JP7258501B2 - Particle beam therapy system - Google Patents

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Description

本発明は、粒子線治療装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a particle beam therapy system and its control method.

粒子線治療とは、粒子線加速器により加速された荷電粒子をがん患部に照射することにより、がん細胞を破壊するがん治療法である。粒子線は、飛程の終端付近で最も線量集中性が高い。このため、がん患部で多くのエネルギを放出させて、健康組織へのダメージを低減できる特徴がある。一方、限定された小さい領域で大きなエネルギを放出するため、高いビーム精度が求められる。 Particle beam therapy is a cancer treatment method that destroys cancer cells by irradiating charged particles accelerated by a particle beam accelerator to cancer-affected areas. A particle beam has the highest dose concentration near the end of its range. For this reason, there is a feature that a large amount of energy can be released from the cancer-affected area, and damage to healthy tissue can be reduced. On the other hand, since a large amount of energy is emitted in a limited small area, high beam precision is required.

粒子線治療を可能にする粒子線治療装置(粒子線治療システム)は、次のサブシステムによって構成される。サブシステムとは、例えばイオン源、入射装置、粒子線加速器、ビーム輸送系、照射装置、治療台、治療を補助するイメージング装置、治療計画ソフトウェアおよび各サブシステムを制御する制御装置である。 A particle beam therapy system (particle beam therapy system) that enables particle beam therapy is composed of the following subsystems. Subsystems are, for example, an ion source, an injection device, a particle beam accelerator, a beam transport system, an irradiation device, a treatment table, an imaging device that assists treatment, treatment planning software, and a control device that controls each subsystem.

加速器には、シンクロトロンまたはサイクロトロンが使用される、超電導磁石を使用することにより小型化された加速器もある。ビーム輸送系としては、固定ビームラインまたは、固定ビームラインと回転可能なガントリとを組み合わせた装置がある。ガントリは、所定の回転軸(例えば患者の体軸に平行する軸)の周りで回転する。ガントリによって照射装置を患者の周囲で回転させることにより、磁石によって曲げられた粒子ビームを回転軸まわりの任意角度から患部へ照射することができる。多方向から粒子ビームを照射することにより、粒子ビームががん患部に達するまで通過する健康組織へ与えうるダメージを分散させることができる。以下、粒子ビームをビームと略記する場合がある。 Accelerators are also miniaturized by using superconducting magnets, where synchrotrons or cyclotrons are used. The beam transport system includes a fixed beamline or a combination of a fixed beamline and a rotatable gantry. The gantry rotates about a predetermined axis of rotation (eg, an axis parallel to the patient's body axis). By rotating the irradiation device around the patient by means of the gantry, it is possible to irradiate the affected area with the particle beam bent by the magnet from any angle around the rotation axis. By irradiating the particle beam from multiple directions, it is possible to disperse the damage that the particle beam may cause to healthy tissue passing through until it reaches the cancer-affected area. Hereinafter, the particle beam may be abbreviated as beam.

スキャニング照射可能な照射装置が知られている。スキャニング照射可能な照射装置(以下、スキャニング照射装置とも呼ぶ)は、2つの走査電磁石を備えており、ビームの進行方向に垂直する面を塗りつぶすようにして、ビームを走査する。スキャニング照射装置は、異なる深度まで届くビームを用いてスキャニングすることにより、がん患部に集中した線量分布を形成する。このため、近年、回転可能なガントリとスキャニング照射装置とを有する粒子線治療装置が主流になりつつある。 Irradiation devices capable of scanning irradiation are known. An irradiation device capable of scanning irradiation (hereinafter also referred to as a scanning irradiation device) is equipped with two scanning electromagnets, and scans the beam so as to cover a surface perpendicular to the direction in which the beam travels. Scanning irradiators form a concentrated dose distribution on cancer lesions by scanning using beams that reach different depths. For this reason, in recent years, a particle beam therapy system having a rotatable gantry and a scanning irradiation device has become mainstream.

スキャニング照射の一例として、スポットスキャニング照射法が挙げられる。この照射法では、ガントリは治療計画で決定され角度まで回転して停止する。次に、その角度に対応するスポットへ向けて、計画された線量のビームが順次照射される。その後、ガントリは、次の角度まで回転して停止する。スポットスキャニング照射法は、治療計画で決定された全角度についての全スポットへの照射が終わるまで、「回転→停止→照射」を繰り返すため、”Step and Shoot”方式とも呼ばれる。 An example of scanning irradiation is a spot scanning irradiation method. In this irradiation method, the gantry rotates to an angle determined by the treatment plan and stops. Next, beams of planned doses are sequentially irradiated toward the spots corresponding to the angles. The gantry then rotates to the next angle and stops. The spot scanning irradiation method is also called a “Step and Shoot” method because “rotation→stop→irradiation” is repeated until irradiation of all spots at all angles determined in the treatment plan is completed.

国際公開第2017/156419号WO2017/156419 特許第4872540号公報Japanese Patent No. 4872540 特許第5521225号公報Japanese Patent No. 5521225

Seco et al., International Journal of Radiation Oncology Vol.87, “Proton Arc Reduces Range Uncertainty Effects in SBRT for NSCLC Lung Cancer”Seco et al. , International Journal of Radiation Oncology Vol. 87, "Proton Arc Reduces Range Uncertainty Effects in SBRT for NSCLC Lung Cancer" Ding et al., International Journal of Radiation Oncology Vol.96, “Scanning Proton Arc Therapy”Ding et al. , International Journal of Radiation Oncology Vol. 96, "Scanning Proton Arc Therapy"

360度回転可能なガントリを備えた粒子線治療装置であっても、実際の治療では2つまたは3つの角度しか使用されておらず、ガントリの機能が活かされていない。 Even with a particle beam therapy system having a 360-degree rotatable gantry, only two or three angles are used in actual treatment, and the function of the gantry is not fully utilized.

将来的には、患者の生活の質(Quality of Life)の向上を目指して、短期間で大線量のビームを照射するがん治療が普及すると考えられる。そのためには、より多くの方向から患部へビームを照射することができ、線量の集中性を高めることのできる粒子線治療装置が求められる。 In the future, with the aim of improving the quality of life of patients, it is believed that cancer treatment that irradiates a large dose of beam in a short period of time will become widespread. For this purpose, there is a need for a particle beam therapy system that can irradiate the affected area with beams from more directions and increase the concentration of the dose.

しかし、ガントリは重いため、ガントリが停止する際にガントリにマウントされた輸送系の機器および照射装置が揺れてしまい、それらの揺れが収まるまでの数秒間は静止せざるを得ない。したがって、現行の”Step and Shoot”方式を用い、多くの角度で停止させてビームを照射するのでは、治療時間が増大する。 However, because the gantry is heavy, when the gantry is stopped, the transport equipment and the irradiation equipment mounted on the gantry shake, and they have to stand still for several seconds until the shaking stops. Therefore, if the current "Step and Shoot" method is used to irradiate the beam while stopping at many angles, the treatment time increases.

特許文献1には、「実質的な連続回転照射」についての簡単な記載はあるが、その実現方法は提案されていない。 Patent Document 1 includes a simple description of "substantially continuous rotating irradiation", but does not propose a method for realizing it.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、効率よく適切に粒子ビームを照射できるようにした粒子線治療装置およびその制御方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a particle beam therapy system and a control method thereof that enable efficient and appropriate irradiation of a particle beam.

上記課題を解決すべく、本発明に従う粒子線治療装置は、加速器からの粒子ビームを照射する粒子線治療装置であって、粒子ビームを所定位置へ照射する照射装置と、照射装置を治療台の周囲で回転移動させるガントリと、照射装置およびガントリの動作を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、照射装置をガントリによって連続的に回転移動させながら、照射装置から所定位置に対して、あらかじめ設定された所定の角度範囲から粒子ビームを照射させる。 In order to solve the above problems, a particle beam therapy system according to the present invention is a particle beam therapy system that irradiates a particle beam from an accelerator, comprising: an irradiation device that irradiates a predetermined position with a particle beam; A gantry that rotates around and a control device that controls the operation of the irradiation device and the gantry. A particle beam is emitted from a predetermined angle range set in advance.

本発明によれば、ガントリを回転移動させながら、照射装置から所定位置に対して、あらかじめ設定された所定の角度範囲から粒子ビームを照射させることができる。 According to the present invention, it is possible to irradiate a predetermined position with a particle beam from a predetermined angle range from the irradiation device while rotating the gantry.

粒子線治療装置の全体概要を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing an overall outline of a particle beam therapy system; FIG. 粒子線治療装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a particle beam therapy system; FIG. 照射装置の構成図である。It is a block diagram of an irradiation apparatus. 治療計画装置のハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of a treatment planning apparatus. 制御構造を示す説明図である。It is an explanatory view showing a control structure. 治療計画を作成するワークフローを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a workflow for creating a treatment plan; スポット管理情報を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing spot management information; ガントリを回転させながら粒子ビームをスキャニングする様子を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing how a particle beam is scanned while rotating the gantry; 粒子線照射の全体を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the whole particle beam irradiation. 照射開始制御を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing irradiation start control. 照射中止制御を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing irradiation stop control; ガントリとメインコントローラとの通信方式を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a communication system between a gantry and a main controller; 実施例5に係り、照射中止制御を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing irradiation stop control according to Example 5. FIG. 照射中止制御の他の例を示すフローチャートである。9 is a flowchart showing another example of irradiation stop control; 実施例6に係り、ガントリを連続回転させながらビームを照射する方式(ARCモード)と、ガントリの回転と停止を繰り返してビームを照射する方式(IMPTモード)とのいずれかを選択するユーザインターフェース画面を示す説明図である。A user interface screen for selecting either a method of irradiating a beam while continuously rotating the gantry (ARC mode) or a method of irradiating a beam by repeatedly rotating and stopping the gantry (IMPT mode) according to the sixth embodiment. It is an explanatory view showing .

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る粒子線治療装置は、ガントリを連続回転させながらスキャニング照射する。この照射方法は、連続回転照射と呼ぶことができる。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings. The particle beam therapy system according to this embodiment performs scanning irradiation while continuously rotating the gantry. This irradiation method can be called continuous rotating irradiation.

