JP2760424B2 - 放射線治療装置 - Google Patents
放射線治療装置Info
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-
- 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
- A61N5/1064—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for adjusting radiation treatment in response to monitoring
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、患部へ放射線を照
射して治療する放射線治療装置に係り、特に呼吸運動に
同調して放射線出力をオンオフし、呼吸性移動臓器（呼
吸に伴って動く臓器、例えば肺、肝臓、脾臓等）の治療
に好適な呼吸同調照射を行う放射線治療装置に関する。
射して治療する放射線治療装置に係り、特に呼吸運動に
同調して放射線出力をオンオフし、呼吸性移動臓器（呼
吸に伴って動く臓器、例えば肺、肝臓、脾臓等）の治療
に好適な呼吸同調照射を行う放射線治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射線治療において、定位法と呼ばれる
放射線照射法が注目されている。定位法とは、放射線の
細いビームを用いて、定位的に一点に集中させ、病巣部
にのみ高線量を多方向より与えることにより、その破壊
を行うことを目的とする治療法であり、この治療により
破壊された病巣部の位置する部位の正常組織に対して
は、放射線の照射が極端に少なくなることから、前記正
常部位への悪影響を少なくする効果がある。
放射線照射法が注目されている。定位法とは、放射線の
細いビームを用いて、定位的に一点に集中させ、病巣部
にのみ高線量を多方向より与えることにより、その破壊
を行うことを目的とする治療法であり、この治療により
破壊された病巣部の位置する部位の正常組織に対して
は、放射線の照射が極端に少なくなることから、前記正
常部位への悪影響を少なくする効果がある。
【０００３】ところで、病巣が呼吸に伴って動くような
呼吸性移動臓器（例えば肺、肝臓、脾臓等）を定位法に
よって治療する場合、病巣細胞に限局して放射線を照射
するため、標的の移動を確実に把握して放射線を照射す
る技術が必要となる。そこで、図１０に示すように患者
の腹部６２に歪みゲージ６０をテープ６４で取り付けて
呼吸位相を検出し、標的が静止とみなせる状態に同調さ
せて放射線を照射する呼吸同調照射法が提案されてい
る。歪みゲージ６０は、同図に示すように板バネ６０Ｂ
のバネ力に抗してピエゾ素子６０Ａが腹部の呼吸運動に
連動して上下に運動する際に、ピエゾ素子６０Ａに生じ
る歪みを電気信号として検出するものである。
呼吸性移動臓器（例えば肺、肝臓、脾臓等）を定位法に
よって治療する場合、病巣細胞に限局して放射線を照射
するため、標的の移動を確実に把握して放射線を照射す
る技術が必要となる。そこで、図１０に示すように患者
の腹部６２に歪みゲージ６０をテープ６４で取り付けて
呼吸位相を検出し、標的が静止とみなせる状態に同調さ
せて放射線を照射する呼吸同調照射法が提案されてい
る。歪みゲージ６０は、同図に示すように板バネ６０Ｂ
のバネ力に抗してピエゾ素子６０Ａが腹部の呼吸運動に
連動して上下に運動する際に、ピエゾ素子６０Ａに生じ
る歪みを電気信号として検出するものである。
【０００４】また、上記歪みゲージの他にも、例えば図
１１に示すような気流トランスデューサ８０を患者の口
に装入し、気流抵抗管８０Ａによって呼気、吸気時の気
圧差を発生させ、これを差圧計８０Ｂで検出することに
より、呼吸位相を検出することができる。
１１に示すような気流トランスデューサ８０を患者の口
に装入し、気流抵抗管８０Ａによって呼気、吸気時の気
圧差を発生させ、これを差圧計８０Ｂで検出することに
より、呼吸位相を検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように歪みゲージや気流トランスデューサ等を用いて
呼吸位相を検出しながら治療を行っている間に、歪みゲ
ージのテープが緩んだり、気流トランスデューサの気流
抵抗管に管詰まりが生じる等、初めに検出した呼吸信号
と次第に信号値が異なってくる場合がある。また、しゃ
っくりやくしゃみ等により不安定な呼吸が発生する場合
がある。
たように歪みゲージや気流トランスデューサ等を用いて
呼吸位相を検出しながら治療を行っている間に、歪みゲ
ージのテープが緩んだり、気流トランスデューサの気流
抵抗管に管詰まりが生じる等、初めに検出した呼吸信号
と次第に信号値が異なってくる場合がある。また、しゃ
っくりやくしゃみ等により不安定な呼吸が発生する場合
がある。
【０００６】更に、呼吸同調照射法によって放射線を照
射する場合、放射線を照射するタイミングは、各種検出
装置から入力した検出信号に基づいてソフトウェアによ
って放射線の照射を制御するようにしている。このた
め、ソフトウェアは多機能であるため複雑となり、信頼
性が低く誤動作を起こす場合がある。このような場合に
放射線照射を行うと、放射線を照射すべき呼吸位相を誤
り正常組織を被曝させてしまうおそれがあるという問題
があった。
射する場合、放射線を照射するタイミングは、各種検出
装置から入力した検出信号に基づいてソフトウェアによ
って放射線の照射を制御するようにしている。このた
め、ソフトウェアは多機能であるため複雑となり、信頼
性が低く誤動作を起こす場合がある。このような場合に
放射線照射を行うと、放射線を照射すべき呼吸位相を誤
