JP4509218B1 - 粒子線照射装置 - Google Patents
粒子線照射装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4509218B1 JP4509218B1 JP2010500984A JP2010500984A JP4509218B1 JP 4509218 B1 JP4509218 B1 JP 4509218B1 JP 2010500984 A JP2010500984 A JP 2010500984A JP 2010500984 A JP2010500984 A JP 2010500984A JP 4509218 B1 JP4509218 B1 JP 4509218B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- irradiation
- particle beam
- target
- scanning
- charged particle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/08—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means
- G21K1/093—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means by magnetic means
-
- 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
- A61N5/103—Treatment planning systems
- A61N5/1031—Treatment planning systems using a specific method of dose optimization
-
- 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
- A61N5/1042—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy with spatial modulation of the radiation beam within the treatment head
- A61N5/1043—Scanning the radiation beam, e.g. spot scanning or raster scanning
-
- 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
- A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
- A61N2005/1087—Ions; Protons
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
【選択図】図6
Description
また、撮像中の照射ターゲットの移動又は変形の情報から前記目標照射位置座標を補正し、補正された前記目標照射位置座標から、多項式である前記X方向とY方向逆写像数式モデルによりそれぞれ前記X方向とY方向指令値を生成しているので、多項式により速く演算でき、そのため、前記照射ターゲットの移動又は変形に追従して、前記X方向とY方向スキャニング電磁石を制御して荷電粒子ビームを走査し照射対象に照射できる。
図6はこの発明の実施の形態1における走査式照射をする粒子線照射装置を示す構成図である。粒子線照射装置は、荷電粒子ビーム1を所望の運動エネルギーを有する荷電粒子ビーム1に加速する加速器11、荷電粒子ビーム1を輸送するビーム輸送ダクト2、荷電粒子ビーム1を走査するスキャニング電磁石(走査電磁石)3、ビームを取出すビーム取出し窓4、及び、スキャニング電磁石3へ指令値を送るスキャニング制御器10などから構成されている。ビーム輸送ダクト2を有するビーム輸送系には、偏向電磁石、ビームモニタ、遮蔽電磁石、ビームダンパ、照射路偏向電磁石などが設けられている。実施の形態1における粒子線照射装置は、スキャニング制御器10にビーム照射位置座標空間7からスキャニング電磁石指令値空間6への逆写像数式モデルを有するものである。換言すれば、スキャニング制御器10には目標ビーム照射位置座標に対して、それを実現するスキャニング電磁石3の指令値の推定値を生成する逆写像手段9を有している。
X方向スキャニング電磁石への指令値Ia(=電流値,ヒステリシスを考慮して補正計算した電流値や設定磁場強度等)。
Y方向スキャニング電磁石への指令値Ib(=電流値,ヒステリシスを考慮して補正計算した電流値や設定磁場強度等)。
加速器への運動エネルギー指令値Eb
以上のキャリブレーションにより多項式の各係数を求めた後、本照射を実施する。まずスキャニング電磁石3aへのビーム入射点がキャリブレーション時から変動していないことを、ビーム輸送ダクト1に設けられたビームモニタ(図示しない)により確認する。この時ビーム入射点が変動していることが認められた場合には、前記キャリブレーション手順を再度行い、各係数を再び求めればよい。
図11は実施の形態2における粒子線照射装置を示す構成図である。実施の形態1では、逆写像数式モデルを2入力2出力として捉えたが、実施の形態2では、図11,数式11(後述)に示すように、逆写像数式モデルを3入力3出力とした。以下の数式11に3入力3出力、最高次数=2の場合の目標照射位置座標からなる多項式モデルを示す。
X方向スキャニング電磁石への指令値Ia(=電流値,ヒステリシスを考慮して補正計算した電流値や設定磁場強度等)。
Y方向スキャニング電磁石への指令値Ib(=電流値,ヒステリシスを考慮して補正計算した電流値や設定磁場強度等)。
加速器への運動エネルギー指令値Eb
このように、スキャニング制御器10における逆写像数式モデルを3入力3出力としたので、スキャニング電磁石3への指令値と荷電粒子ビーム1の運動エネルギー指令値を一度に求めることができ、XYとZとの干渉項の影響をも考慮して指令値を生成するので、より高精度なビーム位置制御を実現できる。