従来技術では、ビームを照射する対象スポットを二次元座標値として定義するだけであり、ビームの入射角度および入射角度の許容範囲についての考察は存在しない。したがって、ガントリを連続回転させながら照射装置からビームを照射させる場合、ビームを所定の位置へ照射できないことも考えられる。 In the prior art, the target spot irradiated with the beam is only defined as two-dimensional coordinate values, and there is no consideration of the incident angle of the beam and the allowable range of the incident angle. Therefore, when the beam is emitted from the irradiation device while the gantry is continuously rotated, it may not be possible to irradiate the beam to a predetermined position.

そこで、本実施形態では、ガントリを連続回転させながら照射装置からビームを照射できるようにすると共に、各スポットに対して許容される角度範囲を設定し、この許容される角度範囲にガントリの角度が入ったときに、照射装置からビームを照射させる。すなわち、本実施形態では、対象スポットの位置に応じてガントリの回転を制御するのではなく、ガントリを連続回転させながら、ガントリが対象スポットについての所定の角度範囲に達した瞬間にビームを照射する。 Therefore, in this embodiment, the gantry is continuously rotated while the beam is emitted from the irradiation device, and an allowable angle range is set for each spot. When you enter, fire a beam from the irradiation device. That is, in this embodiment, instead of controlling the rotation of the gantry according to the position of the target spot, the beam is emitted at the moment the gantry reaches a predetermined angular range with respect to the target spot while continuously rotating the gantry. .

本実施形態では、図7で後述するように、スポット管理情報T1により、各スポットへのビーム照射を管理する。スポット管理情報T1は、スポットの位置およびビームの情報(以下、位置情報等とも呼ぶ)と、ビームの照射角度に関する所定の角度範囲とをスポットごとに対応付けて記憶している。 In this embodiment, beam irradiation to each spot is managed by spot management information T1, as will be described later with reference to FIG. The spot management information T1 stores spot position and beam information (hereinafter also referred to as position information) and a predetermined angle range regarding the irradiation angle of the beam in association with each spot.

スポットの位置およびビームの情報は、例えば、座標(x, y)[mm]と、ビームエネルギE[MeV/n]または飛程Range[mm]と、照射量Q[MU])とを含む。所定の角度範囲は、例えば、照射角度θと、許容される角度範囲dθとを含む。 The spot position and beam information include, for example, coordinates (x, y) [mm], beam energy E [MeV/n] or range Range [mm], and dose Q [MU]). The predetermined angular range includes, for example, the irradiation angle θ and the allowable angular range dθ.

ガントリは照射装置を患者の周囲で回転させるものであり、ガントリの角度により照射装置の角度も定まる。そこで、本実施形態では、照射装置の角度をガントリの角度として表現する場合がある。 The gantry rotates the irradiation device around the patient, and the angle of the gantry also determines the angle of the irradiation device. Therefore, in this embodiment, the angle of the irradiation device may be expressed as the angle of the gantry.

本実施形態の制御装置は、ガントリの角度をリアルタイムで取得し、例えば、加速器の状態を示す情報と治療台の状態を示す情報とガントリの角度とに基づいて、連続回転照射を制御する。 The control device of this embodiment acquires the gantry angle in real time, and controls continuous rotation irradiation based on, for example, the information indicating the state of the accelerator, the information indicating the state of the treatment table, and the angle of the gantry.

本実施形態によれば、ガントリが連続回転しながら照射装置からビームが照射されるため、従来の”Step and Shoot”方式に比べて、治療時間を短縮することができる。本実施形態の粒子線治療装置の治療時間は、(ビームを照射する方向の数)×(回転中のためにビームを照射できない時間)の分だけ短くできる。本実施形態の粒子線治療装置は、1スポットごとの角度条件に対応してビームを照射する制御システムであるため、ビームの照射方向を数十個ないし数百個に増やすことができ、線量集中性を向上させることができる。 According to this embodiment, since the beam is emitted from the irradiation device while the gantry is continuously rotating, the treatment time can be shortened compared to the conventional "Step and Shoot" method. The treatment time of the particle beam therapy system of this embodiment can be shortened by (the number of beam irradiation directions)×(the time during which the beam cannot be irradiated due to rotation). Since the particle beam therapy system of this embodiment is a control system that irradiates beams corresponding to the angle conditions for each spot, it is possible to increase the number of beam irradiation directions from several tens to several hundred, thereby achieving dose concentration. can improve sexuality.

図1は、本実施形態に係る粒子線治療装置1の全体概要を示す説明図である。図1(1)に示すように、本実施形態では、ガントリ13(図2参照)を移動経路TRに沿って連続的に移動させる。本実施形態では、円状または略円状の軌跡に沿って移動することを、連続回転と呼ぶことがある。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing an overall overview of a particle beam therapy system 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 1(1), in this embodiment, the gantry 13 (see FIG. 2) is continuously moved along the movement path TR. In this embodiment, moving along a circular or substantially circular trajectory may be referred to as continuous rotation.

ガントリ13の内部には、治療台15が多関節ロボットアーム152(いずれも図3参照)により支持されている。患者4は、治療台15の天板151(図3参照)に載せされて固定される。 Inside the gantry 13, a treatment table 15 is supported by an articulated robot arm 152 (both are shown in FIG. 3). The patient 4 is placed and fixed on the top board 151 (see FIG. 3) of the treatment table 15 .

ガントリ13が軌跡TRに沿って連続回転すると、この回転に伴って照射装置14の位置および姿勢も連続的に変化する。ガントリの角度(照射装置の照射角度)が予め設定された所定の角度範囲に入ると、粒子ビームが患者4の患部41へ向けて照射される。 When the gantry 13 continuously rotates along the trajectory TR, the position and orientation of the irradiation device 14 also continuously change along with this rotation. When the gantry angle (irradiation angle of the irradiation device) enters a predetermined angular range, the particle beam is irradiated toward the affected area 41 of the patient 4 .

照射角度(ガントリ角度)が所定の角度範囲から外れたり、所定のエネルギを持つビームを生産できなかったりすると、ビームのスキャニング照射は停止される。ビームの照射中および照射停止中も、ガントリ13は停止することなく回転し続けている。そして、ガントリの角度が、次の照射候補であるスポットについての所定の角度範囲に入ると、照射装置14からビームが照射される。このように、本実施形態では、ガントリ13を連続回転させながら、照射装置の角度が各スポットに設定された所定の角度範囲に入るたびに、そのスポットへ向けてビームを照射する。 When the irradiation angle (gantry angle) deviates from a predetermined angle range or when a beam having a predetermined energy cannot be produced, beam scanning irradiation is stopped. The gantry 13 continues to rotate without stopping during beam irradiation and even while irradiation is stopped. Then, when the angle of the gantry enters a predetermined angle range for the next irradiation candidate spot, the irradiation device 14 emits a beam. As described above, in this embodiment, while the gantry 13 is continuously rotated, the spot is irradiated with the beam every time the angle of the irradiation device enters the predetermined angle range set for each spot.

図1(2)は、粒子線治療装置1の全体制御を司るメインコントローラ21(図2参照)の機能構成である。メインコントローラ21の動作の詳細は、図6等で後述する。メインコントローラ21は、例えば、治療計画取得部F11、患者状態取得部F12、スポット情報生成部F13、照射制御部F14、加速器状態取得部F15、ガントリ角度取得部F16、治療台状態取得部F17、照射状態取得部F18を備える。 FIG. 1(2) shows the functional configuration of the main controller 21 (see FIG. 2) that controls the entire particle beam therapy system 1. As shown in FIG. Details of the operation of the main controller 21 will be described later with reference to FIG. 6 and the like. The main controller 21 includes, for example, a treatment plan acquisition unit F11, a patient state acquisition unit F12, a spot information generation unit F13, an irradiation control unit F14, an accelerator state acquisition unit F15, a gantry angle acquisition unit F16, a treatment table state acquisition unit F17, an irradiation A state acquisition unit F18 is provided.

治療計画取得部F11は、医師の作成した治療計画を取得する機能である。患者状態取得部F12は、例えば、CT(Computed Tomography)装置等により計測された患部41の状態等を取得する機能である。スポット情報生成部F13は、治療計画と患部の状態とに基づいて、少なくとも一つのスポット(通常は複数のスポット)を設定し、各スポットの情報を生成する機能である。生成されたスポットの位置情報等と所定の角度範囲とは、スポット管理情報T1(図7参照)に記憶される。 The treatment plan acquisition unit F11 has a function of acquiring a treatment plan created by a doctor. The patient condition acquisition unit F12 has a function of acquiring the condition of the affected part 41 measured by, for example, a CT (Computed Tomography) device or the like. The spot information generation unit F13 has a function of setting at least one spot (usually a plurality of spots) based on the treatment plan and the condition of the affected area, and generating information of each spot. The generated spot position information and the like and the predetermined angle range are stored in the spot management information T1 (see FIG. 7).

照射制御部F14は、照射装置14によるビーム照射を制御する機能である。照射制御部F14は、加速器状態取得部F15とガントリ角度取得部F16と治療台状態取得部F17とからそれぞれ取得する情報と、照射状態取得部F18で取得した照射結果とに基づいて、ビームの照射および停止を制御する。 The irradiation control unit F14 has a function of controlling beam irradiation by the irradiation device 14 . The irradiation control unit F14 performs beam irradiation based on the information obtained from the accelerator state obtaining unit F15, the gantry angle obtaining unit F16, and the treatment table state obtaining unit F17, and the irradiation results obtained by the irradiation state obtaining unit F18. and control stopping.

加速器状態取得部F15は、加速器12から所定のエネルギを持つビームを取り出すことができるかを示す情報を取得する機能である。ガントリ角度取得部F16は、ガントリ13の角度を取得する機能である。ガントリ13の角度は、図示せぬ回転角センサにより検出できる。ガントリ13が一定速度で移動する場合、経過時間に基づいて角度を算出することもできる。 The accelerator state acquisition unit F15 has a function of acquiring information indicating whether or not a beam having a predetermined energy can be extracted from the accelerator 12 . The gantry angle acquisition unit F<b>16 has a function of acquiring the angle of the gantry 13 . The angle of the gantry 13 can be detected by a rotation angle sensor (not shown). If the gantry 13 moves at a constant speed, the angle can also be calculated based on the elapsed time.

