JP3518270B2 - Charged particle beam equipment - Google Patents

Charged particle beam equipment

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JP3518270B2
JP3518270B2 JP22775997A JP22775997A JP3518270B2 JP 3518270 B2 JP3518270 B2 JP 3518270B2 JP 22775997 A JP22775997 A JP 22775997A JP 22775997 A JP22775997 A JP 22775997A JP 3518270 B2 JP3518270 B2 JP 3518270B2
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JP
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charged particle
particle beam
irradiation
electromagnet
accelerator
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和夫 平本
秋山  浩
浩二 松田
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子ビームを
癌治療や患部の診断に利用する荷電粒子ビーム装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged particle beam device that uses a charged particle beam for cancer treatment and diagnosis of an affected area.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の荷電粒子ビーム装置は、実公平5
−40479号公報に記載されている。この従来技術を図1
7を用いて説明する。
2. Description of the Related Art Conventional charged particle beam devices are
-40479. This prior art is shown in FIG.
This will be described using 7.

【0003】図17において、荷電粒子ビーム82はz
方向に進む。x方向走査電磁石80,y方向走査電磁石
81に、位相差が90°の正弦波電流を流すと、それぞ
れの電磁石に発生する磁場によって、荷電粒子ビームは
円形に走査される。円形に走査される荷電粒子ビームを
散乱体83に当てると荷電粒子ビームの径は増大される
ので、照射領域での線量分布は図3(a)のようにな
る。2rにわたる領域では照射線量は均一になるが、2
rより外側になるほど照射線量は減少して不均一であ
る。従って、不均一な照射領域をコリメータでカット
し、照射線量の均一な照射領域のみを患部へ照射してい
た。
In FIG. 17, the charged particle beam 82 is z
Go in the direction. When a sinusoidal current with a phase difference of 90 ° is applied to the x-direction scanning electromagnet 80 and the y-direction scanning electromagnet 81, the charged particle beam is circularly scanned by the magnetic field generated in each electromagnet. When a charged particle beam that is circularly scanned is applied to the scatterer 83, the diameter of the charged particle beam is increased, so that the dose distribution in the irradiation region is as shown in FIG. The irradiation dose is uniform in the area over 2r, but 2
Irradiation dose decreases as it goes outside r, resulting in non-uniformity. Therefore, a non-uniform irradiation area is cut by a collimator, and only the irradiation area having a uniform irradiation dose is irradiated to the affected area.

【0004】また、特開平7−275381 号公報は、患部の
形状に合わせて電磁石を制御することにより、照射範囲
を任意の形状に成形することを記載する。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 7-275381 describes that the irradiation range is shaped into an arbitrary shape by controlling the electromagnet in accordance with the shape of the affected area.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術で
は、不均一な照射領域をコリメータでカットしているの
で、荷電粒子ビームの損失が多い。また、広い照射野を
得るためには、ビーム径を増加させる散乱体83を厚く
しなくてはならず、荷電粒子ビームエネルギーの損失が
大きくなる問題がある。
However, in the prior art, since the non-uniform irradiation area is cut by the collimator, the loss of the charged particle beam is large. Further, in order to obtain a wide irradiation field, the scatterer 83 for increasing the beam diameter must be thickened, which causes a problem of large loss of charged particle beam energy.

【0006】本発明の目的は、荷電粒子ビームの損失を
低減した荷電粒子ビーム装置とその運転方法を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a charged particle beam device and a method of operating the same, which reduce the loss of the charged particle beam.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の特徴は、加速された荷電粒子ビームを出射する加速
器と、照射対象である患部における荷電粒子ビームの複
数の照射位置を制御する電磁石、及びその電磁石を通過
した荷電粒子ビームを拡大させる散乱体を有する照射装
置とを備えた荷電粒子ビーム装置であって、照射装置に
取り付けられ、散乱体で拡大された荷電粒子ビームによ
り照射位置に照射される線量を測定する放射線モニタ
と、放射線モニタで測定されたある照射位置に対する線
量が目標線量に達した場合に、加速器からの荷電粒子ビ
ームの出射を停止させ、荷電粒子ビームの出射を停止し
た状態でその電磁石を制御して荷電粒子ビームの照射位
置を他の照射位置に変更させ、この変更後に、加速器か
らの荷電粒子ビームの出射を開始させる制御装置とを備
えたことにある。
Means for Solving the Problems The features of the present invention for achieving the above object are an accelerator for emitting an accelerated charged particle beam, and an electromagnet for controlling a plurality of irradiation positions of the charged particle beam in a diseased part to be irradiated. And an irradiation device having a scatterer that expands the charged particle beam that has passed through the electromagnet, and the charged particle beam device is attached to the irradiation device and is positioned at an irradiation position by the charged particle beam expanded by the scatterer. Radiation monitor that measures the irradiation dose, and when the dose measured at the irradiation monitor reaches a target dose, the emission of the charged particle beam from the accelerator is stopped and the emission of the charged particle beam is stopped. In that state, the electromagnet is controlled to change the irradiation position of the charged particle beam to another irradiation position, and after this change, the charged particle beam from the accelerator is changed. In that a control device which initiates the emission.

【0008】この特徴によれば、加速器からの荷電粒子
ビームの出射が終了した後に荷電粒子ビームの照射位置
を変更し、照射位置を変更した後に加速器からの荷電粒
子ビームの出射を開始するので、照射対象には照射位置
ごとに荷電粒子ビームが照射され、照射対象の全域を覆
うように散乱体で荷電粒子ビームを拡大する場合に比べ
て、照射対象の周りにできる不均一な照射領域を小さく
でき、荷電粒子ビームの損失を低減できる。また、散乱
体で拡大された荷電粒子ビームの径が大きくなっている
ので、その荷電粒子ビームで複数の照射位置を照射する
際、照射位置の変更回数が少なく、制御が簡単である。
According to this feature, the irradiation position of the charged particle beam is changed after the emission of the charged particle beam from the accelerator is completed, and the emission of the charged particle beam from the accelerator is started after the irradiation position is changed. The irradiation target is irradiated with the charged particle beam at each irradiation position, and the non-uniform irradiation area around the irradiation target is made smaller than in the case where the charged particle beam is expanded with a scatterer so as to cover the entire irradiation target. Therefore, the loss of the charged particle beam can be reduced. In addition, since the diameter of the charged particle beam expanded by the scatterer is large, when irradiating a plurality of irradiation positions with the charged particle beam, the number of times the irradiation position is changed is small and control is simple.

【0009】更には、放射線モニタで測定されたある照
射位置に対する線量が目標線量に達した場合に、加速器
からの荷電粒子ビームの出射を停止させて照射位置の変
更を行うために、荷電粒子ビームの強度が時間的に変化
した場合でも、各照射位置に荷電粒子ビームの密度を一
様に照射できる。
Further, when the dose for a certain irradiation position measured by the radiation monitor reaches the target dose, the charged particle beam is changed in order to stop the emission of the charged particle beam from the accelerator and change the irradiation position. Even if the intensity of the particle changes with time, the density of the charged particle beam can be uniformly applied to each irradiation position.

【0010】また、好ましくは、制御装置が荷電粒子ビ
ームの照射位置を散乱体で拡大された荷電粒子ビームの
径に基づいて定められた照射位置に変更することにあ
り、散乱体で拡大された荷電粒子ビームの照射線量は照
射位置を中心として径方向にほぼガウス分布であるの
で、荷電粒子ビームが重なって照射線量が均一な照射領
域をつくることができ、照射対象に均一に荷電粒子ビー
ムを照射できる。
Further, preferably, the control device changes the irradiation position of the charged particle beam to an irradiation position determined based on the diameter of the charged particle beam expanded by the scatterer, so that the irradiation by the scatterer is expanded. The irradiation dose of the charged particle beam has a Gaussian distribution in the radial direction centered on the irradiation position, so that the charged particle beams can overlap to form an irradiation area with a uniform irradiation dose, and the charged particle beam can be evenly distributed to the irradiation target. Can be irradiated.

【0011】また、好ましくは、出射切り替え手段が、
荷電粒子加速器を周回する前記荷電粒子ビームのベータ
トロン振動の周波数を含む高周波電磁界を前記荷電粒子
ビームに加える高周波印加装置であれば、荷電粒子加速
器を周回する荷電粒子ビームのベータトロン振動が共鳴
状態であるときに、印加される高周波電磁界により荷電
粒子ビームのベータトロン振動振幅が増加して共鳴の安
定限界を超え、荷電粒子ビームは荷電粒子加速器から出
射される。このとき、荷電粒子ビームは一定に出射され
るので、一様なビームの密度で荷電粒子ビームを照射対
象に照射できる。
Preferably, the emission switching means is
In the case of a high frequency application device that applies a high frequency electromagnetic field including the frequency of the betatron oscillation of the charged particle beam orbiting the charged particle accelerator to the charged particle beam, the betatron oscillation of the charged particle beam orbiting the charged particle accelerator will resonate. In the state, the applied high frequency electromagnetic field increases the betatron oscillation amplitude of the charged particle beam to exceed the resonance stability limit, and the charged particle beam is emitted from the charged particle accelerator. At this time, since the charged particle beam is emitted constantly, it is possible to irradiate the irradiation target with the charged particle beam with a uniform beam density.

【0012】また、好ましくは、エネルギー変化手段が
荷電粒子ビームのエネルギーを変化させることにあり、
照射停止中に荷電粒子ビームのエネルギーを変化させ
て、照射対象の照射領域を変更することができる。
Preferably, the energy changing means changes the energy of the charged particle beam,
The irradiation area of the irradiation target can be changed by changing the energy of the charged particle beam while the irradiation is stopped.