図12は実施の形態3における粒子線照射装置を示す構成図である。31はビーム輸送系に設けられた最終偏向電磁石で、Y方向スキャニング電磁石3bより上流に配置され、荷電粒子ビームをA,B、C経路に偏向する。実施の形態1の図6では、スキャニング電磁石3が最下流にある単純な場合を示したが、スキャニング電磁石(スキャニング電磁石,ワブラー電磁石)の下流に偏向電磁石があるような場合や、偏向電磁石をうまく利用してスキャニング電磁石を省略したものがある。かような構成例にもこの発明を適用することができ、むしろ、これらの場合は、指令値座標空間6からビーム照射位置座標空間7への正写像がより複雑になるため、この発明の効果は大きい。
図13は実施の形態4における動く臓器に対応した動作を説明する図である。この発明は、呼吸等によって動く臓器にできた腫瘍など、照射ターゲットの移動や変形に対して、リアルタイムに追従、対応しようとした場合に特に威力を発揮する。これを図13に基づいて説明する。粒子線照射装置を用いて粒子線治療を行う場合、まず、照射対象である患部が、どのような形状でどの位置にあるかを把握する必要がある。そのため、CT,MRI,X線などの撮像装置を用いて患部を3次元的に撮影する。粒子線治療計画装置は、この撮像した3次元の映像情報(以降、治療計画時の基準撮像とよぶ)をもとに、治療計画の立案、作成支援を行う。
実施の形態1および実施の形態2において、多項式の係数(未知パラメータ)の求め方として、最小二乗法について説明した。この多項式の係数(未知パラメータ)を求める場合に、重み付け最小二乗法を用いてもよい。この重み付け最小二乗法とは、多項式の係数(未知パラメータ)を求めるもとのデータ(キャリブレーション時の実データ)において、各データに重みをつけて計算するものである。例えば、キャリブレーションの試し照射を行う際、何らかの理由により(例えば電気的ノイズ等)、信頼性の低いデータが得られる場合がある。この場合、信頼性の低いデータには0に近い重みをかけることによって、このデータの影響を抑えることができる。
Claims (6)
- 加速器により加速された荷電粒子ビームをスキャニング制御器で制御するスキャニング電磁石で走査して照射対象に照射する粒子線照射装置において、
前記スキャニング電磁石は、X方向スキャニング電磁石と、前記X方向スキャニング電磁石の走査方向と直交する方向に走査するY方向スキャニング電磁石とを有し、
前記スキャニング制御器は、照射対象における荷電粒子ビームの目標照射位置座標から、その照射を実現する前記X方向スキャニング電磁石を励磁するためのX方向指令値と前記Y方向スキャニング電磁石を励磁するためのY方向指令値とを、それぞれ生成するX方向とY方向逆写像数式モデルを有し、
前記X方向とY方向逆写像数式モデルは、それぞれ、荷電粒子ビームの照射位置平面における前記目標照射位置座標を2変数で表示したときの前記2変数のいずれも含んでおり、
照射対象における荷電粒子ビームの前記目標照射位置座標から、前記X方向とY方向逆写像数式モデルにより生成した前記X方向とY方向指令値により、前記X方向とY方向スキャニング電磁石を制御して荷電粒子ビームを走査し照射対象に照射するようにしたことを特徴とする粒子線照射装置。 - 前記X方向とY方向逆写像数式モデルは、それぞれ多項式であることを特徴とする請求項1記載の粒子線照射装置。
- 撮像中の照射ターゲットの移動又は変形の情報から前記目標照射位置座標を補正し、
補正された前記目標照射位置座標から、
多項式である前記X方向とY方向逆写像数式モデルによりそれぞれ生成した前記X方向とY方向指令値により、
前記照射ターゲットの移動又は変形に追従して、前記X方向とY方向スキャニング電磁石を制御して荷電粒子ビームを走査し照射対象に照射するようにしたことを特徴とする請求項2記載の粒子線照射装置。 - 多項式である前記X方向とY方向逆写像数式モデルにそれぞれ存在する未知の係数は、
前記X方向とY方向スキャニング電磁石に予め設定した複数組の指令値を入力して、
荷電粒子ビームを制御し、実際に照射されたそれぞれの照射位置座標の実データから最小二乗法又は重み付け最小二乗法により求めるようにしたことを特徴とする請求項2記載の粒子線照射装置。 - 前記X方向とY方向逆写像数式モデルを複数組有し、前記複数組の中から使用する前記X方向とY方向逆写像数式モデルを選択できるようにしたことを特徴とする請求項1記載の粒子線照射装置。
- ビーム輸送系に設けられた偏向電磁石に、前記X方向スキャニング電磁石の機能を持たせたことを特徴とする請求項1記載の粒子線照射装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2009/060531 WO2010143267A1 (ja) | 2009-06-09 | 2009-06-09 | 粒子線照射装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010102084A Division JP5574803B2 (ja) | 2010-04-27 | 2010-04-27 | 粒子線照射装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP4509218B1 true JP4509218B1 (ja) | 2010-07-21 |
JPWO2010143267A1 JPWO2010143267A1 (ja) | 2012-11-22 |
Family
ID=42582553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010500984A Active JP4509218B1 (ja) | 2009-06-09 | 2009-06-09 | 粒子線照射装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8212223B2 (ja) |
EP (1) | EP2442318B1 (ja) |
JP (1) | JP4509218B1 (ja) |
CN (1) | CN102414759B (ja) |