治療台状態取得部F17は、治療台15の状態を取得する機能である。治療台15の状態とは、例えば、治療台15の位置および姿勢である。照射状態取得部F18は、患部41へ照射された線量を監視する機能である。患部41に対する予定の線量が実現されると、照射制御部F14は、ビーム照射を停止させる。 The treatment table state acquisition unit F17 is a function of acquiring the state of the treatment table 15 . The state of the treatment table 15 is, for example, the position and posture of the treatment table 15 . The irradiation state acquisition unit F18 has a function of monitoring the dose with which the affected part 41 is irradiated. When the planned dose to the affected area 41 is achieved, the irradiation control unit F14 stops beam irradiation.

図1(3)は、ガントリ13の移動(連続回転)と照射装置によるビーム照射の状態との関係を示すグラフである。図1(3)の上側は、ガントリ13の速度変化を示す。図1(3)の下側は、ビーム照射のオンオフ状態を示す。 FIG. 1(3) is a graph showing the relationship between the movement (continuous rotation) of the gantry 13 and the state of beam irradiation by the irradiation device. The upper part of FIG. 1(3) shows the speed change of the gantry 13 . The lower side of FIG. 1(3) shows the on/off state of beam irradiation.

ガントリ13が初期位置(速度=0)から移動を開始し、時刻t1から時刻t4まで一定速度で連続回転するものとする。第1スポットに対するビーム照射期間ARC1は、時刻t1から時刻t2までである。すなわち、時刻t1から時刻t2までの間、ガントリの角度は、第1スポットの所定の角度範囲に入っている。第1ビーム照射期間ARC1では、時々刻々と角度の変わる照射装置14から複数のビームが患部41へ向けてスキャニング照射される。 It is assumed that the gantry 13 starts moving from the initial position (speed=0) and rotates continuously at a constant speed from time t1 to time t4. A beam irradiation period ARC1 for the first spot is from time t1 to time t2. That is, the gantry angle is within the predetermined angle range of the first spot from time t1 to time t2. In the first beam irradiation period ARC1, scanning irradiation is performed toward the affected area 41 with a plurality of beams from the irradiation device 14 whose angle changes every moment.

時刻t2を過ぎると、ガントリ13の角度は第1スポットの所定の角度範囲から外れるため、ビーム照射は停止される。ガントリ13はそのまま回転を続け、時刻t3で第2スポットについての所定の角度範囲に入る。時刻t3から時刻t4までは、第2スポットへビームを照射する第2ビーム照射期間ARC2である。第2ビーム照射期間ARC2においても、時々刻々と角度の変わる照射装置14から複数のビームが患部41へ向けてスキャニング照射される。 After time t2, the beam irradiation is stopped because the angle of the gantry 13 deviates from the predetermined angle range of the first spot. The gantry 13 continues to rotate and enters the predetermined angle range for the second spot at time t3. The period from time t3 to time t4 is the second beam irradiation period ARC2 in which the second spot is irradiated with the beam. In the second beam irradiation period ARC2 as well, a plurality of beams are scanned and irradiated toward the affected area 41 from the irradiation device 14 whose angle changes from moment to moment.

このように構成される本実施形態によれば、ガントリ13を連続回転させながら、照射装置14から患部41へ向けてビームをスキャニング照射させることができる。本実施形態によれば、ガントリ13の角度がいずれかのスポットの所定の角度範囲に入る場合に、所定の角度範囲に入ったスポットに向けて照射装置14からビームを照射させる。これにより、本実施形態に係る粒子線治療装置1によれば、従来方式よりも多くビームを患部41へ照射することができ、治療の効率を高めることができ、患者の生活の質を向上させることができる。 According to this embodiment configured in this manner, the beam can be scanned and irradiated from the irradiation device 14 toward the affected area 41 while the gantry 13 is continuously rotated. According to this embodiment, when the angle of the gantry 13 falls within the predetermined angle range of any spot, the beam is emitted from the irradiation device 14 toward the spot within the predetermined angle range. As a result, according to the particle beam therapy system 1 according to the present embodiment, it is possible to irradiate the affected area 41 with more beams than in the conventional system, thereby improving the efficiency of treatment and improving the patient's quality of life. be able to.

図2~図11を用いて第1実施例を説明する。図2は、粒子線治療装置1の全体構成を示す。粒子線治療装置1は、例えば、イオン源および入射装置11と、粒子線加速器12と、回転可能なガントリ13と、照射装置14と、治療台15と、制御システム20とを含んで構成される。 A first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 11. FIG. FIG. 2 shows the overall configuration of the particle beam therapy system 1. As shown in FIG. The particle beam therapy system 1 includes, for example, an ion source and injection device 11, a particle beam accelerator 12, a rotatable gantry 13, an irradiation device 14, a treatment table 15, and a control system 20. .

イオン源で生成された荷電粒子は、入射装置により粒子線加速器12に導かれる。図2では、前段加速器とシンクロトロンとを用いたシステムを示しているが、サイクロトロンやシンクロサイクロトロンを用いてもよいし、または、超電導電磁石を使用する粒子線加速器であってもよい。 Charged particles generated by the ion source are guided to the particle beam accelerator 12 by an injector. Although FIG. 2 shows a system using a pre-accelerator and a synchrotron, a cyclotron or synchrocyclotron may be used, or a particle beam accelerator using a superconducting electromagnet may be used.

加速器12内で加速された荷電粒子ビーム3は、ビーム輸送系とガントリ13とを解して、治療室へ輸送される。荷電粒子ビーム3は、ガントリ13に支持された照射装置14から、治療台15上の患者4へ向けて照射される。荷電粒子ビームを粒子ビームまたはビームと略記する場合がある。また、ビームの登場回数は多いため、符号「3」を省略する場合がある。 The charged particle beam 3 accelerated within the accelerator 12 is transported to the treatment room via the beam transport system and the gantry 13 . A charged particle beam 3 is emitted from an irradiation device 14 supported by a gantry 13 toward a patient 4 on a treatment table 15 . A charged particle beam may be abbreviated as a particle beam or beam. Also, since the number of appearances of beams is large, the code "3" may be omitted.

粒子線治療装置1を制御する制御システム20の構成例を説明する。制御システム20は、例えば、メインコントローラ21と、治療計画装置22と、補助イメージング機器制御装置23と、記憶装置24とを含む。詳細な構成例については、図5で後述する。 A configuration example of the control system 20 that controls the particle beam therapy system 1 will be described. Control system 20 includes, for example, main controller 21 , treatment planning device 22 , auxiliary imaging equipment controller 23 , and memory device 24 . A detailed configuration example will be described later with reference to FIG.

図3は、照射装置14の構成とビーム照射の様子とを示す。 FIG. 3 shows the configuration of the irradiation device 14 and the state of beam irradiation.

患部41の或るスポット42へビーム3を照射するために、図3に示す照射装置14が使用される。ビーム3のエネルギは、照射対象のスポット42(ターゲット)へ届くように選択される。レンジシフタ146を用いることにより、ビームエネルギをスポット42の深さに合わせて調節してもよい。 In order to irradiate the beam 3 to a certain spot 42 of the diseased part 41, the irradiation device 14 shown in FIG. 3 is used. The energy of the beam 3 is selected to reach the spot 42 (target) to be irradiated. A range shifter 146 may be used to adjust the beam energy to the depth of the spot 42 .

ここで、ビームは、小さい深さ領域で多くのエネルギを失う、すなわち細いブラッグピークを有する。一様な線量分布を形成するように、ブラッグピークの拡大が必要な場合がある。そのために、リッジフィルタ145が使用される。 Here the beam loses a lot of energy at small depth regions, ie has a narrow Bragg peak. Broadening of the Bragg peak may be necessary to form a uniform dose distribution. A ridge filter 145 is used for that purpose.

ビームの進行方向に垂直する面に、スポット42の座標(x,y)が定義される。この二次元座標値に対応する電流が2つの走査電磁石141,142へ供給されることにより、ビームがスポット42へ届くように曲げられる。ビームの照射量と位置とは、線量モニタ143と位置モニタ144とにより測定される。治療計画で決定された所定線量のビームが正しい位置へ照射された後、次のスポットの照射へ移行する。 The coordinates (x, y) of the spot 42 are defined in a plane perpendicular to the direction of travel of the beam. By supplying currents corresponding to the two-dimensional coordinate values to the two scanning electromagnets 141 and 142 , the beam is bent so as to reach the spot 42 . The dose and position of the beam are measured by dose monitor 143 and position monitor 144 . After the beam of the predetermined dose determined by the treatment plan is irradiated to the correct position, the next spot is irradiated.

図4は、治療計画装置22の構成例を示す。治療計画装置22は、例えば、マイクロプロセッサ(図中、CPU:Central Processing Unit)221、メモリ222、記憶装置223、通信インターフェース装置224、ユーザインターフェース装置225を有するコンピュータシステムとして構成される。 FIG. 4 shows a configuration example of the treatment planning device 22. As shown in FIG. The treatment planning device 22 is configured as a computer system having, for example, a microprocessor (CPU: Central Processing Unit in the figure) 221 , a memory 222 , a storage device 223 , a communication interface device 224 and a user interface device 225 .

記憶装置223は、例えば、フラッシュメモリデバイス、ハードディスクドライブなどから構成されており、オペレーティングシステム2231と治療計画プログラム2232といったコンピュータプログラムを記憶している。これらのコンピュータプログラム2231,2232以外に、ドライバソフトウェアなどのソフトウェア(不図示)も記憶装置223に格納されている。 The storage device 223 comprises, for example, a flash memory device, hard disk drive, etc., and stores computer programs such as an operating system 2231 and a treatment planning program 2232 . In addition to these computer programs 2231 and 2232, software (not shown) such as driver software is also stored in the storage device 223. FIG.

マイクロプロセッサ221が、記憶装置223に格納された治療計画プログラム2232をメモリ222に読み出して実行することにより、治療計画装置22としての機能が実現される。 The function of the treatment planning apparatus 22 is realized by the microprocessor 221 reading the treatment planning program 2232 stored in the storage device 223 into the memory 222 and executing it.