【0013】また、好ましくは、荷電粒子加速器が荷電
粒子ビームの出射および停止を切り替える出射切り替え
手段を有し、荷電粒子ビーム輸送系が荷電粒子ビームの
輸送および停止を切り替える輸送切り替え装置とを有
し、照射装置は、荷電粒子ビームを拡大する散乱体と、
荷電粒子ビームの照射位置または照射範囲を設定する電
磁石と、荷電粒子ビームの照射位置を拡大された荷電粒
子ビームの径に基づいて定められた照射位置または照射
範囲を変更する制御装置を備えることにある。
Further, preferably, the charged particle accelerator has an emission switching means for switching emission and stop of the charged particle beam, and the charged particle beam transport system has a transport switching device for switching transport and stop of the charged particle beam. The irradiation device includes a scatterer that expands the charged particle beam,
To provide an electromagnet for setting the irradiation position or irradiation range of the charged particle beam and a control device for changing the irradiation position or irradiation range determined based on the diameter of the charged particle beam in which the irradiation position of the charged particle beam is expanded. is there.

【0014】これによれば、出射切り替え手段が荷電粒
子加速器を周回する荷電粒子ビームを照射装置へ出射
し、かつ、輸送切り替え装置が荷電粒子ビームを照射装
置へ輸送すれば、荷電粒子ビームは照射装置において照
射対象に照射される。出射切り替え手段が荷電粒子加速
器から照射装置への荷電粒子ビームの出射を停止、また
は、輸送切り替え装置が荷電粒子ビームを停止すれば、
荷電粒子ビームの照射対象への照射も停止される。照射
の切り替えが2つの切り替え手段によって行われるか
ら、より安全性が高い。また、出射切り替え手段もしく
は輸送切り替え装置がビームの出射を停止し、制御装置
が散乱体で拡大された荷電粒子ビームの径に基づいて次
の照射位置または照射範囲を変更し、それぞれの位置で
等しい線量を照射すると、散乱体で拡大された荷電粒子
ビームの照射線量は照射位置を中心として径方向にほぼ
ガウス分布であるので、荷電粒子ビームが重なって照射
線量が均一な照射領域をつくることができ、照射対象に
均一に荷電粒子ビームを照射できる。また、均一な照射
領域の周りにできる不均一な照射領域を小さくできるの
で、荷電粒子ビームの損失を低減できる。また、散乱体
を用いない場合に比べて、ビーム径が大きいので照射位
置または照射範囲の変更回数が少なく、制御が簡単であ
る。
According to this, if the emission switching means emits the charged particle beam circulating in the charged particle accelerator to the irradiation device, and the transportation switching device transports the charged particle beam to the irradiation device, the charged particle beam is irradiated. The irradiation target is irradiated in the device. If the emission switching means stops the emission of the charged particle beam from the charged particle accelerator to the irradiation device, or if the transport switching device stops the charged particle beam,
The irradiation of the irradiation target with the charged particle beam is also stopped. Since the switching of irradiation is performed by two switching means, the safety is higher. Further, the emission switching means or the transport switching device stops the emission of the beam, and the control device changes the next irradiation position or irradiation range based on the diameter of the charged particle beam expanded by the scatterer, and the same at each position. When the dose is irradiated, the irradiation dose of the charged particle beam expanded by the scatterer has a Gaussian distribution in the radial direction centered on the irradiation position, so the charged particle beams may overlap to form an irradiation region with a uniform irradiation dose. Therefore, the irradiation target can be uniformly irradiated with the charged particle beam. Further, since the non-uniform irradiation area around the uniform irradiation area can be reduced, the loss of the charged particle beam can be reduced. Further, since the beam diameter is larger than that in the case where no scatterer is used, the number of times of changing the irradiation position or the irradiation range is small and the control is easy.

【0015】また、好ましくは、患者の動きを検出する
動き検出手段を備え、制御装置が、動き検出で検出され
た患者の動きに基づいて、出射切り替え手段を制御する
ことにあり、患者の呼吸,咳等に起因する体の動きを検
知して、患部がほぼ静止している時に荷電粒子ビームを
照射し、照射対象を精度良く照射することができる。
[0015] Further, preferably, the control device is provided with a motion detecting means for detecting the motion of the patient, and the control device controls the emission switching means based on the motion of the patient detected by the motion detection. By detecting the movement of the body caused by a cough or the like, the charged particle beam can be irradiated when the affected part is almost stationary, and the irradiation target can be accurately irradiated.

【0016】また、荷電粒子ビームによる癌治療では、
照射対象の深さによって照射する荷電粒子ビームのエネ
ルギーを変える必要がある。この場合、好ましくは、荷
電粒子加速器を周回する荷電粒子ビームのエネルギーを
加速段階で変更するか、照射装置の荷電粒子ビームが通
過する所にグラファイトなどの板上の物質を置いて、出
射された荷電粒子ビームのエネルギーを変えて照射す
る。
Further, in cancer treatment by a charged particle beam,
It is necessary to change the energy of the charged particle beam to be irradiated depending on the depth of the irradiation target. In this case, preferably, the energy of the charged particle beam that orbits the charged particle accelerator is changed in the accelerating stage, or a substance such as graphite is placed on the plate where the charged particle beam of the irradiation device passes and is emitted. Irradiate by changing the energy of the charged particle beam.

【0017】また、好ましくは、散乱体が荷電粒子ビー
ムの径を拡大し、ビーム出射手段が荷電粒子加速器から
荷電粒子ビームを出射し、電磁石が荷電粒子ビームの照
射位置または照射範囲を設定し、制御装置が荷電粒子加
速器の入射運転,加速運転、または減速運転中に電磁石
を制御して照射位置または照射範囲を変更させる。
Further, preferably, the scatterer expands the diameter of the charged particle beam, the beam emitting means emits the charged particle beam from the charged particle accelerator, and the electromagnet sets an irradiation position or an irradiation range of the charged particle beam, The control device controls the electromagnet during injection operation, acceleration operation, or deceleration operation of the charged particle accelerator to change the irradiation position or irradiation range.

【0018】これによれば、ビーム出射手段が荷電粒子
ビームを出射した後、荷電粒子加速器が減速運転,ビー
ム入射運転、または加速運転していてビームが出射され
ていない間に、制御装置が照射位置または照射範囲を変
更させて荷電粒子ビーム照射対象に照射するので、照射
対象には照射位置または照射範囲ごとに荷電粒子ビーム
が照射され、照射対象の全域を覆うように散乱体で拡大
された荷電粒子ビームを拡大する場合に比べて、照射対
象の回りにできる不均一な照射領域を小さくでき、荷電
粒子ビームの損失を低減できる。また、散乱体を用いな
い場合に比べて、ビーム径が大きいので照射位置または
照射範囲の変更回数が少なく、制御が簡単である。
According to this, after the charged particle beam is emitted by the beam emitting means, the control unit irradiates the charged particle accelerator while the charged particle accelerator is in deceleration operation, beam injection operation or acceleration operation and the beam is not emitted. Since the position or irradiation range is changed to irradiate the charged particle beam irradiation target, the irradiation target is irradiated with the charged particle beam for each irradiation position or irradiation range, and is enlarged by the scatterer so as to cover the entire irradiation target. As compared with the case of expanding the charged particle beam, the non-uniform irradiation area around the irradiation target can be reduced, and the loss of the charged particle beam can be reduced. Further, since the beam diameter is larger than that in the case where no scatterer is used, the number of times of changing the irradiation position or the irradiation range is small and the control is easy.

【0019】また、好ましくは、散乱体が荷電粒子ビー
ムの径を拡大し、キッカー電磁石が荷電粒子ビームを周
回軌道から出射軌道に移動させ、電磁石が荷電粒子ビー
ムの照射位置または照射範囲を設定し、制御装置が拡大
された荷電粒子ビームの径に基づいて荷電粒子加速器の
入射運転,加速運転、または減速運転中に電磁石を制御
して照射位置または照射範囲を変更することにある。
Preferably, the scatterer expands the diameter of the charged particle beam, the kicker electromagnet moves the charged particle beam from the circular orbit to the exit orbit, and the electromagnet sets the irradiation position or irradiation range of the charged particle beam. The control device controls the electromagnet during the injection operation, acceleration operation, or deceleration operation of the charged particle accelerator based on the expanded diameter of the charged particle beam to change the irradiation position or the irradiation range.

【0020】これによれば、キッカー電磁石が荷電粒子
ビームを周回軌道から出射軌道に移動させて出射した
後、荷電粒子加速器が減速運転,ビーム入射運転、また
は加速運転していてビームが出射されていない間に、制
御装置が拡大された荷電粒子ビームの径に基づいて照射
位置または照射範囲を変更させて荷電粒子ビーム照射対
象に照射するので、照射対象には照射位置または照射範
囲ごとに荷電粒子ビームが照射され、照射対象の全域を
覆うように散乱体で拡大された荷電粒子ビームを拡大す
る場合に比べて、照射対象の回りにできる不均一な照射
領域を小さくでき、荷電粒子ビームの損失を低減でき
る。また、散乱体を用いない場合に比べて、ビーム径が
大きいので照射位置または照射範囲の変更回数が少な
く、制御が簡単である。また、散乱体で拡大された荷電
粒子ビームの照射線量は照射位置を中心として径方向に
ほぼガウス分布であるので、荷電粒子ビームが重なって
照射線量が均一な照射領域をつくることができ、照射対
象に均一に荷電粒子ビームを照射できる。
According to this, after the kicker electromagnet moves the charged particle beam from the circular orbit to the emission orbit and emits the beam, the charged particle accelerator is decelerating, injecting or accelerating, and the beam is emitted. While the controller does not operate, the irradiation position or irradiation range is changed based on the expanded diameter of the charged particle beam to irradiate the charged particle beam irradiation target. Compared to the case of expanding the charged particle beam expanded by the scatterer so that the entire area of the irradiation target is irradiated with the beam, the non-uniform irradiation area around the irradiation target can be made smaller, resulting in loss of the charged particle beam. Can be reduced. Further, since the beam diameter is larger than that in the case where no scatterer is used, the number of times of changing the irradiation position or the irradiation range is small and the control is easy. Further, since the irradiation dose of the charged particle beam expanded by the scatterer has a substantially Gaussian distribution in the radial direction around the irradiation position, the charged particle beams can overlap to form an irradiation region with a uniform irradiation dose. The target can be uniformly irradiated with the charged particle beam.

