JP5490310B2 - 線量監視装置の感度補正方法及び粒子線治療装置 - Google Patents
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Description
特許文献2には、放射線線量モニタに関し、たわみにより電離電流が変化するのを防止するために、高圧電極とコレクタ電極を間隔をおいた絶縁支持体で支持したものが開示されている。
さらに、特許文献3には、透過型線量計に関し、線量計を透過する放射線の線量を測定し、測定された線量を、気圧による線量計の容器の変形量をもとに補正するものが開示されている。
この発明は、前記問題点に鑑み、電極のたわみによる線量の測定精度の悪化に対して、照射対象の照射位置に対応する線量監視装置で測定された線量の補正係数を求めて、線量監視装置の感度を補正する方法及び粒子線治療装置を提供しようとするものである。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
図1はこの発明の実施の形態1に係わる線量監視装置が設置される粒子線治療装置を示す概略全体構成図である。図2は実施の形態1に係わる線量監視装置が設置される粒子線治療装置の照射装置を示す構成図である。図1において、入射器16で発生し前段加速された荷電ビーム(粒子線)は、加速器(シンクロトロン)14に入射され、必要なビームエネルギーまで加速され、出射デフレクタ17からビーム輸送装置15に出射され、照射装置18に至り、照射対象の照射位置に照射される。ビーム輸送装置15は収束電磁石13と偏向電磁石12を有している。ビーム輸送装置15の一部と照射装置18とは回転ガントリ19に搭載され、回転ガントリ19の(図で矢印に示す)回転で照射装置18の照射方向を変えことができる。
走査式照射を実現する粒子線治療装置では、通常照射や積層照射と異なり、XY平面上に照射されたスポットに対して線量を制御するため、ビーム取出し窓25の下流には粒子線の線量監視装置26と粒子線の位置を測定する位置モニタ11が配置されている。線量監視装置26と位置モニタ11は粒子線の進行方向の軸に直角に配置されている。なお、各図中で同一符号は同一又は相当部分を示す。
ここで電離箱は電極間に存在するガスの質量によって感度が変化するため、内部の圧力や気温に応じて感度補正を行う必要があるが、線量監視装置26と小型の平行平板電離箱38の両方を大気開放型のものを使用することにより、温度と気圧の影響が相殺されるため、補正を必要とせず、得られた電荷量からのみ演算することが可能となる。
Cx,y = ax,y・Dx,y ------(1)
但し、 Dx,y : 照射対象の照射位置(x,y)に対応する線量監視装置のカウント値
ax,y : 照射対象の照射位置(x,y)に対応する線量監視装置の校正係数
Cx,y : 照射対象の照射位置(x,y)に対応する小型の平行平板型電離箱の電荷
なお、照射対象の照射位置(x,y)は、照射位置のXY平面上の位置を示す。
ao,o = Co,o/Do,o ------(2)
ax,y = Cx,y/Dx,y ------(3)
さらに、照射対象の照射位置を替え、線量監視装置26のXY平面上での粒子線の照射位置を他の位置に替えると共に、小型の平行平板型電離箱38も所定XY平面上で粒子線が照射される他の位置に替えることにより、線量監視装置26の他の照射位置における校正係数ax,yを式(3)で同様に得ることができる。
Ax,y = ax,y/ao,o ------(4)
このようにして、粒子線の照射対象の照射位置が粒子線の進行方向の軸上にあるときの線量監視装置の校正係数(補正係数)を基準として、粒子線の照射対象の照射位置が粒子線の進行方向の軸上と異なるときの線量監視装置の補正係数を、基準とした前記校正係数との比率で求めるようにしてもよい。
なお、実施の形態1に係わる線量監視装置の感度補正方法を用いた粒子線8治療装置のブロック図は、図7,図8に示す。
実施の形態1では、照射位置設定装置を備え、前記照射位置設定装置で指令した粒子線のエネルギーとX,Y方向走査電磁石の励磁量をもとに設定される照射位置に基づいて、粒子線を走査して照射対象の前記照射位置に粒子線を照射したが、同様に、治療計画装置を備え、前記治療計画装置が計画した照射対象の照射位置に基づいて、粒子線を走査して照射対象の前記照射位置に粒子線を照射してもよい。なお、実施の形態2に係わる線量監視装置の感度補正方法を用いた粒子線治療装置のブロック図は、図7,図8に示す。
また、照射対象の照射位置の確認には、前述したように、位置モニタ11を用いて、照射対象の照射位置のXY平面上の照射位置(x,y)を測定(測定換算)し確認するようにしてもよい。