通信インターフェース装置224は、メインコントローラ21と通信するための装置である。ユーザインターフェース装置225は、治療計画装置22を使用するユーザ(医師)との間で情報を交換する装置である。ユーザインターフェース装置225は、情報出力装置と情報入力装置とを含む。情報出力装置としては、例えば、ディスプレイ、プリンタ、音声合成装置等がある。情報入力装置としては、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル音声認識装置等がある。例えば、治療計画の計算結果と、プログラム2232への操作とはディスプレイに表示される。 A communication interface device 224 is a device for communicating with the main controller 21 . The user interface device 225 is a device for exchanging information with a user (physician) who uses the treatment planning device 22 . User interface device 225 includes an information output device and an information input device. Examples of information output devices include displays, printers, voice synthesizers, and the like. Examples of information input devices include keyboards, pointing devices, touch panel voice recognition devices, and the like. For example, the calculation results of the treatment plan and the operation to the program 2232 are shown on the display.

治療計画プログラム2232は、患者4と患部41とに対して、最適のスポット管理情報T1を計算する。治療計画プログラム2232は、オペレーションシステム2231上で動作し、必要なメモリ222とマイクロプロセッサ221とにアクセスできる。治療計画プログラム2232は、患者情報を入力したり計算結果を保存したりするために、ユーザインターフェース装置225を用いて記憶装置223にアクセスすることもできる。 The treatment planning program 2232 calculates optimum spot management information T1 for the patient 4 and the affected area 41. FIG. The treatment planning program 2232 runs on the operating system 2231 and has access to the required memory 222 and microprocessor 221 . The treatment planning program 2232 can also access the storage device 223 using the user interface device 225 to enter patient information and save calculation results.

治療計画を作成するワークフローは、図6で後述する。ここで、治療計画ソフトウェア2232の概要を先に説明すると、医師は、治療計画ソフトウェア2232を用いることにより、患部41へ照射するビームの角度を幾つか決定する。治療計画プログラム2232は、医師により決定された各照射角度に基づいて、ビームを照射する各スポットの情報を最適化するように作成する。 A workflow for creating a treatment plan is described below in FIG. Here, an outline of the treatment planning software 2232 will be described first. By using the treatment planning software 2232, the doctor determines several beam angles to irradiate the affected area 41. FIG. The treatment planning program 2232 is created so as to optimize the information for each spot irradiated with the beam based on each irradiation angle determined by the doctor.

図5に、制御システム20の全体構成を示す。本実施例では、メインコントローラ21は、照射制御の中心的役割を担う。メインコントローラ21は、例えば、治療計画装置22、補助イメージング機器制御装置23、記憶装置24、加速系制御装置25、ガントリ制御装置26、照射制御装置27、治療台制御装置28と接続されている。 FIG. 5 shows the overall configuration of the control system 20. As shown in FIG. In this embodiment, the main controller 21 plays a central role in irradiation control. The main controller 21 is connected to, for example, a treatment planning device 22, an auxiliary imaging equipment control device 23, a storage device 24, an acceleration system control device 25, a gantry control device 26, an irradiation control device 27, and a treatment couch control device .

補助イメージング機器制御装置23は、例えば、CT装置等である。補助イメージング機器制御装置23は、動く患部41を追跡する装置として構成されてもよい。例えば、補助イメージング機器制御装置23は、患部41の近傍に埋め込まれた金マーカの動きをX線透視装置で追跡することができる。 The auxiliary imaging equipment control device 23 is, for example, a CT device or the like. Auxiliary imaging equipment controller 23 may be configured as a device that tracks moving lesion 41 . For example, the auxiliary imaging equipment controller 23 can track the movement of a gold marker implanted near the affected area 41 with a fluoroscope.

記憶装置24は、粒子線治療の履歴データ(進捗状況を示すデータ)等を保存するための装置である。 The storage device 24 is a device for storing history data (data indicating progress) of particle beam therapy.

加速系制御装置25は、加速器12とビーム輸送系とを制御する。加速系制御装置25は、加速器12を制御する加速器制御装置251と、ビーム輸送系を制御する輸送系制御装置252とを、それぞれ制御する。 An acceleration system controller 25 controls the accelerator 12 and the beam transport system. The acceleration system controller 25 controls an accelerator controller 251 that controls the accelerator 12 and a transport system controller 252 that controls the beam transport system.

ガントリ制御装置26は、ガントリ13を制御する。照射制御装置27は、照射装置14を制御する。照射制御装置27は、走査磁石制御装置271と、線量モニタ制御装置272と、位置モニタ制御装置273と、リッジフィルタ制御装置274と、レンジシフタ制御装置275とを、それぞれ制御する。走査磁石制御装置271は、走査電磁石141,142を制御する。線量モニタ制御装置272は、線量モニタ143を制御する。位置モニタ制御装置273は、位置モニタ144を制御する。リッジフィルタ制御装置274は、リッジフィルタ145を制御する。レンジシフタ制御装置275は、レンジシフタ146を制御する。 A gantry controller 26 controls the gantry 13 . The irradiation control device 27 controls the irradiation device 14 . The irradiation control device 27 controls a scanning magnet control device 271, a dose monitor control device 272, a position monitor control device 273, a ridge filter control device 274, and a range shifter control device 275, respectively. A scanning magnet control device 271 controls the scanning electromagnets 141 and 142 . The dose monitor controller 272 controls the dose monitor 143 . Position monitor controller 273 controls position monitor 144 . Ridge filter controller 274 controls ridge filter 145 . Range shifter controller 275 controls range shifter 146 .

治療台制御装置28は、治療台15の位置および姿勢等を制御する。 The treatment table control device 28 controls the position, attitude, etc. of the treatment table 15 .

制御システム20のメインコントローラ21は、治療計画装置22から治療計画を読み込み、その治療計画に基づいて各サブシステムの制御装置23,25,26,27,28へ指示することにより、加速器12、ビーム輸送系、ガントリ13、照射装置14、治療台15等を制御する。 The main controller 21 of the control system 20 reads the treatment plan from the treatment planning device 22, and instructs the controllers 23, 25, 26, 27, 28 of each subsystem based on the treatment plan, so that the accelerator 12, the beam It controls the transportation system, the gantry 13, the irradiation device 14, the treatment table 15, and the like.

メインコントローラ21は、患部41へのビーム照射の進捗状況を記憶装置24に保存することができる。治療の再開時に、メインコントローラ21は、記憶装置24から前回の治療時の進捗状況を読み出して利用することができる。 The main controller 21 can store the progress of beam irradiation to the affected area 41 in the storage device 24 . When resuming treatment, the main controller 21 can read the progress of the previous treatment from the storage device 24 and use it.

図6は、治療計画作成処理のフローチャートである。治療計画装置22は、照射対象の患者4のCT画像を読み込み(S11)、医師からの指示(処方)をユーザインターフェース装置225を介して受け取る(S12)。医師の処方には、例えば、どの患部にどれだけの線量のビームを照射するか、ビームから保護すべき重要臓器はどれかといった情報が含まれる。 FIG. 6 is a flow chart of treatment plan creation processing. The treatment planning device 22 reads a CT image of the patient 4 to be irradiated (S11), and receives an instruction (prescription) from the doctor via the user interface device 225 (S12). A doctor's prescription includes, for example, information such as which affected areas to receive and how much to irradiate with the beam, and which vital organs should be protected from the beam.

治療計画装置22は、ビームの照射対象である各スポットと、各スポットへのビーム照射方向を設定する(S13)。治療計画装置22は、各スポットへの照射線量を最適化する(S14)。治療計画装置22は、各スポットについての照射角度と照射線量とが決定された後、患者体内の線量分布を計算する(S15)。 The treatment planning device 22 sets each spot to be irradiated with the beam and the beam irradiation direction to each spot (S13). The treatment planning device 22 optimizes the irradiation dose to each spot (S14). After the irradiation angle and irradiation dose for each spot are determined, the treatment planning system 22 calculates the dose distribution within the patient's body (S15).

治療計画装置22は、治療計画の作成結果をユーザインターフェース装置225を通じて表示し(S16)、作成された治療計画を記憶装置24へ保存させる(S17)。さらに、治療計画装置22は、他のサブシステムの制御装置23,25,26,27,28に対して、それらが必要とする情報を送信する。 The treatment planning device 22 displays the result of creating the treatment plan through the user interface device 225 (S16), and stores the created treatment plan in the storage device 24 (S17). In addition, the treatment planning system 22 sends the information required by the controllers 23, 25, 26, 27, 28 of the other subsystems.

図7は、スポット管理情報T1の構成例を示す。スポット管理情報T1は、治療計画装置22により、スポットごとに生成される情報である。スポット管理情報T1は、スポットの位置およびビームの情報(C11~C13)と、所定の角度範囲(C14,C15)とを含む。 FIG. 7 shows a configuration example of the spot management information T1. The spot management information T1 is information generated by the treatment planning device 22 for each spot. The spot management information T1 includes spot position and beam information (C11 to C13) and a predetermined angle range (C14, C15).

座標情報C11は、スポット位置をビームの入射する平面上の二次元座標(x,y)として特定する。ビーム情報C12は、スポットの位置(深度)に対応するビームエネルギまたは飛程を示す。線量/粒子数/ビーム電流情報C13は、ビームの照射量を示す。照射角度情報C14は、スポットへ照射されるビームの角度の基準値(θ)を示す。許容角度範囲情報C15は、ビームの照射角度の許容範囲を示す。ビームは、許容範囲内の角度でスポットへ照射される。許容範囲から外れるとビーム照射は停止される。 The coordinate information C11 specifies the spot position as two-dimensional coordinates (x, y) on the plane on which the beam is incident. The beam information C12 indicates the beam energy or range corresponding to the spot position (depth). The dose/number of particles/beam current information C13 indicates the dose of the beam. The irradiation angle information C14 indicates the reference value (θ) of the beam angle with which the spot is irradiated. The permissible angle range information C15 indicates the permissible range of beam irradiation angles. The beam hits the spot at an acceptable angle. Beam irradiation is stopped when it deviates from the allowable range.

許容角度は、基準角度(θ)に対してプラスdθからマイナスdθの範囲として設定することができる。照射装置14の進行方向前側と後側とで許容角度の値を変えることもできる。 The allowable angle can be set as a range from plus dθ to minus dθ with respect to the reference angle (θ). It is also possible to change the value of the allowable angle between the front side and the rear side of the irradiation device 14 in the traveling direction.