【0021】また、キッカー電磁石が励磁されると直ち
に荷電粒子ビームは出射され、キッカー電磁石が励磁さ
れる時間はビームが周回軌道を1周する程度の時間であ
るから、加速器を周回する荷電粒子はこの時間ですべて
出射される。その後、荷電粒子加速器が減速運転,ビー
ム入射運転、または加速運転している間に、照射位置ま
たは照射範囲が変更されるから、ビームが周回軌道を1
周する程度の短い時間に出射されるビームを連続して利
用することができる。
Further, as soon as the kicker electromagnet is excited, the charged particle beam is emitted, and the time for the kicker electromagnet to be excited is such a time that the beam makes one orbit around the orbit. Therefore, charged particles orbiting the accelerator are All are emitted in this time. After that, the irradiation position or the irradiation range is changed while the charged particle accelerator is in the deceleration operation, the beam injection operation, or the acceleration operation.
It is possible to continuously use the beam emitted in a short time such as to make a round.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】(実施例1) 本発明の第1の実施例の荷電粒子ビーム装置を図1を用
いて説明する。本実施例の荷電粒子ビーム装置は、前段
加速器98,シンクロトロン型の加速器100,回転照
射装置110および制御装置群140から主に構成され
る。低エネルギーのイオンが前段加速器98から加速器
100に入射され、加速器100において加速された
後、治療室101の回転照射装置110に出射されて、
イオンビームが治療に用いられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) A charged particle beam apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The charged particle beam system of this embodiment is mainly composed of a pre-stage accelerator 98, a synchrotron type accelerator 100, a rotary irradiation unit 110 and a control unit group 140. Low-energy ions are incident on the accelerator 100 from the pre-stage accelerator 98, accelerated in the accelerator 100, and then emitted to the rotary irradiation device 110 in the treatment room 101,
Ion beams are used for treatment.

【0023】加速器100を構成する主な機器について
説明する。加速器100は、加速器100を周回する荷
電粒子ビームに高周波電磁界を印加して荷電粒子ビーム
のベータトロン振動を増加し、共鳴の安定限界を超えさ
せ、荷電粒子ビームのベータトロン振動を共鳴状態にし
て荷電粒子ビームを加速器から出射する加速器である。
The main components of the accelerator 100 will be described. The accelerator 100 applies a high-frequency electromagnetic field to the charged particle beam that orbits the accelerator 100 to increase the betatron oscillation of the charged particle beam, exceed the resonance stability limit, and bring the betatron oscillation of the charged particle beam into a resonance state. It is an accelerator that emits a charged particle beam from the accelerator.

【0024】加速器100は、周回する荷電粒子ビーム
を曲げる偏向電磁石146,周回する荷電粒子ビームに
エネルギーを与える高周波加速空胴147,周回する荷
電粒子ビームに磁界を印加してベータトロン振動を共鳴
状態にする4極電磁石145や多極電磁石11、および
周回する荷電粒子ビームに高周波を印加してベータトロ
ン振動を増加する出射用高周波印加装置120を備えて
いる。また、偏向電磁石146,4極電磁石145、お
よび多極電磁石11に電流を、そして、高周波加速空胴
147に電力を供給する加速器用電源装置165と、出
射用高周波印加装置120に電力を供給する出射用高周
波電源166を備える。
The accelerator 100 applies a magnetic field to the orbiting charged particle beam to deflect the orbiting charged particle beam, a bending electromagnet 146, a high frequency acceleration cavity 147 for giving energy to the orbiting charged particle beam, and a betatron oscillation in a resonance state. The quadrupole electromagnet 145, the multipole electromagnet 11, and the extraction high-frequency applying device 120 for increasing the betatron oscillation by applying a high frequency to the circulating charged particle beam. Further, the deflecting electromagnet 146, the quadrupole electromagnet 145, and the multipolar electromagnet 11 are supplied with current, and the accelerator power supply device 165 for supplying power to the high-frequency acceleration cavity 147 and the extraction high-frequency applying device 120 are supplied with power. A high frequency power source 166 for emission is provided.

【0025】加速器100から出射されて、輸送系17
1で治療室101に輸送されたビームは回転照射装置1
10で患者に照射される。
The transport system 17 is emitted from the accelerator 100.
The beam transported to the treatment room 101 at 1 is a rotary irradiation device 1
The patient is irradiated at 10.

【0026】回転照射装置110を説明する。回転照射
装置110は、加速器100から出射された出射ビーム
を照射対象まで輸送するための4極電磁石150および
偏向電磁石151、および4極電磁石150および偏向
電磁石151に電流を供給する電源装置170を備え
る。
The rotary irradiation device 110 will be described. The rotary irradiation device 110 includes a quadrupole electromagnet 150 and a deflection electromagnet 151 for transporting an emission beam emitted from the accelerator 100 to an irradiation target, and a power supply device 170 that supplies a current to the quadrupole electromagnet 150 and the deflection electromagnet 151. .

【0027】さらに、回転照射装置110は、照射ノズ
ル111を備える。照射ノズル111には、照射位置をx
方向およびy方向に動かすための電磁石220,221
を備える。ここで、x方向は偏向電磁石151の偏向面
に平行な方向、y方向は偏向電磁石151の偏向面に垂
直な方向である。電磁石220,221には電流を供給
する電源装置160が接続されている。電磁石220,
221の下流には、ビーム径を増加させるための散乱体
300を設置する。また、散乱体300のさらに下流に
は、ビームの照射線量分布を測定する線量モニタ301
を設置している。また、患部の周囲の正常組織を傷めな
いように、照射対象である患者の直前には、コリメータ
225を設置する。
Further, the rotary irradiation device 110 includes an irradiation nozzle 111. The irradiation position of the irradiation nozzle 111 is x
Electromagnets 220 and 221 for moving in the y-direction and the y-direction
Equipped with. Here, the x direction is a direction parallel to the deflection surface of the deflection electromagnet 151, and the y direction is a direction perpendicular to the deflection surface of the deflection electromagnet 151. A power supply device 160 that supplies current is connected to the electromagnets 220 and 221. Electromagnet 220,
A scatterer 300 for increasing the beam diameter is installed downstream of 221. Further, further downstream of the scatterer 300, a dose monitor 301 for measuring the irradiation dose distribution of the beam is provided.
Has been installed. In addition, a collimator 225 is installed immediately in front of the patient to be irradiated so as not to damage the normal tissue around the affected area.

【0028】図2(b)に散乱体300で拡大されたビ
ーム強度分布302を示す。散乱体で広げられたビーム
は、ほぼガウス分布をしている。従って、加速器からビ
ームの出射を停止した状態で、図2(b)に示すように
散乱体300で拡大されたビームの径の半分程度ずら
し、それぞれの位置で等しい線量を照射すると、それら
の重畳により、ビームの照射中心位置以外の場所でも概
略等しい照射線量303になる。従って、予め、治療計
画で定めた照射線量を照射したことを線量モニタ301
で確認した後、加速器からのビームを停止し、照射位置
を移動して、加速器からビームを出射する手順を繰り返
していくことにより患部を均一に照射できる。
FIG. 2B shows a beam intensity distribution 302 enlarged by the scatterer 300. The beam spread by the scatterer has an almost Gaussian distribution. Therefore, when the beam emission from the accelerator is stopped, as shown in FIG. 2 (b), the beam is expanded by about half the diameter of the beam expanded by the scatterer 300, and when the same dose is applied to each position, they are superposed. As a result, the irradiation dose 303 becomes approximately equal at a position other than the irradiation center position of the beam. Therefore, the dose monitor 301 indicates that the irradiation dose determined in advance in the treatment plan is applied.
After confirming in step 1, the beam from the accelerator is stopped, the irradiation position is moved, and the procedure of emitting the beam from the accelerator is repeated, so that the affected area can be uniformly irradiated.

【0029】一方、照射線量が不均一であるのは、2r
の外側の領域である。しかし、照射線量が均一な照射領
域2rを円形に荷電粒子ビームを走査して実現する場合
に比べると、不均一な領域は小さい。従って、荷電粒子
ビームの損失を少なくできる。また、散乱体300で広
げられたビームの径は、円形に荷電粒子ビームを走査す
る場合に比べて小さいから、散乱体300の厚さも薄く
できる。従って、荷電粒子ビームのエネルギー損失も低
減できる。
On the other hand, the non-uniform irradiation dose is 2r.
Outside the area. However, the non-uniform area is small as compared with the case where the irradiation area 2r having a uniform irradiation dose is realized by scanning the charged particle beam in a circular shape. Therefore, the loss of the charged particle beam can be reduced. Further, since the diameter of the beam expanded by the scatterer 300 is smaller than that in the case of scanning the charged particle beam in a circular shape, the thickness of the scatterer 300 can be reduced. Therefore, the energy loss of the charged particle beam can be reduced.

【0030】図3に体内の深さとイオンビームの照射線
量の関係の例を示す。図3の照射線量のピークをブラッ
グピークと呼ぶ。ブラッグピークの位置は、ビームエネ
ルギーにより変化する。そこで、照射ノズル111で
は、図4に示すようにビームのエネルギーとエネルギー
幅を調整するためのレンジシフタ222とリッジフィル
タ223及び患部の深さ方向形状に従ってエネルギーを
変化させる患者ボーラス224を設置する。リッジフィ
ルタ223は、図4のx方向に、山と谷が繰り返す構造
にする。この山の部分を通過した粒子は、エネルギーの
減少が大きく、谷の部分を通過した粒子は、エネルギー
の減少が少なく、山の部分の高さと谷の部分の高さに応
じたエネルギー分布を持たせることができる。本実施例
では、荷電粒子ビームのエネルギー幅が、患部の厚さが
最も大きい位置に一致するリッジフィルタを使用する。
FIG. 3 shows an example of the relationship between the depth inside the body and the irradiation dose of the ion beam. The peak of the irradiation dose in FIG. 3 is called a Bragg peak. The position of the Bragg peak changes depending on the beam energy. Therefore, in the irradiation nozzle 111, as shown in FIG. 4, a range shifter 222 for adjusting the energy and energy width of the beam, a ridge filter 223, and a patient bolus 224 that changes energy according to the shape of the affected area in the depth direction are installed. The ridge filter 223 has a structure in which peaks and valleys are repeated in the x direction of FIG. Particles that pass through the peaks have a large decrease in energy, particles that pass through the valleys have a small decrease in energy, and have an energy distribution according to the height of the peaks and the height of the valleys. Can be made. In this embodiment, a ridge filter in which the energy width of the charged particle beam matches the position where the thickness of the affected part is the largest is used.