図6は実施の形態3における線量監視装置の感度補正方法を示す説明図である。線量監視装置26の感度を補正する補正係数は、粒子線治療装置の実際の照射に近い状態で求めることが望ましい。図6では、実施の形態1と同様に、線量監視装置26と位置モニタ11と小型の平行平板型電離箱38を有している。実施の形態3では、回転ガントリ19(図1)の角度が0度で、アイソセンタ40を含む位置に水ファントム39を配置し、アイソセンタ40を含んで、粒子線の進行方向の軸(Z軸)に垂直なXY平面36上に、小型の平行平板型電離箱38を配置し、照射位置に移動させている。線量監視装置26の補正係数は、実施の形態1,2と同様に求めることができる。補正係数が求められれば、粒子線治療装置の実際の照射前に、水ファントム39と小型の平行平板型電離箱38は取り除かれる。線量監視装置26の補正係数は、粒子線治療装置の調整時に求めることができ、さらに、定期的に求めるようにしてもよい。
図7は実施の形態4における、線量監視装置の感度補正方法を用いた粒子9線治療装置を示すブロック図である。線量監視装置26では照射された粒子線の線量を測定して線量の強度に応じた電流を得る。その電流はI/Fコンバータ41で電流に応じた周波数に変換され、カウンタ42で周波数に応じたカウント値(D)に換算され、計算手段44に導入される。位置モニタ11では、照射対象の照射位置(x,y)を測定(換算測定)する。粒子線の照射対象の照射位置(x,y)は、実施の形態2で説明した治療計画装置が計画した照射位置より特定でき、計算手段44に導入される。小型の平行平板型電離箱38では、線量監視装置26を通過する粒子線の線量を測定して線量の強度に応じた電流を得、エレクトロメータ43でその電流に応じた電荷(C)を得て、計算手段44に導入される。なお、粒子線の照射対象の照射位置(x,y)は、位置モニタ11で換算測定した照射対象の照射位置(x,y)を用いても良い。
ao,o = Co,o/Do,o を得る。
ax,y = Cx,y/Dx,y を得る。
Ax,y = ax,y/ao,o
このようにして、計算手段44で求めた、粒子線の照射対象の照射位置毎に対応する線量監視装置26の補正係数Ax,yをデータベース45に格納する。
図8は実施の形態5における、線量監視装置の感度補正方法を用いた粒子線治療装置を示すブロック図である。実施の形態5では、実施の形態4と同様に、治療計画装置47により患者に対する計画が作成される。計画には各スポットの照射対象の照射位置と投与線量が指定されており、この内の照射位置毎の投与線量について、補正手段48で、データベース45の照射位置毎の補正係数に従って感度補正を行う。実際の治療の際には照射位置毎に感度補正された線量が照射プリセットとして出力され、この照射プリセットに基づいて、粒子線の照射が実施される。このとき、位置モニタ11で照射対象の照射位置を測定して、測定した照射位置(x,y)データを異常検出器50に入力する。他方、治療計画装置47により作成された各スポットの照射対象の照射位置(x,y)データを異常検出器50に入力する。両入力の差異が所定の設定値を超えたときは、異常情報を出力する。このようにして、粒子線の照射位置の異常を検出するようにしてもよい。
実施の形態1では、小型の平行平板型電離箱を線量監視装置の下流に設置する場合について述べたが、小型の平行平板電離箱は線量監視装置の上流に設置してもよい。この場合、粒子線は走査電磁石で走査される前のビーム位置がビーム軸から変動していない状態、又は走査された後、線量監視装置に到達する前の変動幅が線量監視装置の位置よりも小さい状態で小型の平行平板型電離箱にて線量測定されるため、小型の平行平板型電離箱は当然ながら線量監視装置よりも小型にでき、かつビーム軸に直交するXY平面上でビーム位置に合わせて動かす必要がない。そのため、ビーム軸上で固定して使用することができる。実施の形態6の場合、小型の平行平板型電離箱は患部へ12の照射位置(アイソセンタ)には無いため、照射の妨げにはならず、感度補正後に粒子線ラインから取り除く必要がない利点がある。
この発明の各種の変形または変更は、関連する熟練技術者が、この発明の範囲と精神を逸脱しない中で実現可能であり、この明細書に記載された各実施の形態には制限されないことと理解されるべきである。
Claims (15)
- 粒子線の線量を測定する線量監視装置と、
前記線量監視装置を通過する粒子線の線量を測定する前記線量監視装置より小型の電離箱とを有し、粒子線を走査して照射対象の照射位置に粒子線を照射する粒子線治療装置であって、
前記線量監視装置で照射された粒子線の線量を測定し、