図8は、本実施例による連続回転照射の様子を示す。連続回転照射を実現する粒子線治療装置1の制御方法は、図9で後述する。 FIG. 8 shows the state of continuous rotating irradiation according to this embodiment. A method of controlling the particle beam therapy system 1 that realizes continuous rotational irradiation will be described later with reference to FIG.

照射装置14は、図8中の左側から右側に向けて移動するものとする。治療計画において腫瘍等の患部41には、複数のスポット42が設定されている。照射装置14の角度(ガントリ13の回転角度)が各スポット42の角度範囲(θ,dθ)に入ると、当該スポットへビームが照射される。 It is assumed that the irradiation device 14 moves from left to right in FIG. A plurality of spots 42 are set on an affected area 41 such as a tumor in the treatment plan. When the angle of the irradiation device 14 (the rotation angle of the gantry 13) enters the angle range (θ, dθ) of each spot 42, the spot is irradiated with the beam.

図9は、粒子線照射処理の全体を示すフローチャートである。最初に、メインコントローラ21は、治療計画装置22から治療計画を読み込む(S21)。前回の治療の続きを再開する場合、メインコントローラ21は、記憶装置24から前回の進捗状況を読み出す(S21)。 FIG. 9 is a flowchart showing the entire particle beam irradiation process. First, the main controller 21 reads a treatment plan from the treatment planning device 22 (S21). When resuming the continuation of the previous treatment, the main controller 21 reads the previous progress status from the storage device 24 (S21).

ガントリ13が安定に回転し始めると、メインコントローラ21は、ガントリ制御装置26からガントリ13の角度を示す情報(例えばθg1, θg2, θg3,・・・)を受信する(S22)。ここでは、ガントリ制御装置26は、ガントリ13の角度を数値情報としてメインコントローラ21へ送信する。角度の数値をそのまま送信する方式を、本明細書では”Data type”と呼ぶ。図12(1)に、”Data type”の例を示す。上述の通り、ガントリ13は照射装置14を支持して移動させるものであるため、ガントリ13の角度は照射装置14の角度を示すことになる。 When the gantry 13 begins to rotate stably, the main controller 21 receives information indicating the angles of the gantry 13 (for example, θg1, θg2, θg3, . . . ) from the gantry controller 26 (S22). Here, the gantry control device 26 transmits the angle of the gantry 13 to the main controller 21 as numerical information. The method of transmitting the numerical value of the angle as it is is called "Data type" in this specification. FIG. 12(1) shows an example of "Data type". As described above, the gantry 13 supports and moves the irradiation device 14 , so the angle of the gantry 13 indicates the angle of the irradiation device 14 .

メインコントローラ21は、角度(例えばθg1)と他のサブシステムの25,27,28からの情報とを受信し(S22)、それら受信した情報に基づいて、ビームを照射中であるか判定する(S23)。 The main controller 21 receives the angle (for example, θg1) and information from other subsystems 25, 27, 28 (S22), and determines whether the beam is being irradiated based on the received information ( S23).

メインコントローラ21は、ビーム照射中ではないと判定すると(S23:NO)、治療計画とスポット管理情報T1とを参照することにより、照射対象となるスポット候補を決定する(S24)。メインコントローラ21は、決定されたスポット候補の深さに対応するビームを加速系制御装置25に準備させる(S25)。メインコントローラ21は、例えば、加速系制御装置25に対してビームエネルギの切り替えを指示する。あるいは、メインコントローラ21は、照射制御装置27に対してレンジシフタ146の調整を指示する。メインコントローラ21は、加速系制御装置25および照射制御装置27の両方へ指示してもよい。 When the main controller 21 determines that beam irradiation is not being performed (S23: NO), it determines spot candidates to be irradiated by referring to the treatment plan and spot management information T1 (S24). The main controller 21 causes the acceleration system controller 25 to prepare a beam corresponding to the determined depth of the spot candidate (S25). For example, the main controller 21 instructs the acceleration system controller 25 to switch the beam energy. Alternatively, the main controller 21 instructs the irradiation control device 27 to adjust the range shifter 146 . The main controller 21 may instruct both the acceleration system controller 25 and the irradiation controller 27 .

メインコントローラ21は、各サブシステムの制御装置25~28からの情報に基づいて、照射を開始するか判断する(S26)。照射開始を判定するステップS26の詳細は、図10で後述する。 The main controller 21 determines whether to start irradiation based on the information from the controllers 25 to 28 of each subsystem (S26). Details of step S26 for determining the start of irradiation will be described later with reference to FIG.

メインコントローラ21は、ビーム照射の開始を決定すると(S26:YES)、照射制御装置27に対して照射開始を指示する(S27)。照射制御装置27は、メインコントローラ21から照射開始信号を受信すると、照射装置14から対象スポットに向けてビームを照射させる。メインコントローラ21は、照射を開始できない場合(S26:NO)、ステップS22へ戻る。 When determining to start beam irradiation (S26: YES), the main controller 21 instructs the irradiation control device 27 to start irradiation (S27). Upon receiving the irradiation start signal from the main controller 21, the irradiation control device 27 causes the irradiation device 14 to irradiate the target spot with a beam. When the irradiation cannot be started (S26: NO), the main controller 21 returns to step S22.

メインコントローラ21は、ビーム照射の履歴を進捗状況として記憶装置24へ保存させる(S30)。 The main controller 21 causes the storage device 24 to store the history of beam irradiation as progress (S30).

一方、メインコントローラ21は、ステップS23において、ビーム照射中ではないと判定すると(S23:YES)、各制御装置25~28の情報に基づいて、現在実行中のビーム照射を中止すべきか判断する(S28)。照射中止を判断するステップS28の詳細は、図11~図13で後述する。 On the other hand, when the main controller 21 determines in step S23 that the beam irradiation is not being performed (S23: YES), it determines whether or not the beam irradiation currently being performed should be stopped based on the information of each of the controllers 25 to 28 ( S28). The details of step S28 for determining whether to stop irradiation will be described later with reference to FIGS. 11 to 13. FIG.

メインコントローラ21は、ビーム照射を中止すべきと判定すると(S28:YES)、照射制御装置27に中止を指示する(S29)。照射制御装置27は、メインコントローラ21から中止信号を受信すると、照射装置14によるビーム照射を中止させる。そして、メインコントローラ21は、ビーム照射の履歴を進捗状況として記憶装置24へ保存させる(S30)。メインコントローラ21は、照射を中止しない場合(S28:NO)、ステップS22へ戻る。 When the main controller 21 determines that beam irradiation should be stopped (S28: YES), it instructs the irradiation control device 27 to stop (S29). Upon receiving a stop signal from the main controller 21 , the irradiation control device 27 causes the irradiation device 14 to stop beam irradiation. Then, the main controller 21 saves the history of beam irradiation as progress in the storage device 24 (S30). If the main controller 21 does not stop the irradiation (S28: NO), the process returns to step S22.

図10は、図9中のステップS26で述べた照射開始の判定処理を示すフローチャートである。以下、座標(x1,y1)に位置する対象スポット(Spot1)に対して、エネルギE1を持つビームを所定の角度範囲(θ1,dθ1)から照射させる場合を例に挙げて説明する。 FIG. 10 is a flowchart showing the irradiation start determination process described in step S26 in FIG. An example will be described below in which a target spot (Spot1) positioned at coordinates (x1, y1) is irradiated with a beam having energy E1 from a predetermined angular range (θ1, dθ1).

上述の通り、メインコントローラ21は、各制御装置25~28から情報を取得し(S41)、治療計画およびスポット管理情報T1に基づいて照射対象のスポット候補(以下、対象スポットとも呼ぶ)を決定する(S42)。そして、メインコントローラ21は、対象スポット(Spot1)に設定されたエネルギ(E1)を持つビームの準備を加速系制御装置25へ指示する(S43)。 As described above, the main controller 21 acquires information from each of the controllers 25 to 28 (S41), and determines spot candidates to be irradiated (hereinafter also referred to as target spots) based on the treatment plan and spot management information T1. (S42). Then, the main controller 21 instructs the acceleration system controller 25 to prepare a beam having the energy (E1) set for the target spot (Spot1) (S43).

例えば、ガントリ角度θg1が所定の角度範囲(θ1-dθ1,θ1+dθ1)に入っており(S44:YES AND S45:YES)、かつ対象スポット(Spot1)へ照射すべきビームエネルギをエネルギE1まで加速できている場合(S46:YES)、照射条件が満たされる。そこで、メインコントローラ21は、Spot1(x1,y1,E1,Q1,θ1,dθ1)にビームを照射しても良いと判断し、照射開始を照射制御装置27に指示する(S47)。 For example, if the gantry angle θg1 is within the predetermined angle range (θ1−dθ1, θ1+dθ1) (S44: YES AND S45: YES), and the beam energy to be applied to the target spot (Spot1) can be accelerated to the energy E1, If there is (S46: YES), the irradiation conditions are satisfied. Therefore, the main controller 21 determines that Spot1 (x1, y1, E1, Q1, θ1, dθ1) may be irradiated with the beam, and instructs the irradiation control device 27 to start irradiation (S47).

詳しくは、メインコントローラ21は、ガントリ角度が所定の角度範囲に到達するまで(θ1-dθ1≦θg1)、ステップS41へ戻って待機する(S44:NO)。そして、メインコントローラ21は、ガントリ角度が所定の角度範囲から外れると(θg1≦θ1+dθ1)、ビーム照射を停止させる(S56)。 Specifically, the main controller 21 returns to step S41 and waits until the gantry angle reaches the predetermined angle range (θ1−dθ1≦θg1) (S44: NO). Then, when the gantry angle deviates from the predetermined angle range (θg1≦θ1+dθ1), the main controller 21 stops beam irradiation (S56).