り正常組織を被曝させてしまうおそれがあるという問題
があった。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、不安定な呼吸、検出系の異常、ソフトウェアの
誤動作が発生しても、正常組織の不必要な被曝線量を抑
えることのできる安全な放射線治療装置を提供すること
を目的とする。
もので、不安定な呼吸、検出系の異常、ソフトウェアの
誤動作が発生しても、正常組織の不必要な被曝線量を抑
えることのできる安全な放射線治療装置を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、患部へ放射線を照射する前に予め安静時の
呼吸波形を検出し、該安静時の呼吸波形において患部が
静止する位相範囲を設定し、患部へ放射線を照射する際
に、現在の呼吸波形を検出し、該現在の呼吸波形におけ
る前記位相範囲に同調させて放射線を照射する放射線治
療装置において、前記安静時の呼吸波形と前記現在の呼
吸波形のずれ量を算出する演算手段と、前記ずれ量の１
周期間の積算値が所定値以上の場合に、前記放射線の照
射を禁止する放射線照射禁止手段と、を有することを特
徴としている。
するために、患部へ放射線を照射する前に予め安静時の
呼吸波形を検出し、該安静時の呼吸波形において患部が
静止する位相範囲を設定し、患部へ放射線を照射する際
に、現在の呼吸波形を検出し、該現在の呼吸波形におけ
る前記位相範囲に同調させて放射線を照射する放射線治
療装置において、前記安静時の呼吸波形と前記現在の呼
吸波形のずれ量を算出する演算手段と、前記ずれ量の１
周期間の積算値が所定値以上の場合に、前記放射線の照
射を禁止する放射線照射禁止手段と、を有することを特
徴としている。
【０００９】本発明によれば、安静時の呼吸波形と前記
現在の呼吸波形のずれ量の１周期間の積算値が所定値以
上の場合に、放射線の照射を禁止する。これにより、不
安定な呼吸や検出系の異常等が発生した場合にも放射線
の照射を禁止し、正常組織の不必要な被曝を防止するこ
とができる。また、前記目的を達成するために、前記放
射線治療装置において、前記放射線を照射する位相範囲
の時間幅を検出する検出手段と、前記検出手段によって
検出された時間幅又は該時間幅に所定の許容時間を付加
した時間幅がセットされ、前記現在の呼吸波形における
前記位相範囲の開始点を示す信号が入力されると、該入
力時点から放射線の照射時間を計測し、該計測した照射
時間が前記セットされた時間幅を越えると前記放射線の
照射を強制的に禁止する照射禁止信号を出力するタイマ
と、を有することを特徴としている。
現在の呼吸波形のずれ量の１周期間の積算値が所定値以
上の場合に、放射線の照射を禁止する。これにより、不
安定な呼吸や検出系の異常等が発生した場合にも放射線
の照射を禁止し、正常組織の不必要な被曝を防止するこ
とができる。また、前記目的を達成するために、前記放
射線治療装置において、前記放射線を照射する位相範囲
の時間幅を検出する検出手段と、前記検出手段によって
検出された時間幅又は該時間幅に所定の許容時間を付加
した時間幅がセットされ、前記現在の呼吸波形における
前記位相範囲の開始点を示す信号が入力されると、該入
力時点から放射線の照射時間を計測し、該計測した照射
時間が前記セットされた時間幅を越えると前記放射線の
照射を強制的に禁止する照射禁止信号を出力するタイマ
と、を有することを特徴としている。
【００１０】本発明によれば、放射線を照射する位相範
囲の時間幅又は該時間幅に所定の許容時間を付加した時
間幅を越えて放射線の照射が行われると、放射線の照射
を強制的に禁止する照射禁止信号を出力する。これによ
り、ソフトウェアの誤動作等が発生して放射線の照射が
停止しないような場合にも放射線の照射を強制的に停止
させ、正常組織の不必要な被曝を抑止することができ
る。
囲の時間幅又は該時間幅に所定の許容時間を付加した時
間幅を越えて放射線の照射が行われると、放射線の照射
を強制的に禁止する照射禁止信号を出力する。これによ
り、ソフトウェアの誤動作等が発生して放射線の照射が
停止しないような場合にも放射線の照射を強制的に停止
させ、正常組織の不必要な被曝を抑止することができ
る。
【００１１】更に、前記目的を達成するために、前記放
射線治療装置において、前記放射線を照射する位相範囲
における安静時の呼吸波形の最大値と最小値を検出する
検出手段と、前記検出手段によって検出された前記最大
値と前記最小値に基づく上限値と下限値がセットされ、
前記現在の呼吸波形の信号レベルと前記セットされた前
記上限値と前記下限値とを比較し、前記現在の呼吸波形
の信号レベルが前記上限値と前記下限値の範囲を越える
と前記放射線の照射を強制的に禁止する照射禁止信号を
出力する比較手段と、を有することを特徴としている。
射線治療装置において、前記放射線を照射する位相範囲
における安静時の呼吸波形の最大値と最小値を検出する
検出手段と、前記検出手段によって検出された前記最大
値と前記最小値に基づく上限値と下限値がセットされ、
前記現在の呼吸波形の信号レベルと前記セットされた前
記上限値と前記下限値とを比較し、前記現在の呼吸波形
の信号レベルが前記上限値と前記下限値の範囲を越える
と前記放射線の照射を強制的に禁止する照射禁止信号を
出力する比較手段と、を有することを特徴としている。
【００１２】本発明によれば、現在の呼吸波形の信号レ
ベルが放射線を照射する位相範囲における安静時の呼吸
波形の最大値と最小値に基づく上限値と下限値の範囲を
越えると放射線の照射を強制的に禁止する照射禁止信号
を出力する。これにより、呼吸や検出系の異常等が発生
した場合にも放射線の照射を強制的に停止させ、正常組
織の不必要な被曝を抑止することができる。
ベルが放射線を照射する位相範囲における安静時の呼吸
