーム構造に対して既知の固定位置にある。本発明によると、ファントムは、拡大ブラッグピーク(SOBP)ウェッジを備え、前記SOBPウェッジが、SOBPウェッジの底面、前記SOBPウェッジの底面に対して傾斜したSOBPウェッジの第1面、及び前記SOBPウェッジの底面に対して垂直なSOBPウェッジの第2の面を有し、前記SOBPウェッジが前記ベースプレートに取り付けられ、前記SOBPウェッジの第2の面が前記第2の縁部に対して平行であり、前記SOBPウェッジが、1.3よりも高い、好ましくは1.5よりも高い、より好ましくは1.7よりも高い相対密度を有する材料から形成され、前記SOBPウェッジの底面に平行な線に沿って測定される、前記SOBPウェッジの第1の面と第2の面との間の距離が、0と、前記高エネルギー限界に等しいエネルギーを有するハドロンビームの前記材料への侵入深度との間で変動する。
ハドロン治療装置は、陽子ビームを使用すると、典型的には、35MeV〜230MeVの範囲のエネルギーを有するビームを生成する。炭素イオンが使用されると、ビームのエネルギーは、典型的には、100Mev/核子〜400Mev/核子の範囲である。
a)本発明によるファントムを用意するステップと;
b)このファントムを前記患者ポジショナ上に位置決めするステップと;
c)変調ビームを用いてこのファントムを照射するステップであって、前記変調ビームが、それぞれが異なるエネルギーを有し、且つ物質中にSOBPを生成するために選択された線量を有する複数のビームを含み、前記変調ビームが、前記SOBPウェッジの底面に対して垂直に測定される高さにおいて、前記SOBPウェッジの底面に平行な方向で前記SOBPウェッジの第1の面に向けられる、ステップと;
d)前記2D検出器における前記変調ビームの応答を得るステップと;
e)前記SOBPウェッジの底部の高さと前記SOBPウェッジの頂部の高さとの間の複数の高さでステップ(c)及び(d)を繰り返すステップと;
f)それぞれの高さにおける前記複数の応答から、SOBPを再構成するステップと、を含む。
これにより、計画SOBPの実際のSOBPとのコンプライアンスを決定することができる。
本発明のこれらの態様及び更なる態様が、例として、添付の図面を参照してより詳細に説明される。
・ファントムを患者の位置決め装置に配置する。ファントムを軽量且つ小型にすることは容易なことである。上記に従って構築されたファントムは、2D検出器を含め、約11kgの重量である。ファントム全体のサイズは30×36×18cmである。
・変調ビームは、SOBPウェッジの高さに沿った一連の高さでSOBPウェッジに向けられる。
・各変調ビームについて、2D検出器の応答が、対応する高さと共に得られる。
・これらの得られたデータから、実際のSOBPが再生される。
一連の変調ビームを配向するステップ、データを得るステップ、及び得られる曲線を表示するステップを、制御装置の制御下で自動的に行うことができる。
30 フレーム構造
32 ハンドル
35 ベースプレート
50 第1の縁部
60 第2の縁部
70 エネルギーウェッジ
75、175 底面
80、180 第1の面
90、190 第2の面
95、195 ベース
100 材料ブロック
170 SOBPウェッジ
200 2D検出器
Claims (10)
- 強度変調粒子線治療(IMPT)モードで使用可能なハドロン治療装置の品質保証のためのファントム(10)において、前記ハドロン治療装置が、低エネルギー限界と高エネルギー限界との間のエネルギーを有するハドロンビームを生成するように構成され、前記ファントム(10)が:
a)第1の縁部(50)及び前記第1の縁部に平行な第2の縁部(60)を有するベースプレート(35)を備えるフレーム構造(30)と;
b)それぞれがエネルギーウェッジの底面(75)、前記エネルギーウェッジの底面に対して傾斜したエネルギーウェッジの第1の面(80)、及び前記エネルギーウェッジの底面(75)に垂直なエネルギーウェッジの第2の面(90)を有する、前記ベースプレート(35)に取り付けられた1つ又は複数のエネルギーウェッジ(70)であって、前記エネルギーウェッジの第2の面(90)が前記第2の縁部(60)に対して平行である、1つ又は複数のエネルギーウェッジ(70)と:
c)前記第2の縁部(60)に配置され、前記ベースプレート(35)に垂直に取り付けられた2D検出器(200)と、を備え;
前記1つ又は複数のウェッジ(70)及び2D検出器(200)が、前記フレーム構造(30)に対して既知の固定位置にあり、