前記線量監視装置を通過する粒子線の線量を前記小型の電離箱で測定して、
前記小型の電離箱で測定した粒子線の線量を基に、前記照射位置に対応する前記線量監視装置で測定された線量の補正係数を求めるようにした線量監視装置の感度補正方法。 - さらに、治療計画装置を備え、前記治療計画装置が計画した照射対象の照射位置に基づいて、粒子線を走査して照射対象の前記照射位置に粒子線を照射し、前記照射位置に対応する前記線量監視装置で測定された線量の補正係数を求めるようにした請求項1記載の線量監視装置の感度補正方法。
- さらに、照射位置設定装置を備え、前記照射位置設定装置で指令される粒子線のエネルギーとX,Y方向走査電磁石の励磁量をもとに設定される照射位置に基づいて、粒子線を走査して照射対象の前記照射位置に粒子線を照射し、前記照射位置に対応する前記線量監視装置で測定された線量の補正係数を求めるようにした請求項1記載の線量監視装置の感度補正方法。
- さらに、粒子線の位置モニタを備え、前記位置モニタに照射された粒子線の照射位置を測定して、粒子線の照射対象の前記照射位置を確認するようにした請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の線量監視装置の感度補正方法。
- 前記小型の電離箱は、平行平板型であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の線量監視装置の感度補正方法。
- 粒子線の照射対象の前記照射位置が粒子線の進行方向の軸上にあるときの前記線量監視装置の前記補正係数を基準として、粒子線の照射対象の前記照射位置が前記軸上と異なるときの前記線量監視装置の補正係数を、基準とした前記補正係数との比率で求めるようにした請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の線量監視装置の感度補正方法。
- 前記小型の電離箱は、アイソセンタを含み、粒子線の進行方向の軸に垂直な平面上に配置される請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の線量監視装置の感度補正方法。
- 粒子線を走査して照射対象の照射位置に粒子線を照射する粒子線治療装置において、
前記粒子線の線量を測定する線量監視装置と、
前記線量監視装置を通過する粒子線の線量を測定する前記線量監視装置より小型の電離箱と、
前記線量監視装置で測定された照射された粒子線の線量と、前記照射位置と、前記小型の電離箱で測定された前記線量監視装置を通過する粒子線の線量とから、前記小型の電離箱で測定した粒子線の線量を基に、前記照射位置に対応する前記線量監視装置で測定された線量の補正係数を求める計算手段とを備え、前記補正係数に基づき照射線量を調整する粒子線治療装置。 - さらに、治療計画装置を備え、前記治療計画装置が計画した照射対象の照射位置に基づいて、粒子線を走査して照射対象の前記照射位置に粒子線を照射し、前記照射位置に対応する前記線量監視装置で測定された線量の補正係数を求めるようにした請求項8記載の粒子線治療装置。
- さらに、照射位置設定装置を備え、前記照射位置設定装置で指令される粒子線のエネルギーとX,Y方向走査電磁石の励磁量をもとに設定される照射位置に基づいて、粒子線を走査して照射対象の前記照射位置に粒子線を照射し、前記照射位置に対応する前記線量監視装置で測定された線量の補正係数を求めるようにした請求項8記載の粒子線治療装置。
- さらに、粒子線の位置モニタを備え、前記位置モニタに照射された粒子線の照射位置を測定して、粒子線の照射対象の前記照射位置を確認するようにした請求項8〜請求項10のいずれか1項に記載の粒子線治療装置。
- 前記小型の電離箱は、平行平板型であることを特徴とする請求項8〜請求項11のいずれか1項に記載の粒子線治療装置。
- 粒子線の照射対象の前記照射位置が粒子線の進行方向の軸上にあるときの前記線量監視装置の前記補正係数を基準として、粒子線の照射対象の前記照射位置が前記軸上と異なるときの前記線量監視装置の補正係数を、基準とした前記補正係数との比率で求めるようにした請求項8〜請求項12のいずれか1項に記載の粒子線治療装置。
- 前記小型の電離箱は、アイソセンタを含み、粒子線の進行方向の軸に垂直な平面上に配置される請求項8〜請求項13のいずれか1項に記載の粒子線治療装置。
- 前記小型の電離箱は、前記線量監視装置より粒子線の進行方向について上流に設置されることを特徴とする請求項8〜請求項13のいずれか1項に記載の粒子線治療装置。
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