【0031】演算装置131は、制御装置132が患部
への荷電粒子ビームの照射を制御するために必要なデー
タを求める装置である。
The arithmetic device 131 is a device for obtaining data necessary for the control device 132 to control the irradiation of the charged particle beam to the affected area.

【0032】制御装置132は、前段加速器98から加
速器100への荷電粒子ビームの出射,加速器100を
周回する荷電粒子ビームの加速,加速器100から回転
照射装置110への荷電粒子ビームの出射および回転照
射装置110における荷電粒子ビームの輸送を制御する
ための装置である。加速器100から回転照射装置11
0へ出射された荷電粒子ビームは照射対象に照射される
ので、加速器100からの出射を制御することは、患部
への荷電粒子ビームの照射を制御することになる。
The control device 132 emits the charged particle beam from the pre-accelerator 98 to the accelerator 100, accelerates the charged particle beam orbiting the accelerator 100, emits the charged particle beam from the accelerator 100 to the rotary irradiation device 110, and performs rotary irradiation. A device for controlling the transport of a charged particle beam in device 110. Rotation irradiation device 11 from accelerator 100
Since the charged particle beam emitted to 0 irradiates the irradiation target, controlling the emission from the accelerator 100 controls the irradiation of the charged particle beam to the affected area.

【0033】まず、演算装置131の役割について説明
し、次に制御装置132による荷電粒子ビーム装置の運
転方法を説明する。
First, the role of the arithmetic unit 131 will be described, and then the method of operating the charged particle beam system by the control unit 132 will be described.

【0034】演算装置131は、オペレーターから患部
の形状,深さ,必要な照射線量R等の患部情報と散乱体
300の厚さや材料等の情報を入力される。演算装置1
31は、入力された患部情報と散乱体情報に基づいて、
ビーム径,照射領域,ビームの水平方向の照射点,電磁
石220,221に供給される電流の大きさ,患部に照
射される荷電粒子ビームのエネルギー,必要な線量など
を演算して求める。水平方向の照射点の間隔は、散乱体
300で拡大されたビームの径の半分程度以下にするこ
とが望ましい。
The arithmetic unit 131 receives information on the affected part such as the shape and depth of the affected part, the required irradiation dose R and the like and the information such as the thickness and material of the scatterer 300 from the operator. Arithmetic unit 1
31 is based on the input affected part information and scatterer information,
The beam diameter, the irradiation area, the irradiation point in the horizontal direction of the beam, the magnitude of the electric current supplied to the electromagnets 220 and 221, the energy of the charged particle beam irradiated to the affected area, and the required dose are calculated and obtained. It is desirable that the distance between the irradiation points in the horizontal direction be about half the diameter of the beam expanded by the scatterer 300 or less.

【0035】演算装置131を図5に示す。演算装置1
31の照射領域形成部133は、入力された患部情報に
基づいて、図6に示すように、患部を深さ方向の複数の
層Li(i=1,2…N)に分割する。エネルギー計算
部134は、それぞれの層の深さに応じて照射に適した
ビームエネルギーEiを求める。
The arithmetic unit 131 is shown in FIG. Arithmetic unit 1
The irradiation region forming unit 133 of 31 divides the affected part into a plurality of layers Li (i = 1, 2 ... N) in the depth direction based on the input affected part information, as shown in FIG. The energy calculation unit 134 calculates the beam energy Ei suitable for irradiation according to the depth of each layer.

【0036】照射領域形成部133は、さらに、各層L
iの形状に応じて、荷電粒子ビームを照射する複数の照
射領域Ai,j(i=1,2…N,j=1,2…M),照射
領域Ai,j の中心点Pi,j 、およびその座標(xij,y
ij)を定める。荷電粒子ビームの強度は空間的にガウス
分布をしているので、演算装置131は、荷電粒子ビー
ムの径に基づいて、照射領域Ai,j と隣接する照射領域
とが重なって均一な照射線量の領域を作るように、各照
射領域Ai,j の中心点Pi,j を定める。各中心点Pi,j
は、ビーム径の半分程度離れているようにする。
The irradiation region forming section 133 further includes layers L
A plurality of irradiation areas Ai, j (i = 1, 2 ... N, j = 1,2 ... M) for irradiating the charged particle beam according to the shape of i, a center point Pi, j of the irradiation area Ai, j, And its coordinates (xij, y
ij). Since the intensity of the charged particle beam has a spatially Gaussian distribution, the arithmetic unit 131 determines that the irradiation area Ai, j and the adjacent irradiation area are overlapped with each other based on the diameter of the charged particle beam to obtain a uniform irradiation dose. The center point Pi, j of each irradiation area Ai, j is determined so as to form an area. Each center point Pi, j
Are separated by about half the beam diameter.

【0037】照射線量計算部135は、必要な照射線量
Rに基づいて各中心点Pi,j の目標照射線量Rijを求め
る。
The irradiation dose calculation unit 135 obtains the target irradiation dose Rij at each center point Pi, j based on the required irradiation dose R.

【0038】電磁石電流計算136は、中心点Pi,j と
荷電粒子ビームの中心と合わせるために、電磁石22
0,221に供給される電流IXij,IYijを定める。
The electromagnet current calculation 136 uses the electromagnet 22 to adjust the center point Pi, j to the center of the charged particle beam.
The currents IXij and IYij supplied to 0 and 221 are determined.

【0039】演算装置131は、各層Liにおけるビー
ムエネルギーEi,各照射領域Ai,j ,中心点Pi,j ,
中心点Pi,j の座標(xij,yij),目標照射線量Ri
j,電流IXij,IYijを制御装置132に出力する。
The arithmetic unit 131 calculates the beam energy Ei in each layer Li, each irradiation area Ai, j, the center point Pi, j,
Coordinates (xij, yij) of center point Pi, j, target irradiation dose Ri
It outputs j, currents IXij and IYij to the controller 132.

【0040】本実施例の荷電粒子ビーム装置の運転方法
を図7に示す。
FIG. 7 shows a method of operating the charged particle beam system of this embodiment.

【0041】(1)制御装置132は、加速器100か
ら回転照射装置110に出射される荷電粒子ビームを照
射対象である患部まで輸送するために、4極電磁石15
0および偏向電磁石151に電流を供給するように、電
源装置170を制御する。
(1) The control device 132 transports the charged particle beam emitted from the accelerator 100 to the rotary irradiation device 110 to the affected area to be irradiated, so that the quadrupole electromagnet 15 is used.
The power supply device 170 is controlled so as to supply a current to the zero and the deflection electromagnet 151.

【0042】(2)制御装置132は、前段加速器98
が荷電粒子ビームを出射するように、前段加速器98を
制御する。
(2) The controller 132 uses the pre-stage accelerator 98.
Controls the pre-accelerator 98 so that the beam emits a charged particle beam.

【0043】(3)制御装置132は、周回する荷電粒
子ビームをエネルギーEiまで加速するために、偏向電
磁石146,4極電磁石145に電流を供給するよう
に、そして、高周波加速空胴147に電力を供給するよ
うに、加速器用電源装置165を制御する。
(3) The control device 132 supplies current to the deflection electromagnets 146 and quadrupole electromagnets 145 in order to accelerate the orbiting charged particle beam to the energy Ei, and powers the high frequency acceleration cavity 147. The accelerator power supply device 165 is controlled so that the power is supplied.

【0044】(4)周回する荷電粒子ビームがエネルギ
ーEiまで加速されたら、制御装置132は、周回する
荷電粒子ビームのベータトロン振動を共鳴状態にするた
めに、4極電磁石145、および多極電磁石11に電流
を供給するように、加速器用電源装置165を制御す
る。
(4) When the orbiting charged particle beam is accelerated to the energy Ei, the controller 132 causes the quadrupole electromagnet 145 and the multipole electromagnet to bring the betatron oscillation of the orbiting charged particle beam into resonance. The power supply device for accelerator 165 is controlled so as to supply a current to the power supply 11.

【0045】4極電磁石145、および多極電磁石11
に電流が供給されると、出射のための共鳴の安定限界が
発生し、安定限界の外側に移動した周回荷電粒子ビーム
は、ベータトロン振動が共鳴状態になる。
4-pole electromagnet 145 and multi-pole electromagnet 11
When a current is supplied to the beam, a stability limit of resonance for emission occurs, and the orbital charged particle beam moved outside the stability limit has a betatron oscillation in a resonance state.

【0046】(5)制御装置132は、荷電粒子ビーム
の中心と中心点Pi,j とを合わせるために、電磁石22
0,221に電流IXij,IYijを供給するように、電
源装置160を制御する。
(5) The control device 132 controls the electromagnet 22 to match the center of the charged particle beam with the center point Pi, j.
The power supply device 160 is controlled so as to supply the currents IXij and IYij to 0 and 221.

【0047】(6)制御装置132は、目標照射線量R
ijと線量モニタ301で測定された中心点Pi,j の照射
線量を比較する。
(6) The controller 132 controls the target irradiation dose R
ij is compared with the irradiation dose of the center point Pi, j measured by the dose monitor 301.

【0048】(7)中心点Pi,j の照射線量が目標照射
線量Rijに達していない場合は、制御装置132は、加
速器100から回転照射装置110に出射を開始するた
めに、出射用高周波印加装置120に電力を供給するよ
うに、出射用高周波電源166を制御する。
(7) When the irradiation dose at the center point Pi, j does not reach the target irradiation dose Rij, the control device 132 applies the extraction high frequency to start the extraction from the accelerator 100 to the rotary irradiation device 110. The extraction high frequency power supply 166 is controlled so as to supply power to the device 120.

【0049】出射用高周波印加装置120に電力が供給
されると、周回する荷電粒子ビームに高周波電磁界が印
加され、周回する荷電粒子ビームのベータトロン振動振
幅が増加する。ベータトロン振動振幅が増加して、ベー
タトロン振動の共鳴の安定限界を超えると荷電粒子ビー
ムは、加速器100から回転照射装置110へ出射され
る。回転照射装置110において、荷電粒子ビームは照
射領域Ai,j に照射される。
When power is supplied to the extraction high-frequency applying device 120, a high-frequency electromagnetic field is applied to the orbiting charged particle beam, and the betatron oscillation amplitude of the orbiting charged particle beam increases. When the betatron oscillation amplitude increases and exceeds the resonance stability limit of the betatron oscillation, the charged particle beam is emitted from the accelerator 100 to the rotary irradiation device 110. In the rotating irradiation device 110, the irradiation area Ai, j is irradiated with the charged particle beam.

【0050】(8)制御装置132は、目標照射線量R
ijと線量モニタ301で測定された中心点Pi,j の照射
線量を比較する。中心点Pi,j の照射線量が目標照射線
量Rijに達していない場合は出射を続ける。
(8) The controller 132 controls the target irradiation dose R
ij is compared with the irradiation dose of the center point Pi, j measured by the dose monitor 301. When the irradiation dose at the central point Pi, j does not reach the target irradiation dose Rij, the extraction is continued.

【0051】(9)制御装置132は、中心点Pi,j の
照射線量が目標照射線量Rijに達していれば出射を停止
するように、出射用高周波電源166を制御する。そし
て次の照射領域Ai,j+1 の中心点Pi,j+1 に荷電粒子ビ
ームの中心を合わせるように電源装置160を制御す
る。
(9) The controller 132 controls the extraction high-frequency power source 166 so that the extraction is stopped when the irradiation dose at the central point Pi, j reaches the target irradiation dose Rij. Then, the power supply device 160 is controlled so that the center of the charged particle beam is aligned with the center point Pi, j + 1 of the next irradiation area Ai, j + 1.

【0052】(10)照射領域Ai,j の照射から照射領
域Ai,j+1 の照射へ移る際に、加速器100を周回して
いるビームを利用できる場合は、(5)からの運転を行
い、ビーム量,出射時間が不足する場合は、荷電粒子ビ
ームを補給するために(2)からの運転を行う。
(10) When the beam circling the accelerator 100 can be used when the irradiation of the irradiation area Ai, j is changed to the irradiation of the irradiation area Ai, j + 1, the operation from (5) is performed. If the beam amount and the extraction time are insufficient, the operation from (2) is performed to replenish the charged particle beam.

【0053】(11)層Liの全ての照射領域Ai,j
で、照射線量が目標値に達したら、次の層Li+1 につい
て、(1)からの運転を行い、層Liの場合と同様に全
ての照射領域Ai+1,jを照射する。患部の全ての層Li
を照射したら、荷電粒子ビーム装置の運転を終了する。
(11) All irradiation areas Ai, j of the layer Li
Then, when the irradiation dose reaches the target value, the operation from (1) is performed for the next layer Li + 1, and all the irradiation regions Ai + 1, j are irradiated as in the case of the layer Li. All layers of the affected area Li
After irradiating, the operation of the charged particle beam system is terminated.

【0054】実施例によれば、患部の層LIを均一な照
射線量で照射できる。患部の層LIの境界の外側にでき
る不均一な照射領域をコリメータ225で切り取るの
で、患部の形状に合った荷電粒子ビームの照射を行うこ
とができる。また、切り取られる領域は、従来の円形に
荷電粒子ビームを走査する場合に比べて小さいので、少
ないビーム損失で治療照射を行える。また、荷電粒子ビ
ームの照射位置設定を2台の電磁石で行っているが、患
者ベッド112を移動できる構造とし、制御装置132
から制御して照射位置を設定するようにしてもよい。
According to the embodiment, the affected layer LI can be irradiated with a uniform irradiation dose. Since the non-uniform irradiation region formed outside the boundary of the layer LI of the affected area is cut out by the collimator 225, it is possible to perform irradiation with the charged particle beam that matches the shape of the affected area. In addition, since the region to be cut out is smaller than that in the case of scanning the charged particle beam in the conventional circular shape, the treatment irradiation can be performed with a small beam loss. Further, although the irradiation position of the charged particle beam is set by two electromagnets, the patient bed 112 is structured to be movable, and the control device 132 is used.
The irradiation position may be set by controlling from.

【0055】また、散乱体300を使用しないと、照射
される荷電粒子ビームの径は小さいので、均一な照射強
度分布を得るためには照射位置間隔を極めて小さくとる
必要が生じ、治療計画及び照射制御が極めて複雑にな
る。本実施例では、散乱体300の使用により、荷電粒子
ビームは、概略ガウス分布になるとともに、ビーム径を
適切な大きさに増加できるため、照射位置間隔を極めて
小さくとることなく、均一な照射線量分布を実現でき
る。
If the scatterer 300 is not used, the diameter of the charged particle beam to be irradiated is small. Therefore, it is necessary to make the irradiation position interval extremely small in order to obtain a uniform irradiation intensity distribution. Control becomes extremely complicated. In the present embodiment, by using the scatterer 300, the charged particle beam has a substantially Gaussian distribution and the beam diameter can be increased to an appropriate size. Therefore, the irradiation position interval is not extremely small, and the irradiation dose is uniform. Distribution can be realized.

【0056】以上述べたように、本実施例の荷電粒子ビ
ーム装置は、荷電粒子ビームの損失を低減して、均一な
照射野を形成することができる。
As described above, the charged particle beam system of this embodiment can reduce the loss of the charged particle beam and form a uniform irradiation field.

【0057】また、本実施例によれば、照射目標が複雑
な形状をしている場合にも、精度よく患部を照射でき
る。また、照射線量が目標に達するまで照射を継続する
ため、ビーム強度が時間的に変化した場合でも、患部に
ビームの密度を一様に照射できる。
Further, according to the present embodiment, even when the irradiation target has a complicated shape, the affected area can be irradiated with high accuracy. Further, since the irradiation is continued until the irradiation dose reaches the target, even if the beam intensity changes with time, the affected area can be uniformly irradiated with the beam density.

【0058】本実施例では、加速器にシンクロトロンを
使用したが、図8に示すように、加速器にサイクロトロ
ン172を使用することもできる。サイクロトロン17
2からのビームの出射,停止は、制御装置132からの
信号により偏向器175用の偏向器電源174を制御
し、イオン源173からの荷電粒子ビームの供給と停止
により行う。
In this embodiment, the synchrotron is used as the accelerator, but the cyclotron 172 may be used as the accelerator as shown in FIG. Cyclotron 17
The emission and the stop of the beam from No. 2 are performed by controlling the deflector power supply 174 for the deflector 175 by a signal from the control device 132 and supplying and stopping the charged particle beam from the ion source 173.

【0059】(実施例2) 次に、本発明の第2の実施例を説明する。本実施例の機
器構成は、第1の実施例と同様である。ただし、本実施
例では、患部の各層Liの照射領域をx方向には分割せ
ず、図9に示すように、y方向にのみ分割する。すなわ
ち、照射領域Ai,j はx方向に広い。照射領域Ai,j を
照射するときは、電磁石220がつくる磁場の強度を変
化させて、荷電粒子ビームをx方向に走査して照射す
る。
(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described. The device configuration of this embodiment is similar to that of the first embodiment. However, in this embodiment, the irradiation region of each layer Li of the affected area is not divided in the x direction, but is divided only in the y direction as shown in FIG. That is, the irradiation area Ai, j is wide in the x direction. When irradiating the irradiation area Ai, j, the intensity of the magnetic field generated by the electromagnet 220 is changed, and the charged particle beam is scanned and irradiated in the x direction.

【0060】演算装置131は、荷電粒子ビームの径に
基づいて、照射領域Ai,j と隣接する照射領域とが重な
って均一な照射線量の領域を作るように、各照射領域A
i,jの中心点Pi,j を定める。各中心点Pi,j は、ビー
ム径の半分程度離れているようにする。
Based on the diameter of the charged particle beam, the arithmetic unit 131 overlaps the irradiation area Ai, j with the adjacent irradiation area to form a uniform irradiation dose area for each irradiation area Ai.
The center point Pi, j of i, j is determined. The center points Pi, j should be separated by about half the beam diameter.

【0061】そして、演算装置131は、各照射領域A
i,j のx方向の広がりに基づいて、電磁石220の磁場
強度を変化させる大きさΔIXijを求める。そして、実
施例1の場合と同様に、各層Liにおけるビームエネル
ギーEi,各照射領域Ai,jとその中心点Pi,j(xij,
yij),目標照射線量Rij,電流IXij,IYijを求
め、これらとΔIXij を制御装置132に出力する。
Then, the arithmetic unit 131 determines that each irradiation area A
The magnitude ΔIXij for changing the magnetic field strength of the electromagnet 220 is obtained based on the spread of i, j in the x direction. Then, as in the case of the first embodiment, the beam energy Ei of each layer Li, each irradiation area Ai, j and its center point Pi, j (xij,
yij), target irradiation dose Rij, currents IXij and IYij, and these and ΔIXij are output to the controller 132.

【0062】本実施例の荷電粒子ビーム装置の運転方法
を図10に示す。(7)以外は第1の実施例と同じであ
る。
A method of operating the charged particle beam system of this embodiment is shown in FIG. Except for (7), it is the same as the first embodiment.

【0063】(7)で、制御装置132は、加速器10
0から回転照射装置110に出射を開始するために、出
射用高周波印加装置120に電力を供給するように、出
射用高周波電源166を制御するとともに、荷電粒子ビ
ームをx方向に走査して照射するために電磁石220の
電流IXij がΔIXij の範囲で変化するように、電源
装置160を制御する。
At (7), the controller 132 controls the accelerator 10
In order to start emission from the rotary irradiation device 110 from 0, the extraction high frequency power source 166 is controlled so as to supply power to the extraction high frequency application device 120, and the charged particle beam is scanned and irradiated in the x direction. Therefore, the power supply device 160 is controlled so that the current IXij of the electromagnet 220 changes within the range of ΔIXij.