WO (1) | WO2010143267A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102470255B (zh) * | 2009-08-27 | 2014-11-26 | 三菱电机株式会社 | 粒子射线照射装置、粒子射线治疗装置及粒子射线照射方法 |
EP2656878B1 (en) | 2010-12-24 | 2019-06-19 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation apparatus, particle beam treatment apparatus and data display program |
JP5818718B2 (ja) * | 2012-02-28 | 2015-11-18 | 三菱重工業株式会社 | 放射線治療装置制御装置、放射線治療装置制御方法及び放射線治療装置のコンピュータに実行されるプログラム |
DE102012112348B4 (de) * | 2012-12-14 | 2014-11-06 | Gsi Helmholtzzentrum Für Schwerionenforschung Gmbh | Bestrahlungsplanung einer Partikelbestrahlung unter Berücksichtigung einer Bewegung eines Zielvolumens |
EP2987531B1 (en) * | 2013-04-19 | 2018-03-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Particle beam therapy system |
WO2017221360A1 (ja) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 三菱電機株式会社 | 粒子線治療装置 |
WO2020098417A1 (zh) * | 2018-11-13 | 2020-05-22 | 浙江大学 | 一种基于动态半导体异质结的直流发电机及其制备方法 |
EP4079372A3 (en) * | 2021-04-19 | 2023-01-11 | Aktina Corp. | X-ray transmission image analysis for the evaluation of linac isocenter quality |
JP2022174026A (ja) * | 2021-05-10 | 2022-11-22 | アクティナ・コーポレーション | 医療用線形加速器のための放射線ビーム位置合わせ |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002141199A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 電子ビームの軌道補正装置及び軌道補正方法 |
JP2003320040A (ja) * | 1996-08-30 | 2003-11-11 | Hitachi Ltd | 荷電粒子ビーム装置およびその運転方法 |
WO2007029520A1 (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Hitachi, Ltd. | 放射線治療装置 |
JP2007132902A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-31 | Hitachi Ltd | 粒子線照射システム |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11142600A (ja) | 1997-11-12 | 1999-05-28 | Mitsubishi Electric Corp | 荷電粒子線照射装置及び照射方法 |
US6403972B1 (en) * | 1999-07-08 | 2002-06-11 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Methods and apparatus for alignment of ion beam systems using beam current sensors |
JP4186464B2 (ja) | 2000-03-13 | 2008-11-26 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子ビーム走査式装置 |
JP2003126278A (ja) * | 2001-10-22 | 2003-05-07 | Hitachi Ltd | 粒子線治療装置及び治療計画装置及び荷電粒子ビーム照射方法 |
JP3801938B2 (ja) * | 2002-03-26 | 2006-07-26 | 株式会社日立製作所 | 粒子線治療システム及び荷電粒子ビーム軌道の調整方法 |
FR2841790A1 (fr) * | 2002-07-02 | 2004-01-09 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'irradiation d'une cible par un faisceau de hadrons charges, application a la hadrontherapie |
EP1584353A1 (en) | 2004-04-05 | 2005-10-12 | Paul Scherrer Institut | A system for delivery of proton therapy |
JP4494848B2 (ja) | 2004-04-08 | 2010-06-30 | 株式会社日立製作所 | 粒子線治療装置 |
JP4452848B2 (ja) * | 2004-12-13 | 2010-04-21 | 独立行政法人放射線医学総合研究所 | 荷電粒子線照射装置および回転ガントリ |
DE602005027128D1 (de) * | 2005-03-09 | 2011-05-05 | Scherrer Inst Paul | System zur gleichzeitigen aufnahme von weitfeld-bev (beam-eye-view) röntgenbildern und verabreichung einer protonentherapie |