前記ファントム(10)が、拡大ブラッグピーク(SOBP)ウェッジ(170)を備え、前記SOBPウェッジ(170)が、SOBPウェッジの底面(175)、前記SOBPウェッジの底面に対して傾斜したSOBPウェッジの第1面(180)、及び前記SOBPウェッジの底面(175)に対して垂直なSOBPウェッジの第2の面(190)を備え、前記SOBPウェッジ(170)が前記ベースプレート(35)に取り付けられ、前記SOBPウェッジの第2の面が前記第2の縁部に対して平行であり、
前記SOBPウェッジ(170)が、1.3よりも高い、好ましくは1.5よりも高い、より好ましくは1.7よりも高い相対密度を有する材料から形成され、前記SOBPウェッジの底面(175)に平行な線に沿って測定される、前記SOBPウェッジの第1の面(180)と第2の面(190)との間の距離が、0と、前記高エネルギー限界に等しいエネルギーを有するハドロンビームの前記材料への侵入深度との間で変動することを特徴とする、ファントム(10)。 - 請求項1に記載のファントム(10)において、前記エネルギーウェッジの少なくとも1つが、1.3よりも高い、好ましくは1.5よりも高い、より好ましくは1.7よりも高い密度を有する同じ材料から形成されることを特徴とする、ファントム(10)。
- 請求項1又は2に記載のファントム(10)において、前記材料が、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトンポリマー、及びそれらの混合物から選択されることを特徴とする、ファントム(10)。
- 請求項1乃至3の何れか1項に記載のファントム(10)において、前記フレーム構造が、前記ベースプレート(35)及び前記2D検出器(200)に取り付けられた1つ又は2つのハンドル(32)を備えることを特徴とする、ファントム(10)。
- 請求項1乃至4の何れか1項に記載のファントム(10)において、前記2D検出器(180)が、非晶質シリコンアクティブフラットパネル検出器を含むことを特徴とする、ファントム(10)。
- 請求項1乃至5の何れか1項に記載のファントム(10)において、前記ベースプレート(35)及び1つ又は複数の前記ウェッジの底面(75)及び/又は前記SOBPウェッジの底面(175)が、前記ウェッジを前記ベースプレートに取り付けるための固定手段を備えることを特徴とする、ファントム(10)。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載のファントム(10)において、前記エネルギーウェッジの底面(75)に平行な線に沿って測定される、前記エネルギーウェッジ(70)の1つの前記エネルギーウェッジの第1の面(80)と前記第2の面(90)との間の距離が、前記ウェッジの中間高さにおける前記高エネルギー限界と前記低エネルギー限界との間の公称エネルギーを有するハドロンビームの前記材料への侵入深度であり、且つ前記エネルギーウェッジの底部の高さで15mm未満短く、前記エネルギーウェッジの頂部の高さで15mm未満長く、前記高さが、前記エネルギーウェッジの底面(75)に垂直に測定されることを特徴とする、ファントム(10)。
- 強度変調粒子線治療(IMPT)モードで使用可能なハドロン治療装置の品質保証のための方法において、前記装置が、基準位置を有する患者ポジショナを備え、前記方法が:
a)請求項1乃至7の何れか1項に記載のファントム(10)を用意するステップと;
b)前記ファントム(10)を前記患者ポジショナ上に位置決めするステップと;
c)変調ビームを用いて前記ファントム(10)を照射するステップであって、前記変調ビームが、それぞれが異なるエネルギーを有し、且つ物質中にSOBPを生成するために選択された線量を有する複数のビームを含み、前記変調ビームが、前記SOBPウェッジの底面(175)に対して垂直に測定される高さにおいて、前記SOBPウェッジの底面(175)に平行な方向で前記SOBPウェッジの第1の面に向けられる、ステップと;
d)前記2D検出器(200)における前記変調ビームの応答を得るステップと;
e)前記SOBPウェッジの底部の高さと前記SOBPウェッジの頂部の高さとの間の複数の高さでステップ(c)及び(d)を繰り返すステップと;
f)それぞれの高さにおける前記複数の応答から、SOBPを再構成するステップと、を含むことを特徴とする、方法。 - 請求項8に記載のステップc)〜f)を行うためのコードを含むことを特徴とする、コンピュータプログラム。
- ハドロン治療装置の品質保証のための、請求項1乃至7の何れか1項に記載のファントム(10)及び請求項9に記載のコンピュータプログラムを有する制御装置を含むことを特徴とする、システム。
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