波形の最大値と最小値に基づく上限値と下限値の範囲を
越えると放射線の照射を強制的に禁止する照射禁止信号
を出力する。これにより、呼吸や検出系の異常等が発生
した場合にも放射線の照射を強制的に停止させ、正常組
織の不必要な被曝を抑止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る放射線治療装置の実施の形態について詳説する。図１
は、本発明に係る放射線治療装置の一実施の形態を示し
た全体構成図である。
る放射線治療装置の実施の形態について詳説する。図１
は、本発明に係る放射線治療装置の一実施の形態を示し
た全体構成図である。
【００１４】同図に示す放射線治療装置は、歪みゲージ
２、気流トランスデューサ４、呼吸同調装置６、電子ビ
ーム制御装置８、電子加速器１０、治療用ガントリ１２
及び治療台１４から構成される。同図に示すように、治
療台１４に寝載された患者の体表（例えば腹部）に歪み
ゲージ２が設置される。又は、患者の口に、気流トラン
スデューサ４が取り付けられる。これらの検出器から
は、検出した量に比例した電圧又は電流信号が出力され
る。
２、気流トランスデューサ４、呼吸同調装置６、電子ビ
ーム制御装置８、電子加速器１０、治療用ガントリ１２
及び治療台１４から構成される。同図に示すように、治
療台１４に寝載された患者の体表（例えば腹部）に歪み
ゲージ２が設置される。又は、患者の口に、気流トラン
スデューサ４が取り付けられる。これらの検出器から
は、検出した量に比例した電圧又は電流信号が出力され
る。
【００１５】検出器で検出された呼吸による生態の物理
的な変化量は呼吸同調装置６に入力される。呼吸同調装
置６は後述するように呼吸信号波形における呼吸性移動
臓器が呼吸の排気から吸入にかわる期間、及び吸入から
排気に変わる期間を判別し、放射線の照射、非照射を指
示する信号を出力する。尚、詳細は後述する。電子ビー
ム制御装置８は、呼吸同調装置６からの信号を入力し、
この信号に基づいて電子加速器１０に制御信号を出力
し、電子加速器１０から電子ビームを出力させる。そし
て、電子加速器１０から出力された電子ビームはガント
リ１２から高エネルギＸ線または電子ビームを照射す
る。尚、電子加速器１０は、マイクロトロン又はライナ
ックのいずれでもよく、また、電子加速器１０の代わり
に、プロトン等の高エネルギ荷電粒子を照射するイオン
加速器を用いてもよい。
的な変化量は呼吸同調装置６に入力される。呼吸同調装
置６は後述するように呼吸信号波形における呼吸性移動
臓器が呼吸の排気から吸入にかわる期間、及び吸入から
排気に変わる期間を判別し、放射線の照射、非照射を指
示する信号を出力する。尚、詳細は後述する。電子ビー
ム制御装置８は、呼吸同調装置６からの信号を入力し、
この信号に基づいて電子加速器１０に制御信号を出力
し、電子加速器１０から電子ビームを出力させる。そし
て、電子加速器１０から出力された電子ビームはガント
リ１２から高エネルギＸ線または電子ビームを照射す
る。尚、電子加速器１０は、マイクロトロン又はライナ
ックのいずれでもよく、また、電子加速器１０の代わり
に、プロトン等の高エネルギ荷電粒子を照射するイオン
加速器を用いてもよい。
【００１６】次に、上記放射線治療装置における呼吸同
調装置６について説明する。図２は、呼吸同調装置６の
一実施の形態を示した構成図である。同図に示すように
呼吸同調装置６は、歪みゲージ２又は気流トランスデュ
ーサ４から呼吸信号を入力し、この呼吸信号の位相を検
出するとともに、呼吸信号の異常を検出し、呼吸信号が
所定の位相で且つ正常の場合にのみＡＮＤゲート４０か
ら放射線照射を許可する照射許可信号（Ｈｉｇｈレベル
信号）を出力する。
調装置６について説明する。図２は、呼吸同調装置６の
一実施の形態を示した構成図である。同図に示すように
呼吸同調装置６は、歪みゲージ２又は気流トランスデュ
ーサ４から呼吸信号を入力し、この呼吸信号の位相を検
出するとともに、呼吸信号の異常を検出し、呼吸信号が
所定の位相で且つ正常の場合にのみＡＮＤゲート４０か
ら放射線照射を許可する照射許可信号（Ｈｉｇｈレベル
信号）を出力する。
【００１７】ＡＮＤゲート４０は、照射フラグ２６と正
常フラグ２８の論理積を示す出力信号（ＡＮＤゲート３
６からの出力信号）と、タイマ３０及び比較器３８の出
力信号の信号レベルを入力し、これらの信号レベルが全
てＨｉｇｈレベルの場合にのみ照射許可信号を出力す
る。照射フラグ２６と正常フラグ２８は、後述するＣＰ
Ｕ２０の判定処理によって制御され、これらから出力さ
れる信号レベルは、ソフトウェアによる演算処理によっ
て決定される。
常フラグ２８の論理積を示す出力信号（ＡＮＤゲート３
６からの出力信号）と、タイマ３０及び比較器３８の出
力信号の信号レベルを入力し、これらの信号レベルが全
てＨｉｇｈレベルの場合にのみ照射許可信号を出力す
る。照射フラグ２６と正常フラグ２８は、後述するＣＰ
Ｕ２０の判定処理によって制御され、これらから出力さ
れる信号レベルは、ソフトウェアによる演算処理によっ
て決定される。
【００１８】一方、タイマ３０と比較器３８は、ハード
ウェアによる構成により制御され、ＣＰＵ２０の動作異
常が発生して放射線照射が暴走した場合に、強制的に照
射を停止させるものである。まず、ソフトウェアによる
ＣＰＵ２０の処理内容について説明する。歪みゲージ２
又は気流トランスデューサ４によって検出された呼吸信
号はＡ／Ｄ変換器２２でアナログ信号からデジタル信号
に変換され、ＣＰＵ２０に入力される。
ウェアによる構成により制御され、ＣＰＵ２０の動作異
常が発生して放射線照射が暴走した場合に、強制的に照
射を停止させるものである。まず、ソフトウェアによる