照射制御装置27は、メインコントローラ21から照射開始信号を受信すると(S48)、走査電磁石141,142へ対象スポットの二次元座標値(x1,y1)に対応する電流または電圧を供給して駆動する(S49)。さらに、照射制御装置27は、加速系制御装置25に対してエネルギE1を持つビームの出力を指示する(S50)。照射制御装置27から加速系制御装置25へ図示せぬ通信線を介して直接指示してもよいし、メインコントローラ21を介して指示してもよい。 When the irradiation control device 27 receives an irradiation start signal from the main controller 21 (S48), the scanning electromagnets 141 and 142 are driven by supplying current or voltage corresponding to the two-dimensional coordinate values (x1, y1) of the target spot. (S49). Further, the irradiation control device 27 instructs the acceleration system control device 25 to output a beam having energy E1 (S50). The irradiation control device 27 may directly instruct the acceleration system control device 25 via a communication line (not shown), or may instruct the acceleration system control device 25 via the main controller 21 .

照射制御装置27は、線量モニタ143および位置モニタ144からの信号を監視し(S51,S53)、停止条件が成立すると、加速系制御装置25に対してビーム出力の停止を指示する(S52,S54)。 The irradiation control device 27 monitors signals from the dose monitor 143 and the position monitor 144 (S51, S53), and when the stop condition is satisfied, instructs the acceleration system control device 25 to stop beam output (S52, S54). ).

すなわち、ビームの照射位置がずれた場合(S51:YES)、または、対象スポットへ照射された線量Q1が所定の線量Qtに達した場合(S53:YES)のいずれかの場合になると、加速器12からのビーム出力が停止される(S52,S54)。照射制御装置27は、対象スポットに対するビーム照射が終了した旨と照射された線量とをメインコントローラ21に報告する(S55)。 That is, when the irradiation position of the beam shifts (S51: YES), or when the dose Q1 irradiated to the target spot reaches a predetermined dose Qt (S53: YES), the accelerator 12 is stopped (S52, S54). The irradiation control device 27 reports to the main controller 21 that the beam irradiation to the target spot has been completed and the irradiated dose (S55).

メインコントローラ21は、照射制御装置27から報告を受けると、対象スポットへの照射終了を確認し(S56)、進捗状況を記憶装置24へ保存させる(S57)。そして、メインコントローラ21は、次の照射対象のスポット候補が存在するか判定し(S58)、次の照射対象のスポット候補が有ると判定すると(S58:YES)、ステップS42に戻る。次の照射対象のスポット候補が存在しない場合(S58:NO)、メインコントローラ21は、照射の進捗状況を記憶装置24へ保存させる(S59)。 Upon receiving the report from the irradiation control device 27, the main controller 21 confirms the end of the irradiation of the target spot (S56), and saves the progress in the storage device 24 (S57). Then, the main controller 21 determines whether there is a spot candidate for the next irradiation target (S58), and if it determines that there is a spot candidate for the next irradiation target (S58: YES), the process returns to step S42. If there is no spot candidate to be irradiated next (S58: NO), the main controller 21 saves the irradiation progress in the storage device 24 (S59).

図11は、ビーム照射を終了または中止させる処理のフローチャートである。メインコントローラ21は、各サブシステムの制御装置25~28から情報を受信することにより、所定の中止条件が成立したか監視する(S62,S64,S66)。 FIG. 11 is a flowchart of processing for ending or stopping beam irradiation. The main controller 21 receives information from the control devices 25 to 28 of each subsystem to monitor whether or not a predetermined stop condition is established (S62, S64, S66).

メインコントローラ21は、例えば、対象スポットへの照射量が達成された場合(S62:YES)、ビーム照射を正常終了させる(S63)。メインコントローラ21は、ガントリ角度が対象スポットの所定の角度範囲から外れた場合(S64:YES)、ビーム照射を中止させる(S65)。メインコントローラ21は、加速器12から所定のエネルギを持つビームを取り出すことができない場合も(S66:YES)、ビーム照射を中止させる(S67)。 For example, when the amount of irradiation to the target spot is achieved (S62: YES), the main controller 21 normally terminates beam irradiation (S63). When the gantry angle deviates from the predetermined angle range of the target spot (S64: YES), the main controller 21 stops beam irradiation (S65). The main controller 21 also stops the beam irradiation (S67) when the beam having the predetermined energy cannot be extracted from the accelerator 12 (S66: YES).

メインコントローラ21は、ビーム照射の終了または中止を決定すると、中止信号を照射制御装置27へ送信する(S68)。そして、メインコントローラ21は、次の照射対象のスポット候補を決定したり(S69)、進捗状況を記憶装置24へ保存させたりする(S70)。 When the main controller 21 decides to end or stop beam irradiation, it transmits a stop signal to the irradiation control device 27 (S68). Then, the main controller 21 determines the next spot candidate to be irradiated (S69), and saves the progress in the storage device 24 (S70).

例えば、粒子線加速器12としてシンクロトロンを使用する場合、蓄積電荷が無くなったり、ガントリ角度が許容範囲を超過したりすると、メインコントローラ21は、ビーム照射の中止を決定する。いずれの場合も、メインコントローラ21は、直ちに照射制御装置27に対して中止信号を送信する。 For example, when a synchrotron is used as the particle beam accelerator 12, the main controller 21 decides to stop beam irradiation when there is no accumulated charge or the gantry angle exceeds the allowable range. In either case, the main controller 21 immediately transmits a stop signal to the irradiation control device 27 .

加速器12からビームを出射させることができないことにより照射を中止した場合、メインコントローラ21は、加速系制御装置25に対して、電荷を補充する制御の実行を要求する。ガントリ角度が所定の角度範囲を超過した場合および正常終了の場合、メインコントローラ21は、照射の進捗状況を記憶装置24へ保存させると共に、次の照射対象のスポット候補を選択する。 When the irradiation is stopped because the beam cannot be emitted from the accelerator 12, the main controller 21 requests the acceleration system controller 25 to perform control to replenish the charge. When the gantry angle exceeds the predetermined angle range and when the irradiation ends normally, the main controller 21 saves the irradiation progress in the storage device 24 and selects the next spot candidate to be irradiated.

ここで、ステップS62とステップS64とは、ステップS66の前に実行されるのが好ましい。その理由は、過剰なビーム照射を抑制するためである。中止条件の判断S62,S64,S66を並列に実行するのではなく、順番に沿って実行することにより、制御の正確性を担保することができる。 Here, steps S62 and S64 are preferably performed before step S66. The reason is to suppress excessive beam irradiation. The accuracy of the control can be ensured by executing the stop condition determinations S62, S64, and S66 in order rather than in parallel.

照射の進捗状況を記憶装置24に保存させる場合は、各スポットへ照射した線量を記録する。スポットに代えて、例えば、ビームの照射方向、層(Layer,同じエネルギのビームが照射するスポットからなる層をさす)の概念で進捗状況を保存してもよい。進捗状況の保存形式は問わない。 When the progress of irradiation is stored in the storage device 24, the dose applied to each spot is recorded. Instead of spots, for example, the progress may be stored in terms of beam irradiation directions and layers (Layer, which means a layer composed of spots irradiated with beams of the same energy). The save format of the progress is not specified.

理想的には、ガントリ13が0度から360度まで一回転する間に、全スポットへの照射が終了する。しかし、図10で述べたように、所定の処方線量の投与が終了する前に、照射を中止せざるを得ない場合も考えられる(S62,S64,S66)。その場合、メインコントローラ21は、照射の再開が可能になると、前回の治療時に保存された進捗状況を記憶装置24から読み込み、治療を続行することができる。 Ideally, the irradiation of all spots is completed while the gantry 13 makes one rotation from 0 degrees to 360 degrees. However, as described with reference to FIG. 10, there may be cases where irradiation must be stopped before the administration of the prescribed prescribed dose is completed (S62, S64, S66). In that case, the main controller 21 can read the progress saved during the previous treatment from the storage device 24 and continue the treatment when the irradiation can be resumed.

中断された治療を再開する場合、ガントリ13を前回の回転方向とは反対の方向へ回転させることが考えられる、この場合、ガントリ13の角度が所定の角度範囲に入ったかを判断するために使用する設定値((θ-dθ-),(θ+dθ+)など)の符号を逆にする必要がある。ただし、(-dθ-)と(+dθ)とが同値の場合を除く。次のスポット候補を選択するときも、回転方向を考慮する。 When resuming an interrupted treatment, the gantry 13 can be rotated in a direction opposite to the previous rotation direction. It is necessary to reverse the sign of the setting value ((θ-dθ-), (θ+dθ+), etc.). However, the case where (-dθ-) and (+dθ) are the same value is excluded. The direction of rotation is also considered when selecting the next spot candidate.

このように構成される本実施例によれば、ガントリ13を連続回転させながら、照射装置14から患部41へ向けてビームをスキャニング照射させることができる。これにより、本実施例によれば、ビームを患部41へ効率的に照射することができ、治療の効率を高め、患者の生活の質を向上させることができる。 According to this embodiment configured as described above, the beam can be scanned and irradiated from the irradiation device 14 toward the affected area 41 while the gantry 13 is continuously rotated. As a result, according to this embodiment, the affected area 41 can be efficiently irradiated with the beam, the efficiency of treatment can be increased, and the patient's quality of life can be improved.

図12を用いて実施例2を説明する。本実施例を含む以下の各実施例は、実施例1の変形例に該当するため、実施例1との相違を中心に述べる。 Example 2 will be described with reference to FIG. Each of the following embodiments, including the present embodiment, corresponds to a modified example of the first embodiment, so the differences from the first embodiment will be mainly described.

本実施例のガントリ制御装置26は、ガントリ13の角度情報をメインコントローラ21へ送信する代わりに、ガントリ13が一定の角度に達するたびに電気的信号を1パルスだけメインコントローラ21へ送る。 The gantry control device 26 of this embodiment sends an electrical signal of one pulse to the main controller 21 each time the gantry 13 reaches a certain angle, instead of sending the angle information of the gantry 13 to the main controller 21 .

図12(2)に示すように、ガントリ13が一定速度で回転する場合、電気的パルスはクロック信号の様に送られるため、この方式を”Clock type”と呼ぶ。データを送信する角度間隔が小さい場合、実施例1で述べた図12(1)に示す”Data type”に比べて、送受信を高速に行うことができるというメリットがある。 As shown in FIG. 12(2), when the gantry 13 rotates at a constant speed, the electrical pulse is sent like a clock signal, so this method is called "clock type". When the angular intervals for data transmission are small, there is an advantage that transmission and reception can be performed at high speed compared to the "Data type" shown in FIG. 12(1) described in the first embodiment.

