JP5193132B2 - 荷電粒子ビーム照射システム - Google Patents
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各スポットの照射時間は全体の照射時間短縮のため短いことが好ましい。しかし、ビーム電流値が設定された目標となる値Iij(以後目標ビーム電流値と呼ぶ)に達する時間が必要であり、極度に短時間で照射した場合、目標ビーム電流値Iijに到達しない。このことに留意してスポット毎に目標照射量Dijを参照し目標ビーム電流値Iijを設定する。最も簡単な方法は、目標照射量Dijに比例した目標ビーム電流値Iijを設定する場合である。すなわち
Dij=T0×Iij(T0:目標時間定数)
とする。図7(a)に二つのスポットを照射するときのビーム電流値の時間変化を示す。縦軸はビーム電流値I、横軸は時間tである。この例はひとつ目のスポット51の目標照射量が小さく、二つ目のスポット52の目標照射量が大きな場合を示している。スポット51の目標ビーム電流値53を小さくし、スポット52の目標ビーム電流値54を大きくすることで二つのスポットの照射時間はほぼ等しくなる。
図7(b)は図7(a)のひとつのスポットを抜き出したものである。縦軸はビーム電流値I、横軸は時間tである。図が示す面積全体201はスポットに照射される照射量に等しい。ビーム電流値は出射が開始されると立ち上がりに要する時間202の後、目標ビーム電流値Iijまで増加し、時刻204にて出射停止信号を受け取るとビーム電流値は小さくなり出射停止に至る。このとき、出射停止信号受信後に出射された電荷を遅延照射量QLと呼ぶ。図7(b)の斜線で塗りつぶされた部分205の面積が遅延照射量に等しい。時刻206はその時刻まで照射すると照射量が目標照射量Dijに到達する時刻を示す。すなわち、本発明は時刻204で出射停止信号を出力することにより時刻206で直ちにビームが停止した場合と同じ照射量をスポットに照射するように制御する。
各スポットの出射停止信号を出力する設定照射量D0ijは目標照射量から遅延照射量の分を引き、
D0ij=Dij−QL(Iij)=Dij−QL(Dij/T0)
により決定する。
=(T0−T1)Iij
T2=T0−T1と置けば、
D0ij=T2×Iij
よって、上記の式を用いれば(比例定数T2を用いれば)、目標ビーム電流値Iijから設定照射量D0ijを直接求めることができる。
各スポットに対し設定積算照射量D1ijを設定する。あるスポットの設定積算照射量D1ijはそのスポットより前に照射されるスポットの目標照射量Dijの合計にそのスポットの設定照射量D0ijを足した値とする。
2 ビーム輸送系
3 ライナック
4 シンクロトロン
5 高周波印加装置
6 加速装置
7 制御システム
11 出射用デフレクタ
12 ビーム経路
14,15 偏向電磁石
16 U字状偏向電磁石
17 治療室
18 ガントリー
21 照射装置
24 カウチ
25 照射対象
31,32 走査電磁石
33 ビーム位置検出器
34 線量モニタ
37 照射標的
40 X線CT装置
41 照射計画システム
42 データベース
43 機器制御システム
44 位置決めシステム
45 照射野確認システム
46 中央制御装置
47 加速器制御部
48 照射装置制御部
Claims (11)
- 荷電粒子ビームを出射する荷電粒子ビーム発生装置と、
荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記荷電粒子ビーム発生装置から出射された前記荷電粒子ビームを照射対象の照射標的に照射する照射装置と、
前記荷電粒子ビーム走査装置の走査電磁石の励磁量を一定にして前記照射標的に設定された1つのスポットの照射位置に前記荷電粒子ビームを照射し、前記荷電粒子ビーム発生装置からの前記荷電粒子ビームの出射を停止した後、前記励磁量を変更して照射位置を次のスポットに変更し、前記荷電粒子ビーム発生装置から前記荷電粒子ビームを再び出射して照射するよう前記荷電粒子ビーム発生装置と前記照射装置を制御する制御装置とを備え、
前記荷電粒子ビーム発生装置は、出射する荷電粒子ビームの電流値を調整する機能を有し、
前記制御装置は、各スポットの目標照射量に応じて出射する荷電粒子ビームの電流値を調整するよう前記荷電粒子ビーム発生装置を制御する第1制御手段を有することを特徴とする荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記制御装置は、前記各スポットの目標照射量に応じて目標ビーム電流値を決定する第1演算手段を更に有し、
前記第1制御手段は、前記第1演算手段で決定した目標ビーム電流値を用いて前記荷電粒子ビーム発生装置から出射する荷電粒子ビームの電流値を調整することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記制御装置は、前記各スポットの照射位置に照射される前記荷電粒子ビームの照射量が前記目標照射量に達する前に前記荷電粒子ビーム発生装置に出射停止信号を出力して、前記荷電粒子ビームの出射を停止させるよう前記荷電粒子ビーム発生装置を制御する第2制御手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
- 前記制御装置は、前記各スポットの照射位置へ照射される前記荷電粒子ビームの照射量を計測する照射量検出装置を更に備え、
前記第2制御手段は、前記照射量検出装置で計測された照射量を入力し、前記照射量が前記目標照射量より小さい設定照射量に達したときに前記荷電粒子ビーム発生装置に出射停止信号を出力して、前記荷電粒子ビームの出射を停止させるよう前記荷電粒子ビーム発生装置を制御することを特徴とする請求項3に記載の荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記制御装置は、前記各スポットの目標照射量に応じて目標ビーム電流値を決定する第1演算手段と、前記目標ビーム電流値に応じて前記設定照射量を決定する第2演算手段とを更に有し、
前記第1制御手段は、前記第1演算手段で決定した目標ビーム電流値を用いて前記荷電粒子ビーム発生装置から出射する荷電粒子ビームの電流値を調整し、
前記第2制御手段は、前記照射量検出装置で計測された照射量が前記第2演算手段で決定した設定照射量に達したときに前記荷電粒子ビーム発生装置に出射停止信号を出力することを特徴とする請求項4記載の荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記第1演算手段は、前記目標照射量と前記目標ビーム電流値の比が一定となる目標照射量と目標ビーム電流値との関係式を予め記憶しておき、この関係式を用いて前記目標照射量から前記目標ビーム電流値を算出することを特徴とする請求項2又は5に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
- 前記第1演算手段は、スポット毎の照射時間が一定となるよう前記各スポットの目標照射量に応じて目標ビーム電流値を決定することを特徴とする請求項2又は5に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
- 前記第2演算手段は、前記目標ビーム電流値に応じて前記出射停止信号出力後に照射される遅延照射量を決定し、前記目標照射量から前記遅延照射量を引いて前記設定照射量を決定することを特徴とする請求項5に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
- 前記制御装置は、前記荷電粒子ビームの電流値と前記出射停止信号の出力後に照射される遅延照射量との関係を記憶する記憶装置を更に備え、
前記第2演算手段は、前記目標ビーム電流値を前記関係に参照して前記遅延照射量を決定することを特徴とする請求項8に記載の荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記第2演算手段は、前記荷電粒子ビームの電流値と前記出射停止信号の出力後に照射される遅延照射量との関係を 測定データを近似した関数として予め設定しておき、この関数を用いて前記目標ビーム電流値から前記遅延照射量を決定することを特徴とする請求項8に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
- 前記第2演算手段は、前記目標ビーム電流値と前記設定照射量の比が一定となる目標ビーム電流値と設定照射量の関係式を予め記憶しておき、この間形式を用いて前記目標ビーム電流値から前記設定照射量を算出することを特徴とする請求項5に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
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