ＣＰＵ２０の処理内容について説明する。歪みゲージ２
又は気流トランスデューサ４によって検出された呼吸信
号はＡ／Ｄ変換器２２でアナログ信号からデジタル信号
に変換され、ＣＰＵ２０に入力される。
【００１９】ＣＰＵ２０は、治療を開始する前にＡ／Ｄ
変換器２２を介して歪みゲージ２又は気流トランスデュ
ーサ４から所定サイクル分の呼吸波形を入力し、これら
の呼吸波形を平均化する。そして、この平均化した呼吸
波形を過去の呼吸波形としてメモリ２４に記録する。
尚、この平均化する波形の数は予めオペレータが入力部
４２から入力する。また、ＣＰＵ２０は表示部４４に呼
吸波形を表示し、呼吸波形の各周期の開始点（掃引点）
をオペレータに入力部４２から入力させ、この掃引点に
おける呼吸信号の傾き（増加又は減少）と信号レベルを
求める。これによって、ＣＰＵ２０は連続的に入力され
る呼吸波形から各周期の呼吸波形の開始点を判断する。
変換器２２を介して歪みゲージ２又は気流トランスデュ
ーサ４から所定サイクル分の呼吸波形を入力し、これら
の呼吸波形を平均化する。そして、この平均化した呼吸
波形を過去の呼吸波形としてメモリ２４に記録する。
尚、この平均化する波形の数は予めオペレータが入力部
４２から入力する。また、ＣＰＵ２０は表示部４４に呼
吸波形を表示し、呼吸波形の各周期の開始点（掃引点）
をオペレータに入力部４２から入力させ、この掃引点に
おける呼吸信号の傾き（増加又は減少）と信号レベルを
求める。これによって、ＣＰＵ２０は連続的に入力され
る呼吸波形から各周期の呼吸波形の開始点を判断する。
【００２０】そして、この算出した過去の呼吸波形を表
示部４４に表示し、オペレータに放射線照射を行う範囲
（照射許可範囲）を入力部４２から入力させる。ＣＰＵ
２０は、図３に示すように入力された照射許可範囲の開
始点（照射開始点）と終了点（照射終了点）における呼
吸信号の傾き（増加又は減少）と信号レベルを検出し、
これらの情報をメモリ２４に記録する。
示部４４に表示し、オペレータに放射線照射を行う範囲
（照射許可範囲）を入力部４２から入力させる。ＣＰＵ
２０は、図３に示すように入力された照射許可範囲の開
始点（照射開始点）と終了点（照射終了点）における呼
吸信号の傾き（増加又は減少）と信号レベルを検出し、
これらの情報をメモリ２４に記録する。
【００２１】また、同時に図４に示すように照射許可範
囲における過去の呼吸信号の最大値Ｖmax と最小値Ｖ
min を検出するとともに、照射許可範囲の時間幅Ｔe を
検出する。そして、このように検出した最大値Ｖmax と
最小値Ｖmin に許容範囲Ｖt を加算又は減算して、Ｖ
max ＋Ｖt 及びＶmin −Ｖt を算出し、これらの値をそ
れぞれＤ／Ａ変換器３２、３４にセットする。
囲における過去の呼吸信号の最大値Ｖmax と最小値Ｖ
min を検出するとともに、照射許可範囲の時間幅Ｔe を
検出する。そして、このように検出した最大値Ｖmax と
最小値Ｖmin に許容範囲Ｖt を加算又は減算して、Ｖ
max ＋Ｖt 及びＶmin −Ｖt を算出し、これらの値をそ
れぞれＤ／Ａ変換器３２、３４にセットする。
【００２２】また、照射許可範囲の時間幅Ｔe に許容範
囲Ｔt を加算して、Ｔe ＋Ｔt を算出し、この値をタイ
マ３０にセットする。以上のように治療の準備が終了し
た後、治療を実行する際に、ＣＰＵ２０はＡ／Ｄ変換器
２２を介して歪みゲージ２又は気流トランスデューサ４
から呼吸波形を逐次入力し、上述の照射開始点と照射終
了点における呼吸信号の傾きと信号レベルと一致する点
を検出して照射許可範囲を検出する。そして、照射許可
範囲において照射フラグ２６をオン（Ｈｉｇｈレベル）
に設定する。尚、詳細は後述する。
囲Ｔt を加算して、Ｔe ＋Ｔt を算出し、この値をタイ
マ３０にセットする。以上のように治療の準備が終了し
た後、治療を実行する際に、ＣＰＵ２０はＡ／Ｄ変換器
２２を介して歪みゲージ２又は気流トランスデューサ４
から呼吸波形を逐次入力し、上述の照射開始点と照射終
了点における呼吸信号の傾きと信号レベルと一致する点
を検出して照射許可範囲を検出する。そして、照射許可
範囲において照射フラグ２６をオン（Ｈｉｇｈレベル）
に設定する。尚、詳細は後述する。
【００２３】また、ＣＰＵ２０は、以下に示す歪みゲー
ジ２又は気流トランスデューサ４から入力した呼吸信号
の異常を検出する判定を行い正常フラグ２８のオン（Ｈ
ｉｇｈレベル）／オフ（Ｌｏｗレベル）を制御する。正
常フラグ２８は、呼吸信号の異常が発生した場合に強制
的に放射線照射を禁止するためのもので、放射線照射は
照射フラグ２６と正常フラグ２８がともにオンの状態の
み可能となる。
ジ２又は気流トランスデューサ４から入力した呼吸信号
の異常を検出する判定を行い正常フラグ２８のオン（Ｈ
ｉｇｈレベル）／オフ（Ｌｏｗレベル）を制御する。正
常フラグ２８は、呼吸信号の異常が発生した場合に強制
的に放射線照射を禁止するためのもので、放射線照射は
照射フラグ２６と正常フラグ２８がともにオンの状態の
み可能となる。
【００２４】ここで、呼吸信号の正常・異常の判定につ
いて説明する。呼吸信号の異常は主として検出系の異常
と患者の呼吸の異常とに大別される。検出系の異常を検
出するための判定を行う場合、ＣＰＵ２０は呼吸波形を
所定周期分入力し、これらの呼吸波形の平均を求める
（以下、この波形を現在の平均的呼吸波形と称す。）。
そして、上記メモリ２４に記録した過去の呼吸波形との
差を求める。この差は、例えば、次式によって算出す
る。
いて説明する。呼吸信号の異常は主として検出系の異常
と患者の呼吸の異常とに大別される。検出系の異常を検
出するための判定を行う場合、ＣＰＵ２０は呼吸波形を
所定周期分入力し、これらの呼吸波形の平均を求める