JP4591356B2 (ja) * | 2006-01-16 | 2010-12-01 | 三菱電機株式会社 | 粒子線照射装置及び粒子線治療装置 |
US20100012859A1 (en) * | 2006-07-06 | 2010-01-21 | Yves Claereboudt | Method For Treating A Target Volume With A Particle Beam And Device Implementing Same |
JP4654165B2 (ja) * | 2006-08-08 | 2011-03-16 | テルモ株式会社 | 作業機構及びマニピュレータ |
JP4378396B2 (ja) | 2007-06-22 | 2009-12-02 | 株式会社日立製作所 | 粒子線照射システム |
EP2404640B1 (en) * | 2009-06-09 | 2015-01-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Particle beam therapy apparatus and method for calibrating particle beam therapy apparatus |
CN102470255B (zh) * | 2009-08-27 | 2014-11-26 | 三菱电机株式会社 | 粒子射线照射装置、粒子射线治疗装置及粒子射线照射方法 |
-
2009
- 2009-06-09 CN CN200980159044.6A patent/CN102414759B/zh active Active
- 2009-06-09 WO PCT/JP2009/060531 patent/WO2010143267A1/ja active Application Filing
- 2009-06-09 JP JP2010500984A patent/JP4509218B1/ja active Active
- 2009-06-09 EP EP09845792.2A patent/EP2442318B1/en active Active
- 2009-06-09 US US12/991,231 patent/US8212223B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003320040A (ja) * | 1996-08-30 | 2003-11-11 | Hitachi Ltd | 荷電粒子ビーム装置およびその運転方法 |
JP2002141199A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 電子ビームの軌道補正装置及び軌道補正方法 |
WO2007029520A1 (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Hitachi, Ltd. | 放射線治療装置 |
JP2007132902A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-31 | Hitachi Ltd | 粒子線照射システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102414759A (zh) | 2012-04-11 |
WO2010143267A1 (ja) | 2010-12-16 |
US8212223B2 (en) | 2012-07-03 |
CN102414759B (zh) | 2014-02-19 |
EP2442318A1 (en) | 2012-04-18 |
JPWO2010143267A1 (ja) | 2012-11-22 |
EP2442318B1 (en) | 2019-01-02 |
US20110163243A1 (en) | 2011-07-07 |
EP2442318A4 (en) | 2012-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4509218B1 (ja) | 粒子線照射装置 | |
JP4499829B1 (ja) | 粒子線治療装置および粒子線治療装置の調整方法 | |
WO2012086062A1 (ja) | 粒子線照射装置、粒子線治療装置及びデータ表示プログラム | |
JP4478753B1 (ja) | 粒子線照射装置 | |
TWI420538B (zh) | 粒子線照射裝置及粒子線治療裝置 | |
JP5574803B2 (ja) | 粒子線照射装置 | |
WO2020137234A1 (ja) | 粒子線治療システムおよび線量分布評価システム、ならびに粒子線治療システムの作動方法 | |
JP5813207B2 (ja) | 粒子線スキャニング照射システム | |
JP4981940B2 (ja) | 粒子線照射装置 | |
CN103768730B (zh) | 粒子射线照射装置 | |
JP2012000232A (ja) | 粒子線治療装置および粒子線治療装置の調整方法 | |
JP5432038B2 (ja) | 粒子線治療装置 | |
JP7220403B2 (ja) | 粒子線治療システム、計測粒子線ct画像生成方法、およびct画像生成プログラム | |
JP2023008382A (ja) | 動体追跡装置、放射線照射システム及び動体追跡方法 | |
JP6063983B2 (ja) | 粒子線治療システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100406 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100427 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4509218 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |