JP3737098B2 - 粒子線出射装置、及び粒子線出射方法 - Google Patents
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Description
また、上述した目的を達成する本発明の特徴は、照射位置への荷電粒子ビームの照射開始からの経過時間に基づいて異常の発生を判定するとともに、患部の複数の層領域のそれぞれに設定された荷電粒子ビームの複数の照射位置のそれぞれに対して、1つの前記照射位置への前記荷電粒子ビームの照射を複数回行うことで各照射位置の照射量を複数回に分割して照射するように、荷電粒子ビーム走査装置を制御して前記荷電粒子ビームを移動させ、前記経過時間を、前記荷電粒子ビームの照射が前記複数回に分割して行われる前記1つの照射位置に対する1回ごとの荷電粒子ビーム照射における照射開始からの経過時間とした粒子線出射方法にある。
また、本発明は、制御装置が、照射位置への荷電粒子ビームの照射開始からの経過時間に基づいて異常の発生を判定するため、例えば、照射量検出装置の誤動作や故障発生、あるいは不適当な入力値により荷電粒子ビームの出射時間が異常に長くなろうとした場合でも、ある経過時間で出射を停止することができる。従って、標的への過照射防止を確実に図り、安全性をさらに向上することができる。
また、本発明によれば、モニタ異常あるいは入力エラー等による荷電粒子ビームの過照射防止を確実に図れる。
まず、治療計画装置140による治療計画作成について説明する。治療計画装置140は例えばパソコンによって構成され、図示を省略するが、操作者が操作入力可能な入力装置(例えばキーボード)、前記入力手段及び前記操作手段の入力結果に基づき所定の演算処理を行う演算装置(例えばCPU)、外部からの画像データの入力、及びその演算装置により作成した治療計画データの出力等の情報の入出力を行う入出力インターフェース、及び表示装置を有する。
図13は、スキャニングコントローラ41の機能的構成を詳細に表す機能ブロック図である。図13において、スキャニングコントローラ41は、照射量の検出に関わるものとして、プリセットカウンタ41a、記録カウンタ41b、及び最大線量カウンタを備えており、さらにこれらを制御するためのプリセットカウンタ制御部41A、記録カウンタ制御部41B、及び最大線量カウンタ制御部41Cを備えている。ここで、線量モニタ6Aは、公知のもので、ビームの通過によって電離した電荷量に応じてパルスを出力する方式である。線量モニタ6Aは、具体的には所定の微小電荷量ごとに1つのパルスを出力する。プリセットカウンタ41a及び記録カウンタ41bは、線量モニタ6Aから出力されるパルスの数をカウントすることによって照射量を求めるものである。
すなわち、位置モニタ6Bは、通常は、イオンビームの通過によって電離した電荷量をコンデンサーに蓄積し、スポット照射後にコンデンサに誘起された電圧を読み出す方式である。このコンデンサの容量は、最も照射量の多いスポットによる電離電荷量を許容できるように決められる。ここで、上記コンデンサは、その容量が小さいほど出力電圧が高くなって信号対雑音比(S/N比)が高くなり、位置計測分解能が高くできる。逆に、容量が大きくなるほど位置計測分解能が低くなるという特質を備えている。
通常、この種の粒子線出射装置においては、健全な細胞への被曝を極力防止し過不足のない正しい照射治療を行うために、イオンビームの照射量を測定する線量モニタが設置される。各スポットへの照射時には、各スポットごとの目標照射量が設定されており、線量モニタによる照射量の積算値がその目標値に達したら、加速器へビーム出射停止信号(ビーム停止指令)が出力され、加速器がこれに応じて荷電粒子ビームの出射を停止するようになっている。ここで、加速器は、ビーム停止指令が入力された後、若干の応答遅れが生じる可能性がある。本実施例に用いられるシンクロトロンの場合は、前段加速器から入射された低エネルギのイオンを周回させるとともに必要エネルギーまで加速し、その後、周回する高エネルギの荷電粒子ビームのベータトロン振動を共鳴状態にし、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、共鳴の安定限界を越えさせて出射する構成となっている。この結果、上記のようにしてビーム停止指令が入力されても、厳密には、直ちに荷電粒子ビームの出力が停止するのではなく、若干の応答遅れが生じる可能性がないとは言えない。
線量モニタ6Aは、機器である以上誤動作や故障の発生する可能性を完全になくすことは困難である。また、上記各スポットごとの目標照射量についても、通常は操作者が手作業で入力するか、あるいは入力値に基づき計算される値であるため、手作業入力または計算の段階で不適当な値を入力してしまう可能性も全くないとは言い切れない。また、目標照射量をデータベースから読み出して伝送する際に、伝送の段階で不適当な目標線量を入力してしまう可能性もある。
線量モニタ6Aによる照射量がその目標値に達したときにイオンビームの出力を停止させる機能は、その機能に係わる機器に万が一誤動作や故障が発生する可能性も全くないとは言い切れない。また、照射量データの設定に誤りが発生する可能性も全くないとは言い切れない。
本実施形態のスポットスキャニング照射は、標的の大きさが変わると、層内のスポット数が変わり、層内の全スポットを照射し終えるまでの時間が変わる。シンクロトロンの出射可能期間は、大きな標的を想定して長く設定しておくと、全層を照射し終わるまでに必要な時間が長く掛かり、患者に対する治療時間が長くなる。本実施形態においては、この点に鑑み、層内の全スポットを照射し終えた後、速やかに残ビーム減速指令を出力してシンクロトロン内のイオンビームを減速する。これにより、シンクロトロンの出射可能期間が終了される。したがって、シンクロトロンの出射可能期間は必要最小限に制御され、患者に対する治療時間を短くすることが出来る。
ができる。
4 ビーム輸送系
5A,B 走査電磁石(荷電粒子ビーム走査装置)
6A 線量モニタ(照射量検出装置)
12 シンクロトロン(加速器)
12A サイクロトロン(加速器)
15 照射装置
40 加速器・輸送系コントローラ
41 スキャニングコントローラ
100 中央制御装置
140 治療計画装置
Claims (4)
- 荷電粒子ビームを出射する加速器と、
荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記加速器から出射された荷電粒子ビームを出力する照射装置と、
前記照射装置からの前記荷電粒子ビームの出力を停止させ、前記荷電粒子ビームの出力を停止した状態で、前記荷電粒子ビーム走査装置を制御することにより荷電粒子ビームの照射位置を変更させ、この変更後に、前記照射装置からの前記荷電粒子ビームの出力を開始させ、かつ1つの前記照射位置への前記荷電粒子ビームの照射開始からの経過時間に基づいて異常の発生を判定する制御装置とを備え、
前記制御装置は、患部の複数の層領域のそれぞれに設定された荷電粒子ビームの複数の照射位置のそれぞれに対して、1つの前記照射位置への前記荷電粒子ビームの照射を複数回行うことで各照射位置の照射量を複数回に分割して照射するように、前記荷電粒子ビーム走査装置を制御して前記荷電粒子ビームを移動させ、
前記経過時間は、前記荷電粒子ビームの照射が前記複数回に分割して行われる前記1つの照射位置に対する1回ごとの荷電粒子ビーム照射における照射開始からの経過時間であることを特徴とする粒子線出射装置。 - 荷電粒子ビームを出射する加速器と、
荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記加速器から出射された荷電粒子ビームを出力する照射装置と、
前記照射装置からの前記荷電粒子ビームの出力を停止させ、前記荷電粒子ビームの出力を停止した状態で、前記荷電粒子ビーム走査装置を制御することにより荷電粒子ビームの照射位置を変更させ、この変更後に、前記照射装置からの前記荷電粒子ビームの出力を開始させ、かつ1つの前記照射位置への前記荷電粒子ビームの照射開始からの経過時間が設定時間を経過したときに、異常発生信号を出力する制御装置とを備え、
前記制御装置は、患部の複数の層領域のそれぞれに設定された荷電粒子ビームの複数の照射位置のそれぞれに対して、1つの前記照射位置への前記荷電粒子ビームの照射を複数回行うことで各照射位置の照射量を複数回に分割して照射するように、前記荷電粒子ビーム走査装置を制御して前記荷電粒子ビームを移動させ、
前記経過時間は、前記荷電粒子ビームの照射が前記複数回に分割して行われる前記1つの照射位置に対する1回ごとの荷電粒子ビーム照射における照射開始からの経過時間であることを特徴とする粒子線出射装置。 - 加速器から出射された荷電粒子ビームを、荷電粒子ビーム走査装置を有する照射装置から出射する粒子線出射方法において、
前記照射装置からの荷電粒子ビームの出射を停止し、この出射停止状態で、前記荷電粒子ビーム走査装置を制御することにより荷電粒子ビームの照射位置を変更し、この変更後に、前記照射装置からの荷電粒子ビームの出力を開始し、かつ、1つの前記照射位置への前記荷電粒子ビームの照射開始からの経過時間に基づいて異常の発生を判定するとともに、
患部の複数の層領域のそれぞれに設定された荷電粒子ビームの複数の照射位置のそれぞれに対して、1つの前記照射位置への前記荷電粒子ビームの照射を複数回行うことで各照射位置の照射量を複数回に分割して照射するように、前記荷電粒子ビーム走査装置を制御して前記荷電粒子ビームを移動させ、
前記経過時間を、前記荷電粒子ビームの照射が前記複数回に分割して行われる前記1つの照射位置に対する1回ごとの荷電粒子ビーム照射における照射開始からの経過時間としたことを特徴とする粒子線出射方法。 - 加速器から出射された荷電粒子ビームを、荷電粒子ビーム走査装置を有する照射装置から出射する粒子線出射方法において、
前記照射装置からの荷電粒子ビームの出射を停止し、この出射停止状態で、前記荷電粒子ビームの照射位置を変更するように前記荷電粒子ビーム走査装置を制御し、この変更後に、前記照射装置からの荷電粒子ビームの出射を開始し、かつ、1つの前記照射位置への前記荷電粒子ビームの照射開始からの経過時間が設定時間を経過したときに、異常発生信号を出力するとともに、
患部の複数の層領域のそれぞれに設定された荷電粒子ビームの複数の照射位置のそれぞれに対して、1つの前記照射位置への前記荷電粒子ビームの照射を複数回行うことで各照射位置の照射量を複数回に分割して照射するように、前記荷電粒子ビーム走査装置を制御して前記荷電粒子ビームを移動させ、
前記経過時間を、前記荷電粒子ビームの照射が前記複数回に分割して行われる前記1つの照射位置に対する1回ごとの荷電粒子ビーム照射における照射開始からの経過時間としたことを特徴とする粒子線出射方法。
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