【0064】本実施例では、照射領域Ai,j を照射する
ときに、電磁石220がつくる磁場の強度を変化させ
て、荷電粒子ビームをx方向に走査して照射するが、電
磁石221がつくる磁場の強度を変化させて、荷電粒子
ビームをy方向に走査して照射するようにしてもよい。
In this embodiment, when the irradiation area Ai, j is irradiated, the intensity of the magnetic field generated by the electromagnet 220 is changed to scan the charged particle beam in the x direction for irradiation, but the magnetic field generated by the electromagnet 221 is used. Of the charged particle beam may be scanned in the y direction to irradiate the charged particle beam.

【0065】本実施例によれば、第1の実施例と同様の
効果が得られるとともに、y方向(またはx方向)のみ
で荷電粒子ビームの出射と停止の切り替えが行われるの
で、第1の実施例よりも照射時間を短縮できる。
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the switching between the emission and the stop of the charged particle beam is performed only in the y direction (or the x direction). The irradiation time can be shortened as compared with the embodiment.

【0066】(実施例3) 次に、本発明の第3の実施例を説明する。本実施例で
は、図1と同じ構成の荷電粒子ビーム装置を用いるが、
照射ノズル111の構成とその制御装置132が異な
る。図11に本実施例の照射ノズル111を示す。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a charged particle beam device having the same configuration as in FIG. 1 is used,
The configuration of the irradiation nozzle 111 and its control device 132 are different. FIG. 11 shows the irradiation nozzle 111 of this embodiment.

【0067】本実施例では、散乱体300を、第1の実
施例よりも薄くする。散乱体300で拡大された荷電粒
子ビームの径は、第1の実施例の場合に比べて小さくな
るので、照射領域Ai,j の数は増加する。一方、ビーム
の径の広がりは小さいので、実施例1で使用した患者コ
リメータを使用しない。また、同様に、実施例1に比べ
てビーム径が小さくなるため、第1の実施例で使用した
リッジフィルタ及びボーラスを使用しない。
In this embodiment, the scatterer 300 is made thinner than in the first embodiment. Since the diameter of the charged particle beam expanded by the scatterer 300 is smaller than that in the first embodiment, the number of irradiation areas Ai, j increases. On the other hand, since the spread of the beam diameter is small, the patient collimator used in the first embodiment is not used. Similarly, since the beam diameter is smaller than that of the first embodiment, the ridge filter and the bolus used in the first embodiment are not used.

【0068】また、第1の実施例では、加速器100に
おいて荷電粒子ビームのエネルギーをEiにしている
が、本実施例では、制御装置132が加速器100から
のビーム出射を停止中にレンジシフタ222の厚さを変
更することによって、荷電粒子ビームのエネルギーをE
iにする。
Further, in the first embodiment, the energy of the charged particle beam in the accelerator 100 is set to Ei, but in the present embodiment, the thickness of the range shifter 222 is stopped while the controller 132 is stopping the beam emission from the accelerator 100. The energy of the charged particle beam by changing the
i.

【0069】本実施例の荷電粒子ビーム装置の運転方法
を図12に示す。(3)および(4)以外は第1の実施例
と同じである。
FIG. 12 shows the method of operating the charged particle beam system of this embodiment. Except for (3) and (4), it is the same as the first embodiment.

【0070】(3)制御装置132は、各層のビームエ
ネルギーEiよりも大きい定格エネルギーEまで周回す
る荷電粒子ビームを加速するために、偏向電磁石14
6,4極電磁石145に電流を供給するように、そし
て、高周波加速空胴147に電力を供給するように、加
速器用電源装置165を制御する。そして、定格エネル
ギーEをビームをエネルギーEiまで低減するように、
レンジシフタ222の厚さを調整する。
(3) The control unit 132 accelerates the charged particle beam that orbits to the rated energy E larger than the beam energy Ei of each layer in order to accelerate the deflection electromagnet 14.
The power supply device for accelerator 165 is controlled so as to supply a current to the 6, 4-pole electromagnet 145 and supply power to the high-frequency acceleration cavity 147. Then, in order to reduce the rated energy E to the energy Ei of the beam,
The thickness of the range shifter 222 is adjusted.

【0071】(4)周回する荷電粒子ビームがエネルギ
ーEまで加速されたら、制御装置132は、周回する荷電
粒子ビームのベータトロン振動を共鳴状態にするため
に、4極電磁石145、および多極電磁石11に電流を
供給するように、加速器用電源装置165を制御する。
(4) When the orbiting charged particle beam is accelerated to the energy E, the control device 132 sets the quadrupole electromagnet 145 and the multipole electromagnet to bring the betatron oscillation of the orbiting charged particle beam into resonance. The power supply device for accelerator 165 is controlled so as to supply a current to the power supply 11.

【0072】以上述べたように、本実施例の荷電粒子ビ
ーム装置は、荷電粒子ビームの損失を少なくして、均一
な照射野を形成することができる。また、患者毎のコリ
メータやボーラスを使用しないで患部を精度良く照射で
きる。
As described above, the charged particle beam system of this embodiment can reduce the loss of the charged particle beam and form a uniform irradiation field. Further, the affected area can be accurately irradiated without using a collimator or bolus for each patient.

【0073】本実施例では、レンジシフタの厚さを一定
にして照射深さ一定の状態で照射位置設定用の電磁石2
20,221の強度を繰り返し変更して照射し、ある深
さの層を照射した後レンジシフタの厚さを変えて同様の
手順を繰り返しているが、荷電粒子ビームの進行方向に
平行に仮想的な層の分割を行い、電磁石220,221の
強度を一定にした状態で、照射,停止その後レンジシフ
タの厚さを変更して照射手順を行い、ある層の照射を終
えた後、電磁石220,221の強度を変更する方法で
も同様の照射治療を行える。
In the present embodiment, the electromagnet 2 for setting the irradiation position is set in a state where the thickness of the range shifter is constant and the irradiation depth is constant.
The irradiation is performed by repeatedly changing the intensities of 20, 221 to irradiate a layer having a certain depth, and then the same procedure is repeated by changing the thickness of the range shifter. After the layers are divided and the intensity of the electromagnets 220 and 221 is kept constant, the irradiation is stopped and then the range shifter thickness is changed to perform the irradiation procedure. Similar irradiation treatment can be performed by changing the intensity.

【0074】(実施例4) 次に、本発明の第4の実施例を説明する。本実施例の機
器構成を図13に示す。機器構成が第1の実施例と異な
る点は、患者の体の動きを検出する動き検出器250を
設けている点と、荷電粒子ビームを照射装置へ輸送する
ビーム輸送系171に、荷電粒子ビームの輸送と停止を
切り替える切り替え電磁石177とその電源176を設
けていることで、その他の構成は、第1の実施例1と同
一である。ただし、電源176は、故障して電流が流れ
ないときは、ビームが患者に照射されないようにしてお
き、電流が正常に加えられたときのみ照射されるように
しておく。
Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The device configuration of this embodiment is shown in FIG. The device configuration differs from that of the first embodiment in that a motion detector 250 for detecting the motion of the body of the patient is provided, and a beam transport system 171 for transporting the charged particle beam to the irradiation device has a charged particle beam. Since the switching electromagnet 177 and the power supply 176 for switching between the transportation and the stop are provided, the other configuration is the same as that of the first embodiment. However, the power source 176 is arranged so that the patient is not irradiated with the beam when a failure occurs and current does not flow, and is irradiated only when the current is normally applied.

【0075】動き検出器250は、体表面に設置した歪
み検出装置でも良いし、あるいは、カメラで患者の動き
を検出する装置でも良い。この動き検出器250からの
信号により、患者の体の動きを検出し、体の動きが少な
い時のみ、患者へビームを照射する信号を出射用高周波
電源166とビーム輸送系の切り替え電磁石177の電
源176に送る。前記信号がビーム照射可である時の
み、出射用高周波電源166から荷電粒子ビームに高周
波を加え、さらに、電源176からビーム輸送系の切り
替え電磁石177に電流を加えて荷電粒子ビームが回転
照射装置110へ供給されるようにする。この時の運転
方法を図14に示す。運転方法の(7)および(9)以
外は第1の実施例と同じである。
The motion detector 250 may be a strain detecting device installed on the body surface, or may be a device for detecting the patient's motion with a camera. The signal from the motion detector 250 detects the movement of the patient's body, and outputs a signal for emitting a beam to the patient only when the movement of the body is small. Send to 176. Only when the signal is beam irradiation possible, a high frequency power is applied to the charged particle beam from the extraction high frequency power source 166, and a current is applied from the power source 176 to the beam transfer system switching electromagnet 177 to rotate the charged particle beam 110. To be supplied to. The operating method at this time is shown in FIG. Except for the operating methods (7) and (9), the operation is the same as in the first embodiment.

【0076】(7)では、中心点Pi,j の照射線量が目
標照射線量Rijに達せず、かつ、動き検出器250から
の信号で、患者が静止していると判断される場合は、制
御装置132は、加速器100から回転照射装置110
に出射を開始するために、出射用高周波印加装置120
に電力を供給するように、出射用高周波電源166を制
御し、同時に、荷電粒子ビーム輸送系の切り替え電磁石
177に電源176から電流を加える。ただし、動き検
出器250からの信号で、患者が静止していないと判断
される場合は、出射用高周波電源166と荷電粒子ビー
ム輸送系の切り替え電磁石177の電源を制御して、荷
電粒子ビームの回転照射装置110への供給を停止す
る。
In (7), when the irradiation dose at the center point Pi, j does not reach the target irradiation dose Rij and the signal from the motion detector 250 determines that the patient is stationary, the control is performed. The device 132 includes the accelerator 100 to the rotary irradiation device 110.
In order to start emission to the
The high frequency power source for extraction 166 is controlled so as to supply electric power to the power source, and at the same time, a current is applied from the power source 176 to the switching electromagnet 177 of the charged particle beam transport system. However, when the signal from the motion detector 250 determines that the patient is not stationary, the power of the extraction high frequency power source 166 and the charged particle beam transport system switching electromagnet 177 is controlled to control the charged particle beam. The supply to the rotary irradiation device 110 is stopped.