（以下、この波形を現在の平均的呼吸波形と称す。）。
そして、上記メモリ２４に記録した過去の呼吸波形との
差を求める。この差は、例えば、次式によって算出す
る。
【００２５】
【数１】 ただし、f(t)は過去の呼吸波形、g(t)は現在の平均的呼
吸波形、Ｔは２つの呼吸波形f(t)、g(t)のうち短い方の
周期を示す。図５に示す斜線部の面積が差Ｓを示す。
吸波形、Ｔは２つの呼吸波形f(t)、g(t)のうち短い方の
周期を示す。図５に示す斜線部の面積が差Ｓを示す。
【００２６】このようにして求めた差Ｓが所定値より大
きい場合には、検出系の異常とみなし、正常フラグ２８
をオフにして放射線照射を禁止する。例えば、歪みゲー
ジ２のテープの緩みや気流トランスデューサ４の管詰ま
り等による異常が発生した場合に、この判定により放射
線照射が禁止される。一方、患者の呼吸の異常を検出す
る判定を行う場合、ＣＰＵ２０は、上記現在の平均的呼
吸波形と現在の呼吸波形のサンプルリング値の差を求め
る。そして、図６に示すようにこの差が所定値（Ｖd ）
より大きい場合に、患者の呼吸の異常とみなし、正常フ
ラグ２８をオフにして放射線照射を禁止する。例えば、
患者のしゃっくりやくしゃみ等の不安定な呼吸が発生し
た場合に、この判定により放射線照射が禁止される。
きい場合には、検出系の異常とみなし、正常フラグ２８
をオフにして放射線照射を禁止する。例えば、歪みゲー
ジ２のテープの緩みや気流トランスデューサ４の管詰ま
り等による異常が発生した場合に、この判定により放射
線照射が禁止される。一方、患者の呼吸の異常を検出す
る判定を行う場合、ＣＰＵ２０は、上記現在の平均的呼
吸波形と現在の呼吸波形のサンプルリング値の差を求め
る。そして、図６に示すようにこの差が所定値（Ｖd ）
より大きい場合に、患者の呼吸の異常とみなし、正常フ
ラグ２８をオフにして放射線照射を禁止する。例えば、
患者のしゃっくりやくしゃみ等の不安定な呼吸が発生し
た場合に、この判定により放射線照射が禁止される。
【００２７】以上のように呼吸信号の正常・異常の判定
を行い、正常フラグ２８のオン／オフを制御する。この
ソフトウェアによるＣＰＵ２０の処理手順についてフロ
ーチャートを用いて説明する。図７はＣＰＵ２０のメイ
ンの処理手順を示すフローチャートである。
を行い、正常フラグ２８のオン／オフを制御する。この
ソフトウェアによるＣＰＵ２０の処理手順についてフロ
ーチャートを用いて説明する。図７はＣＰＵ２０のメイ
ンの処理手順を示すフローチャートである。
【００２８】ＣＰＵ２０は動作を開始すると、先ず動作
モードを”準備中”にする（ステップＳ２）。そして、
治療を行うか否かを判断し（ステップＳ４）治療を行わ
ない場合には処理を終了し、治療を開始する場合には、
掃引点と平均化する波形の数を入力部４２から入力する
（ステップＳ６）。上述したように掃引点は、呼吸信号
における各周期の開始点を示し、平均化する波形の数
は、過去の呼吸波形を算出するための波形の数を示して
いる。
モードを”準備中”にする（ステップＳ２）。そして、
治療を行うか否かを判断し（ステップＳ４）治療を行わ
ない場合には処理を終了し、治療を開始する場合には、
掃引点と平均化する波形の数を入力部４２から入力する
（ステップＳ６）。上述したように掃引点は、呼吸信号
における各周期の開始点を示し、平均化する波形の数
は、過去の呼吸波形を算出するための波形の数を示して
いる。
【００２９】そして、上述したように過去の呼吸波形を
算出して表示部４４にこの波形を表示し、オペレータの
指示によって入力部４２から照射許可範囲を入力する
（ステップＳ８）。次に、以上の照射準備が完了したか
否かを判断し（ステップＳ１０）、照射準備が完了して
いない場合には上記ステップＳ６からステップＳ８の処
理を繰り返し、照射準備が完了した場合には、歪みゲー
ジ２又は気流トランスデューサ４から現在の呼吸信号を
入力し、平均化した呼吸波形を算出する。そして、この
平均化した呼吸波形を過去の呼吸波形として記憶する
（ステップＳ１２）。
算出して表示部４４にこの波形を表示し、オペレータの
指示によって入力部４２から照射許可範囲を入力する
（ステップＳ８）。次に、以上の照射準備が完了したか
否かを判断し（ステップＳ１０）、照射準備が完了して
いない場合には上記ステップＳ６からステップＳ８の処
理を繰り返し、照射準備が完了した場合には、歪みゲー
ジ２又は気流トランスデューサ４から現在の呼吸信号を
入力し、平均化した呼吸波形を算出する。そして、この
平均化した呼吸波形を過去の呼吸波形として記憶する
（ステップＳ１２）。
【００３０】過去の呼吸波形を算出した後、この過去の
呼吸波形から照射許可範囲における電圧の最大値（Ｖ
max ）と最小値（Ｖmin ）及び照射許可範囲の時間幅Ｔ
e を求め、これらの値に許容範囲を加えた値をそれぞれ
Ｄ／Ａ変換器３２、Ｄ／Ａ変換器３４及びタイマ３０に
設定する（ステップＳ１４）。以上の設定を行った後、
動作モードを”治療”に設定する（ステップＳ１６）。
そして、治療の終了が指定されるまで以下に示す割り込
み処理を繰り返し実行する。もし、治療の終了が指定さ
れた場合にはステップＳ２に戻る。
呼吸波形から照射許可範囲における電圧の最大値（Ｖ
max ）と最小値（Ｖmin ）及び照射許可範囲の時間幅Ｔ
e を求め、これらの値に許容範囲を加えた値をそれぞれ
Ｄ／Ａ変換器３２、Ｄ／Ａ変換器３４及びタイマ３０に
設定する（ステップＳ１４）。以上の設定を行った後、
動作モードを”治療”に設定する（ステップＳ１６）。
そして、治療の終了が指定されるまで以下に示す割り込
み処理を繰り返し実行する。もし、治療の終了が指定さ
れた場合にはステップＳ２に戻る。
【００３１】次に上記割り込み処理について説明する。
図８はその割り込み処理の手順を示したフローチャート
である。割り込み処理が開始されると、まず歪みゲージ
２又は気流トランスデューサ４から呼吸信号をサンプリ
ングする（ステップＳ２０）。そして、この入力した信
号レベルが異常値を示した場合には正常フラグ２８をオ
フに設定し（ステップＳ２２）、照射フラグを２６をオ
フにする（ステップＳ２５）。
図８はその割り込み処理の手順を示したフローチャート
である。割り込み処理が開始されると、まず歪みゲージ
２又は気流トランスデューサ４から呼吸信号をサンプリ
ングする（ステップＳ２０）。そして、この入力した信
号レベルが異常値を示した場合には正常フラグ２８をオ
フに設定し（ステップＳ２２）、照射フラグを２６をオ
フにする（ステップＳ２５）。
【００３２】正常値を示した場合には現在のサンプリン
グ点が掃引点か否かを判断する（ステップＳ２６）。掃
引点の場合、先ずステップＳ２８に移行して上述した検
出系の正常・異常の判定を行い、次に、ステップＳ３８
に移行して患者の呼吸の正常・異常の判定を行う。一
方、掃引点でない場合には、スッテプＳ３８に移行して
患者の呼吸の正常・異常の判定のみを行う。
グ点が掃引点か否かを判断する（ステップＳ２６）。掃
引点の場合、先ずステップＳ２８に移行して上述した検
出系の正常・異常の判定を行い、次に、ステップＳ３８
に移行して患者の呼吸の正常・異常の判定を行う。一
方、掃引点でない場合には、スッテプＳ３８に移行して
患者の呼吸の正常・異常の判定のみを行う。
【００３３】まず、現在のサンプリング点が掃引点でな
い場合の処理について説明する。この場合、ステップＳ
３８に移行し、まず、動作モードが”治療”か否かを判
断する。動作モードが”治療”でない場合、照射フラグ
２６をオフにする（ステップＳ４０）。一方、動作モー
ドが”治療”の場合には、上述したように現在の呼吸波
形のサンプリング値と現在の平均的呼吸波形との差が所
定値より大きいか否かを判断する（ステップＳ４２）。
もし、この差が所定値より大きい場合には、正常フラグ
２８をオフにし（ステップＳ２４）、次いで照射フラグ
２６をオフにする（ステップＳ２５）。逆に差が所定値
以下の場合には、現在の呼吸波形のサンプリング点が照
射許可範囲内か否かを判断し（ステップＳ４４）、照射
許可範囲内であれば照射フラグ２６をオンにし（ステッ
プＳ４６）、照射許可範囲外であれば照射フラグ２６を
オフにする（ステップＳ２５）。
い場合の処理について説明する。この場合、ステップＳ
３８に移行し、まず、動作モードが”治療”か否かを判
断する。動作モードが”治療”でない場合、照射フラグ
２６をオフにする（ステップＳ４０）。一方、動作モー
ドが”治療”の場合には、上述したように現在の呼吸波
形のサンプリング値と現在の平均的呼吸波形との差が所
定値より大きいか否かを判断する（ステップＳ４２）。
もし、この差が所定値より大きい場合には、正常フラグ
２８をオフにし（ステップＳ２４）、次いで照射フラグ
２６をオフにする（ステップＳ２５）。逆に差が所定値
以下の場合には、現在の呼吸波形のサンプリング点が照
射許可範囲内か否かを判断し（ステップＳ４４）、照射
許可範囲内であれば照射フラグ２６をオンにし（ステッ
プＳ４６）、照射許可範囲外であれば照射フラグ２６を
オフにする（ステップＳ２５）。
【００３４】次に、ステップＳ２６において現在のサン
プリング点が掃引点の場合の処理について説明する。こ
の場合、ステップＳ２８に移行し、上述したように現在
の平均的呼吸波形を算出する。そして、動作モードが”
治療”か否かを判断し（ステップＳ３０）、動作モード
が”治療”でない場合、ステップＳ３８に以降し、動作
モードが”治療”の場合には、上述したように現在の平
均的呼吸波形と過去の呼吸波形との差Ｓが所定値より大
きいか否かを判断する（ステップＳ３２）。もし、大き
い場合には正常フラグ２８をオフにし（ステップＳ２
４）、照射フラグ２６をオフにする（ステップＳ２
５）。差Ｓが所定値以下の場合には、正常フラグ２８を
オンにして、上述のステップＳ３８に以降する。
プリング点が掃引点の場合の処理について説明する。こ
の場合、ステップＳ２８に移行し、上述したように現在
の平均的呼吸波形を算出する。そして、動作モードが”
治療”か否かを判断し（ステップＳ３０）、動作モード
が”治療”でない場合、ステップＳ３８に以降し、動作
モードが”治療”の場合には、上述したように現在の平
均的呼吸波形と過去の呼吸波形との差Ｓが所定値より大
きいか否かを判断する（ステップＳ３２）。もし、大き
い場合には正常フラグ２８をオフにし（ステップＳ２
４）、照射フラグ２６をオフにする（ステップＳ２
５）。差Ｓが所定値以下の場合には、正常フラグ２８を
オンにして、上述のステップＳ３８に以降する。
【００３５】以上のようにＣＰＵ２０は照射フラグ２６
と正常フラグ２８のオン／オフを制御する。次に、ハー
ドウェアにより放射線照射の暴走を防止するタイマ３０
と比較器３８の動作について説明する。上述したように
タイマ３０には、照射許可範囲の時間幅Ｔe と許容範囲
Ｔt を加算した値がセットされる。タイマ３０は図９に
示すようにＡＮＤゲート３６の出力信号をゲートから入
力し、この信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルにな
るとＣＰＵ２０から入力した上記時間Ｔe ＋Ｔt の期間
だけＨｉｇｈレベルを出力する。そして時間Ｔe ＋Ｔt
が経過した後Ｌｏｗレベルにリセットする。即ち、タイ
マ３０は、ＣＰＵ２０の動作異常等により照射許可範囲
より許容範囲Ｔtを越えて放射線照射が行われるような
場合に、ＡＮＤゲート４０にＬｏｗレベル信号を出力
し、ＡＮＤゲート４０の出力信号を強制的にＬｏｗレベ
ルにして放射線照射を停止させる。
と正常フラグ２８のオン／オフを制御する。次に、ハー
ドウェアにより放射線照射の暴走を防止するタイマ３０
と比較器３８の動作について説明する。上述したように
タイマ３０には、照射許可範囲の時間幅Ｔe と許容範囲
Ｔt を加算した値がセットされる。タイマ３０は図９に
示すようにＡＮＤゲート３６の出力信号をゲートから入
力し、この信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルにな
るとＣＰＵ２０から入力した上記時間Ｔe ＋Ｔt の期間
だけＨｉｇｈレベルを出力する。そして時間Ｔe ＋Ｔt
が経過した後Ｌｏｗレベルにリセットする。即ち、タイ
マ３０は、ＣＰＵ２０の動作異常等により照射許可範囲
より許容範囲Ｔtを越えて放射線照射が行われるような
場合に、ＡＮＤゲート４０にＬｏｗレベル信号を出力
し、ＡＮＤゲート４０の出力信号を強制的にＬｏｗレベ
ルにして放射線照射を停止させる。
【００３６】また、上述したように照射許可範囲におけ
る最大値Ｖmax と最小値Ｖmin に許容範囲Ｖt を加算又
は減算した値Ｖmax ＋Ｖt 及びＶmin −Ｖt がＣＰＵ２
０からそれぞれＤ／Ａ変換器３２、３４にセットされ
る。Ｄ／Ａ変換器３２、３４はそれぞれＶmax ＋Ｖt 及
びＶmin −Ｖt のデジタル信号をアナログ信号に変換し
て比較器３８に出力する。
る最大値Ｖmax と最小値Ｖmin に許容範囲Ｖt を加算又
は減算した値Ｖmax ＋Ｖt 及びＶmin −Ｖt がＣＰＵ２
０からそれぞれＤ／Ａ変換器３２、３４にセットされ
る。Ｄ／Ａ変換器３２、３４はそれぞれＶmax ＋Ｖt 及
びＶmin −Ｖt のデジタル信号をアナログ信号に変換し
て比較器３８に出力する。
【００３７】比較器３８は、歪みゲージ２から呼吸信号
を直接アナログ信号の状態で入力し、上記Ｄ／Ａ変換器
３２、３４から入力したＶmax ＋Ｖt 及びＶmin −Ｖt
の信号レベル範囲内あるか否かを判定する。呼吸信号が
これらの信号レベル範囲内にある場合には、Ｈｉｇｈレ
ベル信号をＡＮＤゲート４０に出力し、範囲外である場
合にはＬｏｗレベル信号をＡＮＤゲート４０に出力す
る。即ち、比較器３８は、呼吸信号が照射許可範囲にお
ける信号レベル範囲に許容範囲を加えた範囲を越えた場
合にＣＰＵ２０の動作異常等により放射線照射が行われ
るのをハード的に防止する。
を直接アナログ信号の状態で入力し、上記Ｄ／Ａ変換器
３２、３４から入力したＶmax ＋Ｖt 及びＶmin −Ｖt
の信号レベル範囲内あるか否かを判定する。呼吸信号が
これらの信号レベル範囲内にある場合には、Ｈｉｇｈレ
ベル信号をＡＮＤゲート４０に出力し、範囲外である場
合にはＬｏｗレベル信号をＡＮＤゲート４０に出力す
る。即ち、比較器３８は、呼吸信号が照射許可範囲にお
ける信号レベル範囲に許容範囲を加えた範囲を越えた場
合にＣＰＵ２０の動作異常等により放射線照射が行われ
るのをハード的に防止する。
【００３８】以上、照射同調装置は、ソフト的に制御さ
れる照射フラグ２６及び正常フラグ２８とハード的に制
御されるタイマ３０及び比較器３８の出力の論理積をＡ
ＮＤゲート４０で演算し、全て出力がＨｉｇｈレベルの
場合にのみ照射許可信号を出力するようにしている。こ
れにより、ソウトウェアによって動作するＣＰＵ２０に
動作異常が発生した場合にも、ハードウェアによる処理
によって暴走的な放射線照射が防止される。
れる照射フラグ２６及び正常フラグ２８とハード的に制
御されるタイマ３０及び比較器３８の出力の論理積をＡ
ＮＤゲート４０で演算し、全て出力がＨｉｇｈレベルの
場合にのみ照射許可信号を出力するようにしている。こ
れにより、ソウトウェアによって動作するＣＰＵ２０に
動作異常が発生した場合にも、ハードウェアによる処理
によって暴走的な放射線照射が防止される。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、不
安定な呼吸、検出系の異常、ソフトウェアの誤動作等が
発生した場合に、照射線照射を強制的に禁止し、放射線
照射の暴走を防止することができる。これにより、正常
組織の不必要な被曝線量を抑えることができる。
安定な呼吸、検出系の異常、ソフトウェアの誤動作等が
発生した場合に、照射線照射を強制的に禁止し、放射線
照射の暴走を防止することができる。これにより、正常
組織の不必要な被曝線量を抑えることができる。
【図１】図１は、本発明に係る放射線照射装置の一実施
の形態を示した構成図である。
の形態を示した構成図である。
【図２】図２は、本発明に係る放射線照射装置の呼吸同
調装置の一実施の形態を示した構成図である。
調装置の一実施の形態を示した構成図である。
【図３】図３は、呼吸波形の照射許可範囲を示した説明
図である。
図である。
【図４】図４は、ハードウェアによるバックアップの設
定値を示した説明図である。
定値を示した説明図である。
【図５】図５は、検出系の異常を判定する方法を示した
図である。
図である。
【図６】図６は、患者の呼吸の異常を判定する方法を示
した図である。
した図である。
【図７】図７は、ＣＰＵのメイン処理の手順を示したフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図８】図８は、ＣＰＵの割り込み処理の手順を示した
フローチャートである。
フローチャートである。
【図９】図９は、タイマの動作を示したタイミングチャ
ートである。
ートである。
【図１０】図１０は、歪みゲージの構成図である。
【図１１】図１１は、気流トランスデューサの構成図で
ある。
ある。
