JP5000507B2 - イオンビーム照射の間にターゲット容積の運動を補償するためのデバイス - Google Patents
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Description
この問題は、独立請求項の主題により解決される。本発明の有利な発展は、従属請求項において見出される。
2 患者ベッド
3 ラスタースキャン装置
4 位置標定および追跡システム
5 イオンビーム
6 深さモジュレータ
7 ラスタースキャン磁石(X偏向)
8 ラスタースキャン磁石(Y偏向)
9 くさび形イオン制動プレート
10 くさび形イオン制動プレート
11 リニアモータ
12 リニアモータ
13 精密ビデオカメラ;X線検出手段;超音波検出手段
14 イオン化チャンバ
15 イオン化チャンバ
16 マルチワイヤー比例チャンバ
17 マルチワイヤー比例チャンバ
18 処置室
19 監視制御コンピュータ
20 破線
21 追加の測定チャンバ
22 くし形フィルター
23 測定チャンバ
104 位置標定および追跡システム
106 深さモジュレータ
108 運動および制御ユニット
110 マイクロプロセッサ
112 モデル
120 ターゲット容積または腫瘍組織
122 ビームが通過する覆っている容積または健康な組織
124 照射点
124A ビーム位置
126A イオンビーム
126B イオンビーム
126C イオンビーム
128 骨
130 深さモジュレータ
132 くさび
134 くさび
B 矢印の方向
T 時間
T1 時点
T2 時点
測定値と所望の値との間の差異
Δw 浸透の深さの変化
w 浸透の深さ
SAMO1 標定測定、制御および読出しモジュール
SAMO2 標定測定、制御および読出しモジュール
SAMS ラスタースキャン磁石の制御および読出しモジュール
SAMB 運動測定、制御および読出しモジュール
Claims (32)
- ラスタースキャン装置(3)を用いた、イオンビーム照射の間に、患者支持装置(2)上の健康な組織に覆われたターゲット容積(1)の三次元運動を補償するための装置であって、該補償装置は:
−ターゲット容積(1)の三次元運動を検出する位置標定および追跡システム(4)、および
−イオンビーム(5)の浸透の深さwを再調整する深さモジュレータ(6)、
−イオンビーム(5)を横方向に偏向させ、標定測定、制御および読出しモジュール(SAMO)ならびにビーム偏位を変化させるためのモジュール(SAMS)と作動的に接続している、ラスタースキャン装置(3)を含む装置であって、
位置標定および追跡システム(4)が、運動測定、制御および読出しモジュール(SAMB)と作動的に接続しており、
深さモジュレータ(6)が、運動測定、制御および読出しモジュール(SAMB)と作動的に接続しており、
運動測定、制御および読出しモジュール(SAMB)が、メモリを有するマイクロプロセッサを含み、
該メモリが、該健康な組織の構造のモデルのデータを含み、
マイクロプロセッサが、ターゲット容積(1)および健康な組織の検出された運動ならびにこれらの相対的な運動を、イオンビーム(5)に対して縦方向と横方向の成分にベクトル的に分解し、これらの成分を、イオンビーム(5)の浸透の深さwを修正し、最適化されたイオンの数が、ターゲット容積に送達されることを確実にするために、ターゲット容積(1)をビームの上流方向において覆っている記憶されたモデルのデータと比較する、演算要素を含むことを特徴とする、前記装置。 - ラスタースキャン装置(3)が、ターゲット容積(1)の領域をスライス状にラスタースキャンするために、イオンビーム(5)を、ラスタースキャン磁石(7、8)の磁場に対して直角な2つの方向に偏向させる、2つのラスタースキャン磁石(7、8)を含み、これら磁石は順次互いに垂直に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- ラスタースキャン磁石(7、8)が、高速反応電源ユニットにより制御されることを特徴とする、請求項2に記載の装置。
- 装置が、ターゲット容積(1)を浸透の深さwに関してずらしてスライス状に照射することができるように、イオンビーム(5)のエネルギーを調整することができるイオン加速要素を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の装置。
- 深さモジュレータ(6)が、ラスタースキャンしたイオンビーム(5)の照射域全体を覆う、くさび形の断面を有する2つのイオン制動プレート(9、10)を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の装置。
- イオン制動プレート(9、10)が、リニアモータ(11、12)上に載置されていることを特徴とする、請求項5に記載の装置。
- イオン制動プレート(9、10)が、電磁的に作動可能な台車上に配置されていることを特徴とする、請求項5に記載の装置。
- イオン制動プレート(9、10)が、イオンビーム(5)の領域において重なり合うくさび形断面により、互いに対して移動可能であることを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載の装置。
- 位置標定および追跡システム(4)が、少なくとも1つの精密なビデオカメラ(13)および/またはX線検出手段および/または超音波検出手段を有し、これらが、運動測定、制御および読出しモジュールSAMB内の画像評価ユニットと作動的に接続していることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の装置。
- イオンビーム流の強度をモニタリングするための高速読出しを有するイオン化チャンバ(14、15)が、伝達カウンタとしてイオンビーム(5)のビーム経路に配置されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の装置。
- イオン化チャンバ(14、15)が、ラスタースキャン装置(3)と深さモジュレータ(6)との間に配置されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の装置。
- マルチワイヤー比例チャンバ(16、17)が、標定感受性検出器として、深さモジュレータ(6)の上流のビーム方向に配置されていることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