図12を用いて実施例3を説明する。本実施例のガントリ制御装置26は、各スポットにおける所定の角度範囲の情報(θとdθ)を予め読み込み、照射しても良い角度範囲をガントリ13が通過する期間中にゲート信号を発信する。 Example 3 will be described with reference to FIG. The gantry control device 26 of this embodiment preliminarily reads information (θ and dθ) on a predetermined angle range for each spot, and transmits a gate signal while the gantry 13 passes through the range of angles that may be irradiated.

図12(3)に示すように、このゲート信号は、ガントリ13が所定の角度範囲の始点である角度(θ-dθ)に到達すると立ち上がり、ガントリ13が所定の角度範囲の終点である角度(θ+dθ)に到達すると立ち下がる長いデジタルパルスとして形成される。この方式を”Gate type”と呼ぶ。 As shown in FIG. 12(3), this gate signal rises when the gantry 13 reaches the angle (θ−dθ) that is the starting point of the predetermined angle range, and the gantry 13 reaches the angle (θ−dθ) that is the end point of the predetermined angle range. .theta.+d.theta.) is formed as a long digital pulse that falls off. This system is called "Gate type".

“Gate type”では、ガントリ制御装置26がビームを照射可能かどうかを判断するため、メインコントローラ21を経由せずに、ガントリ制御装置26から加速系制御装置25および照射制御装置27へゲート信号を送信可能である。 In "Gate type", the gantry control device 26 sends a gate signal to the acceleration system control device 25 and the irradiation control device 27 without going through the main controller 21 in order to determine whether the gantry control device 26 can irradiate the beam. Sendable.

さらに、“Gate type”は、コンピュータに代えて、ロジック回路により実現することができる。例えば、連続ビームを生成するサイクロトロン型加速器12に対し、ゲート信号をビーム出射信号として用いることにより、加速器系の制御に直接使用することもできる。 Furthermore, "Gate type" can be realized by a logic circuit instead of a computer. For example, for a cyclotron accelerator 12 that generates a continuous beam, the gating signal can be used directly for controlling the accelerator system by using it as a beam ejection signal.

さらに、補助イメージング機器制御装置23も、照射の合図としてゲート信号を出力してもよい。この場合、補助イメージング機器制御装置23のゲート信号とガントリ制御装置26のゲート信号とをロジック回路へ入力し、両信号のAND(Coincidence)を取ることによって、ビームを照射させる信号(ビームオン信号)を生成することができる。このように、本実施例では、”Gate Type”信号を使用し、ロジック回路を活用することによって、制御の速度を向上することができる。 Additionally, the auxiliary imaging equipment controller 23 may also output a gating signal as a cue for illumination. In this case, the gate signal of the auxiliary imaging equipment control unit 23 and the gate signal of the gantry control unit 26 are input to the logic circuit, and the AND (coincidence) of both signals is obtained to generate a beam irradiation signal (beam ON signal). can be generated. Thus, in this embodiment, the control speed can be improved by using the "Gate Type" signal and utilizing the logic circuit.

なお、図12(1)に示す“Clock type”と図12(3)に示す”Gate type”制御との正確性を担保するために、制御速度を考慮した上で”Data type”と組み合わせることも考えられる。すなわち、ガントリ角度を数値情報として取得することと、ガントリ13が所定の角度範囲に入ったことを示すゲート信号とを併用することにより、照射制御の精度を高めることもできる。 In order to ensure the accuracy of the "Clock type" shown in FIG. 12(1) and the "Gate type" control shown in FIG. 12(3), it should be combined with the "Data type" after considering the control speed. is also conceivable. That is, it is possible to improve the accuracy of irradiation control by using both acquisition of the gantry angle as numerical information and a gate signal indicating that the gantry 13 has entered a predetermined angle range.

実施例4を説明する。実施例3で述べたように、すべての制御がメインコントローラ21を経由する必要はない。サブシステムの制御装置23~28間で信号を直接やり取りしてもよい。 Example 4 will be described. As described in Example 3, not all control needs to go through the main controller 21 . Signals may be exchanged directly between the subsystem controllers 23-28.

ガントリ13は、ビーム照射中も連続回転するため、制御システムの処理速度は速いほど望ましい。そのため、ガントリ制御装置26と照射制御装置27および加速系制御装置25との間の直接通信が可能な制御システムが考えられる。 Since the gantry 13 rotates continuously during beam irradiation, it is desirable that the processing speed of the control system is as fast as possible. Therefore, a control system that allows direct communication between the gantry control device 26, the irradiation control device 27, and the acceleration system control device 25 is conceivable.

例えば、ガントリ制御装置26のクロック信号またはゲート信号を、ロジック回路で処理することにより、ビーム取り出し信号またはビームオンオフ信号を生成し、生成した信号を加速系制御装置25または照射制御装置27へ与えることが考えられる。 For example, a clock signal or gate signal of the gantry controller 26 is processed by a logic circuit to generate a beam extraction signal or a beam on/off signal, and the generated signal is provided to the acceleration system controller 25 or the irradiation controller 27. can be considered.

さらに例えば、ビームのオンオフ制御を素早く行うために、照射制御装置27と加速系制御装置25との間の直接通信が可能な制御システムであってもよい。 Furthermore, for example, a control system that allows direct communication between the irradiation control device 27 and the acceleration system control device 25 may be used in order to quickly perform on/off control of the beam.

このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、照射制御を高速に実行することができる。 The present embodiment configured in this way also has the same effect as the first embodiment. Furthermore, in this embodiment, irradiation control can be executed at high speed.

図13,図14を用いて実施例5を説明する。実施例5では、中止条件ごとに並列に照射中止を判断する。すなわち、本実施例では、図13の中心判断処理と図14の中止判断処理とをそれぞれ並列に実行し、いずれかの処理で中止が決定されると、ビーム照射を中止する。 Embodiment 5 will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. In Example 5, the termination of irradiation is determined in parallel for each termination condition. That is, in this embodiment, the center determination process of FIG. 13 and the cancellation determination process of FIG. 14 are executed in parallel, and beam irradiation is stopped when cancellation is determined in either process.

図13は、ガントリ13の角度が所定の角度範囲から逸脱した場合に、ビームを照射を中止させる処理を示す。 FIG. 13 shows processing for stopping beam irradiation when the angle of the gantry 13 deviates from the predetermined angle range.

メインコントローラ21は、ガントリ角度と加速器12の情報とを取得し(S81)、ガントリ13の角度が対象スポットの所定の角度範囲から外れているか判定する(S82)。メインコントローラ21は、ガントリ13の角度が所定の角度範囲から外れていると判定すると(S82:YES)、ビーム照射の中止を決定し(S83)、それまでの進捗状況を記憶装置24へ保存させる(S84)。ステップS82でNOと判定された場合、ステップS81へ戻る。 The main controller 21 acquires the gantry angle and information on the accelerator 12 (S81), and determines whether the gantry 13 angle is out of the predetermined angle range of the target spot (S82). When the main controller 21 determines that the angle of the gantry 13 is out of the predetermined angle range (S82: YES), it decides to stop beam irradiation (S83), and saves the progress up to that point in the storage device 24. (S84). If NO in step S82, the process returns to step S81.

図14は、加速器12から所定エネルギのビームを取り出すことができない場合に、ビーム照射を中止させる処理を示す。 FIG. 14 shows a process of stopping beam irradiation when a beam with a predetermined energy cannot be extracted from the accelerator 12. FIG.

メインコントローラ21は、ガントリ13の角度と加速器12の情報とを取得し(S91)、ビーム出射が不可能であるか判断する(S92)。加速器12からビームを取り出せない場合(S92:YES)、メインコントローラ21は、ビーム照射の中止を判断し(S93)、それまでの進捗状況を記憶装置24へ保存させる(S94)。 The main controller 21 acquires the angle of the gantry 13 and the information of the accelerator 12 (S91), and determines whether beam extraction is impossible (S92). If the beam cannot be extracted from the accelerator 12 (S92: YES), the main controller 21 determines to stop beam irradiation (S93), and saves the progress up to that point in the storage device 24 (S94).

メインコントローラ21は、加速系制御装置25に対して、ビームを生成するように指示することもできる。なお、ステップS92でNOと判定された場合、ステップS91へ戻る。 The main controller 21 can also instruct the acceleration system controller 25 to generate a beam. Note that if NO is determined in step S92, the process returns to step S91.

このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、第1実施例に比べてより早くビーム照射を中止することができるため、過剰なビーム照射を抑制することができる(図13の場合)。 The present embodiment configured in this way also has the same effect as the first embodiment. Furthermore, in the present embodiment, beam irradiation can be stopped earlier than in the first embodiment, so excessive beam irradiation can be suppressed (in the case of FIG. 13).

実施例6を説明する。本実施例の粒子線治療装置1は、本実施例に特徴的な連続回転照射法だけでなく、従来の照射法(例えばIntensity Modulated Particle Therapy)も実行可能である。ここでは、本実施例による連続照射方式をARCモードと呼び、従来方式をIMPTモードと呼ぶ。 Example 6 will be described. The particle beam therapy system 1 of this embodiment can perform not only the continuous rotation irradiation method that is characteristic of this embodiment, but also conventional irradiation methods (eg, Intensity Modulated Particle Therapy). Here, the continuous irradiation method according to this embodiment is called ARC mode, and the conventional method is called IMPT mode.

患者のケースによって、ARCモードとIMPTモードとを切り替えることができれば、より適切な治療を行うことができる。本実施例の粒子線治療装置1は、図15(1)に示すような画面を医師に提供する。この画面は、IMPTモードとARCモードのいずれかを選択するよう医師に提示する。 If the ARC mode and the IMPT mode can be switched depending on the patient's case, more appropriate treatment can be performed. The particle beam therapy system 1 of this embodiment provides the doctor with a screen as shown in FIG. 15(1). This screen presents the physician with a choice between IMPT and ARC modes.

図15(2)に示すように、ARCモードが選択されると、医師は、連続回転照射の区間をガントリ13の角度で指定する。あるいは、図15(3)に示すように、連続しない複数の期間で連続回転照射を実施するように指定することもできる。この場合、連続回転照射を実施する期間と、次に連続回転照射を実施する期間との間に、ビーム照射を行わない期間が設けられる。 As shown in FIG. 15(2), when the ARC mode is selected, the doctor designates the continuous rotation irradiation section by the angle of the gantry 13 . Alternatively, as shown in FIG. 15(3), it is also possible to designate continuous rotational irradiation to be performed in a plurality of discontinuous periods. In this case, a period in which beam irradiation is not performed is provided between a period in which continuous rotational irradiation is performed and a period in which the next continuous rotational irradiation is performed.

このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例によれば、IMPT法とARC法とを組み合わせることができるため、患者のケースに応じて適切なビーム照射を行うことができる。さらに、本実施例によれば、ガントリ13が一回転する間に、連続回転照射期間を複数設定することができるため、患部41以外の重要な臓器にビームが照射される可能性をさらに低減することができ、安全性と使い勝手を向上させることができる。 The present embodiment configured in this way also has the same effect as the first embodiment. Furthermore, according to this embodiment, the IMPT method and the ARC method can be combined, so appropriate beam irradiation can be performed according to the patient's case. Furthermore, according to this embodiment, a plurality of continuous rotation irradiation periods can be set during one rotation of the gantry 13, so that the possibility of beam irradiation to important organs other than the affected part 41 is further reduced. It can improve safety and usability.

実施例7を説明する。本実施例では、ビーム照射が行われない期間中に、加速器12にビームを生成して準備させる。 Example 7 will be described. In this embodiment, the accelerator 12 is caused to generate and prepare a beam during periods when beam irradiation is not performed.

治療計画装置22により最適化される照射計画では、ビームの照射される角度は連続で一様に分布するとは限らない。患部41の形状やその周辺に位置する他の組織の密度および重要臓器の位置等により、照射しない期間または対象スポットの少ない角度範囲が存在しうる。 In the irradiation plan optimized by the treatment planning device 22, the beam irradiation angles are not necessarily continuous and uniformly distributed. Depending on the shape of the affected area 41, the density of other tissues located around it, the position of important organs, and the like, there may be a period during which no irradiation is performed or an angular range with few target spots.

その場合、或るスポットの照射が終了した後、次の対象スポットへの照射位置にガントリ13が到着しない隙間時間が生じる。メインコントローラ21は、隙間時間の長さを概算し、隙間時間が所定値以上の長さである場合に、シンクロトロン加速器のような不連続ビームを出射する粒子線加速器12に対して、蓄積電荷を補充するよう指示する。この指示は、メインコントローラ21から加速系制御装置25を通じて行われる。 In that case, after the irradiation of a certain spot is completed, there is a gap time during which the gantry 13 does not reach the irradiation position of the next target spot. The main controller 21 approximates the length of the gap time, and when the gap time is longer than a predetermined value, the particle beam accelerator 12 that emits a discontinuous beam, such as a synchrotron accelerator, stores charge instructed to replenish This instruction is issued from the main controller 21 through the acceleration control device 25 .

このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例によれば、ビーム照射の行われない隙間時間を利用して加速器12に電荷を蓄積させることができるため、ビームが取り出せないことによる照射中止の可能性を低減することができ、治療時間を短縮することができる。 This embodiment, which is configured in this way, also has the same effect as the first embodiment. Furthermore, according to the present embodiment, charges can be accumulated in the accelerator 12 using the gap time during which beam irradiation is not performed, so the possibility of stopping irradiation due to failure to extract the beam can be reduced. , the treatment time can be shortened.

実施例8を説明する。実施例1等では、各スポットにビームを照射可能な角度範囲をあらかじめ設定し、ガントリ13の角度に応じてビーム照射を制御する。ガントリ13が一定速度で回転する場合、角度に代えて時間を用いることができる。ここで、ガントリ13の角度をθ、回転時間をt、単位時間に回転する角度(角速度)をωとすると、θ=ω×tが成り立つ。この式から、角速度が定数である場合、tとθは同じ情報を持つことが分かる。 Example 8 will be described. In Example 1 and the like, the angular range in which each spot can be irradiated with a beam is set in advance, and beam irradiation is controlled according to the angle of the gantry 13 . If the gantry 13 rotates at a constant speed, time can be used instead of angle. Here, if the angle of the gantry 13 is θ, the rotation time is t, and the angle (angular velocity) of rotation per unit time is ω, then θ=ω×t. From this equation, it can be seen that t and θ have the same information if the angular velocity is constant.

このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、回転開始のタイミングと角度(角速度)とがわかれば、メインコントローラ21は通信せずに、内部クロックだけでガントリ角度を計算することができる。このため、制御システム20の動作をさらに高速化することができる。 The present embodiment configured in this way also has the same effect as the first embodiment. Furthermore, in this embodiment, if the rotation start timing and angle (angular velocity) are known, the gantry angle can be calculated using only the internal clock without communication with the main controller 21 . Therefore, the operation of the control system 20 can be further speeded up.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。上述の実施形態において、添付図面に図示した構成例に限定されない。本発明の目的を達成する範囲内で、実施形態の構成や処理方法は適宜変更することが可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. Those skilled in the art can make various additions, modifications, etc. within the scope of the present invention. The above-described embodiments are not limited to the configuration examples illustrated in the accompanying drawings. The configuration and processing method of the embodiment can be changed as appropriate within the scope of achieving the object of the present invention.

また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組み合わせることができる。 In addition, each component of the present invention can be selected arbitrarily, and the present invention includes an invention having a selected configuration. Furthermore, the configurations described in the claims can be combined in addition to the combinations specified in the claims.

1:粒子線治療装置、11:イオン源および入射装置、12:加速器、13:ガントリ、14:照射装置、15:治療台、20:制御システム、21:メインコントローラ、22:治療計画装置、24:記憶装置、25:加速系制御装置、26:ガントリ制御装置、27:照射制御装置、28:治療台制御装置 1: Particle beam therapy system, 11: Ion source and injection device, 12: Accelerator, 13: Gantry, 14: Irradiation device, 15: Treatment table, 20: Control system, 21: Main controller, 22: Treatment planning device, 24 : storage device, 25: acceleration system control device, 26: gantry control device, 27: irradiation control device, 28: treatment table control device

Claims (9)

加速器からの粒子ビームを照射する粒子線治療装置であって、
粒子ビームを所定位置へ照射する照射装置と、
前記照射装置を治療台の周囲で回転移動させるガントリと、
前記照射装置および前記ガントリの動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記照射装置を前記ガントリによって一定速度で連続回転させながら、前記照射装置から前記所定位置に対して、あらかじめ設定された所定の角度範囲から粒子ビームを照射させ、
前記ガントリの回転中のガントリ角度情報を取得し、前記取得したガントリ角度情報に基づいて、前記照射装置による前記粒子ビームの照射を制御し、
照射対象である各スポットを規定するスポット管理情報を保持しており、前記スポット管理情報は、スポットの位置情報と、前記スポットへ粒子ビームを照射可能な範囲である前記所定の角度範囲とを少なくとも含む、
粒子線治療装置。
A particle beam therapy device that irradiates a particle beam from an accelerator,
an irradiation device for irradiating a predetermined position with a particle beam;
a gantry that rotates the irradiation device around a treatment table;
a control device that controls the operation of the irradiation device and the gantry,
The control device is
while continuously rotating the irradiation device at a constant speed by the gantry, the irradiation device irradiates the predetermined position with a particle beam from a predetermined angular range;
Acquiring gantry angle information during rotation of the gantry, controlling irradiation of the particle beam by the irradiation device based on the acquired gantry angle information,
Spot management information that defines each spot to be irradiated is held, and the spot management information includes at least spot position information and the predetermined angular range within which the particle beam can be irradiated onto the spot. include,
Particle therapy equipment.
前記所定の角度範囲は、基準となる照射角度と許容される角度の範囲とを含む、
請求項1に記載の粒子線治療装置。
The predetermined angle range includes a reference irradiation angle and a permissible angle range,
The particle beam therapy system according to claim 1.
前記制御装置は、前記ガントリ角度情報に示す値が前記所定の角度範囲に入る前に、所定のエネルギを持つ粒子ビームを前記加速器に生成させて待機する、
請求項に記載の粒子線治療装置。
The control device causes the accelerator to generate a particle beam having a predetermined energy and waits before the value indicated by the gantry angle information enters the predetermined angle range.
The particle beam therapy system according to claim 1 .
前記制御装置は、前記照射装置からの粒子ビームが前記所定の角度範囲から外れた場合に、対象スポットへの粒子ビームの照射を停止させる、
請求項に記載の粒子線治療装置。
The controller stops irradiating the target spot with the particle beam when the particle beam from the irradiator deviates from the predetermined angular range.
The particle beam therapy system according to claim 1 .
前記制御装置は、予め設定された所定の線量の照射が達成された場合に、対象スポットへの粒子ビームの照射を停止させる、
請求項に記載の粒子線治療装置。
The controller stops irradiating the target spot with the particle beam when irradiation of a predetermined dose set in advance is achieved.
The particle beam therapy system according to claim 1 .
前記制御装置は、前記加速器が所定のエネルギを持つ粒子ビームを生成させることができない場合に、対象スポットへの粒子ビームの照射を停止させる、
請求項に記載の粒子線治療装置。
The controller stops irradiating the target spot with the particle beam when the accelerator is unable to generate a particle beam with a predetermined energy.
The particle beam therapy system according to claim 1 .
前記制御装置は、前記対象スポットへの粒子ビームの照射を停止させる場合に、前記スポット管理情報に記憶された各スポットの中から次の対象スポットを選択する、
請求項のいずれか一項に記載の粒子線治療装置。
When stopping irradiation of the target spot with the particle beam, the control device selects the next target spot from among the spots stored in the spot management information.
A particle beam therapy system according to any one of claims 4 to 6 .
前記制御装置は、対象スポットへの粒子ビームの照射を停止させる場合に、照射の進捗状況を記憶装置へ保存させる、
請求項に記載の粒子線治療装置。
The control device saves the progress of irradiation in a storage device when stopping the irradiation of the target spot with the particle beam.
The particle beam therapy system according to claim 7 .
前記制御装置は、前記記憶装置に保存された前記進捗状況に基づいて、照射装置による粒子ビームの照射を再開する、
請求項に記載の粒子線治療装置。
The control device restarts irradiation of the particle beam by the irradiation device based on the progress saved in the storage device.
The particle beam therapy system according to claim 8 .
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