２…歪みゲージ ４…気流トランスデューサ ６…呼吸同調装置 ８…電子ビーム制御装置 １０…電子加速器 １２…治療用ガントリ １４…治療台 ２０…ＣＰＵ ２２…Ａ／Ｄ変換器 ２４…メモリ ２６…照射フラグ ２８…正常フラグ ３０…タイマ ３２…Ｄ／Ａ変換器 ３４…Ｄ／Ａ変換器 ３６…ＡＮＤゲート ３８…比較器 ４０…ＡＮＤゲート ４２…入力部 ４４…表示部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61N 5/10 A61N 5/01
Claims (3)
- 【請求項１】 患部へ放射線を照射する前に予め安静時
の呼吸波形を検出し、該安静時の呼吸波形において患部
が静止する位相範囲を設定し、患部へ放射線を照射する
際に、現在の呼吸波形を検出し、該現在の呼吸波形にお
ける前記位相範囲に同調させて放射線を照射する放射線
治療装置において、 前記安静時の呼吸波形と前記現在の呼吸波形のずれ量を
算出する演算手段と、 前記ずれ量の１周期間の積算値が所定値以上の場合に、
前記放射線の照射を禁止する放射線照射禁止手段と、 を有することを特徴とする放射線治療装置。 - 【請求項２】 患部へ放射線を照射する前に予め安静時
の呼吸波形を検出し、該安静時の呼吸波形において患部
が静止する位相範囲を設定し、患部へ放射線を照射する
際に、現在の呼吸波形を検出し、該現在の呼吸波形にお
ける前記位相範囲に同調させて放射線を照射する放射線
治療装置において、 前記放射線を照射する位相範囲の時間幅を検出する検出
手段と、 前記検出手段によって検出された時間幅又は該時間幅に
所定の許容時間を付加した時間幅がセットされ、前記現
在の呼吸波形における前記位相範囲の開始点を示す信号
が入力されると、該入力時点から放射線の照射時間を計
測し、該計測した照射時間が前記セットされた時間幅を
越えると前記放射線の照射を強制的に禁止する照射禁止
信号を出力するタイマと、 を有することを特徴とする放射線治療装置。 - 【請求項３】 患部へ放射線を照射する前に予め安静時
の呼吸波形を検出し、該安静時の呼吸波形において患部
が静止する位相範囲を設定し、患部へ放射線を照射する
際に、現在の呼吸波形を検出し、該現在の呼吸波形にお
ける前記位相範囲に同調させて放射線を照射する放射線
治療装置において、 前記放射線を照射する位相範囲における安静時の呼吸波
形の最大値と最小値を検出する検出手段と、 前記検出手段によって検出された前記最大値と前記最小
値に基づく上限値と下限値がセットされ、前記現在の呼
吸波形の信号レベルと前記セットされた前記上限値と前
記下限値とを比較し、前記現在の呼吸波形の信号レベル
が前記上限値と前記下限値の範囲を越えると前記放射線
の照射を強制的に禁止する照射禁止信号を出力する比較
手段と、 を有することを特徴とする放射線治療装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8072023A JP2760424B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 放射線治療装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8072023A JP2760424B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 放射線治療装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09253226A JPH09253226A (ja) | 1997-09-30 |
| JP2760424B2 true JP2760424B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=13477406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8072023A Expired - Fee Related JP2760424B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 放射線治療装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2760424B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1477206B2 (en) | 2003-05-13 | 2011-02-23 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation apparatus and treatment planning unit |
| JP5126770B2 (ja) * | 2006-12-20 | 2013-01-23 | 独立行政法人放射線医学総合研究所 | 粒子線照射システム、並びに、これに用いるコンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
| JP5896211B2 (ja) | 2011-11-30 | 2016-03-30 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子照射システムおよび荷電粒子照射システムの作動方法 |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP8072023A patent/JP2760424B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09253226A (ja) | 1997-09-30 |
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