- イオンビームの浸透の深さを、治療施設の患者支持装置上の患者の運動に対応して補正するための装置であって、
−位置標定および患者の運動をモニタリングするための追跡システム(4)、
−イオンビームの患者中への浸透の深さを調整するための深さモジュレータ、および
−位置標定および追跡システム(4)ならびに深さモジュレータに接続されており、位置標定および追跡システム(4)からの患者の運動に関する情報を受け、浸透の深さを補正するための深さモジュレータを制御する、運動測定および制御ユニット
を含む装置であって、
前記運動測定および制御ユニットが、メモリを有するマイクロプロセッサを含み、該メモリは、ビームの上流方向におけるターゲット容積を覆う健康な組織の構造のモデルのデータを含み、前記マイクロプロセッサは、該モデルおよび患者の運動に関する情報の補助により、イオンビームの浸透の深さが、患者の運動状態の如何にかかわらず調整されるように、深さモジュレータを制御することを特徴とする、前記装置。 - ビームが通過する組織のエネルギー吸収、およびその結果、ビームが通過する組織に依存するイオンビームの範囲の変化を、モデルから計算することができることを特徴とする、請求項13に記載の装置。
- ビームが通過するべき組織を、患者およびモデルの運動に関する情報から決定することができることを特徴とする、請求項13または14に記載の装置。
- モデルが、身体の運動状態に伴って、健康な組織における電子密度分布の変化と相関することを特徴とする、請求項13〜15のいずれかに記載の装置。
- 深さモジュレータが、浸透の深さを補正するために、イオンの運動エネルギーを補正するための装置を含む、請求項13〜16のいずれかに記載の装置。
- 装置がさらに、患者に対するイオンビームの照射位置の標定に関する位置標定情報を得る手段を含み、運動測定および制御手段が、位置標定情報に基づいて、患者の運動に関するモデルおよび情報の補助と共にラスタースキャン装置を制御し、それによりイオンビームがイオンビームに対して横方向にターゲット容積の運動を追跡することを特徴とする、請求項13〜17のいずれかに記載の装置。
- ラスタースキャン装置(3)が、ターゲット容積(1)の領域をスライス状にラスタースキャンするために、イオンビーム(5)を、ラスタースキャン磁石(7、8)の磁場に対して直角な2つの方向に偏向させる、2つのラスタースキャン磁石(7、8)を含み、これら磁石は順次互いに垂直に配置されていることを特徴とする、請求項13〜18のいずれかに記載の装置。
- ラスタースキャン磁石(7、8)が、高速反応電源ユニットにより制御されることを特徴とする、請求項19に記載の装置。
- 装置が、ターゲット容積(1)を浸透の深さwに関してずらしてスライス状に照射することができるように、イオンビーム(5)のエネルギーを調整することができるイオン加速要素を含むことを特徴とする、請求項13〜20のいずれかに記載の装置。
- 深さモジュレータ(6)が、スキャンしたイオンビーム(5)の照射帯域全体を覆う、くさび形の断面を有する2つのイオン制動プレート(9、10)を含むことを特徴とする、請求項13〜21のいずれかに記載の装置。
- イオン制動プレート(9、10)が、リニアモータ(11、12)上に載置されていることを特徴とする、請求項22に記載の装置。
- イオン制動プレート(9、10)が、電磁的に動作可能な台車上に配置されていることを特徴とする、請求項22に記載の装置。
- イオン制動プレート(9、10)が、イオンビーム(5)の領域において重なり合うこれらのくさび形断面により、互いに対して移動可能であることを特徴とする、請求項22〜24のいずれかに記載の装置。
- 位置標定および追跡システム(4)が、少なくとも1つの精密なビデオカメラ(13)および/またはX線検出手段および/または超音波検出手段を有し、これらが、運動測定、制御および読出しモジュールSAMB中の画像評価ユニットと作動的に接続していることを特徴とする、請求項13〜25のいずれかに記載の装置。
- マルチワイヤー比例チャンバ(16、17)が、標定感受性検出器として、深さモジュレータ(6)の上流のビーム方向に配置されていることを特徴とする、請求項13〜26のいずれかに記載の装置。
- ビームの上流方向におけるターゲット容積を覆う健康な組織の構造を検出するための装置が、イオンビーム照射の準備段階およびイオンビーム照射の間における、X線および/または超音波検出を含むことを特徴とする、請求項13〜27のいずれかに記載の装置。
- ラスタースキャン磁石(7、8)が、該ラスタースキャン磁石(7、8)のための制御および読出しモジュール(SAMS)による水平および垂直な修正のためのスキャナー磁石電流電源ユニットを含むことを特徴とする、請求項13〜28のいずれかに記載の装置。
- 位置標定測定のために、マルチワイヤー比例チャンバ(16、17)を、位置標定測定、制御および読出しモジュール(SAMO)と共に備えており、横方向の補償の目的のために、監視システムの位置標定測定、制御および読出しモジュール(SAMO)中に記憶された、照射計画の所望の位置に関する情報を、位置標定感受性検出器からのビーム位置の測定された実際の位置と、リアルタイムで、ターゲット容積(1)の検出された横方向の運動成分を考慮して比較することが可能であることを特徴とする、請求項13〜29のいずれかに記載の装置。
- ラスタースキャン装置(3)が、横方向のXおよびY方向における標定修正のためのスキャナー磁石電源ユニット、および縦方向の深さ修正のためのビーム位置ごとの深さモジュレータ(6)を備えていることを特徴とする、請求項13〜30のいずれかに記載の装置。
- 位置標定感受性検出器の位置標定測定、制御および読出しモジュール(SAMO)によるリアルタイムでの、深さモジュレータ(6)の運動測定、制御および読出しモジュール(SAMB)によるビームの迅速な停止が、測定値と横方向のビーム位置の、および/または浸透の縦方向の深さwの所望の値との間の差異が、制御および読出しモジュールSAMOおよび/またはSAMBのリアルタイムソフトウエアにおいて設定され得るしきい値を超えた場合に可能であることを特徴とする、請求項13〜31のいずれかに記載の装置。
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