【0077】(9)では、制御装置132は、中心点P
i,j の照射線量が目標照射線量Rijに達していれば、出
射を停止するように、出射用高周波電源166を制御す
るとともに、ビーム輸送系の切り替え電磁石177の電
流を止めて、荷電粒子ビームの回転照射装置110への
供給を停止する。そして次の照射領域Ai,j+1 の中心点
Pi,j+1 に荷電粒子ビームの中心を合わせるように電源
装置160を制御する。
In (9), the control unit 132 determines that the center point P
When the irradiation dose of i, j reaches the target irradiation dose Rij, the high-frequency power source 166 for extraction is controlled so as to stop the extraction, and the current of the switching electromagnet 177 of the beam transport system is stopped to charge the charged particle beam. Supply to the rotary irradiation device 110 is stopped. Then, the power supply device 160 is controlled so that the center of the charged particle beam is aligned with the center point Pi, j + 1 of the next irradiation area Ai, j + 1.

【0078】本実施例によれば、第1の実施例と同様の
効果が得られるとともに、照射も切り替えが2つの切り
替え手段によって行われるから、より安全性が高い。ま
た、患部がほぼ静止している時に荷電粒子ビームを照射
するので、照射対象を精度良く照射することができる。
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the irradiation can be switched by two switching means, so that the safety is higher. Further, since the charged particle beam is irradiated when the affected part is almost stationary, the irradiation target can be accurately irradiated.

【0079】(実施例5) 次に、本発明の第5の実施例を説明する。本実施例の機
器構成を図15に示す。機器構成が第1の実施例と異な
る点は、加速器からのビーム出射にキッカー電磁石12
1を使う点である。患部の領域分けは実施例1と同様に
図6のように行う。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The device configuration of this embodiment is shown in FIG. The device configuration is different from that of the first embodiment in that the kicker electromagnet 12 is used for beam emission from the accelerator.
The point is to use 1. Region division of the affected area is performed as shown in FIG. 6 as in the first embodiment.

【0080】キッカー電磁石121はキッカー電磁石の
電源167からパルス励磁される。制御装置132から
の信号により電源167からキッカー電磁石121にパ
ルス電流を供給されると、キッカー電磁石121はビー
ムが周回軌道を1周する程度の時間励磁されて、周回す
る荷電粒子ビームに磁場を与える。周回する荷電粒子ビ
ームは、キッカー電磁石121から磁場を与えられると
直ちに周回軌道から離れて輸送系171へ出射される。
ビームが周回軌道を1周する程度の時間,ビームに磁場
を与えるので、加速器を周回する荷電粒子はこの時間で
すべて出射される。従って、キッカー電磁石121を1
回パルス励磁すると、ビーム出射は終了する。本実施例
は、ビームが周回軌道を1周する程度の短い時間に出射
されるビームを、連続して利用する場合に適している。
The kicker electromagnet 121 is pulse-excited from the power source 167 of the kicker electromagnet. When a pulse current is supplied from the power supply 167 to the kicker electromagnet 121 by the signal from the control device 132, the kicker electromagnet 121 is excited for a time such that the beam makes one round orbit, and gives a magnetic field to the orbiting charged particle beam. . The orbiting charged particle beam is separated from the orbit and immediately emitted to the transport system 171 when a magnetic field is applied from the kicker electromagnet 121.
Since a magnetic field is applied to the beam for a time such that the beam makes one round orbit, the charged particles that orbit the accelerator are all emitted during this time. Therefore, set the kicker electromagnet 121 to 1
When the pulse excitation is performed twice, the beam emission ends. The present embodiment is suitable for continuously using a beam emitted in a short time such that the beam makes one round orbit.

【0081】本実施例での運転方法を図16に示す。
(1)で、制御装置132からの信号により、エネルギ
ーEiの荷電粒子ビームを輸送できるように回転照射装
置110の電磁石の励磁量を設定した後、(2)から
(5)で、前段加速器98からの加速器100へのビー
ム入射,周回する荷電粒子ビームの加速、およびキッカ
ー電磁石121を励磁しての出射を繰り返す。(6)で
各部分領域Ai,j について所定線量に達していないと判
断される場合は、さらにビームの入射,加速、および出
射を繰り返す。そして、(6)で部分領域Ai,j につい
て所定線量を照射した後、制御装置132からの信号に
より、(4)でビーム照射位置設定用電磁石220,2
21の電流IXij,IYijを変化させ、照射位置を変更
する。そして、(7)で層Liの照射を終了したと判断
される場合は、(8)で照射層を変えて全ての層を終了
するまで、ビームの入射,加速,出射を繰り返す。
FIG. 16 shows the operation method in this embodiment.
In (1), the excitation amount of the electromagnet of the rotary irradiation device 110 is set by the signal from the control device 132 so that the charged particle beam of energy Ei can be transported. Then, in (2) to (5), the pre-stage accelerator 98 is set. Beam injection to the accelerator 100, acceleration of the orbiting charged particle beam, and excitation by the kicker electromagnet 121 and emission thereof are repeated. When it is determined in (6) that the predetermined dose has not been reached for each partial area Ai, j, the beam incidence, acceleration, and emission are further repeated. Then, after irradiating the partial area Ai, j with a predetermined dose in (6), the beam irradiation position setting electromagnets 220, 2 are responsive to a signal from the controller 132 in (4).
The currents IXij and IYij of 21 are changed to change the irradiation position. Then, when it is determined in (7) that the irradiation of the layer Li is completed, the irradiation, acceleration, and emission of the beam are repeated until the irradiation layer is changed in (8) and all layers are completed.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明によれば、照射対象には照射位置
ごとに荷電粒子ビームが照射されるので、照射対象の全
域を覆うように散乱体で荷電粒子ビームを拡大する場合
に比べて、照射対象の周りにできる不均一な照射領域を
小さくでき、荷電粒子ビームの損失を低減できる。ま
た、散乱体で拡大された荷電粒子ビームの径が大きくな
っているので、その荷電粒子ビームで複数の照射位置を
照射する際、照射位置の変更回数が少なく、制御が簡単
である。更には、放射線モニタで測定されたある照射位
置に対する線量が目標線量に達した場合に、加速器から
の荷電粒子ビームの出射を停止させて照射位置の変更を
行うために、荷電粒子ビームの強度が時間的に変化した
場合でも、各照射位置に荷電粒子ビームの密度を一様に
照射できる。
According to the present invention, the irradiation target is irradiated with the charged particle beam at each irradiation position. Therefore, compared with the case where the charged particle beam is expanded by a scatterer so as to cover the entire irradiation target, The non-uniform irradiation area around the irradiation target can be reduced, and the loss of the charged particle beam can be reduced. In addition, since the diameter of the charged particle beam expanded by the scatterer is large, when irradiating a plurality of irradiation positions with the charged particle beam, the number of times the irradiation position is changed is small and control is simple. Furthermore, when the dose for a certain irradiation position measured by the radiation monitor reaches the target dose, the emission of the charged particle beam from the accelerator is stopped and the irradiation position is changed. Even if it changes with time, the density of the charged particle beam can be uniformly applied to each irradiation position.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施例である荷電粒子ビーム装置を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a charged particle beam system according to a first embodiment.

【図2】散乱体で拡大されたビーム強度分布302を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing a beam intensity distribution 302 enlarged by a scatterer.

【図3】体内の深さとイオンビームの照射線量の関係の
例を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the depth inside the body and the irradiation dose of an ion beam.

【図4】実施例1の照射ノズル111を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an irradiation nozzle 111 according to the first embodiment.

【図5】演算装置131を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an arithmetic unit 131.

【図6】第1の実施例の患部の領域分けを示す図。FIG. 6 is a diagram showing area division of an affected area according to the first embodiment.

【図7】第1の実施例の運転の手順を示すフローチャー
トを示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a flowchart showing a procedure of operation of the first embodiment.

【図8】サイクロトロン172を使用した荷電粒子ビー
ム装置を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a charged particle beam device using a cyclotron 172.

【図9】第2の実施例の患部の領域分けを示す図。FIG. 9 is a diagram showing area division of an affected area according to a second embodiment.

【図10】第2の実施例の運転の手順を示すフローチャ
ートを示す図。
FIG. 10 is a view showing a flowchart showing a procedure of operation of the second embodiment.

【図11】第3の実施例の照射ノズル111を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an irradiation nozzle 111 according to a third embodiment.

【図12】第3の実施例の運転の手順を示すフローチャ
ートを示す図。
FIG. 12 is a view showing a flowchart showing a procedure of operation of the third embodiment.

【図13】第4の実施例の荷電粒子ビーム装置を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram showing a charged particle beam system according to a fourth example.

【図14】第4の実施例の荷電粒子ビーム装置の運転方
法を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a method of operating the charged particle beam system according to the fourth embodiment.

【図15】第5の実施例の荷電粒子ビーム装置を示す図
である。
FIG. 15 is a diagram showing a charged particle beam system according to a fifth example.

【図16】第5の実施例の運転の手順を示すフローチャ
ートを示す図。
FIG. 16 is a view showing a flowchart showing a procedure of operation of the fifth embodiment.

【図17】従来の荷電粒子ビーム装置の概略構成図。FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a conventional charged particle beam device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…多極電磁石、80…x方向走査電磁石、81…y
方向走査電磁石、82…荷電粒子ビーム、83,300
…散乱体、98…前段加速器、100…加速器、101
…治療室、110…回転照射装置、111…照射ノズ
ル、112…患者ベッド、120…出射用高周波印加装
置、121…キッカー電磁石、131…演算装置、13
2…制御装置、145,150…4極電磁石、146,
151…偏向電磁石、147…高周波加速空胴、16
0,170…電源装置、165…加速器用電源装置、1
67,176…電源、166…出射用高周波電源、17
1…ビーム輸送系、172…サイクロトロン、173…
イオン源、174…偏向器電源、175…偏向器、17
8…切り替え電磁石、220,221…電磁石、222
…レンジシフタ、223…リッジフィルタ、224…患
者ボーラス、225…コリメータ、250…動き検出
器、301…線量モニタ、302…拡大されたビーム強
度分布、303…照射線量。
11 ... Multi-pole electromagnet, 80 ... x-direction scanning electromagnet, 81 ... y
Directional scanning electromagnet, 82 ... Charged particle beam, 83, 300
... Scatterer, 98 ... Pre-accelerator, 100 ... Accelerator, 101
... treatment room, 110 ... rotational irradiation device, 111 ... irradiation nozzle, 112 ... patient bed, 120 ... radiation high-frequency applying device, 121 ... kicker electromagnet, 131 ... arithmetic device, 13
2 ... Control device, 145, 150 ... Quadrupole electromagnet, 146,
151 ... Bending electromagnet, 147 ... High-frequency acceleration cavity, 16
0,170 ... Power supply device, 165 ... Accelerator power supply device, 1
67, 176 ... Power source, 166 ... High frequency power source for emission, 17
1 ... Beam transport system, 172 ... Cyclotron, 173 ...
Ion source, 174 ... Deflector power supply, 175 ... Deflector, 17
8 ... switching electromagnets, 220, 221 ... electromagnets, 222
... range shifter, 223 ... ridge filter, 224 ... patient bolus, 225 ... collimator, 250 ... motion detector, 301 ... dose monitor, 302 ... expanded beam intensity distribution, 303 ... irradiation dose.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−303710(JP,A) 特開 平7−142351(JP,A) 特開 平7−275381(JP,A) 特開 平1−320073(JP,A) 特開 昭48−75291(JP,A) 実公 平5−40479(JP,Y2) 国際公開95/33519(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61N 5/10 G21K 5/04 ─────────────────────────────────────────────────── ───Continued from the front page (56) Reference JP-A-7-303710 (JP, A) JP-A-7-142351 (JP, A) JP-A-7-275381 (JP, A) JP-A-1- 320073 (JP, A) JP-A-48-75291 (JP, A) JP-A-5-40479 (JP, Y2) International publication 95/33519 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7) , DB name) A61N 5/10 G21K 5/04

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】加速された荷電粒子ビームを出射する加速
器と、照射対象である患部における荷電粒子ビームの複
数の照射位置を制御する電磁石、及び前記電磁石を通過
した前記荷電粒子ビームを拡大させる散乱体を有する照
射装置とを備えた荷電粒子ビーム装置であって、 前記照射装置に取り付けられ、前記散乱体で拡大された
前記荷電粒子ビームにより前記照射位置に照射される線
量を測定する放射線モニタと、 前記放射線モニタで測定されたある前記照射位置に対す
る線量が目標線量に達した場合に、前記加速器からの前
記荷電粒子ビームの出射を停止させ、前記荷電粒子ビー
ムの出射を停止した状態で前記電磁石を制御して前記荷
電粒子ビームの照射位置を他の前記照射位置に変更さ
せ、この変更後に、前記加速器からの荷電粒子ビームの
出射を開始させる制御装置とを備えたことを特徴とする
荷電粒子ビーム装置。
1. An accelerator for emitting an accelerated charged particle beam, an electromagnet for controlling a plurality of irradiation positions of the charged particle beam on an affected area to be irradiated, and a scattering for expanding the charged particle beam passing through the electromagnet. A charged particle beam device comprising an irradiation device having a body, the radiation monitor being attached to the irradiation device for measuring a dose irradiated to the irradiation position by the charged particle beam expanded by the scatterer, When the dose to the irradiation position measured by the radiation monitor reaches a target dose, the emission of the charged particle beam from the accelerator is stopped, and the electromagnet is stopped in the state of stopping the emission of the charged particle beam. To change the irradiation position of the charged particle beam to another irradiation position, and after this change, the charged particle beam from the accelerator is changed. A charged particle beam apparatus characterized by comprising a control device for starting the emission of the beam.
【請求項2】高周波電磁界を印加することにより荷電粒
子ビームを出射させる高周波印加装置を有する加速器
と、照射対象である患部における荷電粒子ビームの複数
の照射位置を制御する電磁石、及び前記電磁石を通過し
た前記荷電粒子ビームを拡大させる散乱体を有する照射
装置とを備えた荷電粒子ビーム装置であって、 前記照射装置に取り付けられ、前記散乱体で拡大された
前記荷電粒子ビームにより前記照射位置に照射される線
量を測定する放射線モニタと、 前記放射線モニタで測定されたある前記照射位置に対す
る線量が目標線量に達した場合に、前記高周波印加装置
による高周波電磁界の印加を停止させて前記加速器から
の前記荷電粒子ビームの出射を停止させ、前記荷電粒子
ビームの出射を停止した状態で前記電磁石を制御して前
記荷電粒子ビームの照射位置を他の前記照射位置に変更
させ、この変更後に、前記高周波印加装置による高周波
電磁界の印加を開始させて前記加速器からの荷電粒子ビ
ームの出射を開始させる制御装置とを備えたことを特徴
とする荷電粒子ビーム装置。
2. An accelerator having a high-frequency applying device for emitting a charged particle beam by applying a high-frequency electromagnetic field, an electromagnet for controlling a plurality of irradiation positions of the charged particle beam in an affected area to be irradiated, and the electromagnet. A charged particle beam device comprising: an irradiation device having a scatterer that expands the passed charged particle beam, wherein the charged particle beam is attached to the irradiation device and is expanded to the irradiation position by the charged particle beam expanded by the scatterer. A radiation monitor for measuring the dose to be irradiated, and when the dose to the certain irradiation position measured by the radiation monitor reaches the target dose, the application of the high-frequency electromagnetic field by the high-frequency applying device is stopped and the accelerator is used. Of the charged particle beam is stopped, and the electromagnet is controlled in a state where the charged particle beam is stopped. A control device for changing the irradiation position of the charged particle beam to another irradiation position, and after this change, starts the application of the high frequency electromagnetic field by the high frequency applying device to start the emission of the charged particle beam from the accelerator. A charged particle beam device comprising:
【請求項3】荷電粒子ビームを出射させるキッカー電磁
石を有する加速器と、照射対象である患部における荷電
粒子ビームの複数の照射位置を制御する電磁石、及び前
記電磁石を通過した前記荷電粒子ビームを拡大させる散
乱体を有する照射装置とを備えた荷電粒子ビーム装置で
あって、 前記照射装置に取り付けられ、前記散乱体で拡大された
前記荷電粒子ビームにより前記照射位置に照射される線
量を測定する放射線モニタと、 前記放射線モニタで測定されたある前記照射位置に対す
る線量が目標線量に達した場合に、前記加速器からの前
記荷電粒子ビームの出射を停止させ、前記荷電粒子ビー
ムの出射を停止した状態で前記電磁石を制御して前記荷
電粒子ビームの照射位置を他の前記照射位置に変更さ
せ、この変更後に、前記加速器からの荷電粒子ビームの
出射を開始させる制御装置とを備えたことを特徴とする
荷電粒子ビーム装置。
3. An accelerator having a kicker electromagnet that emits a charged particle beam, an electromagnet that controls a plurality of irradiation positions of the charged particle beam in an affected area that is an irradiation target, and the charged particle beam that has passed through the electromagnet is expanded. A charged particle beam device including an irradiation device having a scatterer, the radiation monitor being attached to the irradiation device, for measuring a dose irradiated to the irradiation position by the charged particle beam expanded by the scatterer. And, when the dose to the certain irradiation position measured by the radiation monitor reaches the target dose, the emission of the charged particle beam from the accelerator is stopped, and the emission of the charged particle beam is stopped. The irradiation position of the charged particle beam is changed to another irradiation position by controlling the electromagnet, and after the change, the irradiation position of the accelerator is changed. A charged particle beam apparatus characterized by comprising a control device for starting the extraction of the charged particle beam.
【請求項4】前記制御装置は前記荷電粒子ビームの照射
位置を前記拡大された荷電粒子ビームの径に基づいて定
められた前記照射位置に変更することを特徴とする請求
項1ないし請求項3のいずれかに記載の荷電粒子ビーム
装置。
4. The control device changes the irradiation position of the charged particle beam to the irradiation position determined based on the diameter of the expanded charged particle beam. The charged particle beam device according to any one of 1.
【請求項5】前記荷電粒子ビームのエネルギーを変化さ
せるエネルギー変化手段を有することを特徴とする請求
項1ないし請求項3のいずれかに記載の荷電粒子ビーム
装置。
5. The charged particle beam apparatus according to claim 1, further comprising energy changing means for changing the energy of the charged particle beam.
【請求項6】前記エネルギー変化手段は、前記照射装置
に設けられたことを特徴とする請求項5記載の荷電粒子
ビーム装置。
6. The charged particle beam device according to claim 5, wherein the energy changing means is provided in the irradiation device.
【請求項7】前記制御装置は、前記荷電粒子ビームの前
記照射位置が、深さ方向に分割された、前記患部におけ
る複数の層のうちの1つの前記層から他の前記層に移る
場合に、前記照射装置に設けられた前記エネルギー変化
手段を制御して前記荷電粒子ビームのエネルギーを変化
させる請求項6記載の荷電粒子ビーム装置。
7. The control device, when the irradiation position of the charged particle beam is moved from one of the plurality of layers in the affected area divided in the depth direction to the other layer 7. The charged particle beam device according to claim 6, wherein the energy changing means provided in the irradiation device is controlled to change the energy of the charged particle beam.
【請求項8】前記制御装置は、前記荷電粒子ビームの前
記照射位置が、深さ方向に分割された、前記患部におけ
る複数の層のうちの1つの前記層から他の前記層に移る
場合に、前記荷電粒子ビームのエネルギーを変えるため
に、前記加速器に設けられた4極電磁石及び偏向電磁石
に電流を供給する加速器用電源装置を制御する請求項2
または請求項3記載の荷電粒子ビーム装置。
8. The control device, when the irradiation position of the charged particle beam is moved from one of the plurality of layers in the affected area divided in the depth direction to the other layer. 3. A power supply device for an accelerator that supplies a current to a quadrupole electromagnet and a deflection electromagnet provided in the accelerator in order to change the energy of the charged particle beam.
Alternatively, the charged particle beam device according to